KR20100102564A - 셀룰라 이동통신 시스템에서 셀간 간섭 제어 시스템 - Google Patents

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KR20100102564A
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고영조
안재영
이희수
서방원
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한국전자통신연구원
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Abstract

본 발명은 셀룰라 무선 통신 시스템에서 셀간 협력을 통해 셀간 간섭을 없애거나 줄이는 기술에 관한 것이다. 단말기는 복수의 기지국에 대한 채널 상태 정보를 생성하고, 채널 상태 정보를 서빙 셀로 전송한다. 서빙 셀은 협력 셀과 채널 상태 정보를 공유하고, 단말기에 대하여 협력 셀로부터의 간섭을 감소시킬 수 있는 협력 전송 모드를 결정한다.

Description

셀룰라 이동통신 시스템에서 셀간 간섭 제어 시스템{SYSTEM FOR CONTROLLING INTER CELL INTERFERENCE IN CELLULAR MOBILE SYSTEM}
본 발명은 이동통신 분야에 관한 것으로, 좀더 상세하게는 셀간 간섭을 제어하는 시스템에 관한 것이다.
셀 경계에 위치하는 단말은 다른 셀로부터 받는 간섭이 클 경우가 많아 데이터 전송률을 높이는데 한계가 있다. 셀간 협력 통신은 셀 경계에 위치한 단말의 데이터 전송률을 높이기 위한 기술로서 3GPP의 LTE-Advanced 시스템에 적용될 후보 기술중의 하나이다.
LTE-Advanced 시스템을 위해 논의되고 있는 OFDMA 하향링크를 위한 셀간 협력 통신은 다음의 두 가지 분야로 나눌 수 있다.
1) 합동 전송 (Joint Processing): 단말이 복수 개의 전송 지점(transmission point)으로부터 데이터를 전송 받는다.
2) 협력 스케줄링 (Coordinated Scheduling): 단말이 한 개의 전송 지점(기지국 또는 릴레이가 만드는 한 개의 셀)으로부터 데이터를 전송 받는다. 단말의 스케줄링과 프리코딩 (precoding) 혹은 빔포밍 (beam-forming)은 복수 개의 셀이 협력하여 이루어진다.
이 발명에서 기술하는 다중 셀 협력 송신 방식은 통상적인 셀에만 국한 되지 않는다. 이하에서는 편의상 셀이라 지칭하지만 셀은 릴레이 노드를 포함한다. 즉, 이 발명에서 기술하는 다중 셀 협력 송수신 방식은 통상적인 셀들의 협력 송수신, 릴레이 노드들의 협력 송수신, 통상적인 셀들과 릴레이 노드들의 협력 송수신 등의 다양한 형태에 모두 적용된다. 협력 송수신을 위해 셀간의 통신이 필요하다. 셀간 통신은 네트워크에 연결되는 백본 (backbone) 망을 사용하거나, 셀과 셀을 직접 연결하는 전용선을 사용하거나 혹은 셀간의 무선통신으로 이루어질 수도 있다. 셀간 무선통신의 경우 통신에 사용되는 무선자원은 셀과 단말간의 통신에 사용되는 주파수 밴드의 일부를 사용할 수도 있고 셀과 단말간의 통신에 사용되는 주파수 밴드와는 분리된 다른 주파수 밴드를 사용할 수도 있다.
본 발명의 목적은 셀룰라 이동통신 시스템에서 셀간 간섭 제어 하는 것이다.
본 발명의 목적은 협력 셀로부터 단말기로 전송되는 셀간 간섭의 세기를 감소 시키는 것이다.
상기의 목적을 이루기 위하여 본 발명은, 서빙 셀에 있어서, 상기 서빙 셀과 단말기간의 제1 채널에 대한 정보를 상기 단말기로부터 수신하고, 상기 서빙 셀에 인접한 협력 셀과 상기 단말기간의 제2 채널에 대한 정보를 상기 단말기로부터 수신하는 수신부, 상기 제1 채널에 대한 정보 및 상기 제2 채널에 대한 정보에 기반하여 상기 단말기에 대한 상기 협력 셀과의 협력 전송 모드를 결정하는 전송 모드 결정부 및 상기 협력 전송 모드에 따라서 데이터를 상기 단말기로 전송하는 전송부를 포함하는 서빙 셀을 제공한다.
본 발명은 단말기에 있어서, 서빙 셀과의 제1 채널에 대한 정보를 생성하고, 협력 셀과의 제2 채널에 대한 정보를 생성하는 채널 정보 생성부, 상기 제1 채널에 대한 정보 및 상기 제2 채널에 대한 정보를 상기 서빙 셀로 전송하는 전송부 및 상기 제1 채널에 대한 정보 및 상기 제2 채널에 대한 정보에 기반하여 결정된 협력 전송 모드에 따라서 전송된 데이터를 수신하는 수신부를 포함하는 단말기를 제공한다.
본 발명은 협력 셀에 있어서, 단말기로 파일럿 신호를 전송하는 전송부, 및 수신부를 포함하고, 상기 단말기는 상기 파일럿 신호에 기반하여 생성된 상기 협력 셀과의 채널에 대한 정보를 서빙 셀로 전송하고, 상기 서빙 셀은 상기 채널에 대한 정보에 기반하여 상기 단말기에 대한 협력 전송 모드를 결정하고, 상기 수신부는 상기 전송 모드에 대한 정보를 수신하고, 상기 전송부는 협력 전송 모드에 따라서 상기 단말기로 데이터를 전송하는 협력 셀을 제공한다.
본 발명에 따르면 셀룰라 이동통신 시스템에서 셀간 간섭을 제어할 수 있다.
본 발명에 따르면 협력 셀로부터 단말기로 전송되는 셀간 간섭의 세기를 감소 시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 간섭 제어 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 셀간 주파수 자원 할당을 고려하여 셀간 간섭을 제어하는 본 발명의 일실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 셀간 부분 주파수 재사용 기법 및 프리코딩 제어 기법을 적용하는 경우에, 각 셀의 주파수 자원에 따른 송신 전력의 설정과 셀간 협력을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 서빙 셀의 구조를 도시한 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 단말기의 구조를 도시한 블록도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 협력 셀의 구조를 도시한 블록도이다.
도 1은 본 발명에 따른 간섭 제어 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
서빙 셀(110)은 서빙 기지국(111) 및 단말기(140)를 포함한다. 단말기(140)는 서빙 셀(110)내에 위치하고, 서빙 기지국(111)으로부터 데이터를 수신한다. 단말기(140)가 서빙 셀(110)의 외곽에 위치한 경우에도, 협력 셀(120)에 속하는 협력 기지국(121)은 단말기(140)로 간섭 신호를 전송한다. 이를 셀간 간섭이라고 한다.
셀간 간섭의 영향을 감소시키기 위하여 협력 전송 기법이 연구된다. 협력 전송 기법은 복수의 셀(110, 120)이 서로 협력하여 신호를 전송함으로써, 단말기(140)로 전송되는 간섭 신호의 영향을 감소시키는 기술이다.
협력 전송 기법의 일예인 합동 전송(Joint Processing) 기법은 단말기(140)가 복수의 셀(110, 120)로부터 동시에 동일한 데이터를 수신하는 기법이다. 복수의 셀(110, 120)로부터 동일한 데이터가 전송되므로, 협력 셀(120)으로부터의 신호가 강하면 강할수록, 단말기(140)의 데이터 수신 성능이 향상된다.
협력 전송 기법의 다른 예인, 협력 스케줄링(Coordinated Scheduling) 기법의 일실시예에 따르면 특정 시점에서 복수의 셀(110, 120)들 중에서 어느 하나의 셀만이 단말기(140)로 데이터를 전송한다. 복수의 셀(110, 120)들 중에서 다른 셀들은 단말기(140)에 간섭신호를 만들지 않기 위해 해당 자원에 데이터를 전송하지 않는다.
협력 스케쥴링 기법의 다른 예에 따르면, 협력 셀은 데이터를 프리코딩하여 간섭 신호가 단말기(140)로 전달되지 않도록 하거나 약화된 간섭신호가 전달되도록 할 수 있다.
협력 전송 기법에서는 단말기(140)는 복수의 셀(110, 120)에 대한 정보를 서빙 셀(110)을 관할하는 서빙 기지국 (111)으로 전송하고 서빙 기지국(111)은 정보를 협력 셀(120)을 관할하는 협력 기지국(121)과 공유하여 단말기(140)에 대한 최적의 전송 기법을 결정할 수 있다.
1. 하나의 셀에 대한 정보를 피드백
이하 단말기(140)가 서빙 셀(110)에 대한 채널상태정보를 서빙 셀(110)로 전송하는 여러 가지 실시예들에 대하여 살펴보기로 한다.
1) 코드북에 기초한 프리코딩 MIMO 방식
각 셀(110, 120)이 복수개의 송신 안테나를 가지고 있는 경우 다음과 같이 코드북 (codebook)에 기초한 프리코딩 (precoding) MIMO 방식을 생각할 수 있다.
각 셀(110, 120)의 송신안테나의 개수가 N 일 때, 코드북을 구성하는 프리코딩 행렬(matrix)은 하기 수학식 1과 같이 N x N 행렬이다. 코드북은 다수 개의 프리코딩 행렬로 구성된다. 프리코딩 행렬의 각 열 벡터를 프리코딩 벡터라 할 수 있다. 하기 수학식 1에서 '
Figure pat00001
'가 각각 프리코딩 벡터에 해당한다.
[수학식 1]
Figure pat00002

일실시예에 따르면, 단말기(140)는 특정 자원 블럭 또는 단말기(140)가 선호하는 자원 블럭에 대하여 프리코딩 행렬의 인덱스(PMI:Precoding Matrix Index)를 서빙 셀 기지국(111)으로 전송할 수 있다.
자원 블록은 특정 주파수 블록 또는 특정 시간 구간을 의미할 수 있다.
서빙 셀 기지국(111)은 단말기(140)로부터 수신한 프리코딩 행렬의 인덱스에 기반하여 데이터 전송에 사용할 프리코딩 행렬을 선택하고, 선택된 프리코딩 행렬을 이용하여 데이터를 단말기(140)로 전송한다.
1) 채널 행렬과 유효 잡음을 포함하는 피드백
단말기(140)는 채널 추정을 통해 채널 추정값을 얻을 수 있다. 단말기(140)의 수신 안테나 개수가 NR 개 이고 서빙 셀(110)의 송신 안테나 개수가 NT 개 일때, 단말기(140)가 채널추정을 통해 얻은 채널 추정값은 크기가 (NR x NT)인 행렬이다. 단말기(140)가 복수의 부 반송파(subcarrier)를 이용하여 서빙 셀 기지국(111)으로부터 데이터를 수신하는 경우, k번째 부반송파 (subcarrier)의 채널 행렬 (Channel Matrix)을
Figure pat00003
라고 표기하면
Figure pat00004
는 하기 수학식 2와 같이 표현할 수 있다.
[수학식 2]
Figure pat00005

이 경우, 단말기(140)는 서브밴드내의 다수 부반송파를 대표하는 한 개 부반송에 해당하는 행렬
Figure pat00006
를 골라 피드백하거나 부반송파들에 대해 평균하여 얻은 행렬을 피드백할 수 있다.
l번째 서브밴드내
Figure pat00007
개의 부반송파가 있는 경우에,
Figure pat00008
를 j번째 부반송파에 해당하는 채널 행렬이라고 하면 l번째 서브 밴드에 해당하는 피드백은
Figure pat00009
가 된다. 단말기(140)는 l 번째 서브밴드에 대한 피드백으로
Figure pat00010
을 서빙 셀 기지국(111)으로 피드백 한다.
일실시예에 따르면 단말기(140)는 채널 추정 값
Figure pat00011
을 양자화하고, 양자화된
Figure pat00012
을 서빙 셀 기지국(111)으로 피드백할 수 있다.
서빙 셀 기지국(111)이 단말기(140)에 자원을 할당하고 MCS (Modulation and Coding Scheme)를 결정하기 위해서, 서빙 셀 기지국(111)은 단말기(140)가 수신하는 협력 셀(120)로부터의 간섭과 열잡음의 양을 알아야 한다. 이를 위해 단말기(140)는 협력 셀(120)로 부터의 간섭과 단말기(140)의 열잡음을 측정하여 그 양을 서빙 셀 기지국(111)에 알려줄 수 있다. 협력 셀(120)으로부터의 간섭과 단말 열잡음을 더하여 얻어진 신호를 유효잡음이라고 하자. 단말은 l번째 서브밴드에 대해 수신 신호 중에서 유효잡음이 차지하는 평균 에너지를 아래와 같이 계산할 수 있다.
[수학식 3]
Figure pat00013

여기서,
Figure pat00014
이고,
Figure pat00015
는 l 번째 서브밴드의 j번째 반송파에 대해 r번째 수신 안테나에서 발생하는 유효잡음의 에너지 값이다. 즉,
Figure pat00016
는 수신 안테나에 대해 평균을 취하여 얻어진다. 단말의 피드백 정보량을 줄이기 위해 피드백이 이루어지는 모든 서브밴드에 대해 평균을 취하여 얻어진 평균 유효잡음
Figure pat00017
을 피드백 할 수도 있다. 단말기(140)는 하기 수학식 4에 따라서 평균 유효 잡음
Figure pat00018
을 산출할 수 있다.
[수학식 4]
Figure pat00019

여기서
Figure pat00020
는 부반송파의 총 개수이고,
Figure pat00021
는 j번째 반송파에 대해 얻어진 셀간 간섭과 단말의 열잡음이 더해진 값이다.
단말기(140)는 l번째 서브밴드에 대해 수신 신호 중에서 유효잡음이 차지하는 평균 에너지
Figure pat00022
를 산출하거나, 피드백이 이루어지는 모든 서브밴드에 대해 평균을 취하여 얻어진 평균 유효잡음
Figure pat00023
을 산출할 수 있다.
1) 채널 공분산 행렬과 유효잡음을 포함하는 단말기의 피드백
Figure pat00024
를 단말이 측정한, k 번째 반송파 r번째 수신 안테나에서 발생하는 유효잡음의 에너지 값이라고 하자. 유효 채널 행렬 (Effective Channel Matrix)는 하기 수학식 5와 같이 정의될 수 있다.
[수학식 5]
Figure pat00025

좀 더 간단하게는 아래와 같이
Figure pat00026
를 수신 안테나에 대해 평균을 취한 값인
Figure pat00027
으로 대체하여 유효 채널 행렬을 하기 수학식 6과 같이 정의할 수도 있다.
[수학식 6]
Figure pat00028

단말기(140)는 하기 수학식 7과 같이 k번째 부반송파의 유효 채널 공분산 행렬 (covariance matrix)
Figure pat00029
를 구할 수 있다.
[수학식 7]
Figure pat00030

여기서,
Figure pat00031
는
Figure pat00032
에 전치(transpose)와 켤레 복소수(complex conjugate)를 취하여 얻어지는 행렬이다.
Figure pat00033
는 따라서 그 크기가 (NT x NT) 인 허미션(hermitian) 행렬이다.
단말기(140)는 피드백 수행을 위해 다수 개의 연속적인 부반송파를 서브밴드로 설정할 수 있다. l 번째 서브밴드에 속하는 부반송파의 개수가
Figure pat00034
이고 l 번째 서브밴드에 속하는 j 번째 부반송파의 covariance matrix를
Figure pat00035
하면 l 번째 서브밴드에 대한 covariance matrix
Figure pat00036
은 하기 수학식 8과 같이 구할 수 있다.
[수학식 8]
Figure pat00037

단말기(140)는 l 번째 서브밴드에 대한 피드백으로
Figure pat00038
을 서빙 셀 기지국(111)으로 피드백 한다.
1) 채널 고유 행렬과 고유값 및 유효잡음을 포함하는 단말기의 피드백
단말기(140)는 공분산 행렬
Figure pat00039
을 하기 수학식 9에 따라서 특이값 분해(SVD: Singular Value Decomposition)할 수 있다.
[수학식 9]
Figure pat00040

여기서, 0 은 구성원소가 모두 0인 행렬을 나타낸다.
Figure pat00041
는 0이 아닌 (Non-zero) 고유값 (Eigenvalues) 을 갖는 고유벡터 (Eigenvector)를 열벡터로 하여 구성된 고유행렬이다.
Figure pat00042
은 0이 아닌 고유값의 개수가 R개라고 하면 하기 수학식 10과 같은 형태를 갖게 된다.
[수학식 10]
Figure pat00043

여기서,
Figure pat00044
은
Figure pat00045
의 0이 아닌 고유값들에 해당한다.
Figure pat00046
은 R 개의 열 벡터 (Column Vector)로 이루어진 채널 고유 행렬이다. SVD의 성질에 의해
Figure pat00047
를 구성하는 i번째 열 벡터는
Figure pat00048
를 자신의 고유값으로 갖는다는 것을 알 수 있다. 단말은 l번째 서브밴드에 대해서
Figure pat00049
, 고유값
Figure pat00050
, 그리고 (2)에 소개한 방식으로 구한 유효잡음
Figure pat00051
을 피드백 정보로 구성하여 기지국에 보낼 수 있다. 다른 방법으로는 단말이 l번째 서브밴드에 대해서
Figure pat00052
와 고유값
Figure pat00053
을 보내고 이와 함께 평균 유효잡음
Figure pat00054
을 보내는 방법을 생각할 수 있다.
1) 고유 행렬과 유효 고유값을 포함하는 단말기의 피드백
고유값
Figure pat00055
을 유효 잡음값으로 나누면 해당 고유벡터의 유효 SINR에 해당하는 값을 얻을 수 있다. 즉,
Figure pat00056
는 기지국이
Figure pat00057
의 n번째 열벡터를 사용하여 전송하였을 때 단말기의 예상 수신 SINR값에 해당한다. 따라서 기지국은 이 값을 사용하여 단말기에게 전송되는 데이터의 MCS를 결정할 수 있다. 따라서, 단말기의 피드백의 다른 예로 단말은 l번째 서브밴드에 대해서
Figure pat00058
와 함께 고유값
Figure pat00059
을 유효잡음으로 나눈 유효 고유값
Figure pat00060
을 피드백할 수 있다. 여기서, 평균 유효잡음을 이용하여
Figure pat00061
을 유효 고유값으로 피드백할 수도 있다.
1) 채널 고유 행렬과 고유값을 포함하는 단말기의 피드백
또 다른 실시예에 따르면, 단말기(140)는 유효 채널 행렬에 대하여 하기 수학식 11과 같이 특이값 분해를 수행할 수 있다.
[수학식 11]
Figure pat00062

단말기(140)는 l번째 서브밴드에 대해서
Figure pat00063
와 해당하는 고유값
Figure pat00064
을 피드백 정보로 구성하여 서빙 셀 기지국(111)으로 전송 할 수 있다.
1. 복수의 셀에 대한 정보를 피드백
이상 단말기(140)가 서빙 셀(110)에 대한 채널상태정보를 서빙 셀 지기국(111)으로 전송하는 실시예에 대하여 설명하였다. 이하에서는 단말기(140)가 서빙 셀(110)뿐만 아니라 협력 셀(120)에 대한 채널상태정보를 생성하고, 생성된 협력 셀(120)에 대한 정보를 서빙 셀 기지국(111)으로 전송하는 실시예에 대하여 설명하기로 한다.
합동 전송에 참여하는 셀의 개수가
Figure pat00065
라고 하고 i번째 셀에 대한 채널에서, k번째 부반송파의 채널 행렬을
Figure pat00066
라고 하자. i번째 셀이
Figure pat00067
개의 송신 안테나를 가지고 있다고 할 때
Figure pat00068
는 크기가
Figure pat00069
이다. 협력 전송에 참여하는 셀들에 대한 채널 행렬
Figure pat00070
는 하기 수학식 12와 같이 표현된다.
[수학식 12]
Figure pat00071

즉, 협력 전송에 참여하는 셀이 복수인 경우에, 채널 추정값은 복수의 채널 행렬을 포함하는 행렬 집합이다. 따라서 이에 해당하는 채널 공분산 행렬은
Figure pat00072
가 된다.
1) 코드북에 기초한 프리코딩 MIMO 방식
코드북(codebook)은 프리코딩 행렬 혹은 프리코딩 벡터들로 이루어진다. 단말은 자신에게 사용되기를 바라는 프리코딩 행렬 혹은 프리코딩 벡터를 코드북에서 선택하여 이를 지지국에 피드백의 형태로 알려줄 수 있다. 기지국은 단말의 피드백을 참고로 하여 실제 전송에 사용하는 프리코딩을 선택한다.
이웃셀의 간섭을 줄이기 위해 다음과 같이 단말의 피드백을 바탕으로, 각 셀은 간섭을 많이 주는 이웃셀에 대해 사용하는 프리코딩에 대한 제한을 요구할 수 있다. 이를 위해 단말이 서빙셀 (Serving cell)에 피드백하는 정보는 아래와 같이 다양한 것들이 있을 수 있다.
일실시예에 따르면, 단말기(140)는 특정 협력 셀(120)이 사용하기를 바라는 프리코딩 행렬의 인덱스를 피드백할 수 있다. 단말기(140)는 협력 셀(120)으로부터의 간섭 신호의 세기가 최소화되도록 프리코딩 행렬의 인덱스를 선택할 수 있다.
다른 실시예에 따르면 단말기(140)는 특정 협력 셀(120)이 사용하지 않기를 바라는 프리코딩 행렬의 인덱스를 피드백한다. 단말기(140)는 협력 셀(120)으로부터의 간섭 신호의 세기가 최대가 되는 프리코딩 행렬의 인덱스를 선택할 수 있다.
서빙 셀(110)은 단말기(140)로부터 수신한 프리코딩 행렬의 인덱스를 협력 셀(120)으로 전송한다. 협력 셀(120)은 서빙 셀(110)으로부터 프리코딩 행렬의 인덱스를 수신하고, 수신된 프리코딩 행렬의 인덱스에 기반하여 프리코딩 행렬을 선택한다. 협력 셀(120)은 선택된 프리코딩 행렬을 이용하여 데이터를 전송한다. 협력 셀(120)은 협력 셀(120)이 단말기(140)로 전송하는 간섭 신호의 세기가 감소되도록 프리코딩 행렬을 선택할 수 있다.
2) 채널 행렬과 유효잡음을 포함하는 단말기의 피드백
단말기(140)는 서브밴드내의 다수 부반송파를 대표하는 한 개 부반송에 해당하는 행렬 집합
Figure pat00073
를 피드백하거나 부반송파들에 대해 평균하여 얻은 행렬을 피드백할 수 있다. 평균의 경우,
Figure pat00074
를 l번째 서브밴드내
Figure pat00075
개의 부반송파가 있고 j번째 부반송파에 해당하는 채널 행렬이라고 하면 l번째 서브밴드에 해당하는 피드백은
Figure pat00076
가 된다.
유효잡음은 앞에서 이미 기술한 방식과 같이, 단말은 l번째 서브밴드에 대해 수신 신호 중에서 유효잡음이 차지하는 평균 에너지
Figure pat00077
를 계산하거나, 단말의 피드백 량을 줄이기 위해 피드백이 이루어지는 모든 서브밴드에 대해 평균을 취하여 얻어진 평균 유효잡음
Figure pat00078
을 피드백 할 수도 있다.
1) 채널 공분산 행렬과 유효잡음을 포함하는 단말기의 피드백
단말의 수신 안테나 개수가 NR 개 이고 특정 이웃셀의 송신 안테나 개수를 NT 개 일때, 이 특정 이웃셀과 단말과의 무선 채널에 대해, 대해 단말이 채널추정을 통해 얻은 k번째 부반송파 (subcarrier)에서의 이 이웃 셀의 채널 행렬 (Channel Matrix)를
Figure pat00079
라고 표기하면 이는 크기가 (NR x NT) 인 하기 수학식 13의 행렬로 표현할 수 있다.
[수학식 13]
Figure pat00080

단말기(140)는 하기 수학식 14에 따라서 k번째 부반송파의 채널 공분산 행렬 (covariance matrix)
Figure pat00081
를 생성 수 있다.
[수학식 14]
Figure pat00082

여기서,
Figure pat00083
는
Figure pat00084
에 전치와 켤레 복소수를 취하여 얻어지는 행렬을 의미한다. 따라서,
Figure pat00085
는 그 크기가 (NT x NT)인 허미션
Figure pat00086
행렬이 다.
단말기(140)는 피드백 수행을 위해 다수 개의 연속적인 부반송파를 서브밴드로 설정할 수 있다. l 번째 서브밴드에 속하는 부반송파의 개수가
Figure pat00087
이고 l 번째 서브밴드에 속하는 j 번째 부반송파의 채널 공분산 행렬을
Figure pat00088
라고 하면 l 번째 서브밴드에 대한 채널 공분산 행렬
Figure pat00089
은 하기 수학식 15와 같이 구할 수 있다.
[수학식 15]
Figure pat00090

단말기(140)는 l 번째 서브밴드에 대한 피드백으로
Figure pat00091
을 기지국으로 피드백한다.
1) 채널 고유 행렬과 고유값 및 유효잡음을 포함하는 단말기의 피드백
단말기(140)는
Figure pat00092
에 대하여 특이값 분해를 수행할 수 있다. 즉,
Figure pat00093
라 쓸 수 있고 다시
Figure pat00094
라 표현할 수 있다. 여기서, 0은 구성원소가 모두 0인 행렬을 나타낸다.
Figure pat00095
는 0이 아닌 고유값 (Eigenvalues)을 갖는 고유벡터 (Eigenvector)를 열벡터로 하여 구성된 고유행렬이다. 0이 아닌 고유값의 개수가 R개라고 하면
Figure pat00096
은 하기 수학식 16와 같은 형태를 갖게 된다.
[수학식 16]
Figure pat00097

여기서,
Figure pat00098
은
Figure pat00099
의 0이 아닌 고유값들에 해당한다.
Figure pat00100
은 R 개의 열 벡터 (Column Vector)로 이루어진 채널 고유 행렬이다. SVD의 성질에 의해
Figure pat00101
를 구성하는 i번째 열 벡터는
Figure pat00102
를 자신의 고유값으로 갖는다는 것을 알 수 있다. 단말기(140)는 l번째 서브밴드에 대해서
Figure pat00103
를 피드백 정보로 구성하여 기지국에 전송할 수 있다. 이에 더하여 추가적으로
Figure pat00104
를 전송할 수도 있다.
1. 셀간 간섭 제어 과정
1) 코드북 기반의 피드백
서빙 셀(110)은 단말기(140)로부터 프리코딩 행렬의 인덱스를 수신한다. 서빙 셀(110)은 특정 협력 셀(120)에 대해 사용을 제한할 프리코딩 행렬 인덱스를 결정하거나, 특정 협력 셀(120)에 대해 사용을 추천할 프리코딩 행렬 인덱스를 결정할 수 있다.
서빙 셀(110)은 결정된 프리코딩 행렬 인덱스를 협력 셀(120)으로 전송하고, 협력 셀(120)은 서빙 셀(110)이 결정한 프리코딩 행렬 인덱스에 기반하여 협력 셀(120)이 데이터를 전송하기 위하여 이용할 프리코딩 행렬 인덱스를 선택한다.
일실시예에 따르면, 협력 셀(120)은 협력 셀(120)이 사용을 제한할 프리코딩 행렬 인덱스를 서빙 셀(110)으로부터 수신할 수 있다. 협력 셀(120)은 수신한 프리코딩 행렬 인덱스를 제외한 다른 프리코딩 행렬 인덱스를 이용하여 데이터를 전송한다.
다른 실시예에 따르면, 협력 셀(120)은 협력 셀(120)이 사용할 프리코딩 행렬 인덱스를 서빙 셀(110)으로부터 수신할 수 있다. 협력 셀(120)은 수신한 프리코딩 행렬 인덱스 중에서 데이터를 전송하기 위하여 이용할 프리코딩 행렬 인덱스를 선택할 수 있다.
2) 채널 행렬 기반의 단말 피드백
일실시예에 따르면, 서빙 셀(110)은 단말기(140)로부터 채널 행렬을 수신할 수 있다. 서빙 셀(110)은 채널 행렬을 이용하여 채널 공분산 행렬을 생성할 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 서빙 셀(110)은 단말기(140)로부터 채널 공분산 행렬을 수신할 수 있다.
서빙 셀(110)은 협력 셀(120)에 대해 주파수 자원별로 간섭으로부터 보호받아야 하는 무선 자원에 대한 채널 공분산 행렬 정보를 하기 표 1과 같이 생성할 수 있다.
[표 1]
Figure pat00105

표 1에서
Figure pat00106
는 k번째 단말기의 특정 이웃셀에 대한, l번째 주파수 자원블럭에 대한 채널 공분산 행렬을 뜻한다.
또한, 서빙 셀(110)은 협력 셀(120)에 대해 주파수 자원별로 간섭으로부터 보호받아야 하는 무선 자원에 대한 채널 고유 행렬 정보를 하기 표 2와 같이 생성할 수 있다.
[표 2]
Figure pat00107

표 2에서,
Figure pat00108
는 k번째 단말기의 특정 이웃셀에 대한, l번째 주파수 자원블럭에 대한 0이 아닌 고유값을 갖는 고유 벡터 혹은 상대적으로 작은 고유값을 갖는 고유벡터들로 구성한 채널 고유 행렬을 뜻한다. 표 2에는 나타나 있지 않지만 표 2에 더하여 추가적으로 각 고유 행렬에 해당하는 고유값
Figure pat00109
을 추가적으로 더 보낼 수도 있다.
서빙셀은 단말이 피드백한 정보를 바탕으로 셀간 협력을 수행할 때 실질적인 도움을 될 만한 셀 만을 골라내어 이를 단말에게 알려줄 수 있다. 대개 이 셀들은 단말에게 간섭을 주로 미치는 주요 간섭 셀에 해당한다. 또한, 단말은 이웃 셀의 송신 안테나 개수, 각 송신 안테나의 레퍼런스 시그널의 시간-주파수 자원공간에서의 위치, 사용하는 코드북에 대한 정보를 자체적으로 획득하지 못할 수 있다. 따라서, 서빙 셀은 단말에게 주요 간섭 셀의 송신안테나 개수, 코드북 등에 대한 정보를 알려 줄 수 있다. 단말은 이를 바탕으로 특정 셀에 대한 제한 프리코딩, 추천 프리코딩, 채널 공분산 행렬 혹은 채널 고유 행렬을 구하여 서빙 셀에 피드백한다.
도 2는 셀간 주파수 자원 할당을 고려하여 셀간 간섭을 제어하는 본 발명의 일실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 2의 (a)는 셀 A0, A1, A2의 주파수 대역에 따른 송신 전력 할당을 도시한 도면이고, (b)는 셀 B0, B1, B2, B3의 주파수 대역에 따른 송신 전력 할당을 도시한 도면이고, (c)는 셀 C0, C1, C2의 주파수 대역에 따른 송신 전력 할당을 도시한 도면이다.
셀 A0, A1, A2에 대해서는 주파수 대역 FA에 강한 송신 전력이 할당되고, 셀 B0, B1, B2, B3에 대해서는 주파수 대역 FB에 강한 송신 전력이 할당된다. 또한, 셀 C0, C1, C2에 대해서는 주파수 대역 FC에 강한 송신 전력이 할당된다.
주파수 자원 FA의 경우 셀 A0, A1 A2 등에서 셀 경계 단말을 위한 주파수 자원으로 사용된다. 이 경우에 주파수 자원 FA에 대해 셀 A0, A1, A2 등은 주사용자 (Master)가 된다. 주파수 자원 FB의 경우 셀 B0, B1, B2 등에서 셀 경계 단말을 위한 주파수 자원이다. 이 경우에 주파수 자원 FB에 대해 셀 B0, B1, B2 등이 주사용자가 된다. 주파수 자원 FC의 경우 셀 C0, C1 C2 등에서 셀 경계 단말을 위한 주파수 자원이다. 이 경우에 주파수 자원 FC에 대해 셀 C0, C1, C2 등이 주사용자가 된다. 셀 A0, A1, A2 등을 관할하는 기지국들 각자 기지국의 주요 협력 셀들에 대해 프리코딩 행렬 인덱스를 생성하거나, (표1) 또는 (표2)와 같은 채널정보를 구성한다. 비슷하게 셀 B0, B1, B2 등을 관할하는 기지국들은 FB 자원에 대해서, 셀 C0, C1, C2 등을 관할하는 기지국들은 FC 자원에 대해서 프리코딩 행렬의 인덱스 혹은 채널정보를 구성한다. 협력 셀은 프리코딩 행렬의 인덱스 또는 채널 정보에 따라서 간섭을 제어하므로, 이를 간섭 제어 정보라고 말할 수 있다.
[표 1], [표 2]에서 사용제한 혹은 추천 정보, 혹은 채널 정보가 제공되는 주파수 자원의 단위는 가장 작게는 OFDM 전송에 사용되는 반송파가 될 수 있고 가장 크게는 FA, FB, FC와 같이 셀 경계자원으로 사용되는 전체 자원이 될 수 있다. 3GPP LTE에서 단말에게 할당되는 자원의 기본단위인 자원블럭 (Resource block)은 12개의 인접한 반송파 묶음으로 구성된다. 따라서 간섭 제어 정보가 제공되는 최소 자원 단위는 자원블럭이 되는 것이 바람직하다. 각 기지국은 특정 협력 셀에게 전송할 간섭 제어 정보를 자원블럭 마다 구성한다.
구성된 간섭 제어 정보는 서빙 셀이 해당 협력 셀로 전송한다. 전송되는 정보는 [표 1] 또는 [표 2]와 같은 형태의 정보가 될 수 있다. 이 전송은 대개 기지국 간의 정보 교환을 위한 경로인 X2 인터페이스를 통해 일어난다. 기지국이 릴레이 노드인 경우에는 무선 채널을 통해 정보 교환이 이루어질 수도 있다.
일실시예에 따르면 하나의 물리 기지국은 복수의 셀에 대한 제어를 수행할 수 있다. 예를 들어 하나의 물리 기지국은 특정 셀을 구성하는 복수의 섹터에 대한 제어를 수행할 수 있다. 이 경우에, 하나의 물리 기지국은 각 섹터를 제어하는 복수의 가상 기지국을 포함하는 것으로 생각될 수 있다.
이 경우에, 동일한 물리 기지국에 포함된 서빙 셀과 협력 셀의 제어가 중앙적 제어 (Centralized Control)를 통해 쉽게 이루어 질 수 있다. 따라서, 이 경우 위의 간섭 제어 정보를 교환하는데 있어서 시간적 지체 (delay)나 전송 데이터의 오버로드 (overload) 등의 문제가 발생하지 않는다.
반면, 서빙 셀과 협력 셀이 서로 다른 기지국에 속하게 되면 (즉, 위 간섭 제어 정보가 서로 다른 기지국간에 서로 교환되어야 하는 경우에는) 분산적 제어 (Distributed Control)가 이루어져야 하므로 백홀 (backhaul)을 통한 시간적 지체와 오버로드를 감안할 때 아래와 같은 방식이 바람직하게 여겨진다. 아래에서는 서빙 셀과 협력 셀이 서로 다른 물리 기지국에 속한 경우에 한하여 기술한다.
도 3은 셀간 부분 주파수 재사용 기법 및 프리코딩 제어 기법을 적용하는 경우에, 각 셀의 주파수 자원에 따른 송신 전력의 설정을 설명하기 위한 도면이다.
도 3의 (a)는 기지국간 간섭 제어 정보 교환의 예를 보여주는 그림으로 한 개 기지국이 한 개 셀을 관할한다고 가정한다. 단말기(340)가 기지국 A의 커버리지에 속하면서 셀 경계 지역에 위치하고 있다. 단말기(340)은 이웃한 협력 셀 B(321)와 협력 셀 C(331)로부터 강한 간섭 신호를 수신한다. 그림에서 화살표는 서빙 셀 A(311)가 단말기(340)로 강한 간섭 신호를 전송하는 협력 셀 B(321)와 협력 셀 C(331)에게 간섭 제어 정보를 전송하는 것을 나타낸다.
단말기(340)의 위치에 따라 강한 간섭을 주는 협력 셀이 달라 질 수 있다. 서빙 셀(311)은 단말기(340)의 측정 (measurement) 보고를 토대로 하여 단말기(340)에 대해 간섭 제어를 수행하는 협력 셀들 결정하고, 이를 단말기(340)에게 알려 줄 수 있다. 단말기(340)는 서빙 셀(311)이 지정한 협력 셀(321, 331)에 대해서만 간섭 제어 정보(프리코딩 추천 혹은 제한정보 혹은 채널 정보)를 생성하고, 이를 서빙 셀에게 피드백할 수 있다.
도 3의 (b)는 도 3(c) 와 같은 셀룰라 환경에서 각 기지국의 송신전력을 도시한 도면이다. 도 2의 예와 같이 부분 주파수 재사용(FFR) 기법을 사용하는 경우에, 각 기지국은 도 3의 (b)와 같이 송신전력을 설정하여 셀간 간섭을 완화할 수 있다.
도 3(c)에서 화살표들은 도 2의 (b)의 부밴드 FB 에 대해 주사용자 기지국으로 작용하는 셀 B0, B1, B2 가 자신의 경계 단말을 위한 간섭 제어 요청을 주위의 협력 셀에 전송하는 것을 표시하고 있다. 그림에서 기지국 A0 는 주변의 기지국 B0, B1, B2 로부터 간섭 제어 요청을 받게 된다.
기지국 A0 와 같이 복수개의 기지국로부터 간섭 제어 요청을 받는 것은 흔히 발생할 수 있다. 특정 시간-주파수 자원 (time-frequency resource)에 대해 복수개의 기지국으로부터 간섭 조정을 받은 경우를 생각해 보자. 간섭 제어 정보가 프리코딩 제한 정보인 경우에, 간섭 제어 정보를 수신한 협력 셀은 요청을 되도록 수용하여 프리코딩 제한이 요구된 모든 프리코딩 인덱스를 사용하지 아니한다.
만일, 간섭 제어 정보가 프리코딩 추천 정보이고 복수개의 셀이 보내온 추천정보가 서로 다른 경우에, 간섭 제어 정보를 수신한 협력 셀은 그 중에서 하나를 골라서 사용하되 실제로 사용되는 프리코딩 인덱스를 서빙 셀에게 알려주어 각 서빙 셀에서 이를 토대로 해당 셀 경계 단말의 스케줄링을 수행할 수 있도록 할 수 있다.
간섭 제어 정보가 채널 공분산 행렬이나 채널 고유 행렬인 경우에, 간섭 제어 정보를 수신하는 협력 셀에서 [표 1] 혹은 [표 2]의 정보에 기반하여 각 자원 블럭마다 간섭을 최소화 하는 프리코딩을 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들어 [표 1]에서 협력 셀은
Figure pat00110
로부터 특정 프리코딩이 서빙 셀에서 0번째 주파수 자원 인덱스에 해당하는 자원을 사용하는 단말기에 미치는 간섭의 양을 계산할 수 있다. 따라서, 협력 셀에서 동일 자원을 사용하는 단말기에게 적용하는 프리코딩은 서빙 셀에서 동일 자원을 사용하는 단말기에 작은 간섭을 주는 것으로 선택할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 서빙 셀 기지국의 구조를 도시한 블록도이다.
서빙 셀 기지국(400)은 수신부(410), 전송 모드 결정부(420) 및 전송부(430)를 포함할 수 있다.
수신부(410)는 서빙 셀(400)과 단말기(440)간의 제1 채널에 대한 정보를 단말기(440)로부터 수신한다. 또한 수신부(410)는 협력 셀(450)과 단말기(440)간의 제2 채널에 대한 정보를 단말기(440)로부터 수신한다.
제1 채널에 대한 정보는 서빙 셀(400)에 대한 간섭 제어 정보로서 사용될 수 있다. 일실시예에 따르면 제1 채널에 대한 정보는 서빙 셀(400)과 단말기(440)간의 제1 채널을 추정하여 생성된 채널 추정값일 수 있다. 만약 서빙 셀(400) 또는 단말기(440)가 복수의 안테나를 사용한다면, 채널 추정값은 벡터 또는 행렬의 형태일 수 있다. 이하 본 명세서에서는 서빙 셀(400) 및 단말기(440)가 복수의 안테나를 사용하고, 채널 추정값은 행렬의 형태라고 가정하자.
제2 채널에 대한 정보의 경우에도, 채널 추정값은 행렬의 형태일 수 있다.
일실시예에 따르면 전송부(430)는 파일럿 신호를 단말기(440)로 전송할 수 있다. 단말기(440)는 파일럿 신호에 기반하여 제1 채널에 대한 정보를 생성할 수 있다. 또한 유사한 방법으로 단말기(440)는 협력 셀(450)으로부터 수신한 파일럿 신호에 기반하여 제2 채널에 대한 정보를 생성할 수 있다.
단말기(440)는 제1 채널을 추정하고, 제1 채널의 채널 추정값을 양자화하여 제1 채널에 대한 정보로서 생성할 수 있다. 수신부(410)는 양자화된 채널 추정값을 제1 채널에 대한 정보로서 수신할 수 있다. 또한, 단말기는 유사한 방법으로 제2 채널의 채널 추정값을 양자화하여 제2 채널에 대한 정보로서 생성할 수 있다. 수신부(410)는 양자화된 채널 추정값을 제2 채널에 대한 정보로서 수신할 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 제1 채널에 대한 정보는 단말기(440)가 협력 셀(450)으로부터 수신하는 간섭 신호의 세기와 단말기(440)의 열잡음에 대한 정보를 포함할 수 있다. 서빙 셀(440)은 간섭 신호의 세기와 열잡음에 대한 정보에 기반하여 단말기(440)에 대한 무선 자원을 할당하고, 변조 기법 또는 코딩 기법을 결정할 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 각 채널에 대한 정보는 각 채널에 대한 공분산 행렬의 고유값일 수 있다. 단말기(440)는 각 채널에 대한 추정값을 이용하여 각 채널에 대한 공분산 행렬을 생성할 수 있다. 단말기(440)는 각 채널에 대한 공분산 행렬을 각 채널에 대한 정보로서 피드백할 수 있다. 또는 단말기(440)는 각 채널에 대한 공분산 행렬에 대하여 특이값 분해를 수행하고, 공분산 행렬의 고유값들을 산출할 수 있다. 단말기(440)는 공분산 행렬의 고유값들을 채널에 대한 정보로서 피드백할 수 있다.
또 다른 실시예에 따르면, 서빙 셀(400) 및 협력 셀(450)은 코드북을 이용하여 단말기(440)로 데이터를 전송할 수 있다. 서빙 셀(400) 및 협력 셀(450)은 코드북에 포함된 복수의 프리코딩 행렬들 중에서 어느 한 행렬을 선택하고, 선택된 프리코딩 행렬을 데이터에 곱하여 각 안테나를 이용하여 전송할 데이터들을 생성한다.
단말기(440)는 각 채널과 관련된 프리코딩 행렬의 인덱스를 각 채널에 대한 정보로서 피드백할 수 있다.
일실시예에 따르면 단말기(440)는 서빙 셀(400)이 사용하기를 선호하는 프리코딩 행렬의 인덱스를 제1 채널에 대한 정보로서 피드백할 수 있다. 또한 단말기(440)는 협력 셀(450)이 사용하기를 선호하는 프리코딩 행렬의 인덱스를 제2 채널에 대한 정보로서 피드백할 수 있다.
다른 실시예에 따르면 단말기(440)는 서빙 셀(440)이 사용하기를 선호하는 프리코딩 행렬의 인덱스를 제1 채널에 대한 정보로서 피드백할 수 있다. 또한, 단말기(440)는 협력 셀(450)이 사용하기를 원하지 않는 프리코딩 행렬의 인덱스를 제2 채널에 대한 정보로서 피드백할 수 있다.
전송 모드 결정부(420)는 제1 채널에 대한 정보 및 제2 채널에 대한 정보에 기반하여 단말기(440)에 대한 협력 전송 모드를 결정한다. 예를 들어 전송 모드 결정부(420)는 합동 전송 모드 및 협력 스케쥴링 모드 중에서 단말기에 대한 협력 전송 모드를 결정할 수 있다. 합동 전송 모드는 서빙 셀(400)과 협력 셀(450)이 동시에 동일한 데이터를 단말기(440)로 전송하는 협력 전송 모드이고, 협력 스케쥴링 모드는 특정 시점에 서빙 셀(440)과 협력 셀(450) 중에서 어느 하나의 셀만이 데이터를 단말기(440)로 전송하는 협력 전송 모드이다.
전송부(430)는 결정된 협력 전송 모드에 따라서 데이터를 단말기(440)로 전송한다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 단말기의 구조를 도시한 블록도이다.
단말기(500)는 수신부(510), 채널 정보 생성부(520) 및 전송부(530)를 포함한다.
수신부(510)는 서빙 셀(540)으로부터 제1 파일럿 신호를 수신할 수 있다. 채널 정보 생성부(520)는 제1 파일럿 신호에 기반하여 서빙 셀(540)과의 제1 채널에 대한 정보를 생성할 수 있다.
이와 유사하게, 수신부(510)는 협력 셀(550)으로부터 제2 파일럿 신호를 수신하고, 채널 정보 생성부(520)는 제2 파일럿 신호에 기반하여 협력 셀(550)과의 제2 채널에 대한 정보를 생성할 수 있다.
일실시예에 따르면 서빙 셀(540) 및 협력 셀(550)은 프리코딩 기법을 이용하여 데이터를 전송할 수 있다. 프리코딩 기법은 프리코딩된 데이터를 복수의 안테나를 이용하여 전송함으로써, 특정 방향으로 집중하여 데이터를 전송하거나 특정 방향으로 전송되는 간섭 신호의 세기를 감소시키는 기법이다.
일실시예에 따르면 채널 정보 생성부(520)는 제1 채널과 관련된 프리코딩 행렬의 인덱스를 제1 채널에 대한 정보로서 생성하고, 제2 채널과 관련된 프리코딩 행렬의 인덱스를 제2 채널에 대한 정보로서 생성할 수 있다.
즉, 채널 정보 생성부(520)는 서빙 셀(540)이 프리코딩 기법에 이용하기를 선호하는 프리코딩 행렬의 인덱스를 제1 채널에 대한 정보로서 생성하고, 생성된 제1 채널에 대한 정보를 서빙 셀(540)으로 피드백할 수 있다. 서빙 셀(540)이 채널 정보 생성부(520)가 선호하는 프리코딩 행렬을 이용하여 데이터를 전송하는 경우에, 전송된 데이터는 제1 채널을 경유하여 단말기(500)로 전송된다.
또한 채널 정보 생성부(520)는 협력 셀(550)이 프리코딩 기법에 이용하기를 선호하는 프리코딩 행렬의 인덱스를 제2 채널에 대한 정보로서 생성할 수 있다. 협력 셀(550)이 채널 정보 생성부(520)가 선호하는 프리코딩 행렬을 이용하여 데이터를 전송하는 경우에, 전송된 데이터로 인하여 발생하는 셀간 간섭의 크기는 감소한다.
다른 실시예에 따르면 채널 정보 생성부(5200는 서빙 셀(540)이 프리코딩 기법에 이용하기를 바라는 프리코딩 행렬의 인덱스를 제1 채널에 대한 정보로서 생성하고, 협력 셀(550) 이 프리코딩 기법에 이용하지 않기를 바라는 프리코딩 행렬의 인덱스를 제2 채널에 대한 정보로서 생성할 수 있다.
서빙 셀(540)은 단말기(500)로부터 피드백된 제1 채널에 대한 정보에 기반하여 프리코딩 행렬을 결정한다. 일실시예에 따르면 서빙 셀(540)은 단말기로부터 수신한 프리코딩 행렬의 인덱스에 상응하는 프리코딩 행렬을, 데이터를 전송하기 위하여 사용할 프리코딩 행렬로 선택할 수 있다. 유사한 방법으로 협력 셀(550)은 프리코딩 기법에 이용하지 않기를 바라는 프리코딩 행렬의 인덱스를 제외하고 다른 프리코딩 행렬들 중에서 데이터를 전송하기 위하여 사용할 프리코딩 행렬을 선택할 수 있다.
다른 실시예에 따르면 채널 정보 생성부(520)는 각 채널을 추정하여 채널 추정값을 생성할 수 있다. 단말기(500) 또는 각 기지국(540)이 복수의 안테나를 구비한 경우에, 채널 추정값은 벡터 또는 행렬의 형태일 수 있다. 이를 간단히 채널 행렬이라 하자.
채널 정보 생성부(520)는 각 채널에 대한 채널 행렬을 양자화하여 각 채널에 대한 정보를 생성하고, 전송부(530)는 각 채널에 대한 정보를 서빙 셀(540)으로 전송할 수 있다.
일실시예에 따르면 채널 정보 생성부(520)는 협력 셀(550)으로부터 수신하는 셀간 간섭의 세기 및 단말기(500)의 열잡음을 측정하고, 셀간 간섭의 세기 및 열잡음을 각 채널에 대한 정보에 포함시킬 수 있다.
서빙 셀(540)은 셀간 간섭의 세기 및 열잡음을 고려하여 단말기(500)에 대한 무선 자원을 할당할 수 있다. 또한 서빙 셀(540)은 셀간 간섭의 세기 및 열잡음을 고려하여 단말기(500)에 대한 변조 기법을 결정하거나, 단말기(500)에 대한 코딩 기법을 결정할 수 있다.
또 다른 실시예에 따르면 각 채널에 대한 정보는 각 채널에 대한 공분산 행렬의 고유값일 수 있다. 채널 정보 생성부(520)는 각 채널에 대한 추정값을 이용하여 각 채널에 대한 공분산 행렬을 생성할 수 있다. 채널 정보 생성부(520)는 각 채널에 대한 공분산 행렬을 각 채널에 대한 정보로서 피드백할 수 있다. 또는 채널 정보 생성부(520)는 각 채널에 대한 공분산 행렬에 대하여 특이값 분해를 수행하고, 공분산 행렬의 고유값들을 산출할 수 있다. 제1 채널에 대한 정보 및 제2 채널에 대한 정보는 각 채널에 대한 공분산 행렬의 고유값을 포함할 수 있다.
전송부(530)는 제1 채널에 대한 정보 및 제2 채널에 대한 정보를 서빙 셀(540)으로 전송한다. 서빙 셀(540)은 제1 채널에 대한 정보 및 제2 채널에 대한 정보에 기반하여 단말기(500)에 대한 협력 전송 모드를 결정한다.
예를 들어 서빙 셀(540)은 합동 전송 모드 및 협력 스케쥴링 모드 중에서 단말기(500)에 대한 협력 전송 모드를 결정할 수 있다. 합동 전송 모드는 서빙 셀(540)과 협력 셀(550)이 동시에 동일한 데이터를 단말기(500)로 전송하는 협력 전송 모드이고, 협력 스케쥴링 모드는 특정 시점에 서빙 셀(540)과 협력 셀(550) 중에서 어느 하나의 셀만이 데이터를 단말기(500)로 전송하는 협력 전송 모드이다.
수신부(510)는 결정된 협력 전송 모드에 따라서 전송된 데이터를 수신한다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 협력 셀의 구조를 도시한 블록도이다.
협력 셀(600)은 수신부(610) 및 전송부(620)를 포함할 수 있다.
서빙 셀(630)은 단말기(640)로 제1 파일럿 신호를 전송한다. 전송부(620)는 단말기(640)로 제2 파일럿 신호를 전송한다. 단말기(640)는 제1 파일럿 신호에 기반하여 서빙 셀(630)과 단말기(640)간의 제1 채널에 대한 정보를 생성한다. 단말기(640)는 제2 파일럿 신호에 기반하여 협력 셀(600)과 단말기(640)간의 제2 채널에 대한 정보를 생성한다.
일실시예에 따르면 제1 채널에 대한 정보는 서빙 셀(630)이 프리코딩 기법에 이용하기를 선호하는 프리코딩 행렬의 인덱스이고, 제2 채널에 대한 정보는 협력 셀(640)이 프리코딩 기법에 이용하기를 선호하는 프리코딩 행렬의 인덱스 일 수 있다.
다른 실시예에 따르면 제1 채널에 대한 정보는 서빙 셀(630)이 프리코딩 기법에 이용하기를 선호하는 프리코딩 행렬의 인덱스 이고, 제2 채널에 대한 정보는 협력 셀(640)이 프리코딩 기법에 이용하지 않기를 바라는 프리코딩 행렬의 인덱스일 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 단말기(640)는 각 채널을 추정하여 채널 추정값을 생성할 수 있다. 단말기(640) 또는 각 기지국(630, 600)이 복수의 안테나를 구비한 경우에, 채널 추정값은 벡터 또는 행렬의 형태일 수 있다. 이를 간단히 채널 행렬이라 하자.
단말기(640는 각 채널에 대한 채널 행렬을 양자화하여 각 채널에 대한 정보를 생성하고, 각 채널에 대한 정보를 서빙 셀(630)으로 전송할 수 있다.
일실시예에 따르면 단말기(640)는 협력 셀(600)으로부터 수신하는 셀간 간섭의 세기 및 단말기(640)의 열잡음을 측정하고, 셀간 간섭의 세기 및 열잡음을 각 채널에 대한 정보에 포함시켜 서빙 셀(630)으로 전송할 수 있다.
서빙 셀(630)은 셀간 간섭의 세기 및 열잡음을 고려하여 단말기(640)에 대한 무선 자원을 할당할 수 있다. 또한 서빙 셀(630)은 셀간 간섭의 세기 및 열잡음을 고려하여 단말기(640)에 대한 변조 기법을 결정하거나, 단말기(640)에 대한 코딩 기법을 결정할 수 있다.
또 다른 실시예에 따르면 각 채널에 대한 정보는 각 채널에 대한 공분산 행렬의 고유값일 수 있다. 단말기(640)는 각 채널에 대한 추정값을 이용하여 각 채널에 대한 공분산 행렬을 생성할 수 있다. 단말기(640)는 각 채널에 대한 공분산 행렬을 각 채널에 대한 정보로서 피드백할 수 있다. 또는 단말기(640)는 각 채널에 대한 공분산 행렬에 대하여 특이값 분해를 수행하고, 공분산 행렬의 고유값들을 산출할 수 있다. 제1 채널에 대한 정보 및 제2 채널에 대한 정보는 각 채널에 대한 공분산 행렬의 고유값을 포함할 수 있다.
서빙 셀(630)은 제1 채널에 대한 정보 및 제2 채널에 대한 정보에 기반하여 단말기(640)에 대한 협력 전송 모드를 결정한다.
예를 들어 서빙 셀(630)은 합동 전송 모드 및 협력 스케쥴링 모드 중에서 단말기(640)에 대한 협력 전송 모드를 결정할 수 있다. 합동 전송 모드는 서빙 셀(630)과 협력 셀(600)이 동시에 동일한 데이터를 단말기(640)로 전송하는 협력 전송 모드이고, 협력 스케쥴링 모드는 특정 시점에 서빙 셀(630)과 협력 셀(600) 중에서 어느 하나의 셀만이 데이터를 단말기(640)로 전송하는 협력 전송 모드이다.
수신부(610)는 서빙 셀(630)으로부터 서빙 셀(630)이 결정한 협력 전송 모드에 대한 정보를 수신하고, 전송부(620)는 결정된 협력 전송 모드에 따라서 데이터를 전송한다.
400: 서빙 셀 410: 수신부
420: 전송 모드 결정부 430: 전송부
440: 단말기 450: 협력 셀
500: 단말기 510: 수신부
520: 채널 정보 생성부 530: 전송부
540: 서빙 셀 550: 협력 셀

Claims (17)

  1. 서빙 셀에 있어서,
    상기 서빙 셀과 단말기간의 제1 채널에 대한 정보를 상기 단말기로부터 수신하고, 상기 서빙 셀에 인접한 협력 셀과 상기 단말기간의 제2 채널에 대한 정보를 상기 단말기로부터 수신하는 수신부;
    상기 제1 채널에 대한 정보 및 상기 제2 채널에 대한 정보에 기반하여 상기 단말기에 대한 상기 협력 셀과의 협력 전송 모드를 결정하는 전송 모드 결정부; 및
    상기 협력 전송 모드에 따라서 데이터를 상기 단말기로 전송하는 전송부
    를 포함하는 서빙 셀.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 채널에 대한 정보 및 상기 제2 채널에 대한 정보는 상기 각 채널과 관련된 프리코딩 행렬의 인덱스인 서빙 셀.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 채널에 대한 정보 및 상기 제2 채널에 대한 정보는 상기 각 채널의 추정값을 양자화하여 생성된 서빙 셀.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 채널에 대한 정보 및 상기 제2 채널에 대한 정보는 상기 각 채널에 대한 유효 잡음에 대한 정보를 포함하는 서빙 셀.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 채널에 대한 정보 및 상기 제2 채널에 대한 정보는 상기 각 채널에 대한 공분산 행렬의 고유값을 포함하는 서빙 셀.
  6. 제1항에 있어서
    상기 전송 모드 결정부는 상기 서빙 셀과 상기 협력 셀이 동일한 데이터를 상기 단말기로 전송하는 합동 전송(Joint Processing) 모드와 상기 서빙 셀과 상기 협력 셀 중에서 어느 하나의 셀만이 데이터를 상기 단말기로 전송하는 협력 스케쥴링(Coordinated Scheduling) 모드 중에서 상기 협력 전송 모드를 결정하는 서빙 셀.
  7. 단말기에 있어서
    서빙 셀과의 제1 채널에 대한 정보를 생성하고, 협력 셀과의 제2 채널에 대한 정보를 생성하는 채널 정보 생성부;
    상기 제1 채널에 대한 정보 및 상기 제2 채널에 대한 정보를 상기 서빙 셀로 전송하는 전송부; 및
    상기 제1 채널에 대한 정보 및 상기 제2 채널에 대한 정보에 기반하여 결정된 협력 전송 모드에 따라서 전송된 데이터를 수신하는 수신부
    를 포함하는 단말기.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 수신부는 상기 서빙 셀로부터 제1 파일럿 신호를 수신하고, 상기 협력 셀로부터 제2 파일럿 신호를 수신하고,
    상기 채널 정보 생성부는 상기 제1 파일럿 신호에 기반하여 상기 제1 채널에 대한 정보를 생성하고, 상기 제2 파일럿 신호에 기반하여 상기 제2 채널에 대한 정보를 생성하는 단말기.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 제1 채널에 대한 정보 및 상기 제2 채널에 대한 정보는 상기 각 채널과 관련된 프리코딩 행렬의 인덱스인 단말기.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 채널 정보 생성부는 상기 제1 채널에 대한 채널 행렬 및 상기 제1 채널에 대한 채널 행렬을 포함하는 행렬 집합에 대한 공분산 행렬을 생성하고,
    상기 제1 채널에 대한 정보 및 상기 제2 채널에 대한 정보는 상기 각 채널에 대한 공분산 행렬의 고유값을 포함하는 단말기.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 협력 전송 모드는 상기 서빙 셀과 상기 협력 셀이 동일한 데이터를 상기 단말기로 전송하는 합동 전송(Joint Processing) 모드와 상기 서빙 셀과 상기 협력 셀 중에서 어느 하나의 셀만이 데이터를 상기 단말기로 전송하는 협력 스케쥴링(Coordinated Scheduling) 모드 중에서 결정된 단말기.
  12. 협력 셀에 있어서,
    단말기로 파일럿 신호를 전송하는 전송부;
    및 수신부
    를 포함하고,
    상기 단말기는 상기 파일럿 신호에 기반하여 생성된 상기 협력 셀과의 채널에 대한 정보를 서빙 셀로 전송하고, 상기 서빙 셀은 상기 채널에 대한 정보에 기반하여 상기 단말기에 대한 협력 전송 모드를 결정하고,
    상기 수신부는 상기 전송 모드에 대한 정보를 수신하고,
    상기 전송부는 협력 전송 모드에 따라서 상기 단말기로 데이터를 전송하는 협력 셀.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 채널에 대한 정보는 프리코딩 행렬의 인덱스인 협력 셀.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 채널에 대한 정보는 상기 협력 셀과 상기 단말기간의 채널의 추정값을 양자화하여 생성된 협력 셀.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 채널에 대한 정보는 상기 채널에 대한 유효 잡음에 대한 정보를 포함하는 협력 셀.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 협력 전송 모드는 상기 서빙 셀과 상기 협력 셀이 동일한 데이터를 상기 단말기로 전송하는 합동 전송(Joint Processing) 모드와 상기 서빙 셀과 상기 협력 셀 중에서 어느 하나의 셀만이 데이터를 상기 단말기로 전송하는 협력 스케쥴링(Coordinated Scheduling) 모드 중에서 결정된 협력 셀.
  17. 서빙 셀과 단말기간의 제1 채널에 대한 정보를 상기 단말기로부터 수신하는 단계;
    상기 서빙 셀에 인접한 협력 셀과 상기 단말기간의 제2 채널에 대한 정보를 상기 단말기로부터 수신하는 단계;
    상기 제1 채널에 대한 정보 및 상기 제2 채널에 대한 정보에 기반하여 상기 단말기에 대한 상기 협력 셀과의 협력 전송 모드를 결정하는 단계;
    상기 협력 전송 모드에 따라서 데이터를 상기 단말기로 전송하는 단계
    를 포함하는 데이터 전송 방법.
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