KR102220451B1 - 무선 통신 시스템에서 빔 정보 송수신 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 무선 통신 시스템에서 빔 정보 송신 및 수신에 대한 것으로, 수신단의 동작은, 상기 수신단에게 할당 가능한 둘 이상의 아날로그 송신 빔들을 지시하는 신호를 생성하는 과정과, 상기 신호를 송신하는 과정을 포함한다. 또한, 본 발명은 상술한 실시 예와 다른 실시 예들도 포함한다.

Description

무선 통신 시스템에서 빔 정보 송수신 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR TRANSMITTING AND RECEIVING BEAM INFORMATION IN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}
본 발명은 무선 통신 시스템에서 빔(beam) 관련 정보 송신 및 수신에 관한 것이다.
무선 통신 시스템은 계속적으로 증가하는 무선 데이터 트래픽 수요를 충족시키기 위해 보다 높은 데이터 전송률을 지원하기 위한 방향으로 발전하고 있다. 최근 상용화된 4G(4th Generation) 시스템은 데이터 전송률 증가를 위해 주로 주파수 효율성(spectral efficiency)을 개선하는 방향으로 개발되었다. 그러나, 주파수 효율성 개선만으로는 계속 증대되는 무선 데이터 트래픽 수요를 만족시키기 어려울 것으로 예상된다.
보다 높은 데이터 전송률을 제공하기 위한 하나의 방안으로, 보다 넓은 주파수 대역을 사용하는 것이 고려될 수 있다. 현재 이동 통신 셀룰라 시스템은 약 5GHz 정도의 대역폭을 사용한다. 그러나, 주파수는 유한한 자원이므로, 더 넓은 주파수 대역 확보가 매우 어려운 상황이다. 따라서, 현재 주로 사용되는 대역보다 더 높은(higher) 주파수에서 광대역 주파수를 확보해야 할 필요성이 있다.
무선 통신을 위한 주파수가 높아질수록, 전파 경로 손실은 증가한다. 상기 전파 경로 손실로 인해, 전파 도달 거리는 상대적으로 짧아지고, 그 결과 서비스 영역(coverage)이 감소된다. 이러한 문제점, 즉, 전파 경로 손실을 완화하고, 전파의 전달 거리를 증가시키기 위한 중요 기술 중 하나로, 빔포밍(beamforming) 기술이 주목받고 있다.
송신 신호에 대하여 수행되는 송신 빔포밍은 일반적으로 다수의 안테나를 이용하여 각 안테나로부터 송신되는 신호를 특정한 방향으로 집중시킨다. 다수의 안테나가 집합된 형태는 배열 안테나(array antenna), 배열 안테나에 포함되어 있는 각 안테나는 요소 안테나 (antenna element)를 지칭될 수 있다. 상기 송신 빔포밍은, 신호의 전파 도달 거리를 증가시킬 수 있고, 또한, 해당 방향 외의 다른 방향으로 신호를 거의 전송하지 아니함으로써 다른 사용자에게 미치는 간섭을 크게 줄일 수 있다. 수신 측에서도 수신 배열 안테나를 이용하여 수신 신호에 대하여 수신 빔포밍이 수행될 수 있다. 상기 수신 빔포밍은, 전파의 수신을 특정 방향으로 집중시킴으로써 해당 방향으로 들어오는 수신 신호 감도를 증가시키고, 해당 방향 외의 방향으로부터 수신되는 신호를 수신에서 배제함으로써 간섭 신호를 차단한다.
또한, 전송 주파수가 높아질수록 전파의 파장은 짧아지므로, 반 파장 간격으로 안테나를 구성하는 경우, 동일한 면적 내에 더 많은 요소 안테나들로 배열 안테나를 구성할 수 있다. 즉, 고주파수 대역을 사용하는 경우, 낮은 주파수 대역에서 빔포밍 기술을 적용하는 것에 비해 상대적으로 더 높은 안테나 이득을 얻을 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시 예는 무선 통신 시스템에서 초고주파 빔포밍 기술 기반의 무선 통신 시스템에서 효율적인 스케줄링을 수행하기 위한 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 다른 실시 예는 무선 통신 시스템에서 서로 다른 무선 환경들이 혼재한 환경에서 효율적인 스케줄링 운영을 위한 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 또 다른 실시 예는 무선 통신 시스템에서 상향링크 시그널링(uplink signaling) 및 스케줄링을 위한 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 또 다른 실시 예는 무선 통신 시스템에서 할당 가능한 둘 이상의 아날로그 송신 빔들을 지시하기 위한 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 또 다른 실시 예는 무선 통신 시스템에서 최적의 아날로그 송신 빔 외 다른 아날로그 송신 빔을 할당하기 위한 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 수신단의 동작 방법은, 상기 수신단에게 할당 가능한 둘 이상의 아날로그 송신 빔들을 지시하는 신호를 생성하는 과정과, 상기 신호를 송신하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 송신단의 동작 방법은, 수신단에게 할당 가능한 둘 이상의 아날로그 송신 빔들을 지시하는 신호를 수신하는 과정과, 상기 신호에 기초하여 상기 수신단에게 아날로그 송신 빔을 할당하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 수신단 장치는, 상기 수신단에게 할당 가능한 둘 이상의 아날로그 송신 빔들을 지시하는 신호를 생성하는 제어부와, 상기 신호를 송신하는 송신부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 송신단 장치는, 수신단에게 할당 가능한 둘 이상의 아날로그 송신 빔들을 지시하는 신호를 수신하는 수신부와, 상기 신호에 기초하여 상기 수신단에게 아날로그 송신 빔을 할당하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
무선 통신 시스템에서 수신단에서 선호하는(preferred) 빔(beam) 정보를 다양한 방식으로 획득함으로써, 송신단은 상기 수신단에게 빔을 유동적으로 할당할 수 있는 자유도를 얻게 된다. 이에 따라, 스케줄링의 자유도는 물론 빔들 간 부하 균형(load balance)도 가능해진다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 빔포밍 수행 여부에 따른 스케줄링 영역을 도시하는 도면,
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 서로 다른 무선 환경들의 예를 도시하는 도면,
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 송신 빔들 및 수신 빔들의 예를 도시하는 도면,
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 프레임 구조를 도시하는 도면,
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 상향링크 시그널링의 해석 예를 도시하는 도면,
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 빔 그룹의 구분 예를 도시하는 도면,
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 비트맵(bitmap)의 구성 예를 도시하는 도면,
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 수신단의 동작 절차를 도시하는 도면,
도 9는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 수신단의 동작 절차를 도시하는 도면,
도 10은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 수신단의 동작 절차를 도시하는 도면,
도 11은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 수신단의 동작 절차를 도시하는 도면,
도 12는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 수신단의 동작 절차를 도시하는 도면,
도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 송신단의 동작 절차를 도시하는 도면,
도 14은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 송신단의 동작 절차를 도시하는 도면,
도 15은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 송신단의 동작 절차를 도시하는 도면,
도 16은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 송신단의 동작 절차를 도시하는 도면,
도 17은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 수신단의 블록 구성을 도시하는 도면,
도 18은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 송신단의 블록 구성을 도시하는 도면,
도 19는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 빔포밍을 위한 블록 구성을 도시하는 도면.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 동작 원리를 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 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.
이하 본 발명은 무선 통신 시스템에서 선호하는 빔(preferred beam) 정보를 송신 및 수신하기 위한 기술에 대해 설명한다. 이하 설명에서 사용되는 빔을 식별하기 위한 정보를 표현하는 용어, 그 외 선호하는 빔 정보를 구성하기 위한 용어는 설명의 편의를 위한 것이다. 따라서, 후술되는 용어에 발명이 한정되는 것은 아니며, 동등한 기술적 의미를 가지는 대상을 지칭하는 다른 용어가 사용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 빔포밍 수행 여부에 따른 스케줄링 영역을 도시하고 있다. 상기 도 1은 기지국(120)이 빔포밍을 수행하는 경우, 즉, 방향성(directional) 빔으로 신호를 송신하는 경우 및 빔포밍을 수행하지 아니하는 경우, 즉, 무지향성(omnidirection) 빔으로 신호를 송신하는 경우, 하나의 빔을 이용하여 단말(110)에게 스케줄링 가능한 영역을 의미한다.
상기 빔포밍을 적용함으로 인해 상기 기지국(120) 및 상기 단말(130) 간 선호하는 아날로그 빔 방향을 서로 알려줄 필요가 있다. 일반적으로, 상기 기지국(120)이 동시에 전송할 수 있는 빔의 최대 개수는 하드웨어 능력(예: RF(Radio Frequency) 체인 개수 등)에 한정되므로, 사용자 스케쥴링 시 제약이 발생할 수 있다.
상기 도 1을 참고하면, 빔포밍을 수행하지 아니하는 경우, 상기 기지국(120)의 송신 신호는 방향성을 가지지 아니한다. 따라서, 상기 단말(110)이 셀 커버리지(coverage) 내 어느 방향에 위치하든 스케줄링이 가능하다. 다시 말해, 상기 빔포밍을 수행하지 아니하는 경우, 상기 기지국(120)이 단위 시간마다 전방향으로 사용자 스케줄링을 할 수 있다.
반면, 빔포밍을 수행하는 경우, 상기 기지국의 송신 신호는 선택된 빔에 대응하는 방향성을 가진다. 따라서, 상기 빔포밍을 수행하는 경우, 상기 기지국(120)은 단위 시간마다 제한된 개수의 아날로그 빔 방향에 위치한 사용자들에 대하여 스케줄링을 수행해야 한다. 예를 들어, 하나의 빔을 고려할 때, 상기 단말(110)이 상기 빔의 방향을 중심으로 일정 각도의 범위 내에 위치하거나, 또는, 상기 빔의 방향이 아니더라도 상기 빔의 반사파가 도달할 수 있는 영역에 위치해야, 상기 단말(110)에 대한 스케줄링이 가능하다. 즉, 상기 빔포밍 수행 시, 스케줄링의 자유도가 저하될 수 있다. 그 결과, 만일 접속한 단말들의 개수, 지리적 분포 등으로 인해 사용 가능한 빔이 제한되는 경우, 상기 단말(110)이 사용할 수 있는 빔의 방향에 위치하지 아니한다면, 상기 단말(110)에 대한 스케줄링이 곤란할 수 있다.
하향링크 통신을 위해 빔포밍을 수행하는 경우, 기지국은 배열(array) 안테나 별 최적의 아날로그 빔을 판단하고, 나아가, 다수의 배열 안테나들로 송신될 신호에 적용되는 디지털 프리코딩 벡터(digital precoding vector)를 결정할 수 있다. 단, 디지털 빔포밍 수행되지 아니하는 경우, 상기 프리코딩 벡터의 결정은 제외될 수 있다. 예를 들어, 상기 아날로그 빔 및 상기 프리코딩 벡터는 단말에 의해 선택되고, 상기 기지국으로 피드백(feedback)된 후, 상기 기지국에서 스케줄링을 위해 사용될 수 있다.
상기 스케줄링은 상기 기지국의 사용 가능한 빔 개수 및 주파수 대역에 따라 제한될 수 있다. 상기 스케줄링 상 제한은 사용자가 많은 지역에서 상기 기지국의 스케줄링 계산에 따른 서비스 지연 등의 문제점을 야기할 수 있다. 또한, 초고주파 대역을 사용함으로 인해, 신호의 투과율이 상대적으로 낮은 주파수 보다 낮아지고, 이로 인해, 실외에서 실내로의 투과가 보다 어려워진다. 스케줄링 제한, 투과율 하락 등의 통신 환경을 고려하여, 리피터(repeater)의 사용이 고려될 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 서로 다른 무선 환경들의 예를 도시하고 있다. 상기 도 2는 2가지 무선 환경들을 예시한다. 상기 도 2를 참고하면, 단말A(211)는 실외에 위치하며, 단말B(212)는 실내에 위치한다. 실외의 경우, NYU(Prof. Rappaport)의 채널 모델링 실험을 통해 LOS(Line of Sight), NLOS(Non-LOS) 상황에서 모두 통신 가능하다는 것이 일반적인 견해이다. 따라서, 상기 단말A(211)는 기지국(220)과 무선 신호를 송신 및 수신한다. 그러나, 상술한 바와 같이, 상기 실내로의 낮은 신호 투과율을 극복하고자, 상기 실내 환경의 경우, 리피터(230), RRH(Radio Remote Header) 등이 사용될 수 있다. 이 경우, 상기 단말B(212)는 상기 리피터(230)와 무선 신호를 송신 및 수신할 수 있다. 상기 리피터(230)는 실내에 설치되므로 빔포밍을 통해 전파 거리를 늘릴 필요성이 낮다. 따라서, 상기 리피터(230)는 상기 빔포밍이 없이 전방향을 향하는 무지향(Omni-direction)의 방사 특성을 가질 수 있다.
즉, 상기 단말들(211, 212)은 경우에 따라 무지향 신호를 송신하는 셀 내에, 또는, 지향성 신호를 송신하는 셀 내에 위치할 수 있다. 다시 말해, 상기 단말들(211, 212)는 빔포밍을 수행하는 무선 환경 또는 빔포밍을 수행하지 아니하는 무선 환경에 놓일 수 있다. 또한, 빔포밍을 수행하더라도, 송신단에서 사용하는 빔 폭(beam width)에 따라 무선 환경이 구분될 수 있다. 상기 도 2의 경우, 실외는 빔포밍을 수행하는 무선 환경으로, 실내는 빔포밍을 수행하지 아니하는 무선 환경으로 설명되었으나, 본 발명에서 고려하는 실내 및 실외와 빔포밍 수행 여부의 관계가 항상 상기 도 2와 같은 것은 아니다. 따라서, 실외에서 빔포밍을 수행하지 아니하는 무선 환경이 구성되거나, 실내에서 빔포밍을 수행하는 무선 환경이 구성될 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 송신 빔들 및 수신 빔들의 예를 도시하고 있다.
상기 도 3을 참고하면, 기지국(320)은 서로 다른 방향의 빔#1 내지 빔#Mt를 사용하고, 단말(310)은 서로 다른 방향의 빔#1 내지 빔#Mr을 사용한다. 상기 도 3에 도시된 빔들은 송신 빔 및 수신 빔 중 하나, 또는, 송신 빔 및 수신 빔 모두를 의미할 수 있다. 하향링크 통신의 경우, 상기 기지국(320)은 상기 빔#1 내지 상기 빔#Mt 중 적어도 하나를 이용하여 상기 단말(310)로 신호를 송신한다. 이때, 상기 기지국(320)은 상기 단말(310)에 선호하는 빔을 결정해야 한다.
이를 위해, 상기 기지국(320)은 상기 빔#1 내지 상기 빔#Mt 각각을 이용하여 훈련 신호(training signal)들을 송신하고, 상기 단말(310)은 상기 훈련 신호들에 대한 채널 품질(channel quality)를 측정함으로써, 최적의 송신 빔을 선택할 수 있다. 상기 채널 품질은 수신 신호 세기(RSS: Received Signal Strength), 수신 신호의 채널 용량(Channel Capacity) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 훈련 신호는 기준 신호(reference signal), 프리앰블(preamble), 미드앰블(midamble), 파일럿(pilot) 등으로 지칭될 수 있다. 나아가, 상기 단말(310)이 수신 빔포밍을 수행하는 경우, 상기 단말은 상기 기지국(320)의 각 빔에 대하여 상기 빔#1 내지 상기 빔#Mr을 이용하여 신호를 수신하고, 신호의 채널 품질을 측정함으로써, 최적의 수신 빔을 선택할 수 있다. 이후, 상기 단말(310)은 선택된 송신 빔 또는 수신 빔을 상기 기지국(320)으로 피드백함으로써, 상기 기지국(320)이 선호하는 송신 빔 또는 선호하는 수신 빔을 알게 할 수 있다.
상기 도 3의 경우, 상기 단말(310)의 빔들은 반시계 방향으로, 상기 기지국(320)의 빔들은 시계 방향으로 순차적인 ID(IDentifier)를 가진다. 그러나, 본 발명의 다른 실시 예에 따라, 상기 빔들의 ID는 다른 방식으로 할당되어 있으며, 나아가, 특정 방향에 대하여 순차적이지 아니할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 프레임(frame) 구조를 도시하고 있다.
상기 도 4를 참고하면, 상기 프레임은 Ns개의 슬롯(slot)들을 포함하며, 상기 프레임은 사용자에게 제어(control) 정보를 전달할 제어 채널(control channel)(410), 빔 측정 기준 신호(BM RS: Beam Measurement Reference Signal)을 전송하기 위한 빔 측정 슬롯들(420), 사용자에게 트래픽(traffic)을 전달하는 데이터 슬롯(data slot)들로 구분된다. 하나의 슬롯은 Nsymb만큼의 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 심벌들로 구성될 수 있다. 상기 빔 측정 슬롯들(420)에서, 기지국은 하나의 OFDM 심벌 구간 동안 특정 아날로그 빔으로 빔포밍함으로서, 상기 아날로그 빔의 방향으로 빔 측정 기준 신호를 송신할 수 있다. 단말은 전체 빔 조합이 가능한 시간 동안 상기 빔 측정 슬롯들(420)을 통해 상기 빔 측정 기준 신호들을 수신하고, 측정된 채널 품질 정보에 기초하여 최적의 빔을 선택할 수 있다. 여기서, 상기 아날로그 빔은 빔 ID(IDentifier)로 식별될 수 있다.
상술한 바와 같이, 수신단은 선호하는 빔을 선택하고, 선택된 빔을 알리는 정보(예: 빔 ID)를 송신단으로 알린다. 이때, 상기 송신단이 무지향 빔을 사용하는 경우, 다시 말해, 상기 수신단이 빔포밍을 수행하지 아니하는 무선 환경에 놓인 경우, 다수의 빔들이 선택될 수 있다. 또한, 상기 송신단이 빔포밍을 수행하더라도, 상기 수신단의 위치, 반사파의 영향 등에 의해, 다수의 빔들이 선택될 수 있다. 예를 들어, 상기 수신단이 셀 중앙 부근에 위치한 경우, 우수한 채널 품질을 가지는 다수의 빔들이 존재할 수 있다.
다수의 빔들에 대한 채널 품질이 우수한 경우, 즉, 상기 수신단이 다수의 빔들을 선택하는 경우, 단지 하나의 선택된 빔을 알리는 것보다, 상기 다수의 빔들에 대한 측정 정보를 알림으로써, 스케줄링의 자유도를 높일 수 있다. 이하 설명의 편의를 위해, 본 발명은 상기 '다수의 빔들에 대한 측정 정보'를 '빔 측정 정보'라 칭한다. 즉, 상기 빔 측정 정보는 아날로그 빔의 임의 할당이 가능함을 알린다. 특히, 본 발명의 실시 예에 따라, 상기 빔 측정 정보는 할당 가능한 둘 이상의 아날로그 빔들을 지시한다. 이때, 임의 할당 가능한 아날로그 빔의 범위는 상기 빔 측정 정보의 구체적은 형태에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 상기 빔 측정 정보는 전체 빔들의 관점에서 또는 개별 빔들의 관점에서 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 선호(preferred) 빔 관련 상향링크 시그널링은 하기 <표 1>과 같은 항목을 포함할 수 있다.
비트 수 가변 1
항목 최적 빔 ID SBQI(Similar Beam Quality Indicator)
상기 <표 1>에서, '최적 빔(best beam) ID'는 빔 측정 기준 신호를 이용한 측정에 기초하여 선택된 빔으로서, 가장 우수한 채널 품질을 가지는 빔을 지시한다. 상기 'SBQI'는 모든 빔들에 대한 채널 품질 정보인 빔 측정 정보로서, 1 비트로 구성될 수 있고, 상기 가장 우수한 채널 품질을 가지는 빔 외 나머지 빔들의 할당도 허용하는지 여부를 지시한다. 상기 '최적 빔 ID' 필드(field)의 비트 수는 시스템에서 사용되는 아날로그 빔의 수에 따라 달라질 수 있다. 상기 <표1>에 나타난 상기 'SBQI' 필드의 비트 수는 일 예로, 2 이상의 비트들로 구성될 수 있다. 상기 <표 1>에는 표현되지 아니하였으나, 상기 상향링크 시그널링은 HARQ(Hybrid Automatic Repeat reQuest) ACK(ACKnowledge)/NACK(Non-ACK), PMI(Precoding Matrix Index), RI(Rank Indicator), CQI(Channel Quality Indicator) 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.상기 'SBQI'가 긍정(positive)의 값(예: 1)으로 설정되면 송신단에서 어떠한 빔들의 할당도 허용됨을 의미하고, 부정(negative)의 값(예: 0)으로 설정되면 특정 아날로그 빔 할당이 필요함을 의미한다. 즉, 긍정의 값으로 설정된 상기 SBQI는 상기 최적 빔 ID에 의해 지시되는 빔 외 다른 빔으로 상기 수신단으로의 신호를 송신할 수 있음을 알린다. 여기서, 상기 할당이 허용됨은 해당 빔에 대한 채널 품질이 최소 서비스 품질을 보장할 수 있는 정도임을 의미할 수 있다. 이에 따라, 상기 송신단은 상기 수신단에 대하여 상기 최적 빔 ID에 의해 지시되는 빔 외 다른 빔을 할당할 수 있다. 다시 말해, 상기 송신단은 상기 수신단에 대한 스케줄링 자유도를 얻을 수 있다.
상기 'SBQI'의 값을 결정하기 위해, 상기 수신단은 각 빔이 정해진 조건을 만족하는지 여부를 판단한다. 판단 결과, 모든 빔들이 상기 정해진 조건을 만족하면, 상기 'SBQI'는 긍정의 값으로 설정된다. 이때, 상기 수신단은 송신 빔을 기준으로 판단한다. 수신 빔은 상기 송신단의 할당을 요하지 않고, 상기 수신단에서 임의로 선택될 수 있다. 즉, 상기 수신단은 특정 송신 빔에 대해 최적의 수신 빔을 사용할 수 있다. 따라서, 상기 수신단은 하나의 송신 빔에 대하여 모든 수신 빔들과의 조합들에 대한 채널 품질들을 측정한 후, 어느 하나의 수신 빔과의 조합이 조건을 만족하면, 상기 특정 송신 빔이 상기 정해진 조건을 만족한다고 판단할 수 있다. 즉, 상기 'SBQI'는 송신 빔에 대한 정보를 제공한다.
상기 <표 1>과 같이 '최적 빔 ID' 및 'SBQI' 모두를 송신하는 경우, 상기 'SBQI'로 인해 적어도 하나의 비트(bit) 만큼의 오버헤드(overhead)가 더 요구된다. 상기 'SBQI'로 인한 오버헤드 증가를 방지하기 위해, 상기 '최적 빔 ID'를 지시하는 필드(field)의 예약된(reserved) 값이 이용될 수 있다. 예를 들어, 상기 '최적 빔 ID'가 4비트 정보인 경우, 하기 도 5와 같이 빔 ID를 나타내지 아니하는 값이 이용될 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 상향링크 시그널링의 해석 예를 도시하고 있다. 상기 도 5는 상기 '최적 빔 ID'가 4비트로 구성되고, 10개의 빔들이 사용되는 경우를 예시한다. 상기 도 5를 참고하면, 빔 지시 범위(510)에 속하는 값 '0000' 내지 '1001'는 수신단에 의해 선택된 빔을 지시한다. 즉, 4비트로 표현 가능한 값들 중 '1011' 내지 '1111'는 빔을 지시하는 용도로 사용되지 아니한다. 본 발명의 실시 예에 따라, 빔을 지시하지 아니하는 값들 중 SBQI 지시 범위(520)에 속하는 값 '1110' 및 '1111'은 상기 <표 1> 및 상기 <표 2>의 SBQI 필드와 유사한 정보를 지시한다. 예를 들어, 값 '1110'은 'SBQI ON'으로서, SBQI가 긍정의 값으로 설정된 경우를 지시, 다시 말해, 모든 빔들의 채널 품질이 통신을 수행할 수 있는 정도임을 지시한다. 또한, 값 '1111'은 'SBQI OFF'로서, SBQI가 부정의 값으로 설정된 경우를 지시, 즉, 적어도 하나의 빔이 채널 품질이 통신을 수행할 수 있는 정도가 아님을 지시한다. 여기서, 상기 통신을 수행할 수 있는 정보는 상기 채널 품질이 미리 정의된 임계치를 초과하는 경우를 의미한다.
상기 최적 빔 ID에 의해 지시되는 빔 외 다른 빔으로 상기 수신단으로의 신호를 송신할 수 있는 경우, 상기 SBQI가 부정의 값으로 설정된 경우보다, 상기 최적 빔 ID의 존재 의의는 감소한다. 따라서, 송신단에서 특정 아날로그 빔으로 신호를 송신하지 아니하여도 통신이 가능함을 알리는 SBQI를 송신한 경우, 상기 상향링크 시그널링의 오버헤드를 감소시키기 위해, 상기 '최적 빔 ID' 필드는 생략될 수 있다. 예를 들어, 상기 선호 빔 관련 상향링크 시그널링은 하기 <표 2>과 같이 구성될 수 있다.
비트 수 1
항목 SBQI(Similar Beam Quality Indicator)
상기 <표 2>와 같이, 상기 '최적 빔 ID'가 제외되고, 상기 'SBQI'만이 포함될 수 있다. 상기 <표 2>에는 표현되지 아니하였으나, 상기 상향링크 시그널링은 HARQ ACK/NACK, PMI, RI, CQI 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
상술한 실시 예에서, 상기 빔 측정 정보(예: SBQI)는 모든 빔들이 미리 정의된 임계치 이상의 채널 품질을 가지는지 또는 어느 하나라도 이미 정의된 임계치 이상의 채널 품질을 가지지 아니하는지 여부를 지시한다. 그러나, 본 발명의 다른 실시 예에 따라, 상기 빔 측정 정보는 보다 상세한 정보를 제공할 수 있도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 빔 측정 정보는 그룹(group) 단위의 정보를 제공할 수 있다. 예를 들어, 송신단이 16개의 송신 빔들을 사용하는 경우, 하기 도 6과 같이 4개의 그룹들이 정의될 수 있다. 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 빔 그룹의 구분 예를 도시하고 있다. 상기 도 6을 참고하면, 송신단은 16개의 송신 빔들을 사용할 수 있으며, 4개의 빔들이 하나의 그룹으로 정의된다. 즉, 빔#1 내지 빔#4는 그룹1(610), 빔#5 내지 빔#8는 그룹2(620), 빔#9 내지 빔#12는 그룹3(630), 빔#13 내지 빔#16은 그룹4(640)에 포함된다. 상기 도 6에서, 물리적으로 인접한 빔들이 하나의 그룹을 정의된다. 그러나, 본 발명의 다른 실시 예에 따라, 물리적으로 인접하지 아니한 빔들이 하나의 그룹으로 정의될 수 있다.
상술한 그룹의 정의는 송신단 및 수신단이 공유할 수 있다. 예를 들어, 상기 그룹은 미리 정의되거나, 또는, 상기 송신단의 방송(broadcasting) 메시지를 통해, 또는, 망 진입 과정을 통해 전달될 수 있다. 이에 따라, 상기 수신단은 빔 측정 기준 신호를 이용하여 각 빔에 대한 채널 품질을 측정하고, 모든 빔들이 미리 정의된 임계치 이상의 채널 품질을 가지는 그룹의 인덱스를 상기 빔 측정 정보로서 송신한다. 다시 말해, 유사한 채널 품질을 가지는 빔들을 포함하는 그룹의 인덱스가 상기 빔 측정 정보로서 전달될 수 있다. 이 경우, 상기 상향링크 시그널링은 하기 <표 3>과 같이 구성될 수 있다.
비트 수 가변 2
항목 최적 빔 ID SBQGI
(Similar Beam Quality Group Indicator)
상기 <표 3>에서, '최적 빔 ID'는 가장 우수한 채널 품질을 가지는 빔을 지시한다. 'SBQGI'는 빔 측정 정보로서, 임계치 이상의 채널 품질을 가지는 빔들을 포함하는 그룹을 지시한다. 상기 <표 3>의 경우, 상기 'SBQGI' 필드는 2 비트로 구성된다. 상기 2 비트의 'SBQGI' 필드는 빔 그룹이 4개 이하인 경우를 전제한 것이다. 따라서, 본 발명의 다른 실시 예에 따라, 빔 그룹이 5개 이상인 경우, 상기 'SBQGI' 필드는 3 비트 이상으로 구성될 수 있다. 상기 <표 3>에는 표현되지 아니하였으나, 상기 상향링크 시그널링은 HARQ ACK/NACK, PMI, RI, CQI 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.또한, 상기 <표 2>의 경우와 유사하게, 상기 상향링크 시그널링의 오버헤드를 감소시키기 위해, 상기 '최적 빔 ID' 필드는 생략될 수 있다. 예를 들어, 상기 선호 빔 관련 상향링크 시그널링은 하기 <표 4>와 같이 구성될 수 있다.
비트 수 1
항목 SBQGI(Similar Beam Quality Group Indicator)
상기 <표 4>와 같이, 상기 '최적 빔 ID'가 제외되고, 상기 'SBQGI'만이 포함될 수 있다. 상기 <표 4>에는 표현되지 아니하였으나, 상기 상향링크 시그널링은 HARQ ACK/NACK, PMI, RI, CQI 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시 예에 따라, 상기 빔 측정 정보는 보다 상세한 정보를 제공할 수 있도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 빔 측정 정보는 각 빔이 임계치 이상의 채널 품질을 가지지 여부를 지시할 수 있다. 예를 들어, 송신단이 16개의 송신 빔들을 사용하는 경우, 상기 빔 측정 정보는 하기 도 7과 같이 비트맵(bitmap)의 형식으로 구성될 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 비트맵(bitmap)의 구성 예를 도시하고 있다. 상기 도 7을 참고하면, 상기 비트맵(710)은 b0 내지 b15 등 16개 비트들을 포함하며, 각 비트는 송신단의 16개 빔들 각각에 대응한다. 각 비트의 값은 대응되는 빔의 채널 품질이 임계치 이상인지 여부를 나타낸다. 예를 들어, 빔#3에 대응하는 b2가 긍정의 값(예: 1)로 설정되면, 이는 상기 빔#3의 채널 품질이 상기 임계치 이상임을 의미한다. 이 경우, 송신단은 수신단에게 상기 빔#3을 할당할 수 있다.
상술한 비트맵 내 비트들 및 빔들의 대응 관계는 송신단 및 수신단이 공유할 수 있다. 예를 들어, 상기 대응 관계는 미리 정의되거나, 또는, 상기 송신단의 방송 메시지를 통해, 또는, 망 진입 과정을 통해 전달될 수 있다. 이에 따라, 상기 수신단은 빔 측정 기준 신호를 이용하여 각 빔에 대한 채널 품질을 측정하고, 각 빔이 미리 정의된 임계치 이상의 채널 품질을 가지는지 여부에 따라는 상기 비트맵 내 각 비트의 값을 설정하고, 상기 비트맵을 상기 빔 측정 정보로서 송신한다. 이에 따라, 각 빔에 대한 상세한 빔 측정 정보가 전달될 수 있다. 이 경우, 상기 상향링크 시그널링은 하기 <표 3>과 같이 구성될 수 있다.
비트 수 가변 16
항목 최적 빔 ID SBQBI
(Similar Beam Quality Bitmap Indicator)
상기 <표 5>에서, '최적 빔 ID'는 가장 우수한 채널 품질을 가지는 빔을 지시한다. 'SBQBI'는 빔 측정 정보로서, 임계치 이상의 채널 품질을 가지는 빔들을 포함하는 그룹을 지시한다. 상기 <표 3>의 경우, 상기 'SBQBI' 필드는 16 비트로 구성된다. 본 발명의 다른 실시 예에 따라, 빔 개수가 다른 경우, 상기 'SBQBI' 필드의 비트 수는 달라질 수 있다. 상기 <표 5>에는 표현되지 아니하였으나, 상기 상향링크 시그널링은 HARQ ACK/NACK, PMI, RI, CQI 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.또한, 상기 <표 2>의 경우와 유사하게, 상기 상향링크 시그널링의 오버헤드를 감소시키기 위해, 상기 '최적 빔 ID' 필드는 생략될 수 있다. 예를 들어, 상기 선호 빔 관련 상향링크 시그널링은 하기 <표 6>와 같이 구성될 수 있다.
비트 수 16
항목 SBQBI (Similar Beam Quality Bitmap Indicator)
상기 <표 6>와 같이, 상기 '최적 빔 ID'가 제외되고, 상기 'SBQBI'만이 포함될 수 있다. 상기 <표 6>에는 표현되지 아니하였으나, 상기 상향링크 시그널링은 HARQ ACK/NACK, PMI, RI, CQI 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
이하 본 발명은 상술한 바와 같은 빔 측정 정보를 이용하는 수신단 및 송신단의 동작 및 구성에 대하여 도면을 참고하여 설명한다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 수신단의 동작 절차를 도시하고 있다.
상기 도 8을 참고하면, 상기 수신단은 801단계에서 빔 조합들에 대한 채널 품질들을 측정한다. 즉, 송신단은 다수의 송신 빔들을 지원하고, 상기 수신단은 적어도 하나의 수신 빔을 지원한다. 따라서, 송신 빔 개수 및 수신 빔 개수 만큼의 빔 조합들이 가능하다. 상기 수신단은 각 송신 빔으로 송신 빔포밍된 기준 신호들 각각을 각 수신 빔으로 수신 빔포밍하며 수신하고, 채널 품질을 측정한다. 상기 채널 품질은 수신 신호 세기, SINR(Signal to Interference and Noise Ratio), CINR(Carrier to Interference and Noise Ratio), SNR(Signal to Noise Ratio), 채널 용량 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 채널 품질들을 측정한 후, 상기 수신단은 803단계로 진행하여 상기 채널 품질들에 대한 통계에 따라 빔 측정 정보를 생성한다. 상기 빔 측정 정보는 최적의 아날로그 빔뿐만이 아닌 다수의 빔들에 대한 측정 정보로서, 모든 송신 빔, 송신 빔 그룹 별 또는 각 개별 송신 빔에 대한 임의 할당 허용 여부를 지시한다. 예를 들어, 상기 빔 측정 정보는 상술한 SBQI, 상술한 SBQGI, 상술한 SBQBI와 같이 구성될 수 있다. 여기서, 상기 채널 품질들에 대한 통계는 모든 빔들의 채널 품질이 정해진 기준을 만족하는지 여부, 모든 빔들의 채널 품질의 유사도, 그룹에 속한 모든 빔들의 채널 품질이 정해진 기준을 만족하는지 여부, 그룹에 속한 모든 빔들의 채널 품질의 유사도, 각 빔의 채널 품질이 정해진 기준을 만족하는지 여부, 상기 정해진 기준을 만족하는 빔들의 채널 품질의 유사도 중 적어도 하나를 포함한다. 즉, 상기 빔 측정 정보는, 모든 송신 빔, 송신 빔 그룹 별 또는 각 개별 송신 빔에 대하여, 채널 품질이 정해진 기준을 만족하는지 여부 및 채널 품질이 유사한지 중 적어도 하나를 지시할 수 있다.
상기 빔 측정 정보를 생성한 후, 상기 수신단은 805단계로 진행하여 상기 빔 측정 정보를 송신한다. 상기 빔 측정 정보는 메시지의 형태를 가질 수 있다. 본 발명의 다른 실시 예에 따라, 상기 빔 측정 정보는 물리적 시퀀스(sequence), 또는, 코드워드(codeword)의 형태를 가질 수 있다. 이때, 상기 빔 측정 정보에 더하여, 상기 수신단은 최적 아날로그 빔을 지시하는 정보, HARQ ACK/NACK, PMI, RI, CQI 중 적어도 하나를 더 송신할 수 있다.
도 9는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 수신단의 동작 절차를 도시하고 있다.
상기 도 9를 참고하면, 상기 수신단은 901단계에서 송신단으로부터 수신되는 빔 측정을 위한 기준 신호들을 이용하여 빔 조합 별 채널 품질을 측정한다. 상기 기준 신호들은 OFDM 심벌들을 통해 수신될 수 있다. 따라서, 상기 수신단은 각 OFDM 심벌을 통해 전달되는 기준 신호를 전체 아날로그 빔 조합 수만큼 수신 및 측정하고, 측정 결과를 저장한다. 여기서, 빔 조합은 송신 빔 및 수신 빔의 쌍(pair)을 의미한다.
상기 기준 신호를 이용하여 빔 조합 별 채널 품질을 측정한 후, 상기 수신단은 903단계로 진행하여 측정된 채널 품질에 기초하여 최적 아날로그 빔을 결정한다. 이때, 상기 수신단은 디지털 빔포밍을 위한 최적의 프리코더를 더 결정할 수 있다. 즉, 상기 수신단은 각 빔 조합의 채널 품질들 비교함으로써 가장 우수한 채널 품질을 가지는 빔 조합을 결정할 수 있다. 여기서, 상기 채널 품질은 수신 신호 세기를 포함할 수 있다.
이어, 상기 수신단은 905단계로 진행하여 모든 빔들의 채널 품질들이 정해진 조건을 만족하는지, 즉, 제1임계값 이상인지 판단한다. 여기서, 상기 모든 빔들은 송신 빔들을 의미한다. 즉, 송신 빔 및 수신 빔이 일대 다의 관계이지만, 적어도 하나의 수신 빔과의 조합에서 상기 정해진 조건이 만족되면, 상기 수신단은 해당 송신 빔이 상기 정해진 조건을 만족한다 판단한다. 상기 제1임계값의 구체적인 값은 다양한 실시 예에 따라 다르게 정의될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1임계값은 최소 서비스 품질을 보장하기 위한 채널 품질(예: 수신 신호 세기, SINR, CINR, SNR, 채널 용량 등)의 임계치일 수 있다. 만일, 모든 빔들의 채널 품질들 중 적어도 하나가 상기 제1임계값 미만이면, 상기 수신단은 이하 913단계로 진행한다.
반면, 모든 빔들의 채널 품질들이 상기 제1임계값 이상이면, 상기 수신단은 907단계로 진행하여 모든 빔 조합의 채널 품질들에 대한 유사도를 산출한다. 예를 들어, 상기 수신단은 상기 채널 품질들의 분산(variance)을 산출한다. 예를 들어, 상기 채널 품질이 수신 신호 세기인 경우, 상기 수신단은 각 빔 조합의 수신 신호 세기들이 얼마나 넓게 분포되어 있는지의 통계를 산출한다.
상기 유사도를 산출한 후, 상기 수신단은 909단계로 진행하여 상기 유사도가 정해진 조건을 만족하는지, 다시 말해, 상기 유사도가 제2임계값 이상인지 판단한다. 예를 들어, 상기 유사도가 분산으로 평가되는 경우, 상기 분산이 특정 임계치 이하인 경우, 상기 유사도가 상기 제2임계값 이상이라 판단된다. 상기 분산 값이 클수록 넓게 분포되었음을 나타내므로, 분산이 작을수록 유사함을 의미하기 때문이다.
만일, 상기 유사도가 정해진 조건을 만족하면, 상기 수신단은 911단계로 진행하여 SBQI를 긍정의 값(예: 1)으로 설정한다. 상기 SBQI는 1비트로 구성된 빔 측정 정보로서, 가장 우수한 채널 품질을 가지는 빔 외 나머지 빔들의 할당도 허용하는지 여부를 지시한다. 즉, 상기 수신단은 상기 SBQI를 모든 빔들의 할당이 허용됨을 나타내는 값으로 설정한다. 본 발명의 다른 실시 예에 따라, 상기 SBQI는 다른 정보의 전달을 위한 필드에 포함될 수 있다. 예를 들어, 상기 SBQI가 최적 아날로그 빔을 지시하는 필드를 통해 지시되는 경우, 상기 수신단은 상기 필드를 특정 아날로그 빔을 지시하는 값 외 상기 긍정의 값으로 설정되는 SBQI를 위해 정의된 값으로 설정할 수 있다.
반면, 상기 유사도가 정해진 조건을 만족하지 아니하면, 상기 수신단은 913단계로 진행하여 상기 SBQI를 부정의 값(예: 0)으로 설정한다. 즉, 상기 수신단은 상기 SBQI를 특정 송신 빔을 할당받아야 함을 나타내는 값으로 설정한다. 본 발명의 다른 실시 예에 따라, 상기 SBQI는 다른 정보의 전달을 위한 필드에 포함될 수 있다. 예를 들어, 상기 SBQI가 최적 아날로그 빔을 지시하는 필드를 통해 지시되는 경우, 상기 수신단은 상기 필드를 특정 아날로그 빔을 지시하는 값 외 상기 부정의 값으로 설정되는 SBQI를 위해 정의된 값으로 설정할 수 있다.
이후, 상기 수신단은 915단계로 진행하여 상기 SBQI를 포함하는 신호를 송신한다. 상기 SBQI를 포함하는 신호는 메시지, 물리적 시퀀스, 또는, 코드워드의 형태를 가질 수 있다. 이때, 상기 SBQI에 더하여, 상기 수신단은 최적 아날로그 빔을 지시하는 정보, HARQ ACK/NACK, PMI, RI, CQI 중 적어도 하나를 더 송신할 수 있다.
이후, 상기 수신단은 917단계로 진행하여 상기 송신단으로부터 빔포밍된 신호를 수신한다. 상기 SBQI가 부정의 값으로 설정된 경우, 상기 수신단은 상기 최적의 아날로그 빔 또는 상기 송신단(예: 기지국)에 의해 결정된 아날로그 빔을 이용하여 빔포밍된 신호를 수신할 수 있다. 상기 SBQI가 긍정의 값으로 설정된 경우, 상기 수신단은 상기 기지국에서 상기 최적의 아날로그 빔 또는 상기 송신단에 의해 결정된 아날로그 빔을 이용하여 빔포밍된 신호를 수신할 수 있다. 이때, 상기 수신단은 상기 송신단에서 빔포밍을 위해 사용된 송신 빔에 대응하는 수신 빔을 이용하여 수신 빔포밍을 수행할 수 있다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 수신단의 동작 절차를 도시하고 있다.
상기 도 10을 참고하면, 상기 수신단은 1001단계에서 송신단으로부터 수신되는 빔 측정을 위한 기준 신호들을 이용하여 빔 조합 별 채널 품질을 측정한다. 상기 기준 신호들은 OFDM 심벌들을 통해 수신될 수 있다. 따라서, 상기 수신단은 각 OFDM 심벌을 통해 전달되는 기준 신호를 전체 아날로그 빔 조합 수만큼 수신 및 측정하고, 측정 결과를 저장한다. 여기서, 빔 조합은 송신 빔 및 수신 빔의 쌍을 의미한다.
상기 기준 신호를 이용하여 빔 조합 별 채널 품질을 측정한 후, 상기 수신단은 1003단계로 진행하여 측정된 채널 품질에 기초하여 최적 아날로그 빔을 결정한다. 이때, 상기 수신단은 디지털 빔포밍을 위한 최적의 프리코더를 더 결정할 수 있다. 즉, 상기 수신단은 각 빔 조합의 채널 품질들 비교함으로써 가장 우수한 채널 품질을 가지는 빔 조합을 결정할 수 있다. 여기서, 상기 채널 품질은 수신 신호 세기를 포함할 수 있다.
이어, 상기 수신단은 1005단계로 진행하여 모든 빔들의 채널 품질들이 정해진 조건을 만족하는지, 즉, 임계값 이상인지 판단한다. 여기서, 상기 모든 빔들은 송신 빔들을 의미한다. 즉, 송신 빔 및 수신 빔이 일대 다의 관계이지만, 적어도 하나의 수신 빔과의 조합에서 상기 정해진 조건이 만족되면, 상기 수신단은 해당 송신 빔이 상기 정해진 조건을 만족한다 판단한다. 상기 제1임계값의 구체적인 값은 다양한 실시 예에 따라 다르게 정의될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1임계값은 최소 서비스 품질을 보장하기 위한 채널 품질(예: 수신 신호 세기, SINR, CINR, SNR, 채널 용량 등)의 임계치일 수 있다.
만일, 모든 빔들의 채널 품질들이 상기 임계값 이상이면, 상기 수신단은 1007단계로 진행하여 SBQI를 긍정의 값(예: 1)으로 설정한다. 상기 SBQI는 1비트로 구성된 빔 측정 정보로서, 가장 우수한 채널 품질을 가지는 빔 외 나머지 빔들의 할당도 허용하는지 여부를 지시한다. 즉, 상기 수신단은 상기 SBQI를 모든 빔들의 할당이 허용됨을 나타내는 값으로 설정한다. 본 발명의 다른 실시 예에 따라, 상기 SBQI는 다른 정보의 전달을 위한 필드에 포함될 수 있다. 예를 들어, 상기 SBQI가 최적 아날로그 빔을 지시하는 필드를 통해 지시되는 경우, 상기 수신단은 상기 필드를 특정 아날로그 빔을 지시하는 값 외 상기 긍정의 값으로 설정되는 SBQI를 위해 정의된 값으로 설정할 수 있다.
반면, 적어도 하나의 빔의 채널 품질들이 상기 임계값 미만이면, 상기 수신단은 1009단계로 진행하여 상기 SBQI를 부정의 값(예: 0)으로 설정한다. 즉, 상기 수신단은 상기 SBQI를 특정 송신 빔을 할당받아야 함을 나타내는 값으로 설정한다. 본 발명의 다른 실시 예에 따라, 상기 SBQI는 다른 정보의 전달을 위한 필드에 포함될 수 있다. 예를 들어, 상기 SBQI가 최적 아날로그 빔을 지시하는 필드를 통해 지시되는 경우, 상기 수신단은 상기 필드를 특정 아날로그 빔을 지시하는 값 외 상기 부정의 값으로 설정되는 SBQI를 위해 정의된 값으로 설정할 수 있다.
이후, 상기 수신단은 1011단계로 진행하여 상기 SBQI를 포함하는 신호를 송신한다. 상기 SBQI를 포함하는 신호는 메시지의 형태를 가질 수 있다. 본 발명의 다른 실시 예에 따라, 상기 SBQI를 포함하는 메시지는 물리적 시퀀스, 또는, 코드워드의 형태를 가질 수 있다. 이때, 상기 SBQI에 더하여, 상기 수신단은 최적 아날로그 빔을 지시하는 정보를 더 송신할 수 있다. 상기 최적 아날로그 빔은 빔 ID로 지시될 수 있다. 나아가, 상기 수신단은 HARQ ACK/NACK, PMI, RI, CQI 중 적어도 하나를 더 송신할 수 있다.
이후, 상기 수신단은 1013단계로 진행하여 상기 송신단으로부터 빔포밍된 신호를 수신한다. 상기 SBQI가 부정의 값으로 설정된 경우, 상기 수신단은 상기 최적의 아날로그 빔을 이용하여 빔포밍된 신호를 수신할 수 있다. 상기 SBQI가 긍정의 값으로 설정된 경우, 상기 수신단은 상기 기지국에서 상기 최적의 아날로그 빔 또는 상기 송신단에 의해 결정된 아날로그 빔을 이용하여 빔포밍된 신호를 수신할 수 있다. 이때, 상기 수신단은 상기 송신단에서 빔포밍을 위해 사용된 송신 빔에 대응하는 수신 빔을 이용하여 수신 빔포밍을 수행할 수 있다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 수신단의 동작 절차를 도시하고 있다.
상기 도 11을 참고하면, 상기 수신단은 1101단계에서 송신단으로부터 수신되는 빔 측정을 위한 기준 신호들을 이용하여 빔 조합 별 채널 품질을 측정한다. 상기 기준 신호들은 OFDM 심벌들을 통해 수신될 수 있다. 따라서, 상기 수신단은 각 OFDM 심벌을 통해 전달되는 기준 신호를 전체 아날로그 빔 조합 수만큼 수신 및 측정하고, 측정 결과를 저장한다. 여기서, 빔 조합은 송신 빔 및 수신 빔의 쌍을 의미한다.
상기 기준 신호를 이용하여 빔 조합 별 채널 품질을 측정한 후, 상기 수신단은 1103단계로 진행하여 측정된 채널 품질에 기초하여 최적 아날로그 빔을 선택한다. 이때, 상기 수신단은 디지털 빔포밍을 위한 최적의 프리코더를 더 선택할 수 있다. 즉, 상기 수신단은 각 빔 조합의 채널 품질들 비교함으로써 가장 우수한 채널 품질을 가지는 빔 조합을 선택할 수 있다. 여기서, 상기 채널 품질은 수신 신호 세기를 포함할 수 있다.
이어, 상기 수신단은 1105단계로 진행하여 n번째 그룹을 선택한다. 상기 그룹은 상기 송신단의 송신 빔들을 구분한 것으로, 각 그룹은 다수의 송신 빔들을 포함한다. 상기 그룹의 구체적은 구분은 본 발명의 다양한 실시 예에 따라 달라질 수 있다. 상기 n은 본 절차의 시작 시 1로 초기화되며, 순차적으로 증가한다. 이에 따라, 이하 1107단계 내지 이하 1117단계는 각 그룹에 대하여 반복적으로 수행된다.
이후, 상기 수신단은 1107단계로 진행하여 상기 n번째 그룹에 속한 모든 빔들의 채널 품질들이 정해진 조건을 만족하는지, 즉, 임계값 이상인지 판단한다. 여기서, 상기 모든 빔들은 송신 빔들을 의미한다. 즉, 송신 빔 및 수신 빔이 일대 다의 관계이지만, 적어도 하나의 수신 빔과의 조합에서 상기 정해진 조건이 만족되면, 상기 수신단은 해당 송신 빔이 상기 정해진 조건을 만족한다 판단한다. 상기 제1임계값의 구체적인 값은 다양한 실시 예에 따라 다르게 정의될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1임계값은 최소 서비스 품질을 보장하기 위한 채널 품질(예: 수신 신호 세기, SINR, CINR, SNR, 채널 용량 등)의 임계치일 수 있다. 만일, 상기 n번째 그룹에 속한 모든 빔들의 채널 품질들 중 적어도 하나가 상기 제1임계값 미만이면, 상기 수신단은 이하 1115단계로 진행한다.
반면, 상기 n번째 그룹에 속한 모든 빔들의 채널 품질들이 상기 임계값 이상이면, 상기 수신단은 1109단계로 진행하여 상기 n번째 그룹에 속한 모든 빔 조합의 채널 품질들에 대한 유사도를 산출한다. 예를 들어, 상기 수신단은 상기 채널 품질들의 분산을 산출한다. 예를 들어, 상기 채널 품질이 수신 신호 세기인 경우, 상기 수신단은 각 빔 조합의 수신 신호 세기들이 얼마나 넓게 분포되어 있는지의 통계를 산출한다.
상기 유사도를 산출한 후, 상기 수신단은 1111단계로 진행하여 상기 유사도가 정해진 조건을 만족하는지, 다시 말해, 상기 유사도가 제2임계값 이상인지 판단한다. 예를 들어, 상기 유사도가 분산으로 평가되는 경우, 상기 분산이 특정 임계치 이하인 경우, 상기 유사도가 제2임계값 이상이라 판단된다. 상기 분산 값이 클수록 넓게 분포되었음을 나타내므로, 분산이 작을수록 유사함을 의미하기 때문이다.
만일, 상기 유사도가 정해진 조건을 만족하면, 상기 수신단은 1113단계로 진행하여 상기 n번째 그룹에 대응하는 SBQGI의 비트 값을 긍정의 값(예: 1)으로 설정한다. 상기 SBQGI는 그룹 단위의 빔 측정 정보로서, 가장 우수한 채널 품질을 가지는 빔 외 해당 그룹에 속하는 빔들의 할당도 허용하는지 여부를 지시한다. 즉, 상기 수신단은 상기 상기 비트 값을 해당 그룹에 속하는 모든 빔들의 할당이 허용됨을 나타내는 값으로 설정한다.
반면, 상기 유사도가 정해진 조건을 만족하지 아니하면, 상기 수신단은 1115단계로 진행하여 상기 n번째 그룹에 대응하는 SBQGI의 비트 값을 부정의 값(예: 0)으로 설정한다. 즉, 상기 수신단은 상기 SBQGI를 해당 그룹에 속하는 빔들을 임의 할당은 허용되지 아니함을 나타내는 값으로 설정한다.
이어, 상기 수신단은 1117단계로 진행하여 상기 SBQGI의 설정이 완료되었는지 판단한다. 다시 말해, 상기 수신단은 상기 SBQGI의 모든 비트 값들이 설정되었는지 판단한다. 즉, 상기 수신단은 상기 1107단계 내지 상기 1115단계를 모든 그룹에 대하여 수행하였는지 판단한다.
만일, 상기 SBQGI의 설정이 완료되지 아니하였으면, 상기 수신단은 상기 1119단계로 진행하여 상기 n을 1 증가시킨 후, 상기 1105단계로 되돌아간다. 이에 따라, 다음 순서의 그룹에 대하여 상기 상기 1107단계 내지 상기 1115단계가 반복된다.
반면, 상기 SBQGI의 설정이 완료되었으면, 상기 수신단은 1121단계로 진행하여 상기 SBQGI를 포함하는 신호를 송신한다. 상기 SBQGI를 포함하는 신호는 메시지의 형태를 가질 수 있다. 본 발명의 다른 실시 예에 따라, 상기 SBQGI를 포함하는 메시지는 물리적 시퀀스, 또는, 코드워드의 형태를 가질 수 있다. 이때, 상기 SBQGI에 더하여, 상기 수신단은 최적 아날로그 빔을 지시하는 정보를 더 송신할 수 있다. 상기 최적 아날로그 빔은 빔 ID로 지시될 수 있다. 나아가, 상기 수신단은 HARQ ACK/NACK, PMI, RI, CQI 중 적어도 하나를 더 송신할 수 있다.
이후, 상기 수신단은 1123단계로 진행하여 상기 송신단으로부터 빔포밍된 신호를 수신한다. 상기 SBQGI의 모든 비트들이 부정의 값으로 설정된 경우, 상기 수신단은 상기 최적의 아날로그 빔을 이용하여 빔포밍된 신호를 수신할 수 있다. 상기 SBQGI의 적어도 하나의 비트가 긍정의 값으로 설정된 경우, 상기 수신단은 상기 기지국에서 상기 최적의 아날로그 빔 또는 긍정의 값에 대응하는 그룹 내에서 상기 송신단에 의해 선택된 아날로그 빔을 이용하여 빔포밍된 신호를 수신할 수 있다. 이때, 상기 수신단은 상기 송신단에서 빔포밍을 위해 사용된 송신 빔에 대응하는 수신 빔을 이용하여 수신 빔포밍을 수행할 수 있다.
상기 도 11에 도시된 실시 예에서, 상기 수신단은 채널 품질이 제1임계값 이상인 제1조건 및 채널 품질의 유사도가 제2임계값 이상인 제2조건을 만족하는 경우에 해당 그룹에 대응하는 비트 값을 긍정의 값으로 설정한다.
그러나, 본 발명의 다른 실시 예에 따라, 상기 제1조건 및 상기 제2조건 중 어느 하나만 만족되더라도 상기 해당 그룹에 대응하는 비트 값이 긍정의 값으로 설정될 수 있다. 이 경우, 상기 1107단계에서, 상기 n번째 그룹에 속하는 모든 빔들의 채널 품질들이 상기 제1임계값 이상이면, 상기 수신단은 상기 1113단계로 진행할 수 있다. 또한, 상기 1107단계에서, 상기 n번째 그룹에 속하는 모든 빔들의 채널 품질들 중 적어도 하나가 상기 제1임계값 미만이면, 상기 수신단은 상기 1109단계로 진행할 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시 예에 따라, 상기 제1조건만으로 상기 해당 그룹에 대응하는 비트 값이 설정될 수 있다. 이 경우, 상기 1107단계에서, 상기 n번째 그룹에 속하는 모든 빔들의 채널 품질들이 상기 제1임계값 이상이면, 상기 수신단은 상기 1113단계로 진행할 수 있다. 또한, 상기 1107단계에서, 상기 n번째 그룹에 속하는 모든 빔들의 채널 품질들 중 적어도 하나가 상기 제1임계값 미만이면, 상기 수신단은 상기 1115단계로 진행할 수 있다. 즉, 상기 1109단계 및 상기 1111단계는 배제될 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시 예에 따라, 상기 제2조건만으로 상기 해당 그룹에 대응하는 비트 값이 설정될 수 있다. 이 경우, 상기 1107단계는 배제될 수 있다.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 수신단의 동작 절차를 도시하고 있다.
상기 도 12를 참고하면, 상기 수신단은 1201단계에서 송신단으로부터 수신되는 빔 측정을 위한 기준 신호들을 이용하여 빔 조합 별 채널 품질을 측정한다. 상기 기준 신호들은 OFDM 심벌들을 통해 수신될 수 있다. 따라서, 상기 수신단은 각 OFDM 심벌을 통해 전달되는 기준 신호를 전체 아날로그 빔 조합 수만큼 수신 및 측정하고, 측정 결과를 저장한다. 여기서, 빔 조합은 송신 빔 및 수신 빔의 쌍을 의미한다.
상기 기준 신호를 이용하여 빔 조합 별 채널 품질을 측정한 후, 상기 수신단은 1203단계로 진행하여 측정된 채널 품질에 기초하여 최적 아날로그 빔을 결정한다. 이때, 상기 수신단은 디지털 빔포밍을 위한 최적의 프리코더를 더 결정할 수 있다. 즉, 상기 수신단은 각 빔 조합의 채널 품질들 비교함으로써 가장 우수한 채널 품질을 가지는 빔 조합을 결정할 수 있다. 여기서, 상기 채널 품질은 수신 신호 세기를 포함할 수 있다.
이어, 상기 수신단은 1205단계로 진행하여 모든 빔들 중 채널 품질이 제1임계값 이상이며, 동시에, 채널 품질의 유사도가 제2임계값 이상인 빔 집합을 결정한다. 상기 제1임계값의 구체적인 값은 다양한 실시 예에 따라 다르게 정의될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1임계값은 최소 서비스 품질을 보장하기 위한 채널 품질(예: 수신 신호 세기, SINR, CINR, SNR, 채널 용량 등)의 임계치일 수 있다. 또한, 상기 유사도는 상기 채널 품질들의 분산을 이용하여 표현될 수 있다. 상기 유사도가 분산으로 평가되는 경우, 상기 분산이 특정 임계치 이하인 경우, 상기 유사도가 상기 제2임계값 이상이라 판단된다.
상기 빔 집합을 결정한 후, 상기 수신단은 1217단계로 진행하여 상기 빔 집합에 기초하여 SBQBI의 값을 설정한다. 상기 SBQBI는 각 송신 빔에 대한 개별적인 빔 측정 정보로서, 상기 송신 빔들 각각의 할당이 허용되는지 여부를 지시한다. 즉, 상기 수신단은 상기 빔 집합에 속하는 빔들에 대응되는 비트 값을 긍정의 값(예: 1)로, 나머지를 부정의 값(예: 2)로 설정한다.
이후, 상기 수신단은 1209단계로 진행하여 상기 SBQI를 포함하는 신호를 송신한다. 상기 SBQI를 포함하는 신호는 메시지의 형태를 가질 수 있다. 본 발명의 다른 실시 예에 따라, 상기 SBQI를 포함하는 메시지는 물리적 시퀀스 또는, 코드워드의 형태를 가질 수 있다. 이때, 상기 SBQI에 더하여, 상기 수신단은 최적 아날로그 빔을 지시하는 정보를 더 송신할 수 있다. 상기 최적 아날로그 빔은 빔 ID로 지시될 수 있다. 나아가, 상기 수신단은 HARQ ACK/NACK, PMI, RI, CQI 중 적어도 하나를 더 송신할 수 있다.
이후, 상기 수신단은 1211단계로 진행하여 상기 송신단으로부터 빔포밍된 신호를 수신한다. 상기 SBQI가 부정의 값으로 설정된 경우, 상기 수신단은 상기 최적의 아날로그 빔을 이용하여 빔포밍된 신호를 수신할 수 있다. 상기 SBQI가 긍정의 값으로 설정된 경우, 상기 수신단은 상기 기지국에서 상기 최적의 아날로그 빔 또는 상기 송신단에 의해 결정된 아날로그 빔을 이용하여 빔포밍된 신호를 수신할 수 있다. 이때, 상기 수신단은 상기 송신단에서 빔포밍을 위해 사용된 송신 빔에 대응하는 수신 빔을 이용하여 수신 빔포밍을 수행할 수 있다.
상기 도 12에 도시된 실시 예에서, 상기 수신단은 채널 품질이 제1임계값 이상인 제1조건 및 채널 품질의 유사도가 제2임계값 이상인 제2조건을 만족하는 빔 집합을 결정한다.
그러나, 본 발명의 다른 실시 예에 따라, 상기 제1조건 및 상기 제2조건 중 어느 하나만 만족하더라도, 상기 빔 집합이 결정될 수 있다. 이 경우, 상기 1205단계에서, 상기 수신단은 상기 제1조건 및 상기 제2조건 중 적어도 하나를 만족하는 빔들을 상기 SBQBI에서 긍정의 값으로 설정될 빔 집합으로 결정할 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시 예에 따라, 상기 제1조건만으로 또는, 상기 제2조건만으로 상기 빔 집합이 결정될 수 있다. 이 경우, 상기 1205단계에서, 상기 수신단은 상기 제1조건을 만족하는 빔들을 상기 SBQBI에서 긍정의 값으로 설정될 빔 집합으로 결정하거나, 또는, 상기 제2조건을 만족하는 빔들을 상기 SBQBI에서 긍정의 값으로 설정될 빔 집합으로 결정할 수 있다.
도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 송신단의 동작 절차를 도시하고 있다.
상기 도 13을 참고하면, 상기 송신단은 1301단계에서 빔 측정 정보를 수신한다. 상기 빔 측정 정보는 최적의 아날로그 빔뿐만이 아닌 다수의 빔들에 대한 측정 정보로서, 모든 송신 빔, 송신 빔 그룹 별 또는 각 개별 송신 빔에 대한 임의 할당 허용 여부를 지시한다. 예를 들어, 상기 빔 측정 정보는 상술한 SBQI, 상술한 SBQGI, 상술한 SBQBI와 같이 구성될 수 있다. 즉, 상기 빔 측정 정보는, 모든 송신 빔, 송신 빔 그룹 별 또는 각 개별 송신 빔에 대하여, 채널 품질이 정해진 기준을 만족하는지 여부 및 채널 품질이 유사한지 중 적어도 하나를 지시할 수 있다.
상기 빔 측정 정보를 수신한 후, 상기 송신단은 1303단계로 진행하여 상기 빔 측정 정보에 기초하여 수신단을 위한 아날로그 송신 빔을 할당한다. 예를 들어, 특정 아날로그 빔에서 주파수 및 시간 자원이 부족하지 아니한 경우, 상기 빔 측정 정보는 이용되지 아니할 수 있다. 즉, 자원이 부족하지 아니한 경우, 상기 송신단은 각 수신단의 최적 아날로그 빔을 상기 각 수신단에게 할당한다. 그러나, 특정 아날로그 빔에서 주파수 및 시간 자원이 부족한 경우, 상기 특정 아날로그 빔을 최적 아날로그 빔으로 선택한 수신단들 중 일부는 상기 최적 아날로그 빔을 할당받을 수 없다. 이 경우, 상기 송신단은 상기 빔 측정 정보에 의해 임의 할당 허용된 수신단의 전부 또는 일부에게 상기 최적 아날로그 빔 외 다른 아날로그 빔을 할당한다. 여기서, 상기 다른 아날로그 빔은 상기 빔 측정 정보에 의해 지시된 임의 할당 가능한 범위에서 선택된다.
도 14는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 송신단의 동작 절차를 도시하고 있다. 상기 도 14는 상기 도 9 또는 상기 도 10에 도시된 수신단의 동작 절차에 대응하는 송신단의 동작 절차를 도시한다.
상기 도 14를 참고하면, 상기 송신단은 1401단계에서 적어도 하나의 수신단으로부터 SBQI를 포함하는 신호를 수신한다. 상기 SBQI는 1비트로 구성된 빔 측정 정보로서, 가장 우수한 채널 품질을 가지는 빔 외 나머지 빔들의 할당도 허용하는지 여부를 지시한다. 상기 SBQI에 더하여, 최적 아날로그 빔을 지시하는 정보, HARQ ACK/NACK, PMI, RI, CQI 중 적어도 하나가 더 수신될 수 있다.
이어, 상기 송신단은 1403단계로 진행하여 1차 스케줄링을 수행한다. 예를 들어, 상기 송신단은 상기 적어도 하나의 수신단을 우선 순위에 따라 정렬한 후, 각 수신단에게 아날로그 빔, 시간, 주파수 자원을 할당한다. 이때, 상기 1차 스케줄링은 최종 스케줄링이 아닌 임시 스케줄링이며, 상기 1차 스케줄링의 결과는 이후 단계들에 의해 변경될 수 있다.
상기 1차 스케줄링을 수행한 후, 상기 송신단은 1405단계로 진행하여 특정 아날로그 빔에서 할당할 주파수 및 시간 자원이 부족한지 판단한다. 즉, 상기 송신단은 특정 아날로그 빔에서 상기 1차 스케줄링 결과 할당해야 할 주파수 및 시간 자원의 양이 할당 가능한 주파수 및 시간 자원의 양을 초과하는지 판단한다.
만일, 상기 주파수 및 시간 자원이 부족하지 아니하면, 상기 송신단은 1407단계로 진행하여 상기 1차 스케줄링 결과에 따라 아날로그 빔, 시간, 주파수 자원을 할당한다. 즉, 상기 1차 스케줄링 결과가 최종 스케줄링으로 결정한다. 이후, 상기 송신단은 이하 1415단계로 진행한다.
반면, 상기 주파수 및 시간 자원이 부족하지 아니하면, 상기 송신단은 1409단계로 진행하여 빔 임의 할당 허용된 수신단 간 우선 순위를 결정한다. 상기 빔 임의 할당 허용된 수신단은 긍정의 값(예: 1)으로 설정된 SBQI를 송신한 적어도 하나의 수신단을 의미한다. 이때, 상기 우선 순위는 상기 빔 임의 할당 허용된 수신단 중 상기 자원이 부족한 특정 아날로그 빔을 최적 아날로그 빔으로 선택한 수신단 간에만 결정될 수 있다. 또는, 상기 우선 순위는, 상기 최적 아날로그 빔과 무관하게, 상기 빔 임의 할당 허용된 모든 수신단 간에 결정될 수 있다.
이어, 상기 송신단은 1411단계로 진행하여 상기 자원이 부족한 특정 아날로그 빔의 주파수 및 시간 자원을 상기 우선 순위에 따라 할당한다. 그 결과, 우선 순위가 낮은 일부 수신단에게 상기 특정 아날로그 빔, 즉, 최적 아날로그 빔의 자원이 할당되지 아니할 수 있다. 경우에 따라, 상기 빔 임의 할당 허용된 모든 수신단에게 상기 특정 아날로그 빔의 자원이 할당되지 아니할 수 있다.
이어, 상기 송신단은 1413단계로 진행하여 상기 자원이 부족한 특정 아날로그 빔 외 다른 아날로그 빔의 주파수 및 시간 자원을 상기 특정 아날로그 빔의 자원을 할당받지 못한 수신단에게 할당한다. 다시 말해, 상기 송신단은 상기 특정 아날로그 빔을 최적 아날로그 빔으로 결정하였으나 상기 특정 아날로그 빔의 자원을 할당받지 못한 수신단에게 최적 아날로그 빔 외 다른 아날로그 빔의 자원을 할당한다. 즉, 일부 수신단은 최적 아날로그 빔이 아닌 다른 아날로그 빔을 할당받는다.
이후, 상기 송신단은 1415단계로 진행하여 상기 적어도 하나의 수신단으로 자원 할당 결과를 통지하고, 상기 자원 할당 결과에 따라 신호를 송신한다. 이때, 상기 송신단은 상기 자원 할당 결과에 포함된 아날로그 빔 할당에 따라 송신 빔포밍을 수행한다.
도 15는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 송신단의 동작 절차를 도시하고 있다. 상기 도 15는 상기 도 11에 도시된 수신단의 동작 절차에 대응하는 송신단의 동작 절차를 도시한다.
상기 도 15를 참고하면, 상기 송신단은 1501단계에서 적어도 하나의 수신단으로부터 SBQGI를 포함하는 신호를 수신한다. 상기 SBQGI는 그룹 단위의 빔 측정 정보로서, 가장 우수한 채널 품질을 가지는 빔 외 해당 그룹에 속하는 빔들의 할당도 허용하는지 여부를 지시한다. 상기 SBQGI에 더하여, 최적 아날로그 빔을 지시하는 정보, HARQ ACK/NACK, PMI, RI, CQI 중 적어도 하나가 더 수신될 수 있다.
이어, 상기 송신단은 1503단계로 진행하여 1차 스케줄링을 수행한다. 예를 들어, 상기 송신단은 상기 적어도 하나의 수신단을 우선 순위에 따라 정렬한 후, 각 수신단에게 아날로그 빔, 시간, 주파수 자원을 할당한다. 이때, 상기 1차 스케줄링은 최종 스케줄링이 아닌 임시 스케줄링이며, 상기 1차 스케줄링의 결과는 이후 단계들에 의해 변경될 수 있다.
상기 1차 스케줄링을 수행한 후, 상기 송신단은 1505단계로 진행하여 특정 아날로그 빔에서 할당할 주파수 및 시간 자원이 부족한지 판단한다. 즉, 상기 송신단은 특정 아날로그 빔에서 상기 1차 스케줄링 결과 할당해야 할 주파수 및 시간 자원의 양이 할당 가능한 주파수 및 시간 자원의 양을 초과하는지 판단한다.
만일, 상기 주파수 및 시간 자원이 부족하지 아니하면, 상기 송신단은 1507단계로 진행하여 상기 1차 스케줄링 결과에 따라 아날로그 빔, 시간, 주파수 자원을 할당한다. 즉, 상기 1차 스케줄링 결과가 최종 스케줄링으로 결정한다. 이후, 상기 송신단은 이하 1515단계로 진행한다.
반면, 상기 주파수 및 시간 자원이 부족하지 아니하면, 상기 송신단은 1509단계로 진행하여 빔 임의 할당 허용된 수신단 간 우선 순위를 결정한다. 상기 빔 임의 할당 허용된 수신단은 적어도 하나의 비트가 긍정의 값(예: 1)으로 설정된 SBQGI를 송신한 적어도 하나의 수신단을 의미한다. 이때, 상기 우선 순위는 상기 빔 임의 할당 허용된 수신단 중 상기 자원이 부족한 특정 아날로그 빔을 최적 아날로그 빔으로 선택한 수신단 간에만 결정될 수 있다. 또는, 상기 우선 순위는, 상기 최적 아날로그 빔과 무관하게, 상기 빔 임의 할당 허용된 모든 수신단 간에 결정될 수 있다.
이어, 상기 송신단은 1511단계로 진행하여 상기 자원이 부족한 특정 아날로그 빔의 주파수 및 시간 자원을 상기 우선 순위에 따라 할당한다. 그 결과, 우선 순위가 낮은 일부 수신단에게 상기 특정 아날로그 빔, 즉, 최적 아날로그 빔의 자원이 할당되지 아니할 수 있다. 경우에 따라, 상기 빔 임의 할당 허용된 모든 수신단에게 상기 특정 아날로그 빔의 자원이 할당되지 아니할 수 있다.
이어, 상기 송신단은 1513단계로 진행하여 상기 자원이 부족한 특정 아날로그 빔 외 다른 아날로그 빔의 주파수 및 시간 자원을 상기 특정 아날로그 빔의 자원을 할당받지 못한 수신단에게 할당한다. 다시 말해, 상기 송신단은 상기 특정 아날로그 빔을 최적 아날로그 빔으로 결정하였으나 상기 특정 아날로그 빔의 자원을 할당받지 못한 수신단에게 최적 아날로그 빔 외 다른 아날로그 빔의 자원을 할당한다. 이때, 상기 다른 아날로그 빔은 해당 수신단이 송신한 SBQGI에서 긍정의 값으로 설정된 비트에 대응하는 그룹에 속한 빔 중 하나이다. 즉, 상기 송신단은 상기 특정 아날로그 빔의 자원을 할당받지 못한 수신단에게 임의 할당 허용된 그룹 내 아날로그 빔의 자원을 할당한다.
이후, 상기 송신단은 1515단계로 진행하여 상기 적어도 하나의 수신단으로 자원 할당 결과를 통지하고, 상기 자원 할당 결과에 따라 신호를 송신한다. 이때, 상기 송신단은 상기 자원 할당 결과에 포함된 아날로그 빔 할당에 따라 송신 빔포밍을 수행한다.
도 16은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 송신단의 동작 절차를 도시하고 있다. 상기 도 16은 상기 도 12에 도시된 수신단의 동작 절차에 대응하는 송신단의 동작 절차를 도시한다.
상기 도 16을 참고하면, 상기 송신단은 1601단계에서 적어도 하나의 수신단으로부터 SBQBI를 포함하는 신호를 수신한다. 상기 SBQBI는 각 송신 빔에 대한 개별적인 빔 측정 정보로서, 상기 송신 빔들 각각의 할당이 허용되는지 여부를 지시한다. 상기 SBQBI에 더하여, 최적 아날로그 빔을 지시하는 정보, HARQ ACK/NACK, PMI, RI, CQI 중 적어도 하나가 더 수신될 수 있다.
이어, 상기 송신단은 1603단계로 진행하여 1차 스케줄링을 수행한다. 예를 들어, 상기 송신단은 상기 적어도 하나의 수신단을 우선 순위에 따라 정렬한 후, 각 수신단에게 아날로그 빔, 시간, 주파수 자원을 할당한다. 이때, 상기 1차 스케줄링은 최종 스케줄링이 아닌 임시 스케줄링이며, 상기 1차 스케줄링의 결과는 이후 단계들에 의해 변경될 수 있다.
상기 1차 스케줄링을 수행한 후, 상기 송신단은 1605단계로 진행하여 특정 아날로그 빔에서 할당할 주파수 및 시간 자원이 부족한지 판단한다. 즉, 상기 송신단은 특정 아날로그 빔에서 상기 1차 스케줄링 결과 할당해야 할 주파수 및 시간 자원의 양이 할당 가능한 주파수 및 시간 자원의 양을 초과하는지 판단한다.
만일, 상기 주파수 및 시간 자원이 부족하지 아니하면, 상기 송신단은 1607단계로 진행하여 상기 1차 스케줄링 결과에 따라 아날로그 빔, 시간, 주파수 자원을 할당한다. 즉, 상기 1차 스케줄링 결과가 최종 스케줄링으로 결정한다. 이후, 상기 송신단은 이하 1615단계로 진행한다.
반면, 상기 주파수 및 시간 자원이 부족하지 아니하면, 상기 송신단은 1609단계로 진행하여 빔 임의 할당 허용된 수신단 간 우선 순위를 결정한다. 상기 빔 임의 할당 허용된 수신단은 적어도 하나의 비트가 긍정의 값(예: 1)으로 설정된 SBQBI를 송신한 적어도 하나의 수신단을 의미한다. 이때, 상기 우선 순위는 상기 빔 임의 할당 허용된 수신단 중 상기 자원이 부족한 특정 아날로그 빔을 최적 아날로그 빔으로 선택한 수신단 간에만 결정될 수 있다. 또는, 상기 우선 순위는, 상기 최적 아날로그 빔과 무관하게, 상기 빔 임의 할당 허용된 모든 수신단 간에 결정될 수 있다.
이어, 상기 송신단은 1611단계로 진행하여 상기 자원이 부족한 특정 아날로그 빔의 주파수 및 시간 자원을 상기 우선 순위에 따라 할당한다. 그 결과, 우선 순위가 낮은 일부 수신단에게 상기 특정 아날로그 빔, 즉, 최적 아날로그 빔의 자원이 할당되지 아니할 수 있다. 경우에 따라, 상기 빔 임의 할당 허용된 모든 수신단에게 상기 특정 아날로그 빔의 자원이 할당되지 아니할 수 있다.
이어, 상기 송신단은 1613단계로 진행하여 상기 자원이 부족한 특정 아날로그 빔 외 다른 아날로그 빔의 주파수 및 시간 자원을 상기 특정 아날로그 빔의 자원을 할당받지 못한 수신단에게 할당한다. 다시 말해, 상기 송신단은 상기 특정 아날로그 빔을 최적 아날로그 빔으로 결정하였으나 상기 특정 아날로그 빔의 자원을 할당받지 못한 수신단에게 최적 아날로그 빔 외 다른 아날로그 빔의 자원을 할당한다. 이때, 상기 다른 아날로그 빔은 해당 수신단이 송신한 SBQBI에서 긍정의 값으로 설정된 비트에 대응하는 적어도 하나의 빔 중 하나이다. 즉, 상기 송신단은 상기 특정 아날로그 빔의 자원을 할당받지 못한 수신단에게 임의 할당 허용된 아날로그 빔의 자원을 할당한다.
이후, 상기 송신단은 1615단계로 진행하여 상기 적어도 하나의 수신단으로 자원 할당 결과를 통지하고, 상기 자원 할당 결과에 따라 신호를 송신한다. 이때, 상기 송신단은 상기 자원 할당 결과에 포함된 아날로그 빔 할당에 따라 송신 빔포밍을 수행한다.
도 17은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 수신단의 구성을 도시하고 있다.
상기 도 17을 참고하면, 상기 수신단은 RF(Radio Frequency)처리부(1710), 기저대역처리부(1720), 저장부(1730), 제어부(1740)를 포함한다.
상기 RF처리부(1710)는 신호의 대역 변환, 증폭 등 무선 채널을 통해 신호를 송수신하기 위한 기능을 수행한다. 즉, 상기 RF처리부(1710)는 상기 기저대역처리부(1720)으로부터 제공되는 기저대역 신호를 RF 대역 신호로 상향변환한 후 안테나를 통해 송신하고, 상기 안테나를 통해 수신되는 RF 대역 신호를 기저대역 신호로 하향변환한다. 예를 들어, 상기 RF처리부(1710)는 송신 필터, 수신 필터(1712), 증폭기, 믹서(mixer), 오실레이터(oscillator), DAC(Digital to Analog Convertor), ADC(Analog to Digital Convertor) 등을 포함할 수 있다. 상기 도 17에 도시된 바와 같이, 상기 수신단은 다수의 안테나들을 구비하며, 상기 다수의 안테나들은 적어도 적어도 하나의 어레이 안테나를 구성할 수 있다. 또한, 상기 RF처리부(1710)는 상기 다수의 안테나들에 대응하는 개수의 RF 체인들을 포함할 수 있다. 그리고, 상기 RF처리부(1710)는 아날로그 빔포밍을 수행할 수 있다.
상기 기저대역처리부(1720)은 시스템의 물리 계층 규격에 따라 기저대역 신호 및 비트열 간 변환 기능을 수행한다. 예를 들어, 피드백 정보 송신 시, 상기 기저대역처리부(1720)은 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심벌들을 생성한다. 또한, 데이터 수신 시, 상기 기저대역처리부(1720)은 상기 RF처리부(1710)로부터 제공되는 기저대역 신호를 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열을 복원한다. 예를 들어, OFDM 방식에 따르는 경우, 피드백 정보 송신 시, 상기 기저대역처리부(1720)는 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심벌들을 생성하고, 상기 복소 심벌들을 부반송파들에 매핑한 후, IFFT(Inverse Fast Fourier Transform) 연산 및 CP(Cyclc Prefix) 삽입을 통해 OFDM 심벌들을 구성한다. 또한, 데이터 수신 시, 상기 기저대역처리부(1720)은 상기 RF처리부(1710)로부터 제공되는 기저대역 신호를 OFDM 심벌 단위로 분할하고, FFT(Fast Fourier Transform) 연산을 통해 부반송파들에 매핑된 신호들을 복원한 후, 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열을 복원한다. 또한, 상기 기저대역처리부(1720)는 디지털 빔포밍을 수행할 수 있다.
상기 기저대역처리부(1720) 및 상기 RF처리부(1710)는 상술한 바와 같이 신호를 송신 및 수신한다. 이에 따라, 상기 기저대역처리부(1720) 및 상기 RF처리부(1710)는 송신부, 수신부, 또는, 송수신부로 지칭될 수 있다.
상기 저장부(1730)는 상기 수신단 동작을 위한 기본 프로그램, 응용 프로그램, 설정 정보 등의 데이터를 저장한다. 그리고, 상기 저장부(1730)는 상기 제어부(1740)의 요청에 따라 저장된 데이터를 제공한다.
상기 제어부(1740)는 상기 수신단의 전반적인 동작들을 제어한다. 예를 들어, 상기 제어부(1740)는 상기 기저대역처리부(1720) 및 상기 RF처리부(1710)을 통해 신호를 송수신한다. 본 발명의 실시 예에 따라, 상기 제어부(1740)는 송신단의 송신 빔 및 상기 수신단의 수신 빔들의 빔 조합들에 대한 채널 품질을 측정하는 빔 측정부(1742)를 포함한다. 본 발명의 실시 예에 따라, 상기 제어부(1740)는 다수의 빔들에 대한 할당이 가능함을 지시하는 빔 측정 정보를 생성 및 송신할 수 있다. 예를 들어, 상기 제어부(1740)는 상기 수신단이 상기 도 8 내지 상기 도 12에 도시된 절차를 수행하도록 제어한다. 본 발명의 실시 예에 따른 상기 제어부(1740)의 동작은 다음과 같다.
본 발명의 실시 예에 따라, 상기 제어부(1740)는 빔 조합들에 대한 채널 품질들을 측정한다. 구체적으로, 상기 제어부(1740)는 상기 RF처리부(1710) 및 상기 기저대역처리부(1720)을 통해 각 송신 빔으로 송신 빔포밍된 기준 신호들 각각을 각 수신 빔으로 수신 빔포밍하며 수신하고, 채널 품질을 측정한다. 그리고, 상기 제어부(1740)는 상기 채널 품질들에 대한 통계에 따라 빔 측정 정보를 생성한다. 상기 빔 측정 정보는 최적의 아날로그 빔뿐만이 아닌 다수의 빔들에 대한 측정 정보로서, 모든 송신 빔, 송신 빔 그룹 별 또는 각 개별 송신 빔에 대한 임의 할당 허용 여부를 지시한다. 그리고, 상기 제어부(1740)는 상기 RF처리부(1710) 및 상기 기저대역처리부(1720)을 통해 상기 빔 측정 정보를 송신한다. 상기 빔 측정 정보는 메시지의 형태를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따라, 상기 빔 측정 정보는 가장 우수한 채널 품질을 가지는 빔 외 나머지 빔들의 할당도 허용하는지 여부를 지시할 수 있다. 이 경우, 모든 빔들의 채널 품질들이 제1임계값 이상인 제1조건, 그리고, 상기 모든 빔들의 채널 품질들 간 유사도가 제2임계값 이상인 제2조건 모두가 만족되면, 상기 제어부(1740)는 SBQI를 긍정의 값(예: 1)으로 설정한다. 본 발명의 다른 실시 예에 따라, 상기 제1조건 및 상기 제2조건 중 하나만 만족하더라도 상기 SBQI가 긍정의 값으로 설정될 수 있다. 본 발명의 또 다른 실시 예에 따라, 상기 제1조건 및 상기 제2조건 중 어느 하나만이 적용될 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에 따라, 상기 빔 측정 정보는 가장 우수한 채널 품질을 가지는 빔 외 적어도 하나의 그룹에 속하는 빔들의 할당도 허용하는지 여부를 지시할 수 있다. 이 경우, 특정 그룹에 속하는 모든 빔들의 채널 품질들이 제1임계값 이상인 제1조건, 그리고, 상기 모든 빔들의 채널 품질들 간 유사도가 제2임계값 이상인 제2조건 모두가 만족되면, 상기 제어부(1740)는 상기 특정 그룹에 대응하는 SBQGI의 비트를 긍정의 값(예: 1)으로 설정한다. 본 발명의 다른 실시 예에 따라, 상기 제1조건 및 상기 제2조건 중 하나만 만족하더라도 상기 SBQGI의 해당 비트가 긍정의 값으로 설정될 수 있다. 본 발명의 또 다른 실시 예에 따라, 상기 제1조건 및 상기 제2조건 중 어느 하나만이 적용될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시 예에 따라, 상기 빔 측정 정보는 송신 빔들 각각의 할당이 허용되는지 여부를 지시할 수 있다. 이 경우, 상기 제어부(1740)는 모든 빔들의 채널 품질들이 제1임계값 이상인 제1조건, 그리고, 상기 모든 빔들의 채널 품질들 간 유사도가 제2임계값 이상인 제2조건 모두가 만족되는 빔 집합을 결정한다. 그리고, 상기 제어부(1740)는 상기 SBQBI에서 상기 빔 집합에 속하는 빔들에 대응되는 비트들을 긍정의 값(예: 1)으로 설정한다. 본 발명의 다른 실시 예에 따라, 상기 제1조건 및 상기 제2조건 중 하나만 만족하더라도 상기 빔 집합이 결정될 수 있다. 본 발명의 또 다른 실시 예에 따라, 상기 제1조건 및 상기 제2조건 중 어느 하나만이 적용될 수 있다.
도 18은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 송신단의 블록 구성을 도시하고 있다.
상기 도 18을 참고하면, 상기 송신단은 RF처리부(1810), 기저대역(baseband)처리부(1820), 저장부(1830), 제어부(1840)를 포함한다.
상기 RF처리부(1810)는 신호의 대역 변환, 증폭 등 무선 채널을 통해 신호를 송수신하기 위한 기능을 수행한다. 즉, 상기 RF처리부(1810)는 상기 기저대역처리부(1820)으로부터 제공되는 기저대역 신호를 RF 대역 신호로 상향변환한 후 안테나를 통해 송신하고, 상기 안테나를 통해 수신되는 RF 대역 신호를 기저대역 신호로 하향변환한다. 예를 들어, 상기 RF처리부(1810)는 송신 필터, 수신 필터(1812), 증폭기, 믹서, 오실레이터, DAC, ADC 등을 포함할 수 있다. 상기 도 14에 도시된 바와 같이, 상기 송신단은 다수의 안테나들을 구비하며, 상기 다수의 안테나들은 적어도 하나의 어레이 안테나를 구성할 수 있다. 또한, 상기 RF처리부(1810)는 상기 다수의 안테나들에 대응하는 개수의 RF 체인들을 포함할 수 있다. 그리고, 상기 RF처리부(1810)는 아날로그 빔포밍을 수행한다.
상기 기저대역처리부(1820)은 시스템의 물리 계층 규격에 따라 기저대역 신호 및 비트열 간 변환 기능을 수행한다. 예를 들어, 데이터 송신 시, 상기 기저대역처리부(1820)은 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심벌들을 생성한다. 또한, 피드백 정보 수신 시, 상기 기저대역처리부(1820)은 상기 RF처리부(1810)로부터 제공되는 기저대역 신호를 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열을 복원한다. 예를 들어, OFDM 방식에 따르는 경우, 데이터 송신 시, 상기 기저대역처리부(1820)는 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심벌들을 생성하고, 상기 복소 심벌들을 부반송파들에 매핑한 후, IFFT 연산 및 CP 삽입을 통해 OFDM 심벌들을 구성한다. 또한, 피드백 정보 수신 시, 상기 기저대역처리부(1820)은 상기 RF처리부(1810)로부터 제공되는 기저대역 신호를 OFDM 심벌 단위로 분할하고, FFT 연산을 통해 부반송파들에 매핑된 신호들을 복원한 후, 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열을 복원한다. 또한, 상기 기저대역처리부(1820)는 디지털 빔포밍을 수행한다.
상기 기저대역처리부(1820) 및 상기 RF처리부(1810)는 상술한 바와 같이 신호를 송신 및 수신한다. 이에 따라, 상기 기저대역처리부(1820) 및 상기 RF처리부(1810)는 송신부, 수신부, 또는, 송수신부로 지칭될 수 있다.
상기 저장부(1830)는 상기 송신단 동작을 위한 기본 프로그램, 응용 프로그램, 설정 정보 등의 데이터를 저장한다. 그리고, 상기 저장부(1830)는 상기 제어부(1840)의 요청에 따라 저장된 데이터를 제공한다.
상기 제어부(1840)는 상기 송신단의 전반적인 동작들을 제어한다. 예를 들어, 상기 제어부(1840)는 상기 기저대역처리부(1820) 및 상기 RF처리부(1810)을 통해 신호를 송수신한다. 본 발명의 실시 예에 따라, 상기 제어부(1840)는 수신단으로부터 수신되는 빔 측정 정보에 기초하여 아날로그 빔을 할당하는 스케줄러(1842)를 포함한다. 본 발명의 실시 예에 따라, 상기 제어부(1740)는 다수의 빔들에 대한 할당이 가능함을 지시하는 빔 측정 정보를 수신하고, 상기 빔 측정 정보에 기초하여 스케줄링하도록 제어할 수 있다. 예를 들어, 상기 제어부(1840)는 상기 송신단이 상기 도 13 내지 상기 도 16에 도시된 절차를 수행하도록 제어한다. 본 발명의 실시 예에 따른 상기 제어부(1840)의 동작은 다음과 같다.
본 발명의 실시 예에 따라, 상기 제어부(1840)는 상기 RF처리부(1810) 및 상기 기저대역처리부(1820)을 통해 빔 측정 정보를 수신한다. 상기 빔 측정 정보는 최적의 아날로그 빔뿐만이 아닌 다수의 빔들에 대한 측정 정보로서, 모든 송신 빔, 송신 빔 그룹 별 또는 각 개별 송신 빔에 대한 임의 할당 허용 여부를 지시한다. 그리고, 상기 제어부(1840)는 상기 빔 측정 정보에 기초하여 수신단을 위한 아날로그 송신 빔을 할당한다. 예를 들어, 특정 아날로그 빔에서 주파수 및 시간 자원이 부족한 경우, 상기 제어부(1840)는 상기 빔 측정 정보에 의해 임의 할당 허용된 수신단의 전부 또는 일부에게 상기 최적 아날로그 빔 외 다른 아날로그 빔을 할당한다. 여기서, 상기 다른 아날로그 빔은 상기 빔 측정 정보에 의해 지시된 임의 할당 가능한 범위에서 선택된다.
본 발명의 일 실시 예에 따라, 상기 빔 측정 정보는 가장 우수한 채널 품질을 가지는 빔 외 나머지 빔들의 할당도 허용하는지 여부를 지시할 수 있다. 이 경우, 상기 제어부(1840)는 자원이 부족한 특정 아날로그 빔 외 다른 아날로그 빔의 주파수 및 시간 자원을 상기 특정 아날로그 빔의 자원을 할당받지 못한 수신단에게 할당한다. 여기서, 상기 다른 아날로그 빔은 상기 특정 아날로그 빔 외 모든 아날로그 빔들 중 하나이다.
본 발명의 다른 실시 예에 따라, 상기 빔 측정 정보는 가장 우수한 채널 품질을 가지는 빔 외 적어도 하나의 그룹에 속하는 빔들의 할당도 허용하는지 여부를 지시할 수 있다. 이 경우, 상기 제어부(1840)는 자원이 부족한 특정 아날로그 빔 외 다른 아날로그 빔의 주파수 및 시간 자원을 상기 특정 아날로그 빔의 자원을 할당받지 못한 수신단에게 할당한다. 여기서, 상기 다른 아날로그 빔은 해당 수신단이 송신한 빔 측정 정보에서 긍정의 값으로 설정된 비트에 대응하는 그룹에 속한 빔 중 하나이다.
본 발명의 또 다른 실시 예에 따라, 상기 빔 측정 정보는 송신 빔들 각각의 할당이 허용되는지 여부를 지시할 수 있다. 이 경우, 상기 제어부(1840)는 자원이 부족한 특정 아날로그 빔 외 다른 아날로그 빔의 주파수 및 시간 자원을 상기 특정 아날로그 빔의 자원을 할당받지 못한 수신단에게 할당한다. 여기서, 상기 다른 아날로그 빔은 해당 수신단이 송신한 빔 측정 정보에서 긍정의 값으로 설정된 비트에 대응하는 적어도 하나의 빔 중 하나이다.
상술한 바와 같이 상기 송신단은 송신 빔포밍을 수행할 수 있다. 이를 위해, 상기 송신단은 디지털 빔포밍 수단 및 아날로그 빔포밍 수단을 포함한다. 상기 디지털 빔포밍 수단 및 상기 아날로그 빔포밍 수단의 일 실시 예는 하기 도 19와 같다. 도 19는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 빔포밍을 위한 블록 구성을 도시하고 있다.
상기 도 19를 참고하면, 본 발명의 실시 예에 따른 빔포밍을 위한 장치는 디지털 빔포밍 블록(1910), 체인(chain) 블록(1920), 아날로그 빔포밍 블록(1930)을 포함한다. 구체적으로, 상기 디지털 빔포밍 블록(1910)은 MIMO(Multiple Input Multiple Output) 인코더(encoder)(1912), 기저대역 프리코더(baseband precoder)(1914)를 포함한다. 상기 체인 블록(1920)은 N개 체인들을 포함하며, 각 체인은 IFFT(Inverse Fast Fourier Transform) 블록(1922), P/S(Parallel to Serial) 블록(1924), DAC(Digital to Analog Converter)(1926)를 포함한다. 상기 아날로그 빔포밍 블록(1930)은 N개의 믹서(mixer)들(1932-1 내지 1932-N), 다수의 위상(phase) 및 크기 변환 소자들로 구성된 N개의 RF 빔포머들(beamformers)(1934-1 내지 1934-N), 다수의 PA(Power Amplifier)들로 구성된 N개의 증폭부(1936-1 내지 1936-N), 다수의 안테나 요소(element)들로 구성된 N개의 어레이 안테나(array antenna)들(1938-1 내지 1938-N)을 포함한다. 상기 도 19에 도시된 빔포밍을 위한 구조는 일 예이며, 구체적인 구조는 다양하게 구현될 수 있다.
즉, 상기 아날로그 빔포밍을 위해, 상기 RF처리부(1810)는 상기 아날로그 빔포밍 블록(1930)과 같은 구성을 포함할 수 있다. 그리고, 상기 디지털 빔포밍을 위해, 상기 기저대역처리부(1820)는 상기 디지털 빔포밍 블록(1910)과 같은 구성을 포함할 수 있다.
상기 어레이 안테나들(1938-1 내지 1938-N) 각각은 서비스 영역 내의 전 방향으로 아날로그 빔을 형성할 수 있으며, 아날로그 빔 방향은 사전에 결정된다. 수신단 및 송신단은 유사한 빔포밍 구조를 가질 수 있다. 단, 상기 수신단 및 상기 송신단 간 어레이 안테나를 구성하는 안테나 요소의 수는 다를 수 있다. 상기 도 19와 같은 빔포밍 구조에 따르면, 송신단 및 수신단 모두 다수의 어레이 안테나들(1938-1 내지 1938-N)을 구비하고, 각 어레이 안테나에서 아날로그 빔들을 형성할 수 있으므로, 어레이 안테나 별로 아날로그 빔이 선택될 수 있다. 또한, 다수의 어레이 안테나들(1938-1 내지 1938-N)을 사용하므로, 기저대역에서의 디지털 프리코딩이 수행될 수 있다. 상기 도 19의 경우 N개의 어레이 안테나들(1938-1 내지 1938-N)로 구성되므로 디지털 코드북(digital codebook) 중에서 선호하는 프리코딩 벡터가 적용될 수 있다.
본 발명의 청구항 또는 명세서에 기재된 실시 예들에 따른 방법들은 하드웨어, 소프트웨어, 또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합의 형태로 구현될(implemented) 수 있다.
소프트웨어로 구현하는 경우, 하나 이상의 프로그램(소프트웨어 모듈)을 저장하는 컴퓨터 판독 가능 저장 매체가 제공될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 저장 매체에 저장되는 하나 이상의 프로그램은, 전자 장치(device) 내의 하나 이상의 프로세서에 의해 실행 가능하도록 구성된다(configured for execution). 하나 이상의 프로그램은, 전자 장치로 하여금 본 발명의 청구항 또는 명세서에 기재된 실시 예들에 따른 방법들을 실행하게 하는 명령어(instructions)를 포함한다.
이러한 프로그램(소프트웨어 모듈, 소프트웨어)은 랜덤 액세스 메모리 (random access memory), 플래시(flash) 메모리를 포함하는 불휘발성(non-volatile) 메모리, 롬(ROM: Read Only Memory), 전기적 삭제가능 프로그램가능 롬(EEPROM: Electrically Erasable Programmable Read Only Memory), 자기 디스크 저장 장치(magnetic disc storage device), 컴팩트 디스크 롬(CD-ROM: Compact Disc-ROM), 디지털 다목적 디스크(DVDs: Digital Versatile Discs) 또는 다른 형태의 광학 저장 장치, 마그네틱 카세트(magnetic cassette)에 저장될 수 있다. 또는, 이들의 일부 또는 전부의 조합으로 구성된 메모리에 저장될 수 있다. 또한, 각각의 구성 메모리는 다수 개 포함될 수도 있다.
또한, 상기 프로그램은 인터넷(Internet), 인트라넷(Intranet), LAN(Local Area Network), WLAN(Wide LAN), 또는 SAN(Storage Area Network)과 같은 통신 네트워크, 또는 이들의 조합으로 구성된 통신 네트워크를 통하여 접근(access)할 수 있는 부착 가능한(attachable) 저장 장치(storage device)에 저장될 수 있다. 이러한 저장 장치는 외부 포트를 통하여 본 발명의 실시 예를 수행하는 장치에 접속할 수 있다. 또한, 통신 네트워크상의 별도의 저장장치가 본 발명의 실시 예를 수행하는 장치에 접속할 수도 있다.
상술한 본 발명의 구체적인 실시 예들에서, 발명에 포함되는 구성 요소는 제시된 구체적인 실시 예에 따라 단수 또는 복수로 표현되었다. 그러나, 단수 또는 복수의 표현은 설명의 편의를 위해 제시한 상황에 적합하게 선택된 것으로서, 본 발명이 단수 또는 복수의 구성 요소에 제한되는 것은 아니며, 복수로 표현된 구성 요소라하더라도 단수로 구성되거나, 단수로 표현된 구성 요소라 하더라도 복수로 구성될 수 있다.
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 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (30)

  1. 무선 통신 시스템에서 단말에 의해 수행되는 방법에 있어서,
    송신 빔들에 기반하여 전송되는 하향링크 신호들을 기지국으로부터 수신하는 과정과,
    상기 하향링크 신호들에 기반하여, 제1 정보와 제2 정보를 포함하는 측정 정보(measurement information)를 상기 기지국에게 송신하는 과정을 포함하고,
    상기 제1 정보는, 상기 송신 빔들 중에서 가장 높은 품질을 갖는 제1 송신 빔과 관련되고,
    상기 제2 정보는, 상기 송신 빔들 중에서 상기 제1 송신 빔과 다른 적어도 하나의 제2 송신 빔과 관련되고,
    상기 적어도 하나의 제2 송신 빔의 품질은 상기 측정 정보를 위한 임계값을 초과하고,
    상기 임계값은 상기 적어도 하나의 제2 송신 빔에 대한 측정 결과의 통합을 위한 임계값이고,
    상기 적어도 하나의 제2 송신 빔은, 상기 기지국으로부터 수신되는, 상기 통합을 위한 방송 메시지에 기반하여 식별되는 방법.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 정보는, 상기 제1 송신 빔을 가리키기 위한 식별자 정보를 포함하고,
    상기 제2 정보는, 상기 적어도 하나의 제2 송신 빔을 가리키기 위한 인덱스 정보를 포함하는 방법.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 측정 정보를 송신하는 과정은,
    상기 하향링크 신호들의 품질과 상기 임계값과의 비교를 통해, 상기 송신 빔들 중에서 상기 적어도 하나의 제2 송신 빔을 식별하는 과정과,
    상기 적어도 하나의 제2 송신 빔에 기반하여, 상기 제2 정보를 생성하는 과정을 포함하는 방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 임계값은 SINR(signal-to-noise ratio)인 방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 송신 빔들의 채널 품질들, 상기 채널 품질들이 제1 임계값 이상인지 여부에 대한 정보, 상기 채널 품질들 사이의 유사도가 제2 임계값 이상인지 여부에 대한 정보 중 적어도 하나에 기초하여 상기 제1 및 상기 적어도 하나의 제2 송신 빔이 상기 단말에게 할당 가능하다고 결정하는 과정을 더 포함하고,
    상기 유사도는 상기 채널 품질들의 분산에 기초하여 평가되는 방법.
  7. 무선 통신 시스템에서 기지국에 의해 수행되는 방법에 있어서,
    송신 빔들에 기반하여 하향링크 신호들을 단말에게 송신하는 과정과,
    상기 하향링크 신호들에 기반하여 생성되는, 제1 정보와 제2 정보를 포함하는 측정 정보(measurement information)를 상기 단말로부터 수신하는 과정을 포함하고,
    상기 제1 정보는, 상기 송신 빔들 중에서 가장 높은 품질을 갖는 제1 송신 빔과 관련되고,
    상기 제2 정보는, 상기 송신 빔들 중에서 상기 제1 송신 빔과 다른 적어도 하나의 제2 송신 빔과 관련되고,
    상기 적어도 하나의 제2 송신 빔의 품질은 상기 측정 정보를 위한 임계값을 초과하고,
    상기 임계값은 상기 적어도 하나의 제2 송신 빔에 대한 측정 결과의 통합을 위한 임계값이고,
    상기 단말에게 전송되는 상기 통합을 위한 방송 메시지는, 상기 적어도 하나의 제2 송신 빔을 식별하기 위해 이용되는 방법.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 청구항 7에 있어서,
    상기 제1 정보는, 상기 제1 송신 빔을 가리키기 위한 식별자 정보를 포함하고,
    상기 제2 정보는, 상기 적어도 하나의 제2 송신 빔을 가리키기 위한 인덱스 정보를 포함하는 방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 임계값은 SINR(signal-to-noise ratio) 인 방법.
  12. 청구항 7에 있어서,
    상기 제1 송신 빔의 자원이 부족하면, 상기 적어도 하나의 제2 송신 빔 중 하나를 상기 단말에게 할당하는 과정을 더 포함하는 방법.
  13. 청구항 7에 있어서,
    상기 제1 송신 빔의 자원이 부족하면, 다수의 단말들 간 우선 순위를 결정하는 과정과,
    상기 우선 순위에 따라 상기 제1 송신 빔과 관련된 자원을 할당하는 과정과,
    상기 제1 송신 빔의 자원을 할당받지 못한 적어도 하나의 단말에게 상기 적어도 하나의 제2 송신 빔 중 하나와 관련된 자원을 할당하는 과정을 더 포함하는 방법.
  14. 무선 통신 시스템에서 단말에 있어서,
    적어도 하나의 트랜시버(transceiver); 및
    상기 적어도 하나의 트랜시버와 기능적으로 연결된 적어도 하나의 프로세서를 포함하며,
    상기 적어도 하나의 프로세서는,
    송신 빔들에 기반하여 전송되는 하향링크 신호들을 기지국으로부터 수신하고,
    상기 하향링크 신호들에 기반하여, 제1 정보와 제2 정보를 포함하는 측정 정보(measurement information)를 상기 기지국에게 송신하도록 구성되고,
    상기 제1 정보는, 상기 송신 빔들 중에서 가장 높은 품질을 갖는 제1 송신 빔과 관련되고,
    상기 제2 정보는, 상기 송신 빔들 중에서 상기 제1 송신 빔과 다른 적어도 하나의 제2 송신 빔과 관련되고,
    상기 적어도 하나의 제2 송신 빔의 품질은 상기 측정 정보를 위한 임계값을 초과하고,
    상기 임계값은 상기 적어도 하나의 제2 송신 빔에 대한 측정 결과의 통합을 위한 임계값이고,
    상기 적어도 하나의 제2 송신 빔은, 상기 기지국으로부터 수신되는, 상기 통합을 위한 방송 메시지에 기반하여 식별되는 단말.
  15. 삭제
  16. 청구항 14에 있어서,
    상기 제1 정보는, 상기 제1 송신 빔을 가리키기 위한 식별자 정보를 포함하고,
    상기 제2 정보는, 상기 적어도 하나의 제2 송신 빔을 가리키기 위한 인덱스 정보를 포함하는 단말.
  17. 청구항 14에 있어서, 상기 적어도 하나의 프로세서는, 상기 측정 정보를 송신하기 위해,
    상기 하향링크 신호들의 품질과 상기 임계값과의 비교를 통해, 상기 송신 빔들 중에서 상기 적어도 하나의 제2 송신 빔을 식별하고,
    상기 적어도 하나의 제2 송신 빔에 기반하여, 상기 제2 정보를 생성하도록 구성되는 단말.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 임계값은 SINR(signal-to-noise ratio) 단위인 단말.
  19. 청구항 14에 있어서, 상기 적어도 하나의 프로세서는,
    상기 송신 빔들의 채널 품질들, 상기 채널 품질들이 제1 임계값 이상인지 여부에 대한 정보, 상기 채널 품질들 사이의 유사도가 제2 임계값 이상인지 여부에 대한 정보 중 적어도 하나에 기초하여 상기 제1 및 상기 적어도 하나의 제2 송신 빔이 상기 단말에게 할당 가능하다고 결정하도록 구성되고,
    상기 유사도는 상기 채널 품질들의 분산에 기초하여 평가되는 단말.
  20. 무선 통신 시스템에서 기지국에 있어서,
    적어도 하나의 트랜시버(transceiver); 및
    상기 적어도 하나의 트랜시버와 기능적으로 연결된 적어도 하나의 프로세서를 포함하며,
    상기 적어도 하나의 프로세서는,
    송신 빔들에 기반하여 하향링크 신호들을 단말에게 송신하고,
    상기 하향링크 신호들에 기반하여 생성되는, 제1 정보와 제2 정보를 포함하는 측정 정보(measurement information)를 상기 단말로부터 수신하도록 구성되고,
    상기 제1 정보는, 상기 송신 빔들 중에서 가장 높은 품질을 갖는 제1 송신 빔과 관련되고,
    상기 제2 정보는, 상기 송신 빔들 중에서 상기 제1 송신 빔과 다른 적어도 하나의 제2 송신 빔과 관련되고,
    상기 적어도 하나의 제2 송신 빔의 품질은 상기 측정 정보를 위한 임계값을 초과하고,
    상기 임계값은 상기 적어도 하나의 제2 송신 빔에 대한 측정 결과의 통합을 위한 임계값이고,
    상기 단말에게 전송되는 상기 통합을 위한 방송 메시지는, 상기 적어도 하나의 제2 송신 빔을 식별하기 위해 이용되는 기지국.
  21. 삭제
  22. 삭제
  23. 청구항 20에 있어서,
    상기 제1 정보는, 상기 제1 송신 빔을 가리키기 위한 식별자 정보를 포함하고,
    상기 제2 정보는, 상기 적어도 하나의 제2 송신 빔을 가리키기 위한 인덱스 정보를 포함하는 기지국.
  24. 청구항 23에 있어서,
    상기 임계값은 SINR(signal-to-noise ratio) 단위인 기지국.
  25. 청구항 20에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세서는, 상기 제1 송신 빔의 자원이 부족하면, 상기 적어도 하나의 제2 송신 빔 중 하나를 할당하도록 추가적으로 구성되는 기지국.
  26. 청구항 20에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세서는,
    상기 제1 송신 빔의 자원이 부족하면, 다수의 단말들 간 우선 순위를 결정하고,
    상기 우선 순위에 따라 상기 제1 송신 빔과 관련된 자원을 할당하며,
    상기 제1 송신 빔의 자원을 할당받지 못한 적어도 하나의 단말에게 상기 적어도 하나의 제2 송신 빔 중 하나와 관련된 자원을 할당하도록 추가적으로 구성되는 기지국.


  27. 삭제
  28. 삭제
  29. 삭제
  30. 삭제
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