KR101073296B1 - Scheduling mehtod and the apparatus in multiuser mimo uplink - Google Patents

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Abstract

상향링크 다중 사용자 MIMO 시스템에서의 스케쥴링 방법 및 장치가 개시된다. 스캐쥴링 방법은, 채널 이득 및 송신 상관값을 이용하여 스캐쥴링 세트를 생성하고, 캐패시티 스태킹 기법을 이용하여 생성된 스캐쥴링 세트로부터 송신 안테나를 결정한다. 이를 통해, 캐패시티의 손실을 감소시키면서 스캐쥴링 세트를 생성하기 위한 계산 복잡도를 낮출 수 있다. Disclosed are a method and apparatus for scheduling in an uplink multi-user MIMO system. The scheduling method generates a scheduling set using the channel gain and the transmission correlation value and determines a transmit antenna from the generated scheduling set using the capacity stacking technique. This can reduce the computational complexity for generating the scheduling set while reducing the loss of capacity.

CCBS, 스캐쥴러, 스캐쥴링, 채널 이득, 송신기 상관 CCBS, Scheduler, Scheduling, Channel Gain, Transmitter Correlation

Description

상향링크 다중사용자 ＭＩＭＯ 시스템에서의 스캐쥴링 방법 및 장치 {SCHEDULING MEHTOD AND THE APPARATUS IN MULTIUSER MIMO UPLINK}SCHEDULING MEHTOD AND THE APPARATUS IN MULTIUSER MIMO UPLINK}

상향링크 다중사용자 MIMO 시스템에서의 스캐쥴링 방법 및 장치가 개시된다. 특히, 캐패시티와 계산 복잡도 사이의 트래이드 오프를 적절하게 고려하여 안테나를 선택하는 상향링크 다중사용자 MIMO 시스템에서의 스캐쥴링 방법 및 장치가 개시된다.Disclosed are a method and apparatus for scheduling in an uplink multi-user MIMO system. In particular, a method and apparatus for scheduling in an uplink multi-user MIMO system for selecting an antenna with proper consideration of the trade-off between capacity and computational complexity is disclosed.

최근, 높은 전송률과 신뢰성을 장점으로 무선 통신 시스템에서 MIMO(Multi Input Multi Output)가 차세대 기술로 각광받고 있다. 복수의 단말 장치(User Equipment: UE)들로 구성된 MIMO 시스템에서 캐패시티 최대화를 안테나 선택이 중요해지고 있다. 이때, 단말 장치들의 위치 특성으로 인해, 다른 단말 장치의 데이터 스트림들은 서로에게 유효하지 않으므로, 하향링크(Down Link)에서 이용되는 프리코딩 스케쥴러는 상향링크(Up Link)에서는 유용하지 않다. Recently, MIMO (Multi Input Multi Output) has been spotlighted as a next generation technology in wireless communication systems due to its high transmission rate and reliability. In a MIMO system composed of a plurality of user equipments (UEs), antenna selection becomes important for maximizing capacity. In this case, due to the location characteristics of the terminal devices, since the data streams of the other terminal devices are not valid for each other, the precoding scheduler used in the downlink is not useful in the uplink.

프리코딩을 사용하지 않는 스캐쥴러, 즉, “the best user selection scheduler”의 경우, 하나의 단말 장치에서 최대 전송율을 갖도록 하기 위해 기지 국의 모든 안테나들이 이용되나, 시스템의 캐패시티 및 공평성을 위하여 하나의 단말 장치 이외에 시스템을 구성하는 복수의 단말 장치들에게도 기지국의 안테나를 각각 할당할 필요가 있다.In the case of a scheduler that does not use precoding, that is, “the best user selection scheduler”, all antennas of the base station are used to have the maximum data rate in one terminal device, but one for system capacity and fairness. In addition to the terminal devices of the plurality of terminal devices constituting the system, it is necessary to allocate the antenna of the base station, respectively.

본 발명은 상향링크 다중사용자 MIMO 시스템에서 계산 복잡도를 감소시키기 위한 스캐쥴링 방법 및 장치를 제공한다.The present invention provides a scheduling method and apparatus for reducing computational complexity in an uplink multi-user MIMO system.

본 발명의 일실시예에 따른 상향링크 다중 사용자 MIMO 시스템에서의 스캐쥴링 방법은, 서빙 기지국에 속하는 복수의 단말 장치들로부터 송신 상관값(Transmitter Correlation Value: TCV)들을 수집하는 단계, 및 수집된 송신 상관값들과 기설정된 기준 상관값을 각각 비교하여 스캐쥴링 세트를 생성하는 단계를 포함한다.The scheduling method in an uplink multi-user MIMO system according to an embodiment of the present invention comprises the steps of: collecting transmit correlation values (TCVs) from a plurality of terminal devices belonging to a serving base station; Comparing the correlation values with a predetermined reference correlation value to generate a scheduling set.

이때, 생성하는 단계는, 수집된 송신 상관값들 중 기준 상관값 이상인 송신 상관값을 갖는 단말 장치에는 SS(Sub Searching) 방식으로 스캐쥴링 세트를 생성하고, 수집된 송신 상관값들 중 기준 상관값 미만인 송신 상관값을 갖는 단말 장치에는, FS(Full Searching) 방식으로 스캐쥴링 세트를 생성할 수 있다.In this case, the generating may include generating a scheduling set in an SS (Sub Searching) method in a terminal device having a transmission correlation value that is greater than or equal to the reference correlation value among the collected transmission correlation values, and among the collected transmission correlation values. In a terminal device having a transmission correlation value less than, a scheduling set can be generated by a full search (FS) method.

본 발명의 일실시예에 따른 상향링크 다중 사용자 MIMO 시스템에서의 스캐쥴링 장치는, 서빙 기지국에 속하는 복수의 단말 장치들로부터 송신 상관값(Transmitter Correlation Value: TCV)들을 수집하는 송수신부, 및 수집된 송신 상관값들과 기설정된 기준 상관값을 각각 비교하여 스캐쥴링 세트를 생성하는 생성부를 포함한다.A scheduling apparatus in an uplink multi-user MIMO system according to an embodiment of the present invention includes a transceiver for collecting transmission correlation values (TCVs) from a plurality of terminal apparatuses belonging to a serving base station, and collected. And a generation unit for generating a scheduling set by comparing the transmission correlation values with a predetermined reference correlation value.

본 발명의 다른 실시예에 따른 상향링크 다중 사용자 MIMO 시스템에서의 스 캐쥴링 방법은, 서빙 기지국에 속하는 복수의 단말 장치들로부터 송신 상관값(Transmitter Correlation Value: TCV)들을 수집하는 단계, 및 수집된 송신 상관값들 중 기설정된 개수의 낮은 송신 상관값을 갖는 단말 장치들을 위해 FS 방식으로 스캐쥴링 세트를 생성하고, 나머지 단말 장치들을 위해 SS 방식으로 스캐쥴링 세트를 생성하는 단계를 포함한다.In the uplink multi-user MIMO system according to another embodiment of the present invention, the scheduling method includes: collecting transmitter correlation values (TCVs) from a plurality of terminal devices belonging to a serving base station; Generating a scheduling set in an FS manner for terminal devices having a predetermined number of low transmission correlation values among the transmission correlation values, and generating a scheduling set in an SS manner for the remaining terminal devices.

이때, 낮은 송신 상관값을 갖는 단말 장치들은, RSA(ratio of successful antenna), 복수의 단말 장치들의 수, 및 복수의 단말 장치들이 갖는 송신 안테나의 수 중 적어도 하나를 이용하여 기설정될 수 있다. 여기서, RSA는, 스캐쥴링 세트에 포함된 후보 안테나 수와 복수의 단말장치들이 갖는 안테나 수의 비율(ratio)을 나타낼 수 있다.In this case, the terminal devices having a low transmission correlation value may be preset using at least one of a ratio of successful antenna (RSA), the number of terminal devices, and the number of transmission antennas of the terminal devices. Here, the RSA may indicate a ratio between the number of candidate antennas included in the scheduling set and the number of antennas of the plurality of terminal devices.

본 발명의 다른 실시예에 따른 상향링크 다중 사용자 MIMO 시스템에서의 스캐쥴링 장치는, 서빙 기지국 및 서빙 기지국에 속하는 복수의 단말 장치들로부터 송신 상관값(Transmitter Correlation Value: TCV)들을 수집하는 송수신부, 및 수집된 송신 상관값들 중 기설정된 개수의 낮은 송신 상관값을 갖는 단말 장치들을 위해 FS 방식으로 스캐쥴링 세트를 생성하고, 나머지 단말 장치들을 위해 SS 방식으로 스캐쥴링 세트를 생성하는 생성부를 포함한다.In the uplink multi-user MIMO system according to another embodiment of the present invention, a scheduling apparatus includes: a transceiver for collecting transmitter correlation values (TCVs) from a serving base station and a plurality of terminal devices belonging to the serving base station; And a generator configured to generate a scheduling set in an FS manner for terminal devices having a predetermined number of low transmission correlation values among the collected transmission correlation values, and generate a scheduling set in an SS manner for the remaining terminal devices. .

본 상향링크 다중사용자 MIMO 시스템에서의 스캐쥴링 방법 및 장치는 채널 이득 및 송신 상관값을 이용하여 안테나를 선택함으로써 스캐쥴링 세트에 포함되는 후보 안테나의 수를 감소시킬 수 있다.The scheduling method and apparatus in the uplink multi-user MIMO system can reduce the number of candidate antennas included in the scheduling set by selecting an antenna using channel gain and transmission correlation values.

또한, TBS 및 CCBS를 이용하여 스캐쥴링 세트를 생성함으로써 계산 복잡도를 낮출 수 있다.In addition, computational complexity can be reduced by generating a scheduling set using TBS and CCBS.

복수의 단말 장치들 각각에도 기지국의 안테나를 할당하기 위해 "the best stream selection scheduler"가 이용된다. "the best stream selection scheduler"는 복수의 단말 장치가 갖는 모든 안테나 집합을 산출(searching)하여, 채널 이득에 관계없이 최대 전송률(sum rate)을 갖는 최적의 안테나 세트를 선택하는 기술이다. The best stream selection scheduler is also used to allocate the antenna of the base station to each of the plurality of terminal devices. The "the best stream selection scheduler" is a technique of searching for all antenna sets included in a plurality of terminal devices and selecting an optimal antenna set having a maximum sum rate regardless of channel gains.

"the best stream selection scheduler"는 복수의 단말 장치가 갖는 모든 안테나 집합을 이용하므로, 계산 복잡도가 안테나 집합의 수에 의존적이며, 후보 안테나의 수가 증가할수록 계산 복잡도 역시 지수 함수적으로 증가한다. 이러한, 계산 복잡도는 BFS(Brute-Force Scheduler) 및 CSS(Capacity Stacking Scheduler)를 이용하여 감소될 수 있다. 여기서, BFS는 복수의 단말이 갖는 모든 안테나들에 대해 풀 서칭(Full Searching: FS)을 수행하는 스캐쥴러이다. 즉, BFS는 안테나 집합 전체를 검색한다. Since the best stream selection scheduler uses all antenna sets included in the plurality of terminal devices, the computation complexity depends on the number of antenna sets, and the computation complexity increases exponentially as the number of candidate antennas increases. This computational complexity can be reduced using the Brute-Force Scheduler (BFS) and Capacity Stacking Scheduler (CSS). Here, the BFS is a scheduler that performs full search (FS) on all antennas of the plurality of terminals. That is, the BFS searches the entire antenna set.

보다 상세하게는, "the best stream selection scheduler"또는 BFS(Brute-Force Scheduler)라고 불리는 스케줄링 방식은 스케줄링 집합에 있는 안테나들의 모든 가능한 조합을 테스트하여 최대의 합 채널 용량을 가지는 최적 조합을 찾아낸다. 이 스케줄링 방식은 그 복잡도가 스케줄링 집합에서의 조합의 수에 의존하기 때문에 사용자가 많거나 안테나가 많은 시스템에서는 복잡도가 지수적으로 증가하 게 된다. More specifically, a scheduling scheme called "the best stream selection scheduler" or brute-force scheduler (BFS) tests all possible combinations of antennas in the scheduling set to find the optimal combination with the maximum sum channel capacity. Since this scheduling scheme depends on the number of combinations in the scheduling set, the complexity increases exponentially in systems with many users or many antennas.

이에, BFS의 복잡도를 줄이기 위해서 CSS(Capacity Stacking Scheduler)가 이용된다. "Low complexity antenna selection based MIMO scheduling algorithms for uplink multiuser MIMO/FDD system", in Proceedings of IEEE Vehicular Technology Conference (VTC2007-Spring) 2007; pp. 1663- 1667. 에서는 풀 서칭(Full Searching: FS)을 수행하는 CSS(Capacity Stacking Scheduler)를 자세히 기재하고 있다.Accordingly, a capacity stacking scheduler (CSS) is used to reduce the complexity of the BFS. "Low complexity antenna selection based MIMO scheduling algorithms for uplink multiuser MIMO / FDD system", in Proceedings of IEEE Vehicular Technology Conference (VTC2007-Spring) 2007; pp. 1663-1667 describes in detail the Capacity Stacking Scheduler (CSS) that performs Full Searching (FS).

그리고, CSS는 최대 합 채널 용량을 얻을 수 있는 채널을 선택하기 위해 순차적인 방식으로 안테나를 선택한다. 즉, 각 단계에서 최대의 채널 용량을 보이는 안테나를 선택하고, 선택한 안테나 채널을 앞서 선택된 채널에 쌓는다(Stack). 다음 단계에서는 쌓여있는 채널에 아직 후보로 남아있는 안테나 채널을 각각 쌓은 후 채널 용량을 비교하여 가장 채널 용량이 큰 안테나를 선택한다(Capacity-Stacking). 따라서, CSS의 복잡도는 정렬 과정과 채널용량을 계산하는 부분에 의존하게 되고, 이는 BFS 보다 월등히 낮은 복잡도를 보이게 된다.CSS selects antennas in a sequential manner to select a channel that can obtain the maximum sum channel capacity. That is, at each step, an antenna having the maximum channel capacity is selected, and the selected antenna channel is stacked on the previously selected channel. In the next step, each antenna channel still remaining as a candidate is stacked on the stacked channels, and then the channel capacity is selected by comparing the channel capacities (Capacity-Stacking). Therefore, the complexity of CSS depends on the sorting process and the calculation of channel capacity, which is much lower than BFS.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 실시예를 보다 상세히 설명하기로 한다. 이하에서는, 설명의 편의를 위해 무선 통신 시스템은, 하나의 서빙 기지국에 복수의 단말 장치가 속하며, 서빙 기지국 및 복수의 단말 장치(N)들은 각각 적어도 하나의 안테나들을 구비하였음을 가정한다. 여기서, 서빙 기지국은 Mr 개의 수신 안테나를 가지며, 복수의 단말 장치 각각은 Mt 개의 송신 안테나를 가짐을 가정한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, it will be described an embodiment of the present invention in more detail. Hereinafter, for convenience of description, it is assumed that a wireless communication system includes a plurality of terminal devices belonging to one serving base station, and the serving base station and the plurality of terminal devices N each include at least one antenna. Here, it is assumed that the serving base station has M r receive antennas, and each of the plurality of terminal devices has M t transmit antennas.

도 1은 FS기반의 CSS를 설명하기 위해 제공되는 흐름도이다. 1 is a flowchart provided to explain CSS based on FS.

도 1을 참조하면, 기지국은 복수의 단말 장치들이 갖는 모든 안테나들을 후보 안테나로 선정하여 스캐쥴링 세트를 생성한다(S110).Referring to FIG. 1, the base station selects all antennas of the plurality of terminal devices as candidate antennas to generate a scheduling set (S110).

보다 상세하게는, 기지국은, 후보 안테나들의 채널 이득에 기초하여 연속적인 방법(successive manner)으로 스캐쥴링 세트를 생성한다. 즉, FS기반의 CSS는 후보 안테나들의 채널 이득을 이용하므로 BFS와 거의 동일한 캐패시티 성능을 가지면서, 계산 복잡도는 낮출 수 있다.More specifically, the base station generates the scheduling set in a successive manner based on the channel gains of the candidate antennas. That is, since the FS-based CSS uses channel gains of candidate antennas, the computational complexity can be reduced while having almost the same capacity performance as that of the BFS.

이때, "Low complexity antenna selection based MIMO scheduling algorithms for uplink multiuser MIMO/FDD system", in Proceedings of IEEE Vehicular Technology Conference (VTC2007-Spring) 2007; pp. 1663- 1667.에는 FS기반의 CSS를 통해 스캐쥴링 세트를 생성하는 과정이 잘 기재되어 있다.At this time, "Low complexity antenna selection based MIMO scheduling algorithms for uplink multiuser MIMO / FDD system", in Proceedings of IEEE Vehicular Technology Conference (VTC2007-Spring) 2007; pp. 1663-1667. Describes the procedure for creating a scheduling set through FS-based CSS.

이어, 기지국은 생성된 스캐쥴링 세트에 포함된 후보 안테나들로부터 송신 안테나를 결정한다(S120). 이때, 송신 안테나들 Mt은 캐패시티 스태킹(Capacity Stacking) 기법을 이용하여 결정될 수 있다. Subsequently, the base station determines a transmit antenna from candidate antennas included in the generated scheduling set (S120). In this case, the transmission antennas M t may be determined using a capacity stacking technique.

그리고, 기지국은 결정된 송신 안테나 Mt를 나타내는 인덱스를 각 단말 장치들로 전송한다(S130). 그러면, 기지국은, 단말 장치 각각으로부터 결정된 송신 안테나를 통해 전송된 데이터를 수신한다.Then, the base station transmits the index indicating the determined transmission antenna M t to each terminal device (S130). Then, the base station receives the data transmitted through the transmission antenna determined from each terminal device.

도 1에서 설명한 바와 같이, FS 기반의 CSS는 복수의 단말 장치들이 갖는 모 든 안테나들을 후보 안테나로 선정함에 따라 계산 복잡도를 낮추는데 한계가 있다. 이하에서는 도 2를 참조하여, FS 기반의 CSS보다 계산 복잡도를 낮출 수 있는 SS 기반의 CSS에 대해 설명하기로 한다.As described in FIG. 1, the CSS based on the FS has a limitation in reducing computational complexity as selecting all antennas of the plurality of terminal devices as candidate antennas. Hereinafter, referring to FIG. 2, an SS-based CSS that can lower computational complexity than an FS-based CSS will be described.

도 2는 SS기반의 CSS를 설명하기 위해 제공되는 흐름도이다. 2 is a flowchart provided to explain the SS-based CSS.

도 2를 참조하면, 기지국은, 복수의 단말 장치들이 갖는 안테나들 중 채널 이득이 가장 큰 안테나 각각을 후보 안테나로 선정하여 스캐쥴링 세트를 생성한다(S210). Referring to FIG. 2, the base station selects each antenna having the largest channel gain among the antennas of the plurality of terminal devices as a candidate antenna to generate a scheduling set (S210).

보다 상세하게는, 기지국은, 단말 장치가 구비한 복수의 안테나들 중 채널 이득이 가장 큰 안테나들을 각각 후보 안테나들로 선정하여 스캐쥴링 세트를 생성한다. 이를 통해, FS 기반의 CSS와 같이, 복수의 단말 장치들이 구비한 적어도 하나의 안테나 모드를 포함하지 않으므로, SS 기반의 CSS는 FS 기반의 CSS보다 계산 복잡도가 감소될 수 있다.More specifically, the base station selects the antennas having the largest channel gain among the plurality of antennas included in the terminal device as candidate antennas, respectively, to generate a scheduling set. As such, since the FS-based CSS does not include at least one antenna mode provided by the plurality of terminal devices, the SS-based CSS may have a lower computational complexity than the FS-based CSS.

이어, 기지국은 생성된 스캐쥴링 세트에 포함된 후보 안테나들로부터 송신 안테나를 결정한다(S220). 이때, 송신 안테나들 Mt은 캐패시티 스태킹(Capacity Stacking) 기법을 이용하여 결정될 수 있다. Subsequently, the base station determines a transmission antenna from candidate antennas included in the generated scheduling set (S220). In this case, the transmission antennas M t may be determined using a capacity stacking technique.

그리고, 기지국은 결정된 송신 안테나 Mt를 나타내는 인덱스를 각 단말 장치들로 전송한다(S230). 그러면, 기지국은, 단말 장치 각각으로부터 결정된 송신 안테나를 통해 전송된 데이터를 수신한다.The base station transmits the index indicating the determined transmission antenna M t to each terminal device (S230). Then, the base station receives the data transmitted through the transmission antenna determined from each terminal device.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 스캐쥴링 장치에서 이용되는 캐패시티 스태킹 기법을 설명하기 위해 제공되는 흐름도이다. 도 3에서는, 복수의 단말 장치들이 갖는 안테나들의 채널 이득을 기초로 캐패시티를 최대화하는 수신 안테나 Mr를 선택하고, k개(k=1,2,...,K)의 후보 안테나는 최초 스캐쥴링 세트 S(1)={1,2,3,...,K}에 포함된다고 가정한다.3 is a flowchart provided to explain a capacity stacking technique used in a scheduling apparatus according to an embodiment of the present invention. In FIG. 3, a reception antenna for maximizing capacity based on channel gains of antennas of a plurality of terminal devices. Select M r and k k (k = 1,2, ..., K) candidate antennas are included in the initial scheduling set S (1) = {1,2,3, ..., K} Assume

도 3을 참조하면, 먼저, 기지국은, 최초 안테나를 선택한다(S310).Referring to FIG. 3, first, the base station selects an initial antenna (S310).

보다 상세하게는, 기지국은 초기 행렬

Figure 112009060375633-pat00001
을 생성한다. 여기서,
Figure 112009060375633-pat00002
는 최초로 선택된 안테나의 채널 상태 정보 벡터(Channel State Information Vector: CSIV)이다. More specifically, the base station is an initial matrix
Figure 112009060375633-pat00001
. here,
Figure 112009060375633-pat00002
Is the Channel State Information Vector (CSIV) of the first selected antenna.

이때, 최초 스캐쥴링 세트 S(1) 중에서 최대 놈(norm)

Figure 112009060375633-pat00003
을 갖는 안테나의 인덱스
Figure 112009060375633-pat00004
는
Figure 112009060375633-pat00005
이고,
Figure 112009060375633-pat00006
은 k번째 후보 안테나
Figure 112009060375633-pat00007
의 채널 상태 정보 벡터 (CSIV)이다.At this time, the maximum norm among the first scheduling set S (1 )
Figure 112009060375633-pat00003
Index of antenna
Figure 112009060375633-pat00004
Is
Figure 112009060375633-pat00005
ego,
Figure 112009060375633-pat00006
Is the kth candidate antenna
Figure 112009060375633-pat00007
Is the channel state information vector (CSIV).

이어, 기지국은, 복수의 안테나들(Mr) 중 선택된 최초 안테나를 제외한 안테나들을 선택한다(S320).Subsequently, the base station selects antennas other than the first antenna selected from the plurality of antennas M r (S320).

보다 상세하게는, i번째 안테나를 선택하기 위한 스캐쥴링 세트 S(1)는 최초 안테나를 제외한 스캐쥴링 세트S(i-1)에서 최대 놈을 갖는 안테나 CS(i-1)를 제거함 으로써 획득된다. 즉, S320단계에서 선택된 안테나들은

Figure 112009060375633-pat00008
로 표현될 수 있다.More specifically, the scheduling set S (1) for selecting the i th antenna is obtained by removing the antenna CS (i-1) having the largest norm in the scheduling set S (i-1) except for the first antenna. . That is, the antennas selected in step S320
Figure 112009060375633-pat00008
It can be expressed as.

그리고, 기지국은, k번째 후보 안테나

Figure 112009060375633-pat00009
부터 초기 행렬 HCS까지 하나씩 임의의 행렬
Figure 112009060375633-pat00010
을 생성한다(S330).And, the base station is k-th candidate antenna
Figure 112009060375633-pat00009
Matrix, one by one from initial matrix H CS
Figure 112009060375633-pat00010
It generates (S330).

이어, 기지국은, 생성된 행렬

Figure 112009060375633-pat00011
각각에서
Figure 112009060375633-pat00012
을 계산하고, 계산된
Figure 112009060375633-pat00013
을 최대화하는
Figure 112009060375633-pat00014
를 선택한다(S340). 여기서, SNR은 복수의 단말 장치 모두가 동일하다고 가정한다.The base station then generates the generated matrix
Figure 112009060375633-pat00011
In each
Figure 112009060375633-pat00012
Is calculated,
Figure 112009060375633-pat00013
To maximize
Figure 112009060375633-pat00014
Select (S340). Here, the SNR assumes that all of the plurality of terminal devices are the same.

보다 상세하게는, 기지국은, S330단계에서 생성된 행렬

Figure 112009060375633-pat00015
들 중에서 S340단계에서 계산된
Figure 112009060375633-pat00016
이 최대인 행렬
Figure 112009060375633-pat00017
를 선택한다. 이때, 스캐쥴링 세트 S(1)에 포함된 후보 안테나들 중 선택된 안테나 CS(i)는
Figure 112009060375633-pat00018
와 같이 표현된다. 그리고, 스캐쥴링 세트 S(i)에 포함된 후보 안테나들 중 선택된 안테나 CS(i)는
Figure 112009060375633-pat00019
와 같이 표현될 수 있다. 이를 통해, S330단계에서 생성된 행렬
Figure 112009060375633-pat00020
은
Figure 112009060375633-pat00021
로 대체될 수 있다.More specifically, the base station, the matrix generated in step S330
Figure 112009060375633-pat00015
Of them calculated in step S340
Figure 112009060375633-pat00016
M is the largest
Figure 112009060375633-pat00017
Select. In this case, the selected antenna CS (i) among candidate antennas included in the scheduling set S (1 ) is
Figure 112009060375633-pat00018
It is expressed as The selected antenna CS (i) among candidate antennas included in the scheduling set S (i)
Figure 112009060375633-pat00019
It can be expressed as Through this, the matrix generated in step S330
Figure 112009060375633-pat00020
silver
Figure 112009060375633-pat00021
Can be replaced with

도 3에서, 기지국은, S320 단계에서 선택된 안테나가 Mr개의 수신 안테나들 중 최종 안테나가 될 때까지 S320 내지 S350 단계를 반복하여 수행한다.In FIG. 3, the base station repeats steps S320 to S350 until the antenna selected in step S320 becomes a final antenna among M r receiving antennas.

도 4는 상향링크 다중 사용자 MIMO 시스템을 도시한 도면이다. 상향링크 다중사용자 MIMO 시스템에서는 Kronecker MIMO 채널(이하, "Kronecker"라 칭함.) 을 이용하는 것을 가정한다. Kronecker에서는, 기지국의 수신 안테나들 사이의 상관(Correlation)은 단말의 송신 안테나들의 상관과는 상호 독립적임을 가정한다.4 illustrates an uplink multi-user MIMO system. In the uplink multi-user MIMO system, it is assumed that a Kronecker MIMO channel (hereinafter, referred to as "Kronecker") is used. In Kronecker, it is assumed that correlation between reception antennas of a base station is independent of correlation of transmission antennas of a terminal.

이때, n번째 단말 장치와 기지국 사이에 형성된 MIMO 채널 행렬

Figure 112009060375633-pat00022
은 아래의 수학식 1과 같다.At this time, the MIMO channel matrix formed between the n-th terminal device and the base station
Figure 112009060375633-pat00022
Is the same as Equation 1 below.

Figure 112009060375633-pat00023
Figure 112009060375633-pat00023

여기서,

Figure 112009060375633-pat00024
은 n(n=1,2,...,N)번째 단말에서의 송신 안테나의 공간 상관행렬,
Figure 112009060375633-pat00025
은 기지국에 구비된 수신 안테나들의 공간 상관 행렬,
Figure 112009060375633-pat00026
은 n번째 단말에서의 송신 상관값(TCV),
Figure 112009060375633-pat00027
은 기지국에서의 수신 상관 값을 나타낸다. 이때,
Figure 112009060375633-pat00028
또는
Figure 112009060375633-pat00029
은 0 이상이고 1이하의 값
Figure 112009060375633-pat00030
을 가진다. 그리고,
Figure 112009060375633-pat00031
은 독립적인 행렬로서, 복소 가우시안 랜덤변수(complex Gaussian random variables)이다. here,
Figure 112009060375633-pat00024
Is the spatial correlation matrix of the transmit antenna at the n (n = 1,2, ..., N) th terminal,
Figure 112009060375633-pat00025
Is a spatial correlation matrix of receive antennas provided in the base station,
Figure 112009060375633-pat00026
Is the transmission correlation value (TCV) at the nth terminal,
Figure 112009060375633-pat00027
Denotes a reception correlation value at the base station. At this time,
Figure 112009060375633-pat00028
or
Figure 112009060375633-pat00029
Is greater than or equal to 0 and less than or equal to 1
Figure 112009060375633-pat00030
Has And,
Figure 112009060375633-pat00031
Is an independent matrix, complex Gaussian random variables.

이때,

Figure 112009060375633-pat00032
을 가정하면,
Figure 112009060375633-pat00033
은 단위행렬로 표현되고, n번째 단말에서의 공간 상간 행렬은 아래와 수학식 2와 같이, 테플리츠(Toeplitz) 행렬로 표현될 수 있다. "A stochastic MIMO radio channel model with experimental validation", IEEE Journal on selected areas in communications 2002; 20(6): 1211-1226, Kermoal JP, Schumacher L, Ingemann K, Mogensen PE(이하, "Kermoal"이라 칭함)에는
Figure 112009060375633-pat00034
를 이용하여 테플리츠 행렬을 생성하는 과정이 잘 기재되어 있다.At this time,
Figure 112009060375633-pat00032
Assuming
Figure 112009060375633-pat00033
Is expressed as a unit matrix, and the spatial interphase matrix in the nth terminal may be expressed as a Toeplitz matrix, as shown in Equation 2 below. "A stochastic MIMO radio channel model with experimental validation", IEEE Journal on selected areas in communications 2002; 20 (6): 1211-1226, Kermoal JP, Schumacher L, Ingemann K, Mogensen PE (hereinafter referred to as "Kermoal")
Figure 112009060375633-pat00034
The procedure for generating a Toeplitz matrix using is well described.

Figure 112009060375633-pat00035
Figure 112009060375633-pat00035

이때, 수학식 1의

Figure 112009060375633-pat00036
은 아래의 수학식 3과 같이 간단히 표현될 수 있다.At this time, Equation 1
Figure 112009060375633-pat00036
May be simply expressed as in Equation 3 below.

Figure 112009060375633-pat00037
Figure 112009060375633-pat00037

여기서,

Figure 112009060375633-pat00038
은 n번째 단말 장치에 구비된 j번째 안테나로부터 기지국에 구비된 수신 안테나들
Figure 112009060375633-pat00039
사이의 채널 상태 정보 벡터(CSIV)이다.here,
Figure 112009060375633-pat00038
Receive antennas provided in the base station from the j-th antenna provided in the n-th terminal device
Figure 112009060375633-pat00039
The channel state information vector (CSIV) in between.

이때, 기지국은, 안테나 각각의 채널 상태 정보 벡터(CSIV) 및 모든 단말 장 치들의 송신 상관값

Figure 112009060375633-pat00040
(n=1,2,...,N)을 이용하여 송신 안테나들을 결정한다. 여기서, 결정된 송신 안테나들의 MIMO 채널 행렬은
Figure 112009060375633-pat00041
가 된다.At this time, the base station, the channel state information vector (CSIV) of each antenna and the transmission correlation value of all terminal devices
Figure 112009060375633-pat00040
Transmit antennas are determined using (n = 1,2, ..., N). Here, the determined MIMO channel matrix of transmit antennas is
Figure 112009060375633-pat00041
Becomes

그리고, 기지국은, 결정된 송신 안테나들을 나타내는 인덱스 각각을 대응되는 단말 장치들로 전송한다. 그러면, 단말 장치들은 결정된 안테나들을 통해 데이터를 기지국으로 동시에 전송한다. 이때, 송신 안테나에서의 신호의 세기는 고정되고, 경로 손실(Pass Loss)과 쉐도잉(Shadowing)은 고려하지 않음을 가정한다. The base station transmits each of the indices representing the determined transmit antennas to corresponding terminal devices. Then, the terminal devices simultaneously transmit data to the base station through the determined antennas. In this case, it is assumed that the strength of the signal at the transmitting antenna is fixed and path loss and shadowing are not considered.

또한, 수신된 신호의 신호 대 잡음비(SNR)가 모든 단말장치에 구비된 송신 안테나 각각에서 동일하다고 가정하면, 송신 안테나 각각에서의 캐패시티는 아래의 수학식 4와 같다.In addition, assuming that the signal-to-noise ratio (SNR) of the received signal is the same in each of the transmit antennas provided in all the terminal devices, the capacity of each of the transmit antennas is expressed by Equation 4 below.

Figure 112009060375633-pat00042
Figure 112009060375633-pat00042

여기서,

Figure 112009060375633-pat00043
는
Figure 112009060375633-pat00044
의 복소 공액 전치 행렬(complex conjugate transpose operation), Es는 심볼 에너지,
Figure 112009060375633-pat00045
는 잡음 전력 밀도(noise power density)이고,
Figure 112009060375633-pat00046
은
Figure 112009060375633-pat00047
와
Figure 112009060375633-pat00048
곱의 역행렬이다.here,
Figure 112009060375633-pat00043
Is
Figure 112009060375633-pat00044
Complex conjugate transpose of, E s is symbol energy,
Figure 112009060375633-pat00045
Is the noise power density,
Figure 112009060375633-pat00046
silver
Figure 112009060375633-pat00047
Wow
Figure 112009060375633-pat00048
Inverse of the product.

이상에서 설명한 바와 같이, 도 1 내지 도 4을 통해 FS 또는 SS 기반의 CSS 를 이용하여 스캐쥴링 세트를 생성하고, 선택된 안테나를 통해 데이터를 송수신하 면, 계산 복잡도는 낮출 수 있으나, 공간적으로 상관관계가 있는 MIMO 채널 환경에서는, 캐패시티가 낮아지게 된다. 이때, 채널 이득 및 송신 상관값(TCV)을 기초로 스캐쥴링 세트를 생성하여 안테나를 선택하면, 계산 복잡도를 낮추면서 캐패시티의 손실을 감소시킬 수 있다. As described above, if a scheduling set is generated using CSS based on FS or SS through FIGS. 1 to 4, and data is transmitted and received through a selected antenna, computational complexity may be reduced, but spatial correlation In an MIMO channel environment, the capacity is lowered. In this case, if the antenna is selected by generating a scheduling set based on the channel gain and the transmission correlation value TCV, the loss of capacity can be reduced while reducing the computational complexity.

이하에서는, 계산 복잡도와 캐패시티의 트래이드 오프를 제공하는 TBS(Threshold Bounded Antenna Selection Scheduler) 및 CCBS(Computational Complexity Bounded Antenna Selection Scheduler)를 도 5 내지 도 7을 참조하여 설명하기로 한다. 여기서, 스캐쥴링 세트는 안테나 선택을 위해 후보 안테나 세트를 선정하는 것을 나타낸다.Hereinafter, a threshold bounded antenna selection scheduler (TBS) and a computational complexity bounded antenna selection scheduler (CCBS) that provide a trade-off of computational complexity and capacity will be described with reference to FIGS. 5 to 7. Here, the scheduling set represents selecting a candidate antenna set for antenna selection.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 TBS를 설명하기 위해 제공되는 흐름도이다.5 is a flowchart provided to explain a TBS according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 기지국은, 복수의 단말 장치들 각각으로부터 송신 상관값

Figure 112009060375633-pat00049
(n=1,2,...,N)들 수집한다(S510).Referring to FIG. 5, the base station determines a transmission correlation value from each of the plurality of terminal devices.
Figure 112009060375633-pat00049
Collect (n = 1, 2, ..., N) (S510).

이어, 기지국은, 수집된 송신 상관값들

Figure 112009060375633-pat00050
과 기설정된 송신 상관값
Figure 112009060375633-pat00051
를 각각 비교하여, 수집된 송신 상관값이 기설정된 송신 상관값
Figure 112009060375633-pat00052
이상(
Figure 112009060375633-pat00053
)이면(S520:YES), SS(Sub Searching)방식으로 스캐쥴링 세트를 생성한다(S530). 여기서, 송신 상관값
Figure 112009060375633-pat00054
는 0 이상, 1이하
Figure 112009060375633-pat00055
로 기설정된다.The base station then collects the transmitted correlation values
Figure 112009060375633-pat00050
And preset transmission correlation value
Figure 112009060375633-pat00051
Are compared with each other, and the collected transmission correlation values are preset transmission correlation values.
Figure 112009060375633-pat00052
More than(
Figure 112009060375633-pat00053
) (S520: YES), the scheduling set is generated by the SS (Sub Searching) method (S530). Here, the transmission correlation value
Figure 112009060375633-pat00054
Is greater than 0 and less than 1
Figure 112009060375633-pat00055
Is set to.

보다 상세하게는, 수집된 송신 상관값들 중 기설정된 개수의 높은 송신 상관값을 갖는 단말 장치의 모든 안테나들을 후보 안테나 세트로 선정한다. 그리고, 후 보 안테나 세트에서 최대 채널 이득을 갖는 오직 하나의 안테나를 스캐쥴링 세트로 생성한다. 여기서, 생성된 스캐쥴링 세트는, n(n=1,2,...,N)번째 단말 장치에 구비된 복수의 안테나들의 채널 상태 정보 벡터(CSIV) 중 최대 놈(Norm)

Figure 112009060375633-pat00056
을 갖는 안테나를 포함한다. In more detail, all antennas of the terminal device having a predetermined number of high transmission correlation values among the collected transmission correlation values are selected as candidate antenna sets. Then, only one antenna having the maximum channel gain in the candidate antenna set is generated as the scheduling set. Here, the generated scheduling set is the maximum norm among the channel state information vectors CSIV of the plurality of antennas provided in the n (n = 1, 2, ..., N) th device.
Figure 112009060375633-pat00056
It includes an antenna having a.

즉, 높은 송신 상관값을 갖는 단말 장치의 안테나들은 서로 유사한 채널 상태 정보 벡터를 가지므로, 채널 상태 정보 벡터(CSIV)가 유사한 안테나들을 모두 후보 안테나 세트에 포함시키지 않는다.  That is, since the antennas of the terminal apparatus having the high transmission correlation have similar channel state information vectors, the antennas of the channel state information vector CSIV do not include all similar antennas in the candidate antenna set.

한편, 수집된 송신 상관값이 기설정된 송신 상관값

Figure 112009060375633-pat00057
미만이면(S520:NO), FS(Full Searching)방식으로 스캐쥴링 세트를 생성한다(S540). 즉, 생성된 스캐쥴링 세트는 n번째 단말 장치에 구비된 복수의 안테나들 Mt을 모두 포함한다.Meanwhile, the collected transmission correlation value is a preset transmission correlation value.
Figure 112009060375633-pat00057
If less than (S520: NO), a scheduling set is generated by a full search (FS) method (S540). That is, the generated scheduling set includes all of the plurality of antennas M t provided in the n-th terminal device.

그리고, 기지국은, 캐패시티 스태킹 기법을 적용하여 생성된 스캐쥴링 세트에서 송신 안테나를 결정한다(S550). 여기서, 캐패시티 스태킹 기법은 도 3을 참조하여 앞에서 설명하였으므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.The base station determines the transmit antenna in the scheduling set generated by applying the capacity stacking technique (S550). Here, since the capacity stacking technique has been described above with reference to FIG. 3, a detailed description thereof will be omitted.

이어, 기지국은, 결정된 송신 안테나들을 나타내는 인덱스들을 각각 대응되는 단말 장치들로 전송한다(S560). 그러면, 기지국은 결정된 송신 안테나들을 통하여 단말 장치들로부터 전송된 데이터를 각각 수신한다.Subsequently, the base station transmits indexes indicating the determined transmit antennas to corresponding terminal devices, respectively (S560). Then, the base station receives data transmitted from the terminal devices through the determined transmit antennas, respectively.

이상의 도 5에서 설명한 바와 같이, TBS를 이용하여 스캐쥴링 세트를 생성하면, 스캐쥴링 세트에 포함되는 후보 안테나들의 수는 FS 기반의 CSS를 이용하는 경우보다 감소된다. 그러나, TBS를 이용하여 스캐쥴링 세트를 생성하는 경우, 계산 복잡도가 특정 시간에서는 FS 기반의 CSS를 이용하여 스캐쥴링 세트를 생성하는 경우와 동일한 경우가 발생한다. 이하에서는, TBS를 이용하는 경우, 계산 복잡도의 피크치를 감소시키기 위한 기술인 CCBS를 도 6을 참조하여 설명하기로 한다.As described above with reference to FIG. 5, when generating a scheduling set using TBS, the number of candidate antennas included in the scheduling set is reduced than when using FS-based CSS. However, when generating a scheduling set using TBS, the computational complexity is the same as when generating a scheduling set using FS-based CSS at a specific time. Hereinafter, when using TBS, CCBS, a technique for reducing the peak value of the computational complexity, will be described with reference to FIG.

도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 CCBS를 설명하기 위해 제공되는 흐름도이다.6 is a flowchart provided to explain a CCBS according to an embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 기지국은, FS 방식으로 스캐쥴링 세트를 생성하기 위한 복수의 단말 장치들 L을 결정한다(S610). 여기서, L은 1이 될 수도 있다.Referring to FIG. 6, the base station determines a plurality of terminal devices L for generating a scheduling set in an FS scheme (S610). Here, L may be 1.

보다 상세하게는, 기지국은, 기설정된 RSA(Ratio of Successful antenna)를 이용하여 복수의 단말 장치들로부터 FS 방식을 적용할 단말 장치들 L을 아래의 수학식 5와 같이 결정한다. 여기서, RSA(이하,"

Figure 112009060375633-pat00058
"라 칭함) 는 스캐쥴링 세트에 포함되는 후보 안테나의 수와 복수의 단말 장치들 사이의 안테나 수의 비율이다.In more detail, the base station determines terminal devices L to apply the FS scheme from the plurality of terminal devices by using a preset ratio of successful antenna (RSA) as shown in Equation 5 below. Where RSA ("
Figure 112009060375633-pat00058
Is a ratio of the number of candidate antennas included in the scheduling set to the number of antennas among the plurality of terminal devices.

Figure 112009060375633-pat00059
Figure 112009060375633-pat00059

여기서, 함수

Figure 112009060375633-pat00060
는 가장 큰 정수값보다 미만이거나 같은 인자값을 반환하는 함수이고, Mt는 송신 안테나, N은 기지국에 속하는 복수의 단말 장치들,
Figure 112009060375633-pat00061
는 RSA이고,
Figure 112009060375633-pat00062
의 값을 갖도록 기설정된다.Where function
Figure 112009060375633-pat00060
Is a function that returns a factor value less than or equal to the largest integer value, M t is a transmit antenna, N is a plurality of terminal devices belonging to a base station,
Figure 112009060375633-pat00061
Is RSA,
Figure 112009060375633-pat00062
It is preset to have a value of.

이어, 기지국은, 복수의 단말 장치들 각각으로부터 송신 상관값

Figure 112009060375633-pat00063
(n=1,2,...,N)들 수집한다(S620).Subsequently, the base station determines a transmission correlation value from each of the plurality of terminal devices.
Figure 112009060375633-pat00063
Collect (n = 1, 2, ..., N) (S620).

그리고, 기지국은 결정된 L개의 단말 장치들에 FS 방식으로 스캐쥴링 세트를 생성하고, 나머지 N-L개의 단말 장치들은 SS 방식으로 스캐쥴링 세트를 생성한다(S630). 여기서, 나머지 N-L개의 단말 장치들은 복수의 단말 장치들 N에서 결정된 L개의 단말 장치들을 제외한 단말 장치들을 나타낸다.The base station generates a scheduling set in the determined L terminal apparatuses in the FS scheme, and the remaining N-L terminal apparatuses generate the scheduling set in the SS scheme (S630). Here, the remaining N-L terminal devices represent terminal devices excluding L terminal devices determined by the plurality of terminal devices N. FIG.

보다 상세하게는, 기지국에 N개의 단말 장치들이 속하는 경우를 예로 들면, 기지국은, N개의 단말 장치들 가운데 가장 작은 송신 상관값을 갖는 L개의 단말 장치들의 안테나가 포함되도록 스캐쥴링 세트를 생성한다. 여기서, FS방식으로 생성된 스캐쥴링 세트는 N개의 단말 장치들 중 송신기 상관값(TCV)이 작은 순으로 L개의 단말 장치들이 구비한 모든 안테나들을 포함한다.In more detail, for example, when N terminal apparatuses belong to a base station, the base station generates a scheduling set to include antennas of L terminal apparatuses having the smallest transmission correlation value among the N terminal apparatuses. Here, the scheduling set generated by the FS scheme includes all antennas provided by the L terminal devices in order of decreasing transmitter correlation value TCV among the N terminal devices.

그리고, N-L개의 단말 장치들은 S530단계에서 설명한 바와 같이, 기지국은, 채널 상태 정보 벡터(CSIV)의 최대 놈을 기초로 N-L개의 단말 장치들을 위해 SS방식으로 스캐쥴링 세트를 생성한다. As described in step S530, the N-L terminal apparatuses generate a scheduling set for the N-L terminal apparatuses in the SS manner based on the maximum norm of the channel state information vector CSIV.

이어, 기지국은, 캐패시티 스태킹 기법을 적용하여 생성된 스캐쥴링 세트에서 송신 안테나를 결정하고(S640), 결정된 송신 안테나들을 나타내는 인덱스들을 각각 대응되는 단말 장치들로 전송한다(S650). 그러면, 기지국은 결정된 송신 안테나들을 통하여 단말 장치들로부터 전송된 데이터를 각각 수신한다.Subsequently, the base station determines a transmission antenna in the scheduling set generated by applying the capacity stacking technique (S640), and transmits indexes indicating the determined transmission antennas to corresponding terminal devices (S650). Then, the base station receives data transmitted from the terminal devices through the determined transmit antennas, respectively.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 상향링크 다중 사용자 MIMO 시스템에서의 스캐쥴링 장치의 구성을 도시한 도면이다. 이하에서는, 설명의 편의를 위해 기지국을 스캐쥴링 장치의 일 예로 설명하기로 한다.7 is a diagram illustrating a configuration of a scheduling apparatus in an uplink multi-user MIMO system according to an embodiment of the present invention. Hereinafter, for convenience of description, the base station will be described as an example of a scheduling apparatus.

도 7을 참조하면, 무선 통신 시스템은 기지국(700) 및 기지국(700)에 속하는 복수의 단말 장치(800)들로 구성되며, 기지국(700)은, 송수신부(710) 및 생성부(730)를 포함한다.Referring to FIG. 7, the wireless communication system includes a base station 700 and a plurality of terminal devices 800 belonging to the base station 700. The base station 700 includes a transceiver 710 and a generator 730. It includes.

먼저, 송수신부(710)는 기지국에 속하는 복수의 단말 장치(800)들로부터 송신 상관값(Transmitter Correlation Value: TCV)들을 수집한다.First, the transceiver 710 collects transmitter correlation values (TCVs) from a plurality of terminal devices 800 belonging to a base station.

또한, 송수신부(710)는 후술될 생성부(730)에서 결정된 송신 안테나를 나타내는 인덱스들을 각각 대응되는 단말 장치(800)들로 전송하고, 복수의 단말 장치들(800)로부터 결정된 송신 안테나를 통해 전송된 데이터들을 각각 수신한다.In addition, the transmitter / receiver 710 transmits indexes indicating the transmit antennas determined by the generator 730 to be described below to corresponding terminal devices 800, and through the transmit antennas determined from the plurality of terminal devices 800. Receive the transmitted data respectively.

생성부(730)는, 송수신부(710)를 통해 수집된 송신 상관값들과 기설정된 기준 상관값을 각각 비교하여 스캐쥴링 세트를 생성한다.The generation unit 730 generates a scheduling set by comparing the transmission correlation values collected through the transmission / reception unit 710 with preset reference correlation values.

보다 상세하게는, TBS를 이용하여 스캐쥴링 세트를 생성 하는 경우를 설명하면, 생성부(730)는, 수집된 복수의 송신 상관값들 중 n(n=1,2,...,N)번째 단말 장치의 송신 상관값

Figure 112009060375633-pat00064
이 기설정된 기준 상관값
Figure 112009060375633-pat00065
이상이면, SS(Sub Searching) 방식으로 스캐쥴링 세트를 생성한다. 여기서, SS(Sub Searching) 방식으로 생성된 스캐쥴링 세트는, n(n=1,2,...,N)번째 단말 장치에 구비된 복수의 안테나들의 채널 상태 정보 벡터(CSIV) 중 최대 놈(Norm)
Figure 112009060375633-pat00066
을 갖는 안테나를 포함한다.More specifically, a case of generating a scheduling set using TBS, the generation unit 730, n (n = 1, 2, ..., N) of the plurality of collected transmission correlation values Transmission correlation value of the first terminal device
Figure 112009060375633-pat00064
This preset reference correlation value
Figure 112009060375633-pat00065
If it is, the scheduling set is generated by the SS (Sub Searching) method. Here, the scheduling set generated by the SS (Sub Searching) method is the maximum norm among the channel state information vectors CSIV of the plurality of antennas provided in the n (n = 1, 2, ..., N) th terminal devices. (Norm)
Figure 112009060375633-pat00066
It includes an antenna having a.

이때, 생성부(730)는 n번째 단말 장치의 송신 상관값이 기준 상관값

Figure 112009060375633-pat00067
미만이면, FS(Full Searching) 방식으로 스캐쥴링 세트를 생성한다. 즉, FS(Full Searching) 방식으로 생성된 스캐쥴링 세트는 n번째 단말 장치에 구비된 복수의 안 테나들 Mt을 모두 포함한다.In this case, the generation unit 730 is a reference correlation value of the transmission correlation value of the n-th terminal device
Figure 112009060375633-pat00067
If less, generate a scheduling set in a full search (FS) manner. That is, the scheduling set generated by the Full Searching (FS) method includes all of the plurality of antennas M t provided in the n-th terminal device.

또한, 생성부(730)는 캐패시티 스태킹 기법을 이용하여 생성된 스캐쥴링 세트에서 송신 안테나들을 결정한다. 그리고, 생성부(730)는 결정된 송신 안테나들을 나타내는 인덱스들이 대응되는 단말 장치들로 각각 전송되도록 송수신부(710)를 제어한다.In addition, the generation unit 730 determines transmission antennas in the generated scheduling set by using the capacity stacking technique. In addition, the generation unit 730 controls the transceiver 710 so that the indices representing the determined transmission antennas are transmitted to corresponding terminal devices, respectively.

한편, CCBS를 이용하여 스캐쥴링 세트를 생성 하는 경우를 설명하면, 생성부(730)는 송수신부(710)를 통해 수집된 복수의 송신 상관값들 중 기설정된 개수의 낮은 송신 상관값을 갖는 단말 장치들을 위해 FS 방식으로 스캐쥴링 세트를 생성하고, 나머지 단말 장치들을 위해 SS 방식으로 스캐쥴링 세트를 생성한다.Meanwhile, referring to a case of generating a scheduling set using CCBS, the generation unit 730 is a terminal having a predetermined number of low transmission correlation values among a plurality of transmission correlation values collected through the transceiver unit 710. A scheduling set is generated in the FS manner for the devices, and a scheduling set is generated in the SS manner for the remaining terminal devices.

보다 상세하게는, 생성부(730)는 앞에서 설명한 수학식 5를 기초로 L개의 단말 장치들을 결정하여 FS방식으로 스캐쥴링 세트를 생성하고, 기지국에 속하는 N개의 단말 장치들에서 결정된 L개의 단말 장치들을 제한 N-L개의 단말 장치들을 위해 SS방식으로 스캐쥴링 세트를 생성한다. 여기서, FS방식으로 생성된 스캐쥴링 세트는 N개의 단말 장치들 중 송신기 상관값(TCV)이 작은 순으로 L개의 단말 장치들이 구비한 모든 안테나들을 포함한다.In more detail, the generation unit 730 determines the L terminal devices based on Equation 5 described above to generate a scheduling set by the FS method, and the L terminal devices determined by the N terminal devices belonging to the base station. To generate the scheduling set for the SS for the NL terminal devices. Here, the scheduling set generated by the FS scheme includes all antennas provided by the L terminal devices in order of decreasing transmitter correlation value TCV among the N terminal devices.

또한, 생성부(730)는 캐패시티 스태킹 기법을 이용하여 생성된 스캐쥴링 세트에서 송신 안테나들을 결정하고, 결정된 송신 안테나들을 나타내는 인덱스들이 대응되는 단말 장치들로 각각 전송되도록 송수신부(710)를 제어한다.In addition, the generation unit 730 determines the transmission antennas in the scheduling set generated using the capacity stacking technique, and controls the transceiver unit 710 so that the indices representing the determined transmission antennas are transmitted to corresponding terminal devices, respectively. do.

이하에서는, TBS 및 CCBS를 이용하여 스캐쥴링 세트를 생성하는 경우의 계산 복잡도에 대해서 설명하기로 한다.Hereinafter, the computational complexity in generating a scheduling set using TBS and CCBS will be described.

앞에서 설명한 바와 같이, 캐패시티 스태킹 기법에서 스캐쥴러의 계산 복잡도는 안테나 집합의 수에 의존적이므로 스캐쥴러의 평균 계산 복잡도 CP는 아래의 수학식 6과 같다.As described above, since the computational complexity of the scheduler in the capacity stacking technique depends on the number of antenna sets, the average computational complexity CP of the scheduler is expressed by Equation 6 below.

Figure 112009060375633-pat00068
Figure 112009060375633-pat00068

여기서,

Figure 112009060375633-pat00069
는 g번째 시간에서 안테나 할당 시에 스캐쥴링 세트에 포함된 후보 안테나의 수이다.here,
Figure 112009060375633-pat00069
Is the number of candidate antennas included in the scheduling set at the time of antenna allocation at the g-th time.

지금까지 도 1 및 도 2에서 설명한 바와 같이, FS기반의 CSS는 복수의 단말 장치들에 구비된 복수의 안테나들 Mt를 모두 포함하므로, 생성된 스캐쥴링 세트에 포함된 후보 안테나의 수는 NMt로 항상 동일하다. 또한, SS기반의 CSS는 복수의 단말 장치들에 구비된 복수의 안테나들 중 가장 큰 채널 이득을 갖는 하나의 안테나 만을 포함하므로, 생성된 스캐쥴링 세트에 포함된 후보 안테나의 수는 N으로 항상 동일하다. 이에 따라, 수학식 6을 이용하면, 아래의 수학식 7과 같이, FS 기반의 CSS에서의 계산 복잡도CPCSSFS와 SS 기반의 CSS에서의 계산 복잡도 CPCSSS의 평균을 구할 수 있다.As described above with reference to FIGS. 1 and 2, since the FS-based CSS includes all of the plurality of antennas M t provided in the plurality of terminal devices, the number of candidate antennas included in the generated scheduling set is NM. always equal to t In addition, since the SS-based CSS includes only one antenna having the largest channel gain among the plurality of antennas included in the plurality of terminal devices, the number of candidate antennas included in the generated scheduling set is always equal to N. Do. Accordingly, it is possible to obtain an average of the calculation complexity of the computational complexity CP CP CSSS CSSFS SS and the base of the CSS, in the FS-based CSS as shown in Equation With the equation (6), Equation 7 below.

Figure 112009060375633-pat00070
Figure 112009060375633-pat00070

또한, 도 5 내지 7에서 설명한 바와 같이, TBS에서 단말 장치들의 수는 송신 상관값(TCV)에 의존적이므로, TBS의 평균 계산 복잡도 CPTBS는 아래의 수학식 8과 같다. 이때, 기지국에 속하는 N개의 단말 장치들은 FS방식을 위한

Figure 112009060375633-pat00071
Figure 112009060375633-pat00072
개의 단말 장치들과 SS방식을 위한 (N-Lg)개의 단말 장치들을 포함한다고 가정한다. 여기서, g는 안테나가 할당되는 시간을 나타낸다.In addition, as described with reference to FIGS. 5 to 7, since the number of terminal devices in the TBS depends on the transmission correlation value TCV, the average computation complexity CP TBS of the TBS is expressed by Equation 8 below. At this time, N terminal devices belonging to the base station for the FS method
Figure 112009060375633-pat00071
Figure 112009060375633-pat00072
It is assumed that the terminal includes (NL g ) terminal devices for SS and SS. Where g represents the time at which the antenna is allocated.

Figure 112009060375633-pat00073
Figure 112009060375633-pat00073

이때, 복수의 단말장치들에서의 송신 상관값들이 변할 수 있으므로,

Figure 112009060375633-pat00074
는 안테나 할당을 위한 시간 각각에서 서로 상이할 수 있다. 이에 따라, 단말 장치의 송신 상관값의 확률 밀도 함수(PDF)와
Figure 112009060375633-pat00075
를 이용하여 FS방식이 적용될 단말장치들의 평균 개수
Figure 112009060375633-pat00076
는 아래의 수학식 9와 같다. 여기서,
Figure 112009060375633-pat00077
는 고정값으로 기설정됨을 가정한다.In this case, since transmission correlation values of the plurality of terminal devices may change,
Figure 112009060375633-pat00074
May be different from each other at times for antenna allocation. Accordingly, the probability density function (PDF) of the transmission correlation value of the terminal device
Figure 112009060375633-pat00075
Average number of terminal devices
Figure 112009060375633-pat00076
Is the same as Equation 9 below. here,
Figure 112009060375633-pat00077
Assumes a preset value.

Figure 112009060375633-pat00078
Figure 112009060375633-pat00078

이때, PDF가 노말라이즈(Normalize) 되었다고 가정하면, 확률밀도 함수 PDF는

Figure 112009060375633-pat00079
이 되므로, TBS의 계산 복잡도는 CPTBS는 아래의 수학식 10과 같이 간단해 질 수 있다.In this case, if the PDF is normalized, the probability density function PDF is
Figure 112009060375633-pat00079
Therefore, the computational complexity of the TBS can be simplified as shown in Equation 10 below CP TBS .

Figure 112009060375633-pat00080
Figure 112009060375633-pat00080

이때, RSA, 즉,

Figure 112009060375633-pat00081
가 고정되고, FS방식이 적용될 단말 장치들의 개수
Figure 112009060375633-pat00082
가 상수값으로 기설정된 경우를 가정하면, CCBS의 평균 계산 복잡도 CPCCBS는 아래의 수학식 11과 같다.Where RSA,
Figure 112009060375633-pat00081
Is fixed, and the number of terminal devices to which the FS scheme is to be applied.
Figure 112009060375633-pat00082
Assuming that is set to a constant value, the average computation complexity CP CCBS of CCBS is expressed by Equation 11 below.

Figure 112009060375633-pat00083
Figure 112009060375633-pat00083

이때,

Figure 112009060375633-pat00084
은
Figure 112009060375633-pat00085
에 의해 한정되므로
Figure 112009060375633-pat00086
로 표현될 수 있다. 이를 통해, CCBS의 평균 계산 복잡도는
Figure 112009060375633-pat00087
을
Figure 112009060375633-pat00088
로 대체하여 획득할 수 있다.At this time,
Figure 112009060375633-pat00084
silver
Figure 112009060375633-pat00085
Is limited by
Figure 112009060375633-pat00086
It can be expressed as. This means that the average computational complexity of CCBS
Figure 112009060375633-pat00087
of
Figure 112009060375633-pat00088
Can be obtained by substituting for.

그리고, 수학식 6 내지 11에 의해서, TBS 및 CCBS의 평균 계산 복잡도는 아래의 수학식 12와 같다.In addition, according to Equations 6 to 11, the average computational complexity of the TBS and the CCBS is as shown in Equation 12 below.

Figure 112009060375633-pat00089
Figure 112009060375633-pat00089

여기서,

Figure 112009060375633-pat00090
와
Figure 112009060375633-pat00091
는
Figure 112009060375633-pat00092
와
Figure 112009060375633-pat00093
의 평균과 동일한 값을 가질 수 있다. 이때, TBS에서 계산 복잡도의 피크치는 CCBS보다 높을 수 있다.here,
Figure 112009060375633-pat00090
Wow
Figure 112009060375633-pat00091
Is
Figure 112009060375633-pat00092
Wow
Figure 112009060375633-pat00093
It may have the same value as. At this time, the peak value of the computational complexity in the TBS may be higher than the CCBS.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.As described above, the present invention has been described by way of limited embodiments and drawings, but the present invention is not limited to the above embodiments, and those skilled in the art to which the present invention pertains various modifications and variations from such descriptions. This is possible.

그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be determined not only by the claims below but also by the equivalents of the claims.

도 1은 FS기반의 CSS를 설명하기 위해 제공되는 흐름도이다. 1 is a flowchart provided to explain CSS based on FS.

도 2는 SS기반의 CSS를 설명하기 위해 제공되는 흐름도이다. 2 is a flowchart provided to explain the SS-based CSS.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 스캐쥴링 장치에서 이용되는 캐패시티 스태킹 기법을 설명하기 위해 제공되는 흐름도이다.3 is a flowchart provided to explain a capacity stacking technique used in a scheduling apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 4는 상향링크 다중 사용자 MIMO 시스템을 도시한 도면이다. 4 illustrates an uplink multi-user MIMO system.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 TBS를 설명하기 위해 제공되는 흐름도이다.5 is a flowchart provided to explain a TBS according to an embodiment of the present invention.

도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 CCBS를 설명하기 위해 제공되는 흐름도이다.6 is a flowchart provided to explain a CCBS according to an embodiment of the present invention.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 상향링크 다중 사용자 MIMO 시스템에서의 스캐쥴링 장치의 구성을 도시한 도면이다. 7 is a diagram illustrating a configuration of a scheduling apparatus in an uplink multi-user MIMO system according to an embodiment of the present invention.

Claims (10)

서빙 기지국에 속하는 복수의 단말 장치들로부터 상기 복수의 단말 장치에서 송신되는 신호들 간의 송신 상관값(Transmitter Correlation Value: TCV)들을 수집하는 단계; 및Collecting transmitter correlation values (TCVs) between signals transmitted from the plurality of terminal apparatuses from a plurality of terminal apparatuses belonging to a serving base station; And 상기 수집된 송신 상관값들과 기설정된 기준 상관값을 각각 비교하여 스캐쥴링 세트를 생성하는 단계Generating a scheduling set by comparing the collected transmission correlation values with a predetermined reference correlation value, respectively 를 포함하고,Including, 상기 생성하는 단계는,The generating step, 상기 수집된 송신 상관값들 중 상기 기준 상관값 이상인 송신 상관값을 갖는 단말 장치에는 SS(Sub Searching) 방식으로 상기 스캐쥴링 세트를 생성하고,Generates the scheduling set in the SS (Sub Searching) method to the terminal device having a transmission correlation value that is equal to or greater than the reference correlation value among the collected transmission correlation values, 상기 수집된 송신 상관값들 중 상기 기준 상관값 미만인 송신 상관값을 갖는 단말 장치에는, FS(Full Searching) 방식으로 상기 스캐쥴링 세트를 생성하는 상향링크 다중 사용자 MIMO 시스템에서의 스캐쥴링 방법.The scheduling method in an uplink multi-user MIMO system for generating the scheduling set in a full search (FS) method to the terminal device having a transmission correlation value less than the reference correlation value among the collected transmission correlation values. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 생성하는 단계는,The generating step, 상기 송신 상관값이 상기 기준 상관값 이상이면, 상기 수집된 송신 상관값들 중 기설정된 개수의 높은 송신 상관값을 갖는 안테나들을 이용하여 상기 스캐쥴링 세트를 생성하는 상향링크 다중 사용자 MIMO 시스템에서의 스캐쥴링 방법.If the transmission correlation value is greater than or equal to the reference correlation value, a schedule in an uplink multi-user MIMO system generating the scheduling set by using antennas having a predetermined number of transmission correlation values among the collected transmission correlation values. Ring way. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 생성하는 단계는,The generating step, 상기 높은 송신 상관값들 중 최대 채널 이득을 갖는 하나의 안테나가 포함되도록 상기 스캐쥴링 세트를 생성하는 상향링크 다중 사용자 MIMO 시스템에서의 스캐쥴링 방법.And generating the scheduling set such that one antenna having a maximum channel gain among the high transmission correlations is included in the uplink multi-user MIMO system. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 캐패시티 스태킹 기법(Capacity Stacking Algorithm)을 통해 상기 서빙 기지국에서의 수신 안테나를 선택하는 단계; 및Selecting a receiving antenna at the serving base station through a capacity stacking algorithm; And 상기 선택된 안테나를 통해 데이터를 전송하는 단계Transmitting data through the selected antenna 를 더 포함하는 상향링크 다중 사용자 MIMO 시스템에서의 스캐쥴링 방법.The scheduling method in an uplink multi-user MIMO system further comprising. 서빙 기지국에 속하는 복수의 단말 장치들로부터 상기 복수의 단말 장치에서 송신되는 신호들 간의 송신 상관값(Transmitter Correlation Value: TCV)들을 수집하는 송수신부; 및A transmitter / receiver that collects transmission correlation values (TCVs) between signals transmitted from the plurality of terminal apparatuses from a plurality of terminal apparatuses belonging to a serving base station; And 상기 수집된 송신 상관값들과 기설정된 기준 상관값을 각각 비교하여 스캐쥴링 세트를 생성하는 생성부A generation unit for generating a scheduling set by comparing the collected transmission correlation values with a predetermined reference correlation value, respectively 를 포함하고,Including, 상기 생성부는,The generation unit, 상기 수집된 송신 상관값들 중 상기 기준 상관값 이상인 송신 상관값을 갖는 단말 장치에는 SS(Sub Searching) 방식으로 상기 스캐쥴링 세트를 생성하고,Generates the scheduling set in the SS (Sub Searching) method to the terminal device having a transmission correlation value that is equal to or greater than the reference correlation value among the collected transmission correlation values, 상기 수집된 송신 상관값들 중 상기 기준 상관값 미만인 송신 상관값을 갖는 단말 장치에는, FS(Full Searching) 방식으로 상기 스캐쥴링 세트를 생성하는 상향링크 다중 사용자 MIMO 시스템에서의 스캐쥴링 장치.The scheduling apparatus in an uplink multi-user MIMO system for generating the scheduling set in a full search (FS) method to the terminal device having a transmission correlation value less than the reference correlation value among the collected transmission correlation values. 서빙 기지국에 속하는 복수의 단말 장치들로부터 상기 복수의 단말 장치에서 송신되는 신호들 간의 송신 상관값(Transmitter Correlation Value: TCV)들을 수집하는 단계; 및Collecting transmitter correlation values (TCVs) between signals transmitted from the plurality of terminal apparatuses from a plurality of terminal apparatuses belonging to a serving base station; And 상기 수집된 송신 상관값들 중 기설정된 개수의 낮은 송신 상관값을 갖는 단말 장치들을 위해 FS 방식으로 스캐쥴링 세트를 생성하고, 나머지 단말 장치들을 위해 SS 방식으로 상기 스캐쥴링 세트를 생성하는 단계Generating a scheduling set in an FS manner for terminal devices having a predetermined number of low transmission correlation values among the collected transmission correlation values, and generating the scheduling set in an SS manner for the remaining terminal devices 를 포함하는 상향링크 다중 사용자 MIMO 시스템에서의 스캐쥴링 방법.Scheduling method in an uplink multi-user MIMO system comprising a. 제6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 나머지 단말 장치들은, 상기 수집된 송신 상관값들에서 상기 기설정된 개수의 낮은 송신 상관값들을 제외한 송신 상관값들을 갖는 단말 장치들인 상향링크 다중 사용자 MIMO 시스템에서의 스캐쥴링 방법.The remaining terminal devices are terminal devices having transmission correlation values excluding the predetermined number of low transmission correlation values from the collected transmission correlation values. 제6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 낮은 송신 상관값을 갖는 단말 장치들은, RSA(ratio of successful antenna), 상기 복수의 단말 장치들의 수, 및 상기 복수의 단말 장치들이 갖는 송신 안테나의 수 중 적어도 하나를 이용하여 기설정되고,The terminal apparatuses having the low transmission correlation value are preset using at least one of a ratio of successful antenna (RSA), the number of the plurality of terminal apparatuses, and the number of transmit antennas of the plurality of terminal apparatuses. 상기 RSA는, 상기 스캐쥴링 세트에 포함된 후보 안테나 수와 상기 복수의 단말장치들이 갖는 안테나 수의 비율(ratio)을 나타내는 상향링크 다중 사용자 MIMO 시스템에서의 스캐쥴링 방법.The RSA is a scheduling method in an uplink multi-user MIMO system indicating a ratio of the number of candidate antennas included in the scheduling set and the number of antennas of the plurality of terminal devices. 제6항에 있어서,The method of claim 6, 캐패시티 스태킹 기법(Capacity Stacking Algorithm)을 통해 상기 서빙 기지국에서의 수신 안테나를 선택하는 단계; 및Selecting a receiving antenna at the serving base station through a capacity stacking algorithm; And 상기 선택된 안테나를 통해 데이터를 전송하는 단계Transmitting data through the selected antenna 를 더 포함하는 상향링크 다중 사용자 MIMO 시스템에서의 스캐쥴링 방법.The scheduling method in an uplink multi-user MIMO system further comprising. 서빙 기지국에 속하는 복수의 단말 장치들로부터 상기 복수의 단말 장치에서 송신되는 신호들 간의 송신 상관값(Transmitter Correlation Value: TCV)들을 수집하는 송수신부; 및A transmitter / receiver that collects transmission correlation values (TCVs) between signals transmitted from the plurality of terminal apparatuses from a plurality of terminal apparatuses belonging to a serving base station; And 상기 수집된 송신 상관값들 중 기설정된 개수의 낮은 송신 상관값을 갖는 단말 장치들을 위해 FS 방식으로 스캐쥴링 세트를 생성하고, 나머지 단말 장치들을 위해 SS 방식으로 상기 스캐쥴링 세트를 생성하는 생성부A generation unit for generating a scheduling set by the FS method for the terminal devices having a predetermined number of low transmission correlation values among the collected transmission correlation values, and generating the scheduling set by the SS method for the remaining terminal devices 를 포함하는 상향링크 다중 사용자 MIMO 시스템에서의 스캐쥴링 장치.Scheduling apparatus in an uplink multi-user MIMO system comprising a.
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