WO2015119316A1 - Massive MIMO 하향링크를 위한 두 단계 빔포머 기반의 사용자 스케줄링 방법, 장치 및 기록매체 - Google Patents

Massive MIMO 하향링크를 위한 두 단계 빔포머 기반의 사용자 스케줄링 방법, 장치 및 기록매체 Download PDF

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WO2015119316A1
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성영철
이길원
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한국과학기술원
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Definitions

  • the present invention relates to a beamformer-based user scheduling method, apparatus and a recording medium, and more particularly, to a two-stage beamformer-based user scheduling method, apparatus and a recording medium for massive MIMO downlink.
  • MIM0 Mul t iple Input Mult iple Output
  • the conventional user scheduling method mentioned above is not suitable in practice and in theory. Therefore, rather than an environment in which all user channels are generated according to a common channel covariance matrix, a general method of scheduling a user in a situation where each user follows a different channel covariance matrix should be proposed.
  • a very simple user scheduling method is proposed by extending and modifying the existing random bumpforming scheme in an environment having a common channel covariance matrix and having different channel covariance matrices between groups.
  • an optimal user scheduling method has been proposed in terms of sum data rate.
  • the scheduling method is an optimal method when the number of users is theoretically large, but there is a disadvantage that performance deterioration is very severe in the range of realistic users.
  • the data rate which is a basic measure of system performance, increases linearly with the number of antennas by a simple beamforming method, which can be reached when the channel information of all antennas is known accurately.
  • the channel information since the number of filelets for the same number of antennas is required, it is very difficult to accurately know the channel information of all antennas in a massive MIM0 system having a very large antenna number.
  • multi-user is designed as a function of pre-beamforming, which is designed as a function of the channel covariance matrix, and as a function of effect ive channels that occur after the channel is prebeamed.
  • pre-beamforming can be designed independently of the channel information. In most cases, it can be said that the number of actual eigenvectors of the channel covariance matrix (ie, the number of eigenvectors corresponding to nonzero eigenvalues of the channel covariance) is much smaller than the number of antennas.
  • the dimensions of the actual channels occurs after a pre-beamforming rough (dimension) is easier as it is, the system knows the existing MIM0 substantially channel information is much smaller than that corresponding to the total number of antenna dimensions. Accordingly, it can be said that it is possible to estimate the actual channel information.
  • the two-stage bumper method is a very efficient bumper structure in massive MIM0.
  • the technical problem to be achieved by the present invention is a simpler user scheduling method than a random beamforming-based user scheduling method in an environment having a different channel covariance matrix for each group—a two-stage beamforma-based user scheduling method for massive MIM0 downlink. And to provide a device and a recording medium.
  • Another technical problem to be solved by the present invention is a two-stage beam for Massive MIM0 downlink, in which the sum data rate is optimized in an environment having different channel covariance matrices for each group, and the performance gain is small, even in a realistic number of users, because the performance gain is higher than before Provided is a former-based user scheduling method, apparatus and recording medium.
  • the two-stage bumper-based user-scheduling method for Massive MIMO downlink sets a variable to a preset number and sets the set of users until the variable ⁇ equals an independent data stream: number of streams 3 ⁇ 4.
  • the variable is updated to 1 whenever the step of dividing the set of users is repeated, and if the number of S is greater than the number of independent data streams, the variable is initialized to the predetermined number; Scheduling until a variable is equal to the number of independent data streams' 3 ⁇ 4 and updating the variable / to 1 every time the scheduling is repeated.
  • the channel vector and the reference base vectors (,) are internalized as shown in [Equation 1] to calculate a ' set, and the calculated user's set is compared with a preset ⁇ .
  • 3 ⁇ 4 means a reference base vector, «means any positive number 5 ⁇ « 3 ⁇ 4 ⁇ 1, and k means a user index that satisfies [Equation 1], Is a set of legitimate users belonging to group g.
  • the normalized actual channel vector and the unit basis vector of each user are internalized to calculate the set of users, and the inclusion of the set is determined by comparing the calculated set of users with a predetermined OL. It is characterized by.
  • 3 ⁇ 4 is a vector of length 1 and is ⁇ P & ⁇ 0 , #.
  • the dividing of the set of users may include: dividing the calculated set of users from the set of users belonging to the group g as shown in [Equation 2], and then subdividing the set value into the group g. It is characterized by assigning to a set of users.
  • Equation 3 Equation 3
  • ⁇ represents the last selected user index
  • ⁇ is the squared value of the norm of the actual vector of the k-th user of the g-th group, i.e. the squared value of the vector size
  • the physically desired scene is the physically substantial noise Means the size of Physically, it means the actual interference signal size in the ⁇ group.
  • the scheduling may include merging the calculated user index with a scheduled set as shown in [Equation 4].
  • Equation 4 denotes a scheduled set.
  • a two-stage beamformer based user scheduling apparatus for Massive MIM0 downlink sets a variable ⁇ to a predetermined number, partitions the set of users until the variable equals the number of independent data streams, Whenever the set is divided, the variable is updated to +1, and if the variable is larger than the number of independent data streams, the variable ⁇ is initialized to the predetermined number, and the initialized variable i is equal to the number of independent data streams 3 ⁇ 4 and It schedules until it is equal, and includes a control unit updating the variable ⁇ to 1 each time the scheduling is performed.
  • the control unit calculates a set of users by internalizing the normalized actual channel vector and the reference base vector (*) of each user, and compares the calculated set of users with a predetermined ⁇ to determine inclusion of the set. It features. Wherein the controller calculates a set of users by internalizing the normalized substantial channel vector and the unit basis vector of each user, and compares the calculated set of users with a preset "to determine the inclusion of the set. do.
  • the control unit is characterized in that after subdividing the calculated set of users from the set of users belonging to the group g, and substituting the set value into the set of users belonging to the group g.
  • the control unit may calculate a user index for maximizing the SINR.
  • the controller may be configured to merge the calculated user index with a scheduled set.
  • Two-stage beamformer-based user scheduling method for massive MIM0 downlink is a simpler user scheduling method than a random bump-based user scheduling method in an environment having a different channel covariance matrix for each group do.
  • the sum data rate is optimized in an environment with different channel covariance matrices for each group, and the performance gain is higher than before because the performance deterioration is small even in a realistic number of users.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating a user scheduling apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a flowchart illustrating a user scheduling method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a flowchart illustrating in more detail the aggregation of users in FIG. 2 according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating the scheduling of FIG. 2 in more detail according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a graph illustrating a performance comparison between a user scheduling method and a conventional scheduling method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating a user scheduling apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the user scheduling apparatus 1 is an apparatus including a two-stage bumper coupled in a pre-beamforming scheme and a multi-user MIM0 bumpforming scheme.
  • the user scheduling apparatus 1 further includes a function of user scheduling using the beamformer of the two steps.
  • the user scheduling apparatus 1 includes an input unit 110, a control unit 120, an output unit 130, and a storage unit 140.
  • the user scheduling apparatus 1 may be used in a multi-user MIM0 downlink situation between a base station having M transmit antennas and ⁇ users having a single receive antenna. Accordingly, the base station may select ⁇ user credentials and transmit an independent data stream to the input unit 110.
  • All users belong to one group of ⁇ groups, and the number of users in g group and the number of independent data streams transmitted in S group are respectively called A gi , and. And then w. It can also be assumed that each group has a different channel covariance matrix.
  • Equation 1 the channel covariance row i of the ⁇ -th group is represented by Equation 1 below.
  • 3 ⁇ 4 is a ⁇ 3 ⁇ 4 matrix containing eigenvectors corresponding to 3 ⁇ 4 eigenvalues other than 0 out of 3 ⁇ 4 eigenvalues
  • ⁇ is a diagonal matrix with nonzero eigenvalues Is assumed to be sorted in descending order.
  • the operator is a conjugate transpose operator.
  • the channel ⁇ of the 3 ⁇ 4 th user of the ⁇ th group may be expressed as shown in [Equation 2].
  • the control unit 120 includes a pre-beamformer (not shown) for designing the pre-beamforming matrix ⁇ and a multi-user MIM0 bumper (not shown) for designing the multi-user MIM0 beamforming matrix.
  • the pre-former designs the pre-bumping matrix as a function of the g-th channel covariance matrix (ie, depends on iU ⁇ ).
  • 3 ⁇ 4 denotes a data stream for the 3 ⁇ 4-th group and is a vector of size 3 ⁇ 4.
  • 3 ⁇ 4 is also the thermal noise contained in the signal received from the g'th group
  • the transmit signal ⁇ is a power constraint Satisfies.
  • the received signal received from the g-th group includes the signal for the group «and the interference signal SS 8 for another group 'other than the thermal noise ( n s). Further formulating Equation 3, the received signal of the S-th group and the 3 ⁇ 4-th user is shown in Equation 4.
  • each component of 3 ⁇ 4 3 ⁇ 4 may be referred to as a channel gain obtained when the signals are formed in order by the eigenvector directions of the channel covariance matrix.
  • the control unit 120 can probabilistically have the largest number of users whose user channels are aligned with the largest eigenvector of the covariance matrix, and the orthogonality of the largest eigenvectors. In space (orthogonal complement), the number of users aligned to the second largest eigenvector may be high. In addition, in the orthogonal margin space of the subspace occupied by the two largest eigenvectors, the number of users arranged in the third largest eigenvector may be large.
  • the output unit 130 outputs the beamforming calculated by the controller 120.
  • the bump forming may include substantial channel information.
  • the storage unit 140 stores algorithms for pre-beamforming and multi-user MIM0 beamforming. In addition, the storage 140 stores an algorithm for a user scheduling method. The storage unit 140 stores the result value calculated in the intermediate process and the finally calculated result in the control unit 120. 2 is a flowchart illustrating a user scheduling method according to an embodiment of the present invention.
  • the user scheduling method may be performed using the properties of pre-bumping and multi-user MIM0 beamforming.
  • the user scheduling method may be performed through a user scheduling unit (not shown) of the controller 120.
  • the user scheduling method of FIG. 2 is an embodiment in which the same algorithm is fixed to a specific group g by applying the same algorithm to all groups.
  • the user scheduling method can assign independent streams to groups and ⁇ , thus finally scheduling '3 ⁇ 4 users. Therefore, the user scheduling method divides the set of all users into four sets (after 0 o'clock) and then selects one user from each set to schedule the final name. More specifically, the user scheduling method includes the following steps. It can be configured as.
  • the first step receives an initial value (S100).
  • the first step receives an initial value in which channel vector 3 ⁇ 4 ⁇ is set for group g and a user, and an initial value in which a pre-bumping matrix is set. Therefore, the substantial channel vector ⁇ g is also calculated by Equation 5.
  • the first stage also receives a random positive value of 0.5 ⁇ « ⁇ , and the reference basis vector « is the / th of the identity matrix of size: ⁇ 3 ⁇ 4 Ten vector, to be. That is, is the average size of one stream of the transmitted signal.
  • the second step compares the variable and the number of independent data streams (S110). If the second step is ⁇ , the third step is performed (otherwise (S140), and after the initialization is performed, the fourth step is performed.
  • the third step divides the set of users (S120). In step 3, the set of all users is divided into sets.
  • the third step is to do a dot product with each user's normalized physical channel vector and standard bass vector to determine whether or not it is greater than or equal to the predetermined ⁇ to include in the set.
  • the third step is performed by the number of 3 ⁇ 4, and this repetition means that the set of all users is divided into 3 ⁇ 4.
  • the fourth step compares the variable ⁇ with the number of independent data streams 3 ⁇ 4 (S150). If the fourth step is 3 ⁇ 43 ⁇ 4, the fourth step is performed. Otherwise, the user scheduling method ends. More specifically, the fifth step is performed until i is equal to 3 ⁇ 4, and when ⁇ is greater, the user scheduling method ends.
  • the fifth step is to schedule (S160).
  • the fifth step calculates one user index in the set that maximizes the SINR (Signal-t interference-plus-noise rat io).
  • the calculated user index may be stored in the storage 140.
  • the fifth step is performed by the number of ', and this repetition means that scheduling is performed on the set of users divided in the third step.
  • the set of users is dogs.
  • 3 is a flow chart illustrating in more detail the aggregation of the users of FIG. 2 according to an embodiment of the present invention. Referring to Fig. 3, the third step properly divides the set of all users into 3 ⁇ 4 sets.
  • the third step may be performed as follows.
  • the third step calculates ⁇ which is a collection of users (S121).
  • this process refers to a process of finding a candidate group set for users who are to receive a service.
  • H denotes a normalized physical channel vector of each user,, denotes a reference base vector, and denotes any positive number of « ⁇ . ⁇ Also
  • Equation 6 satisfies the user index
  • 3 ⁇ 4 means a set of users belonging to the group g.
  • the inner product of each user's normalized actual channel vector and reference base vector is used to determine whether or not it is greater than or equal to any predetermined positive value ⁇ and included in the set. do.
  • ⁇ is closer to 1, it means that only the users whose actual channel vector is well aligned with the reference base vector are included in each set. This means that the angle between the two vectors is close to 0 ° .
  • FIG. 4 is a flow chart illustrating in more detail the schedule of Figure 2 according to one embodiment of the present invention.
  • the fifth step calculates and schedules a user index of each group.
  • the fifth step may be to as "follow the same steps.
  • the fifth step calculates the last selected user index (S161).
  • the fifth step assumes that there is no interference to the users in the group even when using the matching frameformer on their own channels.
  • the fifth user index is calculated one by one in the set. Therefore, step S161 may be expressed as Equation (8).
  • JJ is the squared value of the norm of the actual vector of the k-th user of the g-th group, that is, the squared value of the vector size, and physically the desired signal size, It means the actual amount of noise, and means the actual amount of interference signal physically in the ⁇ group.
  • the scheduled set ⁇ is calculated.
  • the user index calculated as shown in [Equation 9] is combined with the scheduled set. Through this, the scheduled set is updated with a user index that maximizes SINR.
  • Equation 9 allows the user scheduling method to calculate the scheduling including the optimized user index *.
  • the user scheduling method first determines which user set ⁇ is included in each user without having to feed back his or her channel information at the base station. If there is a set included, the base station feeds back only the index value i and the signal-to-interference plus noise ratio value at the time of inclusion, and the base station can calculate the set of user index values ⁇ to be finally scheduled.
  • 5 is a graph illustrating a performance comparison between a user scheduling method and a conventional scheduling method according to an embodiment of the present invention.
  • the performance of the user scheduling method is overwhelmingly superior to that of the prior art, as well as a section within a real number of users, as well as a section having a large number of users.
  • the invention can also be embodied as computer readable code on a computer readable recording medium.
  • Computer-readable and specialty media include all kinds of recording devices that store data that can be read by a computer device. Examples of computer-readable media are hard disks, ROMs, RAMs, CD-ROMs, magnetic tapes, floppy disks, optical data storage devices, and also in the form of carrier waves (e.g., transmission over the Internet). It includes what is implemented.
  • control part 122 dictionary bumper

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Abstract

Massive MIMO 하향링크를 위한 두 단계 빔포머 기반의 사용자 스케줄링 방법, 장치 및 기록매체를 개시된다. 변수 _를 기설정된 숫자로 설정하고, 변수 _가 독립적인 데이터 스트림 수 _와 같아질 때까지 사용자들의 집합을 분할하는 단계, 사용자들의 집합을 분할하는 단계가 반복될 때마다 변수 _는 _로 업데이트하고, 변수 _가 독립적인 데이터 스트림 수 _보다 커지면, 변수는 상기 기설정된 숫자로 초기화하는 단계, 초기화된 변수 _가 상기 독립적인 데이터 스트림 수 _와 같아질 때까지 스케줄링하는 단계 및 스케줄링하는 단계가 반복될 때마다 변수 _는 _로 업데이트하는 단계를 포함한다.

Description

【명세서】
【발명의 명칭】
Massive MIMO 하향링크를 위한 두 단계 범포머 기반의 사용자 스케줄링 방법 장치 및 기록매체
【기술분야】
본 발명은 빔포머 기반의 사용자 스케줄링 방법， 장치 및 기록매체에 관한 것으로, 보다 상세하게는 Massive MIMO 하향링크를 위한 두 단계 빔포머 기반의 사용자 스케줄링 방법, 장치 및 기록매체에 관한 것이다.
【배경기슬】
무선 통신에서 높은 데이터율에 대한 수요가 늘고， 그에 따라 주파수 효율 증대에 대한 필요성이 빠르게 증가하고 있다. 이와 같은 필요를 만족시키기 위해， 기지국에 무수히 많은 안테나를 집적시켜 주파수 효율을 높이는 massive MIM0(Mul t iple Input Mult iple Output ) 시스템이 차세대 통신 시스템을 위한 중요한 기술로 간주되어 전 세계적으로 활발하게 연구가 진행되고 있다.
특히， 한 기지국이 동시에 여러 사용자에게 데이터를 송신하는 다중 사용자 MIMO(Mult i-user MIMO) 하향링크 (downl ink) 상황에서， 서비스를 받고자 하는 모든 사용자들 가운데 실제 서비스를 받을 사용자들을 효율적으로 스케줄링하는 방법은 LTE 및 LTE-A 시스템에서 표준화 관련 증요한 이슈 증 하나로 간주되어 현재까지 심도 있게 연구되고 있다. 상기 연구에 대한 종래 기술들을 살펴보면 다음과 같다. 모든 사용자의 채널들이 상광성 없이 등방성 ( isotropical ly)으로 생성되는 경우， M. Shar i f and B. Hassibi , "On the capaci ty of MIMO broadcast channels with part ial side informat ion, " IEEE Transact ions on Informat ion Theory, vol . 51， no . 2 , pp. 506-522, 2005.에 개시된 랜덤 (random) 범포밍 및 T. Yoo and A. Goldsmith, "On the opt imal i ty of mult i antenna broadcast schedul ing using zero-forcing beamforming, " IEEE Journal on Selected Areas in Communicat ions , vol . 24, no. 3， pp. 528-541 , 2006.에 개시된 제로포싱 (Zero-forcing) 빔포밍을 기반으로 하는 사용자 스케줄링 방법이 알려져 있다. 이 중 랜덤 빔포밍 기반의 스케줄링 방법은 채널들이 하나의 공분산 행렬에 따라 생성되는 환경쎄서도 확장되어 소개되었다.
하지만 실제 통신 시스템 상황에서는 사용자마다 채널 공분산 행렬이 다르기 때문에 앞서 언급된 기존 방식의 사용자 스케줄링 방법은 현실적으로도 이론적으로도 적합하지 않다. 따라서 모든 사용자의 채널이 공통된 채널 공분산 행렬에 따라 생성되는 환경이 아니라 보다 일반화하여 사용자 각각이 다른 채널 공분산 행렬을 따르는 상황에서 사용자를 효율적으로 스케줄링하는 방법을 제안되어야 한다.
이에 A. Adhikary and G. Caire , "Joint spat ial divi sion and mul iplexing: Opportunist ic beamforming and user grou ing, " arXiv: 1305.7252 , May 2013.에 개시된 것과 같이 최근 사용자가 여러 그룹으로 나뉘어 각 그룹 안에서는 공통된 채널 공분산 행렬을 갖고 그룹 간에는 서로 다른 채널 공분산 행렬을 갖는 환경에서 기존의 랜덤 범포밍 방식을 확장하고 변형하여 매우 간단한 사용자 스케줄링 방법이 제안된다. 이 방법은 이론적으로 사용자의 수가 무수히 많을 때， 합 데이터율 관점에서 최적의 사용자 스케줄링 방법이 제안되었다. 하지만 상기 스케즐링 방법은 이론적으로 사용자의 수가 무수히 많을 때 최적의 방법이지만, 현실적인 사용자 수 범위에서는 성능 열화가 매우 심한 단점이 있다. 이러한 시스템 성능의 기본 척도인 데이터율은 간단한 빔포밍 방법만으로 안테나 수의 선형적으로 증가한다는 것이 알려져 있고 , 이는 모든 안테나의 채널 정보를 정확히 알고 있을 때 도달 가능하다. 하지만 채널 정보를 알기 위해서는 안테나 수의 동일한 수에 대한 파일릿의 수가 필요하기 때문에 안테나 수가 메우 많은 massive MIM0 시스템에서는 모든 안테나의 채널 정보를 정확히 알기는 매우 어렵다.
이를 해결하기 위해 채널 공분산 행렬 (channel covariance matrix)의 함수로 설계되는 사전 빔포밍 (Pre-beamforming)과 채널이 사전 빔포밍을 거친 뒤 생기는 실질적 채널 (effect ive channel )의 함수로 설계되는, 다중 사용자 MIM0 빔포밍 방식올 결합한 두 단계 범포머 (two-stage beamformer) 기술이 최근에 제안되었다. 채널 공분산 행렬은 기지국과 사용자 간의 기하학적 구조로부터 미리 알고 있을 가능성이 크기 때문에 사전 빔포밍은 채널 정보와 무관하게 설계할 수 있다. 대부분의 경우， 채널 공분산 행렬의 실질적 고유백터 (eigenvectors)의 수 (즉， 채널 공분산의 0이 아닌 고유값 (eigenvalues)에 해당하는 고유 백터의 수)는 안테나의 수보다 훨씬 적다고 둘 수 있다.
따라서, 사전 빔포밍을 거친 뒤 생기는 실질적 채널의 차원 (dimension)은 전체 안테나의 수에 해당하는 차원보다 훨씬 작기 때문에 이 실질적 채널 정보를 아는 것이 '기존 MIM0 시스템처럼 쉬워진다. 이에 따라 실질적 채널 정보를 추정하는 것이 가능하다고 둘 수 있고， 결과적으로 두 단계 범포머 방식은 massive MIM0에서 매우 효율적인 범포머 구조라고 할 수 있다.
다만 이와 같은 두 단계 범포머 구조에서 사용자 수가 많을 경우， 효과적인 사용자 스케줄링 방법이 아직까지 많이 연구되지 있지 않은 실정이다.
【발명의 상세한 설명】
【기술적 과제】
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 그룹별로 다른 채널 공분산 행렬을 가지는 환경에서 랜덤 빔포밍기반의 사용자 스케줄링 방법보다 더 간단한 사용자 스케줄링 방법을― 하는 Massive MIM0 하향링크를 위한 두 단계 빔포마 기반의 사용자 스케줄링 방법， 장치 및 기록매체를 제공하는데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 그룹별로 다른 채널 공분산 행렬을 가지는 환경에서 합 데이터율이 최적화되는 동시에 현실적인 사용자 수 범위에서도 성능 열화가 적어 기존보다 성능 이득이 높은 Massive MIM0 하향링크를 위한 두 단계 빔포머 기반의 사용자 스케줄링 방법， 장치 및 기록매체를 제공하는데 있다. - 【기술적 해결방법】
Massive MIMO 하향링크를 위한 두 단계 범포머 기반의 사용자 스케 ¾ :¾ 방법 은 변수 를 가설정된 숫자로 설정하고， 상기 변수 ί가 독립적인 데이터 스：트림 수 ¾ 와 같아질 때까지 사용자들의 집합을 분할하는 단계， 상기 사용자들의 집합을 분할하는 단계가 반복될 때마다 변수 는 1로 업데이트하고, 상기 S수 가 독립적인 데이터 스트림 수 보다 커지면， 변수 는 상기 기설정된 숫자로 초기화하는 단계， 상기 초기화된 변수 가 상기 독립적인 데이터 스트림 수 '¾ 와 같아질 때까지 스케줄링하는 단계 및 상기 스케줄링하는 단계가 반복될 때마다 변수/는 ·1로 업데이트하는 단계를 포함한다.
상기 사용자들의 집합을 분할하는 단계는， 각 사용자의 정규화된
채널 백터와 기준 기저 백터들( ,)이 하기 [수학식 1]과 같이 내적하여 ' 집합을 산출하고， 산출된 사용자의 집합을 기설정된 α와 비교하여 해당
대해 포함을 결정하는 것을 특징으로 한다.
Figure imgf000005_0001
정규화된 실질적 채널 벡터를 의미하고， ¾는 기준 기저 백터를 의미하며, «는 5<«¾<1인 임의의 양수를 의미한다 또한 k는 [수학식 1]에 만족되는 사용자 인덱스를 의미하고， 는 그룹 g에 속해 자질있합는 의에적 사용자들의 집합을 의미한다.
상기 사용자들의 집합을 분할하는 단계는， 각 사용자의 정규화된 실질적 채널 백터와 단위 기저 백터 들이 내적하여 사용자의 집합을 산출하고， 산출된 사용자의 집합을 기설정된 OL 비교하여 해당 집합의 포함을 결정하는 것을 특징으로 한다.
여기서， ¾는 길이가 1인 인 백터이고, ^P&^0, #이다.
상기 사용자들의 집합을 분할하는 단계는， 상기 그룹 g에 속해 았는 사용자들의 집합에서 상기 산출된 사용자의 집합을 [수학식 2]와 같이 차집합한 후， 차집합된 값을 상기 그룹 g에 속해 있는 사용자들의 집합에 대입하는 것을 특징으로 한다.
[수학식 2] 여"기서/ \ 는 집합의 차집합을 의미한다.
상기 스케줄링하는 단계, 상기 SINR을 최대화하는 사용자 인덱스를 [수학식 3]을 이용하여 산출하는 것을 특징을 한다. [수학식 3]
， 여기서， ^ 최종 선택된 사용자 인덱스를 의미하고, 는 g번째 그룹의 k번째 사용자의 실질적 백터의 norm에 대한 제곱된 값， 즉 벡터 크기의 제곱값을 의미하고 물리적으로는 원하는 신 는 물리적으로 실질적인 잡음의 크기를 의미하고，
Figure imgf000006_0001
물리적으로 ^그룹에서 미치는 실질적인 간섭 신호 크기를 의미한다.
상기 스케줄링하는 단계， 상기 산출된 사용자 인텍스를 [수학식 4]와 같이 스케줄링된 집합과 합집합하는 것을 특징올 한다.
[수학식 4] 여기서， 는、스케줄링된 집합을 의미한다.
Massive MIM0 하향링크를 위한 두 단계 빔포머 기반의 사용자 스케줄링 장치는, 변수 ^를 기설정된 숫자로 설정하고， 상기 변수 게 독립적인 데이터 스트림 수 와 같아질 때까지 사용자들의 집합을 분할하고， 상기 사용자들의 집합을 분할할 때마다 변수 는 +1로 업데이트하고, 상기 변수 가 독립적인 데이터 스트림 수 보다 커지면， 변수 ^는 상기 기설정된 숫자로 초기화하며, 상기 초기화된 변수 i 가 상기 독립적인 데이터 스트림 수 ¾ 와 같아질 때까지 스케줄링하고， 상기 스케즐링을 할 때마다 변수 ϊ는 1로 업데이트하는 제어부를 포함한다.
상기 제어부는, 각 사용자의 정규화된 실질적 채널 백터와 기준 기저 백터 ( * )들과 내적하여 사용자의 집합을 산출하고， 산출된 사용자의 집합을 기설정된 α과 비교하여 해당 집합의 포함을 결정하는 것을 특징으로 한다. - 상기 제어부는 각 사용자의 정규화된 실질적 채널 백터와 단위 기저 백터 ( )들을 내적하여 사용자의 집합을 산출하고， 산출된 사용자의 집합을 기설정된 "과 비교하여 해당 집합의 포함을 결정하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는， 그룹 g에 속해 있는 사용자들의 집합에서 상기 산출된 사용자의 집합을 차집합한 후， 차집합된 값을 상기 그룹 g에 속해 있는 사용자들의 집합에 대입하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는, 상기 SINR을 최대화하는 사용자 인덱스를 산출하는 것을 특징을 한다.
상기 제어부는， 상기 산출된 사용자 인텍스를 스케줄링된 집합과 합집합하는 것을 특징을 한다. 【유리한 효과】
본 발명을 따른 Massive MIM0 하향링크를 위한 두 단계 빔포머 기반의 사용자 스케줄링 방법， 장치 및 기록매체는 그룹별로 다른 채널 공분산 행렬을 가지는 환경에서 랜덤 범포밍 기반의 사용자 스케줄링 방법보다 더 간단한 사용자 스케줄링 방법을 한다.
또한 그룹별로 다른 채널 공분산 행렬을 가지는 환경에서 합 데이터율이 최적화되는 동시에 현실적인 사용자 수 범위에서도 성능 열화가 적어 기존보다 성능 이득이 높다.
또한 상기 환경에서 매우 작은 복잡도에서도 성능 이득이 있다.
Γ도면의 간단한 설명】
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 스케줄링 장치를 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 스케줄링 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 도 2의 사용자들의 집합 분할을 보다 상세하게 설명하기 위한 순서도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 2의 스케줄링을 보다 상세하게 설명하기 위한 순서도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 스케줄링 방법과 종래의 스케줄링 방법의 성능 비교를 설명하기 위한 그래프이다.
【발명을 실시하기 위한 최선의 형태】
이하 본 발명의 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명할 수 있다. 우선.각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서， 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 할 수 있다. 또한 본 발명을 설명함에 있어， 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 당업자에게 자명하거나 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그상세한 설명은 생략할 수 았다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 스케줄링 장치를 설명하기 위한 블록도이다.
도 1을 참조하면， 사용자 스케줄링 장치 (1)는 사전 빔포밍 방식과 다중 사용자 MIM0 범포밍 방식으로 결합된 두 단계의 범포머를 포함하는 장치이다. 사용자 스케줄링 장치 ( 1)는 상기 두 단계의 빔포머를 이용하여 사용자 스케줄링하는 기능을 더 포함하고 있다. 사용자 스케줄링 장치 ( 1)는 입력부 (110)， 제어부 (120) , 출력부 (130) 및 저장부 (140)를 포함한다.
사용자 스케줄링 장치 (1)는 M개의 송신 안테나를 갖는 기지국과 단일 수신 안테나를 갖는 ^명의 사용자간의 다중 사용자 MIM0 하향링크 상황에서 이용될 수 있다. 따라서, 기지국은 ^명의 사용자 증 )명을 골라 독립적인 데이터 스트림을 입력부 (110)에 전송할 수 있다.
모든 사용자들은 ^개의 그룹 중 하나의 그룹에 속해 있고， g번째 그룹 안의 사용자 수와 S번째 그룹 안에서 전송되는 독립적인 데이터 스트림의 수를 각각 Ag i , 、라고 한다. 그러면 이고， w 이다. 또한 각 그룹은 서로 다른 채널 공분산 행렬을 가진다고 가정할 수 있다.
상세하게는 ^번째 그룹의 채널 공분산 행 i 은 [수학식 1]과 같다. 【수학식 1】 여기서， ¾는 ¾의 개의 고유값들 중 0이 아닌 ¾개의 고유값에 해당하는 고유백터들 포함하는 ^^¾인 행렬이고， ^는 0이 아닌 개의 고유값에 가지는 대각행렬이며 내림차순으로 정렬된다고 가정한다. 또한
：
연산자는 켤레 전치 (conjugate transpose) 연산자이다.
따라서， ^번째 그룹의 ¾번째 사용자의 채널 ^를 [수학식 2]와 같이 표현할 수 있다.
【수학식 2】 ' 여기서， 는 크기가 ^인 백터이고， Λ/∑는 Λ δ =Λ/2'^Γ를 만족하는 행렬이다. 그리고 ^ 는 각 성분이 순환 대칭. (circular symmetric) 복수 정규 분포 AT(ft i에 독립적으로 생성되는 크기가 ^인 랜덤 백터이다.
또한 g번째 그룹 안에 ¾ 사용자의 채널 백터를 모아 둔 채널 행렬을 ¾ -i^'''''^]. (크기가 :^ 인 행렬)로 '두면， 전체 시스템의 채널 행렬은 11 = [1^:'''，1¾] (크기가 x^인 행렬)로 표현할 수 있다.
제어부 (120) g번째 그룹을 위한 범포밍 행렬 Β^1·크기가 인 사전 빔포밍 행렬 및 크기가 ^ ^인 다중 사용자 MIM0 범포밍 행렬 ^( ^^의 곱으로 이루어진다. 즉， =V^¾이다. 제어부 (120)는 사전 빔포밍 행렬 ^를 설계하는 사전 빔포머 (미도시) 및 다중 사용자 MIM0 빔포밍 행렬 를 설계하 다중 사용자 MIM0 범포머 (미도시 )를 포함한다.
상기 사전 범포머는 사전 범포밍 행렬 을 g번째 채널 공분산 행렬와 함수로 설계 (즉， iU^^ }에 의존함)한다. 또한 상기 사용자 MIM0 범포머는 다중 사용자 MIM0 빔포밍 행렬 ^을 사전 빔포밍 ^'가 g번째 그룹의 채널에 적용된 ^:=" ^8의 함수로 설계한다. 여기서， ;C¾를 실질적 채널 행렬이다. 이 때， 그룹 g안의 사용자가 받은 수신 신호는 [수학식 3]로 표현할 수 있다. 【수학식 3】
Figure imgf000009_0001
여기서， 는 g번째 그룹에서 수신한 신호를 의미하며 크기가 ^^인 백터이다, ¾는 ¾번째 그룹을 위한 데이터 스트림을 의미하며 크기가 ¾인 백터이다. 또한 ¾는 g번째 그룹에서 수신된 신호에 포함된 열잡음이고 크기가
¾인 백터이다. 특히， 와 의 각 성분은 순환 대칭 복수 정규 분포 을 독립적으로 따른다고 할 수 있다. 또한 송신 신호 ^ 는 파워 제약조건
Figure imgf000009_0002
만족한다.
이 때， [수학식 3]의 세 번째 식을 참고하면 g번째 그룹에서 받은 수신신호가 그룹 «를 위한 신호 와 열잡음 ( ns)외에 다른 그룹 '을 위한 간섭신호 S S 8 )가 포함된다. [수학식 3]을 더 세분화하여 S번째 그룹와 ¾번째 사용자의 수신신호는 [수학식 4]와 같다.
【수학식 4】
이 때， 실질적 백터 g 는 [수학식 5]와 같다.
【수학식 5】
¾ 여기서， : =[ i:''' :g ]를 의마하고， 는 ¾는 각각 ^번째 그룹의 * 번째 사용자에 해당하는 데이터와 열잡음 값이다.
만약, ¾ = ¾이면, 즉 일 때, ¾의 /번째 성분은 큰 고유백터로 범포밍을 하였을 때 얻어지는 채널 이득이다. 따라서 , ¾¾의 각 성분은 채널 공분산 행렬의 개의 고유벡터 방향별로 순서대로 범포밍을 하였을 때 얻어지는 채널 이득이라 할 수 있다.
만약， 그룹 안의 사용자 수 ¾가 커진다면， 제어부 ( 120)는 확률적으로 사용자 채널이 공분산 행렬의 가장 큰 고유백터에 정렬 (al igned)된 사용자 수가 제일 많을 수 있고, 가장 큰 고유백터의 직교여공간 (orthogonal complement )에서는 두 번째로 큰 고유백터에 정렬된 사용자 수가 많을 수 있다. 또한 가장 큰 두 개의 고유백터가 차지하는 부분 공간 (subspace)의 직교여공간에서는 세 번째로 큰 고유벡터에 렬된 사용자 수가 많을 수 있다.
출력부 ( 130)는 제어부 ( 120)에서 산출된 빔포밍을 출력한다. 상기 범포밍은 실질적 채널 정보를 포함된 것일 수 있다.
저장부 ( 140)는 사전 빔포밍 및 다중 사용자 MIM0 빔포밍을 하는 알고리즘이 저장된다. 또한 저장부 ( 140)는 사용자 스케줄링 방법에 대한 알고리즘도 저장된다. 저장부 ( 140)는 제어부 ( 120)에서 중간과정에서 산출되는 결과값 및 최종적으로 산출된 결과가 저장된다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 스케줄링 방법올 설명하기 위한 순서도이다.
도 2를 참조하면, 사용자 스케줄링 방법은 사전 범포밍 및 다중 사용자 MIM0 빔포밍의 성질들을 이용하여 수행될 수 있다. 사용자 스케줄링 방법은 제어부 ( 120)의 사용자 스케줄링부 (미도시)를 통하여 수행될 수 있다.
특히, 도 2의 사용자 스케줄링 방법은 모든 그룹별로 동일한 알고리즘을 적용함으로 특정 그룹 g로 고정하여 설명하는 일 실시예이다.
사용자 스케줄링 방법은 그룹 ·§에 의 독립적인 스트림을 할당할 수 있으므로, '¾명의 사용자를 최종적으로 스케줄링한다. 따라서， 사용자 스케줄링 방법은 모든 사용자들의 집합을 개의 집합 (찌0 시 으로 적절히 분할한 뒤， 각 집합에서 한 명씩 사용자를 선택하여 최종 명을 스케줄링한다. 보다 상세하게는 사용자 스케줄링 방법은 하기와 같은 단계로 구성될 수 있다.
제 1 단계는 초기값을 수신한다 (S100) . 제 1 단계는 집합 ¾를 g그룹에 있는 모든 사용자 인덱스 ( index) 값의 집합으로 초기화 ( = " ''*^ )하고， · 을 공집합으로 초기화 ( =0)된 값을 수신한다. 또한 변수 /의 초기화 된 값을 수신한다.
제 1 단계는 그룹 g와 사윰자 에 대한 채널 백터 ¾}가 설정된 초기값을 수신하고， 사전 범포밍 행렬 이 설정된 초기값을 수신한다. 따라서， 실질적 채널 백터 {g 도 [수학식 5]에 의해 산출된다. 제 1 단계는 임의의 양수 0.5 < « ί 값도 수신하고， 기준 기저 백터 «는 크기가 : ^¾인 단위 행렬의 / 번째 열백터이고，
Figure imgf000011_0001
이다. 즉， 는 전송하는 신호의 스트림 하나의 평균 크기이다. 제 2 단계는 변수 와 독립적인 데이터 스트림 수 을 비교한다 (S110) . 제 2 단계는 ϊ 이면 제 3 단계를 수행하고， 그렇지 않으면 가 초기화 ( 된 후 (S140) , 제 4 단계를 수행한다. 더 상세하게는 가 ¾와 같을 때까지 제 3 단계를 수행하고， /가 보다 커지면 가 초기화 0 =1)된 다음 제 4 단계를 수행한다ᅳ 제 3 단계는 사용자들의 집합을 분할한다 (S120) . 게 3 단계는 모든 사용자들의 집합을 개의 집합으로 분할한다. 제 3 단계는 각 사용자의 정규화된 실질적 채널 백터와 기준 기저 백터 (standard basi s vector )들과 각각 내적을 하여 기설정된 ώ 보다 큰지 안 큰지 판단해 해당 집합에 포함할지 안 할지 결정한다.
또한 제 3 단계의 수행이 종료되면， 는 업쩨이트 ( ^一 ^1) (S130)되고， 다시 제 2 단계를 수행한다.
즉， 제 3 단계는 ¾ 의 개수만큼 수행하며， 이러한 반복 수행은 모든 사용자들의 집합이 ¾개로 분할하는 것을 의마한다. 제 4 단계는 변수 Ϊ와 독립적인 데이터 스트림 수 ¾을 비교한다 (S150) . 제 4 단계는 ¾¾이면 제 5 단계를 수행하고， 그렇지 않으면 사용자 스케줄링 방법을 종료한다. 더 상세하게는 i가 ¾와 같을 때까지 제 5 단계를 수행하고， ί가 보다 커지면 사용자 스케줄링 방법올 종료한다ᅳ .
상기 종료시에는, 최종적으로 스케줄링된 집합 ^에 해당하는 사용자에게 다중 사용자 MIM0 빔포머로제로 포싱 범포밍을 사용하여 데이터를 송신한다. 제 5 단계는 스케줄링을 한다 (S160) . 제 5 단계는 SINR(Signal-t으 interference-plus-noi se rat io)을 최대화 시키는 사용자 인텍스를 집합 에서 각각 하나씩 산출한다. 상기 산출된 사용자 인덱스는 저장부 ( 140)에 저장될 수 있다.
또한 제 5 .단계의 수행이 종료되면， 'ᅳ 는 업데이트 ( < +l) (S170)되고， 다시 제 4 단계를 수행한다.
즉， 제 5 단계는 ' 의 개수만큼 수행하며， 이러한 반복 수행은 제 3 단계에서 분할된 사용자들의 집합에 대해 스케줄링을 하는 것을 의미한다. 상기 사용자들의 집합은 개이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 도 2의 사용자들의 집합 분할을 보다 상세하게 설명하기 위한.순서도이다. 도 3를 참 2：하면， 제 3 단계는 모든 사용자들의 집합을 ¾개의 집합으로 적절하게 분할한다. 제 3 단계는 하기와 같은 단계를 수행할 수 있다.
제 3 단계는 사용자의 집합인 ^辦를 산출한다 (S121). 는 [수학식
6]을 이용하여 산출되고， 이러한 과정은 서비스를 제공받을 사용자들에 대한 후보군 집합을 찾는 과정을 의미한다.
Figure imgf000012_0001
여기서， ,H는 각 사용자의 정규화된 실질적 채널 백터를 의미하고， ,는 기준 기저 백터를 의미하며， 는 «^인 임의의 양수를 의미한다. 또한 ^는
[수학식 6]에 만족되는 사용자 인덱스를 의미하고， ¾ 는 그룹 g에 속해있는 사용자들의 집합을 의미한다.
제 3 단계는 [수학식 6]를 이용하여 각 사용자의 정규화된 실질적 채널 백터와 기준 기저백터들과 각각 내적을 하여 기설정된 임의의 양수 α보다 큰지 안 큰지 판단해 해당 집합에 포함할지 안 할지 결정한다. 특히， α가 1에 가까우면 가까울수록 사용자의 실질적 채널 백터가 기준 기저 백터와 잘 정렬된 사용자만을 각 집합에 포함을 시키는 것을 의미한다. 즉， 두 백터간의 각도가 거의 0°에 가깝다는 것을 의미한다.
따라서 , 서로 다른 집합 (« ( ， / 에 들어있는 원소끼리는 서로 거의 직교하는 성질을 가지게 되어 각 채널에 정합하는 범포머를 사용하여도 사용자간의 간섭이 거의 미치지 않게 된다.
제 3 단계는 기준 기저 백터 (¾) 대신 임의의 단위 기저 백터 (ᅵ ¾)로 ¾Χ")를 산출할 수 있다. ： 는 길이가 1인 ¾χ1인 백터이고， U =Q, ^ 이다. 거 13 단계는 그룹 g에 속해 있는 사용자들의 집합에서 산출된 사용자의 집합을 차집합한다 (S122). 제 3 단계는 사용자의 집합 ( 를 산출한 후， 그룹 g에 속해 있는 사용자들의 집합 ( )에서 산출된 사용자의 집합을 제거한다. 또한 단계 S122는 [수학식 기과 같이 나타낼 수 있다.
【수학식 7】 여기서， 는 집합의 차집합을 의미한다. ' 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 2의 스케줄링을 보다 상세하게 설명하기 위한 순서도이다. 도 4를 참조하면， 제 5 단계는 각 그룹의 사용자 인덱스를 산출하여 스케줄링한다. 제 5 단계는 하기와 '같은 단계를 수행할 수 있다.
제 5 단계는 최종 선택된 사용자 인텍스 ( )을 산출한다 (S161) . 제 5 단계는 자신의 채널에 정합하는 범포머를 사용하여도 그룹 내 사용자에게 간섭은 미치지 않는다고 가정하며， 그룹 간 간섭만을 고려할 경우, 산출되는 SINR을 최대화 하는 사용자 인텍스를 집합 에서 각각 하나씩 산출한다. 따라서 단계 S161는 [수학식 8]와 같이 나타낼 수 있다.
Figure imgf000013_0001
인덱스를 의미하고， J J:는 g번째 그룹의 k번째 사용자의 실질적 백터의 norm에 대한 제곱된 값， 즉 백터 크기의 제곱값을 의미하고, 물리적으로는 원하는 신호의리 크기를 의미하며 , 는 물리적으로 실질적인 잡음의 크기를 의미하고, 는 물리적으로 ^그룹에서 미치는 실질적인 간섭 신호 크기를 의미한다. 게 5 단계는 스케줄링된 집합 ( ^ )를 산출한다 (S162) . 제 5 단계는 [수학식 9]과 같이 산출된 사용자 인덱스를 스케줄링된 집합과 합집합을 한다. 이를 통해， 스케줄링 된 집합은 SINR을 최대화하는사용자 인덱스를 업데이트가 된다.
【수학식 9】 이를 통해 사용자 스케줄링 방법은 최적화된 사용자 인텍스 * 포함한 스케줄링을 산출할 수 있다. 상기 최적화는 SINR가 최대화를 시키는 사용자 인덱스일 수 있다. 즉, 사용자 스케줄링 방법은 모든 사용자가 채널 정보를 기지국에서 피드백을 할 필요없이， 기 설정된 α값만 기지국과 사용자간에 공유만 하면， 사용자의 채널 정보 를 이용하여 제 3 단계에서 사용자가 어떤 사용자 집합 ( ᅳ ^ · ' )에 포함하는지 산출하여 알 수 있다ᅳ 따라서， 사용자가 어떤 사용자 집합 ( ' ί = 1'·'·Λ )에도 속하지 않으면， 사용자의 채널 정보를 피 Η백 하지 않고， 어떤 사용자 집합 ( 3 '' '-，. )에 속하면 그 인텍스값 와 제 5 단계에서 개시된 사용자의 신호대간섭 더하기 잡음비 값만 기지국에게 피드백하게 된다. 기지국은 제 5 단계에서의 ¾ 값( = 1，' ' '， )을 산출할 수 있다 (기지국은 집합과 그 집합에 속한 사용자의 신호대간섭 더하기 잡음비 값을 모두 기설정되어 있다) .
다시 말하면 사용자 스케줄링 방법은 각 사용자가 자신의 채널 정보를 기지국에서 피드백을 할 필요없이， 먼저 자신이 어떤 사용자 집합 ^에 포함하는지 판단한다. 만약 포함하는 집합이 있으면， 포함하는 당시의 인덱스값 i와 신호대간섭 더하기 잡음비 값만 기지국에서 피드백해주면， 기지국이 최종적으로 스케줄링할 사용자 인덱스값의 집합 ^를 산출할 수 있다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 스케줄링 방법과 종래의 스케줄링 방법의 성능 비교를 설명하기 위한 그래프이다.
도 5를 참조하면， 藤 ， =^:, ^气 Φ ¾< 이고， =€鋼画 인 상황에서， 사용자 스케줄링 방법과 종래의 스케줄링 방법의 성능 비교 그래프이다. 선행문헌 1은 T. Yoo and A. Goldsmi th, "On the opt imal i ty of mult i antenna broadcast schedul ing using "zero-forcing beamforming, " IEEE Journal on Selected Areas in Communicat ions , vol . 24, no . 3 , pp . 528-541 , 2006.에 개시된 스케줄링 방법이고, 선행문헌 2는 A. Adhikary and G. Cai re, "Joint spat ial division and mult iplexing: Opportunist ic beamforming and user grouping, " arXiv: 1305.7252 , May 2013.에 개시된 스케줄링 방법이다.
도 5에 도시된 것 같이， 현실적인 사용자 수인 1000명 이내의 구간뿐만 아니라， 사용자 수가 매우 많은 구간에서도 사용자 스케즐링 방법의 성능이 종래의 기술보다 압도적으로 성능이 뛰어나다는 것을 보여준다.
본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을、수 있는 기특매체는 컴퓨터 장치에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기톡매체의 예로는 하드디스크， ROM, RAM, CD- ROM, 자기 테이프， 플로피디스크, 광데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브 (예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 도시하고 설명하였으나， 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
[부호의 설명]
1： 사용자 스케즐링 장치 110: 입력부
120： 제어부 122： 사전 범포머
124： 다중 사용자 MIM0 범포머 130: 출력부
140： 저장부

Claims

【청구의 범위]
[청구항 1】
변수 /를 기설정된 슷자로 설정하고， 상기 변수 ί가 독립적인 데이터 스트림 수 와 같아질 때까지 사용자들의 집합을 분할하는 단계;
상기 사용자들의 집합을 분할하는 단계가 반복될 띠！마다 변수 는 ί ΐ로 업데이트하고， 상기 변수 가 독립적인 데이터 스트림 수 보다 커지면, 변수 /는 상기 기설정된 숫자로 초기화하는 단계;
상기 초기화된 변수 가 상기 독립적인 데이터 스트림 수 와 같아질 때까지 스케줄링하는 단계; 및
상기 스케줄링하는 단계가 반복될 때마다 변수 /는 로 업데이트하는 단계;를 포함하는 Massive MIMO 하향링크를 위한 두 단계 빔포머 기반의 사용자 스케줄링 방법.
【청구항 2】
제 1항에 있어서，
상기 사용자들의 집합을 분할하는 단계는， '
각 사용자의 정규화된 실질적 채널 백터와 기준 기저 백터들 ( 이 하기 [수학식 1]과 같이 내적하여 사용자의 집합을 산출하고， 산출된 사용자와 집합을 기설정된 α와 비교하여 해당 집합에 대해 포함을 결정하는 것을 특징으로 하는 Massive MIMO 하향링크를 위한 두 단계 빔포머 기반의 사용자 스케줄링 방법:
[수학식 1]
Figure imgf000015_0001
정규화된 실질적 채널 백터를 의미하고， ,는 기준 기저 백터 의미하며 a는 ©5 ί 인 임의의 양수를 의미한다 또한 k는
[수학식 1]에 만족되는 사용자 인덱스를 의미하고， 는 그룹 g에 속해 있는 사용자들의 집합을 의미한다.
【청구항 3】
제 1항에 있어서，
상기 사용자들의 집합을 분할하는 단계는，
각 사용자의 정규화된 실질적 채널 백터와 단위 기저 백터 ( ;u¾ )들이 내적하여 사용자의 집합을 산출하고， 산출된 사용자의 집합을 기설정된 «과 비교하여 해당 집합의 포함을 결정하는 것을 특징으로 하는 Massive MIMO 하향링크를 위한 두 단계 범포머 기반의 사용자 스케줄링 방법: 여기서， * 는 길이가 1인 ¾ 인 백터이고
Figure imgf000016_0001
이다
【청구항 4】
제 2항에 있어서,
상기 사용자들의 집합을 분할하는 단계는，
상기 그룹 g에 속해 있는 사용자들의 집합에서 상기 산출된 사용자의 잡합을 [수학식 2]와 같이 차집합한 후, 차집합된 값을 상기 그룹 g에 속해 있는 사용자들의 집합에 대입하는 것을 특징으로 하는 Massive MIM0 하향링크를 위한 두 단계 범포머 기반의 사용자 스케줄링 방법 :
Figure imgf000016_0002
차집합을 의미한다.
【청구항 5】
제 1항에 있어서，
상기 스케줄링하는 단계，
상기 SINR을 최대화하는 사용자 인덱스를 [수학식 3]을 이용하여 산출하는 것을 특징을 하는 Massive MIM0 하향링크를 위한 두 단계 빔포머 기반의 사용자 스케줄링 방법:
Figure imgf000016_0003
여기서， 는 최종 선택된 사용자 인덱스를 의미하고, 는 g번째 그룹의 k번째 사용자의 실질적 백터의 norm에 대한 제곱된 값; 즉 백터 크기의 제곱값을 의미하고 물리적으로는 원하는 신호의 크기를 의미하며 ½ 는 물리적으로 실질적인 잡음의 크기를 의미하고, l V 는 물리적으로 ^그룹에서 미치는 실질적인 간섭 신호 크기를 의미한다.
【청구항 6】
제 6항에 있어서，
상기 스케줄링하는 단계
상기 산출된 사용자 인덱스를 [수학식 4]와 같이 스케줄링된 집합과 합집합하는 것을 특징을 하는 Massive MIM0 하향링크를 위한 두 단계 범포머 기반의 사용자 스케줄링 방법 : [수학식 4] 여기서, · 는 스케줄링된 집합을 의미한다.
【청구항 7】
저 1 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 기재된 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
【청구항 8】
변수 /를 기설정된 숫자로 설정하고, 상기 변수 ί가 독립적인 데이터 스트림 수 와 같아질 때까지 사용자들의 집합을 분할하고，
상기 사용자들의 집합을 분할할 때마다 변수 ^는 로 업데이트하고， 상기 변수 ί가 독립적인 데이터 스트림 수 보다 커지면， 변수 는 상기 기설정된 숫자로 초기화하며,
상기 초기화된 변수 ί가 상기 독립적인 데이터 스트림 수 와 같아질 때까지 스케줄링하고，
상기 스케줄링을 할 때마다 변수 r는 로 업데이트하는 제어부를 포함하는
Massive MIMO 하향링크를 위한 두 단계 빔포머 기반의 사용자 스케줄링 장치.
【청구항 9】
제 8항에 있어서，
상기 제어부는'
각 사용자의 정규화된 실질적 채널 백터와 기준 기저 백터( ¾ )들과 내적하여 사용자의 집합을 산출하고， 산출된 사용자의 집합을 기설정된 «과 바교하여 해당 집합의 포함을 결정하는 것올 특징으로 하는 Massive MIMO 하향링크를 위한 두 단계 범포머 기반의 사용자 스케줄링 장치 .
【청구항 101
제 8항에 있어서，
상기 제어부는.
각 사용자의 정규화된 실질적 채널 벡터와 단위 기저 백터 ( )들을 내적하여 사용자의 집합을 산출하고, 산출된 사용자의 집합을 기설정된 α과 비교하여 해당 집합의 포함을 결정하는. 것을 특징으로 하는 Massive MIMO 하향링크를 위한 두 단계 빔포머 기반의 사용자 스케줄링 장치.
【청구항 111
제 9항 또는 제 10항에 있어서
상기 제어부는， 그룹 g에 속해 있는 사용자들의 집합에서 상기 산출된 사용자의 집합을 차집합한 후， 차집합된 값을 상기 그룹 g에 속해 있는 사용자들의 집합에 대입하는 것을 특징으로 하는 Massive MIMO 하향링크를 위한 두 단계 범포머 기반의 사용자 스케즐링 장치 .
【청구항 12】
제 8항에 있어서，
상기 제어부는，
상기 SINR을 최대화하는 사용자 인덱스를 산출하는 것을 특징을 하는 Massive MIMO 하향링크를 위한두 단계 범포머 기반의 사용자 스케줄링 장치.
【청구항 13】
제 8항에 있어서，
상기 제어부는,
상기 산출된 사용자 인덱스를 스케줄링된 집합과 합집합하는 것을 특징을 하는 Massive MIMO 하향링크를 위한 두 단계 범포머 기반의 사용자 스케줄링 장치 .
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