KR20070122044A - 다중 사용자 다중 셀 환경에서의 다중 송수신 안테나 장치및 그 방법 - Google Patents

다중 사용자 다중 셀 환경에서의 다중 송수신 안테나 장치및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 상향 링크와 하향 링크에 대해 다중 사용자 다중 셀 환경에서의 다중 송수신 안테나 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 본 발명의 다중 사용자 다중 셀 환경에서의 다중 송수신 안테나 장치는 각 셀별로 소정의 안테나를 갖춘 복수의 제 1수단 및 상기 복수의 제 1수단과 무선 통신을 수행하는 제 2수단을 구비한 다중 사용자 다중 셀 환경에서의 다중 송수신 안테나 장치로서, 상기 제 2수단은, 상기 각각의 제 1수단으로부터의 신호에 대한 채널 반응 정보를 추정하고, 잡음 및 이웃한 셀로부터의 간섭신호의 상관행렬을 추정하는 추정부; 적어도 하나 이상의 제 1수단으로 구성되는 사용자 조합마다의 전송률 합을 상기 추정부에서 추정된 정보들을 이용하여 계산하는 계산부; 상기 계산부에서 계산된 각 사용자 조합의 전송률 합을 상호 비교하여 어느 한 사용자 조합을 결정하는 결정부; 및 상기 결정부에서 결정된 사용자 조합에 대한 정보를 해당 셀의 제 1수단에게로 피드백시키는 피드백부를 포함한다. 이에 의해, 본 발명은 다중 사용자 및 다중 송수신 안테나로 구성되는 복수개의 공간 차원의 부채널을 사용자(즉, 사용자 단말)들에게 할당함에 있어서 인접 셀로부터 오는 간섭신호의 영향을 고려하여 지원할 사용자 그룹 및 사용자의 수를 선택함으로써 사용자 차원의 채널 및 인접 셀 간섭 신호의 가변성 및 독립성을 효과적으로 활용함으로 무선통신 시스템의 전송률을 향상시킬 수 있다.

Description

다중 사용자 다중 셀 환경에서의 다중 송수신 안테나 장치 및 그 방법{Multiple transmitting and receiving antennas apparatus in multi-user multi-cell environments and method thereof}
도 1은 다중 사용자 다중 셀 환경에서 다중 송수신 안테나를 가진 K개의 사용자 단말이 다중 송수신 안테나를 가진 하나의 기지국에게로 데이터 스트림을 전송하는 시스템을 보여주는 블록도,
도 2는 본 발명의 실시예에 채용된 성능 계산부와 사용자 조합 및 송신방식 결정부에서 선택가능한 모든 사용자 조합중에서 하나의 사용자 조합을 선택하는 과정을 설명하기 위해 채용된 도면,
도 3은 본 발명의 실시예에 채용된 성능 계산부와 사용자 조합 및 송신방식 결정부에서 사용자 조합을 선택함에 있어서 반복적 검색 알고리즘의 동작을 설명하기 위한 흐름도,
도 4는 다중 사용자 다중 셀 환경에서 다중 송수신 안테나를 가진 하나의 기지국이 다중 송수신 안테나를 가진 K개의 사용자 단말에게로 데이터 스트림을 전송하는 시스템을 보여주는 블록도이다.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
10, 36, 40, 60 : 고주파 처리부
12, 42 : 채널 추정부
14, 52 : 성능 계산부
16, 54 : 사용자 조합 및 송신방식 결정부
18, 44 : 피드백 정보 송신부 20, 46 : 정보 복원부
30, 50 : 피드백 정보 수신부 32, 56 : 디멀티플렉서
34, 58 : 송신방식 구현부 36, 58 : 고주파 처리부
100, 300A, 300K : 수신수단 200A, 200K, 400 : 송신수단
본 발명은 상향 링크와 하향 링크 각각에 대해 다중 사용자 다중 셀 환경에서의 다중 송수신 안테나 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자신의 셀에서 선택하고자 하는 사용자의 채널 응답 정보뿐만 아니라 이웃한 셀로부터 오는 간섭신호의 정보를 함께 이용하여 사용자를 적절하게 선택할 수 있도록 한 다중 사용자 다중 셀 환경에서의 다중 송수신 안테나 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 다중 송수신 안테나를 이용한 무선 통신 시스템은 제한된 대역폭 내에서 큰 비트의 전송율을 달성하기 위하여 개발된 통신 시스템으로서, 송수신단에서 다중의 안테나를 사용하고 이에 따른 적절한 송수신기 구조를 채택함으로써 높은 전송률을 달성할 수 있도록 한다. 이때, 송신부에서는 전송하고자 하는 신호 벡터의 각 항목에 각각의 전력 할당치를 곱해주고, 전력 할당치가 곱해진 신호 벡터에 다시 송신 안테나 가중치 행렬을 곱하며, 수신부에서도 전송된 신호 벡터의 각 항목에 적절한 가중치 행렬을 곱함으로써 공간 영역에서 복수개의 부채널을 형성할 수 있고, 이 부채널 각각을 통해 독립적인 데이터 스트림을 전송할 수 있게 된다.
종래에 제안된 다중 송수신 안테나 시스템은 간섭 신호를 발생시키는 다른 셀의 존재를 고려하지 않고, 한 쌍의 송수신부로 이루어진 일대일 무선 통신 시스 템을 가정한 기술이 적용되어 왔다. 여기에 더 높은 전송률을 달성하기 위하여 다중 사용자 환경의 다중화 이득까지 얻을 수 있는 다중 사용자 다중 송수신 안테나 시스템이 상향 링크(K.-N. Lau, "Analytical framework for multiuser uplink MIMO space-time scheduling design with convex utility functions," IEEE Transactions on Wireless Communications, vol. 3, no. 5, Sep. 2004)와 하향 링크(O.-S. Shin, and K. B. Lee, "Antenna-assisted round robin scheduling for MIMO cellular systems," IEEE Communications Letters, vol. 7, no. 3, pp. 109-111, Mar. 2003) 각각에서 최근 연구되기 시작하였다.
그러나, 기존의 다중 사용자 다중 송수신 안테나 시스템에 대한 연구는 단일 셀 환경만을 고려함으로써, 실질적인 이동통신 환경에 존재하는 인접 셀 간섭신호의 영향이 충분히 고려되지 않았다는 한계점을 가지고 있다.
한편, 다중 사용자 환경과는 달리 단일 사용자 환경에 대하여는 인접 셀 간섭신호의 영향에 대한 연구가 진행된 바 있다. Blum은 다중 셀 환경에서 인접 셀 간섭신호를 고려하여 송신 방식을 결정하였을 경우의 하향 링크 성능에 대해 연구하였다 (R. S. Blum, "MIMO capacity with interference," IEEE Journal on Selected Areas in Communications, vol 21, no. 5, pp. 793 - 801, June 2003). (상기 논문에서는 다중 셀 환경이 아닌 다중 링크 환경에서 연구를 진행하였으나, 다중 링크 환경에 셀룰러 시스템의 셀 구조를 적용하면 다중 셀 환경으로 간주할 수 있다.) 또한, Dai 등은 인접 셀 간섭이 존재하는 하향 링크 다중 송수신 안테나 환경에서 인접 셀 간섭의 영향을 고려한 수신기 방식을 제안한 바 있다(H. Dai, A. F. Molisch, and H. V. Poor, "Downlink capacity of interference-limited MIMO systems with joint detection, IEEE Transactions on Wireless Communications, vol. 3, no. 2, Mar. 2004).
그러나, Blum과 Dai의 연구는 하향 링크와 각 셀에서 단일 사용자만을 가정하였을 경우에 제한되어 있으며, 상향 링크 및 다중 사용자가 존재하는 환경에서 원하는 사용자 조합을 선택하는 데 있어서 인접 셀 간섭 신호의 영향을 고려하는 연구는 아직 미비한 상황이다.
다중 셀 환경은, 셀 경계에 가까운 대부분의 영역에서 인접 셀로부터 오는 간섭신호로 인한 성능의 열하가 심하게 일어난다는 단점이 있다. 따라서, 사용자 조합 선택에 있어서 인접 셀 간섭의 영향을 함께 고려하면 다중 사용자 다중화 이득과 인접 셀로부터 오는 간섭신호 제거 효과를 동시에 획득함으로써 다중 송수신 안테나 시스템의 성능을 향상시킬 수 있다. 이를 위해 상향 링크와 하향 링크 모두에 대해 사용자 선택의 방식의 결정과 그 복잡도를 줄이는 방식의 연구가 필요하다.
본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 다중 사용자 다중 셀 환경에서 인접한 셀로부터 오는 간섭신호를 고려하여 동일한 주파수-시간영역에서 다중 송수신 안테나에 의해 제공되는 복수개의 부채널을 사용할 사용자 조합을 효율적으로 선택할 수 있도록 한 다중 사용자 다중 셀 환경에서의 다중 송수신 안테나 장치 및 그 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
그리고, 본 발명의 다른 목적은 사용자 조합 선택의 복잡도를 크게 감소시키면서도 각 사용자의 채널 응답과 인접 셀의 간섭영향을 효율적으로 반영하여 향상된 성능을 제공하도록 한 다중 사용자 다중 셀 환경에서의 다중 송수신 안테나 장치 및 그 방법을 제공함에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다중 사용자 다중 셀 환경에서의 다중 송수신 안테나 장치는, 각 셀별로, 소정의 안테나를 갖춘 복수의 제 1수단 및 상기 복수의 제 1수단과 무선 통신을 수행하는 제 2수단을 구비한 다중 사용자 다중 셀 환경에서의 다중 송수신 안테나 장치로서,
상기 제 2수단은, 상기 각각의 제 1수단으로부터의 신호에 대한 채널 반응 정보를 추정하고 잡음 및 이웃한 셀로부터의 간섭신호의 상관행렬을 추정하는 추정부; 적어도 하나 이상의 제 1수단으로 구성되는 사용자 조합마다의 전송률 합을 상기 추정부에서 추정된 정보들을 이용하여 계산하는 계산부; 상기 계산부에서 계산된 각 사용자 조합의 전송률 합을 상호 비교하여 어느 한 사용자 조합을 결정하는 결정부; 및 상기 결정부에서 결정된 사용자 조합에 대한 정보를 해당 셀의 제 1수단에게로 피드백시키는 피드백부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 본 발명의 실시예에 따른 다중 사용자 다중 셀 환경에서의 다중 송수신 방법은, 각 셀별로, 소정의 안테나를 갖춘 복수의 제 1수단 및 상기 복수의 제 1수단과 무선 통신을 수행하는 제 2수단을 구비한 다중 사용자 다중 셀 환경에서의 다중 송수신 안테나 장치에 적용되는 다중 송수신 방법으로서,
상기 제 2수단이, 상기 각각의 제 1수단으로부터의 신호에 대한 채널 반응 정보를 추정하고 잡음 및 이웃한 셀로부터의 간섭신호의 상관행렬을 추정하는 제 1과정; 상기 제 2수단이, 적어도 하나 이상의 제 1수단으로 구성되는 사용자 조합마다의 전송률 합을 상기 추정된 정보들을 이용하여 계산하는 제 2과정; 상기 제 2수단이, 상기 계산된 각 사용자 조합의 전송률 합을 상호 비교하여 어느 한 사용자 조합을 결정하는 제 3과정; 및 상기 제 2수단이, 상기 결정된 사용자 조합에 대한 정보를 해당 셀의 제 1수단에게로 피드백시키는 제 4과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 본 발명의 다른 실시예에 따른 다중 사용자 다중 셀 환경에서의 다중 송수신 안테나 장치는, 각 셀별로, 소정의 안테나를 갖춘 복수의 제 1수단 및 상기 복수의 제 1수단과 무선 통신을 수행하는 제 2수단을 구비한 다중 사용자 다중 셀 환경에서의 다중 송수신 안테나 장치로서,
상기 각각의 제 1수단은, 해당 셀의 상기 제 2수단으로부터의 신호에 대한 채널 반응 정보를 추정하고 잡음 및 이웃한 셀로부터의 간섭신호의 상관행렬을 추정하는 추정부; 및 상기 추정부에서 추정된 정보를 해당 셀의 제 2수단에게로 피드백시키는 피드백부를 포함하고,
상기 제 2수단은, 적어도 하나 이상의 제 1수단으로 구성되는 사용자 조합들에 대해 상기 피드백된 정보를 이용하여 각 사용자 조합의 전송률의 합을 계산하는 계산부; 및 상기 사용자 조합들에 대하여 상기 계산부에서 계산된 전송률의 합을 비교하여 어느 한 사용자 조합을 결정하는 결정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 본 발명의 다른 실시예에 따른 다중 사용자 다중 셀 환경에서의 다중 송수신 방법은, 각 셀별로, 소정의 안테나를 갖춘 복수의 제 1수단 및 상기 복수의 제 1수단과 무선 통신을 수행하는 제 2수단을 구비한 다중 사용자 다중 셀 환경에서의 다중 송수신 안테나 장치에 적용되는 다중 송수신 방법으로서,
상기 각각의 제 1수단이, 해당 셀의 상기 제 2수단으로부터의 신호에 대한 채널 반응 정보를 추정하고 잡음 및 이웃한 셀로부터의 간섭신호의 상관행렬을 추정하는 제 1과정; 상기 각각의 제 1수단이, 상기 추정된 정보를 해당 셀의 제 2수단에게로 피드백시키는 제 2과정; 상기 제 2수단이, 적어도 하나 이상의 제 1수단으로 구성되는 사용자 조합들에 대해 상기 피드백된 정보를 이용하여 각 사용자 조합의 전송률의 합을 계산하는 제 3과정; 및 상기 제 2수단이, 적어도 하나 이상의 제 1수단으로 구성되는 사용자 조합들에 대하여 상기 계산된 전송률의 합을 비교하여 어느 한 사용자 조합을 결정하는 제 4과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 다중 사용자 다중 셀 환경에서의 다중 송수신 안테나 장치 및 그 방법에 대하여 설명하면 다음과 같다.
(실시예 1-상향 링크시의 설명)
도 1은 다중 사용자 다중 셀 환경에서 다중 송수신 안테나를 가진 K개의 사용자 단말이 다중 송수신 안테나를 가진 하나의 기지국에게로 데이터 스트림을 전송하는 시스템을 보여주는 블록도이다. 실시예 1에서는 상향 링크에 대한 설명이므 로, 도 1의 수신수단(100)을 기지국이라 하고 송신수단(200A, … , 200K)을 사용자 단말 또는 이동국이라 한다. 도 1은 하나의 셀내에 하나의 수신수단(100)과 다수의 송신수단(200A, … , 200K)이 있는 것으로 도시하였으나, 이는 이해를 돕기 위한 것이다. 실제적으로는 다수의 셀이 존재하고 그 각각의 셀에는 도 1에서와 같은 하나의 수신수단(100)과 다수의 송신수단(200A, … , 200K)이 존재한다.
그 수신수단(100)은 고주파 처리부(10), 채널 추정부(12), 성능 계산부(14), 사용자 조합 및 송신방식 결정부(16), 피드백 정보 송신부(18), 및 정보 복원부(20)를 포함한다.
그 고주파 처리부(10)는 각각의 송신수단(200A, … , 200K)에 존재하는 다수의 송신 안테나에서 전송된 고주파 신호를 다수의 수신 안테나를 사용하여 수신하여 기저대역 신호로 변환한다.
그 채널 추정부(12)는 자신이 속해 있는 셀의 송신수단들(200A, … , 200K)의 채널 반응 정보를 추정하고 잡음 및 이웃 셀로부터의 간섭신호의 상관행렬을 추정한다. 그 채널 추정부(12)는 상기 고주파 처리부(10)에서 출력되는 기저대역 신호에서 채널 반응 정보를 파일롯 신호 등을 이용하여 추정하는 채널 반응 정보 추정부(12a), 및 상기 고주파 처리부(10)에서 출력되는 기저대역 신호에서 자신의 셀의 송신수단들(200A, … , 200K)이 전송한 신호를 차감한 후 남은 잡은 및 간섭신호의 상관행렬을 추정하는 잡음 및 간섭신호 상관행렬 추정부(12b)를 포함한다.
여기서, 상기 채널 추정부(12)에서의 추정 방식에 대하여 보다 상세히 설명 하면 다음과 같다. 이하에서의 추정 방식은 하나의 예시일 뿐, 이 외에도 다양한 방법으로 추정가능하므로 이하의 설명으로 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 각각 한 개의 데이터 스트림을 전송하는 J개의 송신수단이 선택되었다고 가정하였을 경우, 상기 수신수단(100)에서 수신된 데이터 신호 y는 다음의 수학식 1과 같이 표현될 수 있다.
(수학식 1)
Figure 112006044667153-PAT00001
상기 HS는 선택된 J개의 송신수단의 송신 안테나와 수신수단의 Nr개의 수신안테나 사이에 형성되는 채널 응답을 나타내는 행렬이고, PS는 각 송신수단들의 송신 전력을 나타내는 행렬이며, XS는 각 송신수단들이 보내려 하는 데이터 비트를 나타내는 행렬이다. 더 상세히 기술하면, HS = ［h1, h2, …, hJ］이고, PS = diag(p1, p2, …, pJ)이며, XS = diag(x1, x2, …, xJ)이다. 여기서, hj는 송신수단 j와 수신수단의 Nr개의 수신안테나 사이에 형성되는 채널 응답을 나타내고, pj는 송신수단 j가 전송하는 데이터 스트림에 할당되는 전력의 제곱근을 나타내며, xj는 전송하는 데이터를 나타낸다.
그리고, 상기 HI는 이웃한 셀에서 간섭신호를 보내는 F개의 송신수단의 송신 안테나와 수신수단의 Nr개의 수신안테나 사이에 형성되는 채널 응답을 나타내는 행렬이고, PI는 간섭신호를 주는 각 송신수단들의 송신 전력을 나타내는 행렬이며, XI 는 간섭신호를 주는 각 송신수단들이 보내려 하는 데이터 비트를 나타내는 행렬이다. 더 상세히 기술하면, HI = ［hI ,1, hI ,2, …, hI ,F］이고, PI = diag(pI1, pI2, …, pIF)이며, XI = diag(xI1, xI2, …, xIF)이다. 여기서, hI ,f는 인접 셀에서 간섭 신호를 주는 송신수단과 수신수단의 Nr개의 수신안테나 사이에 형성되는 채널 응답을 나타내고, pIf는 인접 셀에서 간섭 신호를 주는 송신수단 f가 전송하는 데이터 스트림에 할당되는 전력의 제곱근을 나타내며, XIf는 전송하는 데이터를 나타낸다. n은 잡음 성분을 나타내는 행렬로서 n = ［n1, n2, …, nNr］ 이며, ni는 수신 안테나 i의 잡음성분을 나타낸다.
따라서, 상기 채널 반응 정보 추정부(12a)는 자신의 셀에 속한 송신수단들(200A, … , 200K)의 채널 반응 정보(즉, 수학식 1에서의 HSPS)를 추정하게 되는데, 그 채널 반응 정보의 추정은 종래의 기술에 의해 쉽게 달성될 수 있다(C. L. Miller, D. P. Taylor, and P. T. Gough, “Estimation of co-channel signals with linear complexity," IEEE Trans. Commun., vol. 49, no. 11, pp. 1997-2005, Nov. 2001).
그리고, 상기 잡음 및 간섭신호 상관행렬 추정부(12b)는 각각의 수신 안테나 별로 수신된 잡음 신호 및 이웃한 셀로부터 오는 간섭신호 간의 상관행렬을 추정한다. 즉, 수신수단(100)의 Nr개의 수신 안테나 각각에서 검출된 잡음 및 간섭신호에 대한 Nr×Nr 차원의 상관행렬(즉, HIPI 2HI H + σ2INr)을 구한다. 상기 상관행렬에서 위첨자 H는 행렬의 허미션(hermitian)을 나타내고, σ2은 잡음의 분산을 나타내며, INr은 Nr차원의 항등 행렬을 나타낸다.
이와 같이 잡음 및 간섭신호를 자신의 셀에 속한 송신수단들(200A, … , 200K)의 신호와 구분하는 방식에 대하여 다음의 두가지 방식을 예로 들 수 있다.
첫번째 방식은, 다중 셀 환경에서 임의의 셀내의 수신수단에서 수신한 신호는 자기 셀의 송신수단들(200A, … , 200K)에서 송신한 신호와 다른 셀의 송신수단들에서 송신한 간섭 신호 및 잡음 신호가 합해진 신호이다. 그 합해진 신호는 수학식 1의 y에 해당한다. 이 때, 자기 셀의 송신수단들(200A, … , 200K)에서 사전에 정의된 파일롯 신호를 보내어 수학식 1의 HSPS가 나타내는 자기 셀의 송수신수단간의 채널 반응 정보를 상기의 방식으로 추정하면, 자기 셀의 송신수단들(200A, … , 200K)에서 송신한 신호에 해당하는 수학식 1의 Xs를 복원할 수 있다. 그리고, 수신된 신호 y에서 자기 셀의 신호 HSPSXS를 차감함으로써 수신 신호중의 잡음 및 간섭신호에 해당하는 수학식 1의 HIPIXI + n를 추출해 낼 수 있다. 이와 같이 추출된 잡음 및 간섭신호를 일정 시간에 걸쳐 상호 상관시키면, 잡음 및 간섭신호의 상관행렬 HIPI 2HI H + σ2INr 을 추정할 수 있다. 또한, 추정된 잡음 및 간섭신호의 상관행렬은 자기 셀의 신호를 보다 정확하게 다시 한 번 추정해 내는데 사용될 수 있다. 이와 같이 자기 셀의 신호 추정과 잡음 및 이웃 셀로부터의 간섭 신호의 추정을 반복적으로 수행함으로써 채널 추정의 정확도를 높일 수 있다.
두번째 방식은, 자기 셀의 송신수단들(200A, … , 200K)이 신호를 보내지 않는 주파수-시간 영역을 이용하여, 이 영역에서는 이웃한 셀로부터의 간섭신호만 수신수단(100)에 도달하게 하는 것이다. 즉, 동일한 간섭 신호가 여러 주파수-시간 영역에 걸쳐 수신된다고 가정할 경우, 자기 셀내의 송신수단들(200A, … , 200K)이 신호를 전송하지 않는 특정 주파수-시간 영역을 둔다면 이 특정 주파수-시간 영역에서 수신된 신호는 상기 수학식 1에서 자기 셀의 신호 성분인 HSPSXS가 존재하지 않는 HIPIXI + n와 같이 정의된다. 이와 같이 추출된 잡음 및 간섭신호를 일정 시간에 걸쳐 상호 상관시키면 잡음 및 간섭신호의 상관행렬 HIPI 2HI H + σ2INr을 추정할 수 있다. 자기 셀의 송신수단들(200A, … , 200K)이 신호를 보내지 않는 이러한 특정 주파수-시간 영역은 간섭신호 측정을 위해서 송신수단들(200A, … , 200K)과 수신수단(100)간에 미리 약속된 구간으로 별도 정의될 수 있으며, 또는 전송되는 데이터 트래픽의 부하가 크지 않을 경우 발생하는 비어있는 주파수-시간 영역으로 정의될 수 있다.
그리고, 상기 수신수단(100)의 성능 계산부(14)는 상기 채널 추정부(12)에서 추정된 채널 정보(즉, 채널 반응 정보, 잡음 및 간섭신호 상관행렬)를 이용하여 J개의 송신수단을 선택할 경우의 전송률의 합을 계산한다.
상기 전송률의 합을 계산하는 일 예로써, 상기 성능 계산부(14)가 최소평균제곱오차(minimum mean square error: MMSE) 검출기로 구성되었다고 가정하였다. MMSE 검출기를 통해 가중치 행렬을 구하여 수신수단에서 전송된 신호 벡터의 각 항목에 곱함으로서 공간 영역에서 형성된 복수개의 부채널을 분리해 낼 수 있고, 이 부채널 각각을 통해 전송된 독립적인 데이터 스트림을 검출할 수 있게 된다. 그 성능 계산부(14)는 임의의 사용자 조합 S에서 전송된 데이터 스트림을 나타내는 벡터 dS를 다음의 수학식 2와 같이 검출할 수 있다. 이 과정은 상기에서도 언급했던 종래의 일반적인 MMSE 검출기(O.-S. Shin, and K. B. Lee, "Antenna-assisted round robin scheduling for MIMO cellular systems," IEEE Communications Letters, vol. 7, no. 3, pp. 109-111, Mar. 2003)의 유도과정을 사용하면 하기의 수학식 2와 같이 유도될 수 있다.
(수학식 2)
Figure 112006044667153-PAT00002
상기의 수학식 2는 수신된 신호의 벡터 y에 WS를 곱함으로써 전송된 데이터 스트림 벡터 dS를 검출하는 과정을 나타낸다. 상기 Q(.)는 시간 영역에서 각 데이터 비트를 구분하는 슬라이싱(slicing)연산이며, 상기 WS를 구성하는 HS, PS, HI, PI는 상기의 수학식 1에서 정의된 것이다. 그리고, 위첨자 H는 행렬의 허미션(hermitian)을 나타내고, σ2은 잡음의 분산을 나타내며, INr은 Nr차원의 항등 행렬을 나타낸다.
상기 성능 계산부(14)는 상기 WS를 구함에 있어서, 상기 채널 반응 정보 추정부(12a)로부터 PSHS H를 입력받고 상기 잡음 및 간섭신호 상관행렬 추정부(12b)로부터 HIPI 2HI H + σ2INr를 입력받아 계산한다.
상기 수학식 2와 같이 데이터를 검출할 경우 선택된 하나의 사용자 조합으로부터 전송 가능한 최대의 전송률은 다음 수학식 3과 같이 계산할 수 있다.
(수학식 3)
Figure 112006044667153-PAT00003
CS는 J개의 송신수단으로 구성된 임의의 사용자 조합 S의 전송률의 합이며, SINRS,j는 사용자 조합 S에 속한 j번째 송신수단의 신호대 간섭 및 잡음 비(Signal to Interference plus Noise Ratio: SINR)를 나타낸다.
수학식 3에서 SINRS ,j는 앞서 설명한 WS, HS, PS, HI, PI를 이용하여 나타낼 수 있으며, 여기서 ｜A｜2는 A의 절대값을 나타내고, ［A］jn는 A의 j번째 행의 n번째 열의 성분을 나타낸다.
상기 수신수단(100)의 성능 계산부(14)에서 인접 셀 간섭신호의 영향을 고려하여 각 사용자 조합의 전송률의 합을 계산하는 다른 방법에 대하여 설명한다. 상기 채널 추정부(12)에서 추정된 잡음 및 이웃 셀로부터의 간섭신호 상관행렬의 역행렬을 자기 셀의 송신수단의 채널응답에 곱하는, 이른바 채널의 백색화 과정을 거 침으로써 이웃 셀로부터의 간섭신호의 영향을 반영하여 송신수단을 선택할 수 있다. 채널의 백색화 과정은 다음의 수학식 4와 같이 표현된다.
(수학식 4)
Figure 112006044667153-PAT00004
여기서, RI는 잡음 및 인접한 셀로부터 오는 간섭신호의 상관행렬의 평균값을 나타내며, H´S는 백색화 과정의 결과 얻어진 유효채널 행렬로서 H´S= RI -1/2HS이다. n´는 백색화 과정 이후 잡음 및 간섭 신호 성분이 변환되어 나타난 잡음 성분이며, 분산으로 1을 갖는다. 그리고, 수학식 4에서 E{X}는 X의 평균값을 나타낸다. 또한, RI는 평균값이 아닌 순시적인 HIPI 2HI H + σ2INr 값으로도 정의될 수 있다.
채널의 백색화 과정을 거친후 선형적인 MMSE 수신기를 사용하여 각 사용자의 전송률을 계산할 경우, 상기 수학식 2에서 정의되었던 가중치 벡터는 다음의 수학식 5와 같이 표현된다.
(수학식 5)
Figure 112006044667153-PAT00005
이때, 자기 셀의 송신수단의 채널 응답 행렬 H의 열의 수는 선택된 송신수단의 수 J와 같으며, 이와 같은 가중치 벡터를 곱하여 얻어낸 각 송신수단의 데이트 스트림의 신호 대 잡음 간섭 비는 다음의 수학식 6과 같다.
(수학식 6)
Figure 112006044667153-PAT00006
이를 이용하여 선택된 J개의 송신수단의 전송률의 합을 구하게 된다. 이와 같이 채널의 백색화 과정을 먼저 수행하면, MMSE 검출기의 표현식을 간단화할 수 있으며, 후술할 사용자 정보 피드백 양 감소 등의 이득이 있다.
그리고, 상기 사용자 조합 및 송신방식 결정부(16)는 상기 성능 계산부(14)에서 얻어낸 각 사용자 조합의 전송률의 합을 비교함으로써, 원하는 사용자 조합을 선택하게 된다. 그리고, 그 사용자 조합 및 송신방식 결정부(16)는 전송이 결정된 사용자 조합을 구성하는 각 송신수단에 대하여 상기 성능 계산부(14)에서 계산된 전송률 정보를 통해 각 송신수단의 변조 지수 및 채널 부호화율 등의 송신방식을 결정한다.
특히, 본 발명은 송신수단의 수 J를 고정되지 않게 함으로써 사용자 선택 방식의 성능을 높이는 장치 및 방법이다. 따라서, 본 발명에서 선택되는 송신수단의 수 J는 1로부터 K에 이르기까지 변할 수 있으며, 특히 인접 셀로부터 오는 간섭신호 전력값이 크거나 간섭신호의 수가 많을 경우에는 선택되는 송신수단의 수가 감소할 수 있다. 상기 사용자 조합 및 송신방식 결정부(16)는 선택되는 송신수단의 수가 1로부터 K까지 변하는 경우까지도 포함하여 사용자 조합을 찾는다.
이하부터는 전송률의 합이 가장 큰 사용자 조합을 선택하는 방식에 대해 설명한다. 그러나, 사용자 조합의 선택은 스케줄러의 선택에 따라 전송률을 최대화 하는 이외의 다른 목적함수를 가질 수 있으므로, 이하에 설명하는 방법만으로 제한되지 않음을 유념해야 한다. 도 2를 참조하면, 한 셀내에 존재하는 전체 송신수단의 수가 4개(K=4)일 경우, 상기 사용자 조합 및 송신방식 결정부(16)는 송신수단의 수가 1로부터 4까지에 해당하는 모든 사용자 조합들(도 2에서는 15개의 사용자 조합이 있음) 각각에 대하여 성능 계산부(14)와 연동하여 송신수단들의 전송률의 합을 계산한 후, 이들을 비교하여 가장 큰 전송률의 합을 갖는 사용자 조합을 선택한 다. 도 2의 경우 사용자 조합 13이 선택된다. 도 2에 기재된 선택되는 사용자라 함은 선택되는 사용자 단말 또는 이동국을 의미한다.
그리고, 전송률의 합이 가장 큰 사용자 조합을 선택하는 다른 방식에 대해 설명하면 다음과 같다. 전체 K개의 송신수단중에서 J개의 송신수단으로 구성되는 조합은 모두 KCJ개인데, 가능한 모든 조합의 전송률을 구하여 비교하는 앞서 설명한 방법은 전송률이 가장 높은 사용자 조합을 찾아낼 수 있으나 복잡도가 높다는 단점이 있다. 따라서, 도 3에서와 같이 하면 복잡도를 크게 낮추면서도 최적치에 근접하는 성능을 달성할 수 있게 된다. 모든 사용자 조합을 다 검색하지 않고, 송신수단을 하나씩 순차적으로 선택함으로써 사용자 조합 선택의 복잡도를 크게 줄일 수 있다.
즉, 도 3을 참조하면, 일단 채널 추정부(12)에서 채널 반응 정보와 잡음 및 인접 셀로부터의 간섭신호 상관행렬을 추정하여 성능 계산부(14)에게로 보낸다(S10).
그 성능 계산부(14)는 입력된 잡음 및 간섭신호 상관행렬을 이용한 백색화를 수행한다(S12). 그 백색화 수행기법은 일반적으로 널리 알려진 공지의 기술들을 이용하여도 되고 앞서 설명한 수학식 4에 관련된 설명으로도 가능하게 수행된다.
그 후, 우선 전체 K개의 송신수단중에서 어느 한개의 송신수단이 선택되었을 경우 그 선택된 송신수단을 가장 큰 전송률을 갖는 송신수단으로 가정하고, 이를 상태 1(즉, s = 1)로 정의한다(S14).
이후, 상태 s에서는 상태 (s-1)에서 선택된 (s-1)개의 송신수단과 함께 선택되었을 경우 s개의 송신수단의 전송률의 합이 가장 큰 값을 갖게 되는 한 개의 송신수단을 추가로 선택한다(S16).
그리고 나서, 상태 s에서 선택된 송신수단의 전송률이 상태 (s-1)에서 선택된 사용자 조합의 전송률의 합보다 큰지를 비교한다(S18).
그 비교결과, 상태 s에서 선택된 송신수단의 전송률이 상태 (s-1)에서 선택된 사용자 조합의 전송률의 합보다 작으면(S18에서 "아니오") 그 상태 (s-1)에 해당하는 사용자 조합을 선택하여 해당 정보를 피드백 정보 송신부(18)를 통해 해당 송신수단에게로 전송한다(S20).
반대로, 상태 s에서 선택된 송신수단의 전송률이 상태 (s-1)에서 선택된 사용자 조합의 전송률의 합보다 크면(S18에서 "예") 상태 (s+1)로 넘어가게 된다(S22). 그 상태 (s+1)에서는 상태 s에서 선택된 사용자 조합을 기반으로 상기의 단계 S18 및 그 이하의 동작을 반복한다.
따라서, 최종 결정되는 사용자 조합에 속한 송신수단의 수는 채널 응답과 잡음 및 이웃 셀로부터의 간섭신호의 상관행렬의 특성에 따라 유동적으로 결정될 수 있으며 향상된 성능을 제공할 수 있다.
그리고, 상기 수신수단(100)의 피드백 정보 송신부(18)는 상기 사용자 조합 및 송신방식 결정부(16)에서 최종 선택된 사용자 조합과 그 최종 선택된 사용자 조합내의 각 송신수단이 전송할 전송률에 대한 정보를 해당 셀 안의 모든 송신수단들 에게 전송하여, 선택된 송신수단들이 정해진 주파수-시간 영역에서 데이터 스트림을 전송하게 한다.
그리고, 상기 수신수단(100)의 정보 복원부(20)는 상기 고주파 처리부(10)에서 출력되는 기저대역 신호로부터 정보를 복원하되 상기 사용자 조합 및 송신방식 결정부(16)에서 결정된 송신방식을 고려하여 복원한다.
한편, 상기 각각의 송신수단(200A, … , 200K)은 상기 수신수단(100)의 피드백 정보 송신부(18)에서 무선 전송된 피드백 정보를 수신 안테나를 이용하여 수신하는 피드백 정보 수신부(30); 송신하고자 하는 정보신호를 여러개의 신호 스트림(signal stream)으로 나누는 디멀티플렉서(32); 그 디멀티플렉서(32)로부터 다수개의 신호 스트림을 입력받고 상기 피드백 정보 수신부(30)에서 수신된 피드백 정보에 의거하여 각 송신 안테나의 가중치 행렬과 전력 할당치를 각 신호 스트림에 곱해주는 송신방식 구현부(34); 및 그 송신방식 구현부(34)에서 출력되는 기저대역 신호를 고주파 신호로 변환한 후에 다수의 송신 안테나를 이용하여 고주파 신호를 수신수단(100)에게로 무선 전송하는 고주파 처리부(36)를 구비한다.
(실시예 2-하향 링크시의 설명)
도 4는 다중 사용자 다중 셀 환경에서 다중 송수신 안테나를 가진 하나의 기지국이 다중 송수신 안테나를 가진 K개의 사용자 단말에게로 데이터 스트림을 전송하는 시스템을 보여주는 블록도이다. 실시예 2에서는 하향 링크에 대한 설명이므 로, 도 4의 수신수단(300A, … , 300K)을 사용자 단말 또는 이동국이라 하고 송신수단(400)을 기지국이라 한다. 도 4은 하나의 셀에 하나의 송신수단(400)과 다수의 수신수단(300A, … , 300K)이 있는 것으로 도시하였으나, 이는 이해를 돕기 위한 것이다. 실제적으로는 다수의 셀이 존재하고 그 각각의 셀에는 도 4에서와 같은 하나의 송신수단(400)과 다수의 수신수단(300A, … , 300K)이 존재한다.
그 각각의 수신수단(300A, … , 300K)은 고주파 처리부(40), 채널 추정부(42), 피드백 정보 송신부(44), 및 정보 복원부(46)를 포함한다.
그 고주파 처리부(40)는 상기 송신수단(400)에 존재하는 다수의 송신 안테나에서 전송된 고주파 신호를 다수의 수신 안테나를 사용하여 수신하여 기저대역 신호로 변환한다.
그 채널 추정부(42)는 그 고주파 처리부(40)로부터의 기저대역 신호에서 채널 반응 정보를 추정하고 잡음 및 이웃 셀로부터의 간섭신호의 상관행렬을 추정한다. 그 채널 추정부(42)는 앞서 설명한 실시예 1에서의 채널 추정부(12)와 동일한 구성 및 기능을 갖는 것으로 보아도 된다. 그에 따라, 그 채널 추정부(42)에 대한 설명은 실시예 1에서의 채널 추정부(12)의 설명으로 대체할 수 있고, 이러한 대체는 당업자에게 자명한 사실이다.
그리고, 상기 피드백 정보 송신부(44)는 그 채널 추정부(42)에서 추정된 채널 반응 정보와 잡음 및 이웃 셀로부터의 간섭신호의 상관행렬을 자신이 속한 셀의 송신수단(400)에게로 피드백시킨다. 상기 피드백 정보 송신부(44)에서 피드백되는 두가지 종류의 정보(즉, 한가지 종류는 채널 반응 정보이고 다른 한가지 종류는 잡 음 및 이웃 셀로부터의 간섭신호의 상관행렬)는 각각 별도로 피드백됨을 기본으로 하지만, 피드백의 정보량을 줄이기 위해 상술한 수학식 4에서 정의된 것과 같이 하나의 유효채널로 피드백될 수 있다. 즉, 상기 피드백 정보 송신부(44)는 잡음 및 이웃 셀로부터 오는 간섭신호의 상관행렬의 역행렬을 수신수단과 송신수단간의 채널 반응 정보에 곱하는 백색화 과정을 수행함으로써 얻어지는 유효채널을 송신수단으로 피드백시킨다. 그리하면, 그 유효채널만으로도 송신수단(400)은 이웃한 셀로부터 오는 간섭신호의 영향이 고려된 사용자 조합 선택을 할 수 있다. 이는 상술하였던 수학식 4 ~ 수학식 6을 활용함으로써 가능하다. 상기 잡음 및 이웃 셀로부터 오는 간섭신호의 상관행렬에 대한 역행렬은 당업자라면 누구라도 쉽게 알 수 있는 공지의 기술로 충분히 구할 수 있다.
상기의 실시예 2에서는 상기 피드백 정보 송신부(44)에서 유효채널을 얻어 낼 수 있는 것으로 설명하였으나, 상기 채널 추정부(42)에서 그 유효채널을 얻어 낼 수 있는 것으로 하여도 무방하다.
그리고, 상기 정보 복원부(46)는 상기 고주파 처리부(40)에서 출력되는 기저대역 신호로부터 정보를 복원하되 상기 채널 추정부(42)내의 잡음 및 간섭신호 상관행렬 추정부(42b)에서 추정된 잡음 및 간섭신호 상관행렬을 고려하여 복원한다.
한편, 상기 송신수단(400)은 상기 수신수단(300A, … , 300K)의 피드백 정보 송신부(44)에서 무선 전송된 피드백 정보를 수신 안테나를 이용하여 수신하는 피드백 정보 수신부(50); 그 피드백 정보 수신부(50)에 수신된 각각의 수신수단(300A, … , 300K)으로부터의 채널 반응 정보와 잡음 및 이웃 셀로부터 오는 간섭신호의 상관행렬 또는 상기 유효채널을 이용하여 J개의 수신수단을 선택할 경우의 전송률의 합을 계산하는 성능 계산부(52); 그 성능 계산부(52)에서 얻어낸 각 사용자 조합의 전송률의 합을 비교하여 원하는 사용자 조합을 선택하고 그 선택한 사용자 조합을 구성하는 각 수신수단에 대하여 상기 성능 계산부(52)에서 얻어낸 전송률 정보를 바탕으로 변조 지수와 채널 부호화율 등의 송신방식을 결정하는 사용자 조합 및 송신방식 결정부(54); 송신하고자 하는 정보신호를 여러개의 신호 스트림(signal stream)으로 나누는 디멀티플렉서(56); 그 디멀티플렉서(56)로부터 다수개의 신호 스트림을 입력받고 상기 사용자 조합 및 송신방식 결정부(54)로부터의 신호에 의거하여 각 송신 안테나의 가중치 행렬과 전력 할당치를 각 신호 스트림에 곱해주는 송신방식 구현부(58); 및 그 송신방식 구현부(58)에서 출력되는 기저대역 신호를 고주파 신호로 변환한 후에 다수의 송신 안테나를 이용하여 고주파 신호를 수신수단(300A, … , 300K)에게로 무선 전송하는 고주파 처리부(60)를 구비한다.
여기서, 상기 성능 계산부(52)는 선형적인 MMSE 수신기를 사용하여 각 수신수단(300A, … , 300K)의 전송률을 계산할 경우, 선택된 수신수단 J개에 대하여 수신된 신호에 곱해지는 가중치 벡터(수학식 5 참조)를 구하고, 이를 곱하여 얻어낸 각 수신수단의 데이터 스트림의 신호 대 잡음 간섭 비(수학식 6 참조)를 구하며, 이를 이용하여 선택된 J개의 수신수단의 전송률의 합을 구하게 된다. 여기서, 상기 선택된 J개의 수신수단은 1 내지 K(즉, 해당 셀내에 존재하는 수신수단의 총 개수)개의 범위내에 있다. 그리고, 그 선택된 수신수단 J개는 도 2에서와 같이 하나의 사용자 조합을 구성한다. 이러한 성능 계산부(52)에서의 동작은 앞서 실시예 1에서 설명한 성능 계산부(14)의 설명 부분을 참조하면 충분히 이해된다.
그리고, 상기 사용자 조합 및 송신방식 결정부(54)는 상기 성능 계산부(52)에서 얻어낸 각 사용자 조합의 전송률의 합을 비교하여 원하는 사용자 조합을 선택할 수 있다. 그리고, 그 사용자 조합 및 송신방식 결정부(54)는 선택된 사용자 조합을 구성하는 각 수신수단에 대하여 상기 성능 계산부(52)에서 얻어낸 전송률 정보를 바탕으로 변조 지수와 채널 부호화율 등의 송신방식을 결정한다. 특히, 본 발명은 수신수단의 수 J가 고정되지 않게 함으로써 사용자 선택 방식의 성능을 높일 수 있는 장치 및 방법이므로, 본 발명에서 선택되는 수신수단의 수 J는 1로부터 K에 이르기까지 변할 수 있다. 그리고, 인접 셀로부터 오는 간섭신호 전력값이 크거나 간섭신호의 수가 많을 경우에는 선택되는 사용자의 수가 감소할 수 있다. 상기 사용자 조합 및 송신방식 결정부(54)는 선택되는 사용자의 수가 1로부터 K까지 변하는 경우까지도 포함하여 사용자 조합을 찾는다. 그리고, 상기 사용자 조합 및 송신방식 결정부(54)에서 행해지는 전송률의 합이 가장 큰 사용자 조합을 선택하는 동작은 이미 앞서 설명한 실시예 1의 내용으로 갈음한다.
한편, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 예를 들어, 상술한 본 발명에서는 MMSE 수신기로 사용자별 채널을 분리하고 선택된 사용자마다 하나의 부채널을 할당하는 동작에 대하여 설명하였으나, 다른 사 용자 선택 방법을 적용하여 부채널을 할당하거나 사용자 선택과 사용자별로 복수개의 부채널 할당을 동시에 수행하는 방법 등 다른 방법을 적용하여 다중 송수신 안테나를 구비하는 무선통신 시스템의 성능을 향상시킬 수 있다. 그러므로, 본 발명의 범위는 상술한 실시예에 국한되지 않으며, 후술되는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
이상 상세히 설명한 바와 같은 본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 다중 사용자 및 다중 송수신 안테나로 구성되는 복수개의 공간 차원의 부채널을 사용자(즉, 사용자 단말)들에게 할당함에 있어서 인접 셀로부터 오는 간섭신호의 영향을 고려하여 지원할 사용자 그룹 및 사용자의 수를 선택함으로써 사용자 차원의 채널 및 인접 셀 간섭 신호의 가변성 및 독립성을 효과적으로 활용함으로 무선통신 시스템의 전송률을 향상시킬 수 있다.
둘째, 한정된 무선자원으로 보다 높은 속도의 데이터 전송을 가능하게 한다. 특히, 무선자원의 효율적인 활용을 위해 주로 이용되는 다중 셀 환경에서 필연적으로 존재하는 인접 셀 간섭의 영향을 다중 송수신 안테나를 활용하여 효율적으로 제거하면서도, 각 사용자의 전송률을 효과적으로 높일 수 있다.

Claims (24)

  1. 각 셀별로, 소정의 안테나를 갖춘 복수의 제 1수단 및 상기 복수의 제 1수단과 무선 통신을 수행하는 제 2수단을 구비한 다중 사용자 다중 셀 환경에서의 다중 송수신 안테나 장치로서,
    상기 제 2수단은,
    상기 각각의 제 1수단으로부터의 신호에 대한 채널 반응 정보를 추정하고, 잡음 및 이웃한 셀로부터의 간섭신호의 상관행렬을 추정하는 추정부;
    적어도 하나 이상의 제 1수단으로 구성되는 사용자 조합마다의 전송률 합을 상기 추정부에서 추정된 정보들을 이용하여 계산하는 계산부;
    상기 계산부에서 계산된 각 사용자 조합의 전송률 합을 상호 비교하여 어느 한 사용자 조합을 결정하는 결정부; 및
    상기 결정부에서 결정된 사용자 조합에 대한 정보를 해당 셀의 제 1수단에게로 피드백시키는 피드백부를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 사용자 다중 셀 환경에서의 다중 송수신 안테나 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 추정부는, 해당 셀의 제 1수단들이 신호를 보내지 않는 주파수-시간 영역에 대해서는 수신된 잡음 및 이웃한 셀로부터의 간섭신호에 대한 상관행렬을 추정하는 것을 특징으로 하는 다중 사용자 다중 셀 환경에서의 다중 송수신 안테나 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 계산부는, 상기 추정된 정보를 이용하여 각각의 제 1수단의 유효채널 정보를 구하고 상기 구한 유효채널 정보를 이용하여 사용자 조합마다의 전송률 합을 계산하는 것을 특징으로 하는 다중 사용자 다중 셀 환경에서의 다중 송수신 안테나 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 사용자 조합별로 구성되는 제 1수단의 수는 1 내지 K(K는 해당 셀내에 존재하는 제 1수단의 전체 수)개의 범위내인 것을 특징으로 하는 다중 사용자 다중 셀 환경에서의 다중 송수신 안테나 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 결정부는, 상기 결정된 사용자 조합으로 구성된 제 1수단에 대한 송신방식을 추가로 결정하는 것을 특징으로 하는 다중 사용자 다중 셀 환경에서의 다중 송수신 안테나 장치.
  6. 청구항 1 내지 청구항 5중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2수단은 기지국인 것을 특징으로 하는 다중 사용자 다중 셀 환경에 서의 다중 송수신 안테나 장치.
  7. 각 셀별로, 소정의 안테나를 갖춘 복수의 제 1수단 및 상기 복수의 제 1수단과 무선 통신을 수행하는 제 2수단을 구비한 다중 사용자 다중 셀 환경에서의 다중 송수신 안테나 장치에 적용되는 다중 송수신 방법으로서,
    상기 제 2수단이, 상기 각각의 제 1수단으로부터의 신호에 대한 채널 반응 정보를 추정하고 잡음 및 이웃한 셀로부터의 간섭신호의 상관행렬을 추정하는 제 1과정;
    상기 제 2수단이, 적어도 하나 이상의 제 1수단으로 구성되는 사용자 조합마다의 전송률 합을 상기 추정된 정보들을 이용하여 계산하는 제 2과정;
    상기 제 2수단이, 상기 계산된 각 사용자 조합의 전송률 합을 상호 비교하여 어느 한 사용자 조합을 결정하는 제 3과정; 및
    상기 제 2수단이, 상기 결정된 사용자 조합에 대한 정보를 해당 셀의 제 1수단에게로 피드백시키는 제 4과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 사용자 다중 셀 환경에서의 다중 송수신 방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 제 1과정은, 해당 셀의 제 1수단들이 신호를 보내지 않는 주파수-시간 영역에서는 잡음 및 이웃한 셀로부터의 간섭신호를 수신하여 그 수신된 잡음 및 간섭신호의 상관행렬을 추정하는 것을 특징으로 하는 다중 사용자 다중 셀 환경에서 의 다중 송수신 방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 해당 셀의 제 1수단들이 신호를 보내지 않는 주파수-시간 영역은 상기 제 1수단과 제 2수단간에 미리 약속된 구간으로 정의하는 것을 특징으로 하는 다중 사용자 다중 셀 환경에서의 다중 송수신 방법.
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 해당 셀의 제 1수단들이 신호를 보내지 않는 주파수-시간 영역은 상기 제 1수단들에서 전송되는 데이터 트래픽의 부하가 크지 않을 경우에 발생하는 비어있는 주파수-시간 영역으로 정의하는 것을 특징으로 하는 다중 사용자 다중 셀 환경에서의 다중 송수신 방법.
  11. 청구항 7에 있어서,
    상기 제 2과정은, 상기 추정된 정보들을 이용하여 각각의 제 1수단의 유효채널 정보를 구하는 제 1단계; 및
    상기 구한 유효채널 정보를 이용하여 사용자 조합마다의 전송률 합을 계산하는 제 2단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 사용자 다중 셀 환경에서의 다중 송수신 방법.
  12. 청구항 7에 있어서,
    상기 제 3과정에서의 사용자 조합 결정은, 가장 높은 전송률의 합을 갖게 하는 제 1수단을 하나씩 반복적으로 선택하여 이전의 전송률의 합과 비교함에 의해 가장 높은 전송률의 합을 갖는 사용자 조합을 결정하는 것을 특징으로 하는 다중 사용자 다중 셀 환경에서의 다중 송수신 방법.
  13. 청구항 7에 있어서,
    상기 제 3과정은, 상기 결정된 사용자 조합에 구성된 제 1수단에 대한 송신방식을 추가로 결정하는 것을 특징으로 하는 다중 사용자 다중 셀 환경에서의 다중 송수신 방법.
  14. 청구항 7 내지 청구항 13중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 사용자 조합별로 구성되는 제 1수단의 수를, 1 내지 K(K는 해당 셀내에 존재하는 제 1수단의 전체 수)개의 범위로 하는 것을 특징으로 하는 다중 사용자 다중 셀 환경에서의 다중 송수신 방법.
  15. 각 셀별로, 소정의 안테나를 갖춘 복수의 제 1수단 및 상기 복수의 제 1수단과 무선 통신을 수행하는 제 2수단을 구비한 다중 사용자 다중 셀 환경에서의 다중 송수신 안테나 장치로서,
    상기 각각의 제 1수단은, 해당 셀의 상기 제 2수단으로부터의 신호에 대한 채널 반응 정보를 추정하고 잡음 및 이웃한 셀로부터의 간섭신호의 상관행렬을 추정하는 추정부; 및 상기 추정부에서 추정된 정보를 해당 셀의 제 2수단에게로 피드백시키는 피드백부를 포함하고,
    상기 제 2수단은, 적어도 하나 이상의 제 1수단으로 구성되는 사용자 조합들에 대해 상기 피드백된 정보를 이용하여 각 사용자 조합의 전송률의 합을 계산하는 계산부; 및 상기 사용자 조합들에 대하여 상기 계산부에서 계산된 전송률의 합을 비교하여 어느 한 사용자 조합을 결정하는 결정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 사용자 다중 셀 환경에서의 다중 송수신 안테나 장치.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 추정부는, 상기 추정된 정보를 이용하여 해당 제 1수단의 유효채널 정보를 구하고 그 구한 유효채널 정보를 상기 피드백부를 통해 해당 셀의 제 2수단에게로 보내는 것을 특징으로 하는 다중 사용자 다중 셀 환경에서의 다중 송수신 안테나 장치.
  17. 청구항 15에 있어서,
    상기 피드백부는, 상기 추정된 정보를 이용하여 해당 제 1수단의 유효채널 정보를 구하고 그 구한 유효채널 정보를 해당 셀의 제 2수단에게로 보내는 것을 특징으로 하는 다중 사용자 다중 셀 환경에서의 다중 송수신 안테나 장치.
  18. 청구항 15에 있어서,
    상기 사용자 조합별로 구성되는 제 1수단의 수는 1 내지 K(K는 해당 셀내에 존재하는 제 1수단의 전체 수)개의 범위내인 것을 특징으로 하는 다중 사용자 다중 셀 환경에서의 다중 송수신 안테나 장치.
  19. 청구항 15 내지 청구항 18중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1수단은 사용자 단말이고, 상기 제 2수단은 기지국인 것을 특징으로 하는 다중 사용자 다중 셀 환경에서의 다중 송수신 안테나 장치.
  20. 각 셀별로, 소정의 안테나를 갖춘 복수의 제 1수단 및 상기 복수의 제 1수단과 무선 통신을 수행하는 제 2수단을 구비한 다중 사용자 다중 셀 환경에서의 다중 송수신 안테나 장치에 적용되는 다중 송수신 방법으로서,
    상기 각각의 제 1수단이, 해당 셀의 상기 제 2수단으로부터의 신호에 대한 채널 반응 정보를 추정하고 잡음 및 이웃한 셀로부터의 간섭신호의 상관행렬을 추정하는 제 1과정;
    상기 각각의 제 1수단이, 상기 추정된 정보를 해당 셀의 제 2수단에게로 피드백시키는 제 2과정;
    상기 제 2수단이, 적어도 하나 이상의 제 1수단으로 구성되는 사용자 조합들에 대해 상기 피드백된 정보를 이용하여 각 사용자 조합의 전송률의 합을 계산하는 제 3과정; 및
    상기 제 2수단이, 적어도 하나 이상의 제 1수단으로 구성되는 사용자 조합들에 대하여 상기 계산된 전송률의 합을 비교하여 어느 한 사용자 조합을 결정하는 제 4과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 사용자 다중 셀 환경에서의 다중 송수신 방법.
  21. 청구항 20에 있어서,
    상기 제 3과정은, 상기 피드백된 정보들을 이용하여 각각의 제 1수단의 유효채널 정보를 구하는 제 1단계; 및
    상기 구한 유효채널 정보를 이용하여 사용자 조합마다의 전송률 합을 계산하는 제 2단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 사용자 다중 셀 환경에서의 다중 송수신 방법.
  22. 청구항 20에 있어서,
    상기 제 4과정에서의 사용자 조합 결정은, 가장 높은 전송률의 합을 갖게 하는 제 1수단을 하나씩 반복적으로 선택하여 이전의 전송률의 합과 비교함에 의해 가장 높은 전송률의 합을 갖는 사용자 조합을 결정하는 것을 특징으로 하는 다중 사용자 다중 셀 환경에서의 다중 송수신 방법.
  23. 청구항 20에 있어서,
    상기 제 4과정은 상기 결정된 사용자 조합에 구성된 제 1수단에 대한 송신방 식을 추가로 결정하는 것을 특징으로 하는 다중 사용자 다중 셀 환경에서의 다중 송수신 방법.
  24. 청구항 20 내지 청구항 23중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 사용자 조합별로 구성되는 제 1수단의 수를, 1 내지 K(K는 해당 셀내에 존재하는 제 1수단의 전체 수)개의 범위로 하는 것을 특징으로 하는 다중 사용자 다중 셀 환경에서의 다중 송수신 방법.
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