KR20100086407A

KR20100086407A - 협력적 다중 셀 무선통신 시스템에서 데이터를 송신하는 방법

Info

Publication number: KR20100086407A
Application number: KR1020090042504A
Authority: KR
Inventors: 김형태; 서한별; 김병훈
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2009-01-22
Filing date: 2009-05-15
Publication date: 2010-07-30
Also published as: US8718665B2; WO2010085092A2; KR101478843B1; WO2010085092A3; US20110319092A1

Abstract

협력적 다중 셀 무선통신 시스템에서 기지국의 데이터 송신방법을 제공한다. 인접 셀로부터 상기 인접 셀에 위치하는 단말과의 채널에 얼라인(align)된 빔포밍 벡터 또는 상기 단말과의 채널에 대한 널링(nulling) 빔포밍 벡터에 관한 정보를 수신하는 단계, 상기 정보에 기초하여 송신 빔포밍 벡터를 결정하는 단계 및 상기 송신 빔포밍 벡터를 이용하여 단말로 데이터를 송신하는 단계를 포함한다.

Description

협력적 다중 셀 무선통신 시스템에서 데이터를 송신하는 방법{METHOD OF TRANSMITTING DATA IN COORDINATED MULTI-CELL WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}

본 발명은 무선통신에 관한 것으로, 보다 상세하게는 협력적 다중 셀 무선통신 시스템에서 데이터를 송신하는 방법에 관한 것이다.

무선통신 시스템은 기지국(Base Station; BS)과 적어도 하나 이상의 단말(User Equipment; UE)을 포함한다. 단말은 고정되거나 이동성을 가질 수 있으며, MS(Mobile Station), UT(User Terminal), SS(Subscriber Station), 무선기기(wireless device) 등 다른 용어로 불릴 수 있다. 기지국은 일반적으로 단말과 통신하는 고정된 지점(fixed station)을 말하며, 노드-B(Node-B), BTS(Base Transceiver System), 액세스 포인트(Access Point) 등 다른 용어로 불릴 수 있다. 이하에서 상향링크(uplink; UL)는 단말로부터 기지국으로의 송신을 의미하고, 하향링크(downlink; DL)는 기지국으로부터 단말로의 송신을 의미한다.

무선통신 시스템은 효율적인 시스템 구성을 위해 셀(cell) 구조를 갖는다. 셀이란 주파수를 효율적으로 이용하기 위하여 넓은 지역을 작은 구역으로 세분한 구역을 의미한다. 일반적으로 셀의 중심부에 기지국을 설치하여 단말을 중계하며, 셀은 하나의 기지국이 제공하는 서비스 영역을 말한다.

최근 활발하게 연구되고 있는 차세대 멀티미디어 무선통신 시스템은 초기의 음성 위주의 서비스를 벗어나 영상, 무선 데이터 등의 다양한 정보를 보다 높은 데이터 송신률로 처리할 것을 요구한다.

높은 데이터 송신률을 가질 수 있는 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)이 최근 주목받고 있다. OFDM은 주파수 대역을 다수의 직교 부반송파로 분할하여 데이터를 송신하는 다중 반송파 변조 기법이다. OFDMA(orthogonal frequency division multiple access)는 OFDM에 FDMA(frequency division multiple access) 또는 TDMA(time division multiple access) 또는 CDMA(code division multiple access)를 결합하여 다중 사용자의 다중화를 제공하는 기법이다.

다중 셀 환경하에서 OFDM/OFDMA 시스템의 인접하는 셀이 동일한 부반송파를 사용하게 되면, 이는 사용자들에게 간섭(interference)의 원인이 될 수 있다. 이를 셀간 간섭(inter-cell interference)이라 한다. 특히, 셀간 간섭은 셀의 경계 부근에 있는 단말에게 큰 문제가 된다. 하향링크 송신에서 셀의 경계 부근에 있는 단말은 인접 셀로부터 강한 간섭을 받는다. 상향링크 송신에서 셀의 경계 부근에 있는 단말은 인접 셀에 강한 간섭을 줄 뿐만 아니라, 서빙 셀에서 경로 손실(Path Loss)에 의하여 낮은 송신률을 가지게 된다.

셀간 간섭을 줄이기 위하여 인접 셀간에 서로 다른 부반송파를 사용하도록 할 수 있으나, 각 셀의 기지국이 사용할 수 있는 무선자원이 줄어드는 문제가 있다.

협력적 다중 셀(Coordinated Multi-Cell) 방식은 다중 셀 환경 하에서 셀간 간섭을 줄이기 위해 제안된 방식이다. 협력적 다중 셀 방식을 이용하면 셀 경계 부근에 있는 단말의 통신 성능을 개선시킬 수 있다. 이와 관련하여, 협력적 다중 셀 방식을 이용한 데이터 송신 및 처리 방법에 관해 여러 논의가 진행되고 있다.

협력적 다중 셀 방식은 인접 셀간 가능한 정보 공유 수준에 따라 몇 가지 종류로 구분될 수 있다. 협력적 다중 셀은 협력적 다중 포인트(Coordinated Multi-Point), CoMC, CoMP 등의 용어로 혼용될 수 있다. 이론적으로는 인접 셀간에 가능한한 많은 데이터를 공유하는 것이 시스템의 성능 향상에 유리하다. 그러나, 데이터를 공유하기 위하여 기지국과 단말 사이 및 기지국과 기지국 사이에 별도의 신호 정보가 정의되어야 한다. 이에 따라, 추가적인 대역폭의 사용 및 정보 전달을 위한 시간 지연 등의 문제가 발생하므로, 실제 구현에 있어서 많은 문제가 있다. 특히, 기지국의 송신 데이터를 공유하는 경우에는 협력에 참여하는 기지국들 상위에 별도의 제어기가 존재하고, 어떠한 기지국이 어떠한 데이터를 얼마나 송신할지를 결정하는 중앙 집중형 스케줄링(centralizing scheduling)을 수행하여야 한다. 이에 따라, 제어 신호가 더욱 늘어나게 되고, 확장성 및 환경 적응성이 떨어지는 문제가 있다. 따라서, 인접 셀간 데이터 공유가 없는 상황에서 최소한의 제어신호 교환을 통하여 기지국이 협력하는 방식이 현실적으로 바람직하다.

인접 셀간 채널정보를 공유하여 인접 셀로부터 오는 간섭의 정도를 낮추는 방법 가운데 빔 회피(Beam Avoidance)가 있다. 빔 회피는 인접 셀이 선택할 수 있는 PMI(Precoding Matrix Indicator)에 제한을 둠으로써 간섭의 정도를 낮춘다. 일반적인 빔 회피에 따르면, 단말은 인접 셀의 모든 PMI에 대한 SINR(Signal to Interference and Noise Ratio)을 측정하고, 인접 셀의 PMI에 대한 선호도를 기지 국으로 피드백한다. 예를 들어, 단말은 간섭을 적게 주는 인접 셀의 PMI 집합인 선호 PMI 집합(Preferred PMI Set) 또는 간섭을 많이 주는 인접 셀의 PMI 집합인 비선호 PMI 집합(Non Preferred PMI Set)를 기지국으로 피드백할 수 있다. 협력에 참여하는 인접 셀은 단말의 PMI에 대한 선호도를 고려하여 빔포밍을 수행하고, 이에 따라 단말이 받는 간섭의 정도를 낮출 수 있다. 이때, 인접 셀이 어떠한 PMI를 선택하느냐에 따라 단말의 수신 SINR(Signal to Interference and Noise Ratio)이 달라질 수 있으므로, 기지국은 각 PMI에 대한 SINR을 알고 있어야 한다. 따라서, 단말은 PMI에 대한 선호도뿐만 아니라, 각 PMI에 대한 SINR을 기지국으로 피드백해야 한다.

빔 회피의 또 다른 예로, 단말은 가장 강하게 간섭으로 작용하는 빔포밍 벡터(the strongest interference beamforming vector)를 정의하고, 상기 빔포밍 벡터를 제외한 다른 빔포밍 벡터를 사용하여 빔포밍을 수행하도록 요구한다. 여기서, 가장 강하게 간섭으로 작용하는 빔포밍 벡터는 인접 셀의 기지국과 단말 사이의 채널을 특이치 분해(Singular Value Decomposition, SVD)하여 얻은 우 특이 벡터(Right Singular Vector) 중 가장 큰 값을 가지는 특이 벡터와 상관값(correlation value)이 가장 높은 빔포밍 벡터로 정의될 수 있다. 이때, 기지국은 인접 셀이 어떠한 빔포밍 벡터를 사용하였는지 알 수 없다. 따라서, MCS(Modulation and Coding Scheme) 레벨을 결정하기 위하여, 기지국은 인접 셀의 모든 코드북(Codebook)에 대한 SINR을 알고 있어야 한다.

이와 같이, 빔 회피에 따르면 단말은 많은 양의 피드백 정보를 기지국에 송 신하여야 한다. 이는 단말에 대하여 큰 오버헤드로 작용한다.

따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 협력적 다중 셀 방식을 이용하여 셀간 간섭을 줄이는 데이터 송신 방법을 제공하는 것이다. 특히, 셀 경계에 위치한 단말의 성능 및 전체 시스템의 수율을 개선하고, 단말의 오버헤드를 줄이는 방법을 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 협력적 다중 셀 무선통신 시스템에서 기지국의 데이터 송신방법은 인접 셀로부터 상기 인접 셀에 위치하는 단말과의 채널에 얼라인(align)된 빔포밍 벡터 또는 상기 단말과의 채널에 대한 널링(nulling) 빔포밍 벡터에 관한 정보를 수신하는 단계, 상기 정보에 기초하여 송신 빔포밍 벡터를 결정하는 단계 및 상기 송신 빔포밍 벡터를 이용하여 데이터를 송신하는 단계를 포함한다.

상기 채널은 상기 단말의 수신 빔포밍 벡터를 반영한 유효채널(effective channel)일 수 있다.

상기 송신 빔포밍 벡터는 상기 인접 셀에 위치하는 단말과의 채널에 얼라인된 빔포밍 벡터가 아닐 수 있다.

상기 송신 빔포밍 벡터는 상기 인접 셀에 위치하는 단말과의 채널에 얼라인된 빔포밍 벡터와 직교하는 빔포밍 벡터들 가운데 선택될 수 있다.

상기 송신 빔포밍 벡터는 ZF(Zero Forcing) 빔포밍을 이용하여 결정될 수 있다.

상기 데이터는 상기 인접 셀로부터 수신하고, 상기 인접 셀에 위치하는 단말에 대한 데이터를 포함할 수 있다.

상기 빔포밍 벡터에 관한 정보는 상기 인접 셀의 기지국 또는 상기 인접 셀에 위치하는 단말로부터 송신될 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 협력적 다중 셀 무선통신 시스템에서 기지국의 통신방법은 단말로부터 채널 정보 및 상기 단말과 인접 셀간의 채널에 얼라인된 빔포밍 벡터에 관한 정보를 수신하는 단계 및 상기 단말과 인접 셀간의 채널에 얼라인된 빔포밍 벡터에 관한 정보를 상기 인접 셀로 송신하는 단계를 포함한다.

상기 채널 정보는 상기 인접 셀로부터의 간섭이 없는 상태에서 상기 단말이 겪게 되는 SINR(Signal to Interference and Noise Ratio)를 포함할 수 있다.

상기 SINR을 기준으로 설정된 송신률에 맞추어 상기 단말로 데이터를 송신하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 채널 정보는 상기 인접 셀이 상기 단말과 인접 셀간의 채널에 얼라인된 빔포밍 벡터를 송신 빔포밍 벡터로 사용하는 경우에 상기 단말이 겪게 되는 SINR일 수 있다.

상기 인접 셀로부터 상기 인접 셀의 기지국이 사용하는 송신 빔포밍 벡터에 대한 정보를 수신하는 단계 및 상기 인접 셀의 기지국이 상기 송신 빔포밍 벡터를 사용하여 하향링크 데이터를 송신할 때 상기 단말이 겪게 되는 SINR을 계산하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 송신 빔포밍 벡터는 상기 단말과 인접 셀간의 채널에 얼라인된 빔포밍 벡터에 관한 정보에 기초하여 상기 인접 셀의 기지국에 의하여 선택될 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 협력적 다중 셀 무선통신 시스템에서 단말의 통신방법은 인접 셀로부터 수신한 신호에 기초하여 상기 인접 셀과의 채널에 얼라인된 제 1 빔포밍 벡터 또는 상기 인접 셀과의 채널에 널링(nulling)된 제 1 빔포밍 벡터에 관한 정보를 추출하는 단계, 서빙 셀로부터 수신한 신호에 기초하여 상기 서빙 셀과의 채널에 얼라인된 제 2 빔포밍 벡터에 관한 정보를 추출하는 단계 및 상기 제 1 빔포밍 벡터에 관한 정보를 서빙 기지국 또는 인접 기지국으로 송신하고 상기 제 2 빔포밍 벡터에 관한 정보를 서빙 기지국으로 송신하는 단계를 포함한다.

상기 인접 셀과의 채널 및 상기 서빙 셀과의 채널은 상기 단말의 수신 빔포밍 벡터를 반영한 유효채널(effective channel)일 수 있다.

상기 기지국으로 채널 정보를 송신하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 채널 정보는 상기 인접 셀로부터의 간섭이 없는 상태에서 상기 단말이 겪게 되는 SINR(Signal to Interference and Noise Ratio) 및 상기 인접 셀이 상기 인접 셀과의 채널에 얼라인 된 제 1 빔포밍 벡터를 사용하는 경우에 상기 단말이 겪게 되는 SINR 가운데 적어도 하나일 수 있다.

셀 경계에 위치한 단말들에 대한 인접 셀의 간섭을 줄일 수 있다. 특히, 단말이 기지국으로 인접 셀의 모든 코드북에 대한 채널정보를 송신할 필요가 없으므로, 단말의 피드백 오버헤드를 줄일 수 있다.

도 1은 다중 셀 환경에서의 무선통신 시스템을 도시한 예시도이다.

도 1을 참조하면, 무선통신 시스템은 기지국(Base Station; BS, 20)과 적어도 하나 이상의 단말(User Equipment; UE, 10)을 포함한다. 무선통신 시스템은 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)/OFDMA(Orthogonal Frequency 0Division Multiple Access) 기반 시스템일 수 있다. OFDM은 다수의 직교 부반송파(subcarrier)를 이용한다. OFDM은 IFFT(inverse fast Fourier Transform)와 FFT(fast Fourier Transform)를 이용하여 구현된다. 송신기는 데이터에 대해 IFFT를 수행하여 송신한다. 수신기는 수신신호에 대해 FFT를 수행하여 원래 데이터를 복원한다. 송신기는 다수의 부반송파들을 결합하기 위해 IFFT를 사용하며, 수신기는 다중 부반송파들을 분리하기 위해 대응하는 FFT를 사용한다. 하향링크에서 송신기는 기지국(20)의 일부분일 수 있고, 수신기는 단말(10)의 일부분일 수 있다. 상향링크에서 송신기는 단말(10)의 일부분일 수 있고, 수신기는 기지국(20)의 일부분일 수 있다.

기지국(20)에는 하나 이상의 셀(Cell)이 존재할 수 있다. 셀은 하나의 기지국(20)이 통신 서비스를 제공하는 영역이다. 다중 셀(multi cell)은 적어도 하나의 셀을 가지는 기지국이 복수로 배치되어 이루질 수 있다. 단말(10)에게 통신 서비스를 제공하는 기지국을 서빙기지국(Serving BS)이라 하고, 서빙기지국에 인접하는 기지국을 인접기지국(Neighbor BS)이라 한다. 서빙기지국의 셀을 서빙셀(Serving Cell)이라 하고, 인접기지국의 셀을 인접셀(Neighbor Cell)이라 한다.

기지국A(20-A)는 단말A(10-A)에게 통신 서비스를 제공하고, 기지국B(20-B)는 단말B(10-B)에게 통신 서비스를 제공한다고 하자. 단말A(10-A)에 대하여 기지국A(20-A)는 서빙기지국이고 기지국B(20-B)는 인접기지국이다. 단말B(10-B)에 대하여 기지국B(20-B)는 서빙기지국이고 기지국A(20-A)는 인접기지국이다. 단말A(10-A) 및 단말B(10-B)는 각자의 서빙셀의 경계에 위치한다고 하자. 기지국B(20-B)는 단말B(10-B)에게 스케줄링을 통하여 무선자원을 할당하고, 하향링크 데이터(DL DATA)를 송신한다. 기지국 B(20-B)가 송신하는 하향링크 데이터는 단말 B(10-B)뿐만 아니라 단말 A(10-A)로 수신될 수도 있다. 따라서, 기지국 B(20-B)의 하향링크 데이터는 단말 A(10-A)에게 큰 간섭(interference)으로 작용할 수 있다. OFDMA 시스템은 동일한 셀 내에서 주파수 영역(frequency domain)간에 직교성이 있으므로, 서로 다른 주파수 대역을 사용하는 단말 간에는 서로 간섭을 일으키지 않는다. 그러나 인접셀에서 동일한 주파수 대역을 사용하는 단말 간에는 직교성이 유지되지 않아 간섭이 발생할 수 있다. 기지국A(20-A)와 기지국B(20-B)가 서로 협력하는 경우, 각 기지국에 위치한 안테나들은 다른 셀에 위치한 단말들을 고려하여 동작한다. 즉, 안테나들이 여러 셀에 흩어져 있는 다중 안테나 시스템으로 볼 수 있다. 따라서, 기지국A(20-A)와 기지국B(20-B)가 서로 협력하는 방식을 협력적 다중 셀 방식이라 할 수 있다.

도 2는 일반적인 다중안테나를 갖는 무선통신 시스템의 구성도이다.

도 2를 참조하면, 송신 안테나의 수는 N_T개이고, 수신 안테나의 수는 N_R개이 다. 안테나 수에 비례하여 이론적인 채널 송신 용량이 증가한다. 따라서, 송신률를 향상시키고 주파수 효율을 획기적으로 향상시킬 수 있다. 채널 송신 용량이 증가함에 따라, 송신률는 이론적으로 단일 안테나 이용시의 최대 송신률(R_o)에 레이트 증가율(R_i)이 곱해진 만큼 증가할 수 있다.

예를 들어, 4개의 송신 안테나와 4개의 수신 안테나를 이용하는 MIMO 통신 시스템에서는 단일 안테나 시스템에 비해 이론상 4배의 송신률를 획득할 수 있다. 다중안테나 시스템의 이론적 용량 증가가 90 년대 중반에 증명된 이후 이를 실질적인 데이터 송신률 향상으로 이끌어 내기 위한 다양한 기술들이 현재까지 활발히 연구되고 있다. 또한, 몇몇 기술들은 이미 3세대 이동 통신과 차세대 무선랜 등의 다양한 무선 통신의 표준에 반영되고 있다.

현재까지의 다중안테나 관련 연구 동향을 살펴보면 다양한 채널 환경 및 다중접속 환경에서의 다중안테나 통신 용량 계산 등과 관련된 정보 이론 측면 연구, 다중안테나 시스템의 무선 채널 측정 및 모형 도출 연구, 송신 신뢰도 향상 및 송신률 향상을 위한 시공간 신호 처리 기술 연구 등 다양한 관점에서 활발히 연구가 진행되고 있다.

다중안테나 시스템에서의 통신 방법을 수학적 모델링을 이용하여 보다 구체적으로 설명한다. 상기 시스템에는 N_T개의 송신 안테나와 N_R개의 수신 안테나가 존 재한다고 가정한다.

송신 신호를 살펴보면, N_T개의 송신 안테나가 있는 경우 송신 가능한 최대 정보는 N_T개이다. 송신 정보는 다음과 같이 표현될 수 있다.

각각의 송신 정보

는 송신 전력이 다를 수 있다. 여기서, 위 첨자 T는 전치연산자(Transpose Operator)를 나타낸다. 전치 연산에 의하여 행벡터는 열벡터로 전환되고, 열벡터는 행벡터로 전환된다. 각각의 송신 전력을

라고 하면, 송신 전력이 조정된 송신 정보는 다음과 같이 표현될 수 있다.

또한,

는 송신 전력의 대각행렬

를 이용해 다음과 같이 표현될 수 있다.

송신전력이 조정된 정보 벡터

에 가중치 행렬

가 적용되어 실제 송신되는 N_T개의 송신신호

가 구성되는 경우를 고려해 보자. 가중치 행렬

는 송신 정보를 송신 채널 상황 등에 따라 각 안테나에 적절히 분배해 주는 역할을 한다.

는 벡터

를 이용하여 다음과 같이 표현될 수 있다.

여기에서,

는 i번째 송신 안테나와 j번째 정보간의 가중치를 의미한다.

는 프리코딩 행렬이라고도 불린다.

수신신호는 N_R개의 수신 안테나가 있는 경우 각 안테나의 수신신호

은 벡터로 다음과 같이 표현될 수 있다.

다중안테나 무선통신 시스템에서 채널을 모델링하는 경우, 채널은 송수신 안테나 인덱스에 따라 구분될 수 있다. 송신 안테나 j로부터 수신 안테나 i를 거치는 채널을

로 표시하기로 한다.

에서, 인덱스의 순서가 수신 안테나 인덱스가 먼 저, 송신 안테나의 인덱스가 나중임에 유의한다.

도 3은 N_T개의 송신 안테나에서 수신 안테나 i로의 채널을 도시한다. 상기 채널을 묶어서 벡터 및 행렬 형태로 표시할 수 있다. 도 3에서, 총 N_T개의 송신 안테나로부터 수신 안테나 i로 도착하는 채널은 다음과 같이 나타낼 수 있다.

따라서, N_T개의 송신 안테나로부터 N_R개의 수신 안테나로 도착하는 모든 채널은 다음과 같이 표현될 수 있다.

실제 채널에는 채널 행렬

를 거친 후에 백색잡음(AWGN; Additive White Gaussian Noise)이 더해진다. N_R개의 수신 안테나 각각에 더해지는 백색잡음

은 다음과 같이 표현될 수 있다.

상술한 수식 모델링을 통해 수신신호는 다음과 같이 표현될 수 있다.

채널 행렬

를 특이치 분해(Singular Value Decomposition, SVD)하면 다음과 같이 표현될 수 있다.

행렬 U(또는 U^H)와 V(또는 V^H)는 유니터리(unitary) 행렬이고, 중간에 있는 행렬 D는 대각선에 있는 원소들만 값을 가지고 나머지 원소들의 값은 모두 0인 대각(diagonal) 행렬이다. 유니터리 행렬 U 또는 V는 그의 에르미트 행렬 U^H 또는 V^H와 곱하면 단위 행렬(identity matrix)이 된다. 이론적으로 송신기는 V를 곱한 신호를 송신하고 수신기는 수신된 신호에 U^H를 곱한다. 이러한 신호 처리를 통해 송신기와 수신기 사이의 채널은 U^HUDV^HV = D로 간단히 해석될 수 있다. 송신기에서 V를 곱하는 과정을 프리코딩이라 하고, 수신기에서 U^H를 곱하는 과정을 포스트코딩이라고 한다. 구현 면에서 송신기와 수신기는 시스템 복잡도를 낮추기 위해 일반적으로 V와 U^H를 미리 정의하여 사용한다. 송신기와 수신기가 실제 채널에 대응하는 V와 U^H를 모두 갖는 것은 불가능하므로 제한된 수의 V와 U^H를 갖게 되며 이를 코드북이라 한다. 따라서, 프리코딩 및 포스트코딩 과정에서 사용되는 실제 행렬에 따라 다중안테나 무선통신 시스템의 성능 및 송신기와 수신기 사이의 채널이 달라질 수 있다. 프리코딩 과정에서 곱해지는 행렬/벡터를 프리코딩 행렬/벡터 또는 송신 빔포밍 행렬/벡터라고 지칭한다. 반면, 포스트코딩 과정에서 곱해지는 행렬/벡터를 포스트코딩 행렬/벡터 또는 수신 빔포밍 행렬/벡터라고 지칭한다.

다중안테나 무선통신 시스템에서, 다중안테나로부터 송신되어 전달되는 다중 데이터 스트림을 복조하기 위한 수신기로는 ZF(Zero-Forcing) 수신기 및 MMSE(Minimum Mean Square Error) 수신기 등이 있다.

ZF 수신기는 각 안테나로부터 얻는 복수 개의 수신 신호에 각 안테나에서 추정한 채널 행렬의 역행렬 연산을 취함으로써 최초 송신신호를 구하는 방법이다.

MMSE 수신기는 ZF 수신기에서 발전하여, 역행렬 연산을 취해줄 때 잡음 성분도 함께 고려해줌으로써, 수신 신호에 대하여 채널 행렬 상에서 발생하는 채널 간 간섭과 잡음 상승을 동시에 생각하여 가장 적은 에러를 갖는 연산을 취하는 방법이다.

상술한 설명은 다중안테나 통신 시스템이 단일 사용자에게 이용되는 경우를 중점적으로 설명하였다. 그러나, 다중안테나 통신 시스템을 복수의 사용자에 적용하여 다중사용자 다이버시티(multiuser diversity)를 획득하는 것이 가능하다. 이에 대해 간단히 설명하면 다음과 같다.

페이딩(fading) 채널은 무선통신 시스템의 성능저하를 가져오는 주요원인이다. 시간, 주파수, 공간에 따라 채널 이득이 변하고 채널 이득 값이 낮을수록 성능저하가 심각해진다. 페이딩을 극복할 수 있는 방법 중 하나인 다이버시티는 여러 개의 독립적인 채널들이 모두 낮은 이득을 가질 확률이 매우 낮다는 사실을 이용한다. 다양한 다이버시티 방식이 가능하며, 다중 사용자 다이버시티도 그 중 하나에 해당한다.

셀 내에 여러 명의 사용자가 있을 때, 각 사용자의 채널 이득은 확률적으로 서로 독립이므로 그들이 모두 낮은 이득을 가질 확률은 매우 작다. 정보이론에 따르면 기지국의 송신 전력이 충분하다면 셀 내에 여러 명의 사용자가 있을 때 가장 높은 채널 이득을 가지는 사용자에게 채널을 모두 할당하는 것이 채널의 총 용량을 최대화할 수 있다. 다중사용자 다이버시티는 다시 3 가지로 구분할 수 있다.

시간적 다중사용자 다이버시티는 시간에 따라 채널이 변하는 경우 그때그때 가장 높은 이득 값을 가지는 사용자에게 채널을 할당하는 방식이다. 주파수적 다중사용자 다이버시티는 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)과 같은 주파수 다중 반송파 시스템에서 각 주파수 대역에서 최대 이득을 가지는 사용자에게 부반송파를 할당하는 방식이다.

만약, 다중반송파를 사용하지 않는 시스템에서 채널이 매우 천천히 변한다면 가장 높은 채널 이득을 가지는 사용자가 채널을 오랜 시간 독점할 것이다. 따라서, 다른 사용자들은 통신을 할 수 없게 된다. 이런 경우 다중사용자 다이버시티를 이용하기 위해서는 채널 변화를 유도할 필요가 있다.

다음으로, 공간적 다중사용자 다이버시티는 일반적으로 사용자들의 채널 이득이 공간에 따라 다르다는 것을 이용하는 방법이다. 구현 예로는 RBF(Random Beamforming) 등을 들 수 있다. RBF는 "opportunistic beamforming"이라고도 하며, 송신단에서 다중안테나를 사용하여 임의의 가중치로 빔포밍(beamforming)을 해줌으로써 채널 변화를 유도하는 기술이다.

상술한 다중사용자 다이버시티를 다중안테나 방식에 이용하는 다중사용자 다중안테나(Multiuser MIMO, MU-MIMO) 방식에 대해 설명하면 다음과 같다.

다중사용자 다중안테나 방식에 있어서, 송수신단에서 사용자 수와 각 사용자의 안테나 수는 여러 가지 조합이 가능하다. 다중사용자 다중안테나 방식을 하향링크(Downlink, forward link) 및 상향링크(Uplink, reverse link)로 나누어서 살펴 보기로 한다. 하향링크는 기지국에서 여러 단말들로 신호를 송신하는 경우를 의미한다. 상향링크는 여러 단말들이 기지국으로 신호를 송신하는 경우를 말한다.

하향링크의 경우에서, 극단적인 예를 들면, 한 명의 사용자가 총 N_R개의 안테나를 통해 신호를 수신할 수도 있고, 총 N_R명의 사용자가 각각 1개의 안테나를 사용하여 신호를 수신할 수도 있다. 또한, 앞의 양 극단 예의 중간 조합도 가능하다. 즉, 어떤 사용자는 1개의 수신 안테나를 사용하는 반면, 어떤 사용자는 3개의 수신 안테나를 사용하는 등의 조합이 가능하다. 유의할 점은 어느 조합의 경우든 수신 안테나의 수의 총합은 N_R로 일정하게 유지된다는 점이다. 이러한 경우를 보통 MIMO BC(Broadcast Channel) 또는 SDMA(Space Division Multiple Access)라고 한다.

상향링크의 경우에서, 극단적인 예를 들면, 한 명의 사용자가 총 N_T개의 안테나를 통해 신호를 송신할 수도 있고, 총 N_T명의 사용자가 각각 1개의 안테나를 사용하여 신호를 송신할 수도 있다. 또한, 앞의 양 극단 예의 중간 조합도 가능하다. 즉, 어떤 사용자는 1개의 송신 안테나를 사용하는 반면, 어떤 사용자는 3개의 송신 안테나를 사용하는 등의 조합이 가능하다. 유의할 점은 어느 조합의 경우든 송신 안테나의 수의 총합은 N_T로 일정하게 유지된다는 점이다. 이러한 경우를 보통 MIMO MAC(Multiple Access Channel)이라고 한다. 상향링크와 하향링크는 서로 대칭 관계에 있으므로, 어느 한쪽에서 사용된 기법이 다른 쪽에서도 사용 가능하다.

한편, 채널 상태를 나타내는 채널 행렬

의 행과 열의 수는 송수신 안테나의 수에 의해 결정된다. 채널 행렬

에서 행의 수는 수신 안테나의 수 N_R과 같고, 열의 수는 송신 안테나의 수 N_T와 같다. 즉, 채널 행렬

는 N_R×N_T이다.

행렬의 랭크(rank)는 서로 독립인(independent) 행 또는 열의 개수 중에서 최소 개수로 정의된다. 따라서, 행렬의 랭크는 행 또는 열의 개수 보다 클 수 없다. 채널 행렬

의 랭크(

)는 다음과 같이 제한된다.

랭크의 다른 정의는 행렬을 고유치 분해(Eigen value decomposition) 하였을 때, 0이 아닌 고유치들의 개수로 정의할 수 있다. 유사하게, 랭크의 또 다른 정의는 특이치 분해(singular value decomposition) 하였을 때, 0이 아닌 특이치들의 개수로 정의할 수 있다. 따라서, 채널 행렬에서 랭크의 물리적인 의미는 주어진 채널에서 서로 다른 정보를 보낼 수 있는 최대 수라고 할 수 있다.

도 4는 두 개의 인접한 셀을 예시한 도면이다. 설명의 편의를 위하여, 두 셀이 협력하는 경우를 예시하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 세 개 이상의 셀이 협력하는 경우에도 이를 적용할 수 있다. 또한, 단일 사용자 다중 안테나(SU-MIMO) 방식뿐만 아니라, 다중 사용자 다중 안테나(MU-MIMO) 방식에도 이를 적용할 수 있다.

도 4를 참조하면, 단말 a는 셀 A의 중심에 위치하고, 단말 b는 셀 B의 경계에 위치한다. 기지국 A는 셀 A의 기지국이고, 기지국 B는 셀 B의 기지국이다. 단말 a의 입장에서 셀 A는 서빙 셀이고, 셀 B는 인접 셀이다. 단말 b의 입장에서 셀 B는 서빙 셀이고, 셀 A는 인접 셀이다. 단말 b는 셀 B의 경계에 위치하므로, 셀 A에 의하여 강한 간섭을 받을 수 있다. 강한 간섭을 주는 채널을 도 4에서 점선으로 나타내고 있으며, 셀간 협력을 통해 이를 제거하거나 약화시키는 것을 목표로 한다. 단말 a는 셀 A의 중심에 위치하므로, 셀 B에 의하여 상대적으로 약한 간섭을 받을 수 있다. 단말 a와 단말 b는 같은 시간 및 같은 주파수 대역을 이용하고, 서로 간섭을 받으며 하향링크 데이터를 수신할 수 있다. 셀 A 및 셀 B는 시간 및 주파수 자원에 대한 스케줄링 정보를 공유할 수 있다. 셀 A는 단말 b에 미치는 하향링크 간섭을 줄이고자 노력하는 협력 셀인 것으로 가정한다. 기지국 A와 단말 a간의 채널은 h _Aa, 기지국 A와 단말 b간의 채널은 h _Ab, 기지국 B와 단말 a간의 채널은 h _Ba, 기지국 B와 단말 b간의 채널은 h _Bb로 나타낸다.

이하, 셀 A가 하향링크 데이터를 송신할 때, 셀 A와 셀 B의 경계에 위치하는 단말 b가 받는 간섭을 줄이는 방법을 설명한다. 아래의 사항을 가정한다.

첫째, 인접 셀(이하, 셀 A)은 풀 랭크(full rank)를 사용할 수 없다. 셀 A가 풀 랭크를 사용하면, 어떠한 프리코딩 행렬을 사용하더라도 서빙 셀(이하, 셀 B)에 미치는 간섭은 동일하게 된다. 셀 A가 셀 B에 대하여 간섭을 줄이고자 노력하는 협력 셀인 경우, 풀 랭크를 사용할 수 없는 것으로 가정한다.

둘째, 서빙 셀 내의 사용자(이하, 단말 b)의 수신 빔포밍 벡터는 셀 A의 협력없이 독립적으로 결정된다. 수신 빔포밍 벡터는 MMSE 빔포밍을 이용하여 최적화될 수 있다. 예를 들어, 기지국 B와 단말 b 간의 채널인 h _Bb를 특이치 분해하여 얻은 좌 특이 벡터(left singular vector) 가운데 최적의 좌 특이 벡터(the most dominant left singular vector)의 에르미트 벡터(hermitial vector)를 수신 빔포밍 벡터로 이용할 수 있다. 에르미트 벡터는 원래 벡터의 켤레 값에 대해 전치연산을 수행함으로써 얻어진다(

). 에르미트 벡터는 원래 벡터의 오른쪽 상단 에 에르미트 연산자(Hermitian Operator) H를 붙임으로써 표시된다(예, A=A^H)

셋째, 셀 B는 셀 A의 코드북을 알고 있다.

먼저, 기지국 B의 랭크를 1로 가정한다. 설명의 편의를 위하여, 도 4에서 예시하는 두 개의 인접한 셀을 기준으로 설명한다. 셀 A와 셀 B는 MIMO(Multiple Input Multiple Output)환경이고, 송수신 안테나 개수는 각각 4로 가정한다. 기지국 A의 송신 랭크는 n_A(1≤n_A≤N_t)이다. 단말 a와 단말 b는 같은 시간, 같은 주파수 대역에서 서로 간섭을 받으며 하향링크 데이터를 수신한다.

단말 b의 수신 SINR은 아래와 같이 나타낼 수 있다.

여기서, p_A _,m은 기지국 A가 송신하는 m번째 데이터의 송신전력이고,

이다. p_A는 기지국 A의 최대 송신전력이고, p_B는 기지국 B의 최대 송신전력이다. N_b는 단말 b가 겪는 간섭과 잡음이다. 이때, 단말 b가 셀 A를 제외한 다른 셀로부터 겪는 간섭은 제외한다. v _b는 단말 b의 수신 빔포밍 행벡터이고, u _b는 기지국 B의 송신 빔포밍 열벡터이며, u _a,im은 기지국 A의 m번째 데이터에 대한 송신 빔포밍 벡터로, 코드북에 속하는 i_m번째 송신 빔포밍 열벡터이다. 모든 빔포밍 벡터의 놈(Norm)은 1이다. 기지국 B의 송신 빔포밍 열벡터 u _b 및 단말 b의 수신 빔포밍 행벡터 v _b는 수신 신호의 품질이 가장 좋게 되는 조합으로 결정할 수 있다. 예를 들어, 기지국 B와 단말 b간의 채널인 h _Bb를 SVD하여 얻은 최적의 우 특이 벡터(the most dominant right singular vector)를 송신 빔포밍 벡터로 이용하고, 최적의 좌 특이 벡터(the most dominant left singular vector)의 에르미트 벡터(hermitian vector)를 수신 빔포밍 벡터로 이용할 수 있다.

단말 b는 셀 A의 코드북에 존재하는 모든 빔포밍 벡터 가운데, 단말 b와 기지국 A 사이의 유효 채널(이하, 인접 유효 채널(neighbor effective channel)) v _b h _Ab의 에르미트 벡터에 대하여 최대한 얼라인(align)된 빔포밍 벡터(이하, 인접 얼라인드 빔포밍 벡터(neighbor aligned beamforming vector))를 아래와 같이 찾을 수 있다.

여기서, j_b는 단말 b의 입장에서 인접 얼라인드 빔포밍 벡터를 나타내는 인덱스이고, v _b h _Ab는 단말 b와 기지국 A 사이의 유효채널이며, u _a,i는 셀 A의 코드북에 존재하는 벡터 중 하나이다.

이와 유사하게 단말 b는 셀 B의 코드북 또는 셀 A의 코드북 및 셀 B의 코드북의 합집합에 존재하는 모든 빔포밍 가운데, 단말 b와 셀 B 사이의 유효 채널(이 하, 자기 유효 채널(self effective channel)) v _b h _Bb의 에르미트 벡터에 대하여 최대한 얼라인된 빔포밍 벡터(이하, 자기 얼라인드 빔포밍 벡터(self aligned beamforming vector))를 찾을 수 있다. k_b는 단말 b의 입장에서 자기 얼라인드 빔포밍 벡터를 나타내는 인덱스이다. k_b는 수학식 14를 참고하여 찾을 수 있다.

셀 A로부터의 간섭이 없는 상태에서, 단말 b의 수신 SINR은 아래와 같이 나타낼 수 있다.

여기서, v _b h _Bb는 단말 b와 기지국 B 사이의 유효채널이고, u _b는 기지국 B의 송신 빔포밍 벡터이며, p_B는 기지국 B의 최대 송신전력이고, N_b는 단말 b가 겪는 간섭과 잡음이다. v _b h _Ab의 널링 벡터(nulling vector)를 기지국 A의 송신 빔포밍 벡터 u _a,im로 가정하면, 셀 A로부터의 간섭이 없는 최상의 수신 SINR을 구할 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 송신방법을 나타내는 흐름도이다.

도 5를 참조하면, 단말 b는 셀 A로부터의 간섭이 없는 상태에서 단말 b의 수신 SINR인 SINR_b(Best), 인접 얼라인드 빔포밍 벡터를 나타내는 인덱스 j_b 및 자기 얼 라인드 빔포밍 벡터를 나타내는 인덱스 k_b를 기지국 B로 송신한다(S100). 상기 SINR, 인덱스 j_b, 인덱스 k_b는 단말 b가 기지국 A 및/또는 기지국 B로부터 수신한 신호에 기초하여 생성된 피드백 정보일 수 있다.

단말 a는 자기 얼라인드 빔포밍 벡터를 나타내는 인덱스 k_a1, k_a2,...,k_anA를 기지국 A로 송신한다(S110). 상기 인덱스 k_a1, k_a2,...,k_anA는 단말 a가 기지국 A 로부터 수신한 신호에 기초하여 생성된 피드백 정보일 수 있다. 단말 a의 자기 얼라인드 빔포밍 벡터는 셀 A의 코드북에 존재하는 모든 빔포밍 벡터 가운데, 단말 a와 셀 A 사이의 유효 채널 v _a h _Aa의 에르미트 벡터에 대하여 최대한 얼라인된 빔포밍 벡터이다. 셀 A의 송신 랭크는 n_A이므로, 단말 a와 셀 A 사이의 유효 채널은 v _a,1 h _Aa, v _a,2 h _Aa, ..., v _a,nA h _Aa로 나타낼 수 있다. v _a,i는 i번째 적절한 좌 특이 벡터의 에르미트 벡터로 결정할 수 있다. 이때, 단말 a와 기지국 A 사이의 각 유효 채널에 대한 자기 얼라인드 빔포밍 벡터는 u _a,ka1, u _a,ka2, ..., u _a,kanA로 나타내고, 이에 대한 인덱스는 k_a1, k_a2,...,k_anA를로 나타낼 수 있다.

기지국 B는 단말 b로부터 수신한 인덱스 j_b를 기지국 A로 송신한다(S120). 인덱스 j_b는 백홀 링크(backhaul link)를 통하여 기지국 A로 송신될 수 있다. 또는, 인덱스 j_b는 단말 b로부터 기지국 A로 무선 채널을 통하여 직접 송신될 수도 있다.

단계 S110 및 단계 S120에서 단말 a로부터의 k_a1, k_a2,..., k_anA 및단말 b로부터의 인덱스 j_b를 수신한 기지국 A는 송신 빔포밍 행렬을 결정한다(S130). 송신 빔포밍 행렬을 결정하기 위하여, 아래와 같이 행렬 U를 구한다.

여기서,

이고, α는 U가 MMSE 빔포밍에 근접하는지 ZF 빔포밍에 근접하는지를 조절하는 인자이다. α가 0이면, 유사 역행렬(pseudo inverse matrix)이 되어, U는 순수한 ZF 빔포밍으로 동작한다. U를 생성하는 과정에서 X에 인접 얼라인드 빔포밍 벡터 u _a,jb를 포함하므로, U에는 단말 a를 위한 송신 빔포밍 벡터뿐만 아니라 단말 b를 위한 송신 빔포밍 벡터도 포함되어있다. 단말 b를 위한 송신 빔포밍 벡터를 제거한 최종 송신 빔포밍 행렬 U'을 만들기 위하여, 행렬 U의 1 내지 n_A번째 열벡터만으로 구성된 새로운 행렬을 만들고, 각 열벡터의 놈(norm)을 1로 노멀라이즈(normalize)한다. 예를 들어, α=0이면, U'은 U를 구성하는 열벡터 가운데 u _a,jb ^H의 널 스페이스(null space)에 해당하는 열벡터들만으로 구성된다. 여기서, 기지국 A가 양자화된(quantized) 코드북을 가지는 경우, 상기 코드북 내에서 U'의 각 벡터에 가장 얼라인된 빔을 이용하여 최종 송신 빔포밍 행렬을 결정할 수도 있다. 송신 빔포밍 행렬은 프리코딩 행렬이라 할 수 있다.

기지국 A는 단계 S130에서 결정된 송신 빔포밍 행렬을 이용하여 단말 a로 데 이터를 송신하고(S140), 기지국 B는 단말 b로 데이터를 송신한다(S140-1). 기지국 A가 셀 A에 속하는 단말들로 송신하는 다중 데이터 스트림(Multiple Data Stream)을 열벡터 d라 할 때, 송신 안테나에 입력되는 프리코딩된 후의 벡터 s=U'd일 수 있다. 수학식 16에서 α=0이면, 기지국 A는 단말 b에 대한 간섭을 최소화하므로, 기지국 B는 SINR_b(Best)을 기준으로 송신률을 맞추어 단말 b로 데이터를 송신할 수 있다.

여기서, 송신 빔포밍 벡터를 결정하는 셀 A의 동작은 단일 셀(single cell) 다중 사용자 다중안테나(MU-MIMO) 환경에서 ZF 빔포밍을 구현하는 과정과 유사하다. 다만, 기지국 A는 셀 A에 위치하는 단말뿐만 아니라, 셀 B의 경계에 위치하는 단말도 고려하여 ZF 빔포밍을 수행하는 점이 다르다. 이때, 셀 B의 경계에 위치하는 단말에 대한 데이터는 서로 공유되지 않으므로, 실제 송신시 ZF 빔포밍 행렬에서 셀 B의 경계에 위치하는 단말을 위한 빔포밍 벡터는 사용하지 않는다.

이와 별도로, 셀 A와 셀 B 사이의 데이터 공유가 가능한 경우, 도 5의 실시예를 조인트 송신(Joint Transmission) 기법에 확장하여 적용할 수 있다. 즉, 기지국 A는 행렬 U를 구한 후, 상기 행렬 U의 마지막 열벡터에 기지국 B의 데이터 d_B를 적용하고, 나머지 열벡터에 각각 기지국 A의 데이터 d_i를 적용할 수 있다. 행렬 U의 각 열벡터의 놈을 1로 노멀라이즈한다. 기지국 A의 송신 안테나에 입력되는 벡터 s=Ud'이고, d'=tr([d₁, d₂, ..., d_i, ,,,, d_nA, d_B])이다. 이에 따라, 단말 b는 기지국 A로부터 수신한 신호와 기지국 B로부터 수신한 신호를 결합(combining)하여 매 크로 다이버시티 이득(Macro Diversity Gain)을 얻을 수 있다. 이때, 단말 b는 단말 b와 기지국 B 사이의 채널 h _Bb 및 단말 b와 기지국 A 사이의 채널 h _Ab의 복합 채널(composite channel) [h _Bb h _Ab]을 SVD하여 최적화된 수신 빔포밍 벡터 v _b를 얻을 수 있다. 단말 b는 유효채널 v _b h _Bb와 v _b h _Ab를 기지국 B 및 기지국 A로 각각 피드백하고, 각 기지국은 피드백 정보를 이용하여 조인트 송신할 수 있다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 데이터 송신방법을 나타내는 흐름도이다.

도 6을 참조하면, 단말 b는 셀 A로부터의 간섭이 없는 상태에서 단말 b의 수신 SINR인 SINR_b ₍ _Best ₎, 인접 얼라인드 빔포밍 벡터를 나타내는 인덱스 j_b 및 자기 얼라인드 빔포밍 벡터를 나타내는 인덱스 k_b를 기지국 B로 송신한다(S200). 상기 SINR, 인덱스 j_b, 인덱스 k_b는 단말 b가 기지국 A 및/또는 기지국 B로부터 수신한 신호에 기초하여 생성된 피드백 정보일 수 있다.

단말 a는 자기 얼라인드 빔포밍 벡터를 나타내는 인덱스 k_a1, k_a2,..., k_anA 를 기지국 A로 송신한다(S210). 상기 인덱스 k_a1, k_a2,..., k_anA는 단말 a가 기지국 A 로부터 수신한 신호에 기초하여 생성된 피드백 정보일 수 있다. 단말 a의 자기 얼라인드 빔포밍 벡터는 셀 A의 코드북에 존재하는 모든 빔포밍 벡터 가운데, 단말 a와 셀 A 사이의 유효 채널 v _a h _Aa의 에르미트 벡터에 대하여 최대한 얼라인된 빔포 밍 벡터이다. 셀 A의 송신 랭크는 n_A이므로, 단말 a와 셀 A 사이의 유효 채널은 v _a,1 h _Aa, v _a,2 h _Aa, ..., v _a,nA h _Aa로 나타낼 수 있다. v _a,i는 i번째 적절한 좌 특이 벡터의 에르미트 벡터로 결정할 수 있다. 이때, 단말 a와 기지국 A 사이의 각 유효 채널에 대한 자기 얼라인드 빔포밍 벡터는 u _a,ka1, u _a,ka2, ..., u _a,kanA로 나타내고, 이에 대한 인덱스는 k_a1, k_a2, ..., k_anA로 나타낼 수 있다.

기지국 B는 단말 b로부터 수신한 인덱스 j_b를 기지국 A로 송신한다(S220). 인덱스 j_b는 백홀 링크(backhaul link)를 통하여 기지국 A로 송신될 수 있다. 또는, 인덱스 j_b는 단말 b로부터 기지국 A로 무선 채널을 통하여 직접 송신될 수도 있다.

단계 S210 및 단계 S220에서 단말 a로부터의 인덱스 k_a및단말 b로부터의 인덱스 j_b를 수신한 기지국 A는 송신 빔포밍 행렬을 결정한다(S230). 송신 빔포밍 행렬은 프리코딩 행렬이라 할 수 있다. 송신 빔포밍 행렬을 결정하기 위하여, 기지국 A는 아래와 같이 제한 빔포밍 벡터 집합(restricted beamforming vector set) S_rest를 설정한다.

S_rest는 셀 A의 코드북에 존재하는 모든 빔포밍 벡터 가운데 단말 b의 입장에 서 인접 얼라인드 빔포밍 벡터 u _a _, _jb와 직교(orthogonal)하는 빔포밍 벡터의 집합이다. 기지국 A는 k_a1, k_a2, ..., k_anA를 고려하여 S_rest의 원소만으로 구성된 송신 빔포밍 행렬을 결정한다.

기지국 A는 단계 S230에서 결정된 송신 빔포밍 행렬을 이용하여 단말 a로 데이터를 송신하고(S240), 기지국 B는 단말 b로 데이터를 송신한다(S240-1).

단말 b의 인접 얼라인드 빔포밍 벡터 u _a,jb가 기지국 A와 단말 b 간의 유효 채널 v _b h _Ab에 완벽하게 얼라인되면(즉,

), S_rest는 기지국 A와 단말 b 간의 유효 채널 v _b h _Ab의 널 스페이스(null space)에 속한 벡터들로 구성된다. 따라서, S_rest 내의 벡터 또는 S_rest의 열벡터들로 구성된 행렬들을 이용하여 송신 빔포밍 행렬을 결정하면, 기지국 A가 단말 b에게 미치는 간섭은 없다. 따라서, 기지국 B는 SINR_b(Best)을 기준으로 송신률을 맞추어 단말 b로 데이터를 송신할 수 있다.

다만, 기지국 A가 양자화된 코드북을 이용할 경우, 인접 얼라인드 빔포밍 벡터 u _a,jb는 단말 b와 셀 A 사이의 유효 채널 v _b h _Ab의 에르미트 벡터에 대하여 완벽하게 얼라인되지 않는다. 따라서, 기지국 A가 S_rest에 속하는 벡터 또는 행렬을 송신 빔포밍 행렬로 사용할지라도, 기지국 A는 셀 B의 경계에 위치하는 단말에 대하여 약간의 간섭을 줄 수 있다. 기지국 A가 셀 B의 경계에 위치하는 단말에 대하여 미 치는 간섭의 정도는 인접 얼라인드 빔포밍 벡터 u _a,jb가 단말 b와 셀 A 사이의 유효 채널 v _b h _Ab의 에르미트 벡터에서 벗어날수록 커진다. 이를 고려하여, 기지국 B는 βSINR_b(Best)을 기준으로 송신률을 맞추어 단말 b로 데이터를 송신할 수도 있다. β는 u _a,j와 (v _b h _Aa)^H의 방향 차이를 인자로 가지는 함수로 결정된다.

도 5에서 예시하는 방법과 도 6에서 예시하는 방법은 단말 b에게 간섭을 일으키지 않도록 하는 점에서 동일하다. 다만, 도 5에서는 기지국 A가 송신하는 다중 데이터 간에 직교성이 유지되어야 하는 제한이 있는 반면, 도 6에서는 이와 같은 제한이 없어 선택의 자유도가 크다.

도 6에서 예시하는 방법과 달리, 기지국 A는 제한 빔포밍 벡터 집합을 아래와 같이 설정할 수도 있다.

S_rest'는 기지국 A와 단말 b 간의 유효 채널 v _b h _Ab의 널 스페이스(null space)에 속하지 않는 벡터들을 포함한다. 따라서, 기지국 A가 S_rest'에 속하는 벡터 또는 행렬을 송신 빔포밍 행렬로 결정하면, 각 빔포밍 행렬마다 단말 b가 겪게 되는 SINR인 SINR_b는 달라진다. 따라서, 기지국 B는 단말 b로부터 S_rest'에 속하는 모든 벡터 또는 행렬에 대하여 단말 b가 겪게 되는 SINR을 피드백받아야 하는 문제가 있 다. 이하, 이를 해결하기 위한 방법을 설명한다.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 데이터 송신방법을 나타내는 흐름도이다.

도 7을 참조하면, 단말 b는 셀 A로부터의 간섭이 없는 상태에서 단말 b의 수신 SINR인 SINR_b ₍ _Best ₎, 인접 얼라인드 빔포밍 벡터를 나타내는 인덱스 j_b, 자기 얼라인드 빔포밍 벡터를 나타내는 인덱스 k_b 및 기지국 A가 인접 얼라인드 빔포밍 벡터 u _a _, _jb를 사용하여 하향링크 데이터를 송신할 때 단말 b가 겪게 되는 최악의 수신 SINR인 SINR_b(Worst)를 기지국 B로 송신한다(S300). 상기 SINR, 인덱스 j_b, 인덱스 k_b는 단말 b가 기지국 A 및/또는 기지국 B로부터 수신한 신호에 기초하여 생성된 피드백 정보일 수 있다. 단말 a는 자기 얼라인드 빔포밍 벡터를 나타내는 인덱스 k_a1, k_a2,..., k_anA를 기지국 A로 송신한다(S300-1). 상기 인덱스 k_a1, k_a2,..., k_anA는 단말 a가 기지국 A 로부터 수신한 신호에 기초하여 생성된 피드백 정보일 수 있다.

기지국 B는 단말 b로부터 수신한 인덱스 j_b를 기지국 A로 송신한다(S310). 인덱스 j_b는 백홀 링크(backhaul link)를 통하여 기지국 A로 송신될 수 있다. 또는, 인덱스 j_b는 단말 b로부터 기지국 A로 무선 채널을 통하여 직접 송신될 수도 있다.

단계 S310에서 단말 b로부터의 인덱스 j_b를 수신한 기지국 A는 송신 빔포밍 행렬을 결정한다(S320). 송신 빔포밍 행렬은 프리코딩 행렬이라 할 수 있다. 송신 빔포밍 행렬을 결정하기 위하여, 기지국 A는 수학식 18과 같이 제한 빔포밍 벡터 집합(restricted beamforming vector set) S_rest'를 설정한다. 수학식 18에서 ρ는 단계 310에서 기지국 B가 기지국 A로 송신할 수 있다. 기지국 A는 k_a1, k_a2,..., k_anA를 고려하여 S_rest'의 원소만으로 구성된 송신 빔포밍 행렬을 결정한다.

기지국 A는 하향링크 데이터를 송신하기 위한 송신 빔포밍 벡터를 나타내는 인덱스를 기지국 B로 송신하고(S330), 기지국 B는 상기 인덱스를 이용하여 단말 b가 겪게 되는 SINR_b을 계산한다(S340). 이하, 기지국 B가 SINR_b를 계산하는 방법을 설명한다. 먼저, 단계 S300에서 단말 b가 기지국 B로 피드백하는 SINR_b(Worst)를 아래와 같이 나타낼 수 있다.

여기서, 기지국 A는 다중 데이터 스트림을 송신하는데, 기지국 A가 각 데이터에 할당한 전력 비율은 동일한 것으로 가정한다. 기지국 A가 임의의 송신 빔포밍 벡터 u _a,im을 사용한 경우,

이면 단말 b가 겪게 되는 간섭은 아래와 같이 u _a,im과 u _a,jb의 상관값(correlation value)을 이용하여 구할 수 있다.

SINR_b(Worst)는 아래와 같이 대체할 수도 있다.

여기서,

이며 기지국 A가 임의의 송신 빔포밍 벡터 u _a,im을 사용할 때, 단말 b가 겪게 되는 간섭은 아래와 같이 u_a,im과 u_a,jb의 상관값(correlation value)을 이용하여 근사화할 수 있다. 이때

일 경우 근사오차는 존재하지 않는다.

따라서, 기지국 B가 SINR_b(Best), SINR_b(Worst) 및

를 알면, 기지국 A가 임의의 송신 빔포밍 벡터 u _a,im를 이용하여 하향링크 데이터를 송신하는 경우 단말 b 가 겪게 되는 SINR_b를 구할 수 있다. 여기서,

는 기지국에서 사용 가능한 빔포밍 벡터 집합이 한정되어 있는 경우, 편의상 미리 계산되어 있을 수도 있다.

이에 따라, 기지국 A가 S_rest'에 속하는 빔포밍 벡터 가운데 널 스페이스에 속하지 않는 빔포밍 벡터를 송신 빔포밍 벡터로 사용한 경우에도, 기지국 B는 단말 b로부터의 추가적인 피드백없이 단말 b가 겪게 되는 SINR_b를 알 수 있다.

기지국 A는 단계 S320의 송신 빔포밍 행렬을 이용하여 단말 a로 하향링크 데이터를 송신하고(S350), 기지국 B는 단말 b로 하향링크 데이터를 송신한다(S350-1). 기지국 B는 단계 S340에서 계산한 SINR_b을 기준으로 송신률을 맞추어 단말 b로 데이터를 송신할 수 있다.

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 데이터 송신방법을 나타내는 흐름도이다.

도 8을 참조하면, 단말 b는 셀 A로부터의 간섭이 없는 상태에서 단말 b의 수신 SINR인 SINR_b(Best), 인접 얼라인드 빔포밍 벡터를 나타내는 인덱스 j_b, 자기 얼라인드 빔포밍 벡터를 나타내는 인덱스 k_b및 기지국 A가 인접 얼라인드 빔포밍 벡터 u _a,jb를 사용하여 하향링크 데이터를 송신할 때 단말 b가 겪게 되는 최악의 수신 SINR인 SINR_b(Worst)를 기지국 B로 송신한다(S400). 상기 SINR, 인덱스 j_b, 인덱스 k_b는 단말 b가 기지국 A 및/또는 기지국 B로부터 수신한 신호에 기초하여 생성된 피 드백 정보일 수 있다. 단말 a는 자기 얼라인드 빔포밍 벡터를 나타내는 인덱스 k_a1, k_a2,..., k_anA를 기지국 A로 피드백한다(S400-1). 상기 인덱스 k_a1, k_a2,..., k_anA는 단말 a가 기지국 A 로부터 수신한 신호에 기초하여 생성된 피드백 정보일 수 있다.

기지국 B는 단말 b로부터 수신한 인덱스 j_b를 기지국 A로 송신한다(S410). 인덱스 j_b는 백홀 링크(backhaul link)를 통하여 기지국 A로 송신될 수 있다. 또는, 인덱스 j_b는 단말 b로부터 기지국 A로 무선 채널을 통하여 직접 송신될 수도 있다.

단계 S410에서 단말 b로부터의 인덱스 j_b를 수신한 기지국 A는 송신 빔포밍 행렬을 결정한다(S420). 송신 빔포밍 행렬은 프리코딩 행렬이라 할 수 있다. 송신 빔포밍 행렬을 결정하기 위하여, 기지국 A는 수학식 18과 같이 제한 빔포밍 벡터 집합(restricted beamforming vector set) S_rest'를 설정한다. 수학식 18에서 ρ는 단계 410에서 기지국 B가 기지국 A로 송신할 수 있다. 기지국 A는 k_a1, k_a2,..., k_anA를 고려하여 S_rest'의 원소만으로 구성된 송신 빔포밍 행렬을 결정한다.

기지국 A는 단계 420의 송신 빔포밍 행렬을 이용하여 단말 a로 하향링크 데이터를 송신하고(S430), 기지국 B는 단말 b로 하향링크 데이터를 송신한다(S430-1). 기지국 B는 단계 S400에서 단말 b로부터 수신한 SINR_b(Worst)을 기준으로 송신률을 맞추어 단말 b로 데이터를 송신할 수 있다. 도 7에서 예시하는 방법과 달리, 도 8에서는 기지국 A가 기지국 B로 송신 빔포밍 행렬을 송신하고, 기지국 B가 SINR_b를 계산하지 않고, SINR_b(Worst)을 기준으로 송신률을 맞추어 단말 b로 데이터를 송신한다. 이에 따라, 기지국의 오버헤드를 줄일 수 있다.

이상, 서빙 셀의 기지국의 랭크가 1인 경우를 설명하고 있다. 이는 인접 셀뿐만 아니라 서빙 셀의 송신 랭크가 복수인 경우에도 확장할 수 있다.

도 9는 두 개의 인접한 셀을 예시하는 도면이다. 설명의 편의를 위하여, 두 셀이 협력하는 경우를 예시하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 세개 이상의 셀이 협력하는 경우에도 이를 적용할 수 있다. 또한, 단일 사용자 다중 안테나(SU-MIMO) 방식뿐만 아니라, 다중 사용자 다중 안테나(MU-MIMO) 방식에도 이를 적용할 수 있다. 셀 A와 셀 B의 송수신 안테나 개수는 각각 4로 가정한다. 셀 A의 송신 랭크 n_A=3으로, 셀 A는 세 명의 사용자(단말 a1, 단말 a2, 단말 a3)에게 데이터를 송신한다. 셀 b의 송신 랭크 n_B=2로, 셀 B는 두 명의 사용자(단말 b1, 단말 b2)에게 데이터를 송신한다.

도 9를 참조하면, 단말 a1, 단말 a2는 셀 A의 경계에 위치하고, 단말 a3은 셀 A의 중심에 위치한다. 단말 b1은 셀 B의 경계에 위치하고, 단말 b2는 셀 B의 중심에 위치한다. 기지국 A는 셀 A의 기지국이고, 기지국 B는 셀 B의 기지국이다. 단말 a1, 단말 a2, 단말 a3의 입장에서 셀 A는 서빙 셀이고, 셀 B는 인접 셀이다. 단말 b1, 단말 b2의 입장에서 셀 B는 서빙 셀이고, 셀 A는 인접 셀이다. 단말 a1, 단말 a2는 셀 A의 경계에 위치하므로, 셀 B에 의하여 강한 간섭을 받을 수 있다. 단말 b1은 셀 B의 경계에 위치하므로, 셀 A에 의하여 강한 간섭을 받을 수 있다. 강 한 간섭을 주는 채널을 도 9에서 점선으로 나타내고 있으며, 셀간 협력을 통해 이를 제거하거나 약화시키는 것을 목표로 한다. 단말 a3은 셀 A의 중심에 위치하므로, 셀 B에 의하여 상대적으로 약한 간섭을 받을 수 있다. 단말 b2는 셀 B의 중심에 위치하므로, 셀 A에 의하여 상대적으로 약한 간섭을 받을 수 있다. 단말 a1, 단말 a2, 단말 a3과 단말 b1, 단말 b2는 같은 시간, 같은 주파수 대역에서 서로 간섭을 받으며 하향링크 데이터를 수신한다. 셀 A 및 셀 B는 시간 및 주파수 자원에 대한 스케줄링 정보를 공유할 수 있다. 셀 A는 단말 b1에 미치는 하향링크 간섭을 줄이고자 노력하는 협력 셀인 것으로 가정한다. 셀 B는 단말 a1, 단말 a2에 미치는 하향링크 간섭을 줄이고자 노력하는 협력 셀인 것으로 가정한다. 셀 A는 셀 B에 빔 회피를 요청하고, 셀 B는 셀 A의 빔 회피 요청에 따라 빔포밍을 수행할 수 있다. 셀 B는 셀 A에 빔 회피를 요청하고, 셀 A는 셀 B의 빔 회피 요청에 따라 빔포밍을 수행할 수 있다. 기지국 A와 단말 a1, 단말 a2, 단말 a3 간의 채널은 각각 h _Aa1, h _Aa2, h _Aa3이고,기지국 A와 단말 b1, 단말 b2간의 채널은 각각 h _Ab1, h _Ab2이며, 기지국 B와 단말 a1, 단말 a2, 단말 a3 간의 채널은 각각 h _Ba1, h _Ba2, h _Ba3이고,기지국 B와 단말 b1, 단말 b2간의 채널은 각각 h _Bb1, h _Bb2로 나타낸다. 이하, v _a1, v _a2,v _a3,v _b1,v _b2는 각각 단말 a1, 단말 a2, 단말 a3, 단말 b1, 단말 b2의 수신 빔포밍 행벡터이다. 이는 인접 셀의 간섭과는 관계없이 해당 단말이 속한 서빙 셀로부터의 채널에 대해 최적으로 선택된 수신 빔포밍 행벡터이다. 예를 들어, v _a1, v _a2,v _a3,v _b1,v _b2는 h _Aa1, h _Aa2, h _Aa3, h _Bb1, h _Bb2 각각을 SVD하여 얻은 최적의 좌 특이 벡터(the most dominant left singular vector)의 에르미트 벡터(hermitian vector)일 수 있다.

셀 A의 단말 an이 겪는 SINR을 아래와 같이 나타낼 수 있다. 수학식 23은 셀 B로부터의 간섭이 없는 상태에서 단말 an의 수신 SINR인 SINR_an(Best)를 나타내고, 수학식 24는 기지국 B가 인접 얼라인드 빔포밍 벡터 u _b,ja를 사용하여 하향링크 데이터를 송신할 때 단말 an이 겪게 되는 최악의 수신 SINR인 SINR_an(Worst)를 나타내며, 수학식 25는 단말 an이 겪게 되는 수신 SINR인 SINR_an을 나타낸다.

여기서, j_a는 인접 얼라인드 빔포밍 벡터를 나타내는 인덱스이다.

수학식 23 내지 수학식 25에서, p_A,l은 기지국 A가 송신하는 l번째 데이터의 송신전력이고, p_B,m은 기지국 B가 송신하는 m번째 송신전력이다. p_A,n는 기지국 A의 최대 송신전력이고, p_B는 기지국 B의 최대 송신전력이다. N_an는 단말 an이 겪는 간섭과 잡음이다. v _an는 단말 an의 수신 빔포밍 행벡터이고, u _a는 기지국 a의 송신 빔포밍 열벡터이며, u _b,im은 기지국 B의 m번째 데이터에 대한 송신 빔포밍 벡터로, 코드북에 속하는 i_m번째 송신 빔포밍 열벡터이다. 모든 빔포밍 벡터의 놈(Norm)은 1이다. 셀 A 및 셀 B는 다중 데이터 스트림을 송신하므로 단말 an이 겪게 되는 SINR은 송신 데이터 간의 간섭을 반영한다. 셀 B의 단말 b1, b2에 대한 SINR_bn(Best), SINR_bn(Worst), SINR_bn도 수학식 23, 수학식 24, 수학식 25와 같이 나타낼 수 있다.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 송신방법을 나타내는 흐름도이다. 단말 b1의 입장에서, 셀 B는 셀 A에 대하여 협력을 요청하는 서빙 셀이고, 셀 A는 셀 B의 경계에 위치하는 단말 b1에 대한 간섭을 줄이고자 협력하는 인접 셀이다. 단말 a1, 단말 a2의 입장에서, 셀 A는 셀 B에 대하여 협력을 요청하는 서빙 셀이고, 셀 B는 셀 A의 경계에 위치하는 단말 a1, 단말 a2에 대한 간섭을 줄이고자 협력하는 인접 셀이다.

도 10을 참조하면, 단말 a1, 단말 a2, 단말 a3은 기지국 A로 채널 정보 및 빔포밍 벡터 정보를 송신하고(S500), 단말 b1, 단말 b2는 기지국 B로 채널 정보 및 빔포밍 벡터 정보를 송신한다(S500-1). 상기 채널 정보 및 빔포밍 벡터 정보는 단 말이 기지국으로부터 수신한 신호에 기초하여 생성된 피드백 정보일 수 있다. 즉, 단말 a1은 셀 B로부터의 간섭이 없는 상태에서 단말 a1의 수신 SINR인 SINR_a1(Best), 인접 얼라인드 빔포밍 벡터를 나타내는 인덱스 j_a1, 자기 얼라인드 빔포밍 벡터를 나타내는 인덱스 k_a1를 기지국 A로 송신하고, 단말 a2는 셀 B로부터의 간섭이 없는 상태에서 단말 a2의 수신 SINR인 SINR_a2(Best),인접 얼라인드 빔포밍 벡터를 나타내는 인덱스 j_a2, 자기 얼라인드 빔포밍 벡터를 나타내는 인덱스 k_a2를 기지국 A로 피드백하며, 단말 a3은 단말 a3의 수신 SINR인 SINR_a3, 자기 얼라인드 빔포밍 벡터를 나타내는 인덱스 k_a3를 기지국 A로 송신한다. 단말 b1은 셀 A로부터의 간섭이 없는 상태에서 단말 b1의 수신 SINR인 SINR_b1(Best), 인접 얼라인드 빔포밍 벡터를 나타내는 인덱스 j_b1, 자기 얼라인드 빔포밍 벡터를 나타내는 인덱스 k_b1를 기지국 B로 송신하고, 단말 b2는 단말 b2의 수신 SINR인 SINR_b2, 자기 얼라인드 빔포밍 벡터를 나타내는 인덱스 k_b2를 기지국 B로 송신한다. 단말 a1, 단말 a2가 기지국 A로 송신하는 인덱스 j_a1, j_a2는 셀 B의 코드북에 존재하는 모든 빔포밍 벡터 가운데, 단말 a1, 단말 a2와 기지국 B 사이의 유효 채널 v _a1 h _Ba1, v _a2 h _Ba2각각의 에르미트 벡터에 대하여 최대한 얼라인(align)된 빔포밍 벡터를 나타내는 인덱스이다. 단말 b1이 기지국 B로 송신하는 인덱스 jb1은 셀 A의 코드북에 존재하는 모든 빔포밍 벡터 가운데, 단 말 b1과 기지국 A 사이의 유효채널 v _b1 h _Ab1의 에르미트 벡터에 대하여 최대한 얼라인된 빔포밍 벡터를 나타내는 인덱스이다.

기지국 A는 단말 a1 및 단말 a2로부터 수신한 인덱스 j_a1, j_a2를 기지국 B로 송신하고(S510), 기지국 B는 단말 b1으로부터 수신한 인덱스 j_b1을 기지국 A로 송신한다(S510-1). 인덱스 j_a1, j_a2는 단말 a로부터 기지국 B로 무선 채널을 통하여 직접 송신될 수도 있다. 인덱스 j_b1은 단말 b로부터 기지국 A로 무선 채널을 통하여 직접 송신될 수도 있다.

기지국 A는 단말 b1으로부터의 인덱스 j_b1및 단말 a1, 단말 a2, 단말 a3로부터의 인덱스 k_a1, k_a2, k_a3에 기초하여 송신 빔포밍 행렬을 결정하고(S520), 기지국 B는 단말 a1, 단말 a2로부터의 인덱스 j_a1, j_a2및 단말 b1, 단말 b2로부터의 인덱스 k_b1, k_b2에 기초하여 송신 빔포밍 행렬을 결정한다(S520-1).

송신 빔포밍 행렬을 구하기 위하여, 기지국 A 및 기지국 B는 수학식 16과 같이 행렬 U_A, U_B를 구한다. 행렬 U_A를 구하기 위하여 기지국 A는 기지국 A와 단말 a1, 단말 a2, 단말 a3 사이의 유효채널인 v _a1 h _Aa1, v _a2 h _Aa2, v _a3 h _Aa3에 대한 자기 얼라인드 빔포밍 벡터 u _a,ka1, u _a,ka2, u _a,ka3를 구하고, 기지국 A와 단말 b1 사이의 유효 채널인 v _b1 h _Ab1에 대한 인접 얼라인드 빔포밍 벡터 u _a,jb1을 구하여 X_A=[u _a,ka1, u _a,ka2, u _a,ka3, u _a,jb1]를 만든다.행렬 U_B를 구하기 위하여 기지국 B는 기지국 B와 단말 b1, 단말 b2 사이의 유효채널인 v _b1 h _Bb1, v _b2 h _Bb2에 대한 자기 얼라인드 빔포밍 벡터 u _b,kb1, u _b,kb2를 구하고, 기지국 B와 단말 a1, 단말 a2 사이의 유효 채널인 v _a1 h _Ba1, v _a2 h _Ba2 대한 인접 얼라인드 빔포밍 벡터 u _b,ja1, u _b,ja2을 구하여 X_B=[u _b,kb1, u _b,kb2, u _b,ja1, u _b,ja2]를 만든다. 기지국 A 및 기지국 B는 α를 조절하여 MMSE 빔포밍 또는 ZF 빔포밍을 수행하고, 행렬 U_A 및 행렬 U_B를 각각 구한다. 기지국 A는 행렬 U_A의 첫 번째 내지 세 번째 열벡터만으로 구성된 새로운 행렬을 만들고 각 열벡터의 놈을 1로 노멀라이즈하여, 행렬 U_A에서 단말 b1을 위한 빔포밍 벡터를 제거한 최종 송신 빔포밍 행렬 U_A'을 구한다. 기지국 B는 행렬 U_B의 첫 번째 및 두 번째 열벡터만으로 구성된 새로운 행렬을 만들고 각 열벡터의 놈을 1로 노멀라이즈하여, 행렬 U_B에서 단말 a1과 단말 a2를 위한 빔포밍 벡터를 제거한 최종 송신 빔포밍 행렬 U_B'을 구한다.

기지국 A는 단계 S520에서 결정한 최종 송신 빔포밍 행렬 U_A에 기초하여 단말 a1, 단말 a2, 단말 a3로 데이터를 송신하고(S530), 기지국 B는 단계 S520-1에서 결정한 최종 송신 빔포밍 행렬 U_B에 기초하여 단말 b1, 단말 b2로 데이터를 송신한다(S530-1). 기지국 A는 SINR_a1(Best), SINR_a2(Best), SINR_a3을 기준으로 각 스트림의 송신률을 설정하여 단말 a1, 단말 a2, 단말 a3로 각각 하향링크 데이터를 송신한다. 기지국 B는 SINR_b1(Best), SINR_b2를 기준으로 각 스트림의 송신률을 설정하여 단말 b1, 단말 b2로 각각 하향링크 데이터를 송신한다.

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 송신방법을 나타내는 흐름도이다. 단말 b1의 입장에서, 셀 B는 셀 A에 대하여 협력을 요청하는 서빙 셀이고, 셀 A는 셀 B의 경계에 위치하는 단말 b1에 대한 간섭을 줄이고자 협력하는 인접 셀이다. 단말 a1, 단말 a2의 입장에서, 셀 A는 셀 B에 대하여 협력을 요청하는 서빙 셀이고, 셀 B는 셀 A의 경계에 위치하는 단말 a1, 단말 a2에 대한 간섭을 줄이고자 협력하는 인접 셀이다.

도 11을 참조하면, 단말 a1, 단말 a2, 단말 a3는 기지국 A로 채널 정보 및 빔포밍 벡터 정보를 송신하고(S600), 단말 b1, 단말 b2는 기지국 B로 채널 정보 및 빔포밍 벡터 정보를 송신한다(S600-1). 여기서, 상기 채널 정보 및 빔포밍 벡터 정보는 단말이 기지국으로부터 수신한 신호에 기초하여 생성된 피드백 정보일 수 있다. 즉, 단말 a1은 셀 B로부터의 간섭이 없는 상태에서 단말 a1의 수신 SINR인 SINR_a1(Best), 인접 얼라인드 빔포밍 벡터를 나타내는 인덱스 j_a1, 자기 얼라인드 빔포밍 벡터를 나타내는 인덱스 k_a1를 기지국 A로 송신하고, 단말 a2는 셀 B로부터의 간섭이 없는 상태에서 단말 a2의 수신 SINR인 SINR_a2(Best),인접 얼라인드 빔포밍 벡터를 나타내는 인덱스 j_a2, 자기 얼라인드 빔포밍 벡터를 나타내는 인덱스 k_a2를 기지국 A로 송신하며, 단말 a3은 단말 a3의 수신 SINR인 SINR_a3, 자기 얼라인드 빔포 밍 벡터를 나타내는 인덱스 k_a3를 기지국 A로 송신한다. 단말 b1은 셀 A로부터의 간섭이 없는 상태에서 단말 b1의 수신 SINR인 SINR_b1(Best), 인접 얼라인드 빔포밍 벡터를 나타내는 인덱스 j_b1, 자기 얼라인드 빔포밍 벡터를 나타내는 인덱스 k_b1를 기지국 B로 송신하고, 단말 b2는 단말 b2의 수신 SINR인 SINR_b2, 자기 얼라인드 빔포밍 벡터를 나타내는 인덱스 k_b2를 기지국 B로 송신한다. 단말 a1, 단말 a2가 기지국 A로 송신하는 인덱스 j_a1, j_a2는 셀 B의 코드북에 존재하는 모든 빔포밍 벡터 가운데, 단말 a1, 단말 a2와 기지국 B 사이의 유효 채널 v _a1 h _Ba1, v _a2 h _Ba2각각의 에르미트 벡터에 대하여 최대한 얼라인(align)된 빔포밍 벡터를 나타내는 인덱스이다. 단말 b1이 기지국 B로 송신하는 인덱스 j_b1은 셀 A의 코드북에 존재하는 모든 빔포밍 벡터 가운데, 단말 b1과 기지국 A 사이의 유효채널 v _b1 h _Ab1의 에르미트 벡터에 대하여 최대한 얼라인된 빔포밍 벡터를 나타내는 인덱스이다.

기지국 A는 단말 a1 및 단말 a2로부터 수신한 인덱스 j_a1, j_a2를 기지국 B로 송신하고(S610), 기지국 B는 단말 b1으로부터 수신한 인덱스 j_b1을 기지국 A로 송신한다(S610-1). 인덱스 j_a1, j_a2는 단말 a로부터 기지국 B로 무선 채널을 통하여 직접 송신될 수도 있다. 인덱스 j_b1은 단말 b로부터 기지국 A로 무선 채널을 통하여 직접 송신될 수도 있다.

기지국 A는 단말 b1으로부터의 인덱스 j_b1및 단말 a1, 단말 a2, 단말 a3로부터의 인덱스 k_a1, k_a2, k_a3에 기초하여 송신 빔포밍 행렬을 결정하고(S620), 기지국 B는 단말 a1, 단말 a2로부터의 인덱스 j_a1, j_a2및 단말 b1, 단말 b2로부터의 인덱스 k_b1, k_b2에 기초하여 송신 빔포밍 행렬을 결정한다(S620-1).

송신 빔포밍 행렬을 결정하기 위하여, 기지국 A는 제한 빔포밍 벡터 집합(restricted beamforming vector set) S_rest,A를 설정하고, 기지국 B는 S_rest,B를 설정한다. 기지국 A, 기지국 B가 제한 빔포밍 벡터 S_rest,A, S_rest,B를 설정하기 위하여 수학식 17을 참고할 수 있다. S_rest,A는 셀 A의 코드북에 존재하는 모든 빔포밍 벡터 가운데 단말 b의 입장에서 인접 얼라인드 빔포밍 벡터 u _a,jb1와 직교(orthogonal)하는 빔포밍 벡터의 집합이다. S_rest,B는 셀 B의 코드북에 존재하는 모든 빔포밍 벡터 가운데 단말 a의 입장에서 인접 얼라인드 빔포밍 벡터 u _b,ja1와 직교하는 빔포밍 벡터의 집합 및 인접 얼라인드 빔포밍 벡터 u _b,ja2와 직교하는 빔포밍 벡터의 집합의 교집합일 수 있다. 기지국 A는 S_rest,A의 원소만으로 구성된 송신 빔포밍 행렬을 결정하고, 기지국 B는 S_rest,B의 원소만으로 구성된 송신 빔포밍 행렬을 결정한다.

기지국 A는 단계 S620에서 결정한 송신 빔포밍 행렬에 기초하여 단말 a1, 단말 a2, 단말 a3로 데이터를 송신하고(S630), 기지국 B는 단계 S620-1에서 결정한 송신 빔포밍 행렬에 기초하여 단말 b1, 단말 b2로 데이터를 송신한다(S630-1). 기지국 A는 SINR_a1(Best), SINR_a2(Best), SINR_a3을 기준으로 각 스트림의 송신률을 설정하여 단말 a1, 단말 a2, 단말 a3로 각각 하향링크 데이터를 송신한다. 기지국 B는 SINR_b1(Best), SINR_b2를 기준으로 각 스트림의 송신률을 설정하여 단말 b1, 단말 b2로 각각 하향링크 데이터를 송신한다.

부가적으로, 서빙 기지국이 인접 기지국으로 송신하는 인접 얼라인드 빔포밍 벡터에 대한 인덱스 개수가 많은 경우, 제어 신호 오버헤드가 증가하게 된다. 인접 얼라인드 빔포밍 벡터에 대한 인덱스 개수(n)가 인접 기지국의 안테나 개수(N_Tx)의 1/2보다 큰 경우, 서빙 기지국은 인접 기지국으로 n개의 인접 얼라인드 빔포밍 벡터에 대한 인덱스 대신 인접 유효 채널의 널 스페이스를 스팬(span)하는 (N_Tx-n)개의 빔포밍 벡터에 대한 인덱스(이하, 널링 빔포밍 벡터에 대한 인덱스)를 송신할 수 있다. 예를 들어, 기지국 A가 기지국 B로 송신하고자 하는 인접 얼라인드 빔포밍 벡터에 대한 인덱스는 3개이고, 기지국 B의 송신 안테나 개수는 4개인 경우, 기지국 A는 기지국 B로 3개의 인접 얼라인드 빔포밍 벡터에 대한 인덱스 대신 1개의 널링 빔포밍 벡터에 대한 인덱스를 송신할 수 있다. 이때, 기지국 B는 널링 빔포밍 벡터에 대한 인덱스에 기초하여 제한 빔포밍 벡터 집합을 구성할 수 있다.

도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 송신방법을 나타내는 흐름도이다. 단말 b1의 입장에서, 셀 B는 셀 A에 대하여 협력을 요청하는 서빙 셀이고, 셀 A는 셀 B의 경계에 위치하는 단말 b1에 대한 간섭을 줄이고자 협력하는 인접 셀이 다. 단말 a1, 단말 a2의 입장에서, 셀 A는 셀 B에 대하여 협력을 요청하는 서빙 셀이고, 셀 B는 셀 A의 경계에 위치하는 단말 a1, 단말 a2에 대한 간섭을 줄이고자 협력하는 인접 셀이다.

도 12를 참조하면, 단말 a1, 단말 a2, 단말 a3은 기지국 A로 채널 정보 및 빔포밍 벡터 정보를 송신하고(S700), 단말 b1, 단말 b2는 기지국 B로 채널 정보 및 빔포밍 벡터 정보를 송신한다(S700-1). 여기서, 상기 채널 정보 및 빔포밍 벡터 정보는 단말이 기지국으로부터 수신한 신호에 기초하여 생성된 피드백 정보일 수 있다. 즉, 단말 a1은 셀 B로부터의 간섭이 없는 상태에서 단말 a1의 수신 SINR인 SINR_a1(Best), 인접 얼라인드 빔포밍 벡터를 나타내는 인덱스 j_a1, 자기 얼라인드 빔포밍 벡터를 나타내는 인덱스 k_a1및 기지국 B가 인접 얼라인드 빔포밍 벡터 u _b,ja1를 사용하여 하향링크 데이터를 송신할 때 단말 a1이 겪게 되는 최악의 수신 SINR인 SINR_a1(Worst)를 기지국 A로 송신하고, 단말 a2는 셀 B로부터의 간섭이 없는 상태에서 단말 a2의 수신 SINR인 SINR_a2(Best),인접 얼라인드 빔포밍 벡터를 나타내는 인덱스 j_a2, 자기 얼라인드 빔포밍 벡터를 나타내는 인덱스 k_a2및 기지국 B가 인접 얼라인드 빔포밍 벡터 u _b,ja2를 사용하여 하향링크 데이터를 송신할 때 단말 a2가 겪게 되는 최악의 수신 SINR인 SINR_a2(Worst)를 기지국 A로 송신하며, 단말 a3은 단말 a3의 수신 SINR인 SINR_a3, 자기 얼라인드 빔포밍 벡터를 나타내는 인덱스 k_a3를 기지국 A로 송신한다. 단말 b1은 셀 A로부터의 간섭이 없는 상태에서 단말 b1의 수신 SINR인 SINR_b1(Best), 인접 얼라인드 빔포밍 벡터를 나타내는 인덱스 j_b1, 자기 얼라인드 빔포밍 벡터를 나타내는 인덱스 k_b1및 기지국 A가 인접 얼라인드 빔포밍 벡터 u _a,jb1를 사용하여 하향링크 데이터를 송신할 때 단말 b1이 겪게 되는 최악의 수신 SINR인 SINR_b1(Worst)를 기지국 B로 송신하고, 단말 b2는 단말 b2의 수신 SINR인 SINR_b2, 자기 얼라인드 빔포밍 벡터를 나타내는 인덱스 k_b2를 기지국 B로 송신한다. 단말 a1, 단말 a2가 기지국 A로 피드백하는 인덱스 j_a1, j_a2는 셀 B의 코드북에 존재하는 모든 빔포밍 벡터 가운데, 단말 a1, 단말 a2와 기지국 B 사이의 유효 채널 v _a1 h _Ba1, v _a2 h _Ba2각각의 에르미트 벡터에 대하여 최대한 얼라인(align)된 빔포밍 벡터를 나타내는 인덱스이다. 단말 b1이 기지국 B로 피드백하는 인덱스 jb1은 셀 A의 코드북에 존재하는 모든 빔포밍 벡터 가운데, 단말 b1과 기지국 A 사이의 유효채널 v _b1 h _Ab1의 에르미트 벡터에 대하여 최대한 얼라인된 빔포밍 벡터를 나타내는 인덱스이다.

기지국 A는 단말 a1 및 단말 a2로부터 수신한 인덱스 j_a1, j_a2를 기지국 B로 송신하고(S710), 기지국 B는 단말 b1으로부터 수신한 인덱스 j_b1을 기지국 A로 송신한다(S710-1). 인덱스 j_a1, j_a2는 단말 a로부터 기지국 B로 무선 채널을 통하여 직접 송신될 수도 있다. 인덱스 j_b1은 단말 b1으로부터 기지국 A로 무선 채널을 통하여 직접 송신될 수도 있다.

기지국 A는 단말 b1으로부터의 인덱스 j_b1및 단말 a1, 단말 a2, 단말 a3로부터의 인덱스 k_a1, k_a2, k_a3에 기초하여 송신 빔포밍 행렬을 결정하고(S720), 기지국 B는 단말 a1, 단말 a2로부터의 인덱스 j_a1, j_a2및 단말 b1, 단말 b2로부터의 인덱스 k_b1, k_b2에 기초하여 송신 빔포밍 행렬을 결정한다(S720-1).

송신 빔포밍 행렬을 결정하기 위하여, 기지국 A는 제한 빔포밍 벡터 집합(restricted beamforming vector set) S_rest,A'를 설정하고, 기지국 B는 S_rest,B'를 설정한다. 기지국 A, 기지국 B가 제한 빔포밍 벡터 S_rest,A', S_rest,B'를 설정하기 위하여 수학식 18을 참고할 수 있다. 수학식 18에서 ρ는 단계 S710 및 단계 S710-1에서 인접 셀의 기지국으로부터 송신할 수 있다. S_rest _, _B'는 인접 얼라인드 빔포밍 벡터 u _b,ja1에 대한 빔포밍 벡터의 집합 및 인접 얼라인드 빔포밍 벡터 u _b,ja2에 대한 빔포밍 벡터의 집합의 교집합일 수 있다. 기지국 A는 S_rest,A'의 원소만으로 구성된 송신 빔포밍 행렬을 결정하고, 기지국 B는 S_rest,B'의 원소만으로 구성된 송신 빔포밍 행렬을 결정한다.

기지국 A는 하향링크 데이터를 송신하기 위한 송신 빔포밍 벡터를 나타내는 인덱스를 기지국 B로 송신하고(S730), 기지국 B는 하향링크 데이터를 송신하기 위한 송신 빔포밍 벡터를 나타내는 인덱스를 기지국 A로 송신한다(S730-1). 기지국 A는 기지국 B로부터 수신한 인덱스를 이용하여 단말 a1, 단말 a2가 겪게 되는 SINR_a1, SINR_a2를 계산한다(S740). 기지국 B는 기지국 A로부터 수신한 인덱스를 이용하여 단말 b1이 겪게 되는 SINR_b1을 계산한다(S740-1). SINR_a1, SINR_a2, SINR_b1은 수학식 19 및 수학식 20을 참조하여 구할 수 있다.

기지국 A는 단계 S720에서 결정한 송신 빔포밍 행렬에 기초하여 단말 a1, 단말 a2, 단말 a3로 데이터를 송신하고(S750), 기지국 B는 단계 S720-1에서 결정한 송신 빔포밍 행렬에 기초하여 단말 b1, 단말 b2로 데이터를 송신한다(S750-1). 기지국 A는 SINR_a1, SINR_a2, SINR_a3을 기준으로 각 스트림의 송신률을 설정하여 단말 a1, 단말 a2, 단말 a3로 각각 하향링크 데이터를 송신한다. 기지국 B는 SINR_b1, SINR_b2를 기준으로 각 스트림의 송신률을 설정하여 단말 b1, 단말 b2로 각각 하향링크 데이터를 송신한다.

이와 별도로, 기지국 A 및 기지국 B가 단계 S730 및 단계 S730-1에서 송신 빔포밍 벡터를 나타내는 인덱스를 송신하지 않은 경우, 단계 S740 및 단계 S740-1과 같이 SINR을 재설정하지 않고, SINR_(Worst)를 기준으로 데이터를 송신한다. 즉, 기지국 A는 SINR_a1(Worst), SINR_a2(Worst), SINR_a3를 기준으로 각 스트림의 송신률을 설정하여 단말 a1, 단말 a2, 단말 a3로 각각 하향링크 데이터를 송신한다. 기지국 B는 SINR_b1(Worst), SINR_b2를 기준으로 각 스트림의 송신률을 설정하여 단말 b1, 단말 b2로 각각 하향링크 데이터를 송신한다.

이상, 셀의 경계에 위치하는 단말들의 수신 랭크가 1인 것을 가정하고 있다. 이는 단말들의 수신 랭크가 복수인 경우에도 적용할 수 있다.

도 13은 셀의 경계에 위치하는 단말의 수신 랭크가 복수인 경우, 두 개의 인접한 셀을 예시하는 도면이다. 설명의 편의를 위하여, 두 셀이 협력하는 경우를 예시하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 세 개 이상의 셀이 협력하는 경우에도 이를 적용할 수 있다.

기지국 A는 셀 A의 기지국이고, 기지국 B는 셀 B의 기지국이다. 단말 a의 입장에서 셀 A는 서빙 셀이고, 셀 B는 인접 셀이다. 단말 b1, 단말 b2의 입장에서 셀 B는 서빙 셀이고, 셀 A는 인접 셀이다. 단말 b1은 셀 B의 경계에 위치하므로, 셀 A에 의하여 강한 간섭을 받는다. 단말 b2는 셀 B의 중심에 위치하므로, 셀 A에 의하여 약한 간섭을 받는다. 단말 a1은 셀 A의 경계에 위치하므로, 셀 B에 의하여 강한 간섭을 받을 수 있다. 강한 간섭을 주는 채널을 도 13에서 점선으로 나타내고 있으며, 셀간 협력을 통해 이를 제거하거나 약화시키는 것을 목표로 한다. 단말 a1, 단말 b1, 단말 b2는 같은 시간 및 같은 주파수 대역을 이용하고, 서로 간섭을 받으며 하향링크 데이터를 수신할 수 있다. 셀 A 및 셀 B는 시간 및 주파수 자원에 대한 스케줄링 정보를 공유할 수 있다. 셀 A는 단말 b에 미치는 하향링크 간섭을 줄이고자 노력하는 협력 셀인 것으로 가정한다. 셀 B는 단말 a에 미치는 하향링크 간섭을 줄이고자 노력하는 협력 셀인 것으로 가정한다.

단말 a의 수신 랭크는 n_A이다. 따라서, 단말 a에는 n_A개의 각 데이터를 결합(combining)하기 위한 n_A개의 수신 빔포밍 벡터 v ₁, v ₂, ..., v _nA가 존재하고, 유 효 채널 v ₁ h _Aa1, v ₂ h _Aa1, ..., v _nA h _Aa1가 존재한다. 수신 빔포밍 벡터 v ₁, v ₂, ..., v _nA는 h _Aa1를 SVD하여 얻을 수 있다. 단말 a1에는 셀 B와의 관계에서 n_A개의 유효 채널 v ₁ h _Ba1, v ₂ h _Ba1, ..., v _nA h _Ba1가 존재한다. 기지국 A는 유효 채널 v ₁ h _Aa1, v ₂ h _Aa1, ..., v _nA h _Aa1에 대한 자기 얼라인드 빔포밍 벡터 인덱스와 유효 채널 v ₁ h _Ba1, v ₂ h _Ba1, ..., v _nA h _Ba1에 대한 인접 얼라인드 빔포밍 벡터 인덱스를 단말 a로부터 수신한다. 기지국 A는 단말 a1로부터 수신한 유효 채널 v ₁ h _Ba1, v ₂ h _Ba1, ..., v _nA h _Ba1에 대한 인접 얼라인드 빔포밍 벡터 인덱스를 기지국 B로 송신한다. 기지국 A 및 기지국 B는 단말 a1로부터 수신한 n_A개의 인덱스를 수신 랭크가 1인 n_A개의 단말로부터 각각 수신한 것으로 간주하고, 도 10 내지 도 12에서 예시하는 실시예를 적용할 수 있다.

도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 단말의 요소를 나타낸 블록도이다. 단말(50)은 프로세서(processor, 51), 메모리(memory, 52), RF부(RF unit, 53), 디스플레이부(display unit, 54), 사용자 인터페이스부(user interface unit, 55)를 포함한다. 메모리(52)는 프로세서(51)와 연결되어, 단말 구동 시스템, 애플리케이션 및 일반적인 파일을 저장한다. 디스플레이부(54)는 단말의 여러 정보를 디스플레이하며, LCD(Liquid Crystal Display), OLED(Organic Light Emitting Diodes) 등 잘 알려진 요소를 사용할 수 있다. 사용자 인터페이스부(55)는 키패드나 터치 스크린 등 잘 알려진 사용자 인터페이스의 조합으로 이루어질 수 있다. RF부(53)는 프로세서와 연결되어, 무선 신호(radio signal)을 송신 및/또는 수신한다. 프로세서(51) 는 인접 셀로부터 수신한 신호에 기초하여 상기 인접 셀과의 채널에 얼라인된 제 1 빔포밍 벡터에 관한 정보를 추출하고, 서빙 셀로부터 수신한 신호에 기초하여 상기 서빙 셀과의 채널에 얼라인된 제 2 빔포밍 벡터에 관한 정보를 추출하며, 상기 제 1 빔포밍 벡터에 관한 정보 및 상기 제 2 빔포밍 벡터에 관한 정보를 기지국으로 송신한다.

본 발명은 하드웨어, 소프트웨어 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다. 하드웨어 구현에 있어, 상술한 기능을 수행하기 위해 디자인된 ASIC(application specific integrated circuit), DSP(digital signal processing), PLD(programmable logic device), FPGA(field programmable gate array), 프로세서, 제어기, 마이크로 프로세서, 다른 전자 유닛 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다. 소프트웨어 구현에 있어, 상술한 기능을 수행하는 모듈로 구현될 수 있다. 소프트웨어는 메모리 유닛에 저장될 수 있고, 프로세서에 의해 실행된다. 메모리 유닛이나 프로세서는 당업자에게 잘 알려진 다양한 수단을 채용할 수 있다.

이상, 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 기술하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에 있어서 통상의 지식을 가진 사람이라면, 첨부된 청구 범위에 정의된 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 본 발명을 여러 가지로 변형 또는, 변경하여 실시할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 앞으로의 실시예들의 변경은 본 발명의 기술을 벗어날 수 없을 것이다.

도 3은 N_T개의 송신 안테나에서 수신 안테나 i로의 채널을 도시한다.

도 4는 두 개의 인접한 셀을 예시한 도면이다.

도 9는 두 개의 인접한 셀을 예시하는 도면이다.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 송신방법을 나타내는 흐름도이다.

도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 데이터 송신방법을 나타내는 흐름도이다.

도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 데이터 송신방법을 나타내는 흐름도 이다.

도 13은 셀의 경계에 위치하는 단말의 수신 랭크가 복수인 경우, 두 개의 인접한 셀을 예시하는 도면이다.

도 14는 본 발명이 일 실시예에 따른 단말의 요소를 나타낸 블록도이다.

Claims

협력적 다중 셀 무선통신 시스템에서 기지국의 데이터 송신방법에 있어서,

인접 셀로부터 상기 인접 셀에 위치하는 단말과의 채널에 얼라인(align)된 빔포밍 벡터 또는 상기 단말과의 채널에 대한 널링(nulling) 빔포밍 벡터에 관한 정보를 수신하는 단계;

상기 정보에 기초하여 송신 빔포밍 벡터를 결정하는 단계; 및

상기 송신 빔포밍 벡터를 이용하여 단말로 데이터를 송신하는 단계를 포함하는 데이터 송신방법.
제 1 항에 있어서,

상기 채널은 상기 단말의 수신 빔포밍 벡터를 반영한 유효채널(effective channel)인 것을 특징으로 하는 데이터 송신방법.
제 1 항에 있어서,

상기 송신 빔포밍 벡터는 상기 인접 셀에 위치하는 단말과의 채널에 얼라인된 빔포밍 벡터가 아닌 것을 특징으로 하는 데이터 송신방법.
제 1 항에 있어서,

상기 송신 빔포밍 벡터는 상기 인접 셀에 위치하는 단말과의 채널에 얼라인 된 빔포밍 벡터와 직교하는 빔포밍 벡터들 가운데 선택되는 것을 특징으로 하는 데이터 송신방법.
제 1 항에 있어서,

상기 송신 빔포밍 벡터는 ZF(Zero Forcing) 빔포밍을 이용하여 결정되는 것을 특징으로 하는 데이터 송신방법.
제 1 항에 있어서,

상기 데이터는 상기 인접 셀로부터 수신하고, 상기 인접 셀에 위치하는 단말에 대한 데이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 송신방법.
제 1 항에 있어서,

상기 빔포밍 벡터에 관한 정보는 상기 인접 셀의 기지국 또는 상기 인접 셀에 위치하는 단말로부터 송신되는 것을 특징으로 하는 데이터 송신방법.
협력적 다중 셀 무선통신 시스템에서 기지국의 통신방법에 있어서,

단말로부터 채널 정보 및 상기 단말과 인접 셀간의 채널에 얼라인된 빔포밍 벡터에 관한 정보를 수신하는 단계; 및

상기 단말과 인접 셀간의 채널에 얼라인된 빔포밍 벡터에 관한 정보를 상기 인접 셀로 송신하는 단계를 포함하는 통신방법.
제 8 항에 있어서,

상기 채널 정보는 상기 인접 셀로부터의 간섭이 없는 상태에서 상기 단말이 겪게 되는 SINR(Signal to Interference and Noise Ratio)를 포함하는 것을 특징으로 하는 통신방법.
제 9 항에 있어서,

상기 SINR을 기준으로 설정된 송신률에 맞추어 상기 단말로 데이터를 송신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 송신방법.
제 8 항에 있어서,

상기 채널 정보는 상기 인접 셀이 상기 단말과 인접 셀간의 채널에 얼라인된 빔포밍 벡터를 송신 빔포밍 벡터로 사용하는 경우에 상기 단말이 겪게 되는 SINR인 것을 특징으로 하는 통신방법,
제 8 항에 있어서,

상기 인접 셀로부터 상기 인접 셀의 기지국이 사용하는 송신 빔포밍 벡터에 대한 정보를 수신하는 단계; 및

상기 인접 셀의 기지국이 상기 송신 빔포밍 벡터를 사용하여 하향링크 데이터를 송신할 때 상기 단말이 겪게 되는 SINR을 계산하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 송신방법.
제 12 항에 있어서,

상기 송신 빔포밍 벡터는 상기 단말과 인접 셀간의 채널에 얼라인된 빔포밍 벡터에 관한 정보에 기초하여 상기 인접 셀의 기지국에 의하여 선택된 것을 특징으로 하는 통신방법.
협력적 다중 셀 무선통신 시스템에서 단말의 통신방법에 있어서,

인접 셀로부터 수신한 신호에 기초하여 상기 인접 셀과의 채널에 얼라인된 제 1 빔포밍 벡터 또는 상기 인접 셀과의 채널에 널링(nulling)된 제 1 빔포밍 벡터에 관한 정보를 추출하는 단계;

서빙 셀로부터 수신한 신호에 기초하여 상기 서빙 셀과의 채널에 얼라인된 제 2 빔포밍 벡터에 관한 정보를 추출하는 단계; 및

상기 제 1 빔포밍 벡터에 관한 정보를 서빙 기지국 또는 인접 기지국으로 송신하고 상기 제 2 빔포밍 벡터에 관한 정보를 서빙 기지국으로 송신하는 단계를 포함하는 통신방법.
제 14 항에 있어서,

상기 인접 셀과의 채널 및 상기 서빙 셀과의 채널은 상기 단말의 수신 빔포밍 벡터를 반영한 유효채널(effective channel)인 것을 특징으로 하는 통신방법.
제 14 항에 있어서,

상기 기지국으로 채널 정보를 송신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 통신방법.
제 16 항에 있어서,

상기 채널 정보는 상기 인접 셀로부터의 간섭이 없는 상태에서 상기 단말이 겪게 되는 SINR(Signal to Interference and Noise Ratio) 및 상기 인접 셀이 상기 인접 셀과의 채널에 얼라인된 제 1 빔포밍 벡터를 사용하는 경우에 상기 단말이 겪게 되는 SINR 가운데 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 통신방법.