KR20080033189A - 무선 주파수 제어 방법 - Google Patents

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루센트 테크놀러지스 인크
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Abstract

본 발명은 무선 통신 시스템에서 기지국[105(1)]과 연관된 복수의 안테나로부터 복수의 이동국 사용자 중의 적어도 하나의 이동국 사용자[115(1), 115(n)]로의 하향 링크(110)를 통한 무선 주파수 전송을 제어하기 위한 방법 및 장치를 제공한다. 이 방법은 그로부터 채널의 상태를 지시하는 피드백 정보에 기초하여 복수의 이동국 사용자의 이동국 사용자에 대응하는 채널을 트래킹하는 단계를 포함한다. 이 방법은 복수의 이동국 사용자의 트래킹된 채널에 기초하여 적어도 하나의 이동국 사용자에 대해 방향성 전송을 스케쥴링하는 단계를 더 포함한다.
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무선 통신 시스템, 기지국, 이동국, 하향 링크, 안테나, 무선 주파수 전송, 채널 트래킹, 방향성 전송 스케쥴링

Description

무선 주파수 제어 방법{SCHEDULING MULTI-USER TRANSMISSION IN THE DOWNLINK OF A MULTI-ANTENNA WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}
본 발명은 일반적으로 원격 통신(telecommunication)에 관한 것으로서, 특히 무선 통신에 관한 것이다.
무선 통신 시스템 또는 이동 원격 통신 시스템은 일반적으로 무선 통신 디바이스의 상이한 사용자 또는 가입자에게 상이한 유형의 서비스를 제공한다. 무선 통신 시스템은 일반적으로 이동국(MS)과 무선 통신 링크를 설정할 수 있는 하나 이상의 기지국(BS)을 포함한다. 이동국(MS)과 기지국(BS) 사이의 무선 통신 링크는 이동국으로부터 기지국으로의 상향 링크와 역방향으로의 하향 링크를 사용할 수 있다.
상향 링크 및 하향 링크를 사용하여, 제어 및 사용자 정보 양자 모두는 무선 주파수(RF) 신호와 같은 적합한 무선 통신 매체를 사용할 수 있는 공중 인터페이스를 통해 이동국과 기지국 사이에서 전송될 수 있다. 접속 또는 세션을 위한 무선 통신 링크를 설정하기 위해, 기지국은 일반적으로 무선 주파수 신호를 전송하고 수신하기 위한 무선 송수신기를 포함한다. 상향 링크를 통해, 신호화 정보 및 사용자 정보가 공중 인터페이스를 통해 기지국에서 수신될 수 있다. 하향 링크를 통 해, 신호화 정보 및 사용자 정보는 기지국으로부터 지정된 무선 주파수 채널 상의 공중 인터페이스를 통해 전송될 수 있다.
예를 들면, 다수의 안테나(Nt)를 갖는 기지국으로부터의 무선 통신 시스템의 하향 링크는 일반적으로 동일한 무선 통신 자원을 경쟁하는 복수의 사용자(K)에 서비스할 수 있다. 이동국과 같은 사용자 단말기는 수신 안테나 또는 다수의 수신 안테나를 포함할 수 있다. 사용자 채널을 사용하여, 기지국으로부터 MS로의 전송이 하향 링크를 통해 예를 들면 크기(T)의 시간 슬롯에서 수행될 수 있다. 상이한 사용자 채널이 시간 슬롯 중에 일정하게 남아 있을 수 있지만, 하나의 시간 슬롯으로부터 다른 시간 슬롯으로 변화될 수 있다. 기저 대역 복소수(complex) 표현에서, k번째 사용자(k=1...K)의 수신된 신호는 yk(n)=hk(n)x(n)+vk(n)(식 1)으로 주어지고, 여기서 yk(n):1×T는 수신된 신호이고, hk(n):1×Nt는 시간 슬롯(n)에서의 k번째 사용자 채널이고, x(n):Nt×T는 BS에서의 전송된 신호이고, {vk(n):1×T}n,k는 분포 CN(0,σ2IT)를 갖는 복소수 랜덤 벡터의 시퀀스이다. 전송된 출력은 P(E(∥x(n)∥2)=TP)로 고정되고,
Figure 112007094579184-PCT00001
에 의한 신호 대 노이즈비(SNR)를 나타낸다. ∥∥은 프로베니우스 놈(Frobenius norm)을 나타낸다.
기지국은 소정의 시간에 단일 사용자를 서비스할 수 있다. 그러나, 복수의 사용자를 서비스할 때, 기지국은 무선 네트워크의 네트워크 성능을 최적화하기 위 해 상이한 사용자에 대한 전송을 스케쥴링할 수 있다. 무선 통신 시스템 용량을 최대화하기 위해, 기지국은 가장 양호한 순시 채널을 갖는 사용자에 전송할 수 있다. 그러나, 이러한 해결책은 사용자간의 자원의 할당의 공평성을 보장하지 못할 수 있다. 더욱이, 이 해결책은 낮은 이동도를 갖는 사용자에 대해 그리고/또는 기지국으로부터 비교적 원거리에 위치될 수 있는 사용자에 대해 증가된 지연 및 감소된 처리량에 기초하여 열악한 서비스 품질의 제공을 초래할 수 있다.
단일 전송 안테나를 갖는 기지국에 대해, 공평성 및 원하는 서비스 전달을 제공하는 하나의 접근법은 비례 공평 스케쥴링(PFS)을 수반한다. Tc 시간 슬롯의 주어진 최대 지연 제한 하에서의 사용자간의 자원의 할당에서의 공평성을 보장하기 위해, PFS에 기초하는 스케쥴링 알고리즘은 기지국에서 단일 전송 안테나를 사용한다. 이 알고리즘에서, 각각의 사용자는 이동국으로부터 기지국으로와 같은 사용자 단말기로부터의 피드백에 기초하는 요구 데이터 전송율[Rk(n)]을 갖는다. 스케쥴링 알고리즘은 모든 활성 사용자간에 최대
Figure 112007094579184-PCT00002
을 갖는 사용자(k*)에 전송하도록 결정하고, 여기서
Figure 112007094579184-PCT00003
(식 2)이고, 평균 처리량인 Tk(n)은 이하와 같이 갱신될 수 있다.
Figure 112007094579184-PCT00004
여기서, Rk(n)은 기지국에서 수신된 채널 피드백에 기초한다.
기지국은 모든 사용자의 순시 채널의 완전한 인식을 얻을 수 있는 것으로 고려하고 가우시안 입력 및 강력한 코드(powerful code)를 고려하면, 기지국은 Rk(n)=ln2(1+ρ｜hk(n)｜2)에 의해 주어지는 채널 용량을 성취할 수 있고, 여기서 ｜｜는 복소수 스칼라의 놈을 나타낸다. 본래 PFS에 기초하는 스케쥴링 알고리즘은 사용자 채널이 하나의 시간 슬롯으로부터 다음 슬롯으로 거의 동일하도록 Rk(n)에 대해 충분히 평활하게 변경하는 것으로 가정하지만, PFS에 기초하는 스케쥴링 알고리즘은 채널 변동이 작은 크기인 저속 변경 환경의 경우에 비효율적이게 된다.
성능을 향상시키기 위해, 무선 통신 시스템은 다중 입력/다중 출력(MIMO) 통신 기술을 이용할 수 있다. MIMO 통신 기술은 일반적으로 고속으로 신호를 무선 전송하고 수신하기 위해 다중 안테나를 사용하여, 무선 네트워크의 용량을 증가시킨다. 예를 들면, MIMO 무선 네트워크는 이동 단말기 및 기지국에서 다중 안테나를 사용할 수 있다. MIMO 무선 네트워크가 고속 이동 데이터 전송을 제공하는 것을 가능하게 하기 위해, 기지국은 다수의 안테나를 포함하여, 공간적 프로세싱에서 의 이득을 얻을 수 있다. 다중 안테나 접근법에서, 공간적 프로세싱의 몇몇 특정 이점은 빔형성, 공간적 다중화(multiplexing) 및 공간적 다이버시티의 이득을 포함한다. 즉, 다중 안테나 접근법에서의 공간적 프로세싱은 어레이 이득, 다이버시티 이득, 공간적 다중화 이득 및 간섭 억제 이득을 포함하는 기초 이득을 활용할 수 있다.
다중 안테나 기술의 사용은 복수의 안테나를 갖는 이동국과 같은 수신기와 기지국의 송수신기에 대한 무선 액세스 네트워크에 통합될 수 있다. 기지국에서의 다수의 안테나의 사용은 빔형성을 수반할 수 있기 때문에, 단일 안테나에 대해 설계된 PFS에 기초하는 스케쥴링 알고리즘은 다중 안테나 접근법에 대해 부적절할 수 있다. 빔형성의 사용은 MIMO 무선 네트워크에서의 방향성 전송의 구현을 가능하게 한다. 예를 들면, 빔형성은 어레이 및 간섭 거절 이득을 활용하도록 특정 공간 방향에서 빔을 집속하기 위해 다중 안테나를 사용한다. 단일 링크의 경우에, 송신기 및/또는 수신기는 채널 인식의 양에 따라 그 안테나 가중치를 적용하고 따라서 어레이 이득을 성취할 수 있다. 다중 사용자 경우에, 빔형성은 상이한 사용자로의 상이한 안테나 가중치의 할당에 의해 공간적 선택도를 가능하게 하여, 이에 의해 간섭 거절 및 다중 사용자 다이버시티 이득을 성취한다.
고속 데이터 전송을 제공하기 위해, 일 빔형성 접근법은 다수의 전송 안테나를 갖는 기지국에 대한 기회 빔형성(Opportunistic Beamforming)(OB)을 사용한다. 기회 빔형성은 채널 다이내믹(channel dynamics)을 인위적으로 증가시키도록 랜덤 빔형성 벡터 w(n):Nt×1을 사용한다. 다음, 수신된 신호는 ∥w(n)∥2을 갖는 형태 yk(n)=hk(n)w(n)b(n)+vk(n)을 취한다. 시퀀스 w(n)은 하나의 슬롯으로부터 다음 슬롯으로 대략 동일하게 남아 있도록 전체 채널 이득 ｜hk(n)w(n)｜에 대해 충분히 저속으로 변경될 수 있다. PFS를 적용하면, OB 기반 스케쥴링 알고리즘에 대해, 피드백은 ｜hk(n-1)w(n-1)｜로서 정해지고, 가우시안 입력에 대한 요구 데이터 전송율은 Rk(n)=ln2(1+ρ｜hk(n-1)w(n-1)｜2)으로 주어질 수 있다.
다중 사용자 다이버시티 이득을 사용함으로써, 랜덤 기회 빔형성은 일반적으로 성능을 향상시킬 수 있다. 그러나, 몇몇 경우에, 이러한 OB 기반 스케쥴링 알고리즘은 임의의 성능 이득을 제공하지 못할 수 있고 준최적(suboptimal) 프로세싱이 대신에 성능의 손실을 초래할 수 있다. 예를 들면, 채널이 기지국에서 완전히 인식되고 PFS가 사용되는 경우와 OB 기반 스케쥴링 알고리즘의 사용이 비교될 때, OB 기반 스케쥴링 알고리즘은 임의의 w(n)에 대해 비교적 낮은 성능을 제공한다. 즉, 이득 ｜hk(n)w(n)｜≤∥hk(n)∥은 최적 빔형성보다 낮은 것으로 판명되었고, 여기서
Figure 112007094579184-PCT00005
이다. 성능의 차이는 제한된 수의 사용자 및/또는 비교적 작은 최대 지연 제한(Tc)의 경우에 특히 중요해진다.
더욱이, OB 기반 스케쥴링 알고리즘은 피드백의 신뢰성을 감소시키고 무선 통신 시스템의 성능을 저하시키는 가변 빔(changing beam)을 도입한다. 최적 빔형성의 사용은 무선 통신 시스템이 최대 가능한 이득을 성취하는 것을 가능하게 할 수 있다. 그러나, 이 접근법은 채널 상태 정보에 대한 피드백의 비교적 더 높은 요구를 유도한다.
이하에는 본 발명의 몇몇 특징의 기초적인 이해를 제공하기 위해 본 발명의 간단한 요약이 제공된다. 이 요약은 본 발명의 철저한 개요는 아니다. 본 발명의 중요한 또는 중대한 요소를 식별하거나 또는 본 발명의 범주를 한정하도록 의도되는 것은 아니다. 유일한 목적은 후술되는 더 상세한 설명의 서문으로서 간단한 형태로 몇몇 개념을 제시하기 위한 것이다.
본 발명은 전술된 문제점의 하나 이상을 극복하거나, 또는 그 영향을 적어도 감소시키는 것에 관한 것이다.
본 발명의 일 예시적인 실시예에서, 무선 통신 시스템에서 기지국과 연관된 복수의 안테나로부터 복수의 이동국 사용자 중의 적어도 하나의 이동국 사용자로의 하향 링크를 통한 무선 주파수 전송을 제어하기 위한 방법이 제공된다. 이 방법은 그로부터 채널의 상태를 지시하는 피드백 정보에 기초하여 적어도 하나의 이동국 사용자에 대응하는 채널을 트래킹하는 단계를 포함한다. 이 방법은 복수의 이동국 사용자의 트래킹된 채널에 기초하여 적어도 하나의 이동국 사용자에 대해 방향성 전송을 스케쥴링하는 단계를 더 포함한다.
본 발명은 유사한 도면 부호가 유사한 요소를 식별하고 있는 첨부 도면과 관련하여 취한 이하의 설명을 참조하여 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 예시적인 실시예에 따른 기지국의 안테나로부터 하향 링크에서의 다중 사용자 전송을 스케쥴링할 수 있는 기지국과 같은 액세스 지점을 포함하는 다중 입력/다중 출력(MIMO) 통신이 가능한 무선 통신 시스템을 개략적으로 도시하고 있는 도면.
도 2는 본 발명의 일 예시적인 실시예에 따른 채널 트래커(tracker), 스케쥴러 및 빔형성기를 포함하는 기지국과, MIMO 채널에서 하향 링크를 통해 복수의 사용자로의 무선 주파수 전송을 제어하기 위한 검출기 및 채널 추정기를 포함하는 이동국을 개략적으로 도시하고 있는 도면.
도 3은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 시간, 주파수 및/또는 공간에서의 스케쥴링 알고리즘을 사용하는 다중 사용자 MIMO 스케쥴러를 개략적으로 도시하고 있는 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 1에 도시되어 있는 무선 통신 시스템의 기지국에서 빔형성 전송을 최적화하도록 공간-시간 필터에 빔형성 가중치를 사용하기 위한 양식화된 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 2에 도시되어 있는 무선 통신 시스템의 기지국과 연관된 다수의 안테나로부터 복수의 사용자로의 하향 링크를 통한 무선 주파수 전송을 제어하는 방법을 구현하기 위한 양식화된 도면.
도 6은 본 발명의 일 예시적인 실시예에 따른 단일 전송 안테나에 대한 통상 의 PFS 알고리즘, 다중 전송 안테나에 대한 기회 빔형성 및 채널 트래킹에 의한 최적화된 다중 사용자 MIMO 스케쥴링을 사용하여 성능 이득의 비교를 도시하는 도면.
도 7은 본 발명의 일 예시적인 실시예에 따른 상이한 피드백 전송율을 갖는 채널 트래킹에 의한 최적화된 다중 사용자 MIMO에 대한 성능 이득의 비교를 도시하는 도면.
본 발명은 다양한 수정 및 대안의 형태가 가능하지만, 특정 실시예가 도면에 예로서 도시되어 있고 본 명세서에서 상세히 설명된다. 그러나, 특정 실시예의 설명은 본 발명을 개시된 특정 형태에 한정하는 것은 아니고, 반대로 첨부된 청구범위에 의해 규정되는 본 발명의 사상 및 범주 내에 있는 모든 수정, 등가물 및 대안을 커버하는 것으로 의도된다.
본 발명의 예시적인 실시예가 후술된다. 명료화를 위해, 실제 구현의 모든 특징이 본 명세서에 설명되는 것은 아니다. 물론 임의의 이러한 실제의 실시예의 개발에서, 무수히 많은 구현-특정 결정이 시스템 관련 및 비즈니스 관련 제한에의 순응과 같은 개발자의 특정 목표를 성취하도록 이루어질 수 있고, 이는 일 구현으로부터 다른 구현으로 다양할 수 있다는 것이 이해될 수 있을 것이다. 더욱이, 이러한 개발은 복잡하고 시간 소모적일 수 있지만, 그럼에도 본 개시 내용의 이익을 갖는 당업자들에 착수되는 관례일 수 있다는 것이 이해될 수 있을 것이다.
일반적으로, 무선 통신 시스템의 기지국과 연관된 다수의 안테나로부터 복수의 사용자로의 하향 링크를 통한 무선 주파수 전송을 제어하기 위한 장치 및 방법 이 제공된다. 이 방법은 그로부터의 채널 상태를 지시하는 피드백 정보에 기초하여 복수의 사용자의 각각의 사용자에 대응하는 채널을 트래킹하는 단계를 포함한다. 이 방법은 트래킹된 채널에 기초하여 복수의 이동국간의 사용자의 이동국에 대한 방향성 전송을 위해 사용자를 스케쥴링하는 단계를 더 포함한다. 이 방식으로, 다중 사용자 전송이 고속 무선 데이터 네트워크에서 기지국의 다중 안테나로부터 하향 링크에서 스케쥴링될 수 있다. 다중 사용자 스케쥴링은, 예를 들면 사용자 채널을 트래킹하고 최적 빔형성 가중치를 사용하여 가장 양호한 채널 조건을 갖는 복수의 사용자에 전송(스케쥴링)하기 위한 정량화된 피드백의 형태의 기지국인 액세스 지점의 송신기에서 이용 가능한 채널 상태 정보를 사용할 수 있다. 이러한 채널 트래킹에 의한 다중 사용자 스케쥴링은 다중 입력/다중 출력 통신을 위한 시스템 용량을 최대화할 수 있다. 상이한 사용자 채널은 각각의 사용자로부터 보여지는 채널을 정량화하는 낮은 전송율 피드백에 기초하여 재구성될 수 있다. 다중 사용자 스케쥴링 환경이 기지국에서 최소 수정을 갖고 비교적 간단하게 복수의 이동국에서 수신기 아키텍처를 유지하면서 이 재구성을 위해 사용될 수 있다.
도 1을 참조하면, 다중 입력/다중 출력(MIMO) 통신이 가능한 무선 통신 시스템(100)은 본 발명의 일 예시적인 실시예에 따른 다중 안테나 환경과 연관된 하향 링크(110)에서의 다중 사용자 전송을 스케쥴링할 수 있는 제 1 및 제 2 기지국(BS)[105(1-k)]과 같은 제 1 및 제 2 액세스 지점(AP)을 포함하여 도시되어 있다. 무선 통신 시스템(100)에서, 제 1 및 제 2 기지국[105(1-k)]은 고속 무선 데이터 네트워크(12)와 같은 무선 네트워크를 통해 복수의 이동국(MS)[115(1-N)]에 무선 접속성(connectivity)을 제공할 수 있다.
셀룰러 네트워크와 같은 고속 무선 데이터 네트워크(120)는 임의의 하나 이상의 바람직한 무선 액세스 기술 또는 프로토콜을 사용할 수 있다. 무선 액세스 기술 또는 프로토콜의 예는 코드 분할 다중 접속(CDMA, cdma2000) 프로토콜, 광대역 CDMA(W-CDMA) 프로토콜, 범용 이동 통신 시스템(UMTS) 프로토콜, 이동 통신용 글로벌 시스템(GSM) 프로토콜 등을 포함한다. 무선 접속성은 3세대(3G) 및 4세대 네트워크(4G)를 포함하는 바람직한 세대 중 임의의 하나에 따라 제공될 수 있다. 무선 접속성은, 애드-혹(ad-hoc) 네트워크 및 높은 데이터 전송율에 대한 다수의 캐리어를 가로질러 데이터를 전송하는 변조 기술을 사용하는 직교 주파수 분할 다중(OFDM) 네트워크를 포함하는 바람직한 변조 방안 중 임의의 하나에 따라 제공될 수 있다.
제 1 기지국[105(1)]은 복수의 MS[115(1-N)]로부터 MIMO 통신을 전송하고 수신하기 위한 다수의 안테나[125(1-m)]를 포함할 수 있다. 제 1 기지국[105(1)]은 사용자로부터의 채널 상태를 지시하는 피드백[140(1-N)] 정보에 기초하여 복수의 사용자의 각각의 사용자에 대응하는 채널, 즉 사용자 채널(135)을 트래킹할 수 있다. 제 1 기지국[105(1)]은 트래킹된 사용자 채널(135)에 기초하여 복수의 이동국[115(N-1)] 중에 사용자의 이동국[115(1)]으로의 방향성 전송을 위해 사용자를 스케쥴링할 수 있다. 이동국[115(1)]은 제 1 기지국[105(1)]으로부터 MIMO 통신을 전송하고 수신하기 위한 다수의 안테나[142(1-N)]를 포함할 수 있다.
복수의 이동국[115(1-N)]으로의 RF 전송을 가능하게 하기 위해, 제 1 기지 국[105(1)]은 송신기(145)를 포함할 수 있다. 사용자 채널(135)을 트래킹하기 위해, 송신기(145)는 채널 트래커(150)를 더 포함할 수 있다. 송신기(145)는 트래킹된 사용자 채널(135)에 기초하여 방향성 전송을 위한 복수의 지시를 생성하기 위한 빔형성기(155)를 포함할 수 있다. 송신기(145)는 선택된 사용자의 이동국[115(1)]으로의 방향성 전송을 위해 사용자를 스케쥴링하기 위한 스케쥴러(160)를 더 포함할 수 있다.
제 1 기지국[105(1)]과 연관된 다수의 안테나[125(1-m)]를 사용하여, 송신기(145)는 스케쥴링된 사용자의 이동국[115(1)]으로 무선 주파수 전송을 전송할 수 있다. 제 1 기지국[105(1)]은 트래킹된 사용자 채널(135)과 연관된 피드백[140(1)] 정보의 샘플의 이용 가능성에 기초하여 스케쥴링된 사용자의 채널의 추정의 지시를 사용할 수 있다.
복수의 이동국[115(1-N)]의 각각의 이동국(115)은 대응 사용자의 채널에 대한 채널 이득을 추정할 수 있다. 제 1 기지국[105(1)]은 정량화된 피드백으로서 피드백 신호화시에 복수의 이동국[115(1-N)]의 각각의 이동국으로부터 채널 이득을 수신할 수 있다. 복수의 이동국[115(1-N)]의 각각의 이동국의 피드백 데이터 전송율을 제어함으로써, 피드백 정보의 목표 레벨에 기초하여, 피드백 데이터 전송율은 소정의 피드백 전송율 제어를 제공하는 전송율로 감소될 수 있다. 소정의 전송율 피드백 제어를 제공하기 위해, 무선 통신 시스템(100)은 적응성 피드백 루프를 사용할 수 있다.
두 개의 기지국[105(1-k)]이 도 1에 도시되어 있지만, 본 개시 내용의 이익 을 갖는 당업자는 임의의 바람직한 수의 기지국(105)이 사용될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 때때로 액세스 지점이라 칭하는 제 1 및 제 2 기지국[105(1-k)]의 각각은 고속 무선 데이터 네트워크(120) 내의 연관 지형학적 영역에 접속성을 제공할 수 있다. 고속 무선 데이터 네트워크(120)는 도 1에 제 1 및 제 2 기지국[105(1-k)]을 포함하는 것으로 도시되어 있지만, 당업자는 고속 무선 데이터 네트워크(120)의 부분이 하드웨어, 소프트웨어, 또는 이들의 조합을 사용하여 다른 구성 요소를 포함하도록 임의의 수의 방식으로 적합하게 구현될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 고속 무선 데이터 네트워크는 당업자에게 공지되어 있고, 따라서 명료화를 위해, 단지 본 발명과 관련된 고속 무선 데이터 네트워크(120)의 특징들만이 본 명세서에서 설명될 것이다.
이동국[115(1)]은 기지국[105(1-k)]의 셀로서 칭하는 중첩 커버리지 구역을 가로질러 이동할 수 있다. 그러나, 이동국[115(1)]은 두 개 이상의 셀에, 또한 몇몇 경우에는 동일한 셀 상의 두 개의 섹터와 동시에 통신하여, 임의의 하나의 셀로부터의 신호가 호출을 유지하기에 충분히 강하지 않을지라도 호(call)가 지속되게 할 수 있다. 이동국[115(1-N)]의 예는, 이들에 한정되는 것은 아니지만 고속 무선 데이터 네트워크(120)에서 동작하기 위해 무선 통신 시스템(100)을 이용하는 휴대 전화 및 개인 휴대 정보 단말(PDA)을 포함하는 무선 통신 디바이스의 호스트를 포함할 수 있다. 이동국(115)의 다른 예는 스마트폰, 문자 메시징 디바이스 등을 포함할 수 있다.
무선 통신 시스템(100)에서, 제 1 기지국[105(1)]과 이동국[115(1)] 사이에 메시지를 통신하는 이동 통신이 무선 주파수(RF)를 경유하여 공중 인터페이스(165)를 통해 발생할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 하향 링크(110)는 복수의 이동국[115(1-N)]에 메시지를 제공할 수 있다. 메시지는 트래픽 패킷 및 신호화 메시지를 포함할 수 있다. 이동국[115(1)]은 역방향 링크(도시 생략)를 통해 제 1 기지국[105(1)]에 메시지를 전송할 수 있다.
제 1 기지국[105(1)]에서의 채널 트래커(150)는 빔형성기(155)가 최적 빔형성을 수행하는 것을 가능하게 하는 낮은 피드백 전송율을 사용하여 사용자 채널(135)을 트래킹할 수 있다. 이를 위해, 일 실시예에서, 스케쥴러(160)는 다중 사용자 스케쥴링을 수행하기 위한 비례 공평 스케쥴링(PFS)에 기초하는 스케쥴링 알고리즘을 사용한다.
다중 사용자 스케쥴링은 사용자 채널(135)을 트래킹하고 최적 빔형성 가중치를 사용하여 가장 양호한 채널 조건을 갖는 복수의 사용자에 전송(스케쥴링)하기 위한 정량화된 피드백의 형태의 송신기(145)에서 이용 가능한 채널 상태 정보를 사용할 수 있다. 이러한 채널 트래킹에 의한 다중 사용자 스케쥴링은 MIMO 통신을 위한 무선 통신 시스템(100)의 시스템 용량을 최대화할 수 있다. 제 1 기지국[105(1)]은 각각의 사용자로부터 보여지는 채널을 정량화하는 낮은 전송율 피드백에 기초하여 상이한 사용자 채널(135)을 재구성할 수 있다. 다중 사용자 스케쥴링 환경이 제 1 기지국[105(1)]에서의 최소의 수정을 갖고 비교적 간단하게 복수의 이동국[115(1-N)]에 수신기(도시 생략) 아키텍처를 유지하면서 이 재구성을 위해 사용될 수 있다.
이 방식으로, 무선 통신 시스템(100)은 MIMO 통신을 위한 다수의 안테나[125(1-m)]를 포함하는 제 1 기지국[105(1)]에서 다중 사용자 스케쥴링을 최적화할 수 있다. 낮은 전송율 피드백 신호화를 사용함으로써, 스케쥴링(가장 양호한 채널 조건을 갖는 사용자의) 및 전송 빔형성 가중치 양자 모두가 최적화될 수 있다. 단일 안테나를 위한 비례 공평 스케쥴링을 사용하는 대신에, 무선 통신 시스템(100)은 다중 안테나 이득을 사용할 수 있다. 마찬가지로, 무선 통신 시스템(100)은 기회 빔형성을 사용하지 않고 최적 빔형성 이득을 얻을 수도 있다. 다중 안테나 프로세싱(추정/검출)이 제공되지 않으면 수신기의 어떠한 수정도 요구되지 않을 수 있다. 채널 트래킹은 예를 들면 칼만 필터링(Kalman filtering)을 사용하여 적응 시간/실시간으로 수행될 수 있기 때문에, 제 1 기지국[105(1)]의 BS 복잡성은 상당히 영향받지 않을 수 있다.
빔형성기(155)는 빔형성 가중치의 시퀀스를 사용하여 공간-시간 필터를 제공할 수 있다. 빔형성은 트래킹된 사용자 채널(135)에 기초하여 신호 대 노이즈비를 최대화할 수 있다.
랜덤 빔형성기와 같은 빔형성기(155)를 사용함으로써, 무선 통신 시스템(100)은 사용자 채널(135)의 각각의 전 채널(full channel)의 피드백을 회피할 수 있다. 그 결과, 특히 다중 안테나의 사용의 경우에 오버헤드 신호화의 상당한 절약이 발생한다. 피드백 신호화의 이 제한된 양은 각각의 사용자에 의해 보여지는 채널 복소수 이득의 피드백[140(1-m)] 정보에 할당될 수 있다. 빔형성 가중치[w(n)]의 바람직한 시퀀스를 사용하여, 제 1 기지국[105(1)]은 상이한 사용자의 사용자 채널(135)을 트래킹할 수 있다. 각각의 이동국(115)은 대응 사용자 채널 이득을 추정하고 정량화된 피드백 보고로서 제 1 기지국[105(1)]에 채널 이득을 전송한다. 예를 들면, 정량화된 피드백 보고는,
αk(n)=hk(n-1)w(n-1)+ηk(n)
으로 나타낼 수 있고, 여기서 ηk(n)은 정량화된 피드백에 의해 도입되는 에러를 나타내고, 제로 평균 복소수 가우시안 분포 ηk(n)~CN(0,σ2 η)에 기초할 수 있고, 복소수 이득 hk(n-1)w(n-1)의 추정 및 정량화 에러를 고려할 수 있다. 예시되어 있는 실시예에서, 상이한 사용자 채널(135)이 통상의 자기 회귀 모델에 기초하여 시간이 변경될 수 있다. 이러한 자기 회귀 모델에서, 채널은 채널 다이내믹에 관련된 파라미터와 과거의 실현의 선형 조합일 수 있다. 최하위 선험(a priori) 정보를 사용하는 일 예시적인 자기 회귀 모델은 AR(1)로서 공지되어 있고, 이에 따라 채널의 상태 평가식은 hk(n)=λkhk(n-1)+uk(n)이고, 여기서 λk는 채널 다이내믹 ｜λk｜<1에 관련된 파라미터이다. uk(n)은 시간 슬롯(n)에서의 사용자(k)의 채널을 나타내고 편차
Figure 112007094579184-PCT00006
을 갖는 제로 평균 복소수 가우시안 분포
Figure 112007094579184-PCT00007
에 기초한다.
실제 채널 및 채널 추정의 조인트 가우시안성(joint gaussianity)에 대해, 주어진 (αk(n),αk(n-1),...) hk(n)의 사후 분포(posteriori distribution)는 평균
Figure 112007094579184-PCT00008
및 공분산
Figure 112007094579184-PCT00009
을 갖는 가우시안이다. 평균
Figure 112007094579184-PCT00010
은 hk(n)의 최소 평균 제곱근 에러 추정에 대응한다. hk(n)의 실시간 추정(트래킹)은 각각의 사용자에 대한 칼만 필터링 알고리즘을 사용하여 낮은 연산 복잡성을 갖고 수행될 수 있다.
칼만 필터는 이하의 갱신된 식을 사용하여 실제 피드백 측정 αk(n) 및 과거의 추정
Figure 112007094579184-PCT00011
에 기초하여 전달된다
Figure 112007094579184-PCT00012
.
Figure 112007094579184-PCT00013
(식 3)
칼만 필터링에 기초하는 채널 트래킹은 빔형성 가중치[w(n)]의 선택에 무관할 수 있다. 각각의 사용자의 채널의 추정은 기대 빔형성기(OB) 대신에 통상의 빔형성의 사용을 가능하게 한다. 따라서, 사용자(k), 즉 이동국[115(1)]으로의 전송시에, 제 1 기지국[105(1)]은 실제 채널로서 추정된 채널을 사용할 수 있다. 제 1 기지국[105(1)]은 대응 빔형성 벡터
Figure 112007094579184-PCT00014
를 사용할 수 있고, Rk(n)=처리량k(n)=
Figure 112007094579184-PCT00015
(식 4)에 기초하여 (2)의 선택 절차를 적용할 수 있다. Rk(n)은
Figure 112007094579184-PCT00016
의 사후 분포를 사용하여 수치적으로 효과적인 방식으로 평가될 수 있다.
그러나, 본 개시 내용의 이익을 갖는 당업자는 본 발명이 칼만 필터링에 한정되는 것은 아니라는 것을 이해할 수 있을 것이다. 대안의 실시예에서, 적합한 필터는 제 1 기지국[105(1)]이 하향 링크(130)에서의 다중 사용자 전송을 제어하도록 상이한 능력 및/또는 부가의 능력을 제공할 수 있게 한다.
이제, 도 2를 참조하면, 제 1 기지국[105(1)]은 본 발명의 일 예시적인 실시예에 따른 MIMO 채널(200)에서의 하향 링크(110)를 통해 복수의 사용자로의 무선 주파수(RF) 전송을 제어하기 위한 채널 트래커(150), 스케쥴러(160) 및 빔형성기(155)를 포함하여 개략적으로 도시되어 있다. 게다가, 이동국[105(1)]은 채널 추정기(205) 및 검출기(210)를 포함하는 수신기(202)를 포함하여 도시되어 있다. MIMO 채널(200)은 다중 안테나/다중 사용자 신호 프로세싱을 수반하는 다중 사용자 이동 통신을 가능하게 할 수 있다.
하향 링크(110)에서, 제 1 기지국[105(1)] 또는 액세스 지점(AP)에서의 채널 상태 정보는 능동 사용자로부터 신호의 프로세싱을 가능하게 하여, 성능을 상당히 향상시키고 데이터 전송율을 실질적으로 증가시킨다. 채널 상태 정보가 피드백 데이터(215)로서 제 1 기지국[105(1)]에서 이용 가능해질 때, 송신기(145)는 채널 상태 정보에 기초하여 빔형성에 의해 다중 사용자 간섭을 감소시킬 수 있다. 제 1 기지국[105(1)]은 각각의 이용 가능한 안테나를 경유하여 상이한 데이터 스트림을 전송함으로써 공간적 다중화 이득을 얻도록 다수의 안테나[125(1-m)]를 이용한다. 이동국[115(1)]에 의해 신호화된 채널 품질의 지시로서 피드백되고 있는 제한된 채널 상태 정보만을 사용함으로써, 송신기(145)는 스케쥴링을 위해 적합한 사용자를 선택할 수 있다.
송신기(145)는 다중 안테나/다중 사용자 신호 프로세싱을 사용하여 다중 사용자 이동 통신을 위한 빔형성을 제공할 수 있다. 대부분의 전파 조건에서, 에너지는 공간 내에서 입체각(solid angle)의 서브섹션(subsection)만을 경유하여 수신 단말기에 도달한다. 다른 방향에서 전달된 에너지는 일반적으로 수신기에 대해 손실되고, 심지어 다른 수신기에 대한 해로운 간섭을 생성한다. 이동국[115(1)]으로부터의 채널 상태 정보에 기초하는 빔형성은 바람직한 방향으로부터 에너지를 수용하도록 관련 영역에서 또는 동등하게 전송된 에너지를 집중시킬 수 있다. 따라서, 에너지는 수신기(202), 즉 다른 이동국(115)에 대한 해로운 간섭을 생성하지 않을 수 있는 이동국[115(1)]에 대해 방향에서 전송될 수 있다. 이러한 빔형성에 기초하여 얻어진 연관된 이득은 하향 링크(110)의 신호 대 노이즈비(SNR)의 증가를 초래할 수 있다. 이러한 빔형성은 데이터(220)의 RF 전송에서의 방향성의 증가 및 주파수 및 시간 편차의 대응 감소와의 간섭을 능동적으로 제어하거나 또는 회피함 으로써 간섭 조건을 향상시킬 수 있다.
도 3을 참조하면, 도 1에 도시되어 있는 스케쥴러는 본 발명의 예시적인 실시예에 따라 시간, 주파수 및/또는 공간에서 스케쥴링 알고리즘(305)을 사용하는 다중 사용 MIMO 스케쥴러(300)를 포함하여 개략적으로 도시되어 있다. 일 실시예에서, 다중 사용자 MIMO 스케쥴러(300)는 모니터링된 채널 조건 중에 비교적 더 양호한 채널 조건을 갖는 복수의 사용자로부터 사용자를 스케쥴링할 수 있다. 복수의 사용자로부터 선택된 사용자를 스케쥴링하기 위해, 다중 사용자 MIMO 스케쥴러(300)는 소정의 빔형성 이득을 갖는 복수의 안테나 이득을 사용할 수 있다.
다중 사용자 MIMO 스케쥴러(300)는 무선 통신 시스템(100)에 대한 소정의 최대 시스템 용량 목표를 제공하도록 다중 사용자 스케쥴링 환경을 사용할 수 있다. 고속 무선 데이터 네트워크와 같은 무선 데이터 네트워크에서의 다중 사용자 스케쥴링 환경에 기초하여, 다중 사용자 MIMO 스케쥴러(300)는 하향 링크(110)의 스케쥴링 성능 지시기를 최적화할 수 있다. 고속 무선 데이터 네트워크(120)에서의 다중 사용자 스케쥴링 환경을 제공하기 위해, 다중 사용자 MIMO 스케쥴러(300)는 빔형성 가중 벡터의 성능 지시기를 최적화할 수 있다. 이 방식으로, 다중 사용자 MIMO 스케쥴러(300)는 사용자의 이동국(105)으로의 방향성 전송을 위해 선택된 사용자를 스케쥴링할 수 있다.
다중 사용자 MIMO 스케쥴러(300)에 대한 복수의 사용자의 각각의 사용자에 대응하는 채널을 트래킹하기 위해, 채널 트래커(150)는 적응 시간에 칼만 필터링을 사용할 수 있다. 이와 다르게, 채널 트래커(150)는 칼만 필터링을 사용하여 실시 간으로 복수의 사용자의 각각의 사용자에 대응하는 채널을 트래킹할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 스케쥴링 알고리즘(305)은 통상의 비례 공평 스케쥴링 기술에 기초할 수 있다. 스케쥴링 알고리즘(305)은 제 1 기지국[105(1)]에서 다수의 안테나[125(1-k)]로부터 시간, 주파수 및/또는 공간 차원에서 복수의 사용자의 방향성 전송을 스케쥴링할 수 있다. 사용자의 이동국[115(1)]으로의 방향성 전송을 위해 사용자를 스케쥴링하기 위해, 제 1 기지국[105(1)]은 제 1 기지국[105(1)]에서 사용자 채널(135)의 각각의 채널의 채널 복소수 이득의 피드백 데이터(215)를 얻도록 피드백 신호화를 할당할 수 있다. 제 1 기지국[105(1)]은 하향 링크(110)의 최대 처리량을 위해 빔형성 가중치의 시퀀스를 얻도록 가능화될 수 있다. 공간-시간 필터는 일 실시예에서 트래킹된 사용자 채널(135)에 기초하여 신호 대 노이즈비를 최대화하기 위해 빔형성을 제공하도록 빔형성 가중치의 시퀀스를 사용할 수 있다.
이제, 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 도 1에 도시되어 있는 무선 통신 시스템(100)에서의 제 1 기지국[105(1)]에서의 빔형성 전송을 최적화하기 위해 공간-시간 필터에 빔형성 가중치[400(1-k)]를 사용하기 위한 양식화된 표현이 도시되어 있다. 빔형성 가중치[400(1-k)]는 모니터링된 채널 조건에 기초하여 스케쥴링된 사용자에 무선 주파수 전송을 전송하기 위해 다수의 안테나[125(1-k)]를 사용하여 소정의 빔형성을 제공할 수 있다. 이를 위해, 빔형성기(155)는 전송 안테나[125a(1-k)]와 같은 다수의 안테나[125(1-k)]에 대한 안테나 출력 신호 벡터(410)에 소정의 빔형성 이득을 제공하는 빔형성 가중 벡터(405)를 승산한다. 복수의 가중된 안테나 스트림[415(1-k)]은 복수의 사용자[425(1-m)]의 선택된 사용자[425(1)]에 빔형성 신호(420)를 제공하도록 조합될 수 있다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 예시적인 실시예에 따른 도 2에 도시되어 있는 무선 통신 시스템(100)에서의 제 1 기지국[105(1)]과 연관된 다수의 안테나[125(1-k)]로부터 복수의 사용자[415(1-m)]로의 하향 링크(110)를 통한 무선 주파수 전송을 제어하는 방법을 구현하기 위한 양식화된 표현이 도시되어 있다.
블록 500에서, 채널 트래커(150)는 복수의 사용자[425(1-m)]의 각각의 사용자에 대응하는 채널, 즉 사용자로부터의 채널 상태를 지시하는 피드백[140(1-N)]에 기초하는 사용자 채널(135)을 트래킹할 수 있다. 블록 505에서, 다중 사용자 MIMO 스케쥴러(300)는 블록 510에 도시되어 있는 바와 같이 트래킹된 사용자 채널(135)에 기초하여 복수의 이동국[115(1-N)] 중의 사용자의 이동국[115(1)]으로의 방향성 전송을 위해 사용자[415(1)]를 스케쥴링할 수 있다. 빔형성기(155)는 예를 들면 트래킹된 사용자 채널(135)에 기초하는 방향성 전송을 위한 빔형성 가중치[400(1-k)]와 같은 복수의 지시를 생성할 수 있다. 복수의 안테나[125(1-k)]에 대한 빔형성 가중치[400(1-k)]를 사용하여, 송신기(145)는 선택된 사용자의 이동국[115(1)]으로의 하향 링크(110)를 통한 방향성 전송으로서 스케쥴링된 또는 선택된 사용자[415(1)]에 대한 무선 주파수(RF) 전송을 전송할 수 있다. 이 방식으로, 제 1 기지국[105(1)]은 블록 515에 지시되어 있는 바와 같이 무선 통신 시스템(100)에서의 RF 전송을 제어할 수 있다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 단일 전송 안테나에 대한 통 상의 PFS 알고리즘, 다중 전송 안테나에 대한 기회 빔형성 및 채널 트래킹에 의한 최적화된 다중 사용자 MIMO 스케쥴링을 사용하여 성능 이득의 비교가 도시되어 있다. 단일 전송 안테나(PFS-Nt=1-perfect-FB), OB(Opp-BF-perfect-FB) 및 채널 트래킹에 의한 최적화된 다중 사용자 MIMO 스케쥴링(Track-BF-perfect-FB)에 대한 PFS 알고리즘의 통상의 접근법의 성취된 성능 이득이 도시되어 있다. 모든 3개의 경우에, 이상적인 피드백(perfect-FB)이 정량화 에러를 무시하고 도시되어 있다.
마지막으로, 도 7은 본 발명의 일 예시적인 실시예에 따른 상이한 피드백 전송율을 갖는 채널 트래킹에 의한 최적화된 다중 사용자 MIMO 스케쥴링에 대한 성능 이득의 비교를 도시하고 있다. 도 6 및 도 7의 양자 모두에서, 시뮬레이션은 2048 FFT 크기를 갖는 OFDM 시스템에 대해 수행된다. 채널은 공간적 채널 모델(SCM)에 따라 생성된다. SCM 모델은 5 GHz 중심 주파수 및 100 MHz 대역폭에 대한 3세대 파트너쉽 프로젝트(3GPP)의 일반화이다. 채널의 최대 지연폭은 5 ㎲이고, 각각의 프레임은 5 OFDM 심벌 주기에 걸치고, 이는 0.1 ms에 대응한다. 수신기에서의 채널 측정 사이에 2 프레임의 지연을 가정하여 갱신된 채널을 갖는 전송이 AP에서 추정된다. 모든 사용자는 10 km/h의 동일한 속도를 갖는다. 빔형성 및 자원 할당은 서브 캐리어마다 독립적으로 적용되고, 수신 안테나의 수는 Nr=1로 고정되고, 지연 제한은 Tc=50으로 고정된다. 성능은 상이한 수의 사용자에 대한 처리량(b/s/Hz)의 관점에서 설명된다.
본 발명 및 대응하는 상세한 설명의 부분은 소프트웨어, 또는 알고리즘 및 컴퓨터 메모리 내의 데이터 비트의 동작의 상징적 표시(symbolic representation)의 관점에서 제시되었다. 이들 설명 및 표현은 당업자가 다른 당업자에게 이들의 작업의 실체를 효과적으로 전달하기 위한 것이다. 알고리즘은 본 명세서에서 사용되는 바와 같이 그리고 일반적으로 사용되는 바와 같이, 소정의 결과를 유도하는 단계의 자체 일관성 시퀀스로 고려된다. 단계는 물리량의 수학적인 조작을 필요로하는 것이다. 일반적으로, 필수적인 것은 아니지만, 이들 양은 저장되고, 전달되고, 조합되고, 비교되고 다른 방식으로 조작되는 것이 가능한 광학, 전기 또는 자기 신호의 형태를 취한다. 때때로 기본적으로는 공통의 사용의 이유로 때때로 이들 신호를 비트, 값, 요소, 심벌, 문자, 용어, 숫자 등으로서 칭하는 것이 편리한 것으로 판명되었다.
그러나, 이들 및 유사한 용어 모두는 적절한 물리적 양과 연관되고 단지 이들 양에 부착된 편리한 라벨이라는 것을 기억해야 한다. 달리 구체적으로 언급되지 않으면, 또는 논의로부터 명백한 바와 같이, "프로세싱" 또는 "연산" 또는 "계산" 또는 "판정" 또는 "표시" 등과 같은 용어는, 컴퓨터 시스템의 레지스터 및 메모리 내의 물리적인 전자량으로서 표현된 데이터를 조작하여 컴퓨터 시스템 메모리 또는 레지스터 또는 이러한 정보 저장, 전송 또는 표시 디바이스 내의 물리량으로서 유사하게 표현되는 다른 데이터로 변환하는 컴퓨터 시스템 또는 유사한 전자 연산 디바이스의 작용 및 프로세스를 칭한다.
또한, 본 발명의 소프트웨어 구현 특징은 일반적으로 소정 형태의 프로그램 저장 매체에 인코딩되거나 또는 소정 유형의 전송 매체 상에서 구현된다는 것을 주 목해야 한다. 프로그램 저장 매체는 자기형(예를 들면, 플로피 디스크 또는 하드 드라이브) 또는 광학형(예를 들면, 콤팩트 디스크, 판독 전용 메모리, 또는 "CD ROM")일 수 있고, 판독 전용형 또는 임의 접근형일 수 있다. 유사하게, 전송 매체는 쌍대동선, 동축 케이블, 광 파이버, 또는 당 기술 분야에 공지된 소정의 다른 전송 매체일 수 있다. 본 발명은 임의의 제공된 구현의 이들 양태에 의해 한정되는 것은 아니다.
전술된 본 발명은 첨부 도면을 참조하여 설명되었다. 다양한 구조, 시스템 및 디바이스가 설명을 위해서만 그리고 당업자에게 공지되어 있는 상세로 본 발명을 불명료하게 하지 않기 위해 도면에 개략적으로 도시되어 있다. 그럼에도, 첨부 도면은 본 발명의 예시적인 실시예를 설명하고 서술하기 위해 포함되었다. 본 명세서에 사용된 단어 및 구문은 당업자에 의한 이들 단어 및 구문의 이해와 일치하는 의미를 갖도록 이해되고 해석되어야 한다. 어떠한 용어 또는 구문의 특정 정의, 즉 당업자에 의해 이해되는 바와 같은 보통의 통상의 의미와는 상이한 정의도 본 명세서의 용어 또는 구문의 일치적인 사용에 의해 암시되도록 의도되지 않는다. 용어 또는 구문이 특정 의미, 즉 당업자에 의해 이해되는 것 이외의 의미를 갖도록 의도되는 경우에는, 이러한 특정 정의는 용어 또는 구문에 대한 특정 정의를 직접적으로 그리고 명백하게 제공하는 정의 방식으로 본 명세서에 표현적으로 설명될 것이다.
본 발명은 셀룰러 원격 통신 네트워크 환경에서 유용한 것으로서 본 명세서에 예시되었지만, 또한 다른 무선 환경에서의 적용을 갖는다. 예를 들면, 무선 환 경은 802.11(a), 802.11(b), 802.11(g), 블루투스 등을 포함할 수 있다. 본 발명은 두 개 이상의 사용자가 상호 접속되고 서로 통신하는 것이 가능한 임의의 무선 환경에서의 적용을 가질 수도 있다.
당업자는 본 명세서의 다양한 실시예에 예시되어 있는 다양한 시스템 레이어, 루틴, 또는 모듈이 실행 가능한 제어 유닛일 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 제어 유닛은 마이크로프로세서, 마이크로제어기, 디지털 신호 프로세서, 프로세서 카드(하나 이상의 마이크로프로세서 또는 제어기를 포함함), 또는 다른 제어 또는 연산 디바이스, 뿐만 아니라 하나 이상의 저장 디바이스 내에 포함된 실행 가능 명령을 포함할 수 있다. 저장 디바이스는 데이터 및 명령을 저장하기 위한 하나 이상의 기계 판독 가능 저장 매체를 포함할 수 있다. 저장 매체는 동적 또는 정적 임의 접근 메모리(DRAM 또는 SRAM), 소거 가능 및 프로그램 가능 판독 전용 메모리(EPROM), 전기적 소거 가능 및 프로그램 가능 판독 전용 메모리(EEPROM) 및 플래시 메모리와 같은 반도체 메모리 디바이스와, 고정형, 플로피, 제거 가능 디스크와 같은 자기 디스크와, 테이프를 포함하는 다른 자기 매체와, 콤팩트 디스크(CD) 또는 디지털 비디오 디스크(DVD)와 같은 광학 매체를 포함하는 상이한 형태의 메모리를 포함할 수 있다. 다양한 시스템 내에 다양한 소프트웨어 레이어, 루틴, 또는 모듈을 구성하는 명령이 각각의 저장 디바이스에 저장될 수 있다. 명령은 각각의 제어 유닛에 의해 실행될 때, 대응 시스템이 프로그래밍된 작용을 수행하도록 한다.
본 발명은 본 명세서의 교시의 이익을 갖는 당업자에게 명백한 상이하지만 등가의 방식으로 수정되고 실시될 수 있기 때문에, 전술된 특정 실시예는 단지 예시적인 것이다. 더욱이, 이하의 청구범위에 설명된 것 이외의 본 명세서에 나타내고 있는 구조 또는 디자인의 상세에 대해 어떠한 한정도 의도되지 않는다. 따라서, 전술된 특정 실시예는 변경되거나 또는 수정될 수 있고, 모든 이러한 변경은 본 발명의 범주 및 사상 내에 있는 것으로 고려된다. 따라서, 본 명세서에서 추구하는 보호 권리는 이하의 청구범위에 설명된 바와 같다.

Claims (10)

  1. 무선 통신 시스템에서 기지국과 연관된 복수의 안테나로부터 복수의 이동국 사용자 중의 적어도 하나의 이동국 사용자로의 하향 링크를 통한 무선 주파수 전송을 제어하는 무선 주파수 제어 방법에 있어서,
    상기 적어도 하나의 이동국 사용자로부터의 채널의 상태를 지시하는 피드백 정보에 기초하여 상기 적어도 하나의 이동국 사용자에 대응하는 채널을 트래킹하는 단계와,
    상기 복수의 이동국 사용자의 트래킹된 채널에 기초하여 상기 적어도 하나의 이동국 사용자에 대해 방향성 전송을 스케쥴링하는 단계를 포함하는
    무선 주파수 제어 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 이동국 사용자에 대해 방향성 전송을 스케쥴링하는 단계는,
    스케쥴링된 이동국 사용자의 트래킹된 채널에 기초하여 방향성 전송에 대한 복수의 지시를 생성하는 단계와,
    스케쥴링된 이동국 사용자로 무선 주파수 전송을 전송하기 위해 상기 기지국과 연관된 상기 복수의 안테나를 사용하는 단계를 더 포함하는
    무선 주파수 제어 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    트래킹된 채널과 연관된 피드백 정보의 샘플의 이용 가능성에 기초하여 스케쥴링된 이동국 사용자의 채널의 추정의 지시를 사용하는 단계를 더 포함하는
    무선 주파수 제어 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 복수의 이동국 사용자의 각각의 이동국이 대응 사용자의 채널에 대한 채널 이득을 추정하도록 하는 단계를 더 포함하는
    무선 주파수 제어 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    정량화된 피드백으로서 피드백 신호화에서 상기 기지국에서 상기 복수의 이동국 사용자의 각각의 이동국으로부터 채널 이득을 수신하는 단계와,
    상기 복수의 이동국 사용자의 각각의 이동국의 피드백 데이터 전송율을 제어하는 단계와,
    피드백 정보의 목표 레벨에 기초하여 소정의 피드백 전송율 제어를 제공하는 전송율로 상기 피드백 데이터 전송율을 감소시키는 단계를 더 포함하는
    무선 주파수 제어 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 이동국 사용자의 각각의 이동국의 채널 조건을 모니터링하는 단계와,
    상기 모니터링된 채널 조건에 대해 스케쥴링된 이동국 사용자의 이동국에서 소정의 성능을 얻도록 이동국으로부터 비교적 낮은 전송율 피드백을 사용하는 단계를 더 포함하는
    무선 주파수 제어 방법.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 복수의 이동국 사용자의 적어도 하나의 이동국 사용자에 대응하는 채널을 트래킹하는 단계는,
    칼만 필터링을 사용하여 적응 시간에 상기 복수의 이동국 사용자의 각각의 이동국에 대응하는 채널을 트래킹하는 단계를 더 포함하는
    무선 주파수 제어 방법.
  8. 제 2 항에 있어서,
    상기 복수의 이동국 사용자의 적어도 하나의 이동국 사용자에 대응하는 채널을 트래킹하는 단계는,
    칼만 필터링을 사용하여 실시간으로 상기 복수의 이동국 사용자의 각각의 이 동국에 대응하는 채널을 트래킹하는 단계를 더 포함하는
    무선 주파수 제어 방법.
  9. 제 2 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 이동국 사용자에 대해 방향성 전송을 스케쥴링하는 단계는,
    시간, 주파수 및 공간 차원 중 적어도 하나에서 상기 복수의 이동국 사용자에 대해 방향성 전송을 스케쥴링하도록 상기 기지국에서 상기 복수의 안테나에 대한 스케쥴링 알고리즘을 사용하는 단계를 더 포함하는
    무선 주파수 제어 방법.
  10. 제 2 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 이동국 사용자에 대해 방향성 전송을 스케쥴링하는 단계는,
    상기 기지국에서 복수의 사용자 채널의 각각의 채널의 채널 복소수 이득의 피드백을 얻도록 피드백 신호화(feedback signaling)를 할당하는 단계와,
    상기 기지국이 빔형성 가중치의 시퀀스를 얻을 수 있도록 하는 단계와,
    상기 하향 링크의 처리량을 최대화하기 위해 상기 기지국이 비교적 저속으로 변경되는 통신 환경에서 소정의 채널 추정을 얻도록 하는 단계를 더 포함하는
    무선 주파수 제어 방법.
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