WO2022108066A1 - 무선 통신 시스템의 기지국에서 다중 입력 다중 출력 시스템의 레이어 분배 방법 및 장치 - Google Patents

무선 통신 시스템의 기지국에서 다중 입력 다중 출력 시스템의 레이어 분배 방법 및 장치 Download PDF

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scheduling
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민병윤
박효열
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삼성전자 주식회사
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    • H04W72/00—Local resource management
    • H04W72/12—Wireless traffic scheduling

Definitions

  • the 5G communication system or the pre-5G communication system is called a system after the 4G network (Beyond 4G Network) communication system or the LTE system after (Post LTE).
  • the 5G communication system is being considered for implementation in a very high frequency (mmWave) band (eg, such as a 60 gigabyte (60 GHz) band).
  • mmWave very high frequency
  • FD-MIMO Full Dimensional MIMO
  • array antenna, analog beam-forming, and large scale antenna technologies are being discussed.
  • an evolved small cell in the 5G communication system, an evolved small cell, an advanced small cell, a cloud radio access network (cloud radio access network: cloud RAN), an ultra-dense network (ultra-dense network) , Device to Device communication (D2D), wireless backhaul, moving network, cooperative communication, Coordinated Multi-Points (CoMP), and reception interference cancellation Technology development is underway.
  • cloud radio access network cloud radio access network: cloud RAN
  • ultra-dense network ultra-dense network
  • D2D Device to Device communication
  • wireless backhaul moving network
  • cooperative communication Coordinated Multi-Points (CoMP)
  • CoMP Coordinated Multi-Points
  • ACM advanced coding modulation
  • FQAM Hybrid FSK and QAM Modulation
  • SWSC Small Cell Superposition Coding
  • FBMC Fan Bank Multi Carrier
  • NOMA non orthogonal multiple access
  • SCMA sparse code multiple access
  • the mobile communication system has been mainly developed to increase the speed of data communication from the 3rd generation mobile communication system.
  • the number of antennas is increasing.
  • the reason that the base station of the advanced mobile communication system uses so many antennas is to use the MIMO method between the base station and the terminal.
  • the MIMO system of the base station may transmit data by utilizing a space resource (layer) used between the base station and the terminal.
  • the complexity increases by the exponential power of the sum of the spatial resources in the modem of the base station.
  • the base station's modem has a certain limit of processing capacity. To meet this, in order to increase the processing capacity of the modem of the base station, more modems must be provided in the base station or a modem with higher efficiency must be applied. This increases the cost of the mobile communication service provider managing the base station, and eventually there is a problem in that the burden of communication fees increases to users.
  • the present disclosure provides a method and apparatus for distributing a layer of a MIMO system in a base station of a mobile communication system.
  • the present disclosure provides a method and apparatus for increasing the processing capacity through efficient layer distribution without increasing the modem processing capacity of a base station of a mobile communication system.
  • the present disclosure provides a method and apparatus for distributing a layer of a MIMO system capable of reducing a communication fee burden of a mobile communication operator and/or a mobile communication user.
  • a method provides a layer distribution method of a multiple input multiple output (MIMO) system in a base station of a wireless communication system, the method comprising: acquiring scheduling information for each of a plurality of cells; calculating the number of layers required for each cell by using the acquired scheduling information and a predetermined layer metric; allocating a layer and a modem resource to each cell according to the calculated number of layers; and performing downlink scheduling using the allocated resource.
  • MIMO multiple input multiple output
  • An apparatus is a base station apparatus, comprising: a plurality of cell processing units including a multiple input multiple output (MIMO) antenna and a cell scheduler; modem; and a central scheduler;
  • MIMO multiple input multiple output
  • the central scheduler is:
  • Acquire scheduling information for each of the plurality of cells calculate the number of layers required in each of the plurality of cells using the obtained scheduling information and a predetermined layer metric, and calculate the number of layers required for each of the plurality of cells. Allocating the layer and the modem resource according to the number, and transmitting the allocated resource information to a cell scheduler included in the plurality of cell processing units,
  • Each of the cell schedulers is:
  • It may be configured to perform scheduling with each UE based on the resource information received from the central scheduler.
  • the present disclosure when a base station operates a MIMO system, it is possible to derive more optimized MIMO performance according to an actual radio environment and resource utilization in a scheduler.
  • the maximum number of MIMO scheduling layers for each cell in the base station and the number of expandable cells may be limited depending on the processing capacity of the modem in the base station, etc., but by applying the present disclosure, such limitations can be overcome. That is, it is possible to efficiently service more MIMO terminals by increasing the number of cells that can be expanded in the base station while reflecting an instantaneously changing wireless environment, and to maximize base station performance.
  • the present disclosure it is possible to adaptively determine and service a larger number of terminals without a separate handover procedure by maximizing the advantage of abundant spatial resources of the MIMO system of the 4G and 5G base stations. For example, if the traffic load of a terminal is biased on one side, if more MIMO space resources are allocated to the corresponding cell to reduce the load on the corresponding cell, frequent handover of a certain number of terminals between cells is performed. It can be effective for the stability of the mobile communication system because the procedure is unnecessary.
  • FIG. 1 is a conceptual configuration diagram of a wireless communication system in a base station according to the present disclosure.
  • FIG. 2 is a flowchart for identifying application of a layer sharing and distribution algorithm of a MIMO system in a base station according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 3 is a control flowchart in the case of applying a real-time/non-real-time layer sharing and distribution algorithm according to an embodiment of the present disclosure.
  • Figure 4a is an exemplary diagram for explaining the timing for the scheduling of the massive MIMO unit in the TDD mode according to an embodiment of the present disclosure.
  • Figure 4b is an exemplary diagram for explaining the timing for the scheduling of the massive MIMO unit in the FDD mode according to an embodiment of the present disclosure.
  • 5 is a control flowchart for determining base station layer resource distribution according to an embodiment of the present disclosure.
  • 6A and 6B are exemplary diagrams for explaining an operation of adding a new cell according to an embodiment of the present disclosure.
  • 6C is a timing diagram for explaining an operation of allocating a layer to a cell in a TDD method when a new cell is expanded according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 1 is a conceptual configuration diagram of a wireless communication system in a base station according to the present disclosure.
  • a central scheduler 101 processing units 110, 120, ..., 130, and a modem 140 for each cell are shown.
  • the central scheduler 101 may be implemented with at least one or two or more processors, and is included in at least a part of the processor for controlling the overall operation of the base station or, conversely, a processor for controlling the overall operation of the base station may include.
  • the central scheduler 101 can control the schedulers 111, 121, ..., 131 for each cell in the base station to be described below, and if necessary, the processing units 110, 120, ..., 130 for each cell and the modem.
  • the control of 140 may be performed.
  • the operation of the central scheduler 101 according to the present disclosure will be described in more detail with reference to the drawings described below.
  • each of the cell processing units 110 , 120 , ..., 130 may have the same configuration.
  • the first cell processing unit 110 includes a first cell scheduler 111 , a first cell memory 112 , a modem 140 , a first cell transceiver 113 , and a first cell MIMO unit 114 . can do.
  • the second cell processing unit 120 may include a second cell scheduler 121 , a second cell memory 122 , a modem 140 , a second cell transceiver 123 , and a second cell MIMO unit 124 .
  • the N-th cell processing unit 130 includes an N-th cell scheduler 131 , an N-th cell memory 132 , a modem 140 , an N-th cell transceiver 133 , and an N-th cell MIMO unit 134 . can do.
  • the first cell scheduler 111 of the first cell processing unit 110 controls scheduling for communication with user equipments (UEs) (not shown in FIG. 1 ) included in a specific cell (hereinafter, referred to as the first cell). can be performed.
  • the first cell scheduler 111 determines the number of UEs located in the first cell (or waiting for communication in communication or idle state), the number of UEs currently communicating in the first cell, and resources allocated to the currently communicating UE. , and may manage signal quality information and/or channel information for a resource allocated to a UE currently communicating.
  • the first cell scheduler 111 may control such scheduling information to be stored in the first cell memory 112 . Also, when the scheduling information stored from the central scheduler 101 is requested, the first cell scheduler 111 may read it from the first cell memory 112 and provide it to the central scheduler 101 .
  • the first cell memory 112 is included in the first scheduler 111 , but this example is exemplified to be distinguished for better understanding.
  • a predetermined area of the memory provided in the base station may be allocated as the first cell memory.
  • the central scheduler 101 does not obtain the scheduling information of the first cell from the first cell scheduler 111, and does not obtain the scheduling information of the first cell in the memory ( 111), it is also possible to read scheduling information directly from the area.
  • the central cell scheduler 101 may allocate the modem 140 or the resources of the modem 140 to the respective cell processing units 110 , 120 , ..., 130 .
  • the first cell scheduler 111 may perform data processing by using the resource of the modem allocated to the first cell in the modem 140 during scheduling.
  • the first cell scheduler 111 is a modem resource based on information on the maximum number of layers supportable for multi-user (MU)-MIMO and single-user (SU)-MIMO, the number of UEs, and a data rate required to be guaranteed. can be controlled (or used).
  • the modem 140 may process data to be transmitted and received under the control of each of the cell schedulers 111, 121, ..., 131, and output the data to the corresponding transceivers 113, 123, ..., 133. .
  • the modem 140 may encode and modulate the data and output the data to the first transmitter/receiver 113 .
  • the modem 140 demodulates and decodes data received through the uplink from the first transmitter/receiver 113 and provides it to the first cell scheduler 111 or a corresponding user data path (in the user data path in FIG. 1 ). is not separately exemplified).
  • the first cell transceiver 113 up-converts the encoded and modulated symbols processed by the modem 140 according to the downlink band, and performs processing for MIMO transmission to be provided to the first cell MIMO unit 114 .
  • the first cell transceiver 113 receives the signal received in the uplink from the first cell MIMO unit 114 for each layer, and performs down-band conversion for each of the signals to the modem 140 .
  • the first cell MIMO unit 114 may include massive multiple input multiple output (MIMO) antennas, and each element of the massive multiple input multiple output (MIMO) antenna may be implemented as at least one radiator.
  • MIMO massive multiple input multiple output
  • the first cell MIMO unit 114 may include a low noise amplifier for processing a received signal and a power amplifier for transmitting a signal.
  • the first cell processing unit 110 has been described, and since the second cell processing unit 120 and the N-th cell processing unit 130 also have the same configuration, redundant descriptions of the same content will be omitted.
  • the resource of the modem 140 is determined by the load for each cell, the cell coverage, and the UE in the cell. may be set the same or different according to the number of
  • the central scheduler 101 and each of the cell schedulers 111 , 121 , and 131 are exemplified by dividing them into different blocks.
  • the central scheduler 101 and each of the cell schedulers 111 , 121 , 131 may be implemented to be identified from each other, and when configured as one chip including a plurality of processors, one It can also be driven according to each function within the chip.
  • the cell schedulers 111 , 121 , and 131 control one cell.
  • one cell scheduler may control two or more cells.
  • the first cell scheduler 111 may control the first cell and the fourth cell.
  • the second cell scheduler 121 may control the second cell, the fifth cell, and the sixth cell.
  • the central scheduler 101 reflects the maximum number of MU-MIMO/SU-MIMO supportable layers set for each cell of the base station, whether MU scheduling is operated, scheduling operation priority, etc. to share the layer in the shape of the base station and whether sharing and distribute or pooling is required.
  • the central scheduler 101 prevents the layer sharing and distribution operation according to the present disclosure can Through this, the central scheduler 101 can control not to perform unnecessary operations.
  • the central scheduler 101 may be configured to perform layer sharing and distribution when the processing capacity within the base station is exceeded. Through this, the central scheduler 101 can adaptively reflect the instantaneously changing MIMO scheduling and radio environment for at least one of the cell schedulers 111, 121, and 131 while adjusting the processing capacity within the base station not to exceed.
  • the central scheduler 101 does not exceed the processing capacity constraint in the base station even considering the maximum MIMO operation setting value for each cell, but does not waste resource occupancy/use rate and fits the actual traffic state and current status of each cell Even if you want to perform adaptive processing, you can set to perform layer sharing and distribution.
  • FIG. 2 is a flowchart for identifying application of a layer sharing and distribution algorithm of a MIMO system in a base station according to an embodiment of the present disclosure.
  • the central scheduler 101 may check a preset operation scenario in operation 200 .
  • the operating scenario may be determined when the base station is initially installed.
  • the operator may set the operation scenario or change (update) the operation scenario setting through the base station management network (not illustrated in FIG. 1 connecting to the base station management network) that manages a plurality of base stations.
  • the operator may update the operation scenario through the management network or change the operation scenario based on information set in advance in the central scheduler 101 .
  • the operator who installs the equipment of the base station in the case of expanding or reducing the cell of the base station directly in the field through the base station management interface (management interface not shown in FIG. 1)
  • the setup of the operating scenario can be updated.
  • the operating scenario may be set differently for each cell.
  • the layer sharing and distribution algorithm is set to be applied
  • the layer sharing and distribution algorithm is set not to be applied
  • the layer sharing and distribution algorithm is set only when a capacity limitation occurs. It can also be set to apply a distribution algorithm.
  • the above examples are provided to help the understanding of the present disclosure, and may be set for each cell in more various forms.
  • the operating scenario may be set based on the number of cells installed in the base station, the maximum number of UEs that can be processed by the base station, and the number that can utilize spatial resources at the same time.
  • the operation scenario may be changed based on the changed number of cells when a change is made such as expansion or reduction of base station cells.
  • the central scheduler 101 may identify whether optimization of the test result of operation 200 is set. If optimization is set in the operation scenario as a result of the inspection in operation 210 , the central scheduler 101 may proceed to operation 240 .
  • the central scheduler 101 may identify whether conditional optimization is set in operation 220 .
  • the conditional optimization may be an operation of determining whether to perform optimization or not to perform the optimization based on limitations of the base station processing capacity, for example, the processing capacity of a processor or modem in the base station, the number of users in the current base station, or the amount of traffic. Accordingly, when the conditional optimization is set, the central scheduler 101 may proceed to operation 230 .
  • the central scheduler 101 may identify whether an optimization condition is satisfied in operation 230 . For example, optimization may be necessary when the number of UEs in the base station is large compared to the processing capacity of a processor or modem in the base station. In addition, when the UE is concentrated in a specific cell, it may be necessary to optimize the corresponding cell. In this case, the central scheduler 101 may identify that optimization is required for the corresponding cell. That is, the above operation may be performed for each cell.
  • the central scheduler 101 may instruct the corresponding cell processing unit or the scheduler of the corresponding cell processing unit to apply the layer sharing and distribution algorithm. If necessary, the resource distribution setting of the modem 140 may be changed.
  • the central scheduler 101 may instruct the corresponding cell processing unit or the scheduler of the corresponding cell processing unit not to apply the layer sharing and distribution algorithm.
  • FIG. 2 salpin above may be performed in the central scheduler 101 when the base station is driven or when a specific condition is satisfied or periodically.
  • the central scheduler 101 is a scheduler that manages each cell or multiple cells, and the number of layers or rank ( rank) and the like to provide information necessary when applying the layer sharing and distribution algorithm.
  • an operation for calculating the required number of layers or ranks may be considered in real time or non-real time. Real-time operation and non-real-time operation will be discussed further below.
  • control is performed based on the most recent value, or control is performed with reference to all values during the most recent period (time), or data collected while operating the base station Control can be performed using statistical values or a combination of two or more described above can be used for control.
  • FIG. 2 described above may be performed in the middle of an operation of a control flowchart to be described later, performed after the flowchart of FIG. 2 , or the operation of FIG. 2 may be performed after an operation of another flowchart.
  • FIG. 3 is a control flowchart in the case of applying a real-time/non-real-time layer sharing and distribution algorithm according to an embodiment of the present disclosure.
  • the present disclosure may be operated in each cell scheduler or may be operated in the central scheduler 101 .
  • the operation performed by each cell scheduler will be described.
  • an operation in the first cell scheduler 111 will be described as an example.
  • those skilled in the art may equally apply to the case of operating in the second cell scheduler 121 and the N-th scheduler 131 .
  • the case where the operation is performed in the central scheduler 101 will be separately described below.
  • the first cell scheduler 111 may identify whether to perform real-time control in operation 300 .
  • real-time control and non-real-time control are possible in the base station, which can be identified based on a value preset by the base station network operator.
  • the operator may set remotely through the base station management network, and may use the value set when the base station is initially installed in a specific area, and a specific cell of the base station may be expanded (or reduced) or equipment It can also be set by the operator who installs it at the time of expansion (or reduction).
  • the set value of real-time control/non-real-time control may be updated as necessary in the base station management network.
  • operation 300 may be identified by the central scheduler 101 and provided to each of the cell schedulers 111 , 121 , ..., 131 .
  • a specific base station may be configured to perform only real-time control or may be configured to perform only non-real-time control. If it is configured to perform only real-time control or only non-real-time control, there may be no identifying operation of operation 300 .
  • the first cell scheduler 111 may proceed to operation 302 if real-time control is set as a result of the check in operation 300, and may proceed to operation 310 if non-real-time control is set.
  • the first cell scheduler 111 may identify whether the mode set in the base station is set to a time division duplex (TDD) method in operation 302 . As a result of the check in operation 302 , if the TDD method is set, the first cell scheduler 111 proceeds to operation 304 . On the other hand, if the TDD method is not, it may be a frequency division duplex (FDD) method. Accordingly, if the result of the check in operation 302 is not the TDD method, the central scheduler 101 may proceed to operation 306 .
  • TDD time division duplex
  • the first cell scheduler 111 may identify whether the next transmission is downlink transmission in operation 304 .
  • a plurality of TDD schemes are preset as TDD configuration information.
  • downlink transmission may be performed in a specific slot or subframe, and uplink transmission may be performed in another slot or subframe.
  • slots or subframes may be used interchangeably, and all of them may be interpreted as the same meaning.
  • the first cell scheduler 111 may identify whether the next transmission is downlink transmission based on the TDD configuration preset for the corresponding cell.
  • the first cell scheduler 111 may wait until the next transmission. Assume that the next transmission is an uplink transmission. For example, the current Mth slot may be an uplink transmission, and the M+1th transmission may be an uplink transmission. In this case, the first cell scheduler 111 may wait until the next slot. Again, if the M+2 th slot, which is the next slot in the M+1 th slot, is downlink transmission, the first cell scheduler 111 may proceed to operation 306 .
  • TTI transmission time interval
  • transmission of downlink after 2-3 slots in the future in the current slot may be all reserved.
  • the base station may perform scheduling in advance based on information reserved in advance for downlink transmission. Therefore, it may not be determined in the immediately preceding slot (or TTI), but may be based on an earlier slot (or TTI) in which downlink transmission is all determined. For example, if the current slot is the Mth downlink slot, the M+2th slot is the downlink slot, and the transmission of the M+2th downlink slot is all determined at the current time point (the Mth slot), the criterion of operation 304 can be purchased based on the M+2th slot rather than the next slot (M+1).
  • Such modifications may be appropriately modified by those skilled in the art according to need, and thus, further description thereof will be omitted.
  • the first cell scheduler 111 selects a specific cell, performs pre-scheduling for layer sharing and distribution, and determines the maximum layer value calculations can be performed to That is, the first cell scheduler 111 may calculate a scheduling method in which the layer value is maximized to utilize the massive MIMO unit 114 to maximize transmission efficiency to UEs in a specific cell. Methods of pre-scheduling will be further described with reference to drawings to be described later.
  • scheduling may be applied to additionally distribute a layer to a main cell (a cell to be mainly used). Through this, the UE can be adaptively provided with a service without a special handover procedure.
  • the indication of cell selection in operation 306 of FIG. 3 is to explain a case in which control is performed by the central scheduler 101 . That is, the central scheduler 101 may select each cell and perform the above operation on the corresponding cell. As such, the central scheduler 101 may provide the determined scheduling information to the schedulers 111 , 121 , ..., 131 of a corresponding cell after performing scheduling to have the maximum layer value.
  • the first cell scheduler 111 proceeds to operation 308 and performs scheduling of the massive MIMO unit 114 based on the scheduling information determined to have a maximum layer value based on pre-scheduling in operation 306 above.
  • the first cell scheduler 111 is not real-time control in operation 300, since it is non-real-time control, in operation 310, it can be identified whether the setting of the current cell is the TDD mode. If the check result of 310 is the TDD mode, the first cell scheduler 111 proceeds to operation 312 to identify whether the next transmission is downlink transmission. Here too, the determination may be made at an earlier point in time rather than the next transmission. Since these modifications have been described above, further descriptions will not be made.
  • the first cell scheduler 111 may wait until the next transmission becomes a downlink when the next transmission is not a downlink transmission in operation 312 . Thereafter, when the next transmission is downlink transmission, the first cell scheduler 111 may perform a calculation for determining the maximum layer value based on pre-scheduling for layer sharing and distribution in operation 314 . In this case, the operation for sharing and distributing layers in non-real time may be determined based on the maximum number of layers or ranks that can be used. In addition, since the present disclosure is a non-real-time method, it is considered to be performed once at a certain period or in a necessary situation.
  • the non-real-time layer pooling operation must maintain the once determined maximum number of MIMO layers for a certain period of time. For example, when the change in the radio environment and/or the movement (moving speed) of the UE does not change rapidly, and/or when it is difficult to apply the real-time method due to computational processing constraints, the non-real-time method may be applied. .
  • scheduling may be applied to additionally distribute a layer to a main cell (a cell to be mainly used).
  • a main cell a cell to be mainly used.
  • operation 314 the first cell scheduler 111 may proceed to operation 308 . Since operation 308 has been described above, an additional description thereof will be omitted.
  • the indication of cell selection in operation 312 of FIG. 3 is to explain a case in which control is performed by the central scheduler 101 . That is, the central scheduler 101 may select each cell and perform the above operation on the corresponding cell. As such, the central scheduler 101 may provide the determined scheduling information to the schedulers 111 , 121 , ..., 131 of a corresponding cell after performing scheduling to have the maximum layer value.
  • the first cell scheduler 111 may proceed to operation 316 because it is an FDD mode.
  • the first cell scheduler 111 may perform pre-scheduling for layer sharing and distribution every preset period, and determine the scheduling having the maximum layer value. If the scheduling method having the maximum layer value is determined as described above, operation 308 may be performed. Since operation 308 has been described above, an additional description thereof will be omitted.
  • scheduling may be applied to additionally distribute a layer to a main cell (a cell to be mainly used).
  • a main cell a cell to be mainly used.
  • cell selection is indicated in operation 362 of FIG. 3 to explain a case in which control is performed by the central scheduler 101 . That is, the central scheduler 101 may select each cell and perform the above operation on the corresponding cell. As such, the central scheduler 101 may provide the determined scheduling information to the schedulers 111 , 121 , ..., 131 of a corresponding cell after performing scheduling to have the maximum layer value.
  • FIG. 3 described above when the operation of FIG. 3 described above is preset to perform real-time control or to perform non-real-time operation in the operation scenario described with reference to FIG. 2 , it may be implemented without operation 300 .
  • the operation scenario described in operation 200 of FIG. 2 is the FDD mode or the TDD mode with respect to whether the base station is in the TDD mode or the FDD mode is preset, operations 302 and 310 may become unnecessary operations.
  • the operation of FIG. 3 described above may be performed separately from the operation of FIG. 2 , or the operation of FIG. 3 may be performed after the operation of FIG. 2 is performed first.
  • the operation of FIG. 2 may be performed in the middle of FIG. 3 . Therefore, if the layer sharing and distribution algorithm is applied to a specific cell and the layer sharing and distribution algorithm is not applied to other specific cells, the flowchart of FIG. 3 can be performed only when the layer sharing and distribution algorithm is set to be applied. .
  • Figure 4a is an exemplary diagram for explaining the timing for scheduling a massive MIMO unit in TDD mode according to an embodiment of the present disclosure
  • Figure 4b is a timing for scheduling of a massive MIMO unit in FDD mode according to an embodiment of the present disclosure It is an example diagram to explain.
  • reference numeral 410 denotes a configuration according to an example of a TDD configuration.
  • the slot of T00 means the uplink
  • the frames of T01, T02, and T03 are the slots of the downlink
  • the slot of T04 is the F slot
  • the slot of T10 is the uplink slot
  • T11 illustrates the downlink slot. .
  • the operation of the non-real-time mode in the first cell scheduler 111 will be described first with reference to FIG. 4A .
  • the first cell scheduler 111 may identify whether the next transmission is downlink transmission as in operation 312 at the time T00. Since the next transmission is a downlink transmission, the first cell scheduler 111 performs pre-scheduling for layer sharing and distribution in the downlink transmissions of T01, T02, and T03, and has a maximum layer value based on the pre-scheduling. It is possible to determine (calculate) the scheduling of the corresponding cell. Accordingly, downlink transmission may be performed in the downlink slots of T01, T02, and T03 according to the scheduling method determined at the time of T00.
  • scheduling may be performed at an uplink transmission time of T10, which is a slot immediately before T11, where the downlink starts.
  • T10 which is a slot immediately before T11, where the downlink starts.
  • the uplink/downlink change time may be set as one cycle.
  • one cycle or two or more cycles according to the TDD configuration may be used as the downlink scheduling change unit in consideration of the calculation load and/or the change of the radio environment and/or the movement (movement speed) of the UE.
  • the non-real-time method when used in the TDD method, performance degradation may occur because the UE is serviced using the previously updated MIMO layer method for a relatively long time.
  • cell 1 serves many UEs as a maximum layer
  • cells 2 to 4 serve a small number of UEs as a minimum layer. It can be assumed that it is updated according to the wireless environment.
  • the radio environment is changed within the period in which the scheduling is performed, so that the maximum performance can be guaranteed only when cell 3 operates the maximum layer.
  • overall performance of the base station may be degraded.
  • the period value should be appropriately set.
  • it may be implemented to periodically detect whether performance degradation occurs in a specific cell or to change the MIMO layer scheduling within a specific period, and to change the scheduling according to the detected result. It may be desirable to consider this further change in scheduling to be performed by the central scheduler 101 .
  • the central scheduler 101 may periodically obtain scheduling information from each cell scheduler 111 , 121 , ..., 131 to identify whether the MIMO layer scheduling needs to be changed.
  • the central scheduler 101 directly acquires the scheduling information stored for each cell directly from the memory to identify whether the MIMO layer scheduling needs to be changed. have.
  • the first cell scheduler 111 or the central scheduler 101 may further have an additional step to monitor the change of the MIMO layer scheduling method. If additional MIMO layer scheduling is required according to the monitoring result, operation 314 may be performed.
  • an uplink frame 420 and a downlink frame 430 are illustrated in the FDD scheme.
  • the operator may set the predetermined period 421 in advance. Such a period may be determined by an experiment for each region, or may be preset to a specific value. Various methods may be used for such period setting, and the present disclosure will not place any restrictions on the period setting method.
  • the first cell scheduler 111 may be in a state in which a modem resource for MIMO layer scheduling has been previously allocated from the central scheduler 101 .
  • These modem resources are determined by the central scheduler 101 based on scheduling information including at least one of the overall load of the base station, the number of UEs, the amount of traffic, the guaranteed data rate for each cell, and the radio environment for each cell. It can be allocated in advance to each cell scheduler.
  • the time point at which the first cell scheduler 111 performs operation 316 may be a time point of T20.
  • the slot of T20 may perform a MIMO layer schedule for downlink transmission of the next period 421 .
  • This scheduling is the same as operation 316, and as described above, a period may be further set in consideration of a load of calculation and/or a change in a radio environment and/or a movement (movement speed) of the UE.
  • the calculation may be performed in consideration of the number of layers or the number of ranks in this calculation.
  • the period can be set relatively freely in the non-real time scheme. Therefore, it may be possible to vary the period value in consideration of the time zone and region. For example, in the late-night time zone in which people hardly move, the central scheduler 101 of the base station may set the cycle to a relatively long time compared to the daytime. In addition, even in the case of a sparsely populated area, it can be considered that there is little movement, so the base station installed in such an area may set the period to a relatively long time.
  • the central scheduler 101 of the base station may identify a rapid increase in the number of UEs in a specific cell when the above situation occurs, or obtain a case in which the moving speed of the UE suddenly increases using scheduling information.
  • the scheduling information may include not only the number of UEs but also movement speed information of the UEs.
  • the central scheduler 101 changes the cycle value and allocates more resources of the modem 140 to the cell.
  • the first cell scheduler 111 may identify whether the next transmission is a downlink transmission in operation 304 .
  • the next slot in which the current time is the slot of T00 may be downlink transmission.
  • the next slot may be downlink transmission.
  • the next slot corresponds to a case other than downlink transmission. Accordingly, when the next transmission is downlink transmission in operation 304, the first cell scheduler 111 may proceed to operation 306 . If the next transmission is not the downlink transmission, operation 304 may be repeated.
  • the first cell scheduler 111 may perform pre-scheduling for layer sharing and distribution for the next transmission, and may determine a scheduling scheme having the maximum layer based on the pre-scheduling. Even in the real-time method, it is possible to determine the maximum number of layers or ranks that can be used in the next downlink slot. This determination may be made for every slot (or subframe or TTI) that is every scheduling unit, and may only correspond to the case where the next transmission is downlink in the TDD scheme.
  • the first cell scheduler 111 immediately performs operation 306 .
  • operation 306 may be performed for every slot (or subframe or TTI).
  • operation 306 may be an operation of performing pre-scheduling for layer sharing and distribution and determining a scheduling scheme having the maximum layer based on the pre-scheduling.
  • the metric according to the pre-scheduling method is a metric used to calculate a pre-scheduled layer for each cell and distribute the layers for each cell.
  • the pre-scheduled layer bundles certain UEs and calculates in advance how many layers must be transmitted at the same time to achieve high performance, so that the performance index can be checked.
  • a signal to interference noise ratio (SINR) indicating a received signal field
  • MCS-level modulation and coding scheme level
  • CQI channel quality indicator
  • PF proportional fair
  • interference between UEs may be identified in advance and this may be reflected. That is, it can be seen as a method of pre-managing channel information between the UE and the base station, and selecting only a UE capable of improving performance among UEs when the interference between UEs selected for multi-user MIMO is large. If layer distribution is performed by accurately determining performance loss due to interference between UEs, more accurate layer distribution value prediction is possible in real time. However, this method has high computational complexity.
  • the layer distribution may be considered so that there is no or minimized performance loss due to interference between UEs when periodically predicting a pre-scheduled layer and a bundle of UEs and distributing layers for each cell. have.
  • the PF (proportional fair) sum metric for each cell is a method of allocating more layers to a cell having a large sum of PF values of scheduling target UEs for each cell. Accordingly, the central scheduler 101 may calculate the sum of PFs for each cell, and sort the cells in descending order from the cell having the highest PF value. Thereafter, more layers are allocated to the cells sorted in descending order at a preset ratio or a ratio based on the sum of PFs. Accordingly, the central scheduler 101 may distribute the resources of the modem 140 according to the PF sum.
  • the meaning of the instantaneous PF sum can be interpreted as requiring more data to be transmitted from the corresponding cell. Therefore, the central scheduler can allocate more layers to a cell with a large PF value for the layer distribution value. In addition, you can check both PF sum and average values and distribute more layers to cells with high PF sum and average values. As another example, the central scheduler 101 looks at the time distribution and the PF distribution of several UEs in the cell and uses the standard deviation and/or variance value to distribute fewer layers when the variance value is large, and more layers when the variance value is small. You can also distribute layers. In case of using standard deviation or variance, it is also possible to distribute the layers using a preset threshold.
  • the layer distribution ratio may be determined, respectively.
  • three threshold values have been described as an example, but one or two threshold values may be used, or four or more threshold values may be used.
  • the large standard deviation/variance of the PF described above may be interpreted as meaning that only some UEs are likely to be selected.
  • the standard deviation/variance is small and the average value is high, it can be interpreted that data traffic is evenly required for all terminals. Accordingly, at least one or more other threshold values may also be considered for the average value.
  • the metric according to the number of UE indicators is a method of monitoring the number of scheduling target UEs or call-connected UEs for each cell, and allocating more layers when the value is large.
  • the call-connected UE attaches to the base station through the RACH procedure, and may include an idle state and an active state, and in some cases, may refer to only UEs in an active state.
  • the UE in the idle state does not always request data traffic, but a request for data traffic may occur while layer distribution is periodically performed. In this case, rather than checking only the number of scheduling target UEs at the time, it is easier to respond to data traffic that will suddenly explode to determine by metric including call-connected UEs, that is, UEs in idle state.
  • the scheduling target UE may not require the MIMO transmission scheme for all UEs.
  • a UE receiving a message such as RRC signaling may not transmit data using a plurality of layers spatially for stability of reception performance. Similar to the example of the above call access terminal, that is, idle state UE, when both the number of scheduling UEs and the number of MIMO scheduling (including multi-user and single-user) UEs are considered, it responds to suddenly changing data traffic conditions easy to do
  • the metric using at least one of CQI/PMI/RI is determined by checking the instantaneous distribution or statistical value of the downlink channel indicator measured by the UE and reported to the base station, and added to the cell in which better channel information is distributed. Allocating many layer resources.
  • the channel index can be expressed in various ways such as CQI, PMI, RI, and in particular, it can be determined that the higher the CQI or RI index, the more layer resources can be used. Therefore, the better the downlink channel condition experienced by the UE in a specific cell, the higher the probability of achieving higher performance when servicing more data traffic. Therefore, it can be determined that more layer resources are allocated.
  • the UE can derive the most preferred precoding matrix, and this matrix value may vary depending on how many RIs there are. In order to increase the performance by using a lot of layer resources in the base station, the most ideal performance can be obtained when there is little interference between UEs or between MIMO layers (that is, when considering an orthogonal channel level).
  • the base station checks the PMI indicators of multiple UEs to determine how highly correlated the preferred precoding codebook is between the UEs.
  • the PMI correlation can be judged to be That is, if the PMI correlation is high, it can be inferred that a combination with high interference between UEs will be formed when scheduling with multi-user MIMO is performed, and thus it can be determined that the layer required by the corresponding cell is not high. Conversely, when the PMI correlation between UEs is low, when scheduling is bundled with multi-user MIMO, it can be inferred that the service is available through an orthogonal channel with low interference, and thus it can be determined that the layer required by the corresponding cell is high.
  • the base station statistical index metric is a method of dividing layers for each cell by referring to MIMO scheduled layers or data throughput statistics. Since the statistical index changes and is updated in a long-term from several seconds to several hours, it is a viewpoint of utilizing the base station statistical index metric using an average value. Therefore, the base station statistical indicator metric may not be suitable when determining the layer distribution in real time or in a short-term period.
  • a method of confirming a physical resource block (PRB) usage ratio of a corresponding cell and allocating more layers to a cell having a high PRB usage ratio in a statistical indicator may be considered. All of the methods considering the PRB usage ratio can be used when the corresponding cell is determined to be congested in the long-term view, and the performance of the other cell may be deteriorated because the layer distribution resource is biased to one side from the short-term point of view. Therefore, short-term supplementation may be necessary. Whether a specific cell requires a high layer in the short term may be possible by considering a metric using at least one of CQI/PMI/RI described above in combination with a statistical indicator.
  • PRB physical resource block
  • 5 is a control flowchart for determining base station layer resource distribution according to an embodiment of the present disclosure.
  • the central scheduler 101 may periodically monitor scheduling information for each cell in operation 500 and obtain the required number of layers through a layer metric to be applied to each cell. For example, when using the first metric among the five metrics described above, the number of layers required in the first cell is A, the number of layers required in the second cell is B, and the number of layers required in the third cell is C. , can be assumed to be D required in the N-th cell.
  • the central scheduler 101 may calculate the number of layers required for each cell by using at least one of the metrics described above.
  • the central scheduler 101 may use the sum of the number of layers calculated for each cell in operation 510 to identify whether redistribution due to system capacity is necessary. For example, when the total number of layers required for each cell in the central scheduler 101 is X and the number of layers that can be provided by the base station is Y, too many resources remain or insufficient resources in the system may occur. In operation 510, it is identified whether such insufficient or surplus resources occur. In addition, when a surplus resource exists, a preset threshold value may be used as to whether additional resources should be allocated. For example, if there are few remaining surplus resources that can be additionally allocated, but a little remains, it may not be necessary to allocate additional resources. Therefore, in order to identify such a case, it is possible to identify whether to allocate additional resources using a threshold value.
  • the central scheduler 101 may proceed to operation 520 if redistribution is required as a result of the inspection in operation 510, and may proceed to operation 540 if redistribution is not required.
  • the central scheduler 101 may be implemented to first perform operation 525, which will be described later, and then perform operation 520. In this case, if the inspection result of operation 520 does not require re-calibration, operation 540 may be performed without performing operation 525 .
  • the central scheduler 101 may check whether additional correction is required for redistribution. Additional correction may be performed when a difference in layers required for each cell is large. For example, there may exist a case where there are three or more cells in the base station, the number of layers required in the first cell corresponds to about 50% of the entire base station system, and the number of layers required in the remaining cells is less than 50%. As such, when the number of layers required in the first cell is quite large, whether the layers are reduced or enlarged at the same rate according to the level of the layer requested in the first cell and the level of the layer required in other cells, or if the total number of layers is You can decide whether to reduce or enlarge it to be similar.
  • the central scheduler 101 may proceed to operation 530, and if redistribution correction is not required in operation 520, proceed to operation 525.
  • the central scheduler 101 may only perform redistribution according to the system capacity. For example, when the number of layers that can be processed in the system is exceeded using the difference between X and Y calculated in operation 510, the base station needs to readjust the number of layers for each cell. In this case, redistribution to reduce the number of layers for each cell may be performed using an unused metric among the above five metrics. As another example, there may exist a case where the difference between X and Y that can be processed by the base station system is a positive number, and the value of the positive difference is greater than a preset threshold value. That is, there may be a case where a large amount of capacity remains in the base station system. In this case, the central scheduler 101 may additionally allocate a layer, and assign a layer by partially correcting a value to at least one of the previously unused metric or used metric(s) among the five metrics described above. can be corrected.
  • the central scheduler 101 may perform redistribution in consideration of additional correction. For example, when reducing or adding layers to each cell, as described above, redistribution of layers is performed in consideration of whether to reduce or add layers at the same rate as the required number of layers, or reduce or add layers to become similar layers for each cell. can do.
  • the central scheduler 101 may allocate layer allocation and modem resources to a scheduler for each cell, and may provide information on the allocated resources. That is, the central scheduler 101 can provide the layer information allocated to the first cell and the modem resource allocation information to the first cell scheduler 111, and also the second cell scheduler 121 to the second cell in the same way. It is possible to provide allocated layer information and modem resource allocation information.
  • each of the cell schedulers 111, 121, ..., 131 allocates (schedules) a resource to the UE using the allocated resource and layer resource, and can transmit data traffic through the downlink.
  • the layer required for each cell can be determined using at least one or more metrics, and the number of layers required for each cell determined based on the metric is similar for each cell (or less standard deviation) or for each cell.
  • the number of layers required can vary widely (standard deviations can be large). Therefore, until a cell allocated with a small number of layers is allocated with many layers again, there may be limitations on the cell's performance. For example, in a cell to which only layer 2 is allocated, it is difficult to achieve high data throughput of layer 4 or higher even if a specific UE has high PF or a lot of data traffic. Therefore, a method for such supplementation may be required.
  • the first method is to restrict SU-MIMO first.
  • a cell assigned with a small number of layers can serve only a few layers with SU-MIMO, and a cell assigned with many layers can obtain higher performance with MU-MIMO. Therefore, if the layer distribution and allocation is correctly performed, an advantage can be obtained by using a method of first restricting SU-MIMO from the viewpoint of the total performance of each cell.
  • the second method first restricts MU-MIMO.
  • the second method can be seen to ensure the minimum peak performance of SU-MIMO. Therefore, even if the layer determination metric that restricts SU-MIMO is high, the minimum performance of other cells is guaranteed without allocating a high layer, so that the minimum value of the performance is not too low. However, since layer distribution and allocation may focus on a fair result, it may deteriorate in terms of total cell performance.
  • the third method may be a method of performing optimization by balancing both SU-MIMO/MU-MIMO. According to the present disclosure, it is possible to consider the above-described metrics in a complex manner. In one embodiment, even if the number of UEs is large, if the PF standard deviation is large, the SU-MIMO performance is guaranteed, and if the number of UEs is high and the pre-scheduled layer is high and the PF standard deviation is small, the MU-MIMO performance is guaranteed. can decide The third method can be considered as a method for stably obtaining the minimum/maximum performance by making more complex judgments. Therefore, the third method can be advantageous when complex determination is required due to active data traffic distribution or UE movement between cells installed in the scheduler.
  • the operation of FIG. 5 described above may include both a case in which the layer sharing and distribution algorithm according to the layer setting in FIG. 2 described above is applied and a case in which it is not applied, and is applied only to cells to which the layer sharing and distribution algorithm is applied. may be
  • FIG. 6A and 6B are exemplary diagrams for explaining an operation in which a new cell is expanded according to an embodiment of the present disclosure
  • FIG. 6C is a TDD method when a new cell is expanded according to an embodiment of the present disclosure. It is a timing diagram for explaining an operation in which a layer is allocated.
  • the central scheduler/cell scheduler/modem 601 is exemplified as one module.
  • the cells are cell #0 (610), cell #1 (611), cell #2 (612), ... are previously installed cells, and cell #N (61N) may be newly installed. Therefore, cell #N (61N) is marked with hatching to identify a newly installed cell.
  • cell #N (61N)
  • the base station illustrated in FIG. 6B is cell #0 (610), cell #1 (611), cell #2 (612), . , cell #N (61N) may be in a driving state.
  • 6C illustrates the case of using the TDD scheme, and subframes 630 according to the TDD configuration are exemplified.
  • scheduling may be performed so that no data is transmitted to the cell #N (61N) in the section of reference numeral 631 .
  • a broadcast signal may be transmitted through a specific channel, for example, PBCH.
  • a reference signal may be transmitted in the corresponding subframes 632 .
  • ⁇ 1,2,... , N-1 ⁇ may be the only state in which transmission is performed. Therefore, in section 631, it can be determined that the existing cells are using the resources of all base stations. Therefore, the newly expanded cell #N (61N) is in a state in which no data can be transmitted. Thereafter, a resource capable of transmitting a broadcast signal and/or a reference signal may be allocated by the central scheduler 101 at a specific time point. Accordingly, the cell #N 61N may transmit a PBCH to transmit a broadcast signal in section 632, and based on this, the UE may perform an attach procedure.
  • the central scheduler/cell scheduler/modem 601 may allocate resources to the cell #N 61N based on such information and determine the layer distribution according to the method described above. This layer distribution operation may be performed in section 633. Thereafter, based on the distribution in section 633, cell #N (61N) may transmit data traffic to the UE from section 634.

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Abstract

본 개시는 LTE와 같은 4G 통신 시스템 이후 보다 높은 데이터 전송률을 지원하기 제공될 5G 또는 pre-5G 통신 시스템에 관련된 것이다. 본 개시의 일 실시예에 따른 방법은, 무선 통신 시스템의 기지국에서 다중 입력 다중 출력(MIMO) 시스템의 레이어 분배 방법으로, 복수의 셀들 각각에 대한 스케줄링 정보를 획득하는 단계; 상기 획득된 스케줄링 정보와 미리 결정된 레이어 메트릭을 이용하여 각 셀 별 요구되는 레이어의 수를 계산하는 단계; 각 셀마다 상기 계산된 레이어의 수에 대응하여 레이어 및 모뎀 자원을 할당하는 단계; 및 상기 할당된 자원을 이용하여 다운링크 스케줄링을 수행하는 단계;를 포함할 수 있다.

Description

무선 통신 시스템의 기지국에서 다중 입력 다중 출력 시스템의 레이어 분배 방법 및 장치
무선 통신 시스템의 기지국에서 다중 입력 다중 출력 시스템의 레이어 분배 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR DISTRIBUTING LAYER OF MULTI-INPUT MULTI-OUTPUT IN A BASE STATION OF A WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}
4G 통신 시스템 상용화 이후 증가 추세에 있는 무선 데이터 트래픽 수요를 충족시키기 위해, 개선된 5G 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템을 개발하기 위한 노력이 이루어지고 있다. 이러한 이유로, 5G 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템은 4G 네트워크 이후 (Beyond 4G Network) 통신 시스템 또는 LTE 시스템 이후 (Post LTE) 이후의 시스템이라 불리어지고 있다.
높은 데이터 전송률을 달성하기 위해, 5G 통신 시스템은 초고주파(mmWave) 대역(예를 들어, 60기가(60GHz) 대역과 같은)에서의 구현이 고려되고 있다. 초고주파 대역에서의 전파의 경로손실 완화 및 전파의 전달 거리를 증가시키기 위해, 5G 통신 시스템에서는 빔포밍(beamforming), 거대 배열 다중 입출력(massive MIMO), 전차원 다중입출력(Full Dimensional MIMO: FD-MIMO), 어레이 안테나(array antenna), 아날로그 빔형성(analog beam-forming), 및 대규모 안테나(large scale antenna) 기술들이 논의되고 있다.
또한 시스템의 네트워크 개선을 위해, 5G 통신 시스템에서는 진화된 소형 셀, 개선된 소형 셀(advanced small cell), 클라우드 무선 액세스 네트워크(cloud radio access network: cloud RAN), 초고밀도 네트워크(ultra-dense network), 기기 간 통신(Device to Device communication: D2D), 무선 백홀(wireless backhaul), 이동 네트워크(moving network), 협력 통신(cooperative communication), CoMP(Coordinated Multi-Points), 및 수신 간섭제거(interference cancellation) 등의 기술 개발이 이루어지고 있다.
이 밖에도, 5G 시스템에서는 진보된 코딩 변조(Advanced Coding Modulation: ACM) 방식인 FQAM(Hybrid FSK and QAM Modulation) 및 SWSC(Sliding Window Superposition Coding)과, 진보된 접속 기술인 FBMC(Filter Bank Multi Carrier), NOMA(non orthogonal multiple access), 및 SCMA(sparse code multiple access) 등이 개발되고 있다.
한편, 이동 통신 시스템은 3세대 이동 통신 시스템에서부터 주로 데이터 통신의 속도를 증가시키기 위해 개발되었으며, 4세대(4G) 이동 통신 시스템 및/또는 5세대(5G) 이동 통신 시스템으로 진화하면서 기지국에서 사용하는 안테나의 수가 점점 많아지고 있다. 발전된 이동통신 시스템의 기지국이 이처럼 많은 안테나를 사용하는 것은 기지국과 단말 간 MIMO 방식을 사용하기 위함이다. 기지국의 MIMO 시스템은 기지국-단말 간 사용하는 공간자원(layer)을 활용하여 데이터를 전송할 수 있다.
이처럼 MIMO 시스템을 이용하여 기지국-단말 간 사용하는 공간자원을 증가시키는 경우 기지국의 모뎀에서는 공간자원의 총합의 지수 승으로 복잡도가 증가하게 된다. 기지국의 모뎀은 일정한 처리 용량의 한계를 갖는다. 이를 충족하기 위해 기지국의 모뎀의 처리 용량을 증대시키기 위해서는 보다 많은 모뎀을 기지국에 구비하도록 하거나 또는 보다 고효율의 모뎀을 적용해야만 한다. 이는 기지국을 관리하는 이동 통신 사업자의 비용을 증가시키고, 결국 사용자들에게 통신료의 부담이 증가되는 문제가 있다.
본 개시에서는 이동 통신 시스템의 기지국에서 MIMO 시스템의 레이어를 분배하기 위한 방법 및 장치를 제공한다.
본 개시에서는 이동 통신 시스템의 기지국의 모뎀 처리 용량을 증대시키지 않고, 효율적인 레이어 분배를 통해 처리 용량을 증가시키기 위한 방법 및 장치를 제공한다.
본 개시에서는 이동 통신 사업자 및/또는 이동 통신 사용자의 통신료 부담을 줄일 수 있는 MIMO 시스템의 레이어를 분배 방법 및 장치를 제공한다.
본 발멍의 일 실시 예에 따른 방법은, 무선 통신 시스템의 기지국에서 다중 입력 다중 출력(MIMO) 시스템의 레이어 분배 방법으로서, 복수의 셀들 각각에 대한 스케줄링 정보를 획득하는 단계; 상기 획득된 스케줄링 정보와 미리 결정된 레이어 메트릭을 이용하여 각 셀 별 요구되는 레이어의 수를 계산하는 단계; 각 셀마다 상기 계산된 레이어의 수에 대응하여 레이어 및 모뎀 자원을 할당하는 단계; 및 상기 할당된 자원을 이용하여 다운링크 스케줄링을 수행하는 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 장치는, 기지국 장치로, 다중 입력 다중 출력(MIMO) 안테나와 셀 스케줄러를 포함하는 복수의 셀 처리부들; 모뎀; 및 중앙 스케줄러;를 포함하며,
상기 중앙 스케줄러는:
상기 복수의 셀들 각각에 대한 스케줄링 정보를 획득하고, 상기 획득된 스케줄링 정보와 미리 결정된 레이어 메트릭을 이용하여 복수의 셀들 각각에서 요구되는 레이어의 수를 계산하고, 상기 복수의 셀마다 상기 계산된 레이어의 수에 대응하여 레이어 및 상기 모뎀 자원을 할당하고, 및 상기 할당된 자원 정보를 상기 복수의 셀 처리부들에 포함된 셀 스케줄러로 전송하며,
상기 각 셀 스케줄러들은:
상기 중앙 스케줄러로부터 수신한 자원 정보에 기반하여 각 UE들로 스케줄링을 수행하도록 구성될 수 있다.
본 개시에 따르면 기지국이 MIMO 시스템을 운용할 때, 실제 무선 환경 및 스케줄러 내 자원 활용도에 따라 더 최적화된 MIMO 성능을 도출할 수 있게 한다. 또한, 일반적으로 기지국 내의 각 셀(cell) 별 최대 MIMO 스케줄링 레이어(layer)의 수 및 증설 가능한 셀(cell)의 수는 기지국 내 모뎀의 처리용량 등에 따라 제약될 수 있지만, 본 개시를 적용함으로써 이러한 제약을 극복할 수 있다. 즉, 기지국 내 증설 가능한 셀(cell)의 수를 늘리면서, 순시적으로 변하는 무선 환경을 반영 가능하게 하여 더 많은 MIMO 단말을 효율적으로 서비스할 수 있고, 기지국 성능을 극대화할 수 있다.
또한, 본 개시에 따르면, 4G, 5G 기지국의 MIMO 시스템의 공간 자원이 풍부하다는 장점을 극대화하여 보다 많은 수의 단말을 별도의 핸드오버 절차 없이 적응적으로 판단하여 서비스할 수 있다. 예를 들어, 단말의 traffic load가 한 쪽에 편중되는 경우, 해당 셀에 MIMO 공간 자원을 더 많이 사용할 수 있도록 할당하면, 해당 셀의 부하를 낮추기 위해 일정 수의 단말을 셀 간 잦은 핸드오버를 수행하는 등의 절차가 불필요하여 이동통신 시스템의 안정성에도 효과적일 수 있다.
도 1은 본 개시에 따른 기지국 내의 무선 통신 시스템의 개념적인 구성도이다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따라 기지국에서 MIMO 시스템의 레이어(layer) 공유 및 분배 알고리즘의 적용을 식별하기 위한 흐름도이다.
도 3은 본 개시의 일 실시예에 따라 실시간/비-실시간 레이어 공유 및 분배 알고리즘을 적용하는 경우의 제어 흐름도이다.
도 4a는 본 개시의 일 실시예에 따라 TDD 모드에서 massive MIMO부의 스케줄링을 위한 타이밍을 설명하기 위한 예시도이다.
도 4b는 본 개시의 일 실시예에 따라 FDD 모드에서 massive MIMO부의 스케줄링을 위한 타이밍을 설명하기 위한 예시도이다.
도 5는 본 개시의 일 실시예에 따라 기지국 레이어 자원 분배를 결정하기 위한 제어 흐름도이다.
도 6a 및 도 6b는 본 개시의 일 실시예에 따라 새로운 셀이 증설되는 동작을 설명하기 위한 예시도이다.
도 6c는 본 개시의 일 실시예에 따라 새로운 셀이 증설될 시 TDD 방식으로 셀에 계층이 할당되는 동작을 설명하기 위한 타이밍도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 다양한 실시 예들을 상세히 설명한다. 이때, 첨부된 도면들에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 또한 이하에 첨부된 본 발명의 도면은 본 발명의 이해를 돕기 위해 제공되는 것으로, 본 발명의 도면에 예시된 형태 또는 배치 등에 본 발명이 제한되지 않음에 유의해야 한다. 또한 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. 하기의 설명에서는 본 발명의 다양한 실시 예들에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며, 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.
도 1은 본 개시에 따른 기지국 내의 무선 통신 시스템의 개념적인 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 개시에 따른 기지국 장치는 중앙 스케줄러(101)와 각 셀 별 처리부들(110, 120, …, 130) 및 모뎀(140)이 도시되어 있다.
본 개시의 바람직한 실시예에 따르면, 중앙 스케줄러(101)는 적어도 하나 또는 둘 이상의 프로세서로 구현할 수 있으며, 기지국의 전체적인 동작을 제어하는 프로세서의 적어도 일부에 포함되거나 반대로, 기지국의 전체 동작을 제어하는 프로세서를 포함할 수 있다. 중앙 스케줄러(101)는 이하에서 설명될 기지국 내에 각 셀 별 스케줄러들(111, 121, …, 131)을 제어할 수 있으며, 필요한 경우 각 셀 별 처리부들(110, 120, …, 130) 및 모뎀(140)의 제어를 수행할 수도 있다. 본 개시에 따른 중앙 스케줄러(101)의 동작은 이하에서 설명되는 도면을 참조하여 더 상세히 설명하기로 한다.
본 개시의 바람직한 실시예에 따르면, 각 셀 처리부들(110, 120, …, 130)은 모두 동일한 구성을 가질 수 있다. 예컨대, 제1셀 처리부(110)는 제1셀 스케줄러(111), 제1셀 메모리(112), 모뎀(140), 제1셀 송수신부(113) 및 제1셀 MIMO 유닛(114)을 포함할 수 있다. 또한 제2셀 처리부(120)는 제2셀 스케줄러(121), 제2셀 메모리(122), 모뎀(140), 제2셀 송수신부(123) 및 제2셀 MIMO 유닛(124)을 포함할 수 있다. 동일하게 제N셀 처리부(130)는 제N셀 스케줄러(131), 제N셀 메모리(132), 모뎀(140), 제N셀 송수신부(133) 및 제N셀 MIMO 유닛(134)을 포함할 수 있다.
각 셀 처리부들(110, 120, …, 130)의 구성 중 제1셀 처리부(110)의 구성을 예로 살펴보기로 한다. 제1셀 처리부(110)의 제1셀 스케줄러(111)는 특정한 셀(이하에서 제1셀) 내에 포함된 사용자 장치(user equipment, UE)(도 1에 미도시)들과 통신을 위한 스케줄링 제어를 수행할 수 있다. 또한 제1셀 스케줄러(111)는 제1셀 내에 위치한(또는 통신 중인 또는 idle 상태에서 통신 대기 중인) UE의 수, 현재 제1셀 내에서 통신 중인 UE의 수, 현재 통신 중인 UE에 할당된 자원, 현재 통신 중인 UE에 할당된 자원에 대한 신호 품질(signal quality) 정보 및/또는 채널 정보 등을 관리할 수 있다. 이하의 설명에서 위에서 설명한 정보들을 스케줄링 정보라 한다. 제1셀 스케줄러(111)는 이러한 스케줄링 정보를 제1셀 메모리(112)에 저장하도록 제어할 수 있다. 또한 제1셀 스케줄러(111)는 중앙 스케줄러(101)로부터 저장된 스케줄링 정보가 요청될 시 이를 제1셀 메모리(112)로부터 읽어와 중앙 스케줄러(101)로 제공할 수 있다.
도 1에서는 제1스케줄러(111)의 내부에 제1셀 메모리(112)가 포함된 형태로 예시하였으나, 이처럼 예시한 것은 이해를 돕기 위해 구별되도록 예시한 것이다. 실제 구현에서 기지국 내부에 구비된 메모리의 소정 영역을 제1셀 메모리로 할당할 수 있다. 제1셀 메모리(112)가 메모리의 특정 영역을 할당받아 사용하는 경우 중앙 스케줄러(101)는 제1셀 스케줄러(111)로부터 제1셀의 스케줄링 정보를 획득하지 않고, 메모리 내에 제1셀 메모리(111)의 영역에서 직접 스케줄링 정보를 읽어올 수도 있다.
또한 중앙 셀 스케줄러(101)는 모뎀(140) 또는 모뎀(140)의 자원을 각 셀 처리부들(110, 120, …, 130)에 할당할 수 있다. 따라서 제1셀 스케줄러(111)는 스케줄링 시에 모뎀(140)에서 제1셀에 할당된 모뎀의 자원을 이용하여 데이터 처리를 수행할 수 있다. 예컨대, 제1셀 스케줄러(111)는 MU(multi-user)-MIMO, SU(single-user)-MIMO에 최대 지원 가능한 layer 수 정보와 UE의 수, 및 보장이 요구되는 전송률 등에 기반하여 모뎀 자원을 제어(또는 사용)할 수 있다.
모뎀(140)은 각 셀 스케줄러들(111, 121, …, 131)의 제어에 의거하여 송신 및 수신할 데이터들을 처리하고, 해당하는 송수신부들(113, 123, …, 133)로 출력할 수 있다. 예컨대, 모뎀(140)은 제1셀 스케줄러(111)에 의해 다운링크로 전송이 요구된 데이터의 경우 해당 데이터를 부호화 및 변조하고, 제1송수신부(113)로 출력할 수 있다. 또한 모뎀(140)은 제1송수신부(113)로부터 상향링크를 통해 수신된 데이터를 복조 및 복호하여 제1셀 스케줄러(111)로 제공하거나 또는 대응하는 사용자 데이터 경로(도 1에서는 사용자 데이터 경로에 대하여 별도로 예시하지 않음)로 출력할 수 있다.
제1셀 송수신부(113)는 모뎀(140)에서 처리된 부호화 및 변조된 심볼을 다운링크 대역에 맞춰 상승 변환하고, MIMO 송신을 위한 처리를 수행하여 제1셀 MIMO 부(114)로 제공할 수 있다. 또한 제1셀 송수신부(113)는 제1셀 MIMO 부(114)로부터 업링크(uplink)로 수신된 신호를 각 레이어(layer) 별로 수신하고, 각각에 대하여 대역하강 변환하여 모뎀(140)로 제공할 수 있다.
제1셀 MIMO 부(114)는 거대(massive) 다중 입력 다중 출력(MIMO) 안테나들을 포함할 수 있으며, 거대(massive) 다중 입력 다중 출력(MIMO) 안테나의 각 소자들은 적어도 하나의 방사체로 구현될 수 있다. 또한 제1셀 MIMO 부(114)는 수신 신호의 처리하기 위한 저잡음 증폭기(low noise amplifier) 및 신호 송신을 위한 전력 증폭기(power amplifier)를 포함할 수도 있다.
이상에서는 제1셀 처리부(110)에 대하여 설명하였으며, 제2셀 처리부(120) 및 제N셀 처리부(130)도 동일한 구성을 가지므로, 동일한 내용의 중복 설명은 생략한다. 다만, 제1셀 처리부(110)와 제2셀 처리부(120) 및 제N셀 처리부(130) 각각에 대하여 모뎀(140)의 자원은 각 셀 별 부하(load), 셀의 커버리지, 셀 내의 UE의 수 등에 따라 같거나 다르게 설정될 수 있다.
한편, 도 1에서는 중앙 스케줄러(101)와 각 셀 스케줄러들(111, 121, 131)을 서로 다른 블록으로 구분하여 예시하였다. 실제 구현에서 도 1에 예시한 바와 같이 중앙 스케줄러(101)와 각 셀 스케줄러들(111, 121, 131)이 서로 식별되도록 구현될 수도 있고, 복수의 프로세서들을 포함하는 하나의 칩으로 구성되는 경우 하나의 칩 내에서 각 기능에 따라 구동될 수도 있다. 또한 도 1에서는 각 셀 스케줄러들(111, 121, 131)이 하나의 셀에 대한 제어를 하는 형태로 설명하였다. 하지만, 하나의 셀 스케줄러가 둘 이상의 셀에 대한 제어를 수행할 수도 있다. 예컨대, 제1셀 스케줄러(111)가 제1셀과, 제4셀에 대한 제어를 수행할 수도 있다. 유사하게, 제2셀 스케줄러(121)이 제2셀과, 제5셀 및 제6셀에 대한 제어를 수행할 수도 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위해 하나의 셀 스케줄러가 하나의 셀을 관리하는 경우를 가정하여 설명하기로 한다.
그러면 이상의 구성에 기반하여 중앙 스케줄러(101)는 기지국의 각 셀마다 설정된 MU- MIMO/SU-MIMO 최대 지원 가능한 layer 수, MU 스케줄링 운용 여부, 스케줄링 운용 우선순위 등을 반영하여 해당 기지국 형상에서 layer 공유 및 분배(sharing and distribute) 또는 풀링(pooling)이 필요한지 여부를 결정할 수 있다.
예를 들어 중앙 스케줄러(101)는 각 cell별 최대 MIMO 운용 설정 값을 고려해도 기지국 내 처리 용량 제약을 초과하지 않는 경우, 중앙 스케줄러(101)는 본 개시에 따른 layer 공유 및 분배 동작을 하지 않도록 할 수 있다. 이를 통해 중앙 스케줄러(101)는 불필요한 연산을 수행하지 않도록 제어할 수 있다.
다른 예로, 중앙 스케줄러(101)는 각 셀 별 최대 MIMO 운용 설정 값을 고려하면 기지국 내 처리용량을 초과하는 경우, layer 공유 및 분배를 수행하도록 설정할 수 있다. 이를 통해 중앙 스케줄러(101)는 각 셀 스케줄러들(111, 121, 131) 중 적어도 하나에 대하여 순시적으로 변하는 MIMO 스케줄링 및 무선 환경을 적응적으로 반영하면서 기지국 내 처리용량은 넘지 않도록 조절할 수 있다.
또 다른 예로, 중앙 스케줄러(101)는 각 셀 별 최대 MIMO 운용 설정 값을 고려해도 기지국 내 처리 용량 제약을 초과하지 않으나 자원 점유율/사용률을 낭비하지 않고 셀 별 실제 트래픽(traffic) 상태, 현황에 맞는 적응적 처리를 수행하고 싶은 경우에도 layer 공유 및 분배를 수행하도록 설정할 수 있다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따라 기지국에서 MIMO 시스템의 레이어(layer) 공유 및 분배 알고리즘의 적용을 식별하기 위한 흐름도이다.
도 2를 참조하여 기지국의 중앙 스케줄러(101)가 공유 및 분배 알고리즘의 적용 여부를 결정하는 동작에 대하여 살펴보기로 한다.
중앙 스케줄러(101)는 200동작에서 미리 설정된 운영 시나리오를 검사(check)할 수 있다. 운영 시나리오는 기지국이 최초 설치될 시 결정될 수도 있다. 또한, 운영 시나리오는 복수의 기지국들을 관리하는 기지국 관리 네트워크(도 1에서는 기지국 관리 네트워크와의 연결을 예시하지 않음)를 통해 운영자가 운영 시나리오를 설정하거나 운영 시나리오의 설정을 변경(갱신)할 수도 있다. 또 다른 예로, 특정 기지국 내에 셀이 증설 또는 감설되는 경우에 관리 네트워크를 통해 운영자가 운영 시나리오가 갱신하거나 또는 중앙 스케줄러(101)에 미리 설정된 정보에 기반하여 운영 시나리오를 변경하도록 구성할 수도 있다. 운영 시나리오를 변경을 위해 관리 네트워크를 이용하지 않는 경우 기지국의 셀을 증설 또는 감설하는 경우에 기지국의 장비를 설치하는 운영자가 직접 현장에서 기지국 관리 인터페이스(도 1에서는 관리 인터페이스를 도시하지 않음)를 통해 운영 시나리오의 설졍을 갱신할 수 있다.
또한 운영 시나리오는 각 셀마다 다르게 설정될 수도 있다. 예컨대, 제1셀의 경우 레이어 공유 및 분배 알고리즘이 적용되도록 설정하고, 제2셀의 경우 레이어 공유 및 분배 알고리즘이 적용되지 않도록 설정하며, 제N셀의 경우 용량 제한이 발생하는 경우에만 레이어 공유 및 분배 알고리즘이 적용되도록 설정할 수도 있다. 이상의 예는 본 개시의 이해를 돕기 위한 것으로 보다 다양한 형태로 각 셀 별로 설정될 수도 있다.
또한 운영 시나리오는 기지국에 설치된 셀의 수, 기지국에서 처리할 수 있는 최대 UE의 수, 동시에 공간 자원을 활용할 수 있는 수 등에 기반하여 설정될 수 있다. 아울러, 운영 시나리오는 기지국 셀의 증설 또는 감설과 같이 변경이 이루어지는 경우 변경된 셀의 수에 기반하여 변경될 수 있음은 자명하다.
중앙 스케줄러(101)는 210동작에서 200동작의 검사 결과 최적화가 설정되어 있는가를 식별할 수 있다. 210동작의 검사결과 운영 시나리오에서 최적화가 설정되어 있는 경우 중앙 스케줄러(101)는 240동작으로 진행할 수 있다.
반면에 운영 시나리오의 검사 결과 최적화가 설정되지 않은 경우 중앙 스케줄러(101)는 220동작으로 조건부 최적화가 설정되어 있는지를 식별할 수 있다. 조건부 최적화란, 기지국 처리 용량의 제한 예컨대, 기지국 내의 프로세서 또는 모뎀의 처리 용량과 현재 기지국 내의 사용자의 수 또는 트래픽의 양 등에 기반하여 최적화를 수행하거나 또는 수행하지 않도록 결정하는 동작이 될 수 있다. 따라서 조건부 최적화가 설정되어 있는 경우 중앙 스케줄러(101)는 230동작으로 진행할 수 있다.
중앙 스케줄러(101)는 230동작에서 최적화 조건을 만족하는지를 식별할 수 있다. 예컨대, 기지국 내의 프로세서 또는 모뎀의 처리 용량 대비 기지국 내에 UE의 수가 많은 경우 최적화가 필요할 수 있다. 그 외에도 UE가 특정 셀에 집중되어 있는 경우에 해당 셀의 최적화가 필요할 수 있다. 이런 경우 중앙 스케줄러(101)는 해당 셀에 대하여 최적화가 필요한 것으로 식별할 수 있다. 즉, 이상의 동작은 각 셀 별로 이루어질 수 있다.
중앙 스케줄러(101)는 240동작으로 진행하는 경우 해당하는 셀 처리부로 또는 해당하는 셀 처리부의 스케줄러로 레이어 공유 및 분배 알고리즘을 적용하도록 지시할 수 있다. 만일 필요한 경우 모뎀(140)의 자원 분배의 설정을 변경할 수도 있다.
한편, 중앙 스케줄러(101)는 250동작으로 진행하는 경우 해당 셀 처리부로 또는 해당하는 셀 처리부의 스케줄러로 레이어 공유 및 분배 알고리즘을 적용하지 않도록 지시할 수 있다.
이상에서 살핀 도 2의 동작은 기지국이 구동될 시 또는 특정한 조건을 만족하는 경우에 또는 주기적으로 중앙 스케줄러(101)에서 동작이 이루어질 수 있다.
또한 중앙 스케줄러(101)는 240동작에서 레이어 공유 및 분배 알고리즘의 적용이 필요하다고 판단되는 경우, 각 셀 별로 혹은 여러 개의 셀을 관리하는 스케줄러로 MU-MIMO/SU-MIMO에 필요한 layer 수 혹은 랭크(rank) 수 등을 연산하여 레이어 공유 및 분배 알고리즘 적용 시에 필요한 정보를 제공할 수도 있다. 이때 필요한 layer 수 혹은 rank 수 등을 연산하기 위한 동작은 실시간으로도 고려될 수 있고, 비-실시간으로도 고려될 수 있다. 실시간 동작과 비-실시간 동작은 이하에서 더 살펴보기로 한다. 또한, 실시간/비-실시간 동작을 위한 연산의 metric 종류에 따라 가장 최신 값에 기반하여 제어를 수행하거나 또는 최근 일정 구간(시간) 동안의 값을 모두 참조하여 제어를 수행하거나 또는 기지국 운용하며 수집된 통계 값을 이용하여 제어를 수행하거나 또는 이상에서 설명한 두 가지 이상을 조합하여 제어할 수 있다.
한편, 이상에서 설명한 도 2의 동작은 후술될 제어 흐름도의 동작 중간에 수행되거나 또는 도 2의 흐름도 후에 수행되거나 또는 다른 흐름도의 동작 후에 도 2의 동작이 이루어질 수 있다.
도 3은 본 개시의 일 실시예에 따라 실시간/비-실시간 레이어 공유 및 분배 알고리즘을 적용하는 경우의 제어 흐름도이다.
도 3을 살피기에 앞서 본 개시는 각 셀 스케줄러에서 동작될 수도 있고, 중앙 스케줄러(101)에서 동작될 수도 있다. 이하에서는 각 셀 스케줄러들에서 이루어지는 동작으로 가정하여 설명한다. 또한 설명의 편의를 위해 제1셀 스케줄러(111)에서의 동작을 예로 설명할 것이다. 하지만, 당업자라면, 제2셀 스케줄러(121) 및 제N스케줄러(131)에서 동작하는 경우라도 동일하게 적용할 수 있다. 아울러 아래에서 중앙 스케줄러(101)에서 동작이 이루어지는 경우는 구분하여 추가 설명하기로 한다.
도 3을 참조하면, 제1셀 스케줄러(111)는 300동작에서 실시간 제어를 수행해야 하는지를 식별할 수 있다. 도 3의 본 개시에 따른 실시예에서는 기지국에 실시간 제어와 비-실시간 제어가 가능한 경우이며, 이는 기지국 네트워크 운영자가 미리 설정한 값에 기반하여 식별할 수 있다. 예컨대, 앞선 도 2에서 설명한 바와 같이 운영자가 기지국 관리 네트워크를 통해 원격으로 설정할 수도 있고, 기지국을 특정 지역에 최초 설치할 때 설정된 값을 이용할 수도 있으며, 기지국의 특정 셀이 증설(또는 감설)되거나 장비의 증설(또는 감설) 시에 설치하는 운영자가 설정할 수도 있다. 또한 앞서 설명한 바와 같이 기지국 관리 네트워크에서 필요 따라 실시간 제어/비-실시간 제어의 설정 값을 갱신할 수도 있다. 또한 300동작은 중앙 스케줄러(101)에서 식별하여 각 셀 스케줄러들(111, 121, …, 131)로 제공할 수도 있다.
다른 예로, 특정 기지국은 실시간 제어만을 수행하도록 설정되거나 또는 비-실시간 제어만을 수행하도록 설정될 수도 있다. 실시간 제어만 또는 비-실시간 제어만 수행하도록 구성된 경우라면, 300동작의 식별하는 동작은 없을 수 있다.
다시 도 3을 참조하여, 제1셀 스케줄러(111)는 300동작의 검사 결과 실시간 제어가 설정되어 있는 경우 302동작으로 진행하고 비-실시간 제어가 설정되어 있는 경우 310동작으로 진행할 수 있다.
먼저 실시간 제어에 대하여 살펴보기로 한다. 제1셀 스케줄러(111)는 302동작에서 기지국에 설정된 모드가 시간 분할 듀플렉스(time division duplex, TDD) 방식으로 설정되어 있는지를 식별할 수 있다. 302동작의 검사결과 TDD 방식으로 설정된 경우 제1셀 스케줄러(111)는 304동작으로 진행한다. 반면에 TDD 방식이 아닌 경우 주파수 분할 듀플렉스(frequency division duplex, FDD) 방식이 될 수 있다. 따라서 302동작의 검사결과 TDD 방식이 아닌 경우 중앙 스케줄러(101)는 306동작으로 진행할 수 있다.
먼저 TDD 방식이 설정된 경우 제1셀 스케줄러(111)는 304동작에서 다음 전송이 다운링크 전송인가를 식별할 수 있다. 예를 들어, 3GPP 표준에서는 복수의 TDD 방식을 TDD 구성 정보(TDD configuration information)로 미리 설정하고 있다. TDD 구성 정보에 따르면, 특정한 슬롯 또는 서브프레임에서는 다운링크 전송이 이루어지며, 다른 슬롯 또는 서브프레임에서는 업링크 전송이 이루어질 수 있다. 이하의 설명에서 TDD/FDD 방식을 설명함에 있어, 슬롯 또는 서브프레임이 혼용되어 사용될 수 있으며, 모두 동일한 의미로 해석될 수 있다. 따라서 제1셀 스케줄러(111)는 304동작에서 해당 셀에 대하여 미리 설정된 TDD 구성에 기반하여 다음 전송이 다운링크 전송인가를 식별할 수 있다. 만일 304동작에서 다음 전송이 다운링크 전송이 아닌 경우 제1셀 스케줄러(111)는 다음 전송이 될 때까지 대기할 수 있다. 다음 전송이 업링크 전송인 경우를 가정해 보기로 한다. 예를 들어, 현재 M번째 슬롯이 업링크 전송이고, M+1번째 전송이 업링크 전송일 수 있다. 이런 경우 제1셀 스케줄러(111)는 다음 슬롯까지 대기할 수 있다. 다시 M+1번째 슬롯에서 다음 슬롯인 M+2번째 슬롯이 다운링크 전송이라면, 제1셀 스케줄러(111)는 306동작으로 진행할 수 있다.
본 개시의 실시예에서 이해의 편의를 돕기 위해 슬롯 또는 서브 프레임 단위로 설명하였으나, 실제 구현에서는 전송 블록(transport block, TB)이 전송되는 단위인 전송 시간 간격(transmission time interval, TTI) 단위가 될 수도 있다. 따라서 이하의 실시예들에서, 슬롯 또는 서브프레임은 TTI로 대체하여 이해될 수도 있다.
실제 구현에서는 현재 슬롯(업링크/다운링크에 무관하게)에서 향후 2-3슬롯 후 다운링크의 전송이 모두 예약될 수 있다. 이런 경우 기지국에서는 다운링크 전송에 미리 예약된 정보에 기반하여 스케줄링을 미리 수행할 수 있다. 따라서 바로 직전 슬롯(또는 TTI)에서 결정하지 않고, 다운링크 전송이 모두 결정되는 보다 앞선 슬롯(또는 TTI)을 기준으로 할 수도 있다. 예컨대, 현재 슬롯이 M번째 다운링크 슬롯이고, M+2번째의 슬롯이 다운링크 슬롯이며, 현재 시점(M번째 슬롯)에 M+2번째 다운링크 슬롯의 전송이 모두 결정되는 경우 304동작의 기준은 다음 슬롯(M+1)이 아닌 M+2번째 슬롯을 기준으로 살 수 있다. 이러한 변형은 당업자가 필요에 따라 적절히 변형할 수 있으므로, 추가 설명은 생략하기로 한다.
TDD 전송에서 다음 슬롯이 다운링크 슬롯이거나 또는 FDD 전송인 경우 306동작에서 제1셀 스케줄러(111)는 특정 셀을 선택하고, 레이어 공유 및 분배를 위한 프리-스케줄링을 수행하고, 최대 레이어 값을 결정하기 위한 계산을 수행할 수 있다. 즉, 제1셀 스케줄러(111)는 특정 셀에서 UE들에게 전송 효율을 최대화할 수 있도록 massive MIMO 부(114)를 활용할 수 있도록 레이어 값이 최대가 되는 스케줄링 방식을 계산할 수 있다. 프리-스케줄링의 방법들에 대해서는 후술되는 도면을 참조하여 더 살펴보기로 한다. 이러한 동작은 특정한 UE가 한 셀에서 다른 셀로 빈번하게 핸드오버가 발생하는 경우 주요한 셀(주로 이용하게 되는 셀)에 layer를 추가 분배하도록 스케줄링을 적용할 수 있다. 이를 통해 UE가 특별한 핸드오버 절차 없이 적응적으로 서비스를 제공받을 수 있다.
한편, 도 3의 306동작에서 셀 선택이 표시된 것은 중앙 스케줄러(101)에서 제어가 이루어지는 경우를 설명하기 위함이다. 즉, 중앙 스케줄러(101)는 각 셀을 선택하고, 해당 셀에 대하여 위의 동작을 수행할 수 있다. 이처럼 중앙 스케줄러(101)는 최대 레이어 값을 갖도록 스케줄링을 수행한 후 결정된 스케줄링 정보를 해당하는 셀의 스케줄러들(111, 121, …, 131)로 제공할 수 있다.
이하에서는 다시 제1셀 스케줄러(111)에서 수행되는 동작을 가정하여 설명하기로 한다. 이후 제1셀 스케줄러(111)는 308동작으로 진행하여 앞선 306동작에서 프리-스케줄링에 기반하여 최대 레이어 값을 갖도록 결정한 스케줄링 정보에 기반하여 massive MIMO 부(114)의 스케줄링을 수행할 수 있다.
다음으로, 비-실시간 제어에 대하여 살펴보기로 한다. 제1셀 스케줄러(111)는 300동작에서 실시간 제어가 아닌 경우 비-실시간 제어이므로, 310동작에서 현재 셀의 설정이 TDD 모드인가를 식별할 수 있다. 310의 검사결과 TDD 모드인 경우 제1셀 스케줄러(111)는 312동작으로 진행하여 다음 전송이 다운링크 전송인가를 식별할 수 있다. 여기서도 다음 전송이 아닌 보다 앞선 시점에서 결정할 수 있다. 이러한 변형에 대해서는 앞서 설명하였으므로, 추가 설명하지 않는다.
비-실시간 제어이므로, 제1셀 스케줄러(111)는 312동작에서 다음 전송이 다운링크 전송이 아닌 경우 다음 전송이 다운링크가 될 때까지 대기할 수 있다. 이후 다음 전송이 다운링크 전송인 경우 제1셀 스케줄러(111)는 314동작에서 레이어 공유 및 분배를 위한 프리-스케줄링에 기반하여 최대 레이어 값 결정을 위한 계산을 수행할 수 있다. 이때, 비-실시간으로 레이어의 공유 및 분배를 위한 동작은 최대 사용할 수 있는 layer 수 혹은 rank 수에 기반하여 결정할 수 있다. 또한 본 개시는 비-실시간 방식이므로, 일정한 주기 혹은 필요한 상황에 한번씩 수행하는 것을 고려한다. 비-실시간 layer pooling 동작은 한 번 결정된 최대 MIMO layer 수를 일정시간 동안 유지해야 한다. 예를 들어, 무선환경의 변화 및/또는 UE의 움직임(이동 속도) 등이 빠르게 변하지 않을 때, 및/또는 연산 처리 제약 등으로 실시간 방식을 적용하기 어려운 상황일 때 비-실시간 방식이 적용될 수 있다.
한편, 314동작을 통해 특정한 UE가 한 셀에서 다른 셀로 빈번하게 핸드오버가 발생하는 경우 주요한 셀(주로 이용하게 되는 셀)에 layer를 추가 분배하도록 스케줄링을 적용할 수 있다. 이를 통해 UE가 특별한 핸드오버 절차 없이 적응적으로 서비스를 제공받을 수 있다.
이후 제1셀 스케줄러(111)는 314동작이 완료되면, 308동작으로 진행할 수 있다. 308동작은 앞서 설명하였으므로, 추가 설명은 생략한다.
또한 도 3의 312동작에서 셀 선택이 표시된 것은 중앙 스케줄러(101)에서 제어가 이루어지는 경우를 설명하기 위함이다. 즉, 중앙 스케줄러(101)는 각 셀을 선택하고, 해당 셀에 대하여 위의 동작을 수행할 수 있다. 이처럼 중앙 스케줄러(101)는 최대 레이어 값을 갖도록 스케줄링을 수행한 후 결정된 스케줄링 정보를 해당하는 셀의 스케줄러들(111, 121, …, 131)로 제공할 수 있다.
한편, 310동작의 검사결과 TDD 모두가 아닌 경우 FDD 모드이므로, 제1셀 스케줄러(111)는 316동작으로 진행할 수 있다. 316동작에서 제1셀 스케줄러(111)는 미리 설정된 주기마다 레이어 공유 및 분배를 위한 프리-스케줄링을 수행하고, 최대 레이어 값을 갖는 스케줄링을 결정할 수 있다. 이처럼 최대 레이어 값을 갖는 스케줄링 방식이 결정되면 308동작으로 진행할 수 있다. 308동작은 앞서 설명하였으므로, 추가 설명은 생략하기로 한다.
한편, 314동작을 통해 특정한 UE가 한 셀에서 다른 셀로 빈번하게 핸드오버가 발생하는 경우 주요한 셀(주로 이용하게 되는 셀)에 layer를 추가 분배하도록 스케줄링을 적용할 수 있다. 이를 통해 UE가 특별한 핸드오버 절차 없이 적응적으로 서비스를 제공받을 수 있다.
또한 도 3의 362동작에서 셀 선택이 표시된 것은 중앙 스케줄러(101)에서 제어가 이루어지는 경우를 설명하기 위함이다. 즉, 중앙 스케줄러(101)는 각 셀을 선택하고, 해당 셀에 대하여 위의 동작을 수행할 수 있다. 이처럼 중앙 스케줄러(101)는 최대 레이어 값을 갖도록 스케줄링을 수행한 후 결정된 스케줄링 정보를 해당하는 셀의 스케줄러들(111, 121, …, 131)로 제공할 수 있다.
한편, 이상에서 설명된 도 3의 동작이 도 2에서 설명한 운영 시나리오에서 실시간 제어를 수행하도록 또는 비-실시간 운영을 하도록 미리 설정된 경우 300동작 없이 구현할 수 있다. 뿐만 아니라 기지국이 TDD 모드인지 또는 FDD 모드인지에 대해서도 도 2의 200동작에서 설명한 운영 시나리오가 FDD 모드인지 또는 TDD 모드인지 미리 설정된 경우 302동작과 310동작은 불필요한 동작이 될 수 있다.
다른 한편, 이상에서 설명한 도 3의 동작은 도 2의 동작과 별도로 수행될 수도 있고, 도 2의 동작이 먼저 이루어진 후 도 3의 동작이 이루어질 수도 있다. 또한 도 2의 최적화 시나리오가 변경되는 경우 도 3의 중간에 도 2의 동작이 이루어질 수도 있다. 따라서 만일 특정 셀에 대해서는 레어이 공유 및 분배 알고리즘이 적용되고, 다른 특정 셀에는 레어이 공유 및 분배 알고리즘이 적용되지 않도록 구성된 경우 도 3의 흐름도는 레어이 공유 및 분배 알고리즘이 적용되도록 설정된 경우에만 수행될 수 있다.
도 4a는 본 개시의 일 실시예에 따라 TDD 모드에서 massive MIMO부의 스케줄링을 위한 타이밍을 설명하기 위한 예시도이고, 도 4b는 본 개시의 일 실시예에 따라 FDD 모드에서 massive MIMO부의 스케줄링을 위한 타이밍을 설명하기 위한 예시도이다.
도 4a를 참조하면, 참조부호 410은 TDD 구성의 한 예에 따른 구성이다. T00의 슬롯은 업링크를 의미하며, T01, T02, T03의 프레임은 다운링크의 슬롯들이고, T04의 슬롯은 F 슬롯이고, 다시 T10의 슬롯은 업링크 슬롯이고, T11은 다운링크 슬롯을 예시하였다.
도 4a에 따라 비-실시간 모드의 동작을 제1셀 스케줄러(111)에서의 동작을 먼저 살펴보기로 한다. 제1셀 스케줄러(111)는 T00의 시점에서 312동작과 같이 다음 전송이 다운링크 전송인가를 식별할 수 있다. 다음 전송이 다운링크 전송이므로, 제1셀 스케줄러(111)는 T01, T02, T03의 다운링크 전송에서 레이어 공유 및 분배를 위한 프리-스케줄링을 수행하고, 프리-스케줄링에 기반하여 최대 레이어 값을 갖도록 해당 셀의 스케줄링을 결정(계산)할 수 있다. 이에 따라 T00의 시점에 결정된 스케줄링 방식으로 T01, T02, T03의 다운링크 슬롯들에서 다운링크 전송을 수행할 수 있다. 이후 스케줄링이 이루어지는 시점은 다운링크가 시작되는 T11의 직전 슬롯인 T10의 업링크 전송 시점에 스케줄링이 이루어질 수 있다. 이처럼 다운링크 슬롯들이 연속하여 여러 슬롯들이 존재하는 경우 해당 슬롯들에 적용할 최대 MIMO 레이어가 되도록 결정할 수 있다. 이처럼, TDD 방식에서는 하나 또는 둘 이상의 업링크 이후에 둘 이상의 다운링크가 교번하기 때문에, 업링크/다운링크의 변화 시점을 하나의 주기로 설정할 수 있다. 또한 계산의 부하에 및/또는 무선환경의 변화 및/또는 UE의 움직임(이동 속도) 등을 고려하여 보다 TDD 구성에 따른 하나의 주기 또는 둘 이상의 주기를 다운링크 스케줄링 변경 단위로 할 수도 있다.
다만, 이처럼 TDD 방식에서 비-실시간 방식을 사용하는 경우, 비교적 긴 시간 동안 이전 업데이트 된 MIMO layer 방식으로 UE를 서비스하기 때문에 성능 열화가 발생할 수 있다. 예를 들어, 본 개시에 따른 방식을 적용한 결과가 1번 cell이 최대 레이어(maximum layer)로 많은 UE들을 서비스하고, 2~4번 셀은 최소 레이어(minimum layer)로 적은 수의 UE들을 서비스하는 무선환경에 맞추어 업데이트 되었다고 가정할 수 있다. 이런 경우 본 개시에 따른 MIMO layer 스케줄링 결과에 따라 스케줄링이 수행되는 주기 내에 무선환경이 변경되어 3번 cell이 maximum layer를 운용해야 최대의 성능을 보장할 수 있는 경우가 발생할 수 있다. 이처럼 상황이 변화하게 되면, 비-실시간 방식으로 MIMO layer 스케줄링 결과에 따라 스케줄링이 수행된다면, 기지국의 전체 성능 저하가 발생할 수 있다.
위에서 살핀 바와 같이 성능 저하의 발생을 줄이기 위해서는 주기 값을 적절히 설정해야 한다. 다른 방안으로 특정 주기 내에 특정 셀에서의 성능 저하가 발생하거나 또는 MIMO layer 스케줄링을 변경해야 하는지를 주기적으로 감지하고, 감지된 결과에 따라 스케줄링을 변경할 수 있도록 구현할 수도 있다. 이러한 스케줄링의 추가 변경을 고려하는 것은 중앙 스케줄러(101)에서 수행하는 것이 바람직할 수 있다. 기지국 전체의 모니터링을 위해 중앙 스케줄러(101)는 각 셀 스케줄러(111, 121, …, 131)로부터 스케줄링 정보를 주기적으로 획득하여 MIMO layer 스케줄링을 변경해야 하는지를 식별하도록 할 수 있다. 또 다른 방식으로 메모리에 각 셀 별 스케줄링 정보를 저장하는 별도의 영역을 갖는 경우 중앙 스케줄러(101)는 메모리에서 직접 각 셀 별로 저장된 스케줄링 정보를 직접 획득하여 MIMO layer 스케줄링을 변경해야 하는지를 식별하도록 할 수 있다.
또한, 비-실시간 방식으로 MIMO layer 스케줄링을 제어하는 경우 314동작 이후에 제1셀 스케줄러(111) 또는 중앙 스케줄러(101)에서 MIMO layer 스케줄링 방식의 변경을 모니터링하도록 추가적인 단계를 더 가질 수 있다. 만일 모니터링 결과에 따라 추가적인 MIMO layer 스케줄링이 필요한 경우 314동작을 수행하도록 할 수 있다.
도 4b를 참조하면, FDD 방식에서 업링크 프레임(420)과 다운링크 프레임(430)을 예시하였다. FDD 방식은 서로 다른 주파수 자원을 이용하여 업링크와 다운링크가 동시에 이루어지기 때문에 도 4a에서와 같은 다운링크/업링크의 전환이 없다. 따라서 운영자가 일정 주기(421)를 미리 설정할 수 있다. 이러한 주기는 각 지역마다 실험에 의해 결정될 수도 있고, 특정한 하나의 값으로 미리 설정할 수도 있다. 이러한 주기 설정은 다양한 방식들을 이용할 수 있으며, 본 개시에서는 주기 설정 방식에 대한 제약을 두지 않기로 한다.
먼저 제1셀 스케줄러(111)에서의 제어 동작을 살펴보기로 한다. 제1셀 스케줄러(111)는 중앙 스케줄러(101)로부터 MIMO layer 스케줄링을 위한 모뎀 자원을 미리 할당받은 상태일 수 있다. 이러한 모뎀 자원은 중앙 스케줄러(101)가 기지국 전체의 부하(load), UE의 수, 트레픽의 양, 각 셀 별 보장된 전송률, 각 셀 별 무선 환경 중 적어도 하나 이상을 포함하는 스케줄링 정보에 기반하여 각 셀 스케줄러들에게 미리 할당할 수 있다.
제1셀 스케줄러(111)는 316동작을 수행하는 시점은 T20의 시점일 수 있다. T20의 슬롯은 다음 주기(421)의 다운링크 전송을 위한 MIMO layer 스케줄을 수행할 수 있다. 이러한 스케줄링은 316동작과 같으며, 앞에서 설명한 바와 같이 계산의 부하에 및/또는 무선환경의 변화 및/또는 UE의 움직임(이동 속도) 등을 고려하여 보다 주기를 설정할 수 있다. 또한 이러한 계산 시에 layer 수 혹은 rank 수를 고려하여 계산을 수행할 수 있다.
FDD 방식은 TDD 방식과 달리 비-실시간 방식에서 주기의 설정이 비교적 자유로울 수 있다. 따라서 시간대와 지역 등을 고려하여 주기 값의 가변이 가능할 수 있다. 예컨대, 사람이 이동이 거의 없는 심야 시간대인 경우 기지국의 중앙 스케줄러(101)는 주기를 주간과 대비하여 비교적 긴 시간으로 설정할 수 있다. 또한 인적이 드믄 지역의 경우에도 이동이 거의 없는 것으로 간주할 수 있으므로, 이러한 지역에 설치된 기지국은 주기를 비교적 긴 시간으로 설정할 수도 있다.
반면에 이처럼 긴 주기를 갖는 경우 특정한 고속의 이동 사용자가 존재하는 경우 또는 갑자기 다수의 사람들이 갑자기 순간적으로 몰리는 경우 긴 시간 동안 이전 업데이트 된 MIMO layer 방식으로 UE를 서비스하기 때문에 성능 열화가 발생할 수 있다. 따라서 이를 검출하기 위한 방안이 필요할 수 있다. 예컨대 기지국의 중앙 스케줄러(101)는 위의 상황이 발생하는 경우 특정 셀에 UE의 수가 급증하는 것을 식별하거나 또는 UE의 이동 속도가 갑자기 증가하는 경우를 스케줄링 정보를 이용하여 획득할 수 있다. 따라서 스케줄링 정보는 UE의 수 뿐 아니라 UE의 이동 속도 정보를 포함할 수 있다.
이처럼 특정 셀에서 갑작스런 UE의 증가 및/또는 특정 셀에서 갑작스럽게 UE의 이동 속도가 증가하는 경우 중앙 스케줄러(101)는 주기 값을 변경하고, 해당 셀에 대하여 모뎀(140)의 자원을 더 할당할 수 있다.
다음으로 실시간 방식에 대하여 살펴보기로 한다.
도 4a를 참조하여 TDD 모드에서 실시간 제어에 대하여 살펴보기로 한다. 제1셀 스케줄러(111)는 304동작에서 다음 전송이 다운링크 전송인가를 식별할 수 있다. 예를 들어, 현재 시점이 T00의 슬롯인 다음 슬롯은 다운링크 전송이 될 수 있다. 또한 현재 시점이 T01, T02 시점인 경우에도 다음 슬롯은 다운링크 전송이 될 수 있다. 하지만, 현재 시점이 T03시점 또는 T04 시점인 경우 다음 슬롯은 다운링크 전송이 아닌 경우에 해당한다. 따라서 제1셀 스케줄러(111)는 304동작에서 다음 전송이 다운링크 전송인 경우 306동작으로 진행할 수 있다. 만일 다음 전송이 다운링크 전송이 아닌 경우 304동작을 반복 수행할 수 있다.
306동작으로 진행하면 제1셀 스케줄러(111)는 다음 전송을 위해 레이어 공유 및 분배를 위한 프리-스케줄링을 수행하고 프리-스케줄링에 기반하여 최대 레이어를 갖는 스케줄링 방식을 결정할 수 있다. 실시간 방식에서도 다음 다운링크 슬롯에서 최대 사용할 수 있는 layer 수 혹은 rank 수를 결정할 수 있다. 이러한 결정을 매 스케줄링 단위인 슬롯(또는 서브프레임 또는 TTI)마다 이루어질 수 있으며, 단지 TDD 방식에서는 다음 전송이 다운링크인 경우에 해당할 수 있다.
다음으로 도 4b를 참조하여 FDD 모드에서 실시간 제어에 대하여 살펴보기로 한다. 제1셀 스케줄러(111)는 306동작을 바로 수행하게 된다. 이는 도 4b에 예시한 바와 같이 FDD 모드인 경우는 다운링크와 업링크가 주파수 자원으로 분리되어 있기 때문이다. 따라서 FDD 모드에서는 매 슬롯(또는 서브프레임 또는 TTI)마다 306동작을 수행할 수 있다. 306동작은 앞서 설명한 바와 같이 레이어 공유 및 분배를 위한 프리-스케줄링을 수행하고 프리-스케줄링에 기반하여 최대 레이어를 갖는 스케줄링 방식을 결정하는 동작이 될 수 있다.
다음으로, 본 개시의 다양한 실시예에 따른 각 셀에 레이어를 분배하기 위한 메트릭(metric)들에 대하여 살펴보기로 한다.
이하에서는 5가지 메트릭에 대하여 살펴보기로 한다.
(1) 프리-스케줄링 방식에 따른 메트릭
프리-스케줄링 방식에 따른 메트릭은 각 cell별로 pre-scheduled layer를 계산하여 cell별 layer를 분배하는데 사용하기 위한 메트릭이다. 예를 들어, multi-user MIMO에서 Pre-scheduled layer는 어떤 UE들을 묶어서 동시에 몇 layer로 전송해야 성능이 높을지를 미리 계산함으로써, 성능 지표를 확인할 수 있다. 또한 single-user MIMO에서는 단일 UE에게 몇 layer로 전송해서 공간 자원을 통한 성능 이득을 얻을지 예측할 수 있다. 실제로 어떤 UE를 선택할지는 UE의 채널환경 예컨대, 수신신호 전계를 나타내는 신호 대비 간섭 노이즈 비율(signal to interference noise ratio, SINR), 변조 및 부호화 방식 레벨(modulation and coding scheme level, MCS-level), 채널 품질을 나타내는 채널 품질 지시자(channel quality indicator, CQI) 등을 통해 확인할 수 있다. 또한 추가적으로 UE의 비례 공정(proportional fair, PF) 관점의 값을 더 이용할 수 있다. 예를 들어, PF가 높고 채널 전계 값이 높은 UE가 선택될 가능성을 높게 하는 방식이 될 수 있다.
프리-스케줄링 방식의 실시 예에서 multi-user MIMO 기반으로 서비스할 UE의 pre-scheduled layer를 판단할 때, UE들 간의 간섭을 미리 식별하고, 이를 반영할 수 있다. 즉, UE와 기지국 간의 채널 정보를 미리 관리하고, multi-user MIMO로 선택된 UE들 간에 간섭이 크면 UE들 중 성능을 높일 수 있는 UE만을 선택하는 방식으로 볼 수 있다. UE들 간 간섭에 의한 성능 손실(loss)을 정확히 판단해서 layer 분배를 수행하면 실시간으로 보다 정확한 layer 분배 값 예측이 가능하다. 하지만, 이러한 방ㅂ식은 연산 복잡도가 높다. 따라서 높은 복잡도를 미연에 방지하고자 주기적으로 pre-scheduled layer 및 UE들의 묶음을 예측해서 셀 별로 layer 분배를 할 때 UE들 간 간섭에 의한 성능 손실(loss)이 없거나 최소화될 수 있도록 레이어 분배를 고려할 수도 있다.
(2) Sum PF/cell (w/o MU loss)
셀 별 PF(proportional fair)의 합 메트릭은 각 셀 별로 scheduling 대상 UE들의 PF 값의 합이 큰 셀에 에 더 많은 layer를 할당하는 방식이다. 따라서 중앙 스케줄러(101)는 각 셀 별로 PF의 합을 계산하고, 가장 높은 PF 값을 갖는 셀부터 내림차순으로 정렬할 수 있다. 이후 내림차순으로 정렬된 셀들에 대하여 미리 설정된 비율 또는 PF의 합에 기반한 비율로, 더 많은 layer를 할당하는 것이다. 따라서 중앙 스케줄러(101)는 PF 합에 따라 모뎀(140)의 자원을 분배할 수 있다.
본 개시에서 순시적으로 PF 합이 크다는 의미는 해당 cell에서 더 많은 data가 전송되기를 요구한다고 해석할 수 있다. 따라서 중앙 스케줄러는 layer 분배 값을 PF 값이 큰 셀에 대하여 더 많은 layer를 할당할 수 있다. 추가로, PF 합이나 평균 값을 모두 확인하고 PF 합과 평균 값이 높은 cell에 더 많은 layer를 분배할 수도 있다. 또 다른 예로, 중앙 스케줄러(101)는 시간 분포 및 셀 내 여러 UE들의 PF 분포를 보고 표준편차 및/또는 분산 값을 활용하여 분산 값이 큰 경우 더 적은 layer를 분배하고, 분산 값이 작은 경우 많은 layer를 분배할 수도 있다. 표준편차나 분산을 이용하는 경우 미리 설정된 임계값 등을 활용하여 layer를 분배할 수도 있다. 가령, 분산 값이 미리 설정된 제1임계값보다 큰 경우와 제1임계값과 제2임계값 사이인 경우 제3임계값 이하인 경우 각각 layer 분배 비율을 정해둘 수도 있다. 본 개시에서는 3개의 임계값을 예로 설명하였으나, 하나 또는 2개의 임계값을 이용할 수도 있고, 4개 이상의 임계값들을 이용할 수도 있다.
이상에서 설명한 PF의 표준편차/분산이 크다는 의미는 일부 UE만 선택될 가능성이 있다는 뜻으로 해석될 수 있다. 또한 표준편차/분산이 작으면서 평균 값이 높으면 모든 단말이 고르게 data traffic이 요구된다고 해석할 수 있다. 따라서 평균 값에 대해서도 적어도 하나 이상의 또 다른 임계값들을 고려할 수 있다.
(3) UE의 수 지표에 따른 메트릭
UE 수 지표에 따른 메트릭은 각 cell별로 scheduling 대상 UE 혹은 호 접속된 UE의 수를 모니터링하고, 그 값이 클 때 더 많은 layer를 할당하는 방식이다. 호 접속된 UE란 RACH 프로시져를 통해 기지국에 attach하고, 아이들 상태(idle state), 활성 상태(active state)를 포함할 수도 있고, 경우에 따라서는 활성 상태의 UE들만을 지칭할 수도 있다. 아이들 상태의 UE는 항상 데이터 트래픽을 요구하는 상태는 아니지만, 주기적으로 레이어 분배가 우리어지는 동안에 data traffic의 요구가 생길 수 있다. 이 경우, 해당 시점에 scheduling 대상 UE의 수만 확인하는 것 보다, 호 접속된 UE 즉, idle state의 UE까지 포함하여 metric으로써 판단하는 것이 갑자기 폭증할 data traffic에 대응하기 용이하다.
또한 Scheduling 대상 UE 역시, 모든 UE들이 MIMO 전송 방식을 요구하는 것은 아닐 수 있다. 예를 들어, RRC signaling과 같은 메시지를 받는 UE는 수신 성능 안정성을 위해 보통 공간적으로 복수 layer를 사용하여 data를 전송하지 않을 수 있다. 위의 호 접속 단말 즉, idle state UE의 예와 비슷하게, scheduling UE의 수와 MIMO scheduling(multi-user, single-user 포함) UE의 수를 둘 다 고려하는 경우, 갑자기 변동되는 data traffic 상태에 대응하기 용이하다.
(4) CQI/PMI/RI 중 적어도 하나의 지표를 이용한 메트릭
CQI/PMI/RI 중 적어도 하나의 지표를 이용하는 메트릭은 UE가 측정해서 기지국에 보고(reporting)한 하향링크 채널 지표의 순시적 분포 혹은 통계 수치를 확인하여 더 좋은 채널 정보가 분포되어 있는 cell에 더 많은 layer 자원을 할당하는 것이다. 일반적으로 채널 지표는 CQI, PMI, RI 등 여러 가지로 표현될 수 있고, 특히 CQI나 RI 지표는 높을수록 더 많은 layer 자원의 사용이 가능하다고 판단할 수 있다. 따라서, 특정 cell에 UE가 겪은 하향링크 채널 상황이 좋을수록, data traffic을 더 많이 서비스할 때 더 높은 성능을 달성할 가능성이 높다는 것이므로 layer 자원을 더 많이 할당하는 것으로 판단할 수 있다.
PMI 지표의 경우 UE가 가장 선호하는 프리코딩 행렬을 도출할 수 있는데, 이 행렬 값은 RI가 몇 인지에 따라 달라질 수 있다. 기지국에서 layer 자원을 많이 사용해서 성능을 높이려면 UE들 간 혹은 MIMO layer간 간섭이 적을 때(즉, 직교 채널 수준으로 감안할 수 있을 때) 가장 이상적인 성능을 얻을 수 있다. 이 때, 기지국은 여러 UE들의 각각 PMI 지표를 확인하여 UE들 간 선호하는 프리코딩 코드북이 얼마나 연관성이 높은지 판단하고, UE들 간 PMI 연관성이 높으면 두 UE 중 RI가 높은 UE만 실제 data traffic이 전달될 것으로 판단할 수 있다. 즉, PMI 연관성이 높으면 multi-user MIMO로 묶어서 스케줄링 할 때 UE들 간 간섭이 높은 조합이 형성될 것으로 유추하여 해당 cell에서 요구하는 layer가 높지 않다고 판단할 수 있다. 반대로 UE들 간 PMI 연관성이 낮으면 multi-user MIMO로 묶어서 스케줄링 할 때 간섭이 낮고 직교 채널로 서비스 가능하다고 유추하여 해당 cell에서 요구하는 layer가 높다고 판단할 수 있다.
(5) 기지국 통계 지표 메트릭
기지국 통계 지표 metric은 MIMO 스케줄링 되었던 layer나 데이터 처리량(data throughput) 통계를 참고하여 셀 별 layer를 나누어주는 방식이다. 통계 지표는 수 초 내지 수 시간까지의 장기간(long-term)으로 변화하고 업데이트 되기 때문에, 평균치를 이용하여 기지국 통계 지표 메트릭을 활용하는 관점이다. 따라서 기지국 통계 지표 메트릭은 실시간이나 짧은 기간(short-term)의 주기로 layer 분배를 결정하는 경우 적합하지 않을 수 있다.
또한 해당 셀의 물리 자원 블록(physical resource block, PRB) 사용(usage) 비율을 확인하고 통계 지표 상 높은 PRB 사용 비율을 갖는 셀에 더 많은 layer를 할당하는 방식이 고려될 수 있다. 상기 PRB 사용 비율을 고려하는 방안은 모두 해당 셀이 long-term으로 봤을 때 혼잡하다고 판단되는 경우 사용이 가능하며, short-term 관점에서 한 쪽으로 layer 분배 자원이 편중되어 다른 cell의 성능이 떨어질 수 있기 때문에 단기적인 보완이 필요할 수 있다. 특정 cell이 단기적으로 높은 layer를 요구하는지는 앞서 설명한 CQI/PMI/RI 중 적어도 하나의 지표를 이용한 메트릭을 통계 지표와 복합적으로 고려하는 방식이 가능할 수 있다.
이상에서 설명된 각 메트릭들을 표로 정리하면, 아래 <표 1>과 같이 정리할 수 있다.
[표 1]
Figure PCTKR2021012237-appb-I000001
도 5는 본 개시의 일 실시예에 따라 기지국 레이어 자원 분배를 결정하기 위한 제어 흐름도이다.
도 5의 실시예는 중앙 스케줄러(101)에서의 동작과 각 셀 스케줄러들(111, 121, 131)의 동작이 함께 예시된 상태이며, 이하의 설명에서 이들을 구분하여 설명할 것이다.
중앙 스케줄러(101)는 500동작에서 주기적으로 각 셀 별 스케줄링 정보를 모니터링하고, 각 셀 별로 적용할 레이어 메트릭을 통해 요구되는 레이어의 수를 획득할 수 있다. 가령, 앞서 설명한 5가지 메트릭 중 첫 번째 메트릭을 이용하는 경우 제1셀에서 요구되는 레이어의 수가 A개이고, 제2셀에서 요구되는 레이어의 수가 B개이고, 제3셀에서 요구되는 레이어의 수가 C개이며, 제N셀에서 요구되는 D개라 가정할 수 있다. 중앙 스케줄러(101)는 앞서 설명된 메트릭들 중 적어도 하나의 메트릭을 이용하여 각 셀별로 요구되는 레이어의 수를 계산할 수 있다.
이후 중앙 스케줄러(101)는 510동작에서 각 셀 별로 계산된 레이어의 수의 합을 이용하여 시스템 용량으로 인한 재분배가 필요한지를 식별할 수 있다. 예컨대, 중앙 스케줄러(101)는 각 셀 별로 요구되는 레이어의 총 수가 X개이고, 기지국에서 제공할 수 있는 레이어의 수가 Y개인 경우 시스템 내의 자원이 너무 많이 남거나 또는 부족한 경우가 발생할 수 있다. 510동작에서는 이러한 부족 또는 잉여 자원이 발생하는가를 식별하는 것이다. 또한 잉여 자원이 존재할 시, 추가적으로 자원을 할당해야 하는가에 대해서는 미리 설정된 임계값을 이용할 수 있다. 가령 추가로 할당할 수 있는 잉여 자원이 거의 남지 않았지만 약간 남아 있는 경우라면 굳이 추가 자원을 할당할 필요가 없을 수도 있다. 따라서 이런 경우를 식별하기 위해 임계값을 이용하여 추가 자원 할당을 할 것인가를 식별할 수 있다.
중앙 스케줄러(101)는 510동작의 검사결과 재분배가 필요한 경우 520동작으로 진행하고, 재분배가 필요하지 않은 경우 540동작으로 진행할 수 있다.
또한 경우에 따라서 중앙 스케줄러(101)는 510동작에서 재분배가 필요한 경우 후술될 525동작을 먼저 수행하고, 520동작을 수행하도록 구현할 수도 있다. 이런 경우 520동작의 검사결과 재보정이 필요하지 않은 경우 525동작을 수행하지 않고 바로 540동작을 수행하도록 구성할 수 있다.
또한 중앙 스케줄러(101)는 520동작에서 재분배 시 추가적인 보정이 필요한가를 검사할 수 있다. 추가적인 보정은 셀 별로 요구되는 레이어의 차가 큰 경우에 이루어질 수 있다. 예컨대, 기지국에 셀들이 3개 이상이고, 제1셀에서 요구되는 레이어의 수가 기지국 전체 시스템의 약 50%에 해당하고, 나머지 셀들에서 요구되는 레이어의 수가 50% 미만인 경우가 존재할 수 있다. 이처럼 제1셀에서 요구하는 레이어의 수가 상당히 많은 경우 제1셀에서 요구된 레이어의 수준과 다른 셀에서 요구된 레이어의 수준에 맞춰 동일한 비율로 레이어를 축소 또는 확대 분배할 것인지 아니면, 전체적인 레이어의 수가 비슷해지도록 축소 또는 확대할 것인지를 결정할 수 있다.
중앙 스케줄러(101)는 520동작에서 재분배 보정이 필요한 경우 530동작으로 진행하고, 재분배 보정이 필요하지 않은 경우 525동작으로 진행할 수 있다.
먼저 525동작으로 진행하면 중앙 스케줄러(101)는 시스템 용량에 따른 재분배만을 수행할 수 있다. 예컨대, 510동작에서 계산된 X와 Y의 차를 이용하여 시스템 내에서 처리할 수 있는 레이어의 수를 초과하는 경우 기지국은 각 셀 별로 레이어 수의 재조정이 필요하다. 이때, 위의 5가지 메트릭 중 이용되지 않은 메트릭을 이용하여 각 셀 별로 레이어의 수를 줄이기 위한 재분배를 수행할 수 있다. 다른 예로, 기지국 시스템에서 처리할 수 있는 X와 Y의 차가 양수이고, 양수의 차의 값이 미리 설정된 임계값보다 큰 경우가 존재할 수 있다. 즉, 기지국 시스템 내에 많은 용량이 남는 경우가 될 수 있다. 이런 경우 중앙 스케줄러(101)는 추가적으로 레이어를 할당할 수 있으며, 앞서 설명한 5가지 메트릭 중 기존에 사용하지 않은 메트릭 또는 사용한 메트릭(들) 중 적어도 하나의 메트릭에 값을 일부 보정하여 레이어를 추가 할당하도록 보정할 수 있다.
한편, 520동작에서 530동작으로 진행하는 경우 중앙 스케줄러(101)는 추가적인 보정을 고려하여 재분배를 수행할 수 있다. 예컨대, 각 셀 별로 레이어 축소 또는 추가 할당 시에 앞서 설명한 바와 같이 요구되는 레이어의 수와 동일한 비율로 축소 또는 추가할 것인지 각 셀마다 유사한 레이어가 되도록 축소 또는 추가할 것인지를 고려하여 레이어의 재분배를 수행할 수 있다.
그런 후 중앙 스케줄러(101)는 각 셀 별 스케줄러에 레이어 할당 및 모뎀 자원을 할당하고, 할당된 자원의 정보를 제공할 수 있다. 즉, 중앙 스케줄러(101)는 제1셀 스케줄러(111)로 제1셀에 할당된 layer 정보와 모뎀 자원의 할당 정보를 제공할 수 있고, 제2셀 스케줄러(121)로도 동일하게 제2셀에 할당된 layer 정보와 모뎀 자원의 할당 정보를 제공할 수 있다.
그러면 각 셀 스케줄러들(111, 121, …, 131)은 할당된 자원 및 layer 자원을 이용하여 UE로 자원을 할당하고(스케줄링하고), 이를 통해 다운링크로 데이터 트래픽을 전송할 수 있다.
다음으로, 상기한 도 5의 동작에 기반하여 MU-/SU-MIMO 간 동작 최적화에 대하여 살펴보기로 한다.
앞서 설명한 바와 같이 셀 별로 요구되는 layer는 적어도 하나 이상의 메트릭을 이용하여 판단할 수 있으며, 메트릭에 기반하여 판단된 셀 별 요구되는 layer의 수는 각 셀 별로 비슷하거나(표준 편차가 적거나) 셀마다 요구되는 layer의 수가 크게 차이가 날 수 있다(표준 편차가 클 수 있다). 따라서 적은 layer를 할당 받은 셀이 다시 많은 layer를 할당 받기 전까지는 셀의 성능 제약이 있을 수 있다. 예를 들어 2 layer 밖에 할당 받지 못한 cell은 특정 UE가 PF가 높거나 data traffic이 많아도 4 layer 이상의 높은 데이터 처리율을 달성하기 어렵다. 그러므로 이러한 보완을 위한 방법이 필요할 수 있다.
이하에서 설명되는 실시 예를 통해, layer 분배에 의해 각 셀 별로 할당된 layer가 비대칭이 발생하는 경우 어떤 운용 cell에 제약을 우선적으로 할 것인지 다양한 해결책을 살펴보기로 한다.
첫 번째 방법은 SU-MIMO를 우선 제약하는 것이다. 첫 번째 방법은 적은 layer를 할당 받은 셀은 SU-MIMO도 적은 layer로만 서비스가 가능하며, 많은 layer를 할당 받은 cell은 MU-MIMO로 더 높은 성능을 얻을 수 있다. 그러므로 Layer 분배 할당을 정확히 한 경우, 각 셀들의 총 성능 관점에서 SU-MIMO를 우선 제약하는 방식을 이용함으로써 장점을 얻을 수 있다.
두 번째 방법은 반대로 MU-MIMO를 우선 제약하는 것이다. 두 번째 방식은 SU-MIMO의 최소 peak 성능을 보장해주기 위함으로 볼 수 있다. 따라서 SU-MIMO를 우선 제약하는 layer 결정 metric이 높더라도 높은 layer를 할당하지 않고 다른 cell들의 최소 성능을 보장하여 성능의 최소값이 너무 낮아지지 않도록 할 수 있다. 다만, layer 분배 할당이 공평한 결과에 치중될 수 있으므로, 셀 총 성능 관점에서는 저하될 수 있다.
세 번째 방법은 SU-MIMO/MU-MIMO 양쪽간 균형을 맞추어 최적화를 수행하는 방법이 될 수 있다. 본 개시에 따르면 앞서 설명한 메트릭들을 복합적으로 고려해야 가능한 방안이다. 일 실시 예로는 UE의 수가 많더라도 PF 표준편차가 크면 SU-MIMO 성능을 보장해주는 방향으로, UE의 수가 많으면서 pre-scheduled layer가 높고 PF 표준편차가 작으면 MU-MIMO 성능을 보장해주는 방향으로 결정할 수 있다. 세 번째 방법은 보다 복합적으로 판단함으로써 최소/최대 성능을 안정적으로 얻기 위한 방안으로 고려할 수 있다. 따라서 세 번째 방법은 스케줄러에 설치된 cell 간에 data traffic 분포나 UE의 이동이 활발하여 복합적으로 판단이 필요한 경우에 장점을 얻을 수 있다.
이상에서 설명한 도 5의 동작은 앞서 설명한 도 2에서 레이어 설정에 따른 레이어 공유 및 분배 알고리즘이 적용되는 경우와 적용되지 않는 경우를 모두 포함할 수도 있고, 레이어 공유 및 분배 알고리즘이 적용되는 셀에만 적용할 수도 있다.
도 6a 및 도 6b는 본 개시의 일 실시예에 따라 새로운 셀이 증설되는 동작을 설명하기 위한 예시도이며, 도 6c는 본 개시의 일 실시예에 따라 새로운 셀이 증설될 시 TDD 방식으로 셀에 계층이 할당되는 동작을 설명하기 위한 타이밍도이다.
먼저 도 6a를 참조하면, 중앙 스케줄러/셀 스케줄러/모뎀(601)를 하나의 모듈로 예시하였다. 또한 셀들은 셀#0(610), 셀#1(611), 셀#2(612), …가 기 설치된 셀들이며, 셀#N(61N)이 새롭게 설치되는 경우가 될 수 있다. 따라서 셀#N(61N)은 새롭게 설치되는 셀을 식별하기 위해 헤칭을 넣어 표시하였다.
도 6b를 참조하면, 셀#N(61N)이 구동되는 상태를 예시하였다. 따라서 도 6b에 예시한 기지국은 셀#0(610), 셀#1(611), 셀#2(612), …, 셀#N(61N)이 모두 구동되는 상태가 될 수 있다.
이를 도 6c를 참조하여 시간적 흐름에 기반하여 다시 살펴보기로 한다. 도 6c에서는 TDD 방식을 이용하는 경우를 예시하였으며, TDD 구성에 따른 서브 프레임들(630)이 예시되어 있다. 최초 셀#N(61N)이 설치되면, 참조부호 631의 구간에서 셀#N(61N)로 아무런 데이터를 전송하지 못하도록 스케줄링이 이루어질 수 있다. 이후 특정한 하향링크 서브프레임들(632)에서 방송 신호를 특정 채널로, 예를 들어 PBCH를 전송할 수 있다. 또한 해당 서브프레임들(632)에서 기준 신호(reference signal, RS)를 전송할 수도 있다.
먼저 631 구간에서는 기존에 증설되어 있던 cell들의 set인 {1,2,…, N-1}만으로 전송이 이루어지는 상태일 수 있다. 따라서 631구간에서는 기존의 셀들이 모든 기지국의 자원을 사용하고 있는 것으로 판단할 수 있다. 따라서 새롭게 증설된 셀#N(61N)은 아무런 데이터를 전송할 수 없는 상태이다. 이후 특정한 시점에서 중앙 스케줄러(101)에 의해 방송 신호 및/또는 기준 신호를 전송할 수 있는 자원이 할당될 수 있다. 이에 따라 셀#N(61N)에서는 632 구간에서 방송 신호를 전송하기 위해 PBCH를 전송할 수 있고, 이에 기반하여 UE가 attach procedure를 수행할 수 있다. 이러한 방송 신호에 기반하여 새로운 UE가 attach 되는 경우 각 셀에 위치한 UE의 수의 변화 및 요구되는 layer의 수의 변화가 발생할 수 있다. 따라서 이러한 정보들에 기반하여 중앙 스케줄러/셀 스케줄러/모뎀(601)은 셀#N(61N)에 자원을 할당하고, layer 분배를 앞서 설명한 방식에 따라 결정할 수 있다. 이러한 layer 분배가 이루어지는 동작은 633구간에서 이루어질 수 있다. 이후 633구간에서의 분배에 기반하여 셀#N(61N)은 634구간부터 UE로 데이터 트래픽을 전송할 수 있다.
한편, 이상에서 설명된 본 명세서와 도면에 개시된 실시 예들은 본 발명의 내용을 쉽게 설명하고, 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 따라서 본 발명의 범위는 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상을 바탕으로 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
이동 통신 시스템의 기지국에서 MIMO 시스템의 레이어를 분배하는 경우에 사용될 수 있다.

Claims (15)

  1. 무선 통신 시스템의 기지국에서 다중 입력 다중 출력(MIMO) 시스템의 레이어 분배 방법에 있어서,
    복수의 셀들 각각에 대한 스케줄링 정보를 획득하는 단계;
    상기 획득된 스케줄링 정보와 미리 결정된 레이어 메트릭을 이용하여 각 셀 별 요구되는 레이어의 수를 계산하는 단계;
    각 셀마다 상기 계산된 레이어의 수에 대응하여 레이어 및 모뎀 자원을 할당하는 단계; 및
    상기 할당된 자원을 이용하여 다운링크 스케줄링을 수행하는 단계;를 포함하는, 무선 통신 시스템의 기지국에서 다중 입력 다중 출력 시스템의 레이어 분배 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 레이어 메트릭은,
    상기 스케줄링 정보에 기반하여 각 셀마다 MIMO 안테나를 이용하여 적어도 하나의 UE에 레이어를 할당하는 경우의 성능 지표에 따라 레이어를 할당하는 프리-스케줄링 레이어 메트릭인, 무선 통신 시스템의 기지국에서 다중 입력 다중 출력 시스템의 레이어 분배 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 레이어 메트릭은,
    상기 스케줄링 정보에 기반하여 UE들의 의 비례 공정(proportional fair, PF) 값의 합에 기반하여 각 셀 별 레이어를 할당하도록 구성된 레이어 메트릭인, 무선 통신 시스템의 기지국에서 다중 입력 다중 출력 시스템의 레이어 분배 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 레이어 메트릭은,
    상기 스케줄링 정보에 기반하여 각 셀 별로 접속된 UE의 수에 따라 각 셀 별 레이어를 할당하도록 구성된 메트릭인, 무선 통신 시스템의 기지국에서 다중 입력 다중 출력 시스템의 레이어 분배 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 레이어 메트릭은,
    상기 스케줄링 정보에 기반한 채널 정보에 따라 각 셀 별 레이어를 할당하도록 구성된 메트릭인, 무선 통신 시스템의 기지국에서 다중 입력 다중 출력 시스템의 레이어 분배 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 레이어 메트릭은,
    기지국의 시간적인 통계 지표를 이용하여 각 셀 별 레이어를 할당하도록 구성된 메트릭인, 무선 통신 시스템의 기지국에서 다중 입력 다중 출력 시스템의 레이어 분배 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 각 셀마다 상기 계산된 레이어의 수의 재분배가 필요한가를 식별하는 단계; 및
    상기 재분배가 필요한 경우 각 셀마다 상기 레이어 메트릭의 수에 기반하여 레이어의 수를 추가 또는 축소하도록 재분배하는 단계;를 더 포함하는, 무선 통신 시스템의 기지국에서 다중 입력 다중 출력 시스템의 레이어 분배 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 재분배된 레이어의 수에 대하여 추가 보정이 필요한가를 식별하는 단계; 및
    상기 추가 보정이 필요한 경우 추가적인 보정을 수행하는 단계;를 더 포함하는, , 무선 통신 시스템의 기지국에서 다중 입력 다중 출력 시스템의 레이어 분배 방법.
  9. 기지국 장치에 있어서,
    다중 입력 다중 출력(MIMO) 안테나와 셀 스케줄러를 포함하는 복수의 셀 처리부들;
    모뎀; 및
    중앙 스케줄러;를 포함하며,
    상기 중앙 스케줄러는:
    상기 복수의 셀들 각각에 대한 스케줄링 정보를 획득하고,
    상기 획득된 스케줄링 정보와 미리 결정된 레이어 메트릭을 이용하여 복수의 셀들 각각에서 요구되는 레이어의 수를 계산하고,
    상기 복수의 셀마다 상기 계산된 레이어의 수에 대응하여 레이어 및 상기 모뎀 자원을 할당하고, 및
    상기 할당된 자원 정보를 상기 복수의 셀 처리부들에 포함된 셀 스케줄러로 전송하며,
    상기 각 셀 스케줄러들은:
    상기 중앙 스케줄러로부터 수신한 자원 정보에 기반하여 각 UE들로 스케줄링을 수행하는, 기지국 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 레이어 메트릭은,
    상기 스케줄링 정보에 기반하여 각 셀마다 MIMO 안테나를 이용하여 적어도 하나의 UE에 레이어를 할당하는 경우의 성능 지표에 따라 레이어를 할당하는 프리-스케줄링 레이어 메트릭인, 기지국 장치.
  11. 제9항에 있어서, 상기 레이어 메트릭은,
    상기 스케줄링 정보에 기반하여 UE들의 의 비례 공정(proportional fair, PF) 값의 합에 기반하여 각 셀 별 레이어를 할당하도록 구성된 레이어 메트릭인, 기지국 장치.
  12. 제9항에 있어서, 상기 레이어 메트릭은,
    상기 스케줄링 정보에 기반하여 각 셀 별로 접속된 UE의 수에 따라 각 셀 별 레이어를 할당하도록 구성된 메트릭인, 기지국 장치.
  13. 제9항에 있어서, 상기 레이어 메트릭은,
    상기 스케줄링 정보에 기반한 채널 정보에 따라 각 셀 별 레이어를 할당하도록 구성된 메트릭인, 기지국 장치.
  14. 제9항에 있어서, 상기 레이어 메트릭은,
    기지국의 시간적인 통계 지표를 이용하여 각 셀 별 레이어를 할당하도록 구성된 메트릭인, 기지국 장치.
  15. 제9항에 있어서, 상기 중앙 스케줄러는,
    상기 각 셀마다 상기 계산된 레이어의 수의 재분배가 필요한가를 식별하고,
    상기 재분배가 필요한 경우 각 셀마다 상기 레이어 메트릭의 수에 기반하여 레이어의 수를 추가 또는 축소하도록 재분배하고,
    상기 재분배된 레이어의 수에 대하여 추가 보정이 필요한가를 식별하고, 및
    상기 추가 보정이 필요한 경우 추가적인 보정을 수행하는, 기지국 장치.
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