JP2014530534A - 無線通信システムにおける仮想セル形成方法及び装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、無線通信システムにおける仮想セル形成方法及び装置を提供する。本発明の一実施形態による、無線通信システムにおいて仮想セルを形成するために基地局で用いられる方法は、端末とのビームトレーニングによりビームインデックスを決定するステップと、上記決定されたビームインデックスに対する隣接基地局の協力ビームインデックスを確認するステップと、上記端末と上記協力ビームインデックスに対応する隣接基地局へ上記端末に対する仮想セル形成を要請するステップと、を含む。

Description

本発明は、無線通信システムにおいて仮想セルを形成する方法及び装置に関し、特に、ビームフォーミングをサポートする無線通信システムにおいて仮想セルを形成する方法及び装置に関する。

セルラー移動通信環境において隣接したセルが同一周波数を使用する場合、セル境界領域で激しい干渉が生じうる。そのため、上記セルラー移動通信システムでは、セルの間の干渉を低減し、且つセル境界の容量を向上させるための様々な方法が提供されている。その方法の一つとして、セルラー移動通信システムでは、中央制御装置でセル境界に位置した端末の瞬間的なチャネル値及びトラフィック（Ｔｒａｆｆｉｃ）状況を考慮して、隣接した多数のセルで仮想セルを構成し、仮想セルを構成した多数のセルが協力して通信を行うようにする方式が提供されている。例えば、図１に示すように、一つのマクロセル１００と多数のピコセル１１０−１〜１１０−４が共存するセルラー環境で、中央制御装置１２０がピコセルの境界に位置した端末１０２のために、上記一つのマクロセル１００と上記端末に隣接した位置の二つのピコセル１１０−１及び１１０−２を選択して仮想セルを形成することで、上記一つのマクロセル１００と二つのピコセル１１０−１及び１１０−２とが協力して通信を行う方式が提供されている。

広い周波数帯域を確保するためにマイクロ波（例えば、ミリ波（ｍｉｌｌｉｍｅｔｅｒ ｗａｖｅ））システムの導入が予想され、上記ミリ波システムにおいて高い周波数帯域による伝搬路損失を解消するために、ビームフォーミング技術が着目されている。上記ビームフォーミング技術は、基地局と端末とのビームトレーニング（ｂｅａｍ ｔｒａｉｎｉｎｇ）により相互間のビーム方向を一致させて通信を行う技術を意味する。

上記ミリ波システムにおいて、セルの間の干渉を低減し、且つセル境界の容量を向上させるために、多数のセルが仮想セルを形成して協力通信を行う方式が適用される必要がある。しかし、従来技術により仮想セルを形成する方法は、全方向（ｏｍｎｉ‐ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ）アンテナを有する基地局に基づいて提案されたものであって、ビームフォーミング技術が適用されたセルの間に仮想セルを形成するには不適であるという欠点がある。例えば、従来の方式によりビームフォーミング技術が適用されたセルで仮想セルを形成する場合、基地局別にすべてのビームインデックスに対してビームトレーニングを行って、端末と通信する特定のビームインデックスを選択する手順を行う必要があるため、ビームトレーニングによるエネルギーの無駄及び遅延が増加して効率的でないという欠点がある。
したがって、ビームフォーミング技術が適用されたセルの間に仮想セルを効率よく形成する方法が提供される必要がある。

本発明の実施形態は、無線通信システムにおいて仮想セルを形成する方法及び装置を提供することを目的とする。
本発明の別の実施形態は、無線通信システムにおいて基地局間の協力ビームインデックス情報に基づいて仮想セルを形成する方法及び装置を提供することを目的とする。
本発明のさらに別の実施形態は、無線通信システムにおいて端末の移動によるビームインデックスの変更を検知して、仮想セルを再形成する方法及び装置を提供することを目的とする。
本発明のさらに別の実施形態は、無線通信システムにおいて基地局が仮想セルを形成するビームインデックスを選択し、選択されたビームインデックスを用いて仮想セルを形成する隣接基地局と協力して通信を行う方法及び装置を提供することを目的とする。

本発明の実施形態によれば、無線通信システムにおいて仮想セルを形成するために基地局で用いられる方法は、端末とのビームトレーニングにより、複数のビームのうち少なくとも一つのビームを決定するステップと、上記決定されたビームに対する隣接基地局の協力ビームを確認するステップと、上記端末と上記協力ビームに対応する隣接基地局へ上記端末に対する仮想セル形成を要請するステップと、を含むことを特徴とする。

本発明の別の実施形態によれば、無線通信システムにおいて仮想セルを形成するために隣接基地局で用いられる方法は、第１基地局から端末の仮想セル形成の要請を受けるステップと、上記第１基地局で決定されたビームに対する少なくとも一つの協力ビームを確認するステップと、上記確認された少なくとも一つの協力ビームに基づいて上記端末とのビームトレーニングを行い、仮想セル形成のための協力ビームを選択するステップと、を含むことを特徴とする。

本発明のさらに別の実施形態によれば、無線通信システムにおいて仮想セルを形成するために端末で用いられる方法は、第１基地局とのビームトレーニングにより、複数のビームのうち少なくとも一つのビームを決定するステップと、上記第１基地局から仮想セルを形成する隣接基地局に関する情報を受信するステップと、上記隣接基地局とのビームトレーニングにより、上記隣接基地局に対するビームを決定するステップと、を含むことを特徴とする。

本発明のさらに別の実施形態によれば、無線通信システムにおいて仮想セルを形成するための基地局装置は、互いに異なる方向性を有する複数のビームを形成するビームフォーミング部と、上記ビームフォーミング部を制御して、端末とのビームトレーニングを行って上記複数のビームのうち少なくとも一つのビームを決定し、上記決定されたビームに対する隣接基地局の協力ビームを確認し、上記端末と上記協力ビームに対応する隣接基地局へ上記端末に対する仮想セル形成を要請するための機能を制御する制御部と、を含むことを特徴とする。

本発明のさらに別の実施形態によれば、無線通信システムにおいて仮想セルを形成するための隣接基地局装置は、互いに異なる方向性を有する複数のビームを形成するビームフォーミング部と、第１基地局から端末の仮想セル形成の要請を受け、上記第１基地局で決定されたビームに対する少なくとも一つの協力ビームを確認し、上記確認された協力ビームに基づいて上記ビームフォーミング部を制御して、上記端末とのビームトレーニングを行って仮想セル形成のための協力ビームを選択する制御部と、を含むことを特徴とする。

本発明のさらに別の実施形態によれば、無線通信システムにおいて仮想セルを形成するための端末の装置は、互いに異なる方向性を有する複数のビームを形成するビームフォーミング部と、上記ビームフォーミング部を制御して、第１基地局とのビームトレーニングを行って上記複数のビームのうち少なくとも一つのビームを決定し、上記第１基地局から仮想セルを形成する隣接基地局に関する情報を受信し、上記隣接基地局とのビームトレーニングにより、上記隣接基地局に対するビームを決定するための機能を制御する制御部と、を含むことを特徴とする。

下記の発明を実施するための形態について述べる前に、本明細書全体にわたって用いられる特定の語及び句の定義を説明することが有利であろう。すなわち、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅ、ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」という用語及びその派生語は制限なく含むことを意味し、「又は（ｏｒ）」という用語は包括的な意味であって、「及び／又は」を意味する。「〜と関連付けられた（ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ ｗｉｔｈ、ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ ｔｈｅｒｅｗｉｔｈ）」という構文及びその派生語は「〜を含む、〜内に含まれる、〜と互いに接続する、〜を含有する、〜に含有される、〜と接続する又は〜に接続させる、〜と連結する又は〜に連結させる、〜と通信可能である、〜と協力する、〜を挟む、〜と並置する、〜に近い、〜に縛られる又は〜で縛られる、〜を持つ、〜の特性を持つ」などを意味する場合があり、「制御部」という用語は少なくとも１つの動作を制御するものの、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア又はこれらのうち少なくとも２つの一部の組み合わせに具現され得る任意のデバイス、システム又はこれらの一部を意味する。任意の特定制御部と関連付けられる機能が、近距離、遠距離にかかわらず中央に集中するか分配され得るという点に留意すべきである。特定の語及び句に対する定義は本明細書全体にわたって提供され、当業者であれば、多くの場合にそのような定義が、ここで定義される以前及び以後の語及び句の使用に適用されるということを理解するはずである。
以下では、本発明及びその利点に対するより完全な理解のために、添付図面と結びつけられて次の説明が参照され、図面における類似の参照符号は同じ部分を指す。

従来技術による無線通信システムにおいて仮想セルを形成する方式を示す図である。 本発明による無線通信システムにおいて仮想セルを形成する方式を示す図である。 本発明による無線通信システムにおける基地局間の協力ビームインデックスの例を示す図である。 本発明による無線通信システムにおける基地局間の協力ビームインデックスの例を示す図である。 本発明による無線通信システムにおける基地局間の協力ビームインデックスの例を示す図である。 本発明による無線通信システムにおいてビームトレーニングにより仮想セルを形成する例を示す図である。 本発明による無線通信システムにおいてビームトレーニングにより仮想セルを形成する例を示す図である。 本発明による無線通信システムにおいてビームトレーニングにより仮想セルを形成する例を示す図である。 本発明による無線通信システムにおいてビームトレーニングにより仮想セルを形成する例を示す図である。 本発明による無線通信システムにおいてビームトレーニングにより仮想セルを形成する例を示す図である。 本発明による無線通信システムにおいてビームトレーニングにより仮想セルを形成する例を示す図である。 本発明による無線通信システムにおいて端末の移動によって変更される仮想セルを示す図である。 本発明による無線通信システムにおいて特定の基地局のビームトレーニングに失敗したときに形成される仮想セルを示す図である。 本発明による無線通信システムにおいて仮想セルを形成する信号の流れを示す図である。 本発明による無線通信システムにおいて端末が初期アクセスした基地局の仮想セル形成のための動作手順を示す図である。 本発明による無線通信システムにおいて端末が初期アクセスした基地局の仮想セル形成のための動作手順を示す図である。 本発明による無線通信システムにおいて隣接基地局の仮想セルを形成するための動作手順を示す図である。 本発明による無線通信システムにおいて隣接基地局の仮想セルを形成するための動作手順を示す図である。 本発明による無線通信システムにおいて仮想セルを形成するための端末の動作手順を示す図である。 本発明による無線通信システムにおける基地局のブロック構成を示す図である。 本発明による無線通信システムにおける端末のブロック構成を示す図である。

以下、本明細書において、図１〜図１２を参照して本発明の原理を説明するために用いられる様々な実施形態は、例示のためのものにすぎず、本発明は、本明細書に記載の範囲に限定されるものではない。本発明の原理をいかなる種類の無線通信システムにも適用できることは、当業者にとって自明なことであると言える。
以下、本発明の好ましい実施形態について添付図面を参照して詳細に説明する。また、本発明を説明するにあたり、関連する公知の機能又は構成に関する具体的な説明が本発明の要旨を不明瞭にする恐れがあると判断した場合には、その詳細な説明を省略する。また、後述する用語は、本発明における機能を考慮して定義された用語であって、これは、ユーザ、運用者の意図又は慣例などに応じて異なりうる。そのため、その定義は、本明細書の全体にわたる内容に基づいて下すべきである。

以下、本発明では、ビームフォーミング技術をサポートする無線通信システムにおいて仮想セルを形成する方法及び装置について説明する。
本発明において、基地局は、方向性を有する多数のビームを形成する。ここで、多数のビームそれぞれは、一つのアンテナによって形成されたビームであってもよく、アレイアンテナの方向性を調節して形成されたビームであってもよい。例えば、基地局は、１６個のアンテナを備え、一つのアンテナが一つのビームを形成することで、計１６個のビームを形成してもよい。別の例として、基地局は、６４個のアンテナからなるアレイアンテナを備え、アレイアンテナに含まれた多数のアンテナの方向性を調節することで、計１６個のビームを形成してもよい。これにより、各基地局の特定のビームに対するカバレッジ領域と、隣接した基地局の特定のビームに対するカバレッジ領域とが重複することができる。したがって、本発明では、カバレッジ領域が重複するビームを協力ビームと定義し、協力ビームを用いて仮想セルを形成する。特に、本発明では、各基地局が協力ビームに関する情報、すなわち、協力ビームインデックスに関する情報を予め格納することで、仮想セル形成のためのビームトレーニングを最小化する。

図２は本発明による無線通信システムにおいて仮想セルを形成する方式を示している。
上記図２に示すように、本発明では、端末２００の隣接基地局が、上記端末２００とのチャネル状態が良好なビーム２１１〜２１４及び２２１〜２２４を選択して仮想セルを形成し、上記ビーム２１１〜２１４及び２２１〜２２４に基づいて協力して上記端末２００との通信を行う。特に、本発明による上記隣接基地局それぞれは、すべてのビームに対してビームトレーニングを行って上記端末２００とのチャネル状態が良好なビームを選択するのではなく、予め格納された隣接基地局との協力ビームに関する情報に基づいて、一部のビームに対してのみビームトレーニングを行って上記端末２００とのチャネル状態が良好なビームを選択する方式を用いる。ここで、上記協力ビームは、特定の基地局の少なくとも一つのビームに対して、重複するカバレッジ領域を有する隣接基地局の少なくとも一つのビームを意味するものであって、下記図３Ａ〜図３Ｃを参照して、上記協力ビームについて詳細に説明する。

図３Ａ〜図３Ｃは本発明による無線通信システムにおける基地局間の協力ビームの例を示している。
上記図３Ａ〜図３Ｃに示すように、それぞれの基地局は、方向性を有する多数のビームからなり、各基地局の特定のビームに対するカバレッジ領域と、隣接した基地局の特定のビームに対するカバレッジ領域とが重複することができる。例えば、それぞれの基地局が１６個のビームからなり、各ビームのインデックスを１〜１６と称する場合、図３Ａに示すように、基地局Ｃのビームのうちビーム１４は、基地局Ａのビーム７、８及び９、並びに、基地局Ｂのビーム３及び４と重複するカバレッジ領域を有することができる。つまり、上記基地局Ｃのビーム１４に対する協力ビームは、基地局Ａのビーム７、８及び９、並びに、基地局Ｂのビーム３及び４となる。かかる方式により、図３Ｂに示すように、基地局Ｃのビームのうちビーム１３に対する協力ビームは、基地局Ａのビーム８及び９、並びに、基地局Ｂのビーム４及び５となることができ、図３Ｃに示すように、基地局Ｃのビームのうちビーム１５に対する協力ビームは、基地局Ａの６、７、８及び９となることができる。

本発明では、上記のようなそれぞれの基地局が各ビームに対する協力ビームのインデックス情報を予め格納していることを想定する。上記協力ビームインデックス情報は、設計者によって予め格納されていてもよく、端末からフィードバックされる情報によって変更及び格納されてもよい。例えば、端末が、特定の位置で信号を受信する各基地局のビームインデックス情報を基地局へフィードバックすると、上記基地局は、フィードバック情報を用いて協力ビームインデックス情報を更新することができる。

以下、基地局が、協力ビームインデックス情報を用いて仮想セルを形成する方式について説明する。
図４Ａ〜図４Ｆは本発明による無線通信システムにおいてビームトレーニングにより仮想セルを形成する例を示している。ここで、説明の便宜上、端末が初期ネットワークアクセスの際に基地局Ｃを選択して、ネットワークアクセスを行うことを想定して説明する。

先ず、図４Ａに示すように、端末は、初期ネットワークアクセスのために、基地局Ｃとのビームトレーニングにより特定のビームを選択する。ここで、上記ビームトレーニングは、基地局と端末が、多数のビームを介して、互いに異なる方向性を有するビームトレーニング用基準信号を送受信して、最も良好な通信品質を有する基準信号を選択し、選択された基準信号に関するビーム情報、すなわち、ビームインデックス情報を交換する一連のプロセスを意味する。上記ビームトレーニングは、ダウンリンクとアップリンクとに分けられる。すなわち、基地局が多数のビームトレーニング用基準信号を送信すると、端末が信号品質が良好な一つの基準信号を選択するダウンリンクビームトレーニングと、端末が多数のビームトレーニング用基準信号を送信すると、基地局が信号品質が良好な一つの基準信号を選択するアップリンクビームトレーニングとに分けられる。本発明では、かかるビームトレーニングの際に、ビームトレーニングの対象となるビームの数を減少させて、全体的なビームトレーニング手順を簡素化させることを目的とする。

上記端末が基地局Ｃとのビームトレーニングを行って基地局Ｃのビーム１４を介してアクセスした場合、上記基地局Ｃは、図４Ｂに示すように、上記ビーム１４に対する協力ビームが基地局Ａのビーム７、８及び９、並びに、基地局Ｂの３、４であることを確認し、上記端末の情報と、上記端末が自身のビーム１４を介してアクセスしたことを示す信号を、上記基地局Ａと基地局Ｂへ送信する。

次に、基地局Ｂは、上記基地局Ａのビーム１４を協力ビームとして有する自身のビーム３、４を確認し、上記ビーム３、４に対して上記端末とのビームトレーニングを行う。すなわち、上記基地局Ｂは、上記端末とのビームトレーニングを行う際に、自身のすべてのビームに対するビームトレーニング用基準信号を送受信するのではなく、上記基地局Ａのビーム１４と重複するカバレッジ領域を有する協力ビームに対してのみ基準信号を送受信する。図４Ｃに示すように、上記基地局Ｂと端末とのビームトレーニングの結果、上記基地局Ｂのビーム３が選択された場合、上記基地局Ｂは、図４Ｄに示すように、上記基地局Ａと基地局Ｃへ自身のビーム３が選択されたことを示す信号を送信する。

次に、基地局Ａは、図４Ｅに示すように、基地局Ｃのビーム１４と基地局Ｂのビーム３を協力ビームとして有する自身のビームがビーム９であることを確認し、上記ビーム９に対して上記端末とのビームトレーニングを行ってビーム９を選択し、自身のビーム９が選択されたことを示す信号を基地局Ｂと基地局Ｃへ送信する。
上述したような手順により、図４Ｆに示すように、基地局Ｃ、Ｂ及びＡは、各ビーム１４、３、９を用いて上記端末に対する仮想セルを形成し、協力的に通信を行う。

上記では、基地局Ｃのビーム１４に対する協力ビームを有する基地局Ｂと基地局Ａのうち、基地局Ｂが先にビームトレーニングを行うことについて説明した。これは、基地局Ｂが基地局Ｃのビーム１４に対して少数の協力ビームを有するため、基地局Ｂが基地局Ｃより先にビームトレーニングを行う場合、仮想セルを形成するために行われる全体的なビームトレーニング手順を簡素化する効果を得るためである。しかし、設計方式に応じて協力ビームの数が多い基地局がビームトレーニングを先に行ってもよい。このために、基地局Ｃが、基地局Ｂと基地局Ａのビームトレーニング順序をスケジューリングし、スケジューリング情報を基地局Ｂと基地局Ａへ送信する必要があることは言うまでもない。別の例として、ビームトレーニングを行う基地局の順序は、ビームの強度に基づいて決定されてもよい。ビームの強度は、セル設計ステップで端末のフィードバックに応じて決定されてもよい。例えば、セル設計ステップにおいて、端末が、特定の位置でビームを受信した後、受信したビームの強度を測定して基地局へ報告することで、基地局が、端末の位置別のビームの強度情報を取得及び格納することができ、この際に取得した情報に基づいてビームトレーニングを行う基地局の順序を決定することができる。勿論、各基地局に対するビームの強度情報は、端末のフィードバックによって更新されてもよい。さらに別の例として、ビームトレーニングを行う基地局の順序は、各基地局の負荷（ｌｏａｄ）に基づいて決定されてもよい。ここで、各基地局の負荷情報は、バックホールを介して、基地局間において交換及び格納されることができる。さらに別の例として、ビームトレーニングを行う基地局の順序は、上述した協力ビームの数、ビームの強度及び負荷のうち二つ以上を用いて決定されてもよい。

また、本発明では、上記図４Ａ〜図４Ｆを参照して説明したように、仮想セルを形成した後に端末が移動する場合、仮想セルを再形成する必要がある。
図５は本発明による無線通信システムにおいて、端末の移動によって変更される仮想セルを示している。すなわち、図５に示すように、端末が、特定の位置５５０で形成された仮想セルを介して、通信中に他の位置５０２に移動した場合、上記基地局Ｃ又は基地局Ａが、ビームトラッキングを行って上記端末に対するビームを変更し、変更されたビームに対応する協力ビームのビームインデックス情報を用いて仮想セルを再形成する。

また、上記では、各基地局が端末とのビームトレーニングを行う場合、ビームトレーニングに成功することを想定して説明しているが、チャネル状況によっては上記ビームトレーニングに失敗する場合が生じうる。
図６は本発明による無線通信システムにおいて特定の基地局のビームトレーニングに失敗したときに形成される仮想セルを示している。図６に示すように、基地局Ｃと基地局Ａがビームトレーニングを成功的に行って、それぞれビーム１とビーム６を選択した場合を想定すると、基地局Ｄは、基地局Ｃのビーム１と基地局Ａのビーム６を協力ビームとして有するビーム１１に対して、端末とのビームトレーニングを行うことができる。

ここで、上記基地局Ｄがビーム１１に対する基準信号を送信したが、端末とのチャネル状態によって端末が対応する基準信号を受信できなかったり、対応する基準信号の受信品質が良好でなかったりした場合、上記端末と基地局Ｄは、ビームトレーニングに失敗したと判断することができる。この場合、基地局Ｄは、上記ビーム１１に対して所定時間後にビームトレーニングを再度行ってもよく、他の候補協力ビームに対してビームトレーニングを行ってもよく、上記端末に対する仮想セル形成を諦めてもよい。すなわち、上記基地局Ｄは、上記端末が、基地局Ｃ及び基地局Ａの１及び６で形成された仮想セルを介して、アクティブモードでデータを送受信した後、スレーブモードに入る時点を用いて、上記ビーム１１に対するビームトレーニングを再度行うことができる。また、上記基地局Ｄは、上記基地局Ｃのビーム１と基地局Ａのビーム６のいずれか一つを協力ビームとして有する自身のビームに対してビームトレーニングを行うことができる。例えば、上記基地局Ｄは、上記基地局Ｃのビーム１を協力ビームとして有する自身のビーム１２に対してビームトレーニングを行ってもよい。

以下、上述した説明に基づいて、仮想セル形成のための無線通信システムの具体的な動作及び装置について説明する。
図７は本発明による無線通信システムにおいて仮想セルを形成する信号の流れを示している。
上記図７を参照すると、先ず、端末７００と第１基地局７０２は、７１０ステップにおいて、ビームトレーニング信号（又はビームトレーニング用基準信号）を送受信して、多数のアップリンクビーム及び多数のダウンリンクビームから一つのアップリンクビーム及び一つのダウンリンクビームを選択し、７１２ステップにおいて、上記端末に対するネットワークアクセスプロセスを行う。すなわち、ダウンリンクビームを選択するために、上記第１基地局７０２が、多数のビームを介して、互いに異なる方向性を有するビームトレーニング用基準信号を端末へ送信すると、上記端末７００が、受信した基準信号の信号品質を測定して、最も良好な品質を有する基準信号に対応するビームを選択する。一方、アップリンクビームを選択するために、端末７００が、多数のビームを介して、互いに異なる方向性を有するビームトレーニング用基準信号を端末へ送信すると、上記第１基地局７０２が、受信した基準信号の信号品質を測定して、最も良好な品質を有する基準信号に対応するビームを選択する。ここで、上記第１基地局７０２が送信するビームトレーニング用基準信号は、セル構成に必要な情報を含むことができる。ここで、端末７００と第１基地局７０２がビームトレーニングを行った後、端末のネットワークアクセス手順を行うことについて説明しているが、これは、設計方式に応じて変更されてもよい。例えば、端末のネットワークアクセス手順の実行中にビームトレーニングを行ってもよく、ネットワークアクセス手順を行ってからビームトレーニングを行ってもよい。また、上記端末７００と第１基地局７０２それぞれで選択した基準信号に関するビーム情報は、設計方式に応じて、上記７１０ステップ及び７１２ステップのいずれか一つのステップにより交換されてもよい。ここで、ビーム情報は、対応するビームのインデックスを含む。

次に、上記第１基地局７０２は、７１４ステップにおいて、上記端末７００が選択した基準信号に対応するダウンリンクビームに関する協力ビーム情報（例えば、協力ビームインデックス情報）を確認した後、７１６ステップにおいて、上記端末に関する情報及び上記ダウンリンクビーム情報（例えば、基準信号に対応するダウンリンクビームインデックス情報）を上記協力ビームを有する第２基地局７０４と第３基地局７０６へ送信する。次に、第１基地局７０２は、７１８ステップにおいて、上記協力ビームに関する情報（又は協力基地局である第２基地局７０４及び第３基地局７０６の情報）を上記端末７００へ送信する。この際、上記第１基地局７０２は、第２基地局７０４と第３基地局７０６のビームトレーニング実行時点をスケジューリングし、スケジューリング情報を上記第２基地局７０４、第３基地局７０６及び端末７００へ送信することができる。この際、上記第１基地局７０２は、上記第２基地局７０４と第３基地局７０６それぞれからビームトレーニング実行時点の要請を受け、上記要請を受けたビームトレーニング実行時点と協力ビームの数に応じてスケジューリングを行うことができる。ここで、上記第１基地局７０２が、第２基地局７０４でビームトレーニングを行ってから、第３基地局７０６でビームトレーニングを行うようにスケジューリングした場合を想定して説明する。

次に、上記端末７００と上記第２基地局７０４は、７２０ステップにおいて、ビームトレーニング信号を送受信して、アップリンクビーム及びダウンリンクビームを選択し、７２２ステップにおいて、上記選択されたビームに関する情報を交換し、交換された情報に基づいて通信のためのリンクを設定する。この際、上記第２基地局７０４は、自身がサポートするすべてのビームに対してビームトレーニングを行うのではなく、自身がサポートするすべてのビームのうち、上記第１基地局７０２のダウンリンクビームを協力ビームとして有するビームを候補ビームとして決定した後、候補ビームに対してのみビームトレーニングを行う。次に、上記第２基地局７０４は、７２４ステップにおいて、上記端末７００が選択した上記第２基地局７０４のダウンリンクビームに関する情報を、上記第１基地局７０２と上記第３基地局７０６へ送信する。

次に、上記端末７００と上記第３基地局７０６は、７２６ステップにおいて、ビームトレーニング信号を送受信して、アップリンクビーム及びダウンリンクビームを選択し、７２８ステップにおいて、上記選択されたビームに関する情報を交換し、交換された情報に基づいて通信のためのリンクを設定する。この際、上記第３基地局７０６は、自身がサポートするすべてのビームに対してビームトレーニングを行うのではなく、自身がサポートするすべてのビームのうち、上記第１基地局７０２のダウンリンクビームと上記第２基地局７０４のダウンリンクビームを協力ビームとして有するビームを候補ビームとして決定した後、候補ビームに対してのみビームトレーニングを行う。次に、上記第３基地局７０６は、７３０ステップにおいて、上記端末７００が選択した上記第３基地局７０６のダウンリンクビームに関する情報を、上記第１基地局７０２へ送信する。

次に、７３２ステップにおいて、上記第１基地局７０２、第２基地局７０４及び第３基地局７０６は、ビームトレーニングにより決定されたビームを用いて、上記端末７００に対して仮想セルを形成することで、相互間の協力により上記端末７００との通信を行う。

図８Ａ及び図８Ｂは本発明による無線通信システムにおいて、端末が初期アクセスした基地局の仮想セルを形成するための動作手順を示している。
上記図８Ａ及び図８Ｂを参照すると、基地局は、８０１ステップにおいて、端末とビームトレーニング信号を送受信して、アップリンクビーム及びダウンリンクビームを決定し、決定されたビームに関する情報を交換する。次に、上記基地局は、８０３ステップに進み、上記端末に対するネットワークアクセス手順を行う。ここで、上記基地局は、上記基地局がサポートする多数のビームを介して、互いに異なる方向性を有するビームトレーニング用基準信号を端末へ送信した後、上記端末が選択した基地局のダウンリンクビームに関する情報、すなわち、ビームインデックス情報を受信する。また、上記基地局は、上記端末が送信するビームトレーニング用基準信号を受信して、信号品質が最も良好なアップリンクビームを選択した後、選択されたアップリンクビームに関するインデックス情報を端末へ送信する。この際、上記基地局が端末へ送信するビームトレーニング用基準信号は、対応するビームに関するインデックス情報と、セル構成に必要な情報と、を含むことができる。

次に、上記基地局は、８０５ステップに進み、上記基地局のダウンリンクビームに対する協力ビームが存在するか否かを検査する。すなわち、上記基地局は、自身がサポートする多数のビームに対して、重複するカバレッジを有する隣接した基地局のビームに関するインデックス情報を協力ビームインデックス情報として予め格納している。それにより、上記基地局は、上記予め格納した協力ビームインデックス情報を用いて、上記基地局のダウンリンクビームに対する協力ビームが存在するか否かを確認することができる。

仮に、上記基地局のダウンリンクビームに対する協力ビームが存在していない場合、上記基地局は、仮想セルを形成することができない状況であると認知して、８３５ステップに進み、上記端末にリソースを割り当てて通信を行う。次に、上記基地局は、端末が移動して、ビームトラッキングによってビームが変更されたか否かを検知する。例えば、上記基地局は、上記ダウンリンクビームによる通信中に、上記端末とのチャネル環境条件が臨界条件以下に低下する場合、上記端末に対するビームトレーニングを再度行ってビームを再決定するビームトラッキングを行うことができる。この際、端末に対するダウンリンクビームが変更された場合、上記端末の移動によってビームが変更されたと認知することができる。上記端末は、上記ビームトラッキングによってビームが変更された場合には、上記８０５ステップに戻り、上記ビームトラッキングによってビームが変更されなかった場合には、上記８３５ステップに戻り、上記端末との通信を継続して行う。

一方、上記基地局のダウンリンクビームに対する協力ビームが存在する場合、上記基地局は、８０７ステップに進み、協力ビームに対応する協力基地局へ仮想セル形成に対する協力を要請する。この際、上記基地局は、上記端末の情報と、上記８０１ステップで決定された自身のダウンリンクビームのインデックス情報を、上記協力基地局へ送信する。

次に、上記基地局は、８０９ステップにおいて、上記協力基地局からビームトレーニングのためのスケジューリング情報を受信する。ここで、上記ビームトレーニングのためのスケジューリング情報は、上記協力基地局が、上記端末とのビームトレーニングを行う際に用いるリソースに関する情報を示す。

上記基地局は、８１１ステップにおいて、上記受信したスケジューリング情報に対する応答メッセージを送信し、上記端末へ協力基地局に関する情報及びスケジューリング情報を送信する。この際、上記基地局は、各協力基地局から受信したスケジューリング情報に基づいて、各協力基地局が端末とのビームトレーニングを行うリソースをスケジューリングした後、スケジューリングされたリソース情報を上記協力基地局と端末へ送信することができる。ここで、上記基地局は、上記８０１ステップにおいて決定されたダウンリンクビームに対して各協力基地局が有する協力ビームの数を考慮して、上記各協力基地局が端末とのビームトレーニングを行うリソースをスケジューリングすることができる。また、ここで、上記基地局は、多数の協力基地局から受信したスケジューリング情報が同一リソースを示す場合、上記多数の協力基地局へ、当該スケジューリングを許容しないことを示すＮＡＣＫ情報のみをサポートする応答メッセージを送信してもよい。この場合、上記基地局が上記多数の協力基地局のスケジューリング情報を許容するまで、上記８０９ステップ及び８１１ステップが繰り返して行われることは言うまでもない。

次に、上記基地局は、８１３ステップにおいて、協力基地局から上記端末とのリンクに関する情報を受信する。この際、上記端末とのリンクに関する情報は、上記協力基地局と上記端末とのリンクを形成したアップリンクビーム情報と、ダウンリンクビーム情報と、を含む。次に、上記基地局は、８１５ステップにおいて、すべての協力基地局から端末とのリンクに関する情報を受信したか否かを検査する。仮に、すべての協力基地局から端末とのリンクに関する情報を受信しなかった場合、上記基地局は、上記８１３ステップに戻り、協力基地局から上記端末とのリンクに関する情報を受信するまで待機する。

一方、上記すべての協力基地局から端末とのリンクに関する情報を受信した場合、上記基地局は、上記協力基地局から受信したビーム情報に基づいて上記端末に対する仮想セルを形成し、８１７ステップにおいて、仮想セルを形成するビームのチャネル状態及び基地局負荷を考慮して、上記仮想セルに対するマスター基地局を決定する。ここで、マスター基地局とは、端末の通信品質を向上させるために、上記仮想セルを構成する他の基地局を制御する機能を果たす基地局を意味する。

次に、上記基地局は、８１９ステップにおいて、自身がマスター基地局として決定されたか否かを確認する。仮に、自身がマスター基地局として決定された場合、上記基地局は、８２１ステップに進み、上記仮想セルを構成する他の協力基地局を制御して端末との通信を行い、８２３ステップに進み、端末が移動して、ビームトラッキングによってビームが変更されたか否かを検知する。上記端末は、上記ビームトラッキングによってビームが変更された場合、上記８０５ステップに戻り、次のステップを再度行い、上記ビームトラッキングによってビームが変更されなかった場合、上記８２１ステップに戻り、上記協力基地局を制御して、上記端末との通信を継続して行う。

一方、自身がマスター基地局として決定されなかった場合、上記基地局は、８２５ステップに進み、上記マスター基地局として決定された協力基地局にマスター基地局として動作することを要求し、８２７ステップに進み、スレーブ基地局モードに切り替えた後、上記マスター基地局から制御情報を受信する。ここで、上記制御情報とは、上記端末と通信を行うためのスケジューリング情報を意味する。

次に、上記基地局は、８２９ステップにおいて、上記制御情報に応じて上記基地局自身が端末に対してリソースを割り当てて通信を行う必要があるか、すなわち、スケジューリングを行う必要があるか否かを検査する。ここで、上記基地局は、上記制御情報に応じて、上記端末に対するスケジューリングが必要であると判断されなかった場合には、上記８２７ステップに戻り、次のステップを再度行い、上記制御情報に応じて、上記端末に対するスケジューリングが必要であると判断された場合には、８３１ステップに進み、端末にリソースを割り当てて通信を行う。次に、上記基地局は、８３３ステップにおいて、端末が移動して、ビームトラッキングによってビームが変更されたか否かを検知する。上記端末は、上記ビームトラッキングによってビームが変更された場合には、上記８０５ステップに戻り、次のステップを再度行い、上記ビームトラッキングによってビームが変更されなかった場合には、上記８２７ステップに戻り、次のステップを再度行う。

図９Ａ及び９Ｂは本発明による無線通信システムにおいて隣接基地局の仮想セルを形成するための動作手順を示している。
上記図９Ａ及び９Ｂを参照すると、隣接基地局は、９０１ステップにおいて、隣接基地局から仮想セル形成に対する協力を要請する信号を受信する。この際、上記仮想セル形成に対する協力要請信号は、上記協力基地局と端末のリンクに対するダウンリンクビームのインデックス情報と、上記端末に関する情報と、を含む。以下、説明の便宜上、上記仮想セル形成に対する協力を要請する隣接基地局を協力要請基地局と称する。

次に、上記隣接基地局は、９０３ステップにおいて、上記端末とのビームトレーニングのためのスケジューリング情報を生成して、協力要請基地局へ送信する。ここで、上記ビームトレーニングのためのスケジューリング情報は、上記隣接基地局が、上記端末とのビームトレーニングの際に使用しようとするリソースに関する情報を示す。

次に、上記隣接基地局は、９０５ステップにおいて、上記協力要請基地局から上記スケジューリング情報に対する応答メッセージを受信し、９０７ステップに進み、上記協力要請基地局が、上記スケジューリングを許容するか又は許容しないかを検査する。仮に、スケジューリングを許容しなかった場合には、上記隣接基地局は、９０３ステップに戻り、ビームトレーニングのために使用しようとするリソースを再スケジューリングし、再スケジューリングした情報を上記協力要請基地局へ送信して、次のステップを再度行う。

一方、スケジューリングを許容した場合には、上記隣接基地局は、９０９ステップに進み、端末とビームトレーニング信号を送受信して、アップリンクビーム及びダウンリンクビームを決定する。この際、上記隣接基地局は、自身がサポートするすべてのビームに対してビームトレーニングを行うのではなく、自身がサポートするすべてのビームから上記協力要請基地局のダウンリンクビームを協力ビームとして有するビームを候補ビームとして決定した後、上記候補ビームに対してのみビームトレーニングを行って、アップリンクビーム及びダウンリンクビームを決定する。次に、上記隣接基地局は、９１１ステップにおいて、上記決定されたアップリンクビーム及びダウンリンクビームに対するビームインデックス情報を上記端末と交換し、交換された情報に基づいて上記端末との通信のためのリンクを設定する。次に、上記隣接基地局は、９１３ステップに進み、上記端末とのリンクに関する情報を協力要請基地局へ送信する。この際、上記リンクに関する情報は、上記隣接基地局と上記端末のリンクに関するダウンリンクビームインデックス情報と、上記リンク連結に関する時間情報と、上記隣接基地局の情報と、認証情報などを含むことができる。この際、上記隣接基地局は、上記協力要請基地局の制御に応じて、上記端末とのリンクに関する情報を、少なくとも一つの他の隣接基地局へ送信することができる。この際、上記他の隣接基地局とは、上記協力要請基地局のダウンリンクビームに対する協力ビームを有する基地局を意味する。

次に、上記隣接基地局は、９１５ステップに進み、上記協力要請基地局からマスター基地局として動作することを要求する信号を受信したか否かを検査する。仮に、上記マスター基地局として動作することを要求する信号を受信しなかった場合、上記隣接基地局は、９１７ステップに進み、上記端末に対する仮想セルのマスター基地局から制御情報を受信し、９１９ステップに進み、上記制御情報に応じて、上記隣接基地局自身が端末に対してリソースを割り当てて通信を行う必要があるか、すなわち、スケジューリングを行う必要があるか否かを検査する。ここで、上記隣接基地局は、上記制御情報に応じて、上記端末に対するスケジューリングが必要であると判断されなかった場合には、上記９１７ステップに戻り、次のステップを再度行い、上記制御情報に応じて、上記端末に対するスケジューリングが必要であると判断された場合には、９２１ステップにおいて、端末にリソースを割り当てて通信を行う。次に、上記隣接基地局は、９２３ステップにおいて、端末が移動して、ビームトラッキングによってビームが変更されたか否かを検知する。上記端末は、上記ビームトラッキングによってビームが変更された場合には、上記図８Ａの８０５ステップに進み、次のステップを再度行い、上記ビームトラッキングによってビームが変更されなかった場合には、上記９１７ステップに戻り、次のステップを再度行う。

一方、上記マスター基地局として動作することを要求する信号を受信した場合、上記隣接基地局は、９２５ステップに進み、上記仮想セルを構成する他の協力基地局を制御して端末との通信を行い、９２７ステップに進み、端末が移動して、ビームトラッキングによってビームが変更されたか否かを検知する。上記端末は、上記ビームトラッキングによってビームが変更された場合には、上記図８Ａの８０５ステップに進み、次のステップを再度行い、上記ビームトラッキングによってビームが変更されなかった場合には、上記９２５ステップに戻り、上記協力基地局を制御して、上記端末との通信を継続して行う。

図１０は本発明による無線通信システムにおいて仮想セルを形成するための端末の動作手順を示している。
上記図１０を参照すると、上記端末は、１００１ステップにおいて、基地局とビームトレーニング信号を送受信して、アップリンクビーム及びダウンリンクビームを決定し、決定されたビームに関するインデックス情報を交換する。次に、上記端末は、１００３ステップに進み、上記ネットワークアクセス手順を行う。ここで、上記端末は、上記基地局がサポートする多数のビームを介して、互いに異なる方向性を有するビームトレーニング用基準信号を受信し、各基準信号の信号品質を測定した後、信号品質が最も良好な基準信号を選択する。また、上記端末は、上記端末に含まれた多数のビームを介して、互いに異なる方向性を有するビームトレーニング用基準信号を送信することができる。この際、それぞれのビームトレーニング用基準信号は、対応するビームに関するインデックス情報のセル構成に必要な情報を含むことができる。

次に、上記端末は、１００５ステップにおいて、基地局から協力基地局情報及びスケジューリング情報を受信する。すなわち、上記端末は、上記１００１ステップにおいて、上記端末が選択した基地局のダウンリンクビームに対する協力ビームを有する協力基地局に関する情報と、上記協力基地局とのビームトレーニングのためのスケジューリング情報と、を受信する。

上記端末は、上記基地局から受信した情報に対して、協力基地局情報を分析して、協力基地局が存在するか否かを検査する。仮に、上記基地局から受信した協力基地局情報が協力基地局が存在しないことを示した場合、上記端末は、１０２１ステップに進み、上記基地局から割り当てられたリソースを用いて通信を行い、１０２３ステップに進み、ビームトラッキングによってビームが変更されたか否かを検知する。上記端末は、上記ビームの変更が検知されなかった場合には、上記１０２１ステップに戻り、次のステップを再度行い、上記ビームの変更が検知された場合には、１００５ステップに進み、次のステップを再度行う。

一方、上記基地局から受信した協力基地局情報が協力基地局が存在することを示した場合、上記端末は、１００９ステップに進み、上記スケジューリング情報に応じて、上記協力基地局とビームトレーニング信号を送受信して、アップリンクビーム及びダウンリンクビームを決定し、１０１１ステップに進み、上記協力基地局と上記決定されたアップリンクビーム及びダウンリンクビームに関するインデックス情報を交換し、交換された情報に基づいて通信のためのリンクを設定する。この際、上記端末は、上記協力基地局のすべてのビームに対してビームトレーニングを行うのではなく、上記協力基地局のビームのうち一部のビーム、すなわち、候補として決定されたビームに対してのみビームトレーニング信号を送受信する。

次に、上記端末は、１０１３ステップにおいて、すべての協力基地局に対するビームトレーニングが行われたか否かを検査する。仮に、すべての協力基地局に対するビームトレーニングが行われなかった場合には、上記端末は、１００９ステップに戻り、次のステップを再度行う。
一方、すべての協力基地局に対するビームトレーニングを行った場合には、上記端末は、１０１５ステップに進み、マスター基地局又はスレーブ基地局からスケジューリング情報を受信し、１０１７ステップにおいて、上記受信したスケジューリング情報に応じて、上記マスター基地局又はスレーブ基地局との通信を行う。次に、上記端末は、１０１９ステップに進み、ビームトラッキングによってビームが変更されたか否かを検知する。上記端末は、上記ビームの変更が検知されなかった場合には、上記１０１５ステップに戻り、次のステップを再度行い、上記ビームの変更が検知された場合には、１００５ステップに進み、次のステップを再度行う。

図１１は本発明による無線通信システムにおける基地局のブロック構成を示している。
上記図１１を参照すると、上記基地局は、制御部１１００と、格納部１１１０と、通信モジュール１１２０と、ビームフォーミング部１１３０と、を含んでなる。

上記制御部１１００は、上記基地局の全体的な動作を制御及び処理し、本発明により、仮想セル形成制御部１１０２を含むことで、端末に対する仮想セルを形成するための機能を制御及び処理する。特に、上記仮想セル形成制御部１１０２は、上記格納部１１１０の協力ビームＤＢ１１１２に格納された協力ビーム情報を用いて、ビームトレーニングを行うための機能を制御及び処理する。換言すれば、上記仮想セル形成制御部１１０２は、端末の初期アクセスのために、端末とビームトレーニング信号を送受信して、ダウンリンクビーム及びアップリンクビームを決定した後、上記端末に対して仮想セルを形成するために上記協力ビームＤＢ１１１２で上記決定されたダウンリンクビームに関する協力ビーム情報を検索し、検索された協力ビーム情報に対応する協力基地局へ仮想セル形成を要請するための機能を制御及び処理する。この際、上記仮想セル形成制御部１１０２は、上記基地局自身と協力基地局とのビームトレーニングのためのリソースをスケジューリングするための機能を制御及び処理する。また、上記仮想セル形成制御部１１０２は、隣接基地局から仮想セル形成の要請を受けたときに、上記仮想セル形成を要請した基地局から受信したダウンリンクビーム情報を確認し、上記協力ビームＤＢ１１１２で上記確認されたダウンリンクビームを協力ビームとして有するビームを検索し、これを候補ビームとして決定した後、候補ビームのビームインデックスに基づいて、対応する端末とのビームトレーニングを行うための機能を制御及び処理する。この際、上記仮想セル形成制御部１１０２は、仮想セル形成を要請した基地局へ上記端末とのビームトレーニングを行うリソースを示すスケジューリング情報を送信することができる。また、上記仮想セル形成制御部１１０２は、特定の候補ビームに対するビームトレーニングに失敗したときに、上記候補ビーム以外に他の候補ビームを選定してビームトレーニングを行ってもよく、所定時間待機した後、上記特定の候補ビームに対するビームトレーニングを再度行ってもよく、仮想セル形成を諦めてもよい。

また、上記仮想セル形成制御部１１０２は、通信中の端末の移動によって現在選択されたビームに対するチャネル状態が臨界条件以下である場合、ビームトラッキングを行ってビームを変更するための機能を制御及び処理し、ビーム変更によって仮想セルを再形成するための機能を制御及び処理する。
上記仮想セル形成制御部１１０２は、ビームトレーニングにより端末との通信を行うために用いるビームが選択されたときに、上記ビームフォーミング部１１３０を制御して、対応するビームを介して端末との通信を行うための機能を制御する。

上記格納部１１１０は、上記基地局の動作に必要な各種プログラム及びデータを格納する。特に、上記格納部１１１０は、上記基地局がサポートする多数のビームそれぞれに関する隣接基地局の協力ビーム情報、すなわち、協力ビームのインデックス情報を示す協力ビームＤＢ１１１２を含む。上記協力ビームＤＢ１１１２は、設計の際に予め格納されていてもよく、端末のフィードバック情報によって更新されてもよい。

上記通信モジュール１１２０は、システムの物理層規格に応じて、送信ビット列をベースバンド信号に、ベースバンド信号を受信ビット列に変換する。上記通信モジュール１１２０は、チャネルコーディング（ｃｈａｎｎｅｌ ｃｏｄｉｎｇ）及びデコーディング（ｄｅｃｏｄｉｎｇ）、データ変調（ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）及び復調、多重アンテナマッピングのためのプリコーディング、ポストコーディング（Ｐｏｓｔ ｃｏｄｉｎｇ）、Ａ／Ｄ変換（Ａｎａｌｏｇ／Ｄｉｇｉｔａｌ ｃｏｎｖｅｒｔｏｒ）、Ｄ／Ａ変換（Ｄｉｇｉｔａｌ／Ａｎａｌｏｇ ｃｏｎｖｅｒｔｏｒ）、ＦＦＴ（Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）、ＩＦＦＴ（Ｉｎｖｅｒｓｅ Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）、デジタルビームフォーミングなどの機能を果たすことができる。例えば、ＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）方式による場合、データ送信の際、上記通信モジュール１１２０は、送信ビット列に対してコーディング及び変調を行うことで複素シンボルを生成し、上記複素シンボルを副搬送波にマッピングした後、ＩＦＦＴ（Ｉｎｖｅｒｓｅ Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）演算及びＣＰ（Ｃｙｃｌｉｃ Ｐｒｅｆｉｘ）挿入によりＯＦＤＭシンボルを構成する。

上記ビームフォーミング部１１３０は、多数の構成要素を含み、各構成要素は、各アンテナ経路において信号の位相及び大きさを調節する。すなわち、上記ビームフォーミング部１１３０は、上記制御部１１００から提供されるアンテナ別の信号の位相及び大きさの値に応じて、各アンテナ経路へ送信される信号の位相及び大きさを調節することで、ビームフォーミングを行う。例えば、上記ビームフォーミング部１１３０は、上記仮想セル形成制御部１１０２の制御に応じてビームトレーニングを行うために、互いに異なる方向性を有する多数のビームを形成してもよい。上記図１１において、各アンテナに対応する経路は１個と示されており、各経路における上記ビームフォーミング部１１３０の構成要素もまたアンテナ１個当たり１個と示されているが、本発明の別の実施形態により、各アンテナに対して、送信経路及び受信経路が別に構成されていてもよく、この場合、上記ビームフォーミング部１１３０の構成要素は、アンテナ１個当たり２個ずつ存在していてもよい。

上記図１１には、アナログビームフォーミングにより上記基地局が多数のビームをサポートする場合のブロック構成の例を示しており、本発明による基地局は、デジタルビームフォーミング、アンテナを物理的に動かすビームフォーミング、予め定義された各ビーム方向に対応するアンテナ、アンテナバンドル又はアンテナアレイ（ａｒｒａｙ）の少なくとも一つを用いて多数のビームをサポートしてもよい。ここで、上記デジタルビームフォーミングの場合、上記ビームフォーミング部１１３０は省略されてもよく、上記制御部１１００は、送信信号にコードブックを乗じてビームフォーミングを行うことで、多数のビームをサポートすることができる。すなわち、本発明におけるビームは、物理的に区分された一つのアンテナによって形成されたビームであってもよく、デジタルビームフォーミング方式、アナログビームフォーミング方式などの様々な方式により、多数のアンテナを用いて形成されたビームであってもよい。

図１２は本発明による無線通信システムにおける端末のブロック構成を示している。
図１２を参照すると、上記端末は、制御部１２００と、格納部１２１０と、通信モジュール１２２０と、ビームフォーミング部１２３０と、を含んでなる。
上記制御部１２００は、上記端末の全体的な動作を制御及び処理し、本発明により、基地局とのビームトレーニングを行うための機能を制御及び処理する。特に、上記制御部１２００は、基地局のスケジューリング情報に応じて、対応する基地局とのビームトレーニングを行ってダウンリンクビームを選択し、選択されたビームのインデックス情報を対応する基地局へ送信するための機能及び上記対応する基地局からアップリンクビームのインデックス情報を受信するための機能を制御及び処理する。また、上記制御部１２００は、ビームトレーニングにより基地局との通信を行う際に用いられるビームが選択された場合、上記ビームフォーミング部１２３０を制御して、対応するビームを介して端末との通信を行うための機能を制御する。
上記格納部１２１０は、上記端末の動作に必要な各種プログラム及びデータを格納する。

上記通信モジュール１２２０は、システムの物理層規格に応じて、送信ビット列をベースバンド信号に、ベースバンド信号を受信ビット列に変換する。上記通信モジュール１２２０は、チャネルコーディング（ｃｈａｎｎｅｌ ｃｏｄｉｎｇ）及びデコーディング（ｄｅｃｏｄｉｎｇ）、データ変調（ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）及び復調、多重アンテナマッピングのためのプリコーディング、ポストコーディング（Ｐｏｓｔ ｃｏｄｉｎｇ）、Ａ／Ｄ変換（Ａｎａｌｏｇ／Ｄｉｇｉｔａｌ ｃｏｎｖｅｒｔｏｒ）、Ｄ／Ａ変換（Ｄｉｇｉｔａｌ／Ａｎａｌｏｇ ｃｏｎｖｅｒｔｏｒ）、ＦＦＴ（Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）、ＩＦＦＴ（Ｉｎｖｅｒｓｅ Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）、デジタルビームフォーミングなどの機能を果たすことができる。例えば、ＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）方式による場合、データ送信の際、上記通信モジュール１２２０は、送信ビット列に対してコーディング及び変調を行うことで複素シンボルを生成し、上記複素シンボルを副搬送波にマッピングした後、ＩＦＦＴ（Ｉｎｖｅｒｓｅ Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）演算及びＣＰ（Ｃｙｃｌｉｃ Ｐｒｅｆｉｘ）挿入によりＯＦＤＭシンボルを構成する。

上記ビームフォーミング部１２３０は、多数の構成要素を含み、各構成要素は、各アンテナ経路において信号の位相及び大きさを調節する。すなわち、上記ビームフォーミング部１２３０は、上記制御部１２００から提供されるアンテナ別の信号の位相及び大きさの値に応じて、各アンテナ経路へ送信される信号の位相及び大きさを調節することで、ビームフォーミングを行う。例えば、上記ビームフォーミング部１２３０は、上記制御部１２００の制御に応じてビームトレーニングを行うために、互いに異なる方向性を有する多数のビームを形成してもよい。上記図１２において、各アンテナに対応する経路は１個と示されており、各経路における上記ビームフォーミング部１２３０の構成要素もまたアンテナ１個当たり１個と示されているが、本発明の別の実施形態により、各アンテナに対して、送信経路及び受信経路が別に構成されていてもよく、この場合、上記ビームフォーミング部１２３０の構成要素は、アンテナ１個当たり２個ずつ存在していてもよい。

上記図１２には、アナログビームフォーミングにより上記基地局が多数のビームをサポートする場合のブロック構成の例を示しており、本発明による基地局は、デジタルビームフォーミング、アンテナを物理的に動かすビームフォーミング、予め定義された各ビーム方向に対応するアンテナ、アンテナバンドル又はアンテナアレイ（ａｒｒａｙ）の少なくとも一つを用いて多数のビームをサポートしてもよい。ここで、上記デジタルビームフォーミングの場合、上記ビームフォーミング部１２３０は省略されてもよく、上記制御部１１００は、送信信号にコードブックを乗じてビームフォーミングを行うことで、多数のビームをサポートすることができる。すなわち、本発明におけるビームは、物理的に区分された一つのアンテナによって形成されたビームだけでなく、デジタルビームフォーミング方式、アナログビームフォーミング方式などの様々な方式により、多数のアンテナを用いて形成されたビームを含む意味である。

本発明は、無線通信システムにおいて、基地局間の協力ビームインデックス情報に基づいて仮想セルを形成することで、短時間で仮想セルを形成することができ、ビームトレーニングによるエネルギー消費及び遅延を低減することができる。
一方、本発明の詳細な説明では、具体的な実施形態について説明しているが、本発明の範囲から逸脱しない限り、様々な変形が可能である。したがって、本発明の範囲は、上述した実施形態に限定されてはならず、特許請求の範囲だけでなく、本特許請求の範囲と均等なものなどによって定められるべきである。

２００ 端末
２１１，２１２，２１３，２１４，２２１，２２２，２２３，２２４ ビーム
１１００，１２００ 制御部
１１０２ 仮想セル形成制御部
１１１０，１２１０ 格納部
１１１２ 協力ビームＤＢ
１１２０，１２２０ 通信モジュール
１１３０，１２３０ ビームフォーミング部

Claims (15)

1. 無線通信システムにおいて仮想セルを形成するために基地局で用いられる方法であって、
   端末とのビームトレーニングにより、複数のビームのうち少なくとも一つのビームを決定するステップと、
   前記決定されたビームに対する隣接基地局の協力ビームを確認するステップと、
   前記端末と前記協力ビームに対応する隣接基地局へ前記端末に対する仮想セル形成を要請するステップと、を含むことを特徴とする、方法。
2. 前記基地局は、前記基地局がサポートするビームそれぞれに対して、重複するカバレッジ領域を有する隣接基地局のビーム情報を協力ビーム情報として予め格納し、
   前記協力ビーム情報は、端末のフィードバック情報により変更可能なことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 前記隣接基地局から前記端末とのリンクに関するビーム情報を受信するステップと、
   前記隣接基地局のビームと前記決定された基地局のビームとで前記端末に対する仮想セルを形成するステップと、をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
4. 前記決定されたビームに対する協力ビームを有する複数の隣接基地局が存在する場合、複数の隣接基地局から前記端末とのビームトレーニングのためのリソースを示すスケジューリング情報を受信するステップと、
   前記スケジューリング情報、前記複数の隣接基地局それぞれの協力ビームの数、前記複数の隣接基地局それぞれのビームの強度及び前記複数の隣接基地局それぞれの負荷情報のうち少なくとも一つを考慮して、前記複数の隣接基地局のビームトレーニングのためのリソースをスケジューリングするステップと、
   前記基地局のスケジューリングを示す情報を前記端末と複数の基地局へ送信するステップと、をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
5. 無線通信システムにおいて仮想セルを形成するために隣接基地局で用いられる方法であって、
   第１基地局から端末の仮想セル形成の要請を受けるステップと、
   前記第１基地局で決定されたビームに対する少なくとも一つの協力ビームを確認するステップと、
   前記確認された少なくとも一つの協力ビームに基づいて前記端末とのビームトレーニングを行い、仮想セル形成のための協力ビームを選択するステップと、を含むことを特徴とする、方法。
6. 前記隣接基地局は、前記隣接基地局がサポートするビームそれぞれに対して、重複するカバレッジ領域を有する第１基地局のビーム情報を協力ビーム情報として予め格納し、
   前記協力ビーム情報は、端末のフィードバック情報により変更可能なことを特徴とする、請求項５に記載の方法。
7. 前記仮想セル形成のために決定された協力ビームの情報を前記第１基地局へ送信するステップと、
   前記隣接基地局の協力ビームと前記第１基地局のビームとで前記端末に対する仮想セルを形成するステップと、をさらに含むことを特徴とする、請求項５に記載の方法。
8. 前記端末とのビームトレーニングのためのリソースを示すスケジューリング情報を前記第１基地局へ送信するステップと、
   前記第１基地局から前記スケジューリングに対する応答を受信するステップと、をさらに含むことを特徴とする、請求項５に記載の方法。
9. 無線通信システムにおいて仮想セルを形成するために端末で用いられる方法であって、
   第１基地局とのビームトレーニングにより、複数のビームのうち少なくとも一つのビームを決定するステップと、
   前記第１基地局から仮想セルを形成する隣接基地局に関する情報を受信するステップと、
   前記隣接基地局とのビームトレーニングにより、前記隣接基地局に対するビームを決定するステップと、を含むことを特徴とする、方法。
10. 前記第１基地局から隣接基地局とのビームトレーニングのためのリソースを示すスケジューリング情報を受信するステップと、
    前記スケジューリング情報に基づいて前記隣接基地局とのビームトレーニングを行うステップと、をさらに含み、
    前記隣接基地局とのビームトレーニングは、前記隣接基地局の複数のビームのうち前記第１基地局とのビームトレーニングにより決定されたビームの協力ビームに対して行うことを特徴とする、請求項９に記載の方法。
11. 無線通信システムにおいて仮想セルを形成するための基地局装置であって、
    互いに異なる方向性を有する複数のビームを形成するビームフォーミング部と、
    前記ビームフォーミング部を制御して、端末とのビームトレーニングを行って前記複数のビームのうち少なくとも一つのビームを決定し、前記決定されたビームに対する隣接基地局の協力ビームを確認し、前記端末と前記協力ビームに対応する隣接基地局へ前記端末に対する仮想セル形成を要請するための機能を制御する制御部と、を含むことを特徴とする、装置。
12. 請求項２から４のいずれか一項に記載の方法を実行するように構成されることを特徴とする、請求項１１に記載の装置。
13. 無線通信システムにおいて仮想セルを形成するための隣接基地局装置であって、
    互いに異なる方向性を有する複数のビームを形成するビームフォーミング部と、
    第１基地局から端末の仮想セル形成の要請を受け、前記第１基地局で決定されたビームに対する少なくとも一つの協力ビームを確認し、前記確認された協力ビームに基づいて前記ビームフォーミング部を制御して、前記端末とのビームトレーニングを行って仮想セル形成のための協力ビームを選択する制御部と、を含むことを特徴とする、装置。
14. 請求項６から８のいずれか一項に記載の方法を実行するように構成されることを特徴とする、請求項１３に記載の装置。
15. 請求項９又は１０に記載の方法を実行するように構成されることを特徴とする、装置。

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