Coordinated Beamforming is a jointly optimized scheme of transmit beamformer and receive combiner for Mu-MIMO broadcast channel. The conventional CBF, however, induces to decrease the throughput of users at the edge of the cell since it does not consider other-cell interference (OCI). In this paper, we propose a newly designed beamformer and receive combiner utilizing the only statistical property of interference-plus-noise to mitigate OCI. Our proposed schemes significantly improve sum rate performance in the presence of OCI, furthermore, the proposed MMSE-CBF achieves a near-optimum sum-rate. Numerical results show that the proposed CBF provides better sum rate performance compared with a conventional CBF, and performs close to the sum rate of the CBF without OCI when the number of receive antennas increases.
더티 페이퍼 코딩이라 불리우는 DPC기법은 멀티유저를 지원하는 마이모 다운링크 채널에서 최적의 캐패시티를 제공하는 것으로 익히 알려져 있다. 이 DPC기법은 송신단에서 모든 채널의 정보와 전송하는 신호의 정보를 모두 사용하여 유저간의 간섭을 완벽히 제거를 해주는 최적의 기술이다. 그러나 이 기술은 아직 이론적인 기술일뿐 실제로 구현하기에 많은 어려움이 있다. 따라서, 프리코딩기법에 기반을 둔 DPC와 비슷한 성능을 제공하는 다양한 기법들이 제안되고 있다. 이 기술들은 복잡도와 성능에 서로 교환조건을 가지고 있다. 이런 기술 중 CBF기법은 송신단의 빔포머와 수신단의 콤바이너의 함께 최적화를 추구하는 전송기법으로 알려져 있다. 하지만 대부분의 프리코딩 기반의 기법이 그러는 것 처럼, 기존 방법들은 한 셀 내에서의 유저간의 간섭을 제거하는 것에 대해서는 많이 연구하였으나, 인접한 다른 셀에서 오는 간섭효과에 대해서는 고려하지 않았다. 셀룰러 시스템에서는 다른셀에서 오는 간섭은 피할수 없기 때문에, 이것을 고려하지 않으면 셀 끝 부분에서는 전반적으로 시스템의 성능이 저하하게 된다. 이때, 만약 우리가 자기 셀과 다른 셀의 모든 채널정보를 알고 이용할 수 있다고 가정하면, 모든 간섭을 제거해 줄 수 있는 멀티셀 DPC기법은 최고의 성능을 얻을 수 있다. 하지만, 이 방법 역시 실제로 구현되어 있지 않고, 또한 구현을 위해서는 채널정보의 피드백과 추가되는 콘트롤 채널들, 또한 동기화 문제들로 인해 시스템의 복잡도가 증가하게 된다. 따라서 멀티셀 DPC기법 역시 구현하기에 많은 어려움이 있다. 그러므로, 다른 셀에서오는 간섭과 노이즈의 공분산 정보를 이용하면 이와 같은 문제를 좀 더 쉽게 풀 수 있게 된다.
따라서 이 논문에서, 우리는 다른 셀에서 간섭이 존재하는 멀티유저 마이모의 다운링크 채널에서 간섭효과를 줄여줄 수 있는 CBF 기법을 제안하고자 한다. 우리는 기존의 CBF기법과 동일하게 송신단에서 셀간에 모든 유저들과의 채널을 완벽히 안다고 가정하였고, 추가적으로 다른 셀에서 오는 간섭과 노이즈의 공분산을 알고 있다고 가정하였다. 뒤에 추가적으로 가정한 부분은 각각의 유저에서 별도의 특별한 파일롯 신호나 동기화 작업등 없이도 추정할 수 있다고 많은 연구를 통해 알려져 있다.
우리는 우리가 제안한 기술이 다른 셀로부터 간섭이 있는 환경에서 기존의 CBF보다 도달할 수 있는 캐패시티 값이 더 큰 것을 확인할 수 있었다. 특히, 제안한 기법중 MMSE-CBF기법은 가장 좋은 노이즈 대비 신호값을 갖게 해주기 때문에 DPC와 가장 근접한 성능을 보이는 것을 확인 할 수 있었다. 우리는 수식을 통해 제안된 기법이 빠르게 적용될 수 있도록 빔포머와 콤바이너를 만들수 있는 수식을 유도하고 증명하였다. 이 기술들은 특히 수신단의 안테나 수가 증가하면 다른 셀에서의 간섭이 없는 환경에서 얻을 수 있는 CBF의 캐패시티 값에 수렴함을 확인 할 수 있었다.
따라서, 우리가 제안한 기법을 사용하면 멀티유저 마이모 기법을 셀룰러 망에 적용할 때 좀 더 좋은 캐패시티를 얻을 수 있을 것으로 기대된다.
