KR102215381B1 - 무선랜에서 이종의 간섭정렬 기법에 기초하여 무선 통신을 수행하는 방법 및 장치 - Google Patents

무선랜에서 이종의 간섭정렬 기법에 기초하여 무선 통신을 수행하는 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

무선랜의 DL MU-MIMO에서 이종의 간섭정렬 기법에 기초하여 무선 통신을 수행하는 방법 및 장치가 제공된다. 하이브리드 기법이 적용된 무선 통신 방법은 간섭정렬 기법들의 최대 스루풋을 저장하고, 무선 네트워크의 환경을 측정하고, 측정된 무선 네트워크의 환경에 기초하여 간섭정렬 기법들의 예상 스루풋들을 계산하고, 예상 스루풋들에 기초하여 간섭정렬 기법들 중 하나를 선택하고, 선택된 간섭정렬 기법으로 사용자 단말과 통신을 수행할 수 있다.

Description

무선랜에서 이종의 간섭정렬 기법에 기초하여 무선 통신을 수행하는 방법 및 장치{METHOD AND DEVICE FOR WIRELESS COMMUNICATING BASED ON HETEROGENEOUS INTERFERENCE ALIGNMENT SCHEME IN WLAN}
아래의 설명은 무선랜의 DL MU-MIMO(Downlink Multi user Multiple-Input Multiple-Out)에서 무선 통신을 수행하는 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 SNR에 따른 스루풋에 기초하여 기회적 간섭정렬 및 반복적 간섭정렬 중 어느 하나의 간섭정렬 기법으로 무선 통신을 수행하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
최근 사용자 단말들 간의 간섭으로 인해 높은 채널 용량을 얻을 수 없는 문제점을 해결하기 위해 원하는 신호와 원하지 않는 간섭을 서로 다른 공간에 정렬하여 무선 통신을 수행하는 간섭정렬(Interference Alignment; IA) 기법들이 제안되고 있다.
간섭정렬 기법들 중에서 기회적 간섭정렬(Opportunistic Interference Alignment; OIA)은 멀티유저 다이버시티(multiuser diversity)를 이용하여 많은 사용자 단말들 중에서 가장 간섭이 잘 정렬되어 있는 사용자 단말에 전송의 기회를 제공함으로써 전체 네트워크의 DoF(Degrees-of-Freedom)를 향상시키는 기법이다.
다른 간섭정렬 기법 중 하나인 반복적 간섭정렬(Iterative Interference Alignment; Iterative IA)은 채널의 대칭성(reciprocity)과 인지원리(cognitive principle)에 기초한 송신단과 수신단의 반복적인 채널 정보 전송을 통해서 지역 채널 정보(local channel knowledge) 만으로 간섭정렬을 수행하는 기법이다.
다만, 기회적 간섭정렬은 간섭의 영향이 노이즈의 영향보다 도미넌트(dominant)한 높은 SNR(Signal-to-Noise Ratio)에서 합전송률(sum-rate)이 포화되는 현상을 나타낸다. 그리고, 반복적 간섭정렬은 노이즈의 영향이 간섭의 영향보다 도미넌트한 낮은 SNR에서 합전송률이 급격히 낮아지는 현상을 나타낸다.
이에 따라, 기회적 간섭정렬 및 반복적 간섭정렬의 단점을 보완할 수 있는 방안이 요구되고 있는 실정이다.
본 발명은 기회적 간섭정렬 및 반복적 간섭정렬을 선택적으로 이용함으로써 간섭정렬 기법들의 단점을 보완하고 무선 통신의 최대 스루풋이 크게 향상되는 방법 및 장치를 제공할 수 있다.
본 발명은 SNR에 따라 간섭정렬 기법을 달리 적용함으로써 무선 네트워크의 환경에 대한 적응적인 통신을 수행하는 방법 및 장치를 제공할 수 있다.
본 발명은 정량적인 메시지 협상 시간(message negotiation duration)을 고려하여 구체적인 예상 스루풋을 계산함으로써 유리한 간섭정렬 기법을 선택하고 무선 통신을 수행하는 방법 및 장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 무선 통신 방법은 무선 네트워크의 환경을 측정하는 단계; 상기 무선 네트워크의 환경을 이용하여, 기회적 간섭정렬 및 반복적 간섭정렬의 예상 스루풋들을 계산하는 단계; 상기 예상 스루풋들에 기초하여, 기회적 간섭정렬 또는 반복적 간섭정렬 중 어느 하나의 간섭정렬 기법을 선택하는 단계; 및 상기 선택된 간섭정렬 기법에 기초하여, 사용자 단말과 통신을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 무선 통신 방법에서 상기 예상 스루풋들을 계산하는 단계는, 상기 무선 네트워크의 환경 및 간섭정렬 기법에 따른 프레임 오버헤드를 고려하여, 기회적 간섭정렬 및 반복적 간섭정렬의 예상 스루풋들을 계산할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 무선 통신 방법에서 상기 예상 스루풋들을 계산하는 단계는, 상기 기회적 간섭정렬의 스케줄링 시간, 프레임 주기 및 상기 무선 네트워크의 환경에 기초하는 합전송률을 이용하여 기회적 간섭정렬의 예상 스루풋을 계산할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 무선 통신 방법에서 상기 예상 스루풋들을 계산하는 단계는, 상기 반복적 간섭정렬의 반복 횟수, 반복적 간섭정렬의 반복 시간, 프레임 주기 및 상기 무선 네트워크의 환경에 기초하는 합전송률을 이용하여 반복적 간섭정렬의 예상 스루풋을 계산할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 무선 통신 방법에서 상기 무선 네트워크의 환경을 측정하는 단계는, 상기 무선 네트워크의 전송 안테나의 개수, 수신 안테나의 개수, 통신 장치의 개수, BSS당 사용자 단말의 개수, 타겟 SNR 중 적어도 하나를 측정할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 무선 통신 방법은 통신을 수행하고자 하는 통신 장치에 접속하는 단계; 및 상기 통신 장치와 간섭정렬 기법에 기초하여 통신을 수행하는 단계를 포함하고, 상기 간섭정렬 기법은, 상기 통신 장치에 의해 측정된 무선 네트워크의 환경을 이용하여, 기회적 간섭정렬 및 반복적 간섭정렬의 예상 스루풋들이 계산되고, 상기 예상 스루풋들에 기초하여, 기회적 간섭정렬 또는 반복적 간섭정렬 중 어느 하나로 선택될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 무선 통신 방법에서 상기 기회적 간섭정렬 및 반복적 간섭정렬의 예상 스루풋들은, 상기 무선 네트워크의 환경 및 간섭정렬 기법에 따른 프레임 오버헤드에 기초하여 계산될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 무선 통신 방법에서 상기 기회적 간섭정렬의 예상 스루풋은, 상기 기회적 간섭정렬의 스케줄링 시간, 프레임 주기 및 상기 무선 네트워크의 환경에 기초하는 합전송률에 기초하여 계산될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 무선 통신 방법에서 상기 반복적 간섭정렬의 예상 스루풋들은, 상기 반복적 간섭정렬의 반복 횟수, 반복적 간섭정렬의 반복 시간, 프레임 주기 및 상기 무선 네트워크의 환경에 기초하는 합전송률에 기초하여 계산될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 무선 통신 방법에서 상기 무선 네트워크의 환경은, 상기 무선 네트워크의 전송 안테나의 개수, 수신 안테나의 개수, 통신 장치의 개수, BSS당 사용자 단말의 개수, 타겟 SNR 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 통신 장치는 무선 네트워크의 환경을 측정하는 측정부; 상기 무선 네트워크의 환경을 이용하여, 기회적 간섭정렬 및 반복적 간섭정렬의 예상 스루풋들을 계산하는 계산부; 상기 예상 스루풋들에 기초하여, 기회적 간섭정렬 또는 반복적 간섭정렬 중 어느 하나의 간섭정렬 기법을 선택하는 선택부; 및 상기 선택된 간섭정렬 기법에 기초하여, 사용자 단말과 통신을 수행하는 통신부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 통신 장치에서 상기 계산부는, 상기 무선 네트워크의 환경 및 간섭정렬 기법에 따른 프레임 오버헤드를 고려하여, 기회적 간섭정렬 및 반복적 간섭정렬의 예상 스루풋들을 계산할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 통신 장치에서 상기 계산부는, 상기 기회적 간섭정렬의 스케줄링 시간, 프레임 주기 및 상기 무선 네트워크의 환경에 기초하는 합전송률을 이용하여 기회적 간섭정렬의 예상 스루풋을 계산할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 통신 장치에서 상기 계산부는, 상기 반복적 간섭정렬의 반복 횟수, 반복적 간섭정렬의 반복 시간, 프레임 주기 및 상기 무선 네트워크의 환경에 기초하는 합전송률을 이용하여 반복적 간섭정렬의 예상 스루풋을 계산할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 통신 장치에서 상기 측정부는, 상기 무선 네트워크의 전송 안테나의 개수, 수신 안테나의 개수, 통신 장치의 개수, BSS당 사용자 단말의 개수, 타겟 SNR 중 적어도 하나를 측정할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 사용자 단말은 통신을 수행하고자 하는 통신 장치에 접속하는 접속부; 및 상기 통신 장치와 간섭정렬 기법에 기초하여 통신을 수행하는 통신부를 포함하고, 상기 간섭정렬 기법은, 상기 통신 장치에 의해 측정된 무선 네트워크의 환경을 이용하여, 기회적 간섭정렬 및 반복적 간섭정렬의 예상 스루풋들이 계산되고, 상기 예상 스루풋들에 기초하여, 기회적 간섭정렬 또는 반복적 간섭정렬 중 어느 하나로 선택될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 사용자 단말에서 상기 기회적 간섭정렬 및 반복적 간섭정렬의 예상 스루풋들은, 상기 무선 네트워크의 환경 및 간섭정렬 기법에 따른 프레임 오버헤드에 기초하여 계산될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 사용자 단말에서 상기 기회적 간섭정렬의 예상 스루풋은, 상기 기회적 간섭정렬의 스케줄링 시간, 프레임 주기 및 상기 무선 네트워크의 환경에 기초하는 합전송률에 기초하여 계산될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 사용자 단말에서 상기 반복적 간섭정렬의 예상 스루풋들은, 상기 반복적 간섭정렬의 반복 횟수, 반복적 간섭정렬의 반복 시간, 프레임 주기 및 상기 무선 네트워크의 환경에 기초하는 합전송률에 기초하여 계산될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 사용자 단말에서 상기 무선 네트워크의 환경은, 상기 무선 네트워크의 전송 안테나의 개수, 수신 안테나의 개수, 통신 장치의 개수, BSS당 사용자 단말의 개수, 타겟 SNR 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 기회적 간섭정렬 및 반복적 간섭정렬을 선택적으로 이용함으로써 간섭정렬 기법들의 단점을 보완하고 무선 통신의 최대 스루풋이 크게 향상될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, SNR에 따라 간섭정렬 기법을 달리 적용함으로써 무선 네트워크의 환경에 대한 적응적인 통신을 수행할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 정량적인 메시지 협상 시간을 고려하여 구체적인 예상 스루풋을 계산함으로써 유리한 간섭정렬 기법을 선택하고 무선 통신을 수행할 수 있다.
도 1은 일실시예에 따라 SNR에 기초하여 간섭정렬 기법을 선택하는 예시를 나타낸 도면이다.
도 2는 일실시예에 따라 SNR 및 간섭정렬 기법에 기초한 스루풋 테이블을 나타낸 도면이다.
도 3은 일실시예에 따른 하이브리드 기법이 적용된 무선 통신 방법을 나타낸 도면이다.
도 4는 일실시예에 따른 통신 장치를 나타낸 도면이다.
도 5는 일실시예에 따른 사용자 단말을 나타낸 도면이다.
도 6 내지 도 9는 일실시예에 따라 SNR 및 간섭정렬 기법에 기초하는 합전송률을 나타낸 도면이다.
이하, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 아래의 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 발명의 실시예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 발명의 범위가 본문에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 일실시예에 따라 SNR에 기초하여 간섭정렬 기법을 선택하는 예시를 나타낸 도면이다.
간섭정렬 기법은 동일한 주파수를 사용하는 액세스 포인트(Access Point; AP)들이 중첩되어 존재하는 무선 채널 환경에서 액세스 포인트들 간의 간섭을 제어하여 전송 효율을 향상시키는 기술이다.
간섭정렬 기법은 다양한 다이버시티(diversity) 측면을 이용하여 구현될 수 있다. 다시 말해, 간섭 정렬은 간섭 채널 상황에서 자신의 공간을 2개로 분류하여, 자신에 대한 송신 신호를 하나의 공간으로 정렬하고, 다른 송신단에서 오는 간섭 신호를 다른 하나의 공간으로 정렬하여 제로 포싱(Zero Forcing)하는 기법이다.
상술된 간섭정렬 기법들 중 하나인 기회적 간섭정렬(Opportunistic Interference Alignment; OIA)은 기본 서비스 셋(Basic Service Set, 이하 "BSS"라 한다)에 속한 사용자 단말이 많을수록 큰 멀티유저 다이버시티를 가지게 되고, 이로 인해 최대 스루풋(achievable throughput)을 향상시킬 수 있다. 기회적 간섭정렬은 간섭의 영향이 노이즈의 영향보다 적은 낮은 SNR에서 반복적 간섭정렬에 보다 큰 최대 스루풋을 나타낼 수 있다. 여기서, BSS는 액세스 포인트와 상술된 액세스 포인트에 접속된 사용자 단말로 구성된 그룹을 의미할 수 있다.
다만, 기회적 간섭정렬은 간섭의 영향이 노이즈의 영향보다 도미넌트한 높은 SNR에서 최대 스루풋이 포화되는 현상을 나타낸다. 다시 말해, 기회적 간섭정렬은 낮은 SNR에 적합한 간섭정렬 기법이라 할 수 있다.
간섭정렬 기법들 중 다른 하나인 반복적 간섭정렬(Opportunistic Interference Alignment; OIA)은 일반적으로 BSS에 속한 사용자 단말이 적은 환경에서도 정확한 간섭정렬을 수행할 수 있다. 구체적으로, 반복적 간섭정렬은 송신단과 수신단의 반복적인 채널 정보 전송을 통해서 송신 신호들 간의 간섭을 제거할 수 있다.
다만, 낮은 SNR에서는 원하는 채널을 고려하는 빔 조정이 간섭 조정보다 효율적이기 때문에, 반복적 간섭정렬은 낮은 SNR에서 기회적 간섭정렬보다 낮은 최대 스루풋을 나타낼 수 있다.
상술된 간섭정렬 기법들을 선택적으로 이용하는 하이브리드 기법(Hybrid Scheme)은 SNR에 기초하여 기회적 간섭정렬 및 반복적 간섭정렬 중 높은 최대 스루풋을 가지는 간섭정렬 기법을 적용하여 무선 통신을 수행할 수 있다.
구체적으로, 하이브리드 기법은 낮은 SNR에서 반복적 간섭정렬보다는 기회적 간섭정렬을 적용함으로써 것보다 높은 최대 스루풋을 기대할 수 있다. 다만, SNR이 높아짐에 따라 간섭에 대한 조정이 최대 스루풋을 향상시킬 수 있는 중요한 요소가 되므로, 하이브리드 기법은 높은 SNR에서 반복적 간섭정렬을 적용하여 높은 최대 스루풋을 기대할 수 있다. 다시 말해, 기회적 간섭정렬 및 반복적 간섭정렬은 SNR이 변화함에 따라 크로스오버 현상을 나타내고, 하이브리드 기법은 상술된 크로스오버 현상을 이용하여 무선 통신을 수행할 수 있다.
도 2는 일실시예에 따라 SNR 및 간섭정렬 기법에 기초한 스루풋 테이블을 나타낸 도면이다.
도 2에 도시된 스루풋 테이블은 액세스 포인트의 개수(K)가 3, BSS당 사용자 단말의 개수(N)가 10, 액세스 포인트의 안테나 개수(M)가 4, 사용자 단말의 안테나 개수(L)가 4, BSS당 전송 스트림의 개수(S)가 2인 환경에서 측정된 최대 스루풋을 나타낼 수 있다.
스루풋 테이블은 대략 20dB의 SNR를 전후로 하여 유리한 간섭정렬 기법이 달라지는 것을 나타낼 수 있다. 다시 말해, SNR이 20dB보다 낮은 경우, 기회적 간섭정렬은 반복적 간섭정렬보다 높은 최대 스루풋을 나타낼 수 있다. 그리고, SNR이 20dB보다 높은 경우, 반복적 간섭정렬은 기회적 간섭정렬보다 높은 최대 스루풋을 나타낼 수 있다.
도 3은 일실시예에 따른 하이브리드 기법이 적용된 무선 통신 방법을 나타낸 도면이다.
일실시예에 따른 무선 통신 방법은 통신 장치에 구비된 프로세서에 의해 수행될 수 있다. 여기서, 통신 장치는 사용자 단말과 통신을 수행할 수 있는 장치로서, 예를 들어, 기지국, 액세스 포인트, 중계기 등을 포함할 수 있다.
단계(310)에서, 통신 장치는 기회적 간섭정렬 및 반복적 간섭정렬의 최대 스루풋을 저장할 수 있다. 예를 들어, 통신 장치는 메모리에 룩업 테이블 형식으로 기회적 간섭정렬 및 반복적 간섭정렬의 최대 스루풋을 저장할 수 있다. 여기서, 저장된 기회적 간섭정렬 및 반복적 간섭정렬의 최대 스루풋은 통신 장치가 사용자 단말과 통신을 수행함에 있어서, 기회적 간섭정렬 또는 반복적 간섭정렬 중 어느 하나를 통해 통신을 수행할 지 여부를 결정하는 기준이 될 수 있다.
단계(320)에서, 통신 장치는 무선 네트워크의 환경을 측정할 수 있다. 여기서, 무선 네트워크는 통신 장치를 중심으로 형성되는 BSS일 수 있다.
예를 들어, 통신 장치는 무선 네트워크의 전송 안테나의 개수, 수신 안테나의 개수, BSS당 사용자 단말의 개수, 통신 장치의 개수, 타겟 SNR 중 적어도 하나를 측정할 수 있다. 여기서, 전송 안테나는 통신 장치의 송신 안테나를 의미하고, 수신 안테나는 사용자 단말의 수신 안테나를 의미할 수 있다. 그리고, 타겟 SNR은 무선 통신을 수행하고자 하는 환경의 SNR을 의미할 수 있다.
단계(330)에서, 통신 장치는 측정된 무선 네트워크의 환경을 이용하여, 기회적 간섭정렬 및 반복적 간섭정렬의 예상 스루풋들을 계산할 수 있다. 통신 장치는 서로 다른 방법을 이용하여 각 간섭정렬 기법들의 예상 스루풋을 계산할 수 있다. 예를 들어, 통신 장치는 각 간섭정렬 기법들의 예상 스루풋을 다음과 같이 계산할 수 있다.
Figure 112014059018495-pat00001
수학식 1에서,
Figure 112014059018495-pat00002
은 기회적 간섭정렬의 예상 스루풋이고,
Figure 112014059018495-pat00003
은 반복적 간섭정렬의 예상 스루풋을 나타낸다. 그리고, T frame 은 프레임 주기를 나타내고, scheduling time은 기회적 간섭정렬의 스케줄링 시간이고, sum rate DL OIA 는 기회적 간섭정렬의 합전송률이고, N은 BSS당 사용자 단말의 개수, K는 통신 장치의 개수, M은 통신 장치의 안테나 개수, L은 사용자 단말의 안테나 개수를 나타낸다. 그리고, iteration number는 반복적 간섭정렬의 반복 횟수, iteration time은 반복적 간섭정렬의 반복 시간, sum rate iterative IA 는 반복적 간섭정렬의 반복 시간을 나타낸다.
sum rate DL OIA 및 sum rate iterative IA 는 단계(320)에서 측정된 무선 네트워크의 환경(SNR, N, K, M, L)을 변수로 하는 함수일 수 있다. 구체적으로, sum rate DL OIA 및 sum rate iterative IA 각각은 무선 네트워크의 환경(SNR, N, K, M, L)의 다양한 조합에 대한 시뮬레이션을 통해 획득된 무선 네트워크의 환경의 상관관계를 반영하는 함수일 수 있다.
다시 말해, 통신 장치는 기회적 간섭정렬의 스케줄링 시간, 프레임 주기 및 무선 네트워크의 환경에 기초하는 합전송률을 이용하여 기회적 간섭정렬의 예상 스루풋을 계산할 수 있다. 그리고, 통신 장치는 반복적 간섭정렬의 반복 횟수, 반복적 간섭정렬의 반복 시간, 프레임 주기 및 무선 네트워크의 환경에 기초하는 합전송률을 이용하여 반복적 간섭정렬의 예상 스루풋을 계산할 수 있다.
그리고, 통신 장치는 측정된 무선 네트워크의 환경 및 간섭정렬 기법에 따른 프레임 오버헤드를 고려하여, 기회적 간섭정렬 및 반복적 간섭정렬의 예상 스루풋들을 계산할 수 있다. 여기서, 간섭정렬 기법에 따른 프레임 오버헤드는 기회적 간섭정렬의 스케줄링 시간 및 반복적 간섭정렬의 반복 횟수와 반복 시간에 의해 결정될 수 있다. 다시 말해, 간섭정렬 기법은 서로 다른 프레임 오버헤드를 요구할 수 있다. 그리고, 최대 스루풋과 프레임 오버헤드 간에는 트레이드 오프가 발생될 수 있다.
단계(340)에서, 통신 장치는 계산된 예상 스루풋들을 기초하여, 기회적 간섭정렬 또는 반복적 간섭정렬 중 어느 하나의 간섭정렬 기법을 선택할 수 있다. 통신 장치는 두 개의 예상 스루풋들을 비교하여, 보다 큰 예상 스루풋의 간섭정렬 기법을 선택할 수 있다.
단계(350)에서, 통신 장치는 선택된 간섭정렬 기법에 기초하여, 사용자 단말과 통신을 수행할 수 있다.
도 4는 일실시예에 따른 통신 장치를 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 통신 장치(400)는 저장부(410), 측정부(420), 계산부(430), 선택부(440) 및 통신부(450)를 포함할 수 있다.
저장부(410)는 메모리에 룩업 테이블 형식으로 기회적 간섭정렬 및 반복적 간섭정렬의 최대 스루풋을 저장할 수 있다.
측정부(420)는 무선 네트워크의 환경을 측정할 수 있다. 예를 들어, 측정부(420)는 무선 네트워크의 전송 안테나의 개수, 수신 안테나의 개수, BSS당 사용자 단말의 개수, 통신 장치의 개수, 타겟 SNR 중 적어도 하나를 측정할 수 있다.
계산부(430)는 측정된 무선 네트워크의 환경을 이용하여, 기회적 간섭정렬 및 반복적 간섭정렬의 예상 스루풋들을 계산할 수 있다.
일례로, 계산부(430)는 측정된 무선 네트워크의 환경을 이용하여, 기회적 간섭정렬 및 반복적 간섭정렬의 예상 스루풋들을 계산할 수 있다.
또한, 계산부(430)는 기회적 간섭정렬의 스케줄링 시간, 프레임 주기 및 무선 네트워크의 환경에 기초하는 합전송률을 이용하여 기회적 간섭정렬의 예상 스루풋을 계산할 수 있다. 계산부(430)는 반복적 간섭정렬의 반복 횟수, 반복적 간섭정렬의 반복 시간, 프레임 주기 및 무선 네트워크의 환경에 기초하는 합전송률을 이용하여 반복적 간섭정렬의 예상 스루풋을 계산할 수 있다.
선택부(440)는 계산된 예상 스루풋들을 기초하여, 기회적 간섭정렬 또는 반복적 간섭정렬 중 어느 하나의 간섭정렬 기법을 선택할 수 있다. 선택부(440)는 두 개의 예상 스루풋들을 비교하여, 보다 큰 예상 스루풋의 간섭정렬 기법을 선택할 수 있다.
통신부(450)는 선택된 간섭정렬 기법에 기초하여, 사용자 단말과 통신을 수행할 수 있다.
통신 장치(400)는 정량적인 메시지 협상 시간을 고려하여 구체적인 예상 스루풋을 계산하고, 유리한 간섭정렬 기법을 선택하여 무선 통신을 수행할 수 있다.
도 5는 일실시예에 따른 사용자 단말을 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 사용자 단말(500)은 접속부(510) 및 통신부(520)를 포함할 수 있다.
접속부(510)는 통신을 수행하고자 하는 통신 장치에 접속할 수 있다. 여기서, 통신 장치는 사용자 단말과 통신을 수행하는 장치로서, 예를 들어, 기지국, 액세스 포인트, 중계기 등을 포함할 수 있다.
통신부(520)는 통신 장치와 간섭정렬 기법에 기초하여 통신을 수행할 수 있다. 구체적으로, 통신부(520)는 기회적 간섭정렬 또는 반복적 간섭정렬 중 어느 하나의 간섭정렬 기법에 기초하여 통신 장치와 통신을 수행할 수 있다.
여기서, 간섭정렬 기법은 다음과 같은 방법으로 선택될 수 있다.
우선, 통신 장치에 의해 무선 네트워크의 환경은 측정될 수 있다. 일례로, 무선 네트워크의 환경은 무선 네트워크의 전송 안테나의 개수, 수신 안테나의 개수, 통신 장치의 개수, BSS당 사용자 단말의 개수, 타겟 SNR 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
그리고, 통신 장치에 의해 무선 네트워크의 환경을 이용하여 기회적 간섭정렬 및 반복적 간섭정렬의 예상 스루풋들이 계산될 수 있다. 일례로, 기회적 간섭정렬 및 반복적 간섭정렬의 예상 스루풋들은 무선 네트워크의 환경 및 간섭정렬 기법에 따른 프레임 오버헤드에 기초하여 계산될 수 있다. 구체적으로, 기회적 간섭정렬의 예상 스루풋은 기회적 간섭정렬의 스케줄링 시간, 프레임 주기 및 무선 네트워크의 환경에 기초하는 합전송률에 기초하여 계산될 수 있다. 그리고, 반복적 간섭정렬의 예상 스루풋들은 반복적 간섭정렬의 반복 횟수, 반복적 간섭정렬의 반복 시간, 프레임 주기 및 무선 네트워크의 환경에 기초하는 합전송률에 기초하여 계산될 수 있다.
그리고, 간섭정렬 기법은 통신 장치에 의해 예상 스루풋들에 기초하여, 기회적 간섭정렬 또는 반복적 간섭정렬 중 어느 하나로 선택될 수 있다. 예를 들어, 간섭정렬 기법은 기회적 간섭정렬 또는 반복적 간섭정렬 중에서 보다 큰 예상 스루풋을 가지는 간섭정렬 기법일 수 있다.
도 6 내지 도 9는 일실시예에 따라 SNR 및 간섭정렬 기법에 기초하는 합전송률을 나타낸 도면이다.
도 6 내지 도 9를 참고하면, 하이브리드 기법을 비롯한 복수의 무선 통신 기법들의 수행능력을 비교하는 시뮬레이션 결과값이 도시되어 있다. 여기서, 시뮬레이션 파라미터는 다음과 같이 구성될 수 있다.
Parameter Value
Number of users per network 10, 50, 100
Number of APs 3
Number of stream per network 2
Number of AP antennas 4
Number of user antennas 4, 5
Iteration number for iterative IA 15
시뮬레이션에서, BSS당 사용자 단말의 개수(N)는 10, 50, 100으로 변화되고, 액세스 포인트의 개수(K)는 3이고, BSS당 전송 스트림의 개수(S)는 2이고, 액세스 포인트의 안테나 개수(M)는 4, 사용자 단말의 안테나 개수(L)는 4, 5로 변화되고, 반복적 간섭정렬에서 반복 횟수는 15이다.
도 6 내지 도 8은 BSS당 사용자 단말의 개수에 따른 합전송률을 도시한다. 구체적으로, 도 6는 BSS당 사용자 단말의 개수가 10이고, 도 7은 BSS당 사용자 단말의 개수가 50이고, 도 8은 BSS당 사용자 단말의 개수가 100인 경우의 시뮬레이션 결과를 도시한다.
여기서, 액세스 포인트의 개수는 3이고, BSS당 전송 스트림의 개수는 2이고, 액세스 포인트의 안테나 개수는 4, 사용자 단말의 안테나 개수는 4이고, 반복적 간섭정렬에서 반복 횟수는 15이다.
시뮬레이션 결과, SNR가 15~25 dB인 구간에서 기회적 간섭정렬 및 반복적 간섭정렬의 최대 스루풋은 교차된다. 하이브리드 기법은 Random Beamforming 및 Block Diagonalization 기법보다 항상 우수한 성능을 보인다. 그리고, 기회적 간섭정렬 및 반복적 간섭정렬의 교차점은 BSS당 사용자 단말의 개수에 비례하여 증가한다. 다시 말해, 기회적 간섭정렬은 BSS당 사용자 단말의 개수가 증가할수록 더 높은 SNR까지 반복적 간섭정렬보다 유리할 수 있다.
도 6 및 도 9는 사용자 단말의 안테나 개수에 따른 합전송률을 도시한다. 구체적으로, 도 6은 사용자 단말의 안테나 개수가 4이고, 도 9는 사용자 단말의 안테나 개수가 5인 경우의 시뮬레이션 결과를 도시한다.
여기서, BSS당 사용자 단말의 개수는 10이고, 액세스 포인트의 개수는 3이고, BSS당 전송 스트림의 개수는 2이고, 액세스 포인트의 안테나 개수는 4, 반복적 간섭정렬에서 반복 횟수는 15이다.
시뮬레이션 결과, SNR이 30dB인 지점을 기준으로 유리한 간섭정렬 기법은 변화한다. 기회적 간섭정렬 및 반복적 간섭정렬의 교차점은 사용자 단말의 안테나 개수에 비례하여 증가한다. 다시 말해, 기회적 간섭정렬은 사용자 단말의 안테나 개수가 증가할수록 더 높은 SNR까지 반복적 간섭정렬보다 유리할 수 있다.
상술된 시뮬레이션 결과는 사용자 단말의 안테나 개수가 증가할수록 기회적 간섭정렬에서 다중화 이득(multiplexing gain)을 획득하기 위한 멀티유저 다이버시티의 조건이 완화되는 것에 기인할 수 있다.
이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPA(field programmable array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다. 그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.
400: 통신 장치
410: 저장부
420: 측정부
430: 계산부
440: 선택부
450: 통신부

Claims (20)

  1. 무선 네트워크의 환경을 측정하는 단계;
    상기 무선 네트워크의 환경을 이용하여, 기회적 간섭정렬 및 반복적 간섭정렬의 예상 스루풋들을 계산하는 단계;
    상기 예상 스루풋들에 기초하여, 기회적 간섭정렬 또는 반복적 간섭정렬 중 어느 하나의 간섭정렬 기법을 선택하는 단계; 및
    상기 선택된 간섭정렬 기법에 기초하여, 사용자 단말과 통신을 수행하는 단계
    를 포함하고,
    상기 예상 스루풋들을 계산하는 단계는,
    상기 무선 네트워크의 환경 및 간섭정렬 기법에 따른 프레임 오버헤드를 고려하여, 기회적 간섭정렬 및 반복적 간섭정렬의 예상 스루풋들을 계산하는 무선 통신 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 예상 스루풋들을 계산하는 단계는,
    상기 기회적 간섭정렬의 스케줄링 시간, 프레임 주기 및 상기 무선 네트워크의 환경에 기초하는 합전송률을 이용하여 기회적 간섭정렬의 예상 스루풋을 계산하는, 무선 통신 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 예상 스루풋들을 계산하는 단계는,
    상기 반복적 간섭정렬의 반복 횟수, 반복적 간섭정렬의 반복 시간, 프레임 주기 및 상기 무선 네트워크의 환경에 기초하는 합전송률을 이용하여 반복적 간섭정렬의 예상 스루풋을 계산하는, 무선 통신 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 무선 네트워크의 환경을 측정하는 단계는,
    상기 무선 네트워크의 전송 안테나의 개수, 수신 안테나의 개수, 통신 장치의 개수, BSS당 사용자 단말의 개수, 타겟 SNR 중 적어도 하나를 측정하는, 무선 통신 방법.
  6. 통신을 수행하고자 하는 통신 장치에 접속하는 단계; 및
    상기 통신 장치와 간섭정렬 기법에 기초하여 통신을 수행하는 단계
    를 포함하고,
    상기 간섭정렬 기법은,
    상기 통신 장치에 의해 측정된 무선 네트워크의 환경을 이용하여, 기회적 간섭정렬 및 반복적 간섭정렬의 예상 스루풋들이 계산되고,
    상기 예상 스루풋들에 기초하여, 기회적 간섭정렬 또는 반복적 간섭정렬 중 어느 하나로 선택되고,
    상기 기회적 간섭정렬 및 반복적 간섭정렬의 예상 스루풋들은,
    상기 무선 네트워크의 환경 및 간섭정렬 기법에 따른 프레임 오버헤드에 기초하여 계산되는 무선 통신 방법.
  7. 삭제
  8. 제6항에 있어서,
    상기 기회적 간섭정렬의 예상 스루풋은,
    상기 기회적 간섭정렬의 스케줄링 시간, 프레임 주기 및 상기 무선 네트워크의 환경에 기초하는 합전송률에 기초하여 계산되는, 무선 통신 방법.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 반복적 간섭정렬의 예상 스루풋들은,
    상기 반복적 간섭정렬의 반복 횟수, 반복적 간섭정렬의 반복 시간, 프레임 주기 및 상기 무선 네트워크의 환경에 기초하는 합전송률에 기초하여 계산되는, 무선 통신 방법.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 무선 네트워크의 환경은,
    상기 무선 네트워크의 전송 안테나의 개수, 수신 안테나의 개수, 통신 장치의 개수, BSS당 사용자 단말의 개수, 타겟 SNR 중 적어도 하나를 포함하는, 무선 통신 방법.
  11. 무선 네트워크의 환경을 측정하는 측정부;
    상기 무선 네트워크의 환경을 이용하여, 기회적 간섭정렬 및 반복적 간섭정렬의 예상 스루풋들을 계산하는 계산부;
    상기 예상 스루풋들에 기초하여, 기회적 간섭정렬 또는 반복적 간섭정렬 중 어느 하나의 간섭정렬 기법을 선택하는 선택부; 및
    상기 선택된 간섭정렬 기법에 기초하여, 사용자 단말과 통신을 수행하는 통신부
    를 포함하고,
    상기 계산부는,
    상기 무선 네트워크의 환경 및 간섭정렬 기법에 따른 프레임 오버헤드를 고려하여, 기회적 간섭정렬 및 반복적 간섭정렬의 예상 스루풋들을 계산하는 통신 장치.
  12. 삭제
  13. 제11항에 있어서,
    상기 계산부는,
    상기 기회적 간섭정렬의 스케줄링 시간, 프레임 주기 및 상기 무선 네트워크의 환경에 기초하는 합전송률을 이용하여 기회적 간섭정렬의 예상 스루풋을 계산하는, 통신 장치.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 계산부는,
    상기 반복적 간섭정렬의 반복 횟수, 반복적 간섭정렬의 반복 시간, 프레임 주기 및 상기 무선 네트워크의 환경에 기초하는 합전송률을 이용하여 반복적 간섭정렬의 예상 스루풋을 계산하는, 통신 장치.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 측정부는,
    상기 무선 네트워크의 전송 안테나의 개수, 수신 안테나의 개수, 통신 장치의 개수, BSS당 사용자 단말의 개수, 타겟 SNR 중 적어도 하나를 측정하는, 통신 장치.
  16. 통신을 수행하고자 하는 통신 장치에 접속하는 접속부; 및
    상기 통신 장치와 간섭정렬 기법에 기초하여 통신을 수행하는 통신부
    를 포함하고,
    상기 간섭정렬 기법은,
    상기 통신 장치에 의해 측정된 무선 네트워크의 환경을 이용하여, 기회적 간섭정렬 및 반복적 간섭정렬의 예상 스루풋들이 계산되고,
    상기 예상 스루풋들에 기초하여, 기회적 간섭정렬 또는 반복적 간섭정렬 중 어느 하나로 선택되고,
    상기 기회적 간섭정렬 및 반복적 간섭정렬의 예상 스루풋들은,
    상기 무선 네트워크의 환경 및 간섭정렬 기법에 따른 프레임 오버헤드에 기초하여 계산되는 사용자 단말.
  17. 삭제
  18. 제16항에 있어서,
    상기 기회적 간섭정렬의 예상 스루풋은,
    상기 기회적 간섭정렬의 스케줄링 시간, 프레임 주기 및 상기 무선 네트워크의 환경에 기초하는 합전송률에 기초하여 계산되는, 사용자 단말.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 반복적 간섭정렬의 예상 스루풋들은,
    상기 반복적 간섭정렬의 반복 횟수, 반복적 간섭정렬의 반복 시간, 프레임 주기 및 상기 무선 네트워크의 환경에 기초하는 합전송률에 기초하여 계산되는, 사용자 단말.
  20. 제16항에 있어서,
    상기 무선 네트워크의 환경은,
    상기 무선 네트워크의 전송 안테나의 개수, 수신 안테나의 개수, 통신 장치의 개수, BSS당 사용자 단말의 개수, 타겟 SNR 중 적어도 하나를 포함하는, 사용자 단말.
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