KR102114908B1

KR102114908B1 - 빔포밍을 이용하는 이동통신 시스템에서 참조 신호를 송수신하는 방법 및 장치

Info

Publication number: KR102114908B1
Application number: KR1020130059989A
Authority: KR
Inventors: 정정수
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2012-05-25
Filing date: 2013-05-27
Publication date: 2020-05-25
Also published as: US20130315083A1; WO2013176529A1; CN104335500A; CN104335500B; KR20130132339A; US9960839B2

Abstract

본 발명은 빔 포밍을 이용하는 이동통신 시스템에서 기지국이 참조 신호를 전송하는 방법에 대한 것으로서, 본 발명의 방법은 상기 기지국의 서비스 영역에서 다수의 송신 빔들이 수신되는 수신 영역들의 면적을 기반으로 송신 주기와 빔 폭 중 적어도 하나가 다르게 결정된 참조 신호 송신 빔의 전송을 위한 빔 형성 정보를 결정하는 과정과, 상기 결정된 빔 형성 정보에 따라 상기 참조 신호 송신 빔을 해당 수신 영역들로 전송하는 과정을 포함한다.

Description

빔포밍을 이용하는 이동통신 시스템에서 참조 신호를 송수신하는 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR TRANSMITTING/RECEIVING A REFERENCE SIGNAL IN A MOBILE COMMUNCATION SYSTEM USING A BEAM FORMING}

본 발명은 이동통신 시스템에서 참조 신호를 송수신하는 방법 및 장치에 대한 것으로서, 특히 빔포밍을 이용하는 이동통신 시스템에서 효율적으로 참조 신호를 송수신하는 방법 및 장치에 대한 것이다.

스마트폰 등과 같은 단말의 이용으로 인해 이동통신 사용자들이 사용하는 평균 데이터의 양은 기하급수적으로 증가하고 있으며, 이와 함께 더 높은 데이터 송신률에 대한 사용자들의 요구도 지속적으로 증가되고 있다.

일반적으로 이동통신 시스템에서 높은 데이터 송신률을 제공하는 방법으로는 더 넓은(Wide) 주파수 대역을 사용하여 통신을 제공하는 방법과 주파수 사용 효율을 높이는 방법이 있다. 그러나 후자의 방법으로 더 높은 평균 데이터 송신률을 제공하는 것은 매우 어렵다. 그 이유는 현 세대의 통신 기술들이 이미 이론적인 한계치에 가까운 주파수 사용 효율을 제공하고 있어서 기술 개량을 통해 그 이상으로 주파수 사용 효율을 높이는 것이 어렵기 때문이다.

따라서 데이터 송신률을 높이는 보다 실현 가능한 방법은 더 넓은 주파수 대역을 통해 데이터 서비스를 제공하는 것이다. 이 때 고려해야 하는 것은 가용 주파수 대역이다. 현재의 주파수 분배 정책 상 1GHz 이상의 광대역 통신이 가능한 대역은 한정적이며, 현실적으로 선택 가능한 주파수 대역은 30GHz 이상의 밀리미터파(mmW) 대역 뿐이다. 이런 높은 주파수 대역에서는 어떤 셀룰러 시스템들이 사용하는 2GHz 대역과 달리 거리에 따른 신호감쇄가 매우 심하게 발생한다. 이러한 신호감쇄로 인해 종래 셀룰러 시스템과 동일한 전력을 사용하는 기지국의 경우 서비스를 제공하는 커버리지가 상당히 감소된다. 이에 따른 문제를 해결하기 위해서 송수신 전력을 좁은 공간에 집중하여 안테나의 송수신 효율을 높이는 빔포밍(Beam Forming) 기법이 널리 사용된다.

도 1은 어레이(Array) 안테나를 이용하여 빔포밍을 제공하는 기지국과 단말을 포함하는 이동통신 시스템을 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, 기지국(110)은 각 셀(Cell)(또는 섹터)(101, 103, 105)마다 복수의 어레이 안테나들(Array0, Array1)를 사용하여 하향 송신(Tx) 빔(111)의 방향을 바꿔가며 데이터를 송신할 수 있다. 또한 단말(130)도 수신(Rx) 빔(131)의 방향을 바꿔가며 데이터를 수신할 수 있다.

상기 빔포밍 기법을 사용하여 통신을 수행하는 이동통신 시스템에서 기지국(110)과 단말(130)은 다양한 송신 빔의 방향과 수신 빔의 방향 중에서 최적의 채널 환경을 보여주는 송신 빔의 방향과 수신 빔의 방향을 선택하여 데이터 서비스를 제공한다. 상기한 빔 포밍 기법은 기지국(110)에서 단말(130)로 데이터를 송신하는 하향 채널은 물론 단말(130)에서 기지국(110)으로 데이터를 송신하는 상.향 채널에도 동일하게 적용될 수 있다.

상기 빔 포밍 기법에서 기지국(110)이 송신 가능한 송신 빔의 방향이 N이고 단말(130)이 수신 가능한 수신 빔의 방향이 M 개라고 가정했을 때, 최적의 하향 송수신 방향을 선택하는 가장 간단한 방법은 기지국(110)에서 N 개의 가능한 송신 빔 방향 각각으로 적어도 M 번 이상 사전에 약속된 신호를 송신하고, 단말(130)이 N 개의 송신 빔 각각을 M개의 수신 빔을 이용하여 수신하는 것이다. 이와 같은 방법에서 기지국(110)은 특정 참조 신호(Reference signal)을 적어도 N×M 번 송신해야 하고, 단말(130)은 상기 참조 신호를 N×M 번 수신하여 수신 신호의 신호 세기를 측정한다. 상기 단말(130)은 N×M 번의 신호 세기 측정치 중에서 가장 강한 측정치를 보이는 방향을 최적의 송수신 빔 방향으로 결정할 수 있다.

이와 같이 기지국(110)이 송신 가능한 모든 방향으로 신호를 한번 이상 송신하는 과정을 빔 스위핑(beam sweeping) 과정이라고 하고, 단말(130)이 최적의 송수신 빔 방향을 선택하는 과정을 빔 선택(beam selection) 과정이라고 한다. 이런 최적의 하향 송수신 빔 선택 과정은 단말(130)에서 기지국(110)으로 데이터를 송신하는 상향 송수신 과정에서도 동일하게 적용될 수 있다.

일반적인 셀룰러 시스템에서 기지국은 동기 채널(Sync channel : SCH)이나 참조 신호를 위해 예비된 특정 무선 자원을 이용하여 하향 링크 참조 신호를 전송한다. 이런 하향 링크 참조 신호는 기지국의 커버리지 내에 존재하는 모든 단말들이 수신할 수 있도록 충분한 송신 전력을 이용하여 한 번 이상 반복하여 전송된다. 도 1과 같이 빔 포밍 기법을 이용하여 통신을 수행하는 이동통신 시스템에서 하향 참조 신호를 기지국의 커버리지 전역으로 송신하기 위해서는 상기 설명한 빔 스위핑 방식으로 상기 하향 링크 참조 신호를 송신 가능한 모든 방향으로 한번 이상 송신하여야 한다. 이때 상기 빔 스위핑 방식으로 하향 링크 참조 신호를 송신하는데 필요한 송신 회수는 기지국(110)의 커버리지 내에 존재하는 송신 빔의 수에 비례한다.

도 2는 빔 포밍을 이용하는 이동통신 시스템에서 빔 폭과 앙각 및 방위각을 설명하기 위한 도면이다.

도 2에서 기지국(210)은 지면으로부터 건물 등의 높이(201)의 위치에 설치되어 있으며, 사전에 정해진 빔 폭(205)를 가지고 있음을 가정한다. 기지국(210)의 빔 폭(205)은 앙각(elevation angel)과 방위각(azimuth) 각각에 대해서 정의될 수 있다. 일반적으로 상기 앙각은 전파를 송수신하는 안테나가 위성을 바라보는 각도(즉, 안테나와 지면 간의 각도)를 의미하며, 도 2의 예에서 기지국(210)의 안테나는 지면을 내려다 보는 방향이므로 앙각은 참조 번호 203 즉, 기지국(210)이 설치된 건물 등의 세로 면과 송신 빔 간의 각도로 이해될 수 있다. 그리고 도 2에는 도시되지 않았으나, 상기 방위각은 송신 빔이 전파되는 수평 방향의 각도로 이해될 수 있다.

도 3은 빔 포밍을 이용하는 이동통신 시스템에서 앙각에 따라 송신 빔이 도달하는 범위의 일 예를 나타낸 도면이다.

도 3의 기지국(310)은 도 2에서 설명한 것처럼 건물 등에 설치되며, 설명의 편의를 위해 기지국(310)이 설치된 높이는 예컨대, 35m 이며, 기지국(310)의 커버리지는 대략 반경 200m 임을 가정한다.

도 3에 도시된 것과 같이 기지국(310)이 송신한 송신 빔은 장애물이 없을 경우, 예를 들어 앙각이 25°(301)일 때 기지국(310)의 커버리지 내에서 20m 거리까지 송신되고, 앙각이 50°(303)일 때 42m 거리까지 송신되며, 앙각이 65°(305)일 때 96m 거리까지 송신되며, 그리고 앙각이 75°(307)일 때 198m까지 송신된다. 도 3의 예에서 기지국(310)이 송신하는 송신 빔은 앙각이 클수록 더 먼 지역까지 송신되며, 기지국(310)에서 멀리 송신되는 송신 빔 일수록 송신 빔의 도달 거리가 멀어지면서 더 넓은 지역에서 수신되게 된다는 것을 알 수 있다.

도 4는 앙각과 방위각에 따라 기지국에서 이용할 수 있는 송신 빔의 수를 예시한 도면이다.

도 4는 기지국(410)이 도 2와 같이 건물 등에 설치되며, 예컨대, 기지국(410)이 설치된 높이가 35m이고, 기지국(410)이 앙각(elevation angel)과 방위각(azimuth) 각각에 대해 5°의 빔 폭을 가지는 송신 빔을 30°의 각도와 200m의 커버리지를 가지는 하나의 섹터(sector) 내에서 송신함을 가정했을 때, 기지국(410)이 송신할 수 있는 송신 빔의 수를 예를 들어 나타내는 도면이다.

구체적으로 도 4의 예에서는 기지국(310)이 송신할 수 있는 송신 빔의 수는 5° 단위의 16 개의 앙각 송신 방향과, 각 앙각 송신 방향 별로 5° 단위의 6 개의 방위각 송신 방향의 곱으로 총 96 개가 되므로 송신 빔의 가능한 송신 방향은 총 96 개가 된다.

한편 기지국이 송신하는 송신 빔은 도 3과 같이 부채꼴의 형태를 띄며 퍼져서 전송되나 도 4의 예에서는 편의상 각각의 송신 빔이 직사각형 형태로 지면에 도달한다는 것을 가정하며, 도 4에서 직사각형 각각은 특정 방위각과 앙각을 가지는 송신 빔이 지면에 도달한 96개의 영역을 의미한다. 상기 96 개의 송신 빔은 도 3에서 설명한 바와 같이 앙각이 클수록 더 먼 지역까지 송신되며, 기지국에서 멀리 송신되는 송신 빔 일수록 거리가 멀어지면서 더 넓은 지역에서 수신된다. 도 4의 각 직사각형 안에 적힌 비율은 해당 위치로 송신된 송신 빔의 수신 영역이 총 96개의 영역에서 차지하는 면적의 비를 각각 나타낸 것이다. 도 4에 나타난 바와 같이 동일한 빔 폭을 가지는 송신 빔이라도 앙각 및 방위각에 따라 기지국의 경계 영역에 가까운 지역으로 송신되는 송신 빔은 중심부에 가까운 지역으로 송신되는 송신 빔에 비해 매우 넓은 면적에서 수신되는 것을 알 수 있다. 실험에 의하면, 예를 들어 35m의 기지국 높이와 200m의 커버리지를 가정한 도 4의 예에서는 최대 480배 이상의 송신 빔의 수신 영역에 있어 면적 차이가 있음을 확인하였다.

도 4의 예에 나타난 것과 같이 좁은 빔 폭의 앙각과 방위각을 가지는 송신 빔을 이용할 경우 다수의 가능한 송신 빔과 수신 영역이 기지국 내에 존재하게 된다. 도 4의 예와 같은 기지국에서 빔 스위핑 방식으로 하향 참조 신호를 송신 가능한 모든 방향으로 한번 이상 송신할 경우, 최소 96 번 이상 하향 링크 참조 신호를 반복하여 송신하여야 한다. 빔 스위핑 방식으로 하향 링크 참조 신호를 송신하는데 필요한 송신 회수는 기지국(110)의 커버리지 내에 존재하는 송신 빔의 수에 비례하므로 도 4와 같은 기지국에서 하향 링크 참조 신호의 송신 오버헤드를 줄이는 가장 간단한 방법은 보다 적은 수의 송신 빔으로 기지국(110)의 커버리지 전 영역을 지원하는 것이다. 이를 위해서는 각 송신 빔의 빔 폭(beam width)이 넓어야 한다. 예를 들어 60도의 섹터를 2개의 송신 빔으로 지원하기 위해서는 각 송신 빔의 폭이 30도 정도가 되어야 한다.

그러나 송신 빔의 빔 폭이 넓어질수록 일반적으로 빔포밍 효과는 그에 비례하여 작아진다. 즉 빔 폭이 좁아질수록 빔포밍의 효과는 더 커진다. 빔포밍 효과를 높이기 위해 빔 폭을 줄이면 하나의 기지국 영역을 지원하기 위해 필요한 송신 빔의 수는 빔 폭 감소에 따라 늘어나게 되어 하향 링크 참조 신호를 송신하는데 필요한 오버헤드는 늘어난다. 이렇게 빔 포밍 효과와 송신 오버헤드는 서로 트레이드오프 관계를 가지고 있다.

본 발명은 빔 포밍을 이용하는 이동통신 시스템에서 하향 링크 참조 신호를 효율적으로 송수신하는 방법 및 장치를 제안한다.

또한 본 발명은 빔 포밍을 이용하는 이동통신 시스템에서 송신 빔의 빔 폭을 조절하여 하향 링크 참조 신호를 효율적으로 송수신하는 방법 및 장치를 제안한다.

또한 본 발명은 빔 포밍을 이용하는 이동통신 시스템에서 송신 빔의 전송 주기를 조절하여 하향 링크 참조 신호를 효율적으로 송수신하는 방법 및 장치를 제안한다.

본 발명의 실시 예에 따라 빔 포밍을 이용하는 이동통신 시스템에서 기지국이 참조 신호를 전송하는 방법은, 상기 기지국의 서비스 영역에서 다수의 송신 빔들이 수신되는 수신 영역들의 면적을 기반으로 송신 주기와 빔 폭 중 적어도 하나가 다르게 결정된 참조 신호 송신 빔의 전송을 위한 빔 형성 정보를 결정하는 과정과, 상기 결정된 빔 형성 정보에 따라 상기 참조 신호 송신 빔을 해당 수신 영역들로 전송하는 과정을 포함한다.

또한 본 발명의 실시 예에 따라 빔 포밍을 이용하는 이동통신 시스템에서 단말이 기지국으로부터 전송되는 참조 신호를 수신하는 방법은, 상기 기지국의 서비스 영역에서 다수의 송신 빔들의 수신 영역들의 면적을 기반으로 송신 주기와 빔 폭 중 적어도 하나가 다르게 결정된 참조 신호 송신 빔의 빔 형성 정보를 획득하는 과정과, 상기 획득된 빔 형성 정보를 이용하여 상기 참조 신호를 포함하는 적어도 하나의 참조 신호 송신 빔을 수신하는 과정을 포함한다.

또한 본 발명의 실시 예에 따라 빔 포밍을 이용하는 이동통신 시스템에서 참조 신호를 전송하는 기지국은, 상기 참조 신호를 포함하는 참조 신호 송신 빔과 상기 참조 신호에 대응되는 데이터를 포함하는 데이터 송신 빔을 각각 전송하는 송신부와, 다수의 송신 빔들이 수신되는 수신 영역들의 면적을 기반으로 송신 주기와 빔 폭 중 적어도 하나가 다른 상기 참조 신호 송신 빔의 전송을 위한 빔 형성 정보를 결정하고, 상기 결정된 빔 형성 정보에 따라 상기 참조 신호 송신 빔을 해당 수신 영역들로 전송하도록 상기 송신부의 동작을 제어하는 제어부를 포함한다.

또한 본 발명의 실시 예에 따라 빔 포밍을 이용하는 이동통신 시스템에서 기지국으로부터 전송되는 참조 신호를 수신하는 단말은, 상기 기지국으로부터 다수의 송신 빔들의 수신 영역들의 면적을 기반으로 송신 주기와 빔 폭 중 적어도 하나가 다르게 결정된 참조 신호 송신 빔의 빔 형성 정보와 상기 빔 형성 정보에 따른 참조 신호 송신 빔을 수신하는 수신부와, 상기 기지국으로부터 상기 빔 형성 정보를 수신하고, 상기 수신된 빔 형성 정보를 이용하여 상기 참조 신호를 포함하는 적어도 하나의 참조 신호 송신 빔을 수신하도록 상기 수신부의 동작을 제어하는 제어부를 포함한다.

도 1은 어레이(Array) 안테나를 이용하여 빔포밍을 제공하는 기지국과 단말을 포함하는 이동통신 시스템을 나타낸 도면,
도 2는 빔 포밍을 이용하는 이동통신 시스템에서 빔 폭과 앙각 및 방위각을 설명하기 위한 도면,
도 3은 빔 포밍을 이용하는 이동통신 시스템에서 앙각에 따라 송신 빔이 도달하는 범위의 일 예를 나타낸 도면,
도 4는 앙각과 방위각에 따라 기지국에서 이용할 수 있는 송신 빔의 수를 예시한 도면,
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 빔포밍 기법을 이용하는 이동통신 시스템에서 프레임 구조의 일 예를 나타낸 도면,
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 참조 신호 전송 방법을 도 4의 예와 비교하여 설명하기 위한 도면,
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 참조 신호 전송 방법의 다른 예를 도 4의 예와 비교하여 설명하기 위한 도면,
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 기지국의 참조 신호 송신 방법을 나타낸 순서도,
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 참조 신호 수신 방법을 나타낸 순서도,
도 10은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 참조 신호 전송 방법을 도 4의 예를 이용하여 설명하기 위한 도면,
도 11은 본 발명의 다른 실시 예에 따라 서로 다른 주기를 갖는 하향 링크 참조 신호가 전송되는 시점을 도시하는 도면,
도 12는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 기지국의 참조 신호 송신 방법을 나타낸 순서도,
도 13는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 단말의 참조 신호 수신 방법을 나타낸 순서도,
도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 기지국의 구성을 나타낸 블록도,
도 15는 본 발명의 실시 예에 따른 단말의 구성을 나타낸 블록도.

하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 이하 첨부된 도면을 참조하여 상기한 본 발명의 실시 예를 구체적으로 설명하기로 한다.

본 발명의 실시 예는 빔 포밍 시스템에서 하향 링크 참조 신호를 효율적으로 전송하는 방법을 제안한 것이다.

이를 위한 본 발명의 실시 예는 기지국이 데이터 전송을 위한 하향 링크 송신 빔의 빔 폭을 조절하여 하향 링크 참조 신호를 효율적으로 전송하는 방법을 제안한다. 또한 본 발명의 다른 실시 예는 하향 링크 송신 빔의 가능한 개수보다 같거나 또는 작은 범위에서 하향 링크 참조 신호를 효율적으로 전송하는 방법을 제안한 것이다.

또한 본 발명의 또 다른 실시 예에서는 기지국이 데이터 전송을 위해 사용하는 하향 링크 송신 빔의 빔 폭과 같거나 다른 빔 폭을 이용하여 하향 참조 신호를 전송하는 방법을 제안한다. 또한 본 발명의 또 다른 실시 예는 하향 링크 참조 신호의 전송 주기(또는 빈도)를 조절하여 하향 링크 참조 신호를 효율적으로 전송하는 방법을 제안한 것이다.

또한 본 발명의 실시 예에서 단말은 상기한 방식으로 빔 폭 또는 전송 주기(또는 전송 빈도)를 조절하여 전송된 하향 링크 참조 신호를 수신하여 최적의 하향 송수신 빔을 선택할 수 있다.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 빔 포밍 기법을 이용하는 이동통신 시스템에서 프레임 구조의 일 예를 나타낸 도면이다.

도 5를 참조하면, 예컨대, 하나의 프레임(frame)(501)은 5ms의 길이를 가지며, 5개의 서브-프레임(sub-frame)(503)을 포함한다. 여기서 프레임(501)의 길이와 프레임(501) 내 서브 프레임(503)의 개수는 설명의 편의를 위해 일 예를 든 것이며, 상기 프레임(501)의 길이와 서브 프레임(503)의 개수는 본 실시 예에 한정되는 것은 아니다.

각각의 서브-프레임(503)은 기지국이 단말에게 신호를 송신하는 하향 링크 송신 구간(Down Link)(511, 513, ..., 515)과 단말이 기지국에게 신호를 송신하는 상향 링크 송신 구간(Up Link)(531, 533, ..., 535)을 포함한다. 도 5를 참조하면, 각 하향 링크 송신 구간(511, 513, ..., 515)의 일부는 스케줄링 정보를 전송하기 위한 스케줄링 영역(551, 553, ..., 555)으로 사용되고, 또한 하향 링크 송신 구간(511, 513, ..., 515)의 일부는 하향 링크 참조 신호(reference signal)를 송신하기 위한 참조신호 영역(571, 573, ..., 575)으로 사용된다.

도 5에서 하향 링크 참조 신호 영역(571, 573, ..., 575)에 할당되는 자원의 양은 하향 링크 참조 신호의 수와 하향 링크 참조 신호의 전송 주기 중 적어도 하나에 비례한다. 예를 들어 도 4와 같이 앙각(elevation angel)과 방위각(azimuth) 각각에 대해 5°의 빔 폭을 가지는 96개의 송신 빔을 이용하여 섹터(sector)를 구성하고, 매 서브-프레임 마다 하향 링크 참조 신호를 한 번씩 전송하는 경우, 도 5의 하향 링크 참조 신호 영역(571, 573, ..., 575)에는 96개의 송신 빔을 전송하기에 충분한 자원이 할당되어야 한다.

본 발명의 실시 예에서는 하향 링크 참조 신호를 효율적으로 송신하기 위해서 데이터의 송신을 위한 송신 빔의 빔 폭과 참조 신호의 송신을 위한 송신 빔의 빔 폭을 서로 분리하여 정의한다.

또한 본 발명의 실시 예에서는 참조 신호의 송신을 위해 데이터의 송신을 위한 송신 빔의 빔 폭과 같거나 혹은 넓은 빔 폭을 이용하며, 참조 신호의 송신을 위한 송신 빔의 빔 폭으로 복수 개의 빔 폭을 이용하여 참조 신호를 송신하는데 요구되는 자원양을 최소화하는 방안을 제안한다.

또한 본 발명의 실시 예에서는 참조 신호를 포함하는 송신 빔들이 수신되는 영역들의 면적이 거의 동일하도록 참조 신호 송신용 송신 빔의 빔 폭을 설정하여 하향 링크 참조 신호를 전송하는 방법을 제안한다.

또한 본 발명의 실시 예에서는 참조 신호를 포함하는 송신 빔이 기지국의 경계 영역에 가까운 지역으로 송신될 경우 더 좁은 앙각 빔 폭을 이용하여 송신하고, 상기 참조 신호를 포함하는 송신 빔이 기지국의 중심부에 가까운 지역으로 송신될 경우 더 넓은 앙각 빔 폭을 이용하여 송신하는 방법을 통해 하향 참조 신호를 송신하는 방법을 제안한다.

상기한 도 4의 예에서는 모든 하향 링크 송신 빔이 앙각과 방위각에서 동일한 5°의 빔 폭을 가짐을 가정하였으나, 하기 설명될 본 발명의 실시 예에서는 제안하는 방법에서는 예를 들어 상기 앙각과 방위각에서 예컨대, 5°의 빔 폭을 가지는 송신 빔은 데이터 송신을 위해 사용하고, 앙각과 방위각에서 10°의 빔 폭을 가지는 송신 빔은 참조 신호 전송을 위해 사용하여 참조 신호를 송신하는데 소모되는 자원을 최소화하는 방안을 제안한다.

상기 데이터 송신을 위한 송신 빔의 빔 폭 5°와, 상기 참조 신호의 송신을 위한 빔 폭 10°는 설명의 편의를 위해 일 예를 든 것이며, 상기 참조 신호의 송신을 위한 빔 폭이 상기 데이터 송신을 위한 빔 폭과 같거나 넓은 조건을 만족하는 범위에서 상기 데이터 송신을 위한 빔 폭과 참조 신호의 송신을 위한 빔 폭은 다양한 각도로 설정될 수 있다.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 참조 신호 전송 방법을 도 4의 예와 비교하여 설명하기 위한 도면이다.

도 6에서 참조 번호 611은 본 발명의 실시 예에서 제안하는 상기 데이터 전송을 위한 송신 빔의 빔 폭과 다른 복수의 빔 폭을 가지는 참조 신호 전송을 위한 송신 빔이 도달하는 영역들을 나타낸 것이다. 그리고 참조 번호 611의 영역들을 제외한 나머지 직사각형으로 도시된 영역들은 도 4의 예에서 설명한 것처럼 앙각과 방위각에서 예컨대, 5°의 빔 폭을 가지는 송신 빔이 도달하는 영역들을 나타낸 것이다.

도 6의 예에서 참조 신호는 방위각 5°의 빔 폭과 앙각 5°, 10°, 15°, 20°의 빔 폭을 가지는 송신 빔을 이용하여 송신됨을 가정한다. 도 6의 예에서는 참조 신호를 포함하는 송신 빔이 수신되는 영역의 넓이가 가급적 서로 유사하도록 기지국의 경계 영역에 가까운 지역으로 송신되는 송신 빔은 상대적으로 더 좁은 앙각 빔 폭을 이용하여 송신되고, 기지국의 중심부에 가까운 지역으로 송신되는 송신 빔은 상대적으로 더 넓은 앙각 빔 폭을 이용하여 송신된다.

즉, 도 6의 예에서는 앙각 0°~ 15°의 방향으로 송신되는 5° 빔 폭을 갖는 데이터 전송을 위한 송신 빔이 커버하는 영역으로 참조 신호를 전송할 때, 20°의 앙각 빔 폭을 가지는 참조 신호 전송을 위한 하나의 송신 빔을 이용한다. 또한 앙각 20°~35°의 방향으로 송신되는 데이터 전송을 위한 송신 빔이 커버하는 영역으로 참조 신호를 전송할 때, 20°의 앙각 빔 폭을 가지는 참조 신호 전송을 위한 하나의 송신 빔을 이용한다.

또한 도 6의 예에서 앙각 40°~ 50°의 방향으로 송신되는 데이터 전송을 위한 송신 빔이 커버하는 영역으로 참조 신호를 전송할 때, 15°의 앙각 빔 폭을 가지는 참조 신호 전송을 위한 하나의 송신 빔을 이용하고, 앙각 55°~ 60°의 방향으로 송신되는 데이터 전송을 위한 송신 빔이 커버하는 영역으로 참조 신호를 전송할 때, 10°의 앙각 빔 폭을 가지는 참조 신호 전송을 위한 하나의 송신 빔을 이용하고, 앙각 65°~ 70°의 방향으로 송신되는 데이터 전송을 위한 송신 빔이 커버하는 영역으로 참조 신호를 전송할 때, 10°의 앙각 빔 폭을 가지는 참조 신호 전송을 위한 하나의 송신 빔을 이용하고, 앙각 75°의 방향으로 송신되는 데이터 전송을 위한 송신 빔이 커버하는 영역으로 참조 신호를 전송할 때, 5°의 앙각 빔 폭을 가지는 참조 신호 전송을 위한 하나의 송신 빔을 이용하여 하향 링크 참조 신호를 송신한다. 도 6의 실시 예에서 참조 신호를 전송하는 영역들(611)의 각 직사각형 안에 적힌 비율은 해당 직사각형의 위치로 송신된 송신 빔의 수신 영역이 전체 영역에서 차지하는 면적의 비를 나타낸 것이다.

도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 참조 신호 전송 방법의 다른 예를 도 4의 예와 비교하여 설명하기 위한 도면이다.

도 7에서 참조 번호 711은 본 발명의 실시 예에서 제안하는 상기 데이터 전송을 위한 송신 빔의 빔 폭과 다른 복수의 빔 폭을 가지는 참조 신호 전송을 위한 송신 빔이 도달하는 영역들을 나타낸 것이다. 그리고 참조 번호 711의 영역들을 제외한 나머지 직사각형으로 도시된 영역들은 도 4의 예에서 설명한 것처럼 앙각과 방위각에서 예컨대, 5°의 빔 폭을 가지는 송신 빔이 도달하는 영역들을 나타낸 것이다.

도 7의 예에서 참조 신호는 방위각 10°의 빔 폭과 앙각 5°, 10°, 15°, 20°의 빔 폭을 가지는 송신 빔을 이용하여 송신된다. 도 7의 예는 참조 신호 전송을 위한 송신 빔의 방위각 빔 폭이 10°라는 점을 제외하고는 도 6의 예와 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.

도 6과 도 7의 예에서 기지국은 둘 이상의 송수신 빔을 동시에 생성할 수 있을 경우, 둘 이상의 송신 빔을 이용하여 둘 이상의 참조 신호를 동시에 송신할 수 있다. 이때, 상기 기지국은 동일한 시간 주파수 자원을 이용하여 상기 둘 이상의 참조 신호를 포함한 상기 둘 이상의 송신 빔을 송신할 수 있으며, 이 경우 서로 다른 코드(Code)나 시퀀스(Sequence) 정보를 이용하여 상기 둘 이상의 송신 빔을 송신하거나 또는 서로 다른 공간으로 상기 둘 이상의 송신 빔을 송신하여 각각의 각 송신 빔이 포함하고 있는 참조 신호를 구분할 수 있다.

상기와 같이 본 발명의 실시 예에서 제안하는 참조 신호 전송 방법은 하향 링크 참조 신호를 송신하는 송신 빔의 빔 폭을 실제 데이터를 송신하는 송신 빔의 빔 폭과 같거나 다르게 설정하여 데이터 전송을 위한 송신 빔(이하, "데이터 송신 빔")의 수보다 적은 수로 참조 신호 전송을 위한 송신 빔(이하, "참조 신호 송신 빔")을 송신하는 것이다.

따라서 단말에서 하나의 참조 신호 송신 빔을 수신했을 때, 그 참조 신호 송신 빔에 대응되는 복수 개의 데이터 송신 빔이 존재하게 된다. 하향 링크 참조 신호는 단말이 하향 링크 데이터 채널의 수신 성능(expected received signal quality)을 예측하거나 최적의 하향 링크 데이터 송신 빔을 선택하는 데 사용되는 정보이므로, 결국 단말은 수신한 하향 링크 참조 신호를 바탕으로 다수의 데이터 송신 빔들 각각에 대해 예상되는 수신 성능을 계산하여야 한다.

상기 단말이 상대적으로 적은 수의 참조 신호 송신 빔을 이용하여 데이터 송신 빔의 성능을 계산할 수 있는 방법으로 일 예로 보간법(interpolation)을 이용할 수 있다. 즉, 특정 송신 방향(즉 방위각과 앙각)의 데이터 송신 빔과 대응되는 송신 방향(즉 방위각과 앙각)의 복수의 참조 신호 송신 빔간의 거리 비 또는 각도 비, 혹은 수신 신호 세기의 비를 이용하여 단말은 최적의 데이터 송신 빔을 선택하고 그 데이터 송신 빔의 수신 성능을 예측할 수 있다. 예를 들어 도 6의 예에서 방위각 5°, 앙각 15°에 해당하는 데이터 송신 빔의 예상 수신 성능은 방위각 5°, 앙각 0°~ 20°에 해당하는 참조 신호 송신 빔(중심 앙각 10°)(도 6에서 면적 비 0.10 %인 경우)의 수신 성능과 방위각 5°, 앙각 20°~ 40°에 해당하는 참조 신호 송신 빔(중심 앙각 30°)(도 6에서 면적 비 0.17%인 경우)의 수신 성능을 상기 데이터 송신 빔과의 거리 비(혹은 각도 비나 수신 신호 세기의 비)를 적용하여 보간법을 통해 계산할 수 있다.

상대적으로 적은 수의 참조 신호 송신 빔을 이용하여 데이터 송신 빔의 수신 성능을 계산하는 상기 동작은 기지국에서도 수행 될 수도 있다. 이를 위해 단말은 데이터 송신 빔의 수보다 수가 적은 참조 신호 송신 빔 각각의 수신 성능을 측정하여 기지국에게 보고한다. 단말이 기지국에게 보고한 복수의 참조 신호 송신 빔의 수신 성능 혹은 그 비율 정보와 참조 신호 송신 빔간의 거리 비 또는 각도 비를 이용하여 기지국은 실제 데이터 송신 빔의 수신 성능을 예측할 수 있다. 상기 예측에는 일 예로 상기 설명한 보간법(interpolation)이 사용될 수 있다.

도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 기지국의 참조 신호 송신 방법을 나타낸 순서도이다.

도 8을 참조하면, 801 단계에서 기지국은 도 6과 도 7에서 설명한 것과 같이 기지국의 서비스 영역에서 참조 신호 송신 빔을 수신하는 영역의 넓이나 위치를 고려하여 참조 신호 송신 빔의 빔 형성 정보로서 예컨대, 상기 참조 신호 송신 빔의 빔 폭과, 해당 참조 신호 송신 빔을 송신할 송신 방향(즉 앙각 및 방위각), 해당 참조 신호 송신 빔을 송신할 시점(혹은 송신 순서) 중 적어도 하나를 결정한다. 여기서 상기 빔 폭은 상기 송신 방향(즉 앙각 및 방위각)에서의 빔 폭으로 이해될 수 있다. 그리고 상기 참조 신호 송신 빔을 송신하는 시점은 예컨대, 기지국의 스케쥴링에 따라 정해진 시점으로 결정될 수 있다. 본 실시 예에서 상기 빔 형성 정보에서 상기 송신 방향과 송신 시점은 선택적으로 포함될 수 있다.

상기 801 단계에서 결정하는 상기 빔 형성 정보는 기지국과 단말 사이에서 미리 결정되어 있거나, 혹은 기지국이 참조 신호 송신 빔을 송신할 때마다 동적으로 변경될 수 있다. 상기 801 단계의 결정이 매 참조 신호 송신 시점마다 동적으로 변경될 경우, 결정된 참조 신호 송신 빔의 빔 형성 정보는 기지국이 단말에게 참조 신호를 송신하기 전에 예를 들어 제어 채널 또는 방송 채널 또는 별도의 시그널링을 통해 단말에게 전달될 수 있다. 한편 기지국이 둘 이상의 송신 빔을 이용하여 둘 이상의 참조 신호를 동시에 송신하는 경우, 상기 둘 이상의 송신 빔에 대한 빔 형성 정보는 기지국과 단말 사이에서 미리 결정되어 있거나, 혹은 기지국이 참조 신호 송신 빔을 송신할 때마다 동적으로 변경될 수 있다.

이후 803단계에서 상기 기지국은 도 5에서 설명한 것과 같이 참조신호 영역(571, 573, ..., 575)으로 할당된 시간-주파수 영역에서 상기 801 단계에서 결정한 빔 형성 정보에 따라 상기 기지국의 서비스 영역에서 정의된 송신 빔들의 수신 영역들 중에서 해당 수신 영역으로 참조 신호 송신 빔을 송신한다. 805 단계에서 상기 기지국은 기지국의 전 영역으로 참조 신호를 송신하였는지 판단하여 만약 전 영역들로 참조 신호를 송신하였으면, 상기한 참조 신호 송신 동작을 완료하고, 상기 805 단계에서 전 영역으로 참조 신호가 송신되지 않았으면, 상기 801 단계로 진행하여 참조 신호가 송신되지 않은 나머지 영역에 대한 참조 신호의 송신을 계속한다.

상기한 실시 예에서는 기지국의 전 영역에 대해 도 8의 동작이 수행되는 것으로 기술하였으나, 기지국의 송신 빔이 도달할 수 있는 영역들 중에서 정해진 영역들에서만 도 8의 동작이 수행되도록 하는 것도 가능할 것이다. 이 경우 상기 정해진 영역들을 제외한 나머지 영역들에서는 기존의 방식과 같이 참조 신호가 전송될 것이다.

도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 참조 신호 수신 방법을 나타낸 순서도이다.

도 9를 참조하면, 901 단계에서 단말은 도 5에서 설명한 것과 같이 참조 신호의 송수신 영역으로 할당된 특정 시간-주파수 영역에서 기지국이 상기 빔 형성 정보에 따라 송신하는 참조 신호 송신 빔을 수신하도록 시도한다. 상기 빔 형성 정보는 상기와 같이 기지국과 단말 사이에 미리 결정되어 있거나 또는 기지국으로부터 단말에게 전달될 수 있다.

903 단계에서 단말은 기지국으로부터 참조 신호 송신 빔의 수신이 완료 되었는지 확인하고, 모든(또는 미리 정해진) 참조 신호 송신 빔들의 수신완료 시까지 상기 901 단계의 수신 동작을 반복한다. 이때 단말은 각 수신된 참조 신호 송신 빔의 수신 성능을 측정할 수 있다.

이후 단말은 905 단계에서 상기 수신한 복수 개의 참조 신호 송신 빔들에 대해 측정된 수신 성능 정보를 근거로 상기한 방식에 따라 최적의(즉 수신 성능이 가장 좋은 것으로 예측되는) 데이터 송신 빔을 선택하거나 특정 데이터 송신 빔의 예상 수신 성능을 계산하는 동작을 수행할 수 있다. 도 9에서 데이터 송신 빔 관련 정보는 상기 참조 신호 송신 빔의 수신 성능으로부터 예컨대, 상기 보간법을 이용하여 예측된 상기 데이터 송신 빔의 수신 성능(또는 예측된 수신 세기)을 포함한다. 다른 실시 예로 도 9의 동작을 통해 데이터 송신 빔의 예상 수신 성능을 계산한 단말은 상기 예상 값을 기지국에게 보고하는 동작을 추가로 수행할 수 있다. 또한 상기 데이터 송신 빔의 예상 수신 성능을 기지국에서 계산하도록 동작하는 시스템의 경우 상기 단말은 수신한 참조 신호 송신 빔의 수신 성능 정보를 예컨대, 피드백 정보로서 기지국에게 보고하고, 이를 기반으로 기지국이 데이터 송신 빔의 예상 수신 성능을 계산하는 동작을 수행할 수 있다.

본 발명의 다른 실시 예에서는 하향 링크 송신 빔이 수신되는 기지국의 영역을 고려하여 기지국이 하향 링크 참조 신호가 송신되는 주기(혹은 빈도)를 다르게 하여 하향 링크 참조 신호를 효율적으로 전송하는 방법을 제안한다.

또한 본 실시 예에서는 송신 빔의 빔 폭은 동일한 것으로 가정하며, 하향 링크 송신 빔이 수신되는 영역의 면적을 기반으로 넓은 수신 영역을 가지는 송신 빔을 통해 전송되는 하향 링크 참조 신호를 상대적으로 좁은 수신 영역을 가지는 송신 빔을 통해 전송되는 하향 링크 참조 신호보다 더 짧은 주기(혹은 더 높은 빈도)로 송신하여 하향 링크 참조 신호를 보다 효율적으로 송신하는 방법을 제안한다.

상기한 실시 예에서 단말은 상기와 같이 서로 다른 주기(혹은 빈도)로 송신된 하향 링크 참조 신호를 수신하여 최적의 하향 링크 송수신 빔을 선택한다.

도 10은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 참조 신호 전송 방법을 도 4의 예를 이용하여 설명하기 위한 도면이다.

도 10에서 직사각형으로 도시된 영역들은 각각 도 4와 마찬가지로 앙각과 방위각에서 5°의 빔 폭을 가지는, 기지국(1010)에 의해 전송된, 데이터 송신 빔이 도달하는 영역들을 나타낸 것이다. 본 발명의 다른 실시 예에서는 하향 링크 참조 신호를 송신할 때, 데이터 송신 빔과 동일한 빔 폭을 가지는 송신 빔을 사용하나, 각 송신 빔이 수신되는 영역을 고려하여 송신 빔 별로 서로 다른 참조 신호 송신 주기(혹은 빈도)를 사용한다.

도 10의 예에서는 예를 들어, 앙각 0°~ 20°에 해당하는 송신 빔에 대해서는 참조 신호 송신 주기(혹은 빈도) p1(1011)을 사용하고, 앙각 25°~ 40°에 해당하는 송신 빔에 대해서는 참조 신호 송신 주기(혹은 빈도) p2(1013)를 사용하고, 앙각 45°~ 55°에 해당하는 송신 빔에 대해서는 참조 신호 송신 주기(혹은 빈도) p3(1015)을 사용하고, 앙각 60°~ 65°에 해당하는 송신 빔에 대해서는 참조 신호 송신 주기(혹은 빈도) p4(1017)를 사용하고, 앙각 70°~ 75°에 해당하는 송신 빔에 대해서는 참조 신호 송신 주기(혹은 빈도) p5(1019)를 사용하는 것을 도시하고 있다. 상기 p1~p5의 주기 값은 하향 링크 송신 빔이 수신되는 영역의 면적을 기반으로 보다 넓은 면적의 영역을 가지는 송신 빔을 통해 전송되는 하향 링크 참조 신호의 송신 주기를 상대적으로 좁은 영역을 가지는 송신 빔에 대한 하향 링크 참조 신호의 송신 주기보다 더 짧은 주기(혹은 더 빈번한 빈도)로 설정할 수 있다. 즉 예를 들어 p1이 5ms, p2가 4ms, p3가 3ms,p4가 2ms, p5가 1ms로 설정될 수 있다.

도 11은 본 발명의 다른 실시 예에 따라 서로 다른 주기를 갖는 하향 링크 참조 신호가 도 5의 프레임 구조에서 전송되는 시점을 도시하는 도면이다.

도 11의 예에서 참조 번호 1101, 1103, ..., 1105는 하향 링크 참조 신호가 전송되는 영역으로 도 5의 참조신호 영역(571, 573, ..., 575)에 대응된다. 도 11에서 참조신호 영역(1101, 1103, ..., 1105)을 확대한 부분을 참조하면, 도 10과 같이 참조 신호 송신 주기 p1이 5ms, p2가 4ms, p3가 3ms,p4가 2ms, p5가 1ms인 경우의 참조 신호(RS)를 예시하였으며, 도 10에서 각 데이터 송신 빔에 대응되는 참조 신호가 송신되는 시점(T1 ~ T15)을 도 11에서 대응되는 시점에 동일한 해칭으로 도시하였다.

상기와 같이 본 실시 예에 따르면, 서로 다른 주기를 갖는 하향 링크 참조 신호(p1~p5)가 도 11과 같이 서로 다른 시점에서 프레임의 참조신호 영역(1101, 1103, ..., 1105)을 통해 전송될 수 있다.

도 10과 도 11의 예에서 기지국은 둘 이상의 송수신 빔을 동시에 생성할 수 있을 경우, 둘 이상의 송신 빔을 이용하여 둘 이상의 참조 신호를 동시에 송신할 수 있다. 이때, 상기 기지국은 동일한 시간 주파수 자원을 이용하여 상기 둘 이상의 참조 신호를 포함한 상기 둘 이상의 송신 빔을 송신할 수 있으며, 이 경우 서로 다른 코드(Code)나 시퀀스(Sequence) 정보를 이용하여 상기 둘 이상의 송신 빔을 송신하거나 또는 서로 다른 공간으로 상기 둘 이상의 송신 빔을 송신하여 각각의 각 송신 빔이 포함하고 있는 참조 신호를 구분할 수 있다.

도 12는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 기지국의 참조 신호 송신 방법을 나타낸 순서도이다.

도 12를 참조하면, 1201 단계에서 기지국은 도 10과 도 11에서 설명한 것과 같이 데이터 송신 빔에 대응되는 참조 신호의 빔 형성 정보로서 송신 주기 및 송신 시점(혹은 송신 순서) 중 적어도 하나를 그 송신 빔이 수신되는 영역을 고려하여 결정한다. 실시 예에서 빔 형성 정보는 송신 빔의 빔 폭, 송신 방향, 송신 시점 중 적어도 하나를 포함하도록 결정하였으나, 상기 실시 예에서 예시한 빔 폭, 송신 방향을 제외하고 다른 실시 예에 따라 송신 빔의 송신 주기, 송신 시점 등만을 이용하는 것도 가능하다. 그리고 두 실시 예들을 결합하여 송신 빔의 빔 폭, 송신 방향, 송신 주기, 그리고 송신 시점을 나타내는 정보의 적어도 하나의 조합으로 상기 빔 형성 정보를 결정하는 것도 가능할 것이다. 하기 설명은 설명의 편의를 위해 다른 실시 예에 따라 송신 주기와 송신 시점을 이용하는 예를 든 것이다.

한편 상기 1201 단계에서 상기 참조 신호의 송신 주기 및 송신 시점(혹은 송신 순서)은 기지국과 단말 사이에서 미리 결정되어 있거나, 혹은 기지국이 참조 신호 송신 빔을 송신할 때마다 동적으로 변경될 수 있다. 그리고 상기 1201 단계의 결정이 매 참조 신호 송신 시점마다 동적으로 변경될 경우, 결정된 참조 신호의 송신 주기 및 송신 시점(혹은 송신 순서)은 기지국이 참조 신호를 단말에게 송신하기 전에 예를 들어 제어 채널 또는 방송 채널 또는 별도의 시그널링을 통해 단말에게 전달될 수 있다.

이후 1203 단계에서 기지국은 도 11에서 설명한 것과 같이 참조신호 영역(1101, 1103, ..., 1105)으로 할당된 시간-주파수 영역에서, 상기 1201 단계에서 결정한 빔 형성 정보 즉, 송신 주기 및 송신 시점(혹은 송신 순서)에 따라 상기 기지국의 서비스 영역에서 정의된 송신 빔들의 수신 영역들 중에서 해당 수신 영역으로 (즉, 송신 빔 각각에 대응되는 수신 영역으로) 참조 신호를 송신한다. 1205 단계에서 상기 기지국은 기지국의 전 영역으로 참조 신호를 송신하였는지 판단하여 만약 전 영역들로 참조 신호를 송신하였으면, 상기한 참조 신호 송신 동작을 완료하고, 상기 1205 단계에서 전 영역으로 참조 신호가 송신되지 않았으며, 상기 1201 단계로 진행하여 참조 신호가 송신되지 않은 나머지 영역들에 대한 참조 신호의 송신을 계속한다.

상기한 실시 예에서 기지국의 전 영역에 대해 도 12의 동작이 수행되는 것으로 기술하였으나, 기지국의 송신 빔이 도달할 수 있는 영역들 중에서 정해진 영역들에서만 도 12의 동작이 수행되도록 하는 것도 가능할 것이다. 이 경우 상기 정해진 영역들을 제외한 나머지 영역들에서는 기존의 방식과 같이 참조 신호가 전송될 것이다.

도 13는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 단말의 참조 신호 수신 방법을 나타낸 순서도이다.

도 13을 참조하면, 1301 단계에서 단말은 도 11에서 설명한 것과 같이 참조 신호의 송수신 영역으로 할당된 특정 시간-주파수 영역에서 기지국이 상기 빔 형성 정보에 따라 송신하는 참조 신호 송신 빔을 수신하도록 시도한다. 상기 빔 형성 정보는 상기와 같이 기지국과 단말 사이에 미리 결정되어 있거나 또는 기지국으로부터 단말에게 전달될 수 있다.

그리고 1303 단계에서 단말은 기지국으로부터 참조 신호 송신 빔의 수신이 완료 되었는지 확인하고, 모든(또는 미리 정해진) 참조 신호 송신 빔들의 수신완료 시까지 상기 1301 단계의 수신 동작을 반복한다. 도 13의 동작을 통해 참조 신호 송신 빔을 수신한 단말은 이를 기반으로 데이터 송신 빔의 예상 성능을 계산할 수 있다. 상기 단말은 상기 예상 값을 기지국에게 보고하는 동작을 추가로 수행할 수 있다. 또한 상기 데이터 송신 빔의 예상 수신 성능을 기지국에서 계산하도록 동작하는 시스템의 경우 상기 단말은 수신한 참조 신호 송신 빔의 수신 성능 정보를 기지국에게 보고하고, 이를 기반으로 기지국이 데이터 송신 빔의 예상 수신 성능을 계산하는 동작을 수행할 수 있다.

도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 기지국의 구성을 나타낸 블록도이다.

도 14를 참조하면, 기지국은 무선망을 통해 단말에게 데이터와 상기 데이터의 수신을 위한 참조 신호를 전송하기 위한 데이터 송신 빔과 참조 신호 송신 빔을 생성하여 전송하는 송신부(1410)와, 무선망을 통해 단말로부터 전송되는 신호를 수신하는 수신부(1430)를 포함한다. 또한 도 14의 기지국은 도 5 내지 도 13에서 설명한 본 발명의 실시 예에 따라 참조 신호의 수신 영역에 따라 참조 신호 송신 빔의 빔 폭, 송신 방향, 송신 주기, 그리고 송신 시점 중 적어도 하나를 나타내는 빔 형성 정보를 결정하고, 상기 결정된 빔 형성 정보에 따라 참조 신호 송신 빔을 전송하도록 상기 송신부(1410)의 동작을 제어하는 제어부(1450)을 포함한다. 또한 상기 제어부(1450)는 상기 결정된 빔 형성 정보를 상기 단말에게 전송하도록 상기 송신부(1410)의 동작을 제어할 수 있다.

도 14의 구성을 갖는 기지국의 구체적인 동작은 도 8 및 도 12에서 설명한 바와 같으므로 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.

도 15는 본 발명의 실시 예에 따른 단말의 구성을 나타낸 블록도이다.

도 15를 참조하면, 단말은 무선망을 통해 기지국으로 신호를 전송하는 송신부(1310)와, 무선망을 통해 상기 기지국으로부터 전송되는 참조 신호를 수신하고, 상기 참조 신호에 대응되게 상기 기지국으로부터 전송되는 데이터를 수신하는 수신부(1330)를 포함한다.

또한 단말은 도 5 내지 도 13에서 설명한 본 발명의 실시 예에 따라 상기 기지국으로부터 참조 신호 송신 빔을 수신하고, 상기 참조 신호 송신 빔을 통해 수신된 참조 신호에 대응되는 데이터를 포함하는 데이터 송신 빔을 수신하도록 상기 수신부(1330)의 동작을 제어하는 제어부(1550)을 포함한다. 또한 상기 제어부(1550)는 상기 참조 신호 송신 빔의 수신을 위한 빔 형성 정보를 수신하여 상기 빔 형성 정보에 따라 상기 참조 신호 송신 빔을 수신하는 동작을 제어한다. 도 15의 구성을 갖는 단말의 구체적인 동작은 도 9 및 도 13에서 설명한 바와 같으므로 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.

한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허 청구의 범위뿐만 아니라 이 특허 청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims

빔 포밍을 이용하는 이동통신 시스템에서 기지국이 참조 신호를 송신하는 방법에 있어서,
단말에 의하여 최적의 데이터 송신 빔을 식별하기 위하여 이용되는 참조 신호 송신 빔의 송신을 위한 빔 형성 정보를 결정하는 단계,
상기 빔 형성 정보는 상기 참조 신호 송신 빔의 송신 주기와 빔 폭 중 적어도 하나를 포함하고- 상기 참조 신호 송신 빔은 기지국의 커버리지(coverage) 내에서 송신되는 복수의 데이터 송신 빔들에 대응하는 수신 영역들의 면적들에 기초하여 결정됨 -; 및
상기 결정된 빔 형성 정보를 이용하여 관련된 수신 영역들로 적어도 하나의 참조 신호 송신 빔을 송신하는 단계를 포함하고,
상기 참조 신호 송신 빔의 송신 주기와 빔 폭 중 적어도 하나는, 참조 신호 송신 빔이 송신되는 수신 영역으로 송신되는 데이터 송신 빔의 송신 주기와 빔 폭 중 적어도 하나와 구분되어 결정되는, 참조 신호를 송신하는 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 수신 영역들의 면적은 상기 기지국으로부터 해당 수신 영역의 거리에 비례하여 커지는 참조 신호를 송신하는 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 빔 형성 정보는 상기 참조 신호 송신 빔의 송신 방향, 송신 시점 중 적어도 하나를 더 포함하는 참조 신호를 송신하는 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 참조 신호 송신 빔의 상기 빔 폭은 상기 수신 영역의 면적에 반비례하도록 결정되는 참조 신호를 송신하는 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 참조 신호 송신 빔의 상기 송신 주기는 상기 수신 영역의 면적에 비례하도록 결정되는 참조 신호를 송신하는 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 참조 신호 송신 빔의 빔 폭은 하향 링크 데이터 송신을 위한 데이터 송신 빔의 빔 폭과 같거나 넓은 참조 신호를 송신하는 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 참조 신호 송신 빔의 개수는 하향 링크 송신 빔의 가능한 개수 보다 같거나 또는 작은 범위에서 결정되는 참조 신호를 송신하는 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 참조 신호는 상기 기지국이 송신하는 프레임에서 정해진 참조 신호 영역을 통해 송신되는 참조 신호를 송신하는 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 결정된 빔 형성 정보를 상기 기지국의 서비스 영역에 위치하는 단말에게 제공하는 과정을 더 포함하는 참조 신호를 송신하는 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 송신하는 과정은, 동일한 시간-주파수 자원을 이용하여 상기 참조 신호 송신 빔을 적어도 둘 이상 송신하는 과정을 더 포함하는 참조 신호를 송신하는 방법.
제 10 항에 있어서,
상기 동일한 시간-주파수 자원을 이용하여 송신된 상기 둘 이상의 참조 신호 송신 빔은 각각 상기 둘 이상의 참조 신호 송신 빔의 송신 동안 이용된 코드, 시퀀스, 공간 중 적어도 하나를 통해 구분되는 참조 신호를 송신하는 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 참조 신호 송신 빔을 수신한 단말로부터 상기 참조 신호 송신 빔의 수신 성능 정보를 수신하는 과정; 및
상기 수신된 수신 성능 정보를 이용하여 데이터 송신 빔의 수신 성능을 예측하는 과정을 더 포함하는 참조 신호를 송신하는 방법.
제 12 항에 있어서,
상기 데이터 송신 빔의 수신 성능은 보간법을 이용하여 예측되는 참조 신호를 송신하는 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 참조 신호 송신 빔을 수신한 단말로부터 상기 참조 신호 송신 빔의 수신 성능 정보로부터 예측된 데이터 송신 빔의 성능 정보를 수신하는 과정을 더 포함하는 참조 신호를 송신하는 방법.
빔 포밍을 이용하는 이동통신 시스템에서 단말이 기지국으로부터 송신되는 참조 신호를 수신하는 방법에 있어서,
상기 단말에 의하여 최적의 데이터 송신 빔을 식별하기 위하여 이용되는 참조 신호 송신 빔의 송신을 위한 빔 형성 정보를 획득하는 단계,
상기 빔 형성 정보는 상기 참조 신호 송신 빔의 송신 주기와 빔 폭 중 적어도 하나를 포함하고- 상기 참조 신호 송신 빔은 기지국의 커버리지(coverage) 내에서 송신되는 복수의 데이터 송신 빔들에 대응하는 수신 영역들의 면적들에 기초하여 결정됨 -; 및
상기 획득된 빔 형성 정보를 이용하여 상기 참조 신호가 포함된 적어도 하나의 참조 신호 송신 빔을 수신하는 단계를 포함하고,
상기 참조 신호 송신 빔의 송신 주기와 빔 폭 중 적어도 하나는, 참조 신호 송신 빔이 송신되는 수신 영역들로 송신되는 데이터 송신 빔의 송신 주기와 빔 폭 중 적어도 하나와 구분되어 결정되는, 참조 신호를 수신하는 방법.
제 15 항에 있어서,
상기 수신 영역들의 면적은 상기 기지국으로부터 해당 수신 영역의 거리에 비례하여 커지는 참조 신호를 수신하는 방법.
제 15 항에 있어서,
상기 빔 형성 정보는 상기 참조 신호 송신 빔의 송신 방향, 송신 시점 중 적어도 하나를 더 포함하는 참조 신호를 수신하는 방법.
제 15 항에 있어서,
상기 참조 신호 송신 빔의 상기 빔 폭은 상기 수신 영역의 면적에 반비례하도록 결정되는 참조 신호를 수신하는 방법.
제 15 항에 있어서,
상기 참조 신호 송신 빔의 상기 송신 주기는 상기 수신 영역의 면적에 비례하도록 결정되는 참조 신호를 수신하는 방법.
제 15 항에 있어서,
상기 참조 신호 송신 빔의 빔 폭은 하향 링크 데이터 송신을 위한 데이터 송신 빔의 빔 폭과 같거나 넓은 참조 신호를 수신하는 방법.
제 15 항에 있어서,
상기 참조 신호 송신 빔의 개수는 하향 링크 송신 빔의 가능한 개수 보다 같거나 또는 작은 범위에서 결정되는 참조 신호를 수신하는 방법.
제 15 항에 있어서,
상기 참조 신호는 상기 기지국이 송신하는 프레임에서 정해진 참조 신호 영역을 통해 수신되는 참조 신호를 수신하는 방법.
제 15 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 참조 신호 송신 빔을 수신하여 각 참조 신호 송신 빔의 신호 세기를 근거로 수신 성능이 가장 좋은 데이터 송신 빔을 선택하는 과정을 더 포함하는 참조 신호를 수신하는 방법.
제 15 항에 있어서,
상기 수신하는 과정은, 동일한 시간-주파수 자원을 이용하여 송신된 둘 이상의 참조 신호 송신 빔을 수신하는 과정을 더 포함하는 참조 신호를 수신하는 방법.
제 24 항에 있어서,
상기 동일한 시간-주파수 자원을 이용하여 송신된 상기 둘 이상의 참조 신호 송신 빔은 각각 상기 둘 이상의 참조 신호 송신 빔의 송신 동안 이용된 코드, 시퀀스, 공간 중 적어도 하나를 통해 구분되는 참조 신호를 수신하는 방법.
제 15 항에 있어서,
상기 참조 신호 송신 빔의 수신 성능을 측정하는 과정; 및
상기 측정된 수신 성능을 포함하는 피드백 정보를 상기 기지국으로 송신하는 과정을 더 포함하는 참조 신호를 수신하는 방법.
제 15 항에 있어서,
상기 참조 신호 송신 빔의 수신 성능을 측정하는 과정; 및
상기 측정된 수신 성능을 이용하여 데이터 송신 빔의 수신 성능을 예측하는 과정; 및
상기 데이터 송신 빔의 상기 예측된 수신 성능을 포함하는 피드백 정보를 상기 기지국으로 송신하는 과정을 더 포함하는 참조 신호를 수신하는 방법.
제 27 항에 있어서,
상기 데이터 송신 빔의 수신 성능은 보간법을 이용하여 예측되는 참조 신호를 수신하는 방법.
빔 포밍을 이용하는 이동통신 시스템에서 참조 신호를 송신하는 기지국에 있어서,
상기 참조 신호를 포함하는 참조 신호 송신 빔과 상기 참조 신호에 대응되는 데이터를 포함하는 데이터 송신 빔을 각각 송신하는 송신기; 및
단말에 의하여 최적의 데이터 송신 빔을 식별하기 위하여 이용되는 상기 참조 신호 송신 빔의 송신을 위한 빔 형성 정보를 결정하고,
상기 빔 형성 정보는 상기 참조 신호 송신 빔의 송신 주기와 빔 폭 중 적어도 하나를 포함하고- 상기 참조 신호 송신 빔은 기지국의 커버리지(coverage) 내에서 송신되는 복수의 데이터 송신 빔들에 대응하는 수신 영역들의 면적들에 기초하여 결정됨 -;
상기 결정된 빔 형성 정보를 이용하여 관련된 수신 영역들로 적어도 하나의 참조 신호 송신 빔을 송신하도록 상기 송신기의 동작을 제어하고,
상기 참조 신호 송신 빔의 송신 주기와 빔 폭 중 적어도 하나는, 참조 신호 송신 빔이 송신되는 수신 영역들로 송신되는 상기 데이터 송신 빔의 송신 주기와 빔 폭 중 적어도 하나와 구분되어 결정되도록 구성되는 제어기를 포함하는, 기지국.
제 29 항에 있어서,
상기 수신 영역들의 면적은 상기 기지국으로부터 해당 수신 영역의 거리에 비례하여 커지는 기지국.
제 29 항에 있어서,
상기 빔 형성 정보는 상기 참조 신호 송신 빔의 송신 방향, 송신 시점 중 적어도 하나를 더 포함하는 기지국.
제 29 항에 있어서,
상기 참조 신호 송신 빔의 상기 빔 폭은 상기 수신 영역의 면적에 반비례하도록 결정되는 기지국.
제 29 항에 있어서,
상기 참조 신호 송신 빔의 상기 송신 주기는 상기 수신 영역의 면적에 비례하도록 결정되는 기지국.
제 29 항에 있어서,
상기 참조 신호 송신 빔의 빔 폭은 하향 링크 데이터 송신을 위한 상기 데이터 송신 빔의 빔 폭과 같거나 넓은 기지국.
제 29 항에 있어서,
상기 참조 신호 송신 빔의 개수는 하향 링크 송신 빔의 가능한 개수 보다 같거나 또는 작은 범위에서 결정되는 기지국.
제 29 항에 있어서,
상기 참조 신호는 상기 기지국이 송신하는 프레임에서 정해진 참조 신호 영역을 통해 송신되는 기지국.
제 29 항에 있어서,
상기 제어기는 상기 결정된 빔 형성 정보를 상기 기지국의 서비스 영역에 위치하는 단말에게 제공하도록 더 제어하는 기지국.
제 29 항에 있어서,
상기 제어기는 동일한 시간-주파수 자원을 이용하여 상기 참조 신호 송신 빔을 적어도 둘 이상 송신하는 동작을 더 제어하는 기지국.
제 38 항에 있어서,
상기 동일한 시간-주파수 자원을 이용하여 송신된 상기 둘 이상의 참조 신호 송신 빔은 각각 상기 둘 이상의 참조 신호 송신 빔의 송신 동안 이용된 코드, 시퀀스, 공간 중 적어도 하나를 통해 구분되는 기지국.
제 29 항에 있어서,
상기 제어기는 상기 참조 신호 송신 빔을 수신한 단말로부터 상기 참조 신호 송신 빔의 수신 성능 정보를 수신하고, 상기 수신된 수신 성능 정보를 이용하여 데이터 송신 빔의 수신 성능을 예측하는 동작을 더 제어하는 기지국.
제 40 항에 있어서,
상기 데이터 송신 빔의 수신 성능은 보간법을 이용하여 예측되는 기지국.
제 29 항에 있어서,
상기 제어기는 상기 참조 신호 송신 빔을 수신한 단말로부터 상기 참조 신호 송신 빔의 수신 성능 정보로부터 예측된 데이터 송신 빔의 성능 정보를 수신하는 동작을 더 제어하는 기지국.
빔 포밍을 이용하는 이동통신 시스템에서 기지국으로부터 송신되는 참조 신호를 수신하는 단말에 있어서,
단말에 의하여 최적의 데이터 송신 빔을 식별하기 위하여 이용되는 빔 형성 정보에 기초하여 생성된 참조 신호 송신 빔과 빔 형성 정보를 상기 기지국으로부터 수신하고,
상기 빔 형성 정보는 상기 참조 신호 송신 빔의 송신 주기와 빔 폭 중 적어도 하나를 포함하는- 상기 참조 신호 송신 빔은 기지국의 커버리지(coverage) 내에서 송신되는 복수의 데이터 송신 빔들에 대응하는 수신 영역들의 면적들에 기초하여 결정됨 - 수신기; 및
상기 수신된 빔 형성 정보를 이용하여 상기 참조 신호가 포함된 적어도 하나의 참조 신호 송신 빔을 수신하고,
상기 참조 신호 송신 빔의 송신 주기와 빔 폭 중 적어도 하나는, 참조 신호 송신 빔이 송신되는 수신 영역들로 송신되는 상기 데이터 송신 빔의 송신 주기와 빔 폭 중 적어도 하나와 구분되어 결정되도록 구성되는 제어기를 포함하는, 단말.
제 43 항에 있어서,
상기 수신 영역들의 면적은 상기 기지국으로부터 해당 수신 영역의 거리에 비례하여 커지는 단말.
제 43 항에 있어서,
상기 빔 형성 정보는 상기 참조 신호 송신 빔의 송신 방향, 송신 시점 중 적어도 하나를 더 포함하는 단말.
제 43 항에 있어서,
상기 참조 신호 송신 빔의 상기 빔 폭은 상기 수신 영역의 면적에 반비례하도록 결정되는 단말.
제 43 항에 있어서,
상기 참조 신호 송신 빔의 상기 송신 주기는 상기 수신 영역의 면적에 비례하도록 결정되는 단말.
제 43 항에 있어서,
상기 참조 신호 송신 빔의 빔 폭은 하향 링크 데이터 송신을 위한 데이터 송신 빔의 빔 폭과 같거나 넓은 단말.
제 43 항에 있어서,
상기 참조 신호 송신 빔의 개수는 하향 링크 송신 빔의 가능한 개수 보다 같거나 또는 작은 범위에서 결정되는 단말.
제 43 항에 있어서,
상기 참조 신호는 상기 기지국이 송신하는 프레임에서 정해진 참조 신호 영역을 통해 수신되는 단말.
제 43 항에 있어서,
상기 제어기는 상기 적어도 하나의 참조 신호 송신 빔을 수신하고, 각 참조 신호 송신 빔의 신호 세기를 근거로 수신 성능이 가장 좋은 데이터 송신 빔을 선택하도록 더 제어하는 단말.
제 43 항에 있어서,
상기 제어기는 동일한 시간-주파수 자원을 이용하여 송신된 둘 이상의 참조 신호 송신 빔을 수신하는 동작을 더 제어하는 단말.
제 52 항에 있어서,
상기 동일한 시간-주파수 자원을 이용하여 송신된 상기 둘 이상의 참조 신호 송신 빔은 각각 상기 둘 이상의 참조 신호 송신 빔의 송신 동안 이용된 코드, 시퀀스, 공간 중 적어도 하나를 통해 구분되는 단말.
제 43 항에 있어서,
상기 제어기는 상기 참조 신호 송신 빔의 수신 성능을 측정하고, 상기 측정된 수신 성능을 포함하는 피드백 정보를 상기 기지국으로 송신하는 동작을 더 제어하는 단말.
제 43 항에 있어서,
상기 제어기는 상기 참조 신호 송신 빔의 수신 성능을 측정하고, 상기 측정된 수신 성능을 이용하여 데이터 송신 빔의 수신 성능을 예측하며, 상기 데이터 송신 빔의 상기 예측된 수신 성능을 포함하는 피드백 정보를 상기 기지국으로 송신하는 동작을 더 제어하는 단말.
제 55 항에 있어서,
상기 데이터 송신 빔의 수신 성능은 보간법을 이용하여 예측되는 단말.