​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.  

 

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.

​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.  

가상 분산 유닛 및 가상 무선 유닛의 플롯
그림 2. vRU 및 vDU의 OFDM 기호

 

​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. ​​