KR101807816B1 - 분산 안테나 시스템에서 다중 사용자 다중 안테나 송수신을 위한 기지국의 통신 장치 및 통신 방법 - Google Patents

Abstract

기지국은 복수의 단말로부터 전송된 신호가 셀 내 설치된 복수의 리모트 라디오 헤드(Remote Radio Head, RRH)에 도착한 도착 시간을 획득하고, 설정된 기준 시간과 상기 복수의 RRH의 도착 시간을 이용하여 상기 복수의 단말과 상기 복수의 RRH간 도착 지연 시간을 계산하며, 상기 복수의 단말과 상기 복수의 RRH간 도착 지연 시간을 이용하여 상기 복수의 RRH 중에서 상기 상향링크 MU-MIMO의 수신에 참여할 RRH들을 선택한 후, 상기 복수의 단말과 상기 상향링크 MU-MIMO의 수신에 참여할 RRH들간 도착 지연 시간을 이용하여 상기 복수의 단말의 송신 시간을 조정한다.

Description

분산 안테나 시스템에서 다중 사용자 다중 안테나 송수신을 위한 기지국의 통신 장치 및 통신 방법{APPARATUS AND METHOD FOR COMMUNICATIG OF BASE STATION FOR MU-MIMO TRANSMISSION AND RECEPTION IN DISTRIBUTED ANTENNA SYSTEM}

본 발명은 분산 안테나 시스템에서 다중 사용자 다중 안테나 송수신을 위한 기지국의 통신 장치 및 통신 방법에 관한 것으로, 특히 분산 안테나 시스템에서 상향링크 방향으로 다중 사용자 다중 안테나 전송의 수신 성능 이득을 향상시키기 위한 기지국의 통신 장치 및 통신 방법에 관한 것이다.

협력통신을 통한 평균 셀 스펙트럼 효율 및 최대 데이터 전송 속도를 극대화 하기 위한 기술 중 하나로 고려중인 분산 안테나 시스템은 기지국의 셀 영역에 다수의 저전력 리모트 라디오 헤드(Remote Radio Head, RRH)들이 광케이블을 통해 분산 연결되어 통합 관리되는 시스템이다.

분산 안테나 시스템에서 복수 개의 RRH들은 상향링크 방향으로 한 개의 단말에서 송신되는 신호의 수신지점으로 활용되어 최적의 협력통신 수신 이득을 얻을 수 있다. 특히 복수의 단말들과 복수의 RRH들을 송수신지점으로 활용하면 상향링크 방향으로 평균 셀 스펙트럼 효율 및 최대 데이터 전송 속도를 극대화 하기 위한 상향링크 MU-MIMO를 활용할 수 있는 장점이 있다.

하지만 상향링크 MU-MIMO를 적극적으로 활용하기 위해서는 복수의 단말들과 복수의 RRH들간의 무선채널을 통해 발생하는 독립적인 수신 지연 시간 차로 인한 성능 열화 문제점을 고려하여야만 한다. 한 단말에서 송신되는 신호에 대해 복수의 RRH들이 수신지점으로 활용될 때, 복수의 RRH들 중에서 하나를 앵커 RRH를 정하고, 앵커 RRH의 수신 지연 시간을 기준으로 단말의 송신 시점을 조정 할 수 있지만 비앵커 RRH들의 수신 지연 시간을 모두 동일하게 맞출 수 없다는 문제점이 있다. 이와 같은 문제점으로 인해 복수의 단말들과 복수의 RRH들간의 수신 지연 시간 차이로 인해 상향링크 MU-MIMO의 수신 성능 열화가 발생하게 된다.

특히 상향링크 LTE-A MU-MIMO의 경우, 복수의 단말에서 송신되는 각 DMRS(Demodulated Reference Signal) 신호는 주파수 자원과 시간 자원을 같이 공유하며 CS(Cyclic Shift)와 OCC(Orthogonal Cover Code) 만으로 코드를 구분하는 특징을 가지고 있기 때문에 단말들간의 수신 지연 시간 차는 MU-MIMO의 수신 성능에 더 심각한 영향을 줄 수 있다.

본 발명이 해결하려는 과제는 분산 안테나 시스템에서 상향링크 MU-MIMO의 수신 성능 이득을 향상시킬 수 있는 분산 안테나 시스템에서 다중 사용자 다중 안테나 송수신을 위한 기지국의 통신 장치 및 통신 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 한 실시 예에 따르면, 셀 내 설치된 복수의 리모트 라디오 헤드(Remote Radio Head, RRH)가 연결되어 있는 기지국이 복수의 단말과 상향링크 MU-MIMO(multi user-multiple input multiple output) 통신하는 방법이 제공된다. 통신 방법은 상기 복수의 단말로부터 전송된 신호가 상기 복수의 RRH에 도착한 도착 시간을 획득하는 단계, 설정된 기준 시간과 상기 복수의 RRH의 도착 시간을 이용하여 상기 복수의 단말과 상기 복수의 RRH간 도착 지연 시간을 계산하는 단계, 상기 복수의 단말과 상기 복수의 RRH간 도착 지연 시간을 이용하여 상기 복수의 RRH 중에서 상기 상향링크 MU-MIMO의 수신에 참여할 RRH들을 선택하는 단계, 그리고 상기 복수의 단말과 상기 상향링크 MU-MIMO의 수신에 참여할 RRH들간 도착 지연 시간을 이용하여 상기 복수의 단말의 송신 시간을 조정하는 단계를 포함한다.

상기 선택하는 단계는 상기 복수의 단말과 상기 복수의 RRH간 도착 지연 시간을 이용하여 동일한 단말과 서로 다른 RRH간의 복수의 제1 도착 지연 시간 차를 계산하는 단계, 상기 복수의 제1 도착 지연 시간 차 중에서 제1 개수의 RRH를 선택하는 단계, 상기 복수의 단말과 상기 제1 개수의 RRH들간의 도착 지연 시간을 이용하여, 서로 다른 단말과 동일한 RRH간의 복수의 제2 도착 지연 시간 차와 서로 다른 단말과 서로 다른 RRH간의 복수의 제3 도착 지연 시간 차를 계산하는 단계, 그리고 상기 복수의 제2 도착 지연 시간 차와 상기 복수의 제3 도착 지연 시간 차를 이용하여 상기 상향링크 MU-MIMO의 수신에 참여할 제2 개수의 RRH들을 선택하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 제1 개수의 RRH를 선택하는 단계는 상기 복수의 제1 도착 지연 시간 차 중에서 작은 값을 가지는 제1 개수의 RRH를 선택하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 제2 개수의 RRH들을 선택하는 단계는 상기 제1 개수의 RRH들 각각에 대하여, 제2 도착 지연 시간 차와 제3 도착 지연 시간 차의 합이 작은 제2 개수의 RRH들을 선택하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 조정하는 단계는 동일한 단말과 선택된 제1 개수의 RRH들간의 도착 지연 시간을 이용하여, 각 단말에 대하여 상기 제1 개수의 RRH들간의 제1 최소 도착 지연 시간을 계산하는 단계, 동일한 단말과 선택된 제2 개수의 RRH들간의 도착 지연 시간을 이용하여, 각 단말에 대하여 제2 개수의 RRH들간의 제2 최소 도착 지연 시간을 계산하는 단계, 그리고 상기 각 단말에 대하여 계산된 제1 최소 도착 시간과 상기 각 단말에 대하여 계산된 제2 최소 도착 지연 시간을 이용하여 각 단말의 송신 시간을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 결정하는 단계는 상기 각 단말에 해당하는 제1 최소 도착 시간과 상기 각 단말에 해당하는 제2 최소 도착 시간의 합으로부터 상기 각 단말의 송신 시간을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 조정하는 단계는 상기 각 단말의 송신 시간을 상기 각 단말로 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 한 실시 예에 따르면, 셀 내 설치된 복수의 RRH가 연결되어 있는 기지국이 복수의 단말과 상향링크 MU-MIMO 통신하는 장치가 제공된다. 통신 장치는 프로세서, 그리고 송수신기를 포함한다. 상기 프로세서는 상기 복수의 단말로부터 전송된 신호가 상기 복수의 RRH에 도착한 도착 시간을 획득하고, 설정된 기준 시간과 상기 복수의 RRH의 도착 시간을 이용하여 상기 복수의 단말과 상기 복수의 RRH간 도착 지연 시간을 계산하며, 상기 복수의 단말과 상기 복수의 RRH간 도착 지연 시간을 이용하여 상향링크 MU-MIMO 수신에 참여할 RRH들을 선택한다. 그리고 상기 송수신기는 상기 복수의 RRH를 포함하며, 상기 복수의 RRH를 통해서 상기 복수의 단말로부터 전송된 신호를 수신한다.

상기 프로세서는 상기 복수의 단말과 상기 복수의 RRH간 도착 지연 시간을 이용하여 동일한 단말과 서로 다른 RRH간의 복수의 제1 도착 지연 시간 차를 계산하여 제1 개수의 RRH를 선택하며, 상기 복수의 단말과 상기 제1 개수의 RRH들간의 도착 지연 시간을 이용하여 서로 다른 단말과 동일한 RRH간의 복수의 제2 도착 지연 시간 차와 서로 다른 단말과 서로 다른 RRH간의 복수의 제3 도착 지연 시간 차를 계산하여 상기 상향링크 MU-MIMO의 수신에 참여할 제2 개수의 RRH들을 선택할 수 있다.

상기 프로세서는 복수의 제1 도착 지연 시간 차 중에서 작은 값을 가지는 제1 개수의 RRH를 선택할 수 있다.

상기 프로세서는 상기 제1 개수의 RRH들 각각에 대하여, 제2 도착 지연 시간 차와 제3 도착 지연 시간 차의 합이 작은 제2 개수의 RRH들을 선택할 수 있다.

상기 프로세서는 상기 복수의 단말과 상기 상향링크 MU-MIMO 수신에 참여할 RRH들간의 도착 지연 시간을 이용하여 상기 복수의 단말의 송신 시간을 결정할 수 있다.

상기 프로세서는 동일한 단말과 선택된 제1 개수의 RRH들간의 도착 지연 시간을 이용하여 각 단말에 대하여 상기 제1 개수의 RRH들간의 제1 최소 도착 지연 시간을 계산하고, 동일한 단말과 선택된 제2 개수의 RRH들간의 도착 지연 시간을 이용하여 각 단말에 대하여 제2 개수의 RRH들간의 제2 최소 도착 지연 시간을 계산하며, 상기 각 단말에 대하여 계산된 제1 최소 도착 시간과 상기 각 단말에 대하여 계산된 제2 최소 도착 지연 시간을 이용하여 각 단말의 송신 시간을 결정할 수 있다.

상기 프로세서는 상기 각 단말에 해당하는 제1 최소 도착 시간과 상기 각 단말에 해당하는 제2 최소 도착 시간의 합으로부터 상기 각 단말의 송신 시간을 결정할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 의하면, 분산안테나시스템의 상향링크 MU-MIMO 통신에서, 복수의 단말들과 복수의 RRH간 상대적인 수신 지연 시간차를 고려하여 상향링크 MU-MIMO 수신에 참여할 RRH를 선택하고, 선택된 RRH를 기준으로 단말들의 송신 시간을 조정함으로써, 상향링크 MU-MIMO의 수신 성능 이득을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 분산 안테나 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 상향링크 MU-MIMO를 설명하는 도면이다.
도 3은 단말들과 RRH들간의 도착 지연 시간 차에 따른 SNR 대비 BER을 시뮬레이션한 결과를 나타낸 도면이다.
도 4는 각 RRH에서 단말들간의 상대적인 도착 지연 시간차에 따른 수신 성능을 나타낸 그래프도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 상향링크 MU-MIMO에서의 도착 지연 시간차의 종류를 나타낸 도면이다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 실시 예에 따른 상향링크 MU-MIMO 수신에 참여할 RRH 선택 방법을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 상향링크 MU-MIMO 수신에 참여할 RRH 선택 방법 및 단말의 송신 시간 조정 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 RRH 선택 방법과 단말의 송신 시간 조정 방법에 의한 상향링크 MU-MIMO의 수신 성능을 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 기지국의 통신 장치를 나타낸 도면이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 및 청구범위 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈", "블록" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

명세서 전체에서, 단말(terminal)은 이동 단말(mobile terminal, MT), 이동국(mobile station, MS), 진보된 이동국(advanced mobile station, AMS), 고신뢰성 이동국(high reliability mobile station, HR-MS), 가입자국(subscriber station, SS), 휴대 가입자국(portable subscriber station, PSS), 접근 단말(access terminal, AT), 사용자 장비(user equipment, UE) 등을 지칭할 수도 있고, MT, MS, AMS, HR-MS, SS, PSS, AT, UE 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.

또한, 기지국(base station, BS)은 진보된 기지국(advanced base station, ABS), 고신뢰성 기지국(high reliability base station, HR-BS), 노드B(node B), 고도화 노드B(evolved node B, eNodeB), 접근점(access point, AP), 무선 접근국(radio access station, RAS), 송수신 기지국(base transceiver station, BTS), MMR(mobile multihop relay)-BS, 기지국 역할을 수행하는 중계기(relay station, RS), 기지국 역할을 수행하는 중계 노드(relay node, RN), 기지국 역할을 수행하는 진보된 중계기(advanced relay station, ARS), 기지국 역할을 수행하는 고신뢰성 중계기(high reliability relay station, HR-RS), 소형 기지국[펨토 기지국(femoto BS), 홈 노드B(home node B, HNB), 홈 eNodeB(HeNB), 피코 기지국(pico BS), 메트로 기지국(metro BS), 마이크로 기지국(micro BS) 등] 등을 지칭할 수도 있고, ABS, 노드B, eNodeB, AP, RAS, BTS, MMR-BS, RS, RN, ARS, HR-RS, 소형 기지국 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.

이제 본 발명의 실시 예에 따른 분산 안테나 시스템에서 다중 사용자 다중 안테나 전송을 위한 기지국의 통신 장치 및 통신 방법에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 분산 안테나 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 1을 참고하면, 분산 안테나 시스템(Distributed Antenna System: DAS)은 기지국(100) 및 복수의 RRH(110₁~110₆)를 포함한다.

기지국(100)은 셀을 관장하며, 셀 내 단말에 무선통신을 지원한다. 기지국(100)은 기저대역 신호 처리 기능을 수행하며, RRH(110₁~110₆)의 제어 기능 및 셀 내 단말과 송수신을 위한 무선 자원 할당 기능을 수행한다. 무선 자원은 시간, 주파수 및 전력 자원 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

RRH(110₁~110₆)는 기지국(100)이 관장하는 셀 내 분산되어 있으며, 광 케이블을 통해 기지국(100)과 연결된다. RRH(110₁~110₆)는 하나 이상의 안테나를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따르면, RRH(110₁~110₆)와 연결되어 있는 하나의 기지국(100)은 셀 내 단말과 다중 안테나 송수신(multiple input multiple output, MIMO) 채널을 형성하며, 셀 내 단말이 다수인 경우에 다중 사용자 MIMO(multi user MIMO, MU-MIMO) 통신을 지원할 수 있다.

MU-MIMO에는 하향링크 MU-MIMO와 상향링크 MU-MIMO가 있다. 하향링크 MU-MIMO는 하나의 기지국(100)이 RRH(110₁~110₆)를 통해서 전송을 수행하고, 복수의 단말이 동시에 수신을 수행한다. 상향링크 MU-MIMO는 복수의 단말이 전송을 수행하고, RRH(110₁~110₆)를 통해서 하나의 기지국(100)이 수신을 수행한다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 상향링크 MU-MIMO를 설명하는 도면이다.

도 2를 참고하면, 기지국(100)이 관장하는 셀은 복수의 단말(210, 220)을 포함할 수 있다. 단말(210, 220)은 하나 이상의 안테나를 포함할 수 있다.

셀 내에 4개의 RRH(110₁~110₄)가 분산되어 있다고 가정한다.

상향링크 MU-MIMO 전송에서, 단말(210, 220)은 전송을 수행하고, RRH(110₁~110₄)에 연결된 기지국(100)은 수신을 수행한다.

단말(210, 220)과 RRH(110₁~110₄) 사이에는 각각의 무선채널이 형성되며, RRH(110₁~110₄)의 공간적인 분리에 의해 각각의 무선채널은 독립적인 지연 시간을 가진다. 즉 각 단말(210, 220)에서 송신되는 신호는 각각의 무선채널을 통해서 독립적인 도착 지연 시간(T₁₁, T₁₂, T₁₃, T₁₄, T₂₁, T₂₂, T₂₃, T₂₄)을 가지고 RRH(110₁~110₄)에 도착된다. 도착 지연 시간(T₁₁, T₁₂, T₁₃, T₁₄, T₂₁, T₂₂, T₂₃, T₂₄)은 설정된 RRH 기준 시간과 각 RRH(110₁~110₄)에서의 도착 시간간의 시간 차이를 나타낸다.

상향링크 MU-MIMO 전송에서 단말(210, 220)과 RRH(110₁~110₄)간의 서로 다른 도착 지연 시간(T₁₁, T₁₂, T₁₃, T₁₄, T₂₁, T₂₂, T₂₃, T₂₄)은 상향링크 MU-MIMO의 수신 성능을 저하시킨다.

도 3은 단말들과 RRH들간의 도착 지연 시간 차에 따른 신호 대 잡음비(signal-to-noise ratio, SNR) 대비 비트에러율(BER)을 시뮬레이션한 결과를 나타낸 도면이다. 도 4는 각 RRH에서 단말들간의 상대적인 도착 지연 시간차에 따른 수신 성능을 나타낸 그래프도이다.

도 3 및 도 4에서는 2개의 단말과 2개의 RRH가 상향링크 MU-MIMO에 참여하는 상향링크 2*2 MU-MIMO 시나리오를 가정하였다.

도 3에 적용된 시뮬레이션 파라미터는 표 1과 같다. 표 1과 같이 도착 지연 시간 차에 따른 수신 성능을 보기 위해 수신 전력은 동일한 것으로 가정하였다. 표 1에서, BW는 대역폭(Bandwidth)을 나타낸다.

표 1과 같은 시뮬레이션 환경에서 각 단말에서 RRH들간의 도착 지연 시간 차의 영향을 보기 위해, 도착 지연 시간 T₁₁, T₂₂를 0 샘플 지연으로 고정하고, 도착 지연 시간 T₁₂, T₂₁을 각각 0, 3, 10, 20 샘플씩 변화시키면서 도착 지연 시간 차에 따른 비트에러율을 비교하였다.

도 3의 시뮬레이션 결과를 통해 알 수 있듯이, 각 단말에서 RRH간의 도착 지연 시간 차가 증가함에 따라 비트에러율이 증가하여 상향링크 2 X 2 MU-MIMO의 수신 성능의 열화가 발생하는 것을 알 수 있다.

도 4는 각 RRH에서 단말들간의 도착 지연 시간차의 영향을 보기 위해 4가지 경우의 도착 지연 시간차를 고려하여 T₁₁은 0, 0, 0, 0 샘플 시간, T₁₂는 10, 10, 20, 20 샘플 시간, T₂₁은 0, 10, 0, 20 샘플 시간, T₂₂는 0, 10, 0, 20 샘플 시간에 도착한다고 가정하였다.

도 4는 2가지 경우에 대해 각 RRH에서 단말들간의 상대적인 도착 지연 시간차에 따른 수신 성능을 비교하였는데, T₁₁, T₁₂, T₁₂, T₂₂는 0, 0, 10, 10과 0, 10, 0, 10인 경우와 T₁₁, T₁₂, T₁₂, T₂₂는 0, 0, 20, 20과 0, 20, 0, 20인 경우이다. 이는 도 3의 시뮬레이션 환경에서 각 단말에서 송신된 신호가 RRH들에서 수신되는 상대적인 수신 지연 시간차는 동일하지만 각 RRH에서 단말들간의 상대적인 수신 지연 시간차가 수신 성능에 어떤 영향을 미치는지 알아보기 위해서다.

도 4에 도시한 바와 같이, 각 RRH에서 단말들간의 상대적인 수신 지연 시간차에 의해서도 성능 열화가 발생한다는 것을 알 수 있다.

도 3와 도 4의 결과를 보면, 분산 안테나 시스템의 상향링크 MU-MIMO 송수신의 경우, 각 단말에서 송신된 신호가 공간적으로 분리된 RRH들에서 수신되는 상대적인 도착 지연 시간차와 각 RRH에서 단말들간의 상대적인 도착 지연 시간차가 분산 안테나 시스템의 상향링크 MU-MIMO의 수신 성능에 영향을 미친다는 것을 알 수 있다. 따라서 이와 같은 상대적인 도착 지연 시간차를 고려하여 상향링크 MU-MIMO 수신에 참여할 RRH를 선택해야 한다.

따라서 상향링크 MU-MIMO 송수신에서 단말(210, 220)과 RRH(110₁~110₄)간의 도착 지연 시간의 차이로 인한 상향링크 MU-MIMO의 수신 성능 저하를 최소화하기 위해, 본 발명의 실시 예에서는 복수의 RRH 중에서 상향링크 MU-MIMO 수신에 참여할 RRH들을 정해진 방법에 따라 선택하고 선택한 RRH들을 기준으로 단말(210, 220)의 송신 시간을 조정하는 방법을 제안한다.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 상향링크 MU-MIMO에서의 도착 지연 시간차의 종류를 나타낸 도면이다.

도 5에서, ΔT는 RRH 기준 시간과 RRH 도착 시간간의 시간 차이 즉 도착 지연 시간을 의미하며, t_o는 모든 RRH의 RRH 기준 시간을 나타낸다. m번째 단말에서 전송된 신호가 n번째 RRH에 도착하는 도착 지연 시간은 ΔT_mn으로 표현된다.

2개의 단말과 2개의 RRH를 가정하면, 도 5에 도시한 바와 같이 4개의 도착 지연 시간 ΔT_1i, ΔT_2i, ΔT_1k, ΔT_2k가 얻어지고, abs(ΔT_mi-ΔT_nk)와 같이 도착 지연 시간 차가 정의될 수 있다.

도착 지연 시간 차에는 3 종류가 있을 수 있다. 첫 번째는 동일한 단말과 서로 다른 RRH 사이의 도착 지연 시간 차이고, 두 번째는 서로 다른 단말과 동일한 RRH 사이의 도착 지연 시간 차이며, 세 번째는 서로 다른 단말과 서로 다른 RRH 사이의 도착 지연 시간 차이다. 이때 첫 번째 도착 지연 시간 차는 어떤 규칙에 의해 소정의 RRH가 선택되어도 그 값은 변하지 않는다. 두 번째와 세 번째 도착 지연 시간 차는 단말이 상향링크의 송신 시간을 조정하면 변경될 수 있다.

그러면, 도착 지연 시간 차를 최소화하기 위한 상향링크 MU-MIMO 수신에 참여할 RRH의 선택 방법과 단말들의 송신 시간 조정 방법에 대하여 도 6a, 도 6b 및 도 7을 참고로 하여 자세하게 설명한다. 설명의 편의성을 위해 상향링크 2 X 2 MU-MIMO를 가정하였고, 단말들은 각각 하나의 송신 안테나를 가지고, RRH들은 각각 하나의 수신 안테나를 가지는 것으로 가정하였다.

도 6a 및 도 6b는 본 발명의 실시 예에 따른 상향링크 MU-MIMO 수신에 참여할 RRH 선택 방법을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 상향링크 MU-MIMO 수신에 참여할 RRH 선택 방법 및 단말의 송신 시간 조정 방법을 나타낸 흐름도이다.

도 6a 및 도 7을 참고하면, 단말(110, 120)은 CP 구간에서 훈련 신호를 전송하고, N개의 RRH(110₁~110_N)은 CP 구간에서 단말(210, 220)이 전송한 훈련 신호를 수신한다.

기지국(100)은 훈련 신호가 RRH(110₁~110_N)에 각각 도착한 도착 시간(T₁₁, T₁₂, …, T_1N, T₂₁, T_22, …, T_2N)을 측정한다(S710).

기지국(100)은 설정된 RRH 기준 시간(t_o)과 RRH(110₁~110_N)의 도착 시간(T₁₁, T₁₂, …, T_1N, T₂₁, T_22, …, T_2N)을 이용하여 RRH(110₁~110_N)의 도착 지연 시간(ΔT₁₁, ΔT₁₂, …, ΔT_1N, ΔT₂₁, ΔT_22, …, ΔT_2N)을 계산한다(S720).

기지국(100)은 단말(210, 220)과 RRH(110₁~110_N)간의 도착 지연 시간(ΔT₁₁, ΔT₁₂, …, ΔT_1N, ΔT₂₁, ΔT_22, …, ΔT_2N)을 이용해 수학식 1과 같이 동일한 단말과 서로 다른 RRH간의 도착 지연 시간 차가 가장 작은 소정 개수의 RRH들을 포함하는 RRH 그룹을 선택한다(S730). 여기서 소정 개수는 단말(210, 220)의 개수 이상으로 설정될 수 있다.

수학식 1에서, M은 단말의 수로서, 본 발명의 실시 예에서는 2이다.

다음, 도 6b 및 도 7을 참고하면, 기지국(100)은 설정된 기준 시간에 맞추어 단계(S730)에서 선택된 RRH들의 도착 지연 시간을 정렬하고(S740), 정렬된 도착 지연 시간 중에서 최소 도착 지연 시간을 선택한다. 기지국(100)은 정렬된 도착 지연 시간과 각 단말에 대하여 선택된 최소 도착 지연 시간을 저장한다. 예를 들어, 도 6b에 도시한 바와 같이, 단계(S730)에서 선택된 RRH가 첫 번째 RRH, 두 번째 RRH, 그리고 (N-1)번째 RRH인 경우에, 최소 도착 지연 시간은 수학식 2 및 수학식 3과 같이 선택될 수 있다.

기지국(100)은 단말(210, 220)과 RRH(110₁~110_N)간의 도착 지연 시간(ΔT₁₁, ΔT₁₂, …, ΔT_1N, ΔT₂₁, ΔT_22, …, ΔT_2N)을 이용해 수학식 4와 같이 MU-MIMO 수신에 참여할 RRH들을 선택한다(S750). 즉 기지국(100)은 다른 단말과 동일한 RRH간의 도착 지연 시간 차와 다른 단말과 다른 RRH들간의 도착 지연 시간 차가 최소가 되는 RRH들을 MU-MIMO 수신에 참여할 RRH로 선택할 수 있다.

수학식 4에서, M은 단말의 수로서, 본 발명의 실시 예에서는 2가 될 수 있으며, 수학식 4를 토대로 2개의 RRH 예를 들면, 첫 번째 RRH와 (N-1)번째 RRH가 선택될 수 있다.

기지국(100)은 설정된 기준 시간에 맞추어 단계(S750)에서 선택된 RRH의 도착 지연 시간을 정렬하고(S760), 정렬된 도착 지연 시간 중에서 최소 도착 지연 시간을 선택한다. 그리고 기지국(100)은 정렬된 도착 지연 시간과 각 단말에 대하여 선택된 최소 도착 지연 시간을 저장한다. 예를 들어, 도 6b에 도시한 바와 같이, 단계(S7530)에서 선택된 RRH가 첫 번째 RRH와 (N-1)번째 RRH인 경우에, 최소 도착 지연 시간은 수학식 5 및 수학식 6과 같이 선택될 수 있다.

마지막으로, 기지국(200)은 단말(210, 220)의 송신 시간을 수학식 7 및 수학식 8과 같이 결정한다(S770). 즉 기지국(200)은 단말(210)의 송신 시간을 단계(S740, S760)에서 각각 계산한 단말(210)과 RRH들간의 최소 도착 지연 시간의 합으로 결정하고, 단말(220)의 송신 시간을 단계(S740, S760)에서 각각 계산한 단말(220)과 RRH들간의 최소 도착 지연 시간의 합으로 결정할 수 있다.

수학식 7에서 T1_adj는 단말(210)의 송신 시간을 나타낸다.

수학식 8에서 T2_adj는 단말(220)의 송신 시간을 나타낸다.

위와 같은 절차를 통해서 기지국(100)은 MU-MIMO 수신에 참여할 RRH를 선택하고, 각 단말(110, 120)의 송신 시간을 조정함으로써, 도 6b에서 도시한 바와 같이 단말(110, 120)과 선택된 RRH간 도착 지연 시간 차를 최소화할 수 있으며, MU-MIMO 수신 성능 이득을 향상시킬 수 있게 된다.

도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 RRH 선택 방법과 단말의 송신 시간 조정 방법에 의한 상향링크 MU-MIMO의 수신 성능을 나타낸 도면이다.

도 8에서는 4개의 RRH 즉 RRH1, RRH2, RRH3 및 RRH4와 2개의 단말로 구성된 DAS 환경에서 상향링크 2*2 MU-MIMO 송수신을 가정하였으며, RRH1, RRH2, RRH3 및 RRH4의 도착 지연 시간(ΔT₁₁, ΔT₁₂, …, ΔT₁₄, ΔT₂₁, ΔT_22, …, ΔT₂₄)는 도 8과 같다.

도 8에 적용된 시뮬레이션 파라미터 또한 표 1과 같다.

RRH1, RRH2, RRH3 및 RRH4 중에서 2개의 RRH가 무작위로 선택된 경우와 도 6a, 도 6b 및 도 7을 토대로 2개의 RRH가 선택된 경우의 SNR 대비 BER을 시뮬레이션한 결과, 도 8에 도시한 바와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 RRH 선택 방법 및 단말의 송신 시간 조정 방법을 수행함으로써, 2개의 RRH를 무작위로 선택한 경우에 비해 더 좋은 수신 성능 이득을 가지는 것을 알 수 있다.

도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 기지국의 통신 장치를 나타낸 도면이다.

도 9를 참고하면, 기지국의 통신 장치(900)는 프로세서(910), 송수신기(920) 및 메모리(930)를 포함한다.

프로세서(910)는 도 6a, 도 6b 및 도 7을 토대로 설명한 동작들을 수행하여, 상향링크 MU-MIMO 수신에 참여할 RRH들을 선택하고, 단말(210, 220)의 송신 시간 조정 값을 결정한다.

송수신기(920)는 단말(210, 220)로부터 훈련 신호를 수신한다. 이러한 송수신기(920)는 도 1 및 도 2에서 설명한 복수의 RRH를 포함할 수 있다. 송수신기(920)는 단말(210, 220)의 송신 시간 조정 값을 각각 단말(210, 220)로 전송할 수 있다.

메모리(930)는 프로세서(910)에서 수행하기 위한 명령어(instructions)을 저장하고 있거나 저장 장치(도시하지 않음)로부터 명령어를 로드하여 일시 저장하며, 프로세서(910)는 메모리(930)에 저장되어 있거나 로드된 명령어를 실행한다.

프로세서(910)와 메모리(930)는 버스(도시하지 않음)를 통해 서로 연결되어 있으며, 버스에는 입출력 인터페이스(도시하지 않음)도 연결되어 있을 수 있다. 이때 입출력 인터페이스에 송수신기(920)가 연결되며, 입력 장치, 디스플레이, 스피커, 저장 장치 등의 주변 장치가 연결되어 있을 수 있다.

본 발명의 실시 예는 이상에서 설명한 장치 및/또는 방법을 통해서만 구현되는 것은 아니며, 본 발명의 실시 예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시 예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.

이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.

Claims (14)

1. 셀 내 설치된 복수의 리모트 라디오 헤드(Remote Radio Head, RRH)가 연결되어 있는 기지국이 복수의 단말과 상향링크 MU-MIMO(multi user-multiple input multiple output) 통신하는 방법으로서,
   상기 복수의 단말로부터 전송된 신호가 상기 복수의 RRH에 도착한 도착 시간을 획득하는 단계,
   설정된 기준 시간과 상기 복수의 RRH의 도착 시간의 차이를 계산하여 상기 복수의 단말과 상기 복수의 RRH간 도착 지연 시간을 계산하는 단계,
   동일한 단말과 서로 다른 RRH간의 제1 도착 지연 시간 차의 합이 가장 작은 제1 개수의 RRH들을 선택하는 단계,
   상기 제1 개수의 RRH들의 도착 지연 시간 중에서 제1 최소 도착 지연 시간을 선택하는 단계,
   다른 단말과 동일한 RRH간의 제2 도착 지연 시간 차와, 다른 단말과 다른 RRH들간의 제3 도착 지연 시간 차의 합이 최소가 되는 제2 개수의 RRH들을 MU-MIMO 수신에 참여할 RRH로 선택하는 단계,
   상기 제2 개수의 RRH들의 도착 지연 시간 중에서 제2 최소 도착 지연 시간을 선택하는 단계, 및
   상기 제1 최소 도착 지연 시간과 상기 제2 최소 도착 지연 시간의 합을 상기 복수의 단말의 송신 시간으로 결정하는 단계
   를 포함하는 통신 방법.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 제1항에서,
   상기 각 단말의 송신 시간을 상기 각 단말로 전송하는 단계를 더 포함하는 통신 방법.
8. 셀 내 설치된 복수의 리모트 라디오 헤드(Remote Radio Head, RRH)가 연결되어 있는 기지국이 복수의 단말과 상향링크 MU-MIMO(multi user-multiple input multiple output) 통신하는 장치로서,
   상기 복수의 단말로부터 전송된 신호가 상기 복수의 RRH에 도착한 도착 시간을 획득하고, 설정된 기준 시간과 상기 복수의 RRH의 도착 시간의 차이를 계산하여 상기 복수의 단말과 상기 복수의 RRH간 도착 지연 시간을 계산하며, 동일한 단말과 서로 다른 RRH간의 제1 도착 지연 시간 차의 합이 가장 작은 제1 개수의 RRH들을 선택하고, 상기 제1 개수의 RRH들의 도착 지연 시간 중에서 제1 최소 도착 지연 시간을 선택하며, 다른 단말과 동일한 RRH간의 제2 도착 지연 시간 차와, 다른 단말과 다른 RRH들간의 제3 도착 지연 시간 차의 합이 최소가 되는 제2 개수의 RRH들을 MU-MIMO 수신에 참여할 RRH로 선택하고, 상기 제2 개수의 RRH들의 도착 지연 시간 중에서 제2 최소 도착 지연 시간을 선택하며, 상기 제1 최소 도착 지연 시간과 상기 제2 최소 도착 지연 시간의 합을 상기 복수의 단말의 송신 시간으로 결정하는 프로세서, 그리고
   상기 복수의 RRH를 포함하며, 상기 복수의 RRH를 통해서 상기 복수의 단말로부터 전송된 신호를 수신하는 송수신기
   를 포함하는 통신 장치.
9. 삭제
10. 삭제
11. 삭제
12. 삭제
13. 삭제
14. 삭제

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