KR102646840B1

KR102646840B1 - 이동통신 시스템에서 스케줄링 방법 및 장치

Info

Publication number: KR102646840B1
Application number: KR1020160172529A
Authority: KR
Inventors: 박주호; 성영철; 이길원
Original assignee: 한국전자통신연구원; 한국과학기술원
Priority date: 2015-12-18
Filing date: 2016-12-16
Publication date: 2024-03-12
Also published as: KR20170073520A

Abstract

복수의 빔을 사용하는 기지국은 복수의 트레이닝 빔을 전송하고, 상기 복수의 트레이닝 빔을 수신한 상기 복수의 단말 각각으로부터, 수신 신호 세기가 큰 제1 개수의 트레이닝 빔에 대한 측정 정보를 수신하며, 각 단말의 제1 개수의 트레이닝 빔에 대한 측정 정보를 토대로, 단말 및 빔 인덱스별 수신 신호 세기를 나타내는 수신 신호 세기 표를 생성한 후, 상기 수신 신호 세기 표를 이용하여 상기 복수의 단말 중에서 동시에 전송할 단말들을 스케줄링한다.

Description

이동통신 시스템에서 스케줄링 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR SCHEDULING IN MOBILE COMMUNICATION SYSTEM}

본 발명은 이동통신 시스템에서 스케줄링 방법 및 장치에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 지향성 빔을 사용하는 이동통신 시스템에서 단말의 피드백 및 기지국에서의 스케줄링을 용이하고 간단하게 할 수 있는 이동통신 시스템에서 스케줄링 방법 및 장치에 관한 것이다.

모바일 광대역 서비스의 등장 이후 이동통신 시스템은 다수 사용자의 다양한 요구를 충족시켜야 한다. 특히 일정한 최소 데이터율 보장이 중요했던 음성 위주의 데이터 환경에서 음악, 동영상, 웹 서핑 등 다양한 멀티미디어에 대한 무선 전송 수요가 급증하면서 현재 단말이 요구하고 있는 정보의 양과 종류에 따른 능동적인 스케줄링(자원 할당)이 매우 중요하다.

5세대 이동통신 시스템은 단말에 최대 20Gbps의 데이터 전송율을 지원해야 함은 물론, 단말이 셀 내 어느 위치에 있거나 100Mbps~1Gbps 수준의 데이터 전송율을 유지할 수 있어야 한다. 그 밖에 1ms 이내의 지연(latency), 초다수 단말의 동시 접속 등을 지원해야 한다. 이와 같은 기술적 목표를 달성하기 위해 최근 밀리미터파 대역을 이동통신 시스템에 채택하는 것이 각광받고 있다. 밀리미터파 대역은 넓은 대역폭을 확보하기 용이하여 초고속 데이터 전송에 매우 유리하며 물리계층에서 지연을 낮추는 데도 장점이 있는 반면, 송수신 거리에 따른 전파 감쇠가 심하고, 건물, 지형 등에 의한 전파 장해(blockage)가 발생한다.

따라서, 밀리미터파 대역을 이용한 이동통신 시스템은 채널의 심한 감쇠를 보상하기 위해 송수신단에서 지향성 빔을 이용한다. 이때, 기지국에서는 시스템의 성능을 최대로 하기 위해 다중 빔을 이용하여 여러 단말에게 동시에 데이터를 지원해야 한다. 즉, MU-MIMO(Multi-User Multiple-Input Multiple-Output) 시스템의 구현이 필요하다. 그러나, 다중 빔 운영 시 빔간 간섭이 일어나 시스템의 성능이 낮아질 수 있어, 빔간 간섭을 고려한 스케줄링이 반드시 필요하다.

더불어, 기존 LTE(Long Term Evolution)/LTE-A(Advanced)의 CSI(Channel State Information) 피드백 구조는 사용자마다 다른 자원을 사용하는 것을 주된 기준으로 설계되어 있어, 고성능의 MU-MIMO 시스템을 구현하기에 매우 어려움이 따른다. 따라서 지향성 빔을 사용하는 이동통신 시스템에서 최대의 시스템 성능을 얻기 위해서는 새로운 CSI 피드백 구조 및 스케줄링 방식이 반드시 필요하다.

본 발명이 해결하려는 과제는 지향성 빔을 사용하는 이동통신 시스템에서 시스템 성능을 향상시킬 수 있는 스케줄링 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 한 실시 예에 따르면, 복수의 빔을 사용하는 기지국에서 셀 내 복수의 단말을 스케줄링하는 방법이 제공된다. 스케줄링 방법은 복수의 트레이닝 빔을 전송하는 단계, 상기 복수의 트레이닝 빔을 수신한 상기 복수의 단말 각각으로부터, 수신 신호 세기가 큰 제1 개수의 트레이닝 빔에 대한 측정 정보를 수신하는 단계, 각 단말의 제1 개수의 트레이닝 빔에 대한 측정 정보를 토대로, 단말 및 빔 인덱스별 수신 신호 세기를 나타내는 수신 신호 세기 표를 생성하는 단계, 그리고 상기 수신 신호 세기 표를 이용하여 상기 복수의 단말 중에서 동시에 전송할 단말들을 스케줄링하는 단계를 포함한다.

상기 측정 정보는 상기 제1 개수의 트레이닝 빔 각각에 대한 수신 신호 세기와 수신 위상 및 빔 인덱스를 포함할 수 있다.

상기 스케줄링하는 단계는 스케줄링 가능한 단말 집합 내 단말들 중 각 단말의 제1 개수의 트레이닝 빔들의 수신 신호 세기의 제곱의 합이 가장 큰 단말을 선택하는 단계, 상기 단말 집합에서 상기 선택된 단말을 제외시키고, 상기 복수의 빔을 포함하는 빔 인덱스 집합에서 상기 선택된 단말의 제1 개수의 트레이닝 빔을 제외시키는 단계, 상기 단말 집합의 각 단말 중에서 상기 각 단말의 제1 개수의 트레이닝 빔과 상기 선택된 단말의 제1 개수의 트레이닝 빔간 겹치는 빔의 개수가 설정된 최대 허용 개수보다 많은 단말을 상기 단말 집합에서 제외시키는 단계, 그리고 상기 선택하는 단계, 상기 생성하는 단계, 상기 제외시키는 단계들을 반복하여 동시에 전송할 단말들을 스케줄링하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 스케줄링하는 단계는 상기 선택된 단말의 제1 개수의 트레이닝 빔의 수신 신호 세기를 이용하여 상기 선택된 단말로의 전송 빔을 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 스케줄링 방법은 스케줄링된 각 단말의 제1 개수의 트레이닝 빔을 합집합한 빔 집합을 정의하는 단계, 상기 합집합한 빔 집합 내의 빔들 중 상기 스케줄링된 각 단말로부터 피드백을 수신하지 못한 빔들의 수신 신호 세기와 수신 위상에 0의 값을 할당하는 단계, 그리고 스케줄링된 각 단말의 모든 빔의 수신 신호 세기와 수신 위상을 이용하여 MMSE(minimum mean square error) 또는 ZF(Zero-forcing, ZF) 빔 포밍을 설계하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 측정 정보는 상기 제1 개수의 트레이닝 빔 각각에 대한 수신 위상 및 빔 인덱스, 그리고 상기 제1 개수의 트레이닝 빔들의 수신 신호 세기의 합을 포함할 수 있다.

상기 스케줄링하는 단계는 스케줄링 가능한 단말 집합 중 상기 제1 개수의 트레이닝 빔들의 수신 신호 세기의 합이 가장 큰 단말을 선택하는 단계, 상기 선택된 단말의 상기 제1 개수의 트레이닝 빔에 대한 수신 위상을 이용하여 상기 선택된 단말로의 전송 빔을 생성하는 단계, 상기 단말 집합에서 상기 선택된 단말을 제외시키고, 상기 복수의 빔을 포함하는 빔 인덱스 집합에서 상기 선택된 단말의 제1 개수의 트레이닝 빔을 제외시키는 단계, 상기 단말 집합의 각 단말 중에서 상기 각 단말의 제1 개수의 트레이닝 빔과 상기 선택된 단말의 제1 개수의 트레이닝 빔간 겹치는 빔의 개수가 설정된 최대 허용 개수보다 많은 단말을 상기 단말 집합에서 제외시키는 단계, 그리고 상기 선택하는 단계, 상기 생성하는 단계, 상기 제외시키는 단계들을 반복하여 동시에 전송할 단말들을 스케줄링하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 스케줄링 방법은 상기 스케줄링된 단말들의 전송 빔을 통해 해당 단말들의 데이터들을 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 측정 정보는 상기 제1 개수의 트레이닝 빔 각각에 대한 빔 인덱스와 상기 제1 개수의 트레이닝 빔들의 수신 신호 세기의 합을 포함할 수 있다.

상기 스케줄링하는 단계는 스케줄링 가능한 단말 집합 중 상기 제1 개수의 트레이닝 빔들의 수신 신호 세기의 합이 가장 큰 단말을 선택하는 단계, 상기 단말 집합에서 상기 선택된 단말을 제외시키고, 상기 복수의 빔을 포함하는 빔 인덱스 집합에서 상기 선택된 단말의 제1 개수의 트레이닝 빔을 제외시키는 단계, 상기 단말 집합의 각 단말 중에서 상기 각 단말의 제1 개수의 트레이닝 빔과 상기 선택된 단말의 제1 개수의 트레이닝 빔간 겹치는 빔의 개수가 설정된 최대 허용 개수보다 많은 단말을 상기 단말 집합에서 제외시키는 단계, 그리고 상기 선택하는 단계, 상기 생성하는 단계, 상기 제외시키는 단계들을 반복하여 동시에 전송할 단말들을 스케줄링하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 스케줄링 방법은 상기 스케줄링된 각 단말의 제1 개수의 트레이닝 빔을 합집합한 빔 집합을 정의하는 단계, 상기 스케줄링된 각 단말로 피드백을 요청하여, 상기 각 단말로부터 상기 합집합한 빔 집합 내의 빔들의 수신 신호 세기와 수신 위상을 수신하는 단계, 그리고 스케줄링된 각 단말의 상기 합집합한 빔 집합 내의 빔들의 수신 신호 세기와 수신 위상을 이용하여 MMSE 또는 ZF 빔포밍을 설계하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 복수의 빔을 사용하는 기지국에서 셀 내 복수의 단말을 스케줄링하는 장치가 제공된다. 스케줄링 장치는 송수신기, 그리고 프로세서를 포함한다. 상기 송수신기는 복수의 트레이닝 빔을 전송하고, 상기 복수의 트레이닝 빔을 수신한 상기 복수의 단말 각각으로부터, 수신 신호 세기가 큰 제1 개수의 트레이닝 빔에 대한 측정 정보를 수신한다. 그리고 상기 프로세서는 각 단말의 제1 개수의 트레이닝 빔에 대한 측정 정보를 토대로, 단말 및 빔 인덱스별 수신 신호 세기를 나타내는 수신 신호 세기 표를 생성하고, 상기 기지국의 빔포밍 방식에 따라 상기 수신 신호 세기 표를 이용하여 상기 복수의 단말을 스케줄링한다.

상기 측정 정보는 상기 제1 개수의 트레이닝 빔 각각에 대한 수신 신호 세기, 수신 위상 및 빔 인덱스를 포함할 수 있다.

상기 프로세서는 스케줄링 가능한 단말 집합 내 단말들 각각의 제1 개수의 트레이닝 빔들의 수신 신호 세기의 제곱의 합을 토대로 설정된 개수의 단말들을 스케줄링하고, 상기 단말 집합의 단말들 중에서 각 단말의 제1 개수의 트레이닝 빔과 상기 스케줄링된 각 단말의 제1 개수의 트레이닝 빔간 겹치는 빔의 개수가 설정된 최대 허용 개수보다 많은 단말을 상기 스케줄링에서 제외시킬 수 있다.

상기 프로세서는 상기 스케줄링된 각 단말의 상기 제1 개수의 트레이닝 빔에 대한 수신 신호 세기들을 결합하여 MRT(maximum ratio transmission) 방식의 빔 포밍을 위한 상기 전송 빔을 생성할 수 있다.

상기 프로세서는 스케줄링된 각 단말의 제1 개수의 트레이닝 빔을 합집합한 빔 집합 내의 빔들 중 상기 스케줄링된 각 단말로부터 피드백을 수신하지 못한 빔들의 수신 신호 세기와 수신 위상에 0의 값을 할당한 후, 스케줄링된 각 단말의 모든 빔의 수신 신호 세기와 수신 위상을 이용하여 MMSE(minimum mean square error) 또는 ZF(Zero-forcing, ZF) 빔 포밍 또는 임의의 빔 포밍을 설계할 수 있다.

상기 측정 정보는 상기 제1 개수의 트레이닝 빔 각각에 대한 수신 위상 및 빔 인덱스, 그리고 상기 제1 개수의 빔들의 수신 신호 세기의 합을 포함할 수 있다.

상기 프로세서는 스케줄링 가능한 단말 집합 내 단말들 각각의 제1 개수의 트레이닝 빔들의 수신 신호 세기의 합을 토대로 설정된 개수의 단말들을 스케줄링하고, 스케줄링된 각 단말의 상기 제1 개수의 트레이닝 빔에 대한 수신 위상들을 결합하여 EGC(equal gain combining, EGC) 방식의 빔 포밍을 위한 전송 빔을 생성하며, 상기 단말 집합의 단말들 중에서 각 단말의 제1 개수의 트레이닝 빔과 상기 스케줄링된 각 단말의 제1 개수의 트레이닝 빔간 겹치는 빔의 개수가 설정된 최대 허용 개수보다 많은 단말을 상기 스케줄링에서 제외시킬 수 있다.

상기 프로세서는 스케줄링 가능한 단말 집합 내 단말들 각각의 제1 개수의 트레이닝 빔들의 수신 신호 세기의 제곱의 합을 토대로 설정된 개수의 단말들을 스케줄링하고, 상기 단말 집합의 단말들 중에서 각 단말의 제1 개수의 트레이닝 빔과 상기 스케줄링된 각 단말의 제1 개수의 트레이닝 빔간 겹치는 빔의 개수가 설정된 최대 허용 개수보다 많은 단말을 상기 스케줄링에서 제외시키며, 상기 스케줄링된 각 단말의 제1 개수의 트레이닝 빔을 합집합한 빔 집합 내의 빔들의 수신 신호 세기와 수신 위상을 상기 스케줄링된 각 단말로 요청하여 상기 스케줄링된 각 단말로부터 수신하고, 상기 스케줄링된 각 단말로부터 수신한 상기 합집합한 빔 집합 내의 빔들의 수신 신호 세기와 수신 위상을 이용하여 MMSE 또는 ZF 빔포밍 또는 임의의 빔 포밍을 설계할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 의하면, 단말의 피드백 양을 줄일 수 있고, 줄어든 피드백으로도 단말을 효율적으로 스케줄링하여, 시스템 성능을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 기지국과 단말 사이의 경로의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 기지국이 커버하는 영역 내 다수의 단말을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 기지국의 빔 포밍을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 기지국이 생성한 수신 신호 세기 표의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 5 내지 도 7은 각각 본 발명의 제1 내지 제3 실시 예에 따른 단말의 피드백 및 기지국의 스케줄링 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 제4 실시 예에 따른 두 구간 피드백 기반의 단말의 피드백 및 기지국의 빔 포밍 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 기지국 및 단말을 나타낸 도면이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 및 청구범위 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

이제 본 발명의 실시 예에 따른 이동통신 시스템에서 스케줄링 방법 및 장치에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 기지국과 단말 사이의 경로의 일 예를 나타낸 도면이다.

밀리미터파 대역은 30GHz~300GHz의 주파수 대역을 의미한다. 밀리미터파 대역의 채널은 직진성이 강해 경로상의 물체에 의한 회절, 반사 특성이 좋지 않고 대기 중에서의 감쇠가 크다. 따라서 기지국과 단말 사이에는 매우 제한된 개수의 경로만 존재하게 된다.

예를 들면, 도 1에 도시한 바와 같이, 기지국과 단말 k 사이에 3개의 경로가 존재할 수 있는데, 첫 번째 경로는 LoS(Line-of-Sight)에 해당하는 경로로, 기지국의 안테나가 지향하는 보어 사이트(bore-sight) 기준으로 θ_k,1의 각도만큼 회전한 위치에 존재하며 α_k,1의 채널 이득을 갖는다. 두 번째 경로 및 세 번째 경로는 클러스터에 반사한 뒤 단말 k에 입사하는 경로로, 각각 기지국의 안테나가 지향하는 보어 사이트 기준으로 θ_k,2 및 θ_k,3의 각도만큼 회전한 위치에 존재하며, 채널 이득 α_k,2 및 α_k,3을 갖는다.

도 1에 도시한 바와 같은 기지국과 단말 k 사이의 채널을 수식으로 나타내면, 수학식 1과 같다.

여기서, L은 기지국과 단말 k 사이의 경로의 개수이고, M은 기지국에 설치된 안테나의 수이며, α_k,i는 단말 k의 경로 i에 해당하는 복소 채널 이득이며, a(θ_k,i)는 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다.

수학식 2는 기지국의 안테나 배열과 각도 θ_k,i 사이의 안테나 배열의 응답을 나타낸다. 수학식 2는 안테나 배열에 신호가 도달할 때 생기는 시간 지연(delay)에 따른 위상 차를 나타낸 것이다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 기지국이 커버하는 영역 내 다수의 단말을 나타낸 도면이다.

도 2를 참고하면, 하나의 기지국(100)이 서비스하는 셀 영역에 다수의 단말(200)이 위치할 수 있다. 기지국(100)은 셀 영역 내 다수의 단말(200) 가운데 최적의 성능을 낼 수 있도록 단말(200)을 선택(스케줄링)한다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 기지국의 빔 포밍을 나타낸 도면이다.

도 3을 참고하면, 밀리미터파 대역에서 동작하는 기지국(100)은 서비스하는 셀 영역을 완전히 커버하고, 다중 사용자를 지원하기 위해, 다수의 지향성 빔을 사용한다.

지향성 빔을 생성하는 가장 간단한 방법은 안테나 배열을 이용하는 것으로, 특히, ULA(Uniform linear array) 방식이 이용될 수 있다. ULA는 안테나 소자 간의 간격을 일정하게 유지하면서 안테나 소자들이 선형 배열 구조로 나열된 방식이다.

기지국(100)이 ULA 구조를 갖는 M개의 안테나 소자를 사용하는 경우, 기지국(100)은 직교하는 M개의 트레이닝 빔(w₁, w₂, …, w_M)을 생성할 수 있다. 따라서, 기지국(100)은 M개의 트레이닝 빔(w₁, w₂, …, w_M)을 생성하여 특정 자원을 통하여 전송함으로써 셀 내 단말(200)이 자신과 기지국(100) 사이의 채널을 측정할 수 있게 한다. 단말(200)은 모든 트레이닝 빔(w₁, w₂, …, w_M)에 대해서 신호 대 잡음비(Signal-to-Noise Ratio, SNR) 또는 수신 신호 세기를 측정할 수 있다. 다만, 기지국(100)이 M개의 트레이닝 빔 가운데 일부만 사용하여 동일 자원에서 데이터를 전송하므로, 실제 데이터를 수신할 때 신호 대 간섭 및 잡음비(Signal-to-Interference and Noise Ratio, SINR)는 알 수 없다.

다중 빔을 사용하는 이동통신 시스템에서 단말(200)의 피드백 및 스케줄링 방법 중에 하나는 단말(200)이 기지국(100)이 사용하는 M개 트레이닝 빔 모두에 대해 수신 신호 세기(또는 SNR)를 피드백하고, 기지국(100)은 모든 단말(200)이 보내온 M개의 트레이닝 빔에 해당하는 수신 신호 세기(또는 SNR)를 이용하여 실제 데이터 전송에 사용할 단말을 완전 탐색(Exhaustive search)을 통해 결정하는 것이다. 이와 같은 방식은 시스템에 주어진 최적의 성능을 얻을 수는 있지만 단말(200)의 피드백 양 및 계산 복잡도가 매우 높아 실제 시스템에 적용하기는 어렵다.

이에 본 발명의 실시 예에서는 단말(200)이 트레이닝 빔을 통해 측정한 M개의 수신 신호 세기 중에서 수신 신호 세기가 큰 N_FB개의 트레이닝 빔에 해당하는 빔 인덱스 및 N_FB개의 트레이닝 빔의 수신 신호 세기를 기지국(100)으로 피드백한다. 셀 내 각 단말(200)에서 N_FB개 트레이닝 빔의 수신 신호 세기 및 빔 인덱스의 피드백이 이루어지면, 기지국(100)은 각 단말(200) 및 빔 인덱스에 해당하는 수신 신호 세기를 나타내는 수신 신호 세기 표를 생성할 수 있다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 기지국이 생성한 수신 신호 세기 표의 일 예를 나타낸 도면이다.

도 4를 참고하면, 수신 신호 세기 표에서, 각 단말이 수신 신호 세기를 피드백한 곳은 검게 표현되어 있다.

기지국(100)은 수신 신호 세기 표를 생성할 때 전체 빔 인덱스(1~M) 중에서 단말이 수신 신호 세기를 피드백한 빔 인덱스에는 해당 수신 신호 세기 값을 할당하고, 수신 신호 세기를 피드백하지 않은 빔 인덱스에 대해서는 0 또는 특정한 값을 할당할 수 있다. 도 4에서는 편의상 수신 신호 세기 표에 각 단말이 수신 신호 세기를 피드백한 곳은 검게 표현되어 있다.

수학식 1과 같이 표현할 수 있는 밀리미터 대역의 채널 h_k는 경로 L개의 합으로 구성되며, 따라서 어떤 트레이닝 빔의 수신 신호 세기는 단말을 향한 L개의 경로 중 한 개 이상의 경로의 방향과 어떤 트레이닝 빔이 지향하는 방향이 잘 정합(matched) 되었을 때 크다.

도 4와 같은 수신 신호 세기 표가 생성되면, 기지국(100)은 수신 신호 세기 표를 이용하여 단말을 스케줄링할 수 있다. 일 예로, 기지국(100)은 수신 신호 세기 표를 이용하여 그리디 순차(greedy sequential) 스케줄링 알고리즘을 사용하여 단말을 스케줄링할 수 있다. 그리디 순차 스케줄링 알고리즘을 간단히 기술하면, 기지국(100)이 먼저 수신 신호 세기 표 내에서 가장 높은 수신 신호 세기를 갖는 단말과 빔을 선택하고, 선택한 단말과 빔을 제외한 나머지 단말 및 빔 가운데 총 데이터율(sum data rate)이 최대가 되는 단말과 빔을 선택한다. 이와 같은 과정을 최대 스케줄링 가능한 단말의 수에 도달할 때까지 계속한다.

이러한 그리디 순차 스케줄링 방식은 기지국(100)이 각 단말에 대해 복수의 트레이닝 빔 중 하나의 빔을 선택하여 데이터 전송에 사용할 때에 적합한 방법이다. 그러나 수학식 1과 같이 여러 경로가 존재하는 밀리미터 대역의 채널에서 이와 같이 하나의 트레이닝 빔을 선정하여 단말에 데이터를 전송하는 것은 최적의 방법이 아니다. 따라서, 복수의 트레이닝 빔을 결합하여 추정된 채널에 알맞게 데이터를 전송할 빔을 생성하여 사용하는 방법이 필요하다.

본 발명의 실시 예에서는 기지국(100)이 다수의 트레이닝 빔을 조합하여 이터를 전송할 빔을 생성할 때 단말의 피드백 방식 및 기지국의 스케줄링 방식을 제안한다.

본 발명의 실시 예에서 제안한 단말의 피드백 방식 및 기지국의 스케줄링 방식을 이용하면, 밀리미터 대역의 채널에서 피드백 양이 높지 않으면서도 기지국(100)에서 최대 비율 전송(maximum ratio transmission, MRT) 및 동일 이득 결합(equal gain combining, EGC) 방식의 빔 포밍을 구현할 수 있다. 기지국의 빔 포밍 방식에 따라 단말의 피드백 방식 및 기지국의 스케줄링 방식이 조금씩 다르므로, 아래에서는 기지국(100)이 각각 MRT 빔 포밍 또는 EGC 빔 포밍을 수행할 때 각각의 빔 포밍 방식에 알맞은 단말의 피드백 및 기지국의 스케줄링 방식에 대해서 설명한다. 추가적으로, 기지국(100)이 MRT 빔 포밍에서 사용된 단말의 피드백 및 기지국의 스케줄링 방식을 사용할 때, 단말의 피드백 정보를 이용하여 최소 평균 자승 오차(minimum mean square error, MMSE) 혹은 제로 포싱(Zero-forcing, ZF) 빔 포밍을 설계하는 방식에 대해서 설명한다. 또한, 기지국(100)이 첫 번째 시간 구간에서 MRT, EGC 빔 포밍에서 사용된 단말의 피드백 양보다 더 적은 피드백 양을 갖는 단말의 피드백 방식을 기반으로 단말과 사용할 빔을 선택하고 두 번째 시간 구간에서 선택된 단말로부터 선택된 빔에 해당하는 채널 정보를 피드백 받아서 MMSE 혹은 ZF 빔 포밍을 설계하는 두 구간 피드백 (two-phase feedback) 기반의 단말의 피드백, 기지국의 스케줄링 및 빔 포밍 설계 방식에 대해 설명한다.

먼저, 기지국(100)이 MRT 빔 포밍을 사용할 때, MRT 빔 포밍에 알맞은 단말의 피드백 및 기지국의 스케줄링 방식에 대해 도 5를 참고로 하여 설명하고, 기지국(100)이 EGC 빔 포밍을 사용할 때, EGC 빔 포밍에 알맞은 단말의 피드백 및 기지국의 스케줄링 방식에 대해 도 6을 참고로 하여 설명한다. 또한 기지국(100)이 MRT 빔 포밍에서 사용된 단말의 피드백 및 기지국의 스케줄링 방식을 사용할 때, MMSE 혹은 ZF 빔 포밍을 설계하는 방식에 대해 도 7을 참고로 설명하고, 두 구간 피드백 기반의 단말 피드백, 기지국의 스케줄링 및 빔 포밍 설계 방식에 대해 도 8을 참고하여 설명한다.

도 5는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 단말의 피드백 및 기지국의 스케줄링 방법을 나타낸 흐름도이다.

도 5를 참고하면, 기지국(100)은 M개의 트레이닝 빔을 전송한다(S502).

M개의 트레이닝 빔을 수신한 단말은 수신 신호 세기가 큰 N_FB개의 주요 트레이닝 빔을 선택할 수 있다. 해당 N_FB개 트레이닝 빔은 기지국과 단말 사이의 L개 경로와 잘 정합된 것이라고 볼 수 있고, 단말과 기지국 사이의 채널을 모사한다고 볼 수 있다.

기지국(100)이 MRT 빔 포밍을 사용하는 경우, 단말은 N_FB개 주요 트레이닝 빔 각각에 해당하는 수신 신호 세기, 수신 위상 및 해당 빔의 인덱스를 피드백한다. 단말이 피드백하는 수신 신호 세기, 위상값 및 해당 빔의 인덱스는 각각 , 및 와 같이 나타낼 수 있다.

는 단말 k에서 주요 트레이닝 빔 w_b의 수신 신호 세기를 나타낸다.

는 단말 k에서 주요 트레이닝 빔 w_b의 수신 위상을 나타낸다. 그리고

는 단말 k에서 선택한 수신 신호 세기가 큰 N_FB개의 주요 트레이닝 빔의 빔 인덱스 집합을 나타낸다.

기지국(100)은 각 단말로부터 N_FB개의 주요 트레이닝 빔 각각에 해당하는 수신 신호 세기, 수신 위상 및 해당 빔의 인덱스를 포함하는 피드백을 수신하면(S504), 다음과 같은 방법으로 스케줄링을 수행한다.

기지국(100)은 스케줄링 가능한 단말 집합[]과 트레이닝 빔의 빔 인덱스 집합[] 및 j를 초기화한다(S506). 스케줄링 가능한 단말 집합[]은 스케줄링 가능한 전체 단말을 포함하도록 초기화하고, 빔 인덱스 집합[]은 전체 빔 인덱스를 포함하도록 초기화한다. 그리고 j=1로 초기화한다. 여기서, j는 단말 스케줄링 알고리즘의 반복 횟수를 나타낸다.

기지국(100)은 수학식 3을 사용하여 스케줄링 가능한 단말 집합 중 주요 트레이닝 빔을 이용했을 때 수신 신호 세기가 가장 높은 단말을 선택한다(S508). j 번째 반복(iteration)에서 선택된 단말을 k_j라 한다.

다음, 기지국(100)은 단말 k_j에게 데이터를 전송할 때 사용할 빔을 수학식 4와 같이 생성한다(S510). 즉 기지국(100)은 단말 k_j에게 데이터를 전송할 때 단말 k_j에 대한 N_FB개의 주요 트레이닝 빔을 결합하여 단말 k_j로의 전송에 사용할 빔을 생성한다. 즉, N_FB개의 주요 트레이닝 빔을 결합하여 MRT 빔포밍이 수행된다.

이와 같이, 기지국(100)은 단말 k_j과 단말 k_j에게 데이터를 전송할 때 사용할 빔

이 결정되면, 스케줄링 가능한 단말 집합을 수학식 5와 같이 업데이트하고(S512), 빔 인덱스 집합을 수학식 6과 같이 업데이트한다(S514). 즉, 스케줄링 가능한 단말 집합에서 단말 k_j을 제외시키고, 빔 인덱스 집합에서 빔

을 제외시킨다.

기지국(100)은 이와 같은 방법으로 최적의 단말 k_j 및 단말 k_j로의 전송에 사용할 빔을 결정하면, 해당 빔에 의해 간섭이 적게 발생하는 단말만을 남겨두기 위해 추가적으로 다음과 같은 과정을 수행한다.

기지국(100)은 단말 k_j로의 전송에 사용할 빔에 의해 간섭이 적게 발생하는 단말만을 스케줄링 가능한 단말 집합 에 남아 있도록, 스케줄링이 가능한 단말 집합 를 수학식 7에 따라서 업데이트한다(S516).

여기서, N_OL은 서로 다른 단말 사이에 주요 트레이닝 빔이 겹칠 수 있는 최대 허용 개수이다.

수학식 7을 만족시키는 단말들로 스케줄링 가능한 단말 집합 를 업데이트하면, 기지국(100)은 현재 선택된 단말과 동시에 스케줄링 되었을 때 간섭이 적은 단말만을 스케줄링 가능한 단말 집합 에 남겨둘 수 있다.

만약, 기지국(100)은 , , 를 모두 만족시키면(S518), j=j+1로 증가시킨 후(S520), 단계(S508)로 이동하여 단계(S508~S518)를 반복하고, 그렇지 않으면 스케줄링 알고리즘을 종료한다(S522). 여기서, K_s,max(≤M)는 미리 정해놓은 상수값(자연수)이다.

기지국(100)에서 MRT 빔 포밍을 수행할 경우, 이와 같은 스케줄링 방식을 사용할 때의 단말의 피드백 양은 2N_FB개의 실수 및 N_FB개의 정수임을 알 수 있다.

도 6은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 단말의 피드백 및 기지국의 스케줄링 방법을 나타낸 흐름도이다.

도 6을 참고하면, 기지국(100)은 M개의 트레이닝 빔을 전송한다(S602).

M개의 트레이닝 빔을 수신한 단말은 수신 신호 세기가 큰 N_FB개의 주요 트레이닝 빔을 선택할 수 있다.

기지국(100)에서 EGC 방식의 빔 포밍을 수행하는 경우, 단말은 수학식 8 및 수학식 9에 해당하는 정보와 수신 신호 세기가 큰 N_FB개의 주요 트레이닝 빔의 빔 인덱스 집합

를 기지국(100)에 피드백한다.

기지국(100)에서 EGC 방식의 빔 포밍을 수행하는 경우, 단말은 수신 신호 세기가 큰 N_FB개의 주요 트레이닝 빔들의 수신 신호 세기를 피드백하는 것이 아니라, 수신 신호 세기가 큰 N_FB개의 주요 트레이닝 빔들의 수신 신호 세기의 합에 대한 정보만을 피드백하므로, 단말의 피드백 양을 기지국(100)에서 MRT 방식의 빔 포밍을 수행할 경우의 단말의 피드백 양보다 줄일 수 있다.

기지국(100)은 각 단말로부터 N_FB개의 주요 트레이닝 빔들의 수신 신호 세기의 합, N_FB개의 주요 트레이닝 빔들의 수신 위상 및 빔 인덱스 집합

를 포함하는 피드백을 수신하면(S604), 다음과 같은 방법으로 스케줄링을 수행한다. MRT 방식일 때와 비교하여 단말을 선택하는 방식 및 해당 단말에 데이터를 전송할 빔을 생성하는 방식이 다르다.

기지국(100)은 스케줄링 가능한 단말 집합[]과 트레이닝 빔의 빔 인덱스 집합[] 및 j를 초기화한다(S606). 스케줄링 가능한 단말 집합[]은 스케줄링 가능한 전체 단말을 포함하도록 초기화하고, 빔 인덱스 집합[]은 전체 빔 인덱스를 포함하도록 초기화한다. 그리고 j=1로 초기화한다. 여기서, j는 단말 스케줄링 알고리즘의 반복 횟수를 나타낸다.

기지국(100)은 수학식 10을 사용하여 스케줄링 가능한 단말 집합 중 주요 트레이닝 빔을 이용했을 때 수신 신호 세기가 가장 높은 단말을 선택한다(S608). j 번째 반복에서 선택된 단말을 k_j라 한다.

다음, 기지국(100)은 단말 k_j에게 데이터를 전송할 때 사용할 빔을 수학식 11과 같이 생성함으로써(S610), EGC 빔포밍을 수행하도록 한다.

이 결정되면, 스케줄링 가능한 단말 집합을 수학식 12와 같이 업데이트하고(S612), 빔 인덱스 집합을 수학식 13과 같이 업데이트한다(S614). 즉, 스케줄링 가능한 단말 집합에서 단말 k_j을 제외시키고, 빔 인덱스 집합에서 빔

을 제외시킨다.

기지국(100)은 이와 같은 방법으로 최적의 단말 k_j및 단말 k_j로의 전송에 사용할 빔을 결정하면, 추가로 해당 빔에 의해 간섭이 적게 발생하는 단말만을 남겨두기 위해 추가적으로 다음과 같은 과정을 수행한다.

기지국(100)은 단말 k_j로의 전송에 사용할 빔에 의해 간섭이 적게 발생하는 단말만을 스케줄링 가능한 단말 집합 에 남아 있도록, 스케줄링이 가능한 단말 집합 를 수학식 14에 따라서 업데이트한다(S616).

수학식 14 만족시키는 단말들로 스케줄링이 가능한 단말 집합 를 업데이트하면, 기지국(100)은 현재 선택된 단말과 동시에 스케줄링 되었을 때 간섭이 적은 단말만을 스케줄링이 가능한 단말 집합 에 남겨둘 수 있다.

만약, 기지국(100)은 , , 를 모두 만족시키면(S618), j=j+1로 증가시킨 후(S620), 단계(S608)로 이동하여 단계(S608~S618)를 반복하고, 그렇지 않으면 스케줄링 알고리즘을 종료한다(S622). 여기서, K_s,max(≤M)는 미리 정해놓은 상수값(자연수)이다.

기지국(100)에서 ECG 빔포밍을 사용할 경우, 이와 같은 스케줄링 방식을 사용할 때의 단말의 피드백 양은 (N_FB+1)개의 실수 및 N_FB개의 정수로, MRT 빔포밍을 사용할 경우의 피드백 양에 비해 단말의 피드백 양이 줄어든다.

도 7은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 단말의 피드백 및 기지국의 스케줄링 방법을 나타낸 흐름도이다.

도 7을 참고하면, 기지국(100)은 M개의 트레이닝 빔을 전송한다(S702).

기지국(100)은 각 단말로부터 N_FB개의 주요 트레이닝 빔 각각에 해당하는 수신 신호 세기, 수신 위상 및 해당 빔 인덱스를 포함하는 피드백을 수신하면(S704), 다음과 같은 방법으로 스케줄링을 수행한다.

기지국(100)은 스케줄링 가능한 단말 집합[]과 트레이닝 빔의 빔 인덱스 집합[] 및 j를 초기화한다(S706).

기지국(100)은 수학식 15를 사용하여 스케줄링 가능한 단말 집합 중 주요 트레이닝 빔을 이용했을 때 수신 신호 세기가 가장 높은 단말을 선택한다(S708). j 번째 반복에서 선택된 단말을 k_j라 한다.

기지국(100)은 단말 k_j가 결정되면, 스케줄링 가능한 단말 집합을 수학식 16과 같이 업데이트하고(S710), 빔 인덱스 집합을 수학식 17과 같이 업데이트한다(S712). 즉, 스케줄링 가능한 단말 집합에서 단말 k_j을 제외시키고, 빔 인덱스 집합에서 빔

을 제외시킨다.

다음, 기지국(100)은 단말 k_j의 주요 트레이닝 빔과 주요 트레이닝 빔이 적게 겹치는 단말만이 스케줄링 가능한 단말 집합 에 남아 있도록, 스케줄링이 가능한 단말 집합 를 수학식 18에 따라서 업데이트한다(S714).

수학식 18을 만족시키는 단말들로 스케줄링 가능한 단말 집합 를 업데이트하면, 기지국(100)은 현재 선택된 단말과 동시에 스케줄링 되었을 때 채널이 서로 거의 직교하는 단말만을 스케줄링 가능한 단말 집합 에 남겨둘 수 있다.

만약, 기지국(100)은 , , 를 모두 만족시키면(S716), j=j+1로 증가시킨 후(S718), 단계(S708)로 이동하여 단계(S708~S716)를 반복하고, 그렇지 않으면 단말 스케줄링 알고리즘을 종료한다. 여기서, K_s,max(≤M)는 미리 정해놓은 상수값(자연수)이다.

이와 같이 하여, 기지국(100)은 단말들을 스케줄링하고 나면, 수학식 19와 같이 스케줄링된 각 단말의 주요 트레이닝 빔을 합집합하여, 빔 집합 B*을 정의할 수 있다.

여기서, J는 단계(S716)에서 단계(S720)으로 이동하였을 때의 j값이다.

기지국(100)은 스케줄링된 각 단말 k_j의 주요 트레이닝 빔 집합 에 해당하는 빔들의 수신 신호 세기와 수신 위상만을 알고 있다. 따라서 각 단말 k_j마다 에 해당하는 빔들의 수신 신호 세기와 수신 위상을 모르기 때문에, 에 해당하는 빔들의 수신 신호 세기와 수신 위상에 0의 값을 할당한다(S720). 그러면 기지국(100)은 내에 있는 빔 인덱스에 해당하는 빔들에 의해 스팬(span)하는 부공간(subspace) 내에선 각 단말의 채널 정보 상태(channel state information, CSI)(즉, 각 단말의 내의 모든 빔들의 수신 신호 세기와 수신 위상)을 정확히 아는 것으로 간주할 수 있다. 이 부공간 내의 정확한 CSI 정보를 기반으로 기지국(100)은 MMSE이나 ZF 빔포밍을 설계한다(S722). 또한 기지국(100)은 이 부공간 내의 CSI 정보를 기반으로 MMSE이나 ZF 빔포밍과 다른 임의의 빔포밍을 설계할 수도 있다.

기지국(100)에서 이와 같은 스케줄링 방식 및 빔 포밍을 사용할 때의 단말의 피드백 양은 MRT 빔 포밍을 수행할 경우와 동일하게 2N_FB개의 실수 및 N_FB개의 정수임을 알 수 있다.

도 8은 본 발명의 제4 실시 예에 따른 두 구간 피드백 기반의 단말의 피드백 및 기지국의 빔 포밍 방법을 나타낸 흐름도이다.

도 8을 참고하면, 기지국(100)은 M개의 트레이닝 빔을 전송한다(S802).

기지국(100)은 각 단말로부터 N_FB개의 주요 트레이닝 빔 각각의 인덱스와 주요 트레이닝 빔들의 수신 신호 세기 합만을 피드백 받는다(S804).

기지국(100)은 스케줄링 가능한 단말 집합[]과 트레이닝 빔의 빔 인덱스 집합[] 및 j를 초기화한다(S806).

기지국(100)은 수학식 20을 사용하여 스케줄링 가능한 단말 집합 중 주요 트레이닝 빔을 이용했을 때 수신 신호 세기가 가장 높은 단말을 선택한다(S808). j 번째 반복(iteration)에서 선택된 단말을 k_j라 한다.

기지국(100)은 단말 k_j가 결정되면, 스케줄링 가능한 단말 집합을 수학식 21과 같이 업데이트하고(S810), 빔 인덱스 집합을 수학식 22와 같이 업데이트한다(S812). 즉, 스케줄링 가능한 단말 집합에서 단말 k_j을 제외시키고, 빔 인덱스 집합 B에서 단말 k_j의 주요 트레이닝 빔

을 제외시킨다.

기지국(100)은 단말 k_j의 주요 트레이닝 빔과 주요 트레이닝 빔이 적게 겹치는 단말만을 스케줄링 가능한 단말 집합 에 남아 있도록, 스케줄링이 가능한 단말 집합 를 수학식 23에 따라서 업데이트한다(S814).

수학식 23을 만족시키는 단말들로 스케줄링 가능한 단말 집합 를 업데이트하면, 기지국(100)은 현재 선택된 단말과 동시에 스케줄링 되었을 때 채널이 서로 거의 직교하는 단말만을 스케줄링 가능한 단말 집합 에 남겨둘 수 있다.

만약, 기지국(100)은 , , 를 모두 만족시키면(S816), j=j+1로 증가시킨 후(S818), 단계(S808)로 이동하여 단계(S808~S816)를 반복하고, 그렇지 않으면 단말 스케줄링 알고리즘을 종료한다. 여기서, K_s,max(≤M)는 미리 정해놓은 상수값(자연수)이다.

단말들을 스케줄링하고 나면 기지국(100)은 수학식 24와 같이 각 단말의 주요 트레이닝 빔을 합집합하여, B* 집합을 정의할 수 있다.

여기서, J는 단계(S816)에서 단계(S820)으로 이동하였을 때의 j값이다.

기지국(100)은 스케줄링된 각 단말로부터 내의 빔 인덱스에 해당하는 빔들의 수신 신호 세기와 수신 위상 정보의 피드백을 추가적으로 요청하여, 해당 단말로부터 내의 빔 인덱스에 해당하는 빔들의 수신 신호 세기와 수신 위상 정보를 포함하는 피드백을 수신한다(S822).

기지국(100)은 단말로부터 피드백을 수신하면, 각 단말의 내의 모든 빔의 수신 신호 및 수신 위상을 알고 있으므로, 내에 있는 빔 인덱스에 해당하는 빔들에 의해 스팬하는 부공간 내에선 각 단말의 CSI를 정확히 알게 된다. 이를 기반으로 기지국(100)은 이 부공간 내의 CSI 정보를 기반으로 MMSE이나 ZF 빔포밍을 설계한다(S824). 또한 기지국(100)은 이 부공간 내의 CSI 정보를 기반으로 MMSE이나 ZF 빔포밍과 다른 임의의 빔포밍을 설계할 수도 있다.

이러한 스케줄링 방식 및 빔 포밍을 사용할 때의 단말의 피드백 양은 첫 번째 구간의 피드백 단계에서는 1개의 실수 및 N_FB개의 정수이고 두 번째 구간의 피드백 단계에서는 개의 실수임을 알 수 있다.

이상에서 설명한 스케줄링 방법은 기지국(100)에서 RF 체인(chain)의 수(N_RF)가 기지국의 안테나의 수(M)보다 적은 상황에서 하이브리드 아날로그/디지털 빔 포밍을 고려하는 구조에서도 그대로 적용될 수 있다. 구체적으로, 하이브리드 아날로그 디지털 빔 포밍 상황에서는 아날로그 빔 트레이닝이 이루어지고 이때 위에 기술한 MRT와 EGC 방식의 스케줄링 방법에 따라 단말을 스케줄링하고 해당 단말에게 데이터를 전송할 때 사용할 아날로그 빔을 생성할 수 있다. 다만 동시에 전송할 수 있는 단말의 수가 N_RF개로 제한되므로 K_s,max≤N_RF이다.

도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 기지국 및 단말을 나타낸 도면이다.

도 9를 참고하면, 기지국의 스케줄링 장치(910)는 프로세서(912), 송수신기(914) 및 메모리(916)를 포함한다. 프로세서(912)는 본 발명의 실시 예에서 설명한 기지국에서의 빔포밍 및 스케줄링을 위한 기능, 동작, 절차 및 방법 등을 구현하도록 구성될 수 있다. 프로세서(912)는 메모리(916)에 저장되어 있거나 로드된 명령어(instructions)를 실행하여, 앞에서 설명한 기지국에서의 스케줄링을 위한 기능, 동작, 절차 및 방법 등을 구현할 수 있다. 송수신기(914)는 프로세서(912)와 연결되어, 무선신호를 송신 및/또는 수신한다. 송수신기(914)는 복수의 안테나 소자를 포함할 수 있다. 메모리(916)는 프로세서(912)와 연결되어, 프로세서(912)를 구동하기 위한 다양한 정보를 저장한다. 메모리(916)는 프로세서(912)에서 수행하기 위한 명령어를 저장하고 있거나 저장 장치(도시하지 않음)로부터 명령어를 로드하여 일시 저장한다.

단말의 피드백 장치(920)는 프로세서(922), 송수신기(924) 및 메모리(926)를 포함한다. 프로세서(922)는 본 발명의 실시 예에서 설명한 단말에서의 피드백을 위한 기능, 동작, 절차 및 방법 등을 구현하도록 구성될 수 있다. 프로세서(922)는 메모리(926)에 저장되어 있거나 로드된 명령어를 실행하여, 앞에서 설명한 단말에서의 피드백을 위한 기능, 동작, 절차 및 방법 등을 구현할 수 있다. 송수신기(924)는 프로세서(922)와 연결되어, 무선신호를 송신 및/또는 수신한다. 메모리(926)는 프로세서(922)와 연결되어, 프로세서(922)를 구동하기 위한 다양한 정보를 저장한다. 메모리(926)는 프로세서(922)에서 수행하기 위한 명령어를 저장하고 있거나 저장 장치(도시하지 않음)로부터 명령어를 로드하여 일시 저장한다.

프로세서(912, 922)는 중앙 처리 장치(central processing unit, CPU), 그래픽 처리 장치(graphics processing unit, GPU), 또는 본 발명의 실시 예에 따른 방법들이 수행되는 전용의 프로세서를 의미할 수 있다.

메모리(916, 926)는 ROM(read-only memory), RAM(random access memory), 플래쉬 메모리, 메모리 카드, 저장 매체 및/또는 다른 저장 장치를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예는 이상에서 설명한 장치 및/또는 방법을 통해서만 구현되는 것은 아니며, 본 발명의 실시 예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시 예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.

이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.

Claims

복수의 빔을 사용하는 기지국에서 셀 내 복수의 단말을 스케줄링하는 방법으로서,
복수의 트레이닝 빔을 전송하는 단계,
상기 복수의 트레이닝 빔을 수신한 상기 복수의 단말 각각으로부터, RSSI(received signal strength indication), 수신 구간, 및 가장 큰 RSSI를 가지는 제1 개수의 트레이닝 빔 각각에 대한 빔 인덱스를 수신하는 단계,
각 단말의 제1 개수의 트레이닝 빔에 대한 측정 정보를 토대로, 단말 및 빔 인덱스들의 RSSI들을 나타내는 RSSI 표를 생성하는 단계, 그리고
상기 RSSI 표를 이용하여 상기 복수의 단말 중에서 동시에 전송할 단말들을 스케줄링하는 단계,
를 포함하고,
상기 스케줄링하는 단계는,
스케줄링 가능한 단말 집합 내 단말들 중 각 단말의 제1 개수의 트레이닝 빔들의 RSSI들의 제곱의 합이 가장 큰 단말을 선택하는 단계,
상기 단말 집합에서 상기 선택된 단말을 제외시키고, 상기 복수의 빔을 포함하는 빔 인덱스 집합에서 상기 선택된 단말의 제1 개수의 트레이닝 빔을 제외시키는 단계,
상기 단말 집합의 각 단말 중에서 상기 각 단말의 제1 개수의 트레이닝 빔과 상기 선택된 단말의 제1 개수의 트레이닝 빔간 겹치는 빔의 개수가 설정된 최대 허용 개수보다 많은 단말을 상기 단말 집합에서 제외시키는 단계, 그리고
상기 선택하는 단계, 상기 생성하는 단계, 상기 제외시키는 단계들을 반복하여 동시에 전송할 단말들을 스케줄링하는 단계를 포함하는 스케줄링 방법.
제1항에서,
상기 측정 정보는 상기 제1 개수의 트레이닝 빔 각각에 대한 수신 신호 세기와 수신 위상 및 빔 인덱스를 포함하는 스케줄링 방법.
삭제
제1항에서,
상기 스케줄링하는 단계는 상기 선택된 단말의 제1 개수의 트레이닝 빔의 수신 신호 세기를 이용하여 상기 선택된 단말로의 전송 빔을 생성하는 단계를 더 포함하는 스케줄링 방법.
제1항에서,
스케줄링된 각 단말의 제1 개수의 트레이닝 빔을 합집합한 빔 집합을 정의하는 단계,
상기 합집합한 빔 집합 내의 빔들 중 상기 스케줄링된 각 단말로부터 피드백을 수신하지 못한 빔들의 수신 신호 세기와 수신 위상에 0의 값을 할당하는 단계, 그리고
스케줄링된 각 단말의 모든 빔의 수신 신호 세기와 수신 위상을 이용하여 MMSE(minimum mean square error) 또는 ZF(Zero-forcing, ZF) 빔 포밍을 설계하는 단계
를 더 포함하는 스케줄링 방법.
제1항에서,
상기 측정 정보는 상기 제1 개수의 트레이닝 빔 각각에 대한 수신 위상 및 빔 인덱스, 그리고 상기 제1 개수의 트레이닝 빔들의 수신 신호 세기의 합을 포함하는 스케줄링 방법.
제6항에서,
상기 스케줄링하는 단계는
스케줄링 가능한 단말 집합 중 상기 제1 개수의 트레이닝 빔들의 수신 신호 세기의 합이 가장 큰 단말을 선택하는 단계,
상기 선택된 단말의 상기 제1 개수의 트레이닝 빔에 대한 수신 위상을 이용하여 상기 선택된 단말로의 전송 빔을 생성하는 단계,
상기 단말 집합에서 상기 선택된 단말을 제외시키고, 상기 복수의 빔을 포함하는 빔 인덱스 집합에서 상기 선택된 단말의 제1 개수의 트레이닝 빔을 제외시키는 단계,
상기 단말 집합의 각 단말 중에서 상기 각 단말의 제1 개수의 트레이닝 빔과 상기 선택된 단말의 제1 개수의 트레이닝 빔간 겹치는 빔의 개수가 설정된 최대 허용 개수보다 많은 단말을 상기 단말 집합에서 제외시키는 단계, 그리고
상기 선택하는 단계, 상기 생성하는 단계, 상기 제외시키는 단계들을 반복하여 동시에 전송할 단말들을 스케줄링하는 단계를 포함하는 스케줄링 방법.
제7항에서,
상기 스케줄링된 단말들의 전송 빔을 통해 해당 단말들의 데이터들을 전송하는 단계
를 더 포함하는 스케줄링 방법.
제1항에서,
상기 측정 정보는 상기 제1 개수의 트레이닝 빔 각각에 대한 빔 인덱스와 상기 제1 개수의 트레이닝 빔들의 수신 신호 세기의 합을 포함하는 스케줄링 방법.
제9항에서,
상기 스케줄링하는 단계는
스케줄링 가능한 단말 집합 중 상기 제1 개수의 트레이닝 빔들의 수신 신호 세기의 합이 가장 큰 단말을 선택하는 단계,
상기 단말 집합에서 상기 선택된 단말을 제외시키고, 상기 복수의 빔을 포함하는 빔 인덱스 집합에서 상기 선택된 단말의 제1 개수의 트레이닝 빔을 제외시키는 단계,
상기 단말 집합의 각 단말 중에서 상기 각 단말의 제1 개수의 트레이닝 빔과 상기 선택된 단말의 제1 개수의 트레이닝 빔간 겹치는 빔의 개수가 설정된 최대 허용 개수보다 많은 단말을 상기 단말 집합에서 제외시키는 단계, 그리고
상기 선택하는 단계, 상기 생성하는 단계, 상기 제외시키는 단계들을 반복하여 동시에 전송할 단말들을 스케줄링하는 단계를 포함하는 스케줄링 방법.
제10항에서,
상기 스케줄링된 각 단말의 제1 개수의 트레이닝 빔을 합집합한 빔 집합을 정의하는 단계,
상기 스케줄링된 각 단말로 피드백을 요청하여, 상기 각 단말로부터 상기 합집합한 빔 집합 내의 빔들의 수신 신호 세기와 수신 위상을 수신하는 단계, 그리고
스케줄링된 각 단말의 상기 합집합한 빔 집합 내의 빔들의 수신 신호 세기와 수신 위상을 이용하여 MMSE 또는 ZF 빔포밍을 설계하는 단계
를 더 포함하는 스케줄링 방법.
복수의 빔을 사용하는 기지국에서 셀 내 복수의 단말을 스케줄링하는 장치로서,
복수의 트레이닝 빔을 전송하고, 상기 복수의 트레이닝 빔을 수신한 상기 복수의 단말 각각으로부터, 수신 구간, 및 가장 큰 RSSI를 가지는 제1 개수의 트레이닝 빔 각각에 대한 빔 인덱스를 수신하는 송수신기, 그리고
각 단말의 제1 개수의 트레이닝 빔에 대한 측정 정보를 토대로, 단말 및 빔 인덱스들의 RSSI들을 나타내는 RSSI 표를 생성하고, 상기 기지국의 빔포밍 방식에 따라 상기 RSSI 표를 이용하여 상기 복수의 단말을 스케줄링하는 프로세서를 포함하고,
상기 프로세서는, 상기 스케줄링을 하기 위하여, 스케줄링 가능한 단말 집합 내 단말들 중 각 단말의 제1 개수의 트레이닝 빔들의 RSSI들의 제곱의 합이 가장 큰 단말을 선택하고,
상기 단말 집합에서 상기 선택된 단말을 제외시키고, 상기 복수의 빔을 포함하는 빔 인덱스 집합에서 상기 선택된 단말의 제1 개수의 트레이닝 빔을 제외시키고,
상기 단말 집합의 각 단말 중에서 상기 각 단말의 제1 개수의 트레이닝 빔과 상기 선택된 단말의 제1 개수의 트레이닝 빔간 겹치는 빔의 개수가 설정된 최대 허용 개수보다 많은 단말을 상기 단말 집합에서 제외시키고,
상기 선택하는 단계, 상기 생성하는 단계, 상기 제외시키는 단계들을 반복하여 동시에 전송할 단말들을 스케줄링하는 스케줄링 장치.
제12항에서,
상기 측정 정보는 상기 제1 개수의 트레이닝 빔 각각에 대한 수신 신호 세기, 수신 위상 및 빔 인덱스를 포함하는 스케줄링 장치.
삭제
제12항에서,
상기 프로세서는 상기 스케줄링된 각 단말의 상기 제1 개수의 트레이닝 빔에 대한 수신 신호 세기들을 결합하여 MRT(maximum ratio transmission) 방식의 빔 포밍을 위한 전송 빔을 생성하는 스케줄링 장치.
제12항에서,
상기 프로세서는 스케줄링된 각 단말의 제1 개수의 트레이닝 빔을 합집합한 빔 집합 내의 빔들 중 상기 스케줄링된 각 단말로부터 피드백을 수신하지 못한 빔들의 수신 신호 세기와 수신 위상에 0의 값을 할당한 후, 스케줄링된 각 단말의 모든 빔의 수신 신호 세기와 수신 위상을 이용하여 MMSE(minimum mean square error) 또는 ZF(Zero-forcing, ZF) 빔 포밍 또는 임의의 빔 포밍을 설계하는 스케줄링 장치.
제12항에서,
상기 측정 정보는 상기 제1 개수의 트레이닝 빔 각각에 대한 수신 위상 및 빔 인덱스, 그리고 상기 제1 개수의 빔들의 수신 신호 세기의 합을 포함하는 스케줄링 장치.
제17항에서,
상기 프로세서는 스케줄링 가능한 단말 집합 내 단말들 각각의 제1 개수의 트레이닝 빔들의 수신 신호 세기의 합을 토대로 설정된 개수의 단말들을 스케줄링하고, 스케줄링된 각 단말의 상기 제1 개수의 트레이닝 빔에 대한 수신 위상들을 결합하여 EGC(equal gain combining, EGC) 방식의 빔 포밍을 위한 전송 빔을 생성하며, 상기 단말 집합의 단말들 중에서 각 단말의 제1 개수의 트레이닝 빔과 상기 스케줄링된 각 단말의 제1 개수의 트레이닝 빔간 겹치는 빔의 개수가 설정된 최대 허용 개수보다 많은 단말을 상기 스케줄링에서 제외시키는 스케줄링 장치.
제12항에서,
상기 측정 정보는 상기 제1 개수의 트레이닝 빔 각각에 대한 빔 인덱스와 상기 제1 개수의 트레이닝 빔들의 수신 신호 세기의 합을 포함하는 스케줄링 장치.
제19항에서,
상기 프로세서는 스케줄링 가능한 단말 집합 내 단말들 각각의 제1 개수의 트레이닝 빔들의 수신 신호 세기의 제곱의 합을 토대로 설정된 개수의 단말들을 스케줄링하고, 상기 단말 집합의 단말들 중에서 각 단말의 제1 개수의 트레이닝 빔과 상기 스케줄링된 각 단말의 제1 개수의 트레이닝 빔간 겹치는 빔의 개수가 설정된 최대 허용 개수보다 많은 단말을 상기 스케줄링에서 제외시키며, 상기 스케줄링된 각 단말의 제1 개수의 트레이닝 빔을 합집합한 빔 집합 내의 빔들의 수신 신호 세기와 수신 위상을 상기 스케줄링된 각 단말로 요청하여 상기 스케줄링된 각 단말로부터 수신하고, 상기 스케줄링된 각 단말로부터 수신한 상기 합집합한 빔 집합 내의 빔들의 수신 신호 세기와 수신 위상을 이용하여 MMSE 또는 ZF 빔포밍 또는 임의의 빔 포밍을 설계하는 스케줄링 장치.