KR100624520B1 - 무선 통신 신호에 적합한 동적 빔 성형을 이용하는 시스템 - Google Patents

무선 통신 신호에 적합한 동적 빔 성형을 이용하는 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 무선 네트워크에서의 무선 통신 신호에 적합한 동적 빔 성형을 이용하는 시스템에 관한 것이다. 기지국 및/또는 UE에는 빔 성형의 선택 범위를 가진 안테나 시스템이 설치된다. 빔 성형을 결정하는데 이용되는 기준 가운데 하나가 관련 기지국 및 UE의 위치이다.

Description

무선 통신 신호에 적합한 동적 빔 성형을 이용하는 시스템{SYSTEM UTILIZING DYNAMIC BEAM FORMING FOR WIRELESS COMMUNICATION SIGNALS}
도 1a와 도 1b는 종래의 셀 레이아웃과 전송 패턴을 도시하는 도면.
도 2는 사용자의 특정 집중을 처리하도록 성형된 전송 빔의 동적 이용을 나타내는 도면.
도 3은 기지국에 장애가 있는 경우 성형된 전송 빔의 동적 이용을 나타내는 도면.
도 4는 셀 커버리지의 동적 재할당에 대한 흐름도.
도 5a 내지 도 5e는 여러 상황에서 무선 빔 커버리지를 선택된 사용자 장치(UE)에 제공하기 위해 빔 성형을 이용하는 기지국을 도시하는 도면.
도 6은 지리적 위치에 기초한 빔 성형을 구현하기 위한 흐름도.
도 7은 본 발명의 지침에 따른, 지리적 위치를 이용한 빔 성형 이동 통신 시스템의 기지국과 UE 구성 요소의 블록도.
도 8은 한 셀에서 다른 셀로 UE가 이동할 때의 핸드오버(handover) 시나리오를 도시하는 도면.
도 9는 스마트 핸드오버를 위한 협력 기지국들간의 협상 프로세스(negotiation process)를 나타내는 도면.
도 10은 본 발명의 지침에 따른 스마트 핸드오버를 이용해서 빔 성형 기지국이 지원하는 사용자 장치를 나타내는 도면.
도 11은 빔 성형 기지국에 의한 스마트 핸드오버 단계를 나타내는 흐름도.
<도면의 주요부분에 대한 설명>
20 : 기지국
22, 32 : 채널 프로세서
24, 34 : 모뎀 장치
26, 36 : RF 모듈
27 : 안테나 시스템
28, 38 : 빔 성형기
29, 39 : 지리적 위치 프로세서
30 : 사용자 장치
37 : 연관 안테나
본 발명은 무선 통신 분야에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 무선 네트워크에서, 무선 통신 신호의 전송 및/또는 수신에 적합한 동적 빔 성형을 이용하는 방법 및 시스템에 관한 것이다.
무선 전기 통신 시스템은 종래 기술에서 잘 알려져 있다. 통상적으로, 기지국은 다수의 가입자 유닛을 위해 무선 통신을 제공할 것이다. 기지국은 통상 가입자 시스템과의 다중 통신을 동시에 처리할 것이다. 기지국의 수용 용량의 척도는 기지국이 지원할 수 있는 동시 통신의 최대수이며 이는 가용 전송 전력 및 대역폭과 같은 것에 의해 결정되는 요소이다.
모든 가입자가 동시에 기지국과 통신하는 것이 아니기 때문에, 기지국은 동시 통신 수용 용량을 초과하여 다수의 가입자에게 무선 서비스를 제공할 수가 있다. 기지국에서 최대수의 동시 통신이 수행되면, 추가 통신을 행하기 위한 시도는 시스템 비지 신호(busy signal)와 같은, 서비스 이용 불가 표시를 가져올 것이다.
기지국에 의한 서비스 커버리지(유효 범위)는 동시 통신을 처리할 수 있는 기지국의 수용 용량에 제한될 뿐만 아니라, 특정한 지리상의 지역에도 본래 제한된다. 기지국의 지리적 범위는 통상 기지국의 안테나 시스템의 위치와 기지국에 의해 동시 통신되는 신호의 전송 전력에 의해 정해진다.
지리적 확장 지역에 걸쳐 무선 서비스를 제공하기 위해서, 통상적으로 네트워크 시스템에는 다수개의 기지국이 설치된다. 각 기지국은 그 시스템이 커버하는 전체 지역의 특정 부분에 커버리지를 제공하기 위해 물리적으로 배치된 안테나 시스템을 선택적으로 구비한다. 상기 시스템은 진행중인 무선 통신의 단절없이 한 기지국의 범위를 이탈하여 다른 기지국으로 이동할 수 있는 이동(mobile) 가입자 유닛을 위한 무선 서비스도 용이하게 제공한다. 상기 네트워크에서, 기지국에 의해 커버되는 지역을 일반적으로 셀이라고 부르고 전화 통신 서비스 공급자를 일반적으로 이동 전화 서비스라고 부른다.
3GPP(3rd Generation Partnership Program)의 현행 사양에 따라 구성된 시스템은 이러한 서비스를 제공하도록 설계된다. 상기 시스템에 있어서, 통상의 전송 기지국은 "노드 b"라고 알려져 있고, 이동(mobile) 또는 그 밖의 다른, 통상의 가입자 유닛은 사용자 장치(UE)라고 알려져 있다.
특정 지역을 커버할 수 있는 전기 통신 시스템을 설계함에 있어서, 그 지역은 소정 패턴의 셀로 분할될 수 있다. 예컨대, 도 1a에 도시하는 바와 같이, 6각형 셀이 벌집 패턴으로 전체 지역을 커버할 수 있도록 정해진다. 상기 시스템에서, 각각의 셀은 360°커버리지를 제공하도록 셀의 중심에 안테나 시스템이 있는 기지국을 가질 수 있다. 겹치는 구역없이 셀 커버리지의 지도가 설계되겠지만, 실용상 도 1b에 도시하는 바와 같이, 인접 셀의 기지국 안테나 시스템으로부터, 가상선으로 도시한 전송 빔이 중첩하게 된다. 빔 커버리지의 이러한 중첩으로 인해, 이동 UE가 한 셀에서 다른 셀로 이동할 때 한 기지국에서 다른 기지국으로 이동하는 이동 UE에 의해 통신의 "핸드오버(handover)"가 수행될 수 있다. 그러나, 서로 중첩하는 기지국 신호는 UE가 그 중첩 구역에 위치할 때 UE가 상이한 기지국으로부터 수신하는 신호를 간섭하게 된다.
여러가지 이유로, 셀은 일정하지 않은 다양한 형태로 정의될 수 있다. 지향성 안테나, 페이즈드 어레이 안테나 또는 다른 종류의 빔 성형 안테나 시스템들이 기지국의 안테나 시스템으로서 제공되어 전송 및/또는 수신을 위해 기지국 안테나 시스템으로부터의 빔이 특정 형태 및 크기의 특정 지역을 커버할 수 있다. 도 1b에서 기지국(BS')으로 표시하는 바와 같이, 셀을 커버하는 형태의 빔을 제공하기 위하여 지향성 안테나나 페이즈드 어레이 안테나를 사용하여 기지국 안테나 시스템을 셀의 엣지에 배치시킬 수 있다. 이 방식은 기지국 안테나 시스템으로서 셀의 엣지상에 배치된 모노폴 안테나만을 이용하여 360°통신 빔을 전송하는 것과 대조적으로, 셀 외부에서 발생하는 간섭을 피하고 전송 전력을 양호하게 이용할 수 있다는 장점을 얻을 수 있다.
고정(stationary) 가입자 유닛에게만 서비스하는 무선 통신 시스템과 달리, 이동 사용자와 통신하도록 설계된 시스템은 이동 UE에 대한 서비스가 시스템 내의 임의의 기지국에 의해 정상적으로 제공될 수 있으므로 훨씬 복잡한 사용 패턴을 갖는다. 따라서, 특정 기지국은 다른 셀에서부터 그 셀에 들어오는 이동 UE가 최대로 이용할 자신의 수용 용량을 찾을 수 있다.
본 발명의 발명자는 기지국 및 연관 안테나 시스템을 무선 시스템의 실제 이용에 따라 기지국 전송 및/또는 수신 빔을 재구성하는 데 동적으로 이용할 수 있다는 것을 인식하였다. 따라서 전체 셀 커버리지를 동적으로 변경하여 서비스 요구를 더욱 용이하게 충족시킬 수 있으며, 그에 따라 시도된 통신은 네트워크 비지 신호를 경험하지 않을 수 있다. 이것에 의해 또한, UE가 한 셀에서 다른 셀로 이동할 때 통신 열화를 피할 수 있는 "스마트" 핸드오버가 가능하다.
동적 빔 성형을 구현하기 위해서, 본 발명자는 이동 UE의 지리적 위치를 식별하는 종래의 수단, 예컨대 가용 GPS(Global Positioning Satellite) 시스템이나 기지국 삼각측량 기술을 통해 생성된 데이터를 기지국 안테나 시스템의 동적 동작에 유용하게 이용할 수 있다는 점을 인식하였다.
무선 전기 통신 시스템은 기지국의 RF 통신 신호를 선택적으로 지향시킨다. 기지국은 복수의 사용자 장치(UE)와 무선 RF 통신을 수행한다. UE의 추정 위치가 결정된다. 이어서, UE의 추정 위치와 기지국 안테나 시스템의 기지(旣知) 위치를 이용해서 상대 위치 데이터가 결정된다. 빔 성형 기준은 이 상대 위치 데이터에 부분적으로 기초해서 계산된다. 계산된 빔 성형 기준에 따라 UE와 기지국 안테나 시스템간의 RF 통신 신호에 적합한, UE의 추정 위치를 포함하는 지향된 빔이 성형된다.
스마트 핸드오버를 실시하기 위한 바람직한 무선 통신 시스템은 이동 사용자 장치(UE)와의 무선 RF 통신을 수행하는 복수의 기지국을 포함한다. 각각의 기지국은 복수의 채널 프로세서와 연결된 네트워크 인터페이스를 구비한다. 복수의 모뎀은 각각의 채널 프로세서와 연결된다. RF 모듈은 페이즈드 어레이 안테나와 같은 연관된 빔 성형 안테나 시스템을 구비하며 모뎀과 연결된다. RF 모듈 안테나 시스템은 소정의 위치에 배치되며 상기 기지국 중 적어도 하나의 다른 기지국의 전송 범위와 중첩되는 지리적 전송 범위를 기지국에 제공한다. 각각의 기지국의 RF 모듈과 동작 가능하게 연관된 빔 성형기는 기지국의 안테나 시스템이 생성할 수 있는 빔의 범위 내에서 선택적으로 지향되는 빔 세트를 성형한다. 지리적 위치 프로세서(geolocation processor)는 채널 프로세서와 빔 성형기에 연결된다. 네트워크 인터페이스는 기지국들을 서로 접속시키며 지리적 위치 프로세서와 함께, 네트워크 인터페이스는,
a. 선택된 이동 UE의 추정 위치를 포함하는 전송 범위를 가지는 기지국의 안테나 시스템의 위치 데이터에 대해 선택된 이동 UE의 추정 위치에 대응하는 UE의 지리적 위치 데이터를 처리하고,
b. 상기 선택된 UE의 추정 위치를 포함하는 전송 범위를 가지는 기지국 중에서 한 기지국을 선택하며,
c. 선택된 기지국의 빔 성형기에 파라미터를 출력하여 상기 선택된 기지국이 상기 선택된 UE의 통신 데이터를 상기 선택된 UE의 추정 위치를 포함하는 성형 빔으로 전송하도록 구성된다.
선택된 UE의 통신 데이터는 서비스 품질과 데이터 속도 요건을 가질 수 있다. 이 경우, 네트워크 인터페이스와 지리적 위치 프로세서는 선택된 UE에 전송되는 통신 데이터의 데이터 속도 요건과 서비스 품질에 부분적으로 기초해서, 기지국을 선택하는 구성인 것이 좋다. 선택된 UE의 지리적 위치 데이터는 UE의 추정 상대 속도 데이터를 포함할 수 있다. 이 경우, 네트워크 인터페이스와 지리적 위치 프로세서는 선택된 UE의 추정 위치 및 추정 상대 속도 데이터에 대응하는 2개의 지리적 위치 데이터에 부분적으로 기초해서, 기지국을 선택하는 구성인 것이 좋다.
각 기지국의 지리적 위치 프로세서는 기지국 안테나 시스템의 소정 위치에 대해 UE의 지리적 위치 데이터를 처리하여, 선택된 파라미터를 기지국의 빔 성형기에 출력하도록 구성될 수 있고, 상기 빔 성형기는 추정 위치에 대응하는 지리적 위치 데이터가 상기 지리적 위치 프로세서에 의해 처리되는 선택된 UE의 추정 위치를 포함하는 성형 빔으로 상기 선택된 UE의 통신 데이터를 전송하도록 RF 모듈을 제어한다. 상기 UE의 통신 데이터는 서비스 품질과 데이터 속도 요건을 가지므로, 각 기지국의 지리적 위치 프로세서는 선택된 UE에 전송될 통신 데이터의 데이터 속도 요건과 서비스 품질에 부분적으로 기초해서, 선택된 UE에 지향된 빔의 빔 성형 파라미터를 계산하도록 구성되는 것이 좋다. UE의 지리적 위치 데이터는 UE의 추정된 상대 속도 데이터를 포함하므로, 각 기지국 지리적 위치 프로세서는 UE의 추정 위치 및 상대 속도 데이터에 대응하는 2개의 지리적 위치 데이터에 부분적으로 기초해서, UE에 지향된 빔의 빔 성형 파라미터를 계산하도록 구성되는 것이 좋다.
각 기지국의 지리적 위치 프로세서는 전송 빔 커버리지 구역(Abeam)을 RF 위상(Φ) 및 전송 전력(P)의 함수로서 추정하여 RF 위상( Φ)과 전송 전력(P)을 선택하고, UE의 상대 위치 데이터가 Abeam 내에 있도록 전송 빔 성형 파라미터를 계산하는 구성이다. 각 기지국 안테나 시스템은 동일 RF 위상 및 동일 전송 전력에서 상이한 빔 성형을 제공하는 복수의 모드(M)를 가지므로, 각 기지국 지리적 위치 프로세서는 RF 위상(Φ), 전송 전력(P) 및 안테나 시스템 모드(M)의 함수로서 전송 빔 성형 파라미터를 계산하고 전송 빔 성형을 제어하도록, RF 위상(Φ), 전송 전력(P) 및 안테나 시스템 모드(M)의 선택된 조합을 나타내는 각각의 빔 성형기에 상기 파라미터를 출력하는 구성이다.
각 기지국의 지리적 위치 프로세서는 또한 기지국의 빔 성형기에 선택된 파라미터를 출력하도록 구성될 수 있고, 기지국의 빔 성형기는 UE의 추정 위치에 대응하는 지리적 위치 데이터가 상기 지리적 위치 프로세서에 의해 처리되는 UE의 추정 위치를 포함하는 성형 빔으로 상기 선택된 UE의 통신 데이터를 전송 또는 수신하도록 RF 모듈을 제어한다. 이 경우, 각 기지국 RF 모듈은 수신 빔 커버리지의 구역을 RF 위상의 함수로서 추정하여 RF 위상을 선택하고, UE의 상대 위치 데이터가 수신 빔 커버리지의 구역 내에 있도록 수신 빔 성형 파라미터를 계산하는 구성이면 좋다. 각 기지국 안테나 시스템은 동일 RF 위상에 대해 상이한 수신 빔 성형을 제공하는 복수의 수신 모드를 가지므로, 지리적 위치 프로세서는 RF 위상 및 안테나 시스템 수신 모드의 함수로서 수신 빔 성형 파라미터를 계산하고 수신 빔 성형을 제어하도록, RF 위상 및 안테나 시스템 수신 모드의 선택된 조합을 나타내는 빔 성형기에 상기 파라미터를 출력하는 구성인 것이 좋다.
각 기지국 RF 모듈은 각 전송 빔이 개별 UE 그룹에 대한 통신 신호를 전달할 수 있는 하나 이상의 전송 빔을 제공할 수 있는 수용 용량을 가진다. 이 경우에, 각 RF 모듈과 동작 가능하게 연관되는 각 빔 성형기는 기지국의 안테나 시스템이 생성할 수 있는 전송 빔의 범위 내에서 선택적으로 지향된 전송 빔 세트를 성형한다.
각각의 UE는 채널 프로세서에 연결된 모뎀을 포함하는 것이 좋다. 페이즈드 어레이 안테나와 같은 연관된 빔 성형 안테나 시스템을 가지는 UE RF 모듈은 모뎀과 연결된다. UE는 채널 프로세서와 연결된 지리적 위치 프로세서를 구비할 수 있고, 이 지리적 위치 프로세서는 GPS(Global Positioning Satellite) 시스템을 이용해서 현재 UE의 지리적 위치 데이터를 결정하도록 구성되며, 상기 지리적 위치 데이터는 UE RF 모듈로부터 기지국이 수신하여 사용할 수 있도록 전송되어진다. 각각의 UE는 UE 안테나 시스템이 생성할 수 있는 빔의 범위 내에서 선택적으로 지향되는 빔을 성형하기 위해서 UE RF 모듈과 동작 가능하게 연관된 빔 성형기를 포함할 수 있다. 이 경우에, UE 빔 성형기에 연결되는 지리적 위치 프로세서는 선택된 지기국의 기지(旣知) 위치의 데이터에 대한 추정 UE 위치의 UE의 지리적 위치 데이터를 처리하여 선택된 제어 파라미터를 빔 성형기에 출력하도록 구성된다. UE 빔 성형기는 선택된 기지국의 기지 위치에 대해 UE의 지리적 위치 데이터가 UE의 지리적 위치 프로세서에 의해 처리되는 선택된 기지국의 기지 위치를 포함하는 성형 빔으로 상기 선택된 기지국의 통신 데이터를 전송 또는 수신하도록 UE RF 모듈을 제어한다.
당업자라면 다음의 설명으로부터 본 발명의 다른 목적과 장점을 이해할 수 있을 것이다.
무선 통신 시스템의 초기 셀 커버리지는 도 1b에 도시하는 종래의 방식으로 구성될 수 있다. 그러나, 엄격하게 정해진 커버리지 구역을 유지하는 대신에, 본 발명에서는 셀 커버리지의 동적 성형을 이용하여 사실상 실시간 시스템의 이용 요구에 적응한다. 고주파 리소스, 커버리지 구역 및 서비스 받는 사용자는 다수의 인접하는 협동 기지국간에 양호하게 공유될 수 있다. 이것에 의해 시스템의 수용 용량, 이용도 및 효율성이 증대된다.
이제, 기지국으로부터의 전송 빔의 동적 성형에 대해 주로 설명한다. 그러나, 당업자라면, 빔 성형을 수신 시에도 적용할 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 다양한 형태의 양방향 통신에 있어서, 동일한 통신의 업링크부와 다운링크부에서 데이터 요건이 매우 상이할 수 있기 때문에, 전송 및 수신의 빔 성형을 독립적으로 제어하는 것이 좋다.
각 셀의 기지국은 페이즈드 어레이 안테나 또는 유사한 안테나 시스템을 그 안테나 시스템으로서 사용하는 것이 좋다. 종래 기술에 알려져 있는 바와 같이, 페이즈드 어레이 안테나와 기타 종래의 시스템에 의해 기지국은 선택 크기를 가진 빔을 선택 방향으로 전송시킬 수 있다(또는 수신할 수 있다). 페이즈드 어레이 안테나에 있어서, RF 신호 위상을 조절하여 전송 빔을 지향시킬 수 있고, 신호 전송 전력을 조절하여 빔의 크기를 제어할 수 있다. 또한, 안테나 선택 및 크기는 빔의 형상과 크기를 좌우할 수 있다. 예를 들어, 기지국은 2개의 어레이 안테나로 된 안테나 시스템을 구비할 수 있는데, 그 중 한 안테나는 주어진 방향에서 상대적으로 폭이 좁은 빔을 생성하고, 다른 안테나는 주어진 방향에서 상대적으로 폭이 넓은 빔을 생성한다.
상기 방향, 전송 빔의 형상 또는 크기의 조절을 통해, 2개 이상의 이웃하는 셀은 함께 선택된 전체 셀에게 더욱 적합한 방식으로 각각의 기지국에 의해 커버되는 구역을 협상하고 재정의할 수 있다. 기지국은, 그 기지국이 현재 커버하는 구역의 사용자로부터의 과도한 요구의 결과로서 또는 적은 트래픽량으로 이루어지는 과잉 리소스의 결과로서, 인접 셀에서 하나 이상의 이웃들과 협상 프로세스(negotiation process)를 개시할 수 있다. 전술한 이유에 추가하여. 셀이 협상 프로세서를 개시할 수 있는 다른 이유도 있다. 협상 프로세스 그 자체는 협력하는 기지국간의 인터페이스를 이용해서 이들 기지국 사이에서 일련의 메시지 교환을 수반하는 것이 좋다. 협상 프로세스가 종료될 때에는, 셀의 그룹은 커버되는 전체 구역의 새로운 분할 단계에 이를 수 있으므로, 전체적인 동작 성능이 향상될 수 있다. 각각의 기지국이 커버하는 새로운 구역은 어레이 안테나의 빔 성형 기술에 의해 RF 에너지로 조사된다.
도 2와 도 3은 예시적인 시나리오를 나타내고 있다. 도 2는 기지국(BS1) 구역과, 기지국(BS1)과 기지국(BS3) 사이에 있는 구역에서의 사용자의 집중을 나타내고 있다. 이들 구역에서 사용자 집중도가 높다고 판정되면, 기지국(BS1)과 기지국(BS3)의 안테나 시스템은, 필요한 고주파 리소스(radio resource)를 사용자 집중도가 높은 부분에 제공하도록 선택적으로 성형되어 지향된 빔을 전송하는 데 사용된다. 도 3은 기지국(BS3)에 장애가 있는 상황을 나타내고 있다. 기지국(BS1)과 기지국(BS2)은, 정상 상태에서 기지국(BS3)이 서비스하는 구역의 사용자에게 필요한 고주파 리소스를 제공하기 위해 선택 성형되어 지향된 빔을 전송하는 데 이용된다.
도 4는 빔 성형 안테나 시스템을 이용해서 기지국 커버리지를 동적으로 재할당하는 단계에 수반된 통상의 일련 단계들을 나타내는 흐름도이다. 먼저, 재할당 단계를 트리거하기 위해 파라미터가 결정된다. 트리거 이벤트를 트랙킹하고 판정하기 위해서, 네트워크는 각 기지국과 UE간의 활성 통신수와 UE 위치를 계속해서 트랙킹하는 것이 좋다. 이동 UE 위치가 계속 변경될 수 있기 때문에, 상기 정보는 신속하게 업데이트되는 것이 좋다.
UE의 위치 이외에, UE의 속도 및 방향도 UE에 의해 보고되거나 기지국에 의해 추정될 수 있다. 지리적 지도 정보와 결합하여, 이 정보들은 UE의 미래 위치를 예상하는데 이용될 수 있다. 이 정보들은 (1) UE에 의해 기지국에 전송되어야 하는 위치 데이터의 주파수를 낮추는 데 이용되고 (2) 네트워크가 (가까운)미래에 최대 수용 용량에 도달할 것인지 결정하는 데 이용될 수 있다. 후자의 경우는 빔 성형 결정 프로세스에서 고려될 수 있다.
이 데이터에 의해 네트워크는 특정 기지국이 최대 수용 용량(full capacity)에 도달하였는지 곧 최대 수용 용량에 이를 것인지를 결정할 수 있다. 재할당 프로세스는 이어서 특정 기지국과의 동시 사용자 통신의 임계수 또는 데이터 트래픽량의 임계량에 도달할 때 트리거될 수 있다. 인접 셀에서 진행 중인 통신수를 비교하고, 충분히 그 수가 적다면, 2개 이상의 기지국간의 협상 프로세스가 시작된다. UE 위치를 알고 있기 때문에, 소구역에서의 현저한 사용자 집중을 트리거 이벤트로서 이용할 수도 있다. 기지국 장애도 트리거 이벤트로 정하여, 인접 기지국에 의한 보조 커버리지를 제공하는 것도 좋다.
협상 프로세스는, 트리거 이벤트에 의해 개시된 후에, 특정 기지국과 통신하는 UE의 모든 UE 위치 데이터를 평가하는 단계와, 상기 특정 기지국 각각이 이용가능한 빔 패턴들중에서 각각의 기지국을 위한 빔 패턴을 결정하는 단계를 시작한다. 상기 빔 패턴은, 동일하거나 더 낮은 신호 대 잡음비(SNR)로 상기 UE들에게 더 많은 서비스 분배를 제공하는 상기 특정 기지국을 위한 빔 패턴이 되도록 새로 결정된다.
일단 협상 프로세스가 완료되면, 기지국은 그 전송되는 RF 신호를 재포커싱하여 협상 프로세스 동안 결정된 UE에 대해 빔을 제공한다.
빔 성형 선택은 UE의 지리적 위치 데이터를 이용해서 결정하는 것이 좋다. 데이터 트래픽량도 특히, 빔 성형이 다수의 UE와의 통신에 적용될 때 중요한 고려 사항이 된다.
도 5a는 기지국의 안테나 시스템(10)으로부터 단일 UE(도면에서는 UE1)에 고주파 빔(12)을 포커싱하는 기본적인 경우를 도시하고 있다. 기지국의 빔은 타깃 사용자(이 경우, UE1)의 위치 및/또는 위치에 대한 확실한 정보를 이용해서 성형된다.
도 6은 프로세스의 예시적인 흐름도를 나타내고 있다. 첫번째 단계는 타깃 UE 및/또는 UE들의 위치 및/또는 위치들의 결정으로 이루어진다. 이것은 1) GPS를 기초로 한 방법과 같은, UE에 기초한 방법, 2) TDOA(Time Difference Of Arrival), AOA(Angle Of Arrival)에 기초한 방법과 같은, 네트워크 삼각 측량 방법, 3) UE와 네트워크, 양쪽에 관계된 하이브리드 방법을 포함하는 잘 알려져 있는 기술을 이용하여 달성되는 것이 좋다. UE에 기초한 기술을 이용할 때, 제2 통신 단계에서 네트워크는 각 타깃 UE에 대한 위치 데이터를 알고 있어야만 한다. 이 프로세스는 UE와 네트워크간의 적절하게 디자인된 메시지 교환으로 이루어진다.
이어서 타깃 UE의 위치 데이터에 기초한 결정 처리 단계를 포함하는 것이 양호한 빔 성형 계산 단계로 진행된다. 이 단계에서, 네트워크는 네트워크에 의해 적절하거나 및/또는 적합하다고 간주된 방식으로 타깃 UE를 서비스하기 위하여 빔 성형의 특성을 결정한다. 이 결정 프로세스는 또한 양방향 통신 프로세스를 포함할 수도 있으며, UE는 또한 결정 프로세스에 관여된다. 마지막으로, 결정 프로세스에 기초하여 빔이 형성되어, UE의 지리적 위치 데이터에 의해 반영되는 UE의 위치를 커버하는 선택적인 크기로 지향된 RF 빔이 생성된다.
기지국(20)과 UE(30)의 관련 구성 요소의 블록도가 도 7에 도시되어 있다. 기지국(20)은 데이터를 처리하여 포맷하는 채널 프로세서(22)의 그룹을 경유하여 네트워크 요소에 연결되는 것이 좋다. 기지국/네트워크 인터페이스는 유선(wireline), 무선 또는 그외 다른 접속 형태일 수 있다.
채널 프로세서(22)는 대응하는 모뎀 장치(24)의 그룹과 연결된다. 모뎀 장치(24)는 전송 신호를 변조하고 수신 신호를 복조한다. RF 모듈(26)은 연관된 페이즈드 어레이 안테나 시스템(27)을 구비하며 모뎀 장치(24)와 연결된다. RF 모듈(26)은 기지국의 모뎀 장치(24)로부터 수신된 변조 신호를 전송을 위해 선택된 반송파 주파수로 변환한다. RF 모듈(26)은, 전송 전력과 RF 위상 및 안테나 선택을 선택적으로 조절하여 페이즈드 어레이 안테나 시스템(27)이 생성할 수 있는 빔의 범위에서 선택적으로 지향된 빔을 성형할 수 있는 빔 성형기와 동작 가능하게 연결된다. 지리적 위치 프로세서(29)는 UE의 지리적 위치 데이터를 처리하여 빔 성형기(28)에 그 선택된 파라미터를 출력한다.
안테나 시스템(27)은 각도 지향된 빔의 연속 범위 또는 각도 지향된 빔의 이산 범위를 가질 수 있다. 빔 범위는 또한 특정 각도 방향에 대해서 이용 가능한 다양한 빔 폭을 가질 수도 있다. RF 모듈(26)은 각각의 빔이 하나 이상의 UE에 대해 신호를 전달할 수 있는 하나 이상의 전송 빔을 제공할 수 있도록 구성되는 것이 좋다. 수신을 위한 빔 성형은, 사용자 통신의 데이터 흐름이 종종 비대칭적이기 때문에 전송을 위한 빔 성형과 독립적인 것이 좋다. 예를 들어, UE가 파일 다운로드를 위해 데이터 링크를 요청한다면, UE로의 다운링크 데이터는 보통 상기 통신 시에 기지국으로의 업링크 데이터 흐름보다 현저하게 더 많을 것이다.
UE(30)는 모뎀 장치(34)와 연결되는, 데이터를 처리하여 포맷하는 채널 프로세서(32)를 포함한다. 애플리케이션 프로세서(33)가 제공되어 각종 음성 및 데이터 처리 애플리케이션을 지원할 수 있다. 모뎀 장치(34)는 전송 신호를 변조하고 수신 신호를 복조한다. RF 모듈(36)은 연관된 안테나 시스템(37)을 구비하고 모뎀 장치(34)와 연결된다. RF 모듈(36)은 UE 모뎀 장치(34)로부터 수신된 변조 신호를 전송을 위해 선택된 반송파 주파수로 변환한다. 지리적 위치 프로세서(39)가 설치되어 GPS 시스템으로부터 UE의 지리적 위치를 결정하고, 이 지리적 위치는 이동 UE를 위해 빈번한 간격으로 기지국(20)에 전송되는 것이 좋다.
UE에는, 안테나 시스템(37)으로서 빔 성형 안테나 시스템과, 전송 전력과 RF 위상 및 안테나 선택을 선택적으로 조절하여 안테나 시스템(37)이 생성할 수 있는 빔의 범위에서 선택적으로 지향되는 빔을 성형할 수 있는 (가상선으로 도시된)빔 성형기(38)가 제공된다. 이 경우에, 제공된 지리적 위치 프로세서(39)는 UE의 지리적 위치 데이터를 처리하여 선택된 파라미터를 UE의 빔 성형기에 출력한다. UE의 전송에 적합한 빔 성형을 이용할 때, 네트워크 기지국의 수신 신호에 대해 SNR 감소라는 잇점이 제공될 수 있다. UE의 수신을 위해 빔 성형을 사용하면 UE에서의 SNR 감소라는 점에서 잇점을 제공할 수 있다. 지향된 빔을 전송하게 되면, 대다수의 경우에 다른 시스템 기지국의 UE 또는 빔 외부에 있는 UE에 의해 생성된 간섭량을 감소시킬 수 있을 것이다. 지향된 빔을 경유하여 수신할 때는, 많은 경우에 있어서 수신 신호에 존재하는 빔 외부 소스로부터의 간섭량을 감소시킬 것이다.
편의상, 각 UE에 대한 지리적 위치 데이터는 빔을 UE에 전송하는 기지국 안테나 시스템 위치에 대한 극 좌표로 설명될 수 있다. 도 5a를 참조하여, 동작 시에, 기지국은 UE1의 위치 데이터를 (θ1, d1) - 여기서, θ1는 기지국 안테나 시스템의 0도 기준선에서부터 UE의 각을 나타내고, d1는 기지국 안테나 시스템 위치에서부터 UE의 추정 거리를 나타냄 - 로서 수신한다.
UE가 동적 빔 성형을 이용하는 경우, UE에 대한 지리적 위치 데이터는 UE가 통신하고 있는 선택 기지국의 기지(旣知) 위치에 대한 극좌표에 의해서 유사하게 설명될 수 있다. 이 경우, 상대 위치 데이터 좌표 θ는 UE의 0도 기준선에서부터 선택된 기지국의 각을 나타내고, d는 선택된 기지국으로부터 UE의 추정 거리를 나타낸다.
페이즈드 어레이 안테나 시스템을 사용하므로, 빔 커버리지 구역(Abeam)은 RF 위상(φ)과, 전송 빔의 경우 전송 전력(P)의 함수 F( )가 된다. 사용된 특정 안테나 시스템은 동일 RF 위상 및 동일 전송 전력에서 상이한 빔 성형을 제공하는 다양한 안테나 선택 모드(M)를 제공할 수 있으며, 예컨대, 주어진 RF 위상에 대해 폭이 넓은 빔과 폭이 좁은 빔을 이용할 수 있다. 따라서, 일반적으로,
Abeam = F(φ, P, M) (전송 시)
Abeam = F(φ, M) (수신 시)
빔 방향(θbeam)은 주로 RF 위상의 함수, θbeam = f(φ)이다.
Abeam = F(f-1(θbeam), P, M) (전송 시)
Abeam = F(f-1(θbeam), M) (수신 시)
도 5a에 이 식을 적용하면 UE1를 커버할 수 있는 전송 빔(12)이 제공된다.
Abeam12 = F(f-1(θ1), P, M)
여기서, P과 M을 선택하면 Abeam12은 적어도 거리 d1으로 확장된다.
양방향 빔을 갖는 페이즈드 어레이 안테나가 사용될 수 있다. 통상, 상기 안테나는 축에서 대칭되는 빔을 지향시킨다. 그 축에 대한 안테나의 각도 0도를 기준으로 정함으로써, RF 위상(φ)에 대한 빔 방향(θbeam)의 함수 관계식은 다음과 같이 절대값으로서 표현될 수 있다.
Figure 112004003460584-pat00001
여기서, UE 위치 데이터의 극좌표 표현이 변환되어 각도 데이터(θ)는 기지국의 0도 각도 기준에서부터 ±180 도에 이르게 된다. 즉 -180°≤θ≤180°이다.
빔 성형 파라미터 선택에 있어서 주요 인수, 특히 P, M은 수신 신호의 신호 대 잡음(간섭)비(SNR)를 적절하게 유지시키는 것이다. 수용 용량이나 커버리지가 제한된 시스템에 있어서의 목표는 대개, 가능한 최고 SNR을 달성하는 것이다. CDMA 와 같이 간섭 제한된 시스템에서의 목표는 링크의 요구에 대해, 다른 링크로의 불필요한 간섭이 유입되지 않도록 그다지 높지는 않지만 충분한 QoS를 보장하도록 어느 정도의 최소 SNR를 충족하는 것이다. SNR은 S ÷I이며, 여기서, S는 원하는 신호이고 I는 간섭이다. 일반식은 다음과 같다.
Figure 112004003460584-pat00002
여기서, S b 는 수신기에서 원하는 신호,
N 0 는 잡음이며
ΣS k 는 다른 통신에 의한 신호 간섭의 합이다.
S k 값의 특성은 사용하는 변조에 대개 의존하며, 거리에 대해 역관계를 갖는다.
도 5b 내지 도 5d는 다양한 시나리오를 나타내고 있다. 도 5b에서, UE2와 UE3은 충분히 떨어져 있으므로, 기지국 안테나 시스템(10)로부터 각각의 UE상에 형성된 빔이 유리하다. 전송 시에, UE2에 지향된 빔은 UE3에 지향된 빔으로부터 많이 치우쳐 있다. 그러므로, 수신 신호의 각각의 SNR가 저하될 만큼 어느 쪽에서도 현저한 간섭을 주지 않는다.
도 5c에 있어서, 빔은 대부분 중첩되고, 이것은 각각의 신호가 서로에게 상당한 간섭을 주고 있다는 것을 나타낸다. UE2와 UE3의 어느 한 쪽에서, 다른 쪽의 전송이 현저한 잡음 인수로서 나타날 것이다. 도 5d에 있어서, 동일한 2개의 UE(UE2, UE3)가 하나의 폭이 넓은 빔에 의해 커버되는 동일한 위치에 있는 것으로 도시된다. 각 UE에 대한 신호는 다른 UE에 대한 제2 신호가 없기 때문에, 하나의 약한 간섭으로 이해하여 신호 대 간섭 비의 분모를 향상시킨다. UE에 도달하는 신호 전력이 일정하게 유지되면, 폭이 넓은빔 성형을 나타내는 모드 파라미터(M)는 도 5c에 도시하는 것보다 SNR을 향상시키도록 결정된다.
실제 응용에 있어서, 다른 변수들이 작용할 수 있다. 송신기의 전력 제한이나 아주 먼 거리에서의 간섭 가능성으로 인해 기지국으로부터의 전송 중에 UE에는 사실상 낮은 신호 전력이 도달할 것이며, 확장된 빔으로 인해 다른 소스로부터 잡음 증가가 일어날 수 있다. 특히, 셀 재할당을 위해 2개 이상의 인접 기지국의 빔이 결정되므로, 인접 셀에 의해 전송되는 빔의 전송 전력과 성형을 고려하여 그 프로세스에 관계된 기지국에 맞는 적합한 빔을 결정하는 것이 좋다.
덧붙혀서, 통신의 형태가 다르면 데이터 속도 및 서비스 요건의 품질이 달라지기 때문에 통신 형태를 고려해야 한다. 예를 들어, 데이터 파일 전송은 비교적 저속에서 수행될 수 있지만, 전송된 프로그램 파일이 정확하게 동작하기 위해서는 컴퓨터 데이터 프로그램 파일의 모든 비트가 대개 정확해야 하므로 고품질의 서비스를 필요로 한다. 음성 또는 비디오 회의에 있어서, 저품질의 서비스 요건을 가질 수 있지만, 실시간으로 수행될 때 사용자가 음성 또는 비디오 회의를 인터럽트없이 볼 수 있도록 고속의 데이터 속도이어야 한다. 음악이나 비디오 스트리밍 통신은 다운 링크 시에, 업링크 요건과 비교해서 유사한 서비스 품질과 데이터 속도 요건을 가질 수 있지만, 매우 비대칭적일 수 있다. 따라서, 기지국 안테나 시스템(10)과, 각각의 UE2와 UE3 사이의 2개의 개별 통신에 대한 서비스 요건 품질과 비대칭적적인 데이터 속도로 인해, 도 5c는 기지국 안테나 시스템(10)으로부터 UE2와 UE3에 선택적으로 형성된 다운링크 전송을 나타내는 것이며, 도 5d는 양쪽 UE의 통신에 있어서 상기 기지국 안테나 시스템(10)에 대해 선택적으로 형성된 업링크 수신 빔을 나타낸다.
하나의 빔을 이용한 데이터 속도가 양쪽 UE의 요건을 지원하는데 적절하지 않다면, 변조 포맷(속도, 심볼 당 비트수, 등)을 변경하여 하나의 빔을 이용 가능하게 하는 것이 필요하다. 변조 포맷의 변경 시에는 분자인 신호 값이 떨어지기 쉽다. 따라서, 기지국의 지리적 위치 프로세서는 하나나 두개의 빔과 상기 빔의 요구 전송 전력을 포함하는 양호한 상황인 지의 여부를 결정하기 위해 비교 계산을 수행한다. SNR에 기초해서 최고의 신호를 제공하는 빔 패턴을 구현하는 것이 좋다. 전체 간섭에게는 다소 불리하겠지만 전술한 S/I의 SNR에서의 신호 품질 S에서는 향상된 분리가 더욱 중요하기 때문에, UE상에 직접 포커싱하는 것에서부터 빔을 회전시키는 가능성을 포함하도록 계산을 확대할 수 있다.
도 5e는 UE 수가 UE1에서 UE7로 증가한 경우를 도시하고 있다. 용이한 계산을 위해, (θi, di)로 표시되는 UEi와 (θi+1, di+1)로 표시되는 UEi, θi ≤θi+1에 있어서, UE는 그 각도 극 좌표에 따라 식별될 수 있다. 임의 개수(N)의 UE에 있어서, 빔 성형 선택 프로세스는 (θi-θi+1)의 2개의 최대값, 즉 ΔθN, 1을 비롯해서, Δθi, i+1을 찾아서 기지국 안테나 시스템(10)에 대해 각도 지향이 서로 가장 가까운 2개의 UE 그룹을 결정한다. 도 5e는 UE7과 UE1간의 각도차(Δθ7,1)와, UE3과 UE4간의 각도차(Δθ3,4)가 가장 크기 때문에, 따라서 UE1 내지 UE3의 UE와 UE4 내지 UE7의 UE가 처음에 그룹으로 선택되는 상황을 나타낸다.
이어서, 제안된 2개의 빔 할당 각각에 대한 θbeam이 먼저 선택되어 2개의 그룹 각각의 종단 UE 각도 방향이 양분된다. 도 5e의 상황에서, 첫번째 제안된 빔 할당의 θbeam은 (θ1+θ3)÷2로서 시작되는 것이 좋고, 두번째 제안된 빔 할당의 θbeam 은 (θ4+θ7)÷2로서 시작되는 것이 좋다.
충분히 폭이 넓은 빔이 각각의 그룹의 종단 UE간의 각도 스프레드를 커버할 수 있도록 M을 선택하고, 신호 투사 거리가 각 UE 그룹에서 각 UE 거리 좌표 d에 반영된 거리를 충분히 커버할 수 있는 P를 선택한다. SNR이 체계적인 방식으로 향상되는지 결정하기 위해 다른 그룹에 대해 계산이 이루어질 수 있으며 향상을 줄 수 없으면 시도되는 그룹 변경 유형이 종결된다. 전술한 바와 같이 안테나 시스템이 양방향 대칭 빔을 제공하므로, 전술한 계산은 그 범위 -180°≤θ≤180°에서 전환되는 각 UE의 상대 각도 위치(θ)의 절대값에 기초해서 변화될 수 있다.
동적 빔 성형은 또한 진행 중인 통신의 핸드오버를 구현하는 데 있어 유리하게 사용될 수도 있다. UE 통신이 진행되기 위해서, UE는 기지국에 배치될 수 있는 기지국 안테나 시스템과 그 자신간에 RF 링크를 구축한다. UE가 이동할 때, RF 링크 변화의 특성과 UE 및/또는 기지국에서의 수신 신호 품질이 저하될 수 있어, 핸드오버 고려 프로세스(handover consideration process)가 트리거된다. 도 8은 한 셀의 기지국(BS1)과 통신하면서, 다른 기지국(BS2)에서 서비스하는 이웃 셀로 이동하는 UE를 나타내고 있다.
핸드오버 고려 프로세스에는 UE와 다수의 후보 타깃 셀이 관계되고, 핸드오버가 실행된다면, 핸드오버를 위해 상기 후보 타깃 셀 중 하나가 선택된다. 도 9는 스마트 핸드오버를 결정하기 위해 협력 기지국들간의 협상 프로세스를 나타내고 있다. 이 핸드오버 고려 프로세스 동안에, 각각의 후보 셀들은 그들끼리 통신하며, 고려 중에 RF 리소스의 가용성 및 UE 지원에 관련된 그외 다른 고려 사항에 대한 정보를 교환한다. 셀 재할당을 위해 2개 이상의 인접 기지국의 빔이 결정되기 때문에, 이웃 셀이 전송하는 빔의 전송 전력과 성형을 고려하여 상기 프로세스에 관계된 기지국에 대해 적절한 빔을 결정하는 것이 좋다. 협상 프로세스는 전술한 UE의 지리적 위치 데이터에 기초해서 빔 성형을 선택한다. 핸드오버가 완료된 후 통신을 위하여 UE로 지향되는 상기 기지국중 하나로부터의 빔을 선택하고 다른 기지국으로부터 상기 UE으로 지향되는 빔을 선택하지 않는 것을 통해, 상기 협상 절차의 타결후에는 상기 기지국중 하나에 의해 상기 UE에 제공되는 통신 서비스가 상대적으로 낮은 SNR으로 제공되도록, 상기 협상 절차에 관계한 기지국들에 대해 선택된 빔 세트를 결정하는 것이 상기 협상 결과가 된다.
이 협상 단계 동안, UE는 그 안테나 시스템으로 트랙킹하여 포커싱된 빔을 사용해서 계속해서 원래 기지국에 의해 지원된다. 이 경우, 핸드오버 고려 프로세스는 타이트(tight) 타이밍 규제에 반드시 종속되지는 않는다. 도 10에 도시하는 바와 같이, 이웃 셀에서 사실상 UE를 수용할 수 없는 극한 경우에는, 원래 셀이 최적 위치라고 결정되어 원래 셀이 계속해서 UE를 서비스해야만 한다. 이 결정은 예컨대, 기지국(BS1)의 어레이 안테나의 빔 성형 및 트래킹 특성에 의해 행해져서 비록 UE1과 UE3이 BS1의 정규 셀 커버리지를 넘어 이동할지라도 UE1과 UE3간의 통신은 계속 유지된다. 도 10에 도시한 예에 있어서, 기지국(BS2)에 사용자의 집중도가 높기 때문에, UE3에 대해 계속해서 서비스하기 위해서 기지국(BS1)으로부터 확장된 빔을 재구성하여 "스마트" 핸드오버가 이루어지게 한다.
삭제
도 11은 "스마트 핸드오버"를 수행하기 위한 일반적인 프로세스의 흐름도이며, 스마트 핸드오버 시에는 사실상 핸드오버가 이루어지지 않는다. 첫번째 단계는 트리거 이벤트의 발생을 통해 스마트 핸드오버 프로세스를 트리거하는 것이다. 트리거 이벤트는 기초적인 통신 애플리케이션에서 필요로 하는 통신 중에, UE 위치 데이터에 대한 임계값(threshold)과, 이동 방향을 지시하는 위치 데이터의 변화, UE 신호 품질 저하, 서비스 기지국의 부하, 및 저속의 데이터 속도에서 고속의 데이터 속도로의 전환과 같은 UE 서비스 요구의 변화를 포함하는 것이 좋다.
일단 프로세스가 트리거되면, 서비스 기지국은 관여될 기지국들을 결정하고, 관여된 기지국 모두에 대해 양호한 빔 할당 패턴을 선택하기 위해 협상 프로세스를 진행한다. 일단 새로운 빔 할당 프로세스가 선택되면, 각 기지국의 빔을 재포커싱하도록 프로세스가 수행된다. 핸드오버가 발생하므로, 새로운 서비스 기지국은 원 서비스 기지국이 새로운 빔 패턴을 구현하기 전에, 먼저 새 기지국의 결정된 선택 빔을 구현하고 UE 통신을 수신할 것이다.
스마트 핸드오버와, 셀 커버리지의 전체 네트워크 동적 성형을 모두 채용하므로, 스마트 핸드오버 기준은 단지, 도 4에 도시하는 셀 커버리지 프로세스의 동적 성형을 위한 트리거 이벤트로서 기능할 뿐이다.
본 발명은 소정의 특정 파라미터에 대해 설명하였지만, 당업자라면 본 발명의 범위 내에서의 기타 변형 실시예가 용이하게 이해되며 고려될 것이다.
본 발명을 통해 기지국 및 연관 안테나 시스템을 무선 시스템의 실제 이용 시에 기지국의 전송 및/또는 수신 빔을 재구성하는 데 동적으로 이용할 수 있고, 따라서 전체 셀 커버리지를 동적으로 변경하여 서비스 요구를 더욱 용이하게 충족 할 수 있으며, 그에 따라 시도된 통신 네트워크 비지 신호를 경험하지 않을 수 있다.

Claims (10)

  1. 무선 통신 시스템으로서,
    복수의 이동 사용자 장치(UE)와의 무선 RF 통신을 수행하는 복수의 기지국을 포함하고, 각각의 기지국은,
    복수의 채널 프로세서와 연결된 네트워크 인터페이스와;
    각각의 채널 프로세서와 연결된 복수의 모뎀과;
    연관된 안테나 시스템을 구비하고 상기 모뎀과 연결되는 RF 모듈로서, 상기 RF 모듈의 안테나 시스템은 소정의 위치에 배치되어 상기 기지국 중 적어도 하나의 다른 기지국의 전송 범위와 중첩되는 지리적 전송 범위를 기지국에 제공하는 것인 RF 모듈과;
    입력되는 파라미터에 기초하여 성형 빔 세트내의 각각의 빔이 결정되도록, 상기 RF 모듈과 동작 가능하게 연관되며 상기 기지국의 안테나 시스템이 생성할 수 있는 빔의 범위 내에서 선택적으로 지향되는 빔을 동적으로 성형하는 빔 성형기 및;
    상기 채널 프로세서와 상기 빔 성형기에 연결되는 지리적 위치 프로세서를 구비하고,
    상기 네트워크 인터페이스는 기지국들을 서로 접속시키며 상기 지리적 위치 프로세서와 함께,
    선택된 이동 UE의 추정 위치를 포함하는 전송 범위를 가지는 기지국의 안테나 시스템의 위치 데이터에 대한 상기 선택된 이동 UE의 추정 위치에 대응하는 UE의 지리적 위치 데이터를 처리하고,
    상기 선택된 UE의 추정 위치를 포함하는 전송 범위를 가지는 기지국 중 한 기지국을 선택하며,
    상기 선택된 기지국의 빔 성형기에 파라미터를 출력하여 상기 선택된 기지국이 상기 선택된 UE의 통신 데이터를 상기 선택된 UE의 추정 위치를 포함하는 상기 출력된 파라미터에 기초하여 상기 빔 성형기가 결정한 방향을 가진 성형 빔으로 전송하도록 구성되며,
    상기 선택된 UE의 통신 데이터는 서비스 품질과 데이터 속도 요건을 가지며, 상기 네트워크 인터페이스와 지리적 위치 프로세서는 상기 선택된 UE에 전송될 통신 데이터의 데이터 속도 요건과 서비스 품질에 부분적으로 기초해서, 기지국을 선택하도록 구성되는 것인 무선 통신 시스템.
  2. 무선 통신 시스템으로서,
    복수의 이동 사용자 장치(UE)와의 무선 RF 통신을 수행하는 복수의 기지국을 포함하고, 각각의 기지국은,
    복수의 채널 프로세서와 연결된 네트워크 인터페이스와;
    각각의 채널 프로세서와 연결된 복수의 모뎀과;
    연관된 안테나 시스템을 구비하고 상기 모뎀과 연결되는 RF 모듈로서, 상기 RF 모듈의 안테나 시스템은 소정의 위치에 배치되어 상기 기지국 중 적어도 하나의 다른 기지국의 전송 범위와 중첩되는 지리적 전송 범위를 기지국에 제공하는 것인 RF 모듈과;
    입력되는 파라미터에 기초하여 성형 빔 세트내의 각각의 빔이 결정되도록, 상기 RF 모듈과 동작 가능하게 연관되며 상기 기지국의 안테나 시스템이 생성할 수 있는 빔의 범위 내에서 선택적으로 지향되는 빔을 동적으로 성형하는 빔 성형기 및;
    상기 채널 프로세서와 상기 빔 성형기에 연결되는 지리적 위치 프로세서를 구비하고,
    상기 네트워크 인터페이스는 기지국들을 서로 접속시키며 상기 지리적 위치 프로세서와 함께,
    선택된 이동 UE의 추정 위치를 포함하는 전송 범위를 가지는 기지국의 안테나 시스템의 위치 데이터에 대한 상기 선택된 이동 UE의 추정 위치에 대응하는 UE의 지리적 위치 데이터를 처리하고,
    상기 선택된 UE의 추정 위치를 포함하는 전송 범위를 가지는 기지국 중 한 기지국을 선택하며,
    상기 선택된 기지국의 빔 성형기에 파라미터를 출력하여 상기 선택된 기지국이 상기 선택된 UE의 통신 데이터를 상기 선택된 UE의 추정 위치를 포함하는 상기 출력된 파라미터에 기초하여 상기 빔 성형기가 결정한 방향을 가진 성형 빔으로 전송하도록 구성되며,
    상기 선택된 UE의 지리적 위치 데이터는 상기 UE의 추정된 상대 속도 데이터를 포함하고, 상기 네트워크 인터페이스와 지리적 위치 프로세서는 상기 선택된 UE의 추정 위치 및 추정 상대 속도 데이터에 대응하는 2개의 지리적 위치 데이터에 부분적으로 기초해서, 기지국을 선택하도록 구성되며,
    상기 선택된 UE의 통신 데이터는 서비스 품질과 데이터 속도 요건을 가지며, 상기 네트워크 인터페이스와 지리적 위치 프로세서는 선택된 UE에 전송될 통신 데이터의 데이터 속도 요건과 서비스 품질에 부분적으로 기초해서, 기지국을 선택하도록 구성되는 것인 무선 통신 시스템.
  3. 무선 통신 시스템으로서,
    복수의 이동 사용자 장치(UE)와의 무선 RF 통신을 수행하는 복수의 기지국을 포함하고, 각각의 기지국은,
    복수의 채널 프로세서와 연결된 네트워크 인터페이스와;
    각각의 채널 프로세서와 연결된 복수의 모뎀과;
    연관된 안테나 시스템을 구비하고 상기 모뎀과 연결되는 RF 모듈로서, 상기 RF 모듈의 안테나 시스템은 소정의 위치에 배치되어 상기 기지국 중 적어도 하나의 다른 기지국의 전송 범위와 중첩되는 지리적 전송 범위를 기지국에 제공하는 것인 RF 모듈과;
    입력되는 파라미터에 기초하여 성형 빔 세트내의 각각의 빔이 결정되도록, 상기 RF 모듈과 동작 가능하게 연관되며 상기 기지국의 안테나 시스템이 생성할 수 있는 빔의 범위 내에서 선택적으로 지향되는 빔을 동적으로 성형하는 빔 성형기 및;
    상기 채널 프로세서와 상기 빔 성형기에 연결되는 지리적 위치 프로세서를 구비하고,
    상기 네트워크 인터페이스는 기지국들을 서로 접속시키며 상기 지리적 위치 프로세서와 함께,
    선택된 이동 UE의 추정 위치를 포함하는 전송 범위를 가지는 기지국의 안테나 시스템의 위치 데이터에 대한 상기 선택된 이동 UE의 추정 위치에 대응하는 UE의 지리적 위치 데이터를 처리하고,
    상기 선택된 UE의 추정 위치를 포함하는 전송 범위를 가지는 기지국 중 한 기지국을 선택하며,
    상기 선택된 기지국의 빔 성형기에 파라미터를 출력하여 상기 선택된 기지국이 상기 선택된 UE의 통신 데이터를 상기 선택된 UE의 추정 위치를 포함하는 상기 출력된 파라미터에 기초하여 상기 빔 성형기가 결정한 방향을 가진 성형 빔으로 전송하도록 구성되며,
    상기 각 기지국의 지리적 위치 프로세서는 기지국의 안테나 시스템의 소정 위치에 대한 UE의 지리적 위치 데이터를 처리하여 상기 빔 성형기에 선택된 파라미터를 출력하도록 구성되고, 상기 기지국의 빔 성형기는 추정 위치에 대응하는 지리적 위치 데이터가 상기 지리적 위치 프로세서에 의해 처리되는 상기 선택된 UE의 추정 위치를 포함하는 상기 출력된 파라미터에 기초하여 상기 빔 성형기가 결정한 방향을 가진 성형 빔으로 상기 선택된 UE의 통신 데이터를 전송하도록 RF 모듈을 제어하며,
    상기 UE의 통신 데이터는 서비스 품질과 데이터 속도 요건을 가지며, 상기 각 기지국의 지리적 위치 프로세서는 선택된 UE에 전송될 통신 데이터의 데이터 속도 요건과 서비스 품질에 부분적으로 기초해서, 상기 선택된 UE에 지향된 빔의 빔 성형 파라미터를 계산하도록 구성되는 것인 무선 통신 시스템.
  4. 제3항에 있어서, 상기 UE의 지리적 위치 데이터는 상기 UE의 추정된 상대 속도 데이터를 포함하고, 상기 각 기지국의 지리적 위치 프로세서는 상기 UE의 추정 위치와 추정된 상대 속도 데이터에 대응하는 2개의 지리적 위치 데이터에 부분적으로 기초해서, 상기 UE에 지향된 빔의 빔 성형 파라미터를 계산하도록 구성되는 것인 무선 통신 시스템.
  5. 제4항에 있어서, 상기 각 기지국의 지리적 위치 프로세서는 전송 빔 커버리지 구역(Abeam)을 RF 위상(Φ) 및 전송 전력(P)의 함수로서 추정하여 RF 위상( Φ)과 전송 전력(P)을 선택하고, 상기 UE의 상대 위치 데이터(θ, d) - 여기서, θ는 기지국 안테나 시스템의 0도 기준에서부터 UE의 각을 나타내고, d는 기지국 안테나 시스템 위치에서부터 거리를 나타냄 - 가 Abeam 내에 있도록 전송 빔 성형 파라미터를 계산하는 구성인 것인 무선 통신 시스템.
  6. 제5항에 있어서, 상기 각 기지국 안테나 시스템은 동일 RF 위상 및 동일 전송 전력에서 상이한 빔 성형을 제공하는 복수의 모드(M)를 가지며, 상기 각 기지국 지리적 위치 프로세서는 RF 위상(Φ), 전송 전력(P) 및 안테나 시스템 모드(M)의 함수로서 전송 빔 성형 파라미터를 계산하고, 전송 빔 성형을 제어하도록 각각의 빔 성형기에 상기 파라미터를 출력하는 구성인 것인 무선 통신 시스템.
  7. 무선 통신 시스템으로서,
    복수의 이동 사용자 장치(UE)와의 무선 RF 통신을 수행하는 복수의 기지국을 포함하고, 각각의 기지국은,
    복수의 채널 프로세서와 연결된 네트워크 인터페이스와;
    각각의 채널 프로세서와 연결된 복수의 모뎀과;
    연관된 안테나 시스템을 구비하고 상기 모뎀과 연결되는 RF 모듈로서, 상기 RF 모듈의 안테나 시스템은 소정의 위치에 배치되어 상기 기지국 중 적어도 하나의 다른 기지국의 전송 범위와 중첩되는 지리적 전송 범위를 기지국에 제공하는 것인 RF 모듈과;
    입력되는 파라미터에 기초하여 성형 빔 세트내의 각각의 빔이 결정되도록, 상기 RF 모듈과 동작 가능하게 연관되며 상기 기지국의 안테나 시스템이 생성할 수 있는 빔의 범위 내에서 선택적으로 지향되는 빔을 동적으로 성형하는 빔 성형기 및;
    상기 채널 프로세서와 상기 빔 성형기에 연결되는 지리적 위치 프로세서를 구비하고,
    상기 네트워크 인터페이스는 기지국들을 서로 접속시키며 상기 지리적 위치 프로세서와 함께,
    선택된 이동 UE의 추정 위치를 포함하는 전송 범위를 가지는 기지국의 안테나 시스템의 위치 데이터에 대한 상기 선택된 이동 UE의 추정 위치에 대응하는 UE의 지리적 위치 데이터를 처리하고,
    상기 선택된 UE의 추정 위치를 포함하는 전송 범위를 가지는 기지국 중 한 기지국을 선택하며,
    상기 선택된 기지국의 빔 성형기에 파라미터를 출력하여 상기 선택된 기지국이 상기 선택된 UE의 통신 데이터를 상기 선택된 UE의 추정 위치를 포함하는 상기 출력된 파라미터에 기초하여 상기 빔 성형기가 결정한 방향을 가진 성형 빔으로 전송하도록 구성되며,
    상기 각 기지국의 지리적 위치 프로세서는 기지국의 안테나 시스템의 소정 위치에 대한 UE의 지리적 위치 데이터를 처리하여 상기 빔 성형기에 선택된 파라미터를 출력하도록 구성되고, 상기 기지국의 빔 성형기는 추정 위치에 대응하는 지리적 위치 데이터가 상기 지리적 위치 프로세서에 의해 처리되는 상기 선택된 UE의 추정 위치를 포함하는 상기 출력된 파라미터에 기초하여 상기 빔 성형기가 결정한 방향을 가진 성형 빔으로 상기 선택된 UE의 통신 데이터를 전송하도록 RF 모듈을 제어하며,
    상기 각 기지국의 지리적 위치 프로세서는 수신 빔 커버리지의 구역을 RF 위상의 함수로서 추정하여 위상을 선택하고, 상기 UE의 상대 위치 데이터가 상기 수신 빔 커버리지의 구역 내에 있도록 수신 빔 성형 파라미터를 계산하는 구성인 것인 무선 통신 시스템.
  8. 제7항에 있어서, 상기 각 기지국 안테나 시스템은 동일 RF 위상에 대해 상이한 수신 빔 성형을 제공하는 복수의 수신 모드를 가지며, 상기 지리적 위치 프로세서는 RF 위상 및 안테나 시스템 수신 모드의 함수로서 상기 수신 빔 성형 파라미터를 계산하고, 상기 수신 빔 성형을 제어하도록 빔 성형기에 상기 파라미터를 출력하는 구성인 것인 무선 통신 시스템.
  9. 무선 통신 시스템으로서,
    복수의 이동 사용자 장치(UE), 및 상기 복수의 이동 사용자 장치(UE)와 무선 RF 통신을 수행하는 복수의 기지국을 포함하고,
    각각의 기지국은,
    복수의 채널 프로세서와 연결된 네트워크 인터페이스와;
    각각의 채널 프로세서와 연결된 복수의 모뎀과;
    연관된 안테나 시스템을 구비하고 상기 모뎀과 연결되는 RF 모듈로서, 상기 RF 모듈의 안테나 시스템은 소정의 위치에 배치되어 상기 기지국 중 적어도 하나의 다른 기지국의 전송 범위와 중첩되는 지리적 전송 범위를 기지국에 제공하는 것인 RF 모듈과;
    입력되는 파라미터에 기초하여 성형 빔 세트내의 각각의 빔이 결정되도록, 상기 RF 모듈과 동작 가능하게 연관되며 상기 기지국의 안테나 시스템이 생성할 수 있는 빔의 범위 내에서 선택적으로 지향되는 빔을 동적으로 성형하는 빔 성형기 및;
    상기 채널 프로세서와 상기 빔 성형기에 연결되는 지리적 위치 프로세서를 구비하고,
    상기 네트워크 인터페이스는 기지국들을 서로 접속시키며 상기 지리적 위치 프로세서와 함께,
    선택된 이동 UE의 추정 위치를 포함하는 전송 범위를 가지는 기지국의 안테나 시스템의 위치 데이터에 대한 상기 선택된 이동 UE의 추정 위치에 대응하는 UE의 지리적 위치 데이터를 처리하고,
    상기 선택된 UE의 추정 위치를 포함하는 전송 범위를 가지는 기지국 중 한 기지국을 선택하며,
    상기 선택된 기지국의 빔 성형기에 파라미터를 출력하여 상기 선택된 기지국이 상기 선택된 UE의 통신 데이터를 상기 선택된 UE의 추정 위치를 포함하는 상기 출력된 파라미터에 기초하여 상기 빔 성형기가 결정한 방향을 가진 성형 빔으로 전송하도록 구성되며,
    각각의 UE는,
    RF 모듈 및 연관된 안테나 시스템과;
    입력되는 파라미터에 기초하여 성형 빔 세트내의 각각의 빔이 결정되도록, 상기 RF 모듈과 동작 가능하게 연관되며, 상기 안테나 시스템이 생성할 수 있는 빔의 범위 내에서 선택적으로 지향되는 빔을 동적으로 성형하는 빔 성형기 및;
    상기 빔 성형기에 연결되며, 선택된 지기국의 기지(旣知) 위치 데이터에 대한 추정된 UE 위치의 UE의 지리적 위치 데이터를 처리하고 선택된 파라미터를 상기 빔 성형기에 출력하도록 구성되는 지리적 위치 프로세서를 포함하고,
    상기 빔 성형기는 선택된 기지국의 기지 위치에 대한 UE의 지리적 위치 데이터가 상기 지리적 위치 프로세서에 의해 처리되는 상기 선택된 기지국의 기지 위치를 포함하는 상기 출력된 파라미터에 기초하여 상기 빔 성형기가 결정한 방향을 가진 성형 빔으로 상기 선택된 기지국의 통신 데이터를 전송 또는 수신하도록 상기 RF 모듈을 제어하는 것인 무선 통신 시스템.
  10. 무선 통신 시스템으로서,
    복수의 이동 사용자 장치(UE), 및 상기 복수의 이동 사용자 장치(UE)와 무선 RF 통신을 수행하는 복수의 기지국을 포함하고,
    각각의 기지국은,
    복수의 채널 프로세서와 연결된 네트워크 인터페이스와;
    각각의 채널 프로세서와 연결된 복수의 모뎀과;
    연관된 안테나 시스템을 구비하고 상기 모뎀과 연결되는 RF 모듈로서, 상기 RF 모듈의 안테나 시스템은 소정의 위치에 배치되어 상기 기지국 중 적어도 하나의 다른 기지국의 전송 범위와 중첩되는 지리적 전송 범위를 기지국에 제공하는 것인 RF 모듈과;
    입력되는 파라미터에 기초하여 성형 빔 세트내의 각각의 빔이 결정되도록, 상기 RF 모듈과 동작 가능하게 연관되며 상기 기지국의 안테나 시스템이 생성할 수 있는 빔의 범위 내에서 선택적으로 지향되는 빔을 동적으로 성형하는 빔 성형기 및;
    상기 채널 프로세서와 상기 빔 성형기에 연결되는 지리적 위치 프로세서를 구비하고,
    상기 네트워크 인터페이스는 기지국들을 서로 접속시키며 상기 지리적 위치 프로세서와 함께,
    선택된 이동 UE의 추정 위치를 포함하는 전송 범위를 가지는 기지국의 안테나 시스템의 위치 데이터에 대한 상기 선택된 이동 UE의 추정 위치에 대응하는 UE의 지리적 위치 데이터를 처리하고,
    상기 선택된 UE의 추정 위치를 포함하는 전송 범위를 가지는 기지국 중 한 기지국을 선택하며,
    상기 선택된 기지국의 빔 성형기에 파라미터를 출력하여 상기 선택된 기지국이 상기 선택된 UE의 통신 데이터를 상기 선택된 UE의 추정 위치를 포함하는 상기 출력된 파라미터에 기초하여 상기 빔 성형기가 결정한 방향을 가진 성형 빔으로 전송하도록 구성되며,
    각각의 UE는,
    채널 프로세서와 연결된 모뎀과;
    상기 모뎀과 연결된 RF 모듈 및 연관된 안테나 시스템과;
    입력되는 파라미터에 기초하여 성형 빔 세트내의 각각의 빔이 결정되도록, 상기 RF 모듈과 동작 가능하게 연관되며, 상기 안테나 시스템이 생성할 수 있는 빔의 범위 내에서 선택적으로 지향되는 빔을 동적으로 성형하는 빔 성형기와;
    상기 채널 프로세서와 상기 빔 성형기에 연결되며, 선택된 지기국의 기지 위치 데이터에 대한 추정 UE 위치의 UE의 지리적 위치 데이터를 처리하여 선택된 파라미터를 상기 빔 성형기에 출력하도록 구성되는 지리적 위치 프로세서를 포함하고,
    상기 빔 성형기는 선택된 기지국의 기지 위치에 대해 UE의 지리적 위치 데이터가 상기 지리적 위치 프로세서에 의해 처리되는 선택된 기지국의 기지 위치를 포함하는 상기 출력된 파라미터에 기초하여 상기 빔 성형기가 결정한 방향을 가진 성형 빔으로 상기 선택된 기지국의 통신 데이터를 전송 또는 수신하도록 상기 RF 모듈을 제어하는 것인 무선 통신 시스템.
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