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KR101580539B1 - Two-way communication system and method for multiuser - Google Patents

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KR101580539B1
KR101580539B1 KR1020140130079A KR20140130079A KR101580539B1 KR 101580539 B1 KR101580539 B1 KR 101580539B1 KR 1020140130079 A KR1020140130079 A KR 1020140130079A KR 20140130079 A KR20140130079 A KR 20140130079A KR 101580539 B1 KR101580539 B1 KR 101580539B1
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South Korea
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interference
matrix
self
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KR1020140130079A
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Inventor
고영채
김명진
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고려대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명에서는 다수의 사용자를 위한 양방향 통신을 지원하는 기지국 및 방법에 대해 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 다수의 사용자를 위한 양방향 통신을 지원하는 기지국은, 다수의 사용자에게 하향링크 신호를 각각 송신하는 다수의 안테나와 연결되고, 하향링크 신호에 대해 프리코딩(Precoding) 행렬을 적용시키는 송신기 및 다수의 사용자로부터 상향링크 신호를 각각 수신하는 다수의 안테나와 연결되고, 상향링크 신호에 대해 빔포밍 필터를 적용시키는 수신기를 포함하고, 프리코딩 행렬은 상향링크 신호의 수신과 하향링크 신호의 송신이 동시에 이루어짐에 따라 상향링크 신호의 수신시 하향링크 신호의 송신에 의해 발생된 다수의 자체 간섭 신호를 수신기와 관련하여 기정의된 특정 서브공간에 정렬시키는 자체 간섭정렬 행렬을 포함하고, 빔포밍 필터는 상기 특정 서브공간의 영공간으로 이루어진 자체 간섭제거 필터를 포함한다.The present invention discloses a base station and a method for supporting bi-directional communication for a plurality of users. A base station supporting bidirectional communication for a plurality of users according to an embodiment of the present invention is connected to a plurality of antennas that respectively transmit downlink signals to a plurality of users and includes a precoding matrix And a receiver connected to a plurality of antennas for receiving uplink signals from a plurality of users, respectively, and applying a beamforming filter to the uplink signals, wherein the precoding matrix comprises a receiver for receiving uplink signals and a downlink A self-interference alignment matrix for aligning a plurality of self-interference signals generated by transmission of a downlink signal upon receipt of an uplink signal as a result of simultaneous transmission of a link signal, to a predetermined specific subspace associated with the receiver, , And the beamforming filter includes a self interference elimination filter made up of the null space of the specific subspace.

Figure R1020140130079
Figure R1020140130079

Description

다수의 사용자를 위한 양방향 통신시스템 및 양방향 통신방법{TWO-WAY COMMUNICATION SYSTEM AND METHOD FOR MULTIUSER}TECHNICAL FIELD The present invention relates to a two-way communication system and a two-way communication method for a plurality of users,

본 발명은 다수의 사용자를 위한 양방향 통신시스템 및 양방향 통신방법에 관한 것이다.The present invention relates to a two-way communication system and a two-way communication method for a plurality of users.

최근 다수의 사용자들 간의 양방향 통신을 지원하는 시스템이 무선 자원의 효율성을 극대화시키기 위한 매력적인 솔루션으로 부상하고있다. 양방향 통신 시스템 환경에서의 다수의 무선 단말기는 동일한 무선 자원(예를 들어, 시간, 주파수, 혹은 코드)을 활용하여 기지국과의 관계에서 데이터를 송수신할 수 있어, 데이터 처리량을 증가시키기 때문이다.Recently, a system supporting bi-directional communication among a large number of users has emerged as an attractive solution for maximizing the efficiency of radio resources. A plurality of wireless terminals in a bi-directional communication system environment can transmit and receive data in relation to a base station utilizing the same radio resource (e.g., time, frequency, or code), thereby increasing data throughput.

이러한 시스템에서 양방향 통신 기지국은 다수의 사용자들을 위한 풀 듀플렉서(Full Duplexer)를 제공하고, 풀 듀플렉서는 다수의 사용자들에 대한 다중 입력 및 다중 출력(MIMO; Multi-Input Multi-Output)을 지원한다. 다만, 양방향 통신 기지국은 하향링크 채널을 통해 다수의 하향링크 사용자에게 신호를 보내는 동시에 상향링크 채널을 통해 다수의 상향링크 사용자로부터 신호를 받기 때문에, 양방향 통신 기지국의 송신 안테나와 수신 안테나 간에 자체 간섭(Self-Interference)가 발생된다. 따라서 양방향 통신 시스템에서 자체 간섭을 효율적으로 완화시키거나 제거하는 방법 및 그에 따른 안테나 설계 방법에 대한 연구가 지속적으로 필요한 실정이다.In this system, the two-way communication base station provides a full duplexer for a plurality of users, and the full duplexer supports multiple input and multiple output (MIMO) for a plurality of users. However, since the bidirectional communication base station transmits a signal to a plurality of downlink users through a downlink channel and receives signals from a plurality of uplink users through an uplink channel, self-interference Self-Interference) is generated. Therefore, there is a continuing need for a method for effectively mitigating or eliminating self-interference in a two-way communication system and a method for designing an antenna accordingly.

아래는 양방향 통신 시스템에서 자체 간섭을 문제를 해결하기 위한 다양한 방법에 관한 연구 논문들이다.The following are research papers on various methods to solve self interference problem in bidirectional communication system.

M. Jain, J. Choi, T. Kim, D. Bharadia, S. Seth, K. Srinivasan, P. Levis, S. Katti, P. Sinha, “ Practical, Real-time, Full Duplex Wireless”, MobiCom’11, September 1923, 2011, Las Vegas, Nevada, USA.Real-time, Full Duplex Wireless ", MobiCom" Real-time, Full-duplex Wireless ", M. Jain, J. Choi, T. Kim, D. Bharadia, S. Seth, K. Srinivasan, P. Levis, S. Katti, 11, September 1923, 2011, Las Vegas, Nevada, USA.

이 논문은 IBFD의 설계에 있어 802.11와 같은 OFDM의 링크 층을 사용하여 전이중 무선 통신 시스템의 프로토 타입의 구현하고 있으며, 신호반전 및 적응 취소 기법을 사용하여 자체 간섭을 줄이는 시스템 모델을 제안하였다.This paper proposes a prototype of a full - duplex wireless communication system using OFDM link layer such as 802.11 in the design of IBFD, and proposed a system model that reduces its own interference using signal inversion and adaptation cancellation techniques.

A. Sabharwal, P. Schniter, D. Guo, D. Bliss, S. Rangarajan, and R. Wichman,“ In-Band Full-Duplex Wireless: Challenges and Opportunities”, November 3, 2013, http://arxiv.org/abs/1311.0456v3.A. Sabharwal, P. Schniter, D. Guo, D. Bliss, S. Rangarajan, and R. Wichman, "In-Band Full-Duplex Wireless: Challenges and Opportunities", November 3, 2013, http: // arxiv. org / abs / 1311.0456v3.

이 논문은 IBFD의 가장 실질적 문제중에 하나인 자기 간섭에 대한 다양한 완화 기술과IBFD 무선 시스템의 설계 및 분석을 위한 또 다른 연구 과제에 대해 논의하고 있다. This paper discusses various mitigation techniques for magnetic interference, one of the most substantial problems of the IBFD, and other research topics for the design and analysis of IBFD radio systems.

본 발명의 일부 실시예는 다수의 사용자를 위한 양방향 통신 시스템에서 상향링크 신호의 수신시 하향링크 신호의 송신에 의해 발생된 자체 간섭 신호를 효율적으로 제거할 수 있는 다수의 사용자를 위한 양방향 통신시스템 및 양방향 통신방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Some embodiments of the present invention provide a bi-directional communication system for a plurality of users capable of efficiently removing a self interference signal generated by transmission of a downlink signal upon reception of an uplink signal in a two-way communication system for a plurality of users, The present invention provides a two-way communication method.

다만, 본 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 더 존재할 수 있다.It is to be understood, however, that the technical scope of the present invention is not limited to the above-described technical problems, and other technical problems may be present.

상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 다수의 사용자를 위한 양방향 통신을 지원하는 기지국은, 상기 다수의 사용자에게 하향링크 신호를 각각 송신하는 다수의 안테나와 연결되고, 상기 하향링크 신호에 대해 프리코딩(Precoding) 행렬을 적용시키는 송신기; 및 상기 다수의 사용자로부터 상향링크 신호를 각각 수신하는 다수의 안테나와 연결되고, 상기 상향링크 신호에 대해 빔포밍 필터를 적용시키는 수신기를 포함한다. According to an aspect of the present invention, there is provided a base station supporting bidirectional communication for a plurality of users, the base station including a plurality of antennas for transmitting downlink signals to the plurality of users, A transmitter for applying a precoding matrix to the downlink signal; And a receiver coupled to the plurality of antennas for receiving uplink signals from the plurality of users, respectively, and applying a beamforming filter to the uplink signals.

이때, 프리코딩 행렬은 상기 상향링크 신호의 수신과 상기 하향링크 신호의 송신이 동시에 이루어짐에 따라 상기 상향링크 신호의 수신시 상기 하향링크 신호의 송신에 의해 발생된 다수의 자체 간섭 신호를 상기 수신기와 관련하여 기정의된 특정 서브공간에 정렬시키는 자체 간섭정렬 행렬을 포함하고, 빔포밍 필터는 상기 특정 서브공간의 영공간으로 이루어진 자체 간섭제거 필터를 포함한다. In this case, the precoding matrix may include a plurality of self interference signals generated by transmission of the downlink signal upon reception of the uplink signal as the reception of the uplink signal and the transmission of the downlink signal occur simultaneously, Wherein the beamforming filter includes a self interference cancellation filter arranged in a predetermined specific subspace in relation to the specific subspace.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 다수의 사용자를 위한 양방향 통신방법은, 기지국의 송신기와 연결된 다수의 안테나를 통해 하향링크 신호를 상기 다수의 사용자에게 각각 송신하기 이전에, 상기 하향링크 신호에 대해 프리코딩(Precoding) 행렬을 적용시키는 단계; 및 상기 기지국의 수신기와 연결된 다수의 안테나를 통해 상향링크 신호를 상기 다수의 사용자로부터 각각 수신한 이후에, 상기 상향링크 신호에 대해 빔포밍 필터를 적용시키는 단계를 포함하고, 상기 프리코딩 행렬을 적용시키는 단계는 상기 상향링크 신호의 수신과 상기 하향링크 신호의 송신이 동시에 이루어짐에 따라 상기 상향링크 신호의 수신시 상기 하향링크 신호의 송신에 의해 발생된 다수의 자체 간섭 신호를 상기 수신기와 관련하여 기정의된 특정 서브공간에 정렬시키는 자체 간섭 정렬 행렬을 적용시키는 단계를 포함하고, 상기 빔포밍 필터를 적용시키는 단계는 상기 특정 서브공간의 영공간으로 이루어진 자체 간섭제거 필터를 적용시키는 단계를 포함한다.In another aspect of the present invention, there is provided a bi-directional communication method for a plurality of users, comprising the steps of: before transmitting a downlink signal to a plurality of users through a plurality of antennas connected to a transmitter of a base station, Applying a precoding matrix to the matrix; And applying a beamforming filter to the uplink signal after receiving an uplink signal from the plurality of users via a plurality of antennas connected to a receiver of the base station, In response to reception of the uplink signal and transmission of the downlink signal, a plurality of self interference signals generated by transmission of the downlink signal upon reception of the uplink signal, Wherein applying the beamforming filter comprises applying a self interference cancellation filter consisting of a null space of the specific subspace.

전술한 본 발명의 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면, 하향링크 신호를 송신하기 이전에 하향링크 신호에 대해 자체 간섭정렬 행렬을 포함하는 프리코딩 행렬을 적용하고, 상향링크 신호를 수신한 이후에 상향링크 신호에 대해 자체 간섭제거 필터를 포함하는 빔포밍 필터를 적용함으로써, 동시에 이루어지는 신호의 송수신에 따른 자체 간섭 신호를 제거할 수 있고, 양방향 통신에 필요한 상향링크 신호 및 하향링크 신호를 효율적으로 검출해낼 수 있으며, 전체적으로 다수의 사용자를 위한 MIMO 시스템의 성능을 향상시킬 수 있다.According to any one of the above-described methods of the present invention, a precoding matrix including a self-interference alignment matrix is applied to a downlink signal before transmitting a downlink signal, and after a uplink signal is received, By applying a beam-forming filter including a self-interference elimination filter to the link signal, it is possible to remove the self-interference signal due to simultaneous transmission and reception of signals, and efficiently detect the uplink and downlink signals required for bidirectional communication And the overall performance of the MIMO system for a large number of users can be improved.

또한, 프리코딩 행렬에 사용자 간섭정렬 행렬을 추가적으로 적용함으로써, 하향 링크 채널에서 제 1 사용자에 대응하는 제 1 채널과 제 2 사용자에 대응하는 제 2 채널이 서로 인접하여 발생할 수 있는 사용자 간 간섭 신호를 제거할 수 있다. 프리코딩 행렬에 최적화 행렬을 추가적으로 적용함으로써, 하향링크 채널에서 다수의 사용자의 데이터 비율이 최대가 되도록 설정할 수도 있다.In addition, by applying the user interference alignment matrix to the precoding matrix additionally, an inter-user interference signal that can occur when the first channel corresponding to the first user and the second channel corresponding to the second user are adjacent to each other in the downlink channel, Can be removed. By applying an optimization matrix to the precoding matrix, it is also possible to set the data rate of a plurality of users in the downlink channel to be the maximum.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다수의 사용자를 위한 양방향 통신 시스템을 전체적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 다수의 사용자를 위한 양방향 통신을 지원하는 기지국의 구성도이다.
도 3은 자체 간섭 정렬 행렬을 구하는 과정의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 다수의 사용자를 위한 양방향 통신방법을 설명하기 위한 순서도이다.
FIG. 1 is a general view of a two-way communication system for a plurality of users according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram of a base station supporting two-way communication for a plurality of users according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram illustrating an example of a process of obtaining a self-interference alignment matrix.
4 is a flowchart illustrating a two-way communication method for a plurality of users according to an exemplary embodiment of the present invention.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 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. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which will be readily apparent to those skilled in the art. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and similar parts are denoted by like reference characters throughout the specification.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 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 의미하며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. Throughout the specification, when a part is referred to as being "connected" to another part, it includes not only "directly connected" but also "electrically connected" with another part in between . Also, when an element is referred to as "including" an element, it is to be understood that the element may include other elements as well as other elements, And does not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

본 명세서에 있어서 단말 또는 디바이스가 수행하는 것으로 기술된 동작이나 기능 중 일부는 해당 단말 또는 디바이스와 연결된 서버에서 대신 수행될 수도 있다. 이와 마찬가지로, 서버가 수행하는 것으로 기술된 동작이나 기능 중 일부도 해당 서버와 연결된 단말 또는 디바이스에서 수행될 수도 있다. In this specification, some of the operations or functions described as being performed by the terminal or the device may be performed in the server connected to the terminal or the device instead. Similarly, some of the operations or functions described as being performed by the server may also be performed on a terminal or device connected to the server.

이하의 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 상세한 설명이며, 본 발명의 권리 범위를 제한하는 것이 아니다. 따라서 본 발명과 동일한 기능을 수행하는 동일 범위의 발명 역시 본 발명의 권리 범위에 속할 것이다. The following examples are intended to further illustrate the present invention and are not intended to limit the scope of the present invention. Accordingly, the same scope of the invention performing the same function as the present invention will also fall within the scope of the present invention.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다수의 사용자를 위한 양방향 통신 시스템을 전체적으로 도시한 도면이다.FIG. 1 is a general view of a two-way communication system for a plurality of users according to an embodiment of the present invention.

본 발명에서의 양방향 통신 시스템(10)은 다수의 사용자들에 대한 다중 입력 및 다중 출력(MIMO)을 지원하고, 송신과 수신이 동시에 가능한 하나의 기지국(Base Station; 100) 및 다수의 사용자 단말(106)을 포함한다.The bidirectional communication system 10 of the present invention includes a base station 100 and a plurality of user terminals 100 that support multiple input and multiple output (MIMO) for a plurality of users, 106).

기지국(100)은 다수의 안테나(102, 103)를 사용하여 다수의 사용자 단말(104, 105)에게 다수의 채널(108, 109)을 통해 양방향 통신 서비스를 제공한다. The base station 100 provides a bidirectional communication service through a plurality of channels 108 and 109 to a plurality of user terminals 104 and 105 using a plurality of antennas 102 and 103. [

Nt개의 송신 다중 안테나(102)는 하향링크 채널(108)을 통해 데이터 신호를 다수의 하향링크 사용자 단말(104)로 송신한다. 또한, Nr개의 수신 다중 안테나(103)는 상향링크 채널(109)를 통해 다수의 상향링크 사용자 단말(105)로부터 데이터 신호를 수신한다. The Nt transmission multiple antennas 102 transmit data signals to the plurality of downlink user terminals 104 through the downlink channel 108. The Nr receive multiple antennas 103 receive data signals from a plurality of uplink user terminals 105 through an uplink channel 109. [

이 때, 송신 다중 안테나(102)의 개수와 수신 다중 안테나(103)의 개수는 서로 상이할 수 있고, 다수의 안테나(102, 103)의 개수와 다수의 채널(108,109)의 개수와 대응되도록 동일하게 구성될 수도 있으며, 더 적게 구성될 수도 있다. In this case, the number of transmission multiple antennas 102 and the number of reception multiple antennas 103 may be different from each other, and the number of transmission antennas 102 and 103 and the number of channels 108 and 109 may be the same Or may be configured to be less.

다수의 하향링크 사용자 단말(104)과 다수의 상향링크 사용자 단말(105)은 양방향 통신을 수행함에 있어서 서로 영향을 미치지 않을 만큼 지리적으로 분리되어 있을 수 있다. 다만, 다수의 하향링크 사용자 단말(104) 간에 발생되는 상호 간섭 또는 다수의 상향링크 사용자 단말(105) 간에 발생되는 상호 간섭은 고려된다. A plurality of downlink user terminals 104 and a plurality of uplink user terminals 105 may be geographically separated so as not to affect each other in performing bidirectional communication. However, the mutual interference generated between the plurality of downlink user terminals 104 or the mutual interference generated between the plurality of uplink user terminals 105 is considered.

다수의 채널(108, 109)은 다수의 사용자 단말(104,105)에 각각 대응하도록 구성될 수 있다. 또한, 다수의 채널(108, 109)을 통해 하향링크 신호의 송신과 상향링크 신호의 수신이 동시에 이루어진다.The plurality of channels 108 and 109 may be configured to correspond to a plurality of user terminals 104 and 105, respectively. In addition, transmission of the downlink signal and reception of the uplink signal are simultaneously performed through the plurality of channels 108 and 109.

자체간섭 신호(SI: Self Interference)는 별도의 채널 행렬인 HSI(107)를 통해 송신 다중 안테나(102)로부터 수신 다중 안테나(103)로 전달된다. 본 발명에서 다수의 자체간섭 신호는 상향링크 신호의 수신과 하향링크 신호의 송신이 동시에 일어남에 따라 하향링크 신호의 송신이 상향링크 신호의 수신에 간섭을 일으켜 발생된 간섭 신호를 지칭한다. 이는 양방향 통신을 지원하는 시스템에서 발생하는 문제들 중 하나이다.The self interference (SI) is transmitted from the transmission multiple antenna 102 to the reception multiple antenna 103 through the HSI 107, which is a separate channel matrix. In the present invention, a plurality of self interference signals refer to an interference signal generated by interference between reception of an uplink signal and transmission of a downlink signal and reception of an uplink signal due to transmission of a downlink signal. This is one of the problems that arise in systems that support two-way communication.

본 발명의 일 예에 따른 다수의 사용자를 위한 양방향 통신시스템(10)에서는 소프트웨어적인 접근을 통해 자체 간섭 신호를 제거할 수 있는 다수의 안테나(102, 103)를 설계할 수 있다. 특히, 양방향 통신시스템(100) 내 기지국(100)은 하향링크 신호 송신시 프리코딩 행렬을 적용하여 다수의 자체 간섭 신호를 수신기와 관련하여 기정의된 특정 서브공간에 정렬시킬 수 있으며, 상향링크 신호 수신시 특정 서브공간의 영공간으로 이루어진 자체 간섭 제거 필터를 적용할 수 있다. In a two-way communication system 10 for a plurality of users according to an exemplary embodiment of the present invention, a plurality of antennas 102 and 103 capable of removing a self-interference signal through a software approach can be designed. In particular, the base station 100 in the two-way communication system 100 can align a plurality of self-interference signals in a predetermined specific subspace with respect to a receiver by applying a precoding matrix when transmitting a downlink signal, It is possible to apply a self-interference elimination filter composed of a null space of a specific subspace at the time of reception.

다수의 사용자 단말(106)은 양방향 통신을 지원하는 기지국(100)으로부터 양방향 통신 서비스를 제공받는다. 이때, 다수의 단말(104,105)은 단일 또는 복수개의 안테나를 가진 디바이스일 수 있으며, 무선 액세스 네트워크 등의 네트워크 망에 접속할 수 있는 컴퓨터나 휴대용 단말기로 구현될 수 있다. 이러한 컴퓨터는 예를 들어 웹 브라우저(WEB Browser)가 탑재된 노트북, 데스크톱(desktop), 랩톱(laptop) 등을 포함하고, 휴대용 단말기는 예를 들어 휴대성과 이동성이 보장되는 무선 통신 장치인 PCS(Personal Communication System), GSM(Global System for Mobile communications), PDC(Personal Digital Cellular), PHS(Personal Handyphone System), PDA(Personal Digital Assistant), IMT(International Mobile Telecommunication)-2000, CDMA(Code Division Multiple Access)-2000, W-CDMA(W-Code Division Multiple Access), Wibro(Wireless Broadband Internet) 단말 등과 같은 모든 종류의 핸드헬드(Handheld) 기반의 무선 통신 장치를 포함할 수 있다. 또한, 다수의 단말(104,105)은 스마트폰(Smart phone)과 같이 휴대전화에 인터넷 통신과 정보검색 등 컴퓨터 지원 기능을 추가한 지능형 단말기로서 사용자가 원하는 애플리케이션을 설치할 수 있는 스마트 디바이스(Smart device)일 수 있다.A plurality of user terminals 106 are provided with bidirectional communication service from the base station 100 supporting bidirectional communication. At this time, the plurality of terminals 104 and 105 may be a device having a single antenna or a plurality of antennas, or may be implemented as a computer or a portable terminal capable of accessing a network network such as a radio access network. Such a computer includes, for example, a notebook computer, a desktop computer, a laptop computer, etc. equipped with a web browser (WEB Browser), and the portable terminal may be, for example, a personal computer Communication System, GSM (Global System for Mobile communications), PDC (Personal Digital Cellular), PHS (Personal Handyphone System), PDA (Personal Digital Assistant), IMT (International Mobile Telecommunication) -2000, CDMA (Code Division Multiple Access) -2000, W-Code Division Multiple Access (W-CDMA), Wibro (Wireless Broadband Internet) terminals, and the like. In addition, the plurality of terminals 104 and 105 are intelligent terminals, such as a smart phone, to which a computer-assisted function such as internet communication and information search is added to a mobile phone, and are smart devices capable of installing a desired application .

또한, 기지국(100)과 다수의 사용자 단말(106)은 일반적으로 다음과 같은 네트워크를 통해 연결된다. 네트워크의 일 예에는 3GPP(3rd Generation Partnership Project) 네트워크, LTE(Long Term Evolution) 네트워크, WIMAX(World Interoperability for Microwave Access) 네트워크, 인터넷(Internet), LAN(Local Area Network), Wireless LAN(Wireless Local Area Network), WAN(Wide Area Network), PAN(Personal Area Network), 블루투스(Bluetooth) 네트워크, 위성 방송 네트워크, 아날로그 방송 네트워크, DMB(Digital Multimedia Broadcasting) 네트워크 등이 포함되나 이에 한정되지는 않는다.In addition, the base station 100 and the plurality of user terminals 106 are generally connected through the following networks. Examples of the network include a 3rd Generation Partnership Project (3GPP) network, a Long Term Evolution (LTE) network, a World Interoperability for Microwave Access (WIMAX) network, the Internet, a LAN (Local Area Network) Network, a Wide Area Network (WAN), a Personal Area Network (PAN), a Bluetooth network, a satellite broadcast network, an analog broadcast network, a DMB (Digital Multimedia Broadcasting) network, and the like.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 다수의 사용자를 위한 양방향 통신을 지원하는 기지국의 구성도이다.2 is a block diagram of a base station supporting two-way communication for a plurality of users according to an embodiment of the present invention.

도 2에 도시된 바와 같이, 다수의 사용자를 위한 양방향 통신을 지원하는 기지국(200)은 송신 다중 안테나(201), 송신기(201), 수신 다중 안테나(203), 및 수신기(204)를 포함한다.2, a base station 200 supporting bi-directional communication for a plurality of users includes a transmit multiple antenna 201, a transmitter 201, a receive multiple antenna 203, and a receiver 204 .

이러한 도 2에 도시된 다수의 사용자를 위한 양방향 통신을 지원하는 기지국은 본 발명의 일 실시예에 불과하므로 도 2을 통해 본 발명이 한정 해석되는 것은 아니며, 도 2로부터 다양한 응용이 가능하다. Since the base station supporting two-way communication for a plurality of users shown in FIG. 2 is only one embodiment of the present invention, the present invention is not limited to FIG. 2, and various applications are possible from FIG.

기지국(200)은 다수의 사용자 각각에게 할당된 채널을 통해 하향링크 신호 및 상향링크 신호를 동시에 송수신하는 양방향 통신 서비스를 제공한다. The base station 200 provides a bidirectional communication service for simultaneously transmitting and receiving a downlink signal and an uplink signal through a channel allocated to each of a plurality of users.

송신 다중 안테나(201)는 하향링크 사용자에게 하향링크 신호를 각각 송신한다.The transmission multiple antenna 201 transmits downlink signals to the downlink users.

수신 다중 안테나(203)는 상향링크 사용자로부터 하향링크 신호를 각각 수신한다.The receiving multiple antenna 203 receives the downlink signals from the uplink user.

즉, 다수의 송신 다중 안테나(201) 및 다수의 수신 다중 안테나(203)는 기지국(200)과 연결되어 다수의 상향링크 사용자 단말로 하향링크 신호를 각각 송신하고, 다수의 하향링크 사용자 단말로부터 상향링크 신호를 각각 수신한다. That is, a plurality of transmission multiple antennas 201 and a plurality of reception multiple antennas 203 are connected to the base station 200 to transmit downlink signals to a plurality of uplink user terminals, respectively, Respectively.

이때, 다수의 안테나는 일반적으로 다중 안테나(MIMO antenna: Multiple Input Multiple Output antenna)를 지칭하며, 송신 다중 안테나(201) 및 수신 다중 안테나(203) 양단에 두개 이상의 복수의 안테나를 배열할 수 있으며, 시스템 설계에 따라 안테나의 배열 및 그 수는 변경 수 있다. In this case, a plurality of antennas generally refers to a MIMO (Multiple Input Multiple Output) antenna, and two or more antennas may be arranged at both ends of the transmission multiple antenna 201 and the reception multiple antenna 203, Depending on the system design, the arrangement and number of antennas can be changed.

또한, 다수의 안테나는 연결된 별도의 장치 또는 그 자체의 최적화 설계 구조를 통해, 상향링크 신호의 수신과 하향링크 신호의 송신이 동시에 이루어짐에 따라 상향링크 신호의 수신시 하향링크 신호의 송신에 의해 발생된 다수의 자체 간섭 신호를 제거할 수 있다. In addition, multiple antennas may be generated by transmission of a downlink signal upon receipt of an uplink signal as the uplink signal is received and the downlink signal is simultaneously transmitted through a separate device connected thereto or its own optimization design scheme A plurality of self interference signals can be removed.

송신기(202)는 송신 다중 안테나(201)에 연결되어 하향링크 신호에 대해 프리코딩(Precoding) 행렬을 적용시킨다. The transmitter 202 is connected to the transmission multiple antenna 201 and applies a precoding matrix to the downlink signals.

이때, 프리코딩 행렬은 상향링크 신호의 수신과 하향링크 신호의 송신이 동시에 이루어짐에 따라 상향링크 신호의 수신시 하향링크 신호의 송신에 의해 발생된 다수의 자체 간섭 신호를 수신기와 관련하여 기정의된 특정 서브공간에 정렬시키는 자체 간섭정렬 행렬을 포함한다.In this case, the precoding matrix may include a plurality of self interference signals generated by transmission of a downlink signal upon receipt of an uplink signal as a result of reception of an uplink signal and transmission of a downlink signal at the same time, Lt; RTI ID = 0.0 > a < / RTI > specific subspace.

또한, 프리코딩 행렬은 하향링크 신호의 송신에 의해 발생된 다수의 사용자 간 간섭 신호를 제거하도록 블록 대각화(Block Diagonalization) 기법을 기반으로 설정된 사용자 간섭정렬 행렬을 더 포함할 수 있다. 이때, 사용자 간섭정렬 행렬은 자체 간섭정렬 행렬보다 먼저 하향링크 신호에 대해 적용될 수 있다.Also, the precoding matrix may further include a user interference alignment matrix set based on a block diagonalization technique to remove a plurality of inter-user interference signals generated by transmission of a downlink signal. At this time, the user interference sorting matrix may be applied to the downlink signal before the self interference sorting matrix.

또한 프리코딩 행렬은 하향링크 신호의 송신시 다수의 사용자의 데이터 비율을 최대화하도록 사용자 간섭정렬 행렬 및 자체 간섭정렬 행렬에 대한 특이치 분해(Singular Value Decomposition) 과정을 기반으로 설정된 최적화 행렬을 더 포함할 수 있다. 이때, 최적화 행렬은 사용자 간섭정렬 행렬 및 자체 간섭정렬 행렬보다 나중에 하향링크 신호에 대해 적용될 수 있다.Further, the precoding matrix further includes an optimization matrix based on a user interference sorting matrix and a singular value decomposition process for a self-interference sorting matrix so as to maximize a data rate of a plurality of users when transmitting a downlink signal . At this time, the optimization matrix may be applied to the downlink signal later than the user interference alignment matrix and the self interference interference sorting matrix.

다시말해, 다수의 송신 다중 안테나(201) 또는 송신기(202)에 적용된 프리코딩 행렬은 기지국의 송신단으로 인해 수신단에서 발생하는 자체 간섭뿐만 아니라 하항링크 사용자들의 사용자간 간섭도 제거할 수 있도록 설계될 수 있다. 추가적으로 프리코딩 행렬은 하향링크 사용자들의 전송 속도를 최적화 시키는 역할을 수행할 수 있다. In other words, the precoding matrix applied to the multiple transmit multiple antennas 201 or the transmitters 202 can be designed to remove not only the self-interference occurring at the receiving end due to the transmitting end of the base station but also the inter-user interference of the downlink users have. In addition, the precoding matrix can optimize the transmission rate of downlink users.

[수학식1]은 프리코딩 행렬을 구하는 수식으로, 구체적인 과정에 대해 설명한다.[Equation 1] is a formula for obtaining a precoding matrix, and a specific process will be described.

Figure 112014092563161-pat00001
Figure 112014092563161-pat00001

[수학식 1]에서

Figure 112014092563161-pat00002
는 블록 대각화(Block Diagonalization) 기법을 기반으로 설정된 사용자 간섭정렬 행렬로, 하향링크 신호의 송신에 의해 발생된 다수의 사용자 간 간섭 신호를 제거한다.In Equation (1)
Figure 112014092563161-pat00002
Is a user interference alignment matrix set on the basis of a block diagonalization technique and removes a plurality of inter-user interference signals generated by transmission of a downlink signal.

사용자 간섭정렬 행렬을 구하기 위해서는 먼저, 블록 대각화(Block Diagonalization) 기법을 적용하여

Figure 112014092563161-pat00003
의 영공간에 각각의 하향링크 사용자의 신호가 머물도록 해야한다.In order to obtain the user interference sorting matrix, first, a block diagonalization technique is applied
Figure 112014092563161-pat00003
So that the signals of the respective downlink users remain in the null space of the downlink user.

다음으로, 행렬

Figure 112014092563161-pat00004
을 신호 처리와 통계학 등의 분야에서 자주 사용되는 특정한 구조로 분해하는 방식으로 특이치 분해 (SVD: Singular Value Decomposition)를 고려하여
Figure 112014092563161-pat00005
과 같이 구할 수 있다.Next,
Figure 112014092563161-pat00004
(SVD) in a way that decomposes a signal into a specific structure frequently used in fields such as signal processing and statistics
Figure 112014092563161-pat00005
Can be obtained as follows.

다음으로, 제포 포싱의 조건을 만족하는 사용자 간섭 정렬 행렬

Figure 112014092563161-pat00006
을 구할 수 있다.Next, a user interference sorting matrix satisfying the condition of the foaming forcing
Figure 112014092563161-pat00006
Can be obtained.

[수학식 1]에서

Figure 112014092563161-pat00007
는 자체 간섭 정렬 행렬로, 상향링크 신호의 수신과 하향신호의 송신이 동시에 이루어짐에 따라 상향링크 신호의 수신시 하향링크 신호의 송신에 의해 발생된 다수의 자체 간섭 신호를 수신기와 관련하여 기정의된 특정 서브공간에 정렬시킨다.In Equation (1)
Figure 112014092563161-pat00007
A plurality of self interference signals generated by transmission of a downlink signal upon reception of an uplink signal as a result of reception of an uplink signal and transmission of a downlink signal at the same time, Align to a specific subspace.

자체 간섭 정렬 행렬을 구하기 위해서 먼저, 자체 간섭 신호가 수신단의 특정 공간인

Figure 112014092563161-pat00008
(301)(span)되도록 해야한다.In order to obtain the self-interference alignment matrix, first,
Figure 112014092563161-pat00008
(301) (span).

도 3은 자체 간섭 정렬 행렬을 구하는 과정의 일 예를 나타낸 도면이다.3 is a diagram illustrating an example of a process of obtaining a self-interference alignment matrix.

도 3을 참조하여 설명하면, 먼저, Kdl개의 자체간섭 신호가

Figure 112014092563161-pat00009
(301) 의 공간으로
Figure 112014092563161-pat00010
와 같이 스팬(span) 되는 조건을 충족하기 위해서
Figure 112014092563161-pat00011
(304) 의우측 영공간 (Right Null Space)을 구함으로써 자체 간섭정렬 행렬
Figure 112014092563161-pat00012
을 구할 수 있다.Referring to FIG. 3, first, K d1 self-interference signals
Figure 112014092563161-pat00009
(301)
Figure 112014092563161-pat00010
In order to satisfy the condition of span as shown in Fig.
Figure 112014092563161-pat00011
(Right Null Space) of the self interference sorting matrix 304,
Figure 112014092563161-pat00012
Can be obtained.

[수학식 1]에서

Figure 112014092563161-pat00013
는 하향링크 사용자들의 데이터 속도를 최적화 시키는행렬로, 하향링크 신호의 송신시 다수의 사용자의 데이터 비율을 최대화하도록 사용자 간섭정렬 행렬 및 자체 간섭정렬 행렬에 대한 특이치 분해 과정을 기반으로 설정될 수 있으며,
Figure 112014092563161-pat00014
와 같이 표현할 수 있고, 데이터 속도를 최대화시키기 위한
Figure 112014092563161-pat00015
을 선택하여 구할 수 있다.In Equation (1)
Figure 112014092563161-pat00013
Is a matrix that optimizes the data rate of the downlink users and can be set based on the disassociation disassembly process for the user interference sort matrix and the self interference sort matrix so as to maximize the data ratio of a plurality of users when transmitting the downlink signal ,
Figure 112014092563161-pat00014
And to maximize the data rate.
Figure 112014092563161-pat00015
Can be obtained.

다시 도 2를 참고하면, 수신기(204)는 상술한 수신 다중 안테나(203)에 연결되어 상향링크 신호에 대해 자체간섭 신호를 제거하고 추가적인 역할을 수행하기 위한 빔포밍 필터를 적용시킨다. Referring again to FIG. 2, the receiver 204 is connected to the receive multi-antenna 203 to apply a beam-forming filter for removing an interference signal from the uplink signal and performing an additional function.

이때, 빔포밍 필터는 프리코딩 행렬 내 자체 간섭정렬 행렬에서 언급된 특정 서브공간의 영공간으로 이루어진 자체 간섭제거 필터를 포함한다. At this time, the beamforming filter includes a self interference cancellation filter consisting of the null space of the specific subspace referred to in the self interference interference matrix in the precoding matrix.

또한, 빔포밍 필터는 상향링크 신호를 복호화하는 제로 포싱(Zero-Forcing) 필터를 더 포함할 수 있으며, 제로 포싱 필터는 자체 간섭제거 필터보다 나중에 상향링크 신호에 대해 적용될 수 있다.Further, the beamforming filter may further include a zero-forcing filter for decoding the uplink signal, and the zero-forcing filter may be applied to the uplink signal later than the self interference elimination filter.

[수학식 2] 는 빔포밍 필터를 적용하는 수식으로, 구체적인 과정에 대해 설명한다.Equation (2) is a formula for applying a beam-forming filter, and a concrete procedure will be described.

Figure 112014092563161-pat00016
Figure 112014092563161-pat00016

[수학식 2]에서

Figure 112014092563161-pat00017
는 상향링크 수신시 하향 링크로 인해 발생하는 자체 간섭을 제거하기 위한 간섭 제거 필터로, 다수의 사용자로부터 수신단이 받은 상향링크 신호는
Figure 112014092563161-pat00018
의 조건을 만족하는
Figure 112014092563161-pat00019
(301)의 영공간으로 이루어진 필터
Figure 112014092563161-pat00020
를 통과함으로써 자체간섭을 제거할 수 있다.In Equation (2)
Figure 112014092563161-pat00017
Is an interference cancellation filter for eliminating self-interference caused by a downlink in uplink reception, and the uplink signal received from a plurality of users
Figure 112014092563161-pat00018
Satisfy the condition of
Figure 112014092563161-pat00019
Lt; RTI ID = 0.0 > 301 < / RTI &
Figure 112014092563161-pat00020
It is possible to eliminate the self interference.

[수학식 2]에서

Figure 112014092563161-pat00021
는 상향링크 사용자들의 신호를 복호하기 위한 제로 포싱 필터로
Figure 112014092563161-pat00022
이와 같이 나타낼 수 있다.In Equation (2)
Figure 112014092563161-pat00021
Is a zero forcing filter for decoding signals of uplink users
Figure 112014092563161-pat00022
This can be expressed as follows.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 다수의 사용자를 위한 양방향 통신방법을 설명하기 위한 순서도이다.4 is a flowchart illustrating a two-way communication method for a plurality of users according to an exemplary embodiment of the present invention.

기지국의 송신기와 연결된 다수의 안테나를 통해 하향링크 신호를 다수의 사용자에게 각각 송신하기 이전에, 기지국에서는 하향링크 신호에 대해 프리코딩(Precoding) 행렬을 적용시킨다(S410). In step S410, the base station applies a precoding matrix to the downlink signals before transmitting the downlink signals to the plurality of users through a plurality of antennas connected to the transmitter of the base station, respectively.

프리코딩 행렬을 적용시킴에 있어서, 기지국에서는 상향링크 신호의 수신과 하향링크 신호의 송신이 동시에 이루어짐에 따라 상향링크 신호의 수신시 하향링크 신호의 송신에 의해 발생된 다수의 자체 간섭 신호를 수신기와 관련하여 기정의된 특정 서브공간에 정렬시키는 자체 간섭 정렬 행렬을 적용시킨다. In applying the precoding matrix, as the reception of the uplink signal and the transmission of the downlink signal are simultaneously performed in the base station, a plurality of self interference signals generated by the transmission of the downlink signal upon reception of the uplink signal, And applies a self-interference sorting matrix that aligns to a predetermined specific subspace in relation to the received signal.

이때, 하향링크 신호의 송신에 의해 발생된 다수의 사용자 간 간섭 신호를 제거하도록 블록 대각화(Block Diagonalization) 기법을 기반으로 설정된 사용자 간섭정렬 행렬을 추가적으로 적용시키되, 사용자 간섭정렬 행렬을 자체 간섭정렬 행렬보다 먼저 하향링크 신호에 대해 적용시킬 수 있다. In this case, a user interference alignment matrix set based on a block diagonalization scheme is additionally applied to remove a plurality of inter-user interference signals generated by transmission of a downlink signal, and a user interference alignment matrix is defined as a self- It can be applied to the downlink signal before.

덧붙여, 하향링크 신호의 송신시 다수의 사용자의 데이터 비율을 최대화하도록 사용자 간섭정렬 행렬 및 자체 간섭정렬 행렬에 대한 특이치 분해(Singular Value Decomposition) 과정을 기반으로 설정된 최적화 행렬을 추가적으로 적용시키되, 최적화 행렬을 사용자 간섭정렬 행렬 및 자체 간섭정렬 행렬보다 나중에 하향링크 신호에 대해 적용시킬 수 있다In addition, an optimization matrix is additionally applied based on a user interference sorting matrix and a self-interference sorting matrix based on a singular value decomposition process to maximize a data ratio of a plurality of users when a downlink signal is transmitted, May be applied to the downlink signal later than the user interference alignment matrix and the self interference sorting matrix

기지국의 수신기와 연결된 다수의 안테나를 통해 상향링크 신호를 다수의 사용자로부터 각각 수신한 이후에, 기지국에서는 상향링크 신호에 대해 빔포밍 필터를 적용시킨다(S420).After receiving an uplink signal from a plurality of users through a plurality of antennas connected to a receiver of the base station, the base station applies a beamforming filter to the uplink signals at step S420.

빔포밍 필터를 적용시킴에 있어서, 기지국에서는 특정 서브공간의 영공간으로 이루어진 자체 간섭제거 필터를 적용시킨다. In applying the beamforming filter, the base station applies its own interference elimination filter consisting of null space of a specific subspace.

이때, 상향링크 신호를 복호화하는 제로 포싱(Zero-Forcing) 필터를 추가적으로 적용시키되, 제로 포싱 필터를 자체 간섭제거 필터보다 나중에 상향링크 신호에 대해 적용시킬 수 있다.At this time, a zero-forcing filter for decoding the uplink signal is additionally applied, and the zero-forcing filter can be applied to the uplink signal later than the self interference elimination filter.

상술한 설명에서, 단계 S410 내지 S420은 본 발명의 구현예에 따라서, 추가적인 단계들로 더 분할되거나, 더 적은 단계들로 조합될 수 있다. 또한, 일부 단계는 필요에 따라 생략될 수도 있고, 단계 간의 순서가 변경될 수도 있다.In the above description, steps S410 to S420 may be further divided into additional steps, or combined in fewer steps, according to an embodiment of the present invention. Also, some of the steps may be omitted as necessary, and the order between the steps may be changed.

이들 단계 S410 내지 S420를 통해 동시에 이루어지는 신호의 송수신에 따른 자체 간섭 신호를 제거할 수 있고, 양방향 통신에 필요한 상향링크 신호 및 하향링크 신호를 효율적으로 검출해낼 수 있으며, 전체적으로 다수의 사용자를 위한 MIMO 시스템의 성능을 향상시킬 수 있다.Through these steps S410 to S420, it is possible to remove the self-interference signal due to simultaneous signal transmission and reception, efficiently detect the uplink and downlink signals required for bidirectional communication, Can be improved.

도 4를 통해 설명된 다수의 사용자를 위한 양방향 통신방법은 컴퓨터에 의해 실행되는 프로그램 모듈과 같은 컴퓨터에 의해 실행 가능한 명령어를 포함하는 기록 매체의 형태로도 구현될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 가용 매체일 수 있고, 휘발성 및 비휘발성 매체, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 또한, 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터 저장 매체 및 통신 매체를 모두 포함할 수 있다. 컴퓨터 저장 매체는 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈 또는 기타 데이터와 같은 정보의 저장을 위한 임의의 방법 또는 기술로 구현된 휘발성 및 비휘발성, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 통신 매체는 전형적으로 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈, 또는 반송파와 같은 변조된 데이터 신호의 기타 데이터, 또는 기타 전송 메커니즘을 포함하며, 임의의 정보 전달 매체를 포함한다. The two-way communication method for multiple users described with reference to FIG. 4 may also be implemented in the form of a recording medium including instructions executable by a computer, such as program modules, being executed by a computer. Computer readable media can be any available media that can be accessed by a computer and includes both volatile and nonvolatile media, removable and non-removable media. In addition, the computer-readable medium may include both computer storage media and communication media. Computer storage media includes both volatile and nonvolatile, removable and non-removable media implemented in any method or technology for storage of information such as computer readable instructions, data structures, program modules or other data. Communication media typically includes any information delivery media, including computer readable instructions, data structures, program modules, or other data in a modulated data signal such as a carrier wave, or other transport mechanism.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다. It will be understood by those skilled in the art that the foregoing description of the present invention is for illustrative purposes only and that those of ordinary skill in the art can readily understand that various changes and modifications may be made without departing from the spirit or essential characteristics of the present invention. will be. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. For example, each component described as a single entity may be distributed and implemented, and components described as being distributed may also be implemented in a combined form.

본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.It is intended that the present invention covers the modifications and variations of this invention provided they come within the scope of the appended claims and their equivalents. .

10: 다수의 사용자를 위한 양방향 통신 시스템
100: 기지국 102: 송신 다중 안테나
103: 수신 다중 안테나 104: 하향링크 사용자 단말
105: 상향링크 사용자 단말 107: 자체 간섭 채널
108: 하향링크 채널 109: 상향링크 채널
10: Two-way communication system for multiple users
100: base station 102: transmission multiple antennas
103: receive multiple antenna 104: downlink user terminal
105: Uplink user terminal 107: Self-interference channel
108: downlink channel 109: uplink channel

Claims (7)

다수의 사용자를 위한 양방향 통신을 지원하는 기지국에 있어서,
상기 다수의 사용자에게 하향링크 신호를 각각 송신하는 다수의 안테나와 연결되고, 상기 하향링크 신호에 대해 프리코딩(Precoding) 행렬을 적용시키는 송신기; 및
상기 다수의 사용자로부터 상향링크 신호를 각각 수신하는 다수의 안테나와 연결되고, 상기 상향링크 신호에 대해 빔포밍 필터를 적용시키는 수신기를 포함하고,
상기 프리코딩 행렬은 상기 상향링크 신호의 수신과 상기 하향링크 신호의 송신이 동시에 이루어짐에 따라 상기 상향링크 신호의 수신시 상기 하향링크 신호의 송신에 의해 발생된 다수의 자체 간섭 신호를 상기 수신기와 관련하여 기정의된 특정 서브공간에 정렬시키는 자체 간섭정렬 행렬 및 상기 하향링크 신호의 송신에 의해 발생된 다수의 사용자 간 간섭 신호를 제거하도록 블록 대각화(Block Diagonalization) 기법을 기반으로 설정된 사용자 간섭정렬 행렬을 포함하고,
상기 빔포밍 필터는 상기 특정 서브공간의 영공간으로 이루어진 자체 간섭제거 필터를 포함하는 양방향 통신을 지원하며,
상기 사용자 간섭정렬 행렬은 상기 자체 간섭정렬 행렬보다 먼저 상기 하향링크 신호에 대해 적용되는 것인, 기지국.
A base station supporting bi-directional communication for a plurality of users,
A transmitter connected to a plurality of antennas that respectively transmit downlink signals to the plurality of users, and applying a precoding matrix to the downlink signals; And
And a receiver coupled to the plurality of antennas for receiving the uplink signals from the plurality of users and applying a beamforming filter to the uplink signals,
Wherein the precoding matrix includes a plurality of self interference signals generated by transmission of the downlink signal upon receipt of the uplink signal as the reception of the uplink signal and the transmission of the downlink signal are simultaneously performed, A user interference sorting matrix based on a block diagonalization scheme for eliminating a plurality of inter-user interference signals generated by transmission of the downlink signal, / RTI >
Wherein the beamforming filter supports bidirectional communication including a self interference cancellation filter of zero space of the specific subspace,
Wherein the user interference ordering matrix is applied to the downlink signal prior to the self-interference sorting matrix.
삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 프리코딩 행렬은 상기 하향링크 신호의 송신시 상기 다수의 사용자의 데이터 비율을 최대화하도록 상기 사용자 간섭정렬 행렬 및 상기 자체 간섭정렬 행렬에 대한 특이치 분해(Singular Value Decomposition) 과정을 기반으로 설정된 최적화 행렬을 더 포함하고,
상기 최적화 행렬은 상기 사용자 간섭정렬 행렬 및 상기 자체 간섭정렬 행렬보다 나중에 상기 하향링크 신호에 대해 적용되는 것인, 양방향 통신을 지원하는 기지국.
The method according to claim 1,
Wherein the precoding matrix is configured to maximize a data rate of the plurality of users at the time of transmission of the downlink signal by using an optimization matrix based on a singular value decomposition process for the user interference order matrix and the self- Further comprising:
Wherein the optimization matrix is applied to the downlink signal after the user interference ordering matrix and the self interference allocation matrix.
제 1 항에 있어서,
상기 빔포밍 필터는 상기 상향링크 신호를 복호화하는 제로 포싱(Zero-Forcing) 필터를 더 포함하고,
상기 제로 포싱 필터는 상기 자체 간섭제거 필터보다 나중에 상기 상향링크 신호에 대해 적용되는 것인, 양방향 통신을 지원하는 기지국.
The method according to claim 1,
Wherein the beamforming filter further comprises a zero-forcing filter for decoding the uplink signal,
Wherein the zero-forcing filter is applied to the uplink signal later than the self-interference cancellation filter.
다수의 사용자를 위한 양방향 통신방법에 있어서,
기지국의 송신기와 연결된 다수의 안테나를 통해 하향링크 신호를 상기 다수의 사용자에게 각각 송신하기 이전에, 상기 하향링크 신호에 대해 프리코딩(Precoding) 행렬을 적용시키는 단계; 및
상기 기지국의 수신기와 연결된 다수의 안테나를 통해 상향링크 신호를 상기 다수의 사용자로부터 각각 수신한 이후에, 상기 상향링크 신호에 대해 빔포밍 필터를 적용시키는 단계를 포함하고,
상기 프리코딩 행렬을 적용시키는 단계는
상기 상향링크 신호의 수신과 상기 하향링크 신호의 송신이 동시에 이루어짐에 따라 상기 상향링크 신호의 수신시 상기 하향링크 신호의 송신에 의해 발생된 다수의 자체 간섭 신호를 상기 수신기와 관련하여 기정의된 특정 서브공간에 정렬시키는 자체 간섭 정렬 행렬을 적용시키는 단계; 및
상기 하향링크 신호의 송신에 의해 발생된 다수의 사용자 간 간섭 신호를 제거하도록 블록 대각화(Block Diagonalization) 기법을 기반으로 설정된 사용자 간섭정렬 행렬을 적용시키되, 상기 사용자 간섭정렬 행렬을 상기 자체 간섭정렬 행렬보다 먼저 상기 하향링크 신호에 대해 적용시키는 단계를 포함하고,
상기 빔포밍 필터를 적용시키는 단계는
상기 특정 서브공간의 영공간으로 이루어진 자체 간섭제거 필터를 적용시키는 단계를 포함하는 양방향 통신방법.
A two-way communication method for a plurality of users,
Applying a precoding matrix to the downlink signal before transmitting a downlink signal to a plurality of users through a plurality of antennas connected to a transmitter of the base station; And
Applying a beamforming filter to the uplink signal after receiving an uplink signal from the plurality of users through a plurality of antennas connected to a receiver of the base station,
The step of applying the precoding matrix
A plurality of self interference signals generated by transmission of the downlink signal upon reception of the uplink signal as the reception of the uplink signal and the transmission of the downlink signal are concurrently performed, Applying a self interference sorting matrix to the subspace; And
The method of claim 1, further comprising: applying a user interference alignment matrix based on a block diagonalization scheme to remove a plurality of inter-user interference signals generated by transmission of the downlink signal, The method comprising the steps of:
The step of applying the beam-forming filter
And applying a self interference cancellation filter consisting of null space of the specific subspace.
제 5 항에 있어서,
상기 프리코딩 행렬을 적용시키는 단계는
상기 하향링크 신호의 송신시 상기 다수의 사용자의 데이터 비율을 최대화하도록 상기 사용자 간섭정렬 행렬 및 상기 자체 간섭정렬 행렬에 대한 특이치 분해(Singular Value Decomposition) 과정을 기반으로 설정된 최적화 행렬을 적용시키되, 상기 최적화 행렬을 상기 사용자 간섭정렬 행렬 및 상기 자체 간섭정렬 행렬보다 나중에 상기 하향링크 신호에 대해 적용시키는 단계를 더 포함하는 양방향 통신방법.
6. The method of claim 5,
The step of applying the precoding matrix
Applying an optimization matrix based on a singular value decomposition process for the user interference alignment matrix and the self interference interference sorting matrix to maximize a data rate of the plurality of users when transmitting the downlink signal, Further comprising applying an optimization matrix for the downlink signal later than the user interference alignment matrix and the self interference sorting matrix.
제 5 항에 있어서,
상기 빔포밍 필터를 적용시키는 단계는
상기 상향링크 신호를 복호화하는 제로 포싱(Zero-Forcing) 필터를 적용시키되, 상기 제로 포싱 필터를 상기 자체 간섭제거 필터보다 나중에 상기 상향링크 신호에 대해 적용시키는 단계를 더 포함하는 양방향 통신방법.
6. The method of claim 5,
The step of applying the beam-forming filter
Applying a zero-forcing filter to decode the uplink signal, and applying the zero-forcing filter to the uplink signal later than the self-interference cancellation filter.
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