KR20220060986A - 통신 시스템에서 하향링크 스케쥴링과 협력 전송 방법 및 장치 - Google Patents

통신 시스템에서 하향링크 스케쥴링과 협력 전송 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

통신 시스템에서 하향링크 스케쥴링과 협력 전송 기술이 개시된다. 통신 시스템의 단말의 동작 방법으로서, 기지국별 아날로그 빔 집합들에서 기지국별로 효용 함수에 기반하여 최선 아날로그 빔과 상기 차선 아날로그 빔을 선별하는 단계; 최선 아날로그 빔들에서 최대 효용 함수를 갖는 제1 아날로그 빔에 대하여 해당하는 제1 기지국에 스케쥴링을 요청하는 단계; 상기 제1 아날로그 빔을 송신하는 제1 패널과 다른 제2 패널이 송신하는 상기 최선 아날로그 빔들과 차선 아날로그 빔들에서 효용 함수가 최대인 제2 아날로그 빔에 대하여 해당 제2 기지국에 스케쥴링을 요청하는 단계; 및 상기 제1 아날로그 빔은 상기 제1 패널에 배정하고, 상기 제2 아날로그 빔은 상기 제2 패널에 배정하는 단계를 포함하는, 단말의 동작 방법을 제공할 수 있다.

Description

통신 시스템에서 하향링크 스케쥴링과 협력 전송 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS OF DOWNLINK SCHEDULING AND COORDINATED TRANSMISSION IN COMMUNICATION SYSTEM}
본 발명은 통신 시스템에서 하향링크 스케쥴링과 협력 전송 기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 멀티셀 환경에서 듀얼 안테나 패널을 구비한 단만들에 대한 하향링크 스케쥴링과 협력 전송을 수행하기 위한 통신 시스템에서 하향링크 스케쥴링과 협력 전송 기술에 관한 것이다.
정보통신 기술의 발전과 더불어 다양한 무선 통신 기술이 개발되고 있다. 대표적인 무선 통신 기술로 3GPP(3rd generation partnership project) 표준에서 규정된 LTE(long term evolution), NR(new radio) 등이 있다. LTE는 4G(4th Generation) 무선 통신 기술들 중에서 하나의 무선 통신 기술일 수 있고, NR은 5G(5th Generation) 무선 통신 기술들 중에서 하나의 무선 통신 기술일 수 있다.
4G 통신 시스템(예를 들어, LTE를 지원하는 통신 시스템)의 상용화 이후에 급증하는 무선 데이터의 처리를 위해, 4G 통신 시스템의 주파수 대역(예를 들어, 6GHz 이하의 주파수 대역)뿐만 아니라 4G 통신 시스템의 주파수 대역보다 높은 주파수 대역(예를 들어, 6GHz 이상의 주파수 대역)을 사용하는 5G 통신 시스템(예를 들어, NR을 지원하는 통신 시스템)이 고려되고 있다. 5G 통신 시스템은 eMBB(enhanced Mobile BroadBand), URLLC(Ultra-Reliable and Low Latency Communication) 및 mMTC(massive Machine Type Communication)을 지원할 수 있다.
이와 같은 통신 시스템에서 멀티셀 환경은 다수의 기지국이 물리적 셀 경계를 기반으로 단말에 통신 서비스를 제공하는 환경을 의미할 수 있다. 이와 같은 멀티셀 환경에서 가장 지지를 받는 통신 구현 방식은 밀리미터파(mmWave) 대역에서 하이브리드 빔포밍을 이용한 통신 방식일 수 있다. 현재 하이브리드 빔포밍을 사용하는 일반적인 단말은 두 개의 안테나 패널 중에서 하나를 선택하여 송수신을 수행할 수 있다. 이에 따라 단말이 듀얼 안테나 패널을 모두 사용하는 경우에 그에 따르는 하향링크 스케쥴링과 협력 전송 방법이 필요할 수 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 듀얼 안테나 패널을 구비하여 듀얼 안테나 패널을 모두 사용하는 단만들에 대한 하향링크 스케쥴링과 협력 전송을 수행하도록 하는 통신 시스템에서 하향링크 스케쥴링과 협력 전송 방법 및 장치를 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1 실시예에 따른 통신 시스템에서 하향링크 스케쥴링과 협력 전송 방법은, 통신 시스템의 단말의 동작 방법으로서, 기지국별 아날로그 빔 집합들에서 기지국별로 효용 함수에 기반하여 최선 아날로그 빔과 차선 아날로그 빔을 선별하는 단계; 최선 아날로그 빔들에서 최대 효용 함수를 갖는 제1 아날로그 빔에 대하여 해당하는 제1 기지국에 스케쥴링을 요청하는 단계; 상기 제1 아날로그 빔을 송신하는 제1 패널과 다른 제2 패널이 송신하는 상기 최선 아날로그 빔들과 상기 차선 아날로그 빔들에서 효용 함수가 최대인 제2 아날로그 빔에 대하여 해당 제2 기지국에 스케쥴링을 요청하는 단계; 및 상기 제1 아날로그 빔은 상기 제1 패널에 배정하고, 상기 제2 아날로그 빔은 상기 제2 패널에 배정하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면, 듀얼 안테나 패널을 사용하는 단말이 단일 안테나 패널을 사용하는 단말에 비하여 더 많은 다중화 이득과 다이버시티 이득 등을 추가적으로 얻을 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 듀얼 안테나 패널을 사용하는 단말이 다중화 이득과 다이버시티 이득 등을 추가적으로 얻을 수 있어 이를 활용하여 더 높은 전송률 및 전송 안정성을 얻을 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 하향링크 전송 성능이 하위권에 속했던 단말에 대하여 양측 패널이 서로 다른 기지국에 의해 서비스를 받음으로써 신호 두절(outage) 확률을 낮출 수 있어 단말 사용자 경험을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면 낮은 메모리 복잡도, 연산 복잡도로 아날로그 빔 스위핑 및 배정 방식을 구현할 수 있어 실용적일 수 있다.
도 1은 통신 시스템의 제1 실시예를 도시한 개념도이다.
도 2는 통신 시스템을 구성하는 통신 노드의 제1 실시예를 도시한 블록도이다.
도 3은 기지국의 천정형(ceiling-mount) 방식의 안테나 모듈의 제1 실시예를 도시한 개념도이다.
도 4는 단말의 백투백 방식의 안테나 모듈의 제1 실시예를 도시한 개념도이다.
도 5는 통신 시스템에서 하향링크 스케쥴링과 협력 전송 방법의 제1 실시예를 나타내는 흐름도이다.
도 6은 통신 시스템에서 하향링크 스케쥴링과 협력 전송 방법의 제2 실시예를 나타내는 흐름도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
도 1은 통신 시스템의 제1 실시예를 도시한 개념도이다.
도 1을 참조하면, 통신 시스템(100)은 복수의 통신 노드들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2, 130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6)을 포함할 수 있다. 여기서, 통신 시스템은 "통신 네트워크"로 지칭될 수 있다. 복수의 통신 노드들 각각은 적어도 하나의 통신 프로토콜을 지원할 수 있다. 예를 들어, 복수의 통신 노드들 각각은 CDMA(code division multiple access) 기반의 통신 프로토콜, WCDMA(wideband CDMA) 기반의 통신 프로토콜, TDMA(time division multiple access) 기반의 통신 프로토콜, FDMA(frequency division multiple access) 기반의 통신 프로토콜, OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 기반의 통신 프로토콜, OFDMA(orthogonal frequency division multiple access) 기반의 통신 프로토콜, SC(single carrier)-FDMA 기반의 통신 프로토콜, NOMA(non-orthogonal multiple access) 기반의 통신 프로토콜, SDMA(space division multiple access) 기반의 통신 프로토콜 등을 지원할 수 있다. 복수의 통신 노드들 각각은 다음과 같은 구조를 가질 수 있다.
도 2는 통신 시스템을 구성하는 통신 노드의 제1 실시예를 도시한 블록도이다.
도 2를 참조하면, 통신 노드(200)는 적어도 하나의 프로세서(210), 메모리(220) 및 네트워크와 연결되어 통신을 수행하는 송수신 장치(230)를 포함할 수 있다. 또한, 통신 노드(200)는 입력 인터페이스 장치(240), 출력 인터페이스 장치(250), 저장 장치(260) 등을 더 포함할 수 있다. 통신 노드(200)에 포함된 각각의 구성 요소들은 버스(bus)(270)에 의해 연결되어 서로 통신을 수행할 수 있다. 다만, 통신 노드(200)에 포함된 각각의 구성요소들은 공통 버스(270)가 아니라, 프로세서(210)를 중심으로 개별 인터페이스 또는 개별 버스를 통하여 연결될 수도 있다. 예를 들어, 프로세서(210)는 메모리(220), 송수신 장치(230), 입력 인터페이스 장치(240), 출력 인터페이스 장치(250) 및 저장 장치(260) 중에서 적어도 하나와 전용 인터페이스를 통하여 연결될 수도 있다.
프로세서(210)는 메모리(220) 및 저장 장치(260) 중에서 적어도 하나에 저장된 프로그램 명령(program command)을 실행할 수 있다. 프로세서(210)는 중앙 처리 장치(central processing unit, CPU), 그래픽 처리 장치(graphics processing unit, GPU), 또는 본 발명의 실시예들에 따른 방법들이 수행되는 전용의 프로세서를 의미할 수 있다. 메모리(220) 및 저장 장치(260) 각각은 휘발성 저장 매체 및 비휘발성 저장 매체 중에서 적어도 하나로 구성될 수 있다. 예를 들어, 메모리(220)는 읽기 전용 메모리(read only memory, ROM) 및 랜덤 액세스 메모리(random access memory, RAM) 중에서 적어도 하나로 구성될 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 통신 시스템(100)은 복수의 기지국들(base stations)(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2), 복수의 단말들(terminal)(130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6)을 포함할 수 있다. 제1 기지국(110-1), 제2 기지국(110-2) 및 제3 기지국(110-3) 각각은 매크로 셀(macro cell)을 형성할 수 있다. 제4 기지국(120-1) 및 제5 기지국(120-2) 각각은 스몰 셀(small cell)을 형성할 수 있다. 제1 기지국(110-1)의 커버리지(coverage) 내에 제4 기지국(120-1), 제3 단말(130-3) 및 제4 단말(130-4)이 속할 수 있다. 제2 기지국(110-2)의 커버리지 내에 제2 단말(130-2), 제4 단말(130-4) 및 제5 단말(130-5)이 속할 수 있다. 제3 기지국(110-3)의 커버리지 내에 제5 기지국(120-2), 제4 단말(130-4), 제5 단말(130-5) 및 제6 단말(130-6)이 속할 수 있다. 제4 기지국(120-1)의 커버리지 내에 제1 단말(130-1)이 속할 수 있다. 제5 기지국(120-2)의 커버리지 내에 제6 단말(130-6)이 속할 수 있다.
여기서, 복수의 기지국들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) 각각은 노드B(NodeB), 고도화 노드B(evolved NodeB), BTS(base transceiver station), 무선 기지국(radio base station), 무선 트랜시버(radio transceiver), 액세스 포인트(access point), 액세스 노드(node), 노변 장치(road side unit; RSU), DU(digital unit), CDU(cloud digital unit), RRH(radio remote head), RU(radio unit), TP(transmission point), TRP(transmission and reception point), 중계 노드(relay node) 등으로 지칭될 수 있다. 복수의 단말들(130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6) 각각은 접근 단말(access terminal), 이동 단말(mobile terminal), 스테이션(station), 가입자 스테이션(subscriber station), 이동 스테이션(mobile station), 휴대 가입자 스테이션(portable subscriber station), UE(user equipment), 노드(node), 다바이스(device) 등으로 지칭될 수 있다.
복수의 통신 노드들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2, 130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6) 각각은 셀룰러(cellular) 통신(예를 들어, 3GPP(3rd generation partnership project) 표준에서 규정된 LTE(long term evolution), LTE-A(advanced) 등)을 지원할 수 있다. 복수의 기지국들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) 각각은 서로 다른 주파수 대역에서 동작할 수 있고, 또는 동일한 주파수 대역에서 동작할 수 있다. 복수의 기지국들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) 각각은 아이디얼 백홀(ideal backhaul) 또는 논(non)-아이디얼 백홀을 통해 서로 연결될 수 있고, 아이디얼 백홀 또는 논-아이디얼 백홀을 통해 서로 정보를 교환할 수 있다. 복수의 기지국들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) 각각은 아이디얼 백홀 또는 논-아이디얼 백홀을 통해 코어(core) 네트워크(미도시)와 연결될 수 있다. 복수의 기지국들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) 각각은 코어 네트워크로부터 수신한 신호를 해당 단말(130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6)에 전송할 수 있고, 해당 단말(130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6)로부터 수신한 신호를 코어 네트워크에 전송할 수 있다.
복수의 기지국들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) 각각은 OFDMA 기반의 다운링크(downlink, DL) 전송을 지원할 수 있고, SC-FDMA 기반의 업링크(uplink, UL) 전송을 지원할 수 있다. 또한, 복수의 기지국들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) 각각은 MIMO(multiple input multiple output) 전송(예를 들어, SU(single user)-MIMO, MU(multi user)-MIMO, 대규모(massive) MIMO 등), CoMP(coordinated multipoint) 전송, 캐리어 애그리게이션(carrier aggregation) 전송, 비면허 대역(unlicensed band)에서 전송, 단말 간 직접(device to device, D2D) 통신(또는, ProSe(proximity services) 등을 지원할 수 있다. 여기서, 복수의 단말들(130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6) 각각은 기지국(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2)과 대응하는 동작, 기지국(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2)에 의해 지원되는 동작을 수행할 수 있다.
예를 들어, 제2 기지국(110-2)은 SU-MIMO 방식을 기반으로 신호를 제4 단말(130-4)에 전송할 수 있고, 제4 단말(130-4)은 SU-MIMO 방식에 의해 제2 기지국(110-2)으로부터 신호를 수신할 수 있다. 또는, 제2 기지국(110-2)은 MU-MIMO 방식을 기반으로 신호를 제4 단말(130-4) 및 제5 단말(130-5)에 전송할 수 있고, 제4 단말(130-4) 및 제5 단말(130-5) 각각은 MU-MIMO 방식에 의해 제2 기지국(110-2)으로부터 신호를 수신할 수 있다. 제1 기지국(110-1), 제2 기지국(110-2) 및 제3 기지국(110-3) 각각은 CoMP 방식을 기반으로 신호를 제4 단말(130-4)에 전송할 수 있고, 제4 단말(130-4)은 CoMP 방식에 의해 제1 기지국(110-1), 제2 기지국(110-2) 및 제3 기지국(110-3)으로부터 신호를 수신할 수 있다. 복수의 기지국들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) 각각은 자신의 커버리지 내에 속한 단말(130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6)과 CA 방식을 기반으로 신호를 송수신할 수 있다. 제1 기지국(110-1), 제2 기지국(110-2) 및 제3 기지국(110-3) 각각은 제4 단말(130-4)과 제5 단말(130-5) 간의 D2D 통신을 코디네이션(coordination)할 수 있고, 제4 단말(130-4) 및 제5 단말(130-5) 각각은 제2 기지국(110-2) 및 제3 기지국(110-3) 각각의 코디네이션에 의해 D2D 통신을 수행할 수 있다.
한편, 이와 같은 통신 시스템에서 멀티셀 환경은 다수의 기지국이 물리적 셀 경계를 기반으로 단말에 통신 서비스를 제공하는 환경을 의미할 수 있다. 멀티셀 환경에서 스케쥴링하는 방법은 가장 단순한 라운드 로빈(round robin) 방식에서부터 비례 공평(proportional fair) 방식에 이르기까지 많은 기술들이 존재할 수 있다. 또한, 멀티셀 환경에서 협력 전송 방식은 CoMP 전송, 간섭 정렬 전송 등의 기술들이 존재할 수 있다. 현재 멀티셀 환경에서 가장 지지를 받는 통신 구현 방식은 밀리미터파(mmWave) 대역에서 하이브리드 빔포밍을 이용한 통신 방식일 수 있다. 단말은 밀리미터파 대역을 사용함으로써 안테나 엘리먼트들을 다수 보유하여 한정된 물리적 형태에서 다중 경로 채널을 통해 서로 독립된 신호를 주고받을 수 있다. 이러한 단말의 독립된 입출력은 다이버시티(diversity) 이득 또는 다중화 이득의 추구를 가능하게 해줄 수 있다. 그러나 단말의 개별 안테나 엘리먼트 각각 모두에 RF(radio frequency) 프론트엔드를 연결하는 방식은 과도한 하드웨어적 부담을 초래하기 때문에 이를 보완하기 위한 방식으로 단순한 하드웨어의 아날로그 빔포머에 제어 활용성이 높은 디지털 빔포머를 결합한 하이브리드 빔포밍이 개발되었을 수 있다.
이와 같은 밀리미터파를 이용하는 통신 시스템에서 단말은 통상적으로 백투백(back-to-back) 형태로 붙어 있는 두 개의 안테나 패널을 가질 수 있다. 이와 같은 단말에서 각 안테나 패널은 다수의 안테나 엘리먼트들로 구성할 수 있다. 그리고, 안테나 엘리먼트들은 서로 다른 두 방향으로 정렬된 두 안테나 엘리먼트 집단으로 나뉘어 두 종류의 편파 신호를 수신할 수 있다. 현재 존재하는 통신 시스템에서 하이브리드 빔포밍을 사용하는 일반적인 단말은 두 개의 안테나 패널에서 하나를 선택하여 송수신을 수행할 수 있다. 이에 따라, 단말이 듀얼 안테나 패널을 모두 사용하는 경우에 그에 따르는 하향링크 스케쥴링 및 협력 전송 방법이 필요할 수 있다. 즉, 멀티셀 환경에서 단말이 듀얼 안테나 패널을 장착할 수 있고, 장착한 듀얼 안테나 패널들을 동시에 사용할 수 있는 하드웨어적 수용능력이 있는 경우에 하향링크 스케쥴링 및 협력 전송 방법이 필요할 수 있다. 이러한 필요에 따라 하향링크 신호를 단말이 듀얼 안테나 패널을 통하여 동시에 독립적인 경로로 수신하는 경우에 스케쥴링 방식과 협력 전송 방식을 새로이 정의할 수 있다.
이처럼 새롭게 정의되는 스케쥴링 방식과 협력 전송 방식이 작동하는 통신 환경을 이해하기 위해서는 전형적인 기지국과 단말의 안테나 모듈이 갖는 특성에 대해 이해할 필요가 있을 수 있다. 일반적으로, 안테나 엘리멘트는 파장의 절반의 거리로 떨어져 있으면 채널의 위상이 서로 확률적으로 독립적일 수 있다. 이에 따라, 기지국과 단말은 안테나 모듈에 밀리미터파를 갖는 짧은 파장 특성을 결합하여 많은 수의 안테나 엘리먼트들을 구비할 수 있다. 이처럼 기지국과 단말이 많은 수의 안테나 엘리먼트들을 갖는 경우에 개별 안테나 엘리먼트에 각각 RF 프론트엔드를 장착하게 되면 큰 하드웨어 비용의 부담으로 작용할 수 있다. 이러한 이유로 인해 기지국과 단말은 몇 개의 안테나 엘리먼트들을 묶어 단순한 아날로그 구조를 통한 아날로그 빔포밍을 수행할 수 있고, 안테나 엘리먼트 묶음의 출력 포트에 RF 프론트엔드를 연결하여 디지털 빔포밍을 수행하는 하이브리드 빔포밍 방식을 채용할 수 있다.
도 3은 기지국의 천정형(ceiling-mount) 방식의 안테나 모듈의 제1 실시예를 도시한 개념도이다.
도 3을 참조하면, 기지국의 천정형 방식의 안테나 모듈은 하나의 패널(300)로 이루어져 있으며, 64개의 안테나 엘리멘트들(310)을 구비할 수 있다. 그리고, 64개의 안테나 엘리멘트들(310)의 크기는 파장 단위로 정규화되어 있어 단위 없이 수치로 표시할 수 있다. 이러한 64개의 안테나 엘리멘트들(310)에서 굵은 실선으로 표시한 안테나 엘리멘트들(310)과 가는 실선으로 표시한 안테나 엘리멘트들(310)은 서로 다른 편파를 이용할 수 있다. 그리고, 64개의 안테나 엘리멘트들(310)에서 16개의 안테나 엘리멘트들(310)을 모아서 4개의 안테나 그룹들(320-1~320-4)을 형성할 수 있다. 이와 같은 기지국의 천정형 방식의 안테나 모듈은 동일 안테나 그룹의 동일 편파를 이용하는 안테나 엘리먼트들(310)을 하나의 출력 포트를 갖게 할 수 있다. 이에 따라, 64개의 안테나 엘리멘트들(310)은 8개의 안테나 포트들을 구성할 수 있다.
도 4는 단말의 백투백 방식의 안테나 모듈의 제1 실시예를 도시한 개념도이다.
도 4를 참조하면, 단말의 백투백 방식의 안테나 모듈은 각각 16개의 안테나 엘리멘트들(410)을 포함하는 2개의 패널들(400-1, 400-2)로 구성할 수 있다. 여기서, 안테나 엘리멘트들(410)의 크기는 파장 단위로 정규화되어 있어 단위 없이 수치로 표시할 수 있다. 2개의 패널들(400-1, 400-2)은 반대면을 서로 맞대고 있으나 도면상에서는 이해를 위해 간격이 형성되어 있을 수 있다. 이와 같은 단말의 백투백 방식의 안테나 모듈에서 제1 패널(400-1)은 전면에 굵은 실선으로 표시한 안테나 엘리멘트들(410)과 가는 실선으로 표시한 안테나 엘리멘트들(410)은 서로 다른 편파를 이용할 수 있다. 이와 같은 제1 패널(400-1)은 동일 편파를 이용하는 안테나 엘리멘트들(410)을 아날로그 빔포밍 구조로 묶여 하나의 출력 포트를 갖게 할 수 있다.
이에 따라, 제1 패널(400-1)의 16개의 안테나 엘리멘트들(410)은 2개의 안테나 포트들을 구성할 수 있다. 다음으로, 제2 패널(400-2)은 후면에 굵은 파선으로 표시한 안테나 엘리멘트들(410)과 가는 파선으로 표시한 안테나 엘리멘트들(410)은 서로 다른 편파를 이용할 수 있다. 이와 같은 제2 패널(400-2)은 동일 편파를 이용하는 안테나 엘리먼트들(410)을 아날로그 빔포밍 구조로 묶여 하나의 출력 포트를 갖게 할 수 있다. 이에 따라, 제2 패널(400-2)의 16개의 안테나 엘리멘트들(410)은 2개의 안테나 포트들을 구성할 수 있다. 이처럼 단말의 백투백 방식의 안테나 모듈은 32개 안테나 엘리먼트들(410)을 사용하여 4개 출력 포트를 형성할 수 있다.
일반적인 단말은 2개의 패널들(400-1, 400-2)에서 하나의 패널을 선택하여 2개 출력 포트를 스위칭하면서 신호를 송신할 수 있다. 하지만, 여기서 단말은 2개의 패널들(400-1, 400-2)의 4개의 출력 포트를 모두 사용할 수 있다. 앞에서 예시한 8-포트 기지국과 4-포트 단말로 이루어진 멀티셀 네트워크에서 각 단말의 패널들은 서로 다른 기지국에 연결되어 패널당 2개 레이어 전송을 받는 상황을 가정할 수 있다. 8-포트 기지국은 채널의 모든 디멘션(full dimension)을 모두 사용하지 않을 수 있고, 2개의 레이어들을 3개의 단말들에게 각각 서비스하여 총 6개 레이어들을 서비스하는 상황을 가정할 수 있다.
도 5는 통신 시스템에서 하향링크 스케쥴링과 협력 전송 방법의 제1 실시예를 나타내는 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 통신 시스템에서 하향링크 스케쥴링과 협력 전송 방법은 아날로그 빔 스위핑 단계(S510), 스케쥴링 단계(S520) 및 아날로그 빔 배정 단계(S530)를 포함할 수 있다. 아날로그 빔 스위핑 단계에서 단말들은 기지국들에 데이터를 송수신하기 위한 기지국별 전체 아날로그 빔 후보들로 이루어진 기지국별 아날로그 빔 집합들에서 기지국별 최선 아날로그 빔들을 선별할 수 있다(S511). 그리고, 단말들은 선별한 기지국별 최선 아날로그 빔들의 빔 인덱스들을 저장할 수 있다. 여기서, 기지국별 최선 아날로그 빔이란 일예로 하나의 단말이 하나의 기지국에 데이터를 송신하기 위한 기지국별 아날로그 빔 후보 집합에서 효용 함수를 최대화하는 기지국별 아날로그 빔 후보를 의미할 수 있다.
다음으로, 단말들은 기지국들에 데이터를 송신하기 위한 기지국별 아날로그 빔 후보 집합들에서 기지국별 차선 아날로그 빔들을 선별할 수 있다(S512). 그리고, 단말들은 선별한 기지국별 차선 아날로그 빔들의 빔 인덱스들을 저장할 수 있다. 여기서, 기지국별 차선 아날로그 빔은 기지국별 아날로그 빔 후보 집합에서 기지국별 최선 아날로그 빔을 송수신하는 해당 단말의 패널이 사용하는 기지국별 아날로그 빔 후보들을 제외한 기지국별 아날로그 빔 후보들에서 효용 함수를 최대화하는 기지국별 아날로그 빔 후보를 의미할 수 있다. 이를 좀더 상세히 살펴보면, 일예로 하나의 단말이 하나의 기지국에 대하여 선별한 기지국별 최선 아날로그 빔이 단말의 제1 패널을 사용하여 해당 기지국에 데이터를 송신하는 빔이라면 차선 아날로그 빔은 제2 패널을 사용하여 기지국에 데이터를 송신하는 기지국별 아날로그 빔 후보들에서 효용 함수를 최대로 하는 기지국별 아날로그 빔 후보를 의미할 수 있다. 이처럼 기지국별 차선 아날로그 빔은 기지국의 단말별 아날로그 빔 후보들은 그대로 둔 채로 단말의 기지국별 아날로그 빔 후보를 기지국별 최선 아날로그 빔을 송신하는 패널의 반대편 패널을 통해 송신할 수 있는 기지국별 아날로그 빔 후보들의 집합으로 한정할 때의 최대 효용 함수를 달성할 수 있는 기지국별 아날로그 후보 빔을 의미할 수 있다. 여기서, 효용 함수는 대표적으로 RSRP(reference signal received power)값을 사용할 수 있다.
다음으로, 스케쥴링 단계(S520)에서 단말들은 각 타임 슬롯에서 기지국별 최선 아날로그 빔들의 효용 함수를 비교하여(S521) 최대 효용 함수를 갖는 기지국별 최선 아날로그 빔에 해당하는 기지국에 우선적으로 스케쥴링을 요청할 수 있다(S522). 이후에, 단말들은 스케쥴링을 요청한 기지국별 최선 아날로그 빔을 사용하는 패널이 아닌 다른 패널을 통하여 기지국들과 데이터를 송신하는 경우에 해당 패널과 관련하여 선별한 기지국별 최선 아날로그 빔들과 기지국별 차선 아날로그 빔들에서 효용 함수를 최대로 하는 기지국별 아날로그 빔을 선별할 수 있다. 그리고, 단말들은 선별한 기지국별 아날로그 빔에 해당하는 기지국들에 스케쥴링을 요청할 수 있다(S523).
이후에, 아날로그 빔 배정 단계(S530)에서 단말들은 각 단말이 각 타임 슬롯에서 스케쥴링시에 구한 효용 함수를 최대화하는 2개의 기지국별 아날로그 빔들을 양 패널에 각각 배정할 수 있다(S531). 즉, 단말들은 스케쥴링 단계에서 기지국별 최선 아날로그 빔들의 효용 함수를 비교하여 최대 효용 함수를 갖는 기지국별 최선 아날로그 빔에 대하여 해당하는 패널에 우선적으로 배정할 수 있다. 그리고, 단말들은 다른 패널에 대하여 선별한 기지국별 최선 아날로그 빔들과 기지국별 차선 아날로그 빔들에서 효용 함수를 최대로 하는 기지국별 아날로그 빔을 해당하는 다른 패널에 배정할 수 있다.
도 6은 통신 시스템에서 하향링크 스케쥴링과 협력 전송 방법의 제2 실시예를 나타내는 흐름도이다.
도 6을 참조하면, 통신 시스템에서 하향링크 스케쥴링과 협력 전송 방법은 빔 스위핑 단계(S610), 스케쥴링 단계(S620) 및 아날로그 빔 배정 단계(S630)를 포함할 수 있다. 빔 스위핑 단계에서 기지국들은 각각의 단말에 데이터를 송신하기 위한 단말별 전체 아날로그 빔 후보들로 이루어진 단말별 아날로그 빔 집합들에서 단말별 최선 아날로그 빔들을 선별할 수 있다(S611). 그리고, 기지국들은 선별한 단말별 최선 아날로그 빔들의 빔 인덱스들을 저장할 수 있다. 여기서, 단말별 최선 아날로그 빔이란 일예로 하나의 기지국이 하나의 단말에 데이터를 송신하기 위한 단말별 아날로그 빔 후보 집합에서 효용 함수를 최대화하는 단말별 아날로그 빔 후보를 의미할 수 있다.
다음으로, 기지국들은 각각의 단말에 데이터를 송신하기 위한 단말별 아날로그 빔 후보 집합들에서 단말별 차선 아날로그 빔들을 선별할 수 있다(S612). 그리고, 기지국들은 선별한 단말별 차선 아날로그 빔들의 빔 인덱스들을 저장할 수 있다. 여기서, 단말별 차선 아날로그 빔은 단말별 최선 아날로그 빔을 수신하는 해당 단말의 패널과 다른 패널에 대하여 데이터를 송신하는 경우에 사용할 수 있는 단말별 아날로그 빔 후보 집합에서 효용 함수를 최대화하는 단말별 아날로그 빔 후보를 의미할 수 있다. 이를 좀더 상세히 살펴보면, 일예로 기지국이 선별한 단말별 최선 아날로그 빔이 듀얼 안테나 패널을 구비한 단말의 제1 패널에 데이터를 송신하는 빔이라면 단말별 차선 아날로그 빔은 제2 패널에 기지국이 단말별 아날로그 빔 후보들을 사용하여 데이터를 송신하는 경우에 효용 함수를 최대로 하는 단말별 아날로그 빔 후보를 의미할 수 있다. 여기서, 효용 함수는 대표적으로 RSRP값을 사용할 수 있다.
한편, 스케쥴링 단계(S620)에서 기지국들은 각 타임 슬롯에 대하여 단말들로부터 스케쥴링 요청들을 수신할 수 있다(S621). 그리고, 기지국들은 각 타임 슬롯에 단말들의 스케쥴링 요청들에 따른 단말별 아날로그 빔들을 사용하여 스케쥴링들을 수행할 수 있다(S622). 그리고, 기지국들은 각 타임 슬롯에 대한 스케쥴링들을 단말들에게 통지할 수 있다(S623). 기지국들은 스케쥴링할 때 각 기지국에 스케쥴링한 단말의 수가 최대 수용가능 단말 수를 넘지 않도록 할 수 있다.
이후에, 아날로그 빔 배정 단계에서 기지국들은 각 타임 슬롯마다 단말들의 스케쥴링 요청들에 따른 단말별 아날로그 빔들을 안테나 그룹들에 배정할 수 있다(S631). 그리고, 기지국들은 잔여 안테나 그룹들에는 이미 배정한 단말별 아날로그 빔들을 중복하여 배정할 수 있다(S632).
본 발명에 따른 방법들은 다양한 컴퓨터 수단을 통해 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위해 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체의 예에는 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리(flash memory) 등과 같이 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함될 수 있다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러(compiler)에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터(interpreter) 등을 사용해서 컴퓨터에 의해 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함할 수 있다. 상술한 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 적어도 하나의 소프트웨어 모듈로 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
또한, 상술한 방법 또는 장치는 그 구성이나 기능의 전부 또는 일부가 결합되어 구현되거나, 분리되어 구현될 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (1)

  1. 통신 시스템의 단말의 동작 방법으로서,
    기지국별 아날로그 빔 집합들에서 기지국별로 효용 함수에 기반하여 최선 아날로그 빔과 차선 아날로그 빔을 선별하는 단계;
    최선 아날로그 빔들에서 최대 효용 함수를 갖는 제1 아날로그 빔에 대하여 해당하는 제1 기지국에 스케쥴링을 요청하는 단계;
    상기 제1 아날로그 빔을 송신하는 제1 패널과 다른 제2 패널이 송신하는 상기 최선 아날로그 빔들과 상기 차선 아날로그 빔들에서 효용 함수가 최대인 제2 아날로그 빔에 대하여 해당 제2 기지국에 스케쥴링을 요청하는 단계; 및
    상기 제1 아날로그 빔은 상기 제1 패널에 배정하고, 상기 제2 아날로그 빔은 상기 제2 패널에 배정하는 단계를 포함하는, 단말의 동작 방법.
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