KR100830368B1 - 스마트 안테나 시스템에서 스케줄링 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 스마트 안테나 시스템에서 스케줄링 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 활성널링을 수행할 사용자를 포함하는 스마트 안테나 시스템에서의 송신 방법에 있어서, 정상적인 빔포밍을 수행할 사용자들 중 소정 기준에 의해 하나를 선택하는 과정과, 활성널링을 수행할 사용자들 중 상기 선택된 빔포밍 사용자와 채널 상관도가 적은 활성널링 사용자를 선택하는 과정과, 상기 선택된 빔포밍 사용자에 대해 정상적인 빔포밍을 결정하고, 상기 선택된 활성널링 사용자에 대해 활성널링 빔포밍을 결정하는 과정을 포함한다. 이와 같이 본 발명은 정상적인 빔포밍 사용자와 활성 널링 사용자가 혼재하는 시스템에서 동일 자원에 대해 서로 간섭을 주지 않는 사용자들을 선택할 수 있는 기준을 제안함으로써 자원을 보다 효율적으로 사용할 수 있다.
스케줄링, 활성 널링(Active Nulling), 스마트 안테나, 신호대 간섭비

Description

스마트 안테나 시스템에서 스케줄링 장치 및 방법{SCHEDULING APPARATUS AND METHOD IN SMART ANTENNA SYSTEMS}
도 1은 일반적인 스마트 안테나 시스템의 빔 패턴을 도시하는 도면,
도 2는 일반적인 스마트 안테나 시스템의 구성을 도시하는 도면,
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스마트 안테나 시스템에서 기지국의 스케줄링 절차를 도시하는 도면,
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 스마트 안테나 시스템에서 기지국의 스케줄링 절차를 도시하는 도면, 및
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 스마트 안테나 시스템에서 기지국의 블록 구성을 도시하는 도면.
본 발명은 스마트 안테나 시스템에서 스케줄링 장치 및 방법에 관한 것으로서, 특히 스마트 안테나 시스템에서 빔포밍 사용자와 활성 널링 사용자를 효율적으 로 선택하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
현재 이동통신시스템의 성능 및 용량은, 셀 간 혹은 셀 내에서 발생되는 동일채널 간섭신호와 경로손실, 다중경로 페이딩, 신호의 지연 및 도플러 확산 및 음영현상 등의 무선 전파채널 특성에 의해 근본적으로 제한된다. 따라서 현재의 이동통신시스템은, 상기 성능 및 용량 제한현상에 대한 보상기술로 전력제어, 채널코딩, 레이크(RAKE) 수신, 다이버시티 안테나, 셀의 섹터화, 주파수 분할, 대역확산 등의 기술을 총망라하여 응용되고 있다.
더욱이, 무선멀티미디어 시대를 맞이하여 대용량의 데이터를 무선채널을 이용하여 고속으로 전송해야하는 필요성이 급격히 증대되고 있다. 또한, 여러 가지 서비스 신호가 혼재하게 될 혼합 셀 환경에서는 송신출력과 전송 대역폭이 상대적으로 큰 고속 데이터에 의한 강한 간섭신호의 영향을 감쇄시키는 것이 필수적일 것이며, 핫 스폿(Hot Spot)이나 음영 지역에 서비스 제공을 뒷받침해 줄 수 있어야 할 것이다. 따라서, 상기 간섭신호 및 채널 특성에 의한 성능열하 현상에 대한 해결책으로 상용화 개발가치가 가장 높은 유망 핵심기술로 평가되고 있는 것이 바로 스마트 안테나 기술이다.
도 1은 일반적인 스마트 안테나 시스템에서의 빔 패턴을 도시하고 있다.
상기 도 1에 도시된 바와 같이 상기 스마트 안테나 시스템에서 기지국(100)의 파일럿 신호의 빔패턴(111)은 상기 기지국의 셀 서비스 영역(113)을 모두 포함할 수 있도록 구성된다. 특정 단말(102)이 상기 기지국의 셀 서비스 영역(113) 내에 위치할 때, 상기 단말(102)로 향하는 트래픽 신호의 빔패턴(115)은 상기 단 말(102)의 방향(117)을 추정하여 상기 추정된 방향으로 빔을 형성한다. 더욱이, 상기 트래픽 신호의 빔패턴(115)은 폭이 좁은 빔을 형성하여 송신 전력을 줄일 수 있기 때문에 시스템의 성능을 향상시킬 수 있다.
하지만, 상기 기지국(100)과 단말(102) 사이의 전송 경로는 무선이므로, 상기 기지국(100)의 송신 신호는 곧바로 단말(102)로 도달할 수도 있지만, 인근 지형에 반상, 굴절, 산란 등의 현상을 거친 후 상기 단말(102)로 도달하는 다중 경로 페이딩 현상을 겪게 된다. 여기서, 상기 단말(102)의 방향뿐만 아니라, 인접한 방향으로 퍼지게 되는 현상을 공간 퍼짐 현상(Angular Spread : 이하, AS라 칭함)이라 칭한다.
상기 트래픽 신호의 빔패턴(115)이 상기 AS(119)를 모두 포함하지 않는다면 상기 트래픽 신호가 겪는 전파 경로와 파일롯 신호가 겪는 전파 경로가 동일하지 않게 된다. 즉, 단말(102)이 수신하는 트래픽 신호의 위상과 파일롯 신호의 위상이 동일하지 않게 된다. 따라서, 상기 트래픽 신호의 위상 보정 기준이 파일롯 신호이기 때문에 상기 두 위상이 동일하지 않은 경우에 수신 성능이 현저히 저하되게 된다. 즉, 상기 트래픽 신호의 빔패턴(115)은, 해당 단말(102)의 AS(119)를 포함하면서 최대한 빔폭을 줄여주어야 최대한의 시스템 성능을 가지게 된다.
도 2는 일반적인 스마트 안테나 시스템의 구성을 도시하고 있다.
상기 도 2에 도시된 바와 같이, 기지국1(200)은 상기 기지국1(200)의 셀 영역에 포함된 단말1(204)과 트래픽 빔 패턴(211)을 형성하며, 기지국2(202)는 상기 기지국2(202)의 셀 영역에 포함된 단말2(206)와 트래픽 빔 패턴을 형성한다.
이때, 상기 단말1(204)이 상기 두 기지국(200, 202)의 핸드오프 영역, 즉 셀의 경계지역에 위치할 경우, 상기 단말1(204)은, 상기 서비스 기지국인 기지국1(200)이 송신하는 신호의 세기가 작아지고, 인접 기지국인 기지국2(202)로부터 간섭이 커져, 하기 <수학식 1>에서 나타내는 신호대 간섭비(Carrier to Interference ratio)가 감소한다. 여기서, 상기 단말2(206)도 동일한 영향을 받는다.
하기 <수학식 1>은 단말의 수신 신호대 간섭비를 나타내는 수식이다.
Figure 112006089452345-pat00001
여기서, 상기 SsBS는 서비스 기지국의 신호 세기를 나타내고, IsBS는 서비스 기지국의 내부 간섭을 나타내며, InBSm는 m번째 인접 기지국으로부터의 간섭을 나타낸다. 또한, No는 잡음을 나타낸다.
상술한 <수학식 1>과 같이 인접한 기지국들의 간섭에 의해 상기 단말의 신호대 간섭비가 감소하여 단말의 수신 성능 열화가 발생하는 문제가 발생한다.
이와 같이, 단말의 수신 신호대 간섭비가 낮은 경우, 서비스 기지국은 인접 기지국으로 해당 사용자에 대해서 활성 널링(Active nulling)을 요청함으로써 상기 단말의 수신 성능을 향상시킬 수 있다. 이런 경우, 각 기지국은 활성 널링을 수행할 사용자와 정상적인 빔포밍을 수행할 사용자를 수용하게 된다. 즉, 활성 널링을 수행할 사용자들과 정상적인 빔포밍을 수행할 사용자들이 혼재하는 경우, 효율적으 로 사용자를 선택할 수 있는 스케줄링 방안이 필요하다.
따라서, 본 발명의 목적은 스마트 안테나 시스템에서 인접 기지국의 간섭을 제거하여 단말의 수신 성능을 향상시키기 위한 스케줄링 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 스마트 안테나 시스템에서현 기지국에서 관장하는 사용자와 인접 기지국에서 활성 널링(Active Nulling)을 요청한 사용자들을 모두 고려한 스케줄링 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 스마트 안테나 시스템에서 정상적인 빔포밍을 수행할 사용자와 활성 널링을 수행할 사용자가 혼재하는 경우 서비스할 사용자를 선택하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
상기 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 일 견지에 따르면, 활성널링을 수행할 사용자를 포함하는 스마트 안테나 시스템에서 송신 방법에 있어서, 정상적인 빔포밍을 수행할 사용자들 중 소정 기준에 의해 하나를 선택하는 과정과, 상기 선택된 빔포밍 사용자의 채널값과 활성널링을 수행할 사용자들들 각각의 채널값을 상관하여 채널 상관값을 산출하는 과정과, 상기 산출된 채널 상관값들 각각과 기준값을 비교하는 과정과, 상기 기준값보다 적은 채널 상관값에 대응하는 활성널링 사용자를 선택하는 과정과, 상기 선택된 빔포밍 사용자에 대해 정상적인 빔포밍을 결정하고, 상기 선택된 활성널링 사용자에 대해 활성널링 빔포밍을 결정하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 견지에 따르면, 활성널링을 수행할 사용자를 포함하는 스마 트 안테나 시스템에서 송신 방법에 있어서, 정상적인 빔포밍을 수행할 사용자들과 활성널링을 수행할 사용자들중 채널 상관도가 적은 사용자들을 선택하여 서비스 결정 집합을 구성하는 과정과, 상기 서비스 결정 집합에 포함된 사용자들중 빔포밍 사용자에 대해 정상적인 빔포밍을 결정하고, 활성널링 사용자에 대해 활성널링 빔포밍을 결정하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 견지에 따르면, 활성널링을 수행할 사용자를 포함하는 스마트 안테나 시스템에서 기지국에 있어서, 정상적인 빔포밍을 수행할 사용자들중 소정 기준에 의해 하나를 선택하고, 상기 선택된 빔포밍 사용자와 상시 활성널링을 수행할 사용자들 각각 사이의 채널 상관값을 산출하고, 상기 산출된 채널 상관값들과 기준값을 비교하며, 상기 기준값보다 적은 채널 상관값에 대응하는 활성널링 사용자를 선택하는 사용자 선택기와, 상기 선택된 빔포밍 사용자 및 상기 선택된 활성널링 사용자에 대한 빔계수를 생성하는 빔계수 생성기와, 상기 빔계수 생성기로부터의 빔계수들 각각과 해당 사용자 신호를 곱해 빔을 형성하는 곱셈기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 견지에 따르면, 활성널링을 수행할 사용자를 포함하는 스마트 안테나 시스템에서 기지국에 있어서, 정상적인 빔포밍을 수행할 사용자들과 활성널링을 수행할 사용자들중 채널 상관도가 적은 사용자들을 선택하여 서비스 결정 집합을 구성하는 사용자 선택기와, 상기 서비스 결정 집합에 포함된 사용자들에 대한 빔계수를 생성하는 빔계수 생성기와, 상기 빔계수 생성기로부터의 빔계수들 각각과 해당 사용자 신호를 곱해 빔을 형성하는 곱셈기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면의 참조와 함께 상세히 설명한다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단 된 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
이하 본 발명은 스마트 안테나 시스템에서 인접 기지국의 간섭을 제거하여 단말의 수신성능을 향상시키기 위한 스케줄링 기술에 대해 설명한다. 다시 말해, 상기 스마트 안테나 시스템에서 현 기지국에서 서비스를 제공하는 사용자와 인접 기지국에서 활성 널링(Active Nulling)을 요청한 사용자를 모두 고려한 스케줄링 기술에 대해 설명한다.
일반적으로, 상기 활성 널링 방식은셀 경계에 위치한 단말의 수신 성능을 향상시키기 위해 사용된다. 즉, 서빙 기지국은 각 단말의 채널을 추정하고 상기 채널 추정치를 이용하여 빔포밍(beamforming)을 수행한다. 이때, 상기 서빙 기지국은 각 단말의 상향링크 신호의 세기와 하향링크 신호대 간섭비(C/I : Carrier to Interference)를 하기 <수학식 2>에 적용하여 단말의 활성 널링 여부를 판단한다.
하기 <수학식 2>는 각 단말에 대한 활성 널링 수행 여부를 결정하기 위한 수식이다.
Figure 112006089452345-pat00002
여기서, 상기 f(A,B)
Figure 112006089452345-pat00003
[A]|[B]는 [A]와 [B]의 조건 중 하나만 만족하면 참으로 판단하는 함수를 나타내고, C/IMS는 상기 단말의 신호대 간섭비(Carrier to Interference Ratio)를 나타내며, PUL은 상기 단말의 상향링크 수신신호의 세기를 나타낸다. 또한, C/Ithreshold와 Pthreshold는 상기 단말의 신호대 간섭비와 상향링크 수신신호 세기의 기준값을 나타낸다.
여기서, 상기 <수학식 2>를 만족하면, 상기 단말에 간섭을 주는 인접 기지국의 단말에 대한 활성 널링을 인접 기지국으로 요청한다.
이하 본 발명은 상기 활성 널링 방식을 통해 인접 기지국의 간섭을 제거함으로써, 단말의 수신성능을 향상시키는 시스템에서, 즉 활성 널링을 수행할 사용자와 정상적인 빔포밍을 수행할 사용자가 혼재하는 시스템에서, 서비스할 사용자를 효율적으로 선택하는 스케줄링 기술에 대해 설명하기로 한다. 이하 설명에서 PF(Proportional Fairness) 스케줄링 알고리즘을 예를 들어 사용하지만, 순환 순서(Round Robin)방식 또는 기타 다른 방식의 알고리즘도 동일하게 사용될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스마트 안테나 시스템에서 활성 널링 사용자와 빔포밍 사용자를 모두 고려한 스케줄링 절차를 도시하고 있다. 특히, 도 3은 기지국에서 활성 널링을 수행할 사용자의 성능 열화를 최소화하기 위한 것으로, 동일 자원에 대해 동시에 서비스를 제공할 사용자들을 결정하기 위한 알고리즘을 나타낸 것이다. 이하, 설명에서 정상적인 빔포밍을 수행할 사용자의 개수를 M 명, 활성 널링을 수행할 사용자의 개수를 N명으로 가정하여 설명한다.
상기 도 3을 참조하면, 먼저 기지국은 301단계에서 상기 정상적인 빔포밍을 수행할 사용자들의 채널정보와 상기 활성 널링을 수행할 사용자들의 채널 정보를 수집한다. 여기서, 상기 채널정보는 채널 추정값을 의미한다.
상기 모든 사용자들(빔포밍을 수행할 사용자, 활성 널링을 수행할 사용자)의 채널 정보를 수집한 후, 상기 기지국은 303단계로 진행하여 상기 정상적인 빔포밍을 수행할 사용자들 중 우선 순위가 가장 높은 사용자 한 명을 선택한다. 예를 들어, PF(Proportional Fairness) 알고리즘을 이용해서 최대 PF를 갖는 사용자 한 명(이하, 'k번째 사용자'라 칭함)을 선택한다. 여기서, 상기 PF 알고리즘은 하기 <수학식 3>과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112006089452345-pat00004
여기서, 상기 Ri(t)는 시간 t에서 사용자 i의 데이터 요구량을 나타내고,
Figure 112006089452345-pat00005
는 시간 t에서 사용자 i의 평균 데이터 사용량을 나타낸다. 즉, 자원할당 비율을 조절하기 위해 이전에 자원을 많이 사용한 사용자에게는 상기 PF가 적게 나타난다.
이후, 상기 기지국은 305단계로 진행하여 상기 k번째 사용자와 상기 활성 널 링을 수행할 사용자들 각각의 채널 조합을 생성하고, 하기 <수학식 4>와 같이 각 채널 조합의 채널 상관 값을 산출한다. 다시 말해, 상기 k번째 사용자(선택된 빔포밍 사용자)와 상기 활성 널링을 수행할 사용자들 각각 사이의 채널 상관도를 산출한다.
Figure 112006089452345-pat00006
여기서, hk는 상기 k번째 사용자의 채널을 나타내고, hj는 상기 활성 널링을 수행할 사용자들 중 j번째 사용자의 채널을 나타낸다.
상기 활성 널링을 수행할 사용자들과 상기 k번째 사용자 사이의 채널 상관값들을 산출한후, 상기 기지국은 307단계로 진행하여 상기 산출된 채널 상관값들 각각과 미리 정해진 기준 값을 비교한다.
만일, 상기 기준 값보다 작은 채널 상관값이 존재할 경우, 상기 기지국은 309단계로 진행하여 상기 k번째 사용자에 대해 빔포밍을 결정하고, 상기 기준값보다 작은 채널 상관값들에 대응하는 활성 널링 사용자들에 대해 활성 널링 빔포밍을 결정한후 본 알고리즘을 종료한다.
한편, 상기 기준 값보다 작은 채널 상관값이 존재하지 않을 경우, 상기 기지국은 311단계로 진행하여 상기 빔포밍을 수행할 사용자들 중 선택된 사용자들(이하 "빔포밍 결정 집합"이라 칭함)과 선택되지 않는 나머지 사용자들 사이의 채널 상관도를 산출한다. 기본적으로, 빔포밍을 위해 선택되는 사용자들 사이에는 채널 상관 도가 적어야 서로 간 간섭 없이 서비스를 제공할 수 있다. 따라서, 상기 빔포밍 결정 집합에 속하는 사용자들 각각과 상기 나머지 사용자들중 소정 기준(순차적 선택)에 의해 선택된 하나의 사용자 사이의 채널 상관값을 산출하고, 그 중 가장 큰 값을 상기 선택된 사용자와 상기 빔포밍 결정 집합과의 채널 상관값으로 저장한다. 이러한 연산을 반복하여 상기 나머지 사용자들 각각에 대한 가장 큰 채널 상관값을 산출한다. 만일, 상기 307단계에서 바로 311단계로 진행한 경우, 상기 빔포밍 결정 집합을 구성하는 사용자 수는 하나(상기 k번째 사용자)가 된다.
상기한 바와 같이, 상기 나머지 사용자들 각각에 대하여 상기 빔포밍 결정 집합과의 채널 상관값을 산출한 후, 상기 기지국은 313단계로 진행하여 상기 산출된 채널 상관값들 각각과 미리 정해진 기준 값을 비교한다.
만일, 상기 기준 값보다 작은 채널 상관값이 존재할 경우, 상기 기지국은 315단계로 진행하여 상기 기준 값보다 작은 채널 상관값들에 대응하는 사용자들 중 우선 순위가 가장 높은 사용자를 하나 선택한다. 이때, 앞서 설명한 바와 같이, PF 알고리즘을 이용해서 우선 순위가 높은 사용자를 선택할 수 있다.
이후, 상기 기지국은 317단계로 진행하여 상기 선택된 사용자를 상기 빔포밍 결정 집합에 포함시킨다. 그리고, 상기 기지국은 상기 311단계로 되돌아가 이하 단계를 재수행한다.
한편, 상기 313단계에서 상기 기준 값보다 작은 채널 상관값이 존재하지 않을 경우, 상기 기지국은 319단계로 진행하여 상기 빔포밍 사용자 집합에 속한 사용자들에 대해 빔포밍을 결정한 후 본 알고리즘을 종료한다.
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 스마트 안테나 시스템에서 활성 널링 사용자와 빔포밍 사용자를 모두 고려한 스케줄링 절차를 도시하고 있다. 특히, 도 4는 활성 널링을 수행할 사용자들과 정상적인 빔포밍을 수행할 사용자들을 동시에 고려하기 위한 것으로, 동일 자원에 대해 동시에 서비스를 제공할 사용자들을 결정하기 위한 알고리즘을 나타낸다. 이하 설명에서, 정상적인 빔포밍을 수행할 사용자의 개수를 M명, 활성 널링을 수행할 사용자의 개수를 N명으로 가정하여 설명한다.
상기 도 4를 참조하면, 상기 기지국은 401단계에서 상기 정상적인 빔포밍을 수행할 사용자들의 채널정보와 상기 활성 널링을 수행할 사용자들의 채널 정보를 수집한다. 여기서, 상기 채널정보는 채널 추정값을 의미한다.
상기 모든 사용자들(빔포밍을 수행할 사용자, 활성 널링을 수행할 사용자)의 채널 정보를 수집한 후, 상기 기지국은 403단계로 진행하여 상기 정상적인 빔포밍을 수행할 사용자들 중 우선 순위가 가장 높은 사용자 한 명을 선택한다. 예를 들어, 상기 PF(Proportional Fairness) 알고리즘을 이용해서 우선순위가 가장 높은 사용자를 선택할 수 있다. 이때, 상기 선택된 사용자를 가지고 "서비스 결정 집합"을 구성한다.
이후, 상기 기지국은 405단계로 진행하여 상기 서비스 결정 집합을 구성하는 사용자들과 선택되지 않은 나머지 사용자들(빔포밍 사용자 및 활성 널링 사용자 포함) 사이의 채널 상관도를 산출한다. 기본적으로, 상기 서비스 결정 집합에 포함되 는 사용자들 사이에는 채널 상관도가 적어야 서로간 간섭 없이 서비스를 제공할 수 있다. 따라서, 상기 서비스 결정 집합에 속하는 사용자들 각각과 상기 나머지 사용자들 중 소정 기준(순차적 선택)에 의해 선택된 하나의 사용자 사이의 채널 상관값을 산출하고, 그 중 가장 큰 값을 상기 선택된 사용자와 상기 서비스 결정 집합과의 채널 상관값으로 저장한다. 이러한 연산을 반복하여 상기 나머지 사용자들 각각에 대하여 상기 서비스 결정 집합과의 채널 상관값을 산출한다. 만일, 상기 403단계에서 바로 상기 405단계로 진행한 경우, 상기 서비스 결정 집합을 구성하는 사용자 수는 하나가 된다.
상기한 바와 같이, 상기 나머지 사용자들 각각에 대하여 상기 서비스 결정 집합과의 채널 상관값을 산출한 후, 상기 기지국은 407단계로 진행하여 상기 산출된 채널 상관값들 각각과 미리 정해진 기준값을 비교한다.
만일, 상기 기준값보다 작은 채널 상관값이 존재할 경우, 상기 기지국은 409단계로 진행하여 상기 기준값보다 작은 채널 상관값들에 대응하는 사용자들을 빔포밍 사용자들과 활성 널링 사용자들로 분류한다. 그리고, 상기 기지국은 상기 분류된 빔포밍 사용자들 중 PF가 가장 큰 사용자(제1사용자라 칭함)를 선택하고, 상기 분류된 활성 널링 사용자들중 채널 상태가 가장 좋은 사용자(제2사용자라 칭함)를 선택한다.
이후, 상기 기지국은 411단계로 진행하여 상기 제1사용자와 상기 제2사용자 중 상기 405단계에서 산출된 채널 상관값이 더 작은 사용자를 선택한다. 그리고, 상기 기지국은 413단계로 진행하여 상기 선택된 사용자를 상기 서비스 결정 집합에 포함시킨다. 이때, 상기 서비스 결정 집합에 포함되는 사용자는 빔포밍 사용자 혹은 활성널링 사용자일수 있다. 그리고, 상기 기지국은 상기 405단계로 되돌아가 이하 단계를 재수행한다.
한편, 상기 407단계에서 상기 기준값보다 작은 채널 상관값이 존재하지 않을 경우, 상기 기지국은 453단계로 진행하여 상기 서비스 결정 집합에 속하는 사용자들에 대한 서비스를 확정한다. 다시 말해, 상기 서비스 결정 집합에 속한 사용자들 중 활성 널링 사용자들에게는 활성 널링 빔포밍을 결정하고, 빔포밍 사용자들에게는 대해 빔포밍을 결정한후 본 알고리즘을 종료한다
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 스마트 안테나 시스템에서 기지국의 블록 구성을 도시하고 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 기지국은 우선 순위 결정기(501), 채널 상관기(503), 사용자 선택기(505), 빔계수 생성기(507), 채널 추정기(509) 및 곱셈기(511)를 포함하여 구성된다.
도 5를 참조하면, 먼저 사용자 선택기(505)는 상술한 도 3의 알고리즘 혹은 도 4의 알고리즘에 근거해서 동일한 자원에 대해 동시에 서비스할 사용자들을 선택한다. 이때, 선택되는 사용자는 빔포밍 사용자 및 활성널링 사용자를 포함한다.
상기 도 3 또는 상기 도 4의 알고리즘을 수행함에 있어서, 채널 상관 연산이 필요할 경우, 상기 사용자 선택기(505)는 채널 상관기(503)로 채널 상관도가 필요한 사용자 조합들을 제공하고, 상기 채널 상관기(503)로부터 해당 채널 상관값들을 획득한다. 또한, 상기 도 3 또는 상기 도 4의 알고리즘을 수행함에 있어서, PF 알고리즘에 근거한 사용자 선택이 필요한 경우, 상기 사용자 선택기(505)는 우선순위 결정기(501)로 PF 알고리즘을 수행할 사용자들의 집합을 제공하고, 상기 우선순위 결정기(501)로부터 PF 알고리즘에 근거하여 선택된 사용자를 입력받는다.
채널추정기(309)는 각 단말로부터 수신되는 신호를 이용해서 각 단말의 채널을 추정한다. 상기 채널 상관기(303)는 상기 채널 추정기(309)로부터 각 단말의 채널 추정값을 입력받고, 상기 사용자 선택기(505)의 요청에 따라 채널 상관을 수행하고, 그 결과를 상기 사용자 선택기(505)로 제공한다. 상기 우선 순위 결정기(501)는 상기 사용자 선택기(505)의 요청에 따라 PF 알고리즘을 수행하고, 그 결과를 상기 사용자 선택기(505)로 제공한다.
상기 도 3 또는 도 4의 알고리즘을 수행하여 최종적으로 서비스할 사용자들이 선택되면, 상기 사용자 선택기(505)는 빔계수 생성기(507)로 사용자 선택 신호를 발생한다.
상기 빔계수 생성기(507)는 상기 사용자 선택기(505)로부터의 사용자 선택 신호에 따라 해당 사용자들 각각에 적용할 빔계수를 생성한다. 이때, 상기 빔계수 생성기(507)는 상기 채널 추정기(509)로부터의 채널 추정값들을 이용해서 빔계수를 생성할 수 있으며, 빔포밍 사용자에 대해서는 정상적인 빔계수를 생성하고, 활성널링 사용자에 대해서는 활성 널링된 빔계수를 생성한다. 이렇게 생성된 빔계수는 곱셈기(311)로 제공된다.
상기 곱셈기(311)는 상기 빔계수 생성기(307)로부터의 빔계수와 전송할 사용 자 정보신호를 곱해 출력한다. 즉, 상기 곱셈기(311)는 각 단말로 전송되는 신호에 대해 빔을 형성하는 기능을 수행한다. 한편, 상기 곱셈기(311)에서 출력되는 신호는 이후의 기저대역 신호 처리(예 : IFFT연산)를 거치고, DAC(Digital to Analog Converter) 및 RF(Radio Frequency)처리된후 안테나를 통해 송신된다.
또한, 본 발명의 실시예들은 컴퓨터 읽기 가능한(computer-readable) 기록매체(recording medium) 상의 컴퓨터 읽기 가능한 코드(computer-readable codes)로서 구체화될 수 있다. 상기 컴퓨터 읽기 가능한 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의해 이후 독출될 수 있는 데이터를 저장할 수 있는 데이터 저장 장치이다. 예를 들어,상기 컴퓨터 읽기 가능한 기록 매체는 ROM(Read-Only Memory), RAM(Random Access Memory), CD-ROM, 마그네틱 테잎(magnetic tape), 플로피 디스크(floppy disc), 광(optical) 데이터 저장 장치, 캐리어 웨이브(carrier wave) 등을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 캐피리 웨이브는 인터넷 또는 무선 전송 경로를 통한 데이터 전송을 나타낸다. 상기 컴퓨터 읽기 가능한 기록 매체는 또한 상기 컴퓨터 읽기 가능한 코드가 분산된 형태로 저장 및 실행되기 위해서 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템을 통해 분산될 수 있다. 또한, 본 발명을 달성하기 위한 기능 프로그램(function programs), 코드(codes) 그리고 코드 세그먼트(code segments)는 본 발명이 속한 기술 분야에서 숙련된 프로그래머에 의해 발명의 범위 내에서 쉽게 구성될수 있다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
상술한 바와 같이, 스마트 안테나 시스템에서 상기 단말의 수신 성능에 영향을 미치는 인접 기지국의 간섭을 제거하여 상기 단말의 수신 성능을 향상시키기 위해 스케줄링을 수행함으로써, 단말이 셀 경계에 위치하여 신호대 간섭비(Carrier to Interference ratio)가 일정수준 이하로 내려가 통신이 단절되는 것을 방지할 수 있는 이점이 있다. 특히, 본 발명은 정상적인 빔포밍 사용자와 활성 널링 사용자가 혼재하는 시스템에서, 동일 자원에 대해 서로 간섭을 주지 않는 사용자들을 선택할 수 있는 기준을 제안함으로써, 자원을 보다 효율적으로 사용할 수 있는 이점이 있다.

Claims (27)

  1. 스마트 안테나 시스템에서 송신 방법에 있어서,
    정상적인 빔포밍을 수행할 사용자들 중 소정 기준에 의해 하나를 선택하는 과정과,
    상기 선택된 빔포밍 사용자의 채널값과 활성널링을 수행할 사용자들 각각의 채널값을 상관하여 채널 상관값을 산출하는 과정과,
    상기 산출된 채널 상관값들 각각과 기준값을 비교하는 과정과,
    상기 기준값보다 적은 채널 상관값에 대응하는 활성널링 사용자를 선택하는 과정과,
    상기 선택된 빔포밍 사용자에 대해 정상적인 빔포밍을 결정하고, 상기 선택된 활성널링 사용자에 대해 활성널링 빔포밍을 결정하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 소정 기준은 PF(Proportional Fairness) 선택 알고리즘 또는 순환 순서(Round Robin) 선택 알고리즘인 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 기준값보다 적은 채널 상관값이 존재하지 않으면, 상기 빔포밍을 수행할 사용자들 중 채널 상관도가 적은 사용자들을 선택하여 빔포밍 결정 집합을 구성하는 과정과,
    상기 빔포밍 결정 집합에 속한 사용자들에 대해 정상적인 빔포밍을 결정하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 빔포밍 결정 집합 구성 과정은,
    상기 빔포밍 결정 집합에 포함되지 않은 나머지 사용자들 각각에 대하여 상기 빔포밍 결정 집합과의 채널 상관값을 산출하는 과정과,
    상기 산출된 채널 상관값들 각각을 기준값과 비교하는 과정과,
    상기 기준값보다 작은 채널 상관값이 존재할 경우, 해당 사용자들 중 우선순위를 갖는 하나를 선택하여 상기 빔포밍 결정 집합에 포함시킨후 상기 빔포밍 결정 집합과의 채널 상관값 산출 과정으로 피드백하는 과정과,
    상기 기준값보다 작은 채널 상관값이 존재하지 않을 경우, 상기 빔포밍 결정 집합의 구성을 완료하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 빔포밍 결정 집합의 초기 구성은 상기 정상적인 빔포밍을 수행할 사용자들 중 소정 기준에 의해 선택된 하나의 사용자로 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제6항에 있어서, 상기 빔포밍 결정 집합과의 채널 상관값 산출 과정은,
    상기 나머지 사용자들을 순차로 선택하는 과정과,
    상기 선택된 사용자와 상기 빔포밍 결정 집합에 포함된 사용자들 각각 사이의 채널 상관값을 산출하는 과정과,
    상기 산출된 채널 상관값들중 최대 값을 상기 선택된 사용자와 상기 빔포밍 결정 집합과의 채널 상관값으로 결정하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 정상적인 빔포밍이 결정된 사용자에게 적용할 빔계수 및 상기 활성널링 빔포밍이 결정된 사용자에게 적용할 빔계수를 생성하는 과정과,
    상기 생성된 빔계수들 각각과 해당 사용자 신호를 곱하여 빔을 형성하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 선택된 빔포밍 사용자와 상기 선택된 활성널링 사용자에게 동일한 자원을 통해 동시에 서비스를 제공하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 스마트 안테나 시스템에서 송신 방법에 있어서,
    정상적인 빔포밍을 수행할 사용자들과 활성널링을 수행할 사용자들중 채널 상관도가 적은 사용자들을 선택하여 서비스 결정 집합을 구성하는 과정과,
    상기 서비스 결정 집합에 포함된 사용자들중 빔포밍 사용자에 대해 정상적인 빔포밍을 결정하고, 활성널링 사용자에 대해 활성널링 빔포밍을 결정하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 서비스 결정 집합 구성 과정은,
    상기 서비스 결정 집합에 포함되지 않은 나머지 사용자들 각각에 대하여 상기 서비스 결정 집합과의 채널 상관값을 산출하는 과정과,
    상기 산출된 채널 상관값들 각각을 기준값과 비교하는 과정과,
    상기 기준값보다 작은 채널 상관값이 존재할 경우, 해당 사용자들중 우선순위를 갖는 하나를 선택하여 상기 서비스 결정 집합에 포함시킨후 상기 서비스 결정 집합과의 채널 상관값 산출 과정으로 피드백하는 과정과,
    상기 기준값보다 작은 채널 상관값이 존재하지 않을 경우, 상기 서비스 결정 집합의 구성을 완료하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 서비스 결정 집합의 초기 구성은 상기 정상적인 빔포밍을 수행할 사용자들 중 소정 기준에 의해 선택된 하나의 사용자로 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 소정 기준은 PF(Proportional Fairness) 선택 알고리즘 또는 순환 순서(Round Robin) 선택 알고리즘인 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제12항에 있어서, 상기 서비스 결정 집합과의 채널 상관값 산출 과정은,
    상기 나머지 사용자들을 순차로 선택하는 과정과,
    상기 선택된 사용자와 상기 서비스 결정 집합에 포함된 사용자들 각각 사이의 채널 상관값을 산출하는 과정과,
    상기 산출된 채널 상관값들중 최대 값을 상기 선택된 사용자와 상기 서비스 결정 집합과의 채널 상관값으로 결정하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제12항에 있어서, 상기 피드백하는 과정은,
    상기 기준값보다 작은 채널 상관값이 존재할 경우, 해당 사용자들을 빔포밍 사용자와 활성널링 사용자로 분류하는 과정과,
    상기 분류된 빔포밍 사용자들중 우선순위가 가장 높은 사용자(제1사용자)를 선택하는 과정과,
    상기 분류된 활성널링 사용자들중 채널상태가 가장 좋은 사용자(제2사용자)를 선택하는 과정과,
    상기 제1사용자와 상기 제2사용자 중 상기 서비스 결정 집합과의 채널상관값이 적은 사용자를 선택하는 과정과,
    상기 선택된 사용자를 상기 서비스 결정 집합에 포함시킨후 상기 서비스 결정 집합과의 채널 상관값 산출 과정으로 피드백하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제11항에 있어서,
    상기 서비스 결정 집합에 포함된 사용자들에게 동일한 자원을 통해 동시에 서비스를 제공하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 활성널링을 수행할 사용자를 포함하는 스마트 안테나 시스템에서 기지국에 있어서,
    정상적인 빔포밍을 수행할 사용자들중 소정 기준에 의해 하나를 선택하고, 상기 선택된 빔포밍 사용자와 상기 활성널링을 수행할 사용자들 각각 사이의 채널 상관값을 산출하고, 상기 산출된 채널 상관값들과 기준값을 비교하며, 상기 기준값보다 적은 채널 상관값에 대응하는 활성널링 사용자를 선택하는 사용자 선택기와,
    상기 선택된 빔포밍 사용자 및 상기 선택된 활성널링 사용자에 대한 빔계수를 생성하는 빔계수 생성기와,
    상기 빔계수 생성기로부터의 빔계수들 각각과 해당 사용자 신호를 곱해 빔을 형성하는 곱셈기를 포함하는 것을 특징으로 하는 기지국.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 소정 기준은 PF(Proportional Fairness) 선택 알고리즘 또는 순환 순서(Round Robin) 선택 알고리즘인 것을 특징으로 하는 기지국.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 정상적인 빔포밍을 수행할 사용자들 및 상기 활성널링을 수행할 사용자들의 채널값을 추정하기 위한 채널추정기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기지국.
  21. 삭제
  22. 제20항에 있어서,
    상기 빔계수 생성기는 상기 채널추정기로부터의 채널 추정값을 이용하여 빔계수를 생성하는 것을 특징으로 하는 기지국.
  23. 제18항에 있어서, 상기 사용자 선택기는,
    상기 기준값보다 적은 채널 상관값이 존재하지 않으면, 상기 빔포밍을 수행할 사용자들중 채널 상관도가 적은 사용자들을 선택하고, 상기 빔계수 생성기로 상기 사용자 선택 정보를 발생하는 것을 특징으로 하는 기지국.
  24. 스마트 안테나 시스템에서 기지국에 있어서,
    정상적인 빔포밍을 수행할 사용자들과 활성널링을 수행할 사용자들중 채널 상관도가 적은 사용자들을 선택하여 서비스 결정 집합을 구성하는 사용자 선택기와,
    상기 서비스 결정 집합에 포함된 사용자들에 대한 빔계수를 생성하는 빔계수 생성기와,
    상기 빔계수 생성기로부터의 빔계수들 각각과 해당 사용자 신호를 곱해 빔을 형성하는 곱셈기를 포함하는 것을 특징으로 하는 기지국.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 정상적인 빔포밍을 수행할 사용자들 및 상기 활성널링을 수행할 사용자들의 채널값을 추정하기 위한 채널추정기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기지국.
  26. 제25항에 있어서,
    상기 빔계수 생성기는 상기 채널추정기로부터의 채널 추정값을 이용하여 빔계수를 생성하는 것을 특징으로 하는 기지국.
  27. 제24항에 있어서, 상기 사용자 선택기는,
    상기 서비스 결정 집합에 포함되지 않은 사용자들 각각에 대하여 상기 서비스 결정 집합과의 채널 상관값을 산출하고, 상기 산출된 채널 상관값들을 기준값과 비교하며, 상기 기준값보다 작은 채널 상관값이 존재할 경우 상기 서비스 결정 집합을 갱신하는 것을 특징으로 하는 기지국.
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