JP6655161B2 - ハイブリッドビームフォーミングを利用した無線通信方法、そのための装置 - Google Patents

Description

本発明は、無線通信技術に関し、より詳細には、ハイブリッドビームフォーミング（Ｈｙｂｒｉｄ ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ）構造においてサイドローブ（Ｓｉｄｅｌｏｂｅ）に起因した端末干渉を減少させる方法および装置に関する。

この部分に記述された内容は、単に本実施形態に対する背景情報を提供するだけで、従来技術を構成するものではない。

無線通信（Ｒａｄｉｏ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）が音声トラフィックを中心としてサービスを提供した過去とは異なって、マルチメディアサービスを提供する３Ｇ／４Ｇ移動通信の急速な発展に伴い、数百Ｍｂｐｓ（Ｍｅｇａｂｙｔｅｓ ｐｅｒ ｓｅｃｏｎｄ）以上を伝送するバックホールリンクが次第に増加し、５Ｇ移動通信など次世代移動通信が登場するに伴って、Ｇｂｐｓ（Ｇｉｇａｂｙｔｅｓ ｐｅｒ ｓｅｃｏｎｄ）以上の無線伝送の必要性が増大して、数百ＭＨｚ以上の帯域幅の確保が容易なミリ波帯域の周波数が注目を集めており、３ＧＰＰ（３ｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ Ｐｒｏｊｅｃｔ）が標準化の議論を始めるなど、各企業と団体で５Ｇ要素技術の開発および標準技術の議論が活発に行われている。

ここで、ミリ波は、周波数が３０ＧＨｚ以上の電磁気波を意味し（３０〜３００ＧＨｚ）、現在２８ＧＨｚ、３８ＧＨｚ、６０ＧＨｚ、７０ＧＨｚなどの周波数を５Ｇ移動通信網に利用する周波数として考慮している。

このようなミリ波帯域は、既存の４Ｇ周波数帯域に比べて大気中に伝送損失が高く、回折性に劣るため、一般的に多数のアンテナを利用して電波を所望の方向に集中するビームフォーミング（Ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ）技術を無線伝送に活用している。

一方、このようなミリ波を活用した５Ｇ移動通信では、高い伝送損失比率と劣る回折性に起因して発生する多くのギャップ地域を補うために多数の小型セル（Ｓｍａｌｌ ｃｅｌｌ）を要求するので、設備投資費用（ＣＡＰＥＸ）と営業費用（ＯＰＥＸ）を考慮するとき、低価型小型セルの必要性が増大する。

しかし、前記小型セルからマクロセル（Ｍａｃｒｏ ｃｅｌｌ）にデータをバックホール（Ｂａｃｋｈａｕｌ）するために有線伝送網を利用する場合には、低価型小型セルとは別途に有線網の構築に莫大な費用問題が発生する。

その代案として、同じ周波数／時間資源を活用しながらビームフォーミング技法を利用してマクロセル基地局と小型セル基地局との間の無線バックホールと、基地局と端末との間の無線リンクを分離するセルフバックホーリング（Ｓｅｌｆ−Ｂａｃｋｈａｕｌｉｎｇ）技術が注目を集めている。

通常の無線バックホールにおいては、干渉防止のために基地局間のバックホーリング周波数帯域と端末に用いられる周波数帯域を相異に使用し、この場合、バックホールのために一定の周波数資源を割り当てなければならないので、小型セル基地局の周波数容量に劣る問題点があったが、ミリ波帯域の場合、ビームフォーミングを基盤とする高い指向性に起因して同じ周波数／時間資源を活用しながらバックホールが可能になる。

ただし、ビームフォーミングを基盤としてマクロセル基地局と小型セル基地局との間に無線バックホールを具現したとしても、各セルと端末との間に干渉問題が発生する。

マクロセル基地局は、小型セル基地局に比べて相対的に広い範囲で電波を送受信するので、マクロセル基地局の観点から、小型セル基地局と該小型セル基地局に連結された端末との間の距離、角度の差が大きくないため、ビームフォーミングを基盤として電波を送受信しても、干渉が発生し、マクロセル基地局が高い送信電力で無線バックホール電波を放射する下向きリンクにおいて問題が一層深刻である。

すなわち、ビームフォーミングを基盤とする無線バックホール時に小型セル基地局から下向きリンク信号を受ける端末に干渉要因が引き起こされるといえる。

これより、本発明は、マクロセル基地局と小型セル基地局との間の無線バックホールのためのビームフォーミング時に、小型セル基地局から下向きリンク信号を受ける端末の干渉を最小化できるビームフォーミング信号を基盤として受信状態情報および、干渉情報または位置情報を生成して、無線バックホールを形成する方法および装置を提供することを目的とする。

本発明で達成しようとする技術的課題は、以上で言及した技術的課題に限定されず、言及しない他の技術的課題は、下記の記載から本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者に明確に理解され得る。

前記目的を達成するために、本発明の一態様は、小型セル基地局が、無線バックホールを形成するためにマクロセル基地局から複数のビームフォーミング信号を受信する段階と；前記小型セル基地局に接続された端末に対する前記複数のビームフォーミング信号の干渉情報または位置情報を収集する段階と；前記小型セル基地局が、前記受信された複数のビームフォーミング信号の受信状態情報および、前記干渉情報または位置情報に基づいて前記マクロセル基地局との無線バックホールを形成する段階と；を含む無線バックホール形成方法を提供する。

本発明の他の態様は、マクロセル基地局が、無線バックホールを形成するために小型セル基地局に複数のビームフォーミング信号を送信する段階と；前記マクロセル基地局が、前記小型セル基地局から前記複数のビームフォーミング信号に対する受信状態情報および、前記小型セル基地局に接続された端末に対する前記複数のビームフォーミング信号の干渉情報または端末の位置情報を受信する段階と；前記複数のビームフォーミング信号の受信状態情報および、前記干渉情報または位置情報に基づいて前記複数のビームフォーミング信号のうち一つを選択して、前記小型セル基地局との無線バックホールを形成する段階と；を含む無線バックホール形成方法を提供する。

また、本発明は、無線信号を送受信する無線送受信部と；前記無線送受信部を制御する制御部と；を含み、且つ、前記制御部は、マクロセル基地局から小型セル基地局の間に互いに異なる指向性を有する複数のビームフォーミング信号を送受信するように前記無線送受信部を制御し、前記複数のビームフォーミング信号に対する前記小型セル基地局における受信状態情報を確認するビームフォーミングサーチモジュールと；小型セル基地局に接続された端末に対する複数のビームフォーミング信号の干渉情報または位置情報を収集する収集モジュールと；前記複数のビームフォーミング信号の受信状態情報および、前記干渉情報または位置情報に基づいて前記複数のビームフォーミング信号のうち一つを選択して、前記マクロセル基地局と小型セル基地局との間の無線バックホールを形成するバックホール形成モジュールと；を含む無線バックホール形成装置を提供する。

本発明によると、無線網を利用したバックホールの形成時に、無線バックホールにより端末に引き起こされる干渉情報をチェックし、これを考慮してビームフォーミングを行うことによって、小型セル基地局に接続された端末に引き起こされるマクロセル基地局からの無線バックホールによる電波干渉を減らすことができる。

特に、本発明によると、無線バックホールを具現するために端末と基地局との間の無線通信に同じ周波数／時間資源を活用しても、端末に対する電波干渉を最小化することによって、安定したサービス提供が可能である。

本発明で得られる効果は、以上で言及した効果に限定されず、言及しない他の効果は、下記の記載から本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者に明確に理解され得る。

本発明に関する理解を助けるために、詳細な説明の一部として含まれる添付の図面は、本発明に対する実施形態を提供し、詳細な説明と共に本発明の技術的特徴を説明する。

本発明による無線バックホールが具現される無線通信システムを概略的に示す図である。 本発明の実施形態による無線通信システムにおいての無線バックホール形成過程を示すメッセージフロー図である。 本発明の実施形態による無線通信システムにおいての無線バックホール形成過程を示すメッセージフロー図である。 本発明の実施形態による無線通信システムにおいての無線バックホール形成過程を示すメッセージフロー図である。 本発明の一実施形態による無線バックホール形成装置の構造を示す図である。 本発明による無線バックホール形成方法を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態によるビームフォーミング制御状態を示す模式図である。 本発明の他の実施形態によるビームフォーミング制御状態を示す模式図である。

以下、本発明による好ましい実施形態を添付の図面を参照して詳細に説明する。添付の図面と共に以下に開示される詳細な説明は、本発明の例示的な実施形態を説明するものであり、本発明が実施され得る唯一の実施形態を示すものではない。以下の詳細な説明は、本発明の完全な理解を提供するために具体的細部事項を含む。しかし、当業者は、本発明がこのような具体的細部事項なしに実施され得ることが分かる。

いくつかの場合、本発明の概念が曖昧になることを避けるために、公知の構造および装置は省略されたり、各構造および装置の核心機能を中心とするブロック図の形式で図示され得る。

明細書の全般において、任意の部分が或る構成要素を「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇまたはｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」というとき、これは、特に反対される記載がない限り、他の構成要素を除外するものではなく、他の構成要素をさらに含むことができることを意味する。また、明細書に記載された「…部」、「…器」、「モジュール」等の用語は、少なくとも一つの機能や動作を処理する単位を意味し、これは、ハードウェアやソフトウェアまたはハードウェアおよびソフトウェアの結合で具現され得る。また、「一（ａまたはａｎ）」、「一つ（ｏｎｅ）」、「その（ｔｈｅ）」および類似語は、本発明を記述する文脈において（特に、以下の請求項の文脈において）本明細書に別途に指示されたり、文脈により明白に反論されない限り、単数および複数の両方を含む意味で使用され得る。

また、第１、第２等のように序数を含む用語は、多様な構成要素を説明するために使用するものであって、一つの構成要素を他の構成要素から区別する目的だけで使用され、前記構成要素を限定するために使用するものではない。例えば、本発明の権利範囲を外れることなく、第２構成要素は、第１構成要素と命名され得、同様に、第１構成要素は、第２構成要素と命名され得る。

以下の説明で使用される特定の用語は、本発明の理解を助けるために提供されるものであり、このような特定の用語の使用は、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲で他の形態に変更され得る。本発明は、無線通信システムにおいて、ユーザとの無線接続を処理する基地局に対する無線バックホールの形成に関する。

ここで、バックホール（Ｂａｃｋｈａｕｌ）は、基地局とバックボーン（Ｂａｃｋｂｏｎｅ）網との間にデータを集めて伝達することを意味するものであって、通常、無線通信システムの場合、基地局とバックボーン網との間に有線または無線で形成され得る。

ここで、基地局（ｂａｓｅ ｓｔａｔｉｏｎ、ＢＳ）は、ノードＢ（ｎｏｄｅ Ｂ）、高度化ノードＢ（ｅｖｏｌｖｅｄ ｎｏｄｅ Ｂ、ｅＮｏｄｅＢ）、接近点（ａｃｃｅｓｓ ｐｏｉｎｔ、ＡＰ）、無線基地局（ｒａｄｉｏ ａｃｃｅｓｓ ｓｔａｔｉｏｎ、ＲＡＳ）、送受信基地局（ｂａｓｅ ｔｒａｎｓｃｅｉｖｅｒ ｓｔａｔｉｏｎ、ＢＴＳ）、ＭＭＲ（ｍｏｂｉｌｅ ｍｕｌｔｉｈｏｐ ｒｅｌａｙ）−ＢＳなどを指し得、ノードＢ、ｅＮｏｄｅＢ、ＡＰ、ＲＡＳ、ＢＴＳ、ＭＭＲ−ＢＳなどの全部または一部の機能を含むこともできる。

特に、本発明は、マクロセル基地局のカバレッジ内のギャップ地域または通信集中地域などに小型セル基地局が設置される５Ｇ基盤移動通信システムを考慮したものであって、本発明において、バックホールは、前記マクロセル基地局と小型セル基地局との間のバックホール形成まで含む。

参考として、前記マクロセル基地局は、通常の移動通信システムに適用された高い伝送パワーと広いカバレッジを有する基地局を意味し、小型セル（Ｓｍａｌｌ Ｃｅｌｌ）基地局は、マクロセルに対比される概念であって、マクロセル基地局に比べて相対的に低い伝送パワーと狭いカバレッジを有する基地局を意味する。このような小型セル基地局は、例えば、アンテナ当たり１０Ｗ級以下の小出力の基地局装備、ピコセル（Ｐｉｃｏ ｃｅｌｌ）、フェムトセル（ｆｅｍｔｏ ｃｅｌｌ）、マイクロセル（ｍｉｃｒｏ ｃｅｌｌ）等を総称する。

参考として、前記小型セル基地局は、ギャップ地域あるいは基地局間の境界地域、室内などに配置されて、ギャップ地域のカバー、高トラフィック地域におけるトラフィック分散、移動通信とＷｉＦｉなど異種ネットワーク伝送などに用いられる。

以下、マクロセル基地局と小型セル基地局を含む無線通信環境を基盤として、本発明による無線バックホール形成装置および方法を図１〜図８を参照して説明する。

図１は、本発明の一実施形態による無線バックホールが具現される無線通信システムを概略的に示す図である。

図１に示されるように、本発明の一実施形態による移動通信システムは、一つ以上の端末１００と小型セル基地局２００およびマクロセル基地局３００を含む。

端末１００は、本発明によって提供される無線通信網に接続してデータを送受信するユーザ装置を意味する。ここで、端末（Ｔｅｒｍｉｎａｌ）は、ＵＥ（Ｕｓｅｒ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）、ＭＳ（Ｍｏｂｉｌｅ Ｓｔａｔｉｏｎ）、ＭＳＳ（Ｍｏｂｉｌｅ Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ Ｓｔａｔｉｏｎ）、ＳＳ（Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ Ｓｔａｔｉｏｎ）、ＡＭＳ（Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｍｏｂｉｌｅ Ｓｔａｔｉｏｎ）、ＷＴ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｔｅｒｍｉｎａｌ）、ＭＴＣ（Ｍａｃｈｉｎｅ−Ｔｙｐｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）装置、Ｍ２Ｍ（Ｍａｃｈｉｎｅ−ｔｏ−Ｍａｃｈｉｎｅ）装置、Ｄ２Ｄ装置（Ｄｅｖｉｃｅ−ｔｏ−Ｄｅｖｉｃｅ）、ステーション（ＳＴＡ：Ｓｔａｔｉｏｎ）等の用語で代替され得る。ただし、これに限定されるものではなく、本発明で提供する無線通信網に連結された装置であれば、本明細書で記述する端末に該当することができる。小型セル基地局２００およびマクロセル基地局３００は、無線通信システムにおいて端末１００に無線リンクを提供し、小型セル基地局２００とマクロセル基地局３００の相互間に無線バックホールを形成する。

特に、小型セル基地局２００は、通信カバレッジ内に位置する一つ以上の端末１００との連結を行い、前記一つ以上の端末１００とデータを送受信する。ここで、前記端末１００を基準として端末１００に伝送されるデータを下向きリンク信号と言い、前記端末１００から送信されるデータを上向きリンク信号と言う。

前記小型セル基地局２００が前記一つ以上の端末１００から受信した一つ以上の端末１００の上向きリンク信号は、前記無線バックホールを介してマクロセル基地局３００に伝送された後、前記マクロセル基地局３００を介して有線バックホールおよびバックボーン網に伝達される。反対に、バックボーン網および有線バックホールから伝達された下向きリンク信号は、前記無線バックホールを介してマクロセル基地局３００から小型セル基地局２００に伝達された後、前記小型セル基地局２００を介して一つ以上の端末１００に伝送される。

このような小型セル基地局２００とマクロセル基地局３００は、図５に示された本発明による無線バックホール形成装置を具備し、これにより、無線バックホールを形成することができる。

参考として、前記無線バックホールは、下向きリンクおよび上向きリンクに対してそれぞれ形成され得るが、本発明は、端末１００に対する干渉を最小化すると共に、無線バックホールを形成するためのものであって、以下では、端末１００に対する干渉がさらに深刻に発生し得る下向きリンクに対する無線バックホールの形成を基準として説明する。しかし、これは、発明の範囲を限定しようとするものではなく、本発明は、必要に応じて上向きリンクに対しても適用可能である。

本発明による無線バックホール形成装置を具備した小型セル基地局２００とマクロセル基地局３００は、無線バックホールを形成するためのビーム方向を決定するためのビームフォーミング過程を行う。特に、下向きリンク信号に対する無線バックホールのために、前記マクロセル基地局３００は、下向きリンクビームフォーミングを行う。

具体的に、前記マクロセル基地局３００は、互いに異なる方向にそれぞれ複数のビームフォーミング信号を順次に送出し、前記複数のビームフォーミング信号に対するフィードバック情報を小型セル基地局２００から受ける。

この際、小型セル基地局２００は、マクロセル基地局３００からトレーニングシンボルを含む複数のビームフォーミング信号を受信し、受信したビームフォーミング信号を利用して受信状態情報を生成する。なお、前記小型セル基地局２００は、自分に接続された端末１００から前記複数のビームフォーミング信号それぞれに対する干渉情報を収集することができる。その後、前記受信状態情報および干渉情報を基盤として複数のビームフォーミング信号のうち、下向きリンクのためのビームフォーミング信号を決定するが、本発明の一実施形態では、前記小型セル基地局２００が前記干渉情報および受信状態情報をマクロセル基地局３００にフィードバックして、マクロセル基地局３００がビームフォーミング信号を選択して無線バックホールを形成するようにすることができ、本発明の他の実施形態では、前記小型セル基地局２００が前記干渉情報および受信状態情報を基盤として複数のビームフォーミング信号のうち一つを選択した後、その選択情報をマクロセル基地局３００に伝送して、選択情報に基づいて無線バックホールを形成するようにすることができる。

ここで、ビームフォーミングは、ミリ波帯域を活用して行われ得る。

参考として、ミリ波の場合、透過力が弱く、ビーム幅がかなり狭いため、アンテナ間の微調整を通じて基地局間に一対一で連結され、無線バックホールの具現時に高い品質が得られる。

なお、小型セル基地局２００は、通信カバレッジに位置する端末１００との無線連結を行い、連結された無線資源を介して下向きリンク信号および上向きリンク信号を端末１００と送受信する。この際、前記小型セル基地局２００の通信カバレッジは、図１に一点鎖線で示す領域２００ａになり得る。小型セル基地局２００と端末１００との間の無線リンクと、マクロセル基地局３００と小型セル基地局２００との間の無線バックホールは、同じ周波数／時間資源を活用することができる。

なお、前記マクロセル基地局３００は、小型セル基地局２００と無線バックホールを形成し、これにより、下向きリンク信号／上向きリンク信号を送受信すると同時に、通信カバレッジ内に位置する任意の端末（図示せず）と無線リンクを連結して、下向きリンク信号／上向きリンク信号を送受信することができる。

マクロセル基地局３００の通信カバレッジは、図１で点線で示す領域３００ａになり得る。

次に、前述したような構造の無線通信システムにおいて、無線バックホール形成過程を図２〜図４を参照して具体的に説明する。

図２は、本発明の一実施形態による無線バックホール形成過程を示すメッセージフロー図である。

図２を参照すると、マクロセル基地局３００がビームフォーミング信号を伝送し、端末１００と小型セル基地局２００が、マクロセル基地局３００が伝送したビームフォーミング信号に基づいて情報を生成して、無線バックホールを形成する過程が示されている。

マクロセル基地局３００は、ビームフォーミング信号を放射形に伝送し、この信号は、ビームフォーミング信号範囲内の小型セル基地局２００と端末１００に到達することができる（Ｓ２００ａ、Ｓ２００ｂ）。

端末１００は、マクロセル基地局３００から到達したビームフォーミング信号に基づいて干渉情報を生成し（Ｓ２０２）、生成した干渉情報を端末１００と小型セル基地局２００との間の無線リンクを介して小型セル基地局２００に伝送する（Ｓ２０６）。具体的に、前記端末１００は、複数のビームフォーミング信号に含まれたトレーニング信号を基準として前記複数のビームフォーミング信号を認知することができ、ＳＮＲ（信号対雑音比、Ｓｉｇｎａｌ ｔｏ Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ）等を利用して前記干渉情報を生成することができる。この際、前記複数のビームフォーミング信号は、端末１００が受信した下向きリンク信号に対するノイズとして作用する。前記複数のビームフォーミング信号を伝送する方式は、信号を同時に伝送したり、順次（ｏｎｅ−ｂｙ−ｏｎｅ）に伝送することも可能である。

小型セル基地局２００は、マクロセル基地局３００から到達したビームフォーミング信号に基づいて受信状態情報を生成する（Ｓ２０４）。ここで、受信状態情報は、受信信号の強さを含むことができる。小型セル基地局２００は、端末１００から受信した干渉情報と小型セル基地局２００が生成した受信状態情報をマクロセル基地局３００に伝送する（Ｓ２０８）。

マクロセル基地局３００は、受信した干渉情報と受信状態情報に基づいて無線バックホールを形成するビームフォーミング信号を選択する（Ｓ２１０）。マクロセル基地局３００は選択された信号を小型セル基地局２００にビームフォーミングして無線バックホールを形成する（Ｓ２１２）。

図３は、本発明の他の実施形態による無線バックホール形成過程を示すメッセージフロー図である。

図３を参照すると、本発明の他の実施形態において、図２と同様に、マクロセル基地局３００がビームフォーミング信号を伝送し、端末１００と小型セル基地局２００がマクロセル基地局３００が伝送したビームフォーミング信号に基づいて情報を生成し、無線バックホールを形成する過程が示されている。

具体的に、マクロセル基地局３００は、方向を異にして複数のビームフォーミング信号を順次に伝送する。この際、前記複数のビームフォーミング信号は、放射形に伝送されて、この信号は、小型セル基地局２００および前記小型セル基地局２００の周辺に位置する端末１００に到達する（Ｓ３００ａ、Ｓ３００ｂ）。

端末１００は、マクロセル基地局３００から到達したビームフォーミング信号に基づいて干渉情報を生成し（Ｓ３０２）、端末１００は、生成した干渉情報を端末１００と小型セル基地局２００との間の無線リンクを介して小型セル基地局２００に伝送する（Ｓ３０６）。

小型セル基地局２００は、マクロセル基地局３００から到達したビームフォーミング信号に基づいて受信状態情報を生成する（Ｓ２０４）。小型セル基地局２００は、端末１００から受信した干渉情報と小型セル基地局２００が生成した受信状態情報に基づいて受信するビームフォーミング信号を選択する（Ｓ３０８）。小型セル基地局２００は、選択情報をマクロセル基地局３００に伝送する（Ｓ３１０）。

マクロセル基地局３００は、受信した選択情報に基づいて小型セル基地局２００にビームフォーミングして無線バックホールを形成する（Ｓ３１２）。

図２および図３に示す実施形態の場合、障害物などが位置する非可視（Ｎｏｎ−Ｌｉｎｅ−Ｏｆ−Ｓｉｇｈｔ）環境で障害物による影響を考慮したビーム受信状態および干渉を確認して、最適のビームフォーミングを行うことができる。

また、可視環境では、端末１００の位置情報を基盤として干渉を最小化できる無線バックホールの形成が可能である。

図４は、本発明の他の実施形態による位置情報を活用した無線バックホール形成過程を示すメッセージフロー図である。

図４を参照すると、マクロセル基地局３００は、ビームフォーミング信号を放射形に伝送し、この信号は、ビームフォーミング信号範囲内の小型セル基地局と端末に到達する（Ｓ４００ａ、Ｓ４００ｂ）。

小型セル基地局２００は、マクロセル基地局３００から到達したビームフォーミング信号に基づいて受信状態情報を生成する（Ｓ４０２）。受信状態情報に基づいて判断するとき、端末１００の位置情報状態を収集することが容易な場合（小型セル基地局２００とマクロセル基地局３００が非可視（Ｎｏｎ−Ｌｉｎｅ−Ｏｆ−Ｓｉｇｈｔ）環境でない場合）、小型セル基地局２００は、端末１００の位置情報状態を収集することができる（Ｓ４０４）。ここで、位置情報は、端末１００から伝送を受けることができ、その他、端末１００の位置情報が存在する通信網の上下位体系のどこでも収集することができる。小型セル基地局２００は、収集した端末１００の位置情報と小型セル基地局２００が生成した受信状態情報をマクロセル基地局３００に伝送する（Ｓ４０６）。

マクロセル基地局３００は、受信した端末１００の位置情報と受信状態情報に基づいて端末方向へのビームフォーミング信号を除去（Ｎｕｌｌｉｎｇ）する（Ｓ４０８）。マクロセル基地局３００は、 ナリング（Ｎｕｌｌｉｎｇ）したビームフォーミング信号以外のビームフォーミング信号を伝送し、これを利用して小型セル基地局２００と無線バックホールを形成する（Ｓ４１０）。

次に、前述した小型セル基地局２００およびマクロセル基地局３００に適用された無線バックホール形成装置の構成および動作を図５および図６を参照して説明する。

図５は、本発明の 一実施形態による無線バックホール形成装置の構造を示す図であり、無線バックホール形成装置は、小型セル基地局２００およびマクロセル基地局３００内に備えられている。

図５に示されるように、本発明の一実施形態による無線バックホール形成装置は、無線送受信部１０と制御部２０を含んで構成され得る。

図５に示された構成要素のうち、無線送受信部１０は、基地局間に無線信号を送受信するための構成である。一実施形態で、無線送受信部１０は、互いに異なる指向性を有する複数のビームフォーミング信号を送受信することができる。また、前記無線送受信部１０は、端末１００が生成した干渉情報を受信し、受信状態情報およびビームフォーミング信号に対する選択情報を送受信することができる。他の実施形態で、端末１００の位置情報を送受信することができる。

次に、制御部２０は、無線送受信部１０を介して受信した情報を確認し、無線送受信部１０を制御し、情報の生成およびビームフォーミング信号の選択を通じて無線バックホールを形成するための構成である。

制御部２０は、ビームフォーミングサーチモジュール２２、収集モジュール２４およびバックホール形成モジュール２６を含んで構成され得る。

ビームフォーミングサーチモジュール２２は、マクロセル基地局３００から小型セル基地局２００の間に互いに異なる指向性を有する複数のビームフォーミング信号を送受信するように無線送受信部１０を制御し、前記複数のビームフォーミング信号に対する小型セル基地局２００における受信状態情報を確認するための構成であって、前記複数のビームフォーミング信号にはトレーニングシンボルが含まれ得る。

収集モジュール２４は、小型セル基地局２００に接続された端末１００に対する複数のビームフォーミング信号の干渉情報または位置情報を収集するための構成であって、情報収集のために無線送受信部１０を利用することができ、収集した情報をバックホール形成モジュール２６に提供することができる。

バックホール形成モジュール２６は、前記複数のビームフォーミング信号の受信状態情報および、前記干渉情報または位置情報に基づいて前記複数のビームフォーミング信号のうち一つを選択して、マクロセル基地局３００と小型セル基地局２００との間の無線バックホールを形成するための構成であって、特定の方向へのビームフォーミング信号をナリング（ｎｕｌｌｉｎｇ）したり、選択された方向へのビームフォーミング信号伝送を行うことができる。

図６は、前述した無線バックホール形成装置により行われる無線バックホール形成過程を示す流れ図である。

図６を参照すると、無線バックホール形成装置は、複数のビームフォーミング信号を利用したビームサーチを行う（Ｓ１００）。マクロセル基地局３００内の無線バックホール形成装置は、この過程で方向を異にして複数のビームフォーミング信号を順次に伝送する。この際、前記複数のビームフォーミング信号は、放射形に伝送される。小型セル基地局２００内の無線バックホール形成装置は、前記放射形に伝送されたビームフォーミング信号を受信する。前記ビームフォーミング信号には、トレーニングシンボルが含まれ得る。

小型セル基地局２００内の無線バックホール形成装置は、前記ビームフォーミング信号に基づいて受信状態情報を生成する（Ｓ１１０）。

また、小型セル基地局２００内の無線バックホール形成装置は、前記信号を基礎とする干渉情報または位置情報を収集する（Ｓ１２０）。小型セル基地局２００内の無線バックホール形成装置は、前記収集された情報をマクロセル基地局３００内の無線バックホール形成装置に送信する。

無線バックホール形成装置は、前記受信状態情報および、干渉情報または位置情報を利用してビームフォーミング信号を選択する（Ｓ１３０）。選択は、小型セル基地局２００内の無線バックホール形成装置とマクロセル基地局３００内の無線バックホール形成装置のどこでも行われ得る。

無線バックホール形成装置は、前記選択されたビームフォーミング信号を利用して基地局間の無線バックホールを形成する（Ｓ１４０）。この過程は、無線バックホール形成装置が選択した一つ以上のビームフォーミング信号を伝送する方式で行われるか、または、端末１００に干渉を引き起こす一つ以上のビームフォーミング信号を除去する方式で行われ得る。

図７は、本発明の一実施形態によるビームフォーミング制御状態を示す模式図である。

小型セル基地局２００とマクロセル基地局３００との間に障害物がない場合、図４のメッセージフロー図のように動作することができ、マクロセル基地局３００は、端末１００方向へのビームフォーミング信号をナリングする。すなわち、端末１００に向かうビームフォーミング信号のアンテナ利益を減少させることによって、端末１００に前記ビームフォーミング信号が伝達されないようにする。

図８は、本発明の一実施形態によるビームフォーミング制御状態を示す模式図である。

小型セル基地局２００とマクロセル基地局３００との間に障害物がある場合、図２または図３のメッセージフロー図のように動作することができる。

ここで、マクロセル基地局３００から放射される複数のビームフォーミング信号のうち一部は、障害物により小型セル基地局２００までに伝達されないことがある。

前記環境で、ビームフォーミングサーチを行った結果、第１ビームフォーミング信号３００ｂと第２ビームフォーミング信号３００ｂがそれぞれ障害物に反射した後、経路が変更されて、小型セル基地局２００に伝達され、その受信状態が最も良好であると仮定する。

この際、小型セル基地局２００に接続された端末１００は、さらに遠く離れて伝送される第１ビームフォーミング信号３００ｂよりも第２ビームフォーミング信号３００ｂにより影響をさらに多く受けるようになる。すなわち、端末１００で測定された干渉情報は、第１ビームフォーミング信号３００ｂよりも第２ビームフォーミング信号３００ｃに対してさらに大きく算出される。

この場合、前記小型セル基地局２００とマクロセル基地局３００との間の無線バックホールは、第１ビームフォーミング信号３００ｂを選択して形成することができる。

本明細書と図面では、例示的な装置構成を記述しているが、本明細書で説明する機能的な動作と主題の具現物は、他の類型のデジタル電子回路で具現されるか、本明細書で開示する構造およびその構造的な等価物を含むコンピュータソフトウェア、ファームウエア或いはハードウェアで具現されるか、または、これらのうち一つ以上の結合で具現可能である。本明細書で説明する主題の具現物は、一つ以上のコンピュータプログラム製品、言い換えれば、本発明による装置の動作を制御するために、或いはこれによる実行のために、有形のプログラム格納媒体上にエンコードされたコンピュータプログラム命令に関する一つ以上のモジュールとして具現され得る。コンピュータで読み取り可能な媒体は、機械で読み取り可能な格納装置、機械で読み取り可能な格納基板、メモリ装置、機械で読み取り可能な電波型信号に影響を及ぼす物質の組成物或いはこれらのうち一つ以上の組合であってもよい。

本明細書は、多数の特定の具現物の詳細事項を含むが、これらは、如何なる発明や請求可能なものの範囲に対しても制限的なものとして理解されてはならず、かえって、特定の発明の特定の実施形態に特有な特徴に対する説明として理解しなければならない。個別的な実施形態の文脈で本明細書に記述された特定の特徴は、単一実施形態で組み合わせて具現されることもできる。反対に、単一実施形態の文脈で記述した多様な特徴も個別的に或いは如何なる適切な下位組合でも複数の実施形態で具現可能である。さらに、特徴が特定の組合で動作し、初期にそのように請求されたように描写され得るが、請求された組合からの一つ以上の特徴は、一部の場合にその組合から排除され得、その請求された組合は、下位組合や下位組合の変形物に変更され得る。

同様に、特定の手順で図面で動作を描いているが、これは、好適な結果を得るために図示されたその特定の手順や順次な順にそのような動作を実行しなければならないか、すべての図示された動作が実行されなければならないものと理解されてはならない。特定の場合、マルチタスキングと並列プロセッシングが有利であることができる。また、前述した実施形態の多様なシステムコンポネントの分離は、そのような分離をすべての実施形態で要求するものと理解されてはならず、説明したプログラムコンポネントとシステムは、一般的に単一のソフトウェア製品に一緒に統合されるか、多重ソフトウェア製品にパッケージングされ得るという点を理解しなければならない。

本発明は、無線通信技術分野に適用されて、多様な通信システムにおいて無線バックホールを具現するための方法として産業上利用することができる。

本発明によると、無線網を利用したバックホールの形成時に、無線バックホールにより端末に引き起こされる干渉情報をチェックし、これを考慮してビームフォーミングを行うことによって、小型セル基地局に接続された端末に引き起こされるマクロセル基地局からの無線バックホールによる電波干渉を減らすことができる。

特に、本発明によると、無線バックホールを具現するために端末と基地局との間の無線通信に同じ周波数／時間資源を活用しても、端末に対する電波干渉を最小化することによって、安定したサービス提供が可能である。

Claims (8)

1. 小型セル基地局が、無線バックホールを形成するためにマクロセル基地局から複数のビームフォーミング信号を受信する段階と；
   前記小型セル基地局が、前記複数のビームフォーミング信号のそれぞれに関する受信状態情報を生成する段階と；
   前記小型セル基地局が、非可視（Ｎｏｎ−Ｌｉｎｅ−Ｏｆ−Ｓｉｇｈｔ）環境において前記小型セル基地局に接続された端末に対する前記複数のビームフォーミング信号の干渉情報及び可視（Ｌｉｎｅ−Ｏｆ−Ｓｉｇｈｔ）環境において前記端末の位置情報を収集する段階と；
   前記小型セル基地局が、前記生成された受信状態情報および、前記非可視環境において収集された前記干渉情報と前記可視環境において収集された前記位置情報のいずれかに基づいて前記マクロセル基地局との無線バックホールを形成する段階と；を含む無線バックホール形成方法。
2. 前記形成する段階は、
   前記小型セル基地局が、前記複数のビームフォーミング信号に対する受信状態情報および、前記干渉情報または位置情報を前記マクロセル基地局に伝送する段階を含むことを特徴とする請求項１に記載の無線バックホール形成方法。
3. 前記形成する段階は、
   前記小型セル基地局が、前記複数のビームフォーミング信号に対する受信状態情報および、前記非可視環境において収集された前記干渉情報と前記可視環境において収集された前記位置情報のいずれかに基づいて前記無線バックホールを形成するビームフォーミング信号を選択する段階と；
   前記小型セル基地局が選択結果を前記マクロセル基地局に伝送する段階と；を含むことを特徴とする請求項１に記載の無線バックホール形成方法。
4. 前記複数のビームフォーミング信号は、既定のトレーニングシンボルを含むことを特徴とする請求項１に記載の無線バックホール形成方法。
5. 前記収集する段階は、
   前記端末から前記トレーニングシンボルを含むビームフォーミング信号に対する干渉情報を受信することを特徴とする請求項４に記載の無線バックホール形成方法。
6. マクロセル基地局が無線バックホールを形成するために小型セル基地局に複数のビームフォーミング信号を送信する段階と；
   前記マクロセル基地局が、前記小型セル基地局から前記複数のビームフォーミング信号に対する受信状態情報および、非可視環境において収集された前記小型セル基地局に接続された端末に対する前記複数のビームフォーミング信号の干渉情報または可視環境において収集された前記端末の位置情報を受信する段階と；
   前記複数のビームフォーミング信号の受信状態情報および、前記干渉情報または位置情報に基づいて前記複数のビームフォーミング信号のうち一つを選択して、前記小型セル基地局との無線バックホールを形成する段階と；を含む無線バックホール形成方法。
7. 前記無線バックホールを形成する段階は、
   前記端末の位置情報を基準として、端末方向へのビームフォーミングをナリング（Ｎｕｌｌｉｎｇ）する段階を含むことを特徴とする請求項６に記載の無線バックホール形成方法。
8. 無線信号を送受信する無線送受信部と；
   前記無線送受信部を制御する制御部と；を含み、
   前記制御部は、
   マクロセル基地局から小型セル基地局間に互いに異なる指向性を有する複数のビームフォーミング信号を送受信するように前記無線送受信部を制御し、前記複数のビームフォーミング信号に対する前記小型セル基地局における受信状態情報を確認するビームフォーミングサーチモジュールと；
   非可視環境において小型セル基地局に接続された端末に対する前記複数のビームフォーミング信号の干渉情報および可視環境において前記端末の位置情報を収集する収集モジュールと；
   前記複数のビームフォーミング信号の受信状態情報および、前記干渉情報または位置情報に基づいて前記複数のビームフォーミング信号のうち一つを選択して、前記マクロセル基地局と小型セル基地局との間の無線バックホールを形成するバックホール形成モジュールと；を含む無線バックホール形成装置。