KR102010517B1 - 밀리미터파 광대역 통신에서 신뢰도 향상 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

무선 네트워크에서 네트워크 노드는 무선 통신에서 신뢰도를 향상시키는 방법을 수행한다. 그 방법은 제1네트워크 노드가 제2네트워크 노드와의 현재 링크가 단절됐다고 결정하는 단계, 제1네트워크 노드가 현재 링크의 복원을 시도하는 단계, 현재 링크가 복원될 수 없다고 판단되면, 우선순위에 따라 정렬된 복수의 스위칭 규칙 중 하나에 따라 제1네트워크 노드가 제2네트워크 노드와 새로운 링크를 수립하는 단계를 포함한다.

Description

밀리미터파 광대역 통신에서 신뢰도 향상 방법 및 장치{Methods and apparatus to enhance reliability in millimeter wave wideband communications}

본 발명은 일반적으로 무선통신에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 밀리미터파 광대역 통신에서 신뢰도를 향상시키는 방법 및 장치에 관한 것이다.

무선 통신은 현대 역사에서 가장 성공적인 혁신 중 하나다. 최근 무선 통신 서비스 가입자 수가 50억명을 넘어섰고, 계속 빠르게 증가하고 있다. 무선 데이터 트래픽에 대한 수요는 스마트 폰과 태블릿, "노트 패드" 컴퓨터, 넷 북 및 이북 리더(eBook reader)와 같은 다른 모바일 데이터 장치의 고객들과 사업자들 사이에서 인기가 높아지면서 빠르게 증가하고 있다.

따라서, 모바일 데이터 트래픽에서의 빠른 증가를 충족시키기 위해 무선 인터페이스 효율과 새로운 스펙트럼 할당을 개선하는 것은 매우 중요하다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 무선 인터페이스 효율과 새로운 스펙트럼 할당을 개선하여 밀리미터파 광대역 통신에서 신뢰도를 향상시키기 위한 방법 및 장치를 제공하는데 있다.

무선 네트워크에서 네트워크 노드에 의한 사용을 위해 무선 통신에서 신뢰도를 향상시키는 방법이 제공된다. 그 방법은 제1네트워크 노드가 제2네트워크 노드와의 현재 링크가 단절됐다고 결정하는 단계, 상기 제1네트워크 노드가 상기 현재 링크의 복원을 시도하는 단계, 및 상기 현재 링크가 복원될 수 없다고 판단되면, 우선순위에 따라 정렬된 복수의 스위칭 규칙 중 하나에 따라, 상기 제1네트워크 노드가 상기 제2네트워크 노드와 새로운 링크를 수립하는 단계를 포함한다.

무선 네트워크에서 신뢰도를 증가시키는 기지국이 제공된다. 상기 기지국은 네트워크 노드와의 현재 링크가 단절됐는지를 판단하는 프로세서를 포함한다. 상기 프로세서는 또한 상기 현재 링크의 복원을 시도한다. 상기 프로세서는 상기 현재 링크가 복원될 수 없다고 판단하면, 우선순위에 따라 정렬된 복수의 스위칭 규칙 중 하나에 따라 상기 네트워크 노드와 새로운 링크를 더 수립한다.

무선 네트워크에서 신뢰도를 증가시키는 이동국이 제공된다. 상기 이동국은 기지국과의 현재 링크가 단절되었는지를 판단하는 프로세서를 포함한다. 상기 프로세서는 또한 상기 현재 링크의 복원을 시도한다. 상기 프로세서는 상기 현재 링크를 복원할 수 없다고 판단하면, 우선순위에 따라 정렬된 복수의 스위칭 규칙 중 하나에 따라 상기 기지국과 새로운 링크를 더 수립한다.

하기 상세한 설명을 작성하기 전, 본 특허문서 전체에서 사용되는 단어와 구문에 대한 정의를 제시하는 것이 유리할 수 있다: 용어 "포함하다" 및 "구비하다"와 그 파생어들은 제한이 없는 포함을 의미한다; 용어 "또는"은 포괄적인(inclusive) 것으로 '및/또는' 을 의미한다; 구문 "..와 연계된" 및 "..그 안에서 연계된"과 그 파생어들은 포함, ..내에서 포함, 상호연결, 함유, ..내에서 함유된, ..에 또는 ..와 연결된, ..에 또는 ..와 결합된, ..와 통신가능한, ..와 협력하는, 끼우다, 병치하다, 근접한, ..해야 하는 또는 ..에 묶인, 갖다, ..의 특징을 갖다, 등을 의미할 수 있다; 그리고 용어 "제어부"는 적어도 하나의 동작을 제어하는 임의의 디바이스, 시스템 또는 그 일부를 의미하며, 그러한 디바이스는 하드웨어, 펌웨어 또는 소프트웨어, 또는 그들의 적어도 두 개의 결합으로 구현될 수 있다. 임의의 특별한 제어부와 연계된 기능은 집중되어 있거나 국부적으로 혹은 먼 거리에 배분될 수 있다. 어떤 단어와 구문들에 대한 정의들은 본 특허문서 전체에 대해 제공되며, 이 기술이 속한 분야의 당업자는 대부분은 아니더라도 많은 경우 그러한 정의들이 미래뿐만 아니라 그 이전에도 그렇게 정의된 단어와 구문들을 사용하는데 적용된다는 것을 이해해야할 것이다.

본 발명에 따르면, 무선 인터페이스 효율과 새로운 스펙트럼 할당을 개선하여 밀리미터파 광대역 통신에서 신뢰도를 향상시킬 수 있다.

본 발명과 그 장점에 대한 보다 완전한 이해를 위해 첨부된 도면을 참조하여 다음의 상세한 설명이 이뤄진다. 도면에서 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다;
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 무선 통신 네트워크를 도시한 것이다.
도 2A는 본 발명의 실시예들에 따른 직교주파수분할다중접속 (OFDMA) 또는 밀리미터파 송신 경로에 대한 상위레벨 다이어그램이다.
도 2B는 본 발명의 실시예들에 따른 OFDMA 또는 밀리미터파 수신 경로에 대한 상위레벨 다이어그램이다.
도 3A는 본 발명의 실시예들에 따른 다수의 안테나로 다중 입력 다중 출력 (MIMO) 기저대역 처리 및 아날로그 빔포밍을 위한 송신 경로를 도시한 것이다.
도 3B는 본 발명의 실시예들에 따른 다수의 안테나로 다중 입력 다중 출력 (MIMO) 기저대역 처리 및 아날로그 빔포밍을 위한 다른 송신 경로를 도시한 것이다.
도 3C는 본 발명의 실시예들에 따른 다수의 안테나로 다중 입력 다중 출력 (MIMO) 기저대역 처리 및 아날로그 빔포밍을 위한 수신 경로를 도시한 것이다.
도 3D는 본 발명의 실시예들에 따른 다수의 안테나로 다중 입력 다중 출력 (MIMO) 기저대역 처리 및 아날로그 빔포밍을 위한 다른 수신 경로를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 실시예들에 따른, 안테나 어레이를 사용한 무선 통신 시스템을 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 실시예들에 따른, 섹터 또는 셀에서 다른 목적을 위해 다른 형태를 갖는 다른 빔들의 예를 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따라, 토폴로지를 기반으로 하는 현재 빔 및 후보 빔 및 셀의 예를 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 실시예들에 따른 신뢰도 향상을 위한 네트워크 제어 빔/셀 스위칭에 대한 예시적인 흐름도를 도시한 것이다.
도 8은 본 발명의 실시예들에 따른 신뢰도 향상을 위한 MS 지원 빔/셀 스위칭에 대한 예시적인 흐름도를 도시한 것이다.
도 9는 본 발명의 실시예들에 따른 토폴로지를 기반으로 하는 현재 빔, 후보 빔 및 셀들의 다른 예를 도시한 것이다.
도 10은 본 발명의 실시예들에 따른 신뢰도 향상을 위한 네트워크 제어 BS-BS 빔/셀 스위칭에 대한 예시적인 흐름도를 도시한 것이다.
도 11은 본 발명의 실시예들에 따른 신뢰도 향상을 위한 제1기지국 지원 BS-BS 빔/셀 스위칭에 대한 예시적인 흐름도를 도시한 것이다.

하기에서 논의되는 도 1 내지 11 및 본 특허 문서에서 본 발명의 원리를 설명하기 위해 사용되는 다양한 실시예들은 단지 설명을 위한 것이며 본 발명의 범위를 제한하기 위해 임의의 방식으로 해석되어서는 안된다. 본 기술이 속하는 분야의 당업자는 본 발명의 원리가 임의의 적절하게 배치된 이미지 처리 시스템에 구현될 수 있음을 이해할 것이다.

본 발명의 양상, 특징 및 장점들은 다음의 상세한 설명으로부터 다수의 실시예들과 구현에 대한 설명을 통해 명백해질 것이다. 본 발명은 또한 본 발명의 사상 및 범위에서 출발하는 것이 아니더라도 다른 실시예들을 포괄하고 그 세부사항들은 다양하고 명백한 면으로 변경될 수 있다.

본 발명에서 제한된 수와 형태의 기지국 및 이동국들, 서비스 흐름, 연결, 경로 또는 사용 케이스들이 설명을 위해 예로서 사용된다. 그러나 본 명세서에서 개시되는 실시예들은 또한 다른 수와 형태의 기지국들, 이동국들, 서비스 흐름, 연결, 경로 및 다른 관련 사용 케이스들에도 적용될 수 있다.

다음의 자료와 표준 설명들은 본 명세서에서 완전히 제시된 것처럼 본 발명에 통합된다: (i) F. Khan and Z. Pi, “MmWave Mobile Broadband (MMB): Unleashing The 3-300 GHz Spectrum”, in Proc. Sarnoff Symposium, 2011 ( “REF1”로 지칭); Z. Pi and F. Khan, “An Introduction To Millimeter-Wave Mobile Broadband Systems”, IEEE Communication Magazine, June 2011 (“REF2”로 지칭); and Z. Pi and F. Khan, “System Design And Network Architecture For A Millimeter-Wave Mobile Broadband (MMB) System”, in Proc. Sarnoff Symposium, 2011 (“REF3”로 지칭).

무선 데이터 트래픽에 대한 수요는 스마트폰과 노트패드, 넷북, 및 이북 리더와 같은 다른 모바일 데이터 장치들의 고객과 사업자들 사이에서 인기가 높아지면서 빠르게 증가하고 있다. 모바일 데이터 트래픽의 빠른 증가를 맞추기 위해 무선 인터페이스 효율 및 새로운 스펙트럼 할당에서의 개선은 매우 중요하다.

LTE 및 모바일 WiMAX를 포함한 현재 4세대 무선 통신 시스템("4G 시스템")은 bps/Hz/셀 면에서 이론적인 한계에 가까운 스펙트럼 효율을 달성하기 위해 직교주파수분할다중(OFDM), 다중입력 다중출력 (MIMO), 다중 사용자 다이버시티, 링크 적응 등과 같은 첨단 기술을 사용한다. 반송파 집성 (carrier aggregation), 고차 MIMO, 협력 다중점 (coordinated multipoint, CoMP) 전송 및 중계 등과 같은 새로운 기술을 도입함으로써 에어-인터페이스 (air-interface) 성능에 대한 계속적인 개선이 고려되고 있다. 그러나 스펙트럼 효율에 대한 더 이상의 개선은 한계가 있는 것으로 합의되고 있다.

bps/Hz/셀 면에서 스펙트럼 효율이 많이 개선될 수 없는 경우, 용량을 늘릴 수 있는 가능성이 여러 스몰셀(small cell)에서 이뤄지고 있다. 그러나 지리적인 지역에 전개될 수 있는 스몰셀들의 개수는 새로운 사이트(site)를 얻고, 장비를 설치하며 백홀을 준비하는데 드는 비용때문에 한계가 있을 수 있다. 이론적으로, 용량은 1,000배 늘리려면, 셀들은 개수도 같은 수준으로 양으로 증가될 필요가 있다. 스몰셀의 다른 단점은 잦은 핸드오프로 이 때문에 네트워크 시그널링(signaling) 오버헤드와 레이턴시(latency)가 증가한다. 따라서 스몰셀이 미래의 무선 네트워크 콤포넌트가 될 수 있는 반면, 스몰셀 단독으로는 비용 효과적인 방법으로 모바일 데이터 트래픽 요구의 증가 정도를 수용하는데 필요한 용량을 충족시키기는 어렵다.

상술한 새 기술 외에, 더 많은 기술들이 이동 데이터의 폭발적인 수요를 충족하도록 분석한다. REF1, REF2, 및 REF3은 광대역 커버리지를 갖고 이동 광대역 (MMB) 애플레케이션을 위한 밀리미터파 대역(3-300GHz 스펙트럼)의 사용을 논의한다. 이 주파수에 대한 주요 장점은 스펙트럼 사용가능성 및 짧은 파장에 의한 안테나 및 다른 무선 장치와 같은 작은 콤포넌트 사이즈에 있다. 작은 파장 때문에, 더 많은 밀리미터파 안테나는 상대적으로 작은 영역에 배치되어, 작은 폼 팩터로 고이득 안테나를 가능하게 한다. 현재의 4G 시스템에 비해 MMB 통신을 사용하면, 더 큰 대역이 사용될수록 더 높은 처리량을 달성할 수 있다.

현재의 셀룰러 시스템에서, 이동국(MS)는 하나 이상의 전방향 송신 안테나를 사용하여 기지국(BS)를 검출하거나 매우 넓은 빔을 갖는 안테나를 사용하여 기지국으로 정보를 전송할 수 있다. 이러한 특징은 MS가 BS로부터 용이하게 하향링크 제어 채널을 들을 수 있게(listen) 하고, MS가 랜덤 액세스 과정 동안에 BS로 용이하게 정보를 전송하게 할 수 있다.

그러나, MMB 셀룰러 시스템과 같은 방향성 안테나 또는 안테나 어레이를 구비한 새로운 셀룰러 시스템에서, 한가지 도전적인 문제는 어떻게 이동국이 기지국을 검출하고 네트워크로 진입하도록 통신을 설정할 수 있는가 하는 것이다. 그것을 어렵게 하는 이유 중 하나는 기지국이 방향성 빔으로 하향링크 제어 채널 (예를 들어, 동기화 채널) 또는 방송 채널을 송신할 수 있는 반면, 이동국은 방향성 빔으로 정보를 송수신할 수 있다. 이는 이동국이 기지국을 찾기 어렵게 해 네트워크에 랜덤하게 접속하게 한다. 일부 네트워크에서 (예를 들어, REF1, REF2 및 REF3 참조), 방향성 안테나 또는 안테나 어레이를 구비한 시스템에서 네트워크로의 이동국의 랜덤 접속을 효율적으로 신뢰성있게 지원하는 문제의 해결에는 특정한 기술이 없다.

본 발명은 밀리미터파 광대역 통신에서 신뢰성을 향상하는 방법 및 장치에 관한 것이다. 본 발명의 실시예들이 밀리미터파로 통신하는 맥락에서 기술되었지만, 개시된 실시예들은 또한, 예를 들어 밀리미터파와 유사한 특성을 보이는 3GHz 내지 30GHz의 주파수를 갖는 무선파와 같은 다른 통신 매체에도 적용가능하다. 일부 케이스에서, 개시된 실시예들은 teraHz 주파수, 적외선, 가시광선 및 다른 광학 매체를 갖는 전자기파에도 적용가능하다. 설명을 위해, 용어 "셀룰러 대역" 및 "밀리미터파 대역"이 사용되며, "셀룰러 대역"은 대략 수백 MHz에서 수 GHz까지의 주파수를 지칭하고, 밀리미터파는 대략 수십 GHz에서 수백 GHz까지의 주파수를 지칭한다. 이 둘의 차이점은 셀룰러 대역에서 무선파가 보다 적은 전파 손실을 가지며 월등한 커버리지를 제공할 수 있지만 큰 안테나가 필요할 수 있다. 한편, 밀리미터 무선파는 보통 높은 전파 손실을 보이지만, 작은 폼 팩터(form factor)로 고이득 안테나 또는 안테나 어레이 설계를 제공할 수 있다

상술한 바와 같이, 밀리미터파는 보통 3GHz 내지 300GHz 의 주파수에 해당하는 1mm 내지 100mm 범위의 파장을 갖는 무선파를 지칭한다. 국제전기통신연합 (ITU)에 의해 정의된 바에 따르면, 이 주파수들은 극고주파 (extremely high frequency, EHF) 대역으로 지칭되기도 한다. 이 무선파는 고유의 전파 특성을 보인다. 예를 들어, 저주파 무선파에 비해 밀리미터파는 종종 높은 전파 손실과 연계되어, 물체(예를 들어, 빌딩, 벽 및 나뭇잎)를 통과하는 능력이 떨어지고, 공기중 입자(예를 들어, 물방울)에 의한 대기 흡수, 굴절 및 회절을 겪기 쉽다. 그러나, 작은 파장 때문에 더 많은 밀리미터파 안테나가 상대적으로 작은 영역에 배치될 수 있어서 작은 폼 팩터로 고이득 안테나가 가능하다. 또한 상술한 단점 때문에 이 무선파는 낮은 주파수의 무선파에는 덜 유용하다. 따라서 이 대역의 스펙트럼은 더 낮은 비용으로 얻을 수 있다.

ITU는 3GHz 내지 30GHz에 주파수를 초고주파 (super high frequency, SHF)로 정의한다. SHF 대역의 주파수들은 큰 전파 손실 및 작은 폼 팩터로 고이득 안테나를 구현할 수 있는 가능성과 같은 EHF 대역의 무선파들(즉, 밀리미터파)과 유사한 거동을 보인다.

밀리미터파 대역에서 상당한 양의 스펙트럼이 사용가능하다. 밀리미터파 대역은, 예를 들어, 단거리(10미터 이내) 통신에 사용되어 왔다. 그러나 밀리미터파 대역의 기존 기술들은 더 넓은 커버리지를 갖는 상용 모바일 통신에 적합하지 않아서, 밀리미터파 대역에서의 상용 셀룰러 시스템은 현재 없다. 본 명세서 전체에 걸쳐, 3 내지 300GHz 주파수에서 전개되는 모바일 광대역 통신 시스템은 밀리미터파 모바일 광대역 (MMB)으로 지칭된다.

시스템 설계 접근은 이동 통신에 대한 기존 기술을 이용하고 데이터 통신을 위한 추가 스펙트럼으로서 밀리미터파 채널을 사용한다. 그러한 시스템에서 (이동국, 기지국 및 중계국 등 서로 다른 타입을 포함하는) 통신국들은 셀룰러 대역과 밀리미터파 대역 둘 다를 사용하여 통신한다. 셀룰러 대역은 대략 수백 MHz 에서 수 GHz의 주파수이다. 밀리미터파에 비해, 이 주파수의 무선파는 보다 적은 전파 손실을 보일 수 있고, 장애물을 더 잘 통과할 수 있으며, 비가시 (non-line-of-sight, NLOS) 통신 링크 또는 산소, 비 또는 공기중의 다른 입자에 의한 흡수와 같은 다른 손상에 덜 민감하다. 따라서 높은 데이터 속도를 갖는 통신을 위한 밀리미터파 통신을 사용하면서도, 셀룰러 무선 주파수를 통한 중요한 제어 채널 신호 전송에 이로울 수 있다.

다른 시스템 설계 접근에서, 독립형(stand-alone) 이동 통신 및 제어/데이터 통신 모두는 MMB에서 일어날 수 있다. MMB에서의 통신은 현재의 셀룰러 시스템(예를 들어, 4G, 3G 등)과 공존할 수 있다. 이동국이 MMB 시스템의 커버리지 "홀(hole)"에 있는 상황 또는 MMB에서 기지국으로부터의 신호 강도가 충분히 강하지 않은 상황에서 이동국은 기존 3G 또는 4G 셀룰러 시스템으로 핸드오버할 수 있다. MMB 내 기지국은 서로 다른 크기의 계층적 오버레이 네트워크 구조를 포함할 수 있으며, 여기서 스몰셀들은 라지 셀에 의해 덮인다.

방향성 안테나 및 안테나 어레이를 갖는 시스템에서, 도전적인 문제 중 하나는 시야를 가리거나 우수한 비가시 경로를 차단하는 장애물과 같은 이유 때문에 송신기 및 수신기 간 링크 또는 연결이 깨지거나 약화될 수 있다는 것이다. 그러한 상황에서 통신 신뢰도는 잘 제공되지 않을 수 있다. 본 발명은 방향성 안테나 및 아테나 어레이를 갖는 시스템에서 신뢰도를 향상하는 방법에 대한 문제를 해결한다.

본 발명의 실시예들은 먼저 기지국과 이동국간 통신(예를 들어 기지국에서 이동국으로의 전송)을 기술한다. 본 발명의 실시예들은 또한 기지국간 통신 (예를 들어, 기지국에서 기지국으로의 전송)과 이동국간 통신 (예를 들어, 이동국에서 이동국으로의 전송)에도 적용가능함은 당업자가 인식할 것이다. 본 발명의 실시예들은 MMB, RF 대역 등에서의 시스템과 같이 다수의 안테나를 구비한 통신 시스템에 적용가능하다.

도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 무선 통신 네트워크를 도시한 것이다. 도 1에 도시된 무선 통신 네트워크(100)의 실시예는 단지 설명만을 위한 것이다. 무선 통신 네트워크(100)의 다른 실시예들은 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 사용될 수 있다.

도시된 실시예에서, 무선 통신 네트워크(100)는 기지국(BS)(101), 기지국(102), 기지국(103) 및 다른 유사 기지국(도시되지 않음)을 포함한다. 기지국(101)은 기지국(102) 및 기지국(103)과 통신한다. 기지국(101)은 또한 인터넷(130) 또는 유사 IP 기반 시스템(도시되지 않음)과 통신한다.

기지국(102)은 기지국(102)의 커버리지 영역(120) 내에 있는 복수의 제1가입자국들(여기서는 이동국들로 지칭)에게 (기지국(101)을 통해) 인터넷(130)으로의 무선 광대역 접속을 제공한다. 본 명세서 전체에 걸쳐, 용어 이동국(MS)은 용어 가입자국과 혼용될 수 있다. 복수의 제1가입자국들은 작은 기업(SB)에 위치할 수 있는 가입자국(111), 대형기업(E)에 위치할 수 있는 가입자국(112), WiFi 핫스팟(HS)에 위치할 수 있는 가입자국(113), 제1거주지(R)에 위치할 수 있는 가입자국(114), 제2거주지(R)에 위치할 수 있는 가입자국(115), 휴대폰, 무선 랩탑, 무선 PDA 등과 같은 이동 장치(M)일 수 있는 가입자국(116)을 포함한다.

기지국(103)은 기지국(103)의 커버리지 영역(125) 내에 있는 복수의 제2사용자 단말에게 (기지국(101)을 통한) 인터넷(130)으로의 무선 광대역 접속을 제공한다. 복수의 제2가입자국은 가입자국(115) 및 가입자국(116)을 포함한다. 예시적인 실시예에서, 기지국들(101 내지 103)은 OFDM 또는 OFDMA 기술을 사용하여 서로 통신하고, 가입자국들(111 내지 116)과 통신한다.

각 기지국(101 내지 103)은 전 지구적으로 고유한 기지국 식별자 (BSID)를 가질 수 있다. BSID는 보통 매체접근제어 (MAC) ID이다. 각 기지국(101 내지 103)은 다중 셀(예를 들어, 한 섹터가 하나의 셀일 수 있다)을 가질 수 있고, 각 셀은 보통 동기화 채널에 반송되는 물리적인 셀 식별자 또는 프리앰블(preamble) 시퀀스를 갖는다.

도 1에는 6개의 가입자국들만 도시되어 있지만, 무선 통신 네트워크(100)는 추가적인 가입자국에 무선 광대역 접속을 제공할 수 있음이 이해된다. 가입자국(115) 및 가입자국(116)은 커버리지 영역(120) 및 커버리지 영역(125) 둘 다의 경계지역에 위치한다. 가입자국(115) 및 가입자국(116)은 당업자들에게 알려진 것과 같이, 각각 기지국(102) 및 기지국(103)과 통신하고, 핸드오프 모드로 동작한다고 할 수 있다.

가입자국들(111 내지 116)은 인터넷(130)을 통해 음성, 데이터, 비디오, 화상회의, 및/또는 다른 광대역 서비스에 접속할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 가입자국(116)은 무선 가능 랩탑 컴퓨터, PDA, 노트북, 핸드헬드 장치, 또는 다른 무선 가능 장치를 포함한 여러 휴대장치들일 수 있다. 가입자국들(114 및 115)은, 예를 들어, 무선 가능 PC, 랩탑 컴퓨터, 게이트웨이, 또는 다른 장치들일 수 있다.

도 2A는 본 발명의 실시예들에 따른, 직교주파수분할다중접속(OFDMA) 또는 밀리미터파 송신 경로에 대한 상위레벨 다이어그램이다. 도 2B는 본 발명의 실시예들에 따른, 직교주파수분할다중접속(OFDMA) 또는 밀리미터파 수신 경로에 대한 상위레벨 다이어그램이다. 도 2A 및 2B에서, 송신 경로(200)는, 예를 들어, 기지국(102)에 구현될 수 있고, 수신 경로(250)는, 예를 들어, 도 1의 가입자국(116)과 같은 가입자국에 구현될 수 있다. 그러나 수신 경로(250)는 기지국(예를 들어, 도 1의 기지국(102))에 구현될 수 있고, 송신 경로(200)는 가입자국에 구현될 수 있다. 모든 또는 일부 송신 경로(200) 및 수신 경로(250)는 하나 이상의 프로세서를 포함할 수 있다.

송신 경로(200)는 채널 부호화 및 변조 블록(205), 직렬-병렬 변환 (S-to-P) 블록(210), 크기 N 역고속푸리에변환(N-IFFT) 블록(215), 병렬-직렬 변환 (P-to-S) 블록(220), 순환 프리픽스 추가 블록(225) 및 업 컨버터(UC)(230)를 포함한다. 수신 경로 회로(250)은 다운 컨버터(DC)(255), 순환 프리픽스(cyclic prefix) 제거 블록(260), 직렬-병렬 변환 블록(265), N-FFT 블록(270), 병렬-직렬 변환 블록(275) 및 채널 복호화 및 복조 블록(280)을 포함한다.

도 2A 및 2B의 적어도 일부 콤포넌트들은 소프트웨어로 구현될 수 있는 반면, 다른 콤포넌트들은 구성가능(configurable) 하드웨어 또는 소프트웨어 및 구성 가능 하드웨어의 혼합으로 구현될 수 있다. 특히 본 명세서에서 설명되는 FFT 및 IFFT 블록들은 구성가능 소프트웨어 알고리즘으로 구현될 수 있고, 크기 N값은 구현에 따라 변경될 수 있다.

또한 본 명세서는 고속 푸리에 변환(FFT) 및 역 고속 푸리에 변환(IFFT)을 구현하는 실시예를 가리키지만, 이는 단지 설명을 위한 것으로 본 발명의 범위를 한정하는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 발명의 다른 실시예에서 고속 푸리에 변환 함수 및 역 고속 푸리에 변환 함수는 각각 이산 푸리에 변환(DFT) 함수 및 이산 역푸리에 변환(IDFT) 함수로 용이하게 대체될 수 있다. DFT 및 IDFT 함수의 경우, N 변수의 값은 임의의 정수 (즉, 1,2,3,4, 등)일 수 있지만, FFT 및 IFFT 함수의 경우, N 변수의 값은 2의 멱수인 임의의 정수(즉, 1,2,4,8,16 등)일 수 있다.

송신 경로(200)에서 채널 부호화 및 변조 블록(205)은 정보비트 세트를 수신하고, 부호화(예를 들어, LDPC 코딩)를 적용하고, 입력 비트들을 변조(예를 들어, 직교위상천이변조(QPSK) 또는 직교진폭변조(QAM))하여 주파수 영역 변조 심볼들을 생성한다. 직렬-병렬 변환 블록(210)은 직렬 변조 심볼들을 N개의 병렬 심볼 스트림으로 변환(즉, 역다중화)한다. 여기서 N은 BS(102) 및 SS(116)에서 사용되는 IFFT/FFT 크기이다. 그런 다음 N-IFFT블록(215)은 N개의 병렬 심볼 스트림에 대해 IFFT 동작을 수행하여 시간 영역 출력신호들을 생성한다. 병렬-직렬 변환 블록(220)은 N-IFFT 블록(215)에서 출력된 병렬의 시간 영역 출력 심볼들을 변환(즉, 다중화)하여 직렬 시간영역 신호를 생성한다. 순환 프리픽스 추가 블록(225)은 시간영역 신호에 순환 프리픽스를 삽입한다. 마지막으로, 업 컨버터(230)는 무선 채널을 통해 전송하기 위해 순환 프리픽스 추가 블록(225)의 출력을 RF 주파수로 변조(즉, 상향 변환)한다. 그 신호는 또 RF 주파수로 변환 전에 기저대역에서 필터링될 수 있다.

송신된 RF 신호는 무선 채널을 통과한 후 SS(116)에 도달하고, 그 역 동작들이 BS(102)에서 수행된다. 다운 컨버터(255)는 수신 신호를 기저대역 주파수로 하향 변환하고 순환 프리픽스 제거 블록(260)은 순환 프리픽스를 제거하여 직렬 시간 영역 기저대역 신호를 생성한다. 직렬-병렬 변환 블록(265)은 시간 영역 기저대역 신호를 병렬 시간 영역 신호들로 변환한다. 그 다음, N-FFT 블록(270)은 FFT 알고리즘을 수행하여 N개 병렬 주파수 영역 신호들을 생성한다. 병렬-직렬 변환 블록(275)은 병렬 주파수 영역 신호들을 변조된 데이터 심볼 시퀀스로 변환한다. 채널 복호화 및 복조 블록(280)은 복조한 다음, 복조된된 심볼들을 복호화하여 원래의 입력 데이터 스트림을 복원한다.

기지국들(101 내지 103) 각각은 하향링크에서 가입자국(111 내지 116)으로 송신하는 것과 유사한 송신 경로를 구현할 수 있고, 상향링크에서 가입자국(111 내지 116)으로부터 수신하는 것과 유사한 수신 경로를 구현할 수 있다. 유사하게, 가입자국(111 내지 116) 각각은 상향 링크에서 기지국들(101 내지 103)로 송신하는 아키텍처에 대응하는 송신경로를 구현할 수 있고, 하향링크에서 기지국들(101 내지 103)로부터 수신하는 아키텍처에 대응하는 수신 경로를 구현할 수 있다.

본 발명의 일실시예에서, 기지국(BS)은 하나 또는 복수의 셀을 가질 수 있고, 각 셀은 하나 또는 다중 안테나 어레이를 가질 수 있으며, 셀 내 각 어레이는 다른 프레임 구조, 예를 들어, 시분할 듀플렉스 (TDD) 시스템에서 다른 상향링크 및 하향링크 비율을 가질 수 있다. 다중 송신/수신(TX/RX) 체인은 하나의 어레이 또는 하나의 셀에 적용될 수 있다. 셀 내 하나 또는 다중 안테나 어레이는 동일한 하향링크 제어 채널(예를 들어, 동기화 채널, 물리적인 방송 채널 등)을 가질 수 있는 반면, 다른 채널들 (예를 들어, 데이터 채널)은 각 안테나 어레이에 특정한 프레임 구조로 송신될 수 있다.

기지국은 하나 이상의 안테나 또는 안테나 어레이를 사용해 빔 포밍을 수행할 수 있다, 안테나 어레이는 다른 폭들 (예를 들어, 광대역 빔, 협대역 빔 등)을 갖는 빔을 형성할 수 있다. 하향링크 제어 채널 정보, 방송 신호 및 메시지, 그리고 방송 데이터 채널 및 제어 채널은, 예를 들어, 광대역 빔으로 송신될 수 있다. 광대역 빔은 한번에 송신되는 단일 광대역 빔 또는 순차적인 시간의 협대역 빔 스위프(seep)로 송신될 수 있다. 멀티캐스트 및 유니캐스트 데이터 및 제어 신호, 그리고 메시지는, 예를 들어, 협대역 빔으로 송신될 수 있다.

셀 식별자들은 동기화 채널로 반송될 수 있다. 어레이, 빔 등의 식별자들은 하향 제어 채널(예를 들어, 동기화 채널, 물리적인 방송 채널 등)에서 암묵적으로 또는 명시적으로 반송될 수 있다. 이 채널은 광대역 빔으로 송신될 수 있다. 이 채널들을 획득함으로써, 이동국 (MS)은 식별자들을 검출할 수 있다.

이동국 (MS)은 또한 하나 이상의 안테나들 또는 안테나 어레이들을 사용하여 빔 포밍을 수행할 수 있다. BS 안테나 어레이에서처럼, MS에서 안테나 어레이들은 다른 폭들(예를 들어, 광대역 빔, 협대역 빔 등)의 빔을 형성할 수 있다. 방송 신호 및 메시지들, 그리고 방송 데이터 채널 및 제어 채널들은, 예를 들어, 광대역 빔으로 전송될 수 있다. 멀티캐스트 및 유니캐스트 데이터 및 제어 신호, 메시지들은, 예를 들어 협대역 빔으로 전송될 수 있다.

빔들은 다양한 형태를 갖거나 다양한 빔 패턴을 가질 수 있다. 빔 형태 또는 빔 패턴은 규칙적이거나 비규칙적, 예를 들어, 펜슬빔(pencil beam) 형태, 콘(cone) 빔 형태, 비규칙적인 측엽(side lobe)을 갖는 주엽(main lobe) 등일 수 있다. 빔들은 도 3A 내지 3D의 송신 경로 및 수신 경로를 사용해 형성, 전송, 수신될 수 있다.

도 3A는 본 발명은 실시예들에 따른, 다수의 안테나로 MIMO 기저대역 처리 및 아날로그 빔 포밍 하기 위한 송신 경로를 도시한 것이다. 송신 경로(300)는 기저대역 처리에서 출력된 모든 신호가 안테나 어레이의 모든 위상 시프터(shifter) 및 전력 증폭기들(PAs)에 모두 연결되는 빔 포밍 아키텍처를 포함한다.

도 3A에 도시된 바와 같이, Ns개의 정보 스트림이 기저대역 처리기(도시되지 않음)에서 처리되고, 기저대역 TX MIMO 처리 블록(310)으로 입력된다. 기저대역 TX MIMO 처리 후, 정보 스트림들은 디지털-아날로그 변환기(DAC, 312)에서 변환되고, 기저대역 신호를 RF 반송파 대역 신호로 변환하는 중간 주파수(IF) 및 무선 주파수(RF) 업 컨버터(314)에 의해 더 처리된다. 일부 실시예에서, 하나의 정보 스트림은 변조를 위해 I(동상) 및 Q(직교) 신호로 분리될 수 있다. IF 및 RF 컨버터(314) 이후, 신호들은 TX 빔포밍 모듈(316)로 입력된다.

도 3A는 신호들이 송신 안테나들의 모든 위상 시프터 및 PA들에 완전히 연결되는 빔포밍 모듈(316)에 대한 가능한 아키텍처를 도시한 것이다. IF 및 RF 업 컨버터(314)에서 출력된 신호들 각각은 하나의 위상 시프터(318) 및 하나의 PA(320)로 입력될 수 있고, 결합기(322)를 통해 모든 신호들이 결합되어 TX 안테나 어레이(324)의 안테나들 중 하나로 출력된다. 도 3A에서, TX 어레이(324)에는 Nt개의 송신 안테나들이 있다. 각 안테나는 하나 또는 다수의 안테나 엘리먼트들이 있다. 각 안테나를 공중으로 신호를 송신한다. 제어기(330)는 기저대역 처리기, IF 및 RF 업 컨버터 (314), TX 빔 포밍 모듈(316) 및 TX 안테나 어레이 모듈(324)을 포함하는 TX 모듈과 상호작용할 수 있다. 수신기 모듈(332)은 피드백 신호를 수신하고, 피드백 신호는 제어기(330)로 입력될 수 있다. 제어기(330)는 피드백 신호를 처리하여 TX 모듈을 조정할 수 있다.

도 3B는 본 발명의 실시예들에 따른, 다수의 안테나로 MIMO 기저대역 처리 및 아날로그 빔 포밍을 위한 다른 송신 경로를 도시한 것이다. 송신 경로(301)는 기저대역 처리에서 출력된 신호가 안테나 어레이의 서브 어레이의 위상 시프터 및 PA들과 연결되는 빔 포밍 아키텍처를 포함한다. 송신 경로(301)는 빔 포밍 모듈의 차이점을 제외하면 도 3A의 송신 경로(300)와 유사하다.

도 3B에 도시된 바와 같이, 기저대역 신호는 IF 및 RF 업 컨버터(314)를 통해 처리되어 안테나 어레이(324)의 서브 어레이의 위상 시프트(318) 및 전력 증폭기들(320)으로 입력되고, 여기서, 서브 어레이는 Nf개의 안테나를 갖는다. 기저대역 처리(예를 들어, MIMO 처리의 출력)에서 출력된 Nd개의 신호들의 경우, 각 신호가 Nf개의 안테나를 갖는 서브어레이로 입력된다면 전체 송신 안테나의 개수 Nt는 Nd*Nf가 될 것이다. 송신 경로(301)는 각 서브 어레이에 대해 동일한 개수의 안테나를 포함한다. 그러나 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 각 서브 어레이의 안테나 수가 모든 서브 어레이에서 동일할 필요는 없다.

송신 경로(301)는 안테나에서 하나의 서브 어레이를 갖는 RF 처리로의 입력처럼 MIMO 처리로부터 출력되는 하나의 출력 신호를 포함한다. 그러나 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 오히려 기지국 처리 (예를 들,어 MIMO 처리의 출력)로부터 출력되는 Nd개의 신호들 중 하나 이상의 신호는 서브 어레이들 중 하나에 대한 입력일 수 있다. MIMO 처리로부터의 다중 출력 신호들이 서브 어레이들 중 하나로의 입력과 같은 경우, MIMO 처리로부터의 다중 출력 신호들 각각은 서브 어레이의 안테나들의 일부 또는 전체와 연결될 수 있다. 예를 들어, 안테나들의 각 서브 어레이로 RF 및 IF 신호를 처리하는 것은 도 3에서 안테나 어레이로 처리하는 것 또는 안테나 어레이로 RF 및 IF 신호를 처리하는 형태와 같을 수 있다. 안테나 중 하나의 서브 어레이와 관련된 처리를 하나의 "RF 체인"으로 지칭할 수 있다.

도 3C는 본 발명의 실시예들에 따른, 다수의 안테나들로 MIMO 기저대역 처리 및 아날로그 빔 포밍을 하기 위한 수신경로를 도시한 것이다. 수신 경로(350)는 RX 안테나들에서 수신된 모든 신호가 증폭기 (예를 들어, 저잡음 증폭기(LNA)) 및 위상 시프터를 통해 처리되는 빔 포밍 아키텍처를 포함한다. 그런 다음 신호들은 결합되고, 기저대역 신호로 변환되어 기저대역에서 처리될 수 있는 아날로그 스트림을 형성한다.

도 3C에 도시된 바와 같이, NR 수신 안테나(360)는 공중에서 송신 안테나들에 의해 전송된 신호들을 수신한다. 각 수신 안테나는 하나 또는 다중 안테나 엘리먼트들을 포함할 수 있다. RX 안테나들에서 출력된 신호들은 LNA들(362) 및 위상 시프터(364)를 통해 처리될 수 있다. 그런 다음, 신호들은 결합기(360)에서 결합되어 아날로그 스트림을 형상한다. 전체적으로, Nd개의 아날로그 스트림들이 형성될 수 있다. 각 아날로그 스트림은 RF 및 IF 다운 컨버터(368) 및 아날로그-디지털 변환기(ADC, 370)를 통해 기저대역 신호로 더 변환될 수 있다. 변환된 디지털 신호들은 기저대역 RX MIMO 처리 모듈(372)에서 처리될 수 있고, 다른 기저대역 처리를 수행하여 복원된 NS 정보 스트림들을 얻는다. 제어기(380)는 기저대역 프로세서, RF 및 IF 다운 컨버터(368), RX 빔 포밍 모듈(363) 및 RX 안테나 어레이 모듈(360)을 포함하는 RX 모듈과 상호작용할 수 있다. 제어기(380)는 송신기 모듈(382)로 신호를 송신할 수 있고, 수신기 모듈(382)은 피드백 신호를 송신할 수 있다. 제어기(380)는 RX 모듈을 조정할 수 있고, 피드백 신호를 결정 및 형성할 수 있다.

도 3D는 본 발명의 실시예들에 따른, 다수의 안테나로 MIMO 기저대역 처리 및 아날로그 빔 포밍을 하기 위한 수신 경로를 도시한 것이다. 수신 경로(351)는 안테나 어레이의 서브 어레이에 의해 수신된 신호들이 증폭기들 및 위상 시프터들에 의해 처리되어 기저대역에서 변환 및 처리될 수 있는 아날로그 스트림을 형성할 수 있는 빔 포밍 아키텍처를 포함한다. 수신 경로(351)는 빔 포밍 모듈(363)에서의 차이점을 제외하면 도 3C에 도시된 수신 경로(350)와 유사하다.

도 3D에 도시된 바와 같이, 안테나 어레이(360)의 서브 어레이 중 NfR 안테나들에 의해 수신된 신호들은 LNA(362) 및 위상 시프터들(364)에 의해 처리되고 결합기(366)에서 결합되어 아날로그 스트림을 형성한다. NdR개의 서브 어레이들(NdR=NR/NFR)이 있을 수 있으며, 각 서브 어레이는 아날로그 스트림을 형성한다. 따라서 전체적으로 NdR개의 아날로그 스트림들이 형성될 수 있다. 각 아날로그 스트림은 RF 및 IF 다운 컨버터(368) 및 ADC(370)을 통해 기저대역 신호로 변환될 수 있다. NdR개의 디지털 신호들은 기저대역 모듈(372)에서 처리되어 Ns개의 정보 스트림들을 복원한다. 수신 경로(351)는 각 서브 어레이마다 동일한 수의 안테나를 포함한다. 그러나 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 각 서브 어레이 별 안테나 수가 모든 서브 어레이에 걸쳐 동일할 필요는 없다.

수신 경로(351)는 기저대역 처리에 대한 입력 중 하나로서 하나의 안테나 서브 어레이로 RF 처리된 출력 신호를 포함한다. 그러나 본 발명은 이에 한정되지 않는다, 오히려 서브 어레이 안테나들로 RF 처리한 하나 또는 다중 출력 신호들이 기저대역 처리로 입력될 수 있다. 하나의 안테나 서브 어레이로 RF 처리한 다중 출력 신호들이 입력인 경우, 하나의 안테나 서브 어레이로 RF 처리된 다중 출력 신호들 각각은 서브 어레이의 일부 또는 모든 안테나들과 연결될 수 있다. 예를 들어, 각 안테나 서브 어레이를 이용한 RF 및 IF 신호 처리는 도 3C에서와 같이 안테나 어레이로 처리한 것, 또는 안테나 어레이로 RF 및 IF 처리하는 형태와 동일할 수 있다. 하나의 안테나 서브 어레이와 관련된 처리는 "RF 체인'으로 지칭될 수 있다.

다른 실시예에서, 도 3A 내지 3D의 경로들과 유사하지만 다른 빔 포밍 구조를 갖는 다른 송신 및 수신 경로들이 있을 수 있다. 예를 들어, 파워 증폭기(320)은 결합기(322) 이후에 존재할 수 있어 증폭기들의 개수가 줄어들 수 있다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 안테나 어레이를 사용한 무선 통신 시스템을 도시한 것이다. 도 4에 도시된 무선 통신 시스템(400)의 실시예는 단지 설명을 위한 것이다. 무선 통신 시스템(400)의 다른 실시예들이 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 사용될 수 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 시스템(400)은 기지국들(401 내지 403) 및 이동국(410 내지 430)을 포함한다. 기지국들(401 내지 403)은 도 1의 하나 이상의 기지국들(101 내지 103)을 나타낼 수 있다. 비슷하게, 이동국들(410 내지 430)은 도 1의 하나 이상의 가입자국들(111 내지 116)을 나타낼 수 있다.

BS(401)은 Cell 0, Cell 1 및 Cell 2의 3개의 셀을 포함한다. 각 셀은 어레이 0 및 어레이 1의 두 어레이를 포함한다. BS(401)의 Cell 0에서, 안테나 어레이 0 및 안테나 어레이 1은 동일한 하향링크 제어 채널을 광대역으로 송신할 수 있다. 그러나 어레이 0는 어레이 1과 다른 프레임 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 어레이 0 는 MS(420)로부터 상향링크 유니캐스트 통신을 수신할 수 있는 반면, 어레이 1은 BS(402)의 Cell 2 어레이 0와의 하향링크 백홀 통신을 송신할 수 있다. BS(402)는 하나 이상의 백홀 네트워크들과 연결된 유선 백홀을 포함한다. 동기화 채널(SCH) 및 방송 채널(BCH)은 또한 도 4에 도시된 BS(401)로부터의 가장 넓은 전송 빔만큼 넓지는 않은 빔폭을 갖는 다중 빔으로 송신될 수 있다. SCH 또는 BCH에 대한 다중 빔 각각은 유니캐스트 데이터 통신을 위한 빔보다 더 넓은 빔 폭을 가질 수 있고, 이는 기지국과 단일 이동국간 통신을 위한 것일 수 있다.

명세서 전체에 걸쳐, 송신 빔은 도 3A 및 3B에 도시된 것과 같은 송신 경로에 의해 형성될 수 있다. 유사하게, 수신 빔은 도 3C 및 3D에 도시된 것과 같은 수신 경로에 의해 형성될 수 있다.

도 4에 도시된 하나 이상의 무선 링크들은 LOS 장애(예를 들어, LOS로 움직이는 사람 또는 자동차와 같은 객체들)로 인해 단절되거나, 또는 NLOS가 통신을 유지할 만큼 충분히 강한 광선을 갖지 않을 수 있다. MS가 BS에 근접하고 MS가 단거리만 움직이더라도, 링크가 단절될 수 있다. 그러한 이벤트에서, MS는 현재 링크가 복원될 수 없다면 링크를 스위칭할 필요가 있을 수 있다. MS는 MS가 셀 가장자리에 있지 않더라도 링크를 스위칭할 필요가 있을 수 있다.

어레이에서 각 안테나가 높이 위치하지 않는다면, 실질적으로 구(sphere)를 커버하는 TX 또는 RX 빔들이 사용될 수 있다. 예를 들어, 각 빔이 펜슬 빔과 같은 형태라면, 방위각 탐색을 위한 360도 원의 각 샘플링 지점에서, 180도의 고도 탐색이 필요할 수 있다. 또는 각 안테나가 높이 위치한다면, 방위각 탐색을 위한 360도 원의 각 샘플링 지점에서, 180도보다 작은 고도 탐색이 필요할 수 있다.

도 5는 본 발명이 실시예들에 따르면 섹터 또는 셀 내에서 다른 목적으로 다른 빔폭과 다른 빔 형태를 갖는 다른 빔들의 예를 도시한 것이다. 도 5에 도시된 실시예는 단지 설명을 위한 것이다. 도 5에 도시된 섹터/셀은 도 4에 도시된 하나 이상의 기지국 셀들을 대표할 수 있다.

도 5는 방위각 및 고도의 2차원으로 도시된 각기 다른 빔들을 보인다. 예를 들어, 수평 차원은 방위각에 관한 것이고 수직 차원은 앙각을 위한 것일 수 있으며, 그 반대일 수도 있다. 빔들은 3차원(예를 들어, 콘(cone))일 수 있으며, 설명의 편의를 위해 도 5는 2차원만을 도시한 것이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 광대역 빔 BB1, BB2 (또는 방송 빔 또는 "BB"로 지칭)은 동기화, 물리적인 방송 채널, 또는 물리적인 데이터 제어 채널이 위치한 것 등을 나타내는 물리적인 구성 지시 채널을 위해 구성될 수 있다. 광대역 빔들 BB1 및 BB2는 셀에 대한 동일한 정보를 반송할 수 있다.

두 광대역 빔 BB1 및 BB2가 도 5에 도시되어 있지만, 셀은 하나 또는 다수의 BB들로 구성될 수 있다. 셀에 다수의 BB들이 있다면, BB들은 암묵적인 또는 명시적인 식별자에 의해 구별될 수 있고, 식별자는 MS에 의해 사용되어 BB를 모니터링하여 보고할 수 있다. BB 빔들은 스위프되고 반복될 수 있다. BB 빔에 대한 정보의 반복은 MS의 RX 빔들의 개수에 종속되어 BB빔을 수신할 수 있다. 즉, 일실시예에서, BB빔들에 대한 정보의 반복 횟수는 BB빔을 수신하기 위한 MS에서의 RX 빔들의 개수만큼일 수 있다.

광대역 제어 채널 빔들 (B1 내지 B4) (집합적으로, "B 빔들")는 제어 채널에 사용될 수 있다. 제어 채널 빔들 (B1 내지 B4)은 광대역 빔들 (BB1, BB2)과 동일한 빔폭을 사용하거나 사용하지 않을 수 있다. 빔들 (B1 내지 B4)은 광대역 빔들 (BB1 및 BB2)과 동일한 참조신호를 사용하거나 사용하지 않을 수 있다. 광대역 빔들 (B1 내지 B4)은 MS에 특정한 정보, 예를 들어, MS에 대한 자원할당과 같은 MS에 대한 제어 정보뿐만 아니라 특히 방송 또는 MS 그룹으로의 멀티캐스트에 유용하다.

4개의 제어 채널 빔들 (B1 내지 B4)이 도 5에 도시되었지만, 셀은 하나 또는 다수의 B 빔들로 구성될 수 있다. 셀에 다수의 B 빔들이 있는 경우, B 빔들은 암묵적 또는 명시적인 식별자에 의해 구별될 수 있고, 그 식별자는 MS에 의해 B 빔들을 모니터링하여 보고하는데 사용될 수 있다. B 빔들은 스위프 및 반복될 수 있다. B빔들에 대한 정보의 반복은 B 빔을 수신하기 위한 RX 빔들의 MS 개수에 종속될 수 있다. 즉, 일실시예에서, B 빔들에 대한 정보의 반복횟수는 B 빔들을 수신하기 위해 MS 에서의 RX 빔들의 개수만큼일 수 있다. MS는 빔들 (BB1, BB2)에 대한 정보를 사용하여 빔들 (B1 내지 B4)을 검색하거나 하지 않을 수 있다.

빔들 (b11 내지 b44)(집합적으로, "b 빔들")은 데이터 통신에 사용될 수 있다. b 빔은 적응적인 빔 폭을 가질 수 있다. 일부 MS들(예를 들어, 저속 MS)의 경우, 더 좁은 대역의 빔이 사용될 수 있고, 일부 MS의 경우 더 넓은 빔이 사용도리 수 있다. 참조신호들은 b빔들에 의해 반송된다. 도 5에는 19개의 b빔들이 도시되어 있지만, 셀은 하나 또는 다수의 b 빔들로 구성될 수 있다. 셀에 다수의 b 빔들이 있는 경우, b 빔들은 암묵적 또는 명시적인 식별자들에 의해 구별될 수 있고, 그 식별자는 MS에 의해 사용되어 b 빔들을 모니터링하여 보고하는데 사용될 수 있다. b 빔들은 반복될 수 있다. b 빔들에 대한 정보의 반복은 b 빔을 수신하기 위한 RX 빔들의 MS의 개수에 종속될 수 있다. 즉, 일실시예에서, b 빔들에 대한 정보의 반복횟수는 b 빔을 수신하기 위한 MS에서의 RX 빔들의 개수만큼일 수 있다. TX 빔 b는 MS가 빔들을 모니터링한 후 RX 빔과 함께 로킹(lock)될 수 있다. 데이터 정보가 로킹된 RX 빔으로 송신되면, b 빔에 대한 정보 반복은 아직 필요하지 않을 수 있다.

데이터 제어 채널은, 예를 들어 B 빔에 대한 것일 수 있다. 일부 실시예에서, MS는 하나 이상의 빔들, 예를 들어, B빔들에 대한 것일 수 있는 데이터 제어 채널과 연계되거나 부착될 수 있다. 일부 실시예에서, Case 1으로 나타내진, 데이터 제어 채널을 반송할 수 있는 하나 또는 다수의 B빔들 중 하나의 B 빔에서 반송되는 데이터 제어 채널은 데이터가 B 빔의 동일한 커버리지 내에서 하나 또는 다수의 b 빔들에 대해 스케줄링될 수 있는 MS의 데이터 제어 정보(예를 들어, 자원 할당)를 포함할 수 있다. 예를 들어, MS1이 빔 B1에서 반송되는 데이터 제어 채널과 연계된다면, b11이 B1의 커버리지 내에 있을 때 MS1에 대한 데이터가 b11에 대해 스케줄링되는 경우, 데이터 제어 채널은 b11의 데이터 제어 정보를 포함할 수 있다. 데이터 제어 채널 빔, 예를 들어 B 빔은, 예를 들어 아날로그 또는 RF 빔 포밍을 사용하여 형성될 수 있는 반면, 데이터 빔, 예를 들어, b 빔들은 B빔의 형성에 사용되는 것으로서 동일한 위상 시프터 위상 또는 동일한 RF 빔 포밍 가중치 벡터를 가짐으로써 B 빔의 커버리지 내에서 동일한 아날로그 또는 RF 빔 포밍을 가질 수 있다. 또한 디지털 빔 포밍 또는 MIMO 프리코딩은 B빔의 커버리지 내에서 다른 b 빔들을 형성하는데 사용될 수 있다.

일부 실시예들에서, Case 2로 나타내진, 데이터 제어 채널을 반송할 수 있는 하나 또는 다중 B빔들 중 하나의 B 빔에서 반송되는 데이터 제어 채널은 데이터가 B 빔의 동일한 또는 다른 커버리지 내에서 하나 또는 다수의 b 빔들에 대해 스케줄링될 수 있는 MS의 데이터 제어 정보(예를 들어, 자원 할당)를 포함할 수 있다. 예를 들어, MS1이 빔 B1에서 반송되는 데이터 제어 채널과 연계된다면, b11이 B1의 커버리지 내에 있고, b21이 B2의 커버리지 내에 있을 때, MS1이 b11 및 b21에 대해 스케줄링되는 경우, 데이터 제어 채널은 b11 및 b21의 데이터 제어 정보를 포함할 수 있다; 그러나 MS1은 B1 및 B2 둘 다가 아닌, 빔 B1의 데이터 제어 채널에 부착된다. 데이터 제어 채널에 대한 빔, 예를 들어 B빔은, 예를 들어 아날로그 또는 RF 빔포밍을 사용해 형성될 수 있는 반면, 데이터 빔, 예를 들어, b빔들은 예를 들어, B빔 형성에 사용되는 것과 다른, 동일한 또는 다른 위상 시프터 위상들, 또는 동일한 또는 다른 RF 빔 포밍 가중치 벡터를 가짐으로써 동일하거나 다른 아날로그 또는 RF 빔포밍을 가질 수 있다. 또한 디지털 빔 포밍 또는 MIMO 프리코딩은 다른 b 빔들을 형성하는데 사용될 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따르면, MS와 BS 사이의 현재 링크가 손실되거나 단절된 상황에 있다면, MS 또는 네트워크는 현재의 링크를 복원하여 링크를 수립하거나 스위칭 규칙 중 하나에 따라 새로운 링크를 수립하려 할 수 있다. 스위칭 규칙은: (i) 데이터 빔(들)을 변경하거나 데이터 제어 빔(들)을 유지, (ii) 데이터 제어 빔(들)을 변경, (iii) 현재 셀과 동일한 셀 사이트(cell site)에 있는 셀로 스위칭, (iv) 유선 백홀 링크를 갖는 다른 셀 사이트에 있는 셀로 스위칭, 및 (v) 무선 백홀을 갖는 다른 셀 사이트에 있는 셀로의 스위칭을 포함한다. 예를 들어, 데이터 제어 빔이 데이터 제어 정보를, 데이터 제어 빔과 동일한 커버리지 내 데이터 빔에 대해 스케줄링되는 MS로 반송하는 Case 1의 경우, 스위칭 규칙은: (i) 동일한 제어 채널 내 다른 빔으로 스위칭, 또는 데이터 제어에 대한 동일한 빔(들)의 커버리지 내 데이터 빔들을 변경, (ii) 다른 제어 채널에서 하나 이상의 빔들로 스위칭, 또는 데이터 제어를 위한 다른 빔(들)의 커버리지 내 데이터 빔들로 변경, 또는 하나 이상의 데이터 빔들로 스위칭하고 데이터 제어 채널을 위한 빔 변경, (iii) 현재의 셀과 동일한 셀 사이트에 있는 셀로 스위칭, (iv) 유선 백홀 링크를 갖는 다른 셀 사이트에 있는 셀로 스위칭 및 (v) 무선 백홀을 갖는 다른 셀 사이트에 있는 셀로 스위칭을 포함한다. 스위칭 규칙들은 하기에서 자세히 설명되는 것처럼 스위칭 규칙들 중 우선순위에 따라 정렬된다.

MS 또는 네트워크(기지국, 셀, 이웃 기지국, 이웃 셀, 자기조직화 네트워크(self-organized network, SON) 서버, 게이트웨이, 관리 엔터티(entity), 이동 관리 엔터티(MME), 백홀 엔터티 등을 포함)는 셀 사이트 및 백홀 조건(예를 들어, 유선 또는 무선)과 같은 측정 및 토폴로지 정보를 기반으로 하는 후보 빔 및/또는 셀들의 리스트를 유지할 수 있다. 후보 빔 우선순위는 후보 빔이 현재의 빔, 유선 백홀을 갖는 셀, 또는 무선 백홀을 갖는 셀과 동일한 제어 채널, 동일한 셀, 동일한 셀 사이트에 있는지에 따라 할당될 수 있다. 이들은 내림차순의 우선순위 순서로 정렬될 수 있다. 어느 빔이 높은 우선순위를 갖는가에 대한 결정은 신호 강도의 측정 등과 함께 이뤄질 수 있다. 예를 들어, 신호 강도가 높은 빔은 높은 우선순위를 갖는 후보일 수 있다. 일부 후보 빔들이 유사한 신호 강도를 갖는다면 (예를 들어, 후보 빔들간의 신호 강도의 차가 임계치 이내에 있다면), 우선순위 순서는 후보 빔이 현재의 빔, 유선 백홀을 갖는 셀, 또는 무선 백홀을 갖는 셀과 동일한 제어 채널, 동일한 셀, 동일한 셀 사이트에 있는지의 여부에 의해 결정될 수 있고, 이는 내림차순 우선순위 순서로 정렬될 수 있다. 명세서 전체를 통해 (예를 들어, 도 4 내지 11), 네트워크는 기지국, 셀, 이웃 기지국, 이웃 셀, SON 서버, 게이트웨이, 관리 엔터티, MME, 백홀 엔터디 등과 같은 네트워크 엔터티를 포함할 수 있다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따라, 토폴로지를 기반으로 한 현재의 빔, 후보 빔 및 셀들의 예를 도시한 것이다. 도 6에 도시된 무선 통신 시스템(600)의 실시예는 단지 설명을 위한 것이다. 무선 통신 시스템(600)의 다른 실시예들은 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 사용될 수 있다.

도 6에 도시된 바와 같이, 시스템(600)은 기지국(601 내지 603) 및 이동국 (610, 620)을 포함한다. 기지국들(601 내지 603)은 도 1의 하나 이상의 기지국(101 내지 103) 또는 도 4의 기지국들(401 내지 403)을 나타낼 수 있다. 유사하게, 이동국들(610, 620)은 도 1의 하나 이상의 가입자국들(111 내지 116) 또는 도 4의 가입자국들(410 내지 430)을 나타낼 수 있다.

MS(160)은 하나 또는 다수의 BS들 (601 내지 603)로부터 하나 또는 다수의 RX 빔들을 통해 하나 또는 다수의 빔들을 수신할 수 있다. 이 예의 목적을 위해, MS(610)가 송신 빔 TX B1와 수신 빔 RX B3을 통해 BS(601) Cell 0와 최상의 상태로 연결된다고 가정한다. MS(610)은 또한 MS(610)이 수신할 수 있는 다른 빔들을 모니터링한다. MS(610)은 BS(601) Cell 0 TX B2 및 B3가 동일한 셀로부터의 현재 최상의 연결, 즉 BS(601) Cell 0 TX B1임을 결정할 수 있다. 따라서 MS(610)은 BS(601) Cell 0 TX B2 및 BS(601) Cell 0 TX B3을 높은 우선순위의 후보 빔들로 위치시킬 수 있다. 왜냐하면, BS(601) Cell 0 TX B2 또는 BS(601) Cell 0 TX B3로의 스위칭이 셀 스위칭을 필요로 하지 않을 수 있기 때문이다(즉, 세 빔 모두 동일한 셀 BS(601) Cell 0와 연계된다).

TX B1 및 TX B2는 동일한 제어 채널과 연계되지만, TX B1 및 TX B3가 다른 제어 채널로 연계된다면, TX B2는 후보로서 TX B3보다 높은 우선순위를 할당받을 수 있다, 왜냐하면, TX B2로의 스위칭은 제어 채널 스위칭을 요청하지 않는 반면, TX B3로의 스위칭은 제어 채널 스위칭을 포함할 것이기 때문이다. 유사하게, BS(601) Cell 2 TX B4는 제2레벨 우선순위를 갖는 후보 빔으로 할당될 수 있다. 왜냐하면, BS(601)의 Cell 0에서 Cell 2로의 빔 스위칭은 셀 스위칭을 포함하지만 동일한 셀 사이트에 있기 때문에 Cell 0에서 Cell 2로의 백홀 데이터 전달을 요구하지 않을 것이기 때문이다.

BS(603) Cell 2 TX B7로부터의 빔은 제3레벨 우선순위로 할당될 수 있는 빔 스위칭을 위한 후보 빔이다. 왜냐하면, BS(603) Cell 2 TX B7으로의 빔 스위칭은 (BS(601)에서 BS(603)으로의) 셀 사이트 스위칭을 포함하지만, BS(603)은 유선 백홀을 갖는다. BS(602) TX B5 및 B6로부터의 빔은 BS(602)가 유선 백홀이기 때문에 제4레벨의 우선순위를 할당받을 수 있는 후보 빔들이다. 또한 현재의 빔이 BS(602) TX B5 또는 B6로 스위칭되어야 한다면, BS(602)로의 스위칭은 추가적인 딜레이와 백홀 데이터 전달을 위한 추가비용을 야기한다. 가장 낮은 레벨의 우선순위에서, TX B9 및 TX B8로의 스위칭은 MS(620)를 사용하여 MS(610)로의 정보를 중계할 것이다. 이 경로는 다른 MS를 통해 정보를 중계하는 비용때문에 가장 낮은 우선순위를 가질 수 있다.

기지국으로부터의 빔은 동기화 채널을 포함하는 빔 또는 방송 채널을 갖는 빔, 또는 데이터 제어 채널을 갖는 빔, 또는 데이터 일수도 있다. 이 예에서, 후보 빔 우선순위는 후보 빔이 현재의 빔, 유선 백홀을 갖는 셀, 또는 무선 백홀을 갖는 셀과 동일한 제어 채널, 동일한 셀, 동일한 셀 사이트에 있는지 여부에 따라 후보 빔 우선순위가 결정되며, 이들은 내림차순의 우선순위 순서로 정렬된다. 어느 빔이 높은 우선순위를 갖는가에 대한 결정은 또한 신호 강도의 측정과 함께 이뤄질 수 있다. 예를 들어, 높은 신호강도를 갖는 빔들은 높은 우선순위를 갖는 후보일 수 있다. 일부 후보 빔들이 유사한 신호 길이를 갖는다면 (예를 들어, 후보 빔들간의 신호 강도 차가 임계치 이내에 있다면), 우선순위 순서는 후보 빔이 현재의 빔, 유선 백홀을 갖는 셀, 또는 무선 백홀을 갖는 셀과 동일한 제어 채널, 동일한 셀, 동일한 셀 사이트에 있는지 여부에 따라 결정될 수 있고, 이는 내림차순의 우선순위 순서로 정렬될 수 있다.

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 신뢰도 향상을 위한 네트워크 제어 빔/셀 스위칭의 예시적인 흐름도를 도시한 것이다. 도 7에 도시된 흐름도는 단지 설명을 위한 것이다. 흐름도의 다른 실시예들이 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 사용될 수 있다.

도 7의 실시예에서, 각 안테나 어레이는 그 빔을 조정하고, MS는 빔을 측정하여 빔의 품질에 대한 정보를 네트워크에 보고할 수 있다. MS의 현재 링크가 불만족스럽다면, 동일한 어레이 내에서 높은 품질을 갖는 하나 이상의 다른 빔들(있다면)이 선택되어 통신에 사용될 수 있다. 이들은 협대역 또는 광대역 빔일 수 있다. 다른 어레이로부터의 하나 이상의 빔들도 사용될 수 있다. 동일한 셀 사이트에서 다른 셀에 있는 어레이들로부터의 하나 이상의 빔들도 사용될 수 있다. 또는 다른 셀 사이트에 있는 다른 셀 내 어레이들로부터의 하나 이상의 빔들로 사용될 수 있다. 빔들은 동기화 채널과 연계된 빔, 방송 채널에 연계된 빔, 데이터 제어 채널과 연계된 빔, 또는 다른 빔을 포함할 수 있다.

701단계에서, BS 또는 네트워크는 물리적인 셀 ID, 어레이 ID, 빔 식별자(예를 들어, 빔 ID) 및 참조 신호들 중 하나 이상을 MS로 전송한다. 703단계에서, BS 또는 네트워크는 측정 구성을 MS에 전송할 수 있다. 705 단계에서, MS는 측정을 수행하고, 707단계에서 MS는 측정보고를 BS 또는 네트워크로 전송한다. 측정 보고는, 예를 들어, 최상의 BS TX 빔 및 MS RX 빔 쌍, 다수의 BS TX 빔 및 MS RX 빔의 우수한 쌍 등을 포함할 수 있고, (신호대 간섭 잡음비(SINR), 신호대 잡음비 (SNR), 신호대 간섭비(SIR), 참조신호 수신 전력 (RSSP), 참조신호 수신 품질(RSRQ) 등과 같은) 신호 강도를 포함할 수 있다.

어떤 조건들이 충족된다면, BS는 MS를 위한 셀 내의 다른 빔들을 선택한다(709단계). 조건들은, 예를 들어, 측정보고를 기반으로 하여 NACK의 개수가 임계치보다 크고, 다른 빔들이 현재의 빔보다 더 우수한 것(즉, SINR,SIR, SNR, RSRP, RSRQ와 같은 신호 강도에서 어떤 값, 예를 들어, 몇 dB 보다 더 우수한 것) 등이다.

711단계에서, BS 또는 네트워크는 스위칭될 TX 빔 ID들을 MS로 전송한다. 스위칭될 빔이 TX 데이터 빔인 경우, 스위칭될 TX 빔 ID 정보가 스케줄링 정보의 메시지에 포함될 수 있다. 스위칭될 빔이 TX 데이터 제어 빔이라면, 그 정보는 메시지에 포함될 수 있다. 또한, 메시지는 특정된 TX 빔 ID들이 언제 사용될 것인가(예를 들어, 얼마나 많은 서브 프레임들, 프레임들, 수퍼프레임들 이후에, 또는 어느 서브프레임, 프레임, 수퍼프레임 등에서 스위칭이 일어날 것인가)를 포함할 수 있다. MS가 그 메시지를 수신할 신뢰도를 증가시키기 위해, BS는 다수의 빔 또는 어레이를 사용해 메시지를 송신할 수 있다.

MS가 BS가 스위칭할 TX 빔 ID들을 수신하면, MS는 TX 빔 ID쪽으로 RX 빔을 로킹한다(713단계). MS는 이전 측정을 근거로 RX 빔을 로킹할 수 있다. 예를 들어, MS는 측정을 점검하고 BS에 의해 지시된 TX 빔 ID를 이용해 어느 RX 빔이 TX빔에 가장 우수한가를 판단할 수 있고, 이는 BS가 다음 전송에 사용한다.

MS는 RX 빔 포밍을 갖지 않고, 스위칭될 빔이 데이터 빔이라면, MS가 TX 빔쪽으로 RX 빔을 로킹할 필요가 없기 때문에 BS는 TX 빔 ID를 MS에 전송할 필요가 없을 수 있다. 그러나 스위칭될 빔이 제어 빔이라면, 제어 빔에 대한 TX 빔 ID들은 메시지에서 MS에게 요구될 수 있다.

BS는 특정 시간에 TX 빔 ID를 사용하여 MS로 정보를 전송한다. 빔이 데이터 제어 빔과 같은 제어 빔이라면, MS는 MS가 BS TX 제어 빔 스위치에 대한 메시지를 수신한 것에 대한 확인을 전송할 수 있고(715단계), BS는 그 확인을 수신한 후 TX 빔 ID를 사용해 정보를 MS에 전송할 수 있다. 그런 다음, MS는 새 BS TX 빔에서 BS와 통신할 수 있다. MS는 필요한 경우 측정을 수행할 수 있다.

어떤 조건들이 만족되면, BS는 동일한 셀 사이트에서 다른 셀들을 선택한다(717단계). 그 조건들은, 예를 들어, NACK의 수가 임계치보다 크고, 측정 보고를 기반으로 하여 다른 셀들로부터의 빔들이 현재 빔보다 더 우수한 (SINR 등 신호강도에서 어떤 값, 예를 들어, 몇 dB 더 우수한) 것을 포함한다. 그 조건들을 기반으로, 사용하는 현재 셀 내에서 (예를 들어, 신호 강도가 충분히 우수하지 않은) 후보 빔들이 없는지를 결정할 수 있다.

그러한 상황에서, 동일한 셀 사이트에서 현재의 셀에서 다른 셀로 스위칭할 인트라 셀 핸드오버가 수행될 수 있다(719 단계). MS는 이웃 셀들의 TX 빔들의 쌍(예를 들어, 동기화 채널 또는 방송 채널에 대한 빔, 또는 데이터 제어 빔) 및 해당 RX 빔들에 대한 측정을 보고할 수 있다. BS는 어느 셀로 MS가 스위칭해야 하는가를 선택할 수 있다. 721단계에서, BS는 메시지를 MS로 전송하며, 여기서 메시지는 타겟 셀의 물리적인 ID 또는 타겟 셀의 TX 빔 ID 정보(예를 들어, 동기화 채널 또는 방송 채널에 대한 빔, 또는 데이터 제어 빔)를 포함할 수 있다.

MS는 메시지를 수신한 다음, 수신된 타겟 셀 TX 빔 ID를 이용해 타겟 셀의 TX 빔쪽으로 RX 빔을 로킹한다 (723단계). MS는 이전 측정을 기반으로 RX 빔을 로킹할 수 있다. 예를 들어, MS는 RX 빔 및 타겟 셀의 TX 빔의 쌍이 수신된 TX 빔 ID와 함께 우수한 품질을 보이도록 우수한 RX 빔을 선택할 수 있다.

725단계에서, MS는 타겟 셀, 타겟 셀 TX 빔 ID 등을 포함하는 메시지가 수신됐는지에 대한 확인을 전송할 수 있다. BS가 그 확인을 수신한 후, 인트라-셀 핸드오버가 수행될 수 있다. MS는 타겟 셀로의 네트워크 리엔트리(reentry)를 수행할 수 있다. MS에 대한 현재 셀은 통신 컨텍스트(context)를 타겟 셀로 전달할 수 있다.

어떤 조건들이 만족되면, BS는 다른 셀 사이트에서 셀들을 선택한다(727단계). 그 조건들은, 예를 들어, NACK들의 개수가 임계치보다 큰 것, 다른 셀로부터의 빔들이 측정 보고를 기반으로 현재 빔보다 더 우수한 (즉, 신호 강도 또는 SINR 등에서 어떤 값, 예를 들어, 몇 dB 더 우수한) 것 등이다. 그 조건들을 기반으로, 사용하는 현재 셀 내에서 또는 현재 셀과 동일한 셀 사이트 내 셀들에서 우수한 후보 빔들이 없는지 (예를 들어, 신호 강도가 충분히 우수하지 않은)를 결정할 수 있다. 셀 선택은 또한 셀 부하, 셀이 유선 백홀을 갖는지 또는 무선 백홀을 갖는지 여부(셀 무선 백홀은 딜레이와 비용때문에 낮은 우선순위가 할당될 수 있다), 신호 강도 등의 팩터에 대한 고려를 포함할 수 있다.

그러한 상황에서, 다른 셀 사이트에서 현재 셀로부터 다른 셀로 스위칭하는 인터 셀 핸드오버가 수행될 수 있다(729 단계). MS는 이웃 셀들의 TX 빔들의 쌍(예를 들어, 동기화 채널 또는 방송 채널에 대한 빔, 또는 데이터 제어 빔) 및 해당 RX 빔들에 대한 측정을 보고할 수 있다. BS는 어느 셀로 MS가 스위칭해야 하는가를 선택한다. 731단계에서, BS는 메시지를 MS로 전송하며, 여기서 메시지는 타겟 셀의 물리적인 ID 또는 타겟 셀의 TX 빔 ID 정보(예를 들어, 동기화 채널 또는 방송 채널에 대한 빔, 또는 데이터 제어 빔)를 포함할 수 있다.

MS는 메시지를 수신한 다음, 수신된 타겟 셀 TX 빔 ID를 이용해 타겟 셀의 TX 빔쪽으로 그 RX빔을 로킹한다 (733단계). MS는 이전 측정을 기반으로 RX 빔을 로킹할 수 있다. 예를 들어, MS는 RX 빔 및 타겟 셀의 TX 빔의 쌍이 수신된 TX 빔 ID와 함께 우수한 품질을 보이도록 우수한 RX 빔을 선택할 수 있다.

735단계에서, MS는 타겟 셀, 타겟 셀 TX 빔 ID 등을 포함하는 메시지가 수신됐는지에 대한 확인을 전송한다. BS가 그 확인을 수신한 후, 인터-셀 핸드오버가 수행될 수 있다. 서빙 셀은 통신 컨텍스트를 타겟 셀로 전달할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에서, TX 빔 ID들은 전송되지 않고, MS는 RX 빔 포밍을 수행한다. MS가 RX 빔의 방향을 조정하여 그 정보를 수신하려고 시도하는 경우, BS TX는 수차례 정보를 반복할 수 있다. MS가 어느 RX를 사용할 것인지를 결정하면, TX/RX 빔이 로킹될 수 있다. TX측의 경우, 오버헤드는 정보를 수차례 반복하는 것이거나 TX 빔 ID를 전송하는 것이다. RX 측의 경우, 오버헤드는 RX 빔을 조정하거나 TX 빔 ID를 수신하여 로킹을 수행하는 것이다. 상향링크의 경우, MS이 배터리 용량을 보존하기 위해, TX 빔 ID들을 전송하지 않을 수 있다.

본 발명의 실시예에서, MS는 빔들, 어레이들 및 셀들을 모니터링한다. 다른 빔들, 어레이들 및 셀들의 가능한 후보들에 대한 활성 세트(active set)가 유지된다. 컨텍스트 전달에 의한 백홀 시그널링을 회피하기 위해, 동일한 셀 내의 빔들, 어레이들 및 동일한 셀 사이트에 있는 동일한 셀들에 대해 높은 우선순위가 설정된다. BS 또는 네트워크는 MS 로부터의 측정 보고 및 부하, 유선 또는 무선과 같은 BS 백홀 조건들, 백홀 딜레이 등과 같은 다른 요인들을 기반으로 MS에 활성세트를 유니캐스트할 수 있다. 액티브 세트는 높은 우선순위의 후보가 시작에 위치하고 끝으로 가면서 낮은 우선순위 후보를 갖는 순서로 소팅된(sorted) 순서의 후보들을 포함할 수 있다.

본 발명의 일실시예에서, MS는 독립적으로 활성세트를 결정한다. 네트워크는 다음을 포함해 MS에 토폴로지 정보를 전송할 수 있다: 동일한 셀 사이트에서의 셀들(예를 들어, 셀 ID들, 셀 식별자들), 다른 셀 사이트들에 있는 이웃 셀들 (예를 들어 이웃 셀들의 식별자들), 또는 셀과 동일한 셀 ID를 갖는 원격 무선 헤드에 대한 빔들(예를 들어, 빔 식별자들, 빔 ID들). 네트워크는 또한 셀 사이트들이 무선 백홀(무선 백홀 셀 사이트들이 다른 셀보다 우선순위가 낮게 부여된다)에 의해 연결되는지 여부를 나타낼 수 있고, 무선 백홀링이라면 BS로부터 네트워크로 백홀에서 홉(hop) 횟수, 또는 BS에서 네트워크로의 무선 백홀 링크의 홉 횟수, 셀 부하, 백홀 딜레이 등을 나타낼 수 있다. MS는 토폴로지 정보를 사용하여 세트 내 모든 후보들의 우선순위를 결정하고, 그 우선순위에 따라 후보들을 소팅할 수 있다.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 신뢰도 향상을 위한 MS 지원 빔/셀 스위칭에 대한 예시적인 흐름도를 도시한 것이다. 도 8에 도시된 흐름도는 설명만을 위한 것이다. 흐름도의 다른 실시예들이 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 사용될 수 있다.

801단계에서, BS 또는 네트워크는 물리적인 셀 ID, 어레이 ID, 빔에 대한 식별자 (예를 들어, 빔 ID) 또는 참조신호들 중 하나 이상을 MS로 전송한다. 803단계에서, BS 또는 네트워크는 셀 ID, 셀 사이트 및 이웃 셀들의 백홀 타입 (무선 또는 유선, 및 무선인 경우 BS에서 네트워크로의 백홀에서 홉의 개수) 등 네트워크 토폴로지 정보를 MS에 전송한다. 805 단계에서, BS 또는 네트워크는 또한 MS로 측정 구성을 전송할 수 있다. 807단계에서, MS는 측정을 수행하고 BS 또는 네트워크로 측정 보고를 전송한다. 측정 보고는, 예를 들어, 최상의 BS TX 빔 및 MS RX 빔의 쌍, 다수의 우수한 BS TX 빔 및 MS RX 빔 쌍 등, 및 신호 강도 (예를 들어, SINR, SNR 등)을 포함할 수 있다.

어떤 조건들이 만족되면, MS는 셀 내에서 다른 빔들을 선택한다(809단게), 그 조건들은, 예를 들어, NACK들의 개수가 임계치보다 큰 것, 측정을 기반으로 다른 빔들이 현재 빔보다 더 우수한 (즉, 신호 강도 또는 SINR 등에서 어떤 값, 예를 들어, 몇 dB 더 우수한) 것 등이다. MS는 BS 또는 네트워크로 빔 스위칭에 대해 요청을 전송하며, 그 요구는 선택된 BS TX 빔 ID들을 포함할 수 있다 (811단계).

BS 또는 네트워크는 MS가 요구한 BS TX 빔 ID들과 함께 빔에 대한 정보를 MS로 전송한다. 스위칭될 빔이 TX 데이터 빔이라면, 스위칭될 TX 빔 ID의 타이밍은 스케줄링 정보 메시지에 포함될 수 있다. 스위칭될 빔이 TX 데이터 제어 빔이라면, BS 또는 네트워크는 언제 특정된 TX 빔 ID이 사용되는지 (예를 들어, 얼마나 많은 서브 프레임들, 프레임들, 수퍼프레임들 이후에, 또는 어느 서브프레임, 프레임, 수퍼프레임 등에서 스위칭이 일어날 것인가)를 포함할 수 있다. MS가 그 메시지를 수신할 신뢰도를 증가시키기 위해, BS는 그 메시지에 대해 다수 복사한 메시지를 전송하거나 다수의 빔 또는 어레이를 사용해 그 메시지를 전송할 수 있다. 그런 다음, MS는 데이터 제어 빔 스위칭을 위한 메시지 확인을 전송할 수 있다.

813단계에서, BS 또는 네트워크는 특정된 시간에 또는 BS 또는 네트워크에 의해 결정된 시간에 MS가 요구한 BS TX 빔 ID들과 함께 빔에 정보를 전송할 수 있다.

MS는 요청된 TX 빔 ID쪽으로 RX 빔을 로킹한다(815단계). MS는 이전 측정을 기반으로 RX 빔을 로킹할 수 있다. 예를 들어, MS는 측정을 점검하고 BS에 의해 지시된 TX 빔 ID를 사용해 어느 RX 빔이 TX 빔에 대해 최상인가를 판단하고, BS는 이후 전송에서 이를 사용한다. 그런 다음, MS는 새로운 BS TX 빔에서 BS와 통신한다. MS는 필요시 측정을 수행할 수 있다(817단계).

어떤 조건들이 만족되면, BS는 동일한 셀 사이트에서 다른 셀들을 선택한다(819단계). 그 조건들은, 예를 들어, NACK의 수가 임계치보다 크고, 측정 보고를 기반으로 다른 셀들로부터의 빔들이 현재 빔보다 더 우수한 (신호강도 또는 SINR에서 어떤 값, 예를 들어, 몇 dB 더 우수한) 것을 포함한다. 그 조건들을 기반으로, 사용하는 현재 셀 내에서 (예를 들어, 신호 강도가 충분히 우수하지 않은) 후보 빔들이 없는지가 결정될 수 있다.

그러한 상황에서, 동일한 셀 사이트에서 현재의 셀에서 다른 셀로 스위칭할 인트라 셀 핸드오버가 수행될 수 있다. MS는 이웃 셀들의 TX 빔들의 쌍(예를 들어, 동기화 채널 또는 방송 채널에 대한 빔, 또는 데이터 제어 빔) 및 해당 RX 빔들에 대한 측정을 보고할 수 있다. MS는 어느 셀로 MS가 스위칭해야 하는가를 선택할 수 있다. 821단계에서, MS는 메시지를 BS로 전송하며, 여기서 메시지는 타겟 셀의 물리적인 ID 또는 타겟 셀의 TX 빔 ID 정보(예를 들어, 동기화 채널 또는 방송 채널에 대한 빔, 또는 데이터 제어 빔)를 포함할 수 있다. 823단계에서, BS는 확인(confirmation)을 MS로 전송한다. MS는 그에 대해 다른 확인을 전송할 수 없다. 그런 다음 MS는 타겟 셀로 네트워크 리엔트리를 수행할 수 있다. MS의 현재 셀은 통신 컨텍스트를 타겟 셀로 전달한다.

BS 또는 네트워크는 또한 타겟 셀에 대한 MS로부터의 요구를 무효로 할 수 있다. 예를 들어, MS가 측정 보고를 BS 또는 네트워크로 전송하는 경우, BS 및 네트워크는 그 정보를 사용해 결정한다. BS 또는 네트워크는 핸드오버 명령을 MS로 전송하고, 여기서 명령은 타겟 셀에 대한 정보를 포함한다.

MS는 타겟 셀의 TX 빔들쪽으로 RX 빔들을 로킹한다(825 단계) MS는 이전 측정을 기반으로 RX 빔을 로킹한다. 예를 들어, MS는 RX 빔과 타겟 셀의 TX 빔 쌍이 우수한 품질을 보이도록 우수한 RX 빔을 선택할 수 있다. MS는 네트워크 리엔트리 과정을 시작할 수 있다. MS는 필요한 경우 측정을 수행할 수 있다(827단계).

일부 조건이 만족되면, MS는 다른 셀 사이트의 셀들을 선택한다(829단계). 그 조건들은, 예를 들어 NACK들의 개수가 임계치보다 큰 것, 측정을 기반으로 다른 빔들이 다른 셀들의 빔보다 더 우수한 (즉, 신호 강도 또는 SINR 등에서 어떤 값, 예를 들어, 몇 dB 더 우수한) 것 등이다. 그 조건들을 기반으로, 사용할 현재 셀 내에서 또는 현재 셀과 동일한 셀 사이트 내의 셀들에서 우수한 후보 빔들이 없는지 (예를 들어, 신호 강도가 충분히 우수하지 않다)를 판단할 수 있다. 셀 선택은 또한 셀 부하, 셀이 유선 백홀을 갖는지 무선 백홀을 갖는지 여부(셀 무선 백홀은 딜레이 및 비용 때문에 낮은 우선순위를 할당받을 수 있다), 신호 강도 등의 요인에 대한 고려를 포함할 수 있다.

이러한 상황에서, 현재 셀을 다른 셀 사이트에 있는 다른 셀로 스위칭하는 인터셀 핸드오버가 수행될 수 있다. MS는 이웃 셀의 TX 빔(예를 들어, 동기화 채널 또는 방송 채널에 대한 빔들, 또는 데이터 제어 빔) 및 해당 RX 빔 쌍에 대한 측정을 보고한다. BS 또는 MS는 MS가 어느 셀로 스위칭해야 하는지를 선택할 수 있다.

831단계에서, MS는 메시지가 타겟 셀의 물리적인 ID 또는 타겟 셀의 TX 빔 ID 정보 (예를 들어, 동기화 채널 또는 방송 채널에 대한 빔, 또는 데이터 제어 빔)를 포함할 수 있는 BS 또는 네트워크로 메시지를 보낸다. 네트워크 또는 BS가 동의하지 않는다면, 네트워크 또는 BS는 MS에 의한 결정을 무시할 수 있고, BS는 타겟 셀을 선택한다 (833단계).

MS는 메시지를 수신한 다음, 타겟 셀의 TX 빔쪽으로 RX 빔을 로킹한다. MS는 이전 측정을 기반으로 RX 빔을 로킹할 수 있다. 예를 들어, MS는 RX 빔 및 타겟 셀의 TX 빔 쌍이 우수한 품질을 보이는 우수한 RX 빔을 선택할 수 있다.

MS는 타겟 셀 및 타겟 셀 TX 빔 ID 등을 포함하는 메시지가 수신됐는지에 대한 확인을 전송한다. BS가 확인을 수신한 후, 인터셀 핸드오버가 수행될 수 있다. 서빙 셀은 타겟 셀에 통신 컨텍스트를 전달할 수 있다. MS는 타겟 셀로의 네트워크 리엔트리를 수행할 수 있다.

본 발명의 일실시예에서, 다수의 BS들은 신뢰도를 높이기 위해 동일한 정보를 MS로 전송한다. 다수의 BS들은 동일한 데이터를 가질 수 있다. 또는 다수의 BS들은 동적으로 또는 반(semi)-동적으로 동일한 데이터를 가질 수 있다. 예를 들어, MS의 연결상태가 우수하지 않다면(bad connection), MS는 네트워크로 보고하고, 네트워크는 그 데이터의 여러 복사본을 여러 BS에 전송한다.

본 발명의 일실시예에서, 백홀 통신의 신뢰도를 향상시키기 위해, BS 대 BS (BS-BS) 무선 통신은 BS-MS 통신을 위해 상술한 바와 동일하거나 유사한 링크 복원 과정을 가질 수 있다. 한가지 차이는 BS가 다른 BS들을 통해 네트워크와 백홀 통신을 수립하려고 하는 시나리오의 경우, BS는 BS-MS 통신에서와 같이 단 한번의 홉(hop) 보다는 전체 경로를 점검한다. BS들 사이의 하나 이상의 링크들의 연결상태가 우수하지 않은 경우, BS는 단순히 각각의 나쁜 BS-BS 링크를 다른 BS-BS 링크로 대체하기보다는 네트워크로 향하는 다른 경로를 결정한다.

본 발명이 일실시예에 따르면, 네트워크와 무선 백홀을 갖는 각 셀 대신에 셀 사이트는 백홀로의 연결을 갖는다. 또한 동일한 사이트의 셀들은 백홀을 공유한다. 다른 실시예에서, 셀 사이트는 셀 사이트와 네트워크 사이에 하나 또는 다수의 경로를 가질 수 있다.

BS는 BS 사이트에서 하나 또는 다중 백홀 유닛들을 가질 수 있다. BS 사이트의 백홀 유닛은 MS와 유사한 RX 모듈을 갖고, 다른 BS 사이트들로부터 정보를 수신한다. BS 사이트의 백홀 유닛(들)은 하나 이상의 다른 주파수 반송파들, RF 체인들, 어레이들 또는 MS들을 서비스하는 엑세스 유닛에 대한 다른 TX들과 공간적 방향이 다른 빔들을 사용할 수 있는 TX 모듈을 가질 수 있다. 예를 들어, 하나의 BS는 각 셀이 백홀 유닛을 갖는 다수의 셀들을 가질 수 있다. 일실시예에서, 하나의 셀은 다수의 백홀 유닛들을 가질 수 있다. 또는 하나의 BS는 BS가 얼마나 많은 셀들을 갖는 것과 무관하게 하나의 백홀 유닛을 가질 수 있다. BS 사이트의 무선 백홀 유닛(들)은 하나 또는 다수의 다른 기지국들 또는 셀들로 연결될 수 있다.

상술한 실시예들은 기지국과 기지국간 통신의 신뢰도를 높이기 위해 유사하게 적용될 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 제1BS 및 제2BS간 현재 링크가 손실된 상태라면, BS들 중 하나 또는 네트워크는 현재 링크를 회복할 수 있다. 현재 링크가 손실된 경우, BS 또는 네트워크는 다음에 의해 링크를 수립하려할 수 있다: (i) 현재 링크를 복원, (ii) 데이터 빔(들)을 변경하고, 데이터 제어 빔(들)은 유지, (iii) 데이터 제어 빔(들)을 변경, (iv) 현재 셀과 동일한 셀 사이트, (v) 유선 백홀 링크를 구비한 다른 셀 사이트의 셀로 스위칭, 또는 (vi) 무선 백홀을 구비한 다른 셀 사이트의 셀로 스위칭. 예를 들어, Case 1의 경우 (기지국 및 이동국간 통신 시나리오에서 설명된 것과 유사), 데이터 제어 빔은 동일한 커버리지 내 데이터 빔들에 대해 스케줄링된 BS로 데이터 제어 정보를 반송하고, BS 또는 네트워크는 다음에 의해 링크를 수립할 수 있다: (i) 현재 링크를 복원, (ii) 동일한 제어 채널에서 다른 빔으로 스위칭함으로써 새로운 링크를 수립, (iii) 다른 제어 채널에서 하나 이상의 빔들로 스위칭, (iv) 현재 셀과 동일한 셀 사이에 있는 셀로 스위칭, (v) 유선 백홀을 구비한 다른 셀 사이트의 셀로 스위칭, 또는 (vi) 무선 백홀을 구비한 다른 셀 사이트의 셀로 스위칭.

BS 또는 네트워크는 셀 사이트 및 백홀 조건(예를 들어, 유선 또는 무선)과 같은 토폴로지 정보와 측정을 기반으로 후보 빔 및/또는 셀들의 리스트를 유지할 수 있다. 후보 빔 우선순위는 후보 빔이 현재 빔, 유선 백홀을 구비한 셀, 또는 무선 백홀을 구비한 셀과 동일한 제어 채널, 동일한 셀, 및 동일한 셀 사이트에 있는지 여부에 따라 할당될 수 있다. 이들은 내림차순의 우선순위 순서로 정렬될 수 있다. 어느 빔이 높은 우선순위를 가질지에 대한 결정은 신호 강도 등의 측정과 함께 이뤄질 수 있다. 예를 들어, 높은 신호강도를 갖는 빔들은 높은 우선순위의 후보일 수 있다. 일부 후보 빔들이 유사한 신호 강도 (예를 들어, 후보 빔들간의 신호강도 차가 임계치 이내)를 갖는다면, 우선순위 순서는 후보 빔이 현재 빔, 유선 백홀을 구비한 셀, 또는 무선 백홀을 구비한 셀과 동일한 제어 채널, 동일한 셀, 및 동일한 셀 사이트에 있는지 여부에 따라 결정될 수 있으며, 우선순위를 내림차순의 우선순위 순서로 정렬될 수 있다.

도 9는 본 발명의 일실시예에 따라 토폴로지를 기반으로 하는 현재 빔 및 후보 빔과 셀들의 다른 예를 도시한 것이다. 도 9에 도시된 무선 통신 시스템(900)의 실시예는 단지 설명을 위한 것이다. 무선 통신 시스템(900)의 다른 실시예들은 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 사용될 수 있다.

도 9에 도시된 바와 같이, 시스템(900)은 기지국들(901 내지 904) 및 이동국(910)을 포함한다. 기지국들(901 내지 904)은 도 1의 하나 이상의 기지국들(101 내지 103), 도 4의 기지국들(401 내지 403), 또는 도 6의 기지국들(601 내지 603)을 나타낼 수 있다. 유사하게, 이동국(910)은 도 1의 하나 이상의 가입자국들(111 내지 116), 도 4의 가입자국들(410 내지 430), 또는 도 6의 가입자국들(610, 620)을 나타낼 수 있다.

도 9에서, BS(904)는 유선 백홀을 구비할 필요가 없고, 네트워크와 연결된 다른 BS들과 무선 링크를 통해 무선 백홀을 수립한다. 네트워크와 무선 백홀을 갖는 각 셀 대신, 셀 사이트는 백홀 연결을 가질 수 있고, 동일한 사이트의 셀들은 백홀을 공유할 수 있다. BS(904)에 대한 RX 빔들은 BS(904)의 사이트에 있는 모든 셀들에 분배될 수 있다.

BS(904)는 하나 또는 다수의 RX 빔들에 대해 하나 또는 다수의 BS들 (901 내지 903)로부터 하나 또는 다수의 빔들을 수신할 수 있다. 이 예의 목적을 위해, BS(904)가 송신 빔 TX B1을 통해 BS1 Cell 0와 최상의 연결을 갖고 빔 RX B3을 수신한다고 가정한다. BS(904)는 또한 수신할 수 있는 다른 빔들을 모니터링한다. BS(904)는 BS(901) Cell 0 TX B2 및 B3가 동일한 셀로부터 출력됐고, 현재의 최상의 연결로서, 즉, BS(901) Cell 0 TX B1을 결정할 수 있다. 따라서, BS(904)는 BS(901) Cell 0 TX B2 및 BS (901) Cell 0 TX B3를 높은 우선순위의 후보 빔으로 배치할 수 있다. 왜냐하면 BS(901) Cell 0 TX B2 또는 BS(901) Cell 0 TX B3로의 스위칭은 셀 스위칭이 필요하지 않기 때문이다 (즉, 세 빔들 모두 동일한 셀 BS(901) Cell 0와 연계된다).

TX B1 및 TX B2가 동일한 제어 채널과 연계되지만 TX B1 및 TX B3가 다른 제어 채널과 연계된다면, TX B2는 후보로서 TX B3보다 높은 우선순위를 할당받을 수 있다. 왜냐하면 TX B2로의 스위칭은 제어 채널 스위칭이 요구되지 않기 때문이다. 반면, TX B3로의 스위칭은 제어 채널 스위칭을 포함할 것이다. 유사하게, BS(901) Cell 2 TX B4는 제2레벨의 우선순위를 갖는 후보 빔들로 할당될 수 있다. BS(901)의 Cell 0에서 Cell 3 빔 스위칭은 셀 스위칭을 포함하지만, 동일한 셀 사이트에 있기 때문에 Cell 0 에서 Cell 2로의 백홀 데이터 전달을 요구하지 않는다.

BS(903) Cell 2 TX B7에서 출력된 빔은 BS(903) Cell 2 TX B7으로의 빔 스위칭이 (BS(901)로부터 BS(903)으로의) 셀 사이트 스위칭을 포함하지만, BS(903)가 유선 백홀을 갖기 때문에 제3레벨의 우선순위를 할당받을 수 있는 빔 스위칭을 위한 후보이다. BS(902) TX B5, B6 및 B8로부터의 빔들은 BS(902)가 무선 백홀을 갖기 때문에 제4레벨의 우선순위를 할당받을 수 있는 후보 빔들이다. 또한 현재 빔이 BS(902) TX B5, B6, 또는 B8로 스위칭되어야 한다면, BS(902)로의 스위칭은 백홀 데이터 전달에 대한 추가적인 딜레이 및 비용을 발생시킬 수 있다. TX B9는 BS(904)에서 출력되어 MS(910)과 통신한다.

기지국으로부터의 빔은 동기화 채널을 포함하는 빔, 방송 채널을 구비한 빔, 또는 데이터 제어 채널을 구비한 빔 또는 데이터 빔까지도 포함할 수 있다. 이 예에서, 후보 빔 우선순위는 후보 빔이 현재 빔, 유선 백홀을 구비한 셀, 또는 무선 백홀을 구비한 셀과 동일한 제어 채널, 동일한 셀, 및 동일한 셀 사이트에 있는지 여부에 따라 결정될 수 있으며, 우선순위를 내림차순의 우선순위 순서로 정렬될 수 있다. 어느 빔이 높은 우선선위를 가질 것인지에 대한 결정은 신호 강도 등에 대한 측정과 함께 이뤄질 수 있다. 일부 후보 빔들이 유사한 신호 강도 (예를 들어, 후보 빔들의 신호 강도의 차가 임계치 이내인 경우)를 갖는다면, 우선순위 순서는 후보 빔이 현재 빔, 유선 백홀을 구비한 셀, 또는 무선 백홀을 구비한 셀과 동일한 제어 채널, 동일한 셀, 및 동일한 셀 사이트에 있는지 여부에 따라 결정될 수 있으며, 우선순위를 내림차순의 우선순위 순서로 정렬될 수 있다.

도 10은 본 발명의 일실시예에 따른, 신뢰도 향상을 위한 네트워크 제어 BS-BS 빔/셀 스위칭에 대한 예시적인 흐름도를 도시한 것이다. 도 10에 도시된 흐름도는 단지 설명만을 위한 것이다. 흐름도의 다른 실시예들은 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 사용될 수 있다.

도 10의 실시예에서, 각 안테나 어레이는 빔을 조정하고, 제1 BS는 빔을 측정하여 빔 품질에 대한 정보를 네트워크로 보고할 수 있다. BS의 현재 링크가 만족스럽지 않다면, 동일한 어레이에서 높은 품질의 하나 이상의 빔들(존재하는 경우)이 선택되어 통신에 사용될 수 있다. 이들은 협대역 빔 또는 광대역 빔일 수 있다. 다른 어레이로부터의 하나 이상의 다른 빔들도 또한 사용될 수 있다. 동일한 셀 위치에 있는 다른 셀들의 어레이들로부터의 하나 이상의 빔들도 사용될 수 있다. 이 빔들은 동기화 채널을 포함하는 빔, 방송 채널을 갖는 빔, 데이터 제어 채널을 갖는 빔 또는 데이터 빔을 포함할 수 있다.

1001단계에서, 제2기지국 또는 네트워크는 물리적인 셀 ID, 어레이 ID, 빔 식별자 (예를 들어, 빔 ID) 및 참조 신호들 중 하나 이상을 제1BS로 전송할 수 있다. 1003단계에서, 제2BS 또는 네트워크도 제1BS로 측정 구성을 전송할 수 있다. 1005단계에서 제1BS는 측정을 수행하고, 1007단계에서, 제1BS는 측정 보고를 제2BS 또는 네트워크로 전송한다. 측정 보고는, 예를 들어, 최상의 BS TX 빔 및 MS RX 빔의 쌍, 다수의 우수한 BS TX 빔 및 MS RX 빔 쌍 등, 및 신호 강도(SINR, SNR 등)를 포함할 수 있다.

일부 조건이 충족된다면, 제2BS는 제1BS에 대한 셀 내에서 다른 빔들을 선택할 수 있다(1009단계). 그 조건들은, 예를 들어, 측정보고를 기반으로 하여 NACK의 개수가 임계치보다 큰 것, 다른 빔들이 현재의 빔보다 더 우수한 것(즉, 신호 강도 또는 SINR 등에서 어떤 값, 예를 들어, 몇 dB 보다 더 우수한) 등을 포함할 수 있다.

1011단계에서, 제1BS 또는 네트워크는 스위칭될 TX 빔 IS들을 제1BS로 전송한다. 스위칭될 빔이 스위칭될 TX 데이터 빔인 경우, 스위칭될 TX 빔 ID 정보는 스케줄링 정보 메시지에 포함될 수 있다. 스위칭될 빔이 TX 데이터 제어 빔이라면, 그 정보는 메시지에 포함될 수 있다. 메시지는 또한 언제 특정 TX 빔 ID들이 사용될 것인지(예를 들어, 얼마나 많은 서브 프레임들, 프레임들, 수퍼프레임들 이후에, 또는 어느 서브프레임, 프레임, 수퍼프레임 등에서 스위칭이 일어날 것인가)를 포함할 수 있다. 제1BS가 메시지를 수신할 신뢰도를 증가시키기 위해 제2BS는 다수의 빔 또는 어레이들을 사용하는 메시지를 전송할 수 있다.

제1BS가 BS가 스위칭될 TX 빔 ID를 수신하면, 제1BS는 TX 빔 ID쪽으로 RX 빔을 로킹한다(103단계). 제1BS는 이전 측정을 기반으로 하여 RX 빔을 로킹할 수 있다. 예를 들어, 제1BS는 측정을 점검하여 어느 RX 빔이 제2BS가 다음 송신에서 사용할 것으로 지정한 TX 빔 ID를 구비한 TX 빔에 대해 최상인지를 결정한다.

제1BS가 RX 빔 포밍을 구비할 필요가 없고, 스위칭될 빔이 데이터 빔이라면, 제1BS가 TX빔쪽으로 RX 빔을 로킹할 필요가 없기 때문에 제2BS는 TX 빔 ID들을 제1BS로 전송할 필요가 없다. 그러나 스위칭될 빔이 제어빔이면, 제어 빔에 TX 빔 ID는 제1BS로 전송되는 메시지에 포함되도록 요구될 수 있다.

제2BS는 특정 시간에 정보를 TX 빔 ID들을 사용하여 정보를 제1BS로 전송한다. 빔이 데이터 제어 빔과 같은 제어 빔이면, 제1BS는 제1BS가 BS TX 제어 빔 시위칭에 대한 메시지를 수신했다는 확인을 전송할 수 있고(1015단계), 제2 BS는 그 확인을 수신한 후 TX 빔 ID를 사용해 정보를 제1BS로 전송할 수 있다. 제1BS는 필요한 경우 측정을 수행할 수 있다.

일부 조건이 충족된다면, 제2BS는 동일한 셀 사이트 내 다른 셀들을 선택한다(1017단계). 그 조건들은, 예를 들어, 측정보고를 기반으로 하여 NACK의 개수가 임계치보다 큰 것, 다른 셀들의 빔들이 현재의 빔보다 더 우수한 것(즉, 신호 강도 또는 SINR 등에서 어떤 값, 예를 들어, 몇 dB 보다 더 우수한) 등을 포함할 수 있다. 그 조건들을 기반으로 하여, 사용하고 있는 현재 셀 내에 우수한 후보 빔들이 없다(예를 들어, 신호 강도가 충분히 우수하지 않다)고 결정할 수 있다.

그러한 상황에서, 현재 셀을 동일한 셀 사이트 내 다른 셀로 스위칭하는 인트라 셀 핸드오버가 수행될 수 있다(1019 단계), 제1BS는 이웃 셀의 TX 빔들(예를 들어, 동기화 채널 또는 방송 채널을 위한 빔 또는 데이터 제어 빔) 및 해당 RX 빔들의 쌍에 대한 측정을 보고할 수 있다. 제2BS는 제1BS가 어느 셀로 스위칭되어야 하는 지를 선택할 수 있다. 1021 단계에서, 제2BS는 메시지를 제1BS로 전송하고, 그 메시지는 타겟 셀의 물리적인 ID 또는 타겟 셀의 TX 빔 ID들(예를 들어, 동기화 채널 또는 방송 채널에 대한 빔, 또는 데이터 제어 빔)의 정보를 포함할 수 있다.

제1BS는 그 메시지를 수신한 다음, 수신된 타겟 셀 TX 빔 ID와 함께 타겟 셀의 TX 빔쪽으로 RX빔을 로킹한다(1023 단계). 제1BS는 이전 측정을 기반으로 하여 RX빔을 로킹한다. 예를 들어, 제1BS는 RX 빔과 수신된 TX 빔 ID를 갖는 타겟 셀의 TX 빔 쌍이 우수한 품질을 보이도록 우수한 RX 빔을 선택할 수 있다.

1025단계에서, 제1BS는 타겟 셀 및 타겟 셀 TX 빔 ID 등을 포함하는 메시지가 수신됐는지 여부에 대한 정보를 전송할 수 있다. 제2BS가 그 확인을 수신한 후 인트라 셀 핸드오버가 수행될 수 있다. 제1BS는 타겟 셀로의 네트워크 리엔트리를 수행할 수 있다. 제1BS의 현재 셀은 타겟 셀로 통신 컨텍스트를 전달할 수 있다.

일부 조건이 충족되면, 제2BS는 다른 셀 사이트의 셀들을 선택한다(1027단계). 그 조건들은, 예를 들어, 측정보고를 기반으로 하여 NACK의 개수가 임계치보다 큰 것, 다른 셀들로부터 빔들이 현재의 빔보다 더 우수한 것(즉, 신호 강도 또는 SINR 등에서 어떤 값, 예를 들어, 몇 dB 보다 더 우수한) 등을 포함할 수 있다. 그 조건들을 기반으로 하여, 사용하고 있는 현재 셀 내에 또는 현재 셀과 동일한 셀 사이트 내 셀들에 우수한 후보 빔들이 없다(예를 들어, 신호 강도가 충분히 우수하지 않다)고 결정할 수 있다. 셀 선택은 또한 셀 부하, 셀이 유선 백홀을 갖는지 무선 백홀(셀 무선 백홀은 딜레이와 비용 때문에 낮은 우선순위가 할당될 수 있다)을 갖는지 여부, 신호 강도 등의 팩터에 대한 고려를 포함할 수 있다.

그러한 상황에서, 현재 셀을 다른 셀 사이트의 다른 셀로 스위칭하는 인터 셀 핸드오버가 수행될 수 있다(1029단계). 제1BS는 이웃 셀의 TX 빔들(동기화 채널 또는 방송 채널에 대한 빔들 또는 데이터 제어 채널) 및 해당 RX 빔들 쌍에 대한 측정을 보고한다. 제2BS는 어느 셀로 제1BS가 스위칭되어야 하는지를 선택한다. 1031단계에서, 제2BS는 제1BS에 메시지를 전송하고, 그 메시지는 타겟 셀의 물리적인 ID 또는 타겟 셀의 TX 빔 ID(예를 들어, 동기화 채널 또는 방송 채널에 대한 빔 또는 데이터 제어 빔) 정보를 포함할 수 있다.

제1BS는 그 메시지를 수신한 다음, 수신된 타겟 셀 TX 빔 ID와 함께 RX 빔을 타겟 셀의 TX 빔쪽으로 로킹한다(1033단계). 제1BS는 이전 측정을 기반으로 RX 빔을 로킹할 수 있다. 예를 들어, 제1BS는 수신된 TX 빔 ID와 함께 RX 빔 및 타겟 셀의 TX빔 쌍이 우수한 품질을 보이도록 우수한 RX 빔을 선택할 수 있다.

1035단계에서, 제1BS는 타겟 셀 및 타겟 셀 TX 빔 ID 등을 포함하는 메시지가 수신됐는지에 대한 정보를 전송한다. 제2BS가 그 확인을 수신한 후, 인터셀 핸드오버가 수행될 수 있다. 서빙 셀은 타겟 셀에 통신 컨텍스트를 전달할 수 있다.

도 11은 본 발명의 일실시예에 따른, 신뢰도 향상을 위한 제1BS 보완 BS-BS 빔/샐 스위칭에 대한 예시적인 흐름도를 도시한 것이다. 도 11에 도시된 흐름도는 단지 설명만을 위한 것이다. 흐름도의 다른 실시예들은 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 사용될 수 있다.

1101단계에서, 제2BS 또는 네트워크는 물리적인 셀 ID, 어레이 ID, 빔 식별자 (예를 들어, 빔 ID) 및 참조 신호들 중 하나 이상을 제1BS로 전송할 수 있다. 1103단계에서, 제2BS 또는 네트워크는 셀 ID, 셀 사이트, 및 이웃 셀들의 백홀 타입(무선 또는 유선 및 무선이면 제2BS로부터 네트워크로의 백홀의 홉수)를 포함하는 네트워크 토폴로지 정보를 제1BS로 전송한다. 1105단계에서, 제2BS 또는 네트워크는 또한 측정 구성을 제1BS로 전송할 수 있다. 1107단계에서, 제1BS는 측정을 수행하고, 측정보고를 제2BS 또는 네트워크로 전송할 수 있다. 측정 보고는, 예를 들어 최상의 제2BS TX 빔 및 제1BS RX 빔 쌍, 다수의 우수한 제2BS TX 빔 및 제1BS TX 빔 페어 등과 신호 강도(예를 들어, SINR, SNR 등)를 포함할 수 있다.

일부 조건들이 충족되면, 제1BS는 셀 내 다른 빔을 선택한다(1109단계), 그 조건들은, 예를 들어, 예를 들어, 측정보고를 기반으로 하여 NACK의 개수가 임계치보다 큰 것, 다른 빔들이 현재의 빔보다 더 우수한 것(즉, 신호 강도 또는 SINR 등에서 어떤 값, 예를 들어, 몇 dB 보다 더 우수한) 등을 포함할 수 있다. 그런 다음, 제1BS는 빔 스위칭에 대해 제1BS 또는 네트워크로 요청을 전송할 수 있고, 그 요청은 선택된 BS TX 빔 ID를 포함할 수 있다(1111단계).

제BS 또는 네트워크는 제1BS로 제1BS 요청 BS TX 빔 ID와 함께 빔에 대한 정보를 전송할 수 있다. 스위칭될 빔이 TX 데이터 빔이라면, TX 빔 ID의 스위칭 타이밍은 스케줄링 정보 메시지에 포함될 수 있다. 스위칭될 빔이 TX 데이터 제어 빔이라면, 제2BS 또는 네트워크는 언제 특정된 TX 빔 ID들이 사용될 것인가(예를 들어, 얼마나 많은 서브 프레임들, 프레임들, 수퍼프레임들 이후에, 또는 어느 서브프레임, 프레임, 수퍼프레임 등에서 스위칭이 일어날 것인가)를 포함하는 메시지를 전송할 수 있다. 제1BS가 메시지를 수신하는 신뢰도를 향상시키기 위해, 제2BS는 메시지의 여러 복사본을 전송하거나 다중 빔 또는 어레이를 사용해 메시지를 전송할 수 있다. 그런 다음, 제1BS는 데이터 제어 빔 스위칭을 위한 메시지에 대한 확인을 전송할 수 있다.

1113단계에서, 제2BS 또는 네트워크는 특정된 시간에 또는 제2BS 또는 네트워크에 의해 결정된 시간에 제1BS가 요청한 BS TX 빔 ID와 함께 빔에 대한 정보를 전송할 수 있다.

제1BS는 요청된 TX 빔 ID쪽으로 RX 빔을 로킹한다(1115단계). 제1BS는 이전 측정을 기반으로 하여 RX빔을 로킹할 수 있다. 예를 들어, 제1BS는 측정을 점검하고, 어느 RX 빔이 제1BS에 의해 지정된 TX 빔 ID를 구비한 TX빔에 대해 최상의 것인지를 판단한다. 이는 제1BS가 다음 전송에 사용할 것이다. 그런 다음, 제1BS는 새 BS TX 빔으로 제2BS와 통신한다. 제1BS는 필요한 경우 측정을 수행할 수 있다(1117단계).

일부 조건이 충족된다면, 제1BS는 동일한 셀 사이트의 다른 셀들을 선택한다(1119단계). 그 조건들은, 예를 들어, 측정보고를 기반으로 하여 NACK의 개수가 임계치보다 큰 것, 다른 셀들로부터의 빔들이 현재의 빔보다 더 우수한 것(즉, 신호 강도 또는 SINR 등에서 어떤 값, 예를 들어, 몇 dB 보다 더 우수한) 등을 포함할 수 있다. 이 조건들을 기반으로 하여, 현재 셀내에서 사용할 우수한 후보 빔들이 없다고(예를 들어, 신호 강도가 충분히 우수하지 않다고) 판단할 수 있다.

그러한 상황에서, 동일한 셀 사이트의 현재 셀에서 다른 셀로 스위칭하는 인트라 셀 핸드오버가 수행될 수 있다. 제1BS는 이웃 셀들의 TX 빔들(동기화 채널 또는 방송채널에 대한 빔, 또는 데이터 제어 채널) 및 해당 RX 빔들의 쌍에 대한 측정을 보고할 수 있다. 제1BS는 제1BS가 어느 셀로 스위칭되어야 하는지를 선택할 수 있다.

1121 단계에서, 제1BS는 제2BS 또는 네트워크로 메시지를 전송할 수 있으며, 그 메시지는 타겟 셀의 물리적인 ID 또는 타겟 셀의 TX 빔 ID들(예를 들어, 동기화 채널 또는 방송 채널에 대한 빔, 또는 데이터 제어 빔)의 정보를 포함할 수 있다. 1123 단계에서, 제2BS는 제2BS에 확인을 전송한다. 제1BS는 다른 확인을 돌려보낼 수 있다. 그런 다음 제1BS는 타겟 셀로 네트워크 리엔트리를 수행할 수 있다. 제1BS의 현재 셀은 타겟 셀로 통신 컨텍스트를 전달한다.

제2BS 또는 네트워크는 또한 제1BS로부터의 타겟 셀에 대한 요청을 거부할 수 있다. 예를 들어, 제1BS가 제2BS 또는 네트워크로 측정 보고를 전송하는 경우, 제BS 및 네트워크는 그 정보를 사용하여 결정을 할 수 있다. 제2BS 또는 네트워크는 제1BS에 핸드오버 명령을 전송할 수 있고, 이때, 그 명령은 타겟 셀에 대한 정보를 포함한다.

제1BS는 타겟 셀의 TX 빔들쪽으로 RX 빔을 로킹한다(1125단계). 제1BS는 이전 측정으로 기반으로 RX 빔을 로킹할 수 있다. 예를 들어, 제1BS는 RX 빔 및 타겟 셀의 TX 빔 쌍이 우수한 품질을 보이도록 우수한 RX 빔을 선택할 수 있다. 제1BS는 네트워크 리엔트리 과정을 시작할 수 있다. 제1BS는 필요시 측정을 수행할 수 있다(1127단계).

일부 조건이 만족되면, 제1BS는 다른 셀 사이트의 다른 셀들을 선택한다(1129단계). 그 조건은, 예를 들어, NACK의 개수가 임계치보다 큰 것, 다른 셀들로부터의 빔들이 현재의 빔보다 더 우수한 것(즉, 신호 강도 또는 SINR 등에서 어떤 값, 예를 들어, 몇 dB 보다 더 우수한) 등을 포함할 수 있다. 이 조건들을 기반으로 하여, 현재 셀 내에서 또는 현재 셀과 동일한 셀 사이트 내의 셀들에서 사용할 우수한 후보 빔들이 없다고(예를 들어, 신호 강도가 충분히 우수하지 않다고) 판단할 수 있다.

그러한 상황에서, 현재 셀을 다른 셀 사이트의 다른 셀로 스위칭하는 인터 셀 핸드오버가 실행될 수 있다. 제1BS는 이웃 셀들의 TX 빔들(동기화 채널 또는 방송 채널에 대한 빔들, 또는 데이터 제어 빔) 및 해당 RX 빔들 쌍들에 대한 측정을 보고한다. 제2BS 또는 제1BS는 어느 셀로 제1BS가 스위칭해야 하는지를 선택할 수 있다.

1131단계에서, 제1BS는 메시지를 제2BS 또는 네트워크로 전송하고, 이때, 메시지는 타겟 셀의 물리적인 ID 또는 타겟 셀의 TX 빔 ID(예를 들어, 동기화 채널 또는 방송 채널에 대한 빔, 또는 데이터 제어 빔) 정보를 포함할 수 있다. 네트워크 또는 제2BS가 동의하지 않는다면, 네트워크 또는 제2BS는 제1BS에 의한 결정을 거부할 수 있고 제2BS는 타겟 셀을 선택한다(1133단계). 제2BS는 핸드오버 명령을 제1BS로 전송하고, 이때 핸드오버 명령은 타겟 셀 정보를 포함한다(1135단계).

제1BS는 메시지를 수신한 다음, 타겟 셀의 TX 빔쪽으로 RX 빔을 로킹한다. 제1BS는 이전 측정을 기반으로 RX 빔을 로킹할 수 있다. 예를 들어, 제1BS는 RX 빔 및 타겟 셀의 TX 빔 쌍이 우수한 품질을 보이도록 우수한 RX 빔을 선택할 수 있다.

제1BS는 타겟 셀 및 타겟 셀 TX 빔 ID 등을 포함하는 메시지가 수신되었는지에 대한 확인을 전송한다. 제2BS가 그 확인을 수신한 후, 인터 셀 핸드오버가 수행될 수 있다. 서빙 셀은 타겟 셀로 통신 컨텍스트를 전달할 수 있다. 제1BS는 타겟 셀로의 네트워크 리엔트리를 수행할 수 있다.

본 발명의 일실시예에서, 하나 이상의 타이머가 링크 복원을 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 타이머가 종료되었으나 링크가 어레이 내에서 복원될 수 없는 경우 (예를 들어, 빔 스위칭, 빔 확장, 빔 정제(refinement) 등), BS 또는 MS는 다른 어레이로 스위칭한다. 또는 타이머가 종료되었으나 링크가 셀 내에서 복원될 수 없는 경우, BS EH는 MS는 다른 셀로 스위칭한다.

타이머 값들은 다른 상태(예를 들어, 아이들(idle), 연결 등)에 대해 및 연결 상태에서 다른 QoS를 위해 다르게 설정되어야 한다. 아이들 상태에서 타이머는 더 긴 지속시간(duration)을 갖도록 설정될 수 있다. 딜레이에 민감한 트래픽은 더 짧은 타이머를 가져야 한다.

다른 실시예들에서 BS는 현재 및 후보 방향 둘 다에게 일정시간 동안 스위칭이 완료될 때까지 정보를 전송한다.

다른 실시예에서, 링크 복원에 추가적인 기지국이 사용될 수 있다. 예를 들어, MS는 상술한 하나 이상의 원인으로 인해 링크 복원이 필요함을 보고한다. 그러나, 현재 BS가 이를 듣지 못해서 도울 수 없다고 판단될 수 있다. 그러한 상황에서 네트워크 또는 MS는 BS를 깨워서 링크 복원을 도울 수 있다.

본 발명은 예시적인 실시예로 설명되었지만, 다양한 변경과 변형이 당업자에게 제시될 수 있다. 본 발명은 그러한 변경과 변형이 첨부된 청구범위 내에 포함되는 것이 의도된다.

401, 402, 403: 기지국
410, 420, 430: 이동국
601, 602, 603: 기지국
610, 620: 이동국
901, 902, 903, 904: 기지국
910: 이동국

Claims (15)

1. 제1 네트워크 노드의 사용을 위해, 무선 통신에서의 신뢰도 향상을 위한 방법에 있어서,
   상기 제1 네트워크 노드에서, 제2 네트워크 노드와의 현재 링크가 단절됐다고 결정하는 과정과,
   상기 제1 네트워크 노드가 상기 현재 링크의 복원을 시도하는 과정과,
   상기 현재 링크가 복원될 수 없다고 결정되면, 우선 순위에 따라 정렬된 복수의 스위칭 규칙들 중 하나에 따라, 상기 제1 네트워크 노드가 상기 제2 네트워크 노드와 새로운 링크를 수립하는 과정을 포함하고,
   상기 정렬된 복수의 스위칭 규칙들은, 내림차순으로,
   (i) 상기 현재 링크와 관련된 현재 빔을 제공하는 안테나 어레이의 다른 빔으로 스위칭;
   (ii) 상기 현재 빔을 제공하는 셀의 다른 안테나 어레이의 다른 빔으로 스위칭; 및
   (iii) 상기 현재 빔을 제공하는 셀 사이트(cell site)의 다른 셀의 다른 빔으로 스위칭을 포함하는 방법.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1 네트워크 노드에서, 스위칭을 위해 상기 제1 네트워크 노드 및 상기 제2 네트워크 노드 간 복수의 후보 빔들을 모니터링하는 과정과,
   상기 제1 네트워크 노드에서, 상기 복수의 스위칭 규칙들에 기반하여, 상기 복수의 후보 빔들 각각의 우선 순위를 설정하는 과정을 더 포함하고,
   상기 복수의 스위칭 규칙들은, 추가적으로 상기 내림차순으로,
   (iv) 유선 백홀(wired backhaul)을 갖는 다른 셀 사이트의 셀의 다른 빔으로 스위칭, 및
   (v) 무선 백홀(wireless backhaul)을 갖는 다른 셀 사이트의 셀의 다른 빔으로 스위칭을 포함하는 방법.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 제1 네트워크 노드에서, 빔들을 이용하여, 상기 제2 네트워크 노드가 측정 보고 및 모니터링을 수행하기 위한 기준 신호들(reference signals)을 송신하는 과정을 더 포함하는 방법.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 제1 네트워크 노드에서, 상기 제2 네트워크 노드로부터 측정 보고를 수신하는 과정과,
   상기 측정 보고 및 상기 복수의 스위칭 규칙들에 기반하여, 상기 제1 네트워크 노드에서, 상기 제1 네트워크 노드의 후보 빔들 중에서 새로운 빔을 결정하는 과정을 더 포함하고,
   상기 측정 보고는 적어도 하나의 송신 빔 및 수신 빔 쌍(beam pair), 및 상기 후보 빔들 각각의 신호 세기 신호 강도 중 적어도 하나를 포함하는 방법.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 제1 네트워크 노드는 기지국 및 네트워크 엔터티 중 하나이고,
   상기 제2 네트워크 노드는 이동국 및 다른 기지국 중 하나이고,
   상기 네트워크 엔터티는 이웃 기지국, 이웃 셀, 자기조직화 네트워크(self organization network, SON) 서버, 게이트웨이, 관리 엔터티, 이동 관리 엔터티(mobile management entity, MME) 및 백홀 엔터티 중 적어도 하나를 포함하고,
   상기 제1 네트워크 노드는 상기 제2 네트워크 노드에 토폴로지 정보를 전송하며, 상기 토폴로지 정보는,
   상기 현재 빔을 제공하는 상기 셀 사이트에서의 셀 식별자들,
   상기 현재 빔을 제공하는 상기 셀과 동일한 셀 식별자를 갖는 원격 무선 헤드를 위한 빔 식별자,
   다른 셀 사이트에 있는 이웃 셀들의 식별자,
   셀 사이트가 무선 백홀에 의해 연결되었는지에 대한 정보,
   상기 기지국으로부터 네트워크로의 무선 백홀 링크들의 홉의 수,
   셀 부하, 및
   백홀 딜레이 중 적어도 하나를 포함하는 방법.
   
6. 무선 네트워크 내에서 신뢰도 향상을 위한 기지국에 있어서,
   프로세서를 포함하고,
   상기 프로세서는,
   네트워크 노드와의 현재 링크가 단절됐음을 결정하고;
   상기 현재 링크의 복원을 시도하며;
   상기 현재 링크가 복원될 수 없다고 결정되면, 우선 순위에 따라 정렬된 복수의 스위칭 규칙들 중 하나에 따라 상기 기지국이 상기 네트워크 노드와 새로운 링크를 수립하도록 구성되고, 상기 정렬된 복수의 스위칭 규칙들은, 내림차순으로,
   (i) 상기 현재 링크와 관련된 현재 빔을 제공하는 안테나 어레이의 다른 빔으로 스위칭;
   (ii) 상기 현재 빔을 제공하는 셀의 다른 안테나 어레이의 다른 빔으로 스위칭; 및
   (iii) 상기 현재 빔을 제공하는 셀 사이트(cell site)의 다른 셀의 다른 빔으로 스위칭을 포함하는 기지국.
   
7. 제6항에 있어서, 상기 프로세서는,
   상기 기지국 및 상기 네트워크 노드 사이의 복수의 후보 빔들을 모니터링하고,
   상기 복수의 스위칭 규칙들에 기반하여, 상기 복수의 후보 빔들 각각의 우선 순위를 설정하도록 추가적으로 구성되고,
   상기 복수의 스위칭 규칙들은, 추가적으로 상기 내림차순으로,
   (iv) 유선 백홀(wired backhaul)을 갖는 다른 셀 사이트의 셀의 다른 빔으로 스위칭, 및
   (v) 무선 백홀(wireless backhaul)을 갖는 다른 셀 사이트의 셀의 다른 빔으로 스위칭을 포함하는 기지국.
   
8. 제6항에 있어서,
   빔들을 이용하여, 상기 네트워크 노드가 측정 보고 및 모니터링을 수행하기 위한 기준 신호들을 송신하도록 추가적으로 구성되는 적어도 하나의 송수신기를 더 포함하는 기지국.
   
9. 제6항에 있어서, 상기 프로세서는,
   상기 네트워크 노드로부터 측정 보고를 수신하고,
   상기 측정 보고 및 상기 복수의 스위칭 규칙들에 기반하여 상기 기지국의 후보 빔들 중에서 새로운 빔을 결정하도록 추가적으로 구성되고,
   상기 측정 보고는 적어도 하나의 송신 빔 및 수신 빔 쌍(beam pair), 및 상기 후보 빔들 각각의 신호 세기 신호 강도 중 적어도 하나를 포함하는 기지국.
   
10. 제6항에 있어서, 상기 네트워크 노드는 이동국 또는 다른 기지국이고,
    상기 기지국은 상기 네트워크 노드로 토폴로지 정보를 전송하며,
    상기 토폴로지 정보는,
    상기 현재 빔을 제공하는 상기 셀 사이트에서의 셀 식별자들,
    상기 현재 빔을 제공하는 상기 셀과 동일한 셀 식별자를 갖는 원격 무선 헤드를 위한 빔 식별자,
    다른 셀 사이트에 있는 이웃 셀들의 식별자,
    셀 사이트가 무선 백홀에 의해 연결되었는지에 대한 정보,
    상기 기지국으로부터 네트워크로의 무선 백홀 링크들의 홉의 수,
    셀 부하, 및
    백홀 딜레이 중 적어도 하나를 포함하는 기지국.
    
11. 무선 네트워크 내에서 신뢰도 향상을 위한 이동국에 있어서,
    프로세서를 포함하고,
    상기 프로세서는,
    기지국과의 현재 링크가 단절되었는지를 결정하고,
    상기 현재 링크의 복원을 시도하며,
    상기 현재 링크를 복원할 수 없다고 결정되면, 우선 순위에 따라 정렬된 복수의 스위칭 규칙들 중 하나에 따라 상기 기지국과 새로운 링크를 수립하도록 구성되고,
    상기 정렬된 복수의 스위칭 규칙들은, 내림차순으로,
    (i) 상기 현재 링크와 관련된 현재 빔을 제공하는 안테나 어레이의 다른 빔으로 스위칭;
    (ii) 상기 현재 빔을 제공하는 셀의 다른 안테나 어레이의 다른 빔으로 스위칭; 및
    (iii) 상기 현재 빔을 제공하는 셀 사이트(cell site)의 다른 셀의 다른 빔으로 스위칭을 포함하는 이동국.
    
12. 제11항에 있어서, 상기 프로세서는,
    상기 기지국 및 상기 이동국 사이의 복수의 후보 빔들을 모니터링하고,
    상기 복수의 스위칭 규칙들에 기반하여, 상기 복수의 후보 빔들 각각의 우선 순위를 설정하도록 추가적으로 구성되고,
    상기 복수의 스위칭 규칙들은, 추가적으로 상기 내림차순으로,
    (iv) 유선 백홀(wired backhaul)을 구비한 다른 셀 사이트의 셀의 다른 빔으로 스위칭, 및
    (v) 무선 백홀(wireless backhaul)을 구비한 다른 셀 사이트의 셀의 다른 빔으로 스위칭을 포함하는 이동국.
    
13. 제11항에 있어서, 빔들을 이용하여 송신되는, 기준 신호들을 수신하도록 추가적으로 구성되는 적어도 하나의 송수신기를 더 포함하는 이동국.
    
14. 제11항에 있어서, 상기 프로세서는,
    상기 기지국으로 측정 보고를 전송하고,
    상기 측정 보고 및 상기 복수의 스위칭 규칙들은, 상기 기지국에 의해 상기 기지국의 후보 빔들 중에서 새로운 빔을 선택하기 위해 이용되며,
    상기 측정 보고는, 적어도 하나의 송신 빔 및 수신 빔 쌍(beam pair), 및 상기 후보 빔들 각각의 신호 세기 중 적어도 하나를 포함하는 이동국.
    
15. 제11항에 있어서, 상기 이동국은 상기 기지국으로부터 토폴로지 정보를 수신하고, 상기 토폴로지 정보는,
    상기 현재 빔을 제공하는 상기 셀 사이트에서의 셀 식별자들,
    상기 현재 빔을 제공하는 상기 셀과 동일한 셀 식별자를 갖는 원격 무선 헤드를 위한 빔 식별자,
    다른 셀 사이트에 있는 이웃 셀들의 식별자,
    셀 사이트가 무선 백홀에 의해 연결되었는지에 대한 정보,
    상기 기지국으로부터 네트워크로의 무선 백홀 링크들의 홉의 수,
    셀 부하, 및
    백홀 딜레이 중 적어도 하나를 포함하는 이동국.

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