KR20090087907A - 다중-입력 다중-출력(ｍｉｍｏ) 시스템에서의 오버헤드의 감소 - Google Patents

다중-입력 다중-출력(ｍｉｍｏ) 시스템에서의 오버헤드의 감소 Download PDF

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KR20090087907A
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조슈아 로렌스 코슬로브
웬 가오
익 청 우
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톰슨 라이센싱
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Abstract

다중-접속 MIMO(multiple-input multiple-output) 시스템은 기지국(BS)과, 다수의, 즉, N명의 사용자들을 서빙하기 위한 N개의 사용자 장치(UE)를 포함한다. BS는 N명의 사용자들을 L개의 이동성 그룹으로 나누고, 각 이동성 그룹은 특정 범위의 채널 다이내믹스와 연관된다. 보다 낮은 채널 다이내믹스 - 즉, 채널 다이내믹스가 보다 덜 신속하게 변경함 - 를 갖는 이동성 그룹은 보다 높은 다이내믹스 - 즉, 채널 다이내믹스가 보다 더 신속하게 변경함 - 를 갖는 이동성 그룹 보다 덜 빈번하게 빔형성 정보에 의해 업데이트된다.
기지국, 사용자 장치, 제어 채널, 무선 엔드포인트, 이동성 그룹, 채널 상태 행렬

Description

다중-입력 다중-출력(ＭＩＭＯ) 시스템에서의 오버헤드의 감소{REDUCTION OF OVERHEAD IN A MULTIPLE-INPUT MULTIPLE-OUTPUT(MIMO) SYSTEM}
본 발명은 일반적으로 통신 시스템에 관한 것으로, 특히, 다중-입력 다중-출력(MIMO) 시스템에 관한 것이다.
다중-접속 MIMO 시스템은 무선 엔드포인트(wireless endpoints)가 다중 안테나를 갖는 무선 시스템이다. 이러한 시스템의 일례는 복수의 사용자 장치(UE)와 통신하는 다중 송신/수신 안테나를 구비한 기지국(BS)이며, 각 UE는 다중 송신/수신 안테나를 갖는다. 다중 안테나를 사용하는 장점은, 공간 멀티플렉싱(spatial multiplexing)을 통해 전체 시스템의 스펙트럼 효율성이 상당히 증가될 수 있다는 점이다. 예를 들어, 수개의 UE는 동일한 주파수로 동시에 BS에 데이터를 송신할 수 있으며, BS는 여전히 각 UE로부터 데이터를 판별할 수 있다.
다중-접속 MIMO 시스템에서, 시스템의 총 용량(overall capacity)은, 송신기에서 유효한 채널 상태 정보(CSIT)가 있는 경우 더 향상될 수 있다. 예를 들어, BS가 각 UE와 연관된 채널 상태 정보에 접속한 경우, BS는 이 채널 상태 정보를 이용하여, 송신할 특정 UE를 선택할 수 있다. 송신할 UE를 선택하기 위한 한가지 공지된 기술은, 채널 상태 정보를 나타내는 순시(instantaneous) 채널 SNR(signal- to-noise ratio)을 이용한다. 다중-접속 MIMO 시스템에서, BS와 특정 UE 간의 순시 채널 SNR의 인디케이터는 채널 상태 행렬의 Frobenius 놈(norm)에 의해 측정되는, "채널 구현(channel realization)"이다. 이와 관련하여, 다중-접속 MIMO 시스템이 N 명의 사용자(각 사용자는 연관된 UE를 가짐)를 갖는 경우, 채널 구현이 특정 임계값을 초과하는 "on"이 되는 k명의 사용자를 선택하는데, 여기서, k ≤ N 이다.
또한, 특정 방향으로의 통신을 향상시키기 위해 다중-접속 MIMO 시스템에서 빔형성 정보(beamforming information)가 사용될 수 있다. 예를 들어, BS는 업스트림(UE->BS) 성능을 향상시키기 위해 각 UE에 빔형성 정보를 피드백할 수 있다. 피드백 비트를 보다 효율적으로 사용하기 위해, BS로부터 다수의 'on" 사용자들로의 빔형성 정보가 결합되어 동시에 송신되는 VQ(vector quantization) 기술이 제안되었다.
다중-접속 MIMO 시스템에서, 다수의 사용자에게로의 송신을 위한 빔형성 정보의 생성은 사용자 모집단(population) 가운데 이동성(mobility)의 차이(differences)를 고려하지 않음이 관측되었다. 예를 들어, 특정 사용자가 공정하게 정적 채널 특성을 나타낼 수도 있으며 - 즉, 이동중이 않을 수 있음 - 반면, 다른 사용자는 동적 채널 특성을 나타낼 수 있다 - 즉, 신속하게 이동중일 수 있다. 따라서, 모든 UE로의 모든 빔형성 정보는 가장 동적인 채널에 의해 지시되는 레이트로 업데이트 및 송신된다. 불행히도, 이는 시스템에 대한 전체 송신 오버헤드의 증가를 야기한다. 따라서, 본 발명의 원리에 따라, 제어 정보(예를 들어, 빔형성 정보)는 무선 엔드포인트의 이동성의 기능으로서 무선 엔드포인트로 송신된다. 따라서, 제어 정보에 사용되는 전체 송신 오버헤드는 사용자의 이동성을 고려함으로써 상당히 감소될 수 있다.
본 발명의 일례의 실시예에서, 다중-접속 MIMO 시스템은 BS와, 다수의, 즉, N명의 사용자들을 서빙하기 위한 N개의 UE를 포함하고, 제어 정보는 빔형성 정보이다. BS는 N명의 사용자들을 L개의 이동성 그룹으로 나누고, 각 이동성 그룹은 이동성 그룹의 상이한 레벨과 연관된다. 예를 들어, 이동성의 레벨은 채널 다이내믹스(channel dynamics)의 상이한 범위와 연관된다. 보다 낮은 채널 다이내믹스 - 즉, 채널 다이내믹스는 보다 덜 신속하게 변경함 - 를 갖는 이동성 그룹은 보다 높은 다이내믹스 - 즉, 채널 다이내믹스가 보다 더 신속하게 변경함 - 를 갖는 이동성 그룹 보다 덜 빈번하게 빔형성 정보에 의해 업데이트된다. 이러한 방식으로, 빔형성에 사용되는 전체 다운링크 송신 오버헤드는 사용자의 이동성을 고려해서 상당히 감소될 수 있다.
본 발명의 다른 일례의 실시예에서, 다중-사용자(multi-user) MIMO 시스템은 BS와, 다수의, 즉, N명의 사용자들을 서빙하기 위한 N개의 UE를 포함하고, 제어 정보는 빔형성 정보이다. BS는 N명의 사용자들을 L개의 이동성 그룹으로 나누고, 각 이동성 그룹은 이동성 그룹의 상이한 레벨과 연관된다. 예를 들어, 이동성의 레벨은 적어도 하나의 고정 레벨과 적어도 하나의 이동 레벨을 포함하며, 각 UE는 이동성 레벨 중 하나에 먼저 할당된다. 고정 이동성 그룹에 할당된 임의의 UE는 적어도 하나의 이동 레벨에 할당된 UE 보다 덜 빈번하게 빔형성 정보에 의해 업데이트된다.
상술된 견지에서, 상세한 설명으로부터 명백해지는 바와 같이, 다른 실시예 및 특징이 또한 가능하며 본 발명의 원리 내에 속한다.
도 1은 본 발명의 원리에 따른 일례의 다중-접속 MIMO 시스템을 도시한다.
도 2는 본 발명의 원리에 따른 도 1의 다중-접속 MIMO 시스템에서 사용되기 위한 일례의 무선 엔드포인트를 도시한다.
도 3은 본 발명의 원리에 따른 도 1의 다중-접속 MIMO 시스템에서 사용되기 위한 일례의 플로우챠트를 도시한다.
도 4는 도 1의 다중-접속 MIMO 시스템에서 사용되기 위한 일례의 메시지 흐름을 도시한다.
도 5는 도 3의 플로우챠트에서 사용되기 위한 제어 정보를 송신하기 위한 스케쥴링 간격을 도시한다.
도 6은 도 1의 다중-접속 MIMO 시스템에서 사용되기 위한 다른 일례의 플로우챠트를 도시한다.
도 7은 도 6의 플로우챠트에서 사용되기 위한 스케쥴링 간격을 도시한다.
도 8 및 도 9는 도 1의 다중-접속 MIMO 시스템에서 사용되기 위한 일례의 메시지 흐름을 도시한다.
본 발명의 개념 이외에, 도면에 도시된 소자는 널리 공지되어 있으며, 상세히 기술되지 않는다. 또한, MIMO 시스템을 구비한 군(familiarity)이 가정되고, 본 명세서에서는 상세히 기술되지 않는다. 예를 들어, 본 발명의 개념 이외에, 채널 상태 행렬, 채널 상태 행렬로부터의 Frobenius 놈(norm)의 결정, 및 VQ 빔형성은 공지되어 있으며 본 명세서에서 기술되지 않는다. 마찬가지로, 본 발명의 개념 이외에, OFDM(orthogonal fequency division multiplexing) 또는 OFDMA(orthogonal fequency division multiple access) 등의 무선 송신 개념, 및 RF 프론트-엔드 등의 수신기 컴포넌트, 또는 저잡음 블록, 튜너, 및 복조기, 코릴레이터(correlators), 리크 적분기 및 스퀘어러(squarers) 등의 수신기 섹션이 가정되며 본 명세서에서는 기술되지 않는다. 유사하게, 본 발명의 개념 이외에, 트랜스포트 비트 스트림을 생성하고 IEEE 802.16, 802.11h 등의 기술을 네트워킹하기 위한 포매팅 및 인코딩 방법(예를 들어, MPEG(Moving Picture Expert Group)-2 시스템 표준(ISO/IEC 13818-1))을 갖는 군이 가정되고 본 명세서에서는 기술되지 않는다. 본 발명의 개념은 본 명세서에서는 기술되지 않는 중첩 프로그래밍 기술을 사용하여 구현될 수 있음을 주지해야만 한다. 마지막으로, 도면의 유사 부호는 유사한 소자를 나타낸다.
상술된 바와 같이, 다중-접속 MIMO 시스템에서, 특정 방향으로의 통신은 빔형성 정보의 사용으로 향상될 수 있다. 본 기술 분야에 공지된 바와 같이, 빔형성은 방사(radiation) 패턴의 방향성 또는 민감성(sensitivity)을 제어하는 송신기 또는 수신기 어레이로 사용되는 신호 처리 기술이다. 예를 들어, BS는 업스트 림(UE->BS) 성능을 향상시키기 위해 각 UE에 빔형성 정보를 피드백할 수 있다. 피드백 비트를 보다 효율적으로 사용하기 위해, BS로부터 다수의 "on" 사용자로의 빔형성 정보가 결합되어 동시에 송신되는 VQ 기술이 제안되었다. 그러나, 다중-접속 MIMO 시스템에서, 다수의 사용자에게로의 송신을 위한 빔형성 정보의 생성은 사용자 모집단 가운데 이동성의 차이점을 고려하지 않음이 관측되었다. 예를 들어, 특정 사용자가 공정하게 정적 채널 특성을 나타낼 수도 있으며 - 즉, 이동중이 않을 수 있음 - 반면, 다른 사용자는 동적 채널 특성을 나타낼 수 있다 - 즉, 신속하게 이동중일 수 있다. 따라서, 모든 UE로의 모든 빔형성 정보는 가장 동적인 채널에 의해 지시되는 레이트로 업데이트 및 송신된다. 불행히도, 이는 시스템에 대한 전체 송신 오버헤드의 증가를 야기한다. 따라서, 본 발명의 원리에 따라, 제어 정보(예를 들어, 빔형성 정보)는 무선 엔드포인트의 이동성의 기능으로서 무선 엔드포인트로 송신된다. 따라서, 제어 정보에 사용되는 전체 송신 오버헤드는 사용자의 이동성을 고려함으로써 상당히 감소될 수 있다.
본 발명의 원리에 따른 일례의 다중-접속 MIMO 시스템(100)(이후부터 간단히 시스템(100)이라고 함)이 도 1에 도시되어 있다. 시스템(100)은 기지국(BS)(110)과, UE(105-1 내지105-N)로 표현된 복수의 사용자 장치(UE)를 포함한다. BS(110), UE(105-1) 및 UE(105-N)는 무선 엔드포인트를 나타내고, 시스템(100)은 무선 통신 시스템이다. 각 UE는 고정형이거나 또는 이동형일 수 있다. 이러한 설명을 위해, 각 UE는 사용자와 연관된다고 가정된다. 즉, 시스템(100)은 N명의 사용자를 갖는다. 그러나, 본 발명은 이로만 제한되지 않으며, 각 UE는 둘 이상의 사용자와 연 관될 수 있으며, 사용자는 둘 이상의 UE와 연관될 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 각 무선 엔드포인트는 송신 및 수신을 위해 사용된 다중 안테나를 갖는다. 이는 j개의 안테나(101-1 내지 101-j)를 갖는 BS(110)에 대해 도시된다. 여기서, j > 1 이다. 따라서, 업링크 방향으로, BS(110)는 점선 화살표 형태(예를 들어, UE(105-N)와 BS(110) 사이의 업링크 채널과 연관된 화살표(106)를 참조)로 표현된 바와 같이 각 UE로부터 다수의 신호들을 수신한다. 편의상, BS(110)로부터 UE로의 다운링크 방향으로의 대응 통신은 다운링크 제어 채널(111)을 제외하고는 도 1에 도시되어 있지 않다. 후자는 BS(110)로부터의 제어 정보를 각 UE에 전달한다. 다운링크 제어 채널(111)은 피드백 채널 또는 피드백 링크로서 본 명세서는 지칭된다. 본 발명의 개념 이외에, MIMO 시스템에서의 피드백 채널의 사용은 널리 공지되어 있으며 본 명세서에서는 기술되지 않음을 주지해야만 한다. 설명을 위해, 업링크 채널에 대한 채널 정보는 다운링크 제어 채널(111)을 통해 BS(110)로부터 각 UE로 제공된다고 가정된다. 이와 관련하여, BS(110)가 업링크 채널을 종료하기 때문에, BS(110)는 업링크 채널에 대한 총 정보(full knowledge)를 가지며, 다운링크 제어 채널(111)을 통해 각 UE에 업링크 채널에 대한 채널 상태 정보를 제공한다고 가정된다. 실제로, 채널 상태 정보는 다운링크 제어 채널(111)의 일부 제어 필드(도시되지 않음) 내에서 캐리될 가능성이 있기 때문에, 각 UE에 전달될 수 있는 채널 정보의 양은 제한된 레이트이며, 각 UE는 각 업링크 채널에 대한 적어도 부분적인 채널 정보를 수신한다고 가정된다.
이제 도 2를 참조하면, 본 발명의 원리에 따른 무선 엔드포인트의 일례의 부 분이 도시되어 있다. 본 발명의 개념과 관련된 무선 엔드포인트의 일부만이 도시되어 있다. 본 예에서, 무선 엔드포인트는 BS(110)를 나타낸다. 그러나, 본 발명의 개념은 이렇게 제한되지 않으며, 임의의 무선 엔드포인트, 예를 들어, 도 1의 UE(105-1) 등에 적용된다. 도 2로부터 알 수 있는 바와 같이, BS(110)는 프로세서-기반 시스템이며, 프로세서(290) 및 메모리(295)(점선 형태로 도시됨)로 표시된 하나 이상의 프로세서 및 연관된 메모리를 포함한다. 이와 관련하여, 컴퓨터 프로그램, 또는 소프트웨어는 프로세서(290)에 의한 실행을 위한 메모리(295)에 기억된다. 프로세서(290)는 하나 이상의 저장된-프로그램 제어 프로세서를 나타내고, 임의의 하나의 특정 기능에 전용일 필요는 없다. 예를 들어, 프로세서(290)는 본 명세서에 기술되지 않은 BS(110)의 다른 기능을 제어할 수 있다. 메모리(295)는 임의의 저장 장치, 예를 들어, RAM(random-access memory), ROM(read-only memory) 등을 나타내며; 프로세서(290) 내부 및/또는 외부에 있을 수 있으며, 필요한 경우 휘발성 및/또는 비휘발성이다. BS(110)는 또한 복수의 안테나(101-1 내지 101-j), 및 트랜시버 섹션(285)을 포함한다. 트랜시버 섹션(285)은 도 1에 도시된 복수의 UE와의 무선 신호의 송수신을 위해 안테나(101-1 내지 101-j) 각각에 연결된 하나 이상의 트랜시버(송신기-수신기)를 포함한다. 이와 관련하여, 트랜시버 섹션(285)은 물리적으로 개별적인 트랜시버 안테나를 포함할 수 있으며, 예를 들어, 디지털 신호 프로세서에 의해 필수적인 트랜시버 기능이 제공되도록 구현될 수 있다. 프로세서(290)는 트랜시버 섹션(285)을 제어하고, 시그널링 경로(289)를 통해 트랜시버 섹션(285)으로부터 정보를 수신한다. 후자는 시그널링/데이터 버스를 나타내 고, 프로세서(290)를 트랜시버 섹션(285)과 연결하기 위한 다른 컴포넌트를 포함할 수 있다.
이제 도 3을 참조하면, 본 발명에 원리에 따른 제어 정보를 제공하는데 사용되는 일례의 플로우챠트가 도시되어 있다. 본 예에서, 제어 정보는 빔형성 정보이고, 이동성 레벨은 통신 채널의 다이내믹스(채널 다이내믹스)의 상이한 측정치와 연관된다. 이제 도 3을 상세히 참조하면, 시스템(100)에는 총 N명의 사용자들이 있다고 가정된다. 단계(305)에서, 프로세서(290)는 각 사용자의 이동성을 결정한다. 예를 들어, 프로세서(290)는 각 사용자에 대한 채널 다이내믹스의 측정치로서 각 사용자에 대한 채널 상태 행렬 Hk을 사용한다. 본 기술 분야에 공지된 바와 같이, 채널 상태 행렬, H는 송신 안테나로부터 수신 안테나로의 채널 벡터를 나타내고, 예를 들어, 각 송신 안테나로부터의 상이한 송신 스트림들 간의 내부-스트림 간섭을 나타낸다. BS(110)는 업링크 채널을 사용해서 추정에 의해 채널 상태 행렬 H를 결정할 수 있다. 따라서, 본 발명의 원리에 따라, UE가 고속으로 이동중이면(예를 들어, 차로), 각 채널 상태 행렬 Hk의 값은 시간에 따라 신속하게 변한다 - 즉, 사용자는 매우 이동적이다. 그러나, UE가 저속으로 이동중이면(예를 들어, 사람이 걷고 있으면), 각 채널 상태 행렬 Hk의 값은 고속으로 이동중인 UE에 대해 훨씬 느리게 변한다. 이 경우, 사용자는 적절하게 이동한다. 유사하게, UE가 고정적이면, 각 채널 상태 행렬 Hk의 값은 저속으로 이동중인 UE에 대해 훨씬 느리게 변 하고, 채널 상태 행렬 Hk의 값은 심지어 정적으로 보일 수도 있다. 이러한 경우에, 사용자는 고정적, 즉, 이동중이지 않다고 생각된다.
각 사용자의 이동성이 결정되면, 프로세서(290)는 그 후 단계(310)에서 분할하거나; 또는 각 사용자를 L개의 이동성 그룹 중 하나에 할당한다. 여기서, L≤N 이다. 각 이동성 그룹은 특정 범위의 채널 다이내믹스와 연관된다. 단계(305, 310)가 개별 단계로서 도시되더라도, 본 발명은 이로만 제한되지 않으며, 이 단계들은 조합될 수도 있음을 주지해야만 한다. 즉, 사용자의 이동성이 결정됨에 따라, 사용자는 이동성 그룹에 할당된다.
마지막으로, 단계(315)에서, 프로세서(290)는 다운링크 제어 채널(111)을 통해 할당된 이동성 그룹의 기능으로서 각 UE에 VQ 빔형성 정보를 제공하도록 트랜시버(285)를 제어한다. 이는 도 4의 메시지 플로우챠트에 도시되어 있다. UE가 제어 정보를 수신하도록 스케쥴링되면, BS(110)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 예를 들어, 메시지(501)의 VQ 빔형성 정보를 송신한다. 예를 들어, 빔형성 정보를 특정 UE에 제공하는 레이트는 이동성 그룹의 이동성 레벨과 직접 관련되고, 예를 들어, 하이 레벨의 이동성을 갖는 이동성 그룹의 UE는 보다 낮은 레벨의 이동성을 갖는 이동성 그룹의 UE 보다 더 자주 빔형성 정보를 수신한다.
상기 예에 이어서, 도 3의 플로우챠트는 L = 2 이동성 그룹과 관련하여 도시되며, 이동성 그룹 2는 이동성 그룹의 고정 레벨과 연관되고, 이동성 그룹 1은 임의의 레벨의 이동성과 연관된다. 단계(305)에서, 프로세서(290)는 채널 상태 행 렬, Hk가 시간의 기간, 즉, 정적 채널 상태 행렬에 따라 변하지 않는 사용자를 식별한다. 단계(310)에서, 프로세서(290)는 정적 채널 상태 행렬을 갖는 UE를 이동성 그룹 2에 할당하고, 모든 다른 UE를 이동성 그룹 1에 할당한다. 다시 말해서, 본 예에서, 이동성 그룹 1에 할당된 UE는 이동성 그룹 2에 할당된 UE 보다 더 많이 이동적이다. 단계(315)에서, 프로세서(290)는 할당된 이동성 그룹의 기능으로서 각 UE에 다시 VQ 빔형성 정보를 제공하도록 트랜시버(285)를 제어한다. 이는 도 5의 타임라인에 더 도시되고, 할당된 이동성 그룹의 기능으로서 제어 정보를 UE에 제공하기 위한 스케쥴링 간격(scheduling intervals)을 도시한다. 이동성 그룹 1에 할당된 UE는 1/T1의 레이트로 VQ 빔형성 정보를 수신하고; 이동성 그룹 2에 할당된 UE는 1/T2의 레이트로 VQ 빔형성 정보를 수신하며; T2 > T1 이다. 도 5로부터 알 수 있는 바와 같이, 이동성 그룹 1과 연관된 UE는 이동성 그룹 2와 연관된 UE 보다 3배 더 자주 VQ 빔형성 정보를 수신하도록 스케쥴링된다.
사용자의 이동성이 임의의 수의 방법으로 결정될 수 있음을 주지해야만 한다. 예를 들어, 채널 상태 행렬, Hk의 상술된 이용 보다 덜 정확할 수 있지만, 채널 상태 행렬의 함수인 Frobenius 놈은, 이동성의 측정치로서 사용될 수 있다. 또한, 사용자는 이동성의 상이한 레벨에 미리 할당될 수 있다. 예를 들어, 이동성의 레벨은 적어도 하나의 고정 레벨 및 적어도 하나의 이동성 레벨을 포함한다. 고정 이동성 그룹에 할당된 임의의 UE는 적어도 하나의 이동 레벨에 할당된 UE 보다 덜 자주 빔형성 정보에 의해 업데이트된다. 이러한 특정 이동성 그룹으로의 할당(도 3의 단계(305) 및 단계(310))은, 예를 들어, 등록시 UE로부터 기지국으로의 사용자 지정 기호(user specified preference)를 기초로 하거나, 또는 예를 들어, 랩탑, 셀 폰 등, 등록 시간의 UE의 타입의 기능을 기초로 할 수 있다.
마지막으로, 상술된 바와 같이, 다중-접속 MIMO 시스템의 전체 용량은 송신기에서 유효한 채널 상태 정보(CSIT)가 있는 경우 더 향상될 수 있다. 예를 들어, BS가 각 UE와 연관된 채널 상태 정보에 액세스한 경우, BS는 이 채널 상태 정보를 이용하여 송신할 특정 UE를 선택할 수 있다. 본 발명의 개념과 관련해서, 임의의 선택 기술이 사용되어 송신할 특정 UE를 선택할 수 있다. 예를 들어, 송신할 UE를 선택하기 위한 한가지 공지된 기술은 채널 상태 정보를 나타내는 순시 채널 신호 대 잡음비(SNR)를 이용한다. 다중-접속 MIMO 시스템에서, BS와 특정 UE 간의 순시 채널 SNR의 인디케이터는 "채널 구현"이고, 이는 채널 상태 행렬의 Frobenius 놈에 의해 측정된다. 이와 관련하여, 다중-접속 MIMO 시스템이 N명의 사용자(각 사용자는 연관된 UE를 가짐)를 갖는 경우, BS는, 채널 구현이 특정 임계값을 초과하는 "on"이 되는 k명의 사용자를 선택한다. 여기서, k ≤ N 이다.
송신기를 선택하는 다른 방법은 도 6의 플로우챠트에 도시되어 있다. 도 1 및 도 2의 BS(110)는 도 7에 도시된 바와 같이, 주기적인 시간 간격 마다 사용자 스케쥴링을 실행한다고 가정된다. 이제 도 6을 상세히 참조하면, 시스템(100)에는 총 N명의 사용자가 있다고 가정된다. 각 스케쥴링 (시간) 간격(예를 들어, 도 7의 간격 m) 마다, 프로세서(290)는 단계(605)에서 각 사용자에 대한 채널 상태 행렬의 Frobenius 놈을 결정한다. 여기서, k는 1 내지 N의 범위이다. 특정 사용자 의 경우, 시간 간격 m 마다의 Frobenius 놈은 Fk[m]으로서 표기된다. 상술된 바와 같이, 채널 상태 행렬의 Frobenius 놈의 결정은 공지되어 있으며 본 명세서에서는 기술되지 않는다. 그 후, 단계(610)에서, 프로세서(290)는 사용자, k 마다 Fk[m]의 평균을 결정한다. 상기 평균은 Tk[m]으로 표기된다. 특히, Tk[m]은 이하의 일례의 지수 가중 저역 통과 필터를 이용하여 업데이트된다.
Figure 112009034149734-PCT00001
Tk[m+1] = (1-α)Tk[m] + αFk[m] 은 k번째 사용자가 턴 온된 경우이고, Tk[m+1] = (1-α)Tk[m], 그 외의 경우이다.
수학식 1에서, 파라미터 α는 가중 팩터이며, 예를 들어, α = 0.1 이다. 수학식 1로부터 관측된 바와 같이, 프로세서(290)는 k번째 사용자가 현재 턴 "온"되어 있는지의 여부에 따라 상이한 계산을 수행한다. 이에 의해, 프로세서(290)는 현재 턴 "온"인 사용자를 나타내는 표를, 예를 들어, 메모리(295)(표는 도시되지 않음)에 유지한다. 이제 단계(615)를 참조하면, 프로세서(290)는 스케쥴링 간격 m 마다 각 사용자, k에 대해, 채널 상태 행렬의 Frobenius 놈과 채널 상태 행렬의 Frobenius 놈의 평균 간의 비율(ratio)을 결정한다. 이 비율은 Normalized(정규화) SNR로 나타난다.
Figure 112009034149734-PCT00002
마지막으로, 단계(620)에서, 프로세서(290)는 Normalized SNR의 함수로서 턴 "온"되는 K 명의 사용자들을 선택한다. 예를 들어, BS(110)는 Normalized SNR가 소정의 임계값을 초과하는 사용자들을 선택할 수 있다. 대안으로, BS(110)는 스케쥴링 간격 m 마다 나머지 N-K 명의 사용자들 보다 더 큰 Normalized SNR k 값을 갖는 K명의 사용자들을 선택할 수 있다. 여기서, K > 0 이다. K에 대한 특정 값은 실험적으로 결정될 수 있다. 단계(620)의 선택 처리의 부분으로서, 또는 상기 처리 후에, BS(110)는 각 UE에게 턴 "온" 또는 턴 "오프"하라는 메시지를 송신한다. 이는 도 8 및 도 9의 메시지 흐름도에 도시되어 있다. UE가 턴 "온"으로 선택되면, BS(110)는 도 8에 도시된 바와 같이, 턴 "온" 메시지(701)를 송신한다. 한편, UE가 턴 "온"으로 선택되지 않으면, BS(110)는 도 9에 도시된 바와 같이, 턴 "오프" 메시지(702)를 송신한다. 특정 UE가 턴 "온"으로 선택되지 않고 이미 턴 "오프"되어 있으면, BS(110)는 턴 "오프" 메시지를 송신할 필요가 없을 수도 있음을 주지해야만 한다. 마찬가지로, 특정 UE가 턴 "온"으로 선택되고 UE가 이미 턴 "온"되어 있으면, BS(110)는 턴 "온" 메시지를 송신할 필요가 없을 수도 있다.
어떤 선택 처리가 사용되든지 간에, 특정 UE만이 턴 "온"되는 시스템에서는, 본 발명의 개념은 쉽게 수정될 수 있다. 예를 들어, N-사용자 MIMO 시스템에서, 사용자는 두개의 이동성 그룹으로 나누어진다고 가정해 보자. 제1 이동성 그룹은 고 채널 다이내믹스를 갖는 N1 명의 사용자를 포함하고, 제2 이동성 그룹은 저 채널 다이내믹스를 갖는 (N-N1) 명의 사용자를 포함한다. 또한, BS가 이용한 선택 처리(예를 들어, 도 6의 플로우챠트에 도시된 처리)는 시스템에서 l 명의 사용자를 턴 온한다고 가정하자. 공정한 스케쥴링의 경우, 도 2의 프로세서(290)는 제1 이동성 그룹에서
Figure 112009034149734-PCT00003
명의 사용자를 턴 온하고, 제2 이동성 그룹에서는
Figure 112009034149734-PCT00004
명의 사용자를 턴 온한다.
일례의 빔형성 정보를 이용하는 상술된 통신 처리의 결과로서, 제어 정보에 이용되는 전체 송신 오버헤드는 사용자의 이동성을 고려해서 상당히 감소될 수 있다. 상술된 예에서는 제어 정보를 무선 엔드포인트에 피드백 하는 레이트가 직접 그룹의 이동성 레벨과 관련되었지만, 본 발명은 이로만 제한되지 않으며, 예를 들어, 제어 정보를 피드백하는 레이트가 그룹의 이동성 레벨의 임의의 기능일 수 있음을 주지해야만 한다. 예를 들어, 일부 시스템에서, 보다 낮은 이동성 레벨을 갖는 사용자가 보다 높은 이동성 레벨을 가진 사용자들 보다 더 자주 제어 정보를 수신한다고 결정될 수도 있다. 또는, 상이한 송신율이 이동성 레벨과 직접 대응하지 않는 경우, 각 이동성 레벨은 제어 정보의 상이한 송신율을 할당받을 수도 있다. 예를 들어, 3개의 이동성 그룹 1, 2, 3이 있다고 생각하라. 여기서, 이동성 그룹 1로부터 이동성 그룹 3으로 갈수록 이동성 레벨은 증가한다. 즉, 이동성 그룹 3이 이동성 그룹 2 보다 더 이동적이고, 이동성 그룹 2는 이동성 그룹 1 보다 더 이동적이다. 그러나, 제어 정보를 피드백하는 레이트는, 이동성 그룹 2가 다른 두개의 이동성 그룹의 UE 보다 더 자주 제어 정보를 수신하도록 하는 시스템에 대해 결정될 수도 있다. 본 발명의 개념은 이동성 그룹이 할당되는 임의의 UE를 가질 것을 요구하지 않음을 주지해야만 한다. 예를 들어, 모든 UE가 동일한 이동성 그룹에 할당되는 경우가 있을 수 있다. 본 발명의 개념이 이동성 그룹과 관련하여 기술되었지만, 본 발명은 이로만 제한되지 않으며, 예를 들어, 용어 "이동성 그룹"은, 예를 들어, "피드백 그룹"과 동등하며, 여기서, 피드백 그룹은 단지 제어 정보의 송신율을 특정 무선 엔드포인트에 연관함을 또한 주지해야만 한다. 마지막으로, 도면의 일부, 예를 들어, 도 2의 무선 엔드포인트가 도 1의 BS(110)와 관련해서 기술되었지만, 본 발명은 이로만 제한되지 않으며, 예를 들어, 본 발명의 원리에 따라 동작할 수 있는 UE(105-1)에도 적용됨을 주지해야만 한다.
상술된 견지에서, 상술된 바는 단지 본 발명의 원리를 설명하며, 따라서, 본 기술 분야에 숙련된 자들은, 본 명세서에 명확하게 기술되지 않더라도, 본 발명의 원리를 구현하며 본 발명의 원리 및 범위 내에 속하는 다수의 대안 양상을 고안할 수 있음을 알 것이다. 예를 들어, 개별 기능 소자와 관련해서 기술되었지만, 상기 기능 소자들은 하나 이상의 집적 회로(IC)로 구현될 수도 있다. 유사하게, 개별 소자들로 도시되었지만, 상기 소자들 중 임의의 소자 또는 모든 소자는 저장된 프로그램 제어 프로세서, 예를 들어, 도 3에 도시된 단계들 중 하나 이상의 단계들에 대응하는 연관된 소프트웨어를 실행하는 디지털 신호 프로세서로 구현될 수도 있다. 또한, 본 발명의 원리는 MIMO 시스템으로만 제한되지 않으며, 다른 타입의 통신 시스템, 예를 들어, Wi-Fi(Wireless-Fidelity) 등에 적용될 수 있다. 따라서, 첨부된 청구항들에 의해 정의된 본 발명의 원리 및 범위 내에서, 본 실시예에 다수의 수정이 이루어질 수 있으며, 다른 양상이 고안될 수 있음을 알 것이다.

Claims (18)

  1. 제1 무선 엔드포인트에서 사용되는 방법으로서,
    복수의 이동성(mobility) 그룹 중 하나에 제2 무선 엔드포인트를 할당하는 단계와,
    상기 할당된 이동성 그룹의 기능으로서 상기 제2 무선 엔드포인트에 제어 정보를 송신하는 단계
    를 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 할당 단계는
    상기 제2 무선 엔드포인트의 이동성을 결정하는 단계와,
    상기 제2 무선 엔드포인트의 결정된 이동성의 기능으로서 상기 복수의 이동성 그룹 중 하나에 상기 제2 무선 엔드포인트를 할당하는 단계
    를 포함하는 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 결정 단계는
    상기 제1 무선 엔드포인트와 상기 제2 무선 엔드포인트 간의 통신 채널의 다이내믹(dynamic)을 측정하는 단계를 포함하고,
    상기 측정된 다이내믹은 상기 제2 무선 엔드포인트의 이동성을 나타내는 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 측정 단계는 채널 상태 행렬(channel state matrix)의 변경율을 측정하는 방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 측정 단계는 채널 상태 행렬의 Frobenius 놈(norm)의 변경율을 측정하는 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 이동성 그룹 각각은 상이한 송신율과 연관되는 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    각 이동성 그룹은 이동성 레벨과 연관되고, 보다 높은 이동성 레벨을 갖는 이동성 그룹은 보다 낮은 이동성 레벨을 가진 이동성 그룹 보다 더 높은 송신율과 연관되는 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제어 정보는 빔형성 정보인 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 무선 엔드포인트는 MIMO(multiple-input multiple-output) 시스템의 일부인 방법.
  10. 제1 무선 엔드포인트에서 사용되는 장치로서,
    제2 무선 엔드포인트에 제어 정보를 송신하기 위한 송신기와,
    복수의 이동성 그룹 중 하나에 상기 제2 무선 엔드포인트를 할당하고, 상기 할당된 이동성 그룹의 기능으로서 상기 제2 무선 엔드포인트에 상기 제어 정보가 송신되도록 상기 송신기를 제어하기 위한 프로세서
    를 포함하는 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 제2 무선 엔드포인트의 이동성을 결정하고, 상기 제2 무선 엔드포인트의 결정된 이동성의 기능으로서 상기 복수의 이동성 그룹 중 하나에 상기 제2 무선 엔드포인트를 할당하는 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 제1 무선 엔드포인트와 상기 제2 무선 엔드포인트 간 의 통신 채널의 다이내믹을 측정해서 상기 이동성을 결정하고, 상기 측정된 다이내믹은 상기 제2 무선 엔드포인트의 이동성을 나타내는 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 프로세서는 채널 상태 행렬의 변경율을 측정해서 상기 통신 채널의 다이내믹을 측정하는 장치.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 프로세서는 채널 상태 행렬의 Frobenius 놈의 변경율을 측정해서 상기 통신 채널의 다이내믹을 측정하는 장치.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 복수의 이동성 그룹 각각은 상이한 송신율과 연관되는 장치.
  16. 제10항에 있어서,
    각 이동성 그룹은 이동성 레벨과 연관되고, 보다 높은 이동성 레벨을 갖는 이동성 그룹은 보다 낮은 이동성 레벨을 가진 이동성 그룹 보다 더 높은 송신율과 연관되는 장치.
  17. 제10항에 있어서,
    상기 제어 정보는 빔형성 정보인 장치.
  18. 제10항에 있어서,
    상기 제1 무선 엔드포인트는 MIMO(multiple-input multiple-output) 시스템의 일부인 장치.
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