KR20220061029A - Method and apparatus for hybrid beamforming in communication system - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 하이브리드 빔형성 기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 셀-탈피 대규모 MIMO(cell-free massive multiple input multiple output, CFmMIMO) 시스템의 사용자 그룹 기반 하이브리드 빔형성 기술에 관한 것이다.The present invention relates to a hybrid beamforming technology, and more particularly, to a user group-based hybrid beamforming technology of a cell-free massive multiple input multiple output (CFmMIMO) system.
초고밀집 네트워크(ultra-dense network, UDN)는 폭발적으로 증가하는 모바일 트래픽을 수용할 수 있는 대용량 모바일 네트워크를 구축하기 위한 셀의 소형화와 밀집도의 증가로 UE(user equipment)의 근접 위치에 수많은 액세스 포인트(access point, AP)가 존재하는 새로운 무선 커버리지 환경을 의미할 수 있다. AP와 UE 간의 평균거리가 매우 가까워지므로 링크 성능이 개선되어 네트워크 용량이 더욱 증대될 수 있으나, 근접한 셀 간에 심각한 간섭이 발생할 수 있다.An ultra-dense network (UDN) is a large-capacity mobile network capable of accommodating explosively increasing mobile traffic. With the increase in cell size and density, numerous access points are located close to the UE (user equipment). It may mean a new wireless coverage environment in which (access point, AP) exists. Since the average distance between the AP and the UE is very close, link performance is improved and network capacity may be further increased, but severe interference may occur between adjacent cells.
UDN에 적합한 기술로 다수의 AP들이 동일 시간-주파수 자원을 통해 다수의 UE들에 동시에 서비스를 제공함으로써 주파수 및 에너지 효율을 획기적으로 향상시키는 기술인 CFmMIMO 시스템을 고려할 수 있다.As a technology suitable for UDN, a CFmMIMO system, which is a technology for remarkably improving frequency and energy efficiency, can be considered by allowing a plurality of APs to simultaneously provide services to a plurality of UEs through the same time-frequency resource.
CFmMIMO 시스템에도 하이브리드 빔형성 기술을 적용할 수 있으며, CFmMIMO 시스템에서 AP는 대규모(large-scale) 채널 통계적 정보인 채널 공분산 행렬을 활용하여 위상 천이기 기반 아날로그 빔형성기를 설계할 수 있다. 다만, AP가 아날로그 빔형성기 설계시에 모든 UE들의 유효채널의 평균 에너지 정보를 바탕으로 아날로그 빔을 결정하므로 빔 간 직교성을 보장하지 못하여 AP 내에서 빔들 간 간섭이 발생하는 문제점이 있을 수 있다. Hybrid beamforming technology can also be applied to the CFmMIMO system, and in the CFmMIMO system, the AP can design a phase shifter-based analog beamformer by using the channel covariance matrix, which is large-scale channel statistical information. However, since the AP determines the analog beam based on the average energy information of the effective channels of all UEs when designing the analog beamformer, orthogonality between the beams cannot be guaranteed, so there may be a problem in that interference between beams occurs within the AP.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 CFmMIMO 시스템의 사용자 그룹 기반의 하이브리드 빔형성 방법 및 장치를 제공하는데 있다.An object of the present invention to solve the above problems is to provide a user group-based hybrid beamforming method and apparatus of a CFmMIMO system.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1 실시예에 따른 AP에 의해 수행되는 하이브리드 빔형성 방법은, 복수의 UE들과의 유효 채널 평균 에너지를 계산하여 CP로 피드백하고, 상기 유효 채널 평균 에너지에 기반하여 결정된 UE 그룹들의 정보를 상기 CP로부터 수신하고, 상기 UE 그룹들의 정보를 기반으로, 상기 UE 그룹들 중에서 가장 큰 유효 채널 평균 에너지의 합을 가지는 제1 UE 그룹을 선택하고, 상기 제1 UE 그룹에 속하는 둘 이상의 UE들에게 아날로그 빔을 할당하고 그리고 상기 아날로그 빔을 통해 유효 채널 값을 추정하여 디지털 빔을 형성하는 단계를 포함한다.In the hybrid beamforming method performed by the AP according to the first embodiment of the present invention for achieving the above object, the effective channel average energy with a plurality of UEs is calculated and fed back to the CP, and the effective channel average energy is applied to the CP. Receives information on UE groups determined based on the CP, and selects a first UE group having the largest sum of effective channel average energy among the UE groups based on the information on the UE groups, and the first UE and allocating an analog beam to two or more UEs belonging to the group and estimating an effective channel value through the analog beam to form a digital beam.
본 출원에 의하면, AP는 적합한 UE 그룹을 선택할 수 있고, 선택한 UE 그룹에 속하는 UE들에게 아날로그 빔을 매칭할 수 있다. UE 그룹화에 따라 AP 내에서 빔들 간 간섭이 제어될 수 있으며, AP가 선택한 UE 그룹에 속하는 UE들에게 동일한 파일럿을 할당하더라도 파일럿 오염이 매우 낮을 수 있다. 따라서 UE 그룹 기반의 하이브리드 빔형성 방법을 통해 통신 품질이 향상될 수 있다.According to the present application, the AP may select a suitable UE group and match analog beams to UEs belonging to the selected UE group. Inter-beam interference within the AP may be controlled according to UE grouping, and even if the AP allocates the same pilot to UEs belonging to a selected UE group, pilot pollution may be very low. Accordingly, communication quality may be improved through the UE group-based hybrid beamforming method.
도 1은 통신 시스템의 제1 실시예를 도시한 개념도이다.
도 2는 통신 시스템을 구성하는 통신 노드의 제1 실시예를 도시한 블록도이다.
도 3은 통신 시스템에서 CFmMIMO의 일 실시예를 나타낸 개념도이다.
도 4는 통신 시스템에서 하이브리드 빔형성 방법을 나타낸 순서도이다.
도 5a는 통신 시스템에서 UE 그룹화 및 파일럿 할당 방법의 제1 실시예를 나타낸 개념도이다.
도 5b는 통신 시스템에서 UE 그룹화 및 파일럿 할당 방법의 제2 실시예를 나타낸 개념도이다.
도 5c는 통신 시스템에서 UE 그룹화 및 파일럿 할당 방법의 제3 실시예를 나타낸 개념도이다.
도 5d는 통신 시스템에서 UE 그룹화 및 파일럿 할당 방법의 제4 실시예를 나타낸 개념도이다.1 is a conceptual diagram illustrating a first embodiment of a communication system.
2 is a block diagram showing a first embodiment of a communication node constituting a communication system.
3 is a conceptual diagram illustrating an embodiment of CFmMIMO in a communication system.
4 is a flowchart illustrating a hybrid beamforming method in a communication system.
5A is a conceptual diagram illustrating a first embodiment of a method for grouping UEs and allocating pilots in a communication system.
5B is a conceptual diagram illustrating a second embodiment of a method for grouping UEs and allocating pilots in a communication system.
5C is a conceptual diagram illustrating a third embodiment of a method for grouping UEs and allocating pilots in a communication system.
5D is a conceptual diagram illustrating a fourth embodiment of a method for grouping UEs and allocating pilots in a communication system.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Since the present invention can have various changes and can have various embodiments, specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and it should be understood to include all modifications, equivalents and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.Terms such as first, second, etc. may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, a first component may be referred to as a second component, and similarly, a second component may also be referred to as a first component. and/or includes a combination of a plurality of related listed items or any of a plurality of related listed items.
본 출원의 실시예들에서, "A 및 B 중에서 적어도 하나"는 "A 또는 B 중에서 적어도 하나" 또는 "A 및 B 중 하나 이상의 조합들 중에서 적어도 하나"를 의미할 수 있다. 또한, 본 출원의 실시예들에서, "A 및 B 중에서 하나 이상"은 "A 또는 B 중에서 하나 이상" 또는 "A 및 B 중 하나 이상의 조합들 중에서 하나 이상"을 의미할 수 있다.In embodiments of the present application, “at least one of A and B” may mean “at least one of A or B” or “at least one of combinations of one or more of A and B”. Also, in the embodiments of the present application, “at least one of A and B” may mean “at least one of A or B” or “at least one of combinations of one or more of A and B”.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.When an element is referred to as being “connected” or “connected” to another element, it is understood that it may be directly connected or connected to the other element, but other elements may exist in between. it should be On the other hand, when it is said that a certain element is "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that the other element does not exist in the middle.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in the present application are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, terms such as “comprise” or “have” are intended to designate that a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification exists, but one or more other features It should be understood that this does not preclude the existence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical and scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in a commonly used dictionary should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and should not be interpreted in an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in the present application. does not
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. In describing the present invention, in order to facilitate the overall understanding, the same reference numerals are used for the same components in the drawings, and duplicate descriptions of the same components are omitted.
본 발명에 따른 실시예들이 적용되는 통신 시스템(communication system)이 설명될 것이다. 본 발명에 따른 실시예들이 적용되는 통신 시스템은 아래 설명된 내용에 한정되지 않으며, 본 발명에 따른 실시예들은 다양한 통신 시스템에 적용될 수 있다. 여기서, 통신 시스템은 통신 네트워크(network)와 동일한 의미로 사용될 수 있다.A communication system to which embodiments according to the present invention are applied will be described. The communication system to which the embodiments according to the present invention are applied is not limited to the content described below, and the embodiments according to the present invention can be applied to various communication systems. Here, a communication system may be used in the same sense as a communication network (network).
도 1은 통신 시스템의 제1 실시예를 도시한 개념도이다.1 is a conceptual diagram illustrating a first embodiment of a communication system.
도 1을 참조하면, 통신 시스템(100)은 복수의 통신 노드들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2, 130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6)을 포함할 수 있다. 복수의 통신 노드들은 3GPP(3rd generation partnership project) 표준에서 규정된 4G 통신(예를 들어, LTE(long term evolution), LTE-A(advanced)), 5G 통신(예를 들어, NR(new radio)) 등을 지원할 수 있다. 4G 통신은 6GHz 이하의 주파수 대역에서 수행될 수 있고, 5G 통신은 6GHz 이하의 주파수 대역뿐만 아니라 6GHz 이상의 주파수 대역에서 수행될 수 있다.1, the
예를 들어, 4G 통신 및 5G 통신을 위해 복수의 통신 노드들은 CDMA(code division multiple access) 기반의 통신 프로토콜, WCDMA(wideband CDMA) 기반의 통신 프로토콜, TDMA(time division multiple access) 기반의 통신 프로토콜, FDMA(frequency division multiple access) 기반의 통신 프로토콜, OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 기반의 통신 프로토콜, Filtered OFDM 기반의 통신 프로토콜, CP(cyclic prefix)-OFDM 기반의 통신 프로토콜, DFT-s-OFDM(discrete Fourier transform-spread-OFDM) 기반의 통신 프로토콜, OFDMA(orthogonal frequency division multiple access) 기반의 통신 프로토콜, SC(single carrier)-FDMA 기반의 통신 프로토콜, NOMA(Non-orthogonal Multiple Access), GFDM(generalized frequency division multiplexing) 기반의 통신 프로토콜, FBMC(filter bank multi-carrier) 기반의 통신 프로토콜, UFMC(universal filtered multi-carrier) 기반의 통신 프로토콜, SDMA(Space Division Multiple Access) 기반의 통신 프로토콜 등을 지원할 수 있다.For example, a plurality of communication nodes for 4G communication and 5G communication is a CDMA (code division multiple access) based communication protocol, WCDMA (wideband CDMA) based communication protocol, TDMA (time division multiple access) based communication protocol, FDMA (frequency division multiple access) based communication protocol, OFDM (orthogonal frequency division multiplexing) based communication protocol, Filtered OFDM based communication protocol, CP (cyclic prefix)-OFDM based communication protocol, DFT-s-OFDM (discrete) Fourier transform-spread-OFDM) based communication protocol, OFDMA (orthogonal frequency division multiple access) based communication protocol, SC (single carrier)-FDMA based communication protocol, NOMA (Non-orthogonal multiple access), GFDM (generalized frequency) Division multiplexing)-based communication protocol, FBMC (filter bank multi-carrier)-based communication protocol, UFMC (universal filtered multi-carrier)-based communication protocol, SDMA (Space Division Multiple Access)-based communication protocol, etc. can be supported. .
또한, 통신 시스템(100)은 코어 네트워크(core network)를 더 포함할 수 있다. 통신 시스템(100)이 4G 통신을 지원하는 경우, 코어 네트워크는 S-GW(serving-gateway), P-GW(PDN(packet data network)-gateway), MME(mobility management entity) 등을 포함할 수 있다. 통신 시스템(100)이 5G 통신을 지원하는 경우, 코어 네트워크는 UPF(user plane function), SMF(session management function), AMF(access and mobility management function) 등을 포함할 수 있다.Also, the
한편, 통신 시스템(100)을 구성하는 복수의 통신 노드들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2, 130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6) 각각은 다음과 같은 구조를 가질 수 있다.On the other hand, a plurality of communication nodes (110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2, 130-1, 130-2, 130-3, 130- 4, 130-5, 130-6) may each have the following structure.
도 2는 통신 시스템을 구성하는 통신 노드의 제1 실시예를 도시한 블록도이다.2 is a block diagram showing a first embodiment of a communication node constituting a communication system.
도 2를 참조하면, 통신 노드(200)는 적어도 하나의 프로세서(210), 메모리(220) 및 네트워크와 연결되어 통신을 수행하는 송수신 장치(230)를 포함할 수 있다. 또한, 통신 노드(200)는 입력 인터페이스 장치(240), 출력 인터페이스 장치(250), 저장 장치(260) 등을 더 포함할 수 있다. 통신 노드(200)에 포함된 각각의 구성 요소들은 버스(bus)(270)에 의해 연결되어 서로 통신을 수행할 수 있다.Referring to FIG. 2 , the
다만, 통신 노드(200)에 포함된 각각의 구성요소들은 공통 버스(270)가 아니라, 프로세서(210)를 중심으로 개별 인터페이스 또는 개별 버스를 통하여 연결될 수도 있다. 예를 들어, 프로세서(210)는 메모리(220), 송수신 장치(230), 입력 인터페이스 장치(240), 출력 인터페이스 장치(250) 및 저장 장치(260) 중에서 적어도 하나와 전용 인터페이스를 통하여 연결될 수도 있다.However, each of the components included in the
프로세서(210)는 메모리(220) 및 저장 장치(260) 중에서 적어도 하나에 저장된 프로그램 명령(program command)을 실행할 수 있다. 프로세서(210)는 중앙 처리 장치(central processing unit, CPU), 그래픽 처리 장치(grAPhics processing unit, GPU), 또는 본 발명의 실시예들에 따른 방법들이 수행되는 전용의 프로세서를 의미할 수 있다. 메모리(220) 및 저장 장치(260) 각각은 휘발성 저장 매체 및 비휘발성 저장 매체 중에서 적어도 하나로 구성될 수 있다. 예를 들어, 메모리(220)는 읽기 전용 메모리(read only memory, ROM) 및 랜덤 액세스 메모리(random access memory, RAM) 중에서 적어도 하나로 구성될 수 있다.The
다시 도 1을 참조하면, 통신 시스템(100)은 복수의 기지국들(base stations)(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2), 복수의 단말들(130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6)을 포함할 수 있다. 기지국(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) 및 단말(130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6)을 포함하는 통신 시스템(100)은 "액세스 네트워크"로 지칭될 수 있다. 제1 기지국(110-1), 제2 기지국(110-2) 및 제3 기지국(110-3) 각각은 매크로 셀(macro cell)을 형성할 수 있다. 제4 기지국(120-1) 및 제5 기지국(120-2) 각각은 스몰 셀(small cell)을 형성할 수 있다. 제1 기지국(110-1)의 셀 커버리지(cell coverage) 내에 제4 기지국(120-1), 제3 단말(130-3) 및 제4 단말(130-4)이 속할 수 있다. 제2 기지국(110-2)의 셀 커버리지 내에 제2 단말(130-2), 제4 단말(130-4) 및 제5 단말(130-5)이 속할 수 있다. 제3 기지국(110-3)의 셀 커버리지 내에 제5 기지국(120-2), 제4 단말(130-4), 제5 단말(130-5) 및 제6 단말(130-6)이 속할 수 있다. 제4 기지국(120-1)의 셀 커버리지 내에 제1 단말(130-1)이 속할 수 있다. 제5 기지국(120-2)의 셀 커버리지 내에 제6 단말(130-6)이 속할 수 있다.Referring back to FIG. 1 , the
여기서, 복수의 기지국들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) 각각은 노드B(NodeB), 고도화 노드B(evolved NodeB), BTS(base transceiver station), 무선 기지국(radio base station), 무선 트랜시버(radio transceiver), 액세스 포인트(access point), 액세스 노드(node), RSU(road side unit), RRH(radio remote head), TP(transmission point), TRP(transmission and reception point), eNB, gNB 등으로 지칭될 수 있다.Here, each of the plurality of base stations 110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2 is a NodeB (NodeB), an advanced NodeB (evolved NodeB), a BTS (base transceiver station), Radio base station (radio base station), radio transceiver (radio transceiver), access point (access point), access node (node), RSU (road side unit), RRH (radio remote head), TP (transmission point), TRP ( transmission and reception point), eNB, gNB, and the like.
복수의 단말들(130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6) 각각은 UE(user equipment), 터미널(terminal), 액세스 터미널(access terminal), 모바일 터미널(mobile terminal), 스테이션(station), 가입자 스테이션(subscriber station), 모바일 스테이션(mobile station), 휴대 가입자 스테이션(portable subscriber station), 노드(node), 다바이스(device), IoT(Internet of Thing) 장치, 탑재 장치(mounted module/device/terminal 또는 on board device/terminal 등) 등으로 지칭될 수 있다.Each of the plurality of terminals 130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6 is a user equipment (UE), a terminal, an access terminal, and a mobile Terminal (mobile terminal), station (station), subscriber station (subscriber station), mobile station (mobile station), portable subscriber station (portable subscriber station), node (node), device (device), IoT (Internet of Thing) It may be referred to as a device, a mounted device (such as a mounted module/device/terminal or on board device/terminal).
다음으로, 셀-탈피 대규모 MIMO(cell-free massive multiple input multiple output, CFmMIMO) 시스템을 설명할 수 있다. 하이브리드 빔형성 기반의 CFmMIMO 시스템에서 nT개의 안테나들과 L(<nT)개의 RF(radio frequency) 체인들을 장착한 M 개의 AP들은 중앙 처리 장치(centralized processor, CP)와 연결될 수 있고, 분산 배치되는 K개의 UE들과 협력 통신을 수행할 수 있다. K개의 UE들은 각각 단일 안테나를 포함할 수 있다.Next, a cell-free massive multiple input multiple output (CFmMIMO) system can be described. In a hybrid beamforming-based CFmMIMO system, M APs equipped with n T antennas and L (< n T ) radio frequency (RF) chains may be connected to a centralized processor (CP), and distributed It is possible to perform cooperative communication with the K UEs. Each of the K UEs may include a single antenna.
밀리미터(millimeter-wave, mmWave) 대역의 넓은 대역폭을 활용하는 밀리미터파 대역 기술은 대규모 MIMO와 결합하여 주파수 효율을 향상시킬 수 있다. 특히 밀리미터파 대역 기술을 AP가 조밀하게 분산 배치되어 협력 통신이 가능한 CFmMIMO 시스템에 적용하는 것은 밀리미터파 대역의 제한적인 통신 범위를 고려할 때 매우 유용할 수 있다. 다만, 밀리미터파 대역 기술은 높은 전력 소비 레벨과 높은 생산 비용이 요구되므로 대규모 MIMO 구조를 완전-디지털(fully-digital)로 구현하기에는 어려움이 있으므로, 일반적으로 하이브리드 디지털-아날로그 신호처리 구조를 지향할 수 있다.The millimeter-wave band technology, which utilizes the wide bandwidth of the millimeter-wave (mmWave) band, can be combined with large-scale MIMO to improve frequency efficiency. In particular, applying the mmWave technology to the CFmMIMO system where APs are densely distributed and enable cooperative communication can be very useful considering the limited communication range of the mmWave band. However, since the millimeter wave band technology requires a high power consumption level and high production cost, it is difficult to fully-digitize a large-scale MIMO structure, so in general, a hybrid digital-analog signal processing structure can be oriented. there is.
도 3은 통신 시스템에서 CFmMIMO의 일 실시예를 나타낸 개념도이다.3 is a conceptual diagram illustrating an embodiment of CFmMIMO in a communication system.
도 3을 참조하면, CFmMIMO 시스템은 커버리지 지역에 분산 배치된 대규모의 AP들이 하나의 CP에 연결되어 AP들보다 훨씬 적은 수의 모든 UE들에게 동일한 시간/주파수 자원을 통해 서비스를 제공할 수 있다. Referring to FIG. 3 , in the CFmMIMO system, large-scale APs distributed in a coverage area are connected to one CP to provide a service to all UEs in a much smaller number than the APs through the same time/frequency resource.
AP들의 집합 은 일 수 있고, UE들의 집합 는 일 수 있다. AP는 최대 L개의 아날로그 빔들을 생성할 수 있고, 동일 AP는 서로 다른 빔들을 사용하여 서로 다른 UE들을 위한 빔을 형성할 수 있다. AP의 각 아날로그 빔이 하나의 UE만을 위해 매칭된다고 가정할 때, 활성(active) UE들의 개수(K)가 KL이면 AP의 아날로그 빔으로 네트워크 내의 모든 UE들에 서비스를 제공할 수 있다. 활성 UE는 RRC(radio resource control) 연결(connected) 상태인 UE를 의미할 수 있다. 그러나 AP는 K>L이면 L개의 아날로그 빔에 매칭되는 UE를 선택하는 과정이 필요할 수 있다. set of APs silver may be, a set of UEs Is can be The AP may generate up to L analog beams, and the same AP may use different beams to form beams for different UEs. Assuming that each analog beam of the AP is matched for only one UE, the number of active UEs (K) is K If it is L, it is possible to provide a service to all UEs in the network with an analog beam of the AP. Active UE may mean a UE in a radio resource control (RRC) connected (connected) state. However, if K>L, the AP may need to select a UE matching the L analog beams.
다만, UDN 환경에서는 일반적으로 활성 UE들의 개수(K)는 KL일 수 있다. 따라서 K 로 가정할 수 있고, CP는 UE들의 대규모(large-scale) 전파 패턴을 파악하여 서로 위치적으로 충분히 떨어져 있는 L개의 UE들을 하나의 UE 그룹으로 그룹화(grouping)할 수 있다. 따라서 CP는 전체 활성 UE들을 다수의 UE 그룹들로 나눌 수 있고, 각 UE 그룹에 파일럿을 할당할 수 있다. 각 AP는 적절한 UE 그룹을 선택할 수 있고, 아날로그 빔을 선택한 UE 그룹에 속하는 UE들에 할당할 수 있다.However, in a UDN environment, in general, the number of active UEs (K) is K can be L. So K can be assumed, and the CP may group L UEs sufficiently far apart in location from each other into one UE group by identifying a large-scale propagation pattern of the UEs. Accordingly, the CP may divide all active UEs into multiple UE groups, and may allocate pilots to each UE group. Each AP may select an appropriate UE group and may allocate an analog beam to UEs belonging to the selected UE group.
도 4는 통신 시스템에서 하이브리드 빔형성 방법을 나타낸 순서도이다. 4 is a flowchart illustrating a hybrid beamforming method in a communication system.
도 4를 참조하면, 하이브리드 빔형성기(hybrid beamformer)는 많은 수의 안테나 어레이들이 아날로그 빔형성기를 통해 제한된 수의 RF 체인에 연결될 수 있고, RF 체인의 출력단에서 낮은 차원의 기저대역 디지털 빔형성기를 사용하는 구조일 수 있다. 디지털 빔형성기는 아날로그 빔을 매칭하여 생성될 수 있는 유효 채널 값을 활용하여 디지털 빔을 형성하기 위한 기저대역 신호처리를 수행할 수 있다. 통신 노드(예를 들어, CP, AP, 및/또는 UE)는 하이브리드 빔형성기, 아날로그 빔형성기, 또는 디지털 빔형성기 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 4 , in the hybrid beamformer, a large number of antenna arrays can be connected to a limited number of RF chains through analog beamformers, and a low-dimensional baseband digital beamformer is used at the output end of the RF chain. It may be a structure that The digital beamformer may perform baseband signal processing for forming a digital beam by utilizing an effective channel value that may be generated by matching an analog beam. The communication node (eg, CP, AP, and/or UE) may include at least one of a hybrid beamformer, an analog beamformer, or a digital beamformer.
[아날로그 빔형성 방법][Analog beamforming method]
아날로그 빔형성기는 채널의 통계적 정보를 기반으로 설계될 수 있으며, 각 AP는 채널 공간 공분산 정보를 안다고 가정할 수 있다. APm(m=1, ...,M)은 UEk(k=1, ...,K)의 채널 공간 공분산 행렬 의 고유 분해(eigen-value decomposition, EVD)를 통해 지배적인(dominant) 고유벡터 를 획득할 수 있다. 또한 APm은 원소의 위상각만으로 을 구성할 수 있고, 생성한 벡터 을 APm의 아날로그 빔형성 행렬을 구성할 후보 빔벡터로 설정할 수 있다. 각 APm은 K개의 후보벡터 를 가질 수 있다. The analog beamformer may be designed based on the statistical information of the channel, and it may be assumed that each AP knows the channel spatial covariance information. APm(m=1, ...,M) is the channel space covariance matrix of UEk(k=1, ...,K) The dominant eigenvector through the eigen-value decomposition (EVD) of can be obtained. In addition, APm is only the phase angle of the element. can be constructed, and the vector generated can be set as a candidate beam vector constituting the analog beamforming matrix of APm. Each APm has K candidate vectors can have
APm은 아날로그 빔을 형성하여 유효채널을 생성할 수 있으므로, 각 후보벡터에 의한 유효채널의 평균에너지(average Frobenius norm) 를 이미 획득한 정보 , 를 이용하여 아래 수학식 1을 통해 계산할 수 있다(S401).Since APm can generate an effective channel by forming an analog beam, the average energy of the effective channel by each candidate vector (average Frobenius norm) information that has already been acquired , It can be calculated using
APm은 상술한 수학식 1을 통해 계산한 모든 UE들의 유효채널 평균에너지 를 CP에 피드백할 수 있다(S402). CP는 APm로부터 모든 UE들의 유효채널 평균에너지 를 수신할 수 있다. CP는 APm로부터 전달받은 유효채널의 평균에너지 값을 이용하여 대규모 전파 패턴에 의한 UE들의 위치를 특정할 수 있고, 위치적으로 최대한 떨어져 있는 L개의 UE들로 구성된 다수의 UE 그룹들로 그룹화할 수 있다. CP는 UE들을 그룹화한 후, 각 UE 그룹들에게 파일럿을 할당할 수 있다(S403). CP는 UE 그룹 별로 서로 다른 파일럿을 할당할 수 있다. APm is the effective channel average energy of all UEs calculated through
CP는 UE 그룹 정보를 APm에 전송할 수 있다(S404). APm은 CP로부터 UE 그룹 정보를 수신할 수 있다. 그리고 CP는 파일럿 할당 정보를 UEk를 포함한 모든 UE들에 전송할 수 있다(S405). UEk를 포함한 모든 UE들은 CP로부터 파일럿 할당 정보를 수신할 수 있다. CP로부터 파일럿 할당 정보를 수신한 UEk는 파일럿 할당 정보에 따라 파일럿이 할당될 수 있다. 총 UE 그룹들의 개수를 N 이라 할 때, APm은 N개의 UE 그룹들 중 UE들의 유효채널 평균 에너지의 합이 가장 큰 UE 그룹을 선택할 수 있고, 해당 UE 그룹에 속하는 UE들에게 아날로그 빔을 할당할 수 있다(S406). 각 UE 그룹에 속하는 UE들의 유효채널 평균 에너지의 합은 아래 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다.The CP may transmit UE group information to the APm (S404). APm may receive UE group information from CP. In addition, the CP may transmit pilot assignment information to all UEs including UEk (S405). All UEs including UEk may receive pilot assignment information from the CP. Upon receiving the pilot assignment information from the CP, the UEk may be assigned a pilot according to the pilot assignment information. When the total number of UE groups is N, APm may select a UE group having the largest sum of effective channel average energies of the UEs from among the N UE groups, and allocate analog beams to UEs belonging to the UE group. can be (S406). The sum of the effective channel average energies of the UEs belonging to each UE group may be expressed as in
APm은 아래 수학식 3을 통해 아날로그 빔을 할당할 UE 그룹을 선택할 수 있다.APm may select a UE group to which an analog beam is to be allocated through
선택된 UE 그룹에 속한 UE들의 아날로그 빔형성 후보벡터는 로 나타낼 수 있다. 따라서 APm의 아날로그 빔형성 행렬 은 아래 수학식 4와 같이 벡터 값으로 나타낼 수 있다. Analog beamforming candidate vectors of UEs belonging to the selected UE group are can be expressed as Thus, the analog beamforming matrix of APm can be expressed as a vector value as in
[디지털 빔형성 방법][Digital Beamforming Method]
아날로그 빔형성기가 설정되면 APm은 UE로부터 파일럿 신호를 수신하여 유효채널()을 추정할 수 있다. 유효채널은 아래 수학식 5와 같이 나타낼 수 있다.When the analog beamformer is set, APm receives the pilot signal from the UE and ) can be estimated. The effective channel can be expressed as in
일 실시예에서, 디지털 빔형성 동작은 각 AP에서 수학식 5의 유효채널 추정치를 이용하여 지역적(locally)으로 수행될 수 있다. 다른 실시예에서, CP가 모든 AP들로부터 모든 UE들의 유효채널 추정치를 수집하여 디지털 빔형성 동작을 전역적(globally)으로 수행할 수도 있다(S407).In one embodiment, the digital beamforming operation may be performed locally at each AP using the effective channel estimate of Equation (5). In another embodiment, the CP may perform the digital beamforming operation globally by collecting effective channel estimates of all UEs from all APs (S407).
[UE 그룹화와 파일럿 할당][UE grouping and pilot assignment]
상술한 단계 S403의 CP가 UE들을 그룹화하고, 각UE 그룹에 파일럿을 할당하는 단계를 더욱 상세하게 설명할 수 있다. UE k와 연결된 모든 AP들의 유효채널의 평균에너지 는 UEk의 위치를 나타내는 특징 벡터(feature vector)일 수 있으며, CP는 를 이용하여 UE들을 분류할 수 있다. CP는 UE들을 위치에 따라 분류하기 위하여 자카드 유사도(Jaccard similarity)를 활용할 수 있다. 자카드 유사도는 자카드 계수(Jaccard coefficient)로 칭할 수도 있다. 자카드 유사도는 벡터의 각도 차이를 나타내는 코사인 유사도(cosine similarity)와 벡터의 길이 차이를 표현하는 유클리드 거리(Euclidean distance)를 모두 반영할 수 있다. 평균에너지 벡터들의 가상의 중심(centroid)을 라 할 때, CP는 모든 UE들에 대해 중심 에 대한 자카드 유사도를 아래 수학식 6을 통해 계산할 수 있다.The step of grouping the UEs by the CP of step S403 and allocating a pilot to each UE group may be described in more detail. Average energy of effective channels of all APs connected to UE k may be a feature vector indicating the location of the UEk, CP is can be used to classify UEs. The CP may utilize Jaccard similarity to classify UEs according to location. The jacquard similarity may be referred to as a Jaccard coefficient. The jacquard similarity may reflect both cosine similarity indicating a difference in angle between vectors and Euclidean distance indicating a difference in length between vectors. The imaginary centroid of the average energy vectors , CP is the center for all UEs The jacquard similarity to can be calculated through
자카드 유사도 는 0~1의 값을 가질 수 있으며, 0은 완전 비유사도, 1은 완전 유사도를 의미할 수 있다. 따라서 자카드 유사도 가 0에 가까울수록 비유사하고, 1로 가까울수록 유사함을 의미할 수 있다. 를 오름차순으로 배열할 때, UE들 간의 대규모 전파 패턴 기반의 위치가 유사할수록 해당 UE들은 배열상 가까운 위치에 있다고 볼 수 있다. CP는 배열상 최대로 떨어져 있는 L개의 UE들로 하나의 UE 그룹을 만들 수 있다. 예를 들어, K=LN이라 하면 총 N개의 UE 그룹들 중 n 번째 UE 그룹은 자카드 유사도에 따라 오름차순 배열된 UE들을 N 간격으로 선택한 UE들의 집합일 수 있고, 아래 수학식 7과 같이 L개의 자카드 유사도 집합으로 나타낼 수 있다.Jacquard Similarity may have a value of 0 to 1, 0 may mean complete dissimilarity, and 1 may mean complete similarity. Therefore, the jacquard similarity The closer to 0, the more dissimilar, and the closer to 1, the more similar. When arranging in ascending order, the more similar the locations based on the large-scale propagation pattern between the UEs, the closer the UEs can be seen in the arrangement. The CP can make one UE group with L UEs that are at most spaced apart in the array. For example, if K=LN, the n-th UE group among the total N UE groups may be a set of UEs in which UEs arranged in ascending order according to the jacquard similarity are selected at N intervals, and L jacquard as shown in
UE 그룹에 속하는 UE들은 서로 위치적으로 멀리 떨어져 있으므로 동일한 파일럿을 공유할 수 있다. 파일럿 시퀀스의 길이를 라 하면 N=일 때, CP는 모든 UE 그룹들에 직교 파일럿을 할당할 수 있으므로 파일럿 오염이 발생하지 않을 수 있다.UEs belonging to a UE group may share the same pilot because they are geographically distant from each other. length of the pilot sequence. If N= , since the CP can allocate orthogonal pilots to all UE groups, pilot pollution may not occur.
도 5a는 통신 시스템에서 UE 그룹화 및 파일럿 할당 방법의 제1 실시예를 나타낸 개념도이다. 도 5b는 통신 시스템에서 UE 그룹화 및 파일럿 할당 방법의 제2 실시예를 나타낸 개념도이다. 도 5c는 통신 시스템에서 UE 그룹화 및 파일럿 할당 방법의 제3 실시예를 나타낸 개념도이다. 도 5d는 통신 시스템에서 UE 그룹화 및 파일럿 할당 방법의 제4 실시예를 나타낸 개념도이다.5A is a conceptual diagram illustrating a first embodiment of a method for grouping UEs and allocating pilots in a communication system. 5B is a conceptual diagram illustrating a second embodiment of a method for grouping UEs and allocating pilots in a communication system. 5C is a conceptual diagram illustrating a third embodiment of a method for grouping UEs and allocating pilots in a communication system. 5D is a conceptual diagram illustrating a fourth embodiment of a method for grouping UEs and allocating pilots in a communication system.
도 5a 내지 5d를 참조하면, 네트워크 내의 활성 UE들의 개수 K에 따라 파일럿 시퀀스 길이()에 기반하여 다양한 UE 그룹화가 가능하다. a 및 b를 mod 함수와 floor 함수로 정의할 수 있다. 즉, 라 할 때, CP는 UE 그룹들의 개수 N이 N=a+b가 되도록 UE들을 그룹화하고 각 UE 그룹에 파일럿을 할당할 수 있다. 도 5a 내지 5d는 =4, L=3일 때, UE 그룹화 및 파일럿 할당 방법의 실시예들을 나타낼 수 있고, 각 실시예에서 K개의 UE들의 배열 순서는 오름차순 배열의 자카드 유사도에 따라 나열한 것일 수 있다.5A to 5D, according to the number K of active UEs in the network, the pilot sequence length ( ), various UE groupings are possible. A and b can be defined as mod and floor functions. in other words, In this case, the CP may group UEs such that the number N of UE groups becomes N=a+b, and may allocate pilots to each UE group. 5a to 5d are When =4, L=3, embodiments of the UE grouping and pilot assignment method may be shown, and the arrangement order of K UEs in each embodiment may be arranged according to the jacquard similarity of the ascending arrangement.
도 5a를 참조하면, a=0이고, mod(b,)=0일 때, CP는 UE들을 그룹화하기 위해, 전체 UE들 중에 동일한 n=mod(k,b)값을 갖는 UE들을 UE 그룹 에 포함시킬 수 있고, 전체 N(=b)개의 UE 그룹들 (예를 들어, )을 생성할 수 있다. CP는 동일한 mod(n,)를 갖는 UE 그룹 에는 동일한 파일럿을 할당할 수 있고, 서로 다른 mod(,)를 갖는 UE 그룹 에는 직교 파일럿을 할당할 수 있다.Referring to Figure 5a, a = 0, mod (b, ) = 0, the CP groups UEs having the same n=mod(k,b) value among all UEs to group the UEs into a UE group. Can be included in the total N (=b) UE groups (for example, ) can be created. CP is the same mod(n, ) group of UEs with can be assigned the same pilot, and different mod( , ) group of UEs with may be assigned an orthogonal pilot.
도 5b를 참조하면, a>0이고, mod(b,)=0일 때, K1 K-a, k1=1, ..., K1, k2=K1+1, ..., K(예를 들어,K1=24, k1=1, ..., 24, k2=25,26)라 할 수 있다. CP가 k1을 그룹화하는 방법으로, CP는 K1개의 UE들 중에 동일한 n1=mod(k1,b) 값을 갖는 UE들을 UE 그룹 에 포함시킬 수 있고, 전체 N1(=b)개의 UE 그룹들 (예를 들어, )을 생성할 수 있다. CP가 k1의 파일럿을 할당하는 방법으로, 동일한 mod(n1,)를 갖는 UE 그룹 에는 동일한 파일럿을 차례로 할당할 수 있고, 서로 다른 mod(,)를 갖는 UE 그룹 에는 직교 파일럿을 차례로 할당할 수 있다.Referring to Figure 5b, a>0, mod(b, When )=0, K 1 Ka, k 1 =1, ..., K 1 , k 2 =K 1 +1, ..., K (eg, K 1 =24, k 1 =1, ..., 24, k 2 =25,26). In a way that the CP groups k 1 , the CP groups UEs having the same n 1 =mod(k 1 ,b) value among K 1 UEs into a UE group. Can be included in the total N 1 (=b) UE groups (for example, ) can be created. How the CP allocates a pilot of k 1 , the same mod(n 1 , ) group of UEs with can be assigned the same pilot in turn, and different mod( , ) group of UEs with may be sequentially assigned orthogonal pilots.
CP가 k2의 파일럿을 할당하고, UE들을 그룹화하는 방법으로, k2의 어느 하나의 UE에게 파일럿을 인접 UE와 중복되지 않도록 랜덤하게 할당할 수 있고, k2와 동일한 파일럿을 할당 받은 k1(<K1-) 중에 배열 간격이 충분히 큰 (L-1)개의 UE들을 랜덤하게 선택하여 k2와 함께 UE 그룹 에 포함하여 a개의 UE 그룹 (예를 들어, 및 )을 생성할 수 있다. 이 과정을 통해 전체 N(a+b)개(예를 들어, 전체 10개)의 UE 그룹들이 생성될 수 있다.As a method in which the CP allocates a pilot of k 2 and groups UEs, a pilot may be randomly assigned to any one UE in k 2 so as not to overlap with an adjacent UE, and k 1 to which the same pilot as k 2 is allocated (<K 1 - ) by randomly selecting (L-1) UEs with a sufficiently large arrangement interval among k 2 together with a UE group a group of UEs including (for example, and ) can be created. Through this process, a total of N(a+b) (eg, a total of 10) UE groups may be generated.
도 5c를 참조하면, a=0 이고, mod(b,)>0 일 때, UE들을 그룹화하는 방법은 도 5a와 마찬가지로 CP는 전체 UE들 중에 동일한 n=mod(k,b) 값을 갖는 UE들을 UE 그룹 에 포함시킬 수 있고, 전체 N(=b)개의 UE 그룹들 (예를 들어, )을 생성할 수 있다. 다만, 파일럿 할당 방법에서 CP는 먼저 인 경우, 동일한 mod(n,)를 갖는 UE 그룹 에는 동일한 파일럿을 차례로 할당할 수 있고, 서로 다른 mod(,)를 갖는 UE 그룹 에는 직교 파일럿을 차례로 할당할 수 있다. 그리고 CP는 n>N-mod(b,) 인 UE 그룹에 파일럿이 인접 UE와 중복되지 않도록 랜덤하게 할당(예를 들어, 의 파일럿은 3)할 수 있다. Referring to FIG. 5c , a=0 and mod(b, When ) > 0, the method of grouping UEs is similar to FIG. 5a , in which CP groups UEs having the same n=mod(k,b) value among all UEs into a UE group. Can be included in the total N (=b) UE groups (for example, ) can be created. However, in the pilot allocation method, the CP is first If , the same mod(n, ) group of UEs with can be assigned the same pilot in turn, and different mod( , ) group of UEs with may be sequentially assigned orthogonal pilots. And CP is n>N-mod(b, ) randomly assigned to the UE group so that pilots do not overlap with neighboring UEs (eg, The pilot of 3) can.
도 5d를 참조하면, a>0 이고, mod(b,)>0 일 때, K1 K-a, k1=1, ..., K1, k2=K1+1, ..., K(예를 들어,K1=27, k1=1, ..., 27, k2=28,29)라 할 수 있다. k1의 그룹화 방법은 도 5b와 마찬가지로 CP는 K1개의 UE들 중에 동일한 n1=mod(k1,b) 값을 갖는 UE들을 UE 그룹 에 포함시킬 수 있고, 전체 N1(=b) 개의UE 그룹들 (예를 들어, )을 생성할 수 있다. k1의 파일럿 할당 방법으로, CP는 생성된 N1(=b)개의 UE 그룹들 중에 n1 N1-mod(b,)인 경우, 동일한 mod(n1,)를 갖는 UE 그룹 에는 동일한 파일럿을 차례로 할당할 수 있고, 서로 다른 mod(,)를 갖는 UE 그룹 에는 직교 파일럿을 차례로 할당할 수 있다. CP는 n1>N1-mod(b,)인 UE 그룹은 파일럿을 인접 UE와 중복되지 않도록 랜덤하게 할당(예를 들어, 의 파일럿은 2)할 수 있다.Referring to Figure 5d, a>0, and mod(b, When )>0, K 1 Ka, k 1 =1, ..., K 1 , k 2 =K 1 +1, ..., K (eg, K 1 =27, k 1 =1, ..., 27, k 2 =28,29). In the grouping method of k 1 , as in FIG. 5B , the CP is a UE group for UEs having the same n 1 =mod(k 1 ,b) value among K 1 UEs. Can be included in the total N 1 (=b) UE groups (for example, ) can be created. With the pilot allocation method of k 1 , the CP is n 1 among the generated N 1 (=b) UE groups. N 1 -mod(b, ), the same mod(n 1 , ) group of UEs with can be assigned the same pilot in turn, and different mod( , ) group of UEs with may be sequentially assigned orthogonal pilots. CP is n 1 >N 1 -mod(b, ) is randomly assigned pilots so as not to overlap with neighboring UEs (e.g., The pilot of 2) can.
CP가 k2의 파일럿을 할당하고, UE들을 그룹화하는 방법으로, CP는 n1>N1-mod(b,)인 UE 그룹에 할당된 파일럿과 중복되지 않을 뿐 아니라 k2의 인접 UE의 파일럿과 중복되지 않도록 랜덤하게 할당할 수 있다. 또한 CP는 k2와 동일한 파일럿을 할당 받은 k1(<K1-) 중에 배열 간격이 충분히 큰 (L-1)개의 UE들을 랜덤하게 선택하여 k2와 함께 UE 그룹 에 포함하여 a개의 UE 그룹들 (예를 들어, 및 )을 생성할 수 있다. 이 과정을 통해 생성된 전체 개(예를 들어, 전체 11개)의 UE 그룹들이 생성될 수 있다.In a way that the CP allocates a pilot of k 2 and groups UEs, the CP is n 1 >N 1 -mod(b, . Also, CP is k 1 (<K 1 - ) by randomly selecting (L-1) UEs with a sufficiently large arrangement interval among k 2 together with a UE group a UE groups including (for example, and ) can be created. The whole created through this process A number of (eg, 11 in total) UE groups may be created.
[UE 그룹 및 아날로그 빔 업데이트][UE group and analog beam update]
새로운 UE(예를 들어, UE k')는 네트워크에 진입하여 서비스를 제공받기를 원할 경우, 모든 AP들에 서비스 요청 메시지를 전송할 수 있다(S408). 모든 AP들은 새로운 UE(예를 들어, UE k')로부터 서비스 요청 메시지를 수신할 수 있고, 대규모 전파 패턴을 이용하여 채널 공분산 행렬을 추정할 수 있다. APm은 EVD를 통해 지배적인 고유벡터 를 획득할 수 있다. APm은 원소의 위상각만으로 을 구성할 수 있고, 생성한 벡터 와 채널 공분산 행렬을 이용해서 유효채널의 평균에너지 를 계산할 수 있다(S409). APm은 계산한 유효채널의 평균에너지 를 CP에 피드백할 수 있다(S410). CP는 APm로부터 를 수신할 수 있다.When a new UE (eg, UE k′) wants to receive a service by entering the network, it may transmit a service request message to all APs ( S408 ). All APs may receive the service request message from the new UE (eg, UE k′) and estimate the channel covariance matrix using the large-scale propagation pattern. APm is the dominant eigenvector through EVD can be obtained. APm is only the phase angle of the element. can be constructed, and the vector generated and the average energy of the effective channel using the channel covariance matrix can be calculated (S409). APm is the calculated average energy of the effective channel may be fed back to the CP (S410). CP from APm can receive
CP는 모든 AP들로부터 수집한 새로운 UE(예를 들어, UE k')의 평균 에너지로 위치를 나타내는 특징 벡터 를 이용하여 상술한 를 아래 수학식 8에 따라 업데이트할 수 있다.CP is a feature vector indicating a location with the average energy of a new UE (eg, UE k′) collected from all APs. described above using can be updated according to
CP는 와 를 통해 자카드 유사도 를 계산할 수 있고, 기존의 과 비교하여 가장 근사한 값을 갖는 UE(예를 들어, )를 찾아낼 수 있다. 가장 근사한 값을 갖는 UE(예를 들어, )에 서비스를 제공하고 있는 AP들의 집합(예를 들어, )이 구성될 수 있다. UE들(예를 들어, k'와 ) 간의 유효채널 평균 에너지를 비교하여 를 만족할 경우, CP는 기존의 과 비교하여 가장 근사한 값을 갖는 UE(예를 들어, )의 UE 그룹을 새로운 UE 그룹으로 업데이트할 수 있다. CP는 UE 그룹을 업데이트 한 후, 새로운 UE(예를 들어, k')에게 파일럿을 할당할 수 있다(S411). CP Wow Jacquard similarity through can be calculated, and the existing UE with the closest value compared to (e.g., ) can be found. UE with the closest value (e.g., ) a set of APs providing services (eg, ) can be configured. UEs (eg, k' and ) by comparing the effective channel average energy between is satisfied, the CP is UE with the closest value compared to (e.g., ) may be updated with a new UE group. After updating the UE group, the CP may allocate a pilot to a new UE (eg, k′) ( S411 ).
CP는 파일럿 할당 정보를 새로운 UE(예를 들어, k')에 전송할 수 있다(S412). 새로운 UE(예를 들어, k')는 CP로부터 파일럿 할당 정보를 수신할 수 있고, 파일럿 할당 정보에 따라 새로운 UE(예를 들어, k')에 파일럿이 할당될 수 있다.The CP may transmit pilot assignment information to a new UE (eg, k') (S412). The new UE (eg, k′) may receive pilot assignment information from the CP, and a pilot may be assigned to the new UE (eg, k′) according to the pilot assignment information.
CP는 AP들의 집합 및 아날로그 빔벡터를 업데이트(예를 들어, 및 )할 수 있다. 상술한 조건(예를 들어, )이 만족되지 않을 경우, CP는 근사값을 갖는 다른 UE에 대해 상술한 과정(즉, 단계 S411 및 S412)을 수행할 수 있다(S413). 그리고 상술한 단계 S407과 마찬가지로 각 AP 또는 CP가 디지털 빔형성기를 업데이트할 수 있다(S414). 여러 개의 새로운 UE들이 서비스를 제공받기를 원하는 경우, APm은 전체 UE들의 개수 K를 업데이트하여 상술한 업데이트 절차(즉, 단계 S409 내지 S414)를 수행할 수 있다.The CP updates the set of APs and the analog beam vector (eg, and )can do. The conditions described above (e.g., ) is not satisfied, the CP may perform the above-described process (ie, steps S411 and S412) for another UE having an approximate value (S413). And, similarly to the above-described step S407, each AP or CP may update the digital beamformer (S414). If several new UEs want to receive the service, APm may update the total number of UEs K and perform the above-described update procedure (ie, steps S409 to S414).
본 발명에 따른 방법들은 다양한 컴퓨터 수단을 통해 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위해 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다.The methods according to the present invention may be implemented in the form of program instructions that can be executed by various computer means and recorded in a computer-readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination. The program instructions recorded on the computer-readable medium may be specially designed and configured for the present invention, or may be known and available to those skilled in the art of computer software.
컴퓨터 판독 가능 매체의 예에는 롬(rom), 램(ram), 플래시 메모리(flash memory) 등과 같이 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러(compiler)에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터(interpreter) 등을 사용해서 설정컴퓨터에 의해 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상술한 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 적어도 하나의 소프트웨어 모듈로 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.Examples of computer-readable media include hardware devices specially configured to store and carry out program instructions, such as ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include not only machine language codes such as those generated by a compiler, but also high-level language codes that can be executed by a setting computer using an interpreter or the like. The hardware device described above may be configured to operate as at least one software module to perform the operations of the present invention, and vice versa.
이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although it has been described with reference to the above embodiments, it will be understood by those skilled in the art that various modifications and changes can be made to the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the claims below. will be able
Claims (1)
복수의 UE(user equipment)들과의 유효 채널 평균 에너지를 계산하여 중앙 처리 장치(centralized processor, CP)로 피드백하는 단계;
상기 유효 채널 평균 에너지에 기반하여 결정된 UE 그룹들의 정보를 상기 CP로부터 수신하는 단계;
상기 UE 그룹들의 정보를 기반으로, 상기 UE 그룹들 중에서 가장 큰 유효 채널 평균 에너지의 합을 가지는 제1 UE 그룹을 선택하는 단계;
상기 제1 UE 그룹에 속하는 둘 이상의 UE들에게 아날로그 빔을 할당하는 단계; 및
상기 아날로그 빔을 통해 유효 채널 값을 추정하여 디지털 빔을 형성하는 단계를 포함하는, AP의 동작 방법.As an operating method of an access point (AP) in a communication system,
calculating effective channel average energy with a plurality of user equipments (UEs) and feeding them back to a centralized processor (CP);
receiving information on UE groups determined based on the effective channel average energy from the CP;
selecting a first UE group having the largest sum of effective channel average energies from among the UE groups based on the information on the UE groups;
allocating an analog beam to two or more UEs belonging to the first UE group; and
and forming a digital beam by estimating an effective channel value through the analog beam.
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2021
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