KR20170001662A - 기지국 장치, 신호 전송 방법 및 신호 처리 시스템 - Google Patents
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Abstract
기지국 장치 및 신호 전송 방법이 제공된다. 이 기지국 장치는 무선 접속 링크로 연결된 적어도 하나의 단말 및 무선 백홀 링크로 연결된 적어도 하나의 기지국을 포함하는 무선 통신 장치들에 대한 자원을 스케줄링하는 제어부, 그리고 공간적으로 서로 다른 방향으로의 지향성을 지닌 복수의 빔을 형성하는 다수의 안테나를 포함하고, 상기 무선 통신 장치들에게 상기 다수의 안테나를 이용하여 비직교 다중접속(Non Orthogonal Multiple Access, NOMA) 신호를 동시에 빔포밍 전송하는 통신부를 포함한다.
Description
본 발명은 기지국 장치, 신호 전송 방법 및 신호 처리 시스템에 관한 것이다.
비직교 다중 접속 기술(Non-Orthogonal Multiple Access, NOMA)은 주파수 효율성이 LTE(Long Term Evolution)의 OFDM(Orthogonal frequency-division multiplexing) 방식보다 우수하여 5G의 신규 무선 접속 후보로 고려되고 있다.
한편, 밀리미터파는 광대역 주파수 활용이 용이하고 파장이 짧아 다수의 액티브 안테나 제어에 의한 빔포밍 시스템 구현이 가능하다. 또한, 광대역 초고속 전송이 가능하므로 단말과의 액세스 용도 뿐만 아니라 기지국간 무선 백홀 용도로도 동시에 사용할 수 있을 것으로 예측된다.
그러나 현재까지는 단말과의 무선 접속 링크와 기지국간 무선 백홀 링크는 별개로 운용되고 있다. 그리고 비직교 다중 접속(NOMA) 기술과 빔포밍 시스템이 결합된 기술도 아직 찾아보기 어려운 실정이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 단말과의 무선 접속 신호와 기지국간 무선 백홀 신호를 통합하여 비직교 다중 접속 기술(Non-Orthogonal Multiple Access, NOMA) 기반으로 빔포밍 전송할 수 있는 기지국 장치, 신호 전송 방법 및 신호 처리 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 하나의 특징에 따르면, 기지국 장치는 무선 접속 링크로 연결된 적어도 하나의 단말 및 무선 백홀 링크로 연결된 적어도 하나의 기지국을 포함하는 무선 통신 장치들에 대한 자원을 스케줄링하는 제어부, 그리고 공간적으로 서로 다른 방향으로의 지향성을 지닌 복수의 빔을 형성하는 다수의 안테나를 포함하고, 상기 무선 통신 장치들에게 상기 다수의 안테나를 이용하여 비직교 다중접속(Non Orthogonal Multiple Access, NOMA) 신호를 동시에 빔포밍 전송하는 통신부를 포함한다.
상기 제어부는, 동일한 빔 서브셀에 위치하는 무선 통신 장치들에게 동일한 무선 자원 및 각각 서로 다른 송신 전력을 할당하여 상기 비직교 다중접속 신호를 빔포밍 전송할 수 있다.
상기 통신부는, 상기 무선 통신 장치들로부터 각각의 채널 품질 정보를 수신하고,
상기 제어부는, 상기 채널 품질 정보에 기초하여 스케줄링 및 송신 전력 할당을 수행할 수 있다.
상기 제어부는, 복수의 빔 서브셀 별로 각각의 송신 전력을 할당하고, 동일한 빔 서브셀내에서 무선 통신 장치들 별로 서로 다른 송신 전력을 할당하며, 송신 전력 할당 정보를 상기 복수의 빔 서브셀별로 각각의 무선 통신 장치들에게 다운링크 채널을 통해 전송할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 무선 통신 장치들 각각의 쓰루풋(throughput) 또는 빔 서브셀별로 해당 빔 서브셀 내에 위치하는 무선 통신 장치들의 쓰루풋의 평균 쓰루풋을 이용하여 스케줄링을 수행할 수 있다.
상기 제어부는, 복수의 빔 서브셀별로 상기 무선 통신 장치 쌍을 각각 선택하고, 선택한 상기 무선 통신 장치 쌍 별로 상기 제1 무선 통신 장치와 제2 무선 통신 장치에게 할당한 송신 전력의 비율 정보를 상기 무선 통신 장치 쌍 별로 각각의 상기 제1 무선 통신 장치와 제2 무선 통신 장치에게 전송할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 동일한 빔 서브셀에 위치하는 무선 통신 장치들 중에서 채널 품질(Channel Quality Indicator, CQI) 값의 차이가 가장 큰 무선 통신 장치 쌍을 상기 비직교 다중 접속 신호의 빔포밍 전송 대상으로 선택하고, 상기 무선 통신 장치 쌍에 포함되는 제1 무선 통신 장치와 제2 무선 통신 장치에게 서로 다른 송신 전력을 할당할 수 있다.
상기 제어부는, 기지국 송신 전력을 상기 복수의 빔 서브셀별로 균일하게 나누어 할당할 수 있다.
상기 제어부는, 빔 서브셀별로 각각의 빔 서브셀에 위치하는 무선 통신 장치들의 채널 품질에 반비례하여 상기 빔 서브셀별로 송신 전력을 차등 할당할 수 있다.
상기 제어부는, 복수의 빔 서브셀중에서 상기 무선 백홀 링크로 연결된 무선 통신 장치가 위치하는 빔 서브셀에 가중치를 부여하여 빔 서브셀별로 송신 전력을 차등 할당할 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 신호 전송 방법은 기지국 장치의 신호 전송 방법으로서, 무선 접속 링크로 연결된 적어도 하나의 단말 및 무선 백홀 링크로 연결된 적어도 하나의 기지국을 포함하는 무선 통신 장치들에게 송신 전력을 차등 할당하는 단계, 그리고 공간적으로 서로 다른 방향으로의 지향성을 지닌 복수의 빔을 형성하는 다수의 안테나를 이용하여 상기 무선 통신 장치들에게 서로 다른 송신 전력으로 비직교 다중접속(Non Orthogonal Multiple Access, NOMA) 신호를 빔포밍 전송하는 단계를 포함한다.
상기 차등 할당하는 단계 이전에, 상기 복수의 빔 별로 송신 전력을 할당하는 단계를 더 포함하고,
상기 차등 할당하는 단계는, 상기 무선 통신 장치들로부터 각각의 채널 품질 정보를 수신하는 단계, 그리고 상기 채널 품질 정보에 기초하여 상기 무선 통신 장치들에게 송신 전력을 차등 할당하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 채널 품질 정보에 기초하여 상기 무선 통신 장치들에게 송신 전력을 차등 할당하는 단계는, 동일한 빔 서브셀에 위치하는 무선 통신 장치들 중에서 채널 품질 (Channel Quality Indicator, CQI) 값의 차이가 가장 큰 제1 무선 통신 장치 및 제2 무선 통신 장치들만 송신 전력을 차등 할당하는 단계, 그리고 상기 제1 무선 통신 장치 및 제2 무선 통신 장치들만 송신 전력을 차등 할당하는 단계를 복수의 빔 별로 각각 수행하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 차등 할당하는 단계 이후, 상기 복수의 빔 별로 송신 전력 할당 정보, 상기 복수의 빔 별로 상기 제1 무선 통신 장치 및 제2 무선 통신 장치의 쌍 및 상기 쌍 별로 상기 제1 무선 통신 장치 및 상기 제2 무선 통신 장치에게 할당한 송신 전력 간의 비율 정보를 해당하는 무선 통신 장치들에게 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 복수의 빔 별로 송신 전력을 할당하는 단계는, 기지국 송신 전력을 복수의 빔 서브셀별로 균일하게 나누어 할당하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 복수의 빔 별로 송신 전력을 할당하는 단계는, 빔 서브셀별로 각각의 빔 서브셀에 위치하는 무선 통신 장치들의 채널 품질에 반비례하여 상기 빔 서브셀별로 송신 전력을 차등 할당하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 복수의 빔 별로 송신 전력을 할당하는 단계는, 복수의 빔 서브셀중에서 상기 무선 백홀 링크로 연결된 무선 통신 장치가 위치하는 빔 서브셀에 가중치를 부여하여 빔 서브셀 별로 송신 전력을 차등 할당하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 신호 처리 시스템은 무선 접속 링크로 연결된 적어도 하나의 단말 및 무선 백홀 링크로 연결된 적어도 하나의 무선 신호 전송 장치를 포함하는 무선 통신 장치들과 무선 신호 송수신을 수행하는 복수의 무선 신호 전송 장치, 그리고 물리적으로 분리된 상기 복수의 무선 신호 전송 장치와 연결되고, 상기 무선 통신 장치들로부터 수신한 신호 또는 상기 무선 통신 장치들에게 송신할 신호의 처리를 수행하는 중앙 집중 장치를 포함하고,
상기 복수의 무선 신호 전송 장치는,
공간적으로 서로 다른 방향으로의 지향성을 지닌 복수의 빔을 형성하는 다수의 안테나를 이용하여 상기 무선 통신 장치들에게 비직교 다중접속(Non Orthogonal Multiple Access, NOMA) 신호를 동시에 빔포밍 전송할 수 있다.
상기 복수의 무선 신호 전송 장치는, 물리 계층을 포함하고,
상기 중앙 집중 장치는, OSI(Open System Interconnection) 기준모델의 2 계층 및 3계층을 포함할 수 있다.
상기 복수의 무선 신호 전송 장치는, 복수의 빔 별로 송신 전력을 할당하고, 하나의 빔 내에서 채널 품질값에 기초하여 선택된 제1 무선 통신 장치 및 제2 무선 통신 장치에게만 송신 전력을 차등 할당하여 상기 빔포밍 전송을 수행할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 기지국에서 단말들과의 무선 접속 링크와 기지국간의 무선 백홀 링크를 통합해서 운용함으로써, 종래에 유선 방식의 백홀 접속 기술과 비교하면, 운용이 용이하고 비용 절감이 가능하다.
또한, 비직교 다중 접속(NOMA) 기반의 최적화된 무선 빔포밍 전송으로 무선자원 효율성 증대 및 안정된 액세스-백홀 동시 전송 품질을 제공할 수 있다.
또한, 다중 안테나 기반 빔포밍 기술을 이용하여 밀리미터파 주파수의 특성상 회절 효과가 작고 경로손실이 커서 커버리지 축소가 불가피한 문제점을 해결할 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 무선 접속-백홀 통합 네트워크의 구성을 나타낸다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선 접속-백홀 통합 네트워크의 구성을 나타낸다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 비직교 다중 접속 신호의 빔포밍 전송을 설명하기 위한 예시도이다.
도 4는 도 3의 제1 빔(Beam1)에서 송신 전력 할당 예시도이다.
도 5는 도 3의 제2 빔(Beam2)에서 송신 전력 할당 예시도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 신호 전송 방법의 일련의 과정을 나타낸 순서도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선 접속-백홀 통합 네트워크의 구성을 나타낸다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 비직교 다중 접속 신호의 빔포밍 전송을 설명하기 위한 예시도이다.
도 4는 도 3의 제1 빔(Beam1)에서 송신 전력 할당 예시도이다.
도 5는 도 3의 제2 빔(Beam2)에서 송신 전력 할당 예시도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 신호 전송 방법의 일련의 과정을 나타낸 순서도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
단말(terminal)은, 이동 단말(mobile terminal, MT), 이동국(mobile station, MS), 진보된 이동국(advanced mobile station, AMS), 고신뢰성 이동국(high reliability mobile station, HR-MS), 가입자국(subscriber station, SS), 휴대 가입자국(portable subscriber station, PSS), 접근 단말(access terminal, AT), 사용자 장비(user equipment, UE) 등을 지칭할 수도 있고, 단말, MT, MS, AMS, HR-MS, SS, PSS, AT, UE 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.
또한, 기지국(base station, BS)은, 진보된 기지국(advanced base station, ABS), 고신뢰성 기지국(high reliability base station, HR-BS), 소형 기지국, 노드B(node B), 고도화 노드B(evolved node B, eNodeB), 접근점(access point, AP), 선 접근국(radio access station, RAS), 송수신 기지국(base transceiver station, BTS), MMR(mobile multihop relay)-BS, 기지국 역할을 수행하는 중계기(relay station, RS), 기지국 역할을 수행하는 고신뢰성 중계기(high reliability relay station, HR-RS) 등을 지칭할 수도 있고, BS, ABS, HR-BS, 소형 기지국, 노드B, eNodeB, AP, RAS, BTS, MMR-BS, RS, HR-RS 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.
이제, 도면을 참고하여 본 발명의 실시예에 따른 기지국 장치, 신호 전송 방법 및 신호 처리 시스템에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 무선 접속-백홀 통합 네트워크의 구성을 나타내고, 도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선 접속-백홀 통합 네트워크의 구성을 나타내며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 비직교 다중 접속 신호의 빔포밍 전송을 설명하기 위한 예시도이고, 도 4는 도 3의 제1 빔(Beam1)에서 송신 전력 할당 예시도이며, 도 5는 도 3의 제2 빔(Beam2)에서 송신 전력 할당 예시도이다.
먼저, 도 1을 참조하면, 무선 접속-백홀 통합 네트워크는 복수의 기지국(101, 103) 및 적어도 하나의 단말(200)을 포함한다.
이때, 임의의 기지국(101)은 적어도 하나의 다른 기지국(103)과 무선 백홀 링크로 연결된다. 그리고 임의의 기지국(101)은 적어도 하나의 단말(200)과 무선 접속 링크로 연결된다.
여기서, 임의의 기지국(101)은 무선 접속 링크와 무선 백홀 링크를 구분하지 않고 하나의 링크로 통합하여 처리한다. 즉, 기지국(103)과 단말(200)을 구분하기는 하지만, 신호 처리시에는 기지국(103)을 단말(200)처럼 인식하여 처리한다.
임의의 기지국(101)은 동일한 대역에서 무선 접속 신호 전송과 무선 백홀 링크 신호 전송을 동시에 지원 가능하다. 임의의 기지국(101)은 공간적으로 서로 다른 방향으로의 지향성을 지닌 복수의 빔을 형성하는 다수의 안테나를 이용하여 무선 통신 장치들(103, 303, 200)에게 비직교 다중접속(Non Orthogonal Multiple Access, NOMA) 신호를 동시에 빔포밍 전송한다.
비직교 다중 접속(NOMA)은 셀 내 다수 단말(200)의 링크 채널 차이를 이용하여 단말(200)마다 다른 송신 전력으로 동일 시간 자원 또는 동일 주파수 자원상에서 동시에 중첩시켜 신호를 송신함으로써 무선 자원을 보다 효율적으로 사용 가능한 무선 접속 기술이다.
단말(200)에서는 SIC(Successive Interference Cancellation) 기술을 이용하여 다른 단말(200)로의 송신 간섭 신호를 효과적으로 제거할 수 있다.
다운링크 대역폭은 다수의 서브밴드로 나뉘며, 기지국(101)은 각 서브밴드 및 각 빔에 대해 복수의 무선 통신 장치에게 신호를 송신한다. 여기서, 무선 통신 장치는 적어도 하나의 단말(200) 및 적어도 하나의 다른 기지국(103)을 포함한다.
도 2를 참조하면, 무선 접속-백홀 통합 네트워크는 적어도 하나의 단말(200), 중앙 집중 장치(central unit, 이하, 'CU'로 통칭함) 및 복수의 무선신호 전송 장치(distributed unit, 이하, 'DU'로 통칭함)를 포함할 수 있다.
CU(301) 및 복수의 DU(303)는 신호 처리 시스템을 구성한다. 여기서, CU(301) 및 복수의 DU(303)는 도 1의 기지국(101, 103)이 물리적으로 구분된 형태이다. 하나의 CU(301)는 복수의 DU(303)와 유선 백홀 링크로 연결된다.
이때, 종래에는 DU(303) 간에도 유선 백홀 링크로 연결되었지만, 본 발명의 실시예에서는 DU(303) 간에 무선 백홀 링크로 연결된다. 그리고 이러한 무선 백홀 링크는 도 1에서 설명한 것처럼, 무선 접속 링크와 통합 처리된다.
CU(301)는 연결된 복수의 DU(303)로 전송되는 무선 신호를 통합하여 관리한다. DU(303)는 CU(301)의 통제하에 단말들(200)로 향하거나 단말들(200)로부터 수신되는 무선 신호들을 처리한다.
여기서, 각 DU(303)에서 전송되는 무선 신호들이 특정 영역에 대한 이동통신 서비스를 제공한다. 특정 영역은 별도의 셀 식별자를 가지며 서로 다른 셀로 동작할 수도 있고, 같은 셀 식별자를 가지고 통합된 셀로 동작할 수도 있다.
CU(301)는 기지국의 기능들 중 일부를 담당하며 DU(303)는 기지국의 기능들 중 나머지 일부를 담당한다. 예를들면, CU(301)는 OSI(Open System Interconnection) 기준 모델의 2, 3 계층(Layer)의 기능을 포함한다. 예를들면, RB(Radio Bearer) control, 스케쥴러(scheduler), RRC(Radio Resource Control), PDCP(Packet Data Convergence Protocol), RLC(Radio Link Control) 및 MAC(Medium Access Control) 기능 등을 담당할 수 있다. DU(303)는 물리 계층(PHY), 무선 주파수(RF) 기능, 안테나 기능 등을 담당한다.
또한, DU(303)는 동일한 대역에서 단말(200)과의 무선 접속 전송과 다른 DU(303)와의 무선 백홀 링크 전송을 동시에 지원 가능하다. 즉, DU(303)는 공간적으로 서로 다른 방향으로의 지향성을 지닌 복수의 빔을 형성하는 다수의 안테나를 이용하여 무선 통신 장치들(103, 303, 200)에게 비직교 다중접속(NOMA) 신호를 동시에 빔포밍 전송한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 기지국들(101, 103), DU(303) 및 적어도 하나의 단말(200)은 공간적으로 서로 다른 방향으로의 지향성을 지닌 복수의 빔을 형성하는 다수의 안테나를 구비한다. 그리고 비직교 다중 접속(NOMA) 신호를 처리할 수 있는 구성 및 빔포밍 처리 구성이 구비되어 있다.
임의의 기지국(101) 및 DU(303)는 제어부(105) 및 통신부(107)를 포함한다.
제어부(105)는 무선 접속 링크로 연결된 적어도 하나의 단말(200) 및 무선 백홀 링크로 연결된 적어도 하나의 기지국(103, 303)을 포함하는 무선 통신 장치들에 대한 자원을 스케줄링한다.
이때, 제어부(105)는 동일한 빔 서브셀(또는 빔 영역셀)에 위치하는 무선 통신 장치들(103, 303, 200)에게 동일한 무선 자원 및 각각 서로 다른 송신 전력을 할당하여 비직교 다중접속(NOMA) 신호를 빔포밍 전송한다.
제어부(105)는 무선 통신 장치들(103, 303, 200)로부터 수신한 각각의 채널 품질 정보에 기초하여 스케줄링 및 송신 전력 할당을 수행할 수 있다.
이때, 스케줄링은 비례 공정(Proportional Fair, PF) 알고리즘을 이용할 수 있지만, 이에 국한되는 것은 아니며 다양한 스케줄링 알고리즘이 사용될 수 있다.
하나의 실시예에 따르면, 제어부(105)는 PF 스케쥴링 방식을 이용할 수 있다. 이러한 경우, 무선 통신 장치들(103, 303, 200) 각각의 쓰루풋(throughput) 또는 빔 서브셀(또는 빔 영역셀) 별로 해당 빔 서브셀(또는 빔 영역셀) 내에 위치하는 무선 통신 장치들(103, 303, 200)의 쓰루풋의 평균 쓰루풋을 이용하여 스케줄링을 수행할 수 있다.
예를들면, 스케쥴링 계산시 무선 통신 장치의 쓰루풋(Throughput)을 임의의 기지국(101)의 평균 쓰루풋(throughput)으로 나눈 값을 사용할 수 있다. 또는 스케쥴링 계산의 복잡도를 줄이기 위해서 스케쥴링 계산시 기지국 평균 쓰루풋을 해당 빔 서브셀(또는 빔 영역셀) 내에 위치하는 무선 통신 장치들의 평균 쓰루풋으로 대체하여 사용 할 수 있다.
제어부(105)는 스케쥴링 계산값이 최대가 되는 송신 전력 비율 값을 산출하고, 해당 무선 통신 장치 쌍을 빔포밍 전송 대상으로 선택한다.
제어부(105)는 복수의 빔 각각에 대해 할당된 송신 전력 정보와, 각각의 빔 별로 선택된 무선 통신 장치 쌍들(또는 무선 통신 장치 세트들) 및 각각의 무선 통신 장치 쌍들(또는 무선 통신 장치 세트들)에 포함되는 제1 무선 통신 장치 및 제2 무선 통신 장치에게 할당한 각각의 송신 전력 비율 정보를 다운링크 제어 채널을 통해 무선 통신 장치들(103, 303, 200)에게 송신한다. 그러면, SIC 구성을 포함하는 각각의 무선 통신 장치들(103, 303, 200)은 수신한 정보를 이용하여 간섭를 제거하고 수신 데이터를 처리한다.
제어부(105)는 복수의 빔 서브셀(또는 빔 영역셀) 별로 각각의 송신 전력을 할당한다.
하나의 실시예에 따르면, 제어부(105)는 기지국 송신 전력을 복수의 빔 서브셀(또는 빔 영역셀) 별로 균일하게 나누어 할당할 수 있다. 즉, 기지국 송신 전력을 빔 개수로 나누어 모든 빔 서브셀(또는 빔 영역셀)에 공평하게 송신 전력을 할당할 수 있다.
도 3을 참조하면, 임의의 기지국(101, 303)은 m개의 빔을 송출한다.
다른 실시예에 따르면, 제어부(105)는 빔 서브셀(또는 빔 영역셀) 별로 각각의 빔 서브셀(또는 빔 영역셀)에 위치하는 무선 통신 장치들(103, 303, 200)의 채널 품질에 반비례하여 빔 서브셀(또는 빔 영역셀) 별로 송신 전력을 차등 할당할 수 있다. 여기서, 채널 품질은 채널 품질 표시기(Channel Quality Indicator, CQI)를 포함할 수 있다. 예를들면, 빔 서브셀(또는 빔 영역셀) 별로 각 빔 서브셀(또는 빔 영역셀)에 위치하는 무선 통신 장치들(103, 303, 200)의 CQI값을 합산한다. 그리고 합산한 값에 반비례하여 각 빔 서브셀(또는 빔 영역셀) 별로 송신 전력을 차등 할당할 수 있다. 즉, 무선 통신 장치들(103, 303, 200)의 CQI 합산값이 가장 큰 빔 서브셀(또는 빔 영역셀)에는 가장 작은 송신 전력을 할당하고, 무선 통신 장치들(103, 303, 200)의 CQI 합산값이 가장 작은 빔 서브셀(또는 빔 영역셀)에는 가장 큰 송신 전력을 할당할 수 있다.
또 다른 실시예에 따르면, 제어부(105)는 복수의 빔 서브셀(또는 빔 영역셀) 중에서 무선 백홀 링크로 연결된 무선 통신 장치(103, 303)가 위치하는 빔 서브셀(또는 빔 영역셀)에 가중치를 부여하여 빔 서브셀(또는 빔 영역셀) 별로 송신 전력을 차등 할당할 수 있다.
무선 백홀 링크는 높은 연결 신뢰도가 요구되어 무선 접속 링크에 비해 큰 송신 전력 할당이 필요하다. 따라서, 무선 백홀 링크에 사용되는 빔에만 가중치를 부여하여 상대적으로 더 큰 전력을 할당할 수 있다.
이와 같이, 할당한 빔 별 송신 전력 정보는 다운링크 제어 채널을 통해 단말(200)에게 전송한다. 그러면, 단말(200)은 수신한 빔 별 송신 전력 정보를 간섭 신호 제거시 이용한다.
또한, 제어부(105)는 동일한 빔 서브셀(또는 빔 영역셀) 내에서 무선 통신 장치들(103, 303, 200) 별로 서로 다른 송신 전력을 할당한다. 그리고 송신 전력 할당 정보를 복수의 빔 서브셀(또는 빔 영역셀) 별로 각각의 무선 통신 장치들(103, 303, 200)에게 다운링크 채널을 통해 전송한다.
제어부(105)는 복수의 빔 서브셀(또는 빔 영역셀) 별로 무선 통신 장치 쌍을 각각 선택한다. 이때, 무선 통신 장치 쌍은 제1 무선 통신 장치 및 제2 무선 통신 장치를 포함한다.
제어부(105)는 동일한 빔 서브셀(또는 빔 영역셀)에 위치하는 무선 통신 장치들(103, 303, 200) 중에서 CQI 값의 차이가 가장 큰 무선 통신 장치 쌍을 비직교 다중접속(NOMA) 신호의 빔포밍 전송 대상으로 선택할 수 있다. 그리고 무선 통신 장치 쌍에 포함되는 제1 무선 통신 장치와 제2 무선 통신 장치에게만 서로 다른 송신 전력을 할당할 수 있다.
임의의 기지국(101)에 인접한 무선 통신 장치가 전파 경로 손실이 작으므로 높은 SINR(Signal-to-interference-plus-noise ratio)을 가지므로 적은 전력을 할당하고, 임의의 기지국(101)에서 멀리 떨어진 무선 통신 장치는 낮은 SINR을 가지므로 보다 큰 전력으로 링크 별로 다르게 할당하여 중첩 송신을 한다. 즉, 각 서브밴드 내 각 빔에서 다수의 무선 통신 장치(103, 303, 200, 201, 203)에게 다른 송신 전력을 할당한다.
무선 통신 장치들(103, 303, 200)은 각 빔에 대한 기준 신호를 이용하여 채널 품질 상태(CQI)를 임의의 기지국(101)으로 전송한다. 기지국(101)은 수신된 채널 품질 상태에 기초하여 비직교 다중 접속(NOMA) 스케쥴링 및 송신 전력 할당을 한다.
먼저, 각 빔 내 전체 무선 통신 장치에 대해 2개 무선 통신 장치 간 CQI 차이가 가장 큰 세트를 선택하며, 수학식으로 나타내면 다음과 같다.
복수의 빔 별로 각 빔 서브셀(또는 빔 영역셀)에 위치하는 모든 무선 통신 장치들에 대해 CQI 차이값을 계산한다. 그리고 계산된 값이 가장 큰 무선 통신 장치 쌍을 선택하는 것이다. n번째 빔 내에서 선택된 무선 통신 장치 쌍(또는 세트)에 대해 할당할 송신 전력 비율은 이며 (여기서, 은 n번째 빔에 할당된 빔 송신 전력을 나타내고, 은 n번째 빔 중에서 제1 무선 통신 장치에 할당된 송신 전력을 나타내며, 은 n번째 빔 중에서 제2 무선 통신 장치에 할당된 송신 전력을 나타냄)이다.
이처럼, 복수의 빔 별로 각각의 빔에서 선택된 무선 통신 장치 쌍들의 송신 전력 비율 정보,는 다운링크 제어 채널을 통해 무선 통신 장치들(103, 303, 200)에게 전송된다.
도 3을 참조하면, 임의의 기지국1(B1)을 기준으로 하면, 1번째 빔(Beam1)의 경우, CQI값의 차이가 가장 큰 무선 통신 장치는 단말1(UE1)(201)과 기지국2(B2)이 선택된다. 그리고 기지국1(B1)에 상대적으로 가까운 거리에 위치한 단말1(UE1)(201)이 기지국2(B2)보다 CQI값이 더 크다. 따라서, 단말1(UE1)(201)과 기지국2(B2)으로 구성된 무선 통신 장치 쌍(또는 세트)를 선택한다. 그리고 CQI에 반비례하여 단말1(UE1)(201)보다 기지국2(B2)에 송신 전력을 더 크게 할당한다.
도 4를 참조하면, 1번째 빔(Beam1) 대역에서 무선 접속 링크 전송 및 무선 백홀 링크 전송이 서로 다른 송신 전력으로 이루어지는 것을 알 수 있다.
이때, 송신 전력은 각 무선 통신 장치들(UE1, UE2, B2) 각각의 CQI에 반비례하여 할당된다. 임의의 기지국1(B1)에 상대적으로 가까운 거리에 위치한 단말1(UE1)(201)의 송신 전력(P1,1)이 가장 작다. 그 다음 단말2(UE2)(203)의 송신 전력(P1,2)은 두번째로 작다. 마지막으로, 임의의 기지국1(B1)에서 가장 멀리 위치한 기지국2(B2)(103)의 송신 전력(P1,3)이 가장 크다.
도 5를 참조하면, 2번째 빔(Beam2) 대역에서 무선 접속 링크 전송 및 무선 백홀 링크 전송이 서로 다른 송신 전력으로 이루어지는 것을 알 수 있다.
이때, 송신 전력은 각 무선 통신 장치들(UE1, UE2) 각각의 CQI에 반비례하여 할당된다.
임의의 기지국1(B1)에 상대적으로 가까운 거리에 위치한 단말1(UE1)(201)의 송신 전력(P2,1)이 가장 작다. 임의의 기지국1(B1)에서 가장 멀리 위치한 단말2(UE2)(203)의 송신 전력(P2,2)은 가장 크다.
제어부(105)는 할당한 송신 전력의 비율 정보를 무선 통신 장치들(201, 203, 103)에게 전송한다.
물론, 기지국1, 2(B1, B2)는 DU(303)로 구현될 수 있다.
임의의 기지국(B1)은 차등 할당한 송신 전력으로 1번째 빔(Beam1) 셀 내에 위치한 각각의 무선 통신 장치들(201, 203, 103)에게 비직교 다중 접속(NOMA) 신호를 빔포밍 전송한다.
통신부(107)는 무선 통신 장치들(103, 303, 200)에게 다수의 안테나를 이용하여 비직교 다중접속(NOMA) 신호를 동시에 빔포밍 전송한다.
통신부(107)는 무선 통신 장치들(101, 103)로부터 각각의 채널 품질 정보를 수신할 수 있다. 여기서, 채널 품질 정보는 CQI를 포함한다.
한편, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 신호 전송 방법의 일련의 과정을 나타낸 순서도로서, 도 1 ~ 도 5에서 설명한 동일한 구성에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다.
도 6을 참조하면, 제어부(105)는 통신부(107)에서 형성하는 복수의 빔 별로 송신 전력을 할당한다(S101).
제어부(105)는 하나의 빔 서브셀(또는 빔 영역셀) 내에 위치하는 무선 통신 장치들 별로 각 무선 통신 장치들에서 수신한 CQI에 기초하여 송신 전력을 차등 할당한다(S103).
제어부(105)는 S101 단계 및 S103 단계에서 수행한 송신 전력 할당 정보를 해당하는 무선 통신 장치들에게 각각 전송한다(S105).
제어부(105)는 무선 통신 장치들에 대한 무선 자원을 스케줄링한다(S107).
제어부(105)는 동일한 무선 자원이 스케줄링된 무선 통신 장치들에게 비직교 다중 접속(NOMA) 신호를 빔포밍 전송한다(S109).
이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 장치 및 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
Claims (20)
- 무선 접속 링크로 연결된 적어도 하나의 단말 및 무선 백홀 링크로 연결된 적어도 하나의 기지국을 포함하는 무선 통신 장치들에 대한 자원을 스케줄링하는 제어부, 그리고
공간적으로 서로 다른 방향으로의 지향성을 지닌 복수의 빔을 형성하는 다수의 안테나를 포함하고, 상기 무선 통신 장치들에게 상기 다수의 안테나를 이용하여 비직교 다중접속(Non Orthogonal Multiple Access, NOMA) 신호를 동시에 빔포밍 전송하는 통신부
를 포함하는 기지국 장치. - 제1항에서,
상기 제어부는,
동일한 빔 서브셀에 위치하는 무선 통신 장치들에게 동일한 무선 자원 및 각각 서로 다른 송신 전력을 할당하여 상기 비직교 다중접속 신호를 빔포밍 전송하는 기지국 장치. - 제2항에서,
상기 통신부는,
상기 무선 통신 장치들로부터 각각의 채널 품질 정보를 수신하고,
상기 제어부는,
상기 채널 품질 정보에 기초하여 스케줄링 및 송신 전력 할당을 수행하는 기지국 장치. - 제3항에서,
상기 제어부는,
복수의 빔 서브셀 별로 각각의 송신 전력을 할당하고, 동일한 빔 서브셀내에서 무선 통신 장치들 별로 서로 다른 송신 전력을 할당하며, 송신 전력 할당 정보를 상기 복수의 빔 서브셀별로 각각의 무선 통신 장치들에게 다운링크 채널을 통해 전송하는 기지국 장치. - 제4항에서,
상기 제어부는,
상기 무선 통신 장치들 각각의 쓰루풋(throughput) 또는 빔 서브셀별로 해당 빔 서브셀 내에 위치하는 무선 통신 장치들의 쓰루풋의 평균 쓰루풋을 이용하여 스케줄링을 수행하는 기지국 장치. - 제4항에서,
상기 제어부는,
복수의 빔 서브셀별로 상기 무선 통신 장치 쌍을 각각 선택하고, 선택한 상기 무선 통신 장치 쌍 별로 상기 제1 무선 통신 장치와 제2 무선 통신 장치에게 할당한 송신 전력의 비율 정보를 상기 무선 통신 장치 쌍 별로 각각의 상기 제1 무선 통신 장치와 제2 무선 통신 장치에게 전송하는 기지국 장치. - 제6항에서,
상기 제어부는,
상기 동일한 빔 서브셀에 위치하는 무선 통신 장치들 중에서 채널 품질(Channel Quality Indicator, CQI) 값의 차이가 가장 큰 무선 통신 장치 쌍을 상기 비직교 다중 접속 신호의 빔포밍 전송 대상으로 선택하고, 상기 무선 통신 장치 쌍에 포함되는 제1 무선 통신 장치와 제2 무선 통신 장치에게 서로 다른 송신 전력을 할당하는 기지국 장치. - 제5항에서,
상기 제어부는,
기지국 송신 전력을 상기 복수의 빔 서브셀별로 균일하게 나누어 할당하는 기지국 장치. - 제5항에서,
상기 제어부는,
빔 서브셀별로 각각의 빔 서브셀에 위치하는 무선 통신 장치들의 채널 품질에 반비례하여 상기 빔 서브셀별로 송신 전력을 차등 할당하는 기지국 장치. - 제5항에서,
상기 제어부는,
복수의 빔 서브셀중에서 상기 무선 백홀 링크로 연결된 무선 통신 장치가 위치하는 빔 서브셀에 가중치를 부여하여 빔 서브셀별로 송신 전력을 차등 할당하는 기지국 장치. - 기지국 장치의 신호 전송 방법으로서,
무선 접속 링크로 연결된 적어도 하나의 단말 및 무선 백홀 링크로 연결된 적어도 하나의 기지국을 포함하는 무선 통신 장치들에게 송신 전력을 차등 할당하는 단계, 그리고
공간적으로 서로 다른 방향으로의 지향성을 지닌 복수의 빔을 형성하는 다수의 안테나를 이용하여 상기 무선 통신 장치들에게 서로 다른 송신 전력으로 비직교 다중접속(Non Orthogonal Multiple Access, NOMA) 신호를 빔포밍 전송하는 단계
를 포함하는 신호 전송 방법. - 제11항에서,
상기 차등 할당하는 단계 이전에,
상기 복수의 빔 별로 송신 전력을 할당하는 단계를 더 포함하고,
상기 차등 할당하는 단계는,
상기 무선 통신 장치들로부터 각각의 채널 품질 정보를 수신하는 단계, 그리고
상기 채널 품질 정보에 기초하여 상기 무선 통신 장치들에게 송신 전력을 차등 할당하는 단계
를 포함하는 신호 전송 방법. - 제12항에서,
상기 채널 품질 정보에 기초하여 상기 무선 통신 장치들에게 송신 전력을 차등 할당하는 단계는,
동일한 빔 서브셀에 위치하는 무선 통신 장치들 중에서 채널 품질 (Channel Quality Indicator, CQI) 값의 차이가 가장 큰 제1 무선 통신 장치 및 제2 무선 통신 장치들만 송신 전력을 차등 할당하는 단계, 그리고
상기 제1 무선 통신 장치 및 제2 무선 통신 장치들만 송신 전력을 차등 할당하는 단계를 복수의 빔 별로 각각 수행하는 단계
를 포함하는 신호 전송 방법. - 제13항에서,
상기 차등 할당하는 단계 이후,
상기 복수의 빔 별로 송신 전력 할당 정보, 상기 복수의 빔 별로 상기 제1 무선 통신 장치 및 제2 무선 통신 장치의 쌍 및 상기 쌍 별로 상기 제1 무선 통신 장치 및 상기 제2 무선 통신 장치에게 할당한 송신 전력 간의 비율 정보를 해당하는 무선 통신 장치들에게 전송하는 단계
를 더 포함하는 신호 전송 방법. - 제14항에서,
상기 복수의 빔 별로 송신 전력을 할당하는 단계는,
기지국 송신 전력을 복수의 빔 서브셀별로 균일하게 나누어 할당하는 단계
를 포함하는 신호 전송 방법. - 제14항에서,
상기 복수의 빔 별로 송신 전력을 할당하는 단계는,
빔 서브셀별로 각각의 빔 서브셀에 위치하는 무선 통신 장치들의 채널 품질에 반비례하여 상기 빔 서브셀별로 송신 전력을 차등 할당하는 단계
를 포함하는 신호 전송 방법. - 제14항에서,
상기 복수의 빔 별로 송신 전력을 할당하는 단계는,
복수의 빔 서브셀중에서 상기 무선 백홀 링크로 연결된 무선 통신 장치가 위치하는 빔 서브셀에 가중치를 부여하여 빔 서브셀 별로 송신 전력을 차등 할당하는 단계
를 포함하는 신호 전송 방법. - 무선 접속 링크로 연결된 적어도 하나의 단말 및 무선 백홀 링크로 연결된 적어도 하나의 무선 신호 전송 장치를 포함하는 무선 통신 장치들과 무선 신호 송수신을 수행하는 복수의 무선 신호 전송 장치, 그리고
물리적으로 분리된 상기 복수의 무선 신호 전송 장치와 연결되고, 상기 무선 통신 장치들로부터 수신한 신호 또는 상기 무선 통신 장치들에게 송신할 신호의 처리를 수행하는 중앙 집중 장치를 포함하고,
상기 복수의 무선 신호 전송 장치는,
공간적으로 서로 다른 방향으로의 지향성을 지닌 복수의 빔을 형성하는 다수의 안테나를 이용하여 상기 무선 통신 장치들에게 비직교 다중접속(Non Orthogonal Multiple Access, NOMA) 신호를 동시에 빔포밍 전송하는 신호 처리 시스템. - 제18항에서,
상기 복수의 무선 신호 전송 장치는, 물리 계층을 포함하고,
상기 중앙 집중 장치는, OSI(Open System Interconnection) 기준모델의 2 계층 및 3계층을 포함하는 신호 처리 시스템. - 제18항에서,
상기 복수의 무선 신호 전송 장치는,
복수의 빔 별로 송신 전력을 할당하고, 하나의 빔 내에서 채널 품질값에 기초하여 선택된 제1 무선 통신 장치 및 제2 무선 통신 장치에게만 송신 전력을 차등 할당하여 상기 빔포밍 전송을 수행하는 신호 처리 시스템.
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