KR20100078090A - 무선 이동통신 시스템에서의 ｍｕ－ｍｉｍｏ 스케줄링을 위한 수신 전력 기반 페어링 방법 - Google Patents

무선 이동통신 시스템에서의 ｍｕ－ｍｉｍｏ 스케줄링을 위한 수신 전력 기반 페어링 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20100078090A
KR20100078090A KR1020080136241A KR20080136241A KR20100078090A KR 20100078090 A KR20100078090 A KR 20100078090A KR 1020080136241 A KR1020080136241 A KR 1020080136241A KR 20080136241 A KR20080136241 A KR 20080136241A KR 20100078090 A KR20100078090 A KR 20100078090A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
terminals
combination
scheduling
base station
value
Prior art date
Application number
KR1020080136241A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101049628B1 (ko
Inventor
이정승
Original Assignee
엘지노텔 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘지노텔 주식회사 filed Critical 엘지노텔 주식회사
Priority to KR1020080136241A priority Critical patent/KR101049628B1/ko
Publication of KR20100078090A publication Critical patent/KR20100078090A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101049628B1 publication Critical patent/KR101049628B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/0413—MIMO systems
    • H04B7/0417—Feedback systems
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/0413—MIMO systems
    • H04B7/0452—Multi-user MIMO systems
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W72/00—Local resource management
    • H04W72/12—Wireless traffic scheduling
    • H04W72/121—Wireless traffic scheduling for groups of terminals or users
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W72/00—Local resource management
    • H04W72/50—Allocation or scheduling criteria for wireless resources
    • H04W72/54—Allocation or scheduling criteria for wireless resources based on quality criteria

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

다수의 단말기 및 기지국 - 상기 다수의 단말기 각각은 제1 송수신 안테나를 포함하고 상기 기지국은 다수의 제2 송수신 안테나를 포함함 - 을 포함하는 이동통신 시스템에서의 MU-MIMO(Multi-User Multiple-Input Multiple-Output) 스케줄링을 위한 수신 전력 기반 페어링(pairing) 방법이 제공된다. 상기 방법은 상기 기지국의 다수의 제2 송수신 안테나 각각과 상기 다수의 단말기 각각 간에서의 채널품질값을 측정하는 단계, 및 상기 채널품질값들을 이용하여 상기 다수의 단말기 중 송신 신호간의 간섭이 최소인 두 단말기의 조합을 선택하는 단계를 포함할 수 있다.
무선 이동통신 시스템, MU-MIMO, 페어링

Description

무선 이동통신 시스템에서의 ＭＵ－ＭＩＭＯ 스케줄링을 위한 수신 전력 기반 페어링 방법{RECEIVED POWER-BASED PAIRING METHOD FOR MU-MIMO SCHEDULING IN A WIRELESS MOBILE SYSTEM}
본 발명은 이동통신 시스템에 관한 것으로, 특히 무선 이동통신 시스템에서 MU-MIMO(Multi-User Multiple-Input Multiple-Output) 스케줄링을 위한 수신 전력 기반 페어링(pairing) 방법에 관한 것이다.
음성 및/또는 데이터와 통신 컨텐츠 제공을 위한 무선 통신 시장이 급성장하고 있으며, 무선 환경에서의 다양한 멀티미디어 서비스의 요구에 의해 데이터 전송의 대용량화 및 고속화가 진행되고 있다. 무선 통신의 채널 환경은 유선 통신의 채널 환경과는 달리 전파 감쇠, 섀도잉(shadowing), 시변 잡음, 다중 경로 간섭, 다중 사용자 간섭 등에 의해 낮은 신뢰도를 나타낸다. 따라서, 무선 이동통신 시스템에 있어서, 낮은 신뢰도를 극복하면서 한정된 주파수 자원을 효율적으로 사용하는 다양한 기법이 연구되고 있다.
CDMA(Code Division Multiple Access) 기반 기술에서는 사용자 간의 간섭에 의해 최대 접속 가능 용량이 제한되기 때문에, 다른 사용자에 의한 다중 접속 간섭 을 줄여 시스템의 성능을 향상시키려는 복수 사용자 신호 검출 방식에 대한 연구가 활발히 진행되었다. 복수 사용자 신호 검출 방식은 단일 사용자 신호 검출 방식에서 간섭 잡음으로 처리되었던 다른 사용자에 의한 신호를 추정하여 재생하고, 이를 수신한 신호에서 제거함으로써 다중 접속 간섭을 줄여 시스템의 용량과 성능을 향상시키는 방식이다. CDMA 기반의 이동통신 시스템에서 간섭 신호를 제거하는 방법으로는, 병렬 간섭 제거(Parallel Interference Cancellation; PIC) 방식과 순차적 간섭 제거(Successive Interference Cancellation; SIC) 방식이 대표적인데, PIC 방식의 경우에는 다중 사용자의 수에 따라 시스템의 복잡도가 지수적으로 증가하고, SIC 방식의 경우에는 처음 생성하는 간섭 신호의 신뢰도에 따라 시스템의 성능이 좌우되기 때문에, 초기 에러가 있는 신뢰도가 낮은 신호를 이용하여 간섭을 제거하면, 그 에러가 다른 신호에 전파되어 간섭 제거의 효과를 얻기 어렵다.
MIMO(Multiple-Input Multiple-Output) 시스템은 송수신기가 복수개의 안테나를 구비하여, 각각의 안테나가 독립적인 정보를 송신함으로써, 제한된 주파수 환경에서 고속의 데이터 전송을 가능하게 하는 시스템이다. MIMO 시스템에서는 채널 응답 행렬의 랭크(rank) 또는 직교성(Orthogonal Factor; OF)이 중요한 요소인데, 채널 응답 행렬의 직교성이 좋은 환경에서는 SIMO(Single-Input Multiple-Output) 시스템과 등가의 성능을 나타내지만, 그렇지 못한 환경에서는 신호가 심하게 왜곡되어 효율적인 채널 사용이 불가능해진다.
3GPP LTE(Long Term Evolution), WiMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access) 등의 시스템은 직교 주파수 분할 접속(Orthogonal Frequency Division Multiplexing; OFDM) 방식에 기반한 시스템으로서, 주파수 효율을 높이기 위하여 상향 링크 및 하향 링크에 MIMO를 적용하고 있다. 특히, 상향 링크에서는 MU-MIMO(Multi-User MIMO)를 적용하고, 하향 링크에서 SU-MIMO(Single-User MIMO)를 적용하고 있다.
MU-MIMO는 하나의 안테나를 구비하는 다수의 단말기와 다중의 수신 안테나를 구비하는 기지국 간에 MIMO를 적용하여 주파수 효율을 높이는 기술이다. MU-MIMO 시스템에서는, 하나의 기지국에 대하여 다수의 사용자 단말기가 무선 자원을 공유하게 되므로, 기지국의 스케줄러가 어떠한 방식으로 사용자 단말기의 조합을 선택하느냐에 따라 시스템의 성능이 달라진다. 기존의 스케줄링 방식으로는 RPS(Random Pairing Scheduling) 방식과 DPS(Determinant Pairing Scheduling) 방식이 대표적이다. RPS 방식은 기지국의 스케줄러가 기지국과 단말기 사이의 무선 채널에 대한 OF(Orthogonal Factor)를 계산하지 않고 무작위로 단말기를 선택하여 MU-MIMO로 스케줄링하는 방식으로서 사용자의 채널 환경을 고려하지 않으므로 DPS에 비하여 성능 이득이 크지 않다는 단점이 있다. 반면에, DPS 방식은 기지국의 스케줄러가 모든 사용자 단말기 조합에 대하여 복소수 연산을 통하여 OF를 계산하여 OF가 최대인 사용자 단말기 조합에 대하여 MU-MIMO 스케줄링을 하는 방식으로서, 성능 이득이 RPS 방식에 비해 크지만 OF를 측정하고 계산하기 위해서는 하드웨어의 복잡도가 증가할 뿐만 아니라 스케줄링을 하기 위해 확인해야 하는 정보가 너무 많기 때문에 적절한 자원 할당에도 문제가 발생할 수 있다.
본 발명의 목적은 무선 이동통신 시스템에서 MU-MIMO(Multi-User Multiple-Input Multiple-Output) 스케줄링을 위하여 사용자 간의 간섭이 최소인 두 사용자 단말기의 조합을 구하는 수신 전력 기반 페어링 방법을 제공하는 데에 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 다수의 단말기 및 기지국-상기 다수의 단말기 각각은 제1 송수신 안테나를 포함하고 상기 기지국은 다수의 제2 송수신 안테나를 포함함-을 포함하는 이동통신 시스템에서의 MU-MIMO(Multi-User Multiple-Input Multiple-Output) 스케줄링을 위한 수신 전력 기반 페어링(pairing) 방법으로서, 상기 기지국의 다수의 제2 송수신 안테나 각각과 상기 다수의 단말기 각각 간에서의 채널품질값을 측정하는 단계, 및 상기 채널품질값들을 이용하여 상기 다수의 단말기 중 송신 신호간의 간섭이 최소인 두 단말기의 조합을 선택하는 단계를 포함하는 방법이 제공된다.
일 실시예에 따르면, 상기 채널품질값들을 이용하여 상기 다수의 단말기 중 송신 신호간의 간섭이 최소인 두 단말기의 조합을 선택하는 단계는, 상기 채널품질값들 간의 상호 비율을 이용하여 상기 다수의 단말기 각각에 대한 소정의 중간값을 계산하는 단계, 상기 중간값이 소정의 임계값보다 큰 단말기들 중에서, 채널품질값이 최대가 되는 제2 송수신 안테나가 서로 다른 두 단말기의 조합이 존재하는지 판정하는 단계, 및 상기 판정 결과 상기 채널품질값이 최대가 되는 제2 송수신 안테 나가 서로 다른 두 단말기의 조합들이 존재하는 경우, 그 조합들 가운데 두 단말기의 상기 중간값의 곱이 최대인 두 단말기의 조합을 선택하는 단계를 포함할 수 있다.
다른 일 실시예에 따르면, 상기 채널품질값들을 이용하여 상기 다수의 단말기 중 송신 신호간의 간섭이 최소인 두 단말기의 조합을 선택하는 단계는, 상기 채널품질값들을 이용하여 상기 다수의 단말기 중 임의의 두 단말기의 조합에 대하여 소정의 스케줄링 지표를 계산하는 단계, 상기 스케줄링 지표를 소정의 임계값과 비교하여, 상기 스케줄링 지표가 상기 임계값보다 큰 두 단말기의 조합이 존재하는지 판정하는 단계, 및 상기 판정 결과 상기 스케줄링 지표가 상기 임계값보다 큰 두 단말기의 조합이 존재하는 경우, 그 중 상기 스케줄링 지표가 최대가 되는 두 단말기의 조합을 선택하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 계산의 복잡도를 줄이면서도 비교적 높은 성능 이득을 얻을 수 있는 MU-MIMO 스케줄링을 위한 페어링(pairing) 방법이 제공된다. 본 발명의 실시예들에 따르면, 간섭이 최소인 두 사용자 단말기의 조합을 구하기 위해, 기지국의 안테나에서 수신하는 신호의 CINR(Carrier to Interference Noise Ratio) 값 또는 수신 전력 값을 이용할 수 있는데, 복소수 연산을 통해 무선 채널의 OF(Orthogonal Factor) 값을 계산하여야 하는 종래기술에서와는 달리, 본 발명의 실시예들은 실수 연산을 통해 사용자 단말기 조합을 찾을 뿐만 아니라, 시스템에서 항상 계산하는 수신 신호의 CINR 값 또는 수신 전력 값을 이용하기 때문 에, 계산의 복잡도를 줄일 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 관한 동작 원리를 상세히 설명한다. 다만, 이하의 설명에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 우려가 있는 경우에는 널리 알려진 기능이나 구성에 관한 구체적 설명을 생략하기로 한다. 또한, 이하의 실시예들은 본 발명을 설명하기 위한 것일 뿐 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니라는 점을 알아야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 이동통신 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 일 실시예에 따른 무선 이동통신 시스템(100)은 m개의 단말기(120-1, 120-2, 120-3, …, 120-m)와 기지국(140)을 포함할 수 있다. 단말기(120-1, 120-2, 120-3, …, 120-m)는 각각 하나씩의 안테나(130-1, 130-2, 130-3, …, 130-m)를 포함할 수 있으며, 기지국(140)은 n개의 안테나(150-1, 150-2, 150-3, …, 150-n)를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 단말기(120-1, 120-2, 120-3, …, 120-m)로부터 기지국(140)으로 전송되는 상향 링크 신호는, 단말기(120-1, 120-2, 120-3, …, 120-m)의 안테나(130-1, 130-2, 130-3, …, 130-m)에서 채널(미도시)을 통해 기지국(140)의 안테나(150-1, 150-2, 150-3, …, 150-n)로 전송될 수 있다. m개의 단말기(120-1, 120-2, 120-3, …, 120-m) 중 임의의 두 단말기(120-a 및 120-b)와 기지국(140)의 n개의 안테나(150-1, 150-2, 150-3, …, 150-n)에 대하여, 두 단말기(120-a 및 120-b)의 송신 신호를 각각 xa 및 xb라고 하고, 채널의 응답 행렬을
Figure 112008090196018-PAT00001
라고 하면, 기지국(140)의 수신 안테나(150-1 ~ 150-n)의 수신 신호 Y=[y1 y2 … yn]T는 다음의 수학식 1과 같이 얻어질 수 있다.
Figure 112008090196018-PAT00002
기지국(140)의 안테나(150-1 ~ 150-n)에서 수신하는 신호에는 두 단말기(120-a 및 120-b)의 안테나(130-a 및 130-b)에서 송신한 신호가 포함되어 있기 때문에, 두 신호 간의 간섭이 존재할 수 있다. 종래에는 두 단말기(120-a 및 120-b)에서 송신된 신호 간의 간섭의 정도가 적은 단말기의 조합을 선택하기 위하여 OF(Orthogonal Factor) 값(
Figure 112008090196018-PAT00003
)을 이용하였으나, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 두 단말기(120-a 및 120-b)에서 송신된 신호 간의 간섭의 정도가 적은 단말기의 조합을 선택하기 위하여, 기지국(140)의 안테나(150-1, 150-2, 150-3, …, 150-n)에서 수신하는 신호의 신호품질값을 이용할 수 있다. 일 실시예에서, 기지국(140)의 안테나(150-1, 150-2, 150-3, …, 150-n)에서 수신하는 신호의 신호품질값은 신호의 CINR(Carrier to Interference Noise Ratio) 값일 수 있다. 다른 실시예에서, 기지국(140)의 안테나(150-1, 150-2, 150-3, …, 150-n)에서 수신하는 신호의 신호품질값은 신호의 수신 전력 값일 수 있다. 안테나에서 수신하는 신호의 CINR 또는 수신 전력 수준은 시스템에서 일반적으로 계산하는 값이므로, 부가적인 계산 없이 단말기의 조합을 선택할 수 있다.
본 발명의 일 실시예로서, 두 개의 수신 안테나로 구성된 기지국(140)의 안테나(150-1 및 150-2)에서 수신하는 신호의 전력 수준이 레일레이 페이딩(Rayleigh fading) 모델에 따르고, 서로 I.I.D.(Independent and Identically-Distributed)의 관계를 가진다고 가정하면, 채널의 응답 행렬(
Figure 112008090196018-PAT00004
)의 요소 중 h11과 h22는 상대적으로 크고 h21과 h12는 상대적으로 작거나 0에 가까워지는 상황이 만들어질 수 있다. h21과 h12에 비해 h11과 h22가 상대적으로 매우 크다면 단말기(120-a) 및 단말기(120-b)은 각각 h11과 h22를 독립적으로 사용하는 것과 같고, 이와 같은 경우를 기지국이 적절하게 판단할 수 있으면 하나의 단말기를 사용하는 것보다 두 배의 셀 처리량(cell throughput)을 기대할 수 있다. 그러나, h21과 h12에 비해 h11과 h22가 상대적으로 매우 큰 경우를 찾을 수 없는 경우에는, MU-MIMO 스케줄링 방식을 사용하여도 사용자 단말기 간의 간섭이 커지게 되므로, 단일 사용자 단말기만을 스케줄링하는 SIMO 스케줄링을 사용한다.
일 실시예에 따르면, 기지국(140)이 소정의 단말기의 조합에 대하여 MU-MIMO 스케줄링을 수행할지 SIMO 스케줄링을 수행할지 여부는, 기지국(140)이 단말기(120-1, 120-2, 120-3, …, 120-m)에 대하여 각 안테나(150-1, 150-2, 150-3, …, 150-n)에서 수신한 신호의 CINR 값에 따라 결정될 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 기지국(140)이 소정의 단말기의 조합에 대하여 MU-MIMO 스케줄링을 수행할지 SIMO 스케줄링을 수행할지 여부는, 기지국(140)이 단말기(120-1, 120-2, 120-3, …, 120-m)에 대하여 각 안테나(150-1, 150-2, 150-3, …, 150-n)에서 수신한 신호의 전력 수준에 따라 결정될 수 있다.
이하에서는, 도 2 및 도 3을 참조하여 무선 이동통신 시스템에서 수신 전력 기반 페어링 알고리즘, 즉 PPS(received Power-based Pairing Scheduling) 알고리즘을 이용하여 사용자 간의 간섭이 최소인 두 사용자 단말기의 조합을 구하여 MU-MIMO로 스케줄링하는 방법의 실시예들을 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 이동통신 시스템에서 수신 전력 기반 페어링 알고리즘을 이용하여 사용자 단말기 간의 간섭이 최소인 두 사용자 단말기의 조합을 구하여 MU-MIMO로 스케줄링하는 방법의 흐름도이다. 도 2에 도시된 바에 따르면, 단계(210)에서 기지국(140)은 복수의 단말기(120-1, 120-2, 120-3, …, 120-m)에 대하여 각 안테나(150-1, 150-2, 150-3, …, 150-n)에서 수신한 신호의 CINR을 측정할 수 있다. 예컨대, 기지국(140)의 임의의 안테나(150-z)가 임의의 단말기(120-a)로부터 송신한 신호에 대하여 측정한 CINR 값을 CINRza라고 하면, 기지국(140)은 1≤a≤m, 1≤z≤n인 a, z에 대하여 CINRza을 측정할 수 있다.
그런 다음, 기지국(140)은 복수의 단말기(120-1, 120-2, 120-3, …, 120-m) 각각에 대하여 각 안테나(150-1, 150-2, 150-3, …, 150-n)에서 수신한 신호의 CINR 값의 비율 중 최대값을 저장하고, 어느 단말기에 대하여 어느 안테나에서 측정한 CINR이 최대값을 가지는지를 저장할 수 있다(단계 220). 예컨대, 기지국(140)은 임의의 단말기(120-a)에 대하여 기지국(140)의 안테나(150-1, 150-2, 150-3, …, 150-n) 에서 측정된 CINR의 비율, 즉
Figure 112008090196018-PAT00005
을 계산하고, 그 중 최대값을 파라미터 Ra로서 저장할 수 있다(Ra=max(Pa) (단, 1≤a≤m)). 또한, 기지국(140)은 임의의 단말기(120-a)에 대하여 기지국(140)의 안테나(150-1, 150-2, 150-3, …, 150-n) 중 어느 안테나에서 측정한 CINR이 가장 큰지를 파라미터 Ia로서 저장할 수 있다.
이후, 단계(230)에서, 기지국(140)은 단말기(120-1, 120-2, 120-3, …, 120-m)에 대하여 측정한 R 값을 소정의 임계값(Rthreshold)과 비교하여, R 값이 임계값(Rthreshold)보다 큰 단말기들의 집합을 구성하고, 그 중의 임의의 두 단말기에 대하여 CINR 값이 가장 크게 측정되는 안테나가 서로 다른 단말기의 조합, 즉 I 값이 다른 두 단말기의 조합을 검색할 수 있다. 예를 들어, 기지국(140)은 R>Rthreshold의 조건을 만족하는 단말기들의 집합 중에서 임의의 두 단말기인 단말기 a와 단말기 b에 대하여 Ia≠Ib의 조건을 만족하는 단말기 a 및 단말기 b의 조합을 검색할 수 있다.
단계(230)에서 R>Rthreshold의 조건을 만족하면서 I 값이 서로 다른 단말기 a와 단말기 b의 조합, 즉 Ra>Rthreshold 및 Rb>Rthreshold 이면서 Ia≠Ib인 단말기 a와 단말기 b의 조합이 존재하는 경우, 기지국(140)은 존재하는 단말기 a와 단말기 b의 조합들 중에서 Ra와 Rb의 곱이 최대가 되는 단말기의 조합을 선택할 수 있다(단계 240). 일 실시예에서, 단계(240)에서 Ra와 Rb의 곱이 최대가 되는 것으로 선택된 단말기의 조합 중 적어도 하나의 단말기가 데이터 전송에 부적합한 경우에는, 그 다음의 최대값을 갖는 단말기의 조합을 선택할 수 있다. 만약 기지국 안테나가 2개를 초과하는 경우에는 두 번째, 세 번째 등의 최대값에 대하여 단계(230)과 단계(240)을 검사하여 더 정밀한 스케줄링을 할 수 있다.
그런 다음, 기지국(140)은 단계(240)에서 선택된 단말기의 조합에 대하여 MU-MIMO 스케줄링을 수행할 수 있다(단계 250). 일 실시예에 따르면, MU-MIMO로 스케줄링된 경우 하나의 MU-MIMO 송수신기를 사용하지 않고 둘 이상의 SISO 송수신기를 사용할 수 있다.
한편, 단계(230)에서 R>Rthreshold의 조건을 만족하면서 I 값이 서로 다른 단말기 a와 단말기 b의 조합, 즉 Ra>Rthreshold 및 Rb>Rthreshold 이면서 Ia≠Ib인 단말기 a와 단말기 b의 조합이 존재하지 않는 경우, 기지국(140)은 SIMO 스케줄링을 수행할 수 있다(단계 260).
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선 이동통신 시스템에서 수신 전력 기반 페어링 알고리즘을 이용하여 사용자 간의 간섭이 최소인 두 사용자 단말기의 조합을 구하여 MU-MIMO로 스케줄링하는 방법의 흐름도이다. 도 3에 도시된 바에 따르면, 단계(310)에서 기지국(140)은 단말기(120-1, 120-2, 120-3, …, 120-m)에 대하여 각 안테나(150-1, 150-2, 150-3, …, 150-n)에서 수신한 신호의 CINR을 측정할 수 있다. 예컨대, 기지국(140)의 임의의 안테나(150-z)가 임의의 단말기(120-a)로부터 송신한 신호에 대하여 측정한 CINR 값을 CINRza라고 하면, 기지국(140)은 1≤a≤m, 1≤z≤n인 a, z에 대하여 CINRza을 측정할 수 있다.
그런 다음, 기지국(140)은 단계(310)에서 측정한 CINR의 값을 이용하여, 임의의 단말기 a와 단말기 b에 대해 소정의 스케줄링 지표를 계산할 수 있다(단계 320). 일 실시예에서, 기지국(140)은 스케줄링 지표 Dab를 아래의 수학식 2를 통해 계산할 수 있다.
Figure 112008090196018-PAT00006
이후, 기지국(140)은 단계(320)에서 계산된 단말기들의 조합의 D 값을 소정의 임계값(Dthreshold)과 비교하여, 스케줄링 지표 D 값이 임계값(Dthreshold)보다 큰 단말기들의 조합을 검색할 수 있다(단계 330). 스케줄링 지표 D 값이 임계값(Dthreshold)보다 큰 단말기들의 조합이 존재하는 경우, 기지국(140)은 존재하는 단말기 a와 단말기 b의 조합들 중에서 D 값이 최대가 되는 단말기의 조합을 선택할 수 있다(단계 340). 일 실시예에 따르면, 임계값(Dthreshold)은 기지국(140)의 안테나(150-1, 150-2, 150-3, …, 150-n)가 하나의 단말기로부터 수신하는 신호의 전력비의 최소값 이상일 수 있다. 즉, 스케줄링 지표 D를 이용하여 MU-MIMO를 하더라도 수신하는 신호의 전력비를 더 계산하여 수신 신호의 전력비를 최소값 이상이 되도록 할 수 있다. 한편, 일 실시예에 따르면, 단계(340)에서 선택한 단말기의 조합 중 적어도 하나의 단말기가 데이터 전송에 부적합한 경우에는, 그 다음의 최대값을 갖는 사용자 단말기의 조합을 선택할 수 있다. 그런 다음, 기지국(140)은 단계(340)에서 선택된 단말기의 조합에 대하여 MU-MIMO 스케줄링을 수행할 수 있다(단계 350). 일 실시예에 따르면, MU-MIMO로 스케줄링된 경우 하나의 MU-MIMO 송수신기를 사용하지 않고 둘 이상의 SISO 송수신기를 사용할 수 있다.
한편, 단계(330)에서 만족하는 D 값이 임계값(Dthreshold)보다 큰 단말기들의 조합이 존재하지 않는 경우, 기지국(140)은 SIMO 스케줄링을 수행할 수 있다(단계 360).
도 2와 도 3을 참조하여 설명한 이상의 실시예들에서는, 기지국(140)의 안테나들(150-1, 150-2, 150-3, …, 150-n)에서 수신한 신호의 CINR 값의 비에 따라 단말기의 조합을 선택하게 되므로, 기지국(140)의 안테나들(150-1, 150-2, 150-3, …, 150-n)에서 수신한 신호의 CINR 대신 수신 전력을 측정하여 수신 전력의 비에 따라 단말기의 조합을 선택할 수 있음을 알아야 한다.
PPS 알고리즘에 의하면 기지국(140)은 SIMO 송수신기와 MU-MIMO 송수신기를 모두 포함한다. 예를 들어, 사용자가 둘이고 기지국의 송수신 안테나가 두 개(1x2)라고 가정하면, 기지국(140)이 SIMO로 스케줄링한 경우에는 1x2 SIMO 송수신기를 이용하고 MU-MIMO로 스케줄링한 경우에는 2x2 MU-MIMO 송수신기를 이용할 수 있다. 그러나, 기지국(140)의 스케줄러가 높은 임계값을 이용하여 단말기 조합을 선택하면, 두 단말기 간의 간섭이 작아지므로 2x2 MU-MIMO 송수신기 대신 2개의 1x1 SISO 송수신기를 이용할 수도 있다.
본 발명의 효과를 알아보기 위하여 3GPP에서 권고하는 시스템 레벨 시뮬레이션 조건에서 모의 실험하여 이하의 표 1 내지 3의 결과를 얻었다. 이하의 표 1 내지 3은 각각 EPA(Extended Pedestrian A), EVA(Extended Vehicular A) 및 ETU(Extended Typical Urban) 환경에서의 모의 실험 결과이다. EPA, EVA 및 ETU는 3GPP LTE에서 권고하는 다중 경로 지연 프로파일(multi path delay profile)이다.
셀 처리량 SIMO 대비 이득
SIMO 1.69Mbps N/A
RPS 1.76Mbps 4.00%
DPS 3.06Mbps 81.13%
PPS 2.54Mbps 50.39%
셀 처리량 SIMO 대비 이득
SIMO 1.64Mbps N/A
RPS 1.69Mbps 2.75%
DPS 2.87Mbps 74.76%
PPS 2.41Mbps 46.67%
셀 처리량 SIMO 대비 이득
SIMO 1.64Mbps N/A
RPS 1.64Mbps 0.01%
DPS 2.74Mbps 66.87%
PPS 2.33Mbps 42.30
위와 같은 모의 실험 결과에 의하면, 무작위로 두 명의 사용자를 선택하는 RPS 알고리즘을 따를 경우의 성능 이득은 SIMO 스케줄링에 대비하여 거의 없으며, 사용자간의 직교값(OF)을 이용하여 스케줄링하는 DPS 알고리즘을 따를 경우의 성능 이득은 SIMO 스케줄링에 비하여 60~80% 향상되었다. 한편, 본 발명의 PPS 알고리즘을 따를 경우의 성능 이득은 SIMO 스케줄링에 비하여 40~50% 향상되었다. PPS는 사용자간의 직교값(OF)을 모두 반영하지 못하므로 DPS보다는 다소 낮은 성능 이득을 보이나, LTE의 최소 시스템 대역폭인 1.4MHz에서 두 알고리즘의 복잡도를 계산해 보면 PPS는 DPS에 비해 약 1000배의 복잡도 개선이 있다(도 4 참조). 72개의 부반송파를 사용하는 1.4MHz의 대역폭을 가지는 시스템에서가 아니라 더 넓은 대역폭을 가지는 시스템에서는 더 큰 복잡도 개선이 예상된다.
본 명세서의 실시예에서 다양한 기능적 컴포넌트들이 기술되었으나, 실시예들이 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어, 미들웨어 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있고, 시스템, 서브시스템, 컴포넌트, 또는 이들의 서브컴포넌트에서 이용될 수 있음을 알아야 한다. 소프트웨어로 구현될 때, 실시예들의 구성요소는 필요한 태스크를 수행하기 위한 명령어/코드 세그먼트이다. 프로그램 또는 코드 세그먼트는 프로세서 판독 가능 매체 또는 컴퓨터 프로그램 제품과 같은 머신 판독 가능 매체에 저장되거나, 캐리어 웨이브로 구체화되는 컴퓨터 데이터 신호 또는 캐리어에 의해 변조된 신호에 의해 전송 매체 또는 통신 링크를 통해 전송될 수 있다. 머신 판독 가능 매체 또는 프로세서 판독 가능 매체는 머신(예컨대, 프로세서, 컴퓨터 등)에 의해 판독되고 실행 가능한 형태로 정보를 저장 또는 전송할 수 있는 임의의 매체를 포함할 수 있다.
이러한 본원발명의 방법 및 장치는 이해를 돕기 위하여 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 예를 들어, 본원발명은 FDD와 TDD 모두에 대하여 가능하고, 상향 링크뿐만 아니라 하향 링크의 스케줄링에도 적용 가능하다. 또한, 단말기가 다수의 안테나를 포함하고 기지국이 2개 이상인 네트워크-MIMO(Network-MIMO)의 경우에도 적용 가능하다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 이하의 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.
도 1은 일 실시예에 따른 무선 이동통신 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 도면.
도 2는 일 실시예에 따른 무선 이동통신 시스템에서 수신 전력 기반 페어링 알고리즘을 이용하여 사용자 단말기 간의 간섭이 최소인 두 사용자 단말기의 조합을 구하여 MU-MIMO로 스케줄링하는 방법의 흐름도.
도 3은 다른 일 실시예에 따른 무선 이동통신 시스템에서 수신 전력 기반 페어링 알고리즘을 이용하여 사용자 단말기 간의 간섭이 최소인 두 사용자 단말기의 조합을 구하여 MU-MIMO로 스케줄링하는 방법의 흐름도.
도 4는 일 실시예에 따른 무선 이동통신 시스템에서 수신 전력 기반 페어링 알고리즘을 이용하는 MU-MIMO 스케줄링 방법의 시스템 복잡도 개선을 보여주는 그래프.

Claims (12)

  1. 다수의 단말기 및 기지국-상기 다수의 단말기 각각은 제1 송수신 안테나를 포함하고 상기 기지국은 다수의 제2 송수신 안테나를 포함함-을 포함하는 이동통신 시스템에서의 MU-MIMO(Multi-User Multiple-Input Multiple-Output) 스케줄링을 위한 수신 전력 기반 페어링(pairing) 방법으로서,
    상기 기지국의 다수의 제2 송수신 안테나 각각과 상기 다수의 단말기 각각 간에서의 채널품질값을 측정하는 단계, 및
    상기 채널품질값들을 이용하여 상기 다수의 단말기 중 송신 신호간의 간섭이 최소인 두 단말기의 조합을 선택하는 단계
    를 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 채널품질값은 CINR(Carrier to Interference Noise Ratio) 값 또는 수신 전력값을 포함하는, 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 기지국의 다수의 제2 송수신 안테나 각각과 상기 다수의 단말기 각각 간에서의 채널품질값을 측정하는 단계는 상기 기지국의 다수의 제2 송수신 안테나 각각이 상기 다수의 단말기 각각으로부터 수신하는 신호의 채널품질값을 측정하는 단계를 포함하는, 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 채널품질값들을 이용하여 상기 다수의 단말기 중 송신 신호간의 간섭이 최소인 두 단말기의 조합을 선택하는 단계는,
    상기 채널품질값들 간의 상호 비율을 이용하여 상기 다수의 단말기 각각에 대한 소정의 중간값을 계산하는 단계,
    상기 중간값이 소정의 임계값보다 큰 단말기들 중에서, 채널품질값이 최대가 되는 제2 송수신 안테나가 서로 다른 두 단말기의 조합이 존재하는지 판정하는 단계, 및
    상기 판정 결과 상기 채널품질값이 최대가 되는 제2 송수신 안테나가 서로 다른 두 단말기의 조합들이 존재하는 경우, 그 조합들 가운데 두 단말기의 상기 중간값의 곱이 최대인 두 단말기의 조합을 선택하는 단계
    를 포함하는, 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 선택한 두 단말기의 조합에 대하여 MU-MIMO 스케줄링을 수행하는 단계를 더 포함하는 방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 판정 결과 상기 채널품질값이 최대가 되는 제2 송수신 안테나가 서로 다른 두 단말기의 조합들이 존재하지 않는 경우에는, SIMO 스케줄링을 수행하는 단계를 더 포함하는 방법.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 중간값의 곱이 최대가 되는 두 단말기의 조합 중 적어도 하나의 단말기가 신호 전송에 부적합한 경우, 상기 중간값의 곱이 그 다음 최대가 되는 두 단말기의 조합을 선택하는 단계를 더 포함하는 방법.
  8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 채널품질값들을 이용하여 상기 다수의 단말기 중 송신 신호간의 간섭이 최소인 두 단말기의 조합을 선택하는 단계는,
    상기 채널품질값들을 이용하여 상기 다수의 단말기 중 임의의 두 단말기의 조합에 대하여 소정의 스케줄링 지표를 계산하는 단계,
    상기 스케줄링 지표를 소정의 임계값과 비교하여, 상기 스케줄링 지표가 상기 임계값보다 큰 두 단말기의 조합이 존재하는지 판정하는 단계, 및
    상기 판정 결과 상기 스케줄링 지표가 상기 임계값보다 큰 두 단말기의 조합이 존재하는 경우, 그 중 상기 스케줄링 지표가 최대가 되는 두 단말기의 조합을 선택하는 단계
    를 포함하는, 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 선택한 두 단말기의 조합에 대하여 MU-MIMO 스케줄링을 수행하는 단계를 더 포함하는 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 판정 결과 상기 스케줄링 지표가 상기 임계값보다 큰 두 단말기의 조합이 존재하지 않는 경우, SIMO 스케줄링을 수행하는 단계를 더 포함하는 방법.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 스케줄링 지표가 최대가 되는 두 단말기의 조합 중 적어도 하나의 단말기가 신호 전송에 부적합한 경우, 상기 스케줄링 지표가 그 다음 최대가 되는 두 단말기의 조합을 선택하는 단계를 더 포함하는 방법.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 소정의 임계값은 상기 기지국의 상기 다수의 제2 송수신 안테나가 하나의 단말기로부터 수신하는 신호의 채널품질값의 비율의 최소값 이상인, 방법.
KR1020080136241A 2008-12-30 2008-12-30 무선 이동통신 시스템에서의 ｍｕ－ｍｉｍｏ 스케줄링을 위한 수신 전력 기반 페어링 방법 KR101049628B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080136241A KR101049628B1 (ko) 2008-12-30 2008-12-30 무선 이동통신 시스템에서의 ｍｕ－ｍｉｍｏ 스케줄링을 위한 수신 전력 기반 페어링 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080136241A KR101049628B1 (ko) 2008-12-30 2008-12-30 무선 이동통신 시스템에서의 ｍｕ－ｍｉｍｏ 스케줄링을 위한 수신 전력 기반 페어링 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20100078090A true KR20100078090A (ko) 2010-07-08
KR101049628B1 KR101049628B1 (ko) 2011-07-14

Family

ID=42639368

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020080136241A KR101049628B1 (ko) 2008-12-30 2008-12-30 무선 이동통신 시스템에서의 ｍｕ－ｍｉｍｏ 스케줄링을 위한 수신 전력 기반 페어링 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101049628B1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102377463A (zh) * 2010-08-09 2012-03-14 中兴通讯股份有限公司 多用户多入多出系统中的配对方法、数据传输方法及装置
WO2012065278A1 (en) * 2010-11-15 2012-05-24 Telefonaktiebolaget L M Ericsson (Publ) Two-dimensional ue pairing in mimo systems

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100830415B1 (ko) * 2006-06-23 2008-05-20 재단법인서울대학교산학협력재단 다중 사용자 다중 셀 환경에서의 다중 송수신 안테나 장치및 그 방법
KR20090073910A (ko) * 2007-12-31 2009-07-03 포스데이타 주식회사 Ｕｌ ｍｉｍｏ 시스템에서 단말을 페어링하는 장치 및 방법
KR100905279B1 (ko) * 2007-05-16 2009-06-30 포스데이타 주식회사 협력 다중입출력을 위한 데이터 전송 방법 및 장치
KR20090098593A (ko) * 2008-03-14 2009-09-17 포스데이타 주식회사 Ｕｌ ｍｉｍｏ 시스템에서 단말을 페어링하는 장치 및 방법

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102377463A (zh) * 2010-08-09 2012-03-14 中兴通讯股份有限公司 多用户多入多出系统中的配对方法、数据传输方法及装置
CN102377463B (zh) * 2010-08-09 2014-12-31 中兴通讯股份有限公司 多用户多入多出系统中的配对方法、数据传输方法及装置
WO2012065278A1 (en) * 2010-11-15 2012-05-24 Telefonaktiebolaget L M Ericsson (Publ) Two-dimensional ue pairing in mimo systems
US9392607B2 (en) 2010-11-15 2016-07-12 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) Two-dimensional UE pairing in MIMO systems

Also Published As

Publication number Publication date
KR101049628B1 (ko) 2011-07-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9161335B2 (en) Method and apparatus for candidate list generation for uplink V-MIMO
Lan et al. Considerations on downlink non-orthogonal multiple access (NOMA) combined with closed-loop SU-MIMO
US9055603B2 (en) Scheduling of up-link transmissions of a wireless communication system
KR101230104B1 (ko) 빔 형성용 베이스 코드북 구조를 사용하는 방법 및 장치
US8320479B2 (en) Ranking and grouping of transmissions in communication system
US20090245153A1 (en) Multiuser sector micro diversity system
CN102571659B (zh) 一种干扰噪声估计和干扰抑制方法及相应系统
WO2012068863A1 (zh) 一种自适应多天线分集合并干扰消除方法及装置
KR20160141775A (ko) Mimo 송신기가 사용자를 위한 자원을 할당하는 방법 및 자원을 이용해 데이터를 전송할 사용자를 스케쥴링하는 방법
Papoutsis et al. Chunk-based resource allocation in distributed MISO-OFDMA systems with fairness guarantee
US8351955B2 (en) Method and device for determining antenna cooperation set, method and device for determining base station cooperation set
KR100929088B1 (ko) 무선 이동 통신 시스템에서 전송 모드 결정 장치 및 방법
US8792576B2 (en) Radio signal processing method and radio communication apparatus
Mohanty et al. Design and BER performance analysis of MIMO and massive MIMO networks under perfect and imperfect CSI
KR101049628B1 (ko) 무선 이동통신 시스템에서의 ｍｕ－ｍｉｍｏ 스케줄링을 위한 수신 전력 기반 페어링 방법
US20170223636A1 (en) Communications system and communications method
US10009076B2 (en) Method and apparatus for obtaining downlink data in a massive MIMO system
Simon et al. Resource Allocation and Pairing Techniques in Multiuser Massive MIMO-NOMA
CN109150771B (zh) 用户终端、干扰小区盲检测方法及存储介质、电子设备
KR20090080881A (ko) 시간영역 채널 값의 양자화를 이용한 채널 상태 전달 방법
US9226183B2 (en) Reference signal measurement
US11706008B2 (en) Adaptive channel sounding
US9686804B2 (en) Method and network node for assisting handling of interference at a receiver device
KR100962266B1 (ko) 하이브리드 ｓｔｂｃ 신호 복조 방법 및 장치
Peppas et al. System level performance evaluation of MIMO and SISO OFDM-based WLANs

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140616

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150615

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160613

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170613

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180620

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190625

Year of fee payment: 9