다중 안테나 시스템에서 셀 간 간섭을 감소시키기 위한 장치 및 방법 document_id A220623111153

최근 표준단체 및 학계에서는 기지국 간의 협력을 통해 셀 간 간섭을 제어하는 기술이 연구되고 있다. 이와 같은 기지국 간 협력 기술의 명칭은 표준 단체에 따라 다르며, 3GPP LTE-A에서는 CoMP(Coordinated Multiple Point Transmission/Reception) 기술이라 하고, IEEE 802.16m에서는 다중 셀 다중 안테나(Multi-cell Multiple Input Multiple Output : Multi-cell MIMO) 기술이라 한다. 이하 설명에서는 3GPP 표준단체에서 협의중인 CoMP 기술에 대해 설명할 것이나, IEEE 802.16m의 Multi-cell MIMO 기술에도 적용 가능하다. 상기 CoMP 기술은 크게 CB(Coordinated scheduling and/or beamforming) 기술과 JP(Joint processing/transmission) 기술로 나뉜다. 상기 CB 기술은, 기존의 단일 셀 다중 안테나(Single-cell MIMO) 기술에서와 마찬가지로, 하나의 단말(User Equipment : UE)을 위한 트래픽 데이터(traffic data)가 하나의 송신단(기지국, 셀)으로부터 전송되는 기술이다. 따라서, 상기 CB 기술은 셀 간 패킷 공유(packet sharing)가 필요하지 않으나, 송신 컴바이닝(combining)과 같은 수신 신호 대 잡음 비(Signal-to-Noise Ratio : 이하 'SNR'이라 칭함) 증대 기술을 사용할 수 없다. 반면, 상기 JP 기술은 하나의 단말을 위한 트래픽 데이터가 둘 이상의 송신단으로부터 전송되는 기술로서, SNR 증대 기술을 사용하여 SNR을 증대시킬 수 있으나 셀 간 패킷 공유가 필요하다. 상기 CB 기술의 대표적인 예로서 PMI(Precoding Matrix Information) 제한(restriction) 기술이 있다. 상기 PMI 제한 기술에서, 셀의 경계에 위치한 단말은, 인접한 셀 간 프리코더(precoder)의 사용에 따라[,] 인접 셀로부터 강한 간섭을 받을 경우, 서빙 기지국으로 해당 인접 기지국이 해당 프리코딩 벡터를 사용하지 못하도록 요청하며, 상기 인접 기지국은 상기 요청에 따라 해당 프리코딩 벡터를 사용하지 않는다. 이에 따라 셀 간 간섭이 감소되며, 이로써 상기 PMI 제한 기술은 SNR이 증가되는 효과를 얻을 수 있다. 상기 JP 기술의 대표적인 예로서 매크로 다이버시티(Macro diversity) 기술과 다중 셀 제로 폴싱 빔포밍(Multi-cell Zero-Forcing BeamForming : Multi-cell ZFBF) 기술이 있다. 상기 매크로 다이버시티 기술은 다중 셀이 하나의 단말에게만 트래픽 데이터를 전송하는 기술로, 주파수 효율은 떨어지지만, 간섭채널이 유효신호채널로서 사용되므로 간섭을 낮추고 신호세기를 높일 수 있다. 상기 다중 셀 제로 폴싱 빔포밍 기술은 다중 셀이 동시에 다중 단말에게 트래픽 데이터를 전송하되, 하향링크 채널정보를 이용하여 단말간 간섭을 줄여주는 기술이다. 상기 다중 셀 제로 폴싱 빔포밍 기술은, 단일 셀 제로 폴싱 빔포밍(Single-cell ZFBF) 기술과 기술적으로 매우 유사하나, 백홀(backhaul)과 다중 셀 개념이 추가되어 구현 상에 어려움이 따르고 백홀 특성에 따라 성능이 좌우될 수 있다. 이와 같은 종래 CoMP 기술은 시스템의 복잡도가 증가한다는 것과, 실제 시스템에서 성능 개선을 보장할 수 없다는 문제점을 가진다. 구체적으로 하기 3가지 문제점을 가진다. 첫째로, 시스템 운용에서의 문제를 들 수 있다. 종래의 CoMP 기술은 기존의 단일 셀 다중 안테나(Single-cell MIMO) 기술에 비해 매우 다른 동작을 필요로 한다. 예를 들어, CoMP 기술 적용 대상 단말들을 선택하고, 선택된 단말들을 따로 관리해야 하며, 이는 스케줄러의 복잡도 증가와 자원 활용 효율의 감소를 유발한다. 또한, 매크로 다이버시티 기술을 제외하고는 폐쇄 루프(closed-loop) MIMO 기술에만 적용 가능하므로, 이동 중인 단말은 간섭 감소의 혜택을 전혀 받을 수 없다. 둘째로, 종래의 CoMP 기술을 시스템에 적용하려면 협력에 참여할 셀들을 클러스터(cluster) 단위로 묶고 이에 따라 스케줄링 및 전송을 해야 하는데, 이때 클러스터에 포함되는 셀의 수가 제한되므로 다중 셀 간 간섭 중 일부만이 제어되는 문제가 있다. 따라서, 종래의 CoMP 기술을 적용한다 해도 클러스터 밖에서 들어오는, 제어되지 않는 나머지 셀 간 간섭들에 의해 성능이 제한될 수 있다. 또한, 클러스터 단위의 다중 셀 스케줄링에 따라 스케줄링 복잡도가 매우 높아질 개연성이 있다. 셋째로, 백홀에 따른 성능 제한 문제를 들 수 있다. 종래의 CoMP 기술에서 기지국간의 협력을 위해서는 백홀을 통해 협력 정보를 교환해야 한다. 이때, 교환되는 협력 정보의 양에 따라 협력 수준을 높일 수 있으나, 기지국 간 정보 교환에 필요한 시간 지연에 따라 성능이 저하될 수 있다. 이와 같이 종래의 CoMP 기술은 높은 백홀 오버헤드(backhaul overhead)를 필요로 할 뿐만 아니라, 백홀 지연(backhaul latency)에 비교적 민감하므로, 좋은 특성의 백홀이 아니면 오버헤드 대비 성능 개선이 적을 수 있다. 따라서, 종래 CoMP 기술의 문제점들을 효과적으로 해결하는 새로운 CoMP 기술의 제안이 필요하다. 즉, 스케줄링 복잡도가 낮고, 백홀 의존도가 낮으면서도 효과적으로 셀 간 간섭을 감소시킬 수 있는 방안의 제시가 필요하다.