KR101080392B1 - 다중 송수신 안테나 시스템에서의 스케줄링 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 복수의 송신 안테나 및 복수의 수신 안테나 사이에서 신호를 송수신하는 다중 송수신 안테나 시스템에서 복수의 사용자가 존재할 때 제한된 무선 자원을 각각의 사용자에게 효율적으로 할당하는 스케줄링 방법에 관한 것이다.
복수의 송신 안테나 및 복수의 수신 안테나 사이에서 신호를 송수신하는 다중 송수신 안테나 (MIMO) 시스템에서 송신단에서 매 전송시마다 복수의 사용자중에서 상기 복수의 송신 안테나 수만큼의 사용자를 선택하여 제로포싱 빔포밍 (zero-forcing beamforming)을 사용하여 동시에 신호를 전송한다. 이 때 송신단에서 채널의 상태에 대한 정보를 이용하여 사용자를 선택함에 있어 현실적으로 가능한 수준의 낮은 복잡도를 가지는 탐욕적 방법 (greedy method)을 이용하여 가장 직교 정규한(orthonormal) 채널 벡터를 갖는 사용자들을 선택하여, 데이터를 전송한다.
이러한 본 발명에 따르면 현실적으로 구현 가능한 수준의 복잡도를 가진 스케줄링 알고리즘을 사용하여 한정된 무선 자원을 각각의 사용자에게 공평하게 분배하면서 동시에 전체 시스템의 전송 용량을 향상시킬 수 있다.
스케줄링, 다중 송수신 안테나, MIMO, 제로포싱 빔포밍
Description
도 1은 본 발명에 제1 실시 예에 따른 다중 송수신 안테나 시스템에서의 스케줄링 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 2는 본 발명에 제2 실시 예에 따른 다중 송수신 안테나 시스템에서의 스케줄링 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 스케줄링 방법에 따라 동종 사용자 환경에서 사용자의 수 가 10이고 송신단에서의 안테나의 수 이 4일 때 신호 대 잡음비에 대한 시스템 용량을 나타낸 도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 스케줄링 방법에 따라 이종 사용자 환경에서 사용자간의 공정성을 비교하여 나타낸 도이다.
본 발명은 다중 송수신 안테나 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하세 말하자면 복수의 송신 안테나 및 복수의 수신 안테나 사이에서 신호를 송수신하는 다중 송수신 안테나(MIMO:Multiple Input Multiple Output) 시스템에서, 복수의 사용자가 존재할 때 제한된 무선 자원을 각각의 사용자에게 효율적으로 할당하는 스케줄링 방법 및 그 장치에 관한 것이다.
여기서, 스케줄링이란 하나의 송신단(기지국(base station) 또는 접속점(access point))이 복수의 수신단(사용자)들에게 패킷 데이터를 전송할 때 매 전송시마다 어떤 사용자에게 데이터를 전송할지를 결정하는 방법이다.
일반적으로, 스케줄링 방법은 송신단이 채널의 상태에 대한 정보를 이용하는 방법과 이용하지 않는 방법, 두 가지로 분류된다. 무선 통신 시스템에서는 채널 특성이 페이딩(fading)으로 인해 시간에 따라 계속 변하기 때문에 유선 통신 시스템과는 달리 채널의 상태를 이용하는 스케줄링의 필요성이 대두된다. 채널 상태를 이용하여 스케줄링을 하면 전체 시스템 전송 용량의 향상을 가져올 수 있는데 이는 다중 사용자 다이버시티(multiuser diversity) 이득에 기인한다.
다중 사용자 다이버시티 이득이란 복수의 사용자가 존재할 때 각각의 사용자들이 겪는 채널의 특성이 독립적으로 페이딩을 겪는다는 사실을 이용하여, 매 전송시마다 그 시점에서 가장 좋은 채널 특성을 가진 사용자에게 무선 자원(시간)을 할당함으로써 얻어지는 전송 용량의 이득을 말한다.
스케줄링 방법을 개발하는데 있어 상기의 시스템 전송 용량의 향상과 더불어 고려되어야 할 점은 사용자간의 형평성 문제이다. 다중 사용자 무선 통신 시스템에서는 사용자들과 송신단과의 거리 차이로 인해 송신단과 멀리 떨어져 있는 사용자의 경우 신호의 감쇄 현상이 더 심해 가까이 있는 사용자보다 평균적으로 더 나쁜 채널 특성을 가지게 된다. 이 경우 상기의 다중 사용자 다이버시티 이득만을 고려하여 스케줄링을 하면 송신단과 가까운 거리에 있는 사용자가 대부분의 자원(시간)을 할당받아 멀리 떨어져 있는 사용자는 거의 자원을 할당받지 못하게 된다. 이 같은 경우를 피하기 위해 공정성(fairness)까지 고려한 스케줄링 방법이 필요하다. 송수신단에서 하나의 안테나를 사용하는 단일 송수신 안테나 시스템에서는 상기의 전송 용량 향상과 형평성을 동시에 고려한 비례공정 스케줄링(proportionally fair scheduling) 알고리즘이 제안되어 1xEV-DO 시스템의 고속데이터 서비스에서 사용되고 있다[A. Jalali, R. Padovani, and R. Pankaj, "Data throughput of CDMA-HDR a high efficiency-high data rate personal communication wireless system," in Proc. of IEEE VTC2000, pp. 1854-1858].
고속 데이터 전송을 가능케 하는 또 하나의 중요한 기술로 다중 송수신 안테나(MIMO) 기술이 현재 많은 주목을 받으며 활발한 연구가 진행되고 있다. 특히 최근의 다중 사용자 다중 송수신 안테나 시스템에서의 전송 용량에 대한 연구 결과들은 M. Costa의 "dirty paper coding"[M. Costa, "Writing on dirty paper," IEEE Tran. Inform. Theory, vol. IT-29, pp. 439-441, May 1983.]를 이용하면 최대의 전송 용량을 얻을 수 있음을 이론적으로 증명하였다[G. Caire and S. Shamai, "On the achievable throughput of a multiantenna Gaussian broadcast channel," IEEE Tran. Inform. Theory, vol. 49, pp. 1691-1706, July 2003]. 그러나 diry paper coding의 현실적인 구현의 어려움으로 인해 차선책으로 제로포싱 빔포밍(zero-forcing beamforming) 또한 많은 연구가 진행되고 있다.
상기의 두 방법 모두 송신단에서 매 전송시마다 복수(최대 송신단에서의 안테나의 수)의 사용자에게 동시에 각각의 데이터를 전송하는 방식으로, 한 명의 사용자에게 송신단의 모든 안테나를 할당하여 데이터를 전송하는 것보다 더 나은 성능을 가진다는 것이 밝혀졌다. 이 경우에도 송신단의 안테나 수보다 많은 복수의 사용자가 존재할 경우 한 번에 모든 사용자에게 데이터를 전송하는 것은 불가능하므로 스케줄링이 필요하게 된다. 그러나 기존의 스케줄링 방법은 한 번에 한 명의 사용자를 선택하여 자원을 할당하는 방법이므로 다중 송수신 안테나 시스템에서는 더 이상 최적의 방법이 아니다.
그러므로 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 다중 송수신 안테나 시스템에서 복수의 사용자가 존재하는 경우, 제로포싱 빔포밍과 함께 시스템의 전송 용량 향상, 사용자간의 형평성 유지 및 알고리즘의 복잡도를 고려한 최적의 스케줄링 방법을 제공하는데 있다.
이러한 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 특징에 따른 스케줄링 방법은, 복수의 송신 안테나 및 각각 단일 수신 안테나를 가지는 복수의 사용자 사이에서 신호를 송수신하는 다중 송수신 안테나 시스템에서, 송신단이 상기 복수 송신 안테나를 통해 데이터를 전송할 사용자를 선택하는 스케줄링 방법에서, a) 상기 전체 사용자 중에서 상기 복수의 송신 안테나 수만큼의 사용자를 선택하는 단계; 및 b) 상기 선택된 사용자에게 제로포싱 빔포밍(zero-forcing beamforming)을 사용하여 데이터를 동시에 전송하는 단계를 포함한다.
여기서 상기 a) 단계는 각각의 사용자들에 대한 채널 상태를 추정하는 단계; 및 상기 각각의 채널 상태를 토대로 상기 복수의 송신 안테나 수만큼의 사용자를 선택하는 단계를 포함한다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였다.
본 발명의 실시 예에서는 복수의 송신 안테나 및 복수의 수신 안테나 사이에서 신호를 송수신하는 다중 송수신 안테나 시스템에서, 즉, 복수의 송신 안테나 및 각각 단일 수신 안테나를 가지는 복수의 사용자 사이에서 신호를 송수신하는 다중 사용자 다중 송수신 안테나 시스템에서, 현실적으로 가능한 수준의 낮은 복잡도를 가지는 탐욕적 방법(greedy method)을 이용하여 가장 직교 정규한(orthonormal) 채널 벡터를 갖는 사용자들을 선택하는 스케줄링 방법을 사용하여, 복수의 사용자 중에서 상기 복수의 송신 안테나 수만큼의 사용자를 선택한 뒤 제로포싱 빔포밍을 사용하여 동시에 신호를 전송한다.
이러한 본 발명의 이해를 돕기 위하여, 먼저 다중 송수신 안테나 시스템에서의 제로포싱 빔포밍에 대하여 설명한다.
송신단이 의 안테나를 가지고 있고 개의 수신단(사용자)이 각각 하나의 안테나를 가지고 있는 시스템을 가정한다. 이 때 가 보다 작거나 같은 경우에 다음과 같은 제로포싱 빔포밍을 사용할 수 있다.
송신단에서 각각의 사용자에게 전송되어야 하는 데이터 신호 벡터는 빔포밍 행렬이 곱해진 뒤 개의 안테나를 통하여 채널로 전파된다. 이 때의 채널의 모델링은 다음의 수학식 1과 같이 표현될 수 있다.
채널 행렬 를 송신단에서 알고 있다고 가정하면 적절한 빔포밍 행렬을 사용하여 채널을 공유하는 사용자간의 간섭을 없앨 수 있다. 빔포밍 행렬은 하기 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다.
이하에서는, 제로포싱 빔포밍에 사용될 수 있는 스케줄링 방법에 대하여 설 명한다.
상기에 설명한 제로포싱 빔포밍 방법은 사용자의 수 가 송신단에서의 안테나의 수 보다 작거나 같아야 한다는 제약조건을 가지고 있다. 그러나 현실적인 시스템에서는 사용자의 수가 송신단에서의 안테나의 수보다 훨씬 많게 된다. 그러므로 송신단에서는 한 번 전송할 때마다 데이터를 전송 받기를 원하는 모든 사용자들 중에 명을 선택하여 전송하는 스케줄링이 필요하게 된다.
시스템의 전송 용량을 최대화시키는 스케줄링 방법은 명의 사용자 중에 명을 선택하는 모든 경우의 수에 대하여 상기 수학식 4를 토대로 전송 용량을 계산한 뒤, 가장 큰 전송 용량을 가지는 경우를 선택하여 그에 따라 결정된 명의 사용자에게 전송하는 방법이다. 이하 이 방법을 "최대 시스템 용량(max-sum-rate) 스케줄링"이라 명명한다. 그러나 이 방법은 한 번 스케줄링하는데 번의 계산을 해야 하는 높은 복잡도를 가지므로 실제로 구현하는데 어려움이 있다.
그러므로 본 발명의 실시 예에서는 모든 경우를 다 계산하지 않고 순차적으로 하나씩 사용자들을 선택하는 탐욕적 방법으로 계산 복잡도를 크게 줄여 실제 구현이 가능한 스케줄링 방법을 제공한다.
먼저, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 스케줄링 방법에 대하여 설명한다.
본 발명의 제1 실시 예에서는 매 신호 전송시 전체 사용자중에서 복수의 송신 안테나 수만큼의 사용자를 선택하여 동시에 데이터를 전송하며, 특히, 좋은 채널 특성을 갖는 사용자들을 선택하면서 동시에 서로 직교에 가까운 채널 벡터들을 갖는 사용자들을 송신 안테나 수만큼 선택하여 데이터를 전송한다.
위의 수학식 4에서, 전송 용량 이 크기 위해선 , 즉 가 큰 값을 가져야 한다. 그러기 위해선 의 행벡터 들의 노름(norm)과 직교성(orthogonality)이 커야만 한다. 즉, 좋은 채널 특성을 갖는 사용자들을 선택하면서 동시에 서로 직교에 가까운 채널 벡터들을 갖는 사용자들을 선택하여야 한다. 이를 고려하면서 순차적으로 하나씩 사용자들을 선택하는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 스케줄링 방법의 알고리즘은 다음과 같다.
[알고리즘 1]
이러한 알고리즘을 토대로 본 발명의 제1 실시 예에 따른 스케줄링 방법을 보다 구체적으로 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 스케줄링 방법이 순차적으로 도시되어 있다. 구체적으로 도 1은 동종(homogeneous) 사용자 환경에서 시스템 전송 용량의 최대화와 구현 가능한 수준의 낮은 복잡도를 고려한 본 발명의 제1 실시 예에 따른 스케줄링 방법의 흐름도이다. 여기서 동종 사용자 환경이란 모든 사용자가 송신단에서 동일한 거리만큼 떨어져 있어 평균적으로 동일한 채널 특성을 가지는 시스템 환경을 의미한다.
이러한 채널 벡터들의 노름들(G={1, 2, ...k})을 구하고(S120), 구해진 채널 벡터들의 노름 중에서 가장 큰 노름을 가지는 채널 벡터()를 찾는다(S130). 여기서, 이다.
이후 상기 집합의 원소의 개수와 송신 안테나 수 을 비교하여(S150), 원소의 개수가 송신 안테나 수보다 작은 경우에는 집합 의 원소를 기저로 하는 부분 공간의 영공간에 선택되지 않은 나머지 채널 벡터들을 정사영시킨다(S160). 따라서 정사영된 벡터들의 집합 이 구해지며, 여기서 의 열은 의 영공간의 기저들로 이루어진다.
다음, 정사영된 벡터들 중에 가장 큰 노름을 갖는 정사영 벡터를 찾아서, 그에 상응하는 채널벡터(, 여기서 )를 집합 의 원소에 포함시킨다(S170∼S180). 그러므로 집합 가 된다.
이후 단계(S150)로 복귀하여 다시 집합의 원소의 개수와 송신 안테나 수 을 비교하여, 원소의 개수가 송신 안테나 수보다 작은 경우에는 위의 단계(S160∼S180)를 반복 수행한다. 즉, 집합 의 원소의 개수가 이 될 때까지 위의 단계(S160∼S180)를 반복적으로 수행한다.
위에 기술된 바와 같은 반복 수행에 따라, 단계(S150)에서, 집합의 원소의 개수가 송신 안테나 수 와 동일해지면, 집합의 선택된 채널 벡터들에 상응하는 명의 사용자들에게 제로포싱 빔포밍을 사용하여 데이터를 전송한다(S190∼S200).
위에 기술된 바와 같은 스케줄링 방법에 따른 복잡도를 계산해 보면 매 전송시마다 하기 수학식 5와 같은 수만큼의 계산을 하여야 한다. 이는 보다 매우 낮은 값으로 현실적으로 구현이 가능한 알고리즘이다.
한편 위에 기술된 제1 실시 예에 따른 스케줄링 방법은, 시스템 전송 용량의 향상만을 고려하고 사용자간의 형평성은 고려하지 않았다. 송신단으로부터 가까이 있는 사용자들은 전파의 감쇄가 상대적으로 적어 평균적으로 좋은 채널 특성을 가지게 된다. 그러므로 제1 실시 예에 따른 스케줄링 방법은 무선 자원(시간)의 대부분을 좋은 채널 특성을 가지는 사용자에게 할당하게 되어 송신단에서 멀리 떨어져 있는 사용자는 거의 통신을 하지 못하게 되는 경우가 발생한다. 이를 고려하여 본 발명의 제2 실시 예에서는 다음과 같은 스케줄링 방법을 제안한다.
사용자간의 자원 분배의 공정성(fainess)은 긴 시간동안 평균적으로 동일한 자원 분배를 함으로써 얻어질 수 있다. 이를 위해선 매 순간 각각의 사용자가 선택될 확률을 동일하게 만들어야 한다. 채널 벡터의 정규화, 즉 각각의 채널 벡터를 자신의 노름(norm)으로 나눈 뒤에 상기의 제1 실시 예에 따른 알고리즘을 적용함으로써 이를 가능케 할 수 있다. 맨 처음에 벡터를 선택할 때는 비교하는 모든 벡터들이 같은 크기를 가지므로 임의로 선택하면 된다.
이러한 본 발명의 제2 실시 예에 따른 스케줄링 방법은 다음의 알고리즘을 기본으로 한다.
[알고리즘 2]
이러한 알고리즘을 토대로 본 발명의 제2 실시 예에 따른 스케줄링 방법을 보다 구체적으로 설명한다.
도 2는 이종(heterogeneous) 사용자 환경에서 사용자간의 공정한 자원 분배까지 고려한 본 발명의 제2 실시 예에 따른 스케줄링 방법의 흐름도이다. 여기서 이종 사용자 환경이란 송신단과 각각의 사용자 사이의 거리가 서로 달라서 사용자간의 평균적인 채널 특성이 동일하지 않은 환경을 의미한다. 사용자간의 형평성을 고려한 스케줄링 방법이 필요한 현실적인 시스템에 가까운 환경이다.
먼저, 위의 제1 실시 예와 동일하게, 무선 채널 상태를 추정하여 명의 사용자들이 갖는 채널 벡터들()을 구한다(S300∼S310). 그리고 이러한 채널 벡터들의 노름들(G={1, 2, ...k})을 구하고(S320), 구해진 채널 벡터들을 각각의 해당 노름으로 나누어서 정규화시킨다(S330). 이와 같이 정규화된 채널 벡터들은 다음과 같이 나타낼 수 있다.
이와 같이 개의 정규화된 채널 벡터가 구해지면, 상기 채널 벡터들 중에서 임의로 하나의 채널 벡터를 선택하여 그 벡터를 원소로 갖는 집합 를 만든다(S340∼S350). 따라서, 집합 가 된다.
이후 상기 집합의 원소의 개수와 송신 안테나 수 을 비교하여(S360), 원소의 개수가 송신 안테나 수보다 작은 경우에는 위의 제1 실시 예와 같이, 집합 의 원소를 기저로 하는 부분 공간의 영공간에 선택되지 않은 나머지 채널 벡터들을 정사영시킨다(S370).
다음, 정사영된 벡터들 중에 가장 큰 노름을 갖는 정사영 벡터를 찾아서, 그에 상응하는 채널벡터(, 여기서 )를 집합 의 원소에 포함시킨다(S380∼S390). 그러므로 집합 가 된다.
이후 단계(S360)로 복귀하여 다시 집합의 원소의 개수와 송신 안테나 수 을 비교하여, 원소의 개수가 송신 안테나 수보다 작은 경우에는 집합 의 원소 의 개수가 이 될 때까지 위의 단계(S370∼S390)를 반복적으로 수행한다.
위에 기술된 바와 같은 반복 수행에 따라, 단계(S360)에서, 집합의 원소의 개수가 송신 안테나 수 와 동일해지면, 집합의 선택된 채널 벡터들에 상응하는 명의 사용자들에게 제로포싱 빔포밍을 사용하여 데이터를 전송한다(S400∼S410).
위에 기술된 바와 같은 제2 실시 예에 따른 스케줄링 방법은, 전송 용량과 트레이드오프(trade-off) 관계인 공정성을 고려하였기 때문에 위의 제1 실시 예에 따른 스케줄링 방법보다는 낮은 시스템 전송 용량을 갖지만 매 순간마다 가장 직교정규한(orthonormal) 채널 벡터들을 선택하므로 채널의 상태를 이용하지 않고 차례대로 돌아가면서 전송하는, 자원 분배 차원에서 가장 공정한 라운드로빈(round-robin) 스케줄링 방법과 비슷한 공정성을 가지면서도 더 높은 시스템 전송 용량을 얻을 수 있다.
이와 같이 수행되는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 스케줄링 방법(이하, 제1 스케줄링 방법이라고 명명함)과 제2 실시 예에 따른 스케줄링 방법(이하, 제2 스케줄링 방법이라고 명명함)을 시스템에 적용한 경우의 결과를 그래프를 토대로 하여 설명한다.
도 3은 동종 사용자 환경에서 사용자의 수 가 10이고 송신단에서의 안테나의 수 이 4일 때 스케줄링 방법에 따른 신호 대 잡음비에 대한 시스템 전송 용량을 도시한 것이다. 모든 사용자가 송신단에서 동일한 거리만큼 떨어져 있어 평균적 으로 동일한 채널 특성을 가지는 이상적인 경우엔, 각각의 사용자가 선택될 확률이 동일하기 때문에 스케줄링 알고리즘에서 공정성을 고려하지 않아도 된다.
도 3에서는 제1 스케줄링 방법과 더불어 기존의 최대 시스템 용량 스케줄링 방법 및 최대사용자용량(max-rate or best-user) 스케줄링 방법에 의한 시스템 전송 용량도 함께 도시하였다. 여기서, 최대 사용자 용량 스케줄링이란 단일 송수신 안테나 시스템에서 최적이라 알려진 방법으로 매 전송시 가장 좋은 채널 특성을 가진 사용자 한 명을 선택하여 송신단의 모든 안테나를 선택된 사용자 한 명에게 모두 할당하여 전송하는 방법이다.
첨부한 도 3을 참조하면, 다중 송수신 안테나 시스템에서는 최대시스템용량 스케줄링 방법이 최대사용자용량 스케줄링 방법보다 월등히 나은 성능을 보임을 알 수 있다. 그리고 본 발명의 실시 예에 따른 제1 스케줄링 방법은 최대시스템용량 스케줄링 방법보다 매우 낮은 복잡도를 가지지만 성능면에서는 최대시스템용량 스케줄링 방법에 매우 근접한 것을 알 수 있다.
도 4에서는 송신단과 각각의 사용자 사이의 거리가 서로 달라서 사용자간의 평균적인 채널 특성이 동일하지 않은 이종 사용자 환경에서, 사용자들의 평균 신호 대 잡음비가 0데시벨(dB)에서 20데시벨(dB)까지 균등하게 분포되어 있는 상황을 가 정하여 결과를 도시하였다.
첨부한 도 4에서, 최대시스템용량 스케줄링 방법, 라운드로빈 스케줄링 방법, 본 발명의 실시 예에 따른 제1 스케줄링 방법 및 제2 스케줄링 방법에 따른 시스템 전송 용량을 비교를 위해 함께 도시하였다. 도 4를 참조하면, 라운드로빈 스케줄링방법은 사용자의 수와 관계없이 일정한 시스템 전송 용량을 갖지만 나머지 세 스케줄링 방법은 사용자의 수가 증가할수록 다중사용자 다이버시티 이득에 의해 시스템 전송 용량이 증가함을 알 수 있다. 특히 제2 스케줄링 방법은 공정성을 고려하였으므로 트레이드오프 관계에 의해 제1 스케줄링 방법보다는 안 좋은 성능을 보이지만 라운드로빈 스케줄링보다 좋은 성능을 가짐을 알 수 있다.
도 5는 이종 사용자 환경에서 스케줄링 방법에 따른 사용자간의 공정성을 비교, 도시한 것이다. 이종 사용자 환경은 도 4에서의 환경과 동일하고, 총 30명의 사용자에 대하여 총 10000번 전송 중 각각의 사용자가 데이터를 전송받은 횟수, 즉 할당된 시간 자원을 도시하였다.
첨부한 도 5를 참조하면, 제1 스케줄링 방법은(알고리즘 1) 평균적인 채널 특성이 좋은 사용자에게 대부분의 자원을 할당하고 그렇지 않은 사용자에게는 거의 자원을 할당하지 않아 매우 불공평한 반면에, 제2 스케줄링 방법(알고리즘2)은 라운드로빈 스케줄링 방법과 거의 비슷한 수준의 공정성을 가짐을 알 수 있다.
한편, 위에 기술된 평가 방법은 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체에 저장되는 프로그램 형태로 구현될 수 있다. 기록 매체로는 컴퓨터에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치가 포함될 수 있으며, 예를 들어, CD- ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예컨대 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함된다.
이상의 실시 예들은 본원 발명을 설명하기 위한 것으로, 본원 발명의 범위는 실시 예들에 한정되지 아니하며, 첨부된 청구 범위에 의거하여 정의되는 본원 발명의 범주 내에서 당업자들에 의하여 변형 또는 수정될 수 있다.
이상에서와 같이 본 발명에 따르면, 복수의 송신 안테나 및 각각 단일 수신 안테나를 가지는 복수의 사용자 사이에서 신호를 송수신하는 다중 송수신 안테나 시스템에서, 현실적으로 구현 가능한 수준의 복잡도를 가진 스케줄링 알고리즘을 사용하여 한정된 무선 자원을 각각의 사용자에게 공평하게 분배하면서 동시에 전체 시스템의 전송 용량을 향상시킬 수 있다. 이는 고속의 전송 속도를 요구하는 차세대 무선랜 서비스 및 휴대인터넷 서비스에서 중요한 기술로 쓰일 수 있다.
Claims (8)
- 복수의 송신 안테나 및 각각 단일 수신 안테나를 가지는 복수의 사용자 사이에서 신호를 송수신하는 다중 송수신 안테나 시스템에서, 송신단이 상기 복수 송신 안테나를 통해 데이터를 전송할 사용자를 선택하는 스케줄링 방법에서,a) 상기 전체 사용자 중에서 상기 복수의 송신 안테나 수만큼의 사용자를 선택하는 단계; 및b) 상기 선택된 사용자에게 제로포싱 빔포밍(zero-forcing beamforming)을 사용하여 데이터를 동시에 전송하는 단계를 포함하는 스케줄링 방법.
- 제1항에 있어서상기 a) 단계는각각의 사용자들에 대한 채널 상태를 추정하는 단계; 및상기 각각의 채널 상태를 토대로 상기 복수의 송신 안테나 수만큼의 사용자를 선택하는 단계를 포함하는 스케줄링 방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서a-2) 상기 집합 의 원소를 기저(basis)로 하는 부분공간(subspace)의 영공간(null space)에 선택되지 않은 나머지 채널 벡터들을 정사영(projection)시키는 단계;를 포함하는 스케줄링 방법.
- 제3항에 있어서상기 스케줄링 방법은 모든 사용자들이 평균적으로 동일한 채널 특성을 갖는 동종 사용자 환경에서 수행되는 것을 특징으로 하는 스케줄링 방법.
- 제3항에 있어서,상기 채널 벡터는 상기 복수의 송신 안테나와 사용자의 상기 단일 안테나 사이의 채널 페이딩 계수들로 이루어진 행벡터인 스케줄링 방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서를 포함하는 스케줄링 방법.
- 제6항에 있어서상기 스케줄링 방법은 모든 사용자들이 평균적으로 동일한 채널 특성을 갖지 않는 이종 사용자 환경에서 수행되는 것을 특징으로 하는 스케줄링 방법.
- 제6항에 있어서,상기 채널 벡터는 상기 복수의 송신 안테나와 사용자의 상기 단일 안테나 사이의 채널 페이딩 계수들로 이루어진 행벡터인 스케줄링 방법.
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