KR101498048B1 - 협력적 ｍｉｍｏ를 사용하는 셀 경계 사용자를 위한 자원할당 방법 - Google Patents

협력적 ｍｉｍｏ를 사용하는 셀 경계 사용자를 위한 자원할당 방법 Download PDF

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Abstract

다중 셀(multiple cell) 환경에서 협력적 MIMO(Multiple Input Multiple Output)를 수행하기 위해 FFR(Fractional Frequency Reuse) 자원을 할당하는 방법이 제공된다. FFR 자원을 요청하는 셀은, 그 셀과 인접하는 인접셀과의 협력적 MIMO를 위해 할당될 대역을 결정하며, 위의 결정된 대역을 협력적 MIMO를 위해 할당해 줄 것을 인접셀에 대하여 요청한다. FFR 자원 요청을 수신하는 셀은, 인접셀로부터, 인접셀에 할당된 FFR 대역의 일부 또는 전부를 협력적 MIMO를 위한 대역으로서 할당해 달라는 요청을 수신하여 그 수락 여부를 결정하고, 요청을 수락하는 경우에는 할당 요청된 FFR 대역의 일부 또는 전부를 인접셀과의 협력적 MIMO를 위한 대역으로서 할당한다.
FFR, 협력적 MIMO, 다중 셀

Description

협력적 ＭＩＭＯ를 사용하는 셀 경계 사용자를 위한 자원 할당 방법{METHOD FOR ALLOCATING RESOURCES FOR EDGE-USERS USING COOPERATIVE MIMO}
본 발명은 광대역 무선 이동통신 시스템에 관한 것으로서, 다중 셀 기반에서 협력적 MIMO(multiple input multiple output)를 사용하는 셀 경계 사용자를 위한 자원 할당 방법에 관한 것이다.
주파수 재사용은 셀룰러시스템에서 단위면적 당 채널 수를 증가시키는 방법 중의 하나이다. 전파의 세기는 거리가 멀어질수록 점점 약해지므로 일정거리 이상 떨어진 곳에서는 전파간의 간섭이 적어 동일한 주파수 채널을 사용할 수가 있다. 이러한 원리에 의해 하나의 주파수를 동시에 여러 지역에서 사용할 수 있으며 이에따라 가입자 용량을 크게 증가시킬 수 있다. 이러한 주파수의 효율적 활용을 주파수 재사용이라 한다. 지역간에 구분을 하는 단위를 셀(이동통신 셀)이라 하며, 통화를 유지하기 위한 셀 간의 주파수 채널 전환을 핸드오프(Hand-Off)라고 한다. 아날로그 셀룰러 이동통신 방식에서는 주파수 재사용 기술 적용이 필수적이다. 즉, FDMA 또는 TDMA에서는 주파수 재사용 기술을 적용하지만, CDMA에서는 전체 셀들이 동일한 주파수를 사용하므로 주파수 재사용이 필요가 없다. 따라서 이 경우 주파수 재사용 계수 또는 주파수 재사용율은 1이다. 주파수 재사용율은 셀룰러 시스템 등에서 주파수 효율이 얼마인지를 나타내는 파라미터 중의 하나를 말한다. 주파수 재사용율은 다중 셀 구조에서 동시에 동일한 주파수 채널을 사용하는 셀(섹터)의 총 수를 다중 셀 구조 전체의 셀(섹터)의 총 수로 나눈 값이다.
1G 시스템(예컨데, AMPS)의 주파수 재사용율은 1보다 작다. 예를 들어, 7-셀 주파수 재사용에 있어서, 주파수 재사용율은 1/7이다. 2G 시스템(예컨데, CDMA 및 TDMA)의 주파수 재사용율은 1G에 비하여 향상되었다. 예를 들어, FDMA와 TDMA가 결합된, GSM에서 주파수 재사용율은 1/4 내지 1/3에 도달할 수 있다. 2G CDMA 시스템 및 3G WCDMA 시스템의 경우, 주파수 재사용율은 1에 도달할 수 있어, 스펙트럼의 효율을 증가시키고 네트워크 배치 비용이 감소된다.
한 셀 내의 모든 섹터들, 그리고 한 네트워크 내의 모든 셀들이 동일한 주파수 채널을 사용할 때 주파수 재사용율 1(frequency reuse 1)을 얻을 수 있다. 그러나, 셀룰러 네트워크에서 주파수 재사용율 1을 얻는다는 것은, 셀의 가장자리에 있는 사용자들은 인접한 셀로부터의 간섭에 의해 신호 수신 성능이 감소한다는 것을 의미한다.
셀의 중앙 영역은 기지국으로부터 가깝기 때문에 인접한 셀로부터의 공동-채널 간섭(co-channel interference)으로부터 안전하다. 따라서 셀의 중앙에 있는 내부 사용자들은 사용 가능한 모든 부채널들을 사용할 수 있다. 그러나, 셀의 가장자리에 있는 사용자들은 사용 가능한 모든 부채널들 중에 일부만을 사용할 수 있다. 서로 인접한 셀의 가장자리에서, 각 셀이 서로 다른 부채널을 사용하도록 주 파수가 할당된다. 이러한 방식을 부분 주파수 재사용(FFR, fractional frequency reuse)이라고 부른다.
OFDMA에서는 채널이 부채널 단위로 분리되어 있기 때문에 부채널 상에서 신호가 전송되며, 3G(CDMA2000 또는 WCDMA)에서처럼 모든 채널을 다 사용하지 않는다. FFR 방식은 이러한 특징을 이용한다. FFR은 셀의 중앙에 있는 사용자들에 대한 주파수 효율을 최대화하고, 셀 가장자리(셀 경계)에 있는 사용자들을 위한 처리량(throughput) 및 신호 강도를 향상시킨다.
모든 부채널(sub-channel)에 대하여 동일한 송신 전력을 사용하는 네트워크와 비교하여, 높은 전력의 부채널과 낮은 전력의 부채널을 조합함으로써 네트워크의 전체 커버리지를 높일 수 있다. 기지국은, 근거리 가입자들에게는 낮은 송신 전력을 갖는 일부 부채널들을 사용하여 전송할 수 있다. 이 부채널들을 제외한 나머지는 더 높은 송신 전력을 가지고 사용될 수 있으며, 원거리 및 근거리 가입자들 모두에 대하여 사용될 수 있다. 인접하는 기지국들의 고객에 대한 간섭을 최소화하기 위해, 인접한 두 개의 셀들은 동일한 부채널에 대하여 모두 높은 전력을 할당하지는 않는 방식으로 구성될 수 있다. 이처럼, 셀 경계 단말은, 인접하는 섹터에 의해 낮은 전력으로 사용되거나, 또는 인접하는 섹터에 의해 사용되지 않는 높은 전력 톤(tone)에 의해 스케쥴링 될 수 있다. 이러한 접근법에서는, 모든 기지국들이 서로 다른 부채널 상에서 서로 다른 전력 레벨을 가지고 주파수 대역을 사용한다. 일부 톤들은 모든 섹터들에 의해서 사용되며, 따라서 1의 재사용율을 가지는 반면, 다른 톤들은 이 섹터들의 1/3에 의해서만 사용되기 대문에 1/3의 재사용율을 가진다.
FFR 방식에는 하드 FFR(hard FFR) 방식 및 소프트 FFR(soft FFR) 방식이 있다. 소프트 FFR 방식에서는, 일부 톤들은 낮은 전력으로 사용되는 반면, 하드 FFR 방식에서는 일부 톤들은 전혀 사용되지 않는다.
한편, 종래의 네트워크에서는, 통신은 다운링크 및 업링크 모든 경우에 기지국과 수신기 사이에서 직접 수행되었다. 반면, 중계 네트워크(relay network)에서는 중계기가 추가된다. 중계기는 기지국에 대한 의존성을 감소시킨다. 기지국의 개수를 감소시키면서 중계기를 사용하는 경우 네트워크 비용을 감소시킬 수 있다.
협력적 MIMO 중계 네트워크(cooperative MIMO relaying network)는 가상 안테나 어레이(array)를 형성하여, 다운링크의 경우에 기지국으로부터 송신되는 신호를 재전송하기 위해 중계기를 사용한다.
협력적 MIMO의 개념은 협력적 중계 기술에서 발전된 것이다. 협력적 중계에서, 중계기는 반드시 수신 신호를 디코딩할 수 있는 능력을 가져야 하며, 중계기는 수신 신호를 디코딩한 후에 기지국 또는 다른 중계기들과 협동하여 통화자에게 가장 우수한 채널 환경을 만들어 줄 수 있도록 전송형태를 결정하게 된다. 이와 같은 방식의 중계기를 사용할 경우에는, 릴레이의 장점인 셀 커버리지(cell coverage)의 확장뿐만 아니라 셀 용량 또한 증대할 수 있다.
또한, MIMO SM(spatial multiplexing)에서는 복수 개의 안테나들 사이에서 형성되는 채널 특성 행렬 내의 값들이 서로 상관관계가 낮을수록 좋은 성능을 보인다. 즉, 송신 안테나들이 서로 멀리 떨어져 있을수록, 그리고 수신 안테나들도 서 로 멀리 떨어져 있을수록 좋은 채널 특성 행렬이 형성된다. 이 개념에 따르면, 만약 송신 안테나가 완전히 서로 다른 지점에(예컨대, 기지국과 중계기) 위치하고 있다면 아주 좋은 채널 특성 행렬이 형성되어 MIMO SM의 특성이 극대화될 수 있음을 의미한다. 물론 MIMO 시스템에서 안테나 사이의 거리가 멀리 떨어져 있는 것은 SM 특성뿐 아니라 복수 개의 안테나를 사용하여 다이버시티 이득(diversity gain)을 올리는 데에도 매우 좋다. 다중 셀 환경에서, 셀의 가장자리에 있는 경계 사용자(edge user)에 대하여 인접한 셀들이 협력적 MIMO를 수행할 수 있다.
그러므로, 하드 FFR 방식에 있어서, 전체 사용 가능한 FFR 대역 중 셀이 할당받지 못한 FFR 대역은 그 셀 내의 단말에 의해 사용되지 않으므로 자원 효율성이 떨어지는 문제점이 있다. 또한 소프트 FFR 방식에 있어서, 자원효율성을 높이기 위하여 일부 영역을 낮은 전력으로 사용하여 셀 내부 사용자에게 할당해 주는데, 이보다 성능이 우수한 협력적 MIMO를 수행하도록 함에 있어서 효율적인 방법이 필요하다.
본 발명의 목적은, 다중 셀 환경에서 셀 경계에 위치하는 사용자의 성능을 개선하기 위하여 협력적 MIMO를 수행하는 방법을 제공하는 것이다. 또한, 다중 셀 환경에서 FFR 방식의 자원 효율성을 개선하기 위해 기지국 간에 협력적인 MIMO를 사용하는 방법을 제공하는 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명에 따른 일 양상에 의하면, 무선 통신 시스템의 네트워크의 자원 할당 방법은, 서빙셀에 할당된 FFR 대역의 전부 또는 일부에 대하여 서빙셀과 인접하는 인접셀과의 협력적 MIMO를 위한 대역을 결정하는 단계, 및 이렇게 결정된 대역을 협력적 MIMO를 위해 할당해 줄 것을 인접셀에 대하여 요청하는 단계를 포함할 수 있다.
여기서 '서빙셀'이란, 서비스를 제공받는 단말이 속한 셀을 지칭한다. 예를들어 도 2에서, 단말(MSd)의 서빙셀은 기지국(D)을 포함하는 셀이며, 단말(MSa)의 서빙셀을 기지국(A)을 포함하는 셀이며, 단말(MSc1, MSc2)의 서빙셀은 기지국(C)을 포함하는 셀이다.
여기서, 위와 같이 결정된 협력적 MIMO를 위한 대역은 서빙셀의 경계에 있는 단말이 제1 패킷의 스트림을 송수신하는데 사용하기 위한 것이며, 서빙셀에 할당된 FFR 대역 중 위와 같이 결정된 협력적 MIMO를 위한 대역을 제외한 부분의 일부 또는 전부는 위의 단말이 제1 패킷의 스트림과는 상이한 제2 패킷의 스트림을 송수신 하는데 사용될 수 있다. 제1 패킷의 스트림과 제2 패킷의 스트림은 서로 다른 변조 코딩 방식(Modulation Coding Scheme; MCS) 및 랭크(rank)를 사용할 수 있다. 또한, 사용 가능한 모든 FFR 자원 중, 서빙셀에 할당된 FFR 대역 및 인접셀과의 협력적 MIMO를 위한 대역으로서 서빙셀에 할당된 FFR 대역을 제외한 부분의 일부 또는 전부를 서빙셀의 내부 사용자를 위하여 할당할 수 있다. 위의 서빙셀에 할당된 FFR 대역의 전부 또는 일부에 대하여 인접셀과의 협력적 MIMO를 위한 대역을 결정하는 단계는, 서빙셀의 셀 경계 단말에 의해 피드백 되는, 채널에 대한 정보값을 기초로하여 수행될 수 있다. 위의 채널에 대한 정보값은, 서빙셀의 기지국 및 서빙셀과 협력적 MIMO를 수행하는 인접셀의 기지국과 수립되는 모든 채널에 대한 정보값을 포함할 수 있다. 또한, 위의 서빙셀의 기지국 및 서빙셀과 협력적 MIMO를 수행하는 인접셀의 기지국과 수립되는 모든 채널에 대한 정보값은, 위의 모든 채널의 각각에 대한 정보값에 대한 전체 평균값, 및 이 전체 평균값에 대한, 위의 모든 채널의 각각에 대한 정보값의 오프셋값으로 구성될 수 있다. 또한, 서빙셀의 기지국 및 서빙셀과 협력적 MIMO를 수행하는 인접셀의 기지국과 수립되는 모든 채널에 대한 정보값은, 서빙셀의 기지국과 수립되는 채널에 대한 정보값, 및 서빙셀의 기지국과 수립되는 채널에 대한 정보값에 대한, 서빙셀과 협력적 MIMO를 수행하는 인접셀의 기지국과 수립되는 모든 채널의 각각에 대한 정보값의 오프셋값으로 구성될 수 있다. 또한, 위의 채널에 대한 정보값은, 서빙셀의 기지국과 수립되는 채널에 대한 정보값 및 서빙셀과 협력적 MIMO를 수행하는 인접셀의 기지국과 수립되는 모든 채널에 대한 등가적인 채널에 대한 정보값을 포함할 수 있다. 또한, 서빙셀의 기지국과 수립되는 채널에 대한 정보값 및 서빙셀과 협력적 MIMO를 수행하는 인접셀의 기지국과 수립되는 모든 채널에 대한 등가적인 채널에 대한 정보값은, 서빙셀의 기지국과 수립되는 채널 및 인접셀의 기지국과 수립되는 모든 채널에 대한 정보값의 전체 평균값, 및 이 전체 평균값에 대한, 서빙셀의 기지국과 수립되는 채널 및 인접셀의 기지국과 수립되는 모든 채널의 각각에 대한 정보값의 오프셋값으로 구성될 수 있다. 또한, 서빙셀의 기지국과 수립되는 채널에 대한 정보값 및 서빙셀과 협력적 MIMO를 수행하는 인접셀의 기지국과 수립되는 모든 채널에 대한 등가적인 채널에 대한 정보값은, 서빙셀의 기지국과 수립되는 채널에 대한 정보값, 및 서빙셀의 기지국과 수립되는 채널에 대한 정보값에 대한, 위의 등가적인 채널에 대한 정보값의 오프셋값으로 구성될 수 있다. 또한, 위의 채널에 대한 정보값은, 서빙셀의 기지국과 수립되는 채널 및 서빙셀과 협력적 MIMO를 수행하는 인접셀의 기지국과 수립되는 모든 채널에 대한 등가적인 채널에 대한 정보값을 포함할 수 있다.
또한, 위의 채널에 대한 정보값은, 서빙셀과 협력적 MIMO를 수행할 수 있는 후보 인접셀의 기지국과 수립되는 채널에 대한 정보값을 더 포함할 수 있으며, 위의 정보값은 양자화된 것일 수 있다.
본 발명에 따른 다른 양상에 의하면, 무선 통신 시스템의 네트워크의 자원 할당 방법은, 서빙셀과 인접하는 인접셀로부터 인접셀에 할당된 FFR 대역의 일부 또는 전부를 협력적 MIMO를 위한 대역으로서 할당해 달라는 요청을 수신하는 단계, 수신된 요청의 수락 여부를 결정하는 단계, 및 위의 결정하는 단계에서 요청을 수 락하는 경우에는 할당해 달라고 요청된 인접셀에 할당된 FFR 대역의 일부 또는 전부를 인접셀과의 협력적 MIMO를 위한 대역으로서 할당하는 단계를 포함할 수 있다.
이 때, 사용 가능한 모든 FFR 자원 중, 서빙셀에 할당된 FFR 대역 및 인접셀과의 협력적 MIMO를 위한 대역으로서 할당된 FFR 대역을 제외한 부분의 일부 또는 전부를 서빙셀의 내부 사용자를 위하여 할당할 수 있다.
본 발명에 따르면, 다중 셀 환경에서 셀 경계에 위치하는 사용자의 수신 성능을 개선할 수 있게 된다. 또한, 기지국들이 미리 약속된 방법에 의해 FFR 영역 내에 동일한 자원을 할당 받으며, FFR 대역 내의 미사용 영역을 협력적 MIMO를 위하여 사용할 수 있게 된다. 또한, 셀 경계에 위치하는 사용자에 대하여 협력적 MIMO를 위한 자원을 할당함과 동시에 FFR 방식을 사용할 수 있으며, FFR 방식을 사용할 때에 자원 사용효율을 떨어뜨리지 않도록 하는 소프트 FFR을 적용할 수 있다.
이하 본 발명에 따른 바람직한 실시형태들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시되는 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다. 이하의 상세한 설명은 본 발명의 완전한 이해를 돕기 위해 구체적인 세부사항을 포함한다. 그러나, 당업자는 본 발명이 이러한 구체적 세부사항 없이도 실시될 수 있음을 알 것이다. 예를 들어, 이하의 설명에서 일정 용어를 중심으로 설명하나, 이들 용어에 한정될 필요는 없으며 임의의 용어로서 지칭되는 경우에도 동일한 의미를 나타낼 수 있다.
몇몇 경우, 본 발명의 개념이 모호해지는 것을 피하기 위하여 공지의 구조 및/또는 장치는 생략될 수 있고, 각 구조 및/또는 장치의 핵심기능을 중심으로 도시한 블록도 및/또는 흐름도 형식으로 나타낼 수 있다. 또한, 본 명세서 전체에서 동일하거나 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용하여 설명한다.
이하 다중 입출력(MIMO: Multiple Input Multiple Output) 시스템 및 협력적 다중 입출력(MIMO) 시스템에 대하여 간략히 설명한다.
MIMO 시스템은 기존의 단일 입출력(SISO: Single Input Single Output) 방식의 통신기술에서 실현이 어려웠던 스펙트럼 효율을 안테나 수에 비례하여 높일 수 있는 기술이다.
MIMO 기술은 다수의 안테나를 사용하여 고속의 통신을 이루려는 다중 안테나 기술을 말한다. MIMO 기술은 동일 데이터 전송 여부에 따라 공간 다중화 기법과 공간 다이버시티 기법으로 나눌 수 있다.
공간 다중화(Spatial Multiplexing) 기법은 서로 다른 데이터를 여러 송수신 안테나를 통해 동시에 전송하는 방법이다. 즉, 송신측에서는 각 전송 안테나를 통해 서로 다른 데이터를 전송하고, 수신측에서는 적절한 간섭제거 및 신호처리를 통하여 송신 데이터를 구분함으로써, 전송률을 송신 안테나 수만큼 향상시키는 기법이다.
공간 다이버시티(Spatial Diversity) 기법은 같은 데이터를 다중의 송신 안테나를 통해 전송하여 송신 다이버시티를 얻는 방법이다. 즉, 공간 다이버시티 기 법은 공간-시간 채널 코딩(Space Time Channel Coding) 기법의 일종이다. 공간 다이버시티 기법은 다중의 송신 안테나에서 같은 데이터를 전송함으로써 송신 다이버시티 이득(성능이득)을 극대화시킬 수 있다. 다만, 공간 다이버시티 기법은 전송률을 향상시키는 방법은 아니며 다이버시티 이득에 의한 전송의 신뢰도를 높이는 기술이다.
또한, MIMO 기술은 수신측에서 송신측으로의 채널 정보의 귀환 여부에 따라 개루프 방식(예를 들어, BLAST, STTC 방식 등) 및 폐루프 방식(예를 들어, TxAA 등)으로 구분할 수 있다.
협력적 MIMO는 다중 셀 환경에서 셀 간 간섭(Inter-Cell Interference)을 줄이기 위해 제안된 것이다. 협력적 MIMO 시스템을 이용하면, 단말은 다중 기지국(Multi-cell base-station)으로부터 공동으로 데이터를 지원받을 수 있다. 또한, 각각의 기지국은 시스템의 성능을 향상시키기 위하여 동일한 주파수 자원(Same Radio Frequency Resource)을 이용하여 하나 이상의 단말(MS1, MS2, …, MSK)을 동시에 지원할 수 있다. 또한, 기지국은 기지국과 단말 간의 채널에 대한 상태정보를 기초로 하여 공간 분할 다중접속(SDMA: Space Division Multiple Access) 방법을 수행할 수 있다.
협력적 MIMO에서 서빙 기지국 및 하나 이상의 협력 기지국들은 백본망(Backbone network)을 통해 스케줄러(Scheduler)에 연결된다. 스케줄러는 백본망을 통하여 각 기지국(BS1, BS2, …, BSM)이 측정한 각각의 단말(MS1, MS2, …, MSK) 및 협력 기지국 간의 채널 상태에 관한 채널 정보를 피드백 받아 동작할 수 있다. 예를 들어, 스케줄러는 서빙 기지국 및 하나 이상의 협력 기지국에 대하여 협력적 MIMO 동작을 위한 정보를 스케줄링한다. 즉, 스케줄러에서 각 기지국으로 협력적 MIMO 동작에 대한 지시를 직접 하게 된다.
협력적 MIMO를 이용하는 각 단말은 협력적 MIMO 동작에 필요한 정보를 각각의 서빙 기지국에만 보고하며 협력 기지국에는 보고하지 않는다. 서빙 기지국은 백본망을 통해 피드백 정보를 모두 스케줄러에 전송하고, 스케줄러는 백본망을 통해 협력적 MIMO를 위한 정보를 협력적 기지국들에 제공한다.
도 1은 다중 셀 환경에서 협동 다중 입출력 방식을 적용하는 통신 시스템에서의 신호 송수신 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 다중 입출력 방식에 따르면, 기존 단일 셀 단위로 MIMO를 적용하여 다이버시티(Diversity), 단일 사용자 MIMO(Single-user MIMO), 다중 사용자 MIMO(Multi-user MIMO)를 구현하였던 것과는 달리, 다중 셀 환경에서 복수개의 기지국을 이용하여 MIMO를 적용할 수 있다.
도 1을 참조하면, MS1(13)은 BS1(10) 및 BS3(12)로부터 신호를 수신하고, MS2(14)은 BS1(10) 및 BS2(11)로부터 신호를 수신하고, MS3(15)은 BS2(11) 및 BS3(12)로부터 신호를 수신함을 확인할 수 있다. 그리고, 다수의 기지국에서 단말로 전송되는 데이터는 스케줄러(16)에서 다수의 기지국을 고려하여 구성하여 백본망(17)을 통해서 각 기지국으로 전달하여 준다.
이때 각 기지국으로부터 수신되는 신호는 서로 동일하거나 다른 데이터일 수 있다. 각 기지국으로부터 동일한 데이터를 수신하는 경우에는 다이버시티 이득을 획득할 수 있고, 각 기지국으로부터 다른 데이터를 수신하는 경우에는 데이터 전송 속도 즉, 데이터 처리량을 높일 수 있을 것이다.
단말이 동일 셀 기지국의 다중 안테나를 통해 단일 사용자 MIMO 또는 다중 사용자 MIMO에 의해 수신성능을 높인 것과 유사한 방법으로, 인접한 다수의 셀에 위치하는 기지국들로부터 동일 채널에 대한 신호를 수신하여 다이버시티, 단일 사용자 MIMO 또는 다중 사용자 MIMO를 구현할 수 있다. 특히, 인접 셀로부터 간섭을 받기 쉬운 셀 가장자리에 위치하는 단말은 이러한 상황을 역으로 이용하여, 인접 기지국들로부터 동일 채널에 대한 신호를 수신하여, 다이버시티, 단일 사용자 MIMO 또는 다중 사용자 MIMO를 구현할 수 있을 것이다.
여러 단말 또는 특정 단말에 대해 다수의 독립적인 스트림을 보내므로, 단일 사용자 MIMO 또는 다중 사용자 MIMO를 구현하기 위해 협동 다중 입출력 방식을 적용할 때, 다수의 기지국들이 단말로부터 채널추정 관련정보 (CSI: Channel Status Information)를 수신하고 이를 이용하여 채널을 추정할 수 있다. 그리고, 이러한 채널 추정 결과를 기초로 각 기지국에서 독립적으로 안테나 가중치를 생성하여 프리코딩 하여 전송할 수 있다.
도 2는 다중 셀 환경에서 협력적 MIMO의 동작을 설명하기 위한 도면으로서, 복수의 셀 내에 복수의 단말이 배치된 예를 보여준다.
이 예에서, 단말(MSa)은 셀 A의 가장자리에 속한 단말로서 셀 A에 의해 서비스를 받지만, 셀 B의 가장자리에도 속해 있기 때문에 셀 B의 영향을 받을 수 있다. 마찬가지로, 단말(MSb)은 셀 B의 가장자리에 속한 단말로서 셀 B에 의해 서비스를 받지만, 셀 A의 가장자리에도 속해 있기 때문에 셀 A의 영향을 받을 수 있다. 또한, 단말(MSc1)은 셀 C의 가장자리에 속한 단말로서 셀 C에 의해 서비스를 받지만, 셀 B의 가장자리에도 속해 있기 때문에 셀 B의 영향을 받을 수 있다. 단말(MSc2)은, 셀 A, 셀 B, 셀 D의 영역 바깥에 위치하고 있기 때문에, 셀 A, 셀 B, 셀 D의 영향을 거의 받지 않을 수 있다. 단말(MSd)은 셀 D의 가장자리에 속한 단말로서 셀 D에 의해 서비스를 받지만, 셀 C 및 셀 D의 가장자리에도 속해 있기 때문에 셀 C 및 셀 D의 영향을 받을 수 있다.
도 3은, 도 2에 도시된 복수의 셀 및 복수의 단말에 대하여 FFR(fractional frequency reuse) 밴드의 자원이 할당된 일 예를 나타낸 도면이다.
예를 들어, 도 3과 같이, 셀의 경계에 위치하는 경계 사용자(경계 단말)를 위한 FFR 밴드는 각 셀에 대하여 미리 정해진 재사용율을 가지고 할당될 수 있다. 도 2에서 셀 A의 일부 영역은 셀 B 및 셀 C의 일부 영역과 겹친다. 따라서, 도 3과 같이, 셀 A에 할당된 FFR 주파수 영역(310)은 셀 B 및/또는 셀 C에서는 사용되지 않을 수 있다. 마찬가지로, 도 2에서 셀 B의 일부 영역은 셀 A, 셀 B, 및 셀 C의 일부 영역과 겹치기 때문에, 도 3과 같이, 셀 B에 할당된 FFR 주파수 영역(320)은 셀 A, 셀 C 및/또는 셀 D에서는 사용되지 않을 수 있다. 마찬가지로, 도 2에서 셀 C의 일부 영역은 셀 A, 셀 B, 및 셀 D의 일부 영역과 겹치기 때문에, 도 3과 같이, 셀 C에 할당된 FFR 주파수 영역(331 및 332)은 셀 A, 셀 B 및/또는 셀 D에서는 사용되지 않을 수 있다. 마찬가지로, 도 2에서 셀 D의 일부 영역은 셀 B 및 셀 C 의 일부 영역과 겹치기 때문에, 도 3과 같이, 셀 D에 할당된 FFR 주파수 영역(310)은 셀 B 및/또는 셀 C에서는 사용되지 않을 수 있다. 또한, 도 2에서 셀 A와 셀 D는 그 영역이 서로 겹치지 않기 때문에, 셀 A 및 셀 D에는 동일한 FFR 주파수 영역(310)이 할당될 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 셀 A의 가장자리 단말(MSa)은, 셀 A에 할당된 FFR 주파수 영역(310)을 모두 할당받을 수 있다. 마찬가지로, 셀 B의 가장자리 단말(MSb)은, 셀 B에 할당된 FFR 주파수 영역(320)을 모두 할당받을 수 있다. 마찬가지로, 셀 D의 가장자리 단말(MSd)은, 셀 D에 할당된 FFR 주파수 영역(310)을 모두 할당받을 수 있다. 한편, 도 2에서, 셀 C에는 가장자리 단말(MSc1)과 가장자리 단말(MSc2)이 존재한다. 따라서, 셀 C의 가장자리 단말(MSc1) 및 가장자리 단말(MSc2)은, 셀 C에 할당된 FFR 주파수 영역 중 일부인 FFR 주파수 영역(331)과 FFR 주파수 영역(332)을 각각 할당받을 수 있다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 셀 경계에 있는 단말들이 협력적 MIMO를 수행하고자 한다면, 협력하고자 하는 기지국은 도 2로부터 확인할 수 있다. 예를 들어, 셀 A로부터 서비스를 받는 단말(MSa)이 협력 MIMO를 수행할 경우, 협력 기지국은 단말(MSa)에게 영향을 줄 수 있는 셀 B의 기지국이 될 것이다. 마찬가지로, 셀 B로부터 서비스를 받는 단말(MSb)이 협력 MIMO를 수행할 경우, 협력 기지국은 단말(MSb)에게 영향을 줄 수 있는 셀 A의 기지국이 될 것이다. 마찬가지로, 셀 D로부터 서비스를 받는 단말(MSd)이 협력 MIMO를 수행할 경우, 협력 기지국은 단말(MSd)에게 영향을 줄 수 있는 셀 B 및/또는 셀 C의 기지국이 될 것이다.
도 4는, 본 발명의 일실시예에 따른 것으로서, 상술한 바와 같이, 다중 셀 사이에서 협력적 MIMO를 수행하기 위한 자원할당을 예시한 것이다.
도 4를 참조하면, 가장자리 단말(MSa)에 대한 협력적 MIMO를 수행하기 위하여 셀 A 및 셀 B에 FFR 주파수 영역(411)이 할당될 수 있다. 마찬가지로, 가장자리 단말(MSb)에 대한 협력적 MIMO를 수행하기 위해, 셀 A 및 셀 B에는 FFR 주파수 영역(420)이 할당될 수 있다. 마찬가지로, 가장자리 단말(MSc1)에 대한 협력적 MIMO를 수행하기 위해, 셀 B 및 셀 C에는 FFR 주파수 영역(431)이 할당될 수 있다. 또한, 가장자리 단말(MSd)에 대한 협력적 MIMO를 수행하기 위해, 셀 B, 셀 C, 및 셀 D에는 FFR 주파수 영역(412)이 할당될 수 있다.
여기서, 도 2를 참조하면, 셀 C에 의해 서비스를 받는 단말(MSc2)은 다른 어떤 셀에 의해서도 영향을 받지 않는 위치에 있다. 따라서, 셀 A, 셀 B, 및/또는 셀 D는 단말(MSc2)을 위한 협력적 MIMO를 수행할 수 없으며, 셀 A, 셀 B, 및/또는 셀 D는 FFR 주파수 영역(432)을 할당할 수 없다.
도 4에 의한 실시예는, 종래의 FFR 영역을 활용한 것으로서 몇 가지 장점을 갖는다. 각 셀의 각 기지국에서는 단말들의 수신 성능을 높이기 위하여 로컬 모드(local mode) 및 분산 모드(distributed mode)를 임의의 영역에 대하여 사용하게 된다. 즉, 로컬 모드 및 분산 모드를 위한 영역이 임의로 할당될 수 있다. 이러한 영역은 각 기지국 별로 서로 다르게 설정될 수 있기 때문에, 동일한 자원을 할당받아 사용해야 하는 협력적 MIMO의 응용은 제한된다. 그러나, FFR 영역과 같은 특정 영역에 대하여 각각의 기지국들이, 로컬 모드 및 분산 모드가 할당되는 영역 을 서로 약속한다면, 영역이 임의로 할당되는 것으로 인한 문제를 해결할 수 있다. 또한, 도 3에 의한 구성에 의하면, 인접 셀과의 간섭을 회피하기 위해 주파수 대역이 할당되지 않는 미사용 영역이 존재한다. 따라서 자원 효율성 측면에서 바람직하지 못한다. 그러나, 도 4에 의하면, 이러한 미사용 영역을 협력적 MIMO를 위하여 사용할 수 있기 때문에 자원 효율성이 개선될 수 있다. 또한 soft FFR의 경우에 있어서도 낮은 전격을 사용하는 톤 영역에 대하여 내부 사용자가 사용하는 경우와 협력적 MIMO를 사용할 경우, 어떤 경우가 더 좋은 성능을 보일지 피드백되는 채널 정보를 이용하여 결정함으로써 전체적인 성능을 향상시킬 수 있다. 참고로, 이와 같은 방법은 FFR이 적용되지 않을 경우에도 확장하여 사용 가능하다. 예를 들어, 단말이 피드백 되는 정보에 기반하여 어떠한 경우가 더 유리할지 판단하여, 협력적 MIMO의 적용 여부를 결정하도록 하는 것이다.
한편, 단말(MSa) 및 단말(MSd)에 대한 자원할당에 있어서, 도 3과 도 4를 서로 비교하여 자원의 활용 효율을 비교할 수 있다. 도 3을 참조하면, 단말(MSa)은 셀 A에 할당된 FFR 밴드 영역(310) 모두를 사용한다. 그러나, 도 4를 참조하면, 단말(MSa)은 셀 A에 할당된 FFR 밴드 영역(310) 중 1/2 정도만 사용한다는 것을 알 수 있다. 즉, 셀 A의 자원 할당을 살펴볼 때에, 도 4에 의한 방식은 도 3에 의한 방식에 비해, 사용가능한 전체 FFR 영역 중 셀 A에 할당받은 영역보다 적은 영역을 사용한다. 따라서, 도 4에 의한 방식에 의하면 셀 A에 있어서 자원 활용의 효율이 감소할 수 있다는 것을 알 수 있다. 도 5는 도 4와 같은 자원할당 방법에 있어서, 단말에 할당되는 주파수 대역의 크기를 확장하는 방법을 나타낸 것이다.
도 5는, 본 발명의 일실시예에 따른 것으로서, 서빙 기지국이 할당받은 FFR 영역을 협력적 MIMO를 수행하기 위한 영역과 협력적 MIMO에 사용되지 않는 영역으로 구분하는 방법을 나타낸 도면이다.
예를 들면, 도 4에서, FFR 주파수 영역(412)은 셀 A를 위해 할당된 FFR 영역임에도 불구하고, 단말(MSa)에 대해 사용되지 않는다. 즉, FFR 주파수 영역(412)은 단말(MSa)에 대해 협력적 MIMO를 수행할 수 없는 영역이다. 마찬가지로, 도 4에서, FFR 주파수 영역(411)은 셀 D를 위해 할당된 FFR 영역임에도 불구하고, 단말(MSd)에 대하여 사용되지 않는다. 즉, FFR 주파수 영역(411)은 단말(MSd)에 대해 협력적 MIMO를 수행할 수 없는 영역이다.
도 5를 참조하면, 셀 A에서는 FFR 주파수 영역(512)을 단말(MSa)을 위해 할당하되, FFR 주파수 영역(512)을 통해 전송되는 패킷(a2)은, FFR 주파수 영역(511)을 통해 전송되는 패킷(a1)과는 서로 다를 수 있다. 패킷(a1)과 패킷(a2)은 서로 다른 MCS(Modulation coding scheme) 및 랭크(rank)를 사용할 수 있다. 마찬가지로, 셀 D에서는 FFR 주파수 영역(511)을 단말(MSd)을 위해 할당하되, FFR 주파수 영역(511)을 통해 전송되는 패킷(d1)은, FFR 주파수 영역(512)을 통해 전송되는 패킷(d2)과는 서로 다를 수 있다. 패킷(d1)과 패킷(d2)은 서로 다른 MCS 및 랭크를 사용할 수 있다.
상술한 바와 같이, 모든 이용 가능한 FFR 자원 영역 중, 특정 셀에 할당된 가장자리 사용자(edge user)를 위한 FFR 영역 이외의 FFR 영역은, 인접 셀과의 협력적 MIMO를 위해 할당될 수도 있고, 또는 가장자리 영역이 아닌 내부 영역에 존재 하는 사용자를 위해 자원을 할당하는 소프트 FFR(soft FFR) 방식을 위해 할당될 수도 있다. 이러한 방법을 통해, 셀 경계에 위치하는 사용자에 대하여 협력적 MIMO에 의한 자원할당을 할 뿐만 아니라 FFR 방식을 유지할 수 있다. 또한, FFR 방식을 사용할 때에 자원 효율을 떨어뜨리지 않도록 하는 소프트 FFR의 적용을 용이하게 할 수 있다. 이 때, 셀의 내부 사용자에 대하여 자원을 활용하는 경우에는 셀 간 간섭을 최소화하기 위하여 각 셀에서 사용하는 PMI(Precoding Matrix Index)를 제한하는 방법, 예를 들어, 가장 바람직한 PMI가 아닌 차선의 PMI를 이용하는 방법을 사용할 수도 있다.
협력적 MIMO를 위한 자원 할당은, 복수의 셀의 기지국 사이에 '요청(request)' 및 '허용(grant)' 신호를 송수신하는 방식에 의해 수행될 수 있다. 즉, 제1 기지국에서 제2 기지국에 대하여 협력적 MIMO를 위한 자원을 할당해 줄 것을 '요청'하는 신호를 송신할 수 있다. 만약 제2 기지국이 이 요청을 승낙하면, '허용' 신호를 제1 기지국에 송신할 수 있다. 반대로, 제2 기지국이 이 요청을 승낙하지 않는다면, 허용하지 않는다는 메시지를 송신하거나, 또는 아무런 메시지를 송신하지 않을 수도 잇다. 이러한 방식에 의해, 기지국들과 백본으로 연결되어 있는 부가적인 제어기의 도움 없이도 협력적 MIMO 동작이 가능하게 된다. 이 방식은 이하 도 6 내지 도 7과 관련된 설명에서 더 자세히 기술할 것이다.
한편, 임의의 셀은, 그 셀에 인접하는 인접 셀에 대하여 협력적 MIMO를 위하여 특정 자원을 할당해 줄 것을 요청할 수 있다. 이때, 그 특정 자원은 셀 내에 있는 단말이 피드백하는 채널 정보를 기초로 결정할 수 있다. 예를 들어, 도 2에 서, 셀 A 내의 단말(MSa)이 전송하는 CSI/CQI/SINR과 같은 정보를 기초로 하여, 셀 A의 기지국은 협력적 MIMO에 사용할 FFR 대역을 결정할 수 있다. 그리고, 셀 A는 이렇게 결정된 대역을 협력적 MIMO를 위해 할당해 줄 것을 인접 셀(예컨대, 셀 B)에 대하여 요청할 수 있다.
이러한 채널 정보를 피드백하는 방법은 여러 가지가 있을 수 있다.
첫째, 서빙 셀 내의 가장자리 단말은, 서빙 셀의 서빙 기지국(홈 기지국)과 수립된 채널 및 서빙 셀과 협력적 MIMO를 수행하는 인접셀의 기지국과 수립되는 모든 채널에 대한 정보를 각각 서빙 셀의 기지국에 전송할 수 있다. 이때, 전송하는 정보의 양으로 인한 오버헤드를 줄이기 위해 아래와 같은 방법을 사용할 수 있다. 우선, 위의 채널에 대한 정보값은, 위의 모든 채널의 각각에 대한 정보값에 대한 전체 평균값 및 이 전체 평균값에 대한, 각각의 채널에 대한 정보값의 오프셋값으로 구성될 수 있다. 다르게는, 위의 모든 채널에 대한 정보값은, 서빙셀의 기지국과 수립되는 채널에 대한 정보값 및 이 서빙셀의 기지국과 수립되는 채널에 대한 정보값에 대한, 서빙셀과 협력적 MIMO를 수행하는 인접셀의 기지국과 수립되는 모든 채널의 각각에 대한 정보값의 오프셋값으로 구성될 수 있다.
둘째, 서빙 셀 내의 가장자리 단말은, 서빙 셀의 서빙 기지국과 수립된 채널 에 대한 정보값 및 서빙 셀과 협력적 MIMO를 수행하는 인접셀의 기지국과 수립되는 모든 채널에 대한 등가적인 정보값을 각각 서빙 셀의 기지국에 전송할 수 있다. 이때, 서빙셀의 기지국과 수립되는 채널에 대한 정보값 및 서빙셀과 협력적 MIMO를 수행하는 인접셀의 기지국과 수립되는 모든 채널에 대한 등가적인 채널에 대한 정 보값은, 서빙셀의 기지국과 수립되는 채널 및 인접셀의 기지국과 수립되는 모든 채널에 대한 정보값의 전체 평균값 및 이 전체 평균값에 대한, 서빙셀의 기지국과 수립되는 채널 및 상기 인접셀의 기지국과 수립되는 모든 채널의 각각에 대한 정보값의 오프셋값으로 구성될 수 있다. 다르게는, 서빙셀의 기지국과 수립되는 채널에 대한 정보값 및 서빙셀과 협력적 MIMO를 수행하는 인접셀의 기지국과 수립되는 모든 채널에 대한 등가적인 채널에 대한 정보값은, 서빙셀의 기지국과 수립되는 채널에 대한 정보값 및 서빙셀의 기지국과 수립되는 채널에 대한 정보값에 대한, 등가적인 채널에 대한 정보값의 오프셋값으로 구성될 수 있다.
셋째, 서빙 셀 내의 가장자리 단말은, 서빙 셀의 서빙 기지국과 수립되는 채널 및 서빙셀과 협력적 MIMO를 수행하는 인접셀의 기지국과 수립되는 모든 채널에 대한 등가적인 채널에 대한 정보값을 서빙 셀의 기지국에 전송할 수 있다. 이때, 전송 오버헤드를 줄이기 위해 평균값 및 평균값으로부터의 오프셋을 전송하는 방법이 고려될 수 있다.
또한, 위의 채널에 대한 정보값은, 서빙셀과 협력적 MIMO를 수행할 수 있는 후보 인접셀의 기지국과 수립되는 채널에 대한 정보값을 더 포함할 수 있으며, 이러한 정보값은 양자화된 것일 수 있다.
도 6은, 본 발명의 일실시예에 따른 것으로서, 셀 기지국이 인접 셀의 기지국에 대하여 협력적 MIMO 수행을 위해 FFR 대역을 할당해 줄 것을 요청하는 순서를 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면, 서빙 셀은, 서빙 셀에 할당된 FFR 대역의 전부 또는 일부 에 대하여, 서빙 셀과 인접하는 인접 셀과의 협력적 MIMO를 위한 대역을 할당한다(S602). 여기서, 서빙 셀에 의해 할당된, 협력적 MIMO를 위한 대역은, 서빙 셀의 경계에 있는 단말이 제1 패킷의 스트림을 송수신하는데 사용되며, 서빙 셀에 할당된 FFR 대역 중 할당된 협력적 MIMO를 위한 대역을 제외한 부분의 일부 또는 전부는, 위의 단말이 제1 패킷의 스트림과는 상이한 제2 패킷의 스트림을 송수신하는데 사용될 수 있다. 여기서, 위의 제1 패킷의 스트림과 제2 패킷의 스트림은 서로 다른 변조 코딩 방식 및 랭크를 사용할 수 있다. 그 다음, 서빙 셀은, 서빙 셀에 의해 할당된 대역을 협력적 MIMO를 위해 할당해 달라는 요청은 인접 셀에 대하여 요청한다(S603).
여기서, 사용 가능한 모든 FFR 자원 중, 서빙셀에 할당된 FFR 대역 및 인접셀과의 협력적 MIMO를 위한 대역으로서 할당된 FFR 대역을 제외한 부분의 일부 또는 전부를, 서빙셀의 내부 사용자를 위하여 할당할 수 있다.
또한, 위의 서빙셀에 할당된 FFR 대역의 전부 또는 일부에 대하여 인접셀과의 협력적 MIMO를 위한 대역을 할당하는 단계는, 서빙셀의 셀 경계 단말에 의해 피드백되는, 채널에 대한 정보값을 기초로하여 수행될 수 있다. 이 경우, 비록 도 6에는 도시하지 않았지만, 채널에 대한 정보값에 대한 피드백을 서빙셀의 셀 경계 단말로부터 수신하는 단계를 단계(S602) 이전에 추가적으로 포함할 수 있다.
위의 채널에 대한 정보값은, 서빙셀의 기지국 및 서빙셀과 협력적 MIMO를 수행하는 인접셀의 기지국과 수립되는 모든 채널에 대한 정보값을 포함할 수 있다. 이때, 위의 모든 채널에 대한 정보값은, 위의 모든 채널의 각각에 대한 정보값에 대한 전체 평균값, 및 이 전체 평균값에 대한, 모든 채널이 각각에 대한 정보값의 오프셋값으로 구성될 수 있다. 다르게는, 위의 모든 채널에 대한 정보값은, 서빙셀의 기지국과 수립되는 채널에 대한 정보값, 및 이 서빙셀의 기지국과 수립되는 채널에 대한 정보값에 대한, 서빙셀과 협력적 MIMO를 수행하는 인접셀의 기지국과 수립되는 모든 채널의 각각에 대한 정보값의 오프셋값으로 구성될 수 있다.
다르게는, 위의 채널에 대한 정보값은, 서빙셀의 기지국과 수립되는 채널에 대한 정보값 및 서빙셀과 협력적 MIMO를 수행하는 인접셀의 기지국과 수립되는 모든 채널에 대한 등가적인 채널에 대한 정보값을 포함할 수 있다. 이때, 위의 채널에 대한 정보값들은, 서빙셀의 기지국과 수립되는 채널 및 인접셀의 기지국과 수립되는 모든 채널에 대한 정보값의 전체 평균값, 및 이 전체 평균값에 대한, 서빙셀의 기지국과 수립되는 채널 및 상기 인접셀의 기지국과 수립되는 모든 채널의 각각에 대한 정보값의 오프셋값으로 구성될 수 있다. 다르게는, 위의 채널에 대한 정보값들은, 서빙셀의 기지국과 수립되는 채널에 대한 정보값, 및 서빙셀의 기지국과 수립되는 채널에 대한 정보값에 대한, 등가적인 채널에 대한 정보값의 오프셋값으로 구성될 수 있다.
다르게는, 위의 채널에 대한 정보값은, 서빙셀의 기지국과 수립되는 채널 및 서빙셀과 협력적 MIMO를 수행하는 인접셀의 기지국과 수립되는 모든 채널에 대한 등가적인 채널에 대한 정보값을 포함할 수 있다.
또한, 위의 채널에 대한 정보값은, 서빙셀과 협력적 MIMO를 수행할 수 있는 후보 인접셀의 기지국과 수립되는 채널에 대한 정보값을 더 포함할 수 있으며, 이 러한 정보값은 양자화된 것일 수 있다.
도 7은, 본 발명의 일실시예에 따른 것으로서, 셀 기지국이 인접 셀의 기지국으로부터 협력적 MIMO 수행을 위해 FFR 대역을 할당해 달라는 요청을 받은 경우에 그 요청을 처리하는 순서를 나타낸 도면이다.
도 7을 참조하면, 서빙셀은, 서빙셀과 인접하는 인접셀로부터, 인접셀에 할당된 FFR 대역의 일부 또는 전부를 협력적 MIMO를 위한 대역으로서 할당해 달라는 요청을 수신한다(S702). 그 다음, 서빙셀은, 이 수신된 요청의 수락 여부를 결정한다(S703). 만일, 이 요청을 수락하지 않는다면, 이 요청에 대한 부정적인 응답을 전송하거나 또는 전송하지 않고 종료할 수 있다. 반대로, 이 요청을 수락하기로 결정한 경우에는, 할당해 달라고 요청된 상기 인접셀에 할당된 FFR 대역의 일부 또는 전부를 인접셀과의 협력적 MIMO를 위한 대역으로서 할당할 수 있다(S704).
이상에서 설명된 실시예들은 본 발명의 구성요소들과 특징들이 소정 형태로 결합된 것들이다. 각 구성요소 또는 특징은 별도의 명시적 언급이 없는 한 선택적인 것으로 고려되어야 한다. 각 구성요소 또는 특징은 다른 구성요소나 특징과 결합되지 않은 형태로 실시될 수 있다. 또한, 일부 구성요소들 및/또는 특징들을 결합하여 본 발명의 실시예를 구성하는 것도 가능하다. 본 발명의 실시예들에서 설명되는 동작들의 순서는 변경될 수 있다. 어느 실시예의 일부 구성이나 특징은 다른 실시예에 포함될 수 있고, 또는 다른 실시예의 대응하는 구성 또는 특징과 교체될 수 있다. 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함시킬 수 있음은 자명하다.
본 문서에서 본 발명의 실시예들은 기지국과 단말 간의 데이터 송수신 관계를 중심으로 설명되었다. 여기서, 기지국은 단말과 직접적으로 통신을 수행하는 네트워크의 종단 노드(terminal node)로서의 의미를 갖는다. 본 문서에서 기지국에 의해 수행되는 것으로 설명된 특정 동작은 경우에 따라서는 기지국의 상위 노드(upper node)에 의해 수행될 수도 있다. 즉, 기지국을 포함하는 다수의 네트워크 노드들(network nodes)로 이루어지는 네트워크에서 단말과의 통신을 위해 수행되는 다양한 동작들은 기지국 또는 기지국 이외의 다른 네트워크 노드들에 의해 수행될 수 있음은 자명하다. '기지국'은 고정국(fixed station), Node B, eNode B(eNB), 액세스 포인트(access point) 등의 용어에 의해 대체될 수 있다. 또한, '단말'은 UE(User Equipment), MS(Mobile Station), MSS(Mobile Subscriber Station) 등의 용어로 대체될 수 있다.
본 발명에 따른 실시예는 다양한 수단, 예를 들어, 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다. 하드웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시예는 하나 또는 그 이상의 ASICs(application specific integrated circuits), DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 프로세서, 콘트롤러, 마이크로 콘트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.
펌웨어나 소프트웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시예는 이상에서 설명된 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차, 함수 등의 형태로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 메모리 유닛에 저장되어 프로세서에 의해 구동될 수 있다. 상기 메모리 유닛은 상기 프로세서 내부 또는 외부에 위치하여, 이미 공지된 다양한 수단에 의해 상기 프로세서와 데이터를 주고 받을 수 있다.
본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.
본 발명은, 광대역 무선 이동통신 시스템에 있어서, 협력적 MIMO를 사용하며, FFR 방식을 사용하는 네트워크에 이용할 수 있다.
도 1은 다중 셀 환경에서 협동 다중 입출력 방식을 적용하는 통신 시스템에서의 신호 송수신 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는, 다중 셀 환경에서 협력적 MIMO의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은, 도 2에 도시된 복수의 셀 및 복수의 단말에 대하여 FFR(fractional frequency reuse) 밴드의 자원이 할당된 일 예를 나타낸 도면이다.
도 4는, 본 발명의 일실시예에 따른 것으로서, 다중 셀 사이에서 협력적 MIMO를 수행하기 위한 자원할당을 예시한 도면이다.
도 5는, 본 발명의 일실시예에 따른 것으로서, 서빙 기지국이 할당받은 FFR 영역을, 협력적 MIMO를 수행하기 위한 영역과 협력적 MIMO에 사용되지 않는 영역으로 구분하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 6은, 본 발명의 일실시예에 따른 것으로서, 셀 기지국이 인접 셀의 기지국에 대하여 협력적 MIMO 수행을 위해 FFR 대역을 할당해 줄 것을 요청하는 순서를 나타낸 도면이다.
도 7은, 본 발명의 일실시예에 따른 것으로서, 셀 기지국이 인접 셀의 기지국으로부터 협력적 MIMO 수행을 위해 FFR 대역을 할당해 달라는 요청을 받은 경우에 그 요청을 처리하는 순서를 나타낸 도면이다.

Claims (10)

  1. 무선 통신 시스템의 네트워크의 자원 할당 방법에 있어서,
    서빙셀(serving cell)이, 상기 서빙셀의 가장자리에 있는 단말(이하, 서빙셀 경계 단말)에 의해 피드백된 채널의 정보 값을 기초로, 상기 서빙셀에 할당된 FFR(fractional frequency reuse) 대역의 전부 또는 일부 중에서 상기 서빙셀과 인접하는 인접셀과의 협력적 MIMO(cooperative multiple input multiple output)를 위한 대역을 선택; 및
    상기 서빙셀이 상기 선택된 대역을 협력적 MIMO를 위해 할당해 줄 것을 상기 인접셀에 대하여 요청하는 것을 포함하는
    자원 할당 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 선택된 협력적 MIMO를 위한 대역은 상기 서빙셀 경계 단말이 제1 패킷의 스트림을 송수신하는데 사용하기 위한 것이며,
    상기 서빙셀에 할당된 FFR 대역 중 상기 선택된 협력적 MIMO를 위한 대역을 제외한 부분의 일부 또는 전부는, 상기 서빙셀 경계 단말이 상기 제1 패킷의 스트림과는 상이한 제2 패킷의 스트림을 송수신하는데 사용되는
    자원 할당 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 패킷의 스트림과 상기 제2 패킷의 스트림은 서로 다른 변조 코딩 방식(Modulation Coding Scheme; MCS) 및 랭크(rank)를 사용할 수 있는
    자원 할당 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 인접셀로부터 상기 인접셀에 할당된 FFR 대역의 일부 또는 전부를 협력적 MIMO를 위한 대역으로서 할당해 달라는 요청을 수신하는 것을 더 포함하며,
    사용 가능한 모든 FFR 자원 중에서, 상기 서빙셀에 할당된 FFR 대역 및 상기 인접셀로부터 요청된 협력적 MIMO를 위한 대역을 제외한, 일부 또는 전부를 상기 서빙셀의 내부에 있는 단말을 위하여 할당하는
    자원 할당 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 채널의 정보값은,
    상기 서빙셀의 기지국과 상기 서빙셀 경계 단말 사이에 수립되는 제1 채널의 정보값, 및
    상기 서빙셀과 협력적 MIMO를 수행하는 인접셀의 기지국과 상기 서빙셀 경계 단말 사이에 수립되는 하나 이상의 제2 채널의 정보값
    을 포함하는
    자원 할당 방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 채널의 정보값은,
    상기 서빙셀의 기지국과 상기 서빙셀 경계 단말 사이에 수립되는 제1 채널의 정보값, 상기 서빙셀과 협력적 MIMO를 수행하는 인접셀의 기지국과 상기 서빙셀 경계 단말 사이에 수립되는 하나 이상의 제2 채널의 정보값의 평균값, 및
    상기 평균값에 대한, 상기 제1 채널의 정보값 및 상기 하나 이상의 제2 채널의 정보값의 오프셋값
    을 포함하는
    자원 할당 방법.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 채널의 정보값은,
    상기 서빙셀의 기지국과 상기 서빙셀 경계 단말 사이에 수립되는 제1 채널의 정보값, 및
    상기 제1 채널의 정보값에 대한 상기 서빙셀과 협력적 MIMO를 수행하는 인접셀의 기지국과 수립되는 하나 이상의 제2 채널의 정보값의 오프셋값
    을 포함하는
    자원 할당 방법.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 채널의 정보값은,
    상기 서빙셀의 기지국과 상기 서빙셀 경계 단말 사이에 수립되는 제1 채널의 정보값, 및
    상기 서빙셀과 협력적 MIMO를 수행하는 인접셀의 기지국과 상기 서빙셀 단말 사이에 수립되는 하나 이상의 제2 채널의 등가적인 채널의 정보값
    을 포함하는
    자원 할당 방법.
  9. 무선 통신 시스템의 네트워크의 자원 할당 방법에 있어서,
    서빙셀이, 상기 서빙셀과 인접하는 인접셀로부터, 상기 인접셀에 할당된 FFR 대역의 일부 또는 전부를 협력적 MIMO를 위한 대역으로서 할당해 달라는 요청을 수신; 및
    상기 요청을 수락하는 경우, 상기 서빙셀은 상기 할당해 달라고 요청된 상기 인접셀에 할당된 FFR 대역의 일부 또는 전부를 상기 인접셀과의 협력적 MIMO를 위한 대역으로서 할당하고, 사용 가능한 모든 FFR 자원 중에서, 상기 서빙셀에 할당된 FFR 대역 및 상기 협력적 MIMO를 위한 대역을 제외한, 일부 또는 전부를 상기 서빙셀 내부에 있는 단말을 위하여 할당하는 것
    을 포함하는
    자원 할당 방법.
  10. 삭제
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