KR102204372B1 - 밀리미터파 이동 광대역 통신 시스템에서 네트워크 진입을 위한 장치 및 방법 - Google Patents

밀리미터파 이동 광대역 통신 시스템에서 네트워크 진입을 위한 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 무선 통신 시스템에서 단말의 네트워크 진입을 지원하기 위한 것으로서, 기지국의 동작 방법은, 복수의 하향링크 빔들을 통해 동기 신호들을 단말로 송신하는 과정과 , 복수의 하향링크 빔들을 통해 시스템 정보를 상기 단말로 송신하는 과정과, 상기 시스템 정보에 기반하여 결정되는 자원을 이용하여, 상기 단말에 의해 송신된, 랜덤 억세스 프리앰블을 수신하는 과정을 포함하며, 상기 시스템 정보는, 랜덤 억세스 구성에 관한 정보를 포함할 수 있다.

Description

밀리미터파 이동 광대역 통신 시스템에서 네트워크 진입을 위한 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR SUPPORTING NETWORK ENTRY IN A MILLIMETER-WAVE MOBILE BROADBAND COMMUNICATION SYSTEM}
본 발명은 무선 통신에 관한 것으로, 특히, 밀리미터파 이동 광대역(Millimeter-Wave Mobile Broadband) 통신 시스템에서 네트워크 진입을 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
무선 데이터 트래픽의 수요가, 소비자들과 기업간의 스마트폰(smart phone), 태블릿(tablet), 넷북(netbook) 그리고 e-북(e-book) 구독자 등등의 무선 데이터 서비스 이용의 증가로 폭발적으로 증가하고 있다. 이동 데이터 트래픽(traffic)의 높은 증가율을 따라잡기 위한 방법으로, 무선 인터페이스 효율 증가와 새로운 스펙트럼(spectrum)의 할당이 유용할 것이다.
본 발명은 통신 시스템에서, 단말의 네트워크 진입을 지원하기 위한 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 무선 통신 시스템에서 기지국의 동작 방법은, 복수의 하향링크 빔들을 통해 동기 신호들을 단말로 송신하는 과정과 , 복수의 하향링크 빔들을 통해 시스템 정보를 상기 단말로 송신하는 과정과, 상기 시스템 정보에 기반하여 결정되는 자원을 이용하여, 상기 단말에 의해 송신된, 랜덤 억세스 프리앰블을 수신하는 과정을 포함하며, 상기 시스템 정보는, 랜덤 억세스 구성에 관한 정보를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 무선 통신 시스템에서 단말의 동작 방법은, 복수의 하향링크 빔들을 통해 송신된 동기 신호들 중 적어도 하나를 기지국으로부터 수신하는 과정과, 복수의 하향링크 빔들을 통해 송신된 시스템 정보를 상기 기지국으로부터 수신하는 과정과, 상기 시스템 정보에 기반하여 결정되는 자원을 이용하여, 랜덤 억세스 프리앰블을 상기 기지국으로 송신하는 과정을 포함하며, 상기 시스템 정보는, 랜덤 억세스 구성에 관한 정보를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 무선 통신 시스템에서 기지국 장치는, 송수신부와, 상기 송수신부와 연결되는 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있다. 상기 적어도 하나의 프로세서는, 복수의 하향링크 빔들을 통해 동기 신호들을 단말로 송신하고, 복수의 하향링크 빔들을 통해 시스템 정보를 상기 단말로 송신하고, 상기 시스템 정보에 기반하여 결정되는 자원을 이용하여, 상기 단말에 의해 송신된, 랜덤 억세스 프리앰블을 수신하도록 제어하며, 상기 시스템 정보는, 랜덤 억세스 구성에 관한 정보를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 무선 통신 시스템에서 단말 장치는, 송수신부와, 상기 송수신부와 연결되는 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있다. 상기 적어도 하나의 프로세서는, 복수의 하향링크 빔들을 통해 송신된 동기 신호들 중 적어도 하나를 기지국으로부터 수신하고, 복수의 하향링크 빔들을 통해 송신된 시스템 정보를 상기 기지국으로부터 수신하고, 상기 시스템 정보에 기반하여 결정되는 자원을 이용하여, 랜덤 억세스 프리앰블을 상기 기지국으로 송신하도록 제어하며, 상기 시스템 정보는, 랜덤 억세스 구성에 관한 정보를 포함할 수 있다.
본 발명을 통하여, 통신 시스템에서 단말이 네트워크에 효율적으로 진입할 수 있다.
본 개시 및 이것의 이점에 대한 보다 완전한 이해를 위해, 이제 첨부한 도면과 결부되어 다음의 설명이 참고되며, 도면에서 유사한 참고 기호는 동일한 부분을 나타낸다.
본 개시 및 이것의 이점에 대한 보다 완전한 이해를 위해, 이제 첨부한 도면과 결부되어 다음의 설명이 참고되며, 도면에서 유사한 참고 기호는 동일한 부분을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 네트워크를 도시한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 단말을 도시한다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 MMB(Millimeter-wave mobile broadband) 통신 시스템을 도시한다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 도 3의 MMB 통신 시스템에서 단말의 네트워크 진입을 위한 방법을 도시한다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 도 4의 방법의 첫 번째 단계에 따른 시그널링(Signaling)을 도시한다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 도 4의 방법의 두 번째 단계에 따른 시그널링을 도시한다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 도 4의 방법의 세 번째 단계에 따른 시그널링을 도시한다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 도 4의 방법의 네 번째 단계에 따른 시그널링을 도시한다.
도 9는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 도 8의 사운딩 참조(Sounding Reference) 신호를 위한 자원할당의 예를 도시한다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 도 4의 방법의 다섯 번째 과정과 연관된 시그널링을 도시한다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 도 3의 MMB 통신 시스템에서 단말을 위한 핸드오버(Handover) 절차의 일부를 도시한다.
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 LTE(Long Term Evolution) 또는 LTE-A(Advanced)를 포함하는 도 3의 MMB 통신 시스템에서 단말의 네트워크 진입 방법을 도시한다.
도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 WiMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access)를 구현하는 도 3의 MMB 통신 시스템에서 단말의 네트워크 진입 방법을 도시한다.
이하 설명되는 도 1 내지 도 13를 통해, 본 문서에서, 본 발명의 원리를 설명하기 위해 사용되는 다양한 실시 예들은 하나의 예시일 뿐이며, 본 발명은 본 명세서의 범위에 한정되지 아니한다. 당업자에 있어서, 본 발명의 원리는 어떠한 종류의 무선 통신 시스템에도 적용될 수 있음이 자명하다 할 것이다.
LTE(Long Term Evolution)와 WiMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access)를 포함한, 현재 구현된 4G 시스템들은, 초당 비트수(Bps)/헤르츠(Hz)/Cell 등의 단위를 사용하는 무선 통신시스템의 성능을 향상시키기 위해 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing), MIMO(Multiple Input/Multiple Output), 다중 사용자 다이버시티(Diversity), 링크 적용(Link Adaption), 등등의 발전된 기술을 사용한다. 무선 인터페이스 성능의 지속적인 개선은 CA(Carrier Aggregation), 고차 MIMO, CoMP(coordinated Multipoint) 전송, 계전기(Relay) 등등의 새로운 기술을 이용하는 방법을 모색하고 있다. 그렇지만 스펙트럼 효율의 어떠한 추가적인 개선도 최적의 경우에서도 한계가 있다는 것은 일반적인 사실이다.
BPS/Hz/Cell 등의 단위를 사용하는 무선 통신 시스템에서 성능을 크게 향상시킬 수 없는 경우, 용량을 증가시킬 수 있는 또 다른 방법은, 많은 소형 셀을 배치하는 것이다. 그렇지만 지리적 영역에서 배치될 수 있는 소형 셀들의 수는 새로운 사이트들을 얻기 위해, 장비를 설치하기 위해, 백홀(Backhaul)을 공급하기 위해, 소모되는 비용으로 인해 한계가 있다. 또한, 지정된 요소에 의한 용량의 증가를 시키기 위해, 구현된 셀의 숫자들은 지정된 요소들에 의해 이론적으로 증가되었다.
매우 작은 소형 셀의 또 다른 단점은 네트워크 시그널링 오버헤드와 지연을 증가시키는 잦은 핸드오프이다. 그러므로, 향상된 무선 네트워크에서 소형 셀일수록 더 유용하지만, 단순히 소형 셀을 구현하는 것으로는 비용을 고려한 이동 데이터 트래픽 수요의 예상된 규모 증가의 수요를 맞추기 위한 용량을 충족할 수 없다.
그러므로, 이동 데이터 수요의 폭발적인 증가를 충족하기 위해, 광역 커버리지와 함께 응용 MMB(Mobile Broadband, 이동광대역)에서 밀리미터파 대역(Millimeter-wave band(3~300GHz spectrum)) 이 구현 될 수 있다. 이러한 주파수들의 중요한 이점은 스펙트럼의 다양성과, 짧은 파장으로 인해, 안테나와 무선 장치들과 같이 구성요소들의 크기가 작다는 것이다. 짧은 파장의 길이로 인해, 안테나는 상대적으로 좁은 공간에 들어갈 수 있고, 결국, 좁은 공간에서도 높은 이득 안테나를 구현할 수 있게 한다. 현재의 4G 시스템과 비교해 볼 때, 더욱 넓은 대역과 더욱 많은 처리량이 MMB 통신을 사용하여 실현될 수 있다.
현재의 셀룰러 시스템에서, 단말은 옴니(Omni)-수신 안테나를 사용하여 기지국을 감지할 수 있고, 옴니-전송 안테나 또는, 매우 넓은 빔 안테나를 이용하여 기지국에 정보를 보낼 수 있다. 이로인해, 단말은 기지국으로부터 하향 제어 채널을 더욱 쉽게 수신할 수 있고, 기지국을 쉽게 검출할 수 있다. 또한, 이는 단말이 랜덤(Random) 액세스(Access) 절차 동안 기지국에게 정보를 보다 쉽게 전송할 수 있게 한다.
그러나, MMB 셀룰러(Cellular) 시스템과 같은 지향성 안테나 또는 안테나 어레이(Array)와 같은 향후 셀룰러 시스템의 문제는 단말이 어떻게 기지국을 검출하고, 네트워크에 진입하기 위한 통신을 설정하는가 이다. 그러한 문제의 이유는 단말 또한 지향성 빔으로 정보를 송신,수신하는 것과 같이, 기지국 또한 동기화 채널과 브로드캐스트(Broadcast) 채널과 같은 하향 제어 채널을, 지향성 빔으로 보낸다는 것이다. 이러한 점은 단말이 기지국을 검출하는데 장애요소가 되고, 네트워크에 무작위로 접근하게 한다.
아래의 설명과 관련하여, LTE 용어 “노드 B”, “강화 된 노드 B”,그리고 “eNB(e nodeB)”는 아래에서 “기지국”으로 한다. 본 발명에서 설명한 바와 같이, 기지국은 BSID(Base Station Identifier)로 글로벌 고유 식별자를 가지고 있다. 일부 실시 예를 들어, BSID는 MAC ID일 수 있다. 또한, 기지국은 각각은 물리적 셀 식별자(Identifier) 또는 동기화 된 채널에서 수행될 수 있는 프리앰블(Preamble) 시퀀스(Sequence) 같은 다중 셀을 가질 수 있다.(예를 들어, 하나의 섹터가 하나의 셀이 될 수있다.) 또한, LTE 용어 “사용자 장비”또는 “UE”는 아래에서 “가입자국(Subscriber Station)”, 그리고 “단말”은 “가입자국” 으로 쓰일 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 네트워크(100)을 도시한다. 도1에서 무선 네트워크(100)는 기지국(BS)(101,102,103)을 포함한다. 기지국(101)은 또한 인터넷, 고유의 IP 네트워크, 또는 다른 데이터 네트워크와 같은 인터넷 프로토콜(IP) 네트워크(130)와 통신한다. 기지국(102)은 (RNC(Radio Network Controller:무선 네트워크 제어기)와 통신한다. 본 발명의 실시 예에서, RNC(104)는 기지국(102)의 일부일 수 있다. 본 발명의 실시 예에서, 기지국(101,103)은 또한 RNC(104)와 통신한다. 또 다른 예에서, 기지국(101,103)은 RNC(104)와 유사한 또다른 무선 네트워크 제어기와 통신한다. 기지국(102,103)은 무선 기지국(101)을 사용하는 대신, 유선을 사용하여 IP 네트워크(130)과 통신할 수 있다.
기지국(102)은, RNC(104)와 협력하거나, RNC(104)를 통하여, 기지국(102)의 커버리지(Coverage) 영역(120) 내의 복수의 우선 가입자국에게 네트워크(130) 액세스(Access)를 위한 무선 광대역 액세스를 제공한다. 복수의 우선 가입자국들은 가입자국(SS)(111,112,113,114,115,116)을 포함한다. 가입자국(111,112,113,114,115,116)은 휴대폰이나 PDA 그리고 단말(MS) 등의 무선 통신 장치일 수 있다. 본 발명의 따른 실시 예에서, 소규모 비즈니스(SB:Small Buisness)에 위치한 가입자국(111), 기업(E)에 위치한 가입자국(112), WiFi 핫스팟(WiFi Hotpot)에 위치한 가입자국(113), 가정에 위치한 가입자국(115), 그리고 이동장비에 위치한 가입자국(116) 등이 존재한다.
기지국(103)은 기지국(103)의 커버리지 영역(125) 내의 두번째 복수의 가입자국에 기지국(101)을 통하여 네트워크 액세스의 무선 광대역을 제공한다. 두번째 복수의 가입자국은, 가입자국들(115, 116)을 포함한다. 본 발명의 실시 예에 따른 또 다른 예에서, 기지국(102, 103)은 기지국(101)을 통해 간접이 아닌, 광섬유(Optical fiber), DSL(Digital Subscriber Line), 케이블 또는 T1/E1 라인 등의 유선 광대역을 이용하여 인터넷에 직접 연결된 것일 수 있다.
다른 실시 예에서, 기지국(101)은 다른 기지국들과 통신한다. 더욱이, 도 1에서 오직 6개의 가입자국들만 도시되어 있는데, 실제로는 무선 네트워크(100)가 6 가입자국들 보다 많은 수에게 무선 광대역 액세스를 제공할 수 있다. 가입자국(115,116)은 커버리지 영역(120,125))사이 경계 주변에 위치해 있다. 각 가입자국(115,116)은 기지국(102,103)과 통신하고, 서로 간섭 할 수 있다. 예를 들어, 기지국(102)과 가입자국(116)간의 통신은 기지국(103)과 가입자국(115)간의 통신에 의해 간섭 받을 수 있다. 또한, 기지국(103)과 가입자국(115)은 기지국(102)와 가입자국(116)간의 통신에 의해 간섭 받을 수 있다.
가입자국(111, 112, 113, 114, 115, 116)은 음성, 데이터, 영상, 비디오 원격화상회의, 그리고, 혹은 다른 광대역 서비스에 액세스하기 위해 네트워크에 액세스하는 광대역을 사용할 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따르면, 하나 이상의 가입자국(111,112,113,114,115,116)은 WiFi WLAN의 액세스 포인트(AP:Access Point)와 연관될 수 있다. 가입자국(116)은 무선 연결이 가능한 노트북이나, 개인 휴대 정보 단말기, 노트북, 핸드 헬드(Handheld) 장치, 또는 무선 연결이 가능한 장치들을 포함한 이동 장치 중 하나일 수 있다. 가입자국(114)는 예를 들면, 무선 연결이 가능한 개인용 컴퓨터, 노트북, 게이트웨이(Gateway) 또 다른 장비일 수 있다.
점선은 예시 및 설명의 목적을 위해 대략적으로 원형으로 나타낸 커버리지 영역(120,125)의 대략적인 범위를 나타낸다. 커버리지 영역들은 기지국과 관련이 있다. 예를 들면, 커버리지 영역(120,125)은 불규칙적인 형상을 포함하여, 자연적 또는 인공적인 장애물과 관련된 무선 환경에서 기지국 및 변형의 구성에 따라 다양한 형상을 나타낸다.
또한, 기지국과 연관된 커버리지는 시간에 걸쳐 항상 일정하지 않고, 기지국의 송신 전력 레벨 변화나, 가입자국, 날씨 상황, 다른 요소들 중 적어도 하나에 의해 동적(확대 또는 축소 또는 형상이 변경 되는 등)일 수 있다. 본 발명에 의한 실시 예에 따르면, 기지국(102,103)의 커버리지 영역(120,125)을 예를 들자면, 기지국의 커버리지 영역 반경은, 기지국으로부터 적어도 2km에서부터 약 50km 까지 연장할 수 있다.
잘 알려진 바와 같이, 기지국(101, 102, 103)은 커버리지 영역 내의 다수의 섹터를 지원하기 위해 지향성 안테나를 이용할 수 있다. 도 1에서, 기지국(102,103)은 대략적으로 커버리지 영역의 중심(120,125)에 도시되어 있다. 다른 실시 예에서, 지향성 안테나(Directional Antenna)의 사용은 커버리지 영역의 가장자리 근처, 예를들어, 원추형, 또는 배(pear) 모양의 커버리지 영역의 시점에 기지국을 위치시킨다.
도 1은 무선 네트워크(100)의 일례를 도시했지만, 다양한 변화가 도1에 있을 수 있다. 예를 들어, 유선 네트워크와 같은 데이터 네트워크의 또 다른 유형은 무선 네트워크(100)로 대체 될 수 있다. 유선 네트워크에서, 네트워크 터미널은 기지국(101, 102, 103)과 가입자국(111, 112, 113, 114, 115, 116)으로 대체될 수 있다. 유선 연결은 도1에 도시된 것처럼 무선 연결로 대체 될 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 단말(200)을 도시한다. 실시 예에 따라, 도1에서 도시된 바와 같이, 무선 단말(200)은 가입자국(111, 112, 113, 114, 115, 116) 중 하나를 나타낼 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같은 무선 단말(200)의 예는 단지 설명을 위한 것이다. 다른 무선 단말(200)의 예는 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 사용될 수 있다.
무선 단말(200)은, 안테나(205), RF(Radio Frequency) 트랜시버(Transceiver)(210), 전송(TX:Transmit) 프로세싱 회로(215), 스피커(Speaker(230)로 구성된다. 단말(200)은 또한 메인프로세서(Main Processor)(240), 입/출력(I/O) 인터페이스(IF:Interface)(245), 키패드(Keypad)(250), 디스플레이(Display)(255), 메모리(Memory)(260)를 포함한다.
RF 트랜시버(210)는 안테나로부터, 무선 네트워크(100)의 기지국에 의해 전송된 착신 RF 신호를 수신한다. RF 트랜시버(210)는 중간 주파수(IF:Intermediate Frequency) 또는 기저대역 신호를 생산하기 위해 착신 RF 신호를 하향 변환한다. 중간 주파수 또는 기저대역 신호는, 기저대역 또는 중간 주파수 신호를 필터링(Filtering), 디코딩(Decoding), 디지털화(Digitizing) 중 어느 하나에 의해 처리된 기저대역 신호를 생산하는 수신(RX:Receive) 프로세싱(Processing) 회로로 전송된다. 수신 프로세싱 회로(225)는 스피커(230)(음성 데이터) 또는 처리된 기저대역 신호를 추가 처리를 위해서, 메인프로세서(240)(예를 들면, 웹 브라우징(Web Browsing))로 송신한다.
전송 프로세싱 회로(215)는 마이크로폰(220)으로부터 아날로그 또는 디지털 음석 데이터를 수신하거나, 메인 프로세서(240)로부터 다른 송신 기저대역 데이터를 수신한다(예를 들어, 웹 데이터(Web Data), 이메일(e-mail), 쌍방향 비디오 게임 데이터(interactive video game data)). 전송 프로세싱 회로(215)는 처리된 기저대역 또는 중간 주파수 신호를 생산하기 위해 송신 기저대역 데이터를 인코딩, 다중화, 디지털화 중 어느 하나의 과정을 수행한다. RF 트랜시버(210)는 전송 프로세싱 회로(215)로부터 송신 처리 기저대역 또는 중간 주파수 신호를 수신한다. RF 트랜시버(210)는 기저대역 또는 중간 주파수 신호를 안테나(205)를 통해 전송되는 RF 신호로 상향 변환한다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 메인프로세서(240)은 마이크로프로세서(Microprocessor) 또는 마이크로컨트롤러(Microcontroller)이다. 메모리(260)는 메인 프로세서(240)에 결합된다. 메모리(260)는 임의의 컴퓨터 판독 매체 일 수 있다. 예를들면, 메모리(260)는 포함하거나, 저장하거나, 통신하거나, 전파하거나, 컴퓨터 프로그램 또는 소프트웨어, 펌웨어 또는 마이크로프로세서에 의해 사용되는 데이터, 또는 다른 컴퓨터 관련 시스템 또는 방법에 의해 전송될 수 있는 전기, 자기, 전자기, 광학, 전자-광학, 전기-기계, 기타 다른 물리적 장치 중 하나일 수 있다. 상술한 실시 예에 따르면, 메모리(260)의 일부는 RAM(Random Access Memory) 그리고 메모리(260)의 또 다른 부분은 ROM(Read Only Memory)의 역할을 하는 플래시 메모리(Flash Memory)를 포함한다.
메인프로세서(240)은 단말(200)의 전반적인 동작을 제어하기 위해 메모리(261)에 저장된 기본 운영 체제 프로그램(261)을 실행한다. 하나의 동작에서, 메인프로세서(240)는 잘 알려진 원리에 따라, 순방향 채널 신호들의 수신 및 RF 트랜시버(210), 수신 프로세싱 회로(225), 전송 프로세싱 회로(215)에 의해 역방향 채널 신호의 전송을 제어한다.
메인프로세서(240)는 메모리(260)에 상주하는 프로그램 및 다른 프로세서를 실행 할 수 있다. 상기 메인프로세서(240)는 실행 과정상의 요구에 의해서, 데이터를 메모리(260)로 혹은 메모리 밖으로 이동시킬 수 있다. 상기 메인프로세서(240)는 또한 I/O 인터페이스(245)에 결합된다. 상기 I/O 인터페이스(245)는 단말(200)이 노트북(Laptop Computers), 핸드헬드 컴퓨터(Handheld Computers)와 같은 다른 장치들에 연결하는 기능을 제공한다. 상기 I/O 인터페이스(245)는 이러한 액세서리들과 메인 컨트롤러(240) 사이의 통신 경로이다.
메인 프로세서는 또한 키패드(250)와 디스플레이 유닛(255)에 결합된다. 단말(200)의 사용자는 단말(200)에 데이터를 입력하기 위해 키패드(250)를 사용한다. 디스플레이(255)는 웹사이트로부터 문자와 그래픽을 렌더링(Rendering) 할 수 있는 액정 또는 LED(Light Emitting Diode) 디스플레이일 수 있다. 또 다른 실시 예에서, 다른 종류의 디스플레이를 사용할 수 있다. 예를 들어, 디스플레이(255)는 터치스크린(Touch-screen), 키패드(250)는 디스플레이(255)를 통해 제공될 수 있다.
이하에서 보다 상세히 기재된 바와 같이, 안테나(205)는 선호된 하향 빔을 통해 기지국으로부터 하향 제어 채널을 수신하기 위해 구성될 수 있다. 각 후속 수신 된 네트워크 진입 신호는 대응하는 선호된 상향 빔의 지시를 포함한다. 이들 실시 예의 경우, 메인 프로세서(240)는 하향 제어 채널들과 연속적으로 수신된 네트워크 진입 신호들을 해석하기 위해, 하향 제어 채널들에 기초한 초기 네트워크 진입 신호를 생성하고, 각각의 연속적으로 수신한 네트워크 진입 신호에 기초한 연속적으로 전송된 네트워크 진입 신호를 생성하기 위해, 그리고, 하향 제어 채널에 기초하고, 연속적으로 수신한 네트워크 진입 신호에 연속적으로 기초한, 하향 빔들 중 선호된 어느 하나를 선택하기 위해 구성된다. 상기 초기 네트워크 진입 신호와 각각의 연속적인 전송 네트워크 진입 신호는 선호된 하향 빔에 대응하는 지시자를 포함한다. 상기 안테나(205)는 다수의 상향링크 빔들을 통해 상기 초기 네트워크 진입 신호와 상향 빔에 의해 선호된 각각의 연속적인 전송 네트워크 진입 신호를 기지국에 송신하도록 구성된다.
도 2는 단말(200)의 한가지 실시 예를 도시했지만, 다양한 변화가 도 2에 발생할 수 있다. 예를 들어, 유선 또는 무선 네트워크 터미널(Terminal)은 이동 장치(200)로 대체 될 수 있다. 유선 네트워크 터미널은 안테나와 같은 무선 통신을 위한 장비를 포함 할 수도, 포함하지 않을 수도 있다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른, 밀리미터파 이동 대역(MMB:Millimeter-wave Mobile Broadband) 통신 시스템(300)을 도시한다. 실시 예에서, 시스템(300)은 기지국(301, 302, 303)을 포함한다.
기지국(301)은 기지국(303)과 단말(315,316)과 통신하도록 구성된다. 기지국(302)은 단말(317)과 통신하도록 구성된다. 기지국(303)은 패켓 데이터 서버 게이트웨이(310)에 액세스를 제공하는 네트워크(305)와 통신하도록 구성된다. 기지국(301,303)들은 두개의 어레이(어레이 0, 어레이1)를 포함하는, 세 개의 셀(셀 0, 셀 1, 셀 2)을 포함한다. 기지국(302)은 하나의 어레이(어레이))를 포함하는 6개의 셀(셀 0, 셀 1, 셀 2, 셀 3, 셀 4, 셀 5)을 포함한다.
시스템(300)의 다른 실시 예는, 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 구현 될 수 있다. 예를 들어, 기지국(301, 302, 303)은 다른 적합한 기지국, 단말 중 어느 하나와 통신할 수 있다. 또한, 기지국(301, 302, 303)은 도 1의 기지국(101, 102, 103) 중 어느 하나일 수 있다. 그리고, 단말(315, 316, 317)은 도1의 가입자국(111, 112, 113, 114, 115, 116), 도 2의 단말(200) 중 어느 하나일 수 있다.
본 발명의 실시 예는 단말 간의 무선 통신과, 기지국 간의 무선 통신에 적용될 수 있다. 그리고 기지국과 단말 간의 통신만으로도 한정되지 않는다.
본 발명 전반에 걸쳐, 전송 빔들과 수신 빔들을 포함하여 빔들은 빔폭(beamwidhts) 또는 규칙적이거나 불규칙적인 형태의 다양한 형상일 수 있고, 본 발명의 도시된 것에 한정되지 않는다.
시스템(300)이 밀리미터파와 통신의 맥락에서 설명되었지만, 시스템(300)은 밀리미터 파와 유사한 특징을 갖는 3GHz에서부터 30GHz의 주파수들의 전파와 같은 적합한 다른 통신 매체를 이용하여 구현될 수 있다. 또한, 통신 매체는 테라헤르츠(terahertz) 주파수 또는 적외선, 가시광, 또는 다른 광학 매체와 전파를 포함할 수 있다.
본 발명에서 “셀룰러 대역”은 수 백만 MHz에서부터 수 GHz까지의 주파수를 말하거나, “밀리미터-파 대역(Millimeter-wave band)”는 수 10GHz에서부터 수 100GHz까지를 말한다.
셀룰러 대역에서 전파는 보다 적은 전파 손실과 보다 나은 커버리지를 이용할 수 있다. 그렇지만 또한, 상대적으로 많은 안테나를 사용한다. 한편, 밀리미터-파 대역에서 전파는 높은 전파 손실을 입을 수 있지만, 높은 이득(High-gain) 안테나를 사용할 수 있고, 좁은 공간에 안테나 배열을 할 수 있다.
밀리미터파는 3GHz에서 300GHz의 무선 주파수에 대응하는 1mm에서 100mm까지의 파장을 갖는 전파이다. ITU(International Telecommunication Union)에 따르면, 이러한 주파수들은 EHF(Extremely High Frequency) 대역으로 지칭된다. 이러한 전파는 고유 전파 특성을 나타낸다. 예를 들어, 낮은 주파수의 전파와 비교하여, EHF는 높은 전파 손실의 문제와, 빌딩, 벽, 단풍 등과 같은 개체에 대한 투과력이 낮고, 대기로의 흡수, 변형 그리고 회절(빗방울 등)에 더욱 민감하다.
한편, EHF의 짧은 파장으로 인해, 상대적으로 더 많은 안테나들이 작은 영역에 들어갈 수 있다. 이러한 점은 소형 폼 팩터(Form Factor)에서 높은 이득 안테나를 활용할 수 있게 한다. 또한, 상술한 단점으로 인해, 이러한 전파들은 낮은 주파수 전파보다 덜 이용되어져 왔다. 이 것은 새로운 비즈니스를 위해 이러한 대역에서 적은 비용으로 스펙트럼을 획득 할 수 있는 특별한 기회를 제공한다. 상기 ITU는 3GHz에서부터 30GHz까지의 주파수를 SHF(Super High Frequency)로 정의한다. SHF 대역에서의 상기 주파수들은 EHF 대역에서의 전파와 많은 전파 손실과 소형 폼 팩터에서 높은 이득 안테나를 구현하는 것과 같은 유사한 역할을 한다.
밀리미터파 대역에서는 광대한 스펙트럼의 범위를 사용할 수 있다. 밀리미터파 대역은 예를 들면, 단거리(10미터 이내) 통신 등에서 사용된다. 그렇지만, 밀리미터파 대역의 기술들은 더 넓은 커버리지에서 상용 이동 통신을 위해 존재하지 않는다. 그러므로, 현재, 어떠한 밀리미터파 대역에서의 상용 셀룰러 시스템도 존재하지 않는다. 다음의 설명과 같이, 3GHz에서 300GHz 주파수 사이의 이동 광대역 통신 시스템은 MMB 통신 시스템이라고 한다.
한가지 시스템 설계 방식은 현재 존재하는 이동 통신 기술을 사용하고, 밀리미터파 채널을 데이터 통신을 위해 추가 스펙트럼으로 활용하는 것이다. 이러한 유형의 시스템에서, 다른 유형의 단말, 기지국, 중계국의 다른 유형을 포함하는 통신소(Communication Station)는 셀룰러 대역들과 밀리미터파 대역들을 사용해서 통신한다. 상기 셀룰러 대역들은 수백 MHz 에서부터 수 GHz까지가 일반적이다. 밀리미터파와 비교하여, 이러한 주파수들에서의 전파는 적은 전파 손실과, 더 나은 투과력을 갖는다. 그리고, 비-가시선(NLOS:Non Line Of Sight) 통신 링크나 대기의 산소나, 비, 기타 다른 입자에 의한 흡수와 같은 다른 장애 요소에 덜 민감하다. 그러므로, 특정 제어 채널 신호들은, 밀리미터파가 높은 데이터 전송율 통신을 위해 사용될 수 있는 동안 이러한 셀룰러 무선 주파수를 통해 전송될 수 있다.
또 다른 시스템 설계 방법은, MMB 시스템(300)에서 독립형 이동 통신과 제어/데이터 통신을 하는 것이다. 단말(315, 316, 317)은 MMB 시스템(300)에서 기지국(301, 302, 303)으로 부터의 신호 세기 MMB 시스템(300)에서 커버리지 홀에서 단말(315, 316, 317)의 세기가 충분히 강하지 않을 경우와 같은 상황에서, 4G, 3G와 같은 현재의 셀룰러 시스템으로 핸드오버(Handover) 할 수 있다.
어떤 경우에, MMB 시스템(300)에서 통신은 4G, 3G와 기타의 현재 셀룰러 시스템과 함께 공존한다. 또한, MMB 시스템(300)에서 기지국(301, 302, 303)은 소형 셀들이 대형 셀들에 의해 오버레이 할 수 있는, 오버레이 계층 네트워크 구조의 다른 크기를 가질 수 있다.
본 발명의 실시 예에서, 기지국(301, 302, 303)은 하나 혹은 다수의 셀을 가질 수 있고, 각각의 셀은 하나 혹은 다중의 안테나 어레이를 가질 수 있다. 또한, 셀내의 각각의 어레이는, 어레이 특정 프레임 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 어레이는 시분할 듀플렉스(TDD:Time Division Duplex) 시스템에서 다른 상향링크와 하향링크 비율을 가질 수 있다. 이것은 무선 백홀을 위한 유연성을 제공한다.
다중 전송/수신(TX/RX) 체인은 하나의 어레이, 하나의 셀, 또는 그 밖에 것들에 적용될 수 있다. 셀에서 하나 혹은 다중 안테나 어레이는, 각각의 안테나 어레이에 특정한 프레임 구조에서 데이터 채널이나 기타 다른 채널들이 전송되어지는 것인 반면에, 동일한 하향링크 제어 채널(예를 들어, 동기 채널, 실제 브로드캐스트 채널 등 중 어느 하나) 전송을 할 수 있다.
기지국(301, 302, 303)과 단말(315, 316, 317)은 빔포밍(Beam Forming)을 하기 위해 각각 안테나 혹은 안테나 어레이를 사용할 수 있다. 안테나 어레이는 폭이 넓은 빔이나 폭이 좁은 빔과 같이 다른 폭으로 빔을 형성할 수 있다. 하향링크 제어 채널, 브로드캐스트(Broadcast) 신호/메시지, 브로드캐스트 데이터, 제어 채널들 중의 어느 하나는 폭이 넓은 빔으로 전송될 수 있다. 폭이 넓은 빔은 한번에 하나의 폭이 넓은 빔, 한번에 폭이 좁은 빔의 스윕(Sweep), 또는 다른 적합한 방식에 의한 전송에 의해 제공 될 수 있다. 멀티캐스트(Multicast), 유니캐스(Unicast) 데이터/제어 신호, 메시지 중 어느 하나는 폭이 좁은 빔으로 전송 될 수 있다.
또한, 일부 실시 예에서, 각 단말(315, 316, 317)을 위한 빔의 폭은 단말(315, 316, 317)의 이동 속도에 의해 결정될 수 있다. 예를 들어, 이동 속도가 낮은 단말은 보다 폭이 좁은 빔을 사용하고, 반면, 이동 속도가 빠른 단말은 더욱 폭이 넓은 빔 또는 다중의 폭이 좁은 빔들을 사용한다.
일부 실시 예에서, 셀의 식별자는 동기 채널에서 수행될 수 있으며, 어레이, 빔, 그 밖의 식별자는 하향 제어 채널에서 암시적으로 또는 명시적으로 수행 될 수 있다. 상기 식별자는 폭이 넓은 빔을 이용하여 전송될 수 있다. 이러한 채널들을 획득함으로써, 단말(315, 316, 317)은 식별자를 검출 할 수 있다.
도 3에서, 기지국(301)의 셀 0에서 각각의 안테나 어레이(어레이 0, 어레이 1)는 폭이 넓은 빔에서 동일한 하향 제어 채널을 송신한다. 그러나, 어레이 0은 어레이 1과는 다른 프레임 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 어레이 1이 백홀 네트워크에 연결된 유선 백홀을 가지는 기지국(303)의 셀 2에서 어레이 0과 하향링크 백홀 통신을 할 수 있는 것에 반하여, 어레이 0은 기지국(316)과 상향 유니캐스트 통신을 할 수 있다.
도 3이 MMB 통신 시스템(300)의 하나의 예를 도시했지만, 도 3은 다양한 실시 예를 따를 수 있다. 예를 들어, 시스템(300)의 구성 및 배열은 단지 예시를 위한 것이다. 구성 요소는 추가, 생략, 조합, 분할 또는 특정한 필요에 의해 다른 적절한 구성으로 대체 될 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 MMB 통신 시스템(300)에서 단말(316)의 네트워크 진입을 위한 방법을 도시한다. 도4에 도시된 방법은 예를 위한 것이다. 네트워크 진입은 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 임의의 다른 적절한 방식으로 단말(316)에 제공 될 수 있다.
초기 네트워크 진입에서, 하향링크(DL) 전송/수신 빔포밍과 상향링크(UL) 전송/수신 빔포밍이 사용될 수 있다. 상기 단말(316)은 405단계에서 우선 기지국(301)에 의해 전송된 하향 제어 채널을 획득한다. 상기 하향링크 제어 채널은 물리 셀 식별자 와 그밖의 다른 것들을 운반하는 SCH(Synchronization Channel,동기채널)과, 시스템 정보를 운반하는 BCH(Broadcast Channel,브로드캐스트채널)을 포함한다.
상기 BCH는 대역폭, 안테나 어레이 구성 및 기타와 같은 시스템 정보를 포함하는 브로드캐스트(PBCH:Physical Broadcast Channel, 물리 브로드캐스트 채널)과 데이터 패켓(Data Packet)으로 전송될 수 있는 동적 브로드캐스트 채널을 포함할 수 있다. 상기 동적 브로드캐스트 채널은 오퍼레이터 식별자, 초기 랜덤 액세스 구성, 등의 정보를 전송할 수 있다. 상기 하향링크 제어 채널은 하나 혹은 다중의 빔으로 빔포밍을 통해 빔을 통해 전달될 수 있다.
상기 기지국(301)으로부터 상기 하향 제어 채널을 획득하여, 상기 단말(316)은 적절한 하향링크 빔을 식별할 수 있다. 상기 단말(316)은 연관될 수 있는 셀을 선택할 수 있다. 상기 단말(316)은 또한 선택된 셀의 상기 BCH로부터 초기 랜덤 액세스 구성을 수신할 수 있다.
410단계에서, 상기 단말(316)은 지정된 자원(상기 자원 할당은 BCH에서 또는 단말(316)이 이미 획득한 BCH의 정보로부터 유도된 것일 수 있다.) 프리앰블 시퀀스를 포함할 수 있는, 초기 랜덤 액세스 신호를 보낼 수 있다. 그리고 상기 단말(316)은 상기 식별된 하향링크(DL) 빔을 지시하는 피드백을 상기 기지국(301)으로 전송할 수 있다. 상기 단말(316)은 하나 혹은 다중의 빔을 통해 상향링크 빔포밍을 사용하여 상기 신호를 전송할 수 있다.
415단계에서, 상기 초기 랜덤 액세스 신호와 상기 피드백을 수신하면, 상기 기지국(301)은 지정된 자원을 사용하여 랜덤 액세스 확인 응답 신호를 전송할 수 있다. 상기 자원 할당은 BCH에서 또는 단말(316)이 이미 획득한 BCH의 정보로부터 유도된 것일 수 있다. 확인 응답 신호에서, 상기 기지국(301)은 타이밍의 조정, 다음 랜덤 액세스 메시지에 대한 상향링크 허가, 상향링크 빔과 관련된 피드백을 포함할 수 있다.
420단계에서, 상기 단말(316)은 기지국(301)으로 부터의 피드백에, 식별된 상향링크 빔을 사용하여 스케줄링되고 할당된 상향링크 자원의 기지국(301)에 랜덤 액세스 요청 메시지를 전송할 수 있다. 또한, 상기 랜덤 액세스 메시지는 하향링크 빔과 관련된 추가 피드백을 포함할 수 있다. 상기 단말(316)은 하향링크 빔을 통하여 사운딩 레퍼런스(Sounding Reference) 신호를 송신 할 수 있다. 따라서 상기 기지국(301)은 상향링크 빔이 적합한지 모니터링(Monitoring) 할 수 있다.
425단계에서, 상기 기지국(301)은 단말(316)의 임시 기지국 식별자와 하향링크 빔과 관련된 피드백을 포함할 수 있는 단말(316)에 랜덤 액세스 응답 메시지를 전송할 수 있다.
430단계에서, 상기 단말(316)은 상기 기지국(301)과 통신하기 위해 임시 기지국 식별자를 사용할 수 있다. 기능 절충, 인증, 등록은 빔포밍을 사용하여 상기 기지국(301)과 단말(316) 사이에서 추가적인 통신을 수행 할 수 있다.
이와 같이, 지향성 안테나 또는 안테나 어레이로 시스템(300) 네트워크에 액세스 하는 단말(316)은 효율적이고 안정적으로 지지된다. 각 단계는 빔포밍을 구현하고, 410, 415, 420, 425, 430 중 어느 한 단계는 빔포밍을 통해 상기 단말(316)과 기지국(301) 사이의 통신을 유지 또는 향상시키기 위한 빔포밍 피드백을 제공할 수 있다. 또한, 상기 절차는 우수한 커버리지와 효율, 안정성을 제공할 수 있다. 도4의 상기 단계는 초기 네트워크 진입, 네트워크 재진입 등 에서 다른 단계와 결합 할 수 있다.
도4가 MMB 통신 시스템(300)에서 기지국(316)의 네트워크 진입을 위한 발명의 하나의 예를 도시하지만, 도4에서 다양한 예가 실시 될 수 있다. 예를 들어, 415단계와 420단계는 반복될 수 있다. 또한, 충돌 해결 및 백 오프(Back Off)는 410단계와 415단계, 420단계와 425 단계 또는 다른 적절한 단계 또는 다른 적절한 시점에 수행될 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 도4의 방법의 405 단계와 연관된 시그널링(Signaling)을 도시한다. 도 5의 실시 예는 단지 도시에 불과하고, 405단계를 위한 시그널링은 본 발명의 범위를 벗어나지 않은 다른 적절한 방법에 의해 구현될 수 있다.
도4와 관련하여 전술한 바와 같이, 단말(316)은 405단계에서 기지국(301)에 대한 하향링크 제어 채널을 획득할 수 있다. 기지국(301)으로부터 하향링크 제어 채널을 획득하여, 상기 단말(316)은 적절한 하향링크 빔을 식별할 수 있다.
단말(316)은 기지국(301)에 의해 전송된 폭이 넓은 빔의 상기 동기 채널(SCH)과 브로드캐스트 채널(BCH)을 감지할 수 있다. 상술한 바와 같이, 폭이 넓은 빔은, 한번에 하나씩의 폭이 넓은 빔의 전송과, 한번 또는 연속적인 시간의 폭이 좁은 빔의 스윕, 또는 다른 적절한 방법에 의해 제공 될 수 있다. SCH와 BCH는 도3에 도시된 바와 같이, 기지국으로부터 가장 폭이 넓은 전송 빔보다는 폭이 넓지 않은 빔폭에 의한 다중의 빔들에 의해 전송될 수 있다. SCH 또는 BCH를 위한 이러한 각각의 다중의 빔들은 상기 기지국과 단일 단말사이의 통신을 위하는 것일 수 있는 유니캐스트 데이터 통신을 위한 빔보다 폭이 넓은 빔폭을 가질 수 있다.
도시된 실시 예에서, 다중의 빔들은 하나의 어레이(예를 들면, 어레이 1)로부터 SCH/BCH를 전송하기 위해 사용될 수 있다. 각 어레이로부터의 빔들은 어레이 식별자와 해당 어레를 위한 프레임 구조를 포함할 수 있다. 상기 빔들은 시간 영역 식별(다른 시간), 주파수 영역 식별(다른 주파수), 코드 영역 식별(CDMA(Code Division Multiple Access) 식별자와 같이 코드/시퀀스가 사용중일 경우 다른 코드) 등과 같은 식별자의 적절한 유형을 통해 식별될 수 있다. 상기 단말(316)은 기지국(301)에 의해 전송된 상기 빔들 중 적합한 어느 하나를 서 식별하기 위해 측정을 수행 할 수 있다.
상기 단말(316)은 데이터/공유 채널을 통해 전송되는 동적 BCH의 위치를 감지할 수 있고, 일부 동적 BCH를 감지할 수 있다. 예를 들어, 상기 단말(316)은 오퍼레이터 식별자와, 셀 식별자, 폐쇄형 사용자 그룹, 등 중에 어느 하나를 포함할 수 있는 SIB(System Information Block,시스템 정보 블록) 1을 감지할 수 있고, 초기 랜덤 액세스 신호 구성, 초기 랜덤 액세스 상향링크 파워 램프(Ramp) 등을 포함하는 시스템 정보 블록 2를 감지할 수 있다.
상기 단말(316)은 셀(예를 들어 도시 된 셀 0)을 선택 하도록 구성될 수 있다. 상기 단말(316)은 선호된 하향링크 빔 식별자, 선호된 어레이(타겟 셀에서의 어레이) 등 중 어느 하나를 피드백 할 수 있다.
도시된 바와 같이, 기지국(301)(셀 0, 어레이 1)과 기지국(303)(셀 5, 어레이 0) 각각은 SCH/BCH로 다중 빔을 송신한다. 상기 단말(316)은 빔을 감지하고, 측정을 수행한다.
상기 단말(316)은 그러한 측정들 및 금지 정보 등의 셀과 같은 SCH/BCH로부터 감지된 정보를 기반으로 연관된 셀을 선택할 수 있다. 상기 단말(316)은 수신 빔포밍 또한 사용가능하다. 상기 단말(316)은 각각의 빔을 식별하고, 하향링크 빔이 단말(316)에 의해 선호되어 선택된 셀에 피드백 할 수 있다.
도 6은 본 발명에 따른 도 4의 방법의 410단계와 연관된 신호를 도시한다. 도 6은 단지 예시를 위한 것으로, 410단계는 본 발명의 범위를 벗어나지 않은 임의의 다른 적합한 방식으로 구현 될 수 있다.
상기 기지국(301)은 단말(316)로부터 상기 신호를 받기 위해 하나 혹은 다중의 수신 빔들을 사용할 수 있고, 도 6에 도시된 것처럼 하나의 수신 빔이 사용되는 경우에만 한정되지 않는다. 기지국(301)이 다중의 수신 빔을 사용함과 동시에(다중 RF 연결을 사용하여) 수신 빔을 형성할 수도 있고, 또는 조향에 의한 수신 빔을 형성할 수 도 있다.
도 4와 관련하여 전술한 바와 같이, 410단계에서, 단말(316)은 지정된 자원을 사용하여 초기 랜덤 액세스 신호를 송신하고, 상기 기지국(301)으로 식별된 하향링크 빔을 지시하는 피드백을 송신한다.
도 6에 의하면, 단말(316)은 신호가 하나 혹은 다수의 폭이 좁은 빔에 의해 송신되는 하향링크 빔포밍을 이용하여 초기 레인징(Rainging) 신호를 송신한다. 도시된 바와 같이, 단말(316)은 다중 빔을 이용하여 초기 레인징 신호를 송신한다.
상기 단말(316)은 특정한 자원 할당에서의 프리앰블 시퀀스를 포함하는 초기 레인징 신호를 송신한다. 상기 자원 할당은 상기 BCH에서 식별되거나, 혹은 상기 단말(316)이 이미 취득한 상기 BCH에서 상기 정보로부터 상기 단말(316)에 의해 유도 될 수 있다.
상기 초기 레인징 신호는 프리앰블을 포함할 수 있고, 선호된 하향링크 전송 어레이와 빔 등에서 어느 하나를 피드백 할 수 있다. 상기 피드백은 명시적인 지시, 또는 프리앰블의 파티션, 프리앰블에 다른 자원 할당, 또는 기타 등등과 같은 암시적인 지시를 사용하여 선호된 어레이 빔 중 어느 하나를 지시할 수 있다. 상기 단말(316)은 적절한 경합에 기반을 둔 알고리즘을 사용하여 초기 레인징 신호를 송신할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시 예에서, 단말(316)은 랜덤 백 오프 시간을 사용할 수 있다.
상기 단말(316)은 기지국(301)으로 선호 어레이 또는 빔을 전송할 수 있다. 본 발명을 통하여, 선호 어레이 또는 빔은, 하나 또는 다중의 어레이 또는 빔을 의미할 수 있고, 예를 들어, 하나의 선호된 어레이 또는 빔, 또는 어레이들의 리스트 또는 빔들 기타 등등을 의미할 수 있다. 상기 선호된 어레이 또는 빔은 예를 들면, 선호도(가장 선호 된 것이 제일 처음에, 그 다음으로 선호되는 것은 그 다음으로) 등의 어떤 순서로 배열 될 수 있다.
상기 기지국(301)은 사용을 위해 다중의 하향링크 전송 어레이 또는 빔들 중 하나 혹은 다중의 어레이 또는 빔을 선택할 수 있다. 상기 기지국(301)은 기지국(316)에게 선택한 것을 알릴 수 있다. 일부의 경우, 통신의 추가적인 라운드(Round)는 이러한 목적에서 사용될 수 있다.
특히, 본 발명의 실시 예에서, 기지국(301)은 단말(316)과 통신하기 위해 수신한 리스트 중, 기지국(301)이 통신의 다음 라운드에서 사용할 단말(316)에게 어레이 빔 중 어느 하나를 알리기 위해 첫 번째 것을 사용한다.
상기 단말(316)은 단말(316)에서 기지국(301)으로 보내진 리스트 중 첫번째에 해당하는 하향링크 빔을 수신하기 위해 시도 할 것이다. 그 후 상기 단말(316)은 기지국(301)으로부터 하나 혹은 다중의 어레이 또는 기지국(301)이 통신의 다음 라운드를 위해 사용하기 위해 선택하고, 단말(316)이 상기 기지국(301)에게 확인 메시지를 보내는 빔을 포함하고 있는 메시지를 수신한다. 확인은 예를 들어, 어레이 또는 상기 기지국(301)이 지시한 빔을 반복할 수 있다. 또한, 확인 메시지는 어레이, 또는 단말(316)이 선호하는 빔, 그리고 하향링크 전송 어레이를 선택하는 다수의 라운드 또는 수행되어질 수 있는 빔들을 포함할 수 있다. 또한, 상기 기지국(301)은 다중 하향링크 전송 어레이 또는 단말(316)로 동일한 정보를 전송하는 빔을 사용할 수 있다.
일부 실시 예에서, 기지국(301)은 타이머(Timer)를 포함하고, 특정 시간 후에 확인이 수신되지 않으면, 기지국(301)은 단말(316)이 어레이 또는 기지국(301)이 통신의 다음 라운드에 사용하기 위해 선택하는 빔을 포함한 메시지를 수신하지 않았다고 판단한다. 이러한 경우, 상기 기지국(301)은 메시지 송신을 중단하거나, 현재 하향링크 빔을 사용하여 계속 송신할 수 있다. 이러한 대안으로, 기지국(301)은 현재 어레이나 빔 중 어느 하나와, 기지국(301)에 의해 선택된 다음 어레이나 빔 중에 어느 하나를 포함하는 다중 하향링크 빔을 사용할 수 있다. 또한, 실시 예에서, 상기 단말(316)은 또한 타이머를 포함할 수 있다. 만일 상기 단말(316)이 특정 시간 후에 기지국(301)으로부터 메시지를 수신하지 못하면, 단말(316)은 절차를 중지하고 다시 시작할 수 있다.
또한, 다른 실시 예들이 구현될 수 있다. 예를 들어, 상기 기지국(301)은 단말(316)에 정보를 제공하기 위해 리스트에서 각각 어레이나 빔 중 어느 하나를 사용할 수 있다. 반면, 상기 단말(316)은 기지국(301)이 어떠한 정보를 보내기를 원하는지 결정하기 위해 이러한 각각의 전송 인스턴스(Instance)를 모니터한다.
또한, 상기 기지국(301)은 단말(316)에 동일한 정보를 전송하기 위해 다중 하향링크 전송 어레이 또는 빔을 사용하여, 단말이(316) 정보를 수신할 수 있는 더욱 많은 기회를 갖는다. 또한, 상기 단말(316)은 기지국(301)에게 동일한 정보를 전송하기 위해 다중 전송 어레이나 빔 중 어느 하나를 사용한다.
일부 실시 예에서, 초기 레인징 신호는 예를 들면, 레인징 프리앰블을 랜덤 백 오프, 파워 설정 또는 그밖에 것으로 정의하는 것으로 설계될 수 있다. 예를 들어, 레인징 프리앰블은 각각의 빔에 대해 정의될 수 있다. 또한, 랜덤 백 오프와 파워 설정은 각각 단말 똔ㄴ 각각 빔으로 정의될 수 있다. 또한, 상기 단말(316)은 초기 레인징 신호를 전송하기 위해 파워 레벨을 선택할 수 있다. 예를 들어, 파워 레벨은 각각 빔으로 선택될 수 있고, 파워 램프 파라미터(Parameter)는 검출된 동적 BCH들 중 어느 하나로 설정될 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 도4의 방법의 415 단계와 관련된 시그널링을 도시한다. 도 7은 단지 설명을 돕기 위한 예이며, 415단계는 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 적절한 다른 방법으로 구현될 수 있다.
도 4와 관련하여, 기지국(301)은 415단계에서 지정된 자원을 사용하여 하향링크 빔과 관련된 피드백을 포함하여 랜덤 액세스 확인 응답 신호를 송신한다.
도 7에 실시된 예에서, 기지국(301)은 랜덤 액세스 확인응답 신호를 하향링크 빔포밍을 사용하여 송신한다. 상기 기지국(301)은 상기 단말(316)의 선호된 하향링크 빔이나 어레이 중 어느 하나를 통하여 랜덤 액세스 확인 응답을 송신 할 수 있다. 랜덤 액세스 확인응답 신호는 상기 단말(316)로부터 수신된 초기 레인징 신호에 응답하여 송신될 수 있다. 상기 랜덤 액세스 확인 응답은 검출된 프리앰블 코드, 타이밍 설정, 다음 랜덤 액세스 메시지를 위한 하향링크 할당, 선호된 상향링크 빔의 피드백, 사운딩 구성, 기타 다른 것들 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
만일 동적 BCH 중 어느 하나와 같이 사운딩 구성이 미리 정의되어 있는 경우(단말(316)이 임시 기지국 식별자를 할당하기 전), 사운딩 구성은 유니캐스트 레인징 확인응답을 포함하지 않을 수 있다.
상기 초기 랜덤 액세스 신호와 피드백을 수신하면, 상기 기지국(301)은 특정 자원에 상기 랜덤 액세스 확인응답 신호를 송신할 수 있다. 예를 들면, 상기 자원 할당은 BCH일 수 있고, 단말(316)이 이미 취득한 BCH에서 정보로부터 유도된 것일 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 도 4의 방법의 420단계와 관련된 시그널링을 도시한다. 도 8은 이해를 돕기 위한 예시이며, 본 발명의 범위를 벗어나지 않은 다른 적절한 방식으로 구현될 수 있다.
도 4와 관련하여 전술한 바와 같이, 단말(316)은 하향링크 빔과 관련된 추가적인 피드백을 포함한 랜덤 액세스 요청 메시지를, 420 단계의 기지국(301)으로부터, 피드백에서 식별된 상향링크 빔을 이용하는, 스케줄링되고, 할당된 상향링크 자원의 기지국(301)으로 송신한다. 또한, 단말(316)은 상향링크 빔을 통하여 사운딩 기준 신호를 전송하면, 기지국(301)은 상향링크 빔이 420단계에 적합한지 모니터 할 수 있다.
도 8에서, 단말(316)은 상향링크 빔포밍을 사용하여 랜덤 액세스 스케줄링된 전송을 송신한다.상기 단말(316)은 스케줄링된 전송 페이로드(Payload)를 송신할 수 있다. 상기 단말(316)은 기지국(301)의 선호된 상향링크 전송 요소(예를 들어 빔, 어레이 ,RF 체인 등.)를 통하여 스케줄링 된 전송 페이로드를 송신할 수 있다. 상기 페이로드는 레인징 요구 MAC 메시지 페이로드, 선호된 하향링크 전송 요소(예를 들어, 빔, 어레이, RF 체인, 기타 등등)의 피드백, 또는 기타 다른 것 중의 어느 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 단말(316)은 구성된 사운딩 기준 신호를 송신할 수 있다. 일부 실시 예에서, 상기 단말(316)은 각각 상향 전송 요소를 통해 사운딩 기준 신호를 송신할 수 있다. 사운딩 기준 신호는 어떠한 적절한 방법으로 설계될 수 있다. 예를들어, 상기 사운딩 기준 신호는 사전 구성되어질 수 있고, 브로드캐스트, 유니캐스트 그 밖에 것일 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 또 다른 도 8의 사운딩 기준 신호를 위한 자원 할당의 예를 도시한다. 도 9는 이해를 돕기 위한 예시이며, 본 발명의 범위를 벗어나지 않은 다른 적절한 방식으로 구현 될 수 있다.
상기 단말(316)은 상기 단말(316)이 임시 기지국 식별자 또는 셀 무선 네트워크 임시 식별자를 수신하기 전에 랜덤 액세스 절차 동안에 SRS(Sounding Reference Signal, 사운딩 기준 신호)를 송신한다. 상기 사운딩 기준 신호는 기지국(301)에서 단말(316)의 상향링크 빔을 측정하고 추적하기 위해 사용된다.
사운딩 기준 신호는 시퀀스 또는 코드 일 수 있다. 다른 사운딩 시퀀스는 단말을 구별하기 위해 사용된다. 사운딩 시퀀스는 빔을 구별하기 위해 사용된다.
특정 리소스는 사운딩 기준 신호를 위해 할당될 수 있다. SRS에 전송하기 위해 단말(316)이 사용하는 상기 자원은 상기 기지국(301)에 의해 구성될 수 있다. 본 발명의 실시 예의 경우, 상기 SRS는 스케줄링된 전송일 수 있다. 상기 기지국(301)은 스케줄링 SRS 시퀀스, 상기 SRS를 전송하기 위한 상기 단말(316)에 할당된 자원에 기초하여 단말을 구별할 수 있다.
상기 사운딩 기준 신호를 전송하기 위한 상기 파워 레벨은 적절한 방법으로 설정 될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시 예에서, 상기 파워 레벨은 레인징 신호를 전송하기 위해 사용된 동일한 파워 레벨로 설정될 수 있다.
도 9는 빔을 통한 SRS에 대한 자원 할당(900) (예를 들어 시간-주파수)과 페이로드의 예를 도시하고, 도 9는 SRS에 대한 자원 할당(950)과 빔을 통한 페이로드의 두 번째 예를 도시한다. 위의 예들에서, 각각의 빔은 어떠한 할당된 자원에서 SRS를 송신한다. 빔 1(SRS B1)에 대한 SRS, 빔 2(SRS B2)에 대한 SRS, 빔 3(SRS B3)에 대한 SRS, 빔 4(SRS B4)에 대한 SRS는 할당된 자원에 대응하여 각각 전송된다. 또한, 빔3에서, 상기 단말(316)은 레인징 요청과 페이로드를 송신한다.
도 9의 첫번째 실시 예에서, 각각의 빔에 대한 SRS는 다른 것과 인접한 자원에 할당 될 수 있다. 반면 두 번째의 실시 예에서 각각의 빔에 대한 SRS는 다른 것과 반드시 인접할 필요가 없는 자원에 할당될 수 있다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른, 도4의 방법의 425단계와 연관된 시그널링을 도시한다. 도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 또 다른 도 8의 사운딩 기준 신호를 위한 자원 할당의 예를 도시한다. 도 10은 이해를 돕기 위한 예시이며, 본 발명의 범위를 벗어나지 않은 다른 적절한 방식으로 구현될 수 있다.
도 4와 관련하여 전술한 바와 같이, 425단계에서, 기지국(301)은 단말(316)의 임시 기지국 식별자를 포함한 랜덤 액세스 응답 메시지를 전송하고, 단말(316)에 하향링크 빔과 관련된 피드백을 한다.
도 10에 도시 된 바와 같이, 기지국(301)은 하향링크 빔포밍을 이용하여 랜덤 액세스 응답을 송신한다. 상기 기지국(301)은 상기 단말(316)의 선호된 하향링크 빔이나 선호된 어레이 중 어느 하나를 통하여 상기 랜덤 액세스 응답을 전송할 수 있다. 상기 랜덤 액세스 응답은 상기 단말(316)로부터 수신한 상기 랜덤 액세스 요청 메시지에 응답하여 전송될 수 있다. 상기 랜덤 액세스 응답은 단말(316)에 할당된 임시 기지국 식별자를 포함할 수 있고, 선호된 상향링크 전송 어레이 또는 빔의 피드백을 할 수 있다. 단말(316)이 임시 기지국 식별자를 획득한 후, 상기 단말(316)은, 상기 사운딩이 연결된 상태로 되는, 정상적인 데이터 통신을 구현할 수 있다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른, MMB 통신 시스템(300)에서 단말(316)을 위한 핸드오버 절차의 일부를 도시한다. 도 11은 이해를 돕기 위한 예시이며, 본 발명의 범위를 벗어나지 않은 다른 적절한 방식으로 구현 될 수 있다.
도 11의 실시 예에서, 상기 단말(316)은 핸드오버를 수행하는 동안에 상향링크 빔포밍을 사용하여 랜덤 액세스 전송을 송신한다. 상기 기지국(301)은 서빙(Serving) 기지국이고, 상기 기지국(303)은 타겟(Target) 기지국이다. 상기 단말(316)은 첫 번째 통신을 수행하기에 상태가 좋은 빔으로 간주된 빔, 또는 다음 통신을 수행하기 위해 선호된 빔 통해 SRS와 페이로드를 송신하고, 다른 빔을 통해 SRS를 송신한다. 상기 기지국(303)은 측정을 수행할 수 있고, 상향링크 빔이 선호된 것인 단말(316)에 알릴 수 있다.
따라서, 단말(316)은, 서빙 기지국(301)으로부터 타겟 기지국(303)으로 핸드오버 될 때, 타겟 기지국(303)에 네트워크 재진입하기 위해 상향링크 빔포밍을 할 수 있다. 서빙 기지국(301)이 타겟 기지국(303)으로 단말(316)을 통해 핸드오버할 때, 상기 서빙 기지국(301)은 타겟 기지국(303)에 레인징 하기 위해, 레인징 기회, 레인징 프리앰블(Preamble) 또는 기타 등등에 관한, 랜덤 액세스 구성에 관련하여 단말(316)을 지시할 수 있다.
단말(316)이 타겟 기지국(303)에 단말(316)의 첫번째 전송을 위해, 타겟 기지국(303)에 레인징할 때, 상기 서빙 기지국(301), 상기 네트워크(300) 또는 상기 단말(316)은 레인징 신호를 통해 전송하는 것을 통해 선호된 상향링크 빔을 결정하거나 측정할 수 있다. 빔이 상기 선호된 상향링크 빔이라는 결정 또는 추정은 시스템 정보, 예를 들어, 위치, 측정, 기타 등등의 적절한 정보에 기초한 것일 수 있다.
따라서, 핸드오버 과정에서의 레인징에 있어서, 서빙 기지국(301)은 레인징 기회와 단말(316)에 프리앰블을 할당한다. 이러한 방법으로, 어떠한 경합 결정도 수행되지 않는다. 또한, 단말(316)의 타겟 기지국(303)으로의 첫번째 전송에 있어서, 상기 서빙 기지국(301), 네트워크(300) 또는 단말(316)은 상기 레인징 신호를 전송하기 위한 최적은 상향링크 빔을 추측할 수 있다. 예를 들어, 추측은 위치나 측정 등에 기초하여 이루어 질 수 있다.
상기 단말(316)은 임시 MAC 식별자가 할당되기 전에 SRS를 타겟 기지국(303)으로 송신할 수 있다. 단말(316)은 각 상향링크 빔과 추측된 상향링크 빔을 통한 페이로드를 포함하여 첫 번째 신호를 보낼 수 있다. 또 다른 방법으로, 상기 단말(316)은 첫 번째 신호에 페이로드를 전송하지 않고 SRS를 송신할 수 있다.
상기 타겟 기지국(303)은 선호된 상향링크 빔의 식별자를 적절한 기준에 따라 단말(316)로 피드백 할 수 있다. 예를 들어, 타겟 기지국(303)은 단말(316)로부터 수신한 SRS에 기초한 선호된 상향링크 빔을 하나 혹은 다중의 빔으로 식별할 수 있다.
상기 단말(316)은 각각의 상향링크 빔을 통한 SRS와 타겟 기지국(303)에 의해 선호된 상향링크 빔을 통한 페이로드를 포함할 수 있는 추가 신호를 송신할 수 있다. 상기 단말은 임시 기지국 식별자가 할당되기 전에 상기 타겟 기지국(303)으로 SRS를 송신할 수 있다.
이러한 방법으로, 모든 단계에서, 랜덤 액세스 절차에서, 빔포밍은 하나 혹은 여러 단계로 이용될 수 있다 (예를 들어, 초기 랜덤 액세스, 핸드오버 과정 중의 랜덤 액세스) . 빔 또는 선호된 빔 또는 전송의 다음 라운드를 위한 빔을 식별하는 빔포밍 패드백은 랜덤 액세스 절차에 이용될 수 있다. 또한, 상향링크 사운딩은 임시 기지국 식별자가 랜덤 액세스에서 할당되기 전에 상향링크 빔포밍을 돕기 위해 전송 될 수 있다.
본 발명의 단계들은 다른 단계 혹은 절차와 결합 될 수 있다. 예를 들어, 단계들은 경쟁 해소 절차에 결합 될 수 있다. 이러한 예로, 단말(316)로부터 스케줄링된 전송 후, 단말(301)이 경쟁 해소를 돕기 위해 추가 메시지를 보내는 것과 같은, 경쟁 해소가 이용될 수 있다. 이러한 추가 메시지는, 단말(316)로부터 스케줄링 된 전송이 선호된 하향링크 전송 어레이나 빔 중 어느 하나의 피드백을 포함할 수 있는 경우에, 선호된 하향링크 전송 어레이나 빔 중 어느 하나를 통해 송신 될 수 있다.
본 발명을 통해, 상기 선호된 하향링크 전송 어레이나 빔 중 어느 하나는, 하향링크 전송 어레이나 하향링크 빔의 선호된 쌍, 링크가 가장 강한 신호 또는 최적의 링크인 수신 빔, 또는 단말이 우수한 링크를 제공할 것이라고 결정한 빔 중 어느 하나가 될 수 있다. 또한, “선호된 빔”에 대한 참조는 하나 이상의 빔 또는 어레이 중의 어느 하나의 적절한 조합을 포함할 수 있다.
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른, 상기 시스템(300)이 대규모의 안테나(Massive Antenna)와 , LTE 또는 LTE-A(LTE-Advanced)를 포함할 때, MMB 통신 시스템(300)에서 단말(316)의 네트워크 진입을 위한 방법을 도시한다. 도 12는 이해를 돕기 위한 예시이며, 본 발명의 범위를 벗어나지 않은 다른 적절한 방식으로 구현 될 수 있다.
초기 네트워크 진입에서, 하향링크 전송/수신 빔포밍과 상향링크 전송/수신 빔포밍이 이용될 수 있다. 상기 기지국(301)은 하나 이상의 빔으로 빔포밍을 하여 시스템 정보를 송신할 수 있다. 상기 단말(316)은 적절한 시스템 정보를 포함하는 SIB 2를 검출하기 위해 구성될 수 있다. 예를 들어, SIB 2는, 채널 구성과 프리앰블 포맷과 같은 액세스 파라미터 (PRACH:Physical Random Access Channel,물리 랜덤 액세스 채널) 파라미터; 액세스 확률과 액세스 금지와 같은 액세스 파라미터; 초기 타겟 파워와, 파워 램프 스텝과 최대 시도 횟수와 같은 파워 파라미터; 루스 시퀀스 인텍스와 같은, 순환 시프트와 시퀀스의 횟수 같은 프리앰블 파라미터; 혹은 경쟁 해소 타이머 중 어느 하나를 포함 할 수 있다.
1210단계에서 단말(316)은, PRACH에 랜덤 액세스 프리앰블을 송신할 수 있다. 이 신호는 RARNTI(Random Access Radio Network Temporary Identifier,랜덤 액세스 무선 네트워크 임시 식별자)와 서브프레임 번호를 포함할 수 있다. 일부 실시 예에서, 상기 단말(316)은 프리앰블 전송을 위한 파워 레벨을 결정하고, 결정된 파워 레벨의 프리앰블을 송신한다. 상기 단말(316)은 다수의 빔을 통해 상향링크 빔포밍을 이용하여 프리앰블을 송신할 수 있고, 상기 기지국(301)에 선호된 하향링크 빔을 지시하는 피드백을 포함할 수 있다.
1215단계에서, 상기 기지국(301)은 상기 단말(316)에 의해 지시된 선호된 하향링크 빔을 이용하여, PDCCH(Physical Downlink Control Channel, 물리 하향링크 제어 채널)/ PDSC(Physical Downlink Shared Channel, 물리 하향링크 공유 채널)에 응답하는 랜덤 액세스를 송신할 수 있다. 상기 PDCCH는 RARNTI와 단말의 그룹에 대한 주소를 포함하고, PDSCH는 MAC 랜덤 액세스 응답을 포함한다. 상기 신호는 백 오프 지시자 또는 RA 프리앰블 식별자, 타이밍 설정, 상향링크 할당(호핑 지시자(Hopping Indicator), 자원 블록 할당, 코딩과 변조, 파워 제어 전송, 상향링크 지연, CQI 요청 또는 그 밖의 어느 것 중 하나와 같은) 또는 임시 셀 식별자 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 또한, 상기 신호는 SRS 구성에 더하여, 상기 단말(316)에 선호된 상향링크 빔을 지시하는 피드백을 포함할 수 있다.
1220 단계에서, 상기 단말(316)은 백 오프 여부를 결정한다. 예를 들어, 단말(316)은 만일 1215단계에서, 기지국(301)에 의해 송신된 식별자가, 그 식별자와 동일하지 않을 경우 백 오프할 수 있다. 선택적으로, 상기 단말(316)은 1215단계에서 상기 기지국(301)에 의해 송신된 신호에서 백 오프 지시자가 설정된 경우 백 오프 할 수 있다. 만일, 상기 단말(316)이 백 오프하면, 상기 단말(316)은 특정 시간이 지나면 네트워크 진입을 재시도 할 것이다.
1220 단계에서, 만일 단말(316)이 백 오프 하지 않으면, 1225단계에서, 상기 단말(316)은 스케줄링된 전송을 송신할 수 있다. 이 신호는 임시 C-RNTI(Cell-Radio Network Temporary Identifier)와 경쟁 해소 식별 정보(48비트 난수와 같은)를 포함할 수 있다. 상기 단말(316)은 선호된 빔으로 상기 기지국(301)에 의해 식별된 상기 상향링크 빔포밍을 이용해 스케줄링된 전송을 송신할 수 있다. 또한, 상기 단말(316)은 상기 기지국(301)으로 현재 선호된 하향링크 빔을 지시하는 추가 피드백을 포함할 수 있다. 또한, 상기 단말(316)은 상기 기지국(301)으로부터 수신된 SRS 구성에 기초하여, 상기와 같은 구성이 수신되었을 경우, 상기 기지국(301)으로 SRS를 송신할 수 있다.
1230단계에서, 상기 기지국(301)은 경쟁 해소를 제공한다. 예를 들어, 기지국(301)은 경쟁 해소 식별자를 포함하는, 임시 C-RNTI에 어드레스 된 신호를 송신할 수 있다. 상기 신호는 상기 단말(316)로 현재 선호된 상향링크 빔을 지시하는 추가 피드백을 포함할 수 있다.
1235단계에서, 단말(316)은 수신한 경쟁 해소 식별 정보를 기초로 백 오프 할지의 여부를 결정한다. 만일, 식별 정보가 단말(316)과 일치한다면, 상기 해결은 성공하고, 상기 임시 C-RNTI는 C-RNTI가 된다. 그러나, 만일 식별 정보가 일치하지 않는다면, 단말(316)은 백 오프 할 수 있고, 지정된 시간 이후에 재시도 할 수 있다.
이러한 방법을 이용하여, 경쟁 해소의 두 단계가, 프리앰블과 경쟁 해소 식별 정보를 통하여, 제공 될 수 있다. 또한, 빔포밍이 1205단계 외에 각 단계에서 이용될 수 있다. 또한, 상향링크 사운딩이 임시 기지국 식별자가 단말(316)에 할당되기 전에 상향링크 빔포밍을 수행하기 위해 제공될 수 잇다.
도 13은, 본 발명의 실시 예에 따른, 시스템(300)이 대규모 안테나를 구성하고, 와이맥스(WiMAX:Mobile Worldwide Interoperability for Microwave Access)를 구현할 때, MMB 통신 시스템에서 단말(316)의 네트워크 진입을 위한 방법을 도시한다. 도 13은 이해를 돕기 위한 예시이며, 본 발명의 범위를 벗어나지 않은 다른 적절한 방식으로 구현 될 수 있다.
1305단계에서, 우선, 상기 기지국(301)은 슈퍼 프레임 헤더를 보낼 수 있다. 상기 슈퍼 프레임 헤더는, 프리앰블과 같은 초기 레인징 구성을 포함할 수 있다. 1310단계에서, 상기 단말(316)은 랜덤 백 오프를 이용하여 레인징 채널을 선택할 수 있고, 프리앰블을 선택할 수 있다. 1315단계에서, 이러한 선택에 기초하여, 상기 단말(316)은 초기 레인징 신호를 송신할 수 있다. 상기 단말(316)은 다수의 빔을 통한 상향링크 빔포밍을 이용하여 상기 초기 레인징 신호를 송신할 수 있고, 상기 단말(301)로 선호된 하향링크 빔을 지시하는 피드백을 포함할 수 있다.
1320단계에서, 상기 기지국(301)은 상기 단말(316)에 의해 지시된 선호된 상향링크 빔을 이용하여 레인징 확인응답 신호를 송신할 수 있다. 상기 레인징 확인응답은 검출된 프리앰블 코드, 파워 설정, 타이밍 설정, 상향링크 할당, 및 기타 다른 것들 중 어느 하나를 포함할 수 있다.또한, 레인징 확인응답은, SRS 구성에 더하여, 단말(316)로 선호된 상향링크 빔을 지시하는 피드백을 포함할 수 있다.
1325단계에서, 상기 단말은(316)은 기지국(301)에 선호된 빔으로 식별된 상기 상향링크 빔포밍을 이용하여 레인징 요청 메시지를 송신할 수 있다. 또한, 상기 단말(316)은 상기 기지국(301)으로 현재 선호된 하향링크 빔을 지시하는 추가 피드백을 포함할 수 있다. 상기 단말(316)은, 기지국(301)으로부터 수신한 SRS 구성에 기초하여, 그러한 구성이 수신되었을 경우, 상기 기지국(301)으로 SRS를 송신할 수 있다.
1330단계에서, 상기 기지국(301)은 상기 단말(316)에 의해 지시된 상기 선호된 하향링크 빔을 이용하여 레인징 응답 메시지를 송신할 수 있다. 상기 레인징 응답 메시지는 임시 기지국 식별자(STID:Station Identifier)를 포함할 수 있다. 또한, 레인징 응답 메시지는 상기 단말(316)에 현재 선호된 상향링크 빔을 지시하는 피드백을 포함할 수 있다.
이 시점 이후, 1335단계에서, 빔포밍을 통한 추가 통신이 발생할 수 있다. 예를 들어, 상기 기지국(301)과 상기 단말(316)은 기본 기능 협상에 참가할 수 있고, 1440단계에서, 인증 절차에 참가할 수 있다. 또한, 1345단계에서, 상기 단말(316)은 등록 요청을 송신할 수 있고, 1350단계에서, 상기 기지국(301)은, STID를 포함하는 등록 응답을 송신할 수 있다.
이러한 방법을 이용하여, 특별한 경합 식별자가 사용되지 않는, 간략화된 경쟁 해소가 제공된다. 대신, 경쟁 해소는 상기 레인징 확인 응답에서 검출된 프리앰블을 이용하여 제공된다. 또한, 1305단계 이외의 단계에서 제공된 빔포밍 피드백과 함께, 각 단계에서 빔포밍이 이용될 수 있다. 또한, 상향링크 사운딩은 상기 단말(316)에 임시 기지국 식별자가 할당되기 전에 상향링크 빔포밍을 수행하기 위해 제공될 수 있다.
수정, 추가 또는 생략이 발명의 범위를 벗어나지 않고 본 명세서에 기술 된 시스템, 장치, 및 방법에 의해 이루어질 수 있다. 예를 들어, 시스템과 장치의 구성이 통합 또는 분리 될 수 있다. 또한, 시스템과 장치의 동작은 더 많은 혹은 더 적은, 혹은 다른 구성에 의해 이루어질 수 있다. 방법은 더 많은, 더 적은 또는 다른 단계를 포함할 수 있다. 또한, 각 단계는 적절한 순서에 의해 이루어 질 수 있다.
본 발명은 일 실시 예와 함께 설명되긴 하였으나, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 다양한 변경 및 수정이 제안될 수 있다. 본 발명은 동봉된 청구항의 범위 내에 속하는 그러한 변경과 수정을 포괄하는 것을 의도한다.

Claims (32)

  1. 무선 통신 시스템에서 기지국의 동작 방법에 있어서,
    동기 신호와 랜덤 액세스 설정(random access configuration)을 포함하는 시스템 정보를 단말로 송신하는 과정과,
    상기 랜덤 액세스 설정에 기반하여, 상기 동기 신호를 송신하기 위하여 이용되는 복수의 하향링크 빔들 중에서, 상기 동기 신호의 측정에 기반하여 상기 단말에 의해 선택된 선호 하향링크 빔(preferred downlink beam)을 지시하는 초기 랜덤 액세스 신호를 상기 단말로부터 수신하는 과정과,
    상기 지시된 선호 하향링크 빔에 기반하여, 상기 단말로 상기 초기 랜덤 액세스 신호에 대한 응답으로 랜덤 액세스 응답 신호를 송신하는 과정을 포함하고,
    상기 초기 랜덤 액세스 신호는 프리앰블(preamble)을 포함하고,
    상기 선호 하향링크 빔은 상기 프리앰블이 할당된 자원에 의해 지시되는 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 시스템 정보는 셀 식별자(cell identifier), 랜덤 액세스 파워 램핑 정보 중 적어도 하나를 포함하는 방법.
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 초기 랜덤 액세스 신호는 상기 단말에 의해 결정된 송신 전력에 기반하여 송신되는 방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 랜덤 액세스 응답 신호는 타이밍의 조절, 랜덤 액세스 메시지를 위한 자원 할당, 상향링크 빔에 관련된 피드백 중 적어도 하나를 포함하는 방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 단말을 타겟 기지국으로 핸드오버(handover)할 때, 상기 단말로,
    상기 초기 랜덤 액세스 신호 및 레인징 기회를 할당하는 과정을 더 포함하는 방법.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 기지국은, 복수의 안테나 어레이(antenna array)들을 포함하고,
    상기 복수의 안테나 어레이들 각각에 지정된 프레임 구조에서 상기 복수의 안테나 어레이들 각각으로부터 데이터 채널을 송신하는 과정을 더 포함하는 방법.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 동기 신호, 상기 시스템 정보 또는 상기 초기 랜덤 액세스 신호는, 밀리미터 파(millimeter-wave) 주파수를 통해 송신 또는 수신되는 방법.
  9. 무선 통신 시스템에서 단말의 동작 방법에 있어서,
    동기 신호와 랜덤 액세스 설정(random access configuration)을 포함하는 시스템 정보를 기지국으로부터 수신하는 과정과,
    상기 랜덤 액세스 설정에 기반하여, 상기 동기 신호를 송신하기 위하여 이용되는 복수의 하향링크 빔들 중에서, 상기 동기 신호의 측정에 기반하여 상기 단말이 선택한 선호 하향링크 빔(preferred downlink beam)을 지시하는 초기 랜덤 액세스 신호를 상기 기지국으로 송신하는 과정과,
    상기 지시된 선호 하향링크 빔에 기반하여, 상기 기지국으로부터 상기 초기 랜덤 액세스 신호에 대한 응답으로 랜덤 액세스 응답 신호를 수신하는 과정을 포함하고,
    상기 초기 랜덤 액세스 신호는 프리앰블(preamble)을 포함하고,
    상기 선호 하향링크 빔은 상기 프리앰블이 할당된 자원에 의해 지시되는 방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 시스템 정보는, 셀 식별자(cell identifier), 랜덤 액세스 파워 램핑 정보 중 적어도 하나를 포함하는 방법.
  11. 삭제
  12. 청구항 9에 있어서,
    상기 초기 랜덤 액세스 신호는 상기 단말에 의해 결정된 송신 전력에 기반하여 송신되는 방법.
  13. 청구항 9에 있어서,
    상기 랜덤 액세스 응답 신호는 타이밍의 조절, 랜덤 억세스 메시지를 위한 자원 할당, 상향링크 빔에 관련된 피드백 중 적어도 하나를 포함하는 방법.
  14. 청구항 9에 있어서,
    상기 동기 신호는, 상기 기지국에 포함되는 복수의 안테나 어레이들 중 지정된 하나의 안테나 어레이로부터 송신되고,
    상기 동기 신호는 상기 지정된 하나의 안테나 어레이를 위한 어레이 식별자 및 상기 지정된 하나의 안테나 어레이를 위한 프레임 구조를 포함하는 방법.
  15. 청구항 9에 있어서,
    상기 동기 신호에 기반하여 선호하는 하향링크 빔을 식별하는 과정을 더 포함하는 방법.
  16. 청구항 9에 있어서,
    상기 동기 신호, 상기 시스템 정보 또는 상기 초기 랜덤 액세스 신호는, 밀리미터 파(millimeter-wave) 주파수를 통해 송신 또는 수신되는 방법.
  17. 무선 통신 시스템에서 기지국에 있어서,
    송수신부와,
    상기 송수신부와 기능적으로 결합되는 적어도 하나의 프로세서를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 프로세서는,
    동기 신호와 랜덤 액세스 설정(random access configuration)을 포함하는 시스템 정보를 단말로 송신하고,
    상기 랜덤 액세스 설정에 기반하여, 상기 동기 신호를 송신하기 위하여 이용되는 복수의 하향링크 빔들 중에서, 상기 동기 신호의 측정에 기반하여 상기 단말에 의해 선택된 선호 하향링크 빔(preferred downlink beam)을 지시하는 초기 랜덤 액세스 신호를 상기 단말로부터 수신하고,
    상기 지시된 선호 하향링크 빔에 기반하여, 상기 단말로 상기 초기 랜덤 액세스 신호에 대한 응답으로 랜덤 액세스 응답 신호를 송신하도록 구성되고,
    상기 초기 랜덤 액세스 신호는 프리앰블(preamble)을 포함하고,
    상기 선호 하향링크 빔은 상기 프리앰블이 할당된 자원에 의해 지시되는 기지국.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 시스템 정보는 셀 식별자(cell identifier), 랜덤 액세스 파워 램핑 정보 중 적어도 하나를 포함하는 기지국.
  19. 삭제
  20. 청구항 17에 있어서,
    상기 초기 랜덤 액세스 신호는 상기 단말에 의해 결정된 송신 전력에 기반하여 송신되는 기지국.
  21. 청구항 17에 있어서,
    상기 랜덤 액세스 응답 신호는, 타이밍의 조절, 랜덤 액세스 메시지를 위한 자원 할당, 상향링크 빔에 관련된 피드백 중 적어도 하나를 포함하는 기지국.
  22. 청구항 17에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세서는, 상기 단말을 타겟 기지국으로 핸드오버(handover)할 때, 상기 단말로, 상기 초기 랜덤 액세스 신호 및 레인징 기회를 할당하는 기지국.
  23. 청구항 17에 있어서,
    상기 기지국은, 복수의 안테나 어레이(antenna array)들을 포함하고,
    상기 송수신부는, 상기 복수의 안테나 어레이들 각각에 지정된 프레임 구조에서 상기 복수의 안테나 어레이들 각각으로부터 데이터 채널을 송신하는 기지국.
  24. 청구항 17에 있어서,
    상기 동기 신호, 상기 시스템 정보 또는 상기 초기 랜덤 액세스 신호는, 밀리미터 파(millimeter-wave) 주파수를 통해 송신 또는 수신되는 기지국.
  25. 무선 통신 시스템에서 단말에 있어서,
    송수신부와,
    상기 송수신부와 기능적으로 결합되는 적어도 하나의 프로세서를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 프로세서는,
    동기 신호와 랜덤 액세스 설정(random access configuration)을 포함하는 시스템 정보를 기지국으로부터 수신하고,
    상기 랜덤 액세스 설정에 기반하여, 상기 동기 신호를 송신하기 위하여 이용되는 복수의 하향링크 빔들 중에서, 상기 동기 신호의 측정에 기반하여 상기 단말이 선택한 선호 하향링크 빔(preferred downlink beam)을 지시하는 초기 랜덤 액세스 신호를 상기 기지국으로 송신하고,
    상기 지시된 선호 하향링크 빔에 기반하여, 상기 기지국으로부터 상기 초기 랜덤 액세스 신호에 대한 응답으로 랜덤 액세스 응답 신호를 수신하도록 구성되고,
    상기 초기 랜덤 액세스 신호는 프리앰블(preamble)을 포함하고,
    상기 선호 하향링크 빔은 상기 프리앰블이 할당된 자원에 의해 지시되는 단말.
  26. 청구항 25에 있어서,
    상기 시스템 정보는 셀 식별자(cell identifier), 랜덤 액세스 파워 램핑 정보 중 적어도 하나를 포함하는 단말.
  27. 삭제
  28. 청구항 25에 있어서,
    상기 초기 랜덤 액세스 신호는 상기 단말에 의해 결정된 송신 전력에 기반하여 송신되는 단말.
  29. 청구항 25에 있어서,
    상기 랜덤 액세스 응답 신호는, 타이밍의 조절, 랜덤 액세스 메시지를 위한 자원 할당, 상향링크 빔에 관련된 피드백 중 적어도 하나를 포함하는 단말.
  30. 청구항 25에 있어서,
    상기 동기 신호는, 상기 기지국에 포함하는 복수의 안테나 어레이들 중 지정된 하나의 안테나 어레이로부터 송신되고,
    상기 동기 신호는, 상기 지정된 하나의 안테나 어레이를 위한 어레이 식별자 및 상기 지정된 하나의 안테나 어레이를 위한 프레임 구조를 포함하는 단말.
  31. 청구항 25에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세서는, 상기 동기 신호에 기반하여 선호하는 하향링크 빔을 식별하는 단말.
  32. 청구항 25에 있어서,
    상기 동기 신호, 상기 시스템 정보 또는 상기 초기 랜덤 액세스 신호는, 밀리미터 파(millimeter-wave) 주파수를 통해 송신 또는 수신되는 단말.
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