KR102171561B1 - 빔포밍 기반 셀룰러 시스템의 상향링크 빔 추적 방법 및 장치 - Google Patents

빔포밍 기반 셀룰러 시스템의 상향링크 빔 추적 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

빔포밍 기반 셀룰러 시스템의 상향링크 빔 추적 방법 및 장치를 개시한다. 단말의 방법은, 서빙 기지국 및 인접 기지국들의 신호 품질을 담은 측정 보고를 상기 서빙 기지국으로 전송하는 과정과, 상기 서빙 기지국으로부터 적어도 하나의 빔 추적 타겟 기지국에 대한 상향링크 빔 추적 정보를 수신하는 과정과, 상기 상향링크 빔 추적 정보를 기반으로 상기 빔 추적 타겟 기지국을 위한 상향링크 빔 훈련신호를 전송하는 과정과, 상기 서빙 기지국으로부터 상기 빔 추적 타겟 기지국의 최적 단말 송신 빔에 대한 정보를 수신하고 저장하는 과정을 포함한다.

Description

빔포밍 기반 셀룰러 시스템의 상향링크 빔 추적 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR UPLINK BEAM TRACKING IN BEAMFORMING BASED CELLULAR SYSTEMS}
본 발명은 빔포밍 기반 셀룰러 시스템에서 효율적인 핸드오버를 위한 상향링크 빔 추적 방법 및 장치에 관한 것이다.
무선 통신 기술이 크게 발전하면서 사용자의 요구 사항도 함께 증가하고 있다. 사용자들이 점점 더 고용량, 고품질의 데이터 송수신을 요구하면서, 다수의 안테나를 이용하는 기술이 각광을 받고 있다. 다수의 안테나를 사용하여 특정 방향이나 특정 채널이 큰 이득 값을 얻도록 안테나 각각의 응답에 특정 이득을 곱해주는 것은 빔포밍 기술이라고 한다. 기지국은 사용자에 해당하는 신호를 해당 할당된 빔을 통하여 송신할 수 있다. 단말 혹은 기지국은 다수의 방향이나 다수의 채널로 여러 개의 빔을 생성하는 것을 다중빔 기술이라고 하며, 기지국은 하나 혹은 그 이상의 사용자에 해당하는 신호를 해당 할당된 적어도 하나의 빔을 통하여 송신할 수 있다.
빔포밍 기술을 사용할 경우 빔 이득만큼 신호의 송/수신 전력을 높일 수 있고, 좁은 빔으로 인해 신호 간섭이 감소하여 통신 성능을 높이는 장점이 있다. 기지국과 단말은 각각 하나 혹은 그 이상의 빔을 생성할 수 있고, 모든 빔들은 한 어레이 안테나(Array Antenna)에서 동시에 생성되거나 혹은 한번에 한 개씩만 생성될 수 있다. 기지국과 단말은 최적의 통신 성능을 유지하기 위하여 하향링크 및 상향링크 (Nb x Nm)개의 빔 조합(Beam pair) 중에 수신 신호의 품질이 가장 좋은 빔 조합을 찾아 신호의 송수신에 사용한다. 하지만, 단말이 한번에 여러 개의 빔 조합에 대해 수신 신호 품질을 측정할 수 없다는 물리적인 한계 때문에, 최적의 빔 조합을 찾기 위해서는 오랜 시간이 소요된다. 이와 같은 지연으로 인해, 서빙 셀로부터 인접 셀로 단말이 이동하여 핸드오버 이벤트가 발생하는 경우, 단말이 인접 셀과의 빔 조합을 새로 찾는 도중 통신이 단절될 수 있다는 문제점이 있었다.
본 발명은 통신 시스템에서 정보를 송수신하기 위한 방법 및 장치를 제공한다.
본 발명은 다중 안테나를 이용한 빔포밍 기법을 사용하는 이동통신 시스템에서 효율적인 핸드오버를 위한 단말의 상향링크 빔 추적 방법 및 장치에 관한 것이다.
본 발명은 빔포밍 기반의 셀룰러 시스템에서 타겟 기지국이 단말의 상향링크 빔을 추적할 수 있도록 하기 위한 방법 및 장치를 제공한다.
본 발명은 빔포밍 기반의 셀룰러 시스템에서 서빙 기지국이 타겟 기지국에게 단말의 상향링크 빔 추적을 위해 필요한 정보를 전달하는 방법 및 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 방법은; 빔포밍 기반 셀룰러 시스템의 상향링크 빔 추적 방법에 있어서, 서빙 기지국 및 인접 기지국들의 신호 품질을 담은 측정 보고를 상기 서빙 기지국으로 전송하는 과정과, 상기 서빙 기지국으로부터 적어도 하나의 빔 추적 타겟 기지국에 대한 상향링크 빔 추적 정보를 수신하는 과정과, 상기 상향링크 빔 추적 정보를 기반으로 상기 빔 추적 타겟 기지국을 위한 상향링크 빔 훈련신호를 전송하는 과정과, 상기 서빙 기지국으로부터 상기 빔 추적 타겟 기지국의 최적 단말 송신 빔에 대한 정보를 수신하고 저장하는 과정을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 방법은; 빔포밍 기반 셀룰러 시스템의 상향링크 빔 추적 방법에 있어서, 서빙 기지국 및 인접 기지국들의 신호 품질을 담은 측정 보고를 단말로부터 수신하는 과정과, 상기 측정 보고를 기반으로 상기 인접 기지국들 중 상향링크 빔 추정이 필요하다고 판단되는 하나 혹은 그 이상의 빔 추적 후보 기지국을 결정하고, 상기 결정된 빔 추적 후보 기지국에게 상기 단말의 주기적 RACH(Random Access Channel) 정보를 전달하는 과정과, 상기 하나 혹은 그 이상의 빔 추적 후보 기지국 중 적어도 하나의 빔 추적 후보 기지국으로부터 상향링크 빔 추적 정보를 수신하는 과정과, 상기 상향링크 빔 추적 정보를 전송한 하나 혹은 그 이상의 빔 추적 후보 기지국 중 적어도 하나의 빔 추적 타겟 기지국을 결정하고, 상기 빔 추적 타겟 기지국에 관련된 상향링크 빔 추적 정보를 상기 단말에게 전달하는 과정과, 상기 빔 추적 타겟 기지국으로 상기 단말에 대한 상향링크 빔 훈련신호의 송신 정보를 전달하는 과정과, 상기 빔 추적 타겟 기지국으로부터 상기 단말에 대해 결정된 최적의 단말 송신 빔에 대한 정보를 수신하고, 상기 최적의 단말 송신 빔에 대한 정보를 상기 단말에게로 전달하는 과정을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 방법은; 빔포밍 기반 셀룰러 시스템의 상향링크 빔 추적 방법에 있어서, 단말의 서빙 기지국으로부터 상기 단말이 주기적으로 전송하고 있는 주기적 RACH 정보를 인접 기지국에 의해 수신하는 과정과, 상기 주기적 RACH 정보를 기반으로 상기 단말로부터 전송되는 주기적 RACH 시퀀스를 검출하고, 상기 인접 기지국의 상향링크 빔 추적 정보를 상기 서빙 기지국으로 전송하는 과정과, 상기 서빙 기지국으로부터 상기 단말에 대한 상향링크 빔 훈련신호의 송신 정보를 수신하는 과정과, 상기 송신 정보에 근거하여 상기 단말의 상향링크 빔 훈련신호를 검출하여 상기 단말에 대한 최적의 단말 송신 빔을 결정하는 과정과, 상기 최적의 단말 송신 빔에 대한 정보를 상기 서빙 기지국으로 전달하는 과정을 포함한다.
본 발명의 일 실실예에 따른 장치는; 빔포밍 기반 셀룰러 시스템의 상향링크 빔 추적을 지원하는 단말 장치에 있어서, 서빙 기지국 및 인접 기지국들의 신호 품질을 담은 측정 보고를 상기 서빙 기지국으로 전송하고, 상기 서빙 기지국으로부터 적어도 하나의 빔 추적 타겟 기지국에 대한 상향링크 빔 추적 정보를 수신하고, 상기 상향링크 빔 추적 정보를 기반으로 상기 빔 추적 타겟 기지국을 위한 상향링크 빔 훈련신호를 전송하는 송수신기와, 상기 서빙 기지국으로부터 상기 빔 추적 타겟 기지국의 최적 단말 송신 빔에 대한 정보를 수신하고 저장하는 제어기를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 장치는; 빔포밍 기반 셀룰러 시스템의 상향링크 빔 추적을 지원하는 기지국 장치에 있어서, 서빙 기지국 및 인접 기지국들의 신호 품질을 담은 측정 보고를 단말로부터 수신하고, 빔 추적 후보 기지국에게 상기 단말의 주기적 RACH 정보를 전달하고, 상기 하나 혹은 그 이상의 빔 추적 후보 기지국 중 적어도 하나의 빔 추적 후보 기지국으로부터 상향링크 빔 추적 정보를 수신하고, 빔 추적 타겟 기지국에 관련된 상향링크 빔 추적 정보를 상기 단말에게 전달하고, 상기 빔 추적 타겟 기지국으로 상기 단말에 대한 상향링크 빔 훈련신호의 송신 정보를 전달하고, 상기 빔 추적 타겟 기지국으로부터 상기 단말에 대해 결정된 최적의 단말 송신 빔에 대한 정보를 수신하고, 상기 최적의 단말 송신 빔에 대한 정보를 상기 단말에게로 전달하는 송수신기와, 상기 측정 보고를 기반으로 상기 인접 기지국들 중 상향링크 빔 추정이 필요하다고 판단되는 하나 혹은 그 이상의 상기 빔 추적 후보 기지국을 결정하고, 기 상향링크 빔 추적 정보를 전송한 하나 혹은 그 이상의 빔 추적 후보 기지국 중 적어도 하나의 상기 빔 추적 타겟 기지국을 결정하는 제어기를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 장치는; 빔포밍 기반 셀룰러 시스템의 상향링크 빔 추적을 지원하는 기지국 장치에 있어서, 단말의 서빙 기지국으로부터 상기 단말이 주기적으로 전송하고 있는 주기적 RACH 정보를 수신하고, 상기 주기적 RACH 정보를 기반으로 상기 단말로부터 전송되는 주기적 RACH 시퀀스를 검출하고, 인접 기지국의 상향링크 빔 추적 정보를 상기 서빙 기지국으로 전송하고, 상기 서빙 기지국으로부터 상기 단말에 대한 상향링크 빔 훈련신호의 송신 정보를 수신하고, 상기 단말에 대한 최적의 단말 송신 빔에 대한 정보를 상기 서빙 기지국으로 전달하는 송수신기와, 상기 송신 정보에 근거하여 상기 단말의 상향링크 빔 훈련신호를 검출하여 상기 단말에 대한 최적의 단말 송신 빔을 결정하는 제어기를 포함한다.
도 1은 본 발명이 적용되는 빔포밍 기반 셀룰러 시스템의 일 예를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 빔포밍 기반의 셀룰러 시스템에서 사용될 수 있는 프레임 구조를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 인접 기지국에 대한 상향링크 빔 추적 절차를 나타낸 메시지 흐름도이다.
도 4a 내지 도 4i는 본 발명의 일 실시예에 따른 인접 기지국에 대한 상향링크 빔 추적의 흐름을 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 단말의 동작을 나타낸 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 서빙 기지국의 동작을 나타낸 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 인접 기지국의 동작을 나타낸 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 기지국의 구조를 도시한 블록도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 기지국 송신 모뎀의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 기지국 수신 모뎀의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 단말의 구조를 도시한 블록도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 단말 송신 모뎀의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 단말 수신 모뎀의 구성을 나타낸 것이다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명이 적용되는 빔포밍 기반 셀룰러 시스템의 일 예를 도시한 것이다.
도 1을 참조하면, 기지국(Base Station: BS)(110)은 어레이 안테나로 구성된 송신 안테나를 사용하여 셀 내의 단말(Mobile Station: MS)들(120,130)을 서비스할 수 있다. 기지국(110)은 송신 안테나의 방향(혹은 채널)별 이득값들을 조절하여, 스케줄된 적어도 하나의 단말(120,130)을 위한 빔을 형성한다. 도시된 예에서 단말#1(120)은 기지국(110)의 빔#1(112)을 할당받으며, 기지국(110)으로 향하는 빔(122)을 형성할 수 있다. 즉 단말#1(120)이 장애물로 인해 기지국(110)의 가시선(Line Of Sight) 상에 있지 않더라도 기지국(110)은 빔포밍을 통해 단말#1(120)에게 요구된 서비스품질(Quality of Service: QoS)의 서비스를 제공할 수 있다. 이와 유사하게 단말#2(130)은 기지국(110)의 빔#6(114)을 할당받으며, 기지국(110)으로 향하는 빔(132)을 형성할 수 있다. 기지국(110)은 빔 조합(114,132)을 사용하여 단말#2(130)과 통신을 수행한다.
도시하지 않을 것이나, 기지국(110)으로부터 단말(120,130)의 방향으로 향하는 하향링크(Downlink: DL)에 대한 기지국-단말 빔 조합과, 단말(120,130)로부터 기지국(110)으로 향하는 상향링크(Uplink: UL)에 대한 단말-기지국 빔 조합은 상호간에 독립적으로 설정 및 형성될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 빔포밍 기반의 셀룰러 시스템에서 사용될 수 있는 프레임 구조를 나타낸 것이다.
도 2를 참조하면, 무선 프레임은 복수의 서브프레임들(200)으로 분할되며, 시간분할 이중화(Time Division Duplex: TDD) 시스템에서 각 서브프레임(200)은 하향링크 구간(202)과 상향링크 구간(204)으로 구분된다. 각 서브프레임(200)은 20개의 슬롯들로 나뉘어질 수 있으며, 각 슬롯은 하향링크와 상향링크의 특정 채널로 할당될 수 있다.
동기/방송채널(Synchronous/Broadcast Channel: Sync/BCH) 슬롯(212)은 무선 프레임 내 첫번째 서브프레임의 특정 위치에 배치되어, 단말의 하향링크 동기 및 셀 탐색을 위해 사용된다. 제어 슬롯(Control slot)(210)은 초기 랜덤 액세스(initial Random Access) 과정에서 정의된 RAR(Random Access Response) 정보와 같은 하향링크 제어 정보를 운반하거나, 상향링크 제어 정보를 운반한다. 빔 측정(Beam Measurement: BM) 슬롯(216)은 최적의 하향링크 빔 조합(기지국의 최적 송신빔 및 단말의 최적 수신빔) 및 하향링크 신호 품질 등을 추정하거나, 최적의 상향링크 빔 조합(기지국의 최적 수신 빔 및 단말의 최적 송신빔) 및 상향링크 데이터 전송에 필요한 정보를 추정하는데 사용될 수 있도록 하향링크/상향링크 빔 훈련신호를 운반한다. RACH(Random Access Channel) 슬롯(214)은 단말의 초기 접속 및 단말의 접속 후에는 주기적인 상향링크 시간 동기(Timing Synchronization)을 위한 TA(Timing Advance) 정보의 획득을 위해 사용된다. 데이터 슬롯(218)은 기지국과 단말간 하향링크 데이터 혹은 상향링크 데이터를 운반한다.
초기 접속을 위한 동기/방송채널 슬롯(212), 하향링크 최적 빔 조합을 결정하기 위한 DL BM 슬롯(216), 셀 공통 제어 정보를 포함하는 DL 제어 슬롯(210)은 셀 내 모든 단말을 대상으로 하는 신호를 운반하기 때문에, 기지국은 송신 빔을 심볼, 슬롯, 또는 프레임 단위로 할당하고, 할당 단위 별로 빔을 변경하면서 신호를 송신한다. 기지국과 마찬가지로, 단말은 초기 접속을 위해 전송하는 RACH 슬롯(214), 상향링크 최적 빔 조합을 결정하기 위한 UL BM 슬롯(216), 상향링크 최적 빔 조합이 결정되기 전 단말의 상향링크 제어 정보를 운반하는 UL 제어 슬롯(210)에 대해, 단말이 송신 빔을 심볼, 슬롯, 또는 프레임 단위로 할당하고, 할당 단위 별로 빔을 변경하면서 신호를 송신한다.
하향링크 동기/방송채널 슬롯(212) 및 상향링크 RACH 슬롯(214)은 단말이 네트워크 접속하기 전에도 수신해야 하는 공용(common) 신호를 운반하고, DL BM 및 UL BM 슬롯(216)은 단말이 네트워크에 접속한 후 기지국과 단말간의 최적 송수신 빔을 추정하기 위해 사용되는 전용(dedicated) 신호를 운반할 수 있다.
단말은 서빙 기지국과 인접 기지국이 전송하는 하향링크 빔 훈련 신호를 이용하여 하향링크 신호 품질을 측정하고, 이를 바탕으로 핸드오버를 판단할 수 있다. 단말이 서빙 기지국으로부터 측정한 신호 품질을 MS, 단말이 인접 기지국으로부터 측정한 신호 품질을 MT라고 할 때, 핸드오버를 위한 조건은 MT > MS + a와 같이 나타낼 수 있다. 여기서 a는 미리 정해지는 히스테리시스(Hysteresis)를 나타낸다. 상기 조건을 만족하는 단말은 핸드오버를 수행하게 된다.
단말은 인접 기지국들 중 하향링크 신호 품질 MT가 가장 큰 타겟 기지국을 찾고, 서빙 기지국을 통해 타겟 기지국에게 핸드오버 요청(Handover Request) 메시지를 전송하며, 이에 대한 응답으로 핸드오버 명령(Handover Command) 메시지를 수신한다. 핸드오버 명령 메시지를 수신한 단말은 서빙 기지국으로부터 데이터 수신을 중단하고, RACH 슬롯(214)을 통해 RACH 신호를 전송하여 타겟 기지국으로의 네트워크 진입(network entry)을 시도한다. 빔포밍 기반의 셀룰러 시스템에서 신호의 송/수신은 단말 송신 빔의 송신 각(Angle of Departure)과 기지국 수신 빔의 수신 각(Angle of Arrival)이 동일할 때 최대의 신호 세기를 가진다. 따라서, RACH 신호를 전송한 이후 타겟 기지국으로부터 RAR(Random Access Response)을 수신하지 못하면, 단말은 단말 송신 빔을 변경하면서 RACH 신호를 재전송하고, 타겟 기지국은 기지국 수신 빔을 변경하면서 RACH 신호를 수신해야 한다.
그러면 RACH 전송에 소요되는 최대 시간은 단말의 빔 개수와 기지국의 빔 개수의 조합으로 나타낼 수 있으며, 최대 Nb * Nb * 5ms의 시간이 소요될 수 있다. 일반적으로 기지국은 일정 신호 세기 이상으로 RACH 신호를 수신하면 RACH가 검출되었다고 판단하므로, 단말이 RACH의 응답(즉 RAR)을 수신하였다 하더라도 그에 사용된 상향링크 빔 조합이 반드시 최적의 빔 조합이 되는 것은 아니다. 따라서 단말은 상향링크 빔 훈련 신호를 UL BM 슬롯을 통해 전송하여 기지국과 단말간의 상향링크 최적 빔을 결정하여야 한다. 타겟 기지국으로부터 RAR을 수신한 단말은 RACH 신호의 전송을 중단하고, 상향링크 최적 빔을 추정하기 위해 상향링크 빔 훈련 신호를 전송한다. 상향링크 빔 훈련 신호의 송수신은, RACH 슬롯과 마찬가지로 단말의 송신빔을 변경하면서 또한 기지국의 수신빔을 변경하면서 모든 빔 조합에 대해 신호품질의 측정하는 동작을 포함하여야 하므로, 큰 지연이 발생한다.
하지만 핸드오버가 결정되어 단말이 RACH 신호를 전송하면서부터 UL BM 슬롯을 통해 단말의 최적 송/수신 빔을 결정하기까지 단말은 기지국과 데이터를 송/수신할 수 없다. 따라서, 상향링크 최적 빔의 추정을 위해 소요되는 지연은 기지국과 단말의 통신을 단절시킨다.
이러한 통신 단절을 피하기 위해서는 큰 지연이 필요한 RACH의 전송부터 상향링크 빔 결정까지의 과정을 단축할 필요가 있다. 아날로그 빔포밍 시스템에서 빔 스위칭에 의한 지연은 물리적으로 단축될 수 없다. 따라서 후술되는 본 발명의 실시예들에서는 단말이 핸드오버 결정 이전에 미리 핸드오버 후보인 타겟 기지국을 결정하고, 상기 핸드오버 후보인 타겟 기지국에 대해 상향링크 송신 빔을 추적하고 결정한다. 단말이 핸드오버 후보 타겟 기지국에 대한 상향링크 빔을 미리 결정함으로써, 핸드오버 시 RACH 슬롯의 전송에 소요되는 시간을 최소화하고, 상향링크 빔 결정 과정을 생략할 수 있다.
이하 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세하게 설명한다.
빔포밍 기술은 다수의 안테나를 이용하여 특정한 방향으로 전파의 서비스 영역을 집중시킬 수 있도록 하는 기술로서, 특정한 방향 이외의 방향으로는 신호가 거의 송신되지 않는 송신 빔포밍과, 특정한 방향 이외의 방향에서 신호가 거의 수신되지 않는 수신 빔포밍을 포함한다. 따라서, 빔포밍 기술에서는 기지국과 단말간에 복수개의 송/수신 빔 조합 중 최적의 하향링크 빔 조합(기지국의 최적 송신 빔, 단말의 최적 수신 빔) 및 상향링크 빔 조합(기지국의 최적 수신 빔, 단말의 최적 송신 빔)을 찾는 것이 가장 중요하다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 인접 기지국에 대한 상향링크 빔 추적 절차를 나타낸 메시지 흐름도이다.
도 3을 참조하면, 과정 302에서 단말은 서빙 기지국과 데이터를 송수신하고 있을 수 있으며, 데이터 송수신 도중 과정 304에서와 같이 주기적 RACH 송신을 수행할 수 있다.
블록 306은 하향링크 측정을 위한 절차로서, 과정 308 내지 314로 구성된다.
과정 308에서 서빙 기지국은 미리 정해지는 주기 및/또는 자원을 사용하여 하향링크 측정에 사용되는 신호(기준 신호, 파일럿 신호, 프리앰블 신호, 비컨 신호 등)를 전송한다. 마찬가지로 과정 310에서 인접 기지국 또한 하향링크 측정에 사용되는 신호를 전송한다. 상기 하향링크 측정에 사용되는 신호는 앞서 설명한 DL BM 슬롯의 신호가 될 수 있다. 과정 312에서 단말은 기지국이 전송하는 DL BM 슬롯의 신호를 이용하여 하향링크 신호 측정을 수행한다. 다른 실시예로서 단말은 DL BM 슬롯 또는 DL 동기/방송채널 슬롯을 이용하여 서빙 기지국 및 인접 기지국의 하향링크 신호 품질을 측정할 수 있다.
과정 314에서 단말은 인접 기지국에 대한 상향링크 빔 추정 및 추적이 필요한 지를 판단한다. 구체적으로 단말은 인접 기지국으로부터 측정한 신호 품질과 서빙 기지국으로부터 측정한 신호 품질을 비교하여, 인접 기지국의 신호 품질이 서빙 기지국의 신호 품질 - b 보다 크면, 해당 인접 기지국에 대한 상향링크 빔 추적이 필요한 것으로 판단한다.(MT > MS - b) 여기서 b는 빔 추적을 위한 히스테리시스를 나타낸다. 상기와 같은 상향링크 빔 추적의 조건을 사용함으로써, 서빙 기지국과 아주 좋은 채널로 통신하고 있는 단말에서 인접 기지국의 상향링크 빔 추적으로 인한 불필요한 오버헤드가 발생하는 것을 차단할 수 있다. 과정 314에서 단말은 상향링크 빔 추적을 위한 조건을 만족하는 하나 혹은 그 이상의 인접 기지국들을 검출하고, 검출된 각 인접 기지국에 대해 하기의 과정들을 수행할 수 있다.
과정 316에서 단말은 서빙 기지국에게 하향링크 신호 측정에 대한 결과를 보고한다. 상기 측정 보고는 과정 314에서 상향링크 빔 추적을 위한 조건을 만족하는 것으로 검출된 하나 혹은 그 이상의 인접 기지국에 대한 정보를 포함한다. 상기 하나 혹은 그 이상의 인접 기지국에 대응하는 셀 아이디는 하향링크 신호 세기가 큰 순서대로 오름차순되어 보고될 수 있다. 즉, 서빙 기지국은 단말이 보고한 상향링크 채널들을 MSB(Most Significant Bit)부터 디코딩하여 단말의 하향링크 신호품질이 센 순서의 인접 기지국들을 판단할 수 있다.
과정 318에서 서빙 기지국은 단말의 인접 기지국에 대한 상향링크 빔 추적을 결정한다. 구체적으로 서빙 기지국은 신호 품질이 좋은 순서대로 나열된 인접 기지국들의 정보(즉 셀 아이디)가 포함된 측정 보고 메시지를 기반으로, 단말이 상향링크 빔 추적을 수행할 하나 또는 다수의 인접 기지국을 선택한다. 서빙 기지국은 단말이 전송한 하나 또는 다수의 인접 기지국들 중 하나의 기지국을 빔 추적의 후보 기지국으로 선택하거나, 단말이 전송한 하나 혹은 다수의 기지국 중 적어도 일부를 빔 추적의 후보 기지국으로 선택할 수 있다.
블록 320은 인접 기지국에 대한 상향링크 빔 추적 절차를 나타낸 것으로서, 과정 330 내지 338로 구성된다.
과정 330에서 서빙 기지국은 상기 과정 318에서 선택한 빔 추적 후보 기지국들에게 단말이 주기적으로 전송하는 RACH 시퀀스의 ID에 대한 정보를 전송한다. 즉, 서빙 기지국과 통신하고 있는 단말은 상향링크 동기(uplink synchronization)을 위한 TA 정보를 서빙 기지국으로부터 전송받기 위하여, 일정 주기로 서빙 기지국에 주기적 RACH 시퀀스를 전송한다. 이러한 주기적 RACH는 무-경쟁(contention-free) 기반으로 운용되기 때문에, 인접 기지국은 RACH 시퀀스 ID를 알지 못한다. 하지만, 서빙 기지국은 빔 추적 후보 기지국들에게 단말이 전송하는 주기적 RACH 시퀀스의 ID를 알려줌으로써, 빔 추적 후보 기지국들이 단말이 전송하는 주기적 RACH 시퀀스를 검출할 수 있도록 한다. 인접 기지국에 대한 상향링크 빔 추적 절차가 진행되는 도중에도 과정 332 및 과정 334와 같이 서빙 기지국과 단말은 데이터의 송수신과 주기적 RACH 절차를 진행할 수 있다. 단말이 주기적 RACH 절차를 통해 송신하는 주기적 RACH 시퀀스에 대한 정보(ID)를 인지한 빔 추적 후보 기지국들은 단말이 송신하는 주기적 RACH 시퀀스를 검출할 수 있다.
과정 336에서 빔 추적 후보 기지국은 단말의 주기적 RACH 시퀀스를 검출하고, 서빙 기지국에게 상기 주기적 RACH 시퀀스의 검출에 대한 응답 메시지를 전송한다. 상기 응답 메시지는, 상향링크 빔 추적을 위한 RA 응답으로서, 상기 응답 메시지를 송신하는 기지국의 식별을 위한 셀 아이디와, 상향링크 동기를 위한 TA 정보 및 단말이 상향링크 빔 훈련신호를 전송하는데 사용할 적어도 하나의 파라미터를 포함한다.
빔 추적 후보 기지국이 단말이 전송한 RACH 시퀀스를 검출하였더라도, 단말과 데이터를 송/수신하는데 사용될 최적 빔은 아직 결정된 것이 아니다. 이는 통상적으로 기지국은 일정 신호 세기 이상으로 RACH 시퀀스가 수신되면 RACH를 검출했다고 판단하기 때문에, RACH를 수신할 수 있는 상향링크 빔 조합은 상향링크 제어 채널의 송/수신에는 사용될 수 있지만, 반드시 데이터의 송/수신에 사용될 수 있는 것은 아니기 때문이다. 따라서, 빔 추적 후보 기지국이 데이터를 송/수신할 최적 빔을 추정할 수 있도록 단말은 상향링크 빔 훈련신호를 전송해야 한다. 상향링크 빔 훈련신호는 전용(dedicate) 신호이기 때문에 각 기지국 별로 다르게 운용될 수 있다. 즉, 상향링크 빔 훈련신호의 전송을 위한 파라미터들은 상향링크 빔 훈련신호가 전송되는 주파수 대역, 시간 또는 코드 인덱스를 나타낼 수 있기 때문에 단말에게 필수적으로 전달되어야 한다.
서빙 기지국은 과정 336의 응답 메시지에 응답하여, 상기 응답 메시지를 전송한 기지국들 중, 단말에게 최적인 하나 혹은 그 이상의 기지국을 빔 추적 타겟 기지국으로 선택한다. 일 실시예로서, 응답 메시지를 전송한 빔 추적 후보 기지국들 중, 단말이 보고한 신호 품질이 가장 우수한 기지국이 빔 추적 타겟 기지국으로 선택될 수 있다.
과정 338에서 서빙 기지국은 빔 추적 타겟 기지국으로부터 수신한 응답 메시지를 단말에게 전달한다. 상기 응답 메시지는 빔 추적 타겟 기지국의 아이디, 상향링크 동기를 위한 TA 정보, 상향링크 빔 훈련신호의 전송을 위한 파라미터들 중 적어도 하나를 포함한다. 빔 추적 타겟 기지국이 결정되는 도중에도 과정 340과 같이 서빙 기지국과 단말은 데이터의 송수신을 계속하여 진행할 수 있다.
블록 342는 빔 추적 타겟 기지국을 위한 상향링크 빔 추적 절차를 나타낸 것으로서, 과정 344 내지 350으로 구성된다.
과정 344에서 서빙 기지국은 빔 추적 타겟 기지국에게 단말의 상향링크 빔 훈련신호에 대한 정보를 전달하며, 과정 346에서 단말은 상기 상향링크 빔 훈련신호에 대한 정보에 기반하여 UL BM 슬롯을 통해 상향링크 빔 훈련신호를 전송한다. 상기 상향링크 빔 훈련신호에 대한 정보는 상향링크 빔 훈련 신호가 전송되는 시간(즉 슬롯의 위치)에 대한 정보를 포함할 수 있다.
단말의 송신 전력이 충분할 경우, 단말은 서빙 기지국 및 빔 추적 타겟 기지국에 전송할 상향링크 빔 훈련신호들을 UL BM 슬롯에 다중화(Multiplexing)하여 전송할 수 있다. 다중화 기법으로는, 주파수 분할 다중화, 시간 분할 다중화, 또는 코드 분할 다중화가 사용될 수 있다. 하지만 실제 통신 환경에서 단말의 송신 전력은 제한되어 있기 때문에 서빙 기지국과 빔 추적 타겟 기지국을 위한 UL BM 슬롯들을 구분할 수 있다. 일 실시예로서 단말은 짝수번째 서브프레임의 UL BM 슬롯에서는 서빙 기지국을 위한 상향링크 빔 훈련신호를 전송하며, 홀수번째 서브프레임의 UL BM 슬롯에서는 빔 추적 타겟 기지국을 위한 상향링크 빔 훈련신호를 전송할 수 있다. TA가 적용된 전용 상향링크 빔 훈련신호는 해당하는 기지국에 의해서만 온전히 수신될 수 있으며, 해당 기지국은 자신의 전용 상향링크 빔 훈련신호로부터 최적의 상향링크 빔 조합을 추정할 수 있다.
과정 348에서 빔 추적 타겟 기지국은 상향링크 빔 훈련신호의 측정 결과로부터 단말의 최적 상향링크 송신 빔 및 상향링크 수신 빔을 추정하며, 상기 빔 조합에 대한 정보를 서빙 기지국으로 전달한다. 일 실시예로서 빔 추적 타겟 기지국은 추정한 단말의 상향링크 최적 송신 빔에 대한 정보만을 서빙 기지국으로 전송할 수 있다.
과정 350에서 서빙 기지국은 빔 추적 타겟 기지국으로부터 수신한 단말의 상향링크 최적 송신 빔에 대한 정보를 단말에게 전달한다. 이와 같은 절차를 통해 단말은 서빙 기지국과 통신이 단절되지 않으면서, 빔 추적 타겟 기지국에 대한 상향링크 최적 송신 빔에 대한 정보를 획득할 수 있다. 이후 핸드오버가 결정되기까지 과정 352와 같이 서빙 기지국과 단말은 데이터 송수신을 계속할 수 있다.
단말은 해당 빔 추적 타겟 기지국에 대한 상향링크 최적 송신 빔에 대한 정보를 관리한다. 단말은 하나 혹은 그 이상의 빔 추적 타겟 기지국에 대한 상향링크 최적 송신 빔을 관리할 수 있다. 관리되고 있는 하나 혹은 그 이상의 빔 추적 타겟 기지국 중 어느 하나가 핸드오버 타겟 기지국이 되면, 단말은 해당하는 상향링크 최적 송신 빔에 대한 정보에 근거하여 상기 핸드오버 타겟 기지국으로 핸드오버 관련 신호를 송신할 수 있다.
도 4a 내지 도 4i는 본 발명의 일 실시예에 따른 인접 기지국에 대한 상향링크 빔 추적의 흐름을 나타낸 것이다.
도 4a를 참조하면, 단말(400)은 서빙 기지국(410)으로부터 송출되는 하향링크 신호에 대한 신호 품질 MS(402)를 측정하며, 또한 주변의 인접 기지국들(412)로부터 송출되는 하향링크 신호에 대한 신호 품질 MT(404)를 측정한다. 도시된 예에서 인접 기지국 i(412)에 대해 측정된 신호 품질은 MT(i)이다.
도 4b를 참조하면, 단말(400)은 각 인접 기지국(412)에 대해 상향링크 빔 추정이 필요한지를 판단한다. 즉 단말은 상향링크 빔 추정을 위한 조건식 MT(i) > MS - b가 만족되는 인접 기지국 i(412)에 대해 상향링크 빔 추정이 필요한 것으로 판정한다. 여기서 빔 추적을 위한 히스테리시스 b는 미리 정해지거나 서빙 기지국으로부터 시그널링될 수 있다.
도 4c를 참조하면, 단말(400)은 상기 조건식을 만족하는 적어도 하나의 인접 기지국(412)에 대한 식별 정보 및/또는 신호 품질 정보를 포함하는 측정 보고(420)를 서빙 기지국(410)으로 보고한다. 상기 측정 보고(420)는 상기 조건식을 만족하는 적어도 하나의 인접 기지국(412)의 셀 아이디들을 신호 품질의 오름 차순으로 정렬하여 포함할 수 있다. 그러면 서빙 기지국(410)은 상기 측정 보고(420)를 기반으로 상위의 신호 품질을 가지는 하나 혹은 그 이상의 인접 기지국(412)을 빔 추적 후보 기지국으로 결정한다.
다른 실시예로서 단말(400)은 상기 조건식의 판단 없이 감지된 모든(혹은 소정 개수의) 인접 기지국들의 신호 품질을 측정 보고에 담아 서빙 기지국(410)으로 전송할 수 있으며, 서빙 기지국(410)은 소정 임계값 이상의 신호 품질을 가지는 하나 혹은 그 이상의 인접 기지국(412)을 빔 추적 후보 기지국으로 결정할 수 있다.
도 4d를 참조하면, 서빙 기지국(410)은 빔 추적 후보 기지국(414)에게 단말(400)이 주기적으로 전송하고 있는 주기적 RACH의 시퀀스 ID에 대한 정보를 담은 상향링크 빔 추적 RA 통지 메시지(424)를 전달한다. 단말(400)은 주기적 RACH의 전송 주기마다 송신 빔을 변경하면서 주기적 RACH의 시퀀스를 전송한다. 빔 추적 후보 기지국(414)은 상기 상향링크 빔 추적 RA 통지 메시지(424)에 포함된 정보를 기반으로, 단말(400)로부터 송출되는 주기적 RACH의 시퀀스를 검출할 수 있다.
도 4e를 참조하면, 빔 추적 후보 기지국(414)은 단말(400)로부터 송출되는 주기적 RACH의 시퀀스를 검출하고, 서빙 기지국(410)에게 이를 알리는 상향링크 빔 추적 RA 응답 메시지(426)를 전달한다. 상기 상향링크 빔 추적 RA 응답 메시지(426)는, 빔 추적 후보 기지국(414)의 TA 정보 및 상향링크 빔 훈련신호의 전송을 위한 적어도 하나의 상향링크 빔 측정(UL BM) 파라미터를 포함한다. 상기 상향링크 빔 측정 파라미터는, 일 예로서 상향링크 빔 훈련신호의 코드 분할을 위한 시퀀스 식별자, 혹은 상기 상향링크 빔 훈련신호의 전송을 위한 주파수/시간 자원을 지시한다. 서빙 기지국(410)은 상향링크 빔 추적 RA 응답 메시지(426)를 전달한 적어도 하나의 빔 추적 후보 기지국(414) 중에서 하나 혹은 그 이상의 빔 추적 타겟 기지국을 선택한다. 일 실시예로서 서빙 기지국(410)은 도 4c의 측정 보고를 통해 보고된 신호 품질들을 기반으로 가장 우수한 신호 품질을 가지는 적어도 하나의 인접 기지국을 빔 추적 타겟 기지국으로 선택할 수 있다.
도 4f를 참조하면, 서빙 기지국(410)은 빔 추적 타겟 기지국(416)의 셀 식별자와, 상향링크 빔 훈련신호의 전송을 위한 파라미터들 및 TA 정보를 담은 상향링크 빔 추적 RA 응답 메시지(428)를 단말(400)에게 전달한다.
도 4g를 참조하면, 서빙 기지국(410)은 단말(400)이 상향링크 빔 훈련신호를 전송하는 UL BM 슬롯의 타이밍 정보를 포함한 상향링크 빔 추적 통지 메시지(430)를 빔 추적 타겟 기지국(416)에게 전송한다. 단말(400)은 서빙 기지국(410)과 빔 추적 타겟 기지국(416)을 위한 상향링크 빔 훈련신호들을 하나의 UL BM 슬롯에서 다중화하여 전송하거나, 혹은 서로 다른 UL BM 슬롯들에서 전송할 수 있다. 각 기지국(410,416)을 위한 상향링크 빔 훈련신호는, 해당하는 기지국의 TA 정보에 따라 시간 정렬(timing advance)하여 전송된다. 빔 추적 타겟 기지국(416)은 단말(400)로부터의 상향링크 빔 훈련신호를 이용하여 최적의 기지국 수신 빔과 단말 송신 빔을 추정할 수 있다.
도 4h를 참조하면, 빔 추적 타겟 기지국(416)은 단말(400)에 대해 결정된 최적의 단말 송신 빔에 대한 정보를 상향링크 빔 추적 응답 메시지(434)에 담아 서빙 기지국(410)으로 보고한다.
도 4i를 참조하면, 서빙 기지국(410)은 빔 추적 타겟 기지국(416)이 추정한 단말(400)의 최적 송신 빔에 대한 정보를 담은 상향링크 빔 추적 응답 메시지(436)을 단말(400)으로 전달한다. 상기 정보는 빔 추적 타겟 기지국(416)의 식별 정보인 셀 아이디와 함께 단말(400)으로 전달될 수 있다. 단말(400)은 빔 추적 타겟 기지국(416)에 대해 상향링크의 최적 송신 빔을 관리하고, 추후 핸드오버의 진행시에 사용한다.
이상과 같이 단말(400)은 도 4b의 상향링크 빔 추정을 위한 조건식을 만족하는 각 빔 추적 타겟 기지국에게 상향링크 빔 훈련신호를 주기적으로 전송하고, 해당 빔 추적 타겟 기지국의 최적 단말 송신 빔을 지시하는 응답을 서빙 기지국(410)을 통해 수신한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 단말의 동작을 나타낸 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 과정 505에서 단말은 서빙 기지국 및 인접 기지국들로부터 송출되는 하향링크 신호를 기반으로 각 기지국의 신호 품질을 측정하고 상기 측정된 신호 품질을 담은 측정 보고를 서빙 기지국으로 보고한다. 이때 단말은 소정 조건식을 만족하는 신호 품질에 대한 정보 만을 상기 측정 보고에 담아 보고할 수 있다. 상기 소정 조건식은 일 예로 MT(i) > MS - b 이다.
과정 510에서 단말은 서빙 기지국으로부터 적어도 하나의 빔 추적 타겟 기지국에 대한 상향링크 빔 추적 정보를 수신한다. 상기 상향링크 빔 추적 정보는 해당 빔 추적 타겟 기지국의 셀 식별자와 상향링크 빔 훈련신호의 전송을 위한 파라미터 및 TA 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
과정 515에서 단말은 상기 상향링크 빔 추적 정보를 기반으로 상기 빔 추적 타겟 기지국을 위한 상향링크 빔 훈련신호를 전송한다. 과정 520에서 단말은 서빙 기지국으로부터 상기 빔 추적 타겟 기지국의 최적 단말 송신 빔에 대한 정보를 수신하고 저장한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 서빙 기지국의 동작을 나타낸 흐름도이다.
도 6을 참조하면, 과정 605에서 서빙 기지국은 단말로부터 인접 기지국들 혹은 상향링크 빔 추정이 필요하다고 판단된 인접 기지국들에 대한 신호 품질을 포함하는 측정 보고를 수신한다. 과정 610에서 서빙 기지국은 상기 측정 보고를 기반으로 보고된 인접 기지국들 중 하나 혹은 그 이상의 빔 추적 후보 기지국을 결정하며, 상기 결정된 빔 추적 후보 기지국에게 단말의 주기적 RACH 정보를 전달한다. 상기 주기적 RACH 정보는 단말이 주기적으로 전송하고 있는 RACH 시퀀스 ID를 의미한다.
과정 615에서 서빙 기지국은 상기 결정된 하나 혹은 그 이상의 빔 추적 후보 기지국 중 적어도 일부의 빔 추적 후보 기지국으로부터 상향링크 빔 훈련신호의 전송에 필요한 TA 정보 및 상향링크 빔 측정 파라미터를 수신한다. 과정 620에서 서빙 기지국은 상기 상향링크 빔 측정 파라미터를 전송한 하나 혹은 그 이상의 빔 추적 후보 기지국 중 적어도 하나의 빔 추적 타겟 기지국을 결정하고, 상기 빔 추적 타겟 기지국에 관련된 TA 정보 및 상향링크 빔 측정 파라미터를 단말에게 전달한다.
과정 625에서 서빙 기지국은 상기 빔 추적 타겟 기지국으로 단말에 대한 상향링크 빔 훈련신호의 송신 정보를 전달한다. 상기 상향링크 빔 훈련신호의 송신 정보는 단말이 상향링크 빔 훈련신호를 전송하는 UL BM 슬롯의 타이밍 정보를 의미한다. 과정 630에서 서빙 기지국은 상기 빔 추적 타겟 기지국이 단말에 대해 결정한 최적의 단말 송신 빔에 대한 정보를 수신하고, 과정 635에서 상기 최적의 단말 송신 빔에 대한 정보를 단말에게로 전달한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 인접 기지국의 동작을 나타낸 흐름도이다.
도 7을 참조하면, 과정 705에서 인접 기지국은 단말의 서빙 기지국으로부터 상기 단말이 주기적으로 전송하고 있는 주기적 RACH 시퀀스에 대한 정보를 수신한다. 과정 710에서 인접 기지국은 상기 정보를 기반으로 단말로부터 전송되는 주기적 RACH 시퀀스를 검출하고, 과정 715에서 인접 기지국의 TA 정보 및 상향링크 훈련신호의 전송을 위한 파라미터를 서빙 기지국으로 전송한다.
과정 720에서 인접 기지국은 서빙 기지국으로부터 단말이 상향링크 빔 훈련신호를 전송하는 타이밍 정보를 수신하고, 과정 725에서 상기 타이밍 정보에 근거하여 단말의 상향링크 빔 훈련신호를 검출하여 상기 단말에 대한 최적의 단말 송신 빔을 결정한다. 과정 730에서 인접 기지국은 상기 최적의 단말 송신 빔에 대한 정보를 서빙 기지국으로 전달하여, 단말이 인접 기지국으로의 핸드오버를 수행하게 될 경우에 상기 정보를 활용할 수 있도록 한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 기지국의 구조를 도시한 블록도이다.
도 8을 참조하면, 송신 모뎀(Transmitter Modem)(805)은 제어 및 데이터 슬롯의 신호를 생성하고, 상기 생성된 신호는 송신 RF(Radio Frequency unit)(810)을 거쳐 안테나(815)을 통해 송신된다. 안테나(815)을 통해 수신한 신호는 수신 RF(820)을 거쳐 수신 모뎀(Receiver Modem)(825)에 전달된다. 제어부(Controller)(830)는 송신 모뎀(805)에서 제어 슬롯의 신호를 생성할지 또는 데이터 슬롯의 신호를 생성할지를 결정하며, 수신 모뎀(825)에서 추정한 정보를 이용하여 송신 신호 및 빔을 결정하여 빔 매핑부(Beam Mapper)(835)로 전달한다. 빔 매핑부(835)는 제어부(830)를 통해 전달된 빔 정보를 이용하여 송신 및 수신 신호에 맞는 빔을 생성하도록 송신 및 수신 RF(810,820)를 제어한다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 기지국 송신 모뎀(805)의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 9를 참조하면, SS/BCH 슬롯 송신부(905)는 BCH 식별자 및 셀 식별자에 근거하여 단말의 하향링크 동기를 수행할 수 있도록 SS/BCH 신호를 생성하며, BM 슬롯 송신부(910)는 단말이 하향링크 빔 조합 및 신호 품질을 측정할 수 있도록 셀 식별자에 근거하여 DL BM 신호를 생성하며, 제어 슬롯 송신부(915)는 주기적 RACH 시퀀스의 검출에 대한 RA 응답 메시지 혹은 제어 비트들을 담은 제어 신호를 생성한다. 데이터 슬롯 송신부(920)는 데이터 비트들을 담은 데이터 신호를 생성한다. 상기 생성된 신호들은 송신 RF(810)와 안테나(815)를 통해 공중으로 방사된다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 기지국 수신 모뎀(825)의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 10을 참조하면, RACH 슬롯 수신기(1005)는 수신 신호로부터 단말의 초기 기지국 진입을 위한 초기 RACH 및 단말의 주기적 RACH의 신호를 검출하고, BM 슬롯 수신기(1010)는 수신 신호로부터 단말의 상향링크 빔 조합 및 신호 품질 측정을 위한 UL BM 슬롯의 신호를 검출하며, 제어 슬롯 수신기(1015)는 수신 신호로부터 단말이 전송하는 제어 슬롯의 신호를 검출하고, 데이터 슬롯 수신기(1020)는 수신 신호로부터 단말이 전송하는 데이터 슬롯의 신호를 검출한다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 단말의 구조를 도시한 블록도이다.
도 11을 참조하면, 송신 모뎀(1105)은 제어 및 데이터 슬롯의 신호를 생성하고, 상기 생성된 신호는 송신 RF(1110)을 거쳐 안테나(1115)을 통해 송신된다. 안테나(1115)을 통해 수신한 신호는 수신 RF(1120)을 거쳐 수신 모뎀(1125)에 전달된다. 제어부(1130)는 송신 모뎀(1105)에서 제어 슬롯의 신호를 생성할지 또는 데이터 슬롯의 신호를 생성할지를 결정하며, 수신 모뎀(1125)에서 추정한 정보를 이용하여 송신 신호 및 빔을 결정하여 빔 매핑부(1135)로 전달한다. 빔 매핑부(1135)는 제어부(1130)를 통해 전달된 빔 정보를 이용하여 송신 및 수신 신호에 맞는 빔을 생성하도록 송신 및 수신 RF(1110,1120)를 제어한다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 단말 송신 모뎀(1105)의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 12를 참조하면, RACH 슬롯 송신기(1205)는 RACH 시퀀스 정보를 기반으로 단말의 초기 기지국 진입을 위한 초기 RACH 및 단말의 주기적 RACH의 신호를 생성하며, BM 슬롯 송신기(1210)는 셀 식별자를 기반으로 단말과 기지국간 상향링크 빔 조합 및 링크 품질 측정을 위한 UL BM 슬롯의 신호를 생성하며, 제어 슬롯 송신기(1215)는 제어 신호를 생성하고, 데이터 슬롯 송신기(1220)는 단말의 상향링크 데이터를 전송한다. 상기 생성된 신호들은 송신 RF(1110)와 안테나(1115)를 통해 공중으로 방사된다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 단말 수신 모뎀(1125)의 구성을 나타낸 것이다.
도 13을 참조하면, SS/BCH 슬롯 수신기(1305)는 수신 신호로부터 하향링크 동기 및 셀 탐색을 위한 SS/BCH를 검출하고, BM 슬롯 수신기(1310)는 수신 신호로부터 DL BM 슬롯의 신호를 검출하여 하향링크 빔 조합 및 링크 품질을 측정하고 최적 기지국 송신 빔 및 최적 단말 수신 빔을 결정한다. 제어 슬롯 수신기(1315)는 수신 신호로부터 제어 정보를 검출하며, 데이터 슬롯 수신기(1320)는 수신 신호로부터 기지국이 전송한 데이터를 검출한다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능하다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (18)

  1. 빔포밍 기반 셀룰러 시스템의 단말에 의한 상향링크 빔 추적 방법에 있어서,
    서빙 기지국 및 인접 기지국들로부터 수신한 하향링크 신호들의 신호 품질을 기반으로 상향링크 빔 추적 조건을 만족하는 적어도 하나의 인접 기지국을 결정하는 과정과,
    상기 적어도 하나의 인접 기지국에 관한 정보를 포함하는 측정 보고를, 상기 서빙 기지국으로 전송하는 과정과,
    상기 적어도 하나의 인접 기지국으로 신호를 전송하는 과정과,
    상기 서빙 기지국으로부터, 상기 측정 보고를 기반으로 상기 적어도 하나의 인접 기지국 중에서 결정된 적어도 하나의 후보 기지국에 연관되는 상향링크 빔 추적 정보를 수신하는 과정과,
    상기 상향링크 빔 추적 정보를 기반으로 상향링크 빔 훈련신호를, 상기 서빙 기지국에 의해 상기 적어도 하나의 후보 기지국 중에서 결정된 적어도 하나의 타겟 기지국으로 전송하는 과정과,
    상기 서빙 기지국으로부터 상기 적어도 하나의 타겟 기지국의 최적 단말 송신 빔에 대한 정보를 수신하는 과정을 포함하며,
    상기 상향링크 빔 추적 정보는, 상기 단말로부터 전송된 상기 신호를 수신함에 대한 응답으로 상기 적어도 하나의 후보 기지국에 의해 상기 서빙 기지국으로 전송되고,
    상기 상향링크 빔 추적 정보는, 상기 적어도 하나의 타겟 기지국을 식별하기 위한 셀 아이디, 상향링크 동기화를 위한 TA(time alignment) 정보 및 상기 단말이 상기 상향링크 빔 훈련신호를 전송하는데 사용할 적어도 하나의 파라미터를 포함하는 상향링크 빔 추적 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 상향링크 빔 추적 조건은,
    상기 적어도 하나의 인접 기지국에 대한 신호 품질이, 상기 서빙 기지국의 서비스 품질 및 히스테리시스를 이용하여 결정된 값보다 크다는 정보를 포함하는 상향링크 빔 추적 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 측정 보고는,
    상기 상향링크 빔 추적 조건을 만족하는 적어도 하나의 인접 기지국에 대한 신호 품질의 정보를 오름차순으로 포함하는 상향링크 빔 추적 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 상향링크 빔 추적 정보는,
    상기 상향링크 빔 훈련신호의 전송에 사용되는 코드, 주파수 자원 혹은 시간 자원에 대한 정보를 포함하는 상향링크 빔 추적 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 신호는 상기 단말의 주기적 RACH(random access channel) 신호를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 타겟 기지국은, 상기 주기적 RACH 신호를 검출하고 상기 서빙 기지국으로 RA 응답을 전송한 상기 적어도 하나의 인접 기지국 중에서 선택되는 상향링크 빔 추적 방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 상향링크 빔 훈련신호를 전송하는 과정은,
    상기 적어도 하나의 타겟 기지국을 위한 상향링크 빔 훈련신호와, 상기 서빙 기지국을 위한 상향링크 빔 훈련신호를 다중화하는 과정과,
    상기 다중화된 상향링크 빔 훈련신호를 적어도 하나의 슬롯 또는 독립적인 슬롯들을 통해 전송하는 과정을 포함하는 상향링크 빔 추적 방법.
  7. 빔포밍 기반 셀룰러 시스템의 서빙 기지국에 의한 상향링크 빔 추적 방법에 있어서,
    단말에 의해 상향링크 빔 추적 조건을 만족하는 것으로 결정된 적어도 하나의 인접 기지국에 관한 정보를 포함하는 측정 보고를, 상기 단말로부터 수신하는 과정과,
    상기 측정 보고의 상향링크 빔 추적 조건을 만족하는 상기 적어도 하나의 인접 기지국 중에서 적어도 하나의 후보 기지국을 결정하는 과정과,
    상기 단말의 주기적 RACH(random access channel) 신호에 연관되는 정보를, 상기 적어도 하나의 후보 기지국으로 전송하는 과정과,
    상기 적어도 하나의 후보 기지국이 상기 단말로부터 상기 주기적 RACH 신호를 수신함에 대한 응답으로 전송한 상향링크 빔 추적 정보를 포함하는 응답 메시지를, 상기 적어도 하나의 후보 기지국으로부터 수신하는 과정과,
    상기 적어도 하나의 후보 기지국 중에서 적어도 하나의 타겟 기지국을 결정하는 과정과,
    상기 결정된 적어도 하나의 타겟 기지국에 관련된 상향링크 빔 추적 정보를, 상기 단말에게 전송하는 과정과,
    상기 결정된 적어도 하나의 타겟 기지국으로 상향링크 빔 훈련신호의 송신에 관한 정보를 전송하는 과정과,
    상기 결정된 적어도 하나의 타겟 기지국으로부터 상기 단말에 대해 결정된 최적의 단말 송신 빔에 대한 정보를 수신하는 과정과,
    상기 최적의 단말 송신 빔에 대한 정보를 상기 단말로 전송하는 과정을 포함하며,
    상기 상향링크 빔 추적 정보는, 상기 응답 메시지를 전송하는 기지국을 식별하기 위한 셀 아이디, 상향링크 동기화를 위한 TA(time alignment) 정보 및 상기 단말이 상기 상향링크 빔 훈련신호를 전송하는데 사용할 적어도 하나의 파라미터를 포함하는 상향링크 빔 추적 방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 상향링크 빔 추적 조건은,
    상기 적어도 하나의 인접 기지국에 대한 신호 품질이, 상기 서빙 기지국의 서비스 품질 및 히스테리시스를 이용하여 결정된 값보다 크다는 정보를 포함하는 상향링크 빔 추적 방법.
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 측정 보고는,
    상기 상향링크 빔 추적 조건을 만족하는 적어도 하나의 인접 기지국에 대한 신호 품질의 정보를 오름차순으로 포함하는 상향링크 빔 추적 방법.
  10. 제 7 항에 있어서, 상기 상향링크 빔 추적 정보는,
    상기 상향링크 빔 훈련신호의 전송에 사용되는 코드, 주파수 자원 혹은 시간 자원에 대한 정보를 포함하는 상향링크 빔 추적 방법.
  11. 제 7 항에 있어서,
    가장 우수한 신호 품질을 가지는 적어도 하나의 후보 기지국은, 상기 측정 보고에 포함된 신호 품질에 관한 정보를 기반으로 상기 적어도 하나의 타겟 기지국으로 결정되는 상향링크 빔 추적 방법.
  12. 제 7 항에 있어서, 상기 상향링크 빔 훈련신호의 송신에 관한 정보는,
    상기 단말이 상기 상향링크 빔 훈련신호를 전송하는 상향링크 슬롯의 타이밍 정보를 포함하는 상향링크 빔 추적 방법.
  13. 빔포밍 기반 셀룰러 시스템의 타겟 기지국에 의한 상향링크 빔 추적 방법에 있어서,
    단말의 서빙 기지국으로부터, 상기 단말이 주기적으로 전송는 주기적 RACH(random access channel) 신호에 연관되는 정보를 수신하는 과정과,
    상기 주기적 RACH 신호에 연관되는 정보를 기반으로 상기 단말로부터 전송되는 주기적 신호를 검출하는 과정과,
    상기 주기적 RACH 신호를 검출함에 응답하여, 적어도 하나의 후보 기지국에 관한 상향링크 빔 추적 정보를 포함하는 응답 메시지를 상기 서빙 기지국으로 전송하는 과정과,
    상기 서빙 기지국으로부터 상향링크 빔 훈련신호의 송신에 관한 정보를 수신하는 과정과,
    상기 상향링크 빔 훈련신호의 송신에 관한 정보를 기반으로 상기 상향링크 빔 훈련신호를 검출하여 상기 단말에 대한 최적의 단말 송신 빔을 결정하는 과정과,
    상기 최적의 단말 송신 빔에 대한 정보를 상기 서빙 기지국으로 전송하는 과정을 포함하며,
    상기 상향링크 빔 추적 정보는, 상기 응답 메시지를 전송한 기지국을 식별하기 위한 셀 아이디, 상향링크 동기화를 위한 TA(time alignment) 정보 및 상기 단말이 상기 상향링크 빔 훈련신호를 전송하는데 사용할 적어도 하나의 파라미터를 포함하고,
    상기 타겟 기지국은 상기 상향링크 빔 추적 정보를 상기 서빙 기지국으로 전송한 상기 적어도 하나의 후보 기지국 중에서 상기 서빙 기지국에 의해 결정되고, 상기 적어도 하나의 후보 기지국은 상기 단말에 의해 상기 서빙 기지국으로 전송된 측정 보고를 기반으로 상기 서빙 기지국에 의해 결정되는 상향링크 빔 추적 방법.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 상향링크 빔 추적 정보는,
    상기 상향링크 빔 훈련신호의 전송에 사용되는 코드, 주파수 자원 혹은 시간 자원에 대한 정보를 포함하는 상향링크 빔 추적 방법.
  15. 제 13 항에 있어서, 상기 상향링크 빔 훈련신호의 송신에 관한 정보는,
    상기 단말이 상기 상향링크 빔 훈련신호를 전송하는 상향링크 슬롯의 타이밍 정보를 포함하는 상향링크 빔 추적 방법.
  16. 빔포밍 기반 셀룰러 시스템의 상향링크 빔 추적을 지원하는 단말에 있어서,
    송수신기; 및
    제어기를 포함하며, 상기 제어기는:
    서빙 기지국 및 인접 기지국들로부터 수신한 하향링크 신호들의 신호 품질을 기반으로 상향링크 빔 추적 조건을 만족하는 적어도 하나의 인접 기지국을 결정하고,
    상기 적어도 하나의 인접 기지국에 관한 정보를 포함하는 측정 보고를 상기 서빙 기지국으로 전송하고, 상기 적어도 하나의 인접 기지국으로 신호를 전송하고, 상기 서빙 기지국으로부터 상기 측정 보고를 기반으로 상기 적어도 하나의 인접 기지국 중에서 결정된 적어도 하나의 후보 기지국에 연관되는 상향링크 빔 추적 정보를 수신하고, 상기 상향링크 빔 추적 정보를 기반으로 상향링크 빔 훈련신호를 상기 서빙 기지국에 의해 상기 적어도 하나의 후보 기지국 중에서 결정된 적어도 하나의 타겟 기지국으로 전송하고, 상기 서빙 기지국으로부터 상기 적어도 하나의 타겟 기지국의 최적 단말 송신 빔에 대한 정보를 수신하도록 상기 송수신기를 제어하며,
    상기 상향링크 빔 추적 정보는, 상기 단말로부터 전송된 상기 신호를 수신함에 대한 응답으로, 상기 적어도 하나의 후보 기지국에 의해 상기 서빙 기지국으로 전송되고,
    상기 상향링크 빔 추적 정보는, 상기 적어도 하나의 타겟 기지국을 식별하기 위하 셀 아이디, 상향링크 동기화를 위한 TA(time alignment) 정보 및 상기 단말이 상기 상향링크 빔 훈련신호를 전송하는데 사용할 적어도 하나의 파라미터를 포함하는 단말.
  17. 빔포밍 기반 셀룰러 시스템의 상향링크 빔 추적을 지원하는 기지국에 있어서,
    송수신기; 및
    제어기를 포함하며, 상기 제어기는:
    단말에 의해 상향링크 빔 추적 조건을 만족하는 것으로 결정된 적어도 하나의 인접 기지국에 관한 정보를 포함하는 측정 보고를 상기 단말로부터 수신하고, 상기 단말의 주기적 RACH(random access channel) 신호에 연관되는 정보를 적어도 하나의 후보 기지국으로 전송하고, 상기 적어도 하나의 후보 기지국이 상기 단말로부터 상기 주기적 RACH 신호를 수신함에 대한 응답으로 전송한 상향링크 빔 추적 정보를 포함하는 응답 메시지를 상기 적어도 하나의 후보 기지국으로부터 수신하고, 적어도 하나의 타겟 기지국에 관련된 상향링크 빔 추적 정보를 상기 단말에게 전송하고, 상기 적어도 하나의 타겟 기지국으로 상향링크 빔 훈련신호의 송신에 관한 정보를 전송하고, 상기 적어도 하나의 타겟 기지국으로부터 상기 단말에 대해 결정된 최적의 단말 송신 빔에 대한 정보를 수신하고, 상기 최적의 단말 송신 빔에 대한 정보를 상기 단말로 전송하도록 상기 송수신기를 제어하고,
    상기 측정 보고의 상향링크 빔 추적 조건을 만족하는 상기 적어도 하나의 인접 기지국 중에서 상기 적어도 하나의 후보 기지국을 결정하고, 상기 적어도 하나의 후보 기지국 중에서 상기 적어도 하나의 타겟 기지국을 결정하며,
    상기 상향링크 빔 추적 정보는 상기 응답 메시지를 전송하는 기지국을 식별하기 위한 셀 아이디, 상향링크 동기화를 위한 TA(time alignment) 정보 및 상기 단말이 상기 상향링크 빔 훈련신호를 전송하는데 사용할 적어도 하나의 파라미터를 포함하는 기지국.
  18. 빔포밍 기반 셀룰러 시스템의 상향링크 빔 추적을 지원하는 기지국에 있어서,
    송수신기; 및
    제어기를 포함하며, 상기 제어기는:
    단말의 서빙 기지국으로부터 상기 단말이 주기적으로 전송하는 주기적 RACH(random access channel) 신호에 연관되는 정보를 수신하고, 상기 주기적 RACH 신호에 연관되는 정보를 기반으로 상기 단말로부터 전송되는 주기적 RACH 신호를 검출하고, 상기 주기적 RACH 신호를 검출함에 응답하여 적어도 하나의 후보 기지국에 관한 상향링크 빔 추적 정보를 포함하는 응답 메시지를 상기 서빙 기지국으로 전송하고, 상기 서빙 기지국으로부터 상향링크 빔 훈련신호의 송신에 관한 정보를 수신하고, 상기 단말에 대한 최적의 단말 송신 빔에 대한 정보를 상기 서빙 기지국으로 전송하도록 상기 송수신기를 제어하고,
    상기 상향링크 빔 훈련신호의 송신에 관한 정보를 기반으로 상기 상향링크 빔 훈련신호를 검출하여 상기 단말에 대한 최적의 단말 송신 빔을 결정하며,
    상기 상향링크 빔 추적 정보는 상기 응답 메시지를 전송한 기지국을 식별하기 위한 셀 아이디, 상향링크 동기화를 위한 TA(time alignment) 정보 및 상기 단말이 상기 상향링크 빔 훈련신호를 전송하는데 사용할 적어도 하나의 파라미터를 포함하고,
    타겟 기지국은 상기 상향링크 빔 추적 정보를 상기 서빙 기지국으로 전송한 상기 적어도 하나의 후보 기지국 중에서 상기 서빙 기지국에 의해 결정되고, 상기 적어도 하나의 후보 기지국은 상기 단말에 의해 상기 서빙 기지국으로 전송된 측정 보고를 기반으로 상기 서빙 기지국에 의해 결정되는 기지국.
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