DOI QR코드

DOI QR Code

Collision Avoidance Beamforming for Mitigating Inter-cell Interference in Cooperative Wireless Communication Systems

순방향 셀 간 간섭 억제를 위한 충돌 회피 빔성형 기법

  • Mun, Cheol (Department of Information and Communications Eng., Korea National University of Transportation) ;
  • Jung, Chang-Kyoo (Department of Information and Communications Eng., Korea National University of Transportation)
  • 문철 (국립한국교통대학교 정보통신공학과) ;
  • 정창규 (국립한국교통대학교 정보통신공학과)
  • Received : 2012.07.25
  • Accepted : 2012.09.04
  • Published : 2012.10.31

Abstract

In this paper, collision avoidance beamforming(CA-BF) technology is proposed to mitigate inter-cell interference in cooperative wireless communications system with limited feedback. Each acess terminal(AT) selects both the best BF weight vector for a serving base transceiver station(BTS) and the most interfering BF weight vectors of interfering BTSs within a cluster, and sends it back to a cluster scheduler. At the cluster scheduler, a set of transmit BF weights of BTSs and the corresponding scheduled ATs are jointly determined to avoid collision among beams formed by BTSs within a cluster, which enhances system throughput by mitigating inter-cell interference. It is shown that the proposed CA-BF outperforms existing non-coordinated BF schemes in terms of the average system throughput.

본 논문에서는 협력 무선 통신 시스템의 순방향 링크에서 각 이동국의 제한된 피드백 정보를 이용하여, 인접한 기지국들에서 동시에 전송되는 빔성형된 순방향 링크들 간의 간섭을 효과적으로 억제하는 충돌 회피 빔성형 기술을 제안한다. 제안하는 충돌 회피 빔성형 기술에서, 각 이동국은 서비스 기지국이 신호 전송을 위해 사용할 신호 가중치 벡터와 간섭 기지국이 해당 이동국에게 최대 간섭을 주는 주 간섭 가중치 벡터들에 대한 정보를 피드백한다. 또한, 클러스터 스케줄러는 각 기지국에서 사용하는 가중치들에 의해 성형되는 빔들 간의 충돌을 억제하도록, 동시에 데이터를 전송할 이동국들과 해당 이동국들이 사용할 빔성형 가중치들을 동시에 결정한다. 시뮬레이션을 통해 제안하는 충돌 회피 빔성형 기술이 기존의 기지국별로 빔성형을 수행하는 비 협력 빔성형 기술보다 높은 시스템 전송 용량을 제공할 수 있음을 보인다. 또한, 협력 공간 분할 다중 접속 기술과의 전송용량을 비교하여, 제안하는 충돌 회피 빔성형 기술과의 장단점을 비교 분석한다.

Keywords

References

  1. P. Marsch, S. Khattak, and G. Fettweis, "A framework for determining realistic capacity bounds for distributed antenna systems", Proc. IEEE Info. Theory Wksp. '06, Chengdu, China, Oct. 2006.
  2. M. K. Karakayali, G. J. Foschini, and R. A. Valenzuela, "Network coordination for spectrally efficient communications in cellular systems", IEEE Wireless Commun., vol. 13, no. 4, Aug. 2006.
  3. J. G. Andrews, W. Choi, and R. W. Heath Jr., "Overcoming interference in spatial multiplexing MIMO cellular networks", IEEE Wireless Commun., vol. 14, no. 6, pp. 95-104, Dec. 2007. https://doi.org/10.1109/MWC.2007.4407232
  4. R. Irmer, H. Droste, P. Marsch, M. Grieger, G. Fettweis, S. Brueck, H-P. Mayer, L. Thiele, and V. Jungnickel, "Coordinated multipoint: concepts, performance, and field trial results", IEEE Communications Mag., vol. 49, no. 2, pp. 102-111, Feb. 2011.
  5. 3GPP TR 36.814, "Further advancements for E-UTRA physical layer aspects", Release 9, v. 9.0.0, Mar. 2010.
  6. Kyong-Hoe Kim, Jong-Ho Lee, Chang-Hoon Lee, Nam-Ryul Jeon, and Seong-Cheol Kim, "Coordinated beamforming with limited BS cooperation for multicell multiuser MIMO broadcast channel", in Proc. IEEE Veh. Technol. Conf., Apr. 2009.
  7. H. Dahrouj, Wei Yu, "Coordinated beamforming for the multicell multi-antenna wireless system", IEEE Trans. on Wireless Comm., pp. 1748-1759, vol. 9, no. 5, May 2010. https://doi.org/10.1109/TWC.2010.05.090936
  8. C. B. Chae, D. Mazzarese, T. Inoue, and R. W. Heath, Jr., "Coordinated beamforming for the multiuser MIMO broadcast channel with limited feedforward", IEEE Trans. on Signal Processing, vol. 56, no. 12, pp. 6044-6056, Dec. 2008. https://doi.org/10.1109/TSP.2008.929869
  9. 정희진, 김도윤, 문철, 육종관, "다중 입출력 안테나 시스템을 사용하는 무선 통신 네트워크에서 기지국들간 공동 빔성형 기술", 한국인터넷정보학회 2009년 추계학술발표대회 논문집, 2009년 10월.
  10. J. Giese, M. A. Awais, "Performance upper bounds for coordinated beam selection in LTE-advanced", Proc. ITG/IEEE Wksp. Smart Antennas '10, Bremen, Germany, Feb. 23-24, 2010.
  11. 문철, 정창규, "협력 공간분할 다중 접속 기술을 위한 제한된 피드백과 스케줄링", 한국전자파학회논문지, 22(6), pp. 648-653, 2011년 6월.
  12. C. Mun, "Quantized principal component selection precoding for spatial multiplexing with limited feedback", IEEE Trans. on Comm., May 2008.
  13. J. Salz, J. H. Winters, "Effect of fading correlation on adaptive arrays in digital wireless communications", IEEE Trans. Veh. Technol., vol. 43, pp. 1049-1057, Nov. 1994. https://doi.org/10.1109/25.330168