KR101136485B1

KR101136485B1 - System and method for uplink transmittion

Info

Publication number: KR101136485B1
Application number: KR1020090123870A
Authority: KR
Inventors: 김동명; 임한영; 이병옥; 최성현; 이광복
Original assignee: 서울대학교산학협력단
Priority date: 2009-12-14
Filing date: 2009-12-14
Publication date: 2012-04-23
Also published as: KR20110067317A

Abstract

본 발명은 상향링크 전송방법에 관한 것이다. The present invention relates to an uplink transmission method.

본 발명에 따른 상향링크 전송방법은 셀룰러 이동통신 시스템에서 이동국들이 빔포밍과 접속제어를 이용하여 상향 전송하는 방법에 관한 것으로, (a) 일정 시간 단위로, 이동국과 복수의 후보 기지국 간의 평균 채널과 패이딩 채널을 측정하는 단계, 및 (b) 측정된 채널 정보를 이용하여, 이동국에서 빔포밍을 위해 사용할 빔포밍 벡터와, 복수의 후보 기지국 중 이동국과 접속할 접속 기지국을 선택하는 단계를 포함한다.The uplink transmission method according to the present invention relates to a method for uplink transmission by mobile stations using beamforming and access control in a cellular mobile communication system. The method includes: (a) an average channel between a mobile station and a plurality of candidate base stations on a predetermined time basis; Measuring a fading channel, and (b) using the measured channel information, selecting a beamforming vector to be used for beamforming in the mobile station and an access base station to be connected to the mobile station among a plurality of candidate base stations.

본 발명에 따르면, 빔을 형성하고 동시에 접속을 제어하는 효율적인 방법을 이용함으로써, 셀룰러 이동통신 시스템의 성능을 향상시킬 수 있다. According to the present invention, it is possible to improve the performance of a cellular mobile communication system by using an efficient method of forming a beam and simultaneously controlling the connection.

빔포밍(beam forming), 접속제어, 유틸리티 최대화, 네트워크 최적화 Beamforming, access control, utility maximization, network optimization

Description

Uplink transmission method and its system {SYSTEM AND METHOD FOR UPLINK TRANSMITTION}

본 발명은 상향링크 전송방법에 관한 것이다.The present invention relates to an uplink transmission method.

현재 셀룰러(cellular) 이동통신 시스템에서 단말(mobile station)들은 네트워크 상황에 대한 정보에 관계 없이 몇몇의 동작을 취한다. 예를 들면, 단말이 어떤 기지국에 접속할지에 대한 결정은 대부분 네트워크 상황과 관계 없이 이루어진다. 이와 같이 단말들은 가장 강한 수신 신호가 감지되는 기지국에 접속하게 된다. 이러한 접속 방식에 따르면, 하나의 기지국에 아주 많은 사용자(단말)와 트래픽이 집중될 수 있으므로, 복잡한 지역(host spot)의 몇몇 기지국들은 많은 부하를 갖게 된다. 이에 따라, 주위의 다른 기지국들 간에는 상대적으로 적은 부하를 갖는 부하 불균형 현상이 야기될 수 있다. 이러한 상황은 사용자가 기지국을 선택함에 있어, 보다 효율적인 접속 방법에 대한 개발이 필요하다는 것을 의미한다. 이와 같이 접속할 기지국을 조정하는 기법을 접속제어라고 한다. 현재, 셀룰러 시스템에서 부하 분산이라는 용어는 보통 특정한 목적을 달성하기 위한 접속제어 기법으로 받아들여지는 경우가 많다.In current cellular mobile communication systems, mobile stations take some action regardless of information about network conditions. For example, a decision on which base station the terminal will access is mostly made regardless of network conditions. As such, the terminals access the base station where the strongest received signal is detected. According to this access method, since a large number of users (terminals) and traffic can be concentrated in one base station, some base stations in a complex host spot have a heavy load. Accordingly, a load imbalance phenomenon with a relatively low load may be caused between other base stations around. This situation means that the user needs to develop a more efficient access method in selecting a base station. The technique of adjusting the base station to be connected as described above is called access control. Currently, the term load balancing in cellular systems is often accepted as a connection control technique to achieve a specific purpose.

모든 기지국들이 동일한 주파수(frequency)를 사용하는 환경에서는, 주위 셀들로부터 오는 강한 간섭으로 인해, 접속제어 기법의 효율성이 떨어질 수 있다. 이러한 환경에서 시스템의 성능을 향상시키기 위해 가장 많이 이용되는 기술 중 하나로 빔포밍 기술이 있다. 빔포밍 기술은, 여러 개의 안테나를 송신 측 또는 수신 측에 설치한 후, 빔포밍 벡터를 적절히 조절함으로써, 접속 기지국에 대한 채널 이득을 높이고, 주위 셀들로부터 오는 간섭량을 줄이는 것을 목적으로 한다.In an environment where all base stations use the same frequency, due to strong interference from surrounding cells, the access control scheme may be less efficient. In this environment, one of the most used techniques to improve the performance of the system is the beamforming technique. The beamforming technique aims to increase the channel gain for the access base station and reduce the amount of interference from neighboring cells by appropriately adjusting the beamforming vector after installing several antennas on the transmitting side or the receiving side.

일반적으로 이러한 두 가지 기술 즉, 접속제어와 빔포밍 기술은 따로 연구되어 왔다. In general, these two techniques, connection control and beamforming, have been studied separately.

접속제어 기술은, 셀 외곽에 있는 사용자(단말)의 작업 처리량(throughput)을 낮춰 핸드오프(hand-off)를 발생시키는 분산 알고리즘이나 사용자 각각에 대한 신호대비 잡음 및 간섭 비(Signal to Interference plus Noise ratio, SINR) 요구 조건을 만족시키기 위한 목적, 또는 network-wide proportional fairness를 달성하기 위한 목적 등을 갖고 그에 대한 다양한 접속방법들이 연구되어 왔다. The connection control technology is a distributed algorithm that generates hand-off by lowering the throughput of a user (terminal) outside the cell or a signal to interference plus noise for each user. various connection methods have been studied for the purpose of satisfying the ratio (SINR) requirement, or for achieving network-wide proportional fairness.

빔포밍 기술 또한 여러 목적을 위해 제안되어 왔다. 사용자 각각에 대한 특정 신호 대 간섭 비(Signal to Interference Ratio, SIR) 요구 조건을 만족시킬 수 있는 빔형성 벡터를 찾거나, 최적의 신호 대 간섭 비 할당을 선택하는 방법을 찾고, 이를 위한 빔포밍 방법과 전력 설정방법을 결정하는 방법 등에 관하여 연구되어 왔다.Beamforming techniques have also been proposed for several purposes. Find a beamforming vector that satisfies the specific Signal to Interference Ratio (SIR) requirements for each user, or find a way to select the optimal signal-to-interference ratio allocation, And a method for determining a power setting method have been studied.

본 발명은, 이동통신 단말기의 상향 채널의 단기 특성을 바탕으로 빔포밍 벡터와 접속 기지국을 선택하여, 시스템 레벨의 성능을 보다 향상시킬 수 있는 상향링크 전송방법 및 그 시스템을 제공함에 목적이 있다.It is an object of the present invention to provide an uplink transmission method and a system for selecting a beamforming vector and an access base station based on short-term characteristics of an uplink channel of a mobile communication terminal to further improve system level performance.

또한, 이동통신 단말기의 상향 채널의 평균 특성을 바탕으로 빔포밍 기법과 접속 기지국을 선택하여, 시스템 레벨의 성능을 보다 향상시킬 수 있는 상향링크 전송방법 및 그 시스템을 제공함에 목적이 있다.In addition, an object of the present invention is to provide an uplink transmission method and a system for improving a system-level performance by selecting a beamforming scheme and an access base station based on an average characteristic of an uplink channel of a mobile communication terminal.

본 발명에 따른 상향링크 전송방법은 (a) 일정 시간 단위로, 이동국과 복수의 후보 기지국 간의 평균 채널과 패이딩 채널을 측정하는 단계, 및 (b) 측정된 채널 정보를 이용하여, 이동국에서 빔포밍을 위해 사용할 빔포밍 벡터와, 복수의 후보 기지국 중 이동국과 접속할 접속 기지국을 선택하는 단계를 포함한다.The uplink transmission method according to the present invention includes (a) measuring an average channel and a fading channel between a mobile station and a plurality of candidate base stations on a predetermined time basis, and (b) using the measured channel information, a beam at the mobile station. Selecting a beamforming vector to use for forming and an access base station to be connected to the mobile station from among the plurality of candidate base stations.

(b) 단계는,(b) step,

(b-1) 측정된 채널 정보를 이용하여, 상향링크 전송속도

를 연산하는 단계, (b-2) 상향링크 전송속도

를 이용하여, 유틸리티 함수 예측 값을 산출하는 단계, 및 (b-3) 유틸리티 함수 예측 값이 최대가 되도록 하는 빔포밍 벡터와 접속 기지국을 선택하는 단계를 포함하고,(b-1) Uplink transmission rate using measured channel information

Calculating (b-2) uplink transmission rate

Calculating a utility function prediction value by using; and (b-3) selecting a beamforming vector and an access base station to maximize the utility function prediction value,

상향링크 전송속도

는, 하기의 수식과 같이 표현되며,Uplink transmission rate

Is represented by the following formula,

는, 이동국,

Mobile station,

는, 복수의 후보 기지국 중 이동국

와 접속되어 있는 기지국,

Is a mobile station among a plurality of candidate base stations

A base station connected to the

는, 셀룰러 이동통신 시스템에서 사용하는 채널 대역폭,

Is the channel bandwidth used by the cellular mobile communication system,

는, 이동국

와 기지국

간의 패이딩 채널,

, Mobile station

And base station

Fading channel between,

는, 이동국

에서 사용하는 빔포밍 벡터,

, Mobile station

Beamforming vector used by

는, 이동국

와 기지국

간의 평균 채널 이득,

, Mobile station

And base station

Average channel gain between

는, 부가적인 백색 가우시안 잡음(Additive White Gaussian Noise, AWGN)의 전력,

Is the power of Additive White Gaussian Noise (AWGN),

는, 기지국

이외의 후보 기지국들과 접속한 이동국,

Is a base station

Mobile stations connected to other candidate base stations,

는, 이동국

의 집합,

, Mobile station

Set,

는, 이동국

에서 사용하는 빔포밍 벡터,

, Mobile station

Beamforming vector used by

는, 이동국

와 기지국

간의 평균 채널 이득, 및

, Mobile station

And base station

Average channel gain between, and

는, 복수의 후보 기지국 각각에 대한 자원 중 이동국

가 사용하는 자원의 비율을 나타내고,

Is a mobile station among resources for each of a plurality of candidate base stations

Represents the percentage of resources used by

유틸리티 함수는, 하기의 수식과 같이 표현되며,The utility function is represented by the following formula,

는, 이동국

의 집합,

, Mobile station

Set,

는 상향링크 전송속도, 및

Is the uplink transmission rate, and

는, 복수의 후보 기지국 각각에 대한 자원 중 이동국

가 사용하는 자원의 비율을 나타내는 것이 바람직하다.

It is desirable to indicate the proportion of resources used by the.

본 발명에 따른 상향링크 전송방법은 (a) 복수의 후보 기지국 중 이동국과 접속되어 있는 접속후보 기지국에 대한 전송신호세기와, 접속후보 기지국 이외의 후보 기지국에 대한 간섭량을 조절하여 복수의 기대 빔포밍 이득을 획득하고 저장하는 단계, (b) 일정 시간 단위로, 이동국과 복수의 후보 기지국 간의 평균 채널을 측정하는 단계, 및 (c) 기대 빔포밍 이득과 평균 채널 정보를 이용하여, 이동국에서 빔포밍을 위해 사용할 빔포밍 벡터와, 복수의 후보 기지국 중 이동국과 접속할 접속 기지국을 선택하는 단계를 포함한다.The uplink transmission method according to the present invention comprises (a) controlling a plurality of expected base stations by adjusting the transmission signal strength of a candidate access base station connected to a mobile station and an amount of interference for candidate base stations other than the access candidate base station. Obtaining and storing the gain, (b) measuring the average channel between the mobile station and the plurality of candidate base stations in units of time, and (c) using the expected beamforming gain and average channel information, beamforming at the mobile station And selecting a beamforming vector to use for the first access point and an access base station to be connected to the mobile station among the plurality of candidate base stations.

(a) 단계는,(a) step,

기대 빔포밍 이득은 하기의 수식에 포함된 전송신호세기와 간섭량을 조절함 으로써 복수 개 획득하며,Expected beamforming gains are obtained by adjusting the transmission signal strength and the amount of interference included in the following equation.

는, 복수의 후보 기지국 중 이동국

와 접속되어 있는 접속후보 기지국,

Is a mobile station among a plurality of candidate base stations

Connected candidate base station,

는, 이동국

와 기지국

간의 패이딩 채널,

, Mobile station

And base station

Fading channel between,

는, 이동국

에서 사용하는 빔포밍 벡터,

, Mobile station

Beamforming vector used by

는, 이동국

와 기지국

간의 평균 채널 이득,

, Mobile station

And base station

Average channel gain between

는, 기지국

이외의 후보 기지국

의 집합,

Is a base station

Candidate base station other than

Set,

는 전송신호세기,

Is the signal strength,

는, 전송신호세기를 조절하기 위한 컨트롤 파라미터,

Is a control parameter for adjusting the transmission signal strength,

는, 이동국

와 후보 기지국

간의 패이딩 채널,

, Mobile station

And candidate base stations

Fading channel between,

는, 이동국

와 후보 기지국

간의 평균 채널 이득,

, Mobile station

And candidate base stations

Average channel gain between

는, 간섭량, 및

Is the amount of interference, and

는, 간섭량을 조절하기 위한 컨트롤 파라미터를 나타내는 것이 바람직하다.

Preferably represents a control parameter for adjusting the amount of interference.

(c) 단계는,(c) step,

(c-1) 복수의 기대 빔포밍 이득과 평균 채널 정보를 이용하여, 상향링크 전송속도

를 연산하는 단계, (c-2) 상향링크 전송속도

를 이용하여, 유틸리티 함수 예측 값을 산출하는 단계, 및 (c-3) 유틸리티 함수 예측 값이 최대가 되도록 하는 빔포밍 벡터와 접속 기지국을 선택하는 단계를 포함하고,(c-1) Uplink transmission rate using a plurality of expected beamforming gains and average channel information

Calculating (c-2) uplink transmission rate

Calculating a utility function prediction value by using; and (c-3) selecting a beamforming vector and an access base station to maximize the utility function prediction value,

상향링크 전송속도

는, 하기의 수식과 같이 표현되며,Uplink transmission rate

Is represented by the following formula,

는, 이동국,

Mobile station,

는, 복수의 후보 기지국 중 이동국

와 접속되어 있는 기지국,

Is a mobile station among a plurality of candidate base stations

A base station connected to the

는, 셀룰러 이동통신 시스템에서 사용하는 채널 대역폭,

Is the channel bandwidth used by the cellular mobile communication system,

는, 이동국

와 기지국

간의 패이딩 채널,

, Mobile station

And base station

Fading channel between

는, 이동국

에서 사용하는 빔포밍 벡터,

, Mobile station

Beamforming vector used by

는, 이동국

와 기지국

간의 평균 채널 이득,

, Mobile station

And base station

Average channel gain between

Is the power of Additive White Gaussian Noise (AWGN),

는, 기지국

이외의 후보 기지국들과 접속한 이동국,

Is a base station

Mobile stations connected to other candidate base stations,

는, 이동국

의 집합,

, Mobile station

Set,

는, 이동국

에서 사용하는 빔포밍 벡터,

, Mobile station

Beamforming vector used by

는, 이동국

와 기지국

간의 평균 채널 이득, 및

, Mobile station

And base station

Average channel gain between, and

는, 복수의 후보 기지국 각각에 대한 자원 중 이동국

가 사용하는 자원의 비율을 나타내고,

Represents the percentage of resources used by

유틸리티 함수는, 하기의 수식과 같이 표현되며, The utility function is represented by the following formula,

는, 이동국

의 집합,

, Mobile station

Set,

는 상향링크 전송속도, 및

Is the uplink transmission rate, and

는, 복수의 후보 기지국 각각에 대한 자원 중 이동국

가 사용하는 자원의 비율을 나타내는 것이 바람직하다.

It is desirable to indicate the proportion of resources used by the.

본 발명에 따른 상향링크 전송시스템은 일정 시간 단위로, 이동국과 복수의 후보 기지국 간의 평균 채널과 패이딩 채널을 측정하는 측정부, 및 측정부를 통해 측정된 채널 정보를 이용하여, 빔포밍을 위해 사용할 빔포밍 벡터와, 복수의 후보 기지국 중 이동국과 접속할 접속 기지국을 선택하는 선택부를 포함한다.The uplink transmission system according to the present invention may be used for beamforming by using a measuring unit measuring an average channel and a fading channel between a mobile station and a plurality of candidate base stations, and channel information measured by the measuring unit, in predetermined time units. And a selection unit for selecting a beamforming vector and an access base station to be connected to the mobile station among the plurality of candidate base stations.

선택부는,The selection part,

측정부를 통해 측정된 채널 정보를 이용하여, 상향링크 전송속도

를 연산하는 연산부, 상향링크 전송속도

를 이용하여, 유틸리티 함수 예측 값을 산출하는 예측부, 및 유틸리티 함수 예측 값이 최대가 되도록 하는 빔포밍 벡터와 접속 기지국을 선택하는 비교 선택부를 포함하고,Uplink transmission rate using channel information measured by the measurement unit

Calculating unit, uplink transmission rate

Using a predictor for calculating a utility function prediction value, and a comparison selecting unit for selecting a beamforming vector and an access base station to maximize the utility function prediction value,

상향링크 전송속도

는, 하기의 수식과 같이 표현되며,Uplink transmission rate

Is represented by the following formula,

는, 이동국, Mobile station,

는, 복수의 후보 기지국 중 이동국

와 접속되어 있는 기지국,

Is a mobile station among a plurality of candidate base stations

A base station connected to the

는, 셀룰러 이동통신 시스템에서 사용하는 채널 대역폭,

Is the channel bandwidth used by the cellular mobile communication system,

는, 이동국

와 기지국

간의 패이딩 채널,

, Mobile station

And base station

Fading channel between

는, 이동국

에서 사용하는 빔포밍 벡터,

, Mobile station

Beamforming vector used by

는, 이동국

와 기지국

간의 평균 채널 이득,

, Mobile station

And base station

Average channel gain between

는, 부가적인 백색 가우시안 잡음(Additive White Gaussian Noise, AWGN) 의 전력,

Is the power of Additive White Gaussian Noise (AWGN),

는, 기지국

이외의 후보 기지국들과 접속한 이동국,

Is a base station

Mobile stations connected to other candidate base stations,

는, 이동국

의 집합,

, Mobile station

Set,

는, 이동국

에서 사용하는 빔포밍 벡터,

, Mobile station

Beamforming vector used by

는, 이동국

와 기지국

간의 평균 채널 이득, 및

, Mobile station

And base station

Average channel gain between, and

는, 복수의 후보 기지국 각각에 대한 자원 중 이동국

가 사용하는 자원의 비율을 나타내고,

Represents the percentage of resources used by

는, 이동국

의 집합,

, Mobile station

Set,

는 상향링크 전송속도, 및

Is the uplink transmission rate, and

는, 복수의 후보 기지국 각각에 대한 자원 중 이동국

가 사용하는 자원의 비율을 나타내는 것이 바람직하다.

It is desirable to indicate the proportion of resources used by the.

본 발명에 따른 상향링크 전송시스템은 복수의 후보 기지국 중 이동국과 접속되어 있는 접속후보 기지국에 대한 전송신호세기와, 접속후보 기지국 이외의 후 보 기지국에 대한 간섭량을 조절하여 복수의 기대 빔포밍 이득을 획득하고 저장하는 기대 빔포밍 이득 획득부, 일정 시간 단위로, 이동국과 복수의 후보 기지국 간의 평균 채널을 측정하는 평균 채널 측정부, 및 기대 빔포밍 이득과 평균 채널 정보를 이용하여, 이동국에서 빔포밍을 위해 사용할 빔포밍 벡터와, 복수의 후보 기지국 중 이동국과 접속할 접속 기지국을 선택하는 선택부를 포함한다.The uplink transmission system according to the present invention adjusts the transmission signal strength of the access candidate base station connected to the mobile station among the plurality of candidate base stations and the amount of interference to the candidate base stations other than the access candidate base station to obtain a plurality of expected beamforming gains. Expected beamforming gain acquisition unit for obtaining and storing, an average channel measuring unit measuring an average channel between the mobile station and the plurality of candidate base stations on a predetermined time basis, and beamforming at the mobile station using the expected beamforming gain and average channel information. And a selection unit for selecting a beamforming vector to be used for the first access point and an access base station to be connected to the mobile station among the plurality of candidate base stations.

기대 빔포밍 이득 획득부는,The expected beamforming gain acquisition unit,

하기의 수식에 포함된 전송신호세기와 간섭량을 조절함으로써 복수의 기대 빔포밍 이득을 획득하며,Obtaining a plurality of expected beamforming gains by adjusting the transmission signal strength and the amount of interference included in the following equation,

는, 복수의 후보 기지국 중 이동국

와 접속되어 있는 접속후보 기지국,

Is a mobile station among a plurality of candidate base stations

Connected candidate base station,

는, 이동국

와 기지국

간의 패이딩 채널,

, Mobile station

And base station

Fading channel between,

는, 이동국

에서 사용하는 빔포밍 벡터,

, Mobile station

Beamforming vector used by

는, 이동국

와 기지국

간의 평균 채널 이득,

, Mobile station

And base station

Average channel gain between

는, 기지국

이외의 후보 기지국

의 집합,

Is a base station

Candidate base station other than

Set,

는 전송신호세기,

Is the signal strength,

는, 전송신호세기를 조절하기 위한 컨트롤 파라미터,

Is a control parameter for adjusting the transmission signal strength,

는, 이동국

와 후보 기지국

간의 패이딩 채널,

, Mobile station

And candidate base stations

Fading channel between

는, 이동국

와 후보 기지국

간의 평균 채널 이득,

, Mobile station

And candidate base stations

Average channel gain between

는, 간섭량, 및

Is the amount of interference, and

선택부는,The selection part,

복수의 기대 빔포밍 이득과 평균 채널 정보를 이용하여, 복수의 상향링크 전송속도

를 연산하는 연산부, 상향링크 전송속도

를 이용하여, 유틸리티 함수 예측 값을 산출하는 예측부, 및 유틸리티 함수 예측 값이 최대가 되도록 하는 빔포밍 벡터와 접속 기지국을 선택하는 비교 선택부를 포함하고,Multiple uplink transmission rates using multiple expected beamforming gains and average channel information

Calculating unit, uplink transmission rate

상향링크 전송속도

는, 하기의 수식과 같이 표현되며,Uplink transmission rate

Is represented by the following formula,

는, 이동국,

Mobile station,

는, 복수의 후보 기지국 중 이동국

와 접속되어 있는 기지국,

Is a mobile station among a plurality of candidate base stations

A base station connected to the

는, 셀룰러 이동통신 시스템에서 사용하는 채널 대역폭,

Is the channel bandwidth used by the cellular mobile communication system,

는, 이동국

와 기지국

간의 패이딩 채널,

, Mobile station

And base station

Fading channel between

는, 이동국

에서 사용하는 빔포밍 벡터,

, Mobile station

Beamforming vector used by

는, 이동국

와 기지국

간의 평균 채널 이득,

, Mobile station

And base station

Average channel gain between

Is the power of Additive White Gaussian Noise (AWGN),

는, 기지국

이외의 후보 기지국들과 접속한 이동국,

Is a base station

Mobile stations connected to other candidate base stations,

는, 이동국

의 집합,

, Mobile station

Set,

는, 이동국

에서 사용하는 빔포밍 벡터,

, Mobile station

Beamforming vector used by

는, 이동국

와 기지국

간의 평균 채널 이득, 및

, Mobile station

And base station

Average channel gain between, and

는, 복수의 후보 기지국 각각에 대한 자원 중 이동국

가 사용하는 자원의 비율을 나타내고,

Represents the percentage of resources used by

는, 이동국

의 집합,

, Mobile station

Set,

는 상향링크 전송속도, 및

Is the uplink transmission rate, and

는, 복수의 후보 기지국 각각에 대한 자원 중 이동국

가 사용하는 자원의 비율을 나타내는 것이 바람직하다.

It is desirable to indicate the proportion of resources used by the.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 상향링크 전송방법과 전송시스템에 대하여 상세히 설명한다. Hereinafter, an uplink transmission method and a transmission system according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

[제1 실시예에 따른 상향링크 전송방법][Uplink Transmission Method According to First Embodiment]

도 1a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 상향링크 전송방법(S100)을 설명하기 위해 나타낸 도면이다. 보다 구체적으로, 시스템 수준의 유틸리티(utility)를 증가시킬 수 있도록 단기 패이딩 채널 정보를 바탕으로 빔포밍 벡터 및 접속 기지국을 선택하는 방법을 설명하기 위해 나타낸 도면이다.FIG. 1A is a diagram illustrating an uplink transmission method S100 according to a first embodiment of the present invention. More specifically, it is a diagram for explaining a method of selecting a beamforming vector and an access base station based on short-term fading channel information to increase system-level utility.

도 1a를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 상향링크 전송방법(S100)은, 이동국과 기지국 간 평균 채널 및 패이딩 채널 측정 단계(S110), 및 빔포밍 벡터 및 접속 기지국 선택 단계(S120)를 포함한다.Referring to FIG. 1A, the uplink transmission method S100 according to the first embodiment of the present invention includes measuring an average channel and a fading channel between a mobile station and a base station (S110), and selecting a beamforming vector and an access base station (S100). S120).

1. 이동국과 기지국 간 평균 채널 및 패이딩 채널 측정 단계(S110)1. Measuring average channel and fading channel between mobile station and base station (S110)

먼저, 이동국과 후보 기지국들 간의 평균 채널 및 패이딩 채널을 측정한다. 측정 후, 타이머(T1)를 동작시켜 타이머가 만료되었는지 체크할 수 있다. 이때, 타이머(T1)가 만료되었을 경우, 측정된 평균 채널 정보 및 패이딩 채널 정보를 이용하여, 다음 과정인 빔포밍 벡터 및 접속 기지국을 선택하기 위한 단계(S120)로 넘어갈 수 있다. 반면, 타이머(T1)가 만료되지 않을 경우, 이동국과 기지국 간의 평균 채널 및 패이딩 채널을 다시 측정할 수 있다. 이와 같이, S110 단계에서는, 일정 시간 단위(T1)로, 이동국과 후보 기지국들 간의 평균 채널과 패이딩 채널을 측정할 수 있다.First, the average channel and the fading channel between the mobile station and the candidate base stations are measured. After the measurement, the timer T1 may be operated to check whether the timer has expired. At this time, when the timer T1 has expired, the measured process may proceed to step S120 for selecting a beamforming vector and access base station by using the measured average channel information and fading channel information. On the other hand, if the timer T1 does not expire, the average channel and the fading channel between the mobile station and the base station can be measured again. As described above, in step S110, the average channel and the fading channel between the mobile station and the candidate base stations can be measured in a predetermined time unit T1.

2. 빔포밍 벡터 및 접속 기지국 선택 단계(S120)2. Beamforming vector and access base station selection step (S120)

도 1b는 도 1a에 도시된 빔포밍 벡터 및 접속 기지국 선택 단계(S120)을 설명하기 위해 나타낸 도면이다.FIG. 1B is a diagram illustrating the beamforming vector and access base station selection step S120 illustrated in FIG. 1A.

빔포밍 벡터 및 접속 기지국 선택 단계(S120)에서는, S110 단계를 통해 측정된 채널 정보를 이용하여 이동국에서 빔을 형성하기 위해 사용할 빔포밍 벡터와, 복수의 후보 기지국 중 이동국과 접속할 접속 기지국을 선택할 수 있다.In the beamforming vector and access base station selection step (S120), the beamforming vector to be used for forming a beam in the mobile station and the access base station to be connected to the mobile station can be selected from among the plurality of candidate base stations using the channel information measured in step S110. have.

도 1b를 참조하면, 빔포밍 벡터 및 접속 기지국 선택 단계(S120)는, 상향링크 전송속도 연산단계(S121), 유틸리티 함수 예측 값 산출 단계(S123), 및 유틸리티 함수 예측 값이 최대가 되도록 하는 빔포밍 벡터와 접속 기지국 선택 단계(S125)를 포함한다.Referring to FIG. 1B, the beamforming vector and the access base station selection step S120 include an uplink transmission rate calculation step S121, a utility function prediction value calculation step S123, and a beam that maximizes the utility function prediction value. A forming vector and access base station selection step S125 are included.

2-1) 상향링크 전송속도 연산단계(S121)2-1) Uplink transmission rate calculation step (S121)

상향링크 전송속도 연산단계(S121)에서는, S110 단계를 통해 측정된 평균 채널과 패이딩 채널 정보를 바탕으로 유틸리티 함수 예측 값을 산출하기 위한 상향링크 전송속도

를 연산할 수 있다. 여기서, 상향링크 전송속도

는, 여러 기지국(후보 기지국)들이 존재하는 셀룰러 이동통신 시스템 환경에서 이동국과 접속한 접속 기지국에 대한 전송속도를 의미하며, 수식은 하기와 같이 표현할 수 있다.In the uplink transmission rate calculating step (S121), an uplink transmission rate for calculating a utility function prediction value based on the average channel and the fading channel information measured in step S110.

Can be calculated. Where uplink transmission rate

Denotes a transmission rate for an access base station connected with a mobile station in a cellular mobile communication system environment in which several base stations (candidate base stations) exist, and the equation may be expressed as follows.

는 이동국,

는 복수의 후보 기지국 중 이동국

와 접속되어 있는 기지국,

는 셀룰러 이동통신 시스템에서 사용하는 채널 대역폭,

는 이동국

와 기지국

간의 패이딩 채널,

는 이동국

에서 사용하는 빔포밍 벡터,

는 이동국

와 기지국

간의 평균 채널 이득,

는 부가적인 백색 가우시안 잡음(Additive White Gaussian Noise, AWGN)의 전력,

는 기지국

이외의 후보 기지국들과 접속한 이동국,

는 이동국

의 집합,

는 이동국

에서 사용하는 빔포밍 벡터,

는 이동국

와 기지국

간의 평균 채널 이득, 및

는 복수 의 후보 기지국 각각에 대한 자원 중 이동국

가 사용하는 자원의 비율을 나타낸다.

Is a mobile station,

Is a mobile station among a plurality of candidate base stations

A base station connected to the

Is the channel bandwidth used by the cellular mobile communication system,

Mobile station

And base station

Fading channel between,

Mobile station

Beamforming vector used by

Mobile station

And base station

Average channel gain between

Is the power of Additive White Gaussian Noise (AWGN),

Is a base station

Mobile stations connected to other candidate base stations,

Mobile station

Set,

Mobile station

Beamforming vector used by

Mobile station

And base station

Average channel gain between, and

Indicates the percentage of resources used by

이와 같이 상향링크 전송속도 연산단계(S121)에서는, 일정 시간 단위(T1)로 측정된 이동국과 후보 기지국들 간의 평균 채널 및 패이딩 채널 정보를 이용하여 후보 기지국들에 대하여 다양한 상향링크 전송속도

를 얻을 수 있다.As described above, in the uplink transmission rate calculating step (S121), various uplink transmission rates for the candidate base stations are obtained using the average channel and the fading channel information between the mobile station and the candidate base stations measured in a predetermined time unit (T1).

Can be obtained.

2-2) 유틸리티 함수 예측 값 산출 단계(S123)2-2) Utility Function Prediction Value Calculation Step (S123)

유틸리티 함수 예측 값 산출 단계(S123)에서는, 상향링크 전송속도( )를 이용하여, 빔포밍 벡터와 접속 기지국에 따른 시스템의 유틸리티 함수 값들을 예측할 수 있다. 유틸리티 함수는 하기의 수식과 같이 표현할 수 있다.In calculating the utility function prediction value (S123), utility function values of the system according to the beamforming vector and the access base station may be predicted using the uplink transmission rate. Utility functions can be expressed as in the following equation.

는 이동국

의 집합,

는 상향링크 전송속도, 및

는 복수의 후보 기지국 각각에 대한 자원 중 이동국

가 사용하는 자원의 비율을 나타낸다.

Mobile station

Set,

Is the uplink transmission rate, and

Indicates the percentage of resources used by

2-3) 유틸리티 함수 예측 값이 최대가 되도록 하는 빔포밍 벡터와 접속 기지국 선택 단계(S125)2-3) step of selecting a beamforming vector and access base station to maximize the utility function prediction value (S125)

S125 단계에서는, 예측된 상향링크 전송속도

를 바탕으로, 유틸리티 함수 값을 가장 크게 높일 수 있는 접속 기지국과 빔형성 벡터를 선택할 수 있다. 즉, 산출된 유틸리티 함수 예측 값 중 가장 큰 예측 값을 갖도록 하는 상향링크 전송속도

를 찾고, 그 상향링크 전송속도

를 연산하기 위해 적용된 빔포밍 벡터

와 접속 기지국을 선택할 수 있다. 결국, 시스템 수준의 유틸리티를 가장 크게 높일 수 있는 빔포밍 벡터와 접속 기지국을 선택할 수 있게 된다.In step S125, the predicted uplink transmission rate

Based on the above, it is possible to select an access base station and a beamforming vector that can greatly increase the utility function value. That is, the uplink transmission rate that has the largest prediction value among the calculated utility function prediction values

To find the uplink transmission rate

Beamforming vector applied to compute

And access base station can be selected. As a result, it is possible to select beamforming vectors and access base stations that can greatly increase system-level utility.

도 1c는 종래의 상향링크 전송방법(S10)과 본 발명의 제1 실시예에 따른 상향링크 전송방법(S100)에 따른 신호전송 시, 시스템 유틸리티 값을 비교하여 도시한 도면이다.1C is a diagram illustrating a comparison of system utility values when transmitting signals according to the conventional uplink transmission method S10 and the uplink transmission method S100 according to the first embodiment of the present invention.

도 1c에 도시된 종래의 상향링크 전송방법(S10)에 대한 그래프는, 후보 기지국 중 수신신호가 가장 강한 기지국을 접속 기지국으로서 선택하고, 접속 기지국으로 전송되는 신호의 세기만을 최대화하기 위한 빔 형성 시, 이동국들의 작업 처리량(throughput)에 로그(log)를 취하여 더한 값을 도시화 한 것이다. The graph of the conventional uplink transmission method (S10) shown in FIG. In this case, the log of the throughput of the mobile stations is shown and the sum is shown.

도 1c에 도시된 바와 같이, 후보 기지국과 시스템 수준의 유틸리티를 고려하지 않은 상태에서 빔을 형성하고, 접속 기지국을 선택하는 종래의 상향링크 전송방법(S10)에 비해, 본 발명의 제1 실시예에 따른 상향링크 전송방법(S100)에 따라 신호를 전송하였을 경우, 시스템 수준의 유틸리티 값이 증가한다는 것을 알 수 있다.As shown in FIG. 1C, the first embodiment of the present invention is compared with the conventional uplink transmission method (S10) in which a beam is formed without considering the candidate base station and system level utility and the access base station is selected. When the signal is transmitted according to the uplink transmission method according to S100, it can be seen that the utility value of the system level increases.

[제2 실시예에 따른 상향링크 전송방법][Uplink Transmission Method According to Second Embodiment]

상술한 제1 실시예의 상향링크 전송방법은 순간적인 채널상태를 바탕으로 빔형성 기법과 접속 기지국을 선택하는 방법에 관한 것이라면, 제2 실시예의 상향링크 전송방법은, 빔 형성의 오버헤드를 줄이기 위하여 평균적인 채널상태를 바탕으로 빔형성 기법과 접속 기지국을 선택하는 방법에 관한 것이다.If the above-described uplink transmission method of the first embodiment relates to a beamforming technique and a method of selecting an access base station based on an instantaneous channel state, the uplink transmission method of the second embodiment provides a method for reducing overhead of beamforming. The present invention relates to a beamforming technique and a method for selecting an access base station based on an average channel state.

도 2a는 본 발명의 제2 실시예에 따른 상향링크 전송방법(S200)을 설명하기 위해 나타낸 도면이다.2A is a diagram illustrating an uplink transmission method S200 according to a second embodiment of the present invention.

도 2a를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 상향링크 전송방법(S200)은, 기대 빔포밍 이득 획득 및 저장 단계(S210), 평균 채널 측정 단계(S220), 및 빔포밍 벡터 및 접속 기지국 선택 단계(S230)을 포함한다.Referring to FIG. 2A, the uplink transmission method S200 according to the second embodiment of the present invention includes obtaining and storing an expected beamforming gain (S210), an average channel measuring step (S220), and a beamforming vector and connection. A base station selection step S230 is included.

1. 기대 빔포밍 이득 획득 및 저장 단계(S210)1. Obtain and store the expected beamforming gain (S210)

기대 빔포밍 이득 획득 및 저장 단계(s210)에서는, 다양한 빔포밍 방법들 각각에 대한 기대 빔포밍 이득을 획득하고 저장할 수 있다. 이때, 빔포밍 방법들은, 접속 기지국에 대한 신호세기의 이득 값과 후보 기지국에 대한 간섭 값에 대하여 다양한 값들을 얻은 후, 그 값들을 얻기 위한 특정방법을 이용했을 때 기대되는 빔포밍 이득들이 서로 달라야 한다. 이를 위해, 유한한 빔포밍 방법들로 다양한 빔포밍 이득을 획득하고, 유사도를 기준으로 그 이득을 획득하기 위한 빔포밍 방법들을 선택해서 집합으로서 정의할 수 있다. 여기서, 집합으로 정의한 빔포밍 방법들은, 수 많은 빔포밍 방법 중 사용 가능한 후보로서의 빔포밍 방법들을 의미한다.In the obtaining and storing the expected beamforming gain (s210), the expected beamforming gain for each of the various beamforming methods may be obtained and stored. In this case, the beamforming methods have different values for the gain value of the signal strength for the access base station and the interference value for the candidate base station, and the beamforming gains expected when using a specific method for obtaining the values should be different from each other. do. To this end, various beamforming gains may be obtained using finite beamforming methods, and beamforming methods for obtaining the gain based on the similarity may be selected and defined as a set. Here, the beamforming methods defined as a set mean beamforming methods as candidates which can be used among a number of beamforming methods.

이하, 기대 빔포밍 이득 획득 및 저장 단계(s210)에 대하여 보다 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the obtaining and storing the expected beamforming gain (s210) will be described in more detail.

도 2b는 도 2a에 도시된 기대 빔포밍 획득 및 저장 단계(S210)를 설명하기 위해 나타낸 도면이다.FIG. 2B is a diagram illustrating the expected beamforming acquisition and storage step S210 of FIG. 2A.

도 2b를 참조하면, 기대 빔포밍 획득 및 저장 단계(S210)는, 다양한 빔포밍 방법들에 대한 복수의 기대 빔포밍 이득 획득 및 저장 단계(S211), 및 기대 빔포밍 이득 중 유사도가 낮은 기대 빔포밍 이득을 획득한 방법을 사용 가능한 후보 빔포밍 방법으로 선택하는 단계(S213)를 포함한다.Referring to FIG. 2B, the expected beamforming obtaining and storing step S210 may include obtaining and storing a plurality of expected beamforming gains for various beamforming methods S211, and an expected beam having a low similarity among the expected beamforming gains. In step S213, the method for obtaining the forming gain is selected as an available candidate beamforming method.

1-1) 복수의 기대 빔포밍 이득 획득 및 저장 단계(S211)1-1) Acquiring and storing a plurality of expected beamforming gains (S211)

복수의 기대 빔포밍 이득 획득 및 저장 단계(S211)에서는, 이동국과 접속되어 있는 기지국에 대한 전송신호세기와, 접속후보 기지국 이외의 후보 기지국에 대한 간섭 값을 조절하여 복수의 기대 빔포밍 이득을 획득하고 저장할 수 있다.Acquiring and storing a plurality of expected beamforming gains (S211), a plurality of expected beamforming gains are obtained by adjusting transmission signal strengths for base stations connected to the mobile station and interference values for candidate base stations other than the access candidate base stations. Can be stored.

상술한 바와 같이, 수 많은 빔포밍 방법들을 정의하기 위해서는 다양한 방법이 이용될 수 있는데, 그 일례로 하기의 수식으로 표현되는 빔포밍 방법을 통해 다양한 기대 빔포밍 이득들을 산출할 수 있다.As described above, various methods may be used to define a large number of beamforming methods. For example, various expected beamforming gains may be calculated through the beamforming method represented by the following equation.

는 복수의 후보 기지국 중 이동국

와 접속되어 있는 접속후보 기지국,

는 이동국

와 기지국

간의 패이딩 채널,

는 이동국

에서 사용하는 빔포밍 벡터,

는 이동국

와 기지국

간의 평균 채널 이득,

는 기지국

이외의 후보 기지국

의 집합,

는 전송신호세기,

는 전송신호세기를 조절하기 위한 컨트롤 파라미터,

는 이동국

와 후보 기지국

간의 패이딩 채널,

는 이동국

와 후보 기지국

간의 평균 채널 이득,

는 간섭량, 및

는 간섭량을 조절하기 위한 컨트롤 파라미터를 나타낸다.

Is a mobile station among a plurality of candidate base stations

Connected candidate base station,

Mobile station

And base station

Fading channel between,

Mobile station

Beamforming vector used by

Mobile station

And base station

Average channel gain between

Is a base station

Candidate base station other than

Set,

Is the signal strength,

Is a control parameter for adjusting the transmission signal strength,

Mobile station

And candidate base stations

Fading channel between,

Mobile station

And candidate base stations

Average channel gain between

Is the amount of interference, and

Denotes a control parameter for adjusting the amount of interference.

수학식 3은 선택 가능한

값 중에서 argmax 안에 있는 값이 최대가 되도록 하는

를 선택하는 동작을 나타낸 것이다. argmax 안의 수식에서 h와 g는 주어진 값이며, w는 argmax 라는 동작을 통해 얻어지는 값이 된다. 따라서, 각각의 q 값들은 argmax 식 안의 값 자체를 변화시킬 수 있는 파라미터가 될 수 있다. 이에 따라 q 값을 조절하여 argmax 수식 안의 값을 바꿔줌으로써, 어느 기지국으로의 성능을 더 고려할 것인지를 결정할 수 있다. argmax 수식 안의 값이 커지기 위해서는 앞부분인 전송신호세기

의 값이 커지거나, 뒷부분인 간섭량

의 값이 커져야 한다.Equation 3 is selectable

To maximize the value within argmax

It shows the operation of selecting. In the expression in argmax, h and g are given values, and w is the value obtained through the operation argmax. Thus, each q value can be a parameter that can change the value in the argmax expression itself. Accordingly, by adjusting the q value to change the value in the argmax equation, it is possible to determine which base station performance to consider more. In order to increase the value in argmax expression,

Increases the value of, or the amount of interference later

Must be large.

수학식 3에서 argmax 수식 안의 앞부분은 어떠한

를 선택했을 경우, 접속후보 기지국

에 대한 전송신호세기

값에

값을 곱한 값이 되며, 뒷부분은

가 정해졌을 때 후보 기지국

에 대한 간섭량

에

값을 곱한 값이 된다. 따라서,

값을 크게 설정할 경우, 전송신호세기

값을 조금만 높여도 argmax 수식 안의 값이 매우 커지게 되므로, 신호전송세기를 높여주기 위한

를 선택하는 결과가 나오게 된다. 즉, 간섭량이 증가하더라도

를 큰 값으로 설정하였기 때문에, 간섭량은 크게 중요하지 않다는 것을 의미한다. 따라서, 간섭량이 조금 증가하는 상황이라도 전송신호세기만을 조금 더 크게 만들 수 있는

를 선택할 수 있다. 반면,

가 0이라고 가정할 경우, 전송신호세기

를 아무리 증가시키더라도 argmax 수식 내의 값이 커지지 않으므로, 간섭량을 최대한 줄여서 argmax 수식 내의 값이 커지도록 하는 를 선택할 수 있다.In Equation 3, the first part of the argmax expression

If you select, the candidate base station for connection

Signal strength for

To the value

Is multiplied by the value,

Candidate base station when

Interference amount for

on

It is multiplied by the value. therefore,

If you set a large value, the transmission signal strength

Increasing the value slightly increases the value in the argmax formula, so it is necessary to increase the signal transmission strength.

The result is that you select. That is, even if the amount of interference increases

Since is set to a large value, it means that the amount of interference is not very important. Therefore, even in a situation where the amount of interference increases slightly, only the signal strength can be made slightly larger.

Can be selected. On the other hand,

If is assumed to be 0, the signal strength

Since increasing the value does not increase the value in the argmax equation, we can choose to reduce the amount of interference as much as possible to increase the value in the argmax equation.

이러한 의미에서, 각 기지국 상태에 맞춰 계산되는 각각의 q 값들은 전송신호세기 또는 간섭량을 얼마나 고려할 것인가를 의미하는 파라미터가 될 수 있다. 따라서,

와

를 조절하여, 다양한 기대 빔포밍 이득을 획득하고 저장할 수 있다.In this sense, each q value calculated for each base station state may be a parameter indicating how much to consider the transmission signal strength or the amount of interference. therefore,

Wow

Can be adjusted to obtain and store various expected beamforming gains.

1-2) 후보 빔포밍 방법 선택 단계(S213)1-2) candidate beamforming method selection step (S213)

후보 빔포밍 방법 선택 단계(S213)에서는, 획득된 기대 빔포밍 이득 중 유사도가 낮은 기대 빔포밍 이득을 선택함으로써, 후보 빔포밍 방법을 선택하게 된다. 즉, 선택된 기대 빔포밍 이득을 산출하기 위해 이용된 빔포밍 방법을 후보 빔포밍 방법으로서 선택될 수 있다. 따라서, 선택된 후보 빔포밍 방법들을 집합으로 정의될 수 있다. 또한, 빔 형성의 위해 사용될 빔포밍 벡터

와 접속 기지국

에 대한 집합도 정의될 수 있다.In the candidate beamforming method selection step (S213), the candidate beamforming method is selected by selecting an expected beamforming gain having a low similarity among the obtained expected beamforming gains. That is, the beamforming method used to calculate the selected expected beamforming gain may be selected as the candidate beamforming method. Therefore, the selected candidate beamforming methods may be defined as a set. Also, beamforming vector to be used for beam forming

And access base station

A set of can also be defined.

2. 평균 채널 측정 단계(S220)2. Average Channel Measurement Step (S220)

평균 채널 측정 단계(S220)에서는, 이동국과 후보 기지국들 간의 평균 채널을 측정한다. 측정 후, 타이머(T1)를 동작시켜 타이머가 만료되었는지 체크할 수 있다. 이때, 타이머(T2)가 만료되었을 경우, 측정된 평균 채널 정보를 이용하여, 다음 과정인 빔포밍 벡터 및 접속 기지국을 선택하기 위한 단계(S230)로 넘어갈 수 있다. 반면, 타이머(T2)가 만료되지 않을 경우, 이동국과 기지국 간의 평균 채널 및 패이딩 채널을 다시 측정할 수 있다. 이와 같이 S220 단계에서는, 일정 시간 단위(T2)로, 이동국과 후보 기지국들 간의 평균 채널을 측정할 수 있다.In the average channel measurement step S220, the average channel between the mobile station and the candidate base stations is measured. After the measurement, the timer T1 may be operated to check whether the timer has expired. At this time, when the timer T2 has expired, it may proceed to step S230 for selecting a next beamforming vector and access base station by using the measured average channel information. On the other hand, if the timer T2 does not expire, the average channel and the fading channel between the mobile station and the base station can be measured again. As such, in step S220, the average channel between the mobile station and the candidate base stations may be measured in a predetermined time unit T2.

3. 빔포밍 벡터 및 접속 기지국 선택 단계(S230)3. Beamforming vector and access base station selection step (S230)

도 2c는 도 2a에 도시된 빔포밍 벡터 및 접속 기지국 선택 단계(S230)를 설명하기 위해 나타낸 도면이다.FIG. 2C is a diagram illustrating the beamforming vector and access base station selection step S230 illustrated in FIG. 2A.

빔포밍 벡터 및 접속 기지국 선택 단계(S230)에서는, S220 단계를 통해 측정된 평균 채널 정보를 이용하여, 이동국에서 빔을 형성하기 위해 사용할 빔포밍 벡터와, 복수의 후보 기지국 중 이동국과 접속할 접속 기지국을 선택할 수 있다.In the beamforming vector and access base station selection step (S230), the beamforming vector to be used for forming a beam in the mobile station and the access base station to be connected to the mobile station among the plurality of candidate base stations are determined using the average channel information measured in step S220. You can choose.

도 2c를 참조하면, 빔포밍 벡터 및 접속 기지국 선택 단계(S230)는, 상향링크 전송속도 연산단계(S231), 유틸리티 함수 예측 값 산출 단계(S233), 및 유틸리티 함수 예측 값이 최대가 되도록 하는 빔포밍 벡터와 접속 기지국 선택 단계(S235)를 포함한다.Referring to FIG. 2C, the beamforming vector and access base station selection step (S230) include an uplink transmission rate calculation step (S231), a utility function prediction value calculation step (S233), and a beam that maximizes the utility function prediction value. Forming vector and access base station selection step (S235).

3-1) 상향링크 전송속도 연산단계(S231)3-1) Uplink transmission rate calculation step (S231)

상향링크 전송속도 연산단계(S121)에서는 S220 단계를 통해 측정된 평균 채널 정보와, S210 단계를 통해 얻은 기대 빔포밍 이득을 바탕으로 유틸리티 함수 예 측 값을 산출하기 위해 상향링크 전송속도

를 연산할 수 있다. 여기서, 상향링크 전송속도

는, 여러 기지국(후보 기지국)들이 존재하는 셀룰러 이동통신 시스템 환경에서 이동국과 접속한 접속 기지국에 대한 전송속도를 의미하며, 수식은 하기와 같이 표현할 수 있다.In the uplink transmission rate calculating step (S121), the uplink transmission rate is calculated in order to calculate a utility function prediction value based on the average channel information measured in step S220 and the expected beamforming gain obtained in step S210.

Can be calculated. Where uplink transmission rate

는 이동국,

는 복수의 후보 기지국 중 이동국

와 접속되어 있는 기지국,

는 셀룰러 이동통신 시스템에서 사용하는 채널 대역폭,

는 이동국

와 기지국

간의 패이딩 채널,

는 이동국

에서 사용하는 빔포밍 벡터,

는 이동국

와 기지국

간의 평균 채널 이득,

는 기지국

이외의 후보 기지국들과 접속한 이동국,

는 이동국

의 집합,

는 이동국

에서 사용하는 빔포밍 벡터,

는 이동국

와 기지국

간의 평균 채널 이득, 및

는 복수의 후보 기지국 각각에 대한 자원 중 이동국

가 사용하는 자원의 비율을 나타낸 다.

Is a mobile station,

Is a mobile station among a plurality of candidate base stations

A base station connected to the

Is the channel bandwidth used by the cellular mobile communication system,

Mobile station

And base station

Fading channel between

Mobile station

Beamforming vector used by

Mobile station

And base station

Average channel gain between

Is the power of Additive White Gaussian Noise (AWGN),

Is a base station

Mobile stations connected to other candidate base stations,

Mobile station

Set,

Mobile station

Beamforming vector used by

Mobile station

And base station

Average channel gain between, and

Shows the proportion of resources used by

이와 같이 상향링크 전송속도 연산단계(S231)에서는, 일정 시간 단위(T2)로 측정된 이동국과 후보 기지국들 간의 평균 채널 정보와 기대 빔포밍 이득을 이용하여, 후보 기지국들에 대하여 다양한 상향링크 전송속도

를 얻을 수 있다.As described above, in the uplink transmission rate calculating step (S231), various uplink transmission rates for the candidate base stations are obtained by using the average channel information and the expected beamforming gain between the mobile station and the candidate base stations measured in a predetermined time unit (T2).

Can be obtained.

3-2) 유틸리티 함수 예측 값 산출 단계(S233)3-2) Utility Function Prediction Value Calculation Step (S233)

유틸리티 함수 예측 값 산출 단계(S233)에서는, 상향링크 전송속도

를 이용하여, 빔포밍 벡터와 접속 기지국에 따른 시스템의 유틸리티 함수 값들을 예측할 수 있다. 유틸리티 함수는 하기의 수식과 같이 표현할 수 있다.In the utility function prediction value calculation step (S233), the uplink transmission rate

By using, it is possible to predict the utility function values of the system according to the beamforming vector and the access base station. Utility functions can be expressed as in the following equation.

는 이동국

의 집합,

는 상향링크 전송속도, 및

는 복수의 후보 기지국 각각에 대한 자원 중 이동국

가 사용하는 자원의 비율을 나타낸다.

Mobile station

Set,

Is the uplink transmission rate, and

Indicates the percentage of resources used by

3-3) 유틸리티 함수 예측 값이 최대가 되도록 하는 빔포밍 벡터와 접속 기지국 선택 단계(S235)3-3) step of selecting a beamforming vector and access base station to maximize the utility function prediction value (S235)

S235 단계에서는 예측된 상향링크 전송속도

를 바탕으로 유틸리티 함수 값을 가장 크게 높일 수 있는 접속 기지국과 빔형성 벡터를 선택할 수 있다. 즉, 산출된 유틸리티 함수 예측 값 중 가장 큰 예측 값을 갖도록 한 상향링크 전송속도

를 찾고, 그 상향링크 전송속도

에 적용된 빔포밍 벡터

와 접속 기지국을 선택할 수 있다. 결국, 시스템 수준의 유틸리티를 가장 크게 높일 수 있는 빔포밍 벡터와 접속 기지국을 선택할 수 있게 된다.In step S235, the estimated uplink transmission rate

Based on this, the access base station and the beamforming vector that can maximize the utility function value can be selected. That is, the uplink transmission rate that has the largest prediction value among the calculated utility function prediction values

To find the uplink transmission rate

Beamforming Vector Applied to

도 2d는 종래의 상향링크 전송방법(S20)과 본 발명의 제2 실시예에 따른 상향링크 전송방법(S200)에 따른 신호전송 시 시스템 유틸리티 값을 비교하여 도시한 도면이다.2D is a diagram illustrating a comparison of system utility values when transmitting signals according to the conventional uplink transmission method S20 and the uplink transmission method S200 according to the second embodiment of the present invention.

도 2d에 도시된 종래의 상향링크 전송방법(S20)에 대한 그래프는 후보 기지국 중 수신신호가 가장 강한 기지국을 접속 기지국으로서 선택하고, 접속 기지국으로 전송되는 신호의 세기만을 최대화하기 위한 빔 형성 시 이동국들의 작업 처리량(throughput)에 로그(log)를 취하여 더한 값을 도시화 한 것이다.The graph of the conventional uplink transmission method S20 shown in FIG. Their throughput is shown as a log of the throughput.

도 2d에 도시된 바와 같이, 후보 기지국과 시스템 수준의 유틸리티를 고려하지 않은 상태에서 빔을 형성하고, 접속 기지국을 선택하는 종래의 상향링크 전송방법(S20)에 비해 본 발명의 제2 실시예에 따른 상향링크 전송방법(S200)에 따라 신호를 전송하였을 경우 시스템 수준의 유틸리티 값이 증가한다는 것을 알 수 있다.As shown in FIG. 2D, the second embodiment of the present invention is compared to the conventional uplink transmission method S20 in which a beam is formed without considering the candidate base station and system level utility and the access base station is selected. When the signal is transmitted according to the uplink transmission method (S200), it can be seen that the utility value of the system level increases.

[제1 실시예에 따른 전송시스템][Transmission system according to the first embodiment]

이하, 상술한 제1 실시예의 상향링크 전송방법을 실행하기 위한 전송시스템에 대하여 설명한다. Hereinafter, a transmission system for executing the uplink transmission method of the first embodiment will be described.

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 상향링크 전송방법을 실행하기 위한 상향링크 전송시스템(300)의 구성을 나타낸 도면이다.3 is a diagram illustrating a configuration of an uplink transmission system 300 for executing an uplink transmission method according to a first embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 상향링크 전송시스템(300)은, 측정부(310) 및 선택부(320)를 포함한다.Referring to FIG. 3, the uplink transmission system 300 according to the first embodiment of the present invention includes a measuring unit 310 and a selecting unit 320.

1. 측정부(310)1. Measuring unit 310

측정부(310)는 이동국과 복수의 후보 기지국 간의 평균 채널과 패이딩 채널을 측정할 수 있다. 또한, 측정부(310)는, 채널 측정 후, 타이머(T1)를 동작시켜 타이머가 만료되었는지 체크할 수 있다. 이때, 타이머(T1)가 만료되었을 경우, 측정된 평균 채널 정보 및 패이딩 채널 정보를 이용하여 선택부(320)가 동작이 시작된다. 반면, 타이머(T1)가 만료되지 않을 경우, 이동국과 기지국 간의 평균 채널 및 패이딩 채널을 다시 측정할 수 있다. 이와 같이, 측정부(310)는 일정 시간 단위(T1)로 이동국과 후보 기지국들 간의 평균 채널과 패이딩 채널을 측정할 수 있다.The measurement unit 310 may measure an average channel and a fading channel between the mobile station and the plurality of candidate base stations. In addition, the measurement unit 310 may check whether the timer has expired by operating the timer T1 after measuring the channel. At this time, when the timer T1 expires, the selector 320 starts using the measured average channel information and fading channel information. On the other hand, if the timer T1 does not expire, the average channel and the fading channel between the mobile station and the base station can be measured again. As such, the measurement unit 310 may measure the average channel and the fading channel between the mobile station and the candidate base stations in a predetermined time unit T1.

2. 선택부(320)2. Selection part 320

선택부(320)는 측정부(310)를 통해 측정된 채널 정보를 바탕으로, 빔포밍을 위해 사용할 빔포밍 벡터와, 복수의 후보 기지국 중 이동국과 접속할 접속 기지국 을 선택할 수 있다.The selector 320 may select a beamforming vector to be used for beamforming and an access base station to be connected to the mobile station among a plurality of candidate base stations based on the channel information measured by the measurement unit 310.

선택부(320)는, 연산부(321), 예측부(323) 및 비교 선택부(325)를 포함할 수 있다.The selector 320 may include a calculator 321, a predictor 323, and a comparison selector 325.

2-1) 연산부(321)2-1) Computing Unit 321

연산부(321)는 측정부(310)를 통해 측정된 채널 정보를 바탕으로, 유틸리티 함수 예측 값을 산출하기 위한 상향링크 전송속도

를 연산할 수 있다. 여기서, 상향링크 전송속도

는 여러 기지국(후보 기지국)들이 존재하는 셀룰러 이동통신 시스템 환경에서 이동국과 접속한 접속 기지국에 대한 전송속도를 의미하며, 수식은 하기와 같이 표현할 수 있다.The calculator 321 may calculate an uplink transmission rate for calculating a utility function prediction value based on the channel information measured by the measurer 310.

Can be calculated. Where uplink transmission rate

Denotes a transmission rate for an access base station connected to a mobile station in a cellular mobile communication system environment in which several base stations (candidate base stations) exist, and the equation may be expressed as follows.

는 이동국,

는 복수의 후보 기지국 중 이동국

와 접속되어 있는 기지국,

는 셀룰러 이동통신 시스템에서 사용하는 채널 대역폭,

는 이동국

와 기지국

간의 패이딩 채널,

는 이동국

에서 사용하는 빔포밍 벡터,

는 이동국

와 기지국

간의 평균 채널 이득,

는 기지국

이외의 후보 기지국들과 접속한 이동국,

는 이동국

의 집합,

는 이동국

에서 사용하는 빔포밍 벡터,

는 이동국

와 기지국

간의 평균 채널 이득, 및

는 복수의 후보 기지국 각각에 대한 자원 중 이동국

가 사용하는 자원의 비율을 나타낸다.

Is a mobile station,

Is a mobile station among a plurality of candidate base stations

A base station connected to the

Is the channel bandwidth used by the cellular mobile communication system,

Mobile station

And base station

Fading channel between,

Mobile station

Beamforming vector used by

Mobile station

And base station

Average channel gain between

Is the power of Additive White Gaussian Noise (AWGN),

Is a base station

Mobile stations connected to other candidate base stations,

Mobile station

Set,

Mobile station

Beamforming vector used by

Mobile station

And base station

Average channel gain between, and

Indicates the percentage of resources used by

이와 같이, 선택부(320)는, 일정 시간 단위(T1)로 측정된 이동국과 후보 기지국들 간의 평균 채널 및 패이딩 채널 정보를 이용하여 후보 기지국들에 대하여 다양한 상향링크 전송속도

를 얻을 수 있다.As such, the selector 320 may use various uplink transmission rates for the candidate base stations using average channel and padding channel information between the mobile station and the candidate base stations measured in a predetermined time unit (T1).

Can be obtained.

2-2) 예측부(323)2-2) Predictor 323

예측부(323)는 상향링크 전송속도

를 이용하여, 빔포밍 벡터와 접속 기지국에 따른 시스템의 유틸리티 함수 값들을 예측할 수 있다. 유틸리티 함수는 하기의 수식과 같이 표현할 수 있다.Prediction unit 323 uplink transmission rate

는 이동국

의 집합,

는 상향링크 전송속도, 및

는 복수의 후보 기지국 각각에 대한 자원 중 이동국

가 사용하는 자원의 비율을 나타낸다.

Mobile station

Set,

Is the uplink transmission rate, and

Indicates the percentage of resources used by

2-3) 비교 선택부(325)2-3) comparison selection unit 325

비교 선택부(325)는 유틸리티 함수 예측 값이 최대가 되도록 하는 빔포밍 벡터와 접속 기지국을 선택할 수 있다. 즉, 비교 선택부(325)는 예측된 상향링크 전송속도

를 바탕으로 유틸리티 함수 값을 가장 크게 높일 수 있는 접속 기지국과 빔형성 벡터를 선택할 수 있다. 즉, 산출된 유틸리티 함수 예측 값 중 가장 큰 예측 값을 갖도록 하는 상향링크 전송속도

를 찾고, 그 상향링크 전송속도

를 연산하기 위해 적용된 빔포밍 벡터

와 접속 기지국을 선택할 수 있다. 결국, 시스템 수준의 유틸리티를 가장 크게 높일 수 있는 빔포밍 벡터와 접속 기지국을 선택할 수 있게 된다.The comparison selector 325 may select a beamforming vector and an access base station to maximize the utility function prediction value. That is, the comparison selector 325 predicts the uplink transmission rate.

To find the uplink transmission rate

Beamforming vector applied to compute

[제2 실시예에 따른 전송시스템][Transmission system according to the second embodiment]

이하, 상술한 제2 실시예의 상향링크 전송방법을 실행하기 위한 전송시스템에 대하여 설명한다. Hereinafter, a transmission system for executing the uplink transmission method of the second embodiment will be described.

도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 상향링크 전송방법을 실행하기 위한 상향링크 전송시스템의 구성을 나타낸 도면이다.4 is a diagram illustrating a configuration of an uplink transmission system for executing an uplink transmission method according to a second embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 상향링크 전송시스템(400)은, 기대 빔포밍 이득 획득부(410), 평균 채널 측정부(420), 및 선택부(430)를 포함한다.Referring to FIG. 4, the uplink transmission system 400 according to the second embodiment of the present invention includes an expected beamforming gain acquirer 410, an average channel measurer 420, and a selector 430. do.

1. 기대 빔포밍 이득 획득부(410)1. Expected beamforming gain acquisition unit 410

기대 빔포밍 이득 획득부(410)는, 이동국과 접속되어 있는 기지국에 대한 전송신호세기와, 접속후보 기지국 이외의 후보 기지국에 대한 간섭 값을 조절하여 복수의 기대 빔포밍 이득을 획득하고 저장할 수 있다. 즉, 다양한 빔포밍 방법들 각각에 대한 기대 빔포밍 이득을 획득하고 저장할 수 있다. 이때 빔포밍 방법들은, 접속 기지국에 대한 신호세기의 이득 값과, 후보 기지국에 대한 간섭 값에 대하여 다양한 값들을 얻은 후, 그 값들을 얻기 위한 특정방법을 이용했을 때 기대되는 빔포밍 이득들이 서로 달라야 한다. 이를 위해, 유한한 빔포밍 방법들로 다양한 빔포밍 이득을 획득하고, 유사도를 기준으로 그 이득을 획득하기 위한 빔포밍 방법들을 선택해서 집합으로서 정의할 수 있다. 여기서, 집합으로 정의한 빔포밍 방법들은 수 많은 빔포밍 방법 중 사용 가능한 후보로서의 빔포밍 방법들을 의미한다.The expected beamforming gain obtaining unit 410 may obtain and store a plurality of expected beamforming gains by adjusting a transmission signal strength for a base station connected to a mobile station and interference values for candidate base stations other than the connected candidate base station. . That is, it is possible to obtain and store the expected beamforming gain for each of the various beamforming methods. In this case, the beamforming methods may have different gain values of the signal strength for the access base station and different beamforming gains expected when using a specific method for obtaining the values after obtaining various values for the interference value for the candidate base station. do. To this end, various beamforming gains may be obtained using finite beamforming methods, and beamforming methods for obtaining the gain based on the similarity may be selected and defined as a set. Here, the beamforming methods defined as a set mean beamforming methods that can be used as candidates among a number of beamforming methods.

이하, 기대 빔포밍 이득 획득부(410)에 대하여 보다 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the expected beamforming gain acquisition unit 410 will be described in more detail.

먼저, 이동국과 접속되어 있는 기지국에 대한 전송신호세기와, 접속후보 기지국 이외의 후보 기지국에 대한 간섭 값을 조절하여 복수의 기대 빔포밍 이득을 획득하고 저장할 수 있다.First, a plurality of expected beamforming gains may be obtained and stored by adjusting a transmission signal strength for a base station connected to a mobile station and interference values for candidate base stations other than the access candidate base station.

상술한 바와 같이, 수 많은 빔포밍 방법들을 정의하기 위해서는 다양한 방법 이 이용될 수 있는데, 그 일례로 하기의 수식으로 표현되는 빔포밍 방법을 통해 다양한 기대 빔포밍 이득을 산출할 수 있다.As described above, various methods may be used to define a number of beamforming methods. For example, various expected beamforming gains may be calculated through the beamforming method represented by the following equation.

는 복수의 후보 기지국 중 이동국

와 접속되어 있는 접속후보 기지국,

는 이동국

와 기지국

간의 패이딩 채널,

는 이동국

에서 사용하는 빔포밍 벡터,

는 이동국

와 기지국

간의 평균 채널 이득,

는 기지국

이외의 후보 기지국

의 집합,

는 전송신호세기,

는 전송신호세기를 조절하기 위한 컨트롤 파라미터,

는 이동국

와 후보 기지국

간의 패이딩 채널,

는 이동국

와 후보 기지국

간의 평균 채널 이득,

는 간섭량, 및

는 간섭량을 조절하기 위한 컨트롤 파라미터를 나타낸다.

Is a mobile station among a plurality of candidate base stations

Connected candidate base station,

Mobile station

And base station

Fading channel between

Mobile station

Beamforming vector used by

Mobile station

And base station

Average channel gain between

Is a base station

Candidate base station other than

Set,

Is the signal strength,

Is a control parameter for adjusting the transmission signal strength,

Mobile station

And candidate base stations

Fading channel between

Mobile station

And candidate base stations

Average channel gain between

Is the amount of interference, and

Denotes a control parameter for adjusting the amount of interference.

수학식 8은 선택 가능한

값 중에서 argmax 안에 있는 값이 최대가 되도록 하는

를 선택하는 동작을 나타낸 것이다. argmax 안의 수식에서 h와 g는 주 어진 값이며, w는 argmax 라는 동작을 통해 얻어지는 값이 된다. 따라서, 각각의 q 값들은 argmax 식 안의 값 자체를 변화시킬 수 있는 파라미터가 될 수 있다. 이에 따라 q 값을 조절하여 argmax 수식 안의 값을 바꿔줌으로써, 어느 기지국으로의 성능을 더 고려할 것인지를 결정할 수 있다. argmax 수식 안의 값이 커지기 위해서는 앞부분인 전송신호세기

의 값이 커지거나, 뒷부분인 간섭량

의 값이 커져야 한다.Equation 8 is selectable

To maximize the value within argmax

It shows the operation of selecting. In the formula in argmax, h and g are given values, and w is the value obtained through the operation argmax. Thus, each q value can be a parameter that can change the value in the argmax expression itself. Accordingly, by adjusting the q value to change the value in the argmax equation, it is possible to determine which base station performance to consider more. In order to increase the value in argmax expression,

Increases the value of, or the amount of interference later

Must be large.

수학식 8에서 argmax 수식 안의 앞부분은 어떠한

를 선택했을 경우, 접속후보 기지국

에 대한 전송신호세기

값에

값을 곱한 값이 되며, 뒷부분은

가 정해졌을 때 후보 기지국

에 대한 간섭량

에

값을 곱한 값이 된다. 따라서,

값을 크게 설정할 경우, 전송신호세기

를 선택할 수 있다. 반면,

가 0이라고 가정할 경 우, 전송신호세기

를 아무리 증가시키더라도 argmax 수식 내의 값이 커지지 않으므로, 간섭량을 최대한 줄여서 argmax 수식 내의 값이 커지도록 하는 를 선택할 수 있다.In Equation 8, the first part of the argmax expression

If you select, the candidate base station for connection

Signal strength for

To the value

Is multiplied by the value,

Candidate base station when

Interference amount for

on

It is multiplied by the value. therefore,

If you set a large value, the transmission signal strength

Can be selected. On the other hand,

Assuming 0 is 0, signal strength

와

Wow

Can be adjusted to obtain and store various expected beamforming gains.

다음, 획득된 기대 빔포밍 이득 중 유사도가 낮은 기대 빔포밍 이득을 선택함으로써, 후보 빔포밍 방법을 선택할 수 있다. 즉, 선택된 기대 빔포밍 이득을 산출하기 위해 이용된 빔포밍 방법을 후보 빔포밍 방법으로서 선택할 수 있다. 따라서, 선택된 후보 빔포밍 방법들을 집합으로 정의할 수 있다. 또한, 빔 형성의 위해 사용될 빔포밍 벡터

와 접속 기지국

에 대한 집합도 정의할 수 있게 된다.Next, the candidate beamforming method may be selected by selecting an expected beamforming gain having a low similarity among the obtained expected beamforming gains. That is, the beamforming method used to calculate the selected expected beamforming gain may be selected as the candidate beamforming method. Therefore, the selected candidate beamforming methods may be defined as a set. Also, beamforming vector to be used for beam forming

And access base station

You can also define a set of.

2. 평균 채널 측정부(420)2. Average channel measurement unit 420

평균 채널 측정부(420)는 이동국과 후보 기지국들 간의 평균 채널을 측정할 수 있다. 측정 후, 타이머(T1)를 동작시켜 타이머가 만료되었는지 체크할 수 있다. 이때, 타이머(T2)가 만료되었을 경우, 선택부(430)가 동작하게 된다. 반면, 타이머(T2)가 만료되지 않을 경우, 이동국과 기지국 간의 평균 채널 및 패이딩 채널을 다시 측정할 수 있다. 이와 같이, 평균 채널 측정부(420)는, 일정 시간 단위(T2)로, 이동국과 후보 기지국들 간의 평균 채널을 측정할 수 있다.The average channel measurer 420 may measure an average channel between the mobile station and the candidate base stations. After the measurement, the timer T1 may be operated to check whether the timer has expired. At this time, when the timer T2 has expired, the selector 430 operates. On the other hand, if the timer T2 does not expire, the average channel and the fading channel between the mobile station and the base station can be measured again. As described above, the average channel measuring unit 420 may measure the average channel between the mobile station and the candidate base stations in a predetermined time unit T2.

3. 선택부(430)3. Selector 430

도 4를 참조하면, 선택부(430)는 연산부(431), 예측부(433) 및 비교 선택부(435)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 4, the selector 430 may include an operation unit 431, a predictor 433, and a comparison selector 435.

3-1) 연산부(431)3-1) Computing Unit 431

연산부(431)는 복수의 기대 빔포밍 이득과 평균 채널 정보를 이용하여 복수의 상향링크 전송속도

를 연산할 수 있다. 여기서, 상향링크 전송속도

는 여러 기지국(후보 기지국)들이 존재하는 셀룰러 이동통신 시스템 환경에서 이동국과 접속한 접속 기지국에 대한 전송속도를 의미하며, 수식은 하기와 같이 표현할 수 있다.The calculating unit 431 uses a plurality of expected beamforming gains and average channel information to transmit a plurality of uplink transmission rates.

Can be calculated. Where uplink transmission rate

는 이동국,

는 복수의 후보 기지국 중 이동국

와 접속되어 있는 기지 국,

는 셀룰러 이동통신 시스템에서 사용하는 채널 대역폭,

는 이동국

와 기지국

간의 패이딩 채널,

는 이동국

에서 사용하는 빔포밍 벡터,

는 이동국

와 기지국

간의 평균 채널 이득,

는 기지국

이외의 후보 기지국들과 접속한 이동국,

는 이동국

의 집합,

는 이동국

에서 사용하는 빔포밍 벡터,

는 이동국

와 기지국

간의 평균 채널 이득, 및

는 복수의 후보 기지국 각각에 대한 자원 중 이동국

가 사용하는 자원의 비율을 나타낸다.

Is a mobile station,

Is a mobile station among a plurality of candidate base stations

Base station connected with

Is the channel bandwidth used by the cellular mobile communication system,

Mobile station

And base station

Fading channel between

Mobile station

Beamforming vector used by

Mobile station

And base station

Average channel gain between

Is the power of Additive White Gaussian Noise (AWGN),

Is a base station

Mobile stations connected to other candidate base stations,

Mobile station

Set,

Mobile station

Beamforming vector used by

Mobile station

And base station

Average channel gain between, and

Indicates the percentage of resources used by

이와 같이 연산부(431)는 일정 시간 단위(T2)로 측정된 이동국과 후보 기지국들 간의 평균 채널 정보와 기대 빔포밍 이득을 이용하여, 후보 기지국들에 대하여 다양한 상향링크 전송속도

를 얻을 수 있다.As described above, the calculation unit 431 uses the average channel information and the expected beamforming gain between the mobile station and the candidate base stations measured in a predetermined time unit T2, and thus, various uplink transmission rates for the candidate base stations.

Can be obtained.

3-2) 예측부(433)3-2) Prediction Unit 433

예측부(433)는 연산부(431)를 통해 얻은 상향링크 전송속도

를 이용하여 다양한 유틸리티 함수 예측 값들을 산출할 수 있다. 유틸리티 함수는 하기의 수식과 같이 표현할 수 있다.The prediction unit 433 is an uplink transmission rate obtained through the calculation unit 431.

Various utility function prediction values may be calculated using. Utility functions can be expressed as in the following equation.

는 이동국

의 집합,

는 상향링크 전송속도, 및

는 복수의 후보 기지국 각각에 대한 자원 중 이동국

가 사용하는 자원의 비율을 나타낸다.

Mobile station

Set,

Is the uplink transmission rate, and

Indicates the percentage of resources used by

3-3) 비교 선택부(435)3-3) Comparison Selector 435

비교 선택부(435)는 유틸리티 함수 예측 값이 최대가 되도록 하는 빔포밍 벡터와 접속 기지국을 선택할 수 있다. 즉, 산출된 유틸리티 함수 예측 값 중 가장 큰 예측 값을 갖도록 한 상향링크 전송속도

를 찾고, 그 상향링크 전송속도

에 적용된 빔포밍 벡터

와 접속 기지국을 선택할 수 있다. 결국, 시스템 수준의 유틸리티를 가장 크게 높일 수 있는 빔포밍 벡터와 접속 기지국을 선택할 수 있게 된다.The comparison selector 435 may select the beamforming vector and the access base station to maximize the utility function prediction value. That is, the uplink transmission rate that has the largest prediction value among the calculated utility function prediction values

To find the uplink transmission rate

Beamforming Vector Applied to

이상에서 보는 바와 같이, 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시 될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. As described above, those skilled in the art to which the present invention pertains will understand that the present invention may be implemented in other specific forms without changing the technical spirit or essential features.

그러므로, 이상에서 기술한 실시 예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리 고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.Therefore, the embodiments described above are to be understood in all respects as illustrative and not restrictive, and the scope of the present invention is indicated by the following claims rather than the above description, and the meaning and scope of the claims And it should be construed that all changes or modifications derived from the equivalent concept are included in the scope of the present invention.

도 1a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 상향링크 전송방법(S100)을 설명하기 위해 나타낸 도면.1A is a diagram illustrating an uplink transmission method S100 according to a first embodiment of the present invention.

도 1b는 도 1a에 도시된 빔포밍 벡터 및 접속 기지국 선택 단계(S120)을 설명하기 위해 나타낸 도면.FIG. 1B is a diagram for explaining the beamforming vector and access base station selection step S120 shown in FIG. 1A; FIG.

도 1c는 종래의 상향링크 전송방법(S10)과 본 발명의 제1 실시예에 따른 상향링크 전송방법(S100)에 따른 신호전송 시 시스템 유틸리티 값을 비교하여 도시한 도면.Figure 1c is a view showing a comparison of the system utility value in the signal transmission according to the conventional uplink transmission method (S10) and the uplink transmission method (S100) according to the first embodiment of the present invention.

도 2a는 본 발명의 제2 실시예에 따른 상향링크 전송방법(S200)을 설명하기 위해 나타낸 도면.Figure 2a is a view showing for explaining an uplink transmission method (S200) according to a second embodiment of the present invention.

도 2b는 도 2a에 도시된 기대 빔포밍 획득 및 저장 단계(S210)를 설명하기 위해 나타낸 도면.FIG. 2B is a diagram for explaining the expected beamforming acquisition and storage step S210 shown in FIG. 2A; FIG.

도 2c는 도 2a에 도시된 빔포밍 벡터 및 접속 기지국 선택 단계(S230)를 설명하기 위해 나타낸 도면.FIG. 2C is a diagram for explaining the beamforming vector and access base station selection step S230 shown in FIG. 2A; FIG.

도 2d는 종래의 상향링크 전송방법(S20)과 본 발명의 제2 실시예에 따른 상향링크 전송방법(S200)에 따른 신호전송 시 시스템 유틸리티 값을 비교하여 도시한 도면.Figure 2d is a view showing a comparison of the system utility value when transmitting a signal according to the conventional uplink transmission method (S20) and the uplink transmission method (S200) according to a second embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 상향링크 전송방법을 실행하기 위한 상향링크 전송시스템의 구성을 나타낸 도면.3 is a diagram illustrating a configuration of an uplink transmission system for executing an uplink transmission method according to a first embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 상향링크 전송방법을 실행하기 위한 상 향링크 전송시스템의 구성을 나타낸 도면.4 is a diagram illustrating a configuration of an uplink transmission system for executing an uplink transmission method according to a second embodiment of the present invention.

Claims

A method for uplink transmission by mobile stations using beamforming and access control in a cellular mobile communication system,

(a) measuring an average channel and a fading channel between the mobile station and the plurality of candidate base stations on a predetermined time basis; And

(b) using the measured channel information, selecting a beamforming vector to be used for beamforming in a mobile station, and an access base station to be connected to the mobile station among the plurality of candidate base stations;

In step (b),

(b-1) Uplink transmission rate using the measured channel information

Calculating a;

(b-2) the uplink transmission rate

Calculating a utility function prediction value using; And

(b-3) selecting a beamforming vector and an access base station to maximize the utility function prediction value.

The method of claim 1,

The uplink transmission rate

Is represented by the following formula,

Mobile station,

Is a mobile station of a plurality of candidate base stations

A base station connected to the

Is the channel bandwidth used by the cellular mobile communication system,

Is the mobile station

And the base station

Fading channel between

Is the mobile station

Beamforming vector used by

Is the mobile station

And the base station

Average channel gain between

Is the power of Additive White Gaussian Noise (AWGN),

Is the base station

Mobile stations connected to other candidate base stations,

Is the mobile station

Set,

Is the mobile station

Beamforming vector used by

Is the mobile station

And the base station

Average channel gain between, and

Is the mobile station among resources for each of the plurality of candidate base stations

Represents the percentage of resources used by

The utility function is expressed as in the following formula,

Is the mobile station

Set,

Is the uplink transmission rate, and

Is a mobile station among resources for each of the plurality of candidate base stations

Uplink transmission method indicating the ratio of resources used by the.

(a) acquiring and storing a plurality of expected beamforming gains by adjusting a transmission signal strength for a connected candidate base station connected to a mobile station among a plurality of candidate base stations and an interference amount for a candidate base station other than the connected candidate base station;

(b) measuring an average channel between the mobile station and the plurality of candidate base stations in units of time; And

(c) using the expected beamforming gain and the average channel information, selecting a beamforming vector to be used for beamforming in a mobile station and an access base station to be connected to the mobile station among the plurality of candidate base stations; Way.

The method of claim 3,

In step (a),

The expected beamforming gain is obtained by adjusting a plurality of the transmission signal strength and the amount of interference included in the following equation,

Is a mobile station of a plurality of candidate base stations

Connected candidate base station,

Is the mobile station

And the base station

Fading channel between

Is the mobile station

Beamforming vector used by

Is the mobile station

And the base station

Average channel gain between

Is the base station

Candidate base station other than

Set,

Is the transmission signal strength,

Is a control parameter for adjusting the transmission signal strength,

Is the mobile station

And the candidate base station

Fading channel between

Is the mobile station

And the candidate base station

Average channel gain between

Is the amount of interference, and

Is a control parameter for adjusting the amount of interference, uplink transmission method.

5. The method of claim 4,

In step (c),

(c-1) an uplink transmission rate using the plurality of expected beamforming gains and the average channel information

Calculating a;

(c-2) the uplink transmission rate

Calculating a utility function prediction value using; And

(c-3) selecting a beamforming vector and an access base station to maximize the utility function prediction value,

The uplink transmission rate

Is represented by the following formula,

Mobile station,

Is a mobile station of a plurality of candidate base stations

A base station connected to the

Is the channel bandwidth used by the cellular mobile communication system,

Is the mobile station

And the base station

Fading channel between

Is the mobile station

Beamforming vector used by

Is the mobile station

And the base station

Average channel gain between

Is the power of Additive White Gaussian Noise (AWGN),

Is the base station

Mobile stations connected to other candidate base stations,

Is the mobile station

Set,

Is the mobile station

Beamforming vector used by

Is the mobile station

And the base station

Average channel gain between, and

Represents the percentage of resources used by

The utility function is expressed as in the following formula,

Is the mobile station

Set,

Is the uplink transmission rate, and

Uplink transmission method indicating the ratio of resources used by the.

An uplink transmission system in a mobile station for uplink transmission using beamforming and access control in a cellular mobile communication system,

A measurement unit measuring a mean channel and a fading channel between the mobile station and the plurality of candidate base stations on a predetermined time basis; And

Using a channel information measured by the measurement unit, a beamforming vector to be used for beamforming, and a selection unit for selecting an access base station to be connected to a mobile station among the plurality of candidate base stations;

The selection unit,

Uplink transmission rate using the channel information measured by the measuring unit

A calculation unit for calculating a;

The uplink transmission rate

A prediction unit that calculates a utility function prediction value using a; And

And a comparison selector for selecting a beamforming vector and an access base station to maximize the utility function prediction value.

The method of claim 6,

The uplink transmission rate

Is represented by the following formula,

Mobile station,

Is a mobile station of a plurality of candidate base stations

A base station connected to the

Is the channel bandwidth used by the cellular mobile communication system,

Is the mobile station

And the base station

Fading channel between

Is the mobile station

Beamforming vector used by

Is the mobile station

And the base station

Average channel gain between

Is the power of Additive White Gaussian Noise (AWGN),

Is the base station

Mobile stations connected to other candidate base stations,

Is the mobile station

Set,

Is the mobile station

Beamforming vector used by

Is the mobile station

And the base station

Average channel gain between, and

Represents the percentage of resources used by

The utility function is expressed as in the following formula,

Is the mobile station

Set,

Is the uplink transmission rate, and

Uplink transmission system indicating a ratio of resources used by the.

Acquiring an expected beamforming gain for obtaining and storing a plurality of expected beamforming gains by adjusting a transmission signal strength for a connection candidate base station connected to a mobile station among a plurality of candidate base stations and an interference amount for a candidate base station other than the access candidate base station. part;

An average channel measuring unit measuring an average channel between the mobile station and the plurality of candidate base stations on a predetermined time basis; And

And a selecting unit for selecting a beamforming vector to be used for beamforming in a mobile station and an access base station to be connected to the mobile station among the plurality of candidate base stations, using the expected beamforming gain and the average channel information.

The method of claim 8,

The expected beamforming gain acquisition unit,

Obtaining a plurality of expected beamforming gains by adjusting the transmission signal strength and the amount of interference included in the following equation,

Is a mobile station of a plurality of candidate base stations

Candidate candidate station connected to

Is the mobile station

And the base station

Fading channel between

Is the mobile station

Beamforming vector used by

Is the mobile station

And the base station

Average channel gain between

Is the base station

Candidate base station other than

Set,

Is the transmission signal strength,

Is a control parameter for adjusting the transmission signal strength,

Is the mobile station

And the candidate base station

Fading channel between

Is the mobile station

And the candidate base station

Average channel gain between

Is the amount of interference, and

Indicates an control parameter for adjusting the amount of interference.

10. The method of claim 9,

The selection unit,

A plurality of uplink transmission rates using the plurality of expected beamforming gains and the average channel information

A calculation unit for calculating a;

The uplink transmission rate

A comparison selection unit for selecting a beamforming vector and an access base station to maximize the utility function prediction value,

The uplink transmission rate

Is represented by the following formula,

Mobile station,

Is a mobile station of a plurality of candidate base stations

A base station connected to the

Is the channel bandwidth used by the cellular mobile communication system,

Is the mobile station

And the base station

Fading channel between

Is the mobile station

Beamforming vector used by

Is the mobile station

And the base station

Average channel gain between

Is the power of Additive White Gaussian Noise (AWGN),

Is the base station

Mobile stations connected to other candidate base stations,

Is the mobile station

Set,

Is the mobile station

Beamforming vector used by

Is the mobile station

And the base station

Average channel gain between, and

Represents the percentage of resources used by

The utility function is expressed as in the following formula,

Is the mobile station

Set,

Is the uplink transmission rate, and

Uplink transmission system indicating a ratio of resources used by the.