KR101351289B1 - 장기 통계 ｃｓｉ 보조 ｍｕ―ｍｉｍｏ 스케줄링 방법, 기지국 및 이용자 디바이스 - Google Patents

장기 통계 ｃｓｉ 보조 ｍｕ―ｍｉｍｏ 스케줄링 방법, 기지국 및 이용자 디바이스 Download PDF

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Abstract

본 발명은 다중이용자 다중-입력 다중-출력 스케줄링 방법으로서: 각각의 이용자 장비들의 평균 채널 매트릭스들을 이용함으로써 다중이용자 스케줄링을 실행하는 다중이용자 스케줄링 단계; 및 다중이용자 스케줄링에서 선택된 각각의 이용자 장비들의 순시 채널 매트릭스들을 이용함으로써 다중이용자 프리코딩을 실행하는 다중이용자 프리코딩 단계를 포함하는, 다중이용자 다중-입력 다중-출력 스케줄링 방법을 제안한다. 본 발명은 또한, 본 발명의 다중이용자 다중-입력 다중-출력 스케줄링 방법을 구현하기 위해 이용될 기지국 및 이용자 장비를 제안한다.

Description

장기 통계 ＣＳＩ 보조 ＭＵ―ＭＩＭＯ 스케줄링 방법, 기지국 및 이용자 디바이스{LONG-TIME STATISTICAL CSI ASSISTANT MU-MIMO SCHEDULING METHOD, BASE STATION AND USER DEVICE}
본 발명은 무선 통신들의 도메인(domain)에 관한 것이고, 특히 장기-채널 상태 정보(Channel State Information; CSI)-보조 다중이용자 다중-입력 다중-출력(MultiUser Multi-Input Multi-Output; MU-MIMO) 스케줄링 방법, 기지국 및 이용자 장비에 관한 것이고, 공동 MU-MIMO와 다중이용자 스케줄링에 대한 피드백 오버헤드를 감소시키기 위한 것이다.
MU-MIMO는 이론상 단일-이용자 MIMO(SU-MIMO)보다 큰 용량 이점을 제공하는것을 보여줬다. 이것은 무선 통신 시스템들에서 처리율 병목현상을 해결하기 위한 유망한 방법을 가리킨다. MU-MIMO의 잠재적 용량 이점은 공간 다이버시티 이득 뿐만 아니라, 다중이용자 다이버시티 이득을 활용하기 위해, 다중이용자 스케줄링과의 공동 동작을 통한 오더들에 의해 증가될 수 있다. 이러한 공동 동작에서, 기지국(BS)은 셀 내의 모든 이용자들 뿐만 아니라, 서비스를 위해 선택된 활성 이용자들에 대한 전체 채널 상태 정보(CSI)를 알아야 한다. 이것은 주파수 분할 듀플렉스(FDD)에서 대량의 피드백 오버헤드를 유발할 것이다. 전체 이용자 수가 많으면, 피드백 오버헤드는 과중하게 되며, 이것은 실제 시스템들에서 MU-MIMO의 애플리케이션을 크게 제한한다.
본 발명의 목적은 상기 문제를 해결하기 위해 장기-CSI-보조 MU-MIMO 스케줄링 방법을 제공하는 것이다.
상기 문제에 대한 대부분의 기존의 솔루션들은 피드백 오버헤드를 감소시키기 위해 코드북의 개념을 채택한다. 기본 개념은 BS 및 모든 단말기들 둘 모두에 알려져 있는 단위 놈(unit norm)을 가진 벡터들의 세트를 포함하는 미리 결정된 코드북을 이용하고, 각 단말기로부터 실제값 채널 품질 표시기(Channel Quality Indicator; CQI) 뿐만 아니라, 벡터 인덱스를 BS에 제공하는 것이다. 코드북 기술은 단일 이용자마다 피드백 오버헤드를 효과적으로 제한하지만, 전체 피드백 오버헤드는 여전히 셀 내의 전체 이용자 수 K와 함께 선형적으로 증가하며, K가 클 때 매우 커질 수 있다.
이 솔루션의 기본 원리는 공동 MU-MIMO 및 스케줄링 방식에 필요한 피드백 오버헤드를 감소시키기 위해 모든 이용자들의 장기 CSI를 이용하는 것이다.
공동 MU-MIMO 및 스케줄링 동작은 스케줄링 단계 및 다중이용자 프리코딩 단계로 나누어질 수 있다. 스케줄링 단계에서, 활성 이용자들의 세트는 합-용량 최대화 또는 다른 기준에 따라 모든 이용자들 중에서 선택되며, 이것은 동일한 시간 및 주파수 리소스에 걸쳐 서비스될 것이다. 다중이용자 프리코딩 단계에서, BS은 활성 이용자들에 대한 프리코딩 벡터들을 생성하고, 그 다음 다중이용자 프리코딩을 실행한다. 이것은 CSI가 모든 이용자들에 대해 요구되는 스케줄링 단계에만 있을 뿐이다. 한편, 다중이용자 프리코딩 단계에서, 활성 이용자들에 대한 CSI만이 필요할 것이다. 전체 이용자 수가 항상 활성 이용자 수보다 훨씬 더 크기 때문에, 스케줄링 단계는 일반적으로, 수용할 수 없는 피드백 오버헤드에 대해 책임을 져야 한다.
상술된 논의에 의해 자극되어, 우리는 스케줄링 단계에서 순시 CSI 대신 장기 통계 CSI, 특히 평균 채널 매트릭스들을 이용하는 것을 제안한다. 장기 통계 CSI가 훨씬 더 느리게 변경되기 때문에, 이것은 훨씬 더 느린 속도로 업데이트될 수 있으며, 스케줄링 단계의 오버헤드를 효과적으로 감소시킬 수 있다. 다중이용자 프리코딩 단계에서, 순시 CSI는 다중이용자 프리코딩의 실행이 CSI의 부정확성에 민감하기 때문에 여전히 이용된다. 스케줄링 단계가 일반적으로 피드백 오버헤드의 우위를 차지하고 제안된 개념이 피드백 감소에 효과적임을 유념한다.
본 발명의 제 1 양태에 따라, 다중이용자 다중-입력 다중-출력(MU-MIMO) 프리코딩 및 스케줄링 방법으로서: 각각의 이용자 장비들의 평균 채널 매트릭스들을 이용함으로써 다중이용자 스케줄링을 실행하는 다중이용자 스케줄링 단계; 및 다중이용자 스케줄링에서 선택된 각각의 이용자 장비들의 순시 채널 매트릭스들을 이용함으로써 다중이용자 프리코딩을 실행하는 다중이용자 프리코딩 단계를 포함하는, 상기 다중이용자 다중-입력 다중-출력 프리코딩 및 스케줄링 방법이 제공된다.
바람직하게, 다중이용자 스케줄링 단계는: 모든 이용자 장비들에게 그들 평균 채널 매트릭스들을 피드백하기 위해 통보하는 단계; 모든 이용자 장비들에 의해 계산되고 피드백된 평균 채널 매트릭스들을 수신하는 단계; 및 최적화된 스케줄링 결과를 생성하도록 피드백된 평균 채널 매트릭스들을 이용함으로써 다중이용자 스케줄링을 실행하는 단계를 포함한다.
더욱 바람직하게, 최적화된 스케줄링 결과는 적어도, 선택된/활성 이용자 장비들의 수, 선택된/활성 이용자 장비들의 인덱스들(indexes), 및 선택된/활성 이용자 장비들의 데이터 스트림들의 수들을 나타낸다.
더욱 바람직하게, 최적화된 스케줄링 결과는 무선 통신 시스템의 처리율을 최대화하도록 생성된다. 더욱이, 최적화된 스케줄링 결과는 무선 통신 시스템의 용량을 최대화하도록 생성된다.
바람직하게, 다중이용자 프리코딩 단계는: 모든 선택된/활성 이용자 장비들에게 그들 순시 채널 매트릭스들을 피드백하기 위해 통보하는 단계; 모든 선택된/활성 이용자 장비들에 의해 피드백된 순시 채널 매트릭스들을 수신하는 단계; 그들 순시 채널 매트릭스들에 기초하여 각각의 선택된/활성 이용자 장비들에 대한 프리코딩 매트릭스들을 계산하는 단계; 각각의 선택된/활성 이용자 장비들에 대한 각각의 프리코딩된 메시지들을 생성하기 위해, 각각의 선택된/활성 이용자 장비들의 데이터 벡터들을 그들 각각의 프리코딩 매트릭스들과 승산하는 단계; 및 각각의 프리코딩된 메시지들을 각각의 선택된/활성 이용자 장비들에 전송하는 단계를 포함한다.
바람직하게, 순시 채널 매트릭스들은 제 1 시간 간격 TI마다 측정되고, 평균 채널 매트릭스들은 가장 가까운(immediate) 제 2 시간 간격 TL 동안 측정된 순시 채널 매트릭스들을 이용하여 제 2 시간 간격 TL마다 계산되고, 제 1 시간 간격 TI은 제 2 시간 간격 TL보다 작다. 더욱 바람직하게, 제 2 시간 간격 TL은 제 1 시간 간격 TI의 정수배이다.
본 발명의 제 2 양태에 따라, 기지국으로서: 이용자 장비들에게 그들 평균 채널 매트릭스들 및/또는 순시 채널 매트릭스들을 피드백하기 위해 통보하기 위한 메시지를 전송하기 위한 전송 유닛; 이용자 장비들로부터 피드백된 상기 평균 채널 매트릭스들 및 순시 채널 매트릭스들을 수신하기 위한 수신 유닛; 각각의 이용자 장비들의 평균 채널 매트릭스들을 이용함으로써 다중이용자 스케줄링을 실행하기 위한 다중이용자 스케줄링 유닛; 및 다중이용자 스케줄링 유닛에 의해 선택된 각각의 이용자 장비의 순시 채널 매트릭스들을 이용함으로써 다중이용자 프리코딩을 실행하기 위한 다중이용자 프리코딩 유닛을 포함하는, 상기 기지국이 제공된다.
바람직하게, 다중이용자 스케줄링 유닛은 전송 유닛에 의해 모든 이용자 장비들에게 그들 평균 채널 매트릭스들을 피드백하기 위해 통보하고, 수신 유닛에 의해 모든 이용자 장비들에 의해 계산되고 피드백된 평균 채널 매트릭스들을 수신하고, 최적화된 스케줄링 결과를 생성하도록 피드백된 평균 채널 매트릭스들을 이용함으로써 다중이용자 스케줄링을 실행한다.
더욱 바람직하게, 최적화된 스케줄링 결과는 적어도, 선택된/활성 이용자 장비들의 수, 선택된/활성 이용자 장비들의 인덱스들, 및 선택된/활성 이용자 장비들의 데이터 스트림들의 수들을 나타낸다.
더욱 바람직하게, 다중이용자 스케줄링 유닛은 기지국이 위치된 무선 통신 시스템의 처리율을 최대화하도록 최적화된 스케줄링 결과를 생성한다. 더욱이, 다중이용자 스케줄링 유닛은 무선 통신 시스템의 용량을 최대화하도록 최적화된 스케줄링 결과를 생성한다.
바람직하게, 전송 유닛은 또한, 프리코딩된 데이터를 이용자 장비들에 전송하기 위해 이용되고, 다중이용자 프리코딩 유닛은 전송 유닛에 의해 다중이용자 스케줄링 유닛에 의해 선택된 모든 활성 이용자 장비들에게 그들 순시 채널 매트릭스들을 피드백하기 위해 통보하고, 수신 유닛에 의해 모든 활성 이용자 장비들에 의해 피드백된 순시 채널 매트릭스들을 수신하고, 그들 순시 채널 매트릭스들에 기초하여 각각의 활성 이용자 장비들에 대한 프리코딩 매트릭스들을 계산하고, 각각의 활성 이용자 장비에 대한 각각의 프리코딩된 메시지들을 생성하기 위해 각각의 활성 이용자 장비들의 데이터 벡터들을 그들 각각의 프리코딩 매트릭스들과 승산하고; 전송 유닛에 의해 각각의 프리코딩된 메시지들을 각각의 활성 이용자 장비에 전송한다.
바람직하게, 다중이용자 프리코딩 유닛은 제 1 시간 간격 TI마다 활성 이용자 장비들에 대한 다중이용자 프리코딩 매트릭스들을 계산하고, 다중이용자 스케줄링 유닛은 제 2 시간 간격 TL마다 다중이용자 스케줄링을 실행하고, 제 1 시간 간격 TI은 제 2 시간 간격 TL보다 작다. 더욱 바람직하게, 제 2 시간 간격 TL은 제 1 시간 간격 TI의 정수배이다.
본 발명의 제 3 양태에 따라, 이용자 장비로서: 기지국으로부터 순시 채널 매트릭스 및/또는 평균 채널 매트릭스를 피드백하기 위한 메시지 요청을 수신하기 위한 수신 유닛; 제 1 시간 간격 TI마다 그 순시 채널 매트릭스를 측정하기 위한 순시 채널 매트릭스 측정 유닛; 가장 가까운 제 2 시간 간격 TL 동안 상기 측정된 순시 채널 매트릭스 측정 유닛에 의해 측정된 순시 채널 매트릭스를 이용하여 제 2 시간 간격 TL마다 그 평균 채널 매트릭스를 계산하기 위한 평균 채널 매트릭스 계산 유닛; 및 측정된 순시 채널 매트릭스 및/또는 계산된 평균 채널 매트릭스를 기지국에 전송하기 위한 전송 유닛을 포함하고, 제 1 시간 간격 TI은 제 2 시간 간격 TL보다 작은, 상기 이용자 장비가 제공된다. 바람직하게, 제 2 시간 간격 TL은 제 1 시간 간격 TI의 정수배이다.
본 발명은 다음의 이점들을 가진다:
1. 공동 MU-MIMO 및 다중이용자 스케줄링 시스템의 피드백 오버헤드의 상당한 감소를 유발한다.
2. 스케줄링 동작이 통계 CSI가 업데이트될 때에만 실행되기 때문에, 스케줄링 복잡성을 크게 단순화한다.
3. 채널 추정 및 CSI 피드백에 관한 단말기 동작을 단순화한다.
이것은 BS에서 어떠한 부가의 복잡성도 유발하지 않는다.
본 발명의 상기 및 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부 도면들과 함께 취해진 본 발명의 비제한적인 실시예들에 관한 다음의 상세한 기술로부터 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 스케줄링 단계의 흐름도.
도 2는 본 발명에 따른 다중이용자 프리코딩 단계의 흐름도.
도 3은 MET 알고리즘 및 많은 스케줄링 방법에 기초하여 기존의 순시-CSI-보조 방식과 본 발명의 장기-CSI-보조 방식 간의 비교 결과들을 도시한 도면.
도 4는 본 발명에 따른 장기-CSI-보조 MU-MIMO 스케줄링 방법을 구현하기 위한 기지국(400)의 개략적인 블록도.
도 5는 본 발명에 따른 장기-CSI-보조 MU-MIMO 스케줄링 방법을 구현하기 위한 이용자 장비(500)의 개략적인 블록도.
이후, 본 발명은 도면들을 참조하여 기술될 것이다. 다음의 기술에서, 일부 특정 실시예들은 기술하기 위해 이용될 뿐이며, 본 발명을 제한하려는 것이 아니라 예들로서 이해해야 한다. 이것이 본 발명의 이해를 흐리게 할 수 있으면, 종래의 구조 또는 구성은 생략될 것이다.
본 발명의 기본 개념은 이용자 스케줄링을 위해 평균 채널 매트릭스들 및 매트릭스 생성을 프리코딩하기 위해 순시 채널 매트릭스들을 이용하는 것이다. 다음에서, 우리는 이 개념을 설명하기 위한 예로서 다중이용자 고유모드 송신(multiuser eigenmode transmission; MET) 알고리즘 및 전체 검색 전략(full search strategy)을 이용할 것이다. 제안된 개념이 또한 다른 알고리즘들 및 스케줄링 전략들에 직접 적용된다는 것을 유념해야 한다.
MET 알고리즘
BS의 전송 안테나들의 수를 NT로, 이용자 당 수신 안테나들의 수를 NR로, 활성 이용자들의 수를 N으로, 이용자-n에 대한 채널 매트릭스를 Hn으로 표시한다. 데이터 스트림들의 수, 전송(프리코딩) 매트릭스, 및 이용자-n에 대한 수신 매트릭스로서
Figure 112010055107665-pct00001
를 규정한다. MET 알고리즘은 3개의 단계들로 나누어질 수 있다:
단계 1: n=1~N에 대해, Bn을 계산한다.
Figure 112010055107665-pct00002
를 실행하고, 그 다음
Figure 112010055107665-pct00003
를 설정한다.
따라서, Hn은
Figure 112010055107665-pct00004
매트릭스로부터
Figure 112010055107665-pct00005
매트릭스로 변경된다. Bn은 이용자-n에 대한 대각선 등가 채널 매트릭스를 구성하기 위해 Cn(단계 3에서 후술될 것임)과 함께 이용되어, 그 상이한 데이터 스트림들은 서로 간섭하지 않을 것이다.
단계 2: n=1~N에 대해, Gn을 계산한다.
Figure 112010055107665-pct00006
를 규정한다.
Figure 112010055107665-pct00007
를 실행하고, 그 다음,
Figure 112010055107665-pct00008
를 설정한다.
이용자-n으로부터의 신호들은 다른 이용자들의 채널들의 널-스페이스(null-space)로 전송될 것이어서, 다른 이용자들은 이용자-n의 신호들을 수신하지 않을 것을 보장한다.
단계 3: n=1~N에 대해, An 및 Cn을 계산한다.
Figure 112010055107665-pct00009
를 표시한다.
Figure 112010055107665-pct00010
를 실행하고, 그 다음,
Figure 112010055107665-pct00011
를 설정한다.
여기서,
Figure 112010055107665-pct00012
(A)
는 s번째 대각선 원소
Figure 112010055107665-pct00013
를 가진
Figure 112010055107665-pct00014
대각선 매트릭스이다.
단계 3은 이용자-n에 대한 대각선 등가 채널 매트릭스를 구성하는 것을 돕기 위한 등가 채널
Figure 112010055107665-pct00015
의 SVD 동작이다.
그에 의해, 이용자-n에 대한
Figure 112010055107665-pct00016
및
Figure 112010055107665-pct00017
(전송(프리코딩) 매트릭스 및 수신 매트릭스)가 획득될 수 있다.
상기한 것은 프리코딩 매트릭스 Tn을 생성한다. 완전한 프로코딩 동작은 또한 프리코딩 매트릭스와 데이터 벡터의 곱셈을 수반하며, 이것은 나중에 도시된다.
프리코딩 후, 각 이용자-n에 대한 수신된 신호는
Figure 112010055107665-pct00018
와 같이 표현될 수 있으며, 여기서 dn은 이용자-n에 대한 길이-sn 데이터 벡터이고,
Figure 112010055107665-pct00019
는 영 평균 및 분산
Figure 112010055107665-pct00020
를 가진 i.i.d. 부가 백색 가우시안 잡음(additive white Gaussian noise; AWGN) 벡터이다. yn을 수신 매트릭스 Rn과 곱하고, 수신된 벡터는,
Figure 112010055107665-pct00021
Figure 112010055107665-pct00022
로 변경되고, 여기서,
Figure 112010055107665-pct00023
는 s번째 대각선 원소
Figure 112010055107665-pct00024
를 가진
Figure 112010055107665-pct00025
대각선 매트릭스이고, nn은 영 평균 및 분산
Figure 112010055107665-pct00026
를 가진 i.i.d. AWGN 벡터이다.
전체 검색 스케줄링
서비스에 대한 셀 경쟁(cell vying)에서 이용자들의 수를 K로 표시한다. 스케줄러의 기능은 K명의 이용자들 중에서 어떤 및 얼마나 많은 이용자들이 활성일 것인지 뿐만 아니라, 각 활성 이용자에 할당된 데이터 스트림들의 수를 결정하기 위한 것이다.
Figure 112010055107665-pct00027
로 표시된 스케줄링 결과의 각 가능성은 3개의 요소들로 표현될 수 있다: 활성 이용자 수
Figure 112010055107665-pct00028
,
Figure 112010055107665-pct00029
에 대해 활성 이용자들의 인덱스들
Figure 112010055107665-pct00030
, 및 이들 데이터 스트림들의 수들
Figure 112010055107665-pct00031
. 전체 검색 스케줄링으로, 스케줄러는
Figure 112010055107665-pct00032
로 표시된
Figure 112010055107665-pct00033
의 모든 가능성들의 세트에 걸쳐 검색하고, 최적화된
Figure 112010055107665-pct00034
를
Figure 112010055107665-pct00035
(1)
로서 선택하며, 여기서
Figure 112010055107665-pct00036
는
Figure 112010055107665-pct00037
에 의해 달성 가능한 처리율이고;
Figure 112010055107665-pct00038
은
Figure 112010055107665-pct00039
에 대응하는 단계 3의 (A)에서
Figure 112010055107665-pct00040
의 값이고;
Figure 112010055107665-pct00041
은
Figure 112010055107665-pct00042
에서 이용자-n의 s번째 데이터 스트림에 대한 신호대 잡음 간섭비(SINR)이고,
Figure 112010055107665-pct00043
는 SINR과 처리율 사이의 관계를 나타내는 함수이다. 이론적인 용량이 고려되면,
Figure 112010055107665-pct00044
는 새논 용량 공식이고, 그렇지 않으면, 이용되는 변조 코딩 방식들(modulation coding schemes; MCSs)에 의존한다. 기존의 스케줄링 방법들에서, 순시 채널 매트릭스들이 스케줄링을 위해 이용되고, 그래서
Figure 112010055107665-pct00045
는
Figure 112010055107665-pct00046
를 설정함으로써 단계들 1-3 다음에 계산된다.
공식(1)의 목적은 시스템의 처리율이 최대화되도록 최적화된
Figure 112010055107665-pct00047
를 찾기 위한 것이다. 이 경우,
Figure 112010055107665-pct00048
가 새논 용량 공식이면, 그것은 시스템의 용량이 최대화되도록 최적화된
Figure 112010055107665-pct00049
를 찾는 것을 의미한다.
상기 논의에 기초하여, 제안된 장기-CSI-보조 공동 MU-MIMO 및 스케줄링 방식은 다음과 같은 2개의 단계들로 기술될 수 있다:
스케줄링 단계 : 이 단계에서, 스케줄러는 순시 채널 매트릭스들 대신 평균 채널 매트릭스들을 이용하여, (1)에 따라 다중이용자 스케줄링을 실행한다. 특히,
Figure 112010055107665-pct00050
마다, (1)의
Figure 112010055107665-pct00051
의 값은
Figure 112010055107665-pct00052
을 설정함으로써 상기 나열된 단계들(1 내지 3)의 다음에 추정되며, 여기서,
Figure 112010055107665-pct00053
는 이용자-k의 평균 채널 매트릭스를 표시한다.
각 이용자는 기간 TA 동안 물리적 채널의 여러 관찰들에 걸쳐 평균함으로써, 평균 채널 매트릭스
Figure 112010055107665-pct00054
를 계산한다. 평균 채널 매트릭스들을 대신 이용함으로써, 우리는,
Figure 112010055107665-pct00055
가
Figure 112010055107665-pct00056
보다 훨씬 더 느린 속도로 업데이트될 수 있고, 스케줄링 동작이
Figure 112010055107665-pct00057
가 업데이트될 때에만 실행되기 때문에, 이 단계에서 피드백 오버헤드 및 또한 스케줄링 복잡성을 크게 감소시킬 수 있다.
상세하게, 도 1은 본 발명에 따른 스케줄링 단계의 흐름도를 도시한다. 단계(101)에서, BS은 모든 이용자 장비들에게 그들 평균 채널 매트릭스들을 피드백하기 위해 통보한다. 단계(102)에서, 모든 이용자 장비들은 그들 평균 채널 매트릭스들을 계산하여 피드백한다. 단계(103)에서, BS은 활성 이용자 장비 수
Figure 112010055107665-pct00058
,
Figure 112010055107665-pct00059
에 대해 활성 이용자들의 인덱스들
Figure 112010055107665-pct00060
, 및 활성 이용자 장비들의 데이터 스트림들의 수들
Figure 112010055107665-pct00061
를 결정하는 최적화된 스케줄링 결과
Figure 112010055107665-pct00062
를 생성하도록 피드백된 평균 채널 매트릭스들을 이용하여 스케줄링을 실행한다. 그 다음, 단계(104)에서, BS은 다중이용자 프리코딩 단계로 진행하며, 이것은 나중에 상세히 기술될 것이다.
그 외에도, 전체 스케줄링 절차(단계들(101 내지 103))가 간격 TL마다 반복된다.
다중이용자 프리코딩 단계 : 이 단계에서, BS은 단계들(1 내지 3) 다음에
Figure 112010055107665-pct00063
에서 선택된 이용자들에 대한 프리코딩 매트릭스들을 생성한다. 여기서, 순시 채널 매트릭스들
Figure 112010055107665-pct00064
는 여전히 다중이용자 프리코딩의 양호한 실행을 보장하기 위해 이용된다.
상세하게, 도 2는 본 발명에 따른 다중이용자 프리코딩 단계의 흐름도를 도시한다. 단계(201)에서, BS은 선택된 이용자 장비들(활성 이용자 장비들)에게 그들 순시 채널 매트릭스들을 피드백하기 위해 통보한다. 단계(202)에서, 선택된 이용자 장비들은 그들 순시 채널 매트릭스들을 피드백한다. 단계(203)에서, BS은 그들 순시 채널 매트릭스들에 기초하여 선택된 이용자 장비들에 대한 프리코딩 매트릭스들을 계산한다.
다중이용자 프리코딩 동작(단계들(201 내지 203))은 시간 간격 TI마다 반복된다. 순시 채널 매트릭스가 평균 채널 매트릭스보다 훨씬 더 빠르게 변경되어, 더욱 빈번히 업데이트되어야 하기 때문에, TI은 상기 규정된 TL보다 훨씬 더 작음을 유념해야 한다. 또한, 이용자가 시간 간격 TI마다 그들 물리적 채널 매트릭스들을 계속 측정해야 해서, 그들은 시간 지속구간 TL 동안 평균 채널 매트릭스들을 생성할 수 있다는 것을 유념해야 한다. 바람직하게, 평균 채널 매트릭스들의 계산을 단순화하기 위해, 시간 간격 TL은 시간 간격들 TI의 정수배이다.
단계(204)에서, BS은 각각의 선택된 이용자 장비에 대한 각각의 프리코딩된 메시지들을 생성하기 위해 선택된 이용자 장비들의 데이터 벡터들을 그들 프리코딩 매트릭스들과 승산한다. 최종적으로, 단계(205)에서, BS은 각각의 프리코딩된 메시지들을 각 선택된 이용자 장비에 전송한다.
도 3에서, MET 알고리즘 및 많은 스케줄링 방법에 기초하여 기존의 순시-CSI-보조 방식과 제안된 장기-CSI-보조 방식을 비교한다. 랜덤한 스케줄링 방법을 가진 MET 알고리즘의 실행이 또한 참조로 포함되며, 여기서 NT 활성 이용자들은 전송마다 K명의 이용자들로부터 랜덤하게 선택된다. 이 시뮬레이션에서, 우리는 기지국에서 4개의 전송 안테나들, 이용자 당 2개의 수신 안테나들 및 총 20명의 이용자를 이용한다. 캐리어 주파수 = 2.5GHz, 속도 = 3km/h, 및 샘플링 주파수 = 11.2MHz의 파라미터들을 가진 모든 이용자들에 대해 주파수-평면 시간-선택 채널들을 생성하기 위해 잭스 모델(Jacks Model)이 이용된다. 각 이용자의 평균 채널 매트릭스가 T개의 연속하는 심볼들에 걸쳐 순시 채널 매트릭스들을 평균함으로써 생성된다. 평균 채널 매트릭스들은 T-심볼 기간에 한번 업데이트되고, 그래서 제안된 방식의 피드백 오버헤드는 순시-CSI-보조 방식의 것의 약 1/T로 감소된다. 우리의 시뮬레이션에서, T는 50, 100, 150 및 250으로 설정된다. 이 도면으로부터, 우리는 T = 50일 때, 제안된 방식은 대부분 약 1/50의 피드백 오버헤드를 가진 순시-CSI-보조 방식과 동일한 실행을 달성할 수 있음을 알 수 있다. T = 250의 매우 클 때에도, 제안된 방식은 랜덤한 스케줄링 방식을 통해 여전히 상당한 이득을 달성할 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 장기-CSI-보조 MU-MIMO 스케줄링 방법을 구현하기 위한 기지국(400)의 개략적인 블록도를 도시한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 기지국(400)은: 이용자 장비들에게 그들 평균 채널 매트릭스들 및/또는 순시 채널 매트릭스들을 피드백하기 위해 통보하기 위한 메시지를 전송하기 위한 전송 유닛(410); 이용자 장비들로부터 피드백된 평균 채널 매트릭스들 및 상기 순시 채널 매트릭스들을 수신하기 위한 수신 유닛(420); 각각의 이용자 장비들의 평균 채널 매트릭스들을 이용함으로써 다중이용자 스케줄링을 실행하기 위한 다중이용자 스케줄링 유닛(430); 및 다중이용자 스케줄링 유닛(430)에 의해 선택된 각각의 이용자 장비의 순시 채널 매트릭스들을 이용함으로써 다중이용자 프리코딩을 실행하기 위한 다중이용자 프리코딩 유닛(440)을 포함한다.
다중이용자 스케줄링 유닛(430)은 전송 유닛(410)에 의해 모든 이용자 장비들에게 그들 평균 채널 매트릭스들을 피드백하기 위해 통보하고, 수신 유닛(420)에 의해 모든 이용자 장비들에 의해 계산되고 피드백된 평균 채널 매트릭스들을 수신하고, 활성 이용자 수
Figure 112010055107665-pct00065
,
Figure 112010055107665-pct00066
에 대해 활성 이용자들의 인덱스들
Figure 112010055107665-pct00067
, 및 활성 이용자들의 데이터 스트림들의 수들
Figure 112010055107665-pct00068
를 결정하는 최적화된 스케줄링 결과
Figure 112010055107665-pct00069
를 생성하도록 피드백된 평균 채널 매트릭스들을 이용함으로써 다중이용자 스케줄링을 실행한다.
전송 유닛(410)은 또한, 프리코딩된 데이터를 이용자 장비들에 전송하기 위해 이용된다. 다중이용자 프리코딩 유닛(440)은 전송 유닛(410)에 의해 다중이용자 스케줄링 유닛(430)에 의해 선택된 모든 활성 이용자 장비들에게 그들 순시 채널 매트릭스들을 피드백하기 위해 통보하고, 수신 유닛(420)에 의해 모든 활성 이용자 장비들에 의해 피드백된 순시 채널 매트릭스들을 수신하고, 그들 순시 채널 매트릭스들에 기초하여 각각의 활성 이용자 장비들에 대한 프리코딩 매트릭스들을 계산하고, 각각의 활성 이용자 장비들에 대한 각각의 프리코딩된 메시지들을 생성하기 위해 각각의 활성 이용자 장비들의 데이터 벡터들을 그들 각각의 프리코딩 매트릭스들과 승산하고, 전송 유닛(410)에 의해 각각의 프리코딩된 메시지들을 각각의 활성 이용자 장비들에 전송한다.
다중이용자 프리코딩 유닛(440)은 시간 간격 TI마다 활성 이용자 장비들에 대한 상기 다중이용자 프리코딩 매트릭스들을 계산하고, 다중이용자 스케줄링 유닛(430)은 시간 간격 TL마다 다중이용자 스케줄링을 실행한다. 시간 간격 TI은 시간 간격 TL보다 훨씬 더 작다. 바람직하게, 평균 채널 매트릭스들의 계산을 단순화하기 위해, 시간 간격 TL은 시간 간격들 TI의 정수배이다.
도 5는 본 발명에 따른 장기-CSI-보조 MU-MIMO 스케줄링 방법을 구현하기 위한 이용자 장비(500)의 개략적인 블록도를 도시한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 이용자 장비(500)는 수신 유닛(510), 순시 채널 매트릭스 측정 유닛(520), 평균 채널 매트릭스 계산 유닛(530) 및 전송 유닛(540)을 포함한다. 특히, 수신 유닛(510)은 기지국(400)으로부터 순시 채널 매트릭스 및/또는 평균 채널 매트릭스를 피드백하기 위한 메시지 요청을 수신한다. 순시 채널 매트릭스 측정 유닛(520)은 시간 간격 TI마다 이용자 장비(500)의 순시 채널 매트릭스를 측정한다. 평균 채널 매트릭스 계산 유닛(530)은 가장 가까운 제 2 시간 간격 TL 동안 순시 채널 매트릭스 측정 유닛(520)에 의해 측정된 순시 채널 매트릭스들을 이용하여 시간 간격 TL마다 이용자 장비(500)의 평균 채널 매트릭스를 계산한다. 전송 유닛은 순시 채널 매트릭스 측정 유닛(520)으로부터 측정된 순시 채널 매트릭스 및/또는 평균 채널 매트릭스 계산 유닛(530)으로부터 계산된 평균 채널 매트릭스를 기지국(400)에 전송한다. 시간 간격 TI은 시간 간격 TL보다 훨씬 더 작다. 바람직하게, 평균 채널 매트릭스들의 계산을 단순화하기 위해, 시간 간격 TL은 시간 간격들 TI의 정수배이다.
상기 실시예들은 예의 목적으로만 제공될 뿐, 본 발명을 제한하려는 것이 아니다. 당업자는 본 발명의 기술범주 및 기술사상을 벗어나지 않고 실시예들에 대한 다양한 수정들 또는 대체들이 있을 수 있으며, 이들은 첨부된 특허청구범위에 의해 규정된 범위에 있어야 한다는 것을 이해한다.
400: 기지국 410: 전송 유닛
420: 수신 유닛 430: 다중이용자 스케줄링 유닛
440: 다중이용자 프리코딩 유닛 500: 이용자 장비
510: 수신 유닛
520: 순시 채널 매트릭스 측정 유닛
530: 평균 채널 매트릭스 계산 유닛 540: 전송 유닛

Claims (18)

  1. 다중이용자 다중-입력 다중-출력 스케줄링 방법에 있어서:
    각각의 이용자 장비들로부터 평균 채널 매트릭스들을 이용함으로써 기지국에서 다중이용자 스케줄링(multiuser scheduling)을 실행하는 단계; 및
    상기 다중이용자 스케줄링에서 선택된 각각의 이용자 장비들의 순시 채널 매트릭스들을 이용함으로써 상기 기지국에서 다중이용자 프리코딩(multiuser precoding)을 실행하는 단계를 포함하고,
    상기 다중이용자 프리코딩 단계는:
    선택된/활성 이용자 장비들에게 순시 채널 매트릭스들을 피드백하도록 통보하는 단계;
    상기 선택된/활성 이용자 장비들에 의해 피드백된 상기 순시 채널 매트릭스들을 수신하는 단계;
    대응하는 순시 채널 매트릭스들에 기초하여 각각의 선택된/활성 이용자 장비들에 대한 프리코딩 매트릭스들을 계산하는 단계;
    각각의 선택된/활성 이용자 장비들에 대한 각각의 프리코딩된 메시지들을 생성하기 위해 상기 각각의 선택된/활성 이용자 장비들의 데이터 벡터들을 대응하는 프리코딩 매트릭스들과 승산하는 단계; 및
    상기 각각의 프리코딩된 메시지들을 상기 대응하는 선택된/활성 이용자 장비들에 전송하는 단계를 포함하는, 다중이용자 다중-입력 다중-출력 스케줄링 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 다중이용자 스케줄링 단계는:
    모든 이용자 장비들에게 그들의 평균 채널 매트릭스들을 피드백(feed back)하도록 통보하는 단계;
    모든 상기 이용자 장비들에 의해 계산되고 피드백된 상기 평균 채널 매트릭스들을 수신하는 단계; 및
    최적화된 스케줄링 결과를 생성하도록 상기 피드백된 평균 채널 매트릭스들을 이용함으로써 상기 다중이용자 스케줄링을 실행하는 단계를 포함하는, 다중이용자 다중-입력 다중-출력 스케줄링 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 최적화된 스케줄링 결과는 적어도 선택된/활성 이용자 장비들의 수, 상기 선택된/활성 이용자 장비들의 인덱스들(indexes), 및 상기 선택된/활성 이용자 장비들의 데이터 스트림들의 수들을 나타내는, 다중이용자 다중-입력 다중-출력 스케줄링 방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 최적화된 스케줄링 결과는 무선 통신 시스템의 처리율(throughput)을 최대화하도록 생성되는, 다중이용자 다중-입력 다중-출력 스케줄링 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 최적화된 스케줄링 결과는 상기 무선 통신 시스템의 용량을 최대화하도록 생성되는, 다중이용자 다중-입력 다중-출력 스케줄링 방법.
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 순시 채널 매트릭스들은 제 1 시간 간격 TI마다 측정되고, 상기 평균 채널 매트릭스들은 가장 가까운(immediate) 제 2 시간 간격 TL 동안 상기 측정된 순시 채널 매트릭스들을 이용하여 제 2 시간 간격 TL마다 계산되고, 상기 제 1 시간 간격 TI은 상기 제 2 시간 간격 TL보다 작은, 다중이용자 다중-입력 다중-출력 스케줄링 방법.
  8. 기지국에 있어서:
    이용자 장비들에게 평균 채널 매트릭스들 및/또는 순시 채널 매트릭스들을 피드백하도록 통보하기 위한 메시지를 전송하도록 구성되는 전송 유닛;
    상기 이용자 장비들로부터 피드백된 순시 채널 매트릭스들 및 평균 채널 매트릭스들을 수신하도록 구성되는 수신 유닛;
    각각의 이용자 장비들의 상기 평균 채널 매트릭스들을 이용함으로써 다중이용자 스케줄링을 실행하도록 구성되는 다중이용자 스케줄링 유닛; 및
    상기 다중이용자 스케줄링 유닛에 의해 선택된 각각의 이용자 장비들의 상기 순시 채널 매트릭스들을 이용함으로써 다중이용자 프리코딩을 실행하도록 구성되는 다중이용자 프리코딩 유닛을 포함하고,
    상기 전송 유닛은 또한 상기 이용자 장비들에 프리코딩된 데이터를 전송하도록 구성되고,
    상기 다중이용자 프리코딩 유닛은 또한,
    상기 전송 유닛을 통해 상기 다중이용자 스케줄링 유닛에 의해 선택된 활성 이용자 장비들에게 순시 채널 매트릭스들을 피드백하도록 통보하고;
    상기 수신 유닛을 통해 상기 활성 이용자 장비들에 의해 피드백된 상기 순시 채널 매트릭스들을 수신하고;
    대응하는 순시 채널 매트릭스들에 기초하여 각각의 활성 이용자 장비들에 대한 프리코딩 매트릭스들을 계산하고;
    각각의 활성 이용자 장비에 대한 각각의 프리코딩된 메시지들을 생성하기 위해 상기 각각의 활성 이용자 장비들의 데이터 벡터들을 대응하는 프리코딩 매트릭스들과 승산하고;
    상기 전송 유닛을 통해 상기 각각의 프리코딩된 메시지들을 대응하는 활성 이용자 장비에 전송하도록 구성되는, 기지국.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 다중이용자 스케줄링 유닛은 상기 전송 유닛에 의해 모든 이용자 장비들에게 그들의 평균 채널 매트릭스들을 피드백하도록 통보하고, 상기 수신 유닛에 의해 모든 상기 이용자 장비들에 의해 계산되고 피드백된 상기 평균 채널 매트릭스들을 수신하고, 최적화된 스케줄링 결과를 생성하도록 상기 피드백된 평균 채널 매트릭스들을 이용함으로써 상기 다중이용자 스케줄링을 실행하는, 기지국.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 최적화된 스케줄링 결과는 적어도 선택된/활성 이용자 장비들의 수, 상기 선택된/활성 이용자 장비들의 인덱스들, 및 상기 선택된/활성 이용자 장비들의 데이터 스트림들의 수들을 나타내는, 기지국.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 다중이용자 스케줄링 유닛은 상기 기지국이 위치된 무선 통신 시스템의 처리율(throughput)을 최대화하도록 상기 최적화된 스케줄링 결과를 생성하는, 기지국.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 다중이용자 스케줄링 유닛은 상기 무선 통신 시스템의 용량을 최대화하도록 상기 최적화된 스케줄링 결과를 생성하는, 기지국.
  13. 삭제
  14. 제 8 항에 있어서,
    상기 다중이용자 프리코딩 유닛은 제 1 시간 간격 TI마다 활성 이용자 장비들에 대한 상기 다중이용자 프리코딩 매트릭스들을 계산하고, 상기 다중이용자 스케줄링 유닛은 제 2 시간 간격 TL마다 상기 다중이용자 스케줄링을 실행하고, 상기 제 1 시간 간격 TI은 상기 제 2 시간 간격 TL보다 작은, 기지국.
  15. 이용자 장비에 있어서:
    기지국으로부터 평균 채널 매트릭스 및/또는 순시 채널 매트릭스를 피드백하기 위한 메시지 요청을 수신하기 위한 수신 유닛;
    제 1 시간 간격 TI마다 순시 채널 매트릭스 측정 유닛의 순시 채널 매트릭스를 측정하기 위한 순시 채널 매트릭스 측정 유닛;
    가장 가까운 제 2 시간 간격 TL 동안 상기 순시 채널 매트릭스 측정 유닛에 의해 측정된 상기 순시 채널 매트릭스를 이용하여 제 2 시간 간격 TL마다 평균 채널 매트릭스 계산 유닛의 평균 채널 매트릭스를 계산하기 위한 평균 채널 매트릭스 계산 유닛; 및
    상기 측정된 순시 채널 매트릭스 및/또는 상기 계산된 평균 채널 매트릭스를 상기 기지국에 전송하기 위한 전송 유닛을 포함하고,
    상기 제 1 시간 간격 TI은 상기 제 2 시간 간격 TL보다 작은, 이용자 장비.
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 삭제
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