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WO2016010167A1 - 자원 할당 방법 및 단말의 신호 처리 방법 - Google Patents

자원 할당 방법 및 단말의 신호 처리 방법 Download PDF

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Publication number
WO2016010167A1
WO2016010167A1 PCT/KR2014/006344 KR2014006344W WO2016010167A1 WO 2016010167 A1 WO2016010167 A1 WO 2016010167A1 KR 2014006344 W KR2014006344 W KR 2014006344W WO 2016010167 A1 WO2016010167 A1 WO 2016010167A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
signal
resource
priority
cell
base station
Prior art date
Application number
PCT/KR2014/006344
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
변일무
고현수
박경민
조희정
최혜영
Original Assignee
엘지전자 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘지전자 주식회사 filed Critical 엘지전자 주식회사
Priority to PCT/KR2014/006344 priority Critical patent/WO2016010167A1/ko
Priority to US15/324,248 priority patent/US10327156B2/en
Publication of WO2016010167A1 publication Critical patent/WO2016010167A1/ko

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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W16/00—Network planning, e.g. coverage or traffic planning tools; Network deployment, e.g. resource partitioning or cells structures
    • H04W16/24—Cell structures
    • H04W16/32—Hierarchical cell structures
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/69—Spread spectrum techniques
    • H04B1/713—Spread spectrum techniques using frequency hopping
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W72/00—Local resource management
    • H04W72/50—Allocation or scheduling criteria for wireless resources
    • H04W72/51—Allocation or scheduling criteria for wireless resources based on terminal or device properties
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W72/00—Local resource management
    • H04W72/50—Allocation or scheduling criteria for wireless resources
    • H04W72/56—Allocation or scheduling criteria for wireless resources based on priority criteria

Definitions

  • the present invention relates to a resource allocation method and a signal processing method of a terminal, and more particularly, to a resource allocation method applying a plurality of beamforming and a signal processing method of a terminal.
  • the LTE system is spreading more quickly after the need to support high-quality services for high-quality services as well as voice services while ensuring the activity of terminal users.
  • the LTE system provides low transmission delay, high data rate, system capacity and coverage improvement.
  • the transceiver is equipped with a plurality of antennas to obtain additional spatial area for resource utilization to obtain diversity gain or transmit data in parallel through each antenna.
  • the so-called multi-antenna transmission and reception technology for increasing the capacity has been actively developed recently with great attention.
  • beamforming and precoding may be used as a method for increasing the signal-to-noise ratio (SNR), and the beamforming and precoding are feedback in a closed-loop system in which feedback information is available at a transmitter. The information is used to maximize the signal-to-noise ratio.
  • SNR signal-to-noise ratio
  • One embodiment of the present invention proposes a resource allocation method capable of stably receiving a signal even when a mobile station in a dense small cell structure is located at a cell edge, that is, an adjacent area between cells.
  • An embodiment of the present invention proposes a resource allocation method capable of performing beamforming having a plurality of beam widths.
  • Another embodiment of the present invention proposes a resource allocation method capable of performing beamforming having different beamwidths according to the importance of a signal.
  • Another embodiment of the present invention proposes a resource allocation method in which a plurality of base stations allocates resources that are orthogonal to each other according to a predetermined resource frame structure.
  • Another embodiment of the present invention proposes a resource allocation method for frequency hopping a signal allocated to an inner resource.
  • a resource allocation method comprising: allocating a signal of an external resource to a predetermined resource according to a predetermined resource allocation frame structure at a first base station that manages a first cell; Allocating a signal of an inner resource to the resource according to the resource allocation frame structure at a second base station which hosts a second cell adjacent to the first cell; And when the signal of the inner resource overlaps with the signal of the outer resource, the second base station may include frequency hopping the signal for the inner resource.
  • a third base station which manages the third cell adjacent to the first cell and the second cell is allocated to the resource according to the resource allocation frame structure. Assigning a signal having a second beamwidth different from the first beamwidth, wherein the signal having the first beamwidth is a signal having a first priority and the signal having the second beamwidth is the first priority It may be a signal having a second priority different from.
  • the beam width of the signal having the first priority may be greater than the beam width of the signal having the second priority.
  • the transmit power of the signal having the first priority may be higher than the transmit power of the signal having the second priority.
  • the signal having the first priority may be allocated to an outer resource of the first cell, and the signal having the second priority may be allocated to an outer resource of the third cell.
  • the third base station allocates a signal having an N + 1-n th priority to the outer resource. can do.
  • the signal allocated to the inner resource may include a signal having a plurality of priorities, and the frequency hopping may frequency-hop a signal having a lower priority among the signals allocated to the inner resource.
  • the first base station and the third base station may allocate more resources to a signal having a higher priority.
  • a signal processing method of a terminal according to a first beam formed by a first base station that manages a first cell according to a predetermined resource allocation frame structure for resource allocation and the resource allocation frame structure.
  • the first beam may be a signal allocated to an outer resource of the first cell
  • the second beam may be a signal allocated to an outer resource of the second cell.
  • a resource allocation method for stably receiving a signal even when a mobile station in a dense small cell structure is located at a cell edge, that is, an adjacent area between cells is proposed.
  • a resource allocation method capable of performing beamforming having a plurality of beamwidths is proposed.
  • a resource allocation method for performing beamforming having different beamwidths according to the importance of a signal is proposed.
  • a resource allocation method for allocating orthogonal resources to each other according to a predetermined resource frame structure is proposed.
  • a resource allocation method for frequency hopping a signal allocated to an inner resource is proposed.
  • FIG. 1A is a diagram illustrating signals of adjacent regions between cells when using wide beamforming.
  • FIG. 1B is a diagram illustrating signals in adjacent regions between cells when narrow beamforming is used.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining differential beamforming according to an embodiment of the present invention.
  • 3A is a diagram illustrating resources allocated to terminal A of cell A according to an embodiment of the present invention.
  • 3B is a diagram illustrating resources allocated to terminal B of cell B according to an embodiment of the present invention.
  • 4A is a diagram illustrating a resource allocated to terminal A of cell A according to another embodiment of the present invention.
  • 4B is a diagram illustrating resources allocated to terminal B of cell B according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a schematic diagram illustrating a cell located adjacently according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a resource allocation frame structure according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a resource allocation frame structure according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a resource allocation frame structure according to another embodiment of the present invention.
  • 9A and 9B illustrate a resource allocation frame structure according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a resource allocation frame structure according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating a resource allocation frame structure according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating a resource allocation frame structure according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating a resource allocation frame structure according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating a resource allocation frame structure according to another embodiment of the present invention.
  • 15 is a diagram illustrating a resource allocation frame structure according to another embodiment of the present invention.
  • 16 is a diagram illustrating a resource allocation frame structure according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 17 is a schematic diagram illustrating a cell located adjacently according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 18 is a schematic diagram illustrating a cell located adjacently according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 19 is a diagram illustrating a resource allocation frame structure according to another embodiment of the present invention.
  • 20 is a diagram illustrating a resource allocation frame structure according to another embodiment of the present invention.
  • 21 is a diagram illustrating a resource allocation frame structure according to another embodiment of the present invention.
  • 22 is a control flowchart for explaining resource allocation and signal processing according to the present invention.
  • the present specification describes a communication network, and the work performed in the communication network is performed in the process of controlling the network and transmitting data in a system (for example, a base station) that manages the communication network, or a terminal linked to the network. Work can be done in a system (for example, a base station) that manages the communication network, or a terminal linked to the network. Work can be done in a system (for example, a base station) that manages the communication network, or a terminal linked to the network. Work can be done in a system (for example, a base station) that manages the communication network, or a terminal linked to the network. Work can be done in a system (for example, a base station) that manages the communication network, or a terminal linked to the network. Work can be done in a system (for example, a base station) that manages the communication network, or a terminal linked to the network. Work can be done in a system (for example, a base station) that manages the communication network, or a terminal linked to
  • Dense small cell structure (Dense small cell) is a technology for satisfying the data traffic required in the future, if the data rate and channel capacity for the compact small cell structure is expressed as Equation 1 below.
  • Equation 1 m represents the number of spatial streams, W represents bandwidth, and n represents the number of users assigned to the base station.
  • the transmission rate per user may be increased.
  • the relative magnitude of interference may increase as the distance between base stations gets closer. That is, interference rather than noise may be a major factor of lowering the transmission rate, and as the size of the cell becomes smaller, the user terminal may experience frequent handover.
  • the UE may perform signal cancellation (interference cancellation) for suppressing or eliminating an interference signal.
  • the terminal should know the channel of the interference signal. That is, it is necessary to know a reference signal of an interference signal, for example, a pilot, a modulation order, and the like.
  • the interference signal should be synchronized with the received signal, and if the received signal uses orthogonal frequency division multiplexing (OFDM), the interference signal should enter the guard interval.
  • the terminal can recover the interference only if the interference signal can be recovered in the state including the received signal. As such, if information on the interference signal is shared, a large amount of interference is advantageous for recovering the interference signal.
  • the interference signal is very weak or that the magnitude of the interference is large to facilitate interference cancellation.
  • FIG. 1A is a diagram illustrating signals of adjacent cells between cells when using wide beamforming
  • FIG. 1B is a diagram illustrating signals of adjacent cells between cells when using narrow beamforming.
  • the terminal A and the terminal B are adjacent areas, that is, cells, which are likely to receive signals transmitted from the base station A and the base station B at the same time. It may be located in the edge area.
  • the terminal may receive a signal transmitted from the base station, which is advantageous in ensuring the mobility of the terminal.
  • the beam width is wide, there is a high probability that interference between the signals received at the terminal A and the terminal B occurs.
  • the interference signal is likely to be large. Therefore, when the terminal can know the channel information as described above, since the interference can be easily removed, the signal-to-noise ratio can be increased. However, since the beam width is narrow, there is a high possibility that the beamforming direction of the received signal is shifted when the terminal is moved, thereby deteriorating the reception performance of the signal.
  • the present invention proposes a differential beamforming for transmitting a signal having a different beam width in order to ensure the mobility of the terminal.
  • the base station may differentially apply beamforming according to the importance of the signal to be transmitted.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining differential beamforming according to an embodiment of the present invention.
  • the terminal A receives a signal transmitted from the base station A
  • the terminal B receives a signal transmitted from the base station B.
  • the device stations A and B apply the beamforming to the main information that the terminal should always receive, and the information transmitted further may narrow the width of the beamforming according to the importance. That is, a priority may be set according to the importance of a signal to be transmitted, and the beam width may be adjusted according to the priority.
  • priorities are set according to the importance of data, and signals having different priorities have different beamwidths.
  • the beam may have three priorities, and the beam having the first priority may be broadest and the beam having the lowest priority may be narrowly formed. Signals having different priorities may be allocated to orthogonal resources.
  • a high priority may be set for information bits and a low priority may be set for parity bits.
  • the channel code can recover a signal using only information bits and can easily generate rate-compatible code by adjusting the length of the parity bits.
  • information bits are generally more important than parity bits. If the information bits are degraded while passing through the channel, the performance is worse than if the parity bits are degraded through the channel.
  • the first priority can be set to the information bits, which are more important information
  • the second priority can be set to the parity bits
  • the base station can form the beam width of the signal for the information bit wider than the beam width of the signal for the parity bit. Can be.
  • differential beamforming may be applied to hierarchical video coded signals.
  • video coding including a plurality of layers
  • the information on the most basic base layer is most important.
  • An enhancement layer which can be coded based on the base layer, cannot be normally received or decoded when information about the base layer is lost or degraded.
  • the highest priority is given to the base layer.
  • the widest beamforming may be applied, and as the layer is increased, the beamwidth may be reduced by setting a lower priority to the enhancement layer.
  • the priority of the beams may be set in various ways depending on the type and importance of the data. Priorities may be set according to audio and video signals.
  • the terminal may receive the core information even when the terminal moves or the channel information held by the base station is incorrect.
  • the terminal can decode the additional signal by receiving the additional information, thereby improving the reliability, accuracy, quality, etc. of the received information.
  • the beamwidth may be determined by a precoder used for precoding processing for processing a signal according to a predetermined intention at the transmitting end. That is, the beamwidth may be reflected in the precoding matrix, and the beamwidth may be determined corresponding to the specific precoding index.
  • interference between the beam transmitted from the device station A and the beam transmitted from the device station B may occur in a cell edge region where the cells A and B are adjacent to each other.
  • the base station A and the base station B may allocate signals having different priorities to adjacent areas of the cell so that the terminal A and the terminal B can remove the interference signal.
  • base station B When base station A, which manages cell A, allocates a high priority signal to a predetermined resource, base station B, which manages neighbor cell B, may allocate a low priority signal to the corresponding resource. For example, if the base station A and the base station B can transmit a signal having a priority of 1 to N, the signals are allocated in reverse order from the priority N for the terminal B to the resource to which the priority 1 is allocated for the terminal A. Can be.
  • FIG. 3A is a diagram illustrating resources allocated to terminal A of cell A according to one embodiment of the present invention
  • FIG. 3B is a diagram illustrating resources allocated to terminal B of cell B according to an embodiment of the present invention. to be.
  • base station A may assign a signal having two priorities, that is, a first priority and a second priority, to a band region on the time axis.
  • the base station B allocates a signal having a second priority to the terminal B to a resource to which a signal having a first priority is assigned to the terminal A, and conversely, a signal having a second priority to the terminal A. Allocates a signal having a first priority to the terminal B to the allocated resource. That is, base station A and base station B allocate signals having different priorities to the same resource.
  • signals having different priorities have different beamwidths, which means differential beamforming.
  • the interference signal is strong, when the terminal A knows the reference signal of the terminal B, it is easy to remove the signal of the terminal B.
  • the terminal A receives a signal having a low priority, the reception power of the signal is greater than the high priority interference signal from the base station B, which is advantageous for signal recovery.
  • FIG. 4A illustrates a resource allocated to terminal A of cell A according to another embodiment of the present invention
  • FIG. 4B illustrates a resource allocated to terminal B of cell B according to an embodiment of the present invention. to be.
  • the transmission power can be differentially applied according to the importance of the information.
  • the higher the priority signal the higher the transmission power can be allocated.
  • the base station A and the base station B can transmit a signal having a priority of 1 to N
  • the signals are allocated in reverse order from the priority N for the terminal B to the resource to which the priority 1 is allocated for the terminal A. Can be.
  • the base station A and the base station B allocate a higher transmission power as the priority becomes higher.
  • the high power signal is allocated in the terminal A
  • the low power signal is allocated to the terminal B.
  • the base station A may allocate a signal having three priorities, that is, a first priority, a second priority, and a third priority, to a band region on a time axis.
  • the base station B allocates a signal having a second priority and a third priority for the terminal B to a resource to which the signal having the first priority is allocated for the terminal A, and vice versa.
  • a signal having a first priority with respect to the terminal B may be allocated to a resource to which a signal having a priority and a third priority is allocated.
  • the transmission power is differentially allocated to the differential beamforming as in the present embodiment, since the strength of the interference entering the high priority signal is weak, it is possible to stably receive the high priority signal. In addition, since the strength of interference entering a low priority signal is strong, it is easy to remove the interference when the terminal knows the channel information of the interference signal.
  • FIG. 5 is a schematic diagram illustrating a cell located adjacently according to an embodiment of the present invention. As shown, the cells B and C are arranged adjacently in a triangular structure with respect to the cell A.
  • the individual base stations hosting each cell use a preset frame structure to place signals with different priorities on the same resource.
  • the resources supplied to each cell are divided into an inner resource having a low probability of signal interference and an outer resource which is expected to have interference between cells.
  • an inner resource represents a resource provided in an inner region of a cell
  • an outer resource represents a resource provided in a boundary of a cell, an edge region of a cell, and an adjacent region between cells.
  • the resource of the cell is utilized in the form of partial frequency reuse divided into an inner resource and an outer resource, and the partial frequency allocated to the outer resource may be allocated to a signal having a plurality of priorities.
  • all cells may use all frequency resources instead of partially utilizing the frequency resources.
  • FIG. 6 shows a resource allocation frame structure according to an embodiment of the present invention.
  • the horizontal direction represents a resource block
  • the vertical axis represents a resource block (RB) allocated to each cell.
  • Cells A and B are allocated resources having a plurality of priorities, and cell C is allocated inner resources provided in the inner region.
  • the base station A which manages the cell A
  • allocates a signal having an n-th priority which is any one of 1 to N
  • the base station B which manages the cell B
  • the base station A and the base station B may perform beamforming so that signals having the same priority are not assigned to the same resource, and may allocate resources so that the difference in priority is as large as possible.
  • Base station B assigns a signal having N priority to a resource to which base station A allocates a signal having a first priority
  • base station B assigns a first priority to a resource to which base station A allocates a signal having a N priority
  • a signal with a rank can be assigned.
  • the base stations allocate resources based on a resource allocation frame as shown in FIG. 6 previously set. Accordingly, the priority may be set in association with a cell ID.
  • the resources allocated by the base station A and the base station B may be an outer resource or an inner resource.
  • the signals of the inner resources may be additionally arranged in the same resource.
  • a column in which inner resources are allocated to all cells may be added to FIG. 6.
  • the base station C which manages the cell C, may frequency hop the signal of the inner resource. As a result, the frequency channel is changed, thereby reducing the probability of overlapping a signal having a low priority causing interference with a signal of an internal resource.
  • the terminal of the cell C to which the inner resource is allocated does not have information (for example, a reference signal of the interference signal) to remove the interference generated from the neighboring cell, unlike the terminal to which the outer resource is allocated, the terminal corresponds to the interference. It is difficult. Therefore, the base station of the cell can reduce the interference caused to the terminal by changing the terminal to which resources are allocated through frequency hopping.
  • FIG. 7 shows a resource allocation frame structure according to another embodiment of the present invention.
  • the horizontal axis of FIG. 7 represents a resource, and signals of each cell allocated to the same resource are displayed in a pattern.
  • resources are divided into inner resources and outer resources, and outer resources are divided according to priority.
  • Resources may be divided into inner resources and outer resources through power control, such as partial frequency reuse, or may be divided according to an elevation angle of vertical beamforming. That is, when the relief is large and the beam is directed inside the cell, it may be regarded as an inner resource.
  • Inner resources may be allocated to one cell for the same resource as in Pattern 1, Pattern 2, and Pattern 3, and when many users in the inner region are required and a large amount of inner resources are required, the inner resources may be allocated to all cells as in Pattern 4 and Pattern 5 Resources may be allocated.
  • FIG. 8 shows a resource allocation frame structure according to another embodiment of the present invention.
  • AI-k in FIG. 8 represents a k-th terminal allocated an inner resource of cell A
  • AO-k represents a k-th terminal allocated an outer resource of cell A
  • BI-k represents an inner resource of cell B.
  • BO-k denotes the k-th terminal allocated to the outer resource of the cell B.
  • CI-k denotes a k-th terminal allocated an inner resource of cell C
  • CO-k denotes a k-th terminal allocated an outer resource of cell C.
  • the terminal When interference occurs in a terminal located in an outer region, in case of interference with a signal of an outer resource, particularly a signal having a second priority having a small beam width, the terminal has information about the interference signal. However, since the terminal located in the inner region and receiving a signal for the inner resource does not have information on the interfering signal causing interference, the interference is not easy to remove.
  • the base station C schedules a change of a user when allocating an inner resource, that is, a resource is allocated from a first terminal (CI-1) to a second terminal. Perform frequency hopping to move to (CI-2).
  • the terminal can more stably receive the signal having the first priority and the second priority of the outer resource and the signal of the inner resource.
  • the second priority signal of the outer resource When the second priority signal of the outer resource is hopped, a new terminal receiving interference from the hopped second priority signal is generated, and the terminal should receive interference information for decoding the interference signal. However, since the signal of the inner resource does not need to be decoded, an overhead for signal exchange does not occur when hopping the inner resource.
  • 9A and 9B illustrate a resource allocation frame structure according to another embodiment of the present invention.
  • the horizontal axis represents an orthogonal resource
  • the vertical axis represents a signal allocated to the same resource for each cell.
  • the inner resource may be divided and allocated according to the priority like the outer resource.
  • signals having a second priority are assigned to patterns 1, 2, and 3 as inner resources
  • patterns 1, 2, and 3 of FIG. 9B are assigned first priority as inner resources. Is assigned a signal. If more inner resources are needed, pattern 4 or pattern 5 may be additionally arranged.
  • the signals of the inner resources having the higher priority are not overlapped with the outer resources of the signals having the lower priority of the adjacent cell. It is preferable.
  • the resource allocation frame structure of FIG. 9A since each cell shares an inner resource having a first priority as in pattern 4, the probability of occurrence of interference by neighboring cells is small.
  • the interference of the signal of the outer resource having the first priority may be caused by the signal of the inner resource having the sharp second priority
  • the resource allocation frame structure of FIG. 9A provides a signal of the inner resource rather than the signal of the outer resource. It has a feature that can be received more stably.
  • the resource allocation frame structure of FIG. 9B since an inner resource having a first priority and an outer resource having a first priority are allocated to the same resource, interference may occur in a signal of an outer resource by an inner resource having a wide beam width. Since the signal of the inner resource having the second priority is allocated to the same resource in this small number, and the pattern 4 is smaller, since the beams having smaller widths are formed from each other, the possibility of interference is low. That is, the resource allocation frame structure of FIG. 9B has a feature of more stably receiving a signal of an outer resource than a signal of an inner resource.
  • the base station may select a resource allocation frame structure according to a signal desired to be stably received and allocate resources.
  • FIG. 10 shows a resource allocation frame structure according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 illustrates a resource allocation frame structure for frequency hopping a signal of an inner resource when an inner resource having a plurality of priorities is allocated. As shown, FIG. 10 shows that an inner resource with a second priority hops in the resource allocation frame structure of FIG. 9A.
  • AI-k denotes a k-th terminal allocated an inner resource of cell A
  • AO-k denotes a k-th terminal allocated an outer resource of cell A
  • BI-k denotes an inner resource of cell B.
  • BO-k denotes the k-th terminal allocated to the outer resource of the cell B.
  • CI-k denotes a k-th terminal allocated an inner resource of cell C
  • CO-k denotes a k-th terminal allocated an outer resource of cell C.
  • the resource allocation frame structure of FIG. 10 corresponds to a structure capable of more stably receiving a signal of a first priority of an outer resource and a signal of a second priority of an inner resource.
  • a new terminal receiving interference from the hopping second priority signal may remove information for decoding an interference signal. Although it should be received, the terminal receiving the second priority signal of the inner resource does not need to decode the interference signal, so no overhead for signal exchange occurs.
  • FIG. 11 shows a resource allocation frame structure according to another embodiment of the present invention.
  • more resources are allocated to a signal having a high priority.
  • Each base station can allocate more resources to signals with higher priorities. Since the signal having a high priority has a wide beam width, the strength of the received signal of the terminal may be weakened. By allocating more resources to a higher priority signal, the weakness of the signal strength can be compensated for. However, even in this case, it is desirable to minimize the arrangement of the same priority signal in the same resource.
  • a signal having a first priority is allocated to an outer region of each cell. That is, the signal with the first priority is allocated to more resources than the signal with the second priority.
  • the signal of the first priority, to which more resources should be allocated, is arranged together with the resources inside the other cells so that no interference with other signals occurs.
  • the fourth to sixth columns (Column 4 to Column 6) of FIG. 11 may be additionally repeated in order to allocate more signals having the first priority.
  • the inner signal may be additionally disposed in the same resource as in the seventh column (Column 7).
  • the resource allocation frame structure of FIG. 12 has a feature of more stably receiving a signal of an inner resource having a first priority than an outer resource.
  • the resource allocation frame structure of FIG. 13 has a feature of more stably receiving a signal of an outer resource than a signal of an inner resource.
  • FIG. 14 shows a resource allocation frame structure according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 shows that a signal of an inner resource is frequency hopped in the resource allocation frame structure of FIG. 11.
  • AI-k denotes a k-th terminal allocated an inner resource of cell A
  • AO-k denotes a k-th terminal allocated an outer resource of cell A
  • BI-k denotes an inner resource of cell B.
  • BO-k denotes the k-th terminal allocated to the outer resource of the cell B.
  • CI-k denotes a k-th terminal allocated an inner resource of cell C
  • CO-k denotes a k-th terminal allocated an outer resource of cell C.
  • the new terminal receiving the interference from the hopping second priority signal should receive information for decoding the interference signal, in order to remove the interference, but the inner resource
  • the terminal receiving the signal of the second priority does not need to decode the interference signal, so there is no overhead for signal exchange.
  • FIG. 15 shows a resource allocation frame structure according to another embodiment of the present invention.
  • resources may be divided into inner resources and outer resources, and outer resources may be divided into signals having three priorities.
  • a signal having a first priority is allocated to a specific cell
  • a signal having a third priority may be allocated to a neighboring cell
  • an inner resource may be allocated to another neighboring cell.
  • a signal having a second priority is allocated to a specific cell
  • an inner resource may be allocated to another neighboring cell.
  • the terminal decodes the signal having a third priority to eliminate interference. can do.
  • FIG. 16 shows a resource allocation frame structure according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 16 shows that in the resource allocation frame structure of FIG. 15, more resources are allocated to a signal having a high priority.
  • Each base station can allocate more resources to signals with higher priorities. Since the signal having a high priority has a wide beam width, the strength of the received signal of the terminal may be weakened. By allocating more resources to a higher priority signal, the weakness of the signal strength can be compensated for. However, even in this case, it is desirable to minimize the arrangement of the same priority signal in the same resource.
  • each cell is assigned a signal having a first priority, a signal having a third priority, and a signal of an inner region, and according to pattern 4 to pattern 7,
  • Each cell is assigned a signal having a first priority, a signal having a second priority, and a signal of an inner region. That is, each cell is assigned with a signal having a first priority more than a signal for a second priority and a signal for a third priority.
  • the signal of the first priority, to which more resources should be allocated may be arranged together with resources inside other cells so that interference with other signals does not occur.
  • signals of the inner resources may be additionally disposed on the same resources as in the pattern 7.
  • FIG. 17 is a schematic diagram illustrating a cell located adjacently according to another embodiment of the present invention.
  • each cell may be in a cell partitioned within a hexagon.
  • one cell is not formed in one hexagon, but a partitioned region of one hexagon may be divided into cells.
  • Cell A, cell B and cell C are each located adjacent to each other.
  • the small hexagon in Fig. 17 represents the inner region, i.e., the inner cell, to which the inner resource is allocated, and the large hexagon represents the outer region, ie the outer cell, to which the outer resource is allocated.
  • the UE located in each cell of FIG. 17 may receive a signal according to the frame structure described with reference to FIGS. 6 to 16.
  • FIG. 18 is a schematic diagram illustrating a cell located adjacently according to another embodiment of the present invention.
  • each region is not divided into an inner cell and an outer cell, and forms one cell.
  • Cells A, B and C are located adjacent to each other, and according to the present embodiment, a signal having a plurality of priorities may be allocated to one cell without distinguishing between an inner resource and an outer resource.
  • FIG. 19 shows a resource allocation frame structure according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 19 illustrates a frame structure for an allocated signal when a resource allocated to a cell is not divided into an inner resource and an outer resource as shown in FIG. 18.
  • each cell may be assigned a signal having a priority, and a high priority signal may be assigned to the same cell as a low priority signal.
  • FIG. 20 shows a resource allocation frame structure according to another embodiment of the present invention.
  • the 20 also does not divide a resource into an inner resource and an outer resource like the frame structure of FIG. 19. According to the frame structure of FIG. 20, more signals of the second priority are allocated than those of the first priority.
  • the same resource may be assigned a signal of a second priority to two cells, and a signal of the second priority may be allocated to all cells, such as a fourth column. If there are additionally more signals of the second priority, the fourth column may be repeatedly arranged.
  • the second priority and the first priority may be interchanged in the frame structure of FIG. 20.
  • FIG. 21 shows a resource allocation frame structure according to another embodiment of the present invention.
  • a resource may be divided into signals having three priorities.
  • a signal having a first priority is allocated to a specific cell
  • a signal having a second priority may be allocated to a neighboring cell
  • a signal having a third priority may be allocated to another neighboring cell. If there are many signals having a certain priority, a column to which a signal having this specific priority is assigned may be added to the same cell.
  • a terminal receiving a signal having a first priority has information for decoding a signal having a second priority and a signal having a third priority assigned to the same resource
  • the terminal has a second priority and Interference can be eliminated by decoding the signal having the third priority.
  • FIG. 22 is a control flowchart for explaining resource allocation and signal processing according to the present invention.
  • a resource allocation method of a base station and a signal processing method of a terminal will be described with reference to FIG. 22.
  • the base station A and the base station B can provide a signal having a plurality of priorities to the terminal A
  • the terminal A is an adjacent area of the cell A managed by the base station A and the cell B managed by the base station B.
  • a terminal mainly receives a signal of cell A in.
  • base station A and base station B may adjust the modulation scheme of the signal differently for each priority for differential beamforming. That is, the base station A and the base station B modulate a modulation method of a signal having a high priority lower than a signal having a low priority (S2210 and S2211).
  • the priority may be determined according to the importance of the signal, that is, the importance of the data. The higher the priority signal, the wider the beam width in order to secure the mobility of the terminal.
  • Base station A and base station B may divide at least one of an outer resource and an inner resource into a scene having a priority. That is, the base station A and the base station B may divide an outer resource into a signal having a priority, and may divide the outer resource into a signal having a priority for both the outer resource and the inner resource.
  • the high priority signal is preferably modulated by a low modulation scheme.
  • the base station A and the base station B allocate more resources to the high priority signal by lowering the modulation method. Ensure that the same amount of data sent by the lower priority signal is sent.
  • the base station A and the base station B beamform a signal having a plurality of priorities or inner signals according to a predetermined frame structure for resource allocation (S2220, S2221).
  • the resource allocation frame structure includes information about the priority of the first beam to be formed at the base station A and the priority of the second beam to be formed at the base station B.
  • Each base station does not allocate a signal having the same priority to the same resource. This makes it possible to easily allocate resources to remove interference.
  • the terminal A When the terminal A receives the signal having the first priority transmitted from the base station A, the first beam, and the signal having the second priority transmitted from the base station B, the second beam, the terminal A receives the second beam. Interference with respect to the second beam may be removed using reference information about the S2230. Since the second beam has a low priority and is formed in a sharp shape with a thin beam width, the interference size is large, and in this case, the signal for the second beam can be easily restored using reference information.
  • the base station A may frequency-hop the signal of the inner resource (S2240). Since the terminal A receiving the signal of the inner resource does not have information (for example, a reference signal of the interference signal) that can remove the interference generated from the neighboring cell, unlike the terminal allocated the outer resource, the terminal A responds to the interference. It is difficult. Therefore, the base station A of the cell can reduce the interference occurring in the terminal A by changing the terminal to which resources are allocated through frequency hopping.
  • the present invention proposes a resource allocation method capable of stably receiving a signal even when a mobile station in a dense small cell structure is located at a cell edge, that is, an adjacent area between cells.
  • beamforming having a plurality of beamwidths is performed, and the beamwidth may be determined according to the importance of the signal.
  • Adjacent base stations allocate resources orthogonal to each other according to a predetermined resource frame structure, and may adjust a modulation method, power amount, or resource allocation amount of a signal according to priority.
  • the signal for the inner resource is frequency hopping, it is possible to reduce the probability of signal interference.

Landscapes

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Abstract

본 발명에 따른 자원 할당 방법은 제1 셀을 주관하는 제1 기지국에서 기설정된 자원 할당 프레임 구조에 따라 소정의 자원에 외측 자원의 신호를 할당하는 단계와; 상기 제1 셀과 인접한 제2 셀을 주관하는 제2 기지국에서 상기 자원 할당 프레임 구조에 따라 상기 자원에 내측 자원의 신호를 할당하는 단계와; 상기 내측 자원의 신호가 상기 외측 자원의 신호와 겹치는 경우, 상기 제2 기지국이 상기 내측 자원에 대한 신호를 주파수 호핑하는 단계를 포함할 수 있다. 이를 통해 밀집된 소형 셀 구조에서 이동하는 단말이 셀 에지, 즉 셀 간 인접 영역에 있는 경우에도 안정적으로 신호를 수신할 수 있는 자원 할당 방법이 제안된다.

Description

자원 할당 방법 및 단말의 신호 처리 방법
본 발명은 자원 할당 방법 및 단말의 신호 처리 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 복수의 빔포밍을 적용한 자원 할당 방법 및 단말의 신호 처리 방법에 관한 것이다.
최근 차세대 무선 통신 시스템인 LTE(Long Term Evolution) 시스템의 상용화가 본격적으로 지원되고 있는 상황이다. 이러한 LTE 시스템은 단말 사용자의 활동성을 보장하면서 음성 서비스뿐만 아니라 사용자의 요구에 대한 대용량 서비스를 고품질로 지원하고자 하는 필요성이 인식된 후, 보다 빨리 확산되고 있는 추세이다. 상기 LTE 시스템은 낮은 전송 지연, 높은 전송율, 시스템 용량과 커버리지 개선을 제공한다.
이러한 고품질 서비스의 출현등으로 인해 무선통신 서비스에 대한 요구가 급속히 증대되고 있다. 이에 능동적으로 대처하기 위해서는 무엇보다도 통신 시스템의 용량이 증대되어야 하는데, 무선통신 환경에서 통신 용량을 늘리기 위한 방안으로는 가용 주파수 대역을 새롭게 찾아내는 방법과, 한정된 자원에 대한 효율성을 높이는 방법을 생각해 볼 수 있다.
이 중 한정된 자원에 대한 효율성을 높이는 방법으로 송수신기에 다수의 안테나를 장착하여 자원 활용을 위한 공간적인 영역을 추가로 확보함으로써 다이버시티 이득을 취하거나, 각각의 안테나를 통해 데이터를 병렬로 전송함으로써 전송 용량을 높이는 이른바 다중 안테나 송수신 기술이 최근 큰 주목을 받으며 활발하게 개발되고 있다.
다중 안테나 시스템에서는 신호대 잡음비(Signal to Noise Ratio; SNR)를 높이기 위한 방법으로 빔 포밍 및 프리코딩이 사용될 수 있고, 빔 포밍 및 프리코딩은 송신단에서 피드백 정보를 이용할 수 있는 폐-루프 시스템에서 해당 피드백 정보를 통해 신호대 잡음비를 최대화하기 위해 사용된다.
본 발명의 일 실시예는 밀집된 소형 셀 구조에서 이동하는 단말이 셀 에지, 즉 셀 간 인접 영역에 있는 경우에도 안정적으로 신호를 수신할 수 있는 자원 할당 방법을 제안한다.
본 발명의 일 실시예는 복수의 빔폭을 갖는 빔포밍을 수행할 수 있는 자원 할당 방법을 제안한다.
본 발명의 다른 실시예는 신호의 중요도에 따라 서로 다른 빔폭을 갖는 빔 포밍을 수행할 있는 자원 할당 방법을 제안한다.
본 발명의 또 다른 실시예는 복수의 기지국이 기설정된 자원 프레임 구조에 따라 서로 직교한 자원을 할당하는 자원 할당 방법을 제안한다.
본 발명의 또 다른 실시예는 내측 자원에 할당된 신호를 주파수 호핑하는 자원 할당 방법을 제안한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 자원 할당 방법은 자원 할당 방법은 제1 셀을 주관하는 제1 기지국에서 기설정된 자원 할당 프레임 구조에 따라 소정의 자원에 외측 자원의 신호를 할당하는 단계와; 상기 제1 셀과 인접한 제2 셀을 주관하는 제2 기지국에서 상기 자원 할당 프레임 구조에 따라 상기 자원에 내측 자원의 신호를 할당하는 단계와; 상기 내측 자원의 신호가 상기 외측 자원의 신호와 겹치는 경우, 상기 제2 기지국이 상기 내측 자원에 대한 신호를 주파수 호핑하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제1 기지국에서 상기 자원에 제1 빔폭을 갖는 신호를 할당하는 경우, 상기 제1 셀과 상기 제2 셀에 인접한 제3셀을 주관하는 제3 기지국에서 상기 자원 할당 프레임 구조에 따라 상기 자원에 상기 제1 빔폭과 상이한 제2 빔폭을 갖는 신호를 할당하는 단계를 포함하고, 상기 제1 빔폭을 갖는 신호는 제1 우선순위를 갖는 신호이고, 상기 제2 빔폭을 갖는 신호는 상기 제1 우선순위와 다른 제2 우선순위를 갖는 신호일 수 있다.
상기 제1 우선순위가 상기 제2 우선순위보다 높은 경우, 상기 제1 우선순위를 갖는 신호의 빔폭은 상기 제2 우선순위를 갖는 신호의 빔폭보다 클 수 있다.
상기 제1 우선순위가 상기 제2 우선순위보다 높은 경우, 상기 제1 우선순위를 갖는 신호의 송신 전력은 상기 제2 우선순위를 갖는 신호의 송신 전력보다 높을 수 있다.
상기 제1 우선순위를 갖는 신호는 상기 제1 셀의 외측 자원에 할당되고, 상기 제2 우선순위를 갖는 신호는 상기 제3 셀의 외측 자원에 할당할 수 있다.
상기 제1 기지국이 상기 외측 자원에 1 내지 N 중 어느 하나인 n번째 우선순위를 갖는 신호를 할당하는 경우, 상기 제3 기지국은 상기 외측 자원에 N+1-n 번째 우선순위를 갖는 신호를 할당할 수 있다.
상기 내측 자원에 할당되는 신호는 복수의 우선순위를 갖는 신호를 포함하고, 상기 주파수 호핑하는 단계는 상기 내측 자원에 할당되는 신호 중 낮은 우선순위를 갖는 신호를 주파수 호핑할 수 있다.
상기 제1 기지국 및 상기 제3 기지국은 우선순위가 높은 신호에 더 많은 자원을 할당할 수 있다.
본 발명의 다른 실시 형태에 따른 단말의 신호 처리 방법은 자원 할당에 대한 소정의 자원 할당 프레임 구조에 따라 제1 셀을 주관하는 제1 기지국에서 포밍한 제1 빔 및 상기 자원 할당 프레임 구조에 따라 상기 제1 셀과 인접한 제2 셀을 주관하는 제2 기지국에서 포밍한 제2 빔을 수신하는 단계와; 상기 제1 빔의 빔폭이 상기 제2 빔의 빔폭보다 큰 경우, 상기 제2 빔에 대한 참조 정보를 이용하여 상기 제2 빔에 대한 간섭을 제거하는 단계를 포함하고, 상기 프레임 구조는 상기 제1 셀 및 상기 제 2셀에 할당되는 상기 제1 빔의 우선순위 및 상기 제2 빔의 우선순위에 대한 정보를 포함하고, 상기 프레임 구조에서, 소정의 자원에 1 내지 N이 중 어느 하나인 n번째 우선순위를 갖는 제1 빔이 할당되면, 상기 제2 빔은 1 내지 N이 중 n번째 우선순위를 제외한 우선순위를 갖는 제2 빔이 상기 자원에 할당될 수 있다.
상기 제1 빔은 상기 제1 셀의 외측 자원에 할당된 신호이고, 상기 제2 빔은 상기 제2 셀의 외측 자원에 할당된 신호일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 밀집된 소형 셀 구조에서 이동하는 단말이 셀 에지, 즉 셀 간 인접 영역에 있는 경우에도 안정적으로 신호를 수신할 수 있는 자원 할당 방법이 제안된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 복수의 빔폭을 갖는 빔포밍을 수행할 수 있는 자원 할당 방법이 제안된다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면 신호의 중요도에 따라 서로 다른 빔폭을 갖는 빔 포밍을 수행할 있는 자원 할당 방법이 제안된다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면 복수의 기지국이 기설정된 자원 프레임 구조에 따라 서로 직교한 자원을 할당하는 자원 할당 방법이 제안된다.
본 발명의 또 다른 실시예는 내측 자원에 할당된 신호를 주파수 호핑하는 자원 할당 방법이 제안된다.
도 1a는 넓은 빔포밍을 사용하는 경우 셀 간 인접 영역의 신호를 도시한 도면이다.
도 1b는 좁은 빔포밍을 사용하는 경우 셀 간 인접 영역의 신호를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차등 빔포밍을 설명하기 위한 도면이다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따라 셀 A의 단말 A에 할당되는 자원을 도시한 도면이다.
도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따라 셀 B의 단말 B에 할당되는 자원을 도시한 도면이다.
도 4a는 본 발명의 다른 실시예에 따라 셀 A의 단말 A에 할당되는 자원을 도시한 도면이다.
도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따라 셀 B의 단말 B에 할당되는 자원을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 인접하게 위치하고 있는 셀을 설명하기 위한 개략도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 자원 할당 프레임 구조를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 자원 할당 프레임 구조를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 자원 할당 프레임 구조를 나타낸 도면이다.
도 9a와 도 9b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 자원 할당 프레임 구조를 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 자원 할당 프레임 구조를 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 자원 할당 프레임 구조를 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 자원 할당 프레임 구조를 나타낸 도면이다.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 자원 할당 프레임 구조를 나타낸 도면이다.
도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 자원 할당 프레임 구조를 나타낸 도면이다.
도 15는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 자원 할당 프레임 구조를 나타낸 도면이다.
도 16은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 자원 할당 프레임 구조를 나타낸 도면이다.
도 17은 본 발명의 다른 실시예에 따라 인접하게 위치하고 있는 셀을 설명하기 위한 개략도이다.
도 18은 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 인접하게 위치하고 있는 셀을 설명하기 위한 개략도이다.
도 19는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 자원 할당 프레임 구조를 나타낸 도면이다.
도 20은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 자원 할당 프레임 구조를 나타낸 도면이다.
도 21은는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 자원 할당 프레임 구조를 나타낸 도면이다.
도 22는 본 발명에 따른 자원 할당 및 신호 처리를 설명하기 위한 제어 흐름도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니다. 본 명세서에서 사용하는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명의 기술적 사상을 한정하려는 의도로 사용되는 것은 아니다.
이하, 본 명세서에서는 일부 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 명세서의 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 명세서의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 명세서는 통신 네트워크를 대상으로 설명하며, 통신 네트워크에서 이루어지는 작업은 해당 통신 네트워크를 관할하는 시스템(예를 들어 기지국)에서 네트워크를 제어하고 데이터를 송신하는 과정에서 이루어지거나, 해당 네트워크에 링크된 단말에서 작업이 이루어질 수 있다.
밀집된 소형 셀 구조(Dense small cell)는 향후 요구되는 데이터 트래픽을 만족시키기 위한 기술로서, 밀집된 소형 셀 구조에 대한 데이터 전송률과 채널 용량을 표현하면 하기 수학식 1과 같다.
수학식 1
Figure PCTKR2014006344-appb-M000001
수학식 1에서 m은 공간적 스트림의 개수를 나타내고, W는 대역폭을 나타내고, n은 기지국에 할당된 사용자의 수를 나타낸다.
수학식 1과 같이, 기지국의 개수를 늘려 기지국당 사용자 수(n)가 감소되면 사용자 당 전송률을 높일 수 있다.
한편, 이러한 밀집된 소형 셀 구조는 기지국간 거리가 가까워짐에 따라 간섭의 상대적 크기가 증가할 수 있다. 즉, 노이즈 보다 간섭이 전송률 저하의 주요한 요인이 될 수 있고, 셀의 크기가 작아짐에 따라 사용자 단말은 잦은 핸드오버를 경험하게 된다. 또한, 기지국간 거리가 가까워짐에 따라 셀 에지 사용자의 수신 신호가 가드 인터벌(Guard Interval) 안에 들어오기 쉬운 문제점이 존재할 수 있다.
이렇듯 셀 간 간섭이 발생하면 단말은 간섭 신호를 억제하거나 없애는 신호 제거(Interference cancellation)를 수행할 수 있다.
단말이 간섭을 제거하기 위해서는 몇 가지 조건이 요구된다. 우선, 단말은 간섭 신호의 채널을 알아야 한다. 즉, 간섭 신호의 참조 신호(Reference signal), 예를 들어 파일롯(Pilot), 변조 순서(modulation order) 등을 알아야 한다. 또한, 간섭 신호와 수신 신호의 동기가 맞아야 하고, 수신된 신호가 OFDM(Orthogonal frequency division multiplexing)을 사용할 경우 가드 인터벌 안에 간섭 신호가 들어와야 한다. 또한, 단말은 수신 신호를 포함한 상태에서 간섭 신호를 복원할 수 있어야 간섭 제거가 가능하다. 이와 같이, 간섭 신호에 대한 정보가 공유된다면 간섭의 크기가 큰 것이 간섭 신호를 복원하는데 유리하다.
즉, 수신 신호의 신호대 잡음비를 높이기 위해서는 간섭 신호가 아주 약하거나 간섭 제거를 용이하도록 간섭의 크기가 큰 것이 좋다.
도 1a는 넓은 빔포밍을 사용하는 경우 셀 간 인접 영역의 신호를 도시한 도면이고, 도 1b는 좁은 빔포밍을 사용하는 경우 셀 간 인접 영역의 신호를 도시한 도면이다.
도 1a와 도 1b에 도시된 바와 같이, 단말 (A)와 단말 (B)는 기지국 A(Node A)와 기지국 B(Node B)에서 전송한 신호를 동시에 수신할 가능성이 있는 인접 영역, 즉 셀 에지 영역에 위치할 수 있다.
도 1a와 같이 넓은 빔포밍이 이루어지는 경우, 단말이 이동하더라도 단말은 기지국에서 송신한 신호를 수신할 수 있기 때문에 단말의 이동성 보장에 유리하다. 하지만, 빔폭이 넓기 때문에 단말 (A)와 단말 (B)에서 수신되는 신호 간의 간섭이 발생할 확률이 높다.
반면, 도 1b와 같이 폭이 좁은 빔포밍이 이루어지는 경우, 신호간 간섭이 발생하면 간섭 신호가 클 가능성이 높다. 따라서, 상술한 바와 같이 단말이 채널 정보를 알 수 있는 경우, 간섭 제거가 용이하기 때문에 신호대 잡음비가 증가될 수 있다. 하지만, 빔폭이 좁기 때문에 단말이 이동하는 경우 수신 신호의 빔포밍 방향이 어긋날 가능성이 높고, 이로써 신호의 수신 성능이 열화 될 확률이 높다.
따라서, 본 발명은 단말의 이동성을 보장하기 위하여 상이한 빔폭을 갖는 신호를 전송하는 차등 빔포밍을 제안한다. 기지국은 전송할 신호의 중요도에 따라 빔 포밍을 차등적으로 적용할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차등 빔포밍을 설명하기 위한 도면이다.
기기국 A는 셀 A를 주관하고, 기기국 B는 셀 B를 주관하고, 단말 (A)는 기지국 A에서 송신한 신호를 수신하고, 단말 (B)는 기지국 B에서 송신한 신호를 수신한다고 가정하자.
기기국 A와 기기국 B는 단말이 항상 수신해야 하는 주요 정보에 대하여 빔포밍을 넓게 적용하고, 추가적으로 전송되는 정보는 중요도에 따라 빔포밍의 폭을 단계적으로 좁힐 수 있다. 즉, 전송할 신호의 중요도에 따라 우선순위(Priority)를 설정하고, 우선순위에 따라 빔폭이 조정될 수 있다.
즉, 본 발명에 따르면, 데이터의 중요도에 따라 우선순위가 설정되고, 다른 우선순위를 갖는 신호는 서로 다른 빔폭을 갖는다. 우선순위가 높을수록 빔의 폭은 커지고, 우선순위가 낮을수록 빔폭은 감소한다.
일 예에 따르면, 도 2에 도시된 바와 같이 빔은 세 개의 우선순위를 가질 수 있고, 제1 우선순위를 갖는 빔이 가장 넓게, 가장 낮은 우선순위를 갖는 빔이 가장 좁게 포밍될 수 있다. 서로 다른 우선순위를 갖는 신호들은 서로 직교한 자원(orthogonal resource)에 할당될 수 있다.
본 발멸의 일 예에 따르면 인코딩 데이터가 입력 데이터를 포함하는 채널 코드에서, 정보비트에 높은 우선순위를 설정하고, 패리티비트에 낮은 우선순위를 설정할 수 있다. 채널 코드는 정보비트 만으로 신호를 복원할 수 있고, 패리티비트의 길이를 조절함으로써 쉽게 부호율 호환 코드(rate-compatible code)를 생성할 수 있는 특징을 갖는다. 채널 코드에서는 일반적으로 정보비트가 패리티비트보다 중요하다. 만약, 정보비트가 채널을 통과하는 과정에서 열화가 되면, 패리티비트가 채널을 통과하여 열화된 경우보다 성능이 나쁘다.
따라서, 보다 중요한 정보인 정보비트에 제1 우선순위를 설정하고, 패리티비트에 제2 우선순위를 설정할 수 있고, 기지국은 정보비트에 대한 신호의 빔폭을 패리티비트에 대한 신호의 빔폭보다 넓게 형성할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 계층적 비디오 코딩 신호에도 차등 빔포밍이 적용될 수 있다. 복수의 계층을 포함하는 비디오 코딩의 경우, 가장 기본이 되는 기본 계층(Base Layer)에 대한 정보가 가장 중요하다. 기본 계층에 기초하여 코딩될 수 있는 향상 계층(Enhancement layer)은 기본 계층에 대한 정보가 손실되거나 열화되는 경우 정상적으로 수신 또는 디코딩될 수 없다.
시간적 스케일러빌러티(Temporal Scalability), 공간적 스케일러빌러티 (Spatial Scalability) 또는 화질적 스케일러빌러티(Quality Scalability) 등과 같이 서로 다른 스케일러빌러티가 적용되는 비디오 코딩에서 기본 계층에 가장 높은 제1 우선순위를 설정하여 가장 넓은 빔포밍을 적용하고, 계층이 높아질수록 향상 계층에 낮은 우선순위를 설정하여 빔폭을 감소시킬 수 있다.
상술한 예 이외에도 빔의 우선순위는 데이터의 종류 및 중요도에 다양하게 설정될 수 있다. 음성 및 영상 신호에 따라 우선순위가 설정될 수 있다.
정보의 중요도에 따라 이와 같이 차등 빔포밍을 적용하면, 단말이 이동하거나 기지국이 보유한 채널 정보가 부정확한 경우에도 단말은 핵심 정보를 수신할 수 있다. 또한, 기지국의 채널 정보가 정확한 경우에는 추가적인 정보를 수신함으로써 단말은 추가적인 신호를 복호할 수 있으므로 수신 정보의 신뢰도, 정확도, 품질 등을 향상시킬 수 있다.
빔폭은 송신단에서 소정의 의도에 따라 신호를 가공하는 프리 코딩 프로세싱에 사용되는 프리 코더에 의하여 결정될 수 있다. 즉, 빔폭은 프리 코딩 매트릭스에 반영될 수 있고, 특정 프리 코딩 인덱스에 대응하여 빔폭이 결정될 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 셀 A와 셀 B가 인접한 셀 에지 영역에서는 기기국 A에서 송신한 빔과 기기국 B에서 송신한 빔 사이의 간섭이 발생할 수 있다. 이런 경우, 단말 A와 단말 B에서 간섭 신호를 제거할 수 있도록 기지국 A 및 기지국 B는 셀의 인접 영역에 서로 다른 우선순위를 갖는 신호를 할당할 수 있다.
셀 A를 주관하는 기지국 A에서 우선순위가 높은 신호를 소정 자원에 할당한경우, 인접 셀 B를 주관하는 기지국 B는 해당 자원에 우선순위가 낮은 신호를 할당할 수 있다. 예를 들어, 기지국 A와 기지국 B가 1부터 N의 우선순위를 갖는 신호를 송신할 수 있다면, 단말 A를 위하여 우선순위 1이 할당된 자원에 단말 B를 위하여 우선순위 N부터 역순으로 신호가 할당될 수 있다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따라 셀 A의 단말 A에 할당되는 자원을 도시한 도면이고, 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따라 셀 B의 단말 B에 할당되는 자원을 도시한 도면이다.
도시된 바와 같이, 기지국 A는 두 개의 우선순위, 즉 제1 우선순위와 제2 우선순위를 갖는 신호를 시간축에 대한 밴드 영역에 할당할 수 있다. 이 때, 기지국 B는 단말 A에 대하여 제1 우선순위를 갖는 신호가 할당된 자원에 단말 B에 대하여 제2 우선순위를 갖는 신호를 할당하고, 반대로, 단말 A에 대하여 제2 우선순위를 갖는 신호가 할당된 자원에 단말 B에 대하여 제1 우선순위를 갖는 신호를 할당한다. 즉, 기지국 A 와 기지국 B는 동일한 자원에 서로 다른 우선순위를 갖는 신호르 할당한다. 상술한 바와 같이, 서로 다른 우선순위를 갖는 신호는 서로 다른 빔폭을 가지며, 이는 차등 빔포밍을 의미한다.
이와 같이, 차등 빔포밍이 수행되는 경우 단말 A의 신호에 단말 B의 신호 간섭이 미칠 확률은 감소된다.
또는, 제1 우선순위를 갖는 신호에 제2 우선순위를 갖는 신호의 간섭이 발생하더라도 빔폭이 좁은 신호에 의하여 강한 간섭이 발생할 수 있다. 간섭 신호가 강한 경우에는 단말 A가 단말 B의 참조 신호를 알면 단말 B의 신호를 제거하기 용이하다. 또한, 단말 A가 낮은 우선순위를 갖는 신호를 수신하는 경우에는 신호의 수신 파워가 기지국 B로부터 오는 높은 우선순위의 간섭 신호보다 크므로 신호 복원에 유리하다.
도 4a는 본 발명의 다른 실시예에 따라 셀 A의 단말 A에 할당되는 자원을 도시한 도면이고, 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따라 셀 B의 단말 B에 할당되는 자원을 도시한 도면이다.
본 실시예에 따를 경우, 정보의 중요도에 따라 송신 전력을 차등 적용할 수있다. 즉, 우선순위가 높은 신호일수록 높은 송신 전력이 할당될 수 있다. 예를 들어, 기지국 A와 기지국 B가 1부터 N의 우선순위를 갖는 신호를 송신할 수 있다면, 단말 A를 위하여 우선순위 1이 할당된 자원에 단말 B를 위하여 우선순위 N부터 역순으로 신호가 할당될 수 있다. 이 때, 기지국 A와 기지국 B는 우선순위가 높을수록 높은 송신 전력을 할당한다. 단말 A에서 높은 전력의 신호가 할당되면 단말 B에는 낮은 전력의 신호가 할당된다.
도 4a와 같이, 기지국 A는 세 개의 우선순위, 즉 제1 우선순위, 제2 우선순위와 제3 우선순위를 갖는 신호를 시간축에 대한 밴드 영역에 할당할 수 있다. 이 때, 기지국 B는 단말 A를 위하여 제1 우선순위를 갖는 신호가 할당된 자원에 단말 B를 위하여 제2 우선순위 및 제3 우선순위를 갖는 신호를 할당하고, 반대로, 단말 A를 대하여 제2 우선순위 및 제3 우선순위를 갖는 신호가 할당된 자원에 단말 B에 대하여 제1 우선순위를 갖는 신호를 할당할 수 있다.
본 실시예와 같이 차등적인 빔포밍에 차등적으로 송신 전력을 할당하면, 우선순위가 높은 신호에 들어오는 간섭의 세기가 약하므로 우선순위가 높은 신호를 안정적으로 수신할 수 있다. 또한, 우선순위가 낮은 신호에 들어오는 간섭의 세기는 강하므로 단말이 간섭 신호의 채널 정보를 알면 간섭을 제거하기 용이하다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 인접하게 위치하고 있는 셀을 설명하기 위한 개략도이다. 도시된 바와 같이, 셀 A를 중심으로 셀 B과 셀 C가 삼각형 구조로 인접하게 배열되어 있다.
각 셀을 주관하는 개별적인 기지국은 동일한 자원에 서로 다른 우선순위를 갖는 신호를 배치하기 위하여 사전에 설정된 프레임 구조를 이용한다.
각 셀에 공급되는 자원은 신호 간섭 가능성이 낮은 내측 자원(Ineer)와 셀 간 간섭이 예상되는 외측 자원(Outer)으로 나누어진다. 본 발명에서 내측 자원은 셀의 안쪽 영역에 제공되는 자원을 나타내고, 외측 자원은 셀의 경계, 셀의 에지 영역, 셀 간의 인접한 영역으로 제공되는 자원을 나타낸다. 셀의 자원은 내측 자원과 외측 자원으로 나누어진 부분 주파수 재사용(Fractional Frequency reuse) 형태로 활용되고, 외측 자원에 할당된 부분 주파수는 복수의 우선순위(Priority)를 갖는 신호에 할당될 수 있다. 다만, 본 발명에 따를 경우, 자원이 내측 자원과 외측 자원으로 나누어 지지만, 모든 셀은 주파수 자원을 부분적으로 활용하는 것이 아니라 모든 주파수 자원을 사용할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 자원 할당 프레임 구조를 나타낸다.
도 6에서 가로 방향은 자원 블록(resource block)을 나타내고, 세로축은 각 셀에 할당되는 자원(Resource Block, RB)을 나타낸다.
셀 A 및 셀 B에는 복수의 우선순위를 갖는 자원이 할당되고, 셀 C에는 내측 영역에 제공되는 내측 자원이 할당된다. 도시된 바와 같이, 셀 A를 주관하는 기지국 A가 1 내지 N 중 어느 하나인 n번째 우선순위를 갖는 신호를 할당하는 경우, 셀 B를 주관하는 기지국 B는 N+1-n 번째 우선순위를 갖는 신호를 자원에 할당한다.
즉, 기지국 A와 기지국 B는 우선순위가 동일하지 않은 신호가 동일한 자원에 할당되도록 빔포밍을 수행하고, 되도록 우선순위의 차이가 크도록 자원을 할당할 수 있다. 기지국 A가 제1 우선순위를 갖는 신호를 할당하는 자원에 기지국 B는 제N 우선순위를 갖는 신호를 할당하고, 기지국 A가 제N 우선순위를 갖는 신호를 할당하는 자원에 기지국 B는 제1 우선순위를 갖는 신호를 할당할 수 있다. 기지국들은 사전에 설정된 도 6과 같은 자원 할당 프레임에 기초하여 자원을 할당하고, 따라서, 우선순위는 셀 ID와 연동하여 설정될 수 있다.
기지국 A와 기지국 B가 할당하는 자원은 외측 자원 또는 내측 자원일 수 있다.
내측 영역에 더 많은 사용자가 존재하여 내측 신호가 더 많이 할당되어야 하는 경우에는 동일한 자원에 내측 자원의 신호들을 추가적으로 배치할 수 있다. 모든 셀에 내측 자원이 할당되는 열이 도 6에 추가될 수 있다.
우선순위가 낮은 신호가 좁은 폭으로 빔포밍되는 경우, 신호의 도달 거리가 길어져서 좁은 폭의 빔이 셀 C과 같이 내측 자원이 할당된 영역에 간섭을 일으킬 수 있다. 이 경우, 셀 C를 주관하는 기지국 C는 내측 자원의 신호를 주파수 호핑(Frequency hoppping)할 수 있다. 이를 통해 주파수 채널이 변동되므로 내측 자원의 신호와 간섭을 일으키는 낮은 우선순위를 갖는 신호가 겹쳐지는 확률을 줄일 수 있다.
내측 자원이 할당되는 셀 C의 단말은 외측 자원을 할당받은 단말과 달리 인접 셀로부터 발생하는 간섭을 제거할 수 있는 정보(예를 들어, 간섭 신호의 참조 신호)를 가지고 있지 않기 때문에 간섭에 대응하기 어렵다. 따라서, 해당 셀의 기지국은 주파수 호핑을 통하여 자원이 할당되는 단말을 변경함으로써 단말에 발생하는 간섭을 줄일 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 자원 할당 프레임 구조를 나타낸다.
도 7의 가로축은 자원(Resource)을 나타내고, 동일한 자원에 할당되는 각 셀의 신호가 패턴(Pattern)으로 표시되어 있다.
도시된 바와 같이, 본 실시예에 따를 경우, 자원은 내측 자원과 외측 자원으로 나눠지고, 외측 자원은 우선순위에 따라 나눠진다. 자원은 부분 주파수 재사용처럼 전력 제어를 통해 내측 자원과 외측 자원으로 나누어지거나, 수직 빔포밍(Vertical Beamforming)의 양각(Elevation angle)에 따라 나누어질 수 있다. 즉, 양각이 커서 빔이 향하는 곳이 셀 안쪽인 경우 내측 자원으로 간주할 수 있다.
패턴 1에 따르면, 셀 A에 대하여 자원 1에 제1 우선순위를 갖는 외측 자원이 할당되는 경우, 셀 B에 대하여 제2 우선순위를 갖는 외측 자원이 할당된다. 셀 C에는 내측 자원이 할당된다.
패턴 1, 패턴 2, 패턴 3과 같이 내측 자원은 동일 자원에 대하여 하나의 셀에 할당될 수 있고, 내측 영역의 사용자가 많아 내측 자원이 많이 필요한 경우, 패턴 4 및 패턴 5와 같이 모든 셀에 내측 자원이 할당될 수도 있다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 자원 할당 프레임 구조를 나타낸다.
도 8의 AI-k는 셀 A의 내측 자원을 할당받은 k번째 단말을 나타내고, AO-k는 셀 A의 외측 자원을 할당받은 k번째 단말을 나타내며, 유사하게 BI-k는 셀 B의 내측 자원을 할당받은 k번째 단말을 나타내고, BO-k는 셀 B의 외측 자원을 할당받은 k번째 단말을 나타낸다. CI-k는 셀 C의 내측 자원을 할당받은 k번째 단말을 의미하고, CO-k는 셀 C의 외측 자원을 할당받은 k번째 단말을 나타낸다.
외측 영역에 위치하는 단말에서 간섭이 발생했을 때, 외측 자원의 신호, 특히 빔폭이 작은 제2 우선순위를 갖는 신호에 대한 간섭의 경우, 단말은 간섭 신호에 대한 정보를 가지고 있다. 하지만, 내측 영역에 위치하여 내측 자원에 대한 신호를 수신하는 단말은 간섭을 일으키는 간섭신호에 대한 정보를 가지고 있지 않아 간섭 제거가 쉽지 않다.
내측 영역에 위치하고 있는 단말에서 발생할 수 있는 간섭을 방지하기 위하여 본 실시예에 따르면 기지국 C는 내측 자원을 할당할 때 사용자를 변경하는 스케줄링, 즉 자원을 첫 번째 단말(CI-1)에서 두 번째 단말(CI-2)로 이동하는 주파수 호핑을 수행한다.
이를 통하여, 단말은 외측 자원의 제1 우선순위와 제2 우선순위를 갖는 신호와 내측 자원의 신호를 보다 안정적으로 수신할 수 있다.
외측 자원의 제2 우선순위 신호를 호핑하면 호핑된 제 2 우선순위 신호로부터 간섭을 받는 단말이 새롭게 발생하고, 이 단말은 간섭 신호의 복호를 위한 간섭 정보를 수신해야 한다. 하지만, 내측 자원의 신호는 복호 할 필요가 없으므로 내측 자원을 호핑하는 경우 신호 교환을 위한 오버헤드(overhead)가 발생하지 않는다.
도 9a와 도 9b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 자원 할당 프레임 구조를 나타낸다. 도 9a와 도 9b의 가로축은 직교한 자원(orthogonal resource)을 나타내고, 세로축은 각 셀에 대하여 동일한 자원에 할당된 신호를 나타낸다.
도 9a와 도 9b를 참조하면, 본 실시예에 따를 경우 내측 자원도 외측 자원처럼 우선순위에 따라 분할되어 할당될 수 있다. 도 9a에 도시된 바와 같이, 패턴 1, 패턴 2 및 패턴 3에는 내측 자원으로 제2 우선순위를 갖는 신호가 할당되고, 도 9b의 패턴 1, 패턴 2 및 패턴 3에는 내측 자원으로 제1 우선순위를 갖는 신호가 할당된다. 내측 자원이 더 필요한 경우, 패턴 4 또는 패턴 5이 추가적으로 배열될 수 있다.
내측 자원이 우선순위에 따라 나뉘는 경우, 낮은 우선순위를 갖는 신호에 의한 간섭을 줄이기 위하여 높은 우선순위를 갖는 내측 자원의 신호를 인접한 셀의 낮은 우선선위를 갖는 신호의 외측 자원과 겹쳐지 않게 배치하는 것이 바람직하다.
도 9a의 자원 할당 프레임 구조에 따르면, 패턴 4와 같이 각 셀은 제1 우선순위를 갖는 내측 자원을 공유하기 때문에 인접 셀에 의한 간섭 발생 확률이 작다. 또한, 샤프한 제2 우선순위를 갖는 내측 자원의 신호에 의하여 제1 우선순위를 갖는 외측 자원의 신호에 간섭이 발생할 수 있으므로, 도 9a의 자원 할당 프레임 구조는 외측 자원의 신호보다 내측 자원의 신호를 보다 안정적으로 수신할 수 있는 특징을 갖는다.
한편, 도 9b의 자원 할당 프레임 구조에 따르면 제1 우선순위를 갖는 내측 자원과 제1 우선순위를 갖는 외측 자원이 동일한 자원에 할당되므로 빔폭이 넓은 내측 자원에 의하여 외측 자원의 신호에 간섭이 발생할 가능성이 적고, 패턴 4에는 제2 우선순위를 갖는 내측 자원의 신호가 동일한 자원에 할당되므로 서로 폭이 작은 빔이 형성되기 때문에 간섭이 발생할 가능성이 낮다. 즉, 도 9b의 자원 할당 프레임 구조는 내측 자원의 신호보다 외측 자원의 신호를 보다 안정적으로 수신할 수 있는 특징을 갖는다.
기지국은 안정적으로 수신되기 원하는 신호에 따라 자원 할당 프레임 구조를 선택하여 자원을 할당할 수 있다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 자원 할당 프레임 구조를 나타낸다.
도 10은 복수의 우선순위를 갖는 내측 자원이 할당되는 경우, 내측 자원의 신호를 주파수 호핑하는 자원 할당 프레임 구조를 나타낸다. 도시된 바와 같이, 도 10은 도 9a의 자원 할당 프레임 구조에서 제2 우선순위를 갖는 내측 자원이 호핑되는 것을 보여준다.
도 10에서 AI-k는 셀 A의 내측 자원을 할당받은 k번째 단말을 나타내고, AO-k는 셀 A의 외측 자원을 할당받은 k번째 단말을 나타내며, 유사하게 BI-k는 셀 B의 내측 자원을 할당받은 k번째 단말을 나타내고, BO-k는 셀 B의 외측 자원을 할당받은 k번째 단말을 나타낸다. CI-k는 셀 C의 내측 자원을 할당받은 k번째 단말을 의미하고, CO-k는 셀 C의 외측 자원을 할당받은 k번째 단말을 나타낸다.
도 10의 제4 열(Column 4)와 같이 각 셀의 단말은 제1 우선순위를 갖는 내측 자원을 공유하기 때문에 외측 자원에 의한 간섭 발생 확률이 작다. 또한, 넓은 빔폭의 제1 우선순위를 갖는 외측 자원의 신호는 내측 자원의 제2 우선순위의 신호의 영향을 크지 받지 않는다. 따라서, 도 10의 자원 할당 프레임 구조는 외측 자원의 제1 우선순위의 신호와 내측 자원의 제2 우선순위의 신호를 보다 안정적으로 수신할 수 있는 구조에 해당한다.
이러한 자원 할당 구조에서, 외측 자원의 제2 우선순위의 신호를 호핑하는 경우에는, 호핑된 제2 우선순위의 신호로부터 간섭을 받는 새로운 단말이 간섭을 제거하기 위하여 즉 간섭 신호의 복호를 위한 정보를 수신해야 하지만, 내측 자원의 제2 우선순위의 신호를 수신하는 단말을 간섭 신호를 복호할 필요가 없기 때문에 신호 교환을 위한 오버헤드가 발생하지 않는다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 자원 할당 프레임 구조를 나타낸다.
도 11과 같이, 본 실시예에 따른 자원 할당 프레임 구조에서는 높은 우선순위를 갖는 신호에 더 많은 자원이 할당된다. 각 기지국은 높은 우선순위를 갖는 신호에 더 많은 자원을 할당할 수 있다. 높은 우선순위를 갖는 신호는 빔폭이 넓기 때문에 단말의 수신 신호의 세기가 약해질 수 있다. 우선순위가 높은 신호에 보다 많은 자원을 할당함으로써 신호의 세기가 약해지는 단점을 보완할 수 있다. 다만, 이 경우에도, 동일 자원에 동일한 우선순위의 신호가 배치되는 것을 최소화하는 것이 바람직하다.
도 11을 참조하면, 각 셀에는 제1 우선순위를 갖는 신호, 제2 우선순위를 갖는 신호 및 내측 영역의 신호가 할당된 후, 각 셀의 외측 영역에는 제1 우선순위를 갖는 신호가 할당된다. 즉, 제2 우선순위를 갖는 신호보다 제1 우선순위를 갖는 신호가 더 많은 자원에 할당된다. 더 많은 자원이 할당되어야 하는 제1 우선순위의 신호는 다른 신호와의 간섭이 발생하지 않도록 다른 셀의 내측 자원과 함께 배치된다.
제1 우선순위를 갖는 신호가 더 많이 할당되기 위하여 도 11의 네 번째 열부터 여섯 번째 열(Column 4~ Column 6)이 추가적으로 반복될 수 있다.
또한, 내측 자원이 더 많이 제공되어야 하는 경우에는 일곱 번째 열(Column 7)과 같이 동일한 자원에 내측 신호를 추가적으로 배치될 수 있다.
도 12와 도 13은 도 11의 자원 할당 프레임 구조에서 내측 자원의 신호가 복수의 우선순위를 갖는 경우를 나타낸다.
도 12의 경우, 내측 자원의 제1 우선순위를 갖는 신호는 제1 우선순위를 갖는 외측 자원과 같이 배치되므로, 외측 신호에 의한 간섭을 덜 받는다. 따라서, 도 12의 자원 할당 프레임 구조는 외측 자원 보다 제1 우선순위를 갖는 내측 자원의 신호를 보다 안정적으로 수신할 수 있는 특징을 갖는다.
반면, 도 13의 경우, 제1 우선순위를 갖는 내측 자원과 제1 우선순위를 갖는 외측 자원이 동일한 자원에 할당되므로 빔폭이 넓은 내측 자원에 의하여 외측 자원의 신호에 간섭이 발생할 가능성이 적고, 네 번째 열부터 여섯 번째 열에는 제1 우선순위를 갖는 외측 자원의 신호와 다른 셀의 내측 자원이 동일한 자원에 할당되므로 외측 자원에 간섭이 발생할 가능성이 낮다. 즉, 도 13의 자원 할당 프레임 구조는 내측 자원의 신호보다 외측 자원의 신호를 보다 안정적으로 수신할 수 있는 특징을 갖는다.
도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 자원 할당 프레임 구조를 나타낸다.
도 14는 도 11의 자원 할당 프레임 구조에서 내측 자원의 신호가 주파수 호핑되는 것을 보여준다.
도 14에서 AI-k는 셀 A의 내측 자원을 할당받은 k번째 단말을 나타내고, AO-k는 셀 A의 외측 자원을 할당받은 k번째 단말을 나타내며, 유사하게 BI-k는 셀 B의 내측 자원을 할당받은 k번째 단말을 나타내고, BO-k는 셀 B의 외측 자원을 할당받은 k번째 단말을 나타낸다. CI-k는 셀 C의 내측 자원을 할당받은 k번째 단말을 의미하고, CO-k는 셀 C의 외측 자원을 할당받은 k번째 단말을 나타낸다.
외측 자원의 제2 우선순위의 신호를 호핑하는 경우에는, 호핑된 제2 우선순위의 신호로부터 간섭을 받는 새로운 단말이 간섭을 제거하기 위하여 즉 간섭 신호의 복호를 위한 정보를 수신해야 하지만, 내측 자원의 제2 우선순위의 신호를 수신하는 단말은 간섭 신호를 복호 할 필요가 없기 때문에 신호 교환을 위한 오버헤드가 발생하지 않는다.
도 15는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 자원 할당 프레임 구조를 나타낸다.
도 15에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따를 경우, 자원은 내측 자원과 외측 자원으로 분할되고, 외측 자원은 세 개의 우선순위를 갖는 신호로 분할될 수 있다. 특정 셀에 제1 우선순위의 신호가 할당되면, 인접 셀에는 제3 우선순위를 갖는 신호가 할당되고, 다른 인접 셀에는 내측 자원이 할당될 수 있다. 또는 특정 셀에 제2 우선순위를 갖는 신호가 할당되면, 다른 인접 셀에는 내측 자원이 할당될 수 있다.
제1 우선순위를 갖는 신호를 수신하는 단말이 동일한 자원에 할당된 제3 우선순위를 갖는 신호를 복호하기 위한 정보를 가지고 있다고 가정하면, 단말은 제3 우선순위를 갖는 신호를 복호하여 간섭을 제거할 수 있다.
도 15의 프레임 구조에서, 내측 자원에 대한 주파수 호핑이 수행되는 것도 가능하다.
도 16은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 자원 할당 프레임 구조를 나타낸다.
도 16은 도 15의 자원 할당 프레임 구조에서, 높은 우선순위를 갖는 신호에 더 많은 자원이 할당되는 것을 보여준다. 각 기지국은 높은 우선순위를 갖는 신호에 더 많은 자원을 할당할 수 있다. 높은 우선순위를 갖는 신호는 빔폭이 넓기 때문에 단말의 수신 신호의 세기가 약해질 수 있다. 우선순위가 높은 신호에 보다 많은 자원을 할당함으로써 신호의 세기가 약해지는 단점을 보완할 수 있다. 다만, 이 경우에도, 동일 자원에 동일한 우선순위의 신호가 배치되는 것을 최소화하는 것이 바람직하다.
도 16을 참조하면, 패턴 1 내지 패턴 3에 나타난 것과 같이 각 셀에는 제1 우선순위를 갖는 신호, 제3 우선순위를 갖는 신호 및 내측 영역의 신호가 할당되고, 패턴 4 내지 패턴 7에 따르면 같이 각 셀에는 제1 우선순위를 갖는 신호, 제2 우선순위를 갖는 신호 및 내측 영역의 신호가 할당된다. 즉, 각 셀에는 제2 우선순위에 대한 신호와 제3 우선순위에 대한 신호 보다 제1 우선순위를 갖는 신호가 더 많이 할당된다.
다른 일 예에 따라, 더 많은 자원이 할당되어야 하는 제1 우선순위의 신호는 다른 신호와의 간섭이 발생하지 않도록 다른 셀의 내측 자원과 함께 배치될 수 있다.
또한, 내측 자원이 더 많이 제공되어야 하는 경우에는 패턴 7과 같이 동일한 자원에 내측 자원의 신호를 추가적으로 배치될 수 있다.
도 17은 본 발명의 다른 실시예에 따라 인접하게 위치하고 있는 셀을 설명하기 위한 개략도이다.
도시된 바와 같이, 각 셀은 육각형 내에 구획된 셀 내에 존재할 수 있다. 도 5와 비교하여 하나의 육각형에 하나의 셀이 형성되는 것이 아니라 하나의 육각형의 구획된 영역이 셀로 구분될 수 있다. 셀 A, 셀 B 및 셀 C는 각각 서로 인접하게 위치하고 있다.
도 17의 작은 육각형은 내측 자원이 할당되는 내측 영역, 즉 내측 셀을 나타내고, 큰 육각형은 외측 자원이 할당되는 외측 영역, 즉 외측 셀을 나타낸다.
도 17의 각 셀에 위치하고 있는 단말은 상기 도 6 내지 도 16에 설명되어 있는 프레임 구조에 따른 신호를 수신할 수 있다.
도 18은 본 발명의 다른 실시예에 따라 인접하게 위치하고 있는 셀을 설명하기 위한 개략도이다.
도시된 바와 같이, 각 영역은 내측 셀과 외측 셀로 구분되지 않고, 하나의 셀을 형성한다. 셀 A, 셀 B 및 셀 C는 각각 서로 인접하게 위치하고 있으며, 본 실시예에 따를 경우, 하나의 셀에는 내측 자원와 외측 자원의 구분 없이 복수의 우선순위를 갖는 신호가 할당 될 수 있다.
도 19는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 자원 할당 프레임 구조를 나타낸다.
도 19는 도 18과 같이 셀에 할당되는 자원이 내측 자원 및 외측 자원으로 구분되지 않는 경우, 할당되는 신호에 대한 프레임 구조를 나타낸다.
도시된 바와 같이, 각 셀에는 우선순위를 갖는 신호가 할당될 수 있고, 우선순위가 높은 신호는 우선순위가 낮은 신호와 동일한 셀에 할당될 수 있다.
도 19의 제2 열에는 셀 B와 셀 C에 제1 우선순위의 신호가 할당되고, 제4 열과 같이 다시 셀 C에 제1 우선순위를 갖는 신호가 할당되는 경우, 셀 B가 아닌 셀 A에 제1 우선순위를 갖는 신호가 할당된다. 즉, 우선순위가 높은 신호끼리 겹치는 경우에는 반복해서 동일한 셀로 겹쳐지지 않게 배치될 수 있다.
도 20은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 자원 할당 프레임 구조를 나타낸다.
도 20 역시 도 19의 프레임 구조와 같이 자원을 내측 자원과 외측 자원으로 나누지 않는다. 도 20의 프레임 구조에 따르면 제2 우선순위의 신호가 제1 우선순위의 순위보다 더 많이 할당되어 있다. 동일한 자원에는 두 개의 셀에 제2 우선순위의 신호가 할당되어 있고, 제4 열과 같이 모든 셀에 제2 우선순위의 신호가 할당될 수도 있다. 제2 우선순위의 신호가 추가적으로 더 많은 경우 제4 열이 반복적으로 배치될 수 있다.
제2 우선순위의 신호가 아닌 제1 우선순위의 신호가 더 많이 할당되는 경우, 도 20의 프레임 구조에서 제2 우선순위와 제1 우선순위가 서로 바뀌어 할당될 수 있다.
도 21은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 자원 할당 프레임 구조를 나타낸다.
도 15에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따를 경우, 자원은 세 개의 우선순위를 갖는 신호로 분할될 수 있다. 특정 셀에 제1 우선순위의 신호가 할당되면, 인접 셀에는 제2 우선순위를 갖는 신호가 할당되고, 다른 인접 셀에는 제3 우선순위를 갖는 신호가 할당될 수 있다. 특정 우선순위에 갖는 신호가 많은 경우, 동일한 셀에 이러한 특정 우선순위를 갖는 신호가 할당되는 열이 추가될 수 있다.
제1 우선순위를 갖는 신호를 수신하는 단말이 동일한 자원에 할당된 제2 우선순위를 갖는 신호와 제3 우선순위를 갖는 신호를 복호하기 위한 정보를 가지고 있다고 가정하면, 단말은 제2 우선순위와 제3 우선순위를 갖는 신호를 복호하여 간섭을 제거할 수 있다.
도 22는 본 발명에 따른 자원 할당 및 신호 처리를 설명하기 위한 제어 흐름도이다. 도 22를 참조하여 기지국의 자원 할당 방법 및 단말의 신호 처리 방법을 설명하면 다음과 같다. 설명의 편의를 위하여 기지국 A 및 기지국 B는 복수의 우선순위를 갖는 신호를 단말 A에 제공할 수 있다고 가정하고, 단말 A는 기지국 A가 주관하는 셀 A와 기지국 B가 주관하는 셀 B의 인접 영역에서 셀 A의 신호를 주로 수신하는 단말로 가정한다.
우선, 기지국 A와 기지국 B는 차등 빔포밍을 위하여 신호의 변조방식을 우선순위마다 다르게 조절할 수 있다. 즉, 기지국 A와 기지국 B는 높은 우선순위를 갖는 신호의 변조방식을 낮은 우선순위를 갖는 신호보다 낮추어 변조한다(S2210, S2211). 우선순위는 신호의 중요도 즉, 데이터의 중요도에 따라 결정될 수 있다. 우선순위가 높은 신호일수록 단말의 이동성 확보를 위하여 빔폭이 넓게 형성된다.
기지국 A와 기지국 B는 외측 자원 및 내측 자원 중 적어도 하나를 우선순위를 갖는 신로 분할할 수 있다. 즉 기지국 A와 기지국 B는 외측 자원을 우선순위를 갖는 신호로 분할할 수도 있고, 외측 자원 및 내측 자원 모두에 대하여 우선순위를 갖는 신호로 분할할 수도 있다.
우선순위가 높은 신호가 우선순위가 낮은 신호보다 넓게 빔포밍되는 경우, 상대적으로 빔폭이 작은 우선순위가 낮은 신호의 세기는 우선순위가 높은 신호의 세기보다 크다. 따라서, 단말이 셀 경계에서 우선순위가 높은 신호를 안정적으로 수신하기 위하여 우선순위가 높은 신호는 낮은 변조방식으로 변조되는 것이 바람직하다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상술한 바와 같이 우선순위 가 높은 신호의 변조방식을 낮춘 경우, 기지국 A와 기지국 B는 변조방식을 낮춘만큼 우선순위 가 높은 신호에 더 많은 자원을 할당하여 우선순위가 낮은 신호가 보내는 데이터 양과 동일한 양이 송신되도록 한다.
그런 후, 기지국 A와 기지국 B는 자원 할당에 대한 기설정된 프레임 구조에 따라 복수의 우선순위를 갖는 신호 또는 내측 신호를 빔포밍한다(S2220, S2221).
자원 할당 프레임 구조는 기지국 A에서 포밍할 제1 빔의 우선순위 및 기지국 B에서 포밍할 제2 빔의 우선순위에 대한 정보를 포함하고 있다. 각 기지국은 동일한 자원에 우선순위가 같는 신호를 할당하지 않는다. 이로써, 간섭 제거가 용이한 자원 할당이 가능해진다.
단말 A가 기지국 A에서 송신한 제1 우선순위를 갖는 신호, 제1 빔을 수신하면서, 기지국 B에서 송신한 제2 우선순위를 갖는 신호, 제2빔을 수신하는 경우, 단말 A는 제2 빔에 대한 참조 정보를 이용하여 제2 빔에 대한 간섭을 제거할 수 있다(S2230). 제2 빔은 우선순위가 낮아 빔폭이 얇은 샤프한 형태로 형성되기 때문에 간섭 크기가 크고, 이러한 경우 참조 정보를 이용하여 제2 빔에 대한 신호를 쉽게 복원할 수 있다.
만약, 기지국 A에서 내측 자원의 신호를 빔포밍하는 경우, 기지국 A는 내측자원의 신호를 주파수 호핑할 수 있다(S2240). 내측 자원의 신호를 수신하는 단말 A는 외측 자원을 할당받은 단말과 달리 인접 셀로부터 발생하는 간섭을 제거할 수 있는 정보(예를 들어, 간섭 신호의 참조 신호)를 가지고 있지 않기 때문에 간섭에 대응하기 어렵다. 따라서, 해당 셀의 기지국 A은 주파수 호핑을 통하여 자원이 할당되는 단말을 변경함으로써 단말 A에 발생하는 간섭을 줄일 수 있다.
도 22은 설명의 편의를 위하여 단말 A의 입장에서 기술되었으나. 단말 B와 기지국 B에 대해서도 동일하게 적용될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 밀집된 소형 셀 구조에서 이동하는 단말이 셀 에지, 즉 셀 간 인접 영역에 있는 경우에도 안정적으로 신호를 수신할 수 있는 자원 할당 방법을 제안한다. 이를 위하여 복수의 빔폭을 갖는 빔포밍이 수행되고, 빔폭은 신호의 중요도에 따라 결정될 수 있다. 인접한 기지국들은 기설정된 자원 프레임 구조에 따라 서로 직교한 자원을 할당하며, 우선순위에 따라 신호의 변조 방식 또는 전력량 또는 자원 할당량을 조절할 수 있다.
또한, 본 발명에 따를 경우, 내측 자원에 대한 신호가 주파수 호핑됨으로써, 신호 간섭 확률을 줄일 수 있다.
상술한 실시예에서, 방법들은 일련의 단계 또는 블록으로서 순서도를 기초로 설명되고 있으나, 본 발명은 단계들의 순서에 한정되는 것은 아니며, 어떤 단계는 상술한 바와 다른 단계와 다른 순서로 또는 동시에 발생할 수 있다. 또한, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 순서도에 나타난 단계들이 배타적이지 않고, 다른 단계가 포함되거나, 순서도의 하나 또는 그 이상의 단계가 본 발명의 범위에 영향을 미치지 않고 삭제될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
상술한 실시예는 다양한 양태의 예시들을 포함한다. 다양한 양태들을 나타내기 위한 모든 가능한 조합을 기술할 수는 없지만, 해당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자는 다른 조합이 가능함을 인식할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 이하의 특허청구범위 내에 속하는 모든 다른 교체, 수정 및 변경을 포함한다고 할 것이다.

Claims (10)

  1. 자원 할당 방법에 있어서,
    제1 셀을 주관하는 제1 기지국에서 기설정된 자원 할당 프레임 구조에 따라 소정의 자원에 외측 자원의 신호를 할당하는 단계와;
    상기 제1 셀과 인접한 제2 셀을 주관하는 제2 기지국에서 상기 자원 할당 프레임 구조에 따라 상기 자원에 내측 자원의 신호를 할당하는 단계와;
    상기 내측 자원의 신호가 상기 외측 자원의 신호와 겹치는 경우, 상기 제2 기지국이 상기 내측 자원에 대한 신호를 주파수 호핑하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자원 할당 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 기지국에서 상기 자원에 제1 빔폭을 갖는 신호를 할당하는 경우,
    상기 제1 셀과 상기 제2 셀에 인접한 제3셀을 주관하는 제3 기지국에서 상기 자원 할당 프레임 구조에 따라 상기 자원에 상기 제1 빔폭과 상이한 제2 빔폭을 갖는 신호를 할당하는 단계를 포함하고,
    상기 제1 빔폭을 갖는 신호는 제1 우선순위를 갖는 신호이고, 상기 제2 빔폭을 갖는 신호는 상기 제1 우선순위와 다른 제2 우선순위를 갖는 신호인 것을 특징으로 하는 자원 할당 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 우선순위가 상기 제2 우선순위보다 높은 경우, 상기 제1 우선순위를 갖는 신호의 빔폭은 상기 제2 우선순위를 갖는 신호의 빔폭보다 큰 것을 특징으로 하는 자원 할당 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제1 우선순위가 상기 제2 우선순위보다 높은 경우, 상기 제1 우선순위를 갖는 신호의 송신 전력은 상기 제2 우선순위를 갖는 신호의 송신 전력보다 높은 것을 특징으로 하는 자원 할당 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 우선순위를 갖는 신호는 상기 제1 셀의 외측 자원에 할당되고, 상기 제2 우선순위를 갖는 신호는 상기 제3 셀의 외측 자원에 할당하는 것을 특징으로 하는 자원 할당 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 기지국이 상기 외측 자원에 1 내지 N 중 어느 하나인 n번째 우선순위를 갖는 신호를 할당하는 경우,
    상기 제3 기지국은 상기 외측 자원에 N+1-n 번째 우선순위를 갖는 신호를 할당하는 것을 특징으로 하는 자원 할당 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 내측 자원에 할당되는 신호는 복수의 우선순위를 갖는 신호를 포함하고,
    상기 주파수 호핑하는 단계는 상기 내측 자원에 할당되는 신호 중 낮은 우선순위를 갖는 신호를 주파수 호핑하는 것을 특징으로 하는 자원 할당 방법.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 제1 기지국 및 상기 제3 기지국은 우선순위가 높은 신호에 더 많은 자원을 할당하는 것을 특징으로 하는 자원 할당 방법.
  9. 단말의 신호 처리 방법에 있어서,
    자원 할당에 대한 소정의 자원 할당 프레임 구조에 따라 제1 셀을 주관하는 제1 기지국에서 포밍한 제1 빔 및 상기 자원 할당 프레임 구조에 따라 상기 제1 셀과 인접한 제2 셀을 주관하는 제2 기지국에서 포밍한 제2 빔을 수신하는 단계와;
    상기 제1 빔의 빔폭이 상기 제2 빔의 빔폭보다 큰 경우, 상기 제2 빔에 대한 참조 정보를 이용하여 상기 제2 빔에 대한 간섭을 제거하는 단계를 포함하고,
    상기 프레임 구조는 상기 제1 셀 및 상기 제 2셀에 할당되는 상기 제1 빔의 우선순위 및 상기 제2 빔의 우선순위에 대한 정보를 포함하고,
    상기 프레임 구조에서, 소정의 자원에 1 내지 N이 중 어느 하나인 n번째 우선순위를 갖는 제1 빔이 할당되면, 상기 제2 빔은 1 내지 N이 중 n번째 우선순위를 제외한 우선순위를 갖는 제2 빔이 상기 자원에 할당되는 것을 특징으로 하는 단말의 신호 처리 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 빔은 상기 제1 셀의 외측 자원에 할당된 신호이고, 상기 제2 빔은 상기 제2 셀의 외측 자원에 할당된 신호인 것을 특징으로 하는 단말의 신호 처리 방법.
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