KR102197716B1 - 다계층 동적 셀 구성을 지원하는 안테나 구조 및 이의 운용 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 기지국 안테나 구조는 복수의 빔포밍 안테나를 포함하고, 상기 복수의 빔포밍 안테나는 스폿 빔 구조 및 섹터 빔 구조 중 적어도 하나의 구조를 적어도 하나의 빔 요소 반송파를 기반으로 다계층 형태로 형성할 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 기지국 안테나 구조는 밀리미터파를 운용하는 과정에서의 신호 감쇄와 중복, 경계 영역에서의 신호 처리의 개선된 효과를 제공할 수 있다.

Description

다계층 동적 셀 구성을 지원하는 안테나 구조 및 이의 운용 방법{Antenna Structure for Multi-layered Dynamic Cell Configuration and operation method using the same}

본 발명은 밀리미터파를 이용한 셀룰러 이동통신 시스템에서의 다 계층(**) 동적 셀 구성 방법과 그에 따른 시스템 운용 기술에 관한 것이다.

이동통신시스템에서 모바일 트래픽 폭증에 대비하기 위한 방법으로 현재 크게 세 가지가 제안되고 있다. 첫 번째 방법은 주파수의 스펙트럼 효율을 높이는 방법이고, 두 번째 방법은 사용 주파수를 더 늘리는 방법이며, 세 번째 방법은 스몰 셀을 조밀화시키는 방법이다. 두 번째 방법의 경우 기존 셀룰러 주파수로 사용될 주파수인 B6(Below 6GHz)가 부족하기 때문에 이동통신으로 사용하고 있지 않은 고주파수대역(A6: Above 6GHz 특히, mmWave로 정의된 대역)을 이동통신시스템에 사용하기 위한 새로운 기술 개발이 필요한 상황이다. 그러나 아래에서 기술한 다섯 가지 관점에서 밀리미터파를 이용한 셀룰러 시스템의 설계 및 구현은 매우 도전적이라고 할 수 있다.

첫째, “도달거리와 직진통신” 관점에서, 고주파수일수록 주파수의 제곱에 비례하여 경로손실이 증가하여, 결과적으로 도달거리가 짧고 직진성이 강해 LOS에서만 통신이 된다는 문제가 있다.

둘째, “쉐도잉” 관점에서, 밀리미터파는 쉐도잉에 민감하여 장애물(예: 벽돌)을 한 번 맞으면 매우 큰 신호감쇄가 발생할 수 있고, 습도 및 비에 의한 페이드가 발생하기도 한다.

셋째, “급속한 채널 변동 및 수시 접속 단절” 관점에서, 단말 이동 시 고주파일수록 channel coherence time이 작아지는데(예를 들어, 단말 이동 시 도플러 스프레드가 상대적으로 커지고 셀룰러에 비해 채널이 usec 단위로 변화가 발생) 장애물이 생기는 경우 경로 손실이 급격한 스윙을 보일 수 있다. 결과적으로 이러한 현상은 시스템 관점에서 볼 때 접속이 갑작스럽게 중단되는 일이 많아지게 되고 통신 환경이 갑작스럽게 중단되는 상황에 빨리 적응하여야 하는 문제가 있다.

넷째, “다중 사용자 조정” 관점에서, 기존 밀리미터파는 액세스가 아닌 백홀에 사용되어 p-to-p 전송으로 제한된 수의 사용자 혹은 다중 동시 전송을 제한하는 MAC 프로토콜에 의해 제어된다. 이와는 달리 밀리미터파가 액세스 링크로 사용되려면 서로 간섭을 주는 여러 개의 링크상에서의 동시 전송을 고려하는 새로운 메커니즘이 필요하다.

다섯째, 프로세싱 전력 소모측면에서, 안테나의 A/D 변환에서의 전력 소모를 고려해야 하는데 얼마나 저전력 저비용의 소자를 만들어 낼 수 있느냐 하는 것이 상용화에서 중요한 부분일 수 있다.

상술한 관점들 중 “도달 거리 및 직진 통신” 그리고 “쉐도잉” 측면에서 고주파일수록 경로 손실이 증대되지만 빔포밍 기술을 통해 안테나 이득을 키우고 어레이 RF 어셈블리 기술을 이용한 빔 스티어링을 통하여 직진통신이 되도록 유도하면 실제 기존 셀룰러 시스템에서 사용되는 주파수의 자유공간 손실에 근접하게 하게 할 수 있다. 이 경우, 도심환경에서 매질에 의한 반사에 의해서 쉐도잉이 사라지는 효과를 거둘 수 있다는 긍정적인 결과(밀리미터파를 액세스 망에 사용할 수도 있다)가 제시되기도 하지만, 여전히 밀리미터파를 액세스 링크에 사용하기 위해서는 많은 장애 요인이 존재하는 것이 현실이다.

본 발명의 일 목적은 밀리미터파를 이용하는 셀룰러 이동통신 시스템에서 멀티 빔 환경을 다계층 동적 셀 형태로 구성하여 대용량을 제공하며 동시에 계층간 간섭회피를 고려한 용량 제공 그리고 안정적인 이동성을 제공하기 위한 다계층 동적 셀 구성 방법 및 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다. 따라서, 제안된 시스템에서의 다계층 동적 셀 구성 방법을 이용하여 대용량 제공만을 목적으로 하여 기존 셀룰러 시스템의 보조적 수단으로 활용될 수 도 있고, 가상 매크로 셀 효과를 이용하여 안정적인 이동성을 제공함으로써 단독적인 시스템으로 운용되면서 대용량 제공의 목적을 달성하게 할 수 있으며, 특별히 용량 제공하는 방법에 있어 계층간의 관계를 고려하여 간섭을 없는 계층을 제공하도록 운용함으로써 특정 단말이 용량 제공에 불이익이 생기지 않도록 할 수도 있다. 이러한 다계층 동적 셀 구성은 밀리미터파와 같은 고주파수에 상관없이 어떤 주파수라도 본 발명의 기지국 구조에서는 응용 가능하다.

본 발명의 일 실시예에 따른 밀리미터파를 이용하는 기지국 안테나 구조는 기지국의 서비스 영역을 수직/수평으로 다수의 소규모 영역으로 분할하고 그러한 소규모 영역을 하나 (혹은 그 이상)의 빔포밍 안테나가 담당할 수 있다. 따라서, 기지국은 분할된 소규모 영역을 담당하기 위한 다수의 빔포밍 안테나를 포함하고 있으며, 각 빔포밍 안테나는 스폿 빔 혹은 섹터 빔 등을 발생시킬 수 있고 이러한 하나의 빔은 밀리미터파의 광대역(예. 1GHz)를 사용하는데 이 광대역을 서브 밴드(예. 125MHz)들로 분할하여 운용하는데 우리는 이를 빔 요소 반송파(Beam Component Carrier)라 정의하고 결국 BCC를 단위로 하나의 서브 밴드내에서 혹은 서브 밴드사이의 관계를 고려하여 셀을 구성하는 것을 특징으로 한다.

상기 기지국 안테나 구조는 기지국 서비스 커버리지를 담당하기 위한 다수의 스폿 빔을 발생시키기 위한 다수의 빔포밍 안테나를 장착하고 이러한 빔포밍 안테나는 광대역의 주파수를 사용하며 이러한 광대역 주파수를 다수의 서브밴드들 분할(빔 요소 반송파, Beam Component Carrier)로 운영되는 것을 특징으로 한다.

다수의 빔포밍 안테나가 형성하는 모든 빔 요소 반송파가 동일한 주파수 서브밴드(이후, 레이어)에 해당하는 복수개의 빔 요소 반송파들에 대하여 운용되도록 설정하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시 예에 따른 밀리미터파를 이용하는 기지국 안테나 구조는 복수의 빔포밍 안테나를 포함하고, 상기 복수의 빔포밍 안테나는 상기 밀리미터파의 광대역을 일정 크기의 레이어로 분할한 적어도 하나의 빔 요소 반송파를 기반으로 스폿 빔 구조 및 섹터 빔 구조 중 적어도 하나의 구조를 포함한 적어도 하나의 레이어로 형성하는 것을 특징으로 한다.

상기 복수의 빔포밍 안테나는 각 레이어별로 일정 개수의 그룹핑된 빔 요소 반송파들을 각각의 셀로 운용하도록 설정되거나 하나의 레이어 전체의 빔 요소 반송파들을 하나의 셀로 운용하도록 설정되는 것을 특징으로 한다.

상기 복수의 빔포밍 안테나는 레이어별로 서로 다른 개수의 셀을 운용하도록 설정되는 것을 특징으로 한다.

상기 복수의 빔포밍 안테나는 레이어별로 서로 다른 개수의 빔 요소 반송파들로 그룹핑된 셀들을 운용하도록 설정되는 것을 특징으로 한다.

상기 복수의 빔포밍 안테나는 레이어별로 서로 다른 위치의 빔 요소 반송파들을 운용하도록 설정되는 것을 특징으로 한다.

상기 복수의 빔포밍 안테나는 특정 레이어의 빔 포밍 구조를 다른 레이어의 빔 포밍 구조와 다르게 운용하도록 설정되는 것을 특징으로 한다.

상기 복수의 빔포밍 안테나는 적어도 하나의 레이어를 커버리지 계층으로 운용하고, 나머지 적어도 하나의 레이어를 커패시터 계층으로 운용하도록 설정되는 것을 특징으로 한다.

상기 복수의 빔포밍 안테나는 레이어간 적어도 하나의 액티브 셀과 적어도 하나의 뮤트 셀을 운용하도록 설정된 것을 특징으로 한다.

상기 복수의 빔포밍 안테나는 지정된 조건의 단말 운용이 없는 레이어 전체 혹은 레이어의 일부 셀에 대하여 턴-오프하도록 설정하고, 데이터 용량 발생 시 턴-오프된 레이어를 턴-온 혹은 레이어에서 턴-오프된 일부 셀에 대하여 다시 턴-온 하도록 설정된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 밀리미터파를 이용하는 기지국 운용 방법은 복수의 빔포밍 안테나를 기반으로 스폿 빔 구조 및 섹터 빔 구조 중 적어도 하나의 구조를 적어도 하나의 빔 요소 반송파를 기반으로 다계층 형태로 형성하는 동작, 특정 레이어의 셀들을 기반으로 적어도 하나의 단말의 커버리지 기능을 지원하고, 나머지 레이어의 셀들을 기반으로 상기 단말의 커패서티 기능을 지원하는 동작을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 구성에 따르면, 밀리미터파를 이용한 빔포밍 안테나들을 하나의 셀로 구성하고 FA(Frequency Assignment)별로 다층 셀을 구성하는 방법으로 마련된 다계층 동적 셀을 이용하여 밀리미터파의 커버리지 및 급격한 단절, 빔 경계 위치 혹은 빔스위칭으로 인한 접속 단절의 가능성을 저감시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 어레이 RF 어셈블리를 포함하는 통신 모듈의 일예를 나타낸 도면이다.
도 2는 각 엘리멘트의 위상 조절 제어를 통해서 원하는 빔패턴을 만들고 빔의 방향을 전자적 방법에 의해 변경시키는 방법과 관련한 도면이다.
도 3은 스폿 빔 구조를 이용하는 기지국의 안테나 구조에 의해 형성된 서비스 커버리지를 설명하는 도면이다.
도 4는 섹터 빔 구조를 이용하는 기지국의 안테나 구조에 의해 형성된 서비스 커버리지를 설명하는 도면이다.
도 5는 다수의 빔포밍 안테나를 이용한 다수의 스폿 빔을 설명하는 도면이다.
도 6은 다수개의 레이어별 빔 요소 반송파를 설명하는 도면이다.
도 7은 특정 레이어에 대한 빔 요소 반송파를 그룹핑하여 운용하는 기술을 설명하는 도면이다.
도 8은 스폿 빔 환경에서 동적인 셀 구성 방법을 도시한 것이다.
도 9는 계층별로 mute cell과 active cell을 정의하고 운용하는 구조를 설명하는 도면이다.
도 10은 다수의 빔포밍 안테나를 이용한 다수의 섹터 빔의 다른 형태를 설명하는 도면이다.
도 11은 복수의 레이어별 복수의 빔 요소 반송파의 다른 형태를 설명하는 도면이다.
도 12는 특정 레이어에 대한 빔 요소 반송파를 그룹핑하여 운용하는 기술의 다른 예를 설명하는 도면이다.
도 13은 섹터 빔 환경에서 동적인 셀 구성 방법의 다른 예를 도시한 것이다.
도 14는 계층별 mute sector cell과 active cell을 정의하고 운용하는 구조의 다른 예를 설명하는 도면이다.
도 15는 본 발명의 실시 예에 따른 단말의 한 예를 나타낸 도면이다.

이하, 본 발명의 일부 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 밀리미터파를 이용하는 어레이 RF 어셈블리를 포함하는 통신 모듈의 일예를 나타낸 도면이다.

상기 도 1을 참조하면, 본 발명의 어레이 RF 어셈블리를 포함하는 통신 모듈은 서브케리어 매핑 모듈, M-point IDFT 모듈, Add CP/PS 모듈, DAC 모듈, Phase Shifter 모듈, 어레이 RF 어셈블리를 포함할 수 있다. 상기 어레이 RF 어셈블리는 OFDM과 배열 안테나의 특징이 결합된 것으로 하나의 엘리멘트가 하나의 빔을 만들 수도 있고 여러 엘리멘트들을 특정한 룰에 의해 배열하여 각각의 빔패턴을 합쳐서 더욱 샤프하게 빔을 만들 수 있는 구조이다. 도시된 도면에서는 8x8의 어레이 안테나 모듈을 예시하고 있으며, 이러한 여러 개의 모듈이 모여서 하나의 빔을 형성할 수 있다. 상술한 도 1의 어레이 RF 어셈블리는 다양한 배열에 따라 Broadside, End-fire, Chevyshev와 같은 다양한 빔패턴 생성할 수 있다.

도 2는 각 엘리멘트의 위상 조절 제어를 통해서 빔패턴에 대하여 빔의 방향을 전자적 방법에 의해 변경시키는 방법과 관련한 도면이다.

도 2를 참조하면, 어레이 RF 어셈블리의 배열을 조정함으로써, Broadside, End-fire, Chevyshev와 같은 다양한 빔패턴이 생성될 수 있다. 다양한 예시로서, 통신 모듈은 어레이 RF 어셈블리의 각 엘리멘트의 위상 조절 제어를 통해서 동일한 빔패턴에 대하여 빔의 방향을 기계적 방법이 아닌 전자적 방법에 의해 빠르게 변경(빔스티어링)시킬 수도 있다.

도 3은 스폿 빔 구조를 이용하는 기지국의 안테나 구조에 의해 형성되는 다수의 스팟빔들에 의해 생성되는 서비스 커버리지를 설명하는 도면이다.

도 3을 참조하면, 일정 영역(예: 도시된 육각형들)의 중심에 배치된 포인트는 기지국의 중심에서 하나의 빔포밍 안테나가 지향하는 빔 센터가 바닥면에 투영된 것을 의미할 수 있다. 상기 포인트를 중심으로 그려진 원형 형태의 선은 투영된 비중첩 빔 영역을 의미할 수 있고 이는 육각형으로도 표시되기도 하였고. 원형 형태의 선 및 육각형 형태의 선을 포함하는 더 큰 점선(예: 일정 크기의 원형들)은 투영된 유효 빔 영역을 의미하는데 이것은 각 빔포밍 안테나의 성능에 따라 줄여서 빔간의 중첩영역을 최소화 시킬 수도 있다. 도면에서는 57개의 빔포밍 안테나를 통해 형성된 57개의 빔을 통해 하나의 기지국 커버리지를 커버하는 형태를 예시한 것이다. 빔포밍 안테나가 형성하는 빔사이의 투영된 비중첩 빔 영역은 서로 겹치지 않는다.

도 4는 섹터 빔 구조를 이용하는 기지국의 안테나 구조 구조에 의해 형성되는 다수의 섹터빔들에 의해 생성되는 서비스 커버리지를 설명하는 도면이다.

도 4를 참조하면, 전체 기지국 안테나 구조에서 다수의 빔포밍 안테나는 섹터 빔 형태의 빔 배치 구조를 가질 수 있다. 원의 중간 부분에 배치된 포인트들은 하나의 섹터 빔 형성 빔포밍 안테나의 센터를 의미할 수 있다. 상기 포인트를 기준으로 이루어진 삼각형 형태의 내측 점선은 투영된 비중첩 빔 영역을 의미할 수 있다. 삼각형 형태의 내측 점선을 둘러싼 외측 점선은 투영된 유효 빔 영역을 의미할 수 있다. 섹터 빔 형성 빔포밍 안테나의 빔 패턴과 성능을 기준으로 빔포밍 안테나의 개수가 정해지며 투영된 비중첩 빔 영역은 서로 교차하지 않도록 빔을 배치한다.

참고로 섹터 빔과 스폿 빔을 구조를 혼합하여 사용할 수도 있다. 이러한 구성에서 스폿 빔에 할당하는 주파수와 섹터 빔에 할당하는 주파수는 서로 겹치지 않게 할 수 있다.

실시 예 1: mmWave-based multi-spot beam cellular 환경에서 다계층 동적 셀 구성 방법

도 5는 다수의 빔포밍 안테나를 이용한 다수의 스폿 빔을 설명하는 도면이다.

도 5를 참조하면, 다수의 스폿 빔은 기지국에서 다수의 빔포밍 안테나(예: 57개)를 이용하여 중앙에서 빔을 쏘아 바닥면에 형성되는 형태로 마련될 수 있다. 하나의 스폿 빔 커버리지는 실제로 8개의 스팟 빔 요소 반송파(57개 * 8개)로 구성될 수 있다. 이러한 구성의 다수의 스폿 빔은 같은 계층(즉, 같은 FA)에 해당되는 BCC들이 하나 혹은 하나 이상이 모여서 셀을 만들 수 있다. 즉 하나의 BCC가 하나의 셀일 수도 있지만 다수개가 하나의 셀을 만들수 있다.

도 6은 다수개의 레이어별 빔 요소 반송파를 설명하는 도면이다.

도 6을 참조하면, 8개의 FA를 다층 개념으로 볼 때 도시된 바와 같이 8개의 레이어별(또는 계층 별)로 57개의 빔 요소 반송파가 존재할 수 있다. 하나의 레이어에서 한 개의 빔 요소 반송파가 하나의 셀로 운용할 수도 있고 여러 개의 빔을 그룹핑하여 하나의 셀로 운용할 수도 있다. 셀로 운용한다는 의미는 기본적으로 여러 개의 빔을 하나의 자원으로 보고 제어하는 것으로 기존 셀룰러 구조에서의 셀에 관련된 모든 물리/전송/논리 채널이 존재하게 된다. 다만, 기존 셀룰러 구조에서의 MIMO(Multi input multi output)는 여러 개의 안테나가 동일한 지역을 커버하는 형태인데 반하여 본 발명의 다계층 동적 셀 형태의 안테나 구조에서는 다수의 빔 요소 반송파가 다른 지역을 커버할 수 있다. 다양한 예시로서, 본 발명의 다계층 동적 셀 형태의 안테나 구조는 여러 개의 빔 요소 반송파들을 MIMO의 여러 안테나라고 간주하고 MU-MIMO와 같은 자원 할당을 수행할 수도 있다. 즉, 다수의 빔 요소 반송파들을 묶어 하나의 자원으로 보고 할당해도 되지만 자원을 그룹핑한 각 빔 스폿들은 각각의 자원의 형태로 할당할 수 있다.

도 7은 특정 레이어에 대한 빔 요소 반송파를 그룹핑하여 운용하는 기술을 설명하는 도면이다.

도 7을 참조하면, 밀리미터파는 커버리지 및 급격한 접속 단절의 문제가 발생하므로 기본적으로 도시된 바와 같이, 특정 레이어에 대한 빔 요소 반송파를 크게 묶어 하나의 하나의 셀과 같이 운용하는 것이 커버리지의 문제를 완화시킬 수 있다.

도 8은 스폿 빔 환경에서 동적인 셀 구성 방법을 도시한 것이다.

도 8을 참조하면, 스폿 빔 환경에서 동적인 셀 구성 방법으로서, 특정 레이어에 존재하는 다수의 빔 요소 반송파를 그룹핑할 수 있다. 도면에서 57/1이란 도 7과 같이 동일 레이어에서 57개의 빔 요소 반송파를 하나의 셀로 운용하는 것을 의미할 수 있다. 19/3은 19개의 빔 요소 반송파를 하나의 셀 단위로 묶어 3개의 셀을 형성하는 방법이다. 19/3은 묶이는 빔 요소 반송파들의 방향과 관련하여 복수개의 형상이 만들어 질 수 있다. 이러한 19/3 구조는 도시된 두 개 형상처럼 고정되지 않고 다양한 각도로 3섹터 구조를 더 변형될 수 있다. 상술한 19/3 구조는 기존 셀룰러에서의 3섹터 구조와 유사한 형태로 구성할 수도 있다.

9/3, 10/3은 9개의 빔 요소 반송파를 하나의 셀 단위로 묶은 3개의 셀과, 10개의 빔 요소 반송파를 하나의 셀 단위로 묶은 3개셀을 구성하여 총 6개의 셀을 구성한 형태를 나타낸 것이다. 9/6, 3/1은 중앙의 세 개를 묶어 1개 셀을 만들고 9개를 묶어 그 둘레에 6개의 셀을 구성하는 것으로 기존 셀룰러에서는 구성할 수 없는 셀 배치 구조이다. 마찬가지로 15/3, 12/1과 9/5,12/1도 9/6, 3/1과 비슷하며 기존 셀룰러로는 구성할 수 없는 셀 배치 구조이다. 1/57은 특정 레이어의 모든 빔 요소 반송파들이 독자적으로 셀을 형성하는 것을 의미한다. 3/19는 3개씩 묶어서 하나의 셀을 구성하여 총 19개의 셀을 형성하는 것을 의미한다. 3/1,9/1,15/1,10/3 구조는 기존 셀룰러 구조에서 볼 수 없는 셀 구조로 도넛 형태의 셀 구성을 의미한다. 상술한 동적 셀 구성에서, 각 스폿빔들은 정의된 구조 방식에서 서로 인접된 캐리어들을 일정 그룹 단위로 묶어서 셀을 구성하는 형태로서, 설계 방식이나 적용되는 구조의 형태에 따라 보다 다양한 형태로도 구성될 수 있다.

다양한 예시로서, 도 8의 구성을 레이어별로 달리하여 다층 동적 셀 구성을 할 수도 있다. 예를 들어 FA1 계층은 57/1(앞의 57은 BCC 57개가 모여 하나의 셀이 된다는 의미, 뒤의 1은 57개의 BCC가 모여 하나의 셀이 된 총 셀의 수가 1나라는 의미)의 구조로 구성하고 FA2(혹은 FA3) 는 19/3의 구조 2개 (앞의 19은 19개가 모여 하나의 셀이 된다는 의미, 뒤의 3은 19개의 BCC가 모여 하나의 셀을 구성하는 총 셀의 수가 3이라는 의미이고 19/3이 두 개 그림은 서로 다른 영역을 그룹핑하여 서로 일치하지 않는 경우를 의미함.), FA4는 15/3, 12/1 구조(15개의 BCC가 모여 하나의 셀을 이루며 그러한 셀이 총 3개이면서, 동시에 12개의 BCC가 하나의 셀을 이루며 그러한 셀이 1개 있어서 총 4개의 셀로 구성되는 경우를 의미), FA5는 9/5, 12/1 구조, FA6는 3/19 구조, FA7 및 FA8은 1/57(1개의 BCC가 하나의 셀이 되며 그러한 셀이 총 57개가 있다는 의미임)로 구성할 수 있다. 이 경우 FA1 계층은 커버리지 계층 역할을 수행하여 모든 L3 시그널링 및 랜덤액세스 그리고 페이징이 가능한 계층으로 활용할 수 있다. 그리고 나머지 계층(예: FA2, FA3, FA4, FA5, FA6, FA7, FA8)은 커패시터 계층으로 활용할 수 있다. 예컨대, 거의 정지 중인 단말들은 1/57 구조의 셀 형태의 계층(예: FA7 또는 FA8)에서 데이터를 처리하고, 빔 경계 지역은 그 다음 상위 단계의 3/19 구조의 셀 형태의 계층(예: FA6)으로 데이터를 처리하고, 중속/고속의 단말이라면 상대적으로 더 큰 셀 영역의 서비스 가능한 계층(예: FA5, FA4, FA3, FA2 등)으로 데이터를 처리하도록 구성할 수 있다. FA1 계층이 아닌 다른 계층은 단순한 셀(데이터만 흘리는 또는 전달하는 셀)로 정의하여 활용할 수도 있다.

상술한 다양한 계층별 동적 셀 구성은 밀리미터파 주파수의 고유 특성인 빠른 채널 변화 및 갑작스런 단절을 통해 무선 접속이 중단되는 현상을 57/1과 같은 대단위 그룹핑을 이용한 커버리지 계층 효과를 통해 완화시킬 수 있고 단말은 항상 이 커버리지 계층으로만 접속하고 커패서티 계층에서 제공하는 셀 연결에 대한 제어를 커버리지 계층의 셀을 통해 수행한다. 그리고, 도8과 같은 계층간 서로 다른 형태의 동적 셀 구성을 통해 간섭이 발생하지 않는 계층의 셀을 연결하여 단말에게 필요한 용량을 추가할 수 있다. 그리고 커버리지 영역인 FA1은 그대로 운용하고 나머지 용량 계층은 기지국의 시공간적 용량에 따라 해당 빔을 뮤팅 상태로 둘 수 있고, 또는 계층 전체를 끌 수 있고, 또는 처리 해야 할 용량이 증가하는 경우 계층을 다시 켤 수 있고, 또는 동적 빔 패턴을 수시로 변경시킬 수 있도록 지원한다.

도 9는 계층별로 mute cell과 active cell을 정의하고 운용하는 구조를 설명하는 도면이다.

도 9를 참조하면, 본 발명의 실시 예는 스폿 빔 구조만이 갖는 특징으로 계층별로 mute cell과 active cell을 정의하고 네 개의 계층들에 대하여 간섭이 없는 3/19 구조를 만들 수도 있다. 결론적으로 스폿 빔 구조는 레이어별 동적 셀 구성을 통하여 밀리미터파 사용 자체가 갖고 있는 빔 간 간섭, 이동 성능 약화 등의 단점을 완화시킬 수 있다. 도 9의 (a)는 3/19 구조에서 7개의 활성화 셀과 12개의 뮤트 셀이 배치된 2차 FA3, 도 9의 (b)는 3/19 구조에서 4개의 활성화 셀과 15개의 뮤트 셀이 배치된 2차 FA4, 도 9의 (c)는 3/19 구조에서 4개의 활성화 셀과 15개의 뮤트 셀이 배치된 2차 FA5, 도 9의 (d)는 3/19 구조에서 4개의 활성화 셀과 15개의 뮤트 셀이 배치된 2차 FA6, 도 9의 (e)는 3/19 구조에서 2차 FA3, FA4, FA5, FA6의 활성화 셀들이 중첩되어 전체 기지국 커버리지 전체를 커버하는 서비스 영역을 나타낸 것이다.

실시 예 2: mmWave-based multi-sector beam cellular 환경에서 다계층 동적 셀 구성 방법

도 10은 다수의 빔포밍 안테나를 이용한 다수의 섹터 빔의 다른 형태를 설명하는 도면이다.

도 10을 참조하면, 기지국에서 다수의 섹터빔을 형성하는 빔포밍 안테나(예: 36개)를 이용하여 중앙에서 빔을 쏘아 바닥면에 형성되는 다수의 섹터 빔을 형성할 수 있다. 하나의 빔 커버리지(Beam coverage)는 실제로 8개의 빔 요소 반송파(Beam component carrier)(36개 * 8개)로 구성된다.

도 11은 복수의 레이어별 복수의 빔 요소 반송파의 다른 형태를 설명하는 도면이다.

도 11을 참조하면, 8개의 FA를 다층 개념으로 볼 때 도시된 바와 같이 8개의 레이어별로 36개의 빔 요소 반송파가 존재할 수 있다. 하나의 레이어에서 한 개의 빔 요소 반송파가 하나의 셀로 운용될 수도 있고 여러 개의 빔을 그룹핑하여 하나의 셀로 운용할 수도 있다. 섹터빔 구조에서도 기존 셀룰러 구조에서의 셀에 관련된 모든 물리/전송/논리 채널이 동일하게 존재하는 셀들을 구성할 수 있다. 섹터빔 구조에서는 다수의 빔 요소 반송파가 서로 다른 지역을 커버할 수 있다. 여기서, 여러 개의 빔 요소 반송파들을 기존 MIMO의 여러 안테나로 간주하고 MU-MIMO와 같은 자원할당을 통해 용량을 키울 수가 있다. 상술한 섹터빔 구조는 다수의 빔 요소 반송파들을 묶어 하나의 자원으로 보고 할당하는 방법과, MIMO 유사한 개념으로 자원을 그룹핑한 각 섹터 빔들을 각각의 자원 형태로 할당할 수 있다.

도 12는 특정 레이어에 대한 빔 요소 반송파를 그룹핑하여 운용하는 기술의 다른 예를 설명하는 도면이다.

도 12를 참조하면, 밀리미터파는 밀리미터파 주파수의 고유 특성인 빠른 채널 변화 및 갑작스런 단절을 통해 무선 접속이 중단되는 문제가 발생하므로 기본적으로 도시된 바와 같이 특정 레이어에 대한 빔 요소 반송파를 크게 묶어 하나의 셀과 같이 운용하는 형태의 커버리지 효과를 통해 이러한 문제를 완화시킬 수 있다.

도 13은 섹터 빔 환경에서 동적인 셀 구성 방법의 다른 예를 도시한 것이다.

도 13을 참조하면, 섹터 빔 환경에서 동적인 셀 구성 방법에 있어서, 특정 레이어에 존재하는 다수의 섹터 빔 요소 반송파를 그룹핑할 수 있다. 36/1로 도시된 도 13의 (a)는 36개 섹터빔 요소 반송파 모두를 한 개의 셀로 그룹핑하여 사용하는 것을 의미한다. 12/3로 도시된 도 13의 (b)는 12개의 섹터 빔 요소 반송파를 한 개의 셀로 묵어 세 개의 셀을 형성하는 것으로 다양한 각도로 묶을 수 있기 때문에 기존 셀룰러 구조보다 고정되지 않고 다양한 섹터 셀을 만들 수 있다. 9/4 로 도시된 도 13의 (c)는 9개의 섹터 빔 요소 반송파를 묶어 네 개의 셀을 구성한 것을 의미한다. 6/6으로 도시된 도 13의 (d)는 6개의 섹터 빔 요소 반송파를 묶어 6개의 섹터 셀을 구성한 것을 의미한다. 3/12로 도시된 도 13의 (e)는 세 개의 섹터 빔 요소 반송파를 묶어 12개의 셀을 구성한 것을 의미한다. 1/36 로 도시된 도 13의 (f)는 1개의 섹터 빔 요소 반송파 각각을 하나의 셀로 구성하여 총 36개의 셀을 구성한 것을 의미한다.

다양한 예시로서, 도 13의 구성을 레이어별로 달리하여 다층 동적 셀 구성을 할 수도 있다. 예를 들어 FA1은 도 13의 (a)로 구성하고 FA2, FA3는 도 13의 (b)형태로 구성하되 서로 중간에서 중첩되도록 구성할 수 있다. FA5는 도 13의 (c), FA6는 도 13의 (d), FA7은 도 13의 (e), FA8은 도 13의(f) 형태로 구성할 수 있다. FA1은 커버리지 계층 역할을 수행하여 모든 L3 시그널링 및 랜덤액세스 그리고 페이징이 가능한 계층으로 활용하고 나머지 계층은 커패시터 계층으로 활용할 수 있다. 예컨대, 거의 정지 중인 단말들은 도 13의 (f)형태로 구성된 계층으로 데이터를 배분(또는 전달)하고, 빔 경계 지역은 그 다음 상위 단계의 좀 더 넓게 구성된 도 13의 (e), (d), (c)로 이동하면서 수신 신호가 좋은 계층이 있으면 데이터를 그 계층으로 배분할 수 있다. 단말의 속도를 시스템에서 인지 가능하도록 단말 정보를 시스템(예: 상기 기지국)에 제공하는 경우, 단말과 관련한 데이터 전송 속도를 정지/저속/중속/고속의 단계를 나누고, 각각의 속도에 대응하여 상대적으로 더 큰(또는 더 작은) 셀 영역을 갖는 계층으로 혹은 간섭이 없는 계층으로 데이터를 배분할 수도 있다. FA1 계층이 아닌 다른 계층은 단순한 셀(데이터만 흘리는(또는 배분하는 또는 전달하는) 셀)로 정의하여 활용할 수도 있다.

상술한 다양한 계층별 동적 셀 구성은 밀리미터파 주파수의 고유 특성인 빠른 채널 변화 및 갑작스런 단절을 통해 무선 접속이 중단되는 현상을 36/1과 같은 대단위 그룹핑을 이용한 커버리지 계층 효과를 통해 완화시킬 수 있고 단말은 항상 이 커버리지 계층으로만 접속하고 커패서티 계층에서 제공하는 셀 연결에 대한 제어를 커버리지 계층의 셀을 통해 수행한다. 그리고, 도8과 같은 계층간 서로 다른 형태의 동적 셀 구성을 통해 간섭이 발생하지 않는 계층의 셀을 연결하여 단말에게 필요한 용량을 추가할 수 있다. 그리고 커버리지 영역인 FA1은 그대로 운용하고 나머지 계층은 기지국의 시공간적 용량에 따라 해당 빔을 뮤팅 상태, 계층 전체의 턴오프 상태, 용량 증가에 대응하여 턴-오프 상태를 턴-온 상태로 변경, 동적 빔 패턴을 수시로 변경 등의 처리가 적용될 수 있다.

도 14는 계층별 mute sector cell과 active cell을 정의하고 운용하는 구조의 다른 예를 설명하는 도면이다.

도 14를 참조하면, 섹터 빔 구조만이 갖는 특징으로 계층별 mute sector cell과 active cell을 정의하여 교차하면 4개의 빔 그룹간에는 간섭이 없는 4개의 인터 섹터 셀을 만들 수도 있다. 도시된 도면을 참조하면, 본 발명의 실시 예는 2차 FA3 계측이 도 14의 (a)에서와 같이 9개의 액티브 셀이 1사분면에 배치되고 27개의 뮤트 셀을 가지는 구조, 2차 FA4가 도 14의 (b)에서와 같이 9개의 액티브 셀이 4사분면에 배치되고 27개의 뮤트 셀을 가지는 구조, 2차 FA5가 도 14의 (c)에서와 같이 9개의 액티브 셀이 3사분면에 배치되고 27개의 뮤트 셀을 가지는 구조, 2차 FA6이 도 14의 (d)에서와 같이 9개의 액티브 셀이 2사분면에 배치되고 27개의 뮤트 셀을 가지는 구조, 2차 FA3 ~ FA6가 도 14의 (e)에서와 같이 각각의 사분면에 액티브 셀을 배치하는 구조 중 적어도 하나를 가질 수 있다. 상술한 바와 같이, 섹터 빔 구조는 레이어별 동적 셀 구성을 통하여 밀리미터파가 갖고 있는 간섭, 커버리지 등의 단점을 완화시킬 수 있다.

실시 예 3: mmWave-based multi-sector Anchor multi-spot Subsidiary cellular 환경에서 다계층 동적 셀 구성 방법

상술한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 다른 기지국 안테나 구조는 상술한 도 3만의 스폿 빔 배치 구조로만 기지국 전체 안테나 구조가 설계될 수도 있고, 도 4의 섹터 빔 배치 구조로만 기지국 전체 안테나 구조가 설계될 수도 있다. 추가적으로 도 3의 계층별로 어떤 계층은 도 3과 같은 스폿 빔 배치 구조를 가질 수도 있고 어떤 계층은 도 4와 같은 섹터 빔 구조를 가질 수 있다. 예를 들어 단말의 셀 기준 신호(CRS) 기반한 핸드오버를 수행 시 기존 셀룰러와 같은 측정 특성을 가질 수 있도록 커버리지 계층은 섹터 빔 배치 구조에서 섹터 빔을 그룹핑하여 하나의 커버리지를 형성하도록 구성할 수 있다. 또한 기지국 안테나 구조는 스폿 빔 배치 구조를 채택하여 커패서티 운용을 지원할 수도 있다. 상술한 예시는 하나의 예시로서 본 발명은 실시 예 1과 실시 예 2를 혼합하여 다양한 형태의 구성을 제공할 수 있다.

실시 예 4: mmWave-based multi-beam 환경에서의 시스템 운용

스팟 빔 배치 구조든지 아니면 섹터 빔 배치 구조 든지 아니면 스팟/섹터 빔 혼합 배치구조 라든지 밀리미터파 기반 멀티 빔 환경에서의 시스템 운용은 3GPP LTE 혹은 LTE-A시스템과 유사하게 운용한다. 예를 들어, System entities는 MS, BS, EPC(Evolved Packet Core)로 동일하고 protocol 구조도 PHY, MAC(Medium Access Control), RRC(Radio Resource Control), PDCP(Packet Data Convergence Protocol), GTP(GPRS Tunneling Protocol), NAS(Non-Access Stratum), S1AP(S1 Application Protocol), X2AP(X2 Application Protocol)로 구성되며 MBMS(Multimedia Broadcast Multicast Service)를 제외한 physical signal and channel, transport channel, logical channel 과 mutual channel mapping이 동일하고 시스템 운용상 유사하다. 시스템 운용상의 주요 차이점은 아래와 같다.

특정 계층에 소속된 특정 빔 요소 반송파들을 그룹핑(전술한 계층별 동적 셀 구성)하여 동일한 셀로 정의된 빔은 동일한 셀 기준 신호(CRS position)를 할당하며 해당 빔 요소 반송파 group은 하나의 cell로 간주하여 기존 셀룰러 시스템의 셀 처럼 그룹 빔 요소 반송파들을 통합하여 운용한다. 예컨대, 기지국의 커버리지를 구성하는 특정 계층의 빔 요소 반송파 모두를 하나의 cell로 만들 수도 있고 특정 계층의 빔 요소 반송파의 일부를 그룹핑하여 그룹별 CRS position을 달리 하여 하나의 계층을 여러 개의 cell들로 만들 수 있다.

단말은 수신 포트별로 CRS 측정 및 빔 기준신호(여기에서는 BRS 혹은 BSI-RS로 표기)에 기반한 beam tracking을 수행한다. 빔 트래킹이란 단말이 여러 개의 포트로 수신되어 오는 측정값에 기반하여 업링크 포트를 선정하는 일련의 과정을 의미한다. 동일 Cell로 정의된 모든 빔 컴포넌트 개리어들에 대하여 PSS, SSS, PBCH, PCFICH, PDCCH, PHICH, PDCCH 그리고 PUCCH, PRACH는 공통 운용한다. Cell로 정의된 빔 컴포넌트들에 대하여 PDSCH와 PUSCH는 빔별로 독립적으로 운용하는 것을 원칙으로 한다.

빔별로 독립적으로 운용하는 원칙의 예외적인 경우는 다음과 같다.

exception case 1: paging(페이징), system information(SI)(시스템 정보), random access response (랜덤 액세스 응답 - L2 메시지)

exception case 2: RRC 신호 메시지의 경우는 매우 중요한 시그널링이므로 신호 전달의 신뢰성을 높이기 위하여 셀로 정의된 모든 빔 요소 반송파들에 대하여 동일한 자원 영역에 할당함으로써 joint transmission 및 joint reception의 효과를 통하여 신호의 수신 및 송신의 품질을 높일 수 있다. 또한, 다운링크에 대한 joint transmission과 업링크 joint transmission의 복잡성으로 인해 구현이 힘든 경우에는 다운링크의 경우 단말로부터의 피드백이 가장 좋은 빔 혹은 그 주변 빔에만 RRC 시그널링 전송을 위한 자원을 할당하고 나머지 빔들에 대한 해당 자원 영역은 비워(Mute)시키는 방법을 사용할 수도 있다. 업링크의 경우도 마찬가지로 기지국의 어느 한 수신 빔 요소 반송파의 업링크 자원에 대해서만 RRC 시그널링을 위한 자원을 할당하고 나머지 다른 빔 요소 반송파들은 자원 할당을 하지 않는 방법을 사용할 수 있다. 셀로 정의된 전체 빔 혹은 예상 일부 빔 요소 반송파들에 대한 JT/JR(joint transmission/joint reception) 방법과 셀로 정의된 하나의 빔 요소 반송파들에 대한 자원 할당을 하고 나머지 빔 요소 반송파들에 대해서 동일한 자원 영역에 다른 데이터 할당을 금지하는 방법을 통해 RRC 시그널링에 대한 송수신 신뢰성을 높일 수 있다.

exceptional case 3: 스폿 빔 환경이든지 섹터 빔 환경이든지 계층별 동적 셀 구성을 통해 셀로 정의된 모든 빔 요소 반송파들에 대하여 PDSCH/PUSCH 자원을 하나의 자원으로 보고 시스템 운용을 할 수도 있다. 기지국 입장에서 운용 컴포넌트 캐리어(계층별 그룹핑된 빔 요소 반송파들을 하나의 셀로 정의한 것)이 여러 개 존재한다면 네트워크 관점에서 이 중의 하나를 primary component carrier로 고정하며 RRC signal, paging and initial random access to initial radio connection은 이 운용 컴포넌트 캐리어(PCC라 정의: Primary Component Carrier)를 통해서만 이루어지도록 운용할 수 있다.

나머지 운용 컴포넌트 캐리어(SCC라 정의: Secondary Component Carrier)들은 주로 순수한 데이터 송수신을 위해서만 사용하게 운용할 수 있다. 기존 LTE-A의 캐리어 집성과 다른 부분은 빔 요소 반송파가 모여 하나의 운용 컴포넌트 캐리어가 된다는 점이고 PCC, SCC는 단말 입장에서의 기술로 초기랜덤 액세스를 시도한 CC가 PCC가 되므로 기지국 입장에서 운용 CC 1, 2, 3이 있을 때 단말 A 입장에서는 PCC가 CC1이 될 수 있고 단말 B 입장에서는 PCC가 2가 될 수도 있다. 한편, 멀티 빔 구조에서의 캐리어 집성은 기지국 입장에서나 단말 입장에서 예를 들어 PCC가 CC1으로 동일하다. 단말은 PCC로 지정된 CC1으로만 랜덤 액세스 및 페이징이 가능하다.

동일 Cell에 소속된 빔 요소 반송파들이라 하더라도 각 빔 요소 반송파는 각 빔 요소 반송파별로 다른 BSI-RS(= 빔 기준 신호 혹은 BRS (LTE의 CSI-RS 개념과 동일하나 빔 요소 반송파 구분을 위해 사용)를 할당하고 단말(UE)은 이러한 BSI-RS 측정을 통한 BSI feedback을 PCC PUCCH를 통해 전달한다. 단말은 다른 계층의 운용 컴포넌트 캐리어들에서 측정한 BSI feedback 또한 PCC PUSCCH 를 통해 전달한다.

동일 Cell에 소속된 빔 요소 반송파 간의 스위칭은 네트워크에서 BSI feedback을 이용하여 해당 PCC MAC이 빔 요소 반송파 스위칭을 결정하고 PDCCH의 DCI(Downlink Control Information)를 이용하여 빔 요소 반송파 스위칭을 수행한다.

밀리미터파 기반 멀티 빔 셀룰러 시스템이 기존 cellular system과 비교시 장점은 다음과 같다. 동일한 기지국 커버리지를 가정할 때 average 기지국 용량을 기존 셀룰러 시스템보다 증가시킬 수 있다. 스팟 빔 배치 구조와 동일 한 스팟 빔 영역에 스몰 셀을 각 사이트에 배치하여 운용하는 것과 비교시 CAPEX/OPEX가 감소될 수 있다. 시공간적 사용자 분포 변화에 따라 계층별 동적 셀 구성을 통해 유연하며 최적의 system capacity 및 mobility 제공이 가능할 수 있다. 스폿 빔 배치 구조 및 섹터 빔 배치 구조에서의 동적 셀 구성을 보면 기존에 존재하지 않았던 새로운 형태의 셀 구성이 가능하며 그 구성이 매우 동적이며 유연하게 구성될 수 있으므로 계층 내 동적 셀 구성뿐만 아니라 계층간 동적 셀 구성을 시도하여 밀리미터파의 단점을 극복하고 다양한 형태의 system gain을 얻을 수도 있다. 예를 들어 8FA 중에서 1개의 FA를 지정하여 커버리지 관점에서의 큰 규모의 동적 셀 구성을 하고 이를 PCC로 놓고, 상기 PCC는 주로 중요한 시그널링과 같은 신뢰성 있는 데이터 송수신을 위해 주로 사용하고 다른 SCC들은 동일 계층 내에서의 빔 셀간의 간섭을 다른 계층에서 보완해주는 형태로 운용할 수 있다. 어떤 계층은 용량관점에서의 동적 셀 재구성을 할 수 있다. 결국 SCC들은 주로 data off-loading 용도로 사용한다. 예를 들어 정지된 단말은 PCC를 접속하고 용량 관점에서 용량 지원이 가장 좋은 계층의 동적 셀 구성을 한 계층부터 데이터 오프로딩이 가능한지 신호를 측정해보고 가능하면 할당하고 가능하지 않으면 그 다음으로 용량 지원이 좋은 계층의 동적 셀 구성을 가진 계층으로 이동하여 데이터 오프로딩이 가능한지 측정을 수행한다.

단말의 데이터 속도를 알 수 있다면 속도 수준에 따란 자원 할당의 우선 순위 계층을 확인하여 자원을 할당할 수 있는데 이 때의 기준은 저속 일수록 규모가 작은 SCC들로 동적 셀 구성이 된 계층을 선택하고 고속일수록 규모가 큰 SCC들로 동적 셀 구성이 된 계층을 선택할 수 있다. 이에 따라, 저속 사용자는 용량관점에서 접근하고 고속 사용자는 이동성의 안정성 관점에서 접근한다. 어떤 계층이 선택되었더라도 해당 단말의 포지셔닝이 셀간 경계에 해당된다면 신호 품질이 나쁠 것이며 결국 데이터 송수신이 원활하지 않아 다른 계층을 선택하여 다시 신호 품질을 측정할 것이다.

SCC들의 용도가 data off-loading용으로만 한정된다면 어떤 계층의 동적 셀 구성된 SCC들을 모두 액티브 셀로 둘 필요가 없이 특정 SCC만 연결되지 않고 드문 드문하게 활성화하고 나머지 SCC들은 mute(최소한의 시그널만 보내는 상태)시킬 수 있다. 이로 인해 하나의 계층에서 SCC가 mute된 지역은 서비스가 불가하므로 계층간의 연합을 기반으로 특정 계층에서의 mute SCC 영역을 다른 계층에서의 SCC들이 액티브 셀로 만들어 커버함으로써 결국 촘촘한 계층간 동적 셀 구성을 달성할 수 있다. Traffic load가 heavy하지 않다면 간섭을 통해 FA내부 혹은 FA간 연합을 통해 부하, 이동성 및 간섭제거 측면에서 실시간적으로 다양한 셀 구성을 변화시킬 수 있다.

SCE(Small Cell Enhancements)는 small cell과의 non-ideal backhaul을 가정하고 air 상에서 MS(=UE)가 dual connectivity(one is macro cell, another is small cell)를 의미하고 small cell의 개수만큼 각 사이트에 분산 설치되는 것을 가정한다. 밀리미터파 기반 멀티빔 배치 구조에서는 SCE architecture와 유사하게 스폿 빔이 small cell 역할을 할 수 있고 계층별 동적 셀 구성에 의하여 SCE의 small cell구조보다 더욱 다양한 coverage를 갖는 다양한 gduxo의 small cell을 모사할 수 있으며 커버리지를 담당하는 SCE의 매크로 셀도 유사하게 동적 셀 구성을 통해 만들어 낼 수 있다. SCE 구조는 macro cell과 small cell이 non-ideal backhaul로 연결을 가정하여 상호간에 실시간적인 시그널링이 불가능하지만 멀티 빔 배치 구조가 갖는 동적 셀 구성을 통해 커버리지 계층과 커패서티 계층간의 실시간적인 시그널링이 가능하다.

도 15는 본 발명의 실시 예에 따른 단말의 한 예를 나타낸 도면이다.

도 15를 참조하면, 컴퓨팅 시스템(1000)은 버스(1200)를 통해 연결되는 적어도 하나의 프로세서(1100), 메모리(1300), 사용자 인터페이스 입력 장치(1400), 사용자 인터페이스 출력 장치(1500), 스토리지(1600), 및 네트워크 인터페이스(1700)를 포함할 수 있다.

프로세서(1100)는 중앙 처리 장치(CPU) 또는 메모리(1300) 및/또는 스토리지(1600)에 저장된 명령어들에 대한 처리를 실행하는 반도체 장치일 수 있다. 메모리(1300) 및 스토리지(1600)는 다양한 종류의 휘발성 또는 불휘발성 저장 매체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 메모리(1300)는 ROM(Read Only Memory) 및 RAM(Random Access Memory)을 포함할 수 있다.

따라서, 본 명세서에 개시된 실시예들과 관련하여 설명된 방법 또는 알고리즘의 동작은 프로세서(1100)에 의해 실행되는 하드웨어, 소프트웨어 모듈, 또는 그 2 개의 결합으로 직접 구현될 수 있다. 소프트웨어 모듈은 RAM 메모리, 플래시 메모리, ROM 메모리, EPROM 메모리, EEPROM 메모리, 레지스터, 하드 디스크, 착탈형 디스크, CD-ROM과 같은 저장 매체(즉, 메모리(1300) 및/또는 스토리지(1600))에 상주할 수도 있다. 예시적인 저장 매체는 프로세서(1100)에 커플링되며, 그 프로세서(1100)는 저장 매체로부터 정보를 판독할 수 있고 저장 매체에 정보를 기입할 수 있다. 다른 방법으로, 저장 매체는 프로세서(1100)와 일체형일 수도 있다. 프로세서 및 저장 매체는 주문형 집적회로(ASIC) 내에 상주할 수도 있다. ASIC는 사용자 단말기 내에 상주할 수도 있다. 다른 방법으로, 프로세서 및 저장 매체는 사용자 단말기 내에 개별 컴포넌트로서 상주할 수도 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.

따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (12)

1. 밀리미터파를 이용하는 기지국 안테나 구조에 있어서,
   복수의 빔포밍 안테나를 포함하고,
   상기 복수의 빔포밍 안테나는
   상기 밀리미터파의 광대역을 일정 크기의 레이어로 분할한 적어도 하나의 빔 요소 반송파를 기반으로 스폿 빔 구조 및 섹터 빔 구조 중 적어도 하나의 구조를 포함한 적어도 하나의 레이어로 형성하는 것을 특징으로 하는 기지국 안테나 구조.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 스폿 빔 구조를 위한 적어도 하나의 빔포밍 안테나에 할당되는 주파수와 상기 섹터 빔 구조를 위한 적어도 하나의 빔포밍 안테나에 할당되는 주파수는 상이한 것을 특징으로 하는 기지국 안테나 구조.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 복수의 빔포밍 안테나는
   각 레이어별로 복수개의 빔 요소 반송파들을 운용하도록 설정되거나, 또는 각 레이어별로 하나의 빔 요소 반송파들을 운용하도록 설정되는 것을 특징으로 하는 기지국 안테나 구조.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 복수의 빔포밍 안테나는
   각 레이어별로 일정 개수의 그룹핑된 빔 요소 반송파들을 각각의 셀로 운용하도록 설정되거나
   하나의 레이어 전체의 빔 요소 반송파들을 하나의 셀로 운용하도록 설정되는 것을 특징으로 하는 기지국 안테나 구조.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 복수의 빔포밍 안테나는
   레이어별로 서로 다른 개수의 셀을 운용하도록 설정되는 것을 특징으로 하는 기지국 안테나 구조.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 복수의 빔포밍 안테나는
   레이어별로 서로 다른 개수의 빔 요소 반송파들로 그룹핑된 셀들을 운용하도록 설정되는 것을 특징으로 하는 기지국 안테나 구조.
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 복수의 빔포밍 안테나는
   레이어별로 서로 다른 위치의 빔 요소 반송파들을 운용하도록 설정되는 것을 특징으로 하는 기지국 안테나 구조.
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 복수의 빔포밍 안테나는
   특정 레이어의 빔 포밍 구조를 다른 레이어의 빔 포밍 구조와 다르게 운용하도록 설정되는 것을 특징으로 하는 기지국 안테나 구조.
9. 제 1 항에 있어서,
   상기 복수의 빔포밍 안테나는
   적어도 하나의 레이어를 커버리지 계층으로 운용하고, 나머지 적어도 하나의 레이어를 커패시터 계층으로 운용하도록 설정되는 것을 특징으로 하는 기지국 안테나 구조.
10. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 빔포밍 안테나는
    레이어별로 적어도 하나의 액티브 셀과 적어도 하나의 뮤트 셀을 운용하도록 설정된 것을 특징으로 하는 기지국 안테나 구조.
11. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 빔포밍 안테나는
    지정된 조건의 단말 운용이 없는 레이어 전체를 턴-오프하도록 설정하고, 데이터 용량 발생 시 턴-오프된 레이어를 턴-온하도록 설정된 것을 특징으로 하는 기지국 안테나 구조.
12. 밀리미터파를 이용하는 기지국 운용 방법에 있어서,
    복수의 빔포밍 안테나를 기반으로 스폿 빔 구조 및 섹터 빔 구조 중 적어도 하나의 구조를 적어도 하나의 빔 요소 반송파를 기반으로 다계층 형태로 형성하는 동작;
    특정 레이어의 셀들을 기반으로 적어도 하나의 단말의 커버리지 기능을 지원하고, 나머지 레이어의 셀들을 기반으로 상기 단말의 커패서티 기능을 지원하는 동작;을 포함하는 것을 특징으로 하는 기지국 운용 방법.
    

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