KR101206607B1 - 섹터간 협력 전송 방법 및 이를 수행하는 섹터간 협력 전송 시스템 - Google Patents

섹터간 협력 전송 방법 및 이를 수행하는 섹터간 협력 전송 시스템 Download PDF

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Abstract

섹터간 협력 전송 방법 및 이를 수행하는 섹터간 협력 전송 시스템이 개시된다. 제1 기지국 및 제1 기지국의 셀 또는 섹터 경계와 인접한 경계를 가지는 제2 기지국을 포함하는 통신 시스템의 협력 전송 방법은, 제1 기지국이 단말로부터 채널 상태 정보를 획득하고, 제1 기지국이 채널 상태 정보에 기초하여 빔포밍 벡터를 산출한 후, 제1 기지국이 빔포밍 벡터에 기초하여 빔포밍으로 신호를 전송하고, 동시에 제2 기지국이 알라무티 코드를 이용하여 신호를 전송하는 한다. 따라서, 셀 전체의 데이터 처리율을 향상시킬 수 있고, 피드백 오버헤드의 감소에 의해 무선 자원의 이용 효율이 향상된다.

Description

섹터간 협력 전송 방법 및 이를 수행하는 섹터간 협력 전송 시스템{METHOD FOR TRANSMITTING AND RECEIVING USING INTER-SECTOR CoMP AND INTER-SECTOR CoMP SYSTEM FOR PERFORMING THE SAME}
본 발명은 무선통신 시스템의 협력 전송 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 무선통신 시스템에서 섹터간 협력 전송 방법 및 이를 수행하는 섹터간 협력 전송 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 섹터의 기지국간(Intra-eNB) 협력 전송(CoMP: Coordinate Multi-Point)은 지리적으로 근접한 거리에 위치한 복수의 섹터 기지국이 광섬유 등으로 서로 연결되고 협력을 통하여 다수의 사용자 단말을 지원하는 방식으로 이루어진다. 상기한 바와 같은 기지국간 협력 전송 환경에서 다수의 사용자 단말은 여러 섹터에 분포되어 있기 때문에 블록 대각화(BD: Block Digonalization)를 사용하여 섹터간 간섭을 줄인다. 또한, 각 섹터에 다수의 사용자 단말이 존재할 경우 단일 벡터 분해(SVD: Single Vector Decomposition)을 사용하여 사용자 단말간의 간섭을 감소시킨다.
도 1은 종래의 기지국간 협력 전송 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 1을 참조하면, 먼저 사용자 단말은 하향 링크 채널을 측정하고(단계 10), 측정된 하향 링크 채널 정보를 각 섹터의 기지국으로 전송한다(단계 20).
각 섹터의 기지국은 사용자 단말로부터 전송된 하향 링크 채널 정보에 기초하여 다른 기지국에 미치는 간섭을 최소화하기 위해 빔포밍 벡터를 계산한 후(단계 30), 계산된 빔포밍 벡터를 이용하여 사용자 단말에 협력적으로 신호를 전송한다(단계 40).
도 2는 종래의 기지국간 협력 전송 방법의 이득을 나타내는 개념도이다.
종래의 기지국간 협력 전송 방법은 각 섹터의 기지국(51, 52, 53)이 서로 협력하여 음영 지역에 존재하는 사용자를 지원한다. 그러나, 도 2에 도시한 바와 같이 종래의 기지국간 협력 전송 방법을 통한 이득 지역(60)은 기지국에 근접할수록 이득이 높아지고 기지국으로부터 멀어질수록 이득이 감소하기 때문에 기지국으로부터 멀리 떨어진 위치에 존재하는 사용자 단말은 협력 전송에 의한 이득을 거의 얻을 수 없는 단점이 있다.
또한, 종래의 기지국간 협력 전송 방법에서는 폐쇄루프 방식을 이용하기 때문에 각 기지국들은 사용자 단말로부터 주기적으로 채널 상태 정보를 피드백 받아야 하고, 이와 같은 피드백 정보로 인해 사용자 단말에 상당한 오버헤드가 발생하게 된다. 또한, 종래의 기지국간 협력 전송 방법에서는 사용자 단말로부터 전송된 채널 상태 정보에 기초하여 협력 전송을 수행하기 때문에 협력 전송 효율을 향상시키기 위해서는 채널 상태를 정확하게 추정해야 한다.
상술한 단점을 극복하기 위한 본 발명의 목적은 셀 전체의 데이터 처리율을 향상시킬 수 있고, 오버헤드를 감소시킬 수 있는 섹터간 협력 전송 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 섹터간 협력 전송 방법을 수행하는 섹터간 협력 전송 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 섹터간 협력 전송 방법은, 제1 기지국 및 상기 제1 기지국의 셀 또는 섹터 경계와 인접한 경계를 가지는 제2 기지국을 포함하는 통신 시스템에서, 상기 제1 기지국이 단말로부터 채널 상태 정보를 획득하는 단계와, 상기 제1 기지국이 상기 채널 상태 정보에 기초하여 빔포밍 벡터를 산출하는 단계 및 상기 제1 기지국이 상기 빔포밍 벡터에 기초하여 빔포밍으로 신호를 전송하고, 동시에 상기 제2 기지국이 알라무티 코드를 이용하여 신호를 전송하는 단계를 포함한다. 상기 신호를 전송하는 단계는 상기 제1 및 제2 기지국이 각각 2개의 송신 안테나를 가지는 경우, 제1 타임 슬롯에 상기 제1 기지국은 w1s1, w2s1 신호(여기서, w1 및 w2는 각 안테나의 빔포밍 벡터이고, s1 및 s2는 전송 심볼을 의미함)각 전송하고 상기 제2 기지국은 s1, s2 신호를 전송하며, 상기 제1 타임 슬롯과 연속한 시간인 제2 타임 슬롯에 상기 제1 기지국은 w1s2, w2s2 신호를 전송하고 상기 제2 기지국은 -s2 *, s1 * 신호를 전송할 수 있다. 상기 신호를 전송하는 단계는 상기 제1 및 제2 기지국이 각각 2개의 송신 안테나를 가지는 경우, 제1 타임 슬롯에 상기 제1 기지국은 s1w1, s2w2 신호(여기서, w1 및 w2는 각 안테나의 빔포밍 벡터이고, s1 및 s2는 전송 심볼을 의미함)를 전송하고 상기 제2 기지국은 s1, s2 신호를 전송하며, 상기 제1 타임 슬롯과 연속한 시간인 제2 타임 슬롯에 상기 제1 기지국은 -s2 *w1, s1 *w2 신호를 전송하고 상기 제2 기지국은 -s2 *, s1 * 신호를 전송할 수 있다.
또한, 상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 섹터간 협력 전송 방법은, 송신 장치 및 릴레이 장치를 포함하는 통신 시스템의 협력 전송 방법에 있어서, 상기 송신 장치가 단말 및 릴레이 장치 중 적어도 하나의 장치로부터 채널 상태 정보를 획득하는 단계와, 상기 송신 장치가 상기 채널 상태 정보에 기초하여 빔포밍 벡터를 산출하는 단계와, 상기 송신 장치가 상기 빔포밍 벡터에 기초하여 상기 릴레이 장치 및 단말 중 적어도 하나의 장치에 빔포밍으로 신호를 전송하는 단계 및 상기 릴레이 장치가 상기 송신 장치로부터 수신한 신호를 알라무티 코드를 이용하여 상기 단말에 릴레이 하는 단계를 포함한다. 상기 신호를 전송하는 단계는 상기 송신 장치가 2개의 송신 안테나를 가지는 경우, 제1 타임 슬롯에 w1s1, w2s1 신호(여기서, w1 및 w2는 각 안테나의 빔포밍 벡터이고, s1 및 s2는 전송 심볼을 의미함)를 전송하고 상기 제1 타임 슬롯과 연속한 시간인 제2 타임 슬롯에 w1s2, w2s2 신호를 전송하거나, 상기 송신 장치가 상기 제1 타임 슬롯에 s1w1, s2w2 신호를 전송하고 상기 제2 타임 슬롯에 -s2 *w1, s1 *w2 신호를 전송할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 섹터간 협력 전송 시스템은 하향링크의 채널 상태를 판단하고, 판단된 채널 상태 정보를 제공하는 단말과, 상기 단말로부터 전송된 채널 상태 정보에 기초하여 빔포밍 벡터를 산출하고, 산출된 상기 빔포밍 벡터에 기초하여 빔포밍으로 상기 단말에 신호를 전송하는 제1 기지국 및 상기 제1 기지국의 셀 또는 섹터 경계와 인접한 경계를 가지고, 알라무티 코드를 이용하여 상기 제1 기지국과 동시에 상기 단말에 신호를 전송하는 제2 기지국을 포함한다.
상술한 바와 같은 섹터간 협력 전송 방법 및 이를 수행하는 섹터간 협력 전송 시스템에 따르면, 제1 기지국이 폐쇄 루프 방식의 빔포밍 또는 알라무티 코드화된 빔포밍으로 신호를 전송하고, 상기 제1 기지국의 셀 또는 섹터 경계와 인접한 경계를 가지는 제2 기지국이 개방 루프 방식의 알라무티 코드를 이용하여 신호를 전송함으로써, 기지국과의 거리에 상관없이 셀 또는 섹터 경계에 위치하는 단말의 데이터 전송 효율을 향상시킬 수 있고, 제2 기지국이 개방 루프 방식으로 신호를 전송함으로써 단말의 피드백 오버헤드를 감소시킬 수 있고, 이를 통해 네트워크 자원을 보다 효율적으로 사용할 수 있다.
도 1은 종래의 기지국간 협력 전송 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 2는 종래의 기지국간 협력 전송 방법의 이득을 나타내는 개념도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 섹터간 협력 전송 방법을 나타내는 개념도이다.
도 4는 도 3에 도시한 섹터간 협력 전송 방법에서 사용되는 전송신호 체계를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 섹터간 협력 전송 방법을 나타내는 개념도이다.
도 6은 도 5에 도시한 섹터간 협력 전송 방법에서 사용되는 전송신호 체계를 나타낸다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 섹터간 협력 전송 방법이 적용된 통신 방법의 일 예를 나타내는 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 섹터간 협력 전송 방법이 적용된 통신 방법의 다른 예를 나타내는 흐름도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 섹터간 협력 전송 방법의 성능 평가 결과를 나타내는 그래프이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 섹터간 협력 전송 방법의 이득을 나타내는 개념도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어"있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어"있다거나 "직접 접속되어"있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 출원에서 사용하는 '단말'은 이동국(MS: Mobile Station), 이동 단말(MT: Mobile Terminal), 사용자 단말, 사용자 장비(UE: User Equipment), 사용자 터미널(UT: User Terminal), 무선 터미널, 액세스 터미널(AT), 가입자 유닛(Subscriber Unit), 가입자 스테이션(SS: Subscriber Station), 무선 기기(Wireless device), 무선 통신 디바이스, 무선송수신유닛(WTRU: Wireless Transmit/Receive Unit), 이동 노드, 모바일 또는 다른 용어들로 지칭될 수 있다.
또한, 본 출원에서 사용하는 '기지국'은 일반적으로 단말과 통신하는 고정된 지점을 말하며, 베이스 스테이션(Base Station), 노드-B(Node-B), e노드-B(eNode-B), BTS(Base Transceiver System), 액세스 포인트(Access Point) 등 다른 용어로 불릴 수 있다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 이하, 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
본 발명의 실시예에 따른 섹터간 협력 전송 방법에서는 폐쇄 루프(Close loop) 방식 및 개방 루프(Open Loop) 방식을 모두 이용하여 셀 경계에 위치한 단말을 지원하는 섹터간 협력 전송(Inter-Sector CoMP) 방법을 제공한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 섹터간 협력 전송 방법을 나타내는 개념도이고, 도 4는 도 3에 도시한 섹터간 협력 전송 방법에서 사용되는 전송신호 체계를 나타낸다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 섹터간 협력 전송 방법에서는 셀 경계가 서로 인접한 제1 섹터 및 제2 섹터에 각각 위치한 제1 기지국(310)과 제2 기지국(330)이 하나는 폐쇄 루프를 사용하여 빔포밍(Beamforming) 방식으로 데이터를 전송하고, 다른 하나는 개방 루프를 사용하여 알라무티 코드(Alamouti-code) 방식으로 데이터를 전송함으로써 셀 경계에 위치한 단말(350)을 지원한다.
도 3에서는 설명의 편의를 위하여 제1 섹터의 제1 기지국(310)이 빔포밍 방식을 사용하고, 제2 섹터의 제2 기지국(330)이 알라무티-코드 방식을 사용하는 것으로 예를 들어 도시하였으나 여기에 한정되는 것은 아니며, 제2 기지국(330)이 빔포밍 방식을 사용하고, 제1 기지국(310)이 알라무티-코드를 사용할 수 있음은 자명하다.
제1 기지국(310) 및 제2 기지국(330)이 각각 두 개의 송신 안테나를 구비한 것으로 가정하면, 제1 기지국(310)이 빔포밍 벡터(w1, w2)를 사용하여 전송 심볼 s1 및 s2를 전송하는 전송신호 체계는 도 4와 같다.
도 4에서 빔포밍 벡터(w1, w2)는 폐쇄 루프를 사용하여 단말(350)로부터 제1 기지국(310)에 전송된 채널 상태 정보를 이용한 수신 신호의 전력을 최대로 만드는 벡터로서 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112011013159690-pat00001
수학식 1에서 h1,1 및 h2,1은 각각 제1 기지국(310)의 제1 안테나와 제2 안테나로부터 발생하는 이득을 나타내고, h1,2 및 h2,2는 각각 제2 기지국(330)의 제1 안테나와 제2 안테나로부터 발생하는 이득을 나타낸다. 또한, 수학식 1에서
Figure 112011013159690-pat00002
는 수학식 2에 표시한 신호 전력과 같이 첫 번째 타임 슬롯과 두 번째 타임 슬롯에서 전송되는 신호의 전력의 합을 P로 유지하기 위해 고려되는 상수이다.
Figure 112011013159690-pat00003
단말(350)이 첫 번째 수신 구간 및 두 번째 수신 구간에서 각각 수신한 신호(rA1, rA2)는 수학식 3과 같다. 여기서, 첫 번째 수신 구간은 제1 및 제2 기지국(310, 330)이 첫 번째 타임 슬롯에서 전송한 신호를 단말이 수신하는 시간 구간을 의미하며, 두 번째 수신 구간은 제1 및 제2 기지국(310, 330)이 두 번째 타임 슬롯에서 전송한 신호를 단말이 수신하는 시간 구간을 의미한다.
Figure 112011013159690-pat00004
수학식 3에서, n1 및 n2는 각각 첫 번째 수신 구간 및 두 번째 수신 구간에서 포함된 가우시안 분포를 가지는 잡음 성분을 의미한다.
도 3에 도시한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 섹터간 협력 전송 방법에서는 수신한 심볼을 각각 분리한 복호화(Single-symbol decode)를 수행할 수 없기 때문에 복호화의 복잡도가 높다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 섹터간 협력 전송 방법을 나타내는 개념도로서, 도 3에 도시한 섹터간 협력 전송 방법에 비해 복호화 복잡도를 감소시킨 섹터간 협력 전송 방법을 나타낸다. 도 6은 도 5에 도시한 섹터간 협력 전송 방법에서 사용되는 전송신호 체계를 나타낸다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 섹터간 협력 전송 방법에서는 셀 경계가 서로 인접한 제1 섹터 및 제2 섹터에 각각 위치한 제1 기지국(410)과 제2 기지국(430)이 하나는 폐쇄 루프를 사용하여 알라무티 코드화된 빔포밍(Beamforming) 방식으로 데이터를 전송하고, 다른 하나는 개방 루프를 사용하여 알라무티 코드(Alamouti-code) 방식으로 데이터를 전송함으로써 셀 경계에 위치한 단말(450)을 지원한다. 여기서, 개방 루프를 사용하여 알라무티 코드 방식으로 데이터를 전송하는 방식은 도 3에 도시한 바와 동일하다.
도 5에서는 설명의 편의를 위하여 제1 섹터의 제1 기지국(410)이 알라무티 코드화된 빔포밍 방식을 사용하고, 제2 섹터의 제2 기지국(430)이 알라무티-코드 방식을 사용하는 것으로 예를 들어 도시하였으나 여기에 한정되는 것은 아니며, 제2 기지국(430)이 알라무티 코드화된 빔포밍 방식을 사용하고, 제1 기지국(410)이 알라무티-코드를 사용할 수 있음은 자명하다.
제1 기지국(410) 및 제2 기지국(430)이 각각 두 개의 송신 안테나를 구비한 것으로 가정하면, 제1 기지국(410)이 빔포밍 벡터(w1, w2)를 사용하여 신호 s1 및 s2를 전송하는 전송신호 체계는 도 6과 같다.
단말(450)이 첫 번째 수신 구간 및 두 번째 수신 구간에서 각각 수신한 신호(rB1, rB2)는 수학식 4와 같이 표현할 수 있다.
Figure 112011013159690-pat00005
수학식 4에 표시한 수신 신호를 정리하면, 수학식 5와 같이 제1 기지국(410)의 안테나 및 제2 기지국(430)의 안테나로부터 발생하는 이득을 H1 및 H2의 대체 행렬로 표시할 수 있다.
Figure 112011013159690-pat00006
수학식 5에서 H1 및 H2는 수학식 6과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112011013159690-pat00007
이하, 도 3에 도시한 본 발명의 일 실시예에 따른 섹터간 협력 전송 방법(이하 '섹터간 협력 전송 방법 A'이라 지칭함)과 도 5에 도시한 본 발명의 다른 실시예에 따른 섹터간 협력 전송 방법(이하, '섹터간 협력 전송 방법 B'라 지칭함)의 복잡도를 비교한다.
먼저, 섹터간 협력 전송 방법 A 및 섹터간 협력 전송 방법 B를 통해 각각 전송된 신호의 복호 방법으로 최대 우도 검출(MLD: Maximum Likelihood Detection) 방법이 사용되는 것으로 가정한다. MLD는 송신 가능한 심볼 벡터들을 모두 고려하여 수신신호 y와 채널 이득 정보인 h로부터 수학식 7로 표현되는 행렬 값을 최소로 하는 송신 벡터
Figure 112011013159690-pat00008
를 검출하는 방식으로, 송신 심볼 벡터의 전송 확률이 모두 같을 때 최적의 성능을 나타낸다.
Figure 112011013159690-pat00009
그러나, MLD는 송신 안테나의 수와 변조 차수(modulation order)가 증가함에 따라 소요되는 계산량이 지수 함수적으로 증가하게 된다. 즉, 변조를 위해 사용되는 성상도(Constellation map) 상의 심볼들의 집합이 M개이고, 송신 안테나의 개수가 NT개 일 때, MLD의 행렬 연산 회수는
Figure 112011013159690-pat00010
이다.
섹터간 협력 전송 방법 A를 사용할 때 송신 신호의 검출 결정을 위한 수학식은 수학식 8과 같이 표현할 수 있다.
Figure 112011013159690-pat00011
수학식 8에서
Figure 112011013159690-pat00012
는 수학식 9와 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112011013159690-pat00013
섹터간 협력 전송 방법 A를 통해 전송된 신호의 수신 신호 rA1 및 rA2에서 s1과 s2는 서로 분리가 불가능하기 때문에 검출을 위해서는 모든 가능한 s1과 s2의 신호를 수학식 9에 대입해야 한다. 따라서, 섹터간 협력 전송 방법 A에서 M개의 성상도 상의 심볼을 사용하였다면 MLD를 위한 행렬 연산 회수는 M2으로 표현할 수 있고, 변조 차수가 높을수록 검출을 위한 복잡도가 더욱 증가하게 된다.
한편, 섹터간 협력 전송 방법 B의 경우에는 MLD를 사용하는 경우 수학식 10과 같이 표현할 수 있고, 수학식 10에서
Figure 112011013159690-pat00014
는 수학식 11과 같이 나타낼 수 있다.
수신 신호 rB1 및 rB2는 수학식 5에 표시한 바와 같이 행렬식에서 각 행이 직교하는 성질을 이용하여 각각 s1과 s2로 분리할 수 있다.
Figure 112011013159690-pat00015
Figure 112011013159690-pat00016
섹터간 협력 전송 방법 B를 통해 전송된 신호의 수신 신호는 MLD를 수행할 때 단일 심볼 복호화가 가능하게 되어 행렬 연산 회수는 2M이 된다. 따라서, 섹터간 협력 전송 방법 B는 섹터간 전송 협력 전송 방법 A에 비해 여러 단계의 QAM(Multilevel QAM) 신호를 사용하는 경우에도 검출 복잡도를 감소시킬 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 섹터간 협력 전송 방법이 적용된 통신 방법의 일 예를 나타내는 흐름도로서, 상술한 섹터간 협력 전송 방법 A 및 섹터간 협력 전송 방법 B를 이용하여 두 섹터 기지국이 셀 경계에 위치한 단말을 지원하는 과정을 나타낸다.
도 7을 참조하면, 먼저 단말은 하향 링크의 채널 상태 정보를 측정하고(단계 710), 측정된 채널 상태 정보를 상향 링크를 통해 제1 기지국에 전송한다(단계 720).
제1 기지국은 단말로부터 전송된 채널 상태 정보에 기초하여 빔포밍 벡터를 계산한다(단계 730). 여기서, 제1 기지국의 송신 안테나가 2개인 것으로 가정하면 빔포밍 벡터는 w1 및 w2가 된다.
이후, 제1 기지국은 계산된 빔포밍 벡터에 기초하여 상술한 섹터간 협력 전송 방법 A의 빔포밍 방법 및 섹터간 협력 전송 방법 B의 폐쇄 루프를 이용한 빔포밍 방법 중 어느 하나를 이용하여 단말에 신호를 전송한다(단계 740). 즉, 제1 기지국은 계산된 빔포밍 벡터 (w1, w2)를 이용하여 도 4에 도시한 폐쇄 루프 빔포밍 신호 체계(741) 또는 도 6에 도시한 폐쇄 루프 빔포밍 신호 체계(743) 중 하나를 사용하여 신호를 전송한다.
이와 동시에, 제2 기지국은 개방 루프 방식으로 알라무티 코드를 이용하여 단말에 데이터를 전송한다(단계 750).
단말은 제1 기지국 및 제2 기지국으로부터 동시에 전송된 데이터를 수신하고, MLD를 이용하여 전송 데이터를 검출한다(단계 760).
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 섹터간 협력 전송 방법이 적용된 통신 방법의 다른 예를 나타내는 흐름도로서, 릴레이 시스템에 상술한 섹터간 협력 전송 방법 A 및 섹터간 협력 전송 방법 B를 적용하여 통신을 수행하는 과정을 나타낸다.
도 8을 참조하면, 먼저 릴레이 장치 및 단말이 하향 링크의 채널 상태 정보를 측정하고(단계 810), 측정된 채널 상태 정보를 상향 링크를 통해 송신 장치로 전송한다(단계 820). 여기서, 송신 장치는 기지국이 될 수도 있고, 기지국과 상기 릴레이 장치 사이에 존재하는 다른 릴레이 장치가 될 수도 있다.
송신 장치는 단말로부터 전송된 채널 상태 정보에 기초하여 빔포밍 벡터를 계산한다(단계 830).
이후, 송신 장치는 계산된 빔포밍 벡터에 기초하여 상술한 섹터간 협력 전송 방법 A의 빔포밍 방법 및 섹터간 협력 전송 방법 B의 폐쇄 루프를 이용한 빔포밍 방법 중 어느 하나를 이용하여 릴레이 장치 및 단말에 신호를 방송한다(단계 840). 즉, 송신 장치는 계산된 빔포밍 벡터 (w1, w2)를 이용하여 도 4에 도시한 바와 같은 폐쇄 루프 빔포밍 신호 체계(841) 또는 도 6에 도시한 바와 같은 폐쇄 루프 빔포밍 신호 체계(843) 중 하나를 사용하여 신호를 전송한다.
릴레이 장치는 송신 장치로부터 전송된 신호를 수신한 후, 수신된 신호를 상술한 섹터간 협력 전송 방법 A 및 섹터간 협력 전송 방법 B의 개방 루프를 전송 방법(즉, 알라무티 코드를 이용한 전송)을 이용하여 단말에 릴레이 한다(단계 850). 여기서, 릴레이 장치는 개방 루프를 이용하여 신호를 전송하기 때문에 릴레이 유형(Type 1 또는 Type2)에 상관없이 단말에 신호를 전송할 수 있다.
단말은 송신 장치 및 릴레이 장치로부터 전송된 데이터를 수신하고, MLD를 이용하여 전송 데이터를 검출한다(단계 860).
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 섹터간 협력 전송 방법의 성능 평가 결과를 나타내는 그래프이다.
본 발명의 실시예에 따른 섹터간 협력 전송 방법의 성능 평가에는 레일레이 페이딩(Rayleigh fading) 채널이 고려되었으며, 셀 경계에 위치한 단말의 이동 속도가 각각 30km/h(도 9의 a)와 120km/h(도 9의 b)인 경우의 비트에러율(BER: Bit Error Rate)을 평가하였다. 또한, 정확한 성능 평가를 위하여 폐쇄 루프를 이용하는 경우 단말로부터 기지국으로 피드백되는 정보의 크기는 최대 4비트로 제한하였다.
도 9에 도시한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 섹터간 협력 전송 방법은 종래의 협력 전송 방법에 비해 비트 에러율은 다소 차이가 있으나, 성능 평가를 위한 모의 실험 과정에서 채널 추정이 완벽한 것으로 가정하였기 때문에 현실적인 환경을 고려하는 경우 종래의 협력 전송 방법은 채널 추정에 더 많은 영향을 받게 되어 성능이 열화될 것이다.
즉, 현실적인 통신 환경에서는 개방 루프 및 폐쇄 루프를 모두 사용하는 본 발명의 섹터간 협력 통신 방법이 종래의 협력 통신 방법 보다 더 좋은 성능을 가질 것으로 예상된다.
또한, 도 9에 도시한 바와 같이 본 발명의 섹터간 협력 전송 방법 A는 섹터간 협력 전송 방법 B에 비하여 단말에서에서 검출 과정이 더 복잡하나, BER 성능이 더 좋음을 알 수 있다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 섹터간 협력 전송 방법의 이득을 나타내는 개념도이다.
도 10에 도시한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 섹터간 협력 전송 방법은 셀 또는 섹터 경계가 인접한 두 기지국(1001-1003, 1001-1005 또는 1003-1005)이 각각 개방 루프 및 폐쇄 루프를 사용하여 신호를 전송함으로써, 기지국과의 거리에 상관없이 셀 또는 섹터 경계에서 항상 일정한 이득을 얻을 수 있다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상 및 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러가지 변형 및 변경이 가능하다.
310, 410 : 제1 기지국 330, 430 : 제2 기지국
350, 450 : 단말

Claims (8)

  1. 제1 기지국 및 상기 제1 기지국의 셀 또는 섹터 경계와 인접한 경계를 가지는 제2 기지국을 포함하는 통신 시스템의 협력 전송 방법에 있어서,
    상기 제1 기지국이 단말로부터 채널 상태 정보를 획득하는 단계;
    상기 제1 기지국이 상기 채널 상태 정보에 기초하여 빔포밍 벡터를 산출하는 단계; 및
    상기 제1 기지국이 상기 빔포밍 벡터에 기초하여 빔포밍으로 신호를 전송하고, 동시에 상기 제2 기지국이 알라무티 코드를 이용하여 신호를 전송하는 단계를 포함하되,
    상기 신호를 전송하는 단계는, 상기 제1 및 제2 기지국이 각각 2개의 송신 안테나를 가지는 경우, 제1 타임 슬롯에 상기 제1 기지국은 s1w1, s2w2 신호(여기서, w1 및 w2는 각 안테나의 빔포밍 벡터이고, s1 및 s2는 전송 심볼을 의미함)를 전송하고 상기 제2 기지국은 s1, s2 신호를 전송하며, 상기 제1 타임 슬롯과 연속한 시간인 제2 타임 슬롯에 상기 제1 기지국은 -s2 *w1, s1 *w2 신호를 전송하고 상기 제2 기지국은 -s2 *, s1 * 신호를 전송하는 것을 특징으로 하는 협력 통신 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 송신 장치 및 릴레이 장치를 포함하는 통신 시스템의 협력 전송 방법에 있어서,
    상기 송신 장치가 단말 및 릴레이 장치 중 적어도 하나의 장치로부터 채널 상태 정보를 획득하는 단계;
    상기 송신 장치가 상기 채널 상태 정보에 기초하여 빔포밍 벡터를 산출하는 단계;
    상기 송신 장치가 상기 빔포밍 벡터에 기초하여 상기 릴레이 장치 및 단말 중 적어도 하나의 장치에 빔포밍으로 신호를 전송하는 단계; 및
    상기 릴레이 장치가 상기 송신 장치로부터 수신한 신호를 알라무티 코드를 이용하여 상기 단말에 릴레이 하는 단계를 포함하되,
    상기 송신 장치가 2개의 송신 안테나를 가지는 경우, 상기 송신 장치가 제1 타임 슬롯에 s1w1, s2w2(여기서, w1 및 w2는 각 안테나의 빔포밍 벡터이고, s1 및 s2는 전송 심볼을 의미함)를 전송하고 상기 제1 타임 슬롯과 연속한 시간인 제2 타임 슬롯에 -s2 *w1, s1 *w2 신호를 전송하는 것을 특징으로 하는 협력 통신 방법.
  5. 삭제
  6. 하향링크의 채널 상태를 판단하고, 판단된 채널 상태 정보를 제공하는 단말;
    상기 단말로부터 전송된 채널 상태 정보에 기초하여 빔포밍 벡터를 산출하고, 산출된 상기 빔포밍 벡터에 기초하여 빔포밍으로 상기 단말에 신호를 전송하는 제1 기지국; 및
    상기 제1 기지국의 셀 또는 섹터 경계와 인접한 경계를 가지고, 알라무티 코드를 이용하여 상기 제1 기지국과 동시에 상기 단말에 신호를 전송하는 제2 기지국을 포함하되,
    상기 제1 및 제2 기지국이 각각 2개의 송신 안테나를 가지는 경우, 제1 타임 슬롯에 상기 제1 기지국은 s1w1, s2w2 신호(여기서, w1 및 w2는 각 안테나의 빔포밍 벡터이고, s1 및 s2는 전송 심볼을 의미함)를 전송하고 상기 제2 기지국은 s1, s2 신호를 전송하며, 상기 제1 타임 슬롯과 연속한 시간인 제2 타임 슬롯에 상기 제1 기지국은 -s2 *w1, s1 *w2 신호를 전송하고 상기 제2 기지국은 -s2 *, s1 * 신호를 전송하는 것을 특징으로 하는 섹터간 협력 전송 시스템.
  7. 삭제
  8. 삭제
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