Trends and Advances in Multi-Cell MISO/MIMO Technologies

최근 스마트폰 사용자의 폭발적 증가에 따른 모바일 인터 넷 서비스 및 멀티미디어에 대한 급격한 수요 증가로 인해 기 존 3G 망이 포화 상태에 이르게 되었고, 이러한 수요를 만족 시키기 위해 4세대 이동 통신 시스템인 LTE (Long-term evolution) 서비스가 개시되었다. 더불어, 현재 LTE 보다 개 선된 LTE-Advanced 시스템에 대한 연구, 표준화, 개발이 활 발히 진행 중에 있다 [1]. LTE-Advanced의 요구 성능은 하향 링크와 상향 링크에서 최대 데이터 전송 속도가 각각 1Gbps와 500Mbps이며, 주파수 전송 효율 역시 하향 링크에서 최대 30 bps/Hz에 이른다. 이와 같이 매우 높은 데이터 전송률과 주파 수 효율을 얻기 위해, LTE-Advanced에 채택된 주목할 만한 기술로는 우선 높은 스펙트럼 효율을 달성하기 위한 단일 및 다 중 사용자 MIMO 전송기술과 셀 경계 지역에서의 효과적 간섭 제어를 통해 셀 내 평균 데이터 전송률 및 셀 가장자리 사용자 성능 향상을 목표로 하는 CoMP (Coordinated Muli-Point) 기 술을 들 수 있다 [2]. 또한, 기존 대형 셀을 사용하는 셀룰러 구 조에서 필연적으로 발생하는 음영 지역에서의 성능 열화를 개 선하고, 사용자가 집중적으로 데이터를 발생 시키는 hot spot 에서의 성능을 보장하기 위하여 제안된 펨토셀 (femto-cell)이 나 피코셀 (pico-cell)과 같은 초소형 heterogenous 셀을 포함 하는 새로운 셀룰러 네트워크 구조에 대한 논의도 활발히 진행 중에 있다 [3]. 이러한 최근의 이동/무선 통신 시스템의 주파수 및 공간 자원의 재사용률을 높이는 진화 추세에서는 셀 경계 지 역에 있는 사용자들은 더욱 많은 간섭의 영향을 받게 되며, 셀 경계 지역의 성능 열화가 심각하게 된다. 이에 LTE-Advanced 및 Beyond 4G 이동 통신 시스템에서는 효율적인 셀 간 간섭 제어/관리 기술의 필요성이 더욱 부각되고 있다. 기존 통신 이론에서 사용자 사이에 상호 간섭이 존재하는 채 널을 간섭 채널(Interference channel)이라고 부르며, 간섭 채널에서 간섭을 제어하는 여러 방법이 연구되었다. 특히, 최 근 들어 송수신기에 여러 개의 안테나를 설치하고 적절한 송수 신 빔포밍 기술을 사용하여 간섭을 효과적으로 제어하는 방법 이 많이 고려되고 있으며, 널리 연구되고 있다. 이에 본고에서 는 LTE-Advanced 및 Beyond 4G 시스템의 간섭 제어 기술에 활용될 수 있는 다중 사용자 MISO 및 MIMO 간섭 채널에 관해 최근에 밝혀진 유용한 연구 결과들을 소개하고자 한다. 그림 1. 셀 간 간섭이 있는 셀룰러 시스템