​O-RAN 및 Massive MIMO Cell-free 탐색

Sofie Pollin 박사, 조교수, Networked Systems Group,KU Leuven
Andrea P. Guevara 박사, 연구원, Networked Systems Group,KU Leuven
Robbert Beerten Msc., 연구원, Networked Systems Group, KU Leuven

MIMO 테스트베드 랩 설정

"​KU Leuven Distributed Massive MIMO 테스트베드에서 여러 가상 유닛의 기능을 분해하여 O-RAN 아키텍처의 유연성과 Cell-Free Massive MIMO 시스템의 용량 증가의 이점을 누릴 수 있습니다."

Sofie Pollin 교수, Networked Systems Group, KU Leuven

과제:

​Cell-free와 O-RAN의 통합이 주목받기 시작하고 있는데 아직까지는 실험 결과가 부족한 상황입니다.​​

해결책:

​KU Leuven은 NI 장비를 사용하여 다양한 프리코딩 행렬을 선택한 안테나에 적용하여 안테나 요소를 분산시킬 수 있는 Massive MIMO 테스트베드를 만들었습니다.

O-RAN 비전

O-RAN의 비전은 RAN을 중앙 집중식 유닛(O-CU), 분산 유닛(O-DU), 무선 유닛(O-RU)과 같은 다른 기능 노드로 분해하는 것입니다. 이러한 노드는 여러 공급업체에서 제공하며 해당 기능은 원활하고 안전하게 통합됩니다. ​

 

​이와 동시에 확장 가능한 Cell-free Massive MIMO 아키텍처는 분산 협력 신호 처리 기술을 사용하여 전송 속도를 향상시킬 수 있을 것으로 예상됩니다. Cell-free와 O-RAN의 통합이 주목받기 시작하고 있는데 아직까지는 실험 결과가 부족한 상황입니다.​

 

​NI 및 KU Leuven Massive MIMO 테스트베드

​유연한 NI KU Leuven Massive MIMO 테스트베드를 사용하면 안테나 요소를 분산시킬 수 있습니다. 선택한 안테나에 서로 다른 프리코딩 행렬을 적용하여 vDU (가상 DU)와 vRU (가상 RU)를 에뮬레이션할 수 있습니다. 또한 테스트베드의 64개 패치 안테나를 여러 배열에 배포하여 소규모 Cell-free 시나리오를 에뮬레이션할 수 있습니다. ​

​O-RAN과 Cell-Free 시스템을 가상으로 통합하려는 첫 번째 시도에서 vDU 1개 또는 vRU 2개에 걸쳐 디코더를 분할하는 연구 사례를 고려합니다. 여기서 vRU는 8개 안테나의 신호를 일관성 있게 결합합니다.  

 

 

​유연한 NI KU Leuven Massive MIMO 테스트베드를 사용하면 안테나 요소를 분산시킬 수 있습니다. 선택한 안테나에 서로 다른 프리코딩 행렬을 적용하여 vDU (가상 DU)와 vRU (가상 RU)를 에뮬레이션할 수 있습니다. 또한 테스트베드의 64개 패치 안테나를 여러 배열에 배포하여 소규모 Cell-free 시나리오를 에뮬레이션할 수 있습니다. ​

​O-RAN과 Cell-Free 시스템을 가상으로 통합하려는 첫 번째 시도에서 vDU 1개 또는 vRU 2개에 걸쳐 디코더를 분할하는 연구 사례를 고려합니다. 여기서 vRU는 8개 안테나의 신호를 일관성 있게 결합합니다.  

 

 

​그림 2에서 DU에 더 큰 게인이 있어 신호 진폭이 더 큰 것을 볼 수 있습니다.​

​이러한 초기 결과는 여러 O-RAN 분할과 제어 API를 검증하는 리얼타임 실험이 가능하다는 것을 보여줍니다. 다음 단계는 더 많은 RU, 더 높은 주파수와 대역폭을 사용하여 O-RAN Cell-Free 실험을 확장하는 관련 빌딩 블록을 구축하는 것입니다. 이는 Horizon Europe 프로젝트 6G-BRICKS에서 이루어지는 작업입니다. ​​

업링크 데이터 전송을 위한 KU Leuven Massive MIMO 시스템의 가상 기능 구현 블록다이어그램
그림 1. 업링크 데이터 전송을 위한 KU Leuven Massive MIMO 시스템의 가상 기능 구현.
가상 분산 유닛 및 가상 무선 유닛의 플롯
그림 2. vRU 및 vDU의 OFDM 기호