KR101219985B1 - 간섭 제거 방식을 이용한 스케줄링 방법 및 장치 - Google Patents

간섭 제거 방식을 이용한 스케줄링 방법 및 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101219985B1
KR101219985B1 KR1020120018698A KR20120018698A KR101219985B1 KR 101219985 B1 KR101219985 B1 KR 101219985B1 KR 1020120018698 A KR1020120018698 A KR 1020120018698A KR 20120018698 A KR20120018698 A KR 20120018698A KR 101219985 B1 KR101219985 B1 KR 101219985B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
user
signal
scheduling
users
interference
Prior art date
Application number
KR1020120018698A
Other languages
English (en)
Inventor
권혁찬
김영초
이정승
Original Assignee
에릭슨 엘지 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 에릭슨 엘지 주식회사 filed Critical 에릭슨 엘지 주식회사
Application granted granted Critical
Publication of KR101219985B1 publication Critical patent/KR101219985B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W72/00—Local resource management
    • H04W72/20—Control channels or signalling for resource management
    • H04W72/21—Control channels or signalling for resource management in the uplink direction of a wireless link, i.e. towards the network
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W52/00—Power management, e.g. TPC [Transmission Power Control], power saving or power classes
    • H04W52/02—Power saving arrangements
    • H04W52/0209—Power saving arrangements in terminal devices
    • H04W52/0251—Power saving arrangements in terminal devices using monitoring of local events, e.g. events related to user activity
    • H04W52/0258—Power saving arrangements in terminal devices using monitoring of local events, e.g. events related to user activity controlling an operation mode according to history or models of usage information, e.g. activity schedule or time of day
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W52/00—Power management, e.g. TPC [Transmission Power Control], power saving or power classes
    • H04W52/04—TPC
    • H04W52/18—TPC being performed according to specific parameters
    • H04W52/26—TPC being performed according to specific parameters using transmission rate or quality of service QoS [Quality of Service]
    • H04W52/262—TPC being performed according to specific parameters using transmission rate or quality of service QoS [Quality of Service] taking into account adaptive modulation and coding [AMC] scheme

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

본 발명 감산형 간섭 제거 방식을 이용한 스케줄링 방법 및 장치에 관한 것이다. 본 발명의 스케쥴링 장치는, 신호를 전송하는 적어도 두 사용자의 송신 전력 및 버퍼(buffer)를 고려하여 사용자별 송신 부호화율(MCS: modulation and coding rate set)을 설정하고, 사용자별 MCS를 고려하여 목표 신호대간섭비(Target SIR: signal-to-interference ratio)를 설정하고, 목표 신호대간섭비를 고려하여 신호를 전송하는 적어도 두 사용자 중 동일한 주파수 대역을 동일한 시간대에 사용하기 위한 사용자 페어(user pair)를 이루는 두 사용자를 설정하며, 사용자 페어를 이루는 사용자 중 어느 하나의 사용자의 수신신호 신뢰도를 향상시킬 수 있도록 스케쥴링을 수행한다.

Description

간섭 제거 방식을 이용한 스케줄링 방법 및 장치{SCHEDULING METHODS AND APPARATUS FOR USING INTERFERENCE CANCELLING}
본 발명 LTE(long term evolution)에 관한 것으로, 특히 감산형 간섭 제거 방식을 이용한 스케줄링 방법 및 장치에 관한 것이다.
"본 연구는 방송통신위원회의 차세대통신네트워크원천기술개발사업의 연구결과로 수행되었음"(KCA-2011-10913-04002)
무선통신 시장이 급성장하고 무선 환경에서의 다양한 멀티미디어 서비스의 요구에 의해 데이터 전송의 대용량화 및 고속화가 진행되고 있다. 따라서 한정된 주파수를 효율적으로 사용할 수 있는 방법이 가장 시급하게 해결해야 할 과제로 떠오르고 있지만 무선통신의 채널 환경은 유선통신의 채널 환경과 달리 전파 감쇠, 쉐도잉(shadowing), 시변 잡음, 다중 경로 간섭, 다중 사용자 간섭 등에 의해 낮은 신뢰도를 나타낸다. 따라서 무선통신의 낮은 신뢰도를 극복하기 위해서 한정된 주파수 자원을 효율적으로 사용하는 다양한 기법이 연구되어 왔다.
다중 송수신(MIMO; multiple input multiple output) 안테나 시스템은 송수신 장치에 복수개의 안테나를 포함하는 시스템으로, 각 송신 안테나를 이용하여 독립적인 정보를 전송하여 제한된 주파수 환경에서 고속의 데이터 전송을 가능하게 한다. MIMO 송신 정보를 검출하는 방법은 크게 두 가지로 나눌 수가 있다. 첫째는, 여러 안테나로부터의 수신 채널들의 상호 연관성으로부터 매트릭스(Matrix) 역행렬 계산을 수행함으로써 다중 신호를 검출하는 비 감산형 간섭 제거 방식인 비 감산형 다중 신호 검출 방식 (One-shot multiple-antenna detection method)이고, 둘째는, 먼저 하나의 수신 안테나에 대하여 수신 신호를 검출한 이후에 검출된 신호의 결과값을 이용하여 해당 안테나로부터 수신된 신호를 재구성하여 빼 줌으로써, 다른 안테나에 대한 간섭 신호를 제거하는 감산형 간섭 제거 방식 (subtractive interference cancellation method)이 있다.
일반적인 간섭 제거 방식의 필수 요소인 직교성이 좋은 스케쥴링 사용자 페어(scheduling user pair)를 찾는 것은 스케쥴러의 복잡도를 크게 증가시킨다. 즉, 매 스케쥴링 주기마다 스케쥴링 후보군들 간의 직교성을 모두 구해야 하는 단점을 갖는다. 가령, 스케쥴링에 고려되는 후보 사용자가 N명이라면, N*(N-1)/2의 직교성 테스트를 통해서 도출된 결과값들로 적절한 스케쥴링 사용자 페어를 찾아야 하기 때문이다. 일반적으로 LTE 기지국 내의 사용자는 수백명이기 때문에, 직교성 테스트의 구현 복잡도는 MU-MIMO 스케쥴링 방식의 실제 사용을 저해하는 중요 요소이다.
실제 무선통신 시스템은 직교성을 구하지 않고 직교성에 대한 랜덤 스케쥴링을 수행하는 것이 일반적이다. 도 1은 SIMO 스케쥴링 방식을 사용했을 경우와 두 사용자를 랜덤하게 선택하여 MU-MIMO 스케쥴링 방식을 사용했을 경우의 비 감산형 간섭 제거 장치의 성능을 보여준다. 도 1에서는 16QAM(quadrature amplitude modulation) 코딩율(Coding Rate)은 0.5로, 사용된 업링크 자원 블록(uplink resource block)은 48개로 가정하였다. 도 1에서 보이는 바와 같이 SIMO 스케쥴링 방식 사용자를 MU-MIMO 스케쥴링 방식을 이용하여 스케줄링하였을 경우에는 약 6dB의 추가적인 전력이 필요하게 된다. 이는 사용자를 랜덤하게 선택하였을 경우에 두 사용자의 채널값 사이에 연관 관계가 등화기(equalizer)를 통과한 이후의 신호에 간섭 성분이 남아있게 되어 성능이 열화 됨을 보여준다. 이러한 직교성 추정 제외에 따른 성능 열화는 본래 의도하던 MU-MIMO 스케쥴링 방식의 장점을 크게 감소시키는 문제점이 있다.
한국 공개 특허 제10-2010-0013927호 (2010.02.10. 공개)
본 발명에서는 감산형 간섭 제거 방식을 이용한 스케줄링 방법 및 장치를 제공한다.
본 발명의 간섭 제거 방식을 이용한 스케쥴링 장치는, 신호를 전송하는 적어도 두 사용자의 송신 전력 및 버퍼(buffer)를 고려하여 사용자별 변조 및 코딩 기법(MCS: modulation and coding scheme)을 설정하는 MCS 설정부; 상기 사용자별 MCS를 고려하여 목표 신호대간섭비(Target SIR: signal-to-interference ratio)를 설정하는 SIR 설정부; 상기 목표 신호대간섭비를 고려하여 상기 신호를 전송하는 적어도 두 사용자 중 동일한 주파수 대역을 동일한 시간대에 사용하기 위한 사용자 페어(user pair)를 이루는 두 사용자를 설정하는 사용자 페어링부; 및 상기 사용자 페어를 이루는 사용자 중 어느 하나의 사용자의 수신신호 신뢰도를 향상시킬 수 있도록 스케쥴링을 수행하는 제어부를 포함한다.
또한 본 발명의 간섭 제거 방식을 이용한 스케줄링 방법은, a) 신호를 전송하는 적어도 두 사용자 중 동일한 주파수 대역을 동일한 시간대에 사용하기 위한 사용자 페어(user pair)를 이루는 두 사용자를 선정하는 단계; 및 b) 상기 사용자 페어를 이루는 사용자 중 어느 하나의 사용자의 수신신호 신뢰도를 향상시킬 수 있도록 스케쥴링을 수행하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따르면, 특정 사용자의 신호가 신뢰도가 높게(reliable) 전송되어 제거되는 효과가 증대되어 다른 사용자의 신호 또한 수신 성능이 향상되는 효과가 있으며, 시스템의 처리량(throughput)이 전체적으로 증가하는 효과를 가져온다.
도 1은 SIMO와 랜덤 페어링 MU-MIMO의 링크 성능을 보이는 예시도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 두명의 사용자가 스케줄링되는 MU-MIMO 환경을 보이는 예시도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 SC-FDMA에서 SIMO 수신기 구조를 보이는 블록도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 SC-FDMA에서 MU-MIMO 수신기 구조를 보이는 블록도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 부반송파 매핑과 SC-FDMA 서브프레임 구조를 보이는 예시도.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 MU-MIMO를 위한 감산형 간섭 제거 방식 적용에 따른 수신기 구조를 보이는 블록도.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 간섭 신호 재생성기의 구조를 보이는 블록도.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 3GPP LTE 상향 링크에서의 스케줄링을 보이는 예시도.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 상향링크 스케쥴링 장치의 구성을 보이는 블록도
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 랜덤 스케쥴링과 방법 1의 2dB 부스팅을 적용한 경우의 링크 성능을 보이는 예시도.
도 11은 랜덤 스케쥴링과 방법 1의 2dB 부스팅을 적용한 경우의 링크 성능을 보이는 예시도.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명한다. 다만, 이하의 설명에서는 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 우려가 있는 경우, 널리 알려진 기능이나 구성에 관한 구체적 설명은 생략하기로 한다.
3GPP LTE(3rd generation partnership project long term evolution) 시스템은 광대역 주파수에 적합하도록 송수신 방식을 CDMA(code divison multiple access)가 아닌 하향 OFDMA(orthogonal frequency division multiple acces) 방식과 상향 SC-FDMA(single carrier frequency division multiple access) 방식을 사용한다. 이 외에도 주파수 효율을 극대화하기 위하여 상하향 링크에 MIMO(multiple input multiple output) 방식을 적용하고 있는데, 특히 상향 링크에서는 다중 사용자 MIMO(MU-MIMO; multi-user MIMO)를 적용하여 주파수 효율을 향상시킨다. 이러한 MU-MIMO는 도 2에서 보이는 바와 같이 송신 안테나가 서로 다른 단말기에 있는 것을 가정하고 있으며, 수학식 1과 같은 채널 추정값을 의미하는 채널 응답을 갖는다.
Figure 112012014980920-pat00001
수학식 1에서, Hn은 n 단말의 채널 응답을 나타내고, hxy는 y 송신 안테나 및 x 수신 안테나에 대한 채널 응답을 나타낸다. 즉, H1은 제1 단말(x1)의 채널 응답을 나타내고, H2는 제2 단말(x2)의 채널 응답을 나타낸다. 그리고, h11는 제1 송신 안테나(x1)의 제1 수신 안테나(y1)에 대한 채널 응답이고, h12는 제1 송신 안테나(x1)의 제2 수신 안테나(y2)에 대한 채널 응답이고, h21은 제2 송신 안테나(x2)의 제1 수신 안테나(y1)에 대한 채널 응답이며, h22는 제2 사용자(x2)의 제2 수신 안테나(y2)에 대한 채널 응답을 나타낸다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 3GPP LTE 상향 링크에서 SIMO(single input multiple output) 수신 장치의 구성을 보이는 블록도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에따른 3GPP LTE 상향 링크에서 MU-MIMO 수신 장치의 구성을 보이는 블록도이다. LTE 상향 링크에서는 SC-FDMA 방식을 사용하기 때문에 SIMO 또는 MU-MIMO 수신 장치에서 기저대역 수신신호는 CP(cyclic prefix) 제거부 및 FFT부(fast Fourier transform unit)를 통과한다. CP 제거부는 수신신호에 다중 경로 채널에 의한 간섭을 없애주기 위해 포함된 CP를 제거한다. FFT부는 시간 영역의 신호를 주파수 영역의 신호로 변환하여 수학식 2에서와 같이 표현되는 변환신호 R(k)를 형성한다.
Figure 112012014980920-pat00002
수학식 2에서 N은 시스템 대역폭에 따라 결정되는 FFT 크기이며, 특히 10Mhz 대역폭에서는 1024의 값을 갖는다.
부반송파 디맵핑부(subcarrier demapping unit)는 변환신호 R(k)에서 단말이 전송한 부반송파의 신호만을 추출하여 다음의 수학식 3과 같이 표현되는 디맵핑 신호 Y(k)를 형성한다. 도 5에서 보이는 바와 같이 수신단은 어느 부반송파가 추출되어야 하는지를 보여주는데 수신 장치는 N_Offset과 Nu의 값을 이용하여 특정 사용자의 신호만을 얻을 수 있다.
Figure 112012014980920-pat00003
수학식 3에서 Nu는 송신단에 할당된 부반송파의 총 개수를 나타내고, N_Offset은 부반송파의 시작위치를 나타낸다.
채널 추정부는 디맵핑 신호를 수신하고, 각 단말에 대응하는 채널값을 추정한다. SIMO 또는 MU-MIMO 등화부는 채널 추정값을 의미하는 채널응답 H(k)와 디맵핑 신호 Y(k)를 수신하고 무선 채널이 보상된 채널 보상 신호 X(k)를 형성하기 위한 등화 과정(equalizing)을 수행한다. 채널 보상 신호는 도 3 및 도 4에서 보이는 바와 같이 단말별로 형성된다. 복잡도가 크지 않은 비 감산형 간섭 제거 방식의 일종인 MMSE(Minimum Mean Squared Error) 방식을 사용하면 SIMO 또는 MU-MIMO 스케쥴링 방식에서의 채널 보상 신호는 다음의 수학식 4에서 보이는 바와 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112012014980920-pat00004
Figure 112012014980920-pat00005
Figure 112012014980920-pat00006
수학식 4에서,
Figure 112012014980920-pat00007
는 SIMO 스케쥴링 방식에서의 채널 보상 신호를 나타내고,
Figure 112012014980920-pat00008
는 MU-MIMO 스케쥴링 방식에서의 채널 보상 신호를 나타내고,
Figure 112012014980920-pat00009
은 백색잡음의 전력을 나타내며, Y(k)는 디맵핑 신호의 신호 벡터를 나타낸다. MU-MIMO 등화부의 채널 보상 신호를 보면 두 사용자 신호들이 겪는 채널 특성 사이에 연관되는 값에 의한 간섭이 채널 보상 신호에 남게 되며, 간섭의 크기에 따라서 수신 장치 성능이 좌우된다.
SIMO 또는 MU-MIMO 등화부를 통과한 이후에는 IDFT부, 복조부 및 디코딩부를 통과한다.
IDFT부(Inverse Discrete Fourier Transforming unit)는 주파수 영역의 채널 보상 신호 X(k)를 시간 영역 채널 보상 신호로 변환한다. 복조부(demodulator)는 시간 영역 채널의 보상 신호를 복조하여 복조 신호를 형성한다. 디코딩부(decoding unit)는 복조 신호를 복호화하여 각 단말별 수신데이터를 형성한다. CRC(cyclic redundancy check) 검사부는 각 단말별 수신데이터의 CRC를 검사한다. CRC에 이상이 없을 경우(CRC OK)에는 수신데이터에 에러가 없는 것으로 판단하고, CRC에 이상이 있을 경우(CRC NOK)에는 수신데이터에 에러가 있는 것으로 판단한다.
도 4의 MU-MIMO 스케쥴링 방식 수신 장치는 IDFT부, 복조부, 디코딩부 및 CRC 검사부를 단말의 개수에 따라 2개씩 포함하고 있지만, 이에 한정되지 않고 수신하는 단말의 개수에 따라서 IDFT부, 복조부, 디코딩부 및 CRC 검사부가 다수개 존재할 수 있다.
한편, 감산형 간섭 제거 방식을 사용하면 도 6에서 보이는 바와 같이 수신 장치를 구성할 수 있다. 감산형 간섭 제거 방식의 수신 장치에서는 각 사용자(UE1, UE2)의 수신데이터를 이용하여 각 사용자(UE1, UE2)에 대한 간섭신호를 생성한다. 예를 들어, 두 명의 사용자만 존재한다고 가정한다면 두 명의 사용자 각각에 대한 간섭신호를 모두 생성한다. 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 간섭신호 생성 방법의 절차를 보이는 도면이다. 간섭신호 생성부는 우선 각 단말별 수신데이터에 대해 코딩 블록 생성, CRC 생성, 터보 인코딩(turbo encoding), 데이터 변조(data modulation) 및 DFT(discrete fourier transform) 과정을 수행하고, SIMO 또는 MU-MIMO 수신 장치의 채널 추정부로부터 각 단말별 수신데이터의 채널 추정값(H(k))을 수신하여 DFT가 완료된 각 단말별 수신데이터로부터 간섭신호를 생성한다. 간섭 제거부는 생성된 간섭신호들을 이용하여 저장된 수신신호로부터 다른 사용자 신호의 간섭을 제거하는 역할을 한다. 따라서 각 사용자마다 제거되는 간섭 신호가 다르므로 간섭 제거된 이후의 신호들은 서로 다르게 되며, 이 신호는 각 사용자의 SIMO 등화부의 입력으로 사용한다.
기지국의 수신 안테나가 2개이고 도 8에서 보이는 바와 같이 상향링크 스케줄러가 자원을 할당하였다고 가정하면 UE1, UE4~6은 SIMO 스케쥴링 방식을 이용하고, UE2와 UE3은 동일한 주파수 대역을 동일한 시간대에 사용하는 스케쥴링 사용자 페어(scheduling user pair)를 이루는 두 사용자이므로 MU-MIMO 스케쥴링 방식을 이용한다. SIMO 스케쥴링 방식으로 자원을 할당받은 사용자 간에는 주파수 대역의 부반송파로 구분되므로 상호 간섭이 존재하지 않으나 MU-MIMO 스케쥴링 방식으로 자원을 할당받은 사용자 간에는 상호 간섭이 존재한다. 일 실시예로서, MU-MIMO 스케쥴링 방식을 통해 CRC 검사를 수행하였을 경우 UE2의 수신데이터에만 CRC에 이상이 없다고 가정을 하면 간섭신호 생성부는 UE2의 수신데이터를 이용하여 간섭신호를 생성한다. MU-MIMO 채널 추정부에서 판단한 채널 추정값인 채널응답(H(k))이 수학식 5와 같으면 간섭신호 생성에는 UE2의 채널응답인 H2(k)가 사용되고 간섭 제거된 신호가 입력되는 SIMO 등화부에서는 UE3의 채널응답인 H3(k)가 사용된다. 간섭신호 생성부에 의해 형성된 간섭신호(I(k))는 UE2의 신호를 나타낸다. 간섭 제거부는 UE2와 UE3의 모든 신호가 혼합되어 있는 디맵핑 신호 Y(k)에서 간섭신호(I(k))를 제거하여 간섭 제거 신호 Y'(k)를 형성한다. 간섭 제거 신호에는 UE3의 신호만 남게 된다. 간섭 제거 신호 Y'(k)는 SIMO 등화부, IDFT부, 복조부, 디코딩부, CRC 검사부를 통과하여 UE3의 수신테이터를 얻게 된다.
Figure 112012014980920-pat00010
SIMO 스케쥴링 방식에서는 사용자 단말(UE: user equipment) 버퍼(buffer) 상태 및 사용자 단말 송신 전력(Tx power)을 고려한 전력 제어의 두 가지 사항을 고려하여 변조 및 송신 기법(MCS: modulation and coding scheme) 및 사용자 단말 송신 전력을 각 사용자별로 판단하고, 다가올 송신 구간에 대한 스케쥴링(scheduling)을 수행한다. 한편, MU-MIMO 스케쥴링 방식은 SIMO 스케쥴링 방식에서 각 사용자 별로 판단된 MCS 및 사용자 단말 송신 전력 외에 여러 사용자 간의 MU-MIMO 스케쥴링 판단 요소를 설정한 이후, 최종 스케쥴을 결정한다.
(가) MIMO 스케쥴링 방식을 위한 직교성 판단
비 감산형 간섭 제거 방식에서는 채널 매트릭스(Channel matrix)의 랭크(Rank) 혹은 직교성(Orthogonal Factor)이 MIMO 스케쥴링의 중요한 요소가 된다. 즉, 채널 매트릭스의 직교성이 좋은 상태에서는 다중 신호 검출 이후의 신호에 상호 간섭(mutual interference) 성분이 적어서 좋은 성능을 나타내지만, 직교성이 좋지 않은 상태에서는 다중 신호 검출 이후의 신호에 상호 간섭 성분이 크게 남아 있어 수신 성능을 열화시킨다. 따라서 비 감산형 간섭 제거 방식에서는 다중 안테나 채널의 상호 직교 성분을 추정하여 스케쥴링 해주어야 좋은 신호 수신 결과를 얻을 수 있다. 또한 MU-MIMO 스케쥴링 방식으로 설정되어 송신단에서 동시에 전송된 신호가 수신단에서 비슷한 수신 세기로 도착해야만 좋은 수신 성능을 나타낼 수 있다.
한편, 감산형 간섭 제거 방식은 등화 과정(equalizing) 및 디코딩(decoding) 과정 이후의 신호를 사용하여 간섭신호를 생성하고, 서로 다른 사용자의 입력 신호에 대해 생성된 간섭신호를 제거한 후 SIMO 방식 수신을 수행하기 때문에, 간섭신호의 제거 판단 기준이 채널단에서 판단되는 비 감산형 방식보다 간섭신호 추정 신뢰도(reliability)가 높은 장점을 지닌다. 즉, 감산형 간섭 제거 방식은 비 감산형 간섭 제거 방식보다 수신 복잡도가 증가하는 대신에 수신 성능의 향상을 가져오게 된다. 또한, 감산형 간섭 제거 방식에서도 초기에 등화 과정을 통과하므로 직교성 판단 여부가 수신 성능에 큰 영향을 미치게 된다.
(나) 버퍼 및 전력 제어를 고려한 스케쥴링
비 감산형 간섭 제거 방식에서 수신 장치는 사용자 단말의 버퍼 상태 및 송신 전력 세기에 대한 정보를 사용자 단말로부터 수신하여 스케쥴러 내부의 비 감산형 간섭 제거 전송 방식을 사용한 각 MCS별 Target SIR(Signal-to-Interference Ratio)을 고려하여 MCS를 결정한다. 이후 사용자의 간섭 제거 전송 후보군 중 랜덤 스케쥴링(random scheduling)을 이용하여 스케쥴링 사용자 페어를 선정한다.
감산형 간섭 제거 방식에서는 어느 하나의 사용자 수신신호가 신뢰도가 높아 정확하게 복조된다면 이러한 복조 신호가 다른 사용자의 수신신호에서 정확히 제거될 수 있으므로 다른 사용자 수신신호의 복조 신뢰도 역시 상당히 증가하며, 전체적인 셀(cell) 내의 처리량(throughput)을 증가시키는 효과를 얻을 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 상향링크 스케쥴링 장치의 구성을 보이는 블록도이다.
도 9에서 보이는 바와 같이 상향링크 스케쥴링 장치(100)는 MCS 설정부(110), SIR 설정부(120), 사용자 페어링부(130) 및 제어부(140)를 포함한다.
MCS 설정부(110)는 신호를 전송하는 사용자 단말 버퍼 상태 및 사용자 단말 송신 전력을 고려하여 사용자별 변조 및 코딩 기법(MCS: modulation and coding scheme)을 설정한다.
SIR 설정부(120)는 MCS 설정부(110)에서 버퍼 상태 및 송신 전력을 고려하여 설정한 사용자별 MCS를 고려하여 목표 신호대간섭비(Target SIR: signal-to-interference ratio)를 설정한다.
사용자 페어링부(130)는 SIR 설정부(120)에서 사용자별 MCS를 이용하여 설정한 목표 신호대간섭비를 고려하여 신호를 전송하는 다수의 사용자 중에서 동일한 주파수 대역을 동일한 시간대에 사용할 수 있도록 사용자 페어(user pair)를 이루는 두 사용자를 설정한다.
제어부(140)는 사용자 페어링부(130)에서 설정된 사용자 페어를 이루는 사용자 중 어느 하나의 사용자의 수신신호의 신뢰도가 향상될 수 있도록 스케쥴링을 수행한다. 스케쥴링 사용자 페어를 이루는 사용자 중 어느 한 사용자의 수신신호의 신뢰도를 향상시키는 방법은 다음과 같이 두가지로 나눌 수 있다.
(방법 1)
스케쥴링 사용자 페어를 이루는 두 사용자 중에 어느 한 사용자의 송신 전력 세기를 인위적으로 소정값 만큼 높게 조정하여 수신단의 수신신호의 수신 복조 신뢰성을 증대시키는 방법이다. 일 실시예로서, 하기와 같은 방법으로 구현될 수 있다.
1. 동일 수신 환경의 감산형 간섭 제거 장치의 성능, 각 사용자의 송신 전력 및 버퍼를 고려한 사용자별 MCS를 선정하고, Target SIR은 선정된 사용자별 MCS에서 필요한 수신 신호의 SIR을 나타낸다.
2. 1에서 선정된 MCS에 대하여 모든 사용자중에서 충분한 송신 전력 여분이 있는 사용자를 찾는다. 즉, 송신 전력 여분이 임계값 Target_SIR_boost 보다 큰 사용자를 선정한다. 일 실시예로서, 송신 전력 여분 임계값을 나타내는 Target_SIR_boost는 송신 전력 부스팅(boosting)을 고려한 Target SIR일 수 있다. Target_SIR_boost ≤ Tx_power_margin_user 인 조건을 만족하는 사용자의 Target SIR을 Target_SIR_boost를 고려한 값으로 변경한다. 변경된 Target SIR은 수학식 6에서 보이는 바와 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112012014980920-pat00011
수학식 6에서 New_target_SIR은 송신 전력 여분이 임계값보다 큰 사용자의 변경된 Target SIR을 나타내고, Target SIR은 송신 전력 여분이 임계값보다 큰 사용자의 변경되기 전의 Target SIR을 나타내며, Target_SIR_boost는 송신 전력 부스팅을 고려한 Target SIR을 나타낸다.
3. 모든 사용자 중에서 2에서 선정된 사용자를 제외한 사용자를 찾아 MU-MIMO 스케쥴링 사용자 페어로 선정한다.
4. 3에서 선정된 MU-MIMO 스케쥴링 사용자 페어의 사용자 중 어느 한 사용자의 송신 전력 세기를 소정값 증가시킨다.
(방법 2)
스케쥴링 사용자 페어를 이루는 두 사용자 중에 어느 한 사용자의 MCS를 적합한 MCS보다 감소시켜 전송시킴으로써 수신단의 수신 복조 신뢰성을 증대시키는 방법이다. 일 실시예로서, 하기와 같이 구현될 수 있다.
1. 동일 수신 환경의 감산형 간섭 제거 장치의 성능 및 각 사용자의 송신 전력 및 버퍼를 고려한 사용자별 MCS를 선정하고, Target SIR은 선정된 사용자별 MCS에서 필요한 수신 신호의 SIR로 설정한다.
2. 1의 후보 사용자 군에서 적절한 두 사용자를 스케쥴링 사용자 페어로 선정한다.
3. 2에서 선정된 스케쥴링 사용자 페어 중에 어느 한 사용자의 Target SIR를 수학식 7에서와 같이 감소시킨다.
Figure 112012014980920-pat00012
수학식 7에서 New_target_SIR은 스케쥴링 사용자 페어를 이루는 사용자 중 어느 한 사용자의 변경된 Target SIR을 나타내고, Target SIR은 스케쥴링 사용자 페어를 이루는 사용자 중 어느 한 사용자의 변경되기 전의 Target SIR을 나타내며, Target_SIR_boost는 송신 전력 부스팅을 고려한 Target SIR을 나타낸다.
4. 감소된 Target SIR을 고려하여 MCS를 재설정하도록 스케쥴링을 수행한다.
비 감산형 간섭 제거 방식에서, 방법 1과 같이 어느 하나의 사용자에 송신 전력 부스팅(boosting)을 가하는 경우 도 10에서 보이는 바와 같이 부스트 사용자(boost user)는 성능이 좋고 그외의 사용자는 성능이 일정한 특징을 나타낸다. 도 10의 그래프는 도 1의 두 사용자를 랜덤하게 선택하여 MU-MIMO를 사용했을 경우에 하나의 사용자의 송신 전력을 2dB 부스팅한 결과이다.
하지만, 감산형 간섭 제거 방식에서는 하나의 사용자가 신뢰도가 높게 (reliable) 전송되어 제거되는 효과가 증대되어 다른 사용자의 신호 또한 수신 성능이 높아지는 효과를 얻게 된다. 도 11은 도 10과 동일한 조건에서 수신 장치를 감산형 수신 장치로 교체한 경우의 성능을 보이는 그래프이다. 비 감산형 간섭 제거 방식 수신 장치를 사용한 경우와는 달리 감산형 간섭 제거 장치를 사용한 경우 송신 전력의 부스팅 효과가 부스팅 하지 않은 사용자의 수신 성능에도 도움을 줌을 나타낸다. 따라서 부스팅을 사용하는 경우 시스템의 처리량(throughput)이 전체적으로 증가하는 효과를 가져온다.
상기한 실시예는 LTE 상향링크에 대하여 서로 다른 사용자를 스케쥴링하는 MU-MIMO의 스케쥴링 방법을 설명한 것이다. LTE 상향 링크에서는 MU-MIMO 뿐만이 아니라 SU-MIMO(single-user MIMO)도 지원이 가능하도록 표준이 진화되기 때문에 SU-MIMO의 여러 랭크(rank) 사이에서도 상기한 바와 같은 실시예의 적용이 가능하다.
상기 방법들은 특정 실시예들을 통하여 설명되었지만, 상기 방법들은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의해 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 케리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고, 상기 실시예들을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.
본 명세서에서는 본 발명이 일부 실시예들과 관련하여 설명되었지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 이해할 수 있는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 변경이 이루어질 수 있다는 점을 알아야 할 것이다. 또한, 그러한 변형 및 변경은 본 명세서에 첨부된 특허청구의 범위 내에 속하는 것으로 생각되어야 한다.
100: 상향링크 스케쥴링 장치 110: MCS 설정부
120: SIR 설정부 130: 사용자 페어링부
140: 제어부

Claims (8)

  1. 상향링크 스케쥴링 장치로서,
    신호를 전송하는 적어도 두 사용자의 송신 전력 및 버퍼(buffer)를 고려하여 사용자별 변조 및 코딩 기법(MCS: modulation and coding scheme)을 설정하는 MCS 설정부;
    상기 사용자별 MCS를 고려하여 목표 신호대간섭비(Target SIR: signal-to-interference ratio)를 설정하는 SIR 설정부;
    상기 목표 신호대간섭비를 고려하여 상기 신호를 전송하는 적어도 두 사용자 중 동일한 주파수 대역을 동일한 시간대에 사용하기 위한 사용자 페어(user pair)를 이루는 두 사용자를 설정하는 사용자 페어링부; 및
    상기 사용자 페어를 이루는 사용자 중 어느 하나의 사용자의 수신신호 신뢰도를 향상시킬 수 있도록 스케쥴링을 수행하는 제어부를 포함하는, 상향링크 스케쥴링 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 사용자 페어를 이루는 사용자 중 어느 하나의 사용자의 송신 전력 세기를 소정값 증가시키도록 스케쥴링을 수행하는, 상향링크 스케쥴링 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 사용자 페어링부는,
    상기 신호를 전송하는 적어도 두 사용자 중 송신 전력 여분이 임계값 이상인 사용자를 상기 사용자 페어로 선정하는, 상향링크 스케쥴링 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 사용자 페어를 이루는 사용자 중 어느 하나의 사용자의 변조 및 코딩 기법을 소정값 감소시키도록 스케쥴링을 수행하는, 상향링크 스케쥴링 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 사용자 페어를 이루는 사용자 중 어느 하나의 사용자의 송신 전력 부스팅(boosting)을 고려하여 상기 변조 및 코딩 기법을 재설정하도록 스케쥴링을 수행하는, 상향링크 스케쥴링 장치.
  6. 상향링크 스케쥴링 방법으로서,
    a) 신호를 전송하는 적어도 두 사용자 중 동일한 주파수 대역을 동일한 시간대에 사용하기 위한 사용자 페어(user pair)를 이루는 두 사용자를 선정하는 단계; 및
    b) 상기 사용자 페어를 이루는 사용자 중 어느 하나의 사용자의 수신신호 신뢰도를 향상시킬 수 있도록 스케쥴링을 수행하는 단계를 포함하는, 상향링크 스케쥴링 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 단계 b)는,
    상기 사용자 페어를 이루는 사용자 중 어느 하나의 사용자의 송신 전력 세기를 소정값 증가시키도록 스케쥴링을 수행하는 단계를 포함하는, 상향링크 스케쥴링 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 단계 b)는,
    상기 사용자 페어를 이루는 사용자 중 어느 하나의 사용자의 변조 및 코딩 기법을 재설정하도록 스케쥴링하는 단계를 포함하는, 상향링크 스케쥴링 방법.



KR1020120018698A 2011-09-14 2012-02-23 간섭 제거 방식을 이용한 스케줄링 방법 및 장치 KR101219985B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20110092442 2011-09-14
KR1020110092442 2011-09-14

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101219985B1 true KR101219985B1 (ko) 2013-01-21

Family

ID=47841444

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120018698A KR101219985B1 (ko) 2011-09-14 2012-02-23 간섭 제거 방식을 이용한 스케줄링 방법 및 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101219985B1 (ko)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007513572A (ja) * 2003-12-04 2007-05-24 クゥアルコム・インコーポレイテッド 無線ネットワークにおける通信のスケジューリング
KR20070063850A (ko) * 2005-12-15 2007-06-20 삼성전자주식회사 통신 시스템에서 전송률 결정 방법

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007513572A (ja) * 2003-12-04 2007-05-24 クゥアルコム・インコーポレイテッド 無線ネットワークにおける通信のスケジューリング
KR20070063850A (ko) * 2005-12-15 2007-06-20 삼성전자주식회사 통신 시스템에서 전송률 결정 방법

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10356805B2 (en) Methods and systems for scheduling in a virtual MIMO communication environment
Yan et al. Receiver design for downlink non-orthogonal multiple access (NOMA)
Saito et al. Performance and design of SIC receiver for downlink NOMA with open-loop SU-MIMO
US9258041B2 (en) Methods and systems for combined cyclic delay diversity and precoding of radio signals
CN106464322B (zh) 小区内干扰消除以及抑制的信令的方法以及用户设备
JP5119977B2 (ja) 無線リソースの割当制御装置及び方法並びに無線基地局
CN105580433B (zh) 用于网络辅助式干扰消除及抑制的网络信令
US8699319B2 (en) Base station device, reception device, wireless communication system, and wireless communication method
US8446939B2 (en) Channel quality estimation for MLSE MIMO receiver
US11418239B2 (en) Decoding uplink in a massive multiple input multiple output wireless communication system for an open radio access network
Saito et al. Link-level performance of downlink NOMA with SIC receiver considering error vector magnitude
JP2017531363A (ja) 無線通信システムで干渉信号除去及び抑制を用いたダウンリンクデータ受信方法及び装置
JP2009152876A (ja) 無線通信システム、受信装置及び受信方法
CN104081674A (zh) 扩展用于干扰减轻的可寻址的干扰源的集合
US20160254894A1 (en) Communication system, base station apparatus, and terminal apparatus
US20160057760A1 (en) Base station apparatus, terminal apparatus, and communication system
CN106685498A (zh) 一种mimo传输方法和装置
US20070201569A1 (en) Apparatus, method and computer program product providing joint detection for increasing throughout with data in uplink that multiplexes users using codes and that multiplexes users using frequency multiplexing
US20160373204A1 (en) Terminal device, and reception method
Higuchi et al. Non-orthogonal multiple access using intra-beam superposition coding and successive interference cancellation for cellular MIMO downlink
Benjebbour et al. Outdoor experimental trials of advanced downlink NOMA using smartphone-sized devices
CN101902780B (zh) 无线多用户通信的方法及其装置
US8416867B2 (en) Interference cancellation with MU-MIMO scheme in SC-FDMA system
Benjebbour et al. Experimental trials on non-orthogonal multiple access
KR101219985B1 (ko) 간섭 제거 방식을 이용한 스케줄링 방법 및 장치

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
A302 Request for accelerated examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20151211

Year of fee payment: 4

LAPS Lapse due to unpaid annual fee