WO2017105126A1 - 무선 통신 시스템에서 비직교 다중 접속을 위한 장치 및 방법 - Google Patents

무선 통신 시스템에서 비직교 다중 접속을 위한 장치 및 방법 Download PDF

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WO2017105126A1
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transmission
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고정완
강준혁
김종목
서상욱
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삼성전자주식회사
한국과학기술원
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Definitions

  • TECHNICAL FIELD The present disclosure relates generally to wireless communication systems and, more particularly, to apparatus and methods for non orthogonal multiple access (NOMA).
  • NOMA non orthogonal multiple access
  • 5G communication systems are being considered for implementation in the ultra-high frequency (mmWave) band (eg, such as the 60 Gigabit (60 GHz) band).
  • mmWave ultra-high frequency
  • 60 Gigabit 60 GHz
  • 5G communication system In order to mitigate the path loss of radio waves and increase the propagation distance of radio waves in the ultra-high frequency band, beamforming, massive array multiple input / output (Full-Dimensional MIMO, FD-MIMO) in 5G communication systems Array antenna, analog beam-forming, and large scale antenna techniques are discussed.
  • 5G communication system has evolved small cells, advanced small cells, cloud radio access network (cloud RAN), ultra-dense network (ultra-dense network) , Device to Device communication (D2D), wireless backhaul, moving network, cooperative communication, Coordinated Multi-Points (CoMP), and interference cancellation
  • cloud RAN cloud radio access network
  • ultra-dense network ultra-dense network
  • D2D Device to Device communication
  • wireless backhaul moving network
  • cooperative communication Coordinated Multi-Points (CoMP), and interference cancellation
  • FQAM Hybrid Frequency Shift Keying and Quadrature Amplitude Modulation
  • SWSC sliding window superposition coding
  • ACM Advanced Coding Modulation
  • FBMC Filter Bank Multi Carrier
  • NOMA Non Orthogonal Multiple Access
  • SCMA Spar Code Multiple Access
  • IoT Internet of Things
  • IoE Internet of Everything
  • M2M machine to machine
  • MTC Machine Type Communication
  • IT intelligent Internet technology services can be provided that collect and analyze data generated from connected objects to create new value in human life.
  • IoT is a field of smart home, smart building, smart city, smart car or connected car, smart grid, health care, smart home appliances, advanced medical services, etc. through convergence and complex of existing information technology (IT) technology and various industries. It can be applied to.
  • 5G communication system to the IoT network.
  • sensor networks, things communication, MTC, and the like are 5G communication technologies implemented by techniques such as beamforming, MIMO, and array antennas.
  • the application of cloud radio access networks as the big data processing technology described above may be an example of convergence of 5G technology and IoT technology.
  • the present disclosure provides an apparatus and method for communicating in a non-orthogonal multiple access scheme utilizing multiple antenna gains.
  • a method of operating a base station supporting multiple antennas may include a first channel of a first terminal.
  • a method of operating a base station in a wireless communication system may include: first channel information of a first terminal; Determining a transmission mode having a largest channel capacity among a plurality of transmission modes based on second channel information of a second terminal, and generating a signal generated based on the determined transmission mode in the first terminal and the second terminal. It may include transmitting to.
  • a first transmission mode among the plurality of transmission modes includes applying a diversity scheme to a first signal for the first terminal and applying a multiplexing scheme to a second signal for the second terminal.
  • NOMA non-orthogonal multiple access
  • a method of operating a terminal in a wireless communication system may include receiving control information indicating a transmission mode for a transmission signal among a plurality of transmission modes from a base station, and receiving the transmission signal from the base station. And detecting a signal for the terminal from the transmission signal based on the transmission mode, wherein the transmission signal is generated by a base station according to the determined transmission mode, and among the plurality of transmission modes.
  • a diversity scheme is applied to a first signal for one of the terminal and the other terminal, and a multiplexing scheme is applied to a second signal for the other one of the terminal and the other terminal.
  • the transmission signal is applied, the mode is transmitted in a non-orthogonal multiple access (NOMA) scheme Can.
  • NOMA non-orthogonal multiple access
  • an apparatus of a base station in a wireless communication system includes a controller and a transmitter, and the controller may transmit a plurality of transmissions based on first channel information of a first terminal and second channel information of a second terminal. Configured to determine a transmission mode having a largest channel capacity among modes, and to transmit a transmission signal generated based on the determined transmission mode to the first terminal and the second terminal, wherein the transmission mode is selected from among the plurality of transmission modes.
  • a diversity scheme is applied to a first signal for the first terminal
  • a multiplexing scheme is applied to a second signal for the second terminal
  • the first signal and The transmission signal including the second signal may be a transmission mode for transmitting in a non-orthogonal multiple access (NOMA) scheme.
  • NOMA non-orthogonal multiple access
  • an apparatus of a terminal in a wireless communication system may include a receiver and a controller.
  • the receiver is configured to receive control information indicating a transmission mode for a transmission signal of a plurality of transmission modes from a base station, and to receive the transmission signal from the base station, wherein the controller is configured to receive the signal from the signal based on the transmission mode. And detect a first signal associated with a terminal, wherein the transmission signal is generated and not transmitted by a base station based on the determined transmission mode, wherein a first transmission mode of the plurality of transmission modes is one of the terminal and another terminal.
  • a diversity scheme is applied to a first signal for one, a multiplexing scheme is applied to a second signal for the other of the terminal and the other terminal, and the transmission signal is a non-orthogonal multiple access ( It may be a transmission mode transmitted in a non-orthogonal multiple access (NOMA) method.
  • NOMA non-orthogonal multiple access
  • An apparatus and method according to various embodiments of the present disclosure may improve channel capacity supported for an entire cell by utilizing a non-orthogonal multiple access enterprise.
  • FIG. 1 illustrates transmission considering a multiplexing scheme in a multiple antenna system.
  • NOMA non orthogonal multiple access
  • FIG. 3 illustrates a functional block configuration of an apparatus according to various embodiments.
  • FIG. 4 is a block diagram illustrating a functional block of a controller according to various embodiments of the present disclosure.
  • FIG. 5 illustrates an example of a wireless environment in a first transmission mode according to various embodiments.
  • FIG. 6 illustrates a flow of a base station in a first transmission mode according to various embodiments.
  • FIG. 7 illustrates an example of a wireless environment in a second transmission mode, in accordance with various embodiments.
  • FIG. 8 illustrates a flow of a base station in a second transmission mode according to various embodiments.
  • FIG. 9 illustrates an example of a wireless environment in a transmission mode according to various embodiments.
  • FIG. 10 illustrates an example of a structure of control information according to various embodiments of the present disclosure.
  • FIG. 11 is a flowchart of an operation of a base station according to various embodiments.
  • FIG. 12 illustrates an operation of a terminal according to various embodiments.
  • FIG. 13 illustrates a signal flow between a base station and terminals according to various embodiments.
  • the present disclosure describes a technique for signal transmission in a wireless communication system supporting non orthogonal multiple access (NOMA).
  • NOMA non orthogonal multiple access
  • NOMA non-orthogonal multiple access
  • the present disclosure describes a technique for obtaining diversity gain in a wireless communication system supporting NOMA.
  • the terms '... unit' and '... unit' used below mean a unit for processing at least one function or operation, which may be implemented by hardware or software, or a combination of hardware and software. have.
  • the multi-antenna system 100 may be a system using a plurality of antennas spaced apart from the transmitter 130 and the receiver 140.
  • the multi-antenna system 100 can improve wireless data transmission efficiency, such as bit error rate (BER), compared to a conventional single input single output system, which can reduce the radio links between transmit and receive antennas. This can be achieved by properly combining all the signals received through the system. Therefore, wireless communication performance can be greatly improved without using additional frequency bands, but hardware and computation complexity are increased compared to existing systems.
  • BER bit error rate
  • the data stream 101 and the data stream 102 for transmission are input to the transmitter 130.
  • the data stream 101 and the data stream 102 may include a symbol 111 and a symbol 112.
  • the symbol 111 may be s 0 and the symbol 112 may be s 1 .
  • the symbol 111 and the symbol 112 may be simultaneously transmitted from the transmitter 130 to the receiver 140.
  • the symbol 111 and the symbol 112 may be part of the data streams 101 and 102, respectively.
  • the transmitter 130 may include an antenna 131 and an antenna 132. When the multiplexing scheme is used, the symbol 111 and the symbol 112 may be input to the antenna 131 and the antenna 132, respectively.
  • the input symbol 111 and the input symbol 112 may be transmitted through the channel 120 from the antenna 131 and the antenna 132 to the receiver 140.
  • the receiver 140 may include an antenna 141 and an antenna 142.
  • the antenna 141 and the antenna 142 may receive the symbol 111 and the symbol 112 by considering the channel 120.
  • noise according to the channel environment of the channel 120 may be included.
  • the reception unit 140 may have difficulty in normal reception.
  • a channel may be represented by a matrix of sizes according to the number of antennas of a transmitter and the number of antennas of a receiver.
  • the channel 120 may be represented by a matrix having a size of 2 ⁇ 2.
  • the channel state of the multi-antenna system may be represented by Equation 1 below.
  • y k is a symbol received by the k-th antenna of the receiver 140
  • s k is a symbol transmitted by the k-th antenna of the transmitter 130
  • n k is noise received by the k-th antenna of the receiver 140.
  • the noise may vary depending on the state of the channel.
  • the receiver 140 may detect the transmitted symbols by decoding the received symbols.
  • the receiver 140 may have difficulty in accurately identifying the transmitted symbols according to the noise. That is, according to the noise, the channel gain can be lowered.
  • NOMA is a technology for improving frequency efficiency by simultaneously transmitting data for two or more terminals on the same time, frequency, and spatial resources.
  • the NOMA system may not necessarily require orthogonality in terms of frequency resource allocation required by conventional orthogonal multiple access (OMA), for example, orthogonal frequency division multiple access (OFDMA). have. Accordingly, the NOMA system may increase resource efficiency by simultaneously allocating two or more terminals on the same frequency resource.
  • OMA orthogonal multiple access
  • OFDMA orthogonal frequency division multiple access
  • the NOMA system 200 may assume the same frequency environment.
  • the NOMA system 200 may include two terminals having a relatively large difference in channel quality from the base station 210.
  • the quality may mean SINR.
  • the base station 210 may include a terminal 220 and a terminal 230 in a coverage area.
  • the terminal 220 may be a terminal located relatively close to the base station 210.
  • the terminal 230 may be a terminal located relatively far from the base station 210.
  • the terminal 230 may be located at a boundary of the coverage area of the base station 210.
  • the base station 210 may overlap data symbols for transmitting to the first terminal 220 and data symbols for transmitting to the second terminal 230.
  • the base station 210 may transmit the overlapped data symbols to the first terminal 220 and the second terminal 230 through the same frequency and time resource.
  • the terminal 220 is closer to the terminal 230, and has a relatively larger SINR value than the terminal 230. Since the base station 210 has a relatively large SINR value of the terminal 220, the base station 210 may allocate relatively little power to the terminal 220. Since the base station 210 has a relatively small SINR value of the terminal 230, it may be required to allocate a lot of power to the terminal 230.
  • the terminal 220 first decodes and removes an interference signal associated with a relatively strong terminal 230 among signals according to a sequential interference cancellation (SIC) scheme, and then successfully decodes a signal associated with itself. can do.
  • the signal associated with the terminal 220 may act as an interference signal to the terminal 230.
  • the signal related to the terminal 220 may relatively weakly reach the terminal 230.
  • the terminal 230 may not consider a signal related to the terminal 220. Accordingly, the terminal 230 can successfully decode its signal.
  • SIC sequential interference cancellation
  • the X axis may mean frequency
  • the Y axis may mean power.
  • the first terminal 220 and the second terminal 230 may have the same frequency resource region. Since the resource 221 allocated to the first terminal 220 and the resource 231 allocated to the second terminal 230 have the same frequency resource region, a division may be necessary.
  • the base station 210 may set different amounts of power allocated to the terminal 220 and power allocated to the terminal 230. The power allocated to the terminal 220 may be determined according to the strength of the SINR of the terminal 220. The power allocated to the terminal 230 may be determined according to the strength of the SINR of the terminal 230. Since the base station 210 has a large SINR strength, the base station 210 may allocate relatively little power to the terminal 220.
  • the base station 210 may allocate a lot of power to the terminal 230.
  • the resource 231 may have more power than the resource 221.
  • the terminal 220 may accurately determine the received signal. That is, the NOMA system may use the amount of power allocated as a factor for identifying a resource.
  • the BER performance of the terminal far from the base station may be a problem.
  • the farther from the base station the worse the BER performance of the terminals. Therefore, the terminal at the cell boundary of the base station may need to improve the performance.
  • the base station needs to allocate power in consideration of the channel capacity of the entire cell.
  • the channel capacity of the entire cell may be the sum of the channel capacity of the terminal located at the cell boundary and the channel capacity of the terminal located inside the cell. There may be a need for a system that improves the performance of a terminal at the cell boundary while increasing the channel capacity of the entire cell.
  • Various embodiments of the present disclosure may indicate an algorithm for defining a new transmission mode utilizing diversity gain in a NOMA system and determining clustering and transmission modes of terminals by using the transmission mode.
  • Various embodiments of the present disclosure may include four transmission modes.
  • the four transmission modes include a first transmission mode and a second transmission mode, which are transmission schemes utilizing diversity gain in a NOMA system, and a third transmission mode, which is a transmission scheme in a conventional NOMA system, and a transmission in a conventional OMA system.
  • a fourth transmission mode that is a technique.
  • FIG. 3 illustrates a functional block configuration of an apparatus according to various embodiments.
  • the device 300 may be a base station.
  • base station eNodeB or “eNB”
  • base station AP
  • eNodeB base station
  • AP access point
  • base station eNodeB or “eNB”
  • mobile station mobile station
  • subscriber station mobile station
  • remote terminal wireless terminal
  • wireless terminal wireless terminal
  • user device Other well-known terms such as “” may be used instead of UE.
  • the device 300 may include a receiver 310, a controller 320, and a transmitter 330.
  • the receiver 310 performs functions for transmitting and receiving a signal through a wireless channel.
  • the receiver 510 performs a conversion function between a radio frequency (RF) signal and a baseband signal according to the physical layer standard of the system.
  • RF radio frequency
  • the receiver 510 receives an RF signal through at least one antenna, and after processing the RF signal, downconverts to a baseband signal and converts it into a digital signal.
  • the receiver 510 may include a reception filter, an amplifier, a mixer, an oscillator, a digital to analog convertor (DAC), an analog to digital convertor (ADC), and the like.
  • the receiver 510 may include a plurality of RF chains.
  • the receiver 310 may receive channel information from a plurality of terminals, respectively.
  • the channel information may be a channel quality indicator (CQI) or channel status information (CSI).
  • CQI channel quality indicator
  • CSI channel status information
  • the channel information may be used for power allocation of each of the plurality of terminals.
  • the controller 320 may use channel information received through the receiver 310.
  • the controller 320 may determine the magnitude of power allocated to a plurality of terminals based on the channel information.
  • the controller 320 may calculate channel capacity in each of a plurality of transmission modes (transmission modes).
  • the controller 320 may determine a transmission method of the transmitter 330 according to the channel information.
  • the controller 320 may determine a transmission mode having the largest channel capacity.
  • the transmission scheme may be one of four transmission schemes (transmission modes).
  • a first transmission mode is transmitted using a diversity scheme to a first terminal relatively close to a base station in a NOMA system and a multiplexing scheme to a second terminal relatively far from the base station. It is a transmission method.
  • the second transmission mode is a system for transmitting by using a multiplexing scheme to a first terminal relatively close to a base station in a NOMA system and a diversity scheme to a second terminal relatively far from the base station.
  • the third transmission mode is a conventional NOMA scheme and transmits a multiplexing scheme to both the first terminal and the second terminal.
  • the fourth transmission mode is a conventional OMA scheme.
  • the base station generates a signal satisfying orthogonality for each of a plurality of terminals and transmits the signals.
  • the controller 320 may determine a transmission mode based on the sum of channel capacities of the plurality of terminals. In addition, the controller 320 may generate a signal to transmit based on the channel information and the determined transmission mode. The generated signal may be a signal for the transmitter 320 to transmit to the plurality of terminals. The controller 320 may obtain a diversity gain or a multiplexing gain by using the generated signal. The controller 320 may generate the signal based on power allocated to each of the plurality of terminals.
  • the transmitter 330 may transmit the signal generated through the controller 320 to the plurality of terminals.
  • the transmitter 330 may transmit the signal to the plurality of terminals according to the determined transmission mode. Since the first transmission mode, the second transmission mode, and the third transmission mode are transmission methods in a NOMA system, the apparatus 300 may transmit data transmitted to each of the plurality of terminals at the same time and in the same frequency resource region. I can send it. The data may be part of the generated signal. Accordingly, the transmitter 330 may transmit the generated signal to the plurality of terminals at one time.
  • transmitting at once means that the transmitter 330 transmits the generated signal to each of the plurality of terminals during a resource allocation unit (hereinafter, referred to as a resource unit (RU)).
  • RU resource allocation unit
  • the transmitter 330 may transmit each of data to be transmitted to each of the plurality of terminals by different time or different frequency resources.
  • the data may be independent of each other.
  • the generated signal may be a signal related only to a specific terminal among the plurality of terminals.
  • Each signal may be generated for each of the plurality of terminals. Since each of the signals satisfies orthogonality with each other, the signals may not significantly affect the communication performance between the plurality of terminals and the base station.
  • the device 300 may transmit a signal using the same frequency resource and time resource. This is because, in an environment supporting the NOMA system, power may be a factor for classifying resources. Therefore, the generated signal can be transmitted to the plurality of terminals with the same frequency resource and the same time resource. After transmitting the signal, the plurality of terminals may identify other signals other than the signal corresponding to the interference as interference.
  • the controller may be the controller 320 illustrated in FIG. 3.
  • the controller 320 may include a power allocator 421, a channel capacity processor 422, a transmission mode determiner 423, and a signal generator 424.
  • the power allocator 421 may determine the magnitude of power allocated to a plurality of terminals based on the channel information.
  • the power allocator 421 may obtain a channel gain of each of the plurality of terminals through the channel information.
  • the power allocator 421 may determine an allocation amount of power of each of the plurality of terminals in inverse proportion to the obtained channel gain. That is, the power allocator 421 may allocate less power to a terminal having a larger magnitude of channel gain.
  • the power allocator 421 may allocate a lot of power to a terminal having a small magnitude of channel gain.
  • the power allocator 421 may use a fractional transmit power allocation (FTPA) power allocation scheme when allocating power to a terminal.
  • FTPA fractional transmit power allocation
  • the power allocator 421 may set a power allocation coefficient based on channel gains of a plurality of terminals.
  • the power allocator 421 may allocate power of the plurality of terminals through superposition coding.
  • the channel capacity processor 422 may calculate channel capacity in each of a plurality of transmission modes.
  • the plurality of transmission modes may include a first transmission mode, a second transmission mode, a third transmission mode, and a fourth transmission mode.
  • the first transmission mode is a method of transmitting using a diversity scheme to a first terminal relatively close to a base station in a NOMA system and a multiplexing scheme to a second terminal relatively far from the base station.
  • the second terminal may be a terminal at a boundary of the coverage area of the base station. Since the first terminal is close to the base station, relatively little power is allocated, and since the second terminal is far from the base station, relatively high power may be allocated. Even if a small amount of power is allocated, the first terminal may enable smooth communication.
  • the channel capacity of the entire cell in the first transmission mode may be derived from Equations 2 to 10 below.
  • R 1 is the channel capacity in transmission mode 1
  • W is the mini-mental state examination (MMSE) equalizer filter
  • F is the precoder
  • wn is noise passed through an equalizer filter
  • P f is power allocated to distant terminal
  • P n is power allocated to nearby terminal.
  • MMSE mini-mental state examination
  • n n, 1 , n n, 2 are noise vectors of each time period.
  • P n may be power allocated to the first terminal.
  • P f may be power allocated to the second terminal.
  • G n H n F n Can be defined.
  • the channel capacity processing unit 422 may include multiplying by one half since two time periods are used. Referring to Equation 2, since the channel capacity processor 422 obtains a full diversity gain, the channel capacity processing unit 422 may include the sum of the power of the channel gains in the molecule when calculating the channel capacity to the first terminal.
  • the channel capacity processing unit 422 may include noise in the denominator when calculating the channel capacity to the first terminal.
  • the channel capacity to the second terminal may be calculated in the same manner as in the case of the third transmission mode described later. Detailed equations will be described later.
  • the first terminal may receive the first signal related to the first terminal in a state sufficient to decode the same as the second signal related to the second terminal.
  • the first terminal may perform sequential interference cancellation (SIC).
  • SIC sequential interference cancellation
  • the channel capacity processing unit 422 may view the channel capacity as 0 and may include multiplying 1-BELR by the formula of the first channel capacity.
  • MCS f may mean a modulation coding scheme (MCS) of the second terminal
  • SINR SIC may mean SINR when the first terminal performs SIC.
  • the first terminal may decode and remove the signal of the second terminal when performing the SIC.
  • the second transmission mode is a method of transmitting using a multiplexing scheme to a first terminal relatively close to a base station in a NOMA system and a diversity scheme to a second terminal relatively far from a base station.
  • the second terminal may be a terminal at a boundary of the coverage area of the base station. Since the first terminal is far from the base station, a relatively large amount of power is allocated, and since the first terminal is close to the base station, relatively less power may be allocated. Even if a small amount of power is allocated, the first terminal may enable smooth communication.
  • the channel capacity of the entire cell in the second transmission mode may be represented by Equations 11 to 12 below.
  • R 2 is the channel capacity in transmission mode 2
  • W is the mini-mental state examination (MMSE) equalizer filter
  • F is the precoder
  • wn is the noise passed through the equalizer filter
  • P f is the power allocated to the far terminal
  • P n is the power allocated to the nearby terminal.
  • MMSE mini-mental state examination
  • Equation 11 may refer to Equations 2 to 10.
  • the first terminal may obtain a multiplexing gain.
  • the channel capacity to the first terminal may be the same as in the third transmission mode described later.
  • the first terminal may receive the first signal related to the first terminal in a state sufficient to decode the same as the second signal related to the second terminal.
  • the first terminal may perform sequential interference cancellation (SIC) to remove the second signal.
  • SIC sequential interference cancellation
  • the channel capacity processing unit 422 may include a process of multiplying 1-BELR by a formula of the first channel capacity by viewing the channel capacity as 0.
  • MCS f may mean a modulation coding scheme (MCS) of the second terminal
  • SINR SIC may mean SINR when the first terminal performs SIC.
  • the second transmission mode may have a different power allocation, and thus, an actual transmission value, that is, channel capacity may vary.
  • the first terminal may decode and remove the second signal.
  • the second terminal since a signal is received at one time interval and a matched filter (MF) is used at this time, the second terminal may be configured to be allocated power, interference power of the first terminal, and noise power.
  • MF matched filter
  • the third transmission mode is a method of transmitting using a multiplexing scheme to both the first terminal and the second terminal in the NOMA system.
  • the second terminal may be a terminal at a boundary of the coverage area of the base station. Since the first terminal is close to the base station, a relatively large amount of power is allocated, and since the second terminal is far from the base station, a relatively low power can be allocated. Even if less power is allocated, the first terminal may enable smooth communication.
  • the channel capacity of the entire cell may be represented by Equation 13 below.
  • R 3 is the channel capacity in transmission mode 3
  • W is the mini-mental state examination (MMSE) equalizer filter
  • F is the precoder
  • wn is noise passed through an equalizer filter
  • P f is power allocated to distant terminal
  • P n is power allocated to nearby terminal.
  • MMSE mini-mental state examination
  • Equation 13 P n may be power allocated to the first terminal, and P f may be power allocated to the second terminal. Equation 12 may refer to Equations 2 to 10. In the transmission mode 3, both the first terminal and the second terminal can obtain a multiplexing gain.
  • the first terminal Since the first terminal is relatively close to the base station, the first terminal can be received in a state sufficient to decode the first signal associated with the first terminal simultaneously with the second signal associated with the second terminal.
  • the first terminal may perform sequential interference cancellation (SIC) to remove the second signal.
  • SIC sequential interference cancellation
  • the channel capacity processing unit 422 may include a process of multiplying 1-BELR before a formula by viewing the channel capacity as 0.
  • MCS f may mean a modulation coding scheme (MCS) of the second terminal
  • SINR SIC may mean SINR when the first terminal performs SIC.
  • the first terminal may decode and remove the signal of the second terminal when performing the SIC.
  • the base station may transmit a signal at a frequency satisfying orthogonality for each of a plurality of terminals. It can be obtained by simply adding the transmission rates of the terminals. Each transmission rate may consist of a desired signal strength, noise strength, and interference strength. Unlike the NOMA system, the fourth transmission mode uses twice as many timeslots and thus divides the added value by two.
  • R 4 is the channel capacity in transmission mode 3
  • W is the mini-mental state examination (MMSE) equalizer filter
  • F is the precoder
  • wn is noise passed through an equalizer filter
  • P f is power allocated to distant terminal
  • P n is power allocated to nearby terminal.
  • MMSE mini-mental state examination
  • Equation 14 may be power allocated to the first terminal, and P f may be power allocated to the second terminal. Equation 14 may refer to Equations 2 to 10.
  • the first terminal and the second terminal may each obtain a multiplexing gain. Since the operation in the OMA system, the signal transmitted to the first terminal and the second terminal may correspond to different frequency resources. That is, like the transmission mode 1, the transmission mode 2, and the transmission mode 3, the operation of the sequential interference cancellation (SIC) may not be necessary.
  • SIC sequential interference cancellation
  • the channel capacity of each of the plurality of transmission modes may refer to the total channel capacity of the plurality of terminals in the cell based on the cell of the base station.
  • the plurality of terminals may include the first terminal and the second terminal.
  • the transmission mode determiner 423 may determine a transmission mode having the largest channel capacity.
  • a transmission mode having the largest channel capacity among the plurality of transmission modes may be determined based on power and channel information allocated to each of the plurality of terminals.
  • Information indicating the determined transmission mode may be represented by two bits of information. Two bits of information can represent four cases. The four cases may be a first transmission mode, a second transmission mode, a third transmission mode, and a fourth transmission mode.
  • the signal generator 424 may generate a signal according to the transmission mode determined by the transmission mode determiner 423.
  • the signal to be transmitted to the first terminal may be referred to as a first signal
  • the signal to be transmitted to the second terminal may be referred to as a second signal.
  • the power allocated to the first terminal may be referred to as the first power
  • the power allocated to the second terminal may be referred to as the second power.
  • the signal may be generated based on the first signal, the second signal, the first power, and the second power. Since the first transmission mode, the second transmission mode, and the third transmission mode correspond to non-orthogonal NOMA systems, the magnitudes of the first power and the second power may be different.
  • the first power of the first terminal close to the base station can be set small and the second power of the second terminal far from the base station can be set large.
  • the first signal may be generated using a diversity scheme.
  • Undesired acceleration and decrease of multiple combined signals coming through a transmission medium under a wireless channel may cause severe signal distortion due to signal attenuation and interference of other terminals.
  • a diversity method can be considered.
  • a diversity scheme may mean antenna diversity. Since it is an operation at the transmitter, it may be referred to as transmit diversity. This scheme is designed to achieve a reception diversity effect using multiple antennas at a base station, and may be suitable for a downlink in which reception diversity is difficult to be generally obtained.
  • the diversity scheme may be a space-time block coding (STBC) technique.
  • Communication resources can be separated into time and antenna (space).
  • STBC scheme two symbols may be used for two time periods. Overlapping transmission symbols sent for operation in the NOMA system may be defined according to each time period.
  • the first terminal may be transmitted to a first terminal using a complex value or a negative value of one symbol of two symbols and another symbol of the two symbols. For example, if the first antenna of the transmitter transmits s 0 and the second antenna transmits s 1 in the first time period, the first antenna of the transmitter in the second time period is -s 1 * , the second The antenna may transmit s 0 * .
  • the receiver on the terminal side may select, synthesize, and receive a signal having less double fading effect by using the antenna of the receiver.
  • the terminal can obtain the original symbols s 0 , s 1 .
  • the STBC scheme may obtain a diversity gain when the channel characteristic does not change during the time of transmitting two symbols.
  • the terminal can obtain a space / space diversity gain without additional bandwidth increase through simple coding in a multi-antenna system using the STBC technique.
  • the second signal may be generated using a multiplexing scheme.
  • the second signal may be divided into a plurality of data streams and then transmitted through a plurality of transmit / receive antennas.
  • channel capacity may be increased without increasing frequency bandwidth and transmit power.
  • the signal generator 424 may generate a signal to be transmitted to a plurality of terminals based on the generated first signal and the generated second signal.
  • the signal may be generated to be transmitted on the same time resource and the same frequency resource.
  • the signal generator 424 in order for a plurality of terminals to identify the first signal and the second signal, the signal generator 424 has a magnitude of first power corresponding to the first signal and second power corresponding to the second signal. You can generate a signal by differently.
  • the signal generator 424 may generate the second signal using a multiplexing scheme.
  • the signal generator 424 may separate the second signal into a predetermined size.
  • the signal generator 424 may transfer each of the separated second signals to the transmitter 330 of FIG. 3.
  • the transmitter 330 may transmit the separated second signal portion to a second terminal through a plurality of antennas.
  • the apparatus 300 of FIG. 3 may secure efficiency in terms of transmission time by utilizing the plurality of antennas.
  • the first signal may be generated using a multiplexing scheme.
  • the first signal may be the same as the second signal transmission method in the first transmission mode, that is, the multiplexing method. That is, in the first transmission mode, it may be the same as the multiplexing scheme applied to the second terminal far from the base station.
  • the second signal may be generated using a diversity scheme.
  • the diversity scheme may mean antenna diversity.
  • the device may obtain a diversity gain by repeatedly transmitting the same symbol to a plurality of antennas. The device can improve the performance of the communication due to the obtained diversity gain.
  • both the first signal and the second signal may be generated using a multiplexing scheme.
  • the first signal may be a generation method of a second signal in the first transmission mode.
  • the second signal may be a generation method of the first signal in the second transmission mode.
  • the signal generator 424 may generate a signal to be transmitted to a plurality of terminals based on the generated first signal and the second signal. In the first transmission mode, the second transmission mode, and the third transmission mode, the signal generator 424 may generate the signal to transmit on the same time resource and the same frequency resource. In the NOMA system, the apparatus 300 may allocate different amounts of power allocated to the first signal and the second signal so that a plurality of terminals identify the first signal and the second signal. That is, the device 300 may vary the magnitude of the first power corresponding to the first signal and the second power corresponding to the second signal.
  • both the first signal and the second signal may be generated according to a transmission scheme in the OMA system. Since it is not a NOMA system such as the first transmission mode, the second transmission mode, and the third transmission mode, the first power and the second power may not be allocated differently.
  • the first signal and the second signal may correspond to different time resources or other frequency resources that satisfy orthogonality, respectively.
  • the signal generator 424 may send the generated signal to a transmitter.
  • the transmitter may be the transmitter 330 of FIG. 3.
  • the cell 500 may include a base station 510, a first terminal 520, and a second terminal 530.
  • an operation of the base station 510 transmitting with the first terminal 520 and the second terminal 530 in a first transmission mode is illustrated.
  • a first signal is transmitted to the first terminal 520 relatively close to the base station 510 by using a diversity scheme, and the second terminal 530 is relatively far from the base station 710.
  • the second signal is transmitted using a multiplexing scheme.
  • the transmission scheme 540 may be a diversity scheme, and the transmission scheme 545 may be a multiplex scheme.
  • the first signal corresponding to the transmission scheme 540 and the second signal corresponding to the transmission scheme 545 may be transmitted on the same time and on the same frequency resource region.
  • the base station 510 may receive channel information from the first terminal 520 and the second terminal 530.
  • the channel information may be a channel quality indicator (CQI) or channel state information (CSI).
  • the channel information may include a channel gain.
  • the base station 510 may transmit the first signal to the first terminal 520 relatively close to the base station 510 by generating symbols corresponding to the first signal using an STBC scheme. have.
  • the base station 510 may divide the second signal into a plurality of data streams and transmit the second signal to the second terminal 530 relatively far from the base station 510.
  • the base station 510 may efficiently transmit a signal to the terminals even in an environment in which SINRs of the terminals are not sufficient, using the first transmission mode in the NOMA system.
  • the first terminal 520 may receive the second signal as well as the first signal.
  • the base station 510 transmits data including the first signal and the second signal through a beam having a wide beam width.
  • the first terminal 520 and the second terminal 530 may be included in a sector corresponding to a wide beam width.
  • the first terminal 520 close to the base station 510 may remove the second signal according to a sequential interference cancellation (SIC) scheme.
  • SIC sequential interference cancellation
  • the first terminal 520 may detect the first signal.
  • the first signal and the second signal may be detected through an MMSE receiving filter.
  • the second terminal 530 may receive the first signal as well as the second signal. Since the strength of the signal decreases as the distance from the base station 510 increases, the signal strength of the first signal received by the second terminal 530 may be weaker than that of the second signal. Accordingly, the second terminal 530 can easily remove the first signal. Alternatively, the second terminal 530 may decode the second signal without considering the first signal. The second terminal 530 may detect the second signal. For example, the first signal and the second signal may be detected through an MMSE receiving filter. The second terminal may detect the second signal using maximum likelihood detection (MLD).
  • MLD maximum likelihood detection
  • the first transmission mode is a method of transmitting using a diversity scheme to a first terminal relatively close to a base station in a NOMA system and a multiplexing scheme to a second terminal relatively far from the base station.
  • first channel information may be received from a first terminal close to the base station.
  • the first terminal may be located inside a cell of the base station.
  • the second channel information may be received from a second terminal far from the base station.
  • the second terminal may be located at a cell boundary of the base station.
  • Each of the first channel information and the second channel information may include a channel quality indicator (CQI) and channel state information (CSI).
  • Each of the first channel information and the second channel information may include a channel gain.
  • the channel gains may be an element for determining the amount of power allocated to each of the first terminal and the power allocated to each of the second terminal in a NOMA system.
  • the base station may allocate a first power to the first terminal and a second power to the second terminal based on the channel information.
  • the base station may obtain a channel gain of each of the plurality of terminals through the channel information.
  • the base station may determine an allocation amount of power of each of a plurality of terminals (eg, the first terminal and the second terminal) in inverse proportion to the obtained channel gain.
  • the base station may allocate less power to the first terminal. This is because, when the channel gain is large, the base station can communicate while maintaining a constant performance even with low power.
  • the performance may be expressed as a bit error rate (BER).
  • BER bit error rate
  • the base station may use a fractional transmit power allocation (FTPA) power allocation scheme when allocating the first power and the second power.
  • FTPA fractional transmit power allocation
  • the base station may set a power allocation coefficient to be reflected in each of the first terminal and the second terminal based on channel gains of each of the first terminal and the second terminal.
  • the base station may allocate the first power and the second power to the first terminal and the second terminal, respectively, through overlapping coding.
  • the first terminal is a terminal relatively close to the base station
  • the second terminal will be described with reference to a terminal relatively far from the base station.
  • the base station allocates the first power and the second power differently so that a signal-to-noise ratio (SNR) of the first terminal and the second terminal are determined. Even if the difference between signal and noise ratios is not large, the effect of utilizing the NOMA system can be maximized.
  • SNR signal-to-noise ratio
  • the base station may generate a first signal to be transmitted to the first terminal and a second signal to be transmitted to the second terminal.
  • the base station may generate the first signal of the first terminal by using a diversity scheme.
  • the base station may generate the second signal of the second terminal using a multiplexing scheme.
  • the diversity scheme can include a space-time block coding (STBC) technique.
  • STBC space-time block coding
  • the base station may increase the total channel capacity supported for the entire cell for a predetermined time compared to the conventional OMA system or the conventional NOMA system.
  • the second terminal may be at a cell boundary. The base station may increase the channel capacity of the second terminal.
  • the base station may generate a first transmission signal based on the first signal, the second signal, the first power, and the second power.
  • the first transmission signal may be derived from Equation 15 below.
  • the base station may generate the first signal based on a diversity scheme in a NOMA system.
  • the base station may generate the second signal based on a multiplexing scheme in a NOMA system.
  • the first transmission signal is a signal according to a first transmission mode, and the base station may vary the magnitude of the first power and the second power.
  • the base station may allocate the first power of the first terminal relatively small.
  • the base station may allocate the second power of the second terminal relatively large.
  • the base station may transmit the generated first transmission signal to the first terminal and the second terminal. Since the first transmission signal is a signal according to the first transmission mode, it may be a signal based on a NOMA system.
  • the signal may include the first signal and the second signal.
  • the first signal may include a symbol generated using a diversity scheme.
  • the second signal may include a symbol generated using a multiplexing scheme. Accordingly, the base station may transmit the first transmission signal in the same frequency resource and the same time resource.
  • the base station may transmit the first transmission signal in a NOMA method.
  • the base station may transmit the first transmission signal using a high modulation and coding scheme (MCS) level.
  • MCS modulation and coding scheme
  • the cell 700 may include a base station 710, a first terminal 720, and a second terminal 730.
  • the second transmission mode transmits a multiplexing scheme to the first terminal 720 relatively close to the base station 710 and uses a diversity scheme to the second terminal 730 relatively far from the base station 710.
  • the transmission scheme 740 may be a multiplexing scheme
  • the transmission scheme 745 may be a diversity scheme.
  • the first signal corresponding to the transmission scheme 740 and the second signal corresponding to the transmission scheme 745 may be transmitted on the same time and on the same frequency resource region.
  • the base station 710 may receive channel information from the first terminal 720 and the second terminal 730.
  • the channel information may be a channel quality indicator (CQI) or channel state information (CSI).
  • the channel information may include a channel gain.
  • the base station 710 may transmit the first signal to the first terminal 720 by dividing the first signal into a plurality of data streams in a second transmission mode.
  • the base station 710 may transmit the second signal to utilize the diversity gain to the second terminal 730 in the second transmission mode.
  • the base station 710 may efficiently transmit a signal to the terminals even in an environment in which the SINRs of the terminals are not sufficient, using the second transmission mode.
  • the first terminal 720 may receive the second signal as well as the first signal. As an example, it may be assumed that the base station 710 transmits a signal by performing beamforming on a sector area including both the first terminal 720 and the second terminal 730. Alternatively, it may be assumed that the base station 710 transmits a signal in all directions.
  • the first terminal 720 may remove the second signal according to a sequential interference cancellation (SIC) scheme. After removing the second signal, the first terminal 720 may detect the first signal.
  • the first signal may include a plurality of symbols. The first terminal 720 may obtain as many symbols as the number of antennas of the base station per time resource unit (eg, subframe).
  • the second terminal 730 may receive the first signal as well as the second signal. Since the second terminal is far from the base station, its strength can be significantly reduced while the first signal is transmitted to the second terminal through a wireless communication environment. As the distance from the base station 710 decreases, the strength of the signal decreases. Thus, the strength of the second signal received by the second terminal 730 may be weaker than that of the first signal. Accordingly, the second terminal 730 can easily remove the first signal. Alternatively, the second terminal 730 may decode the second signal without considering the first signal. The second terminal 730 may detect the second signal. In the second transmission mode, the base station 710 may repeatedly transmit the first signal and the second signal to the first terminal 720 and the second terminal 730. The base station 710 may obtain a diversity gain by transmitting the second signal to the second terminal 730. If the strength of the SINR of the second terminal is not large, the base station may utilize the second transmission mode.
  • the second transmission mode is a system for transmitting by using a multiplexing scheme to a second terminal relatively close to a base station in a NOMA system and a diversity scheme to a first terminal relatively far from a base station.
  • first channel information may be received from a first terminal far from the base station.
  • the first terminal may be located at a cell boundary of the base station.
  • Second channel information may be received from a second terminal near the base station.
  • the second terminal may be located inside a cell of the base station.
  • the channel information may include a channel quality indicator (CQI) and channel state information (CSI).
  • the channel information may include a channel gain.
  • the channel gain may be an element for determining the amount of power allocated to the first terminal and the power allocated to the second terminal in a NOMA system.
  • the base station may allocate a first power to the first terminal and a second power to the second terminal based on the channel information.
  • the base station may obtain a channel gain of each of the plurality of terminals through the channel information.
  • the base station may determine an allocation amount of power of each of a plurality of terminals (eg, the first terminal and the second terminal) in inverse proportion to the obtained channel gain.
  • the plurality of terminals may include the first terminal and the second terminal.
  • the base station may allocate a lot of power to the first terminal. If the channel gain is small, the base station may require a relatively large amount of power in order to communicate while ensuring a certain performance.
  • the performance may be expressed as a bit error rate (BER).
  • BER bit error rate
  • the base station may use the FTPA power allocation scheme when allocating the first power and the second power.
  • the base station may set a power allocation coefficient based on channel gains of the first terminal and the second terminal.
  • the base station may allocate the first power and the second power through overlapping coding.
  • the first terminal is a terminal relatively close to the base station
  • the second terminal will be described with reference to a terminal relatively far from the base station.
  • the base station is the first power and when the difference between the signal-to-noise ratio (SNR) of the first terminal and the signal-to-noise ratio (SNR) of the second terminal is not large; By differently allocating the second power, it is possible to maximize the effect of utilizing the NOMA system.
  • SNR signal-to-noise ratio
  • the base station may generate a first signal to be transmitted to the first terminal and a second signal to be transmitted to the second terminal.
  • the base station may generate the first signal of the first terminal relatively close to the base station using a multiplexing scheme.
  • the base station may generate the second signal of a second terminal relatively far from the base station by using a diversity scheme.
  • the diversity scheme may include a technique of transmitting the same symbol to a plurality of antennas in the same time period.
  • the base station may increase the total channel capacity supported for the entire cell for a predetermined time period compared to the existing OMA system or the existing NOMA system.
  • the second terminal may be at a cell boundary. The base station may increase the channel capacity of the second terminal.
  • the base station may generate a second transmission signal based on the first signal, the second signal, the first power, and the second power.
  • the second transmission signal may be derived from Equation 16 below.
  • the base station may generate the first signal based on a multiplexing scheme of a NOMA system.
  • the base station may generate the second signal based on the diversity scheme of the NOMA system.
  • the base station may vary the magnitude of the first power and the second power.
  • the base station may allocate a first power of the first terminal relatively small, the base station may allocate a second power of the second terminal relatively large.
  • the base station may transmit the generated second transmission signal to the first terminal and the second terminal. Since the second transmission signal is a signal according to the second transmission mode, the second transmission signal may be a signal based on a NOMA system.
  • the second transmission signal may include the first signal and the second signal.
  • the first signal may include a symbol generated using a multiplexing scheme.
  • the second signal may include a symbol generated using a diversity scheme. Accordingly, the base station may transmit the second transmission signal in the same frequency resource and the same time resource.
  • the base station may transmit the second transmission signal in a non-orthogonal multiple access (NOMA) scheme.
  • the base station may transmit the second transmission signal using a high modulation and coding scheme (MCS) level.
  • MCS modulation and coding scheme
  • FIG. 9 illustrates an example of a wireless environment in a transmission mode according to various embodiments.
  • 9 (a) is a first transmission mode
  • FIG. 9 (b) is a second transmission mode
  • FIG. 9 (c) is a third transmission mode
  • FIG. 9 (d) is a fourth transmission mode. Illustrated.
  • a first terminal 920 that is relatively close to the base station 910 transmits using a diversity scheme to a first terminal 920 and is relatively far from the base station 910.
  • a transmission method is transmitted using a multiplexing method.
  • the first terminal 910 is a terminal relatively close to the base station, and the second terminal 920 will be described with reference to a terminal relatively far from the base station.
  • the first transmission mode may be the first transmission mode of FIG. 5.
  • the base station 910 may use the FTPA power allocation scheme in the first transmission mode.
  • the base station 910 may allocate more power to the terminal 930 located relatively far from the base station 910 by adjusting a coefficient when the FTPA power allocation scheme is used.
  • the base station may use a high modulation and coding scheme level in the power allocation.
  • the terminal 920 close to the base station 910 may remove the signal of the distant terminal through sequential interference cancellation (SIC) in every time slot.
  • the first terminal 920 may perform a space-time block code (STBC) decoding operation based on a signal of each time slot.
  • STBC space-time block code
  • the second transmission mode transmits to the first terminal 920 that is relatively close to the base station 910 by using a multiplexing scheme and is relatively far from the base station 910.
  • the second terminal 930 transmits using the diversity scheme.
  • the second transmission mode may be the second transmission mode in FIG. 7.
  • a symbol may be transmitted by using a multiplexing gain to a terminal 920 relatively close to the base station 910 and a diversity gain to a relatively far terminal 930.
  • the second terminal 930 may detect a symbol for the base station 910 to transmit to the second terminal 930. When acquiring the symbol, a matched receive filter may be utilized.
  • the base station 910 may use FTPA power allocation scheme.
  • the base station 910 may allocate more power than the terminal 920 to the terminal 930 by adjusting a coefficient when the FTPA power allocation scheme is used.
  • the third transmission mode is a NOMA method.
  • the first terminal 920 and the second terminal 930 are transmitted using a multiplexing scheme.
  • the base station 910 may use fractional transmit power allocation (FTPA) in the third transmission mode.
  • FTPA fractional transmit power allocation
  • Both the base station 910 and the near terminal 920 and the far terminal 930 may acquire symbols for one time resource unit by the number of receiving antennas.
  • both the first terminal 920 and the second terminal 930 may detect respective signals using an MMSE reception filter.
  • the fourth transmission mode is an OMA method.
  • the base station 910 may generate a signal satisfying orthogonality for each of a plurality of terminals.
  • the base station 910 may transmit the generated signal to each of the first terminal 920 and the second terminal 930.
  • the fourth transmission mode may support the terminal pair separately for two time slots.
  • the base station 910 may transmit a signal at a frequency satisfying orthogonality to each of the first terminal 920 and the second terminal 930.
  • the cell of the base station 910 may further include terminals other than the first terminal 920 and the second terminal 930 in the cell.
  • the base station 910 may use a proportional fairness (PF) based scheduling scheme in consideration of the fairness and total capacity of the plurality of terminals in the cell.
  • the base station 910 may determine a terminal pair to determine a transmission mode using the scheduling scheme.
  • the base station 910 may determine the first terminal 920 and the second terminal 930 as the terminal pair.
  • the base station 910 may compare the determined channel capacities of the terminal pairs. In detail, the base station 910 may determine a transmission mode that guarantees a greater total channel capacity of the first terminal 920 and the second terminal 930 among a plurality of transmission modes. In other words, the base station 910 may determine a transmission mode in which the sum (channel total capacity) of the channel capacities of the first terminal 920 and the second terminal 930 is the largest among the four transmission modes. The base station 910 may transmit a transmission signal to the first terminal 920 and the second terminal 930 according to the determined transmission mode. The base station 910, the first terminal 920, and the second terminal 930 assume an environment including a plurality of antennas. Accordingly, the base station 910 may obtain diversity gain or multiplexing gain according to the determined transmission mode.
  • the base station and the terminals may perform communication according to one of a plurality of transmission modes.
  • the terminals detect a signal in a manner corresponding to the mode selected for signal transmission of the base station. Therefore, the base station may be required to deliver control information for informing the terminal of the selected transmission mode.
  • the control information will be described in FIG. 10.
  • the base station 910 of FIG. 9 may transmit the control information to the first terminal 920 or the second terminal 930 of FIG. 9.
  • the base station 910 may transmit the control information to the first terminal 920 or the second terminal 930 as shown in the signal of FIG. 9.
  • the control information 1000 may include information for controlling communication between the base station and the terminal.
  • the base station 910 may determine one of four transmission modes.
  • the base station 910 may transmit indication information indicating the determined transmission mode to the first terminal 920 or the second terminal 930.
  • the information indicating the transmission mode can be represented by two bits of information since four transmission modes are possible.
  • the four transmission modes may be a first transmission mode, a second transmission mode, a third transmission mode, and a fourth transmission mode of FIG. 9.
  • the base station 910 may transmit two bits of additional information related to a transmission mode to a user of the terminals for hybrid operation.
  • the two bits of information may be a transmission mode indicator 1010.
  • the control information 1000 may include a transmission mode indicator 1010, a power information 1020, a precoding matrix indicator (PMI) 1030, an MCS level information 1040, and an SIC indicator 1050.
  • the transmission mode indicator 1010 may be 2-bit information.
  • the two bits of information can represent the number of four cases. For example, 00 may be a first transmission mode, 01 may be a second transmission mode, 10 may be a third transmission mode, and 11 may be a fourth transmission mode.
  • the power information 1020 may include each of power allocated to the first terminal 920 or the second terminal 930.
  • the precoding matrix indicator 1030 may be an index indicating a precoding matrix to be used for communication in a channel between the base station 910 and the first terminal 920 or the second terminal 930.
  • the MCS level information 1040 is applied to downlink from the base station 910 to the first terminal 920 or the second terminal 930 (or uplink from the first terminal 920 or the second terminal 930 to the base station 910). It may be a modulation and coding scheme.
  • the SIC index 1050 may include information indicating whether the SIC operation is performed to the first terminal 920 and information related to a specific SIC operation of the first terminal 920.
  • the base station may be base station 910 of FIG. 9.
  • channel information may be received from a first terminal and a second terminal.
  • the first terminal may be the first terminal 920 of FIG. 9.
  • the second terminal may be the second terminal 930 of FIG. 9.
  • the channel information may be a channel quality indicator (CQI) and channel state information (CSI).
  • the channel information may include a channel gain.
  • a first power may be allocated to the first terminal 920 and the second power may be allocated to the second terminal 930 based on the channel information.
  • the base station 910 may obtain a parameter for each of a plurality of terminals through the channel information.
  • the parameters may include received signal strength indicator (RSRI), reference signal received quality (RSRQ), reference signal received power (RSRP), signal to interference and noise ratio (SINR), carrier to interference and noise ratio (CINR), and signal SNR to noise ratio).
  • RSRI received signal strength indicator
  • RSRQ reference signal received quality
  • RSRP reference signal received power
  • SINR signal to interference and noise ratio
  • CINR carrier to interference and noise ratio
  • signal SNR to noise ratio signal SNR to noise ratio
  • the base station 920 and the first terminal 920 can communicate while ensuring a constant performance with a small power.
  • the performance may be at least one of an error vector magnitude (EVM), a BER, and a block error rate (BLER).
  • EVM error vector magnitude
  • BLER block error rate
  • the base station 910 may use the FTPA power allocation scheme when allocating the first power and the second power.
  • the base station 910 may set a power allocation coefficient based on the channel gain of the first terminal 920 or the second terminal 930.
  • the base station 910 may allocate the first power and the second power through overlapping coding.
  • the base station 910 since the first terminal 920 and the second terminal 930 receive the first signal and the second signal on the same time-frequency resource region, the base station to identify the first signal and the second signal, Each of the 910s may allocate different powers. As the difference between the first power and the second power increases, an effect of utilizing the NOMA system may be improved. Also, according to various embodiments of the present disclosure, when the difference between the SNRs of the first SNR and the second terminal is not large, the base station 910 utilizes a NOMA system by differently allocating the first power and the second power. The effect can be maximized.
  • channel capacity of each of the transmission modes may be calculated according to the channel information, the first power, and the second power.
  • the transmission modes may include four transmission modes. The four transmission modes may correspond to (a), (b), (c) and (d) of FIG. 9.
  • the base station 910 may determine a transmission mode having the largest channel capacity among the calculated four transmission modes. Based on the allocated power and channel information of each of the first terminal 920 or the second terminal 930, the base station 910 may determine a transmission mode having the largest channel capacity among a plurality of transmission modes. Information indicating the determined transmission mode may be represented by two bits of information. Since two bits of information may represent the number of four cases, they may correspond to the first transmission mode, the second transmission mode, the third transmission mode, and the fourth transmission mode, respectively.
  • the first signal and the second signal may be generated according to the determined transmission mode.
  • the first signal or the second signal of different symbols may be generated according to the determined transmission mode.
  • the signals may be generated by a multiplexing scheme in a NOMA system, a diversity scheme in a NOMA system, or a transmission scheme in an OMA system. Each of the four transmission modes may be generated differently.
  • a signal may be generated based on the first signal, the second signal, the first power, and the second power. This may be expressed by Equation 17 below.
  • S is a signal
  • P 1 is a first power
  • P 2 is a second power
  • S 1 is a first signal
  • S 2 is a second signal.
  • the base station 910 may set the first power of the first terminal 920 that is relatively close to the base station 910 to be relatively low, and the second power of the second terminal 930 that is relatively far from the base station 910. .
  • the base station 910 may generate the signal by applying a high modulation and coding scheme (MCS) level.
  • MCS modulation and coding scheme
  • the generated signal may be transmitted to the first terminal 920 or the second terminal 930.
  • the base station 910 may transmit the same frequency resource and the same time resource to both the first terminal 920 or the second terminal 930. have.
  • the base station 910 may transmit on another frequency resource or another time resource in a manner of transmitting in an OMA system.
  • the base station 910 may transmit on a different time resource.
  • Each of the first terminal 920 or the second terminal 930 may be transmitted.
  • the terminal may be a base station 920 or a base station 930 of FIG. 9.
  • the terminal may transmit channel information to the base station.
  • the channel information may be a channel quality indicator (CQI) or channel state information (CSI).
  • the channel information may include a channel gain.
  • the terminal may receive a signal and control information generated based on the channel information from the base station.
  • the channel information may include first channel information and second channel information.
  • the first channel information may be channel information between the terminal and the base station.
  • the second channel information may be channel information between another terminal and the base station.
  • the signal may be generated based on a first signal related to the terminal and a second signal related to the other terminal.
  • the transmission mode of the signal may be determined among a plurality of transmission modes based on the control information.
  • the control information may be the control information 1000 of FIG. 10.
  • the control information 1000 may include information indicating a transmission mode determined by the base station among a plurality of transmission modes.
  • the information indicating the transmission mode may be the transmission mode indicator 1010 of FIG. 10.
  • the plurality of transmission modes are a non-orthogonal multiple access scheme, wherein the first signal is generated using a diversity scheme and the second signal is generated using a multiplexing scheme; In a non-orthogonal multiple access scheme, the first signal is generated using a multiplexing scheme and the second signal is generated using a diversity scheme, in a non-orthogonal multiple access scheme, the first signal and The second signal may include a third transmission mode generated using a multiplexing scheme and a fourth transmission mode in which the first signal and the second signal are generated in an orthogonal multiple access scheme.
  • the plurality of transmission modes may be represented by two bits of information. The terminal may determine the transmission mode of the signal based on the two bits of information.
  • the first signal may be detected from the signal based on the determined transmission mode. That is, the terminal may classify the received symbols into the first signal component and the second signal component according to the determined transmission mode. The terminal may detect the first signal from the first signal component. The terminal may remove the second signal component from the signal using a continuous interference cancellation technique (SIC). When the terminal is relatively closer to the base station than the other terminal, the continuous interference cancellation technique may be more efficient.
  • SIC continuous interference cancellation technique
  • FIG. 13 illustrates a signal flow between a base station and terminals according to various embodiments.
  • the network environment 1300 may include a base station 1310, a first terminal 1320, and a second terminal 1330.
  • the first terminal 1320 is relatively closer to the base station 1310 than the second terminal 1330.
  • the second terminal 1330 may be at a cell boundary of the base station 1310.
  • the first terminal 1320 may transmit first channel information to the base station 1310.
  • the second terminal 1330 may transmit second channel information to the base station 1310.
  • 13 is merely an example of a channel information transmission operation and does not define a specific order. That is, unlike FIG. 13, the second terminal 1330 may transmit its first channel information before the first terminal 1320.
  • the channel information may be a channel quality indicator (CQI) and channel state information (CSI).
  • the channel information may include a channel gain.
  • the channel gain may be an element for determining the amount of power allocated to the first terminal and the second terminal in a NOMA system.
  • the base station 1310 may determine power to be allocated to each of the first terminal 1320 and the second terminal 1330 based on the channel information.
  • the base station 1310 may allocate powers in inverse proportion to the channel gain of the terminal.
  • the base station 1310 may use FTPA power allocation scheme.
  • the base station 1310 may allocate each of the powers to the first terminal 1320 and the second terminal 1330 through overlapping coding.
  • the base station 1310 may calculate channel capacity of each of the plurality of transmission modes based on the determined powers and channel gains. In calculating the respective channel capacities, the base station 1310 may use Equations 2 to 14.
  • the base station 1310 among the plurality of transmission modes may determine a transmission mode having the largest channel capacity among the respective channel capacities.
  • the plurality of transmission modes may include the four transmission modes of FIG. 9.
  • the base station 1310 may generate a signal to be transmitted to the first terminal 1320 and the second terminal 1330 according to the determined transmission mode.
  • the generation method and the transmission method may vary.
  • the base station 1310 transmits a signal to be transmitted to the first terminal 1320 and the second terminal 1330.
  • Each can be generated.
  • the base station 1310 may transmit the transmission signal 1340 in a diversity scheme, and the transmission signal 1345 may be transmitted in a multiplexing scheme.
  • the generated signal may include a transmission signal 1340 and a transmission signal 1345.
  • the base station 1310 may transmit the generated signal to the first terminal 1320 and / or the second terminal 1330.
  • the base station 1310 may transmit control information to the first terminal 1320 or the second terminal 1330.
  • the control information may be the control information 1000 of FIG. 10.
  • the control information may include information indicating the determined transmission mode.
  • the information may be two bits of information.
  • the two bits of information may indicate four transmission modes.
  • the 2-bit information transmission mode indicator may be 1010.
  • the four transmission modes may be a first transmission mode, a second transmission mode, a third transmission mode, and a fourth transmission mode of FIG. 9.
  • the first terminal 1320 may determine the transmission mode determined by the base station 1310 based on the two bits of information.
  • the mode indicated by the transmission mode indicator 1010 included in the control information 1000 may be applied to the transmission signal 1340 and the transmission signal 1345, or may be applied to the transmission signals (not shown) to be transmitted next.
  • the control information may further include information indicating when a mode indicated by the transmission mode indicator is applied, that is, which transmission signal is applied.
  • the base station 1310 may transmit the generated signal to the first terminal 1320 and the second terminal 1330.
  • the signal may include the transmission signal 1340 and the transmission signal 1345.
  • the transmission signal 1340 may be related to a first symbol to be transmitted to the first terminal 1320 and power allocated to the first terminal 1320.
  • the transmission signal 1345 may be related to a second symbol to be transmitted to the second terminal 1330 and power allocated to the first terminal 1330.
  • a relatively small area of the transmission signal 1340 illustrated in FIG. 13 may correspond to a small allocated power.
  • a relatively large area of the transmission signal 1345 illustrated in FIG. 13 may correspond to a largely allocated power. Since the first terminal 1320 is relatively close to the base station 1310, the first terminal 1320 may successfully decode the first signal to be acquired through a predetermined operation even if the power is allocated small.
  • the first terminal 1320 close to the base station 1310 may remove the transmission signal 1345 through sequential interference cancellation (SIC).
  • the first terminal 1320 may obtain the first symbol by decoding the transmission signal 1340 according to the determined transmission mode.
  • the first terminal transmits information indicating the determined transmission mode to the first terminal 1320, the base station 1310 operating according to the transmission mode, and thus, the first symbol. Can be successfully decoded.
  • the second terminal 1330 may acquire the second symbol by decoding the transmission signal 1345 according to the determined transmission mode similarly to the first terminal 1320. Referring to FIG. 13, the second terminal 1330 may receive the transmission signal 1340 at a lower strength than the transmission signal 1345. Therefore, even if there is no process such as sequential interference cancellation (SIC), the second symbol can be obtained more easily than the first terminal 1320 in the detection step.
  • SIC sequential interference cancellation
  • the base station can determine the transmission mode of each terminal.
  • the base station may determine the terminal pair through the PF-based scheduling.
  • the base station utilized FTPA for power allocation, and the power allocation coefficient was set to 0.9 for the first transmission mode, 0.9 for the second transmission mode, and 0.5 for the third transmission mode, respectively.
  • the environment of the remaining simulations is shown in Table 1.
  • the total transmission amount of the entire cell terminals and the total transmission amount of the cell boundary terminals were identified and compared through the performance improvement range.
  • the cell boundary may mean a terminal belonging to the lower 5 pro in the SNR distribution among the terminals in the cell.
  • NOMA represents an environment in which only an existing OMA system and an existing NOMA system exist
  • NOMA-Hybrid represents an environment in which all four transmission modes exist according to various embodiments of the present disclosure.
  • the simulation was performed under an operation of determining, by the base station, four transmission modes according to channel capacity, according to various embodiments of the present disclosure. The results of the simulation are shown in Table 2.
  • the existing NOMA system could be utilized. Since the terminal in the cell has a high SNR, sufficient performance can be grasped even when the multiplexing gain is taken. However, when the SNR of the terminal inside the cell and the terminal at the cell boundary are both low, the transmission amount may be higher when the diversity gain is utilized. That is, the NOMA-Hybrid system can guarantee a larger transmission capacity to the cell boundary terminal, and the transmission capacity of the entire cell terminal can be slightly increased due to this effect.
  • NOMA greatly improves the channel capacity of the terminal, but may not be effective in a low SINR environment. Therefore, OMA may be used in a channel environment in which NOMA is inefficient.
  • a base station and a terminal according to various embodiments of the present disclosure may improve channel capacity by using a transmission mode according to various embodiments even in a channel environment of terminals where conventional NOMA is difficult to use.
  • the base station and the terminal it is possible to improve the channel capacity of the terminal of the cell boundary of the base station.
  • an operating method of a base station supporting multiple antennas may include first channel information of a first terminal and second channel information of a second terminal, first power allocated to the first terminal, and second terminal information. Determining a transmission mode having the largest channel capacity among the plurality of transmission modes based on the allocated second power, transmitting control information indicating the determined transmission mode to the first terminal and the second terminal; The method may include transmitting a signal generated according to the determined transmission mode to the first terminal and the second terminal. At least one of the plurality of transmission modes is a non-orthogonal multiple access (NOMA) scheme, and applies a diversity scheme to one of the first terminal and the second terminal, A multiplexing scheme may be applied to the other one of the first terminal and the second terminal.
  • NOMA non-orthogonal multiple access
  • the control information includes the first power, the second power, a precoding matrix indicator (PMI), a modulation and coding scheme (MCS) level, and successive interference cancellation (SIC). It may include at least one of the indicators.
  • PMI precoding matrix indicator
  • MCS modulation and coding scheme
  • SIC successive interference cancellation
  • the first channel information and the second channel information may include at least one of a channel quality indicator (CQI) or channel status information (CSI).
  • CQI channel quality indicator
  • CSI channel status information
  • a method of operating a base station supporting multiple antennas may include generating a first signal related to a first terminal for transmission in a diversity scheme and a second for transmitting in a multiplexing scheme. Generating a second signal related to a terminal; and generating a signal based on the first signal, the second signal, a first power associated with the first terminal, and a second power associated with the second terminal. And transmitting the signal to the first terminal and the second terminal in an orthogonal multiple access scheme, wherein the first power and the second power are channel information of the first terminal and the second terminal. It may be assigned based on the channel information of.
  • the diversity scheme may include a space-time block coding (STBC) technique.
  • STBC space-time block coding
  • the diversity scheme may obtain diversity gain using at least one of the antenna of the base station, the antenna of the first terminal, or the antenna of the second terminal.
  • a method of operating a terminal supporting multiple antennas may include receiving control information from a base station, receiving a signal from the base station, and controlling the signal from among a plurality of transmission modes based on the control information. Determining a transmission mode, and detecting a first signal associated with the terminal from the signal based on the determined transmission mode, wherein the control information includes information indicating the determined transmission mode; Is generated by the base station according to the determined transmission mode, and at least one of the plurality of transmission modes is a non-orthogonal multiple access (NOMA) scheme, and a diversity scheme for one of the terminal and the other terminal. Is applied, and a multiplexing scheme is applied to the other one of the terminal and the other terminal.
  • NOMA non-orthogonal multiple access
  • the control information may include at least one of power allocated to the terminal, power allocated to the other terminal, a precoding matrix indicator (PMI), a modulation and coding scheme (MCS) level, and a sequential interference cancellation (SIC) indicator.
  • PMI precoding matrix indicator
  • MCS modulation and coding scheme
  • SIC sequential interference cancellation
  • the operation method may further include removing a second signal related to the other terminal from the signal by using a continuous interference cancellation technique (SIC).
  • SIC continuous interference cancellation technique
  • the channel information may include at least one of a channel quality indicator (CQI) and channel state information (CSI).
  • CQI channel quality indicator
  • CSI channel state information
  • a base station supporting multiple antennas includes a controller and a transmitter, and the controller includes first channel information of a first terminal, second channel information of a second terminal, and first power allocated to the first terminal. And determine a transmission mode having the largest channel capacity among a plurality of transmission modes based on the second power allocated to the second terminal, wherein the transmitter is configured to transmit control information indicating the determined transmission mode to the first terminal and And transmit the signal generated according to the determined transmission mode to the first terminal and the second terminal, wherein at least one of the plurality of transmission modes is non-orthogonal multiple access.
  • NOMA non orthogonal multiple access
  • the control information may include at least one of the first power, the second power, a precoding matrix indicator (PMI), a modulation and coding scheme (MCS) level, and a sequential interference cancellation (SIC) index.
  • PMI precoding matrix indicator
  • MCS modulation and coding scheme
  • SIC sequential interference cancellation
  • the first channel information and the second channel information may include at least one of a channel quality indicator (CQI) and channel state information (CSI).
  • CQI channel quality indicator
  • CSI channel state information
  • a base station supporting multiple antennas may include a controller and a transmitter.
  • the controller generates a first signal associated with a first terminal for transmission in a diversity scheme, generates a second signal associated with a second terminal for transmission in a multiplexing scheme, and generates the first signal. And generate a signal based on the second signal, a first power associated with the first terminal, and a second power associated with the second terminal, wherein the transmitter is configured to generate the signal in a non-orthogonal multiple access manner. And configured to transmit to a first terminal and the second terminal, wherein the first power and the second power may be allocated based on channel information of the first terminal and channel information of the second terminal.
  • the diversity scheme may include a space-time block coding (STBC) technique.
  • STBC space-time block coding
  • the diversity scheme may obtain diversity gain using at least one of the antenna of the base station, the antenna of the first terminal, or the antenna of the second terminal.
  • a terminal supporting multiple antennas may include a receiver and a controller.
  • the receiver is configured to receive control information from a base station, and to receive a signal from the base station, wherein the controller determines a transmission mode of the signal among a plurality of transmission modes based on the control information, and determines the transmission mode.
  • Detect a first signal associated with the terminal from the signal based on the control information wherein the control information includes information indicating the determined transmission mode, the signal is generated by a base station according to the determined transmission mode, and the plurality of At least one of the transmission modes of is a non-orthogonal multiple access (NOMA) scheme, and applies a diversity scheme to one of the terminal and the other terminal, and multiplexes to the other of the terminal and the other terminal. (multiplexing) can be applied.
  • NOMA non-orthogonal multiple access
  • the control information may include at least one of power allocated to the terminal, power allocated to the other terminal, a precoding matrix indicator (PMI), a modulation and coding scheme (MCS) level, and a sequential interference cancellation (SIC) indicator.
  • PMI precoding matrix indicator
  • MCS modulation and coding scheme
  • SIC sequential interference cancellation
  • the controller may be further configured to remove a second signal associated with the other terminal from the signal using continuous interference cancellation technology (SIC).
  • SIC continuous interference cancellation technology
  • the channel information may include at least one of a channel quality indicator (CQI) and channel state information (CSI).
  • CQI channel quality indicator
  • CSI channel state information
  • a computer-readable storage medium for storing one or more programs (software modules) may be provided.
  • One or more programs stored in a computer readable storage medium are configured for execution by one or more processors in an electronic device.
  • One or more programs include instructions that cause an electronic device to execute methods in accordance with embodiments described in the claims or specifications of this disclosure.
  • Such programs may include random access memory, non-volatile memory including flash memory, read only memory (ROM), and electrically erasable programmable ROM.
  • EEPROM Electrically Erasable Programmable Read Only Memory
  • magnetic disc storage device compact disc ROM (CD-ROM), digital versatile discs (DVDs) or other forms
  • CD-ROM compact disc ROM
  • DVDs digital versatile discs
  • It can be stored in an optical storage device, a magnetic cassette. Or, it may be stored in a memory composed of some or all of these combinations.
  • each configuration memory may be included in plural.
  • the program may be configured through a communication network such as the Internet, an intranet, a local area network (LAN), a wide area network (WLAN), or a storage area network (SAN), or a combination thereof. It may be stored in an attachable storage device that is accessible. Such a storage device may be connected to a device that performs an embodiment of the present disclosure through an external port. In addition, a separate storage device on a communication network may be connected to a device that performs an embodiment of the present disclosure.
  • a communication network such as the Internet, an intranet, a local area network (LAN), a wide area network (WLAN), or a storage area network (SAN), or a combination thereof. It may be stored in an attachable storage device that is accessible. Such a storage device may be connected to a device that performs an embodiment of the present disclosure through an external port.
  • a separate storage device on a communication network may be connected to a device that performs an embodiment of the present disclosure.

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Abstract

본 개시는 LTE(Long Term Evolution)와 같은 4G(4th generation) 통신 시스템 이후 보다 높은 데이터 전송률을 지원하기 위한 5G(5th generation) 또는 pre-5G 통신 시스템에 관련된 것이다. 본 개시의 다양한 실시 예들에 따를 때, 무선 통신 시스템에서 기지국의 동작 방법은, 제1 단말의 제1 채널 정보 및 제2 단말의 제2 채널 정보에 기반하여 복수의 전송 모드들 중 채널 용량이 가장 큰 전송 모드를 결정하는 과정과, 상기 결정된 전송 모드에 기반하여 생성되는 전송 신호를 상기 제1 단말 및 상기 제2 단말에게 송신하는 과정을 포함할 수 있다. 상기 복수의 전송 모드들 중 제1 전송 모드는, 상기 제1 단말을 위한 제1 신호에 다이버시티(diversity) 방식을 적용하고, 상기 상기 제2 단말을 위한 제2 신호에 다중화(multiplexing) 방식을 적용하고, 상기 제1 신호 및 상기 제2 신호를 포함하는 상기 전송 신호를 비직교 다중 접속(non-orthogonal multiple access, NOMA) 방식으로 전송하기 위한 전송 모드일 수 있다.

Description

무선 통신 시스템에서 비직교 다중 접속을 위한 장치 및 방법
본 개시는 일반적으로, 무선 통신 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 비직교 다중 접속(non orthogonal multiple access, NOMA)을 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
4G(4th generation) 통신 시스템 상용화 이후 증가 추세에 있는 무선 데이터 트래픽 수요를 충족시키기 위해, 개선된 5G(5th generation) 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템을 개발하기 위한 노력이 이루어지고 있다. 이러한 이유로, 5G 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템은 4G 네트워크 이후(Beyond 4G Network) 통신 시스템 또는 LTE(Long Term Evolution) 시스템 이후(Post LTE) 시스템이라 불리어지고 있다. 높은 데이터 전송률을 달성하기 위해, 5G 통신 시스템은 초고주파(mmWave) 대역(예를 들어, 60기가(60GHz) 대역과 같은)에서의 구현이 고려되고 있다. 초고주파 대역에서의 전파의 경로손실 완화 및 전파의 전달 거리를 증가시키기 위해, 5G 통신 시스템에서는 빔포밍(beamforming), 거대 배열 다중 입출력(massive MIMO), 전차원 다중입출력(Full Dimensional MIMO, FD-MIMO), 어레이 안테나(array antenna), 아날로그 빔형성(analog beam-forming), 및 대규모 안테나(large scale antenna) 기술들이 논의되고 있다. 또한 시스템의 네트워크 개선을 위해, 5G 통신 시스템에서는 진화된 소형 셀, 개선된 소형 셀(advanced small cell), 클라우드 무선 액세스 네트워크(cloud radio access network, cloud RAN), 초고밀도 네트워크(ultra-dense network), 기기 간 통신(Device to Device communication, D2D), 무선 백홀(wireless backhaul), 이동 네트워크 (moving network), 협력 통신(cooperative communication), CoMP(Coordinated Multi-Points), 및 수신 간섭제거 (interference cancellation) 등의 기술 개발이 이루어지고 있다. 이 밖에도, 5G 시스템에서는 진보된 코딩 변조(Advanced Coding Modulation, ACM) 방식인 FQAM(Hybrid Frequency Shift Keying and Quadrature Amplitude Modulation) 및 SWSC(Sliding Window Superposition Coding)과, 진보된 접속 기술인 FBMC(Filter Bank Multi Carrier), NOMA(Non Orthogonal Multiple Access), 및 SCMA(Sparse Code Multiple Access) 등이 개발되고 있다.
한편, 인터넷은 인간이 정보를 생성하고 소비하는 인간 중심의 연결 망에서, 사물 등 분산된 구성 요소들 간에 정보를 주고 받아 처리하는 IoT(Internet of Things, 사물인터넷) 망으로 진화하고 있다. 클라우드 서버 등과의 연결을 통한 빅데이터(Big data) 처리 기술 등이 IoT 기술에 결합된 IoE(Internet of Everything) 기술도 대두되고 있다. IoT를 구현하기 위해서, 센싱 기술, 유무선 통신 및 네트워크 인프라, 서비스 인터페이스 기술, 및 보안 기술과 같은 기술 요소 들이 요구되어, 최근에는 사물간의 연결을 위한 센서 네트워크(sensor network), 사물 통신(Machine to Machine, M2M), MTC(Machine Type Communication)등의 기술이 연구되고 있다. IoT 환경에서는 연결된 사물들에서 생성된 데이터를 수집, 분석하여 인간의 삶에 새로운 가치를 창출하는 지능형 IT(Internet Technology) 서비스가 제공될 수 있다. IoT는 기존의 IT(information technology) 기술과 다양한 산업 간의 융합 및 복합을 통하여 스마트홈, 스마트 빌딩, 스마트 시티, 스마트 카 혹은 커넥티드 카, 스마트 그리드, 헬스 케어, 스마트 가전, 첨단의료서비스 등의 분야에 응용될 수 있다.
이에, 5G 통신 시스템을 IoT 망에 적용하기 위한 다양한 시도들이 이루어지고 있다. 예를 들어, 센서 네트워크, 사물 통신, MTC 등의 기술이 5G 통신 기술이 빔포밍, MIMO, 및 어레이 안테나 등의 기법에 의해 구현되고 있는 것이다. 앞서 설명한 빅데이터 처리 기술로써 클라우드 무선 액세스 네트워크가 적용되는 것도 5G 기술과 IoT 기술 융합의 일 예라고 할 수 있을 것이다.
현재 MIMO-NOMA에 관련된 여러 연구로, 전력 할당, 단말 클러스터링(clustering), 오픈-루프(open-loop), 클로즈드-루프(closed loop) 환경에서 프리코더와 결합 등이 진행되었다. 그러나, 낮은 SINR에서 효율이 좋은 다중 안테나의 다이버시티 이득에 대한 연구는 구체적으로 진행된 바가 없고, 또한 상술한 방안들과를 선택적으로 활용하는 방법을 고려하지 않았다.
상술한 바와 같은 논의를 바탕으로, 본 개시(discourse)는, 다중 안테나 이득을 활용하여 비직교 다중 접속 방식으로 통신하는 장치 및 방법을 제공한다.
다양한 실시 예들에 따른, 다중 안테나를 지원하는 기지국의 동작 방법은 제1 단말의 제1 채널 본 개시의 다양한 실시 예들에 따르면, 무선 통신 시스템에서 기지국의 동작 방법은 제1 단말의 제1 채널 정보 및 제2 단말의 제2 채널 정보에 기반하여 복수의 전송 모드들 중에서 채널 용량이 가장 큰 전송 모드를 결정하는 과정과, 상기 결정된 전송 모드에 기반하여 생성되는 신호를 상기 제1 단말 및 상기 제2 단말에게 송신하는 과정을 포함할 수 있다. 상기 복수의 전송 모드들 중 제1 전송 모드는, 상기 제1 단말을 위한 제1 신호에 다이버시티(diversity) 방식을 적용하고, 상기 제2 단말을 위한 제2 신호에 다중화(multiplexing) 방식을 적용하고, 상기 제1 신호 및 상기 제2 신호를 포함하는 상기 전송 신호를 비직교 다중 접속(non-orthogonal multiple access, NOMA) 방식으로 전송하기 위한 전송 모드일 수 있다.
본 개시의 다양한 실시 예들에 따르면, 무선 통신 시스템에서 단말의 동작 방법은 복수의 전송 모드들 중 전송 신호에 대한 전송 모드를 가리키는 제어 정보를 기지국으로부터 수신하는 과정과, 상기 기지국으로부터 상기 전송 신호를 수신하는 과정과, 상기 전송 모드에 기반하여 상기 전송 신호로부터 상기 단말을 위한 신호를 검출하는 과정을 포함하고, 상기 전송 신호는 상기 결정된 전송 모드에 따라 기지국에 의해 생성되고, 상기 복수의 전송 모드들 중 제1 전송 모드는, 상기 단말 및 다른 단말 중 하나를 위한 제1 신호에 다이버시티(diversity) 방식이 적용되고, 상기 단말 및 상기 다른 단말 중 다른 하나를 위한 제2 신호에 다중화(multiplexing) 방식이 적용되고, 상기 전송 신호는 비직교 다중 접속(non-orthogonal multiple access, NOMA) 방식으로 전송되는 모드일 수 있다.
본 개시의 다양한 실시 예들에 따르면, 무선 통신 시스템에서 기지국의 장치는 컨트롤러 및 송신기를 포함하고, 상기 컨트롤러는 제1 단말의 제1 채널 정보 및 제2 단말의 제2 채널 정보에 기반하여 복수의 전송 모드들 중에서 채널 용량이 가장 큰 전송 모드를 결정하도록 구성되고, 상기 결정된 전송 모드에 기반하여 생성되는 전송 신호를 상기 제1 단말 및 상기 제2 단말에게 송신하도록 구성되고, 상기 복수의 전송 모드들 중 제1 전송 모드는, 상기 제1 단말을 위한 제1 신호에 다이버시티(diversity) 방식을 적용하고, 상기 제2 단말을 위한 제2 신호에 다중화(multiplexing) 방식을 적용하고, 상기 제1 신호 및 상기 제2 신호를 포함하는 상기 전송 신호를 비직교 다중 접속(non-orthogonal multiple access, NOMA) 방식으로 전송하기 위한 전송 모드일 수 있다.
본 개시의 다양한 실시 예들에 따르면, 무선 통신 시스템에서 단말의 장치는 수신기, 및 컨트롤러를 포함할 수 있다. 상기 수신기는 복수의 전송 모드들 중 전송 신호에 대한 전송 모드를 가리키는 제어 정보를 기지국으로부터 수신하고, 상기 기지국으로부터 상기 전송 신호를 수신하도록 구성되고, 상기 컨트롤러는 상기 전송 모드에 기반하여 상기 신호로부터 상기 단말과 관련된 제1 신호를 검출하도록 구성되고, 상기 전송 신호는 상기 결정된 전송 모드에 기반하여 기지국에 의해 생성 미 전송되고, 상기 복수의 전송 모드들 중 제1 전송 모드는, 상기 단말 및 다른 단말 중 하나를 위한 제1 신호에 다이버시티(diversity) 방식이 적용되고, 상기 단말 및 상기 다른 단말 중 다른 하나를 위한 제2 신호에 다중화(multiplexing) 방식이 적용되고, 상기 전송 신호는 비직교 다중 접속(non-orthogonal multiple access, NOMA) 방식으로 전송되는 전송 모드일 수 있다.
본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 장치 및 방법은, 비직교 다중 접속 기업을 활용하여, 셀 전체에 지원하는 채널 용량을 향상시킬 수 있다.
본 개시에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재가 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 개시에서 얻을 본 개시에 대한 보다 완전한 이해를 위해 첨부된 도면을 참조하여 아래의 상세한 설명이 이뤄진다. 도면에서 동일한 참조번호는 동일한 구성 요소를 나타낸다.
도 1은 다중 안테나 시스템에서 다중화(multiplexing) 방식을 고려한 전송을 도시한다.
도 2는 NOMA(non orthogonal multiple access) 시스템을 도시한다.
도 3은 다양한 실시 예들에 따른 장치의 기능적 블록 구성을 도시한다.
도 4는 다양한 실시 예들에 따른 컨트롤러의 기능적 블록 구성을 도시한다.
도 5는 다양한 실시 예들에 따른 제1 전송 모드에서 무선 환경의 예를 도시한다.
도 6은 다양한 실시 예들에 따른 제1 전송 모드에서 기지국의 흐름을 도시한다.
도 7은 다양한 실시 예들에 따른, 제2 전송 모드에서 무선 환경의 예를 도시한다.
도 8은 다양한 실시 예들에 따른 제2 전송 모드에서 기지국의 흐름을 도시한다.
도 9는 다양한 실시 예들에 따른 전송 모드에서 무선 환경의 예를 도시한다.
도 10은 다양한 실시 예들에 따른 제어 정보의 구조 예를 도시한다.
도 11은 다양한 실시 예들에 따른 기지국 동작의 흐름도이다.
도 12는 다양한 실시 예들에 따른 단말의 동작을 도시한다.
도 13은 다양한 실시 예들에 따른, 기지국 및 단말들 간 신호 흐름을 도시한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 다양한 실시 예들의 동작 원리를 상세히 설명한다. 하기에서 다양한 실시 예들을 설명에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 다양한 실시 예들에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 단말, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
본 개시에서 사용되는 용어들은 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 다른 실시 예의 범위를 한정하려는 의도가 아닐 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 용어들은 본 개시에 기재된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다. 본 개시에 사용된 용어들 중 일반적인 사전에 정의된 용어들은, 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 동일 또는 유사한 의미로 해석될 수 있으며, 본 개시에서 명백하게 정의되지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 경우에 따라서, 본 개시에서 정의된 용어일지라도 본 개시의 실시 예들을 배제하도록 해석될 수 없다.
이하에서 설명되는 본 개시의 다양한 실시 예들에서는 하드웨어적인 접근 방법을 예시로서 설명한다. 하지만, 본 개시의 다양한 실시 예들에서는 하드웨어와 소프트웨어를 모두 사용하는 기술을 포함하고 있으므로, 본 개시의 다양한 실시 예들이 소프트웨어 기반의 접근 방법을 제외하는 것은 아니다.
이하 본 개시는 비직교 다중 접속(non orthogonal multiple access, NOMA)을 지원하는 무선 통신 시스템에서 신호 송신을 위한 기술에 대해 설명한다.
이하 설명에서 사용되는 제어 정보를 지칭하는 용어, 다중 안테나 신호 처리 방식을 지칭하는 용어, 상태 변화를 지칭하는 용어(예: 모드(mode), 이벤트(event)), 송신 신호를 지칭하는 용어, 망 객체(network entity)들을 지칭하는 용어, 메시지들을 지칭하는 용어, 장치의 구성 요소를 지칭하는 용어 등은 설명의 편의를 위해 예시된 것이다. 따라서, 본 발명이 후술되는 용어들에 한정되는 것은 아니며, 동등한 기술적 의미를 가지는 다른 용어가 사용될 수 있다.
비직교 다중 접속(non orthogonal multiple access, 이하 'NOMA'라고 칭한다.) 방식이란 두 단말의 채널 용량을 측정하는 용량 영역(capacity region)을 획득하는데 가장 좋은 방식으로 알려져 있기 때문에, 최근 다음 세대 통신의 새로운 다중 접속 기술의 강력한 후보로 떠오르고 있다. NOMA가 동작하기 위해서는 기지국을 중심으로 가까운 단말과 먼 단말을 하나의 부분집합으로 하여, 복수의 부분집합들을 구성하는 과정(clustering) 및 전력 할당을 차별적으로 하는 등 새로운 동작들이 추가되기 때문에 관련된 새로운 연구들이 진행되며 현재 3GPP(3rd Generation Partnership Project)단체에서 세계적인 연구가 진행 중이다. 통신 용량을 높이기 위해서 다중 안테나를 활용하는 것은 필수이기 때문에, NOMA는 복수의 안테나들이 있는 환경에서, 즉 MIMO(multiple-input multiple-output) 환경에서 활용하는 것이 가장 효율적이고 적합할 수 있다.
이하 본 개시는 NOMA를 지원하는 무선 통신 시스템에서, 다이버시티 이득을 획득하기 위한 기술에 대해 설명한다.
도 1은 다중 안테나 시스템에서 다중화(multiplexing) 방식을 고려한 전송을 도시한다. 상기 다중 안테나 시스템은 특별한 설명이 없는 한, 이하 설명에서 2개의 송신부의 안테나, 2개의 수신부의 안테나를 가정한다. 이하 사용되는 '...부', '...기' 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어, 또는, 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
도 1을 참고하면, 다중 안테나 시스템 100은 송신부 130과 수신부 140에 공간적으로 이격된 복수의 안테나들을 사용하는 시스템일 수 있다. 상기 다중 안테나 시스템 100은 기존의 단일 입력 단일 출력 시스템(single input single output system)에 비해 비트오류율(bit error rate, BER)과 같은 무선 데이터 전송 효율을 향상시킬 수 있고, 이는 송수신 안테나 간의 무선 링크들을 통해 수신되는 모든 신호를 적적하게 결합함으로써 얻을 수 있다. 따라서 추가로 주파수 대역을 사용하지 않고 무선 통신 성능을 크게 향상시킬 수 있으나, 하드웨어와 연산복잡도가 기존 시스템이 비해 증가하게 된다.
송신하기 위한 데이터 스트림 101, 데이터 스트림 102는 상기 송신부 130으로 입력된다. 상기 데이터 스트림 101, 상기 데이터 스트림 102는 심볼 111, 심볼 112로 이루어질 수 있다. 상기 심볼 111은 s0, 상기 심볼 112는 s1일 수 있다. 상기 심볼 111, 상기 심볼 112는 상기 송신부 130에서 상기 수신부 140으로 동시에 송신될 수 있다. 상기 심볼 111, 상기 심볼 112는 각각 데이터 스트림 101, 102의 일부일 수 있다. 상기 송신부 130은 안테나 131 및 안테나 132를 포함할 수 있다. 다중화(multiplexing) 방식을 이용하는 경우, 상기 심볼 111, 상기 심볼 112은 상기 안테나 131, 상기 안테나 132에 각각 입력될 수 있다. 상기 입력된 심볼 111, 상기 입력된 심볼 112는 상기 안테나 131, 상기 안테나 132로부터 상기 수신부 140으로 채널 120을 통하여 전송될 수 있다.
상기 수신부 140은 안테나 141, 안테나 142를 포함할 수 있다. 다중화 방식을 이용하는 경우, 상기 채널 120을 고려하여 상기 안테나 141, 상기 안테나 142는 상기 심볼 111, 상기 심볼 112를 나누어 수신할 수 있다. 수신 시에 상기 채널 120의 채널 환경에 따른 잡음이 포함될 수 있다. 상기 잡음이 강한 경우, 상기 수신부 140은 정상적인 수신이 어려울 수 있다. 다중 안테나 시스템에서 채널은 송신부의 안테나 개수 및 수신부의 안테나 개수에 따른 크기의 행렬로 표현될 수 있다. 상기 채널 120은 2 X 2 크기의 행렬로 표현될 수 있다. 상기 다중 안테나 시스템의 채널 상태는 하기의 수학식 1로 표현될 수 있다.
Figure PCTKR2016014793-appb-I000001
yk는 상기 수신부 140의 k번째 안테나에서 수신되는 심볼, sk는 상기 송신부 130의 k번째 안테나에서 송신하는 심볼, nk는 상기 수신부 140의 k번째 안테나에서 수신되는 잡음이다. 상기 잡음은 채널의 상태에 따라 달라질 수 있다.
상기 수신부 140은 수신된 이후, 수신된 심볼들을 복호하여 송신된 심볼들을 검출할 수 있다. 상기 수신부 140은 상기 잡음에 따라 상기 송신된 심볼들의 정확한 파악이 어려울 수 있다. 즉, 상기 잡음에 따라, 채널 이득(channel gain)은 낮아질 수 있다.
도 2는 NOMA 시스템을 도시한다. 도 2(a)는 상기 NOMA 시스템에서, 기지국과 단말간의 관계를 도시한다. 도 2(b)는 상기 NOMA 시스템에서, 단말에 할당되는 주파수와 전력간의 관계를 도시한다. NOMA는 동일한 시간, 주파수, 공간 자원 상에 두 대 이상의 단말에 대한 데이터를 동시에 전송하여 주파수 효율을 향상시키는 기술이다. NOMA 시스템은 기존의 직교 다중접속 방식(orthogonal multiple access, OMA), 예를 들어 직교 주파수 분할 다중 접속(orthogonal frequency division multiple access, OFDMA)이 요구하는 주파수 자원 할당 관점에서의 직교성이 반드시 요구되지 않을 수 있다. 따라서, NOMA 시스템은 같은 주파수 자원 상에 두 대 이상의 단말을 동시에 중첩 할당하여 자원 효율을 높일 수 있다. 안테나의 수보다 많은 단말을 지원하는 무선 통신 기술의 특성상, NOMA 시스템은 많은 대역폭을 확보하는 반면, 간섭의 증가로 SINR (signal to noise ratio)이 낮아질 수 있다. 따라서, 채널 용량의 수학식(채널 용량= 가용 대역폭 x log(전력/잡음 전력))에서 로그식 앞의 계수가 커지나, 로그식의 값이 낮아질 수 있다.
도 2(a)를 참고하면, NOMA 시스템 200은 동일한 주파수 환경을 가정할 수 있다. 상기 NOMA 시스템 200은 기지국 210과 채널 품질의 차이가 상대적으로 큰 두 개의 단말을 포함할 수 있다. 상기 품질은 SINR을 의미할 수 있다. 상기 기지국 210은 커버리지 영역에 단말 220 및 단말 230을 포함할 수 있다. 상기 단말 220은 상기 기지국 210과 상대적으로 가까운 거리에 위치한 단말일 수 있다. 상기 단말 230은 상기 기지국 210과 상대적으로 먼 거리에 위치한 단말일 수 있다. 상기 단말 230은 상기 기지국 210의 상기 커버리지 영역의 경계에 위치할 수 있다. 상기 기지국 210은 상기 제1 단말 220으로 송신하기 위한 데이터 심볼들 및 상기 제2 단말 230으로 송신하기 위한 데이터 심볼들을 중첩할 수 있다. 상기 기지국 210은 상기 제1 단말 220, 상기 제2 단말 230으로 상기 중첩된 데이터 심볼들을 동일한 주파수 및 시간 자원을 통해 전송할 수 있다.
기지국 210이 동일한 신호를 전송한 상황을 가정한다. 이 때, 상기 단말 220은 상기 단말 230보다 가까운 위치에 있는 바, 상기 단말 230보다 상대적으로 큰 SINR 값을 갖는다. 상기 기지국 210은 상기 단말 220은 SINR 값이 상대적으로 크므로, 상기 단말 220에 상대적으로 적은 전력을 할당할 수 있다. 상기 기지국 210은 상기 단말 230의 SINR 값이 상대적으로 작으므로, 상기 단말 230에 많은 전력을 할당할 것이 요구될 수 있다.
상기 단말 220은 순차적 간섭제거(successive interference cancellation, SIC) 방식에 따라, 신호 중에서 상대적으로 세기가 강한 단말 230과 관련된 간섭 신호를 먼저 복호(decode)하고, 제거한 후, 자신과 관련된 신호를 성공적으로 복호할 수 있다. 상기 단말 220과 관련된 신호는 상기 단말 230에게 간섭 신호로 작용할 수 있다. 상기 단말 220과 관련된 신호는 상기 단말 230에 상대적으로 약하게 도달할 수 있다. 상기 단말 230은 상기 단말 220과 관련된 신호를 고려하지 않을 수 있다. 따라서, 상기 단말 230은 자신의 신호를 성공적으로 복호할 수 있다.
상기 도 2(b)를 참고하면, X축은 주파수, Y축은 전력을 의미할 수 있다. 상기 제1 단말 220 및 상기 제2 단말 230은 동일한 주파수 자원 영역을 가질 수 있다. 상기 제1 단말 220에 할당되는 자원 221 및 상기 제2 단말 230에 할당되는 자원 231은 동일한 주파수 자원 영역을 가지므로 구분이 필요할 수 있다. 상기 기지국 210은 상기 단말 220에 할당되는 전력과 상기 단말 230에 할당되는 전력의 크기를 다르게 설정 할 수 있다. 상기 단말 220에 할당되는 전력은 상기 단말 220의 SINR의 세기에 따라 결정될 수 있다. 상기 단말 230에 할당되는 전력은 상기 단말 230의 SINR의 세기에 따라 결정될 수 있다. 상기 기지국 210은 상기 단말 220은 SINR 세기가 크므로, 상기 단말 220에 상대적으로 적은 전력을 할당할 수 있다. 상기 기지국 210은 상기 단말 230의 SINR 세기가 크므로, 상기 단말 230에 많은 전력을 할당할 수 있다. 상기 자원 231은 상기 자원 221 보다 더 많은 전력을 가질 수 있다. 상기 단말 220은 많은 전력을 할당하지 않더라도, SINR 세기가 크기 때문에, 수신된 신호를 정확히 결정할 수 있다. 즉 NOMA 시스템은 자원을 구분하는 요소로 할당되는 전력의 크기를 이용할 수 있다.
상술한 NOMA 시스템에 따르면, 기지국과 멀리 떨어져 있는 단말의 BER 성능이 문제될 수 있다. 상기 기지국과 멀리 떨어져 있을 수록, 단말들의 BER 성능이 안 좋아질 수 있다. 따라서 상기 기지국의 셀 경계에 있는 단말은 성능의 개선이 필요할 수 있다. 상기 기지국은 상기 셀 전체의 채널 용량을 고려하여 전력을 할당할 필요가 있다. 상기 셀 전체의 채널 용량은 상기 셀 경계에 있는 단말의 채널 용량과 상기 셀 내부에 있는 단말의 채널 용량의 합일 수 있다. 상기 셀 전체의 채널 용량은 증가시키면서, 상기 셀 경계에 있는 단말의 성능을 개선하는 시스템이 요구될 수 있다.
본 개시의 다양한 실시 예들은 NOMA 시스템에서 다이버시티 이득을 활용하는 새로운 전송 모드를 규정하고 상기 전송 모드를 활용하여 단말들의 클러스터링(clustering) 및 전송 모드를 결정하는 알고리즘을 나타낼 수 있다. 본 개시의 다양한 실시 예들은 4가지의 전송 모드를 포함할 수 있다. 상기 4가지 전송 모드는 NOMA 시스템에서의 다이버시티 이득을 활용하는 전송 기법인 제1 전송 모드 및 제2 전송 모드와 종래의 NOMA 시스템에서의 전송 기법인 제3 전송 모드, 종래의 OMA 시스템에서의 전송 기법인 제4 전송 모드를 포함할 수 있다.
도 3은 다양한 실시 예들에 따른 장치의 기능적 블록 구성을 도시한다.
상기 도 3을 참고하면, 상기 장치 300은 기지국일 수 있다. 네트워크 유형에 따라, "기지국(base station)" 또는 "액세스 포인트(AP: Access Point)"와 같이, 다른 잘 알려진 용어들이 기지국("eNodeB" 또는 "eNB") 대신 사용될 수 있다. 편의상, 용어 기지국("eNodeB" 또는 "eNB")은 본 특허 문서에서 원격(remote) 단말기들(terminals)에 무선 액세스를 제공하는 네트워크 인프라스트럭쳐(infrastructure) 구성 요소들을 의미하기 위해 사용될 수 있다. 또한, 네트워크 유형에 따라, "이동국(mobile station)", "가입자국(subscriber station)", "원격 단말기(remote terminal)", "무선 단말기(wireless terminal)", 또는 "사용자 장치(user device)"와 같은 다른 잘 알려진 용어들이 단말(UE: User Equipment) 대신 사용될 수 있다.
상기 장치 300은 수신기 310, 컨트롤러 320, 송신기 330을 포함할 수 있다. 상기 수신기 310은 무선 채널을 통해 신호를 송수신하기 위한 기능들을 수행한다. 예를 들면, 수신기 510은 시스템의 물리 계층 규격에 따라 RF(radio frequency) 신호, 기저대역 신호 간 변환 기능을 수행한다. 예를 들면, 데이터 수신 시, 상기 수신기 510은 적어도 하나의 안테나를 통해 RF 신호를 수신하고, RF 신호에 대한 처리 후, 기저대역 신호로 하향변환하고, 디지털 신호로 변환한다. 예를 들어, 상기 수신기 510은 수신 필터, 증폭기, 믹서(mixer), 오실레이터(oscillator), DAC(digital to analog convertor), ADC(analog to digital convertor) 등을 포함할 수 있다. 다수의 수신 안테나들이 구비된 경우, 상기 수신기 510은 다수의 RF 체인들을 포함할 수 있다.
상기 수신기 310은 복수의 단말들로부터 각각 채널 정보를 수신할 수 있다. 상기 채널 정보는 채널 품질 지시자(channel quality indicator, CQI) 또는 채널 상태 정보(channel status information, CSI)일 수 있다. 상기 채널 정보는 상기 복수의 단말들 각각의 전력 할당에 이용될 수 있다.
상기 컨트롤러 320은 상기 수신기 310을 통해 수신된 채널 정보를 이용할 수 있다. 상기 컨트롤러 320은 상기 채널 정보에 기반하여 복수의 단말들에 할당되는 전력의 크기를 결정할 수 있다. 상기 컨트롤러 320은 복수의 전송 방식(전송 모드) 각각에서의 채널 용량을 계산할 수 있다. 상기 컨트롤러 320은 상기 채널 정보에 따라, 상기 송신기 330의 전송 방식을 결정할 수 있다. 또한 상기 컨트롤러 320은 채널 용량이 가장 큰 전송 모드를 결정할 수 있다. 본 개시의 다양한 실시 예들에 따를 때, 상기 전송 방식은 4가지 전송 방식(전송 모드) 중 하나일 수 있다.
상기 4가지 전송 모드 중 제1 전송 모드는, NOMA 시스템에서, 기지국과 상대적으로 가까운 제1 단말에는 다이버시티 방식을 이용하여 송신하고 상기 기지국과 상대적으로 멀리 떨어져 있는 제2 단말에는 다중화 방식을 이용하여 송신하는 방식이다. 제2 전송 모드는, NOMA 시스템에서, 기지국과 상대적으로 가까운 제1 단말에는 다중화 방식을 이용하여 송신하고, 상기 기지국과 상대적으로 멀리 떨어져 있는 제2 단말에는 다이버시티 방식을 이용하여 송신하는 방식이다. 제3 전송 모드는 종래의 NOMA 기법으로, 제1 단말 및 제2 단말 모두에 대하여 다중화 방식을 이용하여 송신하는 방식이다. 제4 전송 모드는 종래의 OMA 기법으로, 기지국은 복수의 단말들 각각에 대한 직교성을 만족하는 신호를 생성하여 각각 송신하는 방식이다.
상기 컨트롤러 320은 상기 복수의 단말들 각각의 채널용량의 합에 기반하여 전송 모드를 결정할 수 있다. 또한 상기 컨트롤러 320은 상기 채널 정보 및 상기 결정되는 전송 모드에 기반하여 송신할 신호를 생성할 수 있다. 상기 생성되는 신호는 상기 송신기 320이 상기 복수의 단말들에 송신하기 위한 신호일 수 있다. 상기 컨트롤러 320은 상기 생성되는 신호를 이용하여 다이버시티(diversity) 이득 또는 다중화(multiplexing) 이득을 획득할 수 있다. 상기 컨트롤러 320은 상기 복수의 단말들 각각에 할당되는 전력에 기반하여 상기 신호를 생성할 수 있다.
상기 송신기 330은 상기 컨트롤러 320을 통해 생성된 상기 신호를 상기 복수의 단말들에게 송신할 수 있다. 상기 송신기 330은 상기 신호를 상기 결정된 전송 모드에 따라 상기 복수의 단말들에게 송신할 수 있다. 상기 제1 전송 모드, 상기 제2 전송 모드, 및 상기 제3 전송 모드는 NOMA 시스템에서의 전송 방식이므로, 상기 장치 300은 상기 복수의 단말들 각각에 송신되는 데이터를 동일한 시간 및 동일한 주파수 자원 영역에서 송신할 수 있다. 상기 데이터는 상기 생성된 신호의 일부일 수 있다. 따라서 상기 송신기 330은 상기 생성된 신호를 상기 복수의 단말들에게 한 번에 송신할 수 있다. 여기서, 한 번에 송신한다는 의미는, 상기 송신기 330이 자원 할당의 단위(이하, 자원 유닛(resource unit, RU)) 동안, 상기 생성된 신호가 상기 복수의 단말들 각각에게 전송한다는 의미이다.
상기 제4 전송 모드의 경우, OMA 시스템에서의 전송 방식이므로, 상기 송신기 330은 상기 복수의 단말들 각각에 송신하려는 데이터 각각을 다른 시간 또는 다른 주파수 자원에 의해 송신할 수 있다. 상기 데이터는 각각 독립적일 수 있다. 따라서 상기 생성된 신호는 상기 복수의 단말들 중 특정 단말에만 관련된 신호일 수 있다. 상기 복수의 단말들 각각에 대하여 각각의 신호들을 생성할 수 있다. 상기 각각의 신호들은 서로 직교성을 만족하므로, 상기 복수의 단말들과 기지국 간의 통신 성능에 큰 영향을 미치지 않을 수 있다.
본 개시의 다양한 실시 예들에 따를 때, 상기 장치 300은 동일한 주파수 자원 및 시간 자원으로 신호를 송신할 수 있다. 이는, NOMA 시스템을 지원하는 환경에서는, 전력이 자원을 구분하는 요소가 될 수 있기 때문이다. 따라서 상기 생성된 신호를 복수의 단말들에 동일한 주파수 자원 및 동일한 시간 자원으로 송신할 수 있다. 상기 복수의 단말들은 상기 신호를 송신한 뒤, 자신에 해당하는 신호 외의 나머지 신호들을 간섭으로 식별할 수 있다.
도 4는 다양한 실시 예들에 따른 컨트롤러의 기능적 블록 구성을 도시한다. 상기 컨트롤러는 상기 도 3에 도시된 상기 컨트롤러 320일 수 있다. 상기 컨트롤러 320은 전력할당부 421, 채널 용량 처리부 422, 전송 모드 결정부 423, 신호생성부 424를 포함할 수 있다.
상기 전력할당부 421은 상기 채널 정보에 기반하여 복수의 단말들에 할당되는 전력의 크기를 결정할 수 있다. 상기 전력할당부 421은 상기 채널 정보를 통하여 상기 복수의 단말들 각각의 채널 이득을 획득할 수 있다. 상기 전력할당부 421은 상기 획득된 채널이득에 반비례하여 상기 복수의 단말들 각각의 전력의 할당량을 결정할 수 있다. 즉, 상기 전력할당부 421은 채널이득의 크기가 큰 단말에는 적은 전력을 할당할 수 있다. 상기 전력할당부 421은 채널이득의 크기가 작은 단말에는 많은 전력을 할당할 수 있다. 상기 전력할당부 421은 단말에 전력을 할당하는 경우 FTPA(fractional transmit power allocation) 전력 할당 기법을 사용할 수 있다. 상기 전력할당부 421이 상기 FTPA 할당 기법을 이용하는 경우, 상기 전력할당부 421은 복수의 단말들의 채널 이득에 기초하여 전력할당 계수를 설정할 수 있다. 상기 전력할당부 421은 중첩 코딩(superposition coding)을 통해 상기 복수의 단말들의 전력을 할당할 수 있다.
상기 채널 용량 처리부 422는 복수의 전송 모드들 각각에서의 채널 용량을 계산할 수 있다. 상기 복수의 전송 모드들은 제1 전송 모드, 제2 전송 모드, 제3 전송 모드, 및 제4 전송 모드를 포함할 수 있다.
상기 제1 전송 모드는 NOMA 시스템에서, 기지국과 상대적으로 가까운 제1 단말에는 다이버시티 방식을 이용하여 송신하고 상기 기지국과 상대적으로 멀리 떨어져 있는 제2 단말에는 다중화 방식을 이용하여 송신하는 방식이다. 상기 제2 단말은 상기 기지국의 커버리지 영역의 경계에 있는 단말일 수 있다. 상기 제1 단말은 기지국과 가까우므로 상대적으로 적은 전력이 할당되고, 상기 제2 단말은 상기 기지국과 멀리 떨어져 있으므로 상대적으로 많은 전력이 할당될 수 있다. 상기 제1 단말은 적은 전력이 할당되더라도 원활한 통신이 가능할 수 있다. 상기 제1 전송 모드에서 셀 전체의 채널 용량은 하기의 수학식 2 내지 수학식 10으로부터 도출될 수 있다.
Figure PCTKR2016014793-appb-I000002
Figure PCTKR2016014793-appb-I000003
Figure PCTKR2016014793-appb-I000004
Figure PCTKR2016014793-appb-I000005
Figure PCTKR2016014793-appb-I000006
Figure PCTKR2016014793-appb-I000007
Figure PCTKR2016014793-appb-I000008
R1은 전송 모드 1에서의 채널 용량, W은 MMSE(mini-mental state examination) 이퀄라이저 필터, F는 프리코더,
Figure PCTKR2016014793-appb-I000009
는 노이즈 전력, wn은 이퀄라이져 필터를 거친 노이즈, Pf는 먼 단말에게 할당되는 전력, Pn는 가까운 단말에게 할당되는 전력이다.
Figure PCTKR2016014793-appb-I000010
Figure PCTKR2016014793-appb-I000011
상기 수학식에서,nn,1,nn,2은 각각의 시구간의 노이즈 벡터다. 상기 수학식에서, Pn은 제1 단말에 할당되는 전력일 수 있다. 상기 수학식에서 Pf는 제2 단말에 할당되는 전력일 수 있다. 상기 채널 용량 처리부 422는 제1 단말로의 채널용량을 계산하는 경우, Gn=HnFn 을 정의할 수 있다. 상기 채널 용량 처리부 422는 상기 제1 단말로의 채널용량을 계산하는 경우, 시구간을 2개 사용하므로 2분의 1을 곱하는 과정을 포함할 수 있다. 상기 수학식 2를 참고할 때, 상기 채널 용량 처리부 422는 총 다이버시티 이득(full-diversity gain)을 얻으므로 상기 제1 단말로의 채널용량 계산시 채널 이득의 전력 총합을 분자에 포함시킬 수 있다. 상기 채널 용량 처리부 422는 상기 제1 단말로의 채널용량 계산시 노이즈는 분모에 포함시킬 수 있다. 상기 제2 단말로의 채널 용량은 후술하는 제3 전송 모드의 경우와 같은 방식으로 계산될 수 있다. 자세한 수학식은 후술한다.
상기 제1 단말의 경우 상기 기지국과 상대적으로 가까우므로, 상기 제1 단말은 상기 제2 단말과 관련된 제2 신호와 동시에 상기 제1 단말과 관련된 제1 신호를 복호하기 충분한 상태로 수신할 수 있다. 상기 제1 단말은 상기 제2 신호를 제거하기 위하여, 상기 제1 단말은 순차적 간섭 제거(SIC)를 수행할 수 있다. 이 경우 상기 기지국으로부터 멀리 떨어져 있는 제2 단말의 신호는 제거되지만, 잘못 제거될 때 SIC 오류가 발생할 수 있다. 상기 SIC 오류가 발생하는 경우를 고려하여, 상기 채널 용량 처리부 422는 상기 채널용량을 0으로 보고 상기 제1 채널용량의 수식 앞에 1-BELR을 곱하는 과정을 포함할 수 있다. MCSf는 상기 제 2 단말의 MCS(modulation coding scheme)을 의미하여, SINRSIC는 상기 제1 단말이 SIC를 수행할 때의 SINR을 의미할 수 있다. 상기 제1 단말은 상기 SIC 수행시에 제2 단말의 신호를 디코딩하고 이를 제거할 수 있다.
상기 제2 전송 모드는 NOMA 시스템에서, 기지국과 상대적으로 가까운 제1 단말에는 다중화 방식을 이용하여 송신하고, 기지국과 상대적으로 멀리 떨어져 있는 제2 단말에는 다이버시티 방식을 이용하여 송신하는 방식이다. 상기 제2 단말은 상기 기지국의 커버리지 영역의 경계에 있는 단말일 수 있다. 상기 제1 단말은 기지국과 멀리 떨어져 있으므로 상대적으로 많은 전력이 할당되고, 상기 제1 단말은 상기 기지국과 가까우므로 상대적으로 적은 전력이 할당될 수 있다. 상기 제1 단말은 적은 전력이 할당되더라도 원활한 통신이 가능할 수 있다. 상기 제2 전송 모드에서 셀 전체의 채널 용량은 하기의 수학식 11 내지 수학식 12로 표현될 수 있다.
Figure PCTKR2016014793-appb-I000012
R2은 전송 모드 2에서의 채널 용량, W은 MMSE(mini-mental state examination) 이퀄라이저 필터, F는 프리코더,
Figure PCTKR2016014793-appb-I000013
는 노이즈 전력, wn은 이퀄라이져 필터를 거친 노이즈,Pf는 먼 단말에게 할당되는 전력, Pn는 가까운 단말에게 할당되는 전력이다.
Figure PCTKR2016014793-appb-I000014
상기 수학식 11에서, Pn은 제1 단말에 할당되는 전력이고, Pf는 제2 단말에 할당되는 전력일 수 있다. 상기 수학식 11은 상기 수학식 2 내지 10을 참고할 수 있다. 상기 전송 모드 2에서 상기 제1 단말은 다중화 이득을 획득할 수 있다. 상기 제1 단말로의 채널용량은 후술하는 제3 전송 모드의 경우와 같을 수 있다.
상기 제1 단말의 경우 상기 기지국과 상대적으로 가까우므로, 상기 제1 단말은 상기 제2 단말과 관련된 제2 신호와 동시에 상기 제1 단말과 관련된 제1 신호를 복호하기 충분한 상태로 수신할 수 있다. 상기 제1 단말은 상기 제2 신호를 제거하기 위하여, 순차적 간섭 제거(SIC)를 수행할 수 있다. 이 경우 상기 기지국으로부터 멀리 떨어져 있는 제2 단말의 신호는 제거되지만, 잘못 제거될 때 SIC 오류가 발생할 수 있다. 상기 SIC 오류가 발생하는 경우를 고려하여, 상기 채널 용량 처리부 422는 상기 채널용량을을 0으로 보고 상기 제1 채널용량의 수식 앞에 1-BELR을 곱하는 과정을 포함할 수 있다. 이 때 MCSf는 상기 제 2 단말의 MCS(modulation coding scheme)을 의미하여, SINRSIC는 상기 제1 단말이 SIC를 수행할 때의 SINR을 의미할 수 있다. 제1 전송 모드와 마찬가지로 제2 전송 모드는 전력 할당량이 달라지므로 실제 전송량 값, 즉 채널용량은 달라질 수 있다. 상기 SIC 수행시에 상기 제1 단말은 상기 제2 신호를 디코딩하고 이를 제거할 수 있다.
상기 제2 단말의 경우, 한 시구간에서 한 신호를 받고, 이 때 매치드 필터(matched filter, MF)를 활용하므로, 할당되고자 하는 전력, 제1 단말의 간섭 전력, 잡음 전력으로 이루어질 수 있다.
상기 제3 전송 모드는 NOMA 시스템에서, 제1 단말 및 제2 단말 모두에 대하여 다중화 방식을 이용하여 송신하는 방식이다. 상기 제2 단말은 상기 기지국의 커버리지 영역의 경계에 있는 단말일 수 있다. 상기 제1 단말은 기지국과 가까우므로 상대적으로 많은 전력이 할당되고, 상기 제2 단말은 상기 기지국과 멀리 떨어져 있으므로 상대적으로 적은 전력이 할당될 수 있다. 적은 전력이 할당되더라도 상기 제1 단말은 원활한 통신이 가능할 수 있다. 상기 제3 전송 모드에서 셀 전체의 채널 용량은 하기의 수학식 13으로 표현될 수 있다.
Figure PCTKR2016014793-appb-I000015
R3은 전송 모드 3에서의 채널 용량, W은 MMSE(mini-mental state examination) 이퀄라이저 필터, F는 프리코더,
Figure PCTKR2016014793-appb-I000016
는 노이즈 전력, wn은 이퀄라이져 필터를 거친 노이즈, Pf는 먼 단말에게 할당되는 전력, Pn는 가까운 단말에게 할당되는 전력이다.
상기 수학식 13에서, Pn은 제1 단말에 할당되는 전력이고, Pf는 제2 단말에 할당되는 전력일 수 있다. 상기 수학식 12는 상기 수학식 2 내지 10을 참고할 수 있다. 상기 전송 모드 3에서 상기 제1 단말 및 상기 제2 단말은 모두 다중화 이득을 획득할 수 있다.
상기 제1 단말의 경우 상기 기지국과 상대적으로 가까우므로, 상기 제2 단말과 관련된 제2 신호와 동시에 상기 제1 단말과 관련된 제1 신호를 복호하기 충분한 상태로 수신할 수 있다. 상기 제1 단말은 상기 제2 신호를 제거하기 위하여, 순차적 간섭 제거(SIC)를 수행할 수 있다. 이 경우 상기 기지국으로부터 멀리 떨어져 있는 제2 단말의 신호는 제거되지만, 잘못 제거될 때 SIC 오류가 발생할 수 있다. 상기 SIC 오류가 발생하는 경우를 고려하여, 상기 채널 용량 처리부 422는 상기 채널용량을 0으로 보고 수식 앞에 1-BELR을 곱하는 과정을 포함할 수 있다. MCSf는 상기 제 2 단말의 MCS(modulation coding scheme)을 의미하여, SINRSIC는 상기 제1 단말이 SIC를 수행할 때의 SINR을 의미할 수 있다. 상기 제1 단말은 상기 SIC 수행시에 제2 단말의 신호를 디코딩하고 이를 제거할 수 있다.
상기 제4 전송 모드는 OMA 시스템에서, 기지국은 복수의 단말들 각각에 대하여 직교성을 만족하는 주파수로 신호를 송신할 수 있다. 단말들의 전송속도를 단순히 더하여 구할 수 있다. 각 전송속도는 원하는 신호의 세기 및 잡음의 세기 및 간섭의 세기로 이루어질 수 있다. 제4 전송 모드는 NOMA 시스템과 달리 타임 슬롯을 두 배 더 사용하게 되므로 더한 값을 2로 나눌 수 있다.
이를 하기의 수학식 14로 표현할 수 있다.
Figure PCTKR2016014793-appb-I000017
R4은 전송 모드 3에서의 채널 용량, W은 MMSE(mini-mental state examination) 이퀄라이저 필터, F는 프리코더,
Figure PCTKR2016014793-appb-I000018
는 노이즈 전력, wn은 이퀄라이져 필터를 거친 노이즈, Pf는 먼 단말에게 할당되는 전력, Pn는 가까운 단말에게 할당되는 전력이다.
상기 수학식 14에서, Pn은 제1 단말에 할당되는 전력이고, Pf는 제2 단말에 할당되는 전력일 수 있다. 상기 수학식 14는 상기 수학식 2 내지 10을 참고할 수 있다. 상기 제1 단말, 상기 제2 단말은 각각 다중화 이득을 획득할 수 있다. OMA 시스템에서의 동작이므로, 상기 제1 단말 및 상기 제2 단말에 송신되는 신호는 서로 다른 주파수 자원에 대응될 수 있다. 즉, 상기 전송 모드 1, 상기 전송 모드 2, 상기 전송 모드 3과 같이, 순차적 간섭 제거(SIC)의 동작이 필요하지 않을 수 있다.
상기 복수의 전송 모드들 각각의 채널 용량은, 기지국의 셀을 기준으로 셀 안에 있는 복수의 단말들의 총 채널 용량을 의미할 수 있다. 상기 복수의 단말들은 상기 제1 단말 및 상기 제2 단말을 포함할 수 있다.
전송 모드 결정부 423은 채널 용량이 가장 큰 전송 모드를 결정할 수 있다.
복수의 단말들 각각의 할당되는 전력 및 채널 정보에 기반하여 복수의 전송 모드들 중 채널용량이 가장 큰 전송 모드를 결정할 수 있다. 상기 결정된 전송 모드를 가리키는 정보는 2비트의 정보로 표현될 수 있다. 2비트의 정보는 4가지 경우의 수를 표현할 수 있다. 상기 4가지 경우의 수는 제1 전송 모드, 제2 전송 모드, 제3 전송 모드, 및 제4 전송 모드일 수 있다.
신호 생성부 424는 상기 전송 모드 결정부 423에서 결정한 전송 모드에 따라 신호를 생성할 수 있다. 제1 단말에게 송신할 신호를 제1 신호, 제2 단말에게 송신할 신호를 제2 신호라고 할 수 있다. 제1 단말에게 할당되는 전력을 제1 전력, 제2 단말에게 할당될 전력을 제2 전력이라고 할 수 있다. 상기 제1 신호, 상기 제2 신호, 상기 제1 전력, 상기 제2 전력에 기반하여 상기 신호를 생성할 수 있다. 제1 전송 모드, 제2 전송 모드, 제3 전송 모드는 비직교 NOMA 시스템에 해당하므로, 제1 전력과 제2 전력의 크기를 다르게 할 수 있다. 기지국과 가까운 상기 제1 단말의 제1 전력은 작게, 기지국과 먼 상기 제2 단말의 제2 전력은 크게 설정할 수 있다.
상기 결정된 전송 모드가 제1 전송 모드의 경우, 상기 제1 신호는 다이버시티 방식을 이용하여 생성될 수 있다. 무선 채널 하에서 전송매체를 통해서 들어온 다중 결합 신호들이 바람직하지 못한 가감으로 인해 신호감쇄와 다른 단말들의 간섭으로 인한 심각한 신호 왜곡이 발생할 수 있다. 이러한 문제점을 극복하기 위하여 다이버시티 방법이 고려될 수 있다. 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른, 다이버시티(diversity) 방식은 안테나 다이버시티를 의미할 수 있다. 송신기에서의 동작이므로 송신 다이버시티(transmit diversity)로 지칭될 수 있다. 기지국에서 다중 안테나를 사용하여 수신 다이버시티(receive diversity) 효과를 내도록 한 기법으로, 일반적으로 수신 다이버시티를 얻기 어려운 하향 링크에 적합할 수 있다.
본 개시의 다양한 실시 예들에 따를 때, 상기 다이버시티 방식은 공간-시간 블록 코딩(space-time block coding, STBC) 기법일 수 있다. 통신 자원을 시간 및 안테나(공간)로 분리할 수 있다. 상기 STBC 기법에 의할 때, 두 개의 심볼을 이용하여 두 개의 시구간 동안 송신할 수 있다. NOMA 시스템에서의 동작을 위해 보내는 중첩된 송신 심볼은 시구간 각각에 따라 정의될 수 있다. 한 개의 시구간 동안 복수의 안테나들을 통하여, 두 개의 심볼 중 하나의 심볼 및 상기 두 개의 심볼 중 다른 심볼의 complex 값 또는 음수값을 이용하여 제1 단말로 송신할 수 있다. 예를 들면, 첫 번째 시구간에서 송신기의 첫 번째 안테나는 s0, 두 번째 안테나는 s1을 송신하는 경우, 두 번째 시구간에서 상기 송신기의 상기 첫 번째 안테나는 -s1 *, 상기 두 번째 안테나는 s0 *을 송신할 수 있다. 단말 측의 수신기는 상기 수신기의 안테나를 활용하여 이중 페이딩 영향이 적은 것을 취사 선택하고, 합성하여 수신할 수 있다. 상기 단말은 원래의 심볼 s0, s1을 획득할 수 있다. 상기 STBC 기법은 두 심볼을 전송하는 시간 동안 채널 특성이 변하지 않을 경우, 다이버시티 이득을 얻을 수 있다. 상기 단말은 STBC 기법을 이용하여 다중 안테나 시스템에서 간단한 부호화를 통해 부가적인 대역폭의 증가 없이 시/공간 다이버시티 이득을 얻을 수 있다.
상기 제2 신호는 다중화 방식을 이용하여 생성될 수 있다. 상기 제2 신호는 복수의 데이터 스트림으로 나누어진 뒤, 복수의 송수신 안테나를 통하여 전송될 수 있다. 상기 다중화 방식에서는, 상기 복수의 송수신 안테나를 활용하므로, 주파수 대역폭 및 송신 전력을 증가시키지 않아도 채널 용량이 커질 수 있다.
상기 신호 생성부 424는 상기 생성된 제1 신호 및 상기 생성된 제2 신호에 기반하여 복수의 단말들에 송신할 신호를 생성할 수 있다. 상기 신호는 동일한 시간 자원 및 동일한 주파수 자원에서 송신되도록 생성될 수 있다. NOMA 시스템에서, 복수의 단말들이 상기 제1 신호 및 상기 제2 신호를 식별하기 위해 상기 신호 생성부 424는 상기 제1 신호에 대응되는 제1 전력과 상기 제2 신호에 대응되는 제2 전력의 크기를 다르게 하여 신호를 생성할 수 있다. 상기 신호 생성부 424는 다중화 방식을 이용하여 상기 제2 신호를 생성할 수 있다. 상기 신호 생성부 424는 상기 제2 신호를 일정한 크기로 분리할 수 있다. 상기 신호 생성부 424는 분리된 제2 신호 각각을 상기 도 3의 송신기 330으로 전달할 수 있다. 상기 송신기 330은 상기 분리된 제2 신호 부분을 복수의 안테나들을 통하여 제2 단말에 송신할 수 있다. 상기 도 3의 장치 300은 상기 복수의 안테나들을 활용하여 송신 시간 측면에서 효율성을 확보할 수 있다.
상기 결정된 전송 모드가 제2 전송 모드의 경우, 제1 신호는 다중화 방식을 이용하여 생성될 수 있다. 상기 제1 신호는 상기 제1 전송 모드에서의 제2 신호 전송 방식, 즉 다중화 방식과 동일할 수 있다. 즉 상기 제1 전송 모드에서, 기지국으로부터 멀리 떨어져 있는 제2 단말에 적용되는 다중화 방식과 동일할 수 있다.
상기 제2 전송 모드에서, 제2 신호는 다이버시티 방식을 이용하여 생성될 수 있다. 상기 다이버시티(diversity) 방식은 안테나 다이버시티를 의미할 수 있다. 다양한 실시 예들에 따른, 장치는 복수의 안테나들에 동일한 심볼을 반복적으로 송신함으로써 다이버시티 이득을 획득할 수 있다. 상기 장치는 상기 획득된 다이버시티 이득으로 인하여 통신의 성능을 향상시킬 수 있다.
상기 결정된 전송 모드가 제 3 전송 모드의 경우, 제1 신호 및 제2 신호 모두 다중화 방식을 이용하여 생성될 수 있다. 상기 제1 신호는 상기 제1 전송 모드에서 제2 신호의 생성 방식일 수 있다. 상기 제2 신호는 상기 제2 전송 모드에서 제1 신호의 생성방식일 수 있다.
상기 신호 생성부 424는 생성된 제1 신호 및 제2 신호에 기반하여 복수의 단말들에 송신할 신호를 생성할 수 있다. 상기 제1 전송 모드, 상기 제2 전송 모드, 상기 제3 전송 모드에서 상기 신호 생성부 424는 동일한 시간 자원 및 동일한 주파수 자원에서 송신하도록 상기 신호를 생성할 수 있다. NOMA 시스템에서, 복수의 단말들이 상기 제1 신호 및 상기 제2 신호를 식별하도록 상기 장치 300은 상기 제1 신호 및 상기 제2 신호에 할당되는 전력의 크기를 다르게 할당할 수 있다. 즉, 상기 장치 300은 상기 제1 신호에 대응되는 제1 전력과 상기 제2 신호에 대응되는 제2 전력의 크기를 다르게 할 수 있다.
상기 결정된 전송 모드가 제4 전송 모드의 경우, 제1 신호 및 제2 신호 모두 OMA 시스템에서의 전송 방식에 따라 생성될 수 있다. 상기 제1 전송 모드, 상기 제2 전송 모드, 상기 제3 전송 모드와 같은 NOMA 시스템이 아니므로, 제1 전력, 제2 전력을 다르게 할당하지 않을 수 있다. 제1 신호와 제2 신호는 각각 직교성이 만족하는 다른 시간 자원 또는 다른 주파수 자원에 대응될 수 있다.
상기 신호 생성부 424는 상기 생성된 신호를 송신기로 보낼 수 있다. 상기 송신기는 상기 도 3의 송신기 330일 수 있다.
도 5는 다양한 실시 예들에 따른 제1 전송 모드에서 무선 환경의 예를 도시한다. 셀 500은 기지국 510, 제1 단말 520, 제2 단말 530을 포함할 수 있다.
도 5를 참고하면, 상기 기지국 510이 제1 전송 모드로 상기 제1 단말 520 및 상기 제2 단말 530과 송신하는 동작을 도시한다. 상기 제1 전송 모드는 NOMA 시스템에서, 상기 기지국 510과 상대적으로 가까운 상기 제1 단말 520에게 다이버시티 방식을 이용하여 제1 신호를 송신하고 상기 기지국 710과 상대적으로 멀리 떨어져 있는 상기 제2 단말 530에는 다중화 방식을 이용하여 제2 신호를 송신하는 방식이다. 전송 방식 540은 다이버시티 방식이고, 전송 방식 545는 다중화 방식일 수 있다. 상기 전송 방식 540에 대응하는 상기 제1 신호 및 상기 전송 방식 545에 대응하는 상기 제2 신호는 동일한 시간 및 동일한 주파수 자원 영역 상에서 전송될 수 있다.
상기 기지국 510은 상기 제1 단말 520 및 상기 제2 단말 530으로부터 채널 정보를 수신할 수 있다. 상기 채널 정보는 채널 품질 지시자(CQI) 또는 채널 상태 정보(CSI)일 수 있다. 상기 채널 정보는 채널 이득을 포함할 수 있다.
상기 제1 전송 모드에서, 상기 기지국 510은, STBC 기법을 이용하여 상기 제1 신호에 대응하는 심볼들을 생성함으로써, 상기 기지국 510과 상대적으로 가까운 상기 제1 단말 520에게 상기 제1 신호를 송신할 수 있다. 상기 제1 전송 모드에서, 상기 기지국 510은, 상기 제2 신호를 복수의 데이터 스트림들 형태로 나누어, 상기 기지국 510과 상대적으로 먼 상기 제2 단말 530에게 상기 제2 신호를 송신할 수 있다. 상기 기지국 510은 NOMA 시스템에서의 제1 전송 모드를 이용하여, 상기 단말들의 SINR이 충분하지 못한 환경에서도 단말들에게 신호를 효율적으로 전송할 수 있다.
상기 제1 단말 520은 상기 제1 신호뿐만 아니라 상기 제2 신호도 수신할 수 있다. 일 예로, 상기 기지국 510이 빔 폭이 넓은 빔을 통하여, 상기 제1 신호 및 상기 제2 신호를 포함하는 데이터를 전송하는 상황을 가정한다. 상기 제1 단말 520 및 상기 제2 단말 530이 넓은 빔 폭에 대응하는 섹터에 포함될 수 있다. 상기 기지국 510과 가까이 있는 상기 제1 단말 520은 순차적 간섭제거(SIC) 방식에 따라 상기 제2 신호를 제거할 수 있다. 상기 제2 신호를 제거한 뒤, 상기 제1 단말 520은 상기 제1 신호를 검출할 수 있다. 예를 들면, MMSE 수신 필터를 통해 상기 제1 신호 및 상기 제2 신호를 검출할 수 있다.
상기 제2 단말 530은 상기 제2 신호뿐만 아니라 상기 제1 신호도 수신할 수 있다. 상기 기지국 510과 멀어질수록 신호의 세기가 약해지므로, 상기 제2 단말 530이 수신하는 상기 제1 신호는 상기 제2 신호에 비해 신호의 세기가 약할 수 있다. 따라서 상기 제2 단말 530은 상기 제1 신호를 용이하게 제거할 수 있다. 또는 상기 제2 단말 530은 상기 제1 신호를 고려하지 않고, 상기 제2 신호를 복호할 수 있다. 상기 제2 단말 530은 상기 제2 신호를 검출할 수 있다. 예를 들면, MMSE 수신 필터를 통해 상기 제1 신호 및 상기 제2 신호를 검출할 수 있다. 상기 제2 단말은 최대우도 검출(maximum likelihood detection, MLD)을 이용하여 상기 제2 신호를 검출할 수 있다.
도 6은 다양한 실시 예들에 따른 제1 전송 모드에서 기지국의 흐름을 도시한다. 상기 제1 전송 모드는 NOMA 시스템에서, 기지국과 상대적으로 가까운 제1 단말에는 다이버시티 방식을 이용하여 송신하고 상기 기지국과 상대적으로 멀리 떨어져 있는 제2 단말에는 다중화 방식을 이용하여 송신하는 방식이다.
도 6을 참고하면, 610 단계에서, 상기 기지국과 가까운 제1 단말로부터 제1 채널 정보를 수신할 수 있다. 상기 제1 단말은 상기 기지국의 셀 내부에 위치할 수 있다. 상기 기지국과 멀리 떨어져 있는 제2 단말로부터 제2 채널 정보를 수신할 수 있다. 상기 제2 단말은 상기 기지국의 셀 경계에 위치할 수 있다. 상기 제1 채널 정보 및 제2 채널 정보 각각은 채널 품질 지시자(CQI), 채널 상태 정보(CSI)를 포함할 수 있다. 상기 제1 채널 정보 및 상기 제2 채널 정보 각각은 채널 이득을 포함할 수 있다. 상기 채널 이득들은 NOMA 시스템에서 상기 제1 단말에 할당되는 전력 및 상기 제2 단말 각각에 할당되는 전력의 크기를 결정하는 요소일 수 있다.
620 단계에서, 상기 채널 정보에 기반하여 상기 기지국은 상기 제1 단말에는 제1 전력, 상기 제2 단말에는 제2 전력을 할당할 수 있다. 상기 기지국은 상기 채널 정보를 통하여 복수의 단말들 각각의 채널 이득을 획득할 수 있다. 상기 기지국은 상기 획득된 채널이득에 반비례하여 복수의 단말들(예: 제1 단말, 제2 단말) 각각의 전력의 할당량을 결정할 수 있다. 상기 기지국은 상기 제1 단말의 채널 이득이 큰 경우, 상기 제1 단말에 적게 전력을 할당할 수 있다. 채널 이득이 큰 경우, 상기 기지국은 적은 전력으로도 일정한 성능을 유지하면서 통신이 가능하기 때문이다. 상기 성능은 비트오류율(BER)로 표현될 수 있다. 상기 기지국은 상기 제1 전력 및 상기 제2 전력을 할당하는 경우 FTPA(fractional transmit power allocation) 전력 할당 기법을 사용할 수 있다. 상기 기지국이 상기 FTPA 할당 기법을 이용하는 경우, 상기 기지국은 상기 제1 단말 및 상기 제2 단말 각각의 채널 이득에 기초하여 상기 제1 단말 및 상기 제2 단말 각각에 반영할 전력할당 계수를 설정할 수 있다. 상기 기지국은 중첩 코딩을 통하여 상기 제1 단말 및 상기 제2 단말에게 각각 상기 제1 전력 및 상기 제2 전력을 할당할 수 있다. 이하, 상기 제1 단말은 상기 기지국과 상대적으로 가까운 단말, 상기 제2 단말은 상기 기지국과 상대적으로 먼 단말을 지칭하여 설명한다.
NOMA 시스템에서, 상기 제1 단말 및 상기 제2 단말은 동일한 시간 및 동일한 주파수 자원에서 신호를 수신하므로, 상기 제1 단말에 송신되기 위한 제1 신호 및 상기 제2 단말에 송신되기 위한 제2 신호를 식별하기 위하여 각각 서로 다른 전력의 할당이 요구된다. 상기 제1 전력 및 상기 제2 전력 간의 크기 차이가 클수록 NOMA 시스템을 활용하는 효과를 향상 시킬 수 있다. 본 개시의 다양한 실시 예들에 따라, 상기 기지국은 상기 제1 전력 및 상기 제2 전력을 다르게 할당함으로써 상기 제1 단말의 신호-잡음 비(signal-to-noise ratio, SNR) 및 상기 제2 단말의 신호-잡음 비 간의 차이가 크지 않더라도, NOMA 시스템을 활용하는 효과를 극대화 시킬 수 있다.
630 단계에서, 상기 기지국은 상기 제1 단말에 송신되기 위한 제1 신호 및 상기 제2 단말에 송신되기 위한 제2 신호를 생성할 수 있다. NOMA 시스템에서, 상기 기지국은 다이버시티 방식을 이용하여 상기 제1 단말의 상기 제1 신호를 생성할 수 있다. 상기 기지국은 다중화 방식을 이용하여 상기 제2 단말의 상기 제2 신호를 생성할 수 있다. 일부 실시 예들에서, 상기 다이버시티 방식은 공간-시간 블록 코딩(STBC) 기법을 포함할 수 있다. 상기 기지국은 기존의 OMA 시스템 또는 기존의 NOMA 시스템에 비하여 일정시간 동안 셀 전체에 지원하는 총 채널용량을 증가시킬 수 있다. 상기 제2 단말은 셀 경계에 있을 수 있다. 상기 기지국은 상기 제2 단말의 채널용량을 증가시킬 수 있다.
640 단계에서, 상기 기지국은 상기 제1 신호, 상기 제2 신호, 상기 제1 전력, 및 상기 제2 전력에 기반하여 제1 전송 신호를 생성할 수 있다. 상기 제1 전송 신호는 하기의 수학식 15로부터 도출될 수 있다.
Figure PCTKR2016014793-appb-I000019
S는 제1 전송 신호, P1은 제1 전력, P2는 제2 전력이고, S1는 제1 신호, S2는 제2 신호이다. 상기 기지국은 NOMA 시스템에서 다이버시티 방식에 기반하여 상기 제1 신호를 생성할 수 있다. 상기 기지국은 NOMA 시스템에서 다중화 방식에 기반하여 상기 제2 신호를 생성할 수 있다.
상기 제1 전송 신호는 제1 전송 모드에 따른 신호로, 상기 기지국은 상기 제1 전력과 상기 제2 전력의 크기를 다르게 할 수 있다. 상기 기지국은 상기 제1 단말의 제1 전력은 상대적으로 작게 할당할 수 있다. 상기 기지국은 상기 제2 단말의 제2 전력은 상대적으로 크게 할당할 수 있다.
650 단계에서, 상기 기지국은 상기 생성된 제1 전송 신호를 상기 제1 단말 및 상기 제2 단말에게 송신할 수 있다. 상기 제1 전송 신호는 제1 전송 모드에 따른 신호이므로, NOMA 시스템에 기반한 신호일 수 있다. 상기 신호는 상기 제1 신호 및 상기 제2 신호를 포함할 수 있다. 상기 제1 신호는 다이버시티 방식을 이용하여 생성된 심볼을 포함할 수 있다. 상기 제2 신호는 다중화 방식을 이용하여 생성된 심볼을 포함할 수 있다. 따라서 상기 기지국은 동일한 주파수 자원 및 동일한 시간 자원에서 상기 제1 전송 신호를 송신할 수 있다. 상기 기지국은 NOMA 방식으로 상기 제1 전송 신호를 송신할 수 있다. 상기 기지국은 높은 변조 및 코딩 방식(modulation and coding scheme, MCS) 레벨을 이용하여 상기 제1 전송 신호를 송신할 수 있다.
도 7은 다양한 실시 예들에 따른 제2 전송 모드에서 무선 환경의 예를 도시한다. 셀 700은 기지국 710, 제1 단말 720, 제2 단말 730을 포함할 수 있다.
도 7을 참고하면, 상기 기지국 710이 제2 전송 모드로 상기 제1 단말 720 및 상기 제2 단말 730과 송신하는 동작을 도시한다. 상기 제2 전송 모드는 NOMA 시스템에서, 상기 기지국 710과 상대적으로 가까운 상기 제1 단말 720에는 다중화 방식을 이용하여 송신하고 상기 기지국 710과 상대적으로 멀리 떨어져 있는 상기 제2 단말 730에는 다이버시티 방식을 이용하여 송신하는 방식이다. 전송 방식 740은 다중화 방식이고, 전송 방식 745는 다이버시티 방식일 수 있다. 상기 전송 방식 740에 대응하는 제1 신호 및 상기 전송 방식 745에 대응하는 제2 신호는 동일한 시간 및 동일한 주파수 자원 영역 상에서 전송될 수 있다.
상기 기지국 710은 상기 제1 단말 720 및 상기 제2 단말 730으로부터 채널 정보를 수신할 수 있다. 상기 채널 정보는 채널 품질 지시자(CQI) 또는 채널 상태 정보(CSI)일 수 있다. 상기 채널 정보는 채널 이득을 포함할 수 있다.
상기 기지국 710은 제2 전송 모드에서, 상기 제1 단말 720에게 상기 제1 신호를 복수의 데이터 스트림들 형태로 나누어 상기 제1 신호를 송신할 수 있다. 상기 기지국 710은 제2 전송 모드에서, 상기 제2 단말 730에게 다이버시티 이득을 활용하도록 상기 제2 신호를 송신할 수 있다. 상기 기지국 710은 상기 제2 전송 모드를 이용하여, 상기 단말들의 SINR이 모두 충분하지 못한 환경에서도 단말들에게 신호를 효율적으로 전송할 수 있다.
상기 제1 단말 720은 상기 제1 신호뿐만 아니라 상기 제2 신호도 수신할 수 있다. 일 예로, 상기 기지국 710이 상기 제1 단말 720 및 상기 제2 단말730을 모두 포함하는 섹터 영역에 대해, 빔포밍을 수행하여 신호를 전송하는 상황을 가정할 수 있다. 또는 다른 예로, 상기 기지국 710이 전방향으로 신호를 전송하는 상황이 가정될 수도 있다. 상기 제1 단말 720은 순차적 간섭제거(SIC) 방식에 따라 상기 제2 신호를 제거할 수 있다. 상기 제1 단말 720은, 상기 제2 신호를 제거한 뒤, 상기 제1 신호를 검출할 수 있다. 상기 제1 신호는 복수의 심볼들을 포함할 수 있다. 상기 제1 단말 720은 한 시간 자원 유닛(time resource unit)(예: 서브 프레임(subframe)) 당 상기 기지국의 안테나의 수만큼 심볼들을 획득할 수 있다.
상기 제2 단말 730은 상기 제2 신호뿐만 아니라 상기 제1 신호도 수신할 수 있다. 상기 제2 단말은 상기 기지국과 멀리 떨어져 있으므로, 상기 제1 신호는 무선 통신 환경을 통하여 상기 제2 단말로 송신되는 동안 그 세기가 상당히 감소할 수 있다. 상기 기지국 710과 멀어질수록 신호의 세기가 약해지므로, 상기 제2 단말 730이 수신하는 상기 제2 신호는 상기 제1 신호에 비해 신호의 세기가 약할 수 있다. 따라서 상기 제2 단말 730은 상기 제1 신호를 용이하게 제거할 수 있다. 또는 상기 제2 단말 730은 상기 제1 신호를 고려하지 않고, 상기 제2 신호를 복호할 수 있다. 상기 제2 단말 730은 상기 제2 신호를 검출할 수 있다. 상기 제2 전송 모드에서, 상기 기지국 710은 상기 제1 단말 720 및 상기 제2 단말 730에게 상기 제1 신호 및 상기 제2 신호를 중복하여 송신할 수 있다. 상기 기지국 710은 상기 제2 단말 730에게 상기 제2 신호를 송신하여 다이버시티 이득을 획득할 수 있다. 상기 제2 단말의 SINR의 세기가 크지 않은 경우, 상기 기지국은 상기 제2 전송 모드를 활용할 수 있다.
도 8은 다양한 실시 예들에 따른 제2 전송 모드에서 기지국의 흐름을 도시한다. 상기 제2 전송 모드는 NOMA 시스템에서, 기지국과 상대적으로 가까운 제2 단말에는 다중화 방식을 이용하여 송신하고, 기지국과 상대적으로 멀리 떨어져 있는 제1 단말에는 다이버시티 방식을 이용하여 송신하는 방식이다.
도 8을 참고하면, 810 단계에서, 상기 기지국과 멀리 떨어져 있는 제1 단말로부터 제1 채널 정보를 수신할 수 있다. 상기 제1 단말은 상기 기지국의 셀 경계에 위치할 수 있다. 상기 기지국과 가까이 있는 제2 단말로부터 제2 채널 정보를 수신할 수 있다. 상기 제2 단말은 상기 기지국의 셀 내부에 위치할 수 있다. 상기 채널 정보는 채널 품질 지시자(CQI), 채널 상태 정보(CSI)를 포함할 수 있다. 상기 채널 정보는 채널 이득을 포함할 수 있다. 상기 채널 이득은 NOMA 시스템에서 상기 제1 단말에 할당되는 전력 및 상기 제2 단말에 할당되는 전력의 크기를 결정하는 요소일 수 있다.
820 단계에서, 상기 채널 정보에 기반하여 상기 기지국은 상기 제1 단말에는 제1 전력, 상기 제2 단말에는 제2 전력을 할당할 수 있다. 상기 기지국은 상기 채널 정보를 통하여 복수의 단말들 각각의 채널 이득을 획득할 수 있다. 상기 기지국은 상기 획득된 채널이득에 반비례하여 복수의 단말들(예: 제1 단말, 제2 단말) 각각의 전력의 할당량을 결정할 수 있다. 상기 복수의 단말들은 상기 제1 단말 및 상기 제2 단말을 포함할 수 있다. 상기 기지국은 상기 제1 단말의 채널 이득이 작은 경우, 상기 제1 단말에 많은 전력을 할당할 수 있다. 채널 이득이 작은 경우, 상기 기지국은 일정한 성능을 보장받으면서 통신을 하기 위해 상대적으로 많은 전력이 필요할 수 있다. 상기 성능은 비트오류율(BER)로 표현될 수 있다. 상기 기지국은 상기 제1 전력 및 상기 제2 전력을 할당하는 경우 FTPA 전력 할당 기법을 사용할 수 있다. 상기 기지국이 상기 FTPA 할당 기법을 이용하는 경우, 상기 기지국은 상기 제1 단말 및 상기 제2 단말의 채널 이득에 기초하여 전력할당 계수를 설정할 수 있다. 상기 기지국은 중첩 코딩을 통하여 상기 제1 전력 및 상기 제2 전력을 할당할 수 있다. 이하, 상기 제1 단말은 상기 기지국과 상대적으로 가까운 단말, 상기 제2 단말은 상기 기지국과 상대적으로 먼 단말을 지칭하여 설명한다.
NOMA 시스템에서, 상기 제1 단말 및 상기 제2 단말은 동일한 시간 및 동일한 주파수 자원에서 수신하므로, 상기 제1 단말에 송신되기 위한 제1 신호 및 상기 제2 단말에 송신되기 위한 제2 신호를 식별하기 위하여 각각 서로 다른 전력의 할당이 요구된다. 상기 제1 전력 및 상기 제2 전력 간의 크기 차이가 클수록 NOMA 시스템을 활용하는 효과를 향상 시킬 수 있다. 또한 본 개시의 다양한 실시 예들에 따라, 상기 기지국은 상기 제1 단말의 신호-잡음 비(SNR) 및 상기 제2 단말의 신호-잡음 비(SNR) 간의 차이가 크지 않은 경우, 상기 제1 전력 및 상기 제2 전력을 다르게 할당함으로써 NOMA 시스템을 활용하는 효과를 극대화 시킬 수 있다.
830 단계에서, 상기 기지국은 제1 단말에 송신되기 위한 제1 신호 및 제2 단말에 송신되기 위한 제2 신호를 생성할 수 있다. NOMA 시스템에서, 상기 기지국은 다중화 방식을 이용하여 상기 기지국과 상대적으로 가까이 있는 제1 단말의 상기 제1 신호를 생성할 수 있다. 상기 기지국은 다이버시티 방식을 이용하여 상기 기지국과 상대적으로 멀리 떨어져 있는 제2 단말의 상기 제2 신호를 생성할 수 있다. 상기 다이버시티 방식은 다수의 안테나에 동일한 심볼을 동일한 시구간에 송신하는 기법을 포함할 수 있다. 본 개시의 다양한 실시 예들에 따를 때, 상기 기지국은 기존의 OMA 시스템 또는 기존의 NOMA 시스템에 비하여 일정시간 동안 셀 전체에 지원하는 총 채널용량을 증가시킬 수 있다. 상기 제2 단말은 셀 경계에 있을 수 있다. 상기 기지국은 상기 제2 단말의 채널용량을 증가시킬 수 있다.
840 단계에서, 상기 기지국은 상기 제1 신호, 상기 제2 신호, 상기 제1 전력, 및 상기 제2 전력에 기반하여 제2 전송 신호를 생성할 수 있다. 상기 제2 전송 신호는 하기의 수학식 16으로부터 도출될 수 있다.
Figure PCTKR2016014793-appb-I000020
S는 제2 전송 신호, P1은 제1 전력, P2는 제2 전력이고, S1는 제1 신호, S2는 제2 신호이다. 상기 기지국은 NOMA 시스템의 다중화 방식에 기반하여 상기 제1 신호를 생성할 수 있다. 상기 기지국은 NOMA 시스템의 다이버시티 방식에 기반하여 상기 제2 신호를 생성할 수 있다.
상기 제2 전송 신호는 제1 전송 모드에 따른 신호이고, NOMA 시스템에 해당하므로, 상기 기지국은 상기 제1 전력과 상기 제2 전력의 크기를 다르게 할 수 있다. 상기 기지국은 상기 제1 단말의 제1 전력은 상대적으로 작게 할당할 수 있다, 상기 기지국은 상기 제2 단말의 제2 전력은 상대적으로 크게 할당할 수 있다.
850 단계에서, 상기 기지국은 상기 생성된 제2 전송 신호를 상기 제1 단말 및 상기 제2 단말에게 송신할 수 있다. 상기 제2 전송 신호는 제2 전송 모드에 따른 신호이므로, NOMA 시스템에 기반한 신호일 수 있다. 상기 제2 전송 신호는 상기 제1 신호 및 상기 제2 신호를 포함할 수 있다. 상기 제1 신호는 다중화 방식을 이용하여 생성된 심볼을 포함할 수 있다. 상기 제2 신호는 다이버시티 방식을 이용하여 생성된 심볼을 포함할 수 있다. 따라서 상기 기지국은 동일한 주파수 자원 및 동일한 시간 자원에서 상기 제2 전송 신호를 송신할 수 있다. 상기 기지국은 비직교 다중 접속(NOMA) 방식으로 상기 제2 전송 신호를 송신할 수 있다. 상기 기지국은 높은 변조 및 코딩 방식(MCS) 레벨을 이용하여 상기 제2 전송 신호를 송신할 수 있다.
도 9는 다양한 실시 예들에 따른 전송 모드에서 무선 환경의 예를 도시한다. 도 9(a)는 제1 전송 모드, 도 9(b)는 제2 전송 모드, 도 9(c)는 제3 전송 모드, 및 도 9(d)는 제4 전송 모드에서 무선 환경의 예를 도시한다.
도 9(a)를 참고하면, 상기 제1 전송 모드는 NOMA 시스템에서, 기지국 910과 상대적으로 가까운 제1 단말 920에는 다이버시티 방식을 이용하여 송신하고 상기 기지국 910과 상대적으로 멀리 떨어져 있는 제2 단말 930에는 다중화 방식을 이용하여 송신하는 전송 방식이다. 이하, 상기 제1 단말 910은 상기 기지국과 상대적으로 가까운 단말, 상기 제2 단말 920은 상기 기지국과 상대적으로 먼 단말을 지칭하여 설명한다.
상기 제1 전송 모드는 상기 도 5에서의 제1 전송 모드일 수 있다. 상기 기지국 910은 상기 제1 전송 모드에서, FTPA 전력 할당 기법을 사용할 수 있다. 상기 기지국 910은 상기 FTPA 전력 할당 기법 사용시에 계수를 조절하여 상기 기지국 910으로부터 상대적으로 멀리 위치한 단말 930에게 더 많은 전력을 할당할 수 있다. 상기 기지국은 상기 전력 할당시 높은 변조 및 부호화 방식 레벨을 이용할 수 있다. 상기 기지국 910과 가까운 단말 920은 매 타임 슬롯(time slot) 마다 순차적 간섭 제거(SIC)를 통해 상기 먼 단말의 신호를 제거할 수 있다. 상기 제1 단말 920은 각 타임 슬롯의 신호를 바탕으로 시공간 블록부호(space-time block code, STBC) 디코딩 동작을 수행할 수 있다.
도 9(b)를 참고하면, 상기 제2 전송 모드는 NOMA 시스템에서, 상기 기지국 910과 상대적으로 가까운 상기 제1 단말 920에는 다중화 방식을 이용하여 송신하고, 상기 기지국 910과 상대적으로 멀리 떨어져 있는 상기 제2 단말 930에는 다이버시티 방식을 이용하여 송신하는 방식이다. 상기 제2 전송 모드는 상기 도 7에서의 제2 전송 모드일 수 있다. 상기 제2 전송 모드는 상기 기지국 910과 상대적으로 가까운 단말 920에게는 다중화 이득을 활용하고, 상대적으로 먼 단말 930에게는 다이버시티 이득을 활용하여 심볼을 전송할 수 있다. 상기 제2 단말 930은 상기 기지국 910이 상기 제2 단말 930에게 송신하기 위한 심볼을 검출할 수 있다. 상기 심볼을 획득할 경우, 매치드 수신필터가 활용될 수 있다. 상기 기지국 910은 FTPA 전력 할당 기법을 사용할 수 있다. 상기 기지국 910은 상기 FTPA 전력 할당 기법 사용시에 계수를 조절하여 상기 단말 930에게 상기 단말 920보다 더 큰 전력을 할당할 수 있다.
도 9(c)를 참고하면, 상기 제3 전송 모드는 NOMA 방식이다. 상기 제1 단말 920 및 상기 제2 단말 930 모두에 대하여 다중화 방식을 이용하여 송신하는 방식이다. 상기 기지국 910은 상기 제3 전송 모드에서 부분 전력 할당 기법(fractional transmit power allocation, FTPA)을 사용할 수 있다. 상기 기지국 910과 가까운 단말 920 및 먼 단말 930 모두 수신 안테나의 수만큼 심볼을 하나의 시간 자원 단위 동안 획득할 수 있다. 일 실시 예에 따를 때, 상기 제1 단말 920 및 상기 제2 단말 930 모두 MMSE 수신 필터를 활용하여 각각의 신호를 검출할 수 있다.
도 9(d)를 참고하면, 상기 제4 전송 모드는 OMA 방식이다. 상기 OMA 방식에서, 상기 기지국 910은 복수의 단말들 각각에 대하여 직교성을 만족하는 신호를 생성할 수 있다. 상기 기지국 910은 상기 생성된 신호를 상기 제1 단말 920 및 상기 제2 단말 930 각각에게 송신할 수 있다. 상기 제4 전송 모드는 상기 단말 쌍을 두 타임 슬롯 동안 각각 따로 지원할 수 있다. 상기 기지국 910은 상기 제1 단말 920 및 상기 제2 단말 930 각각에 대하여 직교성을 만족하는 주파수로 신호를 송신할 수 있다.
상기 기지국 910의 셀은 상기 셀 내부에 상기 제1 단말 920 및 상기 제2 단말 930 외의 단말들을 더 포함할 수 있다. 상기 기지국 910은, 상기 셀 안의 상기 복수의 단말들의 형평성 및 총 용량을 고려하여, PF(proportional fairness) 기반 스케줄링 기법을 이용할 수 있다. 상기 기지국 910은 상기 스케줄링 기법을 이용하여 전송 모드를 결정할 단말 쌍을 결정할 수 있다. 상기 기지국 910은 상기 단말 쌍으로 상기 제1 단말 920 및 상기 제2 단말 930을 결정할 수 있다.
상기 기지국 910은 결정된 단말 쌍의 채널 용량들을 비교할 수 있다. 구체적으로, 상기 기지국 910은, 복수의 전송 모드들 중에서, 상기 제1 단말 920 및 상기 제2 단말 930의 더 큰 총 채널 용량을 보장하는 전송 모드를 결정할 수 있다. 다시 말하면, 상기 기지국 910은 상기 4가지의 전송 모드들 중 상기 제1 단말 920 및 상기 제2 단말 930의 채널 용량의 합(총 채널 용량)이 가장 큰 전송 모드를 결정할 수 있다. 상기 기지국 910은 상기 결정된 전송 모드에 따라 상기 제1 단말 920 및 상기 제2 단말 930에게 전송 신호를 송신할 수 있다. 상기 기지국 910, 상기 제1 단말 920, 및 상기 제2 단말 930은 다수의 안테나를 포함하는 환경을 가정한다. 따라서, 상기 기지국 910은, 결정되는 전송 모드에 따라 다이버시티 이득 또는 다중화 이득을 얻을 수 있다.
상술한 바와 같이, 다양한 실시 예들에 따라, 기지국 및 단말들은 다수의 전송 모드들 중 하나에 따라 통신을 수행할 수 있다. 이때, 단말들은 기지국의 신호 송신을 위해 선택된 모드에 대응하는 방식에 따라 신호를 검출한다. 따라서, 기지국은, 단말에게 선택된 전송 모드를 알리기 위한 제어 정보를 전달할 것이 요구될 수 있다. 이하, 도 10에서는 상기 제어 정보에 대하여 서술한다.
도 10은 다양한 실시 예들에 따른 제어 정보의 구조 예를 도시한다. 상기 도 9의 기지국 910은 상기 제어 정보를 상기 도 9의 제1 단말 920 또는 상기 제2 단말 930에게 송신할 수 있다. 상기 기지국 910은 상기 제어 정보를 상기 도 9의 신호와 같이 상기 제1 단말 920 또는 상기 제2 단말 930에게 송신할 수 있다.
도 10을 참고하면, 제어 정보 1000은 기지국과 단말간의 통신을 제어하기 위한 정보를 포함할 수 있다. 다양한 실시 예들에 따를 때, 상기 기지국 910은 4가지의 전송 모드 중 하나를 결정할 수 있다. 상기 기지국 910은 상기 결정된 전송 모드를 지시하는 지시 정보를 상기 제1 단말 920 또는 상기 제2 단말 930에게 송신할 수 있다. 예를 들어, 상기 전송 모드를 가리키는 정보는 4가지의 전송 모드가 가능하므로, 2비트의 정보로 표현될 수 있다. 상기 4가지 전송 모드는 상기 도 9의 제1 전송 모드, 제2 전송 모드, 제3 전송 모드, 및 제4 전송 모드일 수 있다.
본 개시의 다양한 실시 예들은 다중 안테나 이득을 활용하는 하이브리드(hybrid) 시스템일 수 있다. 상기 기지국 910은 하이브리드 동작을 위하여 전송 모드와 관련된 2 비트의 추가적인 정보를 상기 단말들의 사용자에게 송신할 수 있다. 상기 2비트의 정보는 전송 모드 지시자 1010일 수 있다. 상기 제어 정보 1000은 전송 모드 지시자 1010, 전력 정보 1020, 프리코딩 행렬 지시자(precoding matrix indicator, PMI) 1030, MCS 레벨 정보 1040, SIC 지표 1050을 포함할 수도 있다. 상기 전송 모드 지시자 1010은 전술한 바와 같이, 2비트의 정보일 수 있다. 상기 2비트의 정보는 4가지의 경우의 수를 표현할 수 있다. 예를 들면 00은 제1 전송 모드, 01은 제2 전송 모드, 10은 제3 전송 모드, 11은 제4 전송 모드일 수 있다. 이하, 상기 전송 모드 지시자 1010을 2비트를 기준으로 설명하나, 이에 한정되지 않는다. 상기 전력 정보 1020은 상기 제1 단말 920 또는 상기 제2 단말 930에 할당되는 전력 각각을 포함할 수 있다. 상기 프리코딩 행렬 지시자 1030은 상기 기지국 910과 상기 제1 단말 920 또는 상기 제2 단말 930 간의 채널에서 통신을 위하여 사용될 프리코딩 행렬을 가리키는 인덱스일 수 있다. 상기 MCS 레벨 정보 1040은 상기 기지국 910에서 상기 제1 단말 920 또는 상기 제2 단말 930으로의 하향링크(또는 상기 제1 단말 920 또는 상기 제2 단말 930에서 상기 기지국 910으로의 상향링크)에 적용되는 변조 및 코딩 방식일 수 있다. 상기 SIC 지표 1050은 상기 제1 단말 920에게 SIC 동작여부를 알려주는 정보 및 상기 제1 단말 920의 구체적인 SIC 동작에 관련된 정보를 포함할 수 있다.
도 11은 다양한 실시 예들에 따른 기지국 동작의 흐름도이다. 상기 기지국은 상기 도 9의 기지국 910일 수 있다.
도 11을 참고하면, 1110 단계에서, 제1 단말 및 제2 단말로부터 채널 정보를 수신할 수 있다. 상기 제1 단말은 상기 도 9의 제1 단말 920일 수 있다. 상기 제2 단말은 상기 도 9의 제2 단말 930일 수 있다. 상기 채널 정보는 채널 품질 지시자(CQI), 채널 상태 정보(CSI)일 수 있다. 상기 채널 정보는 채널 이득을 포함할 수 있다.
1120 단계에서, 상기 채널 정보에 기반하여 상기 제1 단말 920에는 제1 전력, 상기 제2 단말 930에는 상기 제2 전력을 할당할 수 있다. 상기 기지국 910은 상기 채널 정보를 통하여 다수의 단말들 각각에 대한 파라미터를 획득할 수 있다. 상기 파라미터는 RSRI(received signal strength indicator), RSRQ(reference signal received quality), RSRP(reference signal received power), SINR(signal to interference and noise ratio), CINR(carrier to interference and noise ratio), SNR(signal to noise ratio) 중 적어도 하나일 수 있다. 이하, 설명의 편의를 위하여 채널 이득으로 지칭한다. 상기 제1 단말 920의 채널 이득이 큰 경우, 상기 제1 단말 920에 할당되는 전력의 양은 적을 수 있다. 채널 이득이 큰 경우, 상기 기지국 920과 상기 제1 단말 920은 작은 전력으로 일정한 성능을 보장받으면서 통신을 할 수 있다. 예를 들어, 상기 성능은 EVM(error vector magnitude), BER, BLER(block error rate) 중 적어도 하나일 수 있다. 상기 기지국 910은 상기 제1 전력 및 상기 제2 전력을 할당하는 경우 FTPA 전력 할당 기법을 사용할 수 있다. 상기 기지국 910이 상기 FTPA 할당 기법을 이용하는 경우, 상기 기지국 910은 상기 제1 단말 920 또는 상기 제2 단말 930의 채널 이득에 기초하여 전력할당 계수를 설정할 수 있다. 상기 기지국 910은 중첩 코딩을 통해 상기 제1 전력 및 상기 제2 전력을 할당할 수 있다.
NOMA 시스템에서, 상기 제1 단말 920 및 상기 제2 단말 930은 동일한 시간 - 주파수 자원 영역 상에서 제1 신호 및 제2 신호를 수신하므로, 상기 제1 신호 및 상기 제2 신호를 식별하기 위하여, 상기 기지국 910은 각각 서로 다른 전력을 할당할 수 있다. 상기 제1 전력 및 상기 제2 전력의 차이가 클수록 NOMA 시스템을 활용하는 효과를 향상 시킬 수 있다. 또한 본 개시의 다양한 실시 예들에 따라, 상기 제1 SNR 및 상기 제2 단말의 SNR의 차이가 크지 않은 경우, 상기 기지국 910은 상기 제1 전력 및 상기 제2 전력을 다르게 할당함으로써 NOMA 시스템을 활용하는 효과를 극대화 시킬 수 있다.
1130 단계에서, 상기 채널 정보, 상기 제1 전력, 및 상기 제2 전력에 따라 전송 모드들 각각의 채널용량을 계산할 수 있다. 상기 전송 모드들은 4가지의 전송 모드를 포함할 수 있다. 상기 4가지 전송 모드는 상기 도 9의 (a), (b), (c), (d)에 대응할 수 있다.
1140 단계에서, 상기 기지국 910은 상기 계산한 4가지 전송 모드 중 채널용량이 가장 큰 전송 모드를 결정할 수 있다. 상기 제1 단말 920 또는 상기 제2 단말 930의 각각의 할당되는 전력 및 채널 정보에 기반하여 상기 기지국 910은 복수의 전송 모드들 중 채널용량이 가장 큰 전송 모드를 결정할 수 있다. 상기 결정된 전송 모드를 가리키는 정보는 2비트의 정보로 표현될 수 있다. 2비트의 정보는 4가지 경우의 수를 표현할 수 있으므로, 이는 각각 제1 전송 모드, 제2 전송 모드, 제3 전송 모드, 제4 전송 모드에 대응될 수 있다.
1150 단계에서, 상기 결정된 전송 모드에 따라 상기 제1 신호 및 상기 제2 신호를 생성할 수 있다. 상기 결정된 전송 모드에 따라 각각 다른 심볼들로 이루어진 상기 제1 신호 또는 상기 제2 신호가 생성될 수 있다. 상기 신호들은 NOMA 시스템에서의 다중화 방식, NOMA 시스템에서의 다이버시티 방식 또는 OMA 시스템에서 송신하는 방식으로 생성될 수 있다. 상기 4가지 전송 모드에 따라 각각 다르게 생성될 수 있다.
1160 단계에서, 상기 제1 신호, 상기 제2 신호, 상기 제1 전력, 및 상기 제2 전력에 기반하여 신호를 생성할 수 있다. 이를 하기의 수학식 17로 표현할 수 있다.
Figure PCTKR2016014793-appb-I000021
S는 신호, P1은 제1 전력, P2는 제2 전력이고, S1는 제1 신호, S2는 제2 신호이다.
상기 신호는 제1 전송 모드에 따른 신호이고, NOMA 시스템에 해당하므로, 제1 전력과 제2 전력의 크기를 다르게 할 수 있다. 상기 기지국 910은 상대적으로 상기 기지국 910과 가까운 상기 제1 단말 920의 상기 제1 전력은 상대적으로 적게, 상대적으로 상기 기지국 910과 먼 상기 제2 단말 930의 상기 제2 전력은 상대적으로 높게 설정할 수 있다. 상기 기지국 910은 높은 변조 및 코딩 방식(MCS) 레벨을 적용하여 상기 신호를 생성할 수 있다.
1170 단계에서 상기 생성된 신호를 상기 제1 단말 920 또는 상기 제2 단말 930에 송신할 수 있다. 상기 결정된 전송 모드가 제1 전송 모드, 제2 전송 모드 또는 제3 전송 모드인 경우, 상기 기지국 910은 동일한 주파수 자원 및 동일한 시간 자원으로 상기 제1 단말 920 또는 상기 제2 단말 930 모두에게 송신할 수 있다. 그러나, 제4 전송 모드인 경우, OMA 시스템에서 송신하는 방식으로, 상기 기지국 910은 다른 주파수 자원 또는 다른 시간 자원으로 송신할 수 있다. 상기 기지국 910은 동일한 주파수 자원으로 송신할 경우, 다른 시간 자원으로 송신할 수 있다. 상기 제1 단말 920 또는 상기 제2 단말 930 중 각각에 대하여 송신할 수 있다.
도 12는 다양한 실시 예들에 따른, 단말의 동작을 도시한다. 상기 단말은 상기 도 9의 기지국 920 또는 기지국 930일 수 있다.
도 12를 참고하면, 1210 단계에서, 상기 단말은 채널 정보를 기지국에게 송신할 수 있다. 상기 채널 정보는 채널 품질 지시자(CQI) 또는 채널 상태 정보(CSI)일 수 있다. 상기 채널 정보는 채널 이득을 포함할 수 있다.
1220 단계에서, 상기 단말은 상기 기지국으로부터 상기 채널 정보에 기반하여 생성된 신호 및 제어 정보를 수신할 수 있다. 상기 채널 정보는 제1 채널 정보 및 제2 채널 정보를 포함할 수 있다. 상기 제1 채널 정보는 상기 단말과 상기 기지국간의 채널 정보일 수 있다. 상기 제2 채널 정보는 다른 단말과 상기 기지국간의 채널 정보일 수 있다. 상기 신호는 상기 단말과 관련된 제1 신호 및 상기 다른 단말과 관련된 제2 신호에 기반하여 생성될 수 있다.
1230 단계에서, 상기 제어 정보에 기반하여 복수의 전송 모드들 중에서 상기 신호의 전송 모드를 결정할 수 있다. 상기 제어 정보는 상기 도 10의 제어 정보 1000일수 있다. 상기 제어 정보 1000은 복수의 전송 모드들 중 상기 기지국에서 결정한 전송 모드를 가리키는 정보를 포함할 수 있다. 상기 전송 모드를 가리키는 정보는 상기 도 10의 전송 모드 지시자 1010일 수 있다.
상기 복수의 전송 모드들은 비직교 다중 접속 방식으로 상기 제1 신호는, 다이버시티(diversity) 방식을 이용하여 생성되고, 상기 제2 신호를 다중화(multiplexing) 방식을 이용하여 생성되는 제1 전송 모드, 비직교 다중 접속방식으로, 상기 제1 신호는 다중화 방식을 이용하여 생성되고, 상기 제2 신호를 다이버시티 방식을 이용하여 생성되는 제2 전송 모드, 비직교 다중 접속 방식으로, 상기 제1 신호 및 상기 제2 신호는 다중화 방식을 이용하여 생성되는 제3 전송 모드, 및 직교 다중 접속 방식으로, 상기 제1 신호 및 상기 제2 신호가 생성되는 제4 전송 모드를 포함할 수 있다. 상기 복수의 전송 모드들은 2비트의 정보로 표현될 수 있다. 상기 단말은 상기 2비트의 정보에 기반하여 상기 신호의 전송 모드를 결정할 수 있다.
1240 단계에서, 상기 결정된 전송 모드에 기반하여 상기 신호로부터 상기 제1 신호를 검출할 수 있다. 즉, 상기 단말은 수신된 심볼들을 상기 결정된 전송 모드에 따라 상기 제1 신호 성분 및 상기 제2 신호 성분으로 구분할 수 있다. 상기 단말은 상기 제1 신호 성분으로부터 상기 제1 신호를 검출할 수 있다. 상기 단말은 연속 간섭 제거 기술(SIC)을 이용하여 상기 신호로부터 상기 제2 신호 성분을 제거할 수 있다. 상기 단말이 상기 다른 단말보다 상대적으로 상기 기지국과 가까운 경우, 상기 연속 간섭 제거 기술은 더 효율적일 수 있다.
도 13은 다양한 실시 예들에 따른, 기지국 및 단말들 간 신호 흐름을 도시한다.
네트워크 환경 1300은 기지국 1310, 제1 단말 1320, 제2 단말 1330을 포함할 수 있다. 상기 제1 단말 1320은 상기 제2 단말 1330 보다 상대적으로 상기 기지국 1310과 가까이 있다. 상기 제2 단말 1330은 상기 기지국 1310의 셀 경계에 있을 수 있다.
도 13을 참고하면, 1351 단계에서, 상기 제1 단말 1320은 상기 기지국 1310으로 제1 채널 정보를 송신할 수 있다. 1352 단계에서, 상기 제2 단말 1330은 상기 기지국 1310으로 제2 채널 정보를 송신할 수 있다. 상기 도 13의 흐름은 단지 채널 정보 송신 동작의 예시일 뿐, 특정 순서를 정의하지 않는다. 즉, 도 13에 도시된 바와 달리, 상기 제2 단말 1330은 상기 제1 단말 1320 보다 먼저 자신의 제1 채널 정보를 송신할 수 있다. 상기 채널 정보들은 채널 품질 지시자(CQI), 채널 상태 정보(CSI)일 수 있다. 상기 채널 정보는 채널 이득을 포함할 수 있다. 상기 채널 이득은 NOMA 시스템에서 상기 제1 단말 및 상기 제2 단말의 할당되는 전력의 크기를 결정하는 요소일 수 있다.
1361 단계에서, 상기 기지국 1310은 상기 채널 정보에 기반하여, 상기 제1 단말 1320 및 상기 제2 단말 1330 각각에 할당할 전력을 결정할 수 있다. 상기 기지국 1310은 단말의 채널 이득에 반비례하여 전력들을 할당할 수 있다. 본 개시의 다양한 실시 예들에 따를 때, 상기 기지국 1310은 FTPA 전력 할당 기법을 사용할 수 있다. 상기 기지국 1310은 중첩 코딩을 통해 상기 전력들 각각을 상기 제1 단말 1320 및 상기 제2 단말 1330에게 할당할 수 있다.
1362 단계에서, 상기 기지국 1310은 상기 결정된 전력들 및 채널 이득 등에 기반하여 복수의 전송 모드들 각각의 채널용량을 계산할 수 있다. 상기 각각의 채널용량 계산시, 상기 기지국 1310은 상기 수학식 2 내지 수학식 14를 이용할 수 있다.
1363 단계에서, 복수의 전송 모드들 중에서 상기 기지국 1310은 상기 각각의 채널용량 중 가장 큰 채널용량을 갖는 전송 모드를 결정할 수 있다. 본 개시의 다양한 실시 예들에 따를 때, 상기 복수의 전송 모드들은 상기 도 9의 4가지 전송 모드를 포함할 수 있다.
1364 단계에서, 상기 기지국 1310은 상기 결정된 전송 모드에 따라 상기 제1 단말 1320 및 상기 제2 단말 1330에 송신할 신호를 생성할 수 있다. 상기 결정된 전송 모드에 따라, 생성방식 및 전송 방식이 달라질 수 있다. 예를 들면, 상기 결정된 전송 모드가 OMA 시스템에서의 송신방식인 경우, 즉, 상기 도 9의 제4 전송 모드인 경우, 상기 기지국 1310은 상기 제1 단말 1320 및 상기 제2 단말 1330에 송신할 신호를 각각 생성할 수 있다. 상기 결정된 전송 모드가 상기 도 9의 제1 전송 모드인 경우, 상기 기지국 1310은 전송 신호 1340을 다이버시티 방식으로 송신하고, 전송 신호 1345는 다중화 방식으로 송신할 수 있다. 상기 생성되는 신호는 전송 신호 1340 및 전송 신호 1345를 포함할 수 있다. 상기 기지국 1310은 상기 생성된 신호를 상기 제1 단말 1320 및/또는 상기 제2 단말 1330에게 송신할 수 있다.
1371 단계 및 1372 단계에서, 상기 기지국 1310은 제어 정보를 상기 제1 단말 1320 또는 상기 제2 단말 1330에게 송신할 수 있다. 상기 제어 정보는 상기 도 10의 제어 정보 1000일 수 있다. 상기 제어 정보는 상기 결정된 전송 모드를 가리키는 정보를 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 정보는 2비트의 정보일 수 있다. 상기 2비트의 정보는 4가지 전송 모드를 나타낼 수 있다. 상기 2비트의의 정보 전송 모드 지시자 1010일 수 있다. 상기 4가지의 전송 모드는 상기 도 9의 제1 전송 모드, 제2 전송 모드, 제3 전송 모드, 및 제4 전송 모드일 수 있다. 상기 제1 단말 1320은 상기 2비트의 정보에 기반하여, 상기 기지국 1310에서 결정한 전송 모드를 결정할 수 있다. 여기서, 상기 제어 정보 1000에 포함되는 전송 모드 지시자 1010에 의해 지시되는 모드는 전송신호 1340 및 전송신호 1345에 적용되거나, 또는 다음에 송신되는 전송 신호들(미도시)에 적용될 수 있다. 나아가, 상기 제어 정보는 전송 모드 지시자에 의해 지시되는 모드가 적용되는 시점, 다시 말해, 어느 전송신호에 적용되는지를 나타내는 정보를 더 포함할 수 있다.
1381 단계 및 1382 단계에서, 상기 기지국 1310은 상기 제1 단말 1320 및 상기 제2 단말 1330에게 상기 생성된 신호를 송신할 수 있다. 상기 신호는 상기 전송 신호 1340 및 전송 신호 1345를 포함할 수 있다. 상기 전송신호 1340은 상기 제1 단말 1320으로 송신하려는 제1 심볼 및 상기 제1 단말 1320으로 할당되는 전력과 관련될 수 있다. 상기 전송신호 1345은 상기 제2 단말 1330으로 송신하려는 제2 심볼 및 상기 제1 단말 1330으로 할당되는 전력과 관련될 수 있다. 상기 도 13에 도시된 상기 전송 신호 1340의 상대적으로 작은 영역은 작게 할당되는 전력에 대응될 수 있다. 상기 도 13에 도시된 상기 전송신호 1345의 상대적으로 큰 영역은 크게 할당되는 전력에 대응될 수 있다. 상기 제1 단말 1320은 상대적으로 기지국 1310과 가까우므로, 전력을 작게 할당하더라도 일정한 연산을 통하여, 획득하고자 했던 제1 신호를 성공적으로 복호할 수 있다.
1383 단계에서, 상기 기지국 1310과 가까운 상기 제1 단말 1320은 순차적 간섭제거(SIC)를 통하여, 상기 전송신호 1345를 제거할 수 있다. 1384 단계에서, 상기 제1 단말 1320은 상기 결정된 전송 모드에 따라 상기 전송신호 1340을 복호하여 상기 제1 심볼을 획득할 수 있다. 본 개시의 다양한 실시 예들에 따를 때, 상기 제1 단말은, 상기 기지국 1310이 상기 결정된 전송 모드를 가리키는 정보를 상기 제1 단말 1320에게 송신하였는바, 상기 전송 모드에 따라 동작하여, 상기 제1 심볼을 성공적으로 복호할 수 있다.
1385 단계에서, 상기 제2 단말 1330은 상기 제1 단말 1320과 마찬가지로 상기 결정된 전송 모드에 따라 상기 전송 신호 1345를 복호하여 상기 제2 심볼을 획득할 수 있다. 상기 도 13에 의할 때, 상기 제2 단말 1330은 상기 전송 신호 1345보다 상대적으로 상기 전송신호 1340을 약한 세기로 수신할 수 있다. 따라서 상기 순차적 간섭제거(SIC)와 같은 과정이 없더라도, 검출 단계에서 상기 제1 단말 1320보다 용이하게 상기 제2 심볼을 획득할 수 있다.
본 개시의 다양한 실시 예들은 시뮬레이션을 통해 그 효과가 입증될 수 있다. 단일 셀에서 여러 단말들이 분포해 있을 때, 기지국은 각 단말들의 전송 모드를 결정할 수 있다. 또한 셀의 단말들 간의 형평성 및 총 용량을 고려하여, 기지국은 PF기반 스케줄링을 통해 단말 쌍을 결정할 수 있다. 기지국은 전력 할당시 FTPA를 활용하였고, 이 때 전력할당 계수는 각각 제1 전송 모드는 0.9, 제2 전송 모드는 0.9, 제3 전송 모드는 0.5로 설정하였다. 나머지 시뮬레이션의 환경은 표 1과 같다.
Figure PCTKR2016014793-appb-I000022
상기 시뮬레이션에서 셀 전체 단말의 총 전송량과 셀 경계 단말의 총 전송량을 파악하였고, 성능 향상 폭을 통해 비교하였다. 상기 시뮬레이션에서 셀 경계는 셀 내부의 단말 중 SNR 분포에서 하위 5프로에 속하는 단말을 의미할 수 있다. NOMA는 기존 OMA 시스템 및 기존 NOMA 시스템만이 존재하는 환경을 나타내고, NOMA-Hybrid는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른, 4가지 전송 모드가 모두 존재하는 환경을 나타낸다. 상기 시뮬레이션은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른, 기지국이 채널용량에 따라 4가지 전송 모드를 결정하는 동작 하에서 수행되었다. 상기 시뮬레이션의 결과는 표 2와 같다.
Figure PCTKR2016014793-appb-I000023
상기 표 2를 참고할 때, 기지국으로부터 상대적으로 가까운 단말(셀 내부의 단말)과 기지국으로부터 상대적으로 멀리 떨어져 있는 단말(셀 경계의 단말)의 SNR 차이가 클 경우, 거리 차이가 크게 되므로 경로 손실 차이가 커지게 된다. 이러한 경우, 상기 기존의 NOMA 시스템이 활용될 수 있었다. 상기 셀 내부의 단말은 SNR이 높기 때문에, 다중화 이득을 취해도 충분한 성능을 파악할 수 있었다. 그러나, 상기 셀 내부의 단말 및 상기 셀 경계의 단말의 SNR이 모두 낮은 경우에는, 다이버시티 이득을 활용할 때, 전송량은, 더 높아질 수 있었다. 즉, 상기 NOMA-Hybrid 시스템은 상기 셀 경계 단말에게 더 큰 전송 용량을 보장할 수 있으며, 이러한 효과로 셀 전체 단말의 전송 용량도 소폭 증가할 수 있다.
NOMA는 단말의 채널 용량을 크게 향상시키지만, SINR이 낮은 환경에서는 효율적이지 않을 수 있다. 따라서 NOMA가 비효율적인 채널 환경에서는 OMA가 사용될 수 있다. 그러나 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 기지국 및 단말은, 기존의 NOMA가 사용되기 힘든 단말들의 채널 환경에서도 다양한 실시 예들에 따른 전송 모드를 이용하여 채널 용량을 향상시킬 수 있다. 특히 다양한 실시 예들에 따른 전송 모드를 활용하여, 상기 기지국 및 상기 단말은, 상기 기지국의 셀 경계의 단말의 채널 용량을 향상 시킬 수 있다.
다양한 실시 예들에 따른, 다중 안테나를 지원하는 기지국의 동작 방법은 제1 단말의 제1 채널 정보 및 제2 단말의 제2 채널 정보, 상기 제1 단말에 할당된 제1 전력, 상기 제2 단말에 할당된 제2 전력에 기반하여 복수의 전송 모드들 중 채널 용량이 가장 큰 전송 모드를 결정하는 과정과, 상기 결정된 전송 모드를 가리키는 제어 정보를 상기 제1 단말 및 상기 제2 단말에게 송신하는 과정과, 상기 결정된 전송 모드에 따라 생성된 신호를 상기 제1 단말 및 상기 제2 단말에게 송신하는 과정을 포함할 수 있다. 상기 복수의 전송 모드들 중 적어도 하나의 모드는, 비직교 다중 접속(non orthogonal multiple access, NOMA) 방식으로서, 상기 제1 단말 및 상기 제2 단말 중 하나에 다이버시티(diversity) 방식을 적용하고, 상기 제1 단말 및 상기 제2 단말 중 나머지 하나에 다중화(multiplexing) 방식을 적용할 수 있다.
상기 제어 정보는 상기 제1 전력, 상기 제2 전력, 프리코딩 행렬 지시자(precoding matrix indicator, PMI), 변조 및 코딩 방식(modulation and coding scheme, MCS) 레벨, 순차적 간섭 제거(successive interference cancellation, SIC) 지표 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 제1 채널 정보 및 상기 제2 채널 정보는 채널 품질 지시자(channel quality indicator, CQI) 또는 채널 상태 정보(channel status information, CSI) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따른 다중 안테나를 지원하는 기지국의 동작 방법은 다이버시티(diversity) 방식으로 송신하기 위한 제1 단말과 관련된 제1 신호를 생성하는 과정과, 다중화(multiplexing) 방식으로 송신하기 위한 제2 단말과 관련된 제2 신호를 생성하는 과정과, 상기 제1 신호, 상기 제2 신호, 상기 제1 단말과 관련된 제1 전력, 및 상기 제2 단말과 관련된 제2 전력에 기반하여 신호를 생성하는 과정과, 직교 다중 접속 방식으로, 상기 신호를 상기 제1 단말 및 상기 제2 단말에게 송신하는 과정을 포함하고, 상기 제1 전력 및 상기 제2 전력은 상기 제1 단말의 채널 정보 및 상기 제2 단말의 채널 정보에 기반하여 할당될 수 있다.
상기 기지국과 상기 제1 단말간 거리값이 상기 기지국과 상기 제2 단말간의 거리값보다 작은 경우, 상기 다이버시티 방식은 공간-시간 블록 코딩(space-time block coding, STBC) 기법을 포함할 수 있다.
상기 다이버시티 방식은 상기 기지국의 안테나 또는 상기 제1 단말의 안테나 또는 상기 제2 단말의 안테나 중 적어도 하나를 이용하여 다이버시티 이득을 획득할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따른 다중 안테나를 지원하는 단말의 동작 방법은 기지국으로부터 제어 정보를 수신하는 과정과, 상기 기지국으로부터 신호를 수신하는 과정과, 상기 제어 정보에 기반하여 복수의 전송 모드들 중 상기 신호의 전송 모드를 결정하는 과정과, 상기 결정된 전송 모드에 기반하여 상기 신호로부터 상기 단말과 관련된 제1 신호를 검출하는 과정을 포함하고, 상기 제어 정보는 상기 결정된 전송 모드를 가리키는 정보를 포함하고, 상기 신호는 상기 결정된 전송 모드에 따라 기지국에 의해 생성되고, 상기 복수의 전송 모드들 중 적어도 하나의 모드는, 비직교 다중 접속(NOMA) 방식으로서, 상기 단말 및 다른 단말 중 하나에 다이버시티(diversity) 방식을 적용하고, 상기 단말 및 상기 다른 단말 중 나머지 하나에 다중화(multiplexing) 방식을 적용할 수 있다.
상기 제어 정보는 상기 단말에 할당되는 전력, 상기 다른 단말에 할당되는 전력, 프리코딩 행렬 지시자(PMI), 변조 및 코딩 방식(MCS) 레벨, 순차적 간섭 제거(SIC) 지표 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 동작 방법은 연속 간섭 제거 기술(SIC)을 이용하여 상기 신호로부터 상기 다른 단말과 관련된 제2 신호를 제거하는 과정을 더 포함할 수 있다.
상기 채널 정보는 채널 품질 지시자(CQI) 또는 채널 상태 정보(CSI) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따른 다중 안테나를 지원하는 기지국은 컨트롤러 및 송신기를 포함하고, 상기 컨트롤러는 제1 단말의 제1 채널 정보 및 제2 단말의 제2 채널 정보, 상기 제1 단말에 할당된 제1 전력, 상기 제2 단말에 할당된 제2 전력에 기반하여 복수의 전송 모드들 중 채널 용량이 가장 큰 전송 모드를 결정하도록 구성되고, 상기 송신기는 상기 결정된 전송 모드를 가리키는 제어 정보를 상기 제1 단말 및 상기 제2 단말에게 송신하고, 상기 결정된 전송 모드에 따라 생성된 신호를 상기 제1 단말 및 상기 제2 단말에게 송신하도록 구성되고, 상기 복수의 전송 모드들 중 적어도 하나의 모드는, 비직교 다중 접속(non orthogonal multiple access, NOMA) 방식으로서, 상기 제1 단말 및 상기 제2 단말 중 하나에 다이버시티(diversity) 방식을 적용하고, 상기 제1 단말 및 상기 제2 단말 중 나머지 하나에 다중화(multiplexing) 방식을 적용할 수 있다.
상기 제어 정보는, 상기 제1 전력, 상기 제2 전력, 프리코딩 행렬 지시자(PMI), 변조 및 코딩 방식(MCS) 레벨, 순차적 간섭 제거(SIC) 지표 중 적어도 하나를 포함할 수 있다
상기 제1 채널 정보 및 상기 제2 채널 정보는, 채널 품질 지시자(CQI) 또는 채널 상태 정보(CSI) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따른 다중 안테나를 지원하는 기지국은 컨트롤러, 및 송신기를 포함할 수 있다. 상기 컨트롤러는 다이버시티(diversity) 방식으로 송신하기 위한 제1 단말과 관련된 제1 신호를 생성하고, 다중화(multiplexing) 방식으로 송신하기 위한 제2 단말과 관련된 제2 신호를 생성하고, 상기 제1 신호, 상기 제2 신호, 상기 제1 단말과 관련된 제1 전력, 및 상기 제2 단말과 관련된 제2 전력에 기반하여 신호를 생성하도록 구성되고, 상기 송신기는 비직교 다중 접속 방식으로, 상기 신호를 상기 제1 단말 및 상기 제2 단말에게 송신하도록 구성되고, 상기 제1 전력 및 상기 제2 전력은 상기 제1 단말의 채널 정보 및 상기 제2 단말의 채널 정보에 기반하여 할당될 수 있다.
상기 기지국과 상기 제1 단말간 거리값이 상기 기지국과 상기 제2 단말간의 거리값보다 작은 경우, 상기 다이버시티 방식은 공간-시간 블록 코딩(space-time block coding, STBC) 기법을 포함할 수 있다.
상기 다이버시티 방식은 상기 기지국의 안테나 또는 상기 제1 단말의 안테나 또는 상기 제2 단말의 안테나 중 적어도 하나를 이용하여 다이버시티 이득을 획득할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따른 다중 안테나를 지원하는 단말은 수신기, 및 컨트롤러를 포함할 수 있다. 상기 수신기는 기지국으로부터 제어 정보를 수신하고, 상기 기지국으로부터 신호를 수신하도록 구성되고, 상기 컨트롤러는 상기 제어 정보에 기반하여 복수의 전송 모드들 중 상기 신호의 전송 모드를 결정하고, 상기 결정된 전송 모드에 기반하여 상기 신호로부터 상기 단말과 관련된 제1 신호를 검출하도록 구성되고, 상기 제어 정보는 상기 결정된 전송 모드를 가리키는 정보를 포함하고, 상기 신호는 상기 결정된 전송 모드에 따라 기지국에 의해 생성되고, 상기 복수의 전송 모드들 중 적어도 하나의 모드는, 비직교 다중 접속(NOMA) 방식으로서, 상기 단말 및 다른 단말 중 하나에 다이버시티(diversity) 방식을 적용하고, 상기 단말 및 상기 다른 단말 중 나머지 하나에 다중화(multiplexing) 방식을 적용할 수 있다.
상기 제어 정보는 상기 단말에 할당되는 전력, 상기 다른 단말에 할당되는 전력, 프리코딩 행렬 지시자(PMI), 변조 및 코딩 방식(MCS) 레벨, 순차적 간섭 제거(SIC) 지표 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 컨트롤러는 연속 간섭 제거 기술(SIC)을 이용하여 상기 신호로부터 상기 다른 단말과 관련된 제2 신호를 제거하도록 추가적으로 구성될 수 있다.
상기 채널 정보는 채널 품질 지시자(CQI) 또는 채널 상태 정보(CSI) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 개시의 청구항 또는 명세서에 기재된 실시 예들에 따른 방법들은 하드웨어, 소프트웨어, 또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합의 형태로 구현될(implemented) 수 있다.
소프트웨어로 구현하는 경우, 하나 이상의 프로그램(소프트웨어 모듈)을 저장하는 컴퓨터 판독 가능 저장 매체가 제공될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 저장 매체에 저장되는 하나 이상의 프로그램은, 전자 장치(device) 내의 하나 이상의 프로세서에 의해 실행 가능하도록 구성된다(configured for execution). 하나 이상의 프로그램은, 전자 장치로 하여금 본 개시의 청구항 또는 명세서에 기재된 실시 예들에 따른 방법들을 실행하게 하는 명령어(instructions)를 포함한다.
이러한 프로그램(소프트웨어 모듈, 소프트웨어)은 랜덤 액세스 메모리 (random access memory), 플래시(flash) 메모리를 포함하는 불휘발성(non-volatile) 메모리, 롬(ROM: Read Only Memory), 전기적 삭제가능 프로그램가능 롬(EEPROM: Electrically Erasable Programmable Read Only Memory), 자기 디스크 저장 장치(magnetic disc storage device), 컴팩트 디스크 롬(CD-ROM: Compact Disc-ROM), 디지털 다목적 디스크(DVDs: Digital Versatile Discs) 또는 다른 형태의 광학 저장 장치, 마그네틱 카세트(magnetic cassette)에 저장될 수 있다. 또는, 이들의 일부 또는 전부의 조합으로 구성된 메모리에 저장될 수 있다. 또한, 각각의 구성 메모리는 다수 개 포함될 수도 있다.
또한, 상기 프로그램은 인터넷(Internet), 인트라넷(Intranet), LAN(Local Area Network), WLAN(Wide LAN), 또는 SAN(Storage Area Network)과 같은 통신 네트워크, 또는 이들의 조합으로 구성된 통신 네트워크를 통하여 접근(access)할 수 있는 부착 가능한(attachable) 저장 장치(storage device)에 저장될 수 있다. 이러한 저장 장치는 외부 포트를 통하여 본 개시의 실시 예를 수행하는 장치에 접속할 수 있다. 또한, 통신 네트워크상의 별도의 저장장치가 본 개시의 실시 예를 수행하는 장치에 접속할 수도 있다.
상술한 본 개시의 구체적인 실시 예들에서, 개시에 포함되는 구성 요소는 제시된 구체적인 실시 예에 따라 단수 또는 복수로 표현되었다. 그러나, 단수 또는 복수의 표현은 설명의 편의를 위해 제시한 상황에 적합하게 선택된 것으로서, 본 개시가 단수 또는 복수의 구성 요소에 제한되는 것은 아니며, 복수로 표현된 구성 요소라 하더라도 단수로 구성되거나, 단수로 표현된 구성 요소라 하더라도 복수로 구성될 수 있다.
한편 본 개시의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 개시의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 개시의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (15)

  1. 무선 통신 시스템에서 기지국의 동작 방법에 있어서,
    제1 단말의 제1 채널 정보 및 제2 단말의 제2 채널 정보에 기반하여 복수의 전송 모드들 중에서 채널 용량이 가장 큰 전송 모드를 결정하는 과정; 및
    상기 결정된 전송 모드에 기반하여 생성되는 전송 신호를 상기 제1 단말 및 상기 제2 단말에게 송신하는 과정을 포함하고,
    상기 복수의 전송 모드들 중 제1 전송 모드는, 상기 제1 단말을 위한 제1 신호에 다이버시티(diversity) 방식을 적용하고, 상기 제2 단말을 위한 제2 신호에 다중화(multiplexing) 방식을 적용하고, 상기 제1 신호 및 상기 제2 신호를 포함하는 상기 전송 신호를 비직교 다중 접속(non-orthogonal multiple access, NOMA) 방식으로 전송하기 위한 전송 모드인 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 결정된 전송 모드를 가리키는 제어 정보를 상기 제1 단말 및 상기 제2 단말에게 송신하는 과정을 더 포함하고,
    상기 제어 정보는 상기 제1 전력, 상기 제2 전력, 프리코딩 행렬 지시자(precoding matrix indicator, PMI), 변조 및 코딩 방식(modulation and coding scheme, MCS) 레벨, 순차적 간섭 제거(successive interference cancellation, SIC) 지표 중 적어도 하나를 더 포함하는 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 채널 정보 및 상기 제2 채널 정보는 채널 품질 지시자(channel quality indicator, CQI) 또는 채널 상태 정보(channel status information, CSI) 중 적어도 하나를 포함하는 방법.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 복수의 전송 모드들은,
    상기 제1 신호에 다중화 방식을 적용하고, 상기 제2 신호에 다이버시티 방식을 적용하고, 상기 전송 신호를 NOMA 방식으로 전송하기 위한 제2 전송 모드;
    상기 제1 신호 및 상기 제2 신호에 다중화 방식을 적용하고, 상기 전송 신호를 NOMA 방식으로 전송하기 위한 제3 전송 모드; 및
    상기 제1 신호 및 상기 제2 신호를 직교 다중 접속(orthogonal multiple access, OMA) 방식으로 전송하기 위한 제4 전송 모드를 포함하는 방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 결정되는 전송 모드가 상기 제1 전송 모드, 상기 제2 전송 모드, 및 상기 제3 전송 모드 중 하나인 경우, 상기 제1 단말과 관련된 제1 전력 및 상기 제2 단말과 관련된 제2 전력에 기반하여 상기 전송 신호를 생성하는 과정을 더 포함하고,
    상기 제1 전력 및 상기 제2 전력은 상기 제1 채널 정보 및 상기 제2 채널 정보에 기반하여 할당되는 방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 다이버시티 방식은 공간-시간 블록 코딩(space-time block coding, STBC) 기법을 포함하는 방법.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 다이버시티 방식은 상기 기지국의 안테나 또는 상기 제1 단말의 안테나 또는 상기 제2 단말의 안테나 중 적어도 하나를 이용하여 다이버시티 이득을 획득하는 방법.
  8. 청구항 5에 있어서,
    상기 제1 채널 정보에 포함된 파라미터가 상기 제2 채널 정보에 포함된 파라미터보다 큰 경우, 상기 제1 전력이 상기 제2 전력보다 크도록, 상기 제1 전력 및 상기 제2 전력을 결정하는 과정과,
    상기 제1 채널 정보에 포함된 파라미터가 상기 제2 채널 정보에 포함된 파라미터보다 크지 않은 경우, 상기 제2 전력이 상기 제1 전력보다 크도록, 상기 제1 전력 및 상기 제2 전력을 결정하는 과정을 더 포함하는 방법.
  9. 청구항 8에 있어서, 상기 파라미터는, RSRI(received signal strength indicator), RSRQ(reference signal received quality), RSRP(reference signal received power), SINR(signal to interference and noise ratio), CINR(carrier to interference and noise ratio), SNR(signal to noise ratio) 중 적어도 하나인 방법.
  10. 무선 통신 시스템에서 단말의 동작 방법에 있어서,
    복수의 전송 모드들 중 전송 신호에 대한 전송 모드를 가리키는 제어 정보를 기지국으로부터 수신하는 과정;
    상기 기지국으로부터 상기 전송 신호를 수신하는 과정; 및
    상기 전송 모드에 기반하여 상기 전송 신호로부터 상기 단말을 위한 신호를 검출하는 과정을 포함하고,
    상기 전송 신호는 상기 결정된 전송 모드에 기반하여, 기지국에 의해 생성 및 전송되고,
    상기 복수의 전송 모드들 중 제1 전송 모드는, 상기 단말 및 다른 단말 중 하나를 위한 제1 신호에 다이버시티(diversity) 방식이 적용되고, 상기 단말 및 상기 다른 단말 중 다른 하나를 위한 제2 신호에 다중화(multiplexing) 방식이 적용되고, 상기 전송 신호는 비직교 다중 접속(non-orthogonal multiple access, NOMA) 방식으로 전송되는 전송 모드인 방법.
  11. 청구항 10에 있어서, 상기 복수의 전송 모드들은,
    상기 제1 신호에 다중화 방식이 적용되고, 상기 제2 신호에 다이버시티 방식이 적용되고, 상기 전송 신호는 NOMA 방식으로 전송되는 제2 전송 모드;
    상기 제1 신호 및 상기 제2 신호에 다중화 방식이 적용되고, 상기 전송 신호는 NOMA 방식으로 전송되는 제3 전송 모드; 및
    상기 제1 신호 및 상기 제2 신호는, 직교 다중 접속(orthogonal multiple access, OMA) 방식으로 전송되는 제4 전송 모드를 포함하는 방법.
  12. 청구항 10에 있어서,
    연속 간섭 제거 기술(SIC)을 이용하여 상기 신호로부터 상기 다른 단말과 관련된 제2 신호를 제거하는 과정을 더 포함하는 방법.
  13. 청구항 8에 있어서,
    상기 전송 모드는, 상기 단말의 채널 정보 및 상기 다른 단말의 채널 정보에 기반하여, 상기 복수의 전송 모드들 중에서 채널 용량이 가장 큰 전송 모드인 방법.
  14. 기지국의 장치에 있어서, 상기 장치는 상기 청구항 1 내지 9 중 하나의 방법을 수행하도록 구성되는 장치.
  15. 단말의 장치에 있어서, 상기 장치는 상기 청구항 10 내지 13 중 하나의 방법을 수행하도록 구성되는 장치.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019158190A1 (en) * 2018-02-14 2019-08-22 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) Apparatuses, methods and computer programs for implementing fairness and complexity-constrained a non-orthogonal multiple access (noma) scheme
CN113826411A (zh) * 2019-05-29 2021-12-21 松下电器（美国）知识产权公司 基站、终端及通信方法
WO2022250258A1 (ko) * 2021-05-26 2022-12-01 삼성전자 주식회사 수신 차원을 결정하는 전자 장치 및 전자 장치의 동작 방법

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102378790B1 (ko) * 2015-07-31 2022-03-28 삼성전자주식회사 다중 사용자 접속을 지원하는 통신시스템에서 신호를 송신하기 위한 방법 및 장치
EP3459309A4 (en) * 2017-05-27 2019-05-15 Telefonaktiebolaget LM Ericsson (publ) METHOD AND DEVICE FOR RESOURCE CONFIGURATION
KR101869661B1 (ko) * 2017-11-28 2018-06-21 인하대학교 산학협력단 비직교 다중 접속을 위한 전력-주파수 블록 코딩 방법 및 시스템
KR101895734B1 (ko) * 2017-11-30 2018-09-05 인하대학교 산학협력단 비직교 다중 접속을 위한 전력-시간 블록 코딩 방법 및 시스템
KR102054840B1 (ko) * 2017-12-04 2019-12-11 금오공과대학교 산학협력단 무선신호의 송수신 방법
KR102074569B1 (ko) * 2018-02-20 2020-02-06 세종대학교산학협력단 다중 셀 비직교 다중 액세스 네트워크의 다수 사용자 스케줄링을 위한 적응적 주파수 및 전력 할당 기법
KR102596432B1 (ko) 2018-02-21 2023-10-31 삼성전자주식회사 복수의 무선 통신 시스템을 지원하기 위한 장치 및 그 동작 방법
KR101951144B1 (ko) * 2018-05-02 2019-02-21 인하대학교 산학협력단 비직교 다중접속 시스템을 위한 협력적 직접 전송 및 중계 전송 방법
WO2020030261A1 (en) * 2018-08-08 2020-02-13 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) Adaptive relaying in a non-orthogonal multiple access (noma) communication system
KR102135509B1 (ko) * 2018-10-30 2020-07-17 연세대학교 산학협력단 비직교 다중 접속 시스템에서 다중 접속 제어 장치 및 이의 자원 중첩비 조절 방법
US11290247B2 (en) * 2019-01-31 2022-03-29 Cox Communications, Inc. Systems and methods for non-orthogonal multiple access over networks
KR102074216B1 (ko) * 2019-06-17 2020-02-06 인하대학교 산학협력단 상향링크 비직교 다중접속 시스템을 위한 고정적 속도 분할 방법 및 시스템
KR102074217B1 (ko) * 2019-06-17 2020-02-06 인하대학교 산학협력단 상향링크 비직교 다중접속 시스템을 위한 적응적 속도 분할 방법 및 시스템
KR102257505B1 (ko) 2019-07-25 2021-05-31 한양대학교 산학협력단 비 직교 다중 접속을 지원하는 무선 통신 시스템에서 위치 기반 전력 할당 장치 및 방법
KR102263034B1 (ko) * 2019-12-17 2021-06-08 금오공과대학교 산학협력단 무선 통신 시스템의 하향링크 신호 전송 방법
KR102279924B1 (ko) * 2020-01-30 2021-07-20 금오공과대학교 산학협력단 무선 통신 시스템의 전송 전력 할당 방법
KR102509406B1 (ko) * 2021-01-28 2023-03-10 홍익대학교세종캠퍼스산학협력단 Swipt를 이용한 다중 사용자 miso-noma 네트워크에서 스펙트럼 효율을 위한 하이브리드 사용자 쌍 구성 방법

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110250848A1 (en) * 2010-04-09 2011-10-13 Christian Bergljung Method and Apparatus for Channel Quality Reporting in a Wireless Communication System
US20130028309A1 (en) * 2011-07-29 2013-01-31 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) Transmission mode adaptation in a wireless network
JP2014054962A (ja) * 2012-09-13 2014-03-27 Toyota Motor Corp 車両懸架装置
US20150296462A1 (en) * 2012-11-19 2015-10-15 Samsung Electronics Co., Ltd. Interference cancellation method, system, device and ue
US20150312074A1 (en) * 2014-04-28 2015-10-29 Intel IP Corporation Non-Orthogonal Multiple Access (NOMA) Wireless Systems and Methods

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6259730B1 (en) * 1998-11-10 2001-07-10 Lucent Technologies, Inc. Transmit diversity and reception equalization for radio links
US20030125040A1 (en) * 2001-11-06 2003-07-03 Walton Jay R. Multiple-access multiple-input multiple-output (MIMO) communication system
JP5864199B2 (ja) 2011-05-20 2016-02-17 株式会社Ｎｔｔドコモ 受信装置、送信装置及び無線通信方法
US9337973B2 (en) * 2012-09-11 2016-05-10 Industrial Technology Research Institute Method of cooperative MIMO wireless communication and base station using the same
JP2014131202A (ja) * 2012-12-28 2014-07-10 Ntt Docomo Inc 無線基地局、ユーザ端末、無線通信方法、及び無線通信システム
JP5830478B2 (ja) 2013-02-06 2015-12-09 株式会社Ｎｔｔドコモ 無線基地局、ユーザ端末及び無線通信方法
JP5894105B2 (ja) * 2013-04-04 2016-03-23 株式会社Ｎｔｔドコモ 無線基地局、ユーザ端末及び無線通信方法
US9882623B2 (en) * 2014-09-18 2018-01-30 Qualcomm Incorporated Dual thread feedback design for non-orthogonal channels
US9985700B2 (en) * 2015-05-12 2018-05-29 Mediatek Inc. Channel state feedback enhancement in downlink multiuser superposition transmission
US20160337018A1 (en) * 2015-05-12 2016-11-17 Mediatek Inc. Use of Different Precoders for Superposed Signals in Downlink Multiuser Superposition Transmission
US10454652B2 (en) * 2015-08-04 2019-10-22 Hfi Innovation Inc. Methods of enabling multiuser superposition transmission
WO2017057834A1 (ko) * 2015-09-30 2017-04-06 엘지전자 주식회사 비직교 다중 접속 방식에 기초하여 신호를 송수신하기 위한 방법 및 이를 위한 장치

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110250848A1 (en) * 2010-04-09 2011-10-13 Christian Bergljung Method and Apparatus for Channel Quality Reporting in a Wireless Communication System
US20130028309A1 (en) * 2011-07-29 2013-01-31 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) Transmission mode adaptation in a wireless network
JP2014054962A (ja) * 2012-09-13 2014-03-27 Toyota Motor Corp 車両懸架装置
US20150296462A1 (en) * 2012-11-19 2015-10-15 Samsung Electronics Co., Ltd. Interference cancellation method, system, device and ue
US20150312074A1 (en) * 2014-04-28 2015-10-29 Intel IP Corporation Non-Orthogonal Multiple Access (NOMA) Wireless Systems and Methods

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
OTAO, NAGISA ET AL.: "Performance of Non-orthogonal Access with SIC in Cellular Downlink Using Proportional Fair-Based Resource Allocation", 2012 INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON WIRELESS COMMUNICATION SYSTEMS (ISWCS, 25 October 2012 (2012-10-25), pages 344 - 351, XP055328247, Retrieved from the Internet <URL:http://ieeexplore.ieee.org/document/6328413> *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019158190A1 (en) * 2018-02-14 2019-08-22 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) Apparatuses, methods and computer programs for implementing fairness and complexity-constrained a non-orthogonal multiple access (noma) scheme
US10880906B2 (en) 2018-02-14 2020-12-29 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) Apparatuses, methods and computer programs for implementing fairness and complexity-constrained a non-orthogonal multiple access (NOMA) scheme
CN113826411A (zh) * 2019-05-29 2021-12-21 松下电器（美国）知识产权公司 基站、终端及通信方法
WO2022250258A1 (ko) * 2021-05-26 2022-12-01 삼성전자 주식회사 수신 차원을 결정하는 전자 장치 및 전자 장치의 동작 방법

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