KR102253043B1 - 비인가 주파수 대역에서의 자원들 공유 - Google Patents

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로렌조 가라티 지오다노
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안드레아 본판테
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노키아 테크놀로지스 오와이
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Abstract

다중 입력 다중 출력 네트워크 노드, 액세스 네트워크 노드, 컴퓨터 프로그램 및 방법이 개시된다. 방법은: 비인가 대역에서 신호들을 전송하기 전에: 비인가 대역에서 전송하도록 동작 가능한 적어도 하나의 액세스 네트워크 노드와 다중 입력 다중 출력 네트워크 노드 사이에서 비인가 대역 내의 적어도 하나의 채널을 추정하는 단계; 적어도 하나의 추정된 채널에 대해 널 신호 빔을 생성하기 위해 필요한 프리코딩 동작들을 결정하는 단계; 결정된 프리코딩 동작들을 사용하여 비인가 대역을 모니터링하는 단계를 포함한다. 비인가 대역에 신호들이 없는 것으로 검출한 것에 응답하여: 적어도 하나의 추정된 채널에서 어떠한 신호도 전송되지 않도록 널 빔이 제자리에 위치된 채로 비인가 대역에서 적어도 하나의 신호를 전송하는 단계가 포함된다.

Description

비인가 주파수 대역에서의 자원들 공유
본 발명은 비인가 대역 통신의 분야에 관한 것으로서, 특히 대역을 각각 사용하는 상이한 노드들로부터의 신호들 사이의 간섭을 감소시키는 것에 관한 것이다.
특히 5GHz 대역에서, 모바일 네트워크 운영자들에 의한 비인가 스펙트럼의 사용은 최근 상당한 주목을 받고 있으며, 벤더들 및 운영자들은 이미 롱 텀 에볼루션(long term evolution)(LTE)/4G 셀룰러 네트워크들을 위한 그것의 가능성을 적극적으로 연구하고 있다.
LTE-비인가(LTE-Unlicensed)(LTE-U) 및 인가된 보조형 액세스(Licensed Assisted Access)(LAA)라고 지칭되는 비인가 LTE에 대한 두 가지 주요 접근 방식이 현재 개발되고 있다. 둘 다 기존의 LTE 인가 대역 인터페이스를 비인가 대역 전송들로 보강한다. LTE-U는 조기 전개를 목표로 하는 단순화된 기법이다. LTE-U는 기존의 LTE Rel.10/11/12 LTE PHY/MAC 표준들에 따라 작동하는 것을 목표로 하고, 따라서 대화-전-청취(listen-before-talk)(LBT)를 사용하지 않는다. 그러나 LBT의 부재는 LTE-U의 사용을 비인가 대역 규정들에 의해 LBT가 요구되지 않는 미국과 같은 지역들로 제한한다. LAA는 보다 광범위하게 사용되도록 의도되며, 따라서 예를 들어 유럽 및 일본의 규정들에 부합하기 위해 요구되는 다른 특징들(예를 들어, 최소 대역폭 점유, 전송 전력 스펙트럼 밀도) 및 LBT를 포함할 것이다.
진행중인 논의들의 주요한 양태는 비인가 스펙트럼에서 작동하는 다른 기술들과 공평한 공존을 제공해야 한다는 요구 사항이다. WiFi와 같이, 비인가 대역들의 현재 기술들이 경쟁-기반 액세스(contention-based access)에 의존하는 것을 고려하면, 그것들이 LTE-U/LAA/MuLTEFire와 같은 스케줄-기반 기술과 공존할 때 기아(starvation) 및 다른 형태들의 불공평이 발생할 수 있다는 우려가 있다.
특히, WiFi의 채널 감지(channel sensing)의 사용은 LTE-U/LAA/MuLTEFire가 전송하는 동안, 그리고 LTE-U/LAA/MuLTEFire가 WiFi 디바이스들이 채널에 액세스할 수 있는 유휴 기간들(idle periods)을 남기지 않는 한, WiFi 디바이스들은 전송을 시작하지 않을 것이며, 그러면 WiFi 디바이스들은 액세스에 굶주릴(starve) 수 있다는 것을 의미한다. 반대로, WiFi 전송들은 랜덤한(random) 시간들에 발생하기 때문에, 이러한 전송들은 LTE-U/LAA/MuLTEFire 프레임 경계들과 중첩할 수 있으며 심각한 간섭을 유발하거나 LTE-U/LAA/MuLTEFire로 하여금 전송을 억제하도록 할 수 있다.
동일한 비인가 대역 내에서의 다수의 LTE-U/LAA/MuLTEFire 운영자들의 공존은 또한 제한된 영역 내에서의 많은 수의 WiFi 노드들의 사용과 마찬가지로 주요한 관심사이다.
본 출원은 동일한 기술을 사용하는 노드들의 사이 및 상이한 기술들을 사용하는 노드들 사이 둘 다에서, 비인가 대역에서 스펙트럼의 공유를 향상시키는 방법, 네트워크 노드 및 컴퓨터 프로그램을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 제1 양태는 비인가 대역에서 신호들을 전송하도록 동작 가능한 다중 입력 다중 출력 네트워크 노드에서 수행되는 방법을 제공하며, 상기 방법은: 상기 비인가 대역에서 전송하도록 동작 가능한 적어도 하나의 액세스 네트워크 노드와 상기 다중 입력 다중 출력 네트워크 노드 사이에서 상기 비인가 대역 내의 적어도 하나의 채널을 추정하는 단계; 상기 적어도 하나의 추정된 채널에 대해 널 신호 빔(null signal beam)을 생성하기 위해 필요한 프리코딩 동작들(precoding operations)을 결정하는 단계; 상기 결정된 프리코딩 동작들을 사용하여 상기 비인가 대역을 모니터링하는 단계; 및 상기 비인가 대역에 신호들이 없는 것으로 검출한 것에 응답하여: 상기 적어도 하나의 추정된 채널에서 상기 다중 입력 다중 출력 네트워크 노드에 의해 신호가 전송되지 않도록 상기 널 신호 빔이 제자리에 위치된 채로(with said null signal beam in place) 상기 비인가 대역에서 적어도 하나의 신호를 전송하는 단계를 포함한다.
본 발명의 발명자들은 비인가 대역에서 전송된 신호들 간의 간섭을 완화시키는 방법으로서의 대화 전 청취의 사용은, 청취가 대역의 사용을 나타내는 경향이 있을 것이므로 개별 디바이스들이 액세스에 굶주릴 수 있기 때문에, 특히 대역폭을 사용하는 디바이스들의 수가 많은 경우에 몇 가지 단점들을 갖는다는 것을 인식했다.
또한, WiFi 디바이스들과 LTE 디바이스들 간에 대역이 공유되는 경우 이 문제가 악화될 수 있다. LTE-U/LAA/MuLTEFire와 WiFi 사이의 한 가지 기본적인 차이점은 WiFi는 채널이 비지(busy)인 것을 검출할 때 전송들을 미룬다는 것이다. 또 다른 하나는, 도 1을 보면, LTE-U/LAA/MuLTEFire 비인가 대역 전송들은 고정 프레임/서브프레임 경계들과 정렬되어야 하는 반면, 도 2를 보면, WiFi 전송들은 이 제한을 받지 않는다. 이러한 차이점들을 염두에 두고, LTE-U/LAA/MuLTEFire 및 WiFi 노드들이 동일한 채널을 공유할 때 공존을 보장하기 위해 현재 고려되는 주요 접근법들은 다음을 포함한다:
하나의 접근법은 CSAT(Carrier Sense Adaptive Transmission)로, 이는 주로 조기 전개들에서 그리고 LBT가 요구되지 않는 미국 시장에 대해 목표로 된다. 이 접근법에서, LTE 기지국은 전송들을 주기적으로 스케줄링(schedule)하여, 전송들 사이에 유휴 시간들(idle times)을 남겨 WiFi 디바이스들이 전송할 수 있게 한다. 예를 들어, 도 3의 (a)를 보면, 기지국은 하나의 10ms 프레임을 전송하고 나서 다음 10ms 프레임 동안 채널을 유휴로 남겨두어 50% 온-오프 듀티 사이클을 산출하도록 하나의 프레임 경계씩 걸러서 전송할 수 있다.
그러나 WiFi 전송은 CSAT 유휴 기간의 종료 무렵에 시작할 수 있고, 따라서 도 3의 (a)에 도시된 것처럼(이는 여기서 "충돌"로 표시됨) 채널 감지의 부재 때문에 LTE 전송의 시작과 중첩할 수 있다는 것에 주의한다. 이러한 LTE 전송 시작 시의 충돌들은 LTE 및 WiFi 모두의 처리량(throughput)을 감소시킨다.
CSAT의 대안은 LBT(대화 전 청취, listen before talk)로, 이는 LTE 기지국이 비인가 대역에서 전송들을 시작하기 전에 지정된 시간 내에 에너지 검출을 사용하여 채널을 감지한다. 이러한 감지는 유럽 및 일본과 같은 지역들에서 의무적이다.
이것은 WiFi 디바이스들에 의해 사용되는 랜덤 액세스 프로시저와 유사하고 LAA 다운링크 전송들을 위한 기준 접근법으로서 3GPP에 의해 권장된다. 전송 기회들을 얻기 위해 802.11 디바이스들과 유사한 랜덤 액세스 프로시저를 사용하는 것의 현저한 이점은 802.11 디바이스들과의 공평한 공존이 보다 쉽게 보장될 수 있다는 것이다.
그러나 전송 기회가 획득된 때에, 물론, 이것은 일반적으로 LTE 서브프레임 경계와 정렬되지 않을 것이고, LTE 디바이스들은 다음 서브프레임 경계가 도달될 때까지 전송들을 시작할 수 없다. WiFi 디바이스들이 전송들을 시작하는 것을 막고 채널을 고정시키기 위해, 도 3의 (b)를 보면, LTE 기지국은 예약/방해 신호(reservation/jamming signal)를 전송하여 WiFi 디바이스들로 하여금 채널이 비지인 것으로 검출하게 하고 따라서 그것들의 전송들을 미루도록 할 수 있다. 불행하게도, 이 예약 신호는 주어진 서브프레임 엔트리 포인트들(entry points)에서만 전송될 수 있으며, 이는 문제를 완화하지만 해결하지는 못하고, 현저한 오버 헤드를 나타낼 수 있다.
이들 문제들 중 적어도 일부는 다중 입력 다중 출력 네트워크 노드의 사용으로 본 발명자들에 의해 해결되었다. 이것은 상이한 방향들로 빔들을 형성하는 데 사용되는 프리코딩 동작들의 사용과 함께 다수의 안테나를 갖는 액세스 포인트 또는 기지국과 같은 네트워크 노드이다. 이것은 상이한 빔들이 실질적으로 서로 공간적으로 직교하는 채널들을 사용하여 전송되도록 한다.
비인가 대역 전송들을 수행하기 전에, 다중 입력 다중 출력 MIMO 네트워크 노드는 네트워크 액세스 노드(들)와 자신의 사이에서 비인가 대역 통신을 위해 네트워크 액세스 노드(들)에 의해 사용되는 채널(들)을 추정한다. 이러한 네트워크 액세스 노드들은 WiFi 또는 WiFi 액세스 포인트들을 사용하는 사용자 장비일 수 있으며 각각은 비인가 대역 상에서 전송할 때 대화 전 청취를 사용한다. MIMO 네트워크 노드가 이러한 채널(들)을 결정했을 때, MIMO 네트워크 노드는 그리고 나서 추정된 채널(들) 상에 빔을 형성하기 위해 프리코딩 동작들을 수행한 다음, 프리코딩이 제자리에 위치되어 있을 때 이 채널에서 신호가 전송되지 않도록 이 빔에 널 신호를 제공한다. 프리코딩은 대화 전 청취가 수행될 때 제자리에 위치되어 있고 업링크 및 다운링크 신호들의 상호적 성질로 인해, 많은 경우들에서 신호들이 검출되지 않도록, 이 채널 상에 존재하는 임의의 신호들은 사실상 수신기에서 음소거된다. 그 경우, MIMO 네트워크 노드는 네트워크 액세스 포인트(들)의 채널(들) 상에 널 신호를 보존하는 한 비인가 대역에서 신호들을 전송하는 것이 자유롭다. 널 신호의 보존은 네트워크 액세스 포인트(들)로부터의 신호들에 간섭이 없거나 낮은 것을 보장한다.
실제로 다중 입력 다중 출력 네트워크 노드는 안테나의 수에 따라 많은 자유도(degrees of freedom)를 제공하고 빔 형성(beamforming)을 사용하여 많은 수의 공간적으로 직교하는 빔을 생성할 수 있다. 이러한 빔들 중 하나 이상을 널 신호 빔들로서 사용함으로써 해당 채널들 상에서 전송을 추정한 네트워크 액세스 포인트들로부터의 신호들과의 간섭은 회피되거나 적어도 줄어들 수 있다. 다른 실질적으로 직교 또는 비상관(uncorrelated) 빔들은 그리고 나서 사용자 장비로의 신호들의 전송을 위해 사용될 수 있다. 따라서, 서비스(serve)될 수 있는 사용자 장비의 수는 신호들을 전송하는 데 사용되는 모든 빔들에 비해 감소되지만, 다른 노드들과의 공존이 향상되고 대화 전 청취 단계가 후속 전송들에 대한 장애가 될 가능성이 훨씬 적다.
일부 실시예들에서, 방법은 상기 비인가 대역이 액세스 네트워크 노드에 의해 사용되고 있는 것을 검출한 것에 응답하여, 미리 결정된 시간 동안 상기 비인가 대역에서 신호들을 전송하지 않고, 상기 미리 결정된 시간 후에 상기 모니터링하는 단계를 다시 수행하는 단계를 더 포함한다.
그러나, 네트워크 노드가 미리 결정된 시간 동안 비인가 대역상에서 신호들을 전송하지 않고 현재 그 주파수 대역을 사용할 수 있는지 여부를 결정하기 위해 그 미리 결정된 시간 후에 모니터링하는 단계를 다시 수행하도록 신호가 검출되고 나서 통상적인 백 오프 동작이 사용될 수 있는 경우, 액세스 네트워크 노드와 다중 입력 다중 출력 노드 사이에서 추정된 채널에 대응하는 널 신호 빔들을 갖는 것은 청취 또는 모니터링 단계가 긍정을 반환할 가능성을 감소시킨다.
일부 실시예들에서, 모니터링하는 단계를 다시 수행하기 전에 프리코딩 동작들은 업데이트된 널 신호 빔이 보다 최근의 추정된 채널 정보에 기초하여 형성될 수 있도록 이전에 모니터링된 데이터를 사용하여 업데이트될 수 있다. 이것들은 네트워크 액세스 포인트들에 의해 사용되는 현재의 채널들을 보다 정확히 반영할 수 있고 따라서 모니터링 단계에서 신호들을 검출할 확률을 더 낮출 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 전송하는 단계는, 미리 결정된 수의 빔들을 형성하기 위해 프리코딩 동작들을 수행하는 단계 - 상기 미리 결정된 수의 빔들은 상기 다중 입력 다중 출력 네트워크 노드의 이용가능한 자유도의 수 이하이고, 상기 빔들은: 상기 액세스 네트워크 노드와 상기 다중 입력 다중 출력 네트워크 노드 사이의 상기 적어도 하나의 추정된 채널에 대응하는 상기 적어도 하나의 널 신호 빔, 및 적어도 하나의 추가 빔을 포함함 -, 및 상기 적어도 하나의 추가 빔에서 신호들을 전송하고 상기 적어도 하나의 널 신호 빔에서 신호들을 전송하지 않는 단계를 포함한다.
모니터링이 수행되었고 비인가 대역이 이용가능한 것으로 결정되면, 그리고 나서 신호들의 전송이 수행될 수 있다. 전송하는 단계는 서비스되기로 스케줄링된 사용자 장비로 지향되는 실질적으로 비상관적인 빔들을 생성하기 위해 프리코딩을 사용하는 단계를 포함한다. 이와 관련하여, 다중 입력 다중 출력 네트워크 노드들은 다수의 직교 빔들을 생성할 수 있으며, 이 수는 안테나 수에 의존하는 네트워크 노드의 이용가능한 자유도의 수에 의존한다. 이와 관련하여, 매시브 MIMO(massive MIMO)에서, 기지국에 M개의 안테나가 있는 경우 자유도 M이 있다. 다운링크에서, 이는 M개 차원들 중 1개에서 프리코딩 벡터를 선택할 수 있음을 의미한다. 당신이 k<M인 k명의 사용자들에게 서비스하는 중이라면, K개의 프리코딩 벡터들이 필요하고, 더 큰 공간인 M차원 내의 K차원의 부분 공간에서 프리코딩을 한다. 이러한 프리코딩 벡터들은 당신의 채널 추정치에 기초하여 선택된다. 너무 큰 자유도를 갖는 것은 M>>K라는 것을 의미한다. 이는 K개의 실제 채널 벡터들이 그것들이 서로로부터 "멀리" 떨어져 있도록 M-차원 공간에서 퍼뜨려질 것을 의미한다. 채널들 중 하나라도 정확하게 추정되지는 않지만, 추정은 여전히 다른 채널 벡터로부터 멀리 있을 가능성이 있다. 현재의 경우에 이들 직교 빔들 중 일부는 동일한 비인가 대역을 사용하는 다른 액세스 노드들과의 간섭 효과들을 감소시키기 위해 추정된 채널들 상에서 요구되는 널 신호들을 위해 예약되고, 이는 다른 직교 빔들을 사용자 장비 신호의 전송을 위해 이용가능한 것으로 남겨둔다. 따라서, 전송하는 단계에서, 필요한 직교 채널들 또는 빔들을 생성하기 위해 프리코딩 동작들이 수행되고, 신호들은 널 신호 빔들을 위해 예약되지 않은 것들 상에서 전송된다.
일부 실시예들에서, 상기 추정하는 단계는 상기 적어도 하나의 네트워크 액세스 노드에 의해 전송된 적어도 하나의 파일럿 신호를 모니터링하는 단계를 포함한다.
추정하는 단계는 많은 방식들로 행해질 수 있고, 일부 실시예들에서는 네트워크 액세스 노드들에 의해 전송된 파일럿 신호들을 모니터링함으로써 행해진다. 일부 실시예들에서, 이들 신호들은 MIMO 네트워크 노드에 의한 수신에 대해 구성되는 파일럿 신호들이고 채널 정보를 포함한다. 이 경우, 채널 추정은 매우 정확하지만 특별한 추가 파일럿 신호가 요구된다.
다른 실시예들에서, MIMO 네트워크 노드들은 네트워크 액세스 노드들로부터의 다른 레거시 파일럿 또는 비콘 신호들을 인식하고 디코딩하기 위한 회로(circuitry)를 가질 수 있으며, 이들 신호들을 검출 및 모니터링되게 하고 이 모니터링으로부터 네트워크 액세스 노드와 MIMO 네트워크 노드 사이의 채널 추정이 결정되게 한다. 이와 관련하여 회로는 그러한 액세스 포인트들로부터의 파일럿 신호들이 전송되는 시간 및 주파수를 인식하는 일정 형태의 WiFi 디코더를 포함할 수 있고 또한 그러한 신호들을 식별하기 위한 코드북을 갖는다.
일부 실시예들에서, 다중 입력 다중 출력 네트워크 노드는 검출된 네트워크 액세스 노드에 의해 출력된 신호들의 강도로부터 네트워크 액세스 포인트(들)의 채널을 결정할 수 있다. 이것은 채널들을 추정하는 덜 정확한 방법이며 네트워크 노드에 의한 빔 스위핑(beam sweeping)을 포함한다. 이것은 연속적인 세그먼트들에서 빔들을 형성하고 이들 세그먼트들 내의 네트워크 액세스 노드들로부터의 신호들의 강도를 모니터링하는 것을 포함한다. 보다 높은 레벨의 검출된 신호들을 갖는 세그먼트들은 MIMO 네트워크 노드에 의해 그리고 네트워크 액세스 포인트들에 의해 비인가 주파수 대역에서 전송된 신호들 사이의 간섭을 감소시키기 위해 프리코딩 동작들을 사용하여 널 신호 빔들이 형성된 곳들이다.
일부 실시예들에서, 상기 다중 입력 다중 출력 네트워크 노드는 인가 및 비인가 대역 모두에서 신호들을 전송하도록 동작 가능하다.
일부 실시예들에서 다중 입력 다중 출력 네트워크 노드는 다른 실시예들에서 WiFi 액세스 포인트와 같은 네트워크 액세스 노드이지만, LTE를 사용하여 인가 대역에서 신호들을 전송하도록 동작 가능하고 비인가 대역에서도 이들 LTE 신호들을 전송하도록 적응되는 기지국일 수 있다. 비인가 대역에서의 LTE 신호들 및 WIFI 신호들의 공존은 LTE 신호들은 프레임 또는 서브프레임의 시작으로 제한되는 반면 WIFI 신호들은 현재 경쟁이 없다고 판단하는 청취 단계 다음의 어느 시점에서든 전송되므로 그것의 특정한 문제들을 발생시키는 점에 유의해야 한다. 기지국에 의해 생성되고 전송되는 신호들과 액세스 노드들의 신호들 사이의 간섭의 확률을 감소시키기 위한 빔 형성의 사용은 이러한 문제들을 향상시키는 것을 돕는다.
일부 실시예들에서, 방법은 상기 추정하는 단계를 주기적으로 반복하는 단계 및 상기 적어도 하나의 추정된 채널에서 변화들을 검출하는 것에 응답하여 상기 프리코딩 동작들을 업데이트하는 단계를 더 포함한다.
WiFi 액세스 노드들은 이동할 수 있고, 그들이 어느 지점에서는 상당히 활동적일 수 있는 한편 다른 지점들에서 휴면 상태일 수 있도록 그들의 동작들이 변화할 수 있기 때문에, 이러한 액세스 노드(들)의 추정된 채널(들)의 결정은 주기적으로 업데이트되어야 한다. 따라서, 현재의 방법이 노드들 간의 충돌들을 경감하는 것이라면, 경쟁 네트워크 액세스 노드들에 의한 비인가 주파수 대역의 사용에 대한 최신의 이해를 가진 경우에 유리하다.
본 발명의 제2 양태는 비인가 대역에서 신호들을 전송하도록 동작 가능한 다중 입력 다중 출력 네트워크 노드를 제공하며, 이는:
다수의 안테나; 상기 비인가 대역에서 전송하도록 동작 가능한 적어도 하나의 네트워크 액세스 노드와 상기 다중 입력 다중 출력 네트워크 노드 사이에서 상기 비인가 대역 내의 적어도 하나의 채널을 추정하도록 동작 가능한 추정 로직; 널 신호 빔이 상기 적어도 하나의 추정된 채널에 대해 형성되도록 상기 다수의 안테나에 의해 출력된 신호들에 수행될 프리코딩 동작들을 생성하도록 동작 가능한 프리코딩 로직; 상기 다수의 안테나에서 수신되고 상기 프리코딩 동작들이 수행된 상기 비인가 대역 내의 신호들을 모니터링하기 위한 신호 검출 회로; 상기 다수의 안테나로부터 신호들을 생성하고 전송하기 위한 전송 로직; 및 상기 신호 검출 로직이 상기 비인가 대역에 신호들이 없는 것으로 나타내는 것에 응답하여: 상기 적어도 하나의 추정된 채널에서 신호들이 전송되지 않도록 상기 널 신호 빔들이 제자리에 위치된 채로 상기 비인가 대역에서 신호들을 전송하도록 상기 전송 로직을 제어하도록 동작 가능한 제어 로직을 포함한다.
일부 실시예들에서, 상기 제어 로직은 상기 신호 검출 로직이 상기 비인가 대역이 액세스 네트워크 노드에 의해 사용된다는 것을 나타내는 것에 응답하여: 미리 결정된 시간 동안 상기 비인가 대역에서 신호들을 전송하지 않도록 상기 전송 로직을 제어하고, 상기 미리 결정된 시간 후에 상기 모니터링을 다시 수행하도록 상기 신호 검출 회로를 제어하도록 동작 가능하다.
일부 실시예들에서, 상기 제어 로직은 상기 모니터링을 다시 수행하도록 상기 신호 검출 회로를 제어하기 전에, 상기 모니터링 동안 결정된 업데이트된 채널 정보를 사용하여 상기 프리코딩 동작들을 업데이트하도록 상기 프리코딩 로직을 제어하도록 동작 가능하다.
일부 실시예들에서 상기 전송 로직은 미리 결정된 수의 빔들을 형성하기 위해 프리코딩 동작들을 수행하도록 동작 가능하고, 상기 미리 결정된 수의 빔들은 상기 다중 입력 다중 출력 네트워크 노드의 이용가능한 자유도의 수 이하이고, 상기 빔들은 상기 액세스 네트워크 노드와 상기 다중 입력 다중 출력 네트워크 노드 사이의 상기 적어도 하나의 추정된 채널에 대응하는 상기 적어도 하나의 널 신호 빔 및 사용자 장비로의 신호들의 전송을 위한 적어도 하나의 추가 채널을 포함하고, 상기 전송 로직은 상기 적어도 하나의 추가 채널에서 신호들을 전송하고 상기 적어도 하나의 널 신호 빔에서 신호들을 전송하지 않도록 동작 가능하다.
일부 실시예들에서, 상기 추정 로직은 상기 적어도 하나의 네트워크 액세스 노드에 의해 전송된 적어도 하나의 파일럿 신호를 모니터링함으로써 상기 적어도 하나의 채널을 추정하도록 동작 가능하다.
일부 실시예들에서, 상기 적어도 하나의 파일럿 신호는 채널 정보를 포함하고 상기 다중 입력 다중 출력 네트워크 노드에 의한 수신 및 디코딩에 대해 구성되는 파일럿 신호를 포함한다.
다른 실시예들에서, 상기 프리코딩 로직은 상기 다중 입력 다중 출력 네트워크 노드의 무선 커버리지 영역의 연속 세그먼트에 빔들을 형성하기 위해 상이한 프리코딩 동작들을 생성하도록 동작 가능하고, 상기 신호 검출 회로는 상기 세그먼트들 내의 상기 적어도 하나의 네트워크 액세스 노드에 의해 전송된 신호들의 강도를 모니터링하도록 동작 가능하고, 상기 검출된 신호 강도가 미리 결정된 레벨보다 큰 세그먼트들에 대해, 상기 제어 로직은 상기 널 신호 빔이 상기 세그먼트들 내에 형성되도록 프리코딩 동작들을 수행하도록 상기 프리코딩 로직을 제어하도록 동작 가능하다.
일부 실시예들에서, 상기 다중 입력 다중 출력 네트워크 노드는 기지국을 포함한다.
일부 실시예들에서, 상기 다중 입력 다중 출력 네트워크 노드는 상기 적어도 하나의 추정된 채널을 저장하기 위한 데이터 저장소를 포함하고, 상기 추정 로직은 상기 추정하는 단계를 주기적으로 반복하도록 구성되고, 상기 저장된 적어도 하나의 추정된 채널에 비교하여 상기 적어도 하나의 추정된 채널의 변화들을 검출하는 것에 응답하여 상기 프리코딩 동작들을 업데이트하도록 구성된다.
본 발명의 제3 양태는 비인가 대역에서 신호들을 전송하도록 동작 가능한 네트워크 액세스 노드를 제공하며, 상기 네트워크 액세스 노드는 상기 네트워크 액세스 포인트에 의해 사용되는 채널을 나타내는 파일럿 신호를 생성하고 상기 파일럿 신호를 다중 입력 다중 출력 네트워크 노드에 의한 수신 및 디코딩에 적합한 시간과 주파수에서 및 다중 입력 다중 출력 네트워크 노드에 의한 수신 및 디코딩에 적합한 포맷으로 전송하도록 구성되는 회로를 포함한다.
구체적으로 MIMO 네트워크 노드에 의한 디코딩을 위해 파일럿 신호들 - 여기서 파일럿 신호들은 네트워크 액세스 노드와 MIMO 노드 사이의 채널을 나타내는 정보를 포함함 - 을 생성하기 위한 로직을 네트워크 액세스 노드들에 제공하는 것은, 네트워크 액세스 노드와 MIMO 노드 사이의 채널의 정확한 추정이 유도될 수 있고 대응하는 널 빔이 정확하게 생성될 수 있도록 채널 추정 정보를 MIMO 네트워크 노드에 제공하는 효과적인 방법이다. 이것은 이용가능한 자원들의 효율적인 사용을 만드는 효과적인 공존 시스템을 낳는다.
본 발명의 제4 양태는 비인가 대역에서 신호들을 전송하도록 동작 가능한 네트워크 액세스 노드에서 수행되는 방법을 제공하며, 상기 방법은: 다중 입력 다중 출력 네트워크 노드에 의해 디코딩 가능한 포맷으로 상기 네트워크 액세스 포인트에 의해 사용되는 채널을 나타내는 파일럿 신호를 생성하는 단계; 및 상기 다중 입력 다중 출력 네트워크 노드에 의한 수신을 위해 미리 결정된 시간 및 주파수에서 상기 파일럿 신호를 전송하는 단계를 포함한다.
본 발명의 제5 양태는 컴퓨터에 의해 실행될 때 본 발명의 제1 또는 제4 양태에 따른 방법을 수행하도록 동작 가능한 컴퓨터 프로그램을 제공한다.
추가의 특정 및 바람직한 양태들은 첨부된 독립 및 종속항들에 기재된다. 종속항들의 특징들은 독립항들의 특징들과 적절하게, 그리고 청구 범위에서 명시적으로 기재된 것 외의 조합들로 조합될 수 있다.
장치 특징이 기능을 제공하도록 동작 가능하다고 설명되는 경우, 이는 그 기능을 제공하거나 그 기능을 제공하도록 적응되거나 구성되는 장치 특징을 포함하는 것으로 이해될 것이다.
본 발명의 실시예들은 이제 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명될 것이다.
도 1은 LTE에서의 스케줄링 및 캐리어 집성(carrier aggregation)을 위한 프레임들 및 서브프레임들을 도시한다.
도 2는 WiFi 액세스 포인트에 의한 스케줄링을 도시한다.
도 3은 종래의 일부 LTE 및 WiFi 공존 접근법들을 도시한다.
도 4는 실시예에 따른 공존을 개략적으로 도시한다.
도 5는 실시예에 따라 액세스 포인트에 의해 생성된 파일럿 신호를 사용하는 채널 추정을 개략적으로 도시한다.
도 6은 실시예에 따른 MIMO 노드에서 신호 처리를 사용하는 채널 추정을 개략적으로 도시한다.
도 7은 실시예에 따른 MIMO 채널 추정에 대한 개별적 빔 스위핑(discrete beam sweeping)의 일례를 개략적으로 도시한다.
도 8은 실시예에 따른 청취 전 빔 형성(beamforming before listening)의 일례를 개략적으로 도시한다.
도 9는 실시예에 따라 빔 형성 및 청취에 이어 수행되는 전송들을 개략적으로 도시한다.
도 10은 실시예에 따른 MIMO 노드에서 수행되는 방법의 단계들을 도시한다.
실시예들을 더 상세히 논의하기 전에, 먼저 개요가 제공될 것이다.
다중 입력 다중 출력 네트워크 노드는 안테나 주위의 공간 도메인 내에 빔들을 형성하기 위해 상이한 안테나에서의 신호들에 프리코딩 동작들을 사용한다. 적절한 프리코딩 동작들의 사용과 함께 서로에 대해 직교하는 빔들이 제공된다. 네트워크 액세스 포인트들과 MIMO 노드 사이의 채널들이 추정되는 경우, 프리코딩 동작들은 이러한 채널들을 따라 빔들을 형성하도록 사용될 수 있으며 그리고 나서 네트워크 노드가 대화 전 청취 동작을 수행하기 전에 널 신호 빔이 이들 채널들에 제공될 수 있다. 업링크 및 다운링크 신호들의 상호적 성질을 고려할 때 이 방식으로 널 신호 빔을 제공하는 것은 네트워크 액세스 포인트들로부터의 임의의 신호들이 대화 전 청취 프로세스에서 검출될 가능성을 현저히 감소시킨다. 또한, 신호들이 검출되지 않고 널 신호들이 여전히 제자리에 위치하는 채로 전송이 시작되면, 이들 신호들이 네트워크 액세스 포인트들에 의해 검출되거나 간섭될 개연성이 낮아서, 노드들 간의 공존이 향상된다.
요약하면, 기지국 또는 다른 액세스 포인트일 수 있는 다중 입력 다중 출력 매시브 MIMO 노드에서 방사 패턴 널들(radiation pattern nulls)이 생성되고 이 널들은 인접한 Wi-Fi 디바이스들(DL 및 UL에 대한 Wi-Fi 패킷들로서 동일한 무선을 공유하는 액세스 포인트들(AP들) 또는 사용자들(UE들))을 가리키게 되어, 이러한 Wi-Fi 디바이스들을 향해 생성되는 간섭이 감소되게 한다. 이는 매시브 MIMO 노드 및 Wi-Fi 디바이스들이 그들 사이의 간섭을 줄이거나 없애며 비인가 대역을 동시에 사용하도록 한다.
그러한 널들을 인접한 Wi-Fi 디바이스들로 향하게 하기 위해, 매시브 MIMO 기지국과 그러한 인접한 Wi-Fi 디바이스들 사이의 채널을 추정하는 것이 과제이다. 이를 위해, DL 및 UL 방향에서 채널의 상호성을 유지하는 비인가 대역에서의 TDD(시분할 듀플렉싱)(time division duplexing) 동작을 고려하여, 우리는 다음 중 하나를 제안한다.
o 매시브 MIMO 기지국이 채널을 처리하고 추정할 수 있는 새로운 파일럿을 전송하도록 회로 및 지능 측면의 능력들을 Wi-Fi 디바이스들에 구비하거나,
o 현재 및 종래 공지된(a-priori known) Wi-Fi 시그널링, 예를 들어, Wi-Fi 비콘 구조들에 기초하여 채널을 추정할 수 있는 신호 처리 능력들을 매시브 MIMO 기지국에 구비한다. 매시브 MIMO 기지국이 Wi-Fi 환경과 그들의 전송된 파일럿들을 알 수 있도록 하려면 초기화/훈련 단계가 필요할 수 있다.
우리는 또한 매시브 MIMO 기지국이 데이터 단계 전송에 있지 않을 때 이들 채널들이 주기적으로 학습되는 것을 제안한다. 채널들은 시간 경과에 따라 학습되고 데이터베이스에 저장될 수 있으며, 채널 상관 시간(channel coherence time)에 따라 정규 업데이트들을 한다.
- 채널들이 추정되고 매시브 MIMO 기지국으로의 다운링크 전송을 위해 패킷이 도착하면, 그리고 나서 의무적인 대화-전-청취를 행하기 전에, 매시브 MIMO 기지국은 추정된 채널(들)을 사용하여 널들이 인접한 Wi-Fi 디바이스들을 향하게 하도록 '청취-전-빔 형성'을 수행하고, 그 후 매시브 MIMO 기지국은 널들이 제자리에 위치된 채로 대화-전-청취를 수행한다. 널들 덕분에, 매시브 MIMO 기지국은 채널을 유휴라고 평가할 가능성이 있다. 더욱이, 채널 상호성 덕분에, 만일 매시브 MIMO 기지국이 널들이 제자리에 위치된 채로의 대화-전-청취 동안 어떠한 현저한 Wi-Fi 전송 전력도 수신하지 못하면, 전송-빔 형성 데이터 단계 동안 Wi-Fi 디바이스들에서 어떠한 현저한 간섭도 생성하지 않을 것이고(동일한 널들이 제자리에 존재하는 한), 이는 아래에 제시된다.
- 만일 대화-전-청취가 성공적이면, 매시브 MIMO 기지국은 전송-빔 형성 데이터 단계를 수행하여, 인접한 Wi-Fi 디바이스들을 향해 널들을 유지하고 연결된 UE들을 향해 빔들을 생성한다. 공존을 보장하기 위해, 널들의 품질은 생성된 빔들의 품질보다 항상 우선돼야 하고, 즉, 매시브 MIMO 기지국은 그것의 데이터 전송 빔들이 Wi-Fi 채널 부분 공간에 대해 충분히 직교하도록 항상 보장해야 한다.
만일 대화-전-청취가 성공적이지 않으면, 매시브 MIMO 기지국은 전송하지 않고, Wi-Fi 환경에 대한 지식을 개선하고 업데이트하기 위해 예를 들어, 백-오프(back-off) 등의 정규 동작을 수행하거나, 제안된 초기화/훈련 단계를 반복한다. 이와 관련하여, 청취 단계 동안 취득된 데이터는 채널 추정을 업데이트하는 데 사용될 수 있다.
- 다운링크 전송을 위해 정해진 UE가 WiFi 스테이션의 방향에 있는 경우, 그쪽으로 향하는 널이 있기 때문에, 매시브 MIMO 기지국은 그러한 UE로 전송할 수 없을 수도 있다. 이러한 경우에, 기지국은 제안된 '청취-전-빔 형성'을 사용하지 않고, 인가 대역 내에서 그러한 UE를 스케줄링하거나 인가 대역에서 이용가능한 대화-전-청취(모든 방향들에 균일함)와 함께 정규 동작을 수행한다.
제안된 기법은 완전히 분산되고, 쉽게 확장가능하며, 공존을 강화하면서, 공간 재사용, 즉, LTE-U/LAA/MuLTEFire 및 Wi-Fi가 스펙트럼을 동시에 재사용하는 것을 허용한다. 공존하는 노드들을 향하는 널은 간섭을 억제하는 것을 가능하게 한다.
도 4는 비인가 대역(TDD 동작들)에서 작동하고, 그것들의 연결된 UE들의 각각의 세트들 X, Y 및 Z와 각각 다운링크에서 통신하는, 매시브 MIMO 기지국들 A, 및 2개의 Wi-Fi 액세스 포인트 B 및 C를 도시한다.
매시브 MIMO 기지국은 많은 수 N개의 안테나를 구비하고, 공간 다중화(spatial multiplexing)를 통해 x개의 UE들(x는 X의 부분 집합임)을 동시에 서비스할 수 있으며 미리 검출된 Wi-Fi 디바이스들의 방향으로 있는 널들과 함께 K=x인 평행하고 공간적으로 분리된 빔들을 생성할 수 있다. 수 N은 고정된 반면, K의 값(및 따라서 x)은 스케줄러에 의해 적응적으로 선택될 수 있다.
각각의 셀에서, 상이한 UE들은 거리 의존적인 경로 손실 및 쉐도잉으로 인해, BS로의/로부터의 상이한 평균 채널 이득들을 경험한다. 예를 들어, 셀 중심에 위치하는, 즉 서빙 BS에 가까운 UE들은 더 높은 평균 채널 이득들을 갖는다. 한편, 셀 가장자리에 위치하는, 즉 서빙 BS로부터 멀리 있는 UE들은 더 낮은 평균 채널 이득들을 갖는다.
Wi-Fi 디바이스들에서의 새로운 파일럿 신호
제1 실시예에서, Wi-Fi 디바이스들은 매시브 MIMO 기지국이 처리할 수 있고 그로부터 자신과 Wi-Fi 디바이스들 사이의 채널을 추정할 수 있는 새로운 파일럿을 전송하기 위해 회로 및 지능 측면의 새로운 능력을 구비한다. Wi-Fi 디바이스들은 LBT를 사용하기 때문에, Wi-Fi 디바이스들의 가까이에 있는 두 기기는 동시에 전송하지 않을 것이고, 그에 의해 파일럿 오염을 피한다.
이러한 능력들을 가짐으로써, 제1 시간 슬롯에서, Wi-Fi AP들 및 그것의 연관된 UE들은 새로운 파일럿 신호를 전송한다.
후속 시간 슬롯에서, 매시브 MIMO 기지국은 각각의 Wi-Fi 디바이스와 자신 사이의 채널을 추정한다. 이러한 채널 추정은 메모리에 유지되고 주어진 시간 후에 업데이트된다.
도 5는 네트워크 액세스 노드들, WiFi 액세스 포인트들 또는 UE들이 이러한 신규한 파일럿들을 전송하는 상기의 시스템의 일례를 도시한다. 파일럿들은 매시브 MIMO 기지국이 그들을 인식 및 디코딩할 수 있고 네트워크 액세스 노드들과 MIMO 사이의 채널을 간단하고 정확한 방식으로 추정할 수 있도록 구성된다. 그러나, 이 기법은 이러한 추가적인 새로운 파일럿들의 사용을 필요로 한다. 위에서 언급한 바와 같이 새로운 파일럿들의 전송은 일반적으로 Wi-Fi의 LBT로 인해 동시에 발생하지 않으며, 이것 때문에 채널들은 하나씩 학습되고 추정된다. 이러한 전송들이 동시에 발생하면, 충돌 때문에, 매시브 MIMO BS는 채널들의 "집성(aggregate)"을 추정할 것이고, 다음 하위 섹션들에서 설명되는 것처럼 집성을 향한 수신 필터링 동작들(receive filtering operations)을 수행할 것이다. 이것은 문제가 되어서는 안 된다.
매시브 MIMO 기지국에서의 새로운 신호 처리
도 6에 도시된 제2 실시예에서, 매시브 MIMO 기지국은 비콘 신호들, RTS, CTS, ACK 등과 같은 현재 및 종래 공지된 Wi-Fi 시그널링에 기초하여 그것의 각각의 활성 안테나들 K와 Wi-Fi 디바이스들 사이에서 주파수 영역 상의 채널을 추정하기 위한 신호 처리 측면의 새로운 능력을 구비한다.
그러한 능력들을 가지면서, 제1 시간 인스턴트들에서, Wi-Fi AP B 및 그것의 연관된 UE들 Y는 그것들의 정규 프로시저의 일부로서 알려진 신호들을 전송한다. 이러한 전송들은 Wi-Fi 디바이스들에서 작동하는 LBT로 인해 동시에 발생하지 않을 것이다.
후속 시간 인스턴트에서, 매시브 MIMO 기지국은 그것의 새로운 신호 처리를 사용하여 각각의 Wi-Fi 디바이스와 자신 사이의 채널을 추정한다. 이러한 채널 추정은 메모리에 유지되고 주어진 시간 후에(주기적으로 또는 전송 홀들(transmission holes) 동안에) 업데이트된다.
매시브 MIMO 채널 추정을 위한 개별적 빔 스위핑
도 7에 도시된 제3 실시예에서, 매시브 MIMO 기지국은 개별적 빔 스위핑을 통해 채널 추정을 수행한다. 범위 θ를 갖는 전체 매시브 MIMO는 L개의 세그먼트들로 분할되며, 여기에서 θ/L의 커버리지 각도로 선택적 채널 추정이 수행된다.
매시브 MIMO 기지국은 θ/L 추적 각도로 커버된 지리적 영역에 위치한 Wi-Fi 디바이스들과 매시브 MIMO 기지국 사이에서 채널 추정을 수행하기 위한 새로운 능력들을 구비한다. 후속 시간 인스턴트에서, 채널 추정을 위한 매시브 MIMO 빔은 다음 커버리지 각도로 이동하여 지리적 영역의 후속 세그먼트에 위치한 임의의 Wi-Fi 디바이스들의 위치를 추적한다. L개의 취득들 후에 모든 지리적 영역이 커버되고 매시브 MIMO는 채널 추정 프로시저를 완료한다.
프로시저는 주어진 방향에서 채널이 비지인지 여부를 결정하기 위해 에너지 검출을 사용하여 수행된다. 각도 θ가 클수록 방법은 덜 정확해지지만, 각도를 줄이는 것은 채널 추정을 수행하는 데 필요한 시간을 증가시키고 이는 또한 대화 전 청취가 수행되기 전에 채널들이 변경될 수 있으므로 오류들을 초래할 수 있다.
다른 실시예들에서, 빔 스위핑의 프로시저는 전술한 제1 및 제2 실시예들의 파일럿 및 WiFi 시그널링 방법들을 사용하여 수행된다. 이러한 경우에, 개별적 빔 스위핑 방법은 Wi-Fi 디바이스들을 향한 채널 추정들의 수가 많을 때 사용되므로, 전체 공간 범위를 L개의 상이한 취득들로 나누는 것은 매시브 MIMO 기지국에 의해 수신되는 동시적인 파일럿 신호들을 가질 가능성을 감소시키거나(파일럿 시그널링 방식) Wi-Fi 디바이스들과 매시브 MIMO 기지국 사이에서 Wi-Fi 시그널링을 교환하는 데 필요한 시간을 감소시킨다(Wi-Fi 시그널링 방식).
청취-전-빔 형성
이는 도 8에 개략적으로 도시된다. 패킷이 매시브 MIMO 기지국 A로의 다운링크 전송을 위해 도착하는 경우, 그리고 나서 정규의 비인가 대역 프로시저의 일부로서 행할 것과 같이, 의무적인 대화-전-청취를 행하기 전에, 매시브 MIMO 기지국 A는 시간에 따라 이전에 학습된 그것의 UE들 Y 및 주위의 Wi-Fi AP B에 채널 추정치를 가져오며, 이러한 인접한 Wi-Fi 디바이스들을 향해 널들을 가리키기 위해 '청취-전-빔 형성'이라고도 알려진 프리코딩 동작들을 사용하여 수신 필터를 적용한다.
프리코딩이 고안되면, 매시브 MIMO 기지국 A는 널들이 제자리에 위치된 채로 대화-전-청취를 수행한다. 채널 상호성 덕분에, 만일 매시브 MIMO 기지국이 널들이 제자리에 위치된 채로의 대화-전-청취 동안 어떠한 현저한 Wi-Fi 전송 전력도 수신하지 못하면, 전송-빔 형성 데이터 단계 동안 Wi-Fi 디바이스들에서 어떠한 현저한 간섭도 생성하지 않을 것이다(동일한 널들이 제자리에 존재하는 한). 매시브 MIMO 기지국 A는 또한 상황이 허용하는 경우 대화-전-청취를 행하는 동안 인접한 Wi-Fi 디바이스들을 향한 채널들을 학습하려고 시도할 수도 있다.
만일 대화-전-청취가 성공적이면, 매시브 MIMO 기지국 A는 다음 섹션에서 나타나는 것처럼 데이터 전송을 수행한다.
만일 대화-전-청취가 성공적이지 않으면, 매시브 MIMO 기지국은 전송하지 않고, Wi-Fi 환경에 대한 지식을 개선하고 업데이트하기 위해 예를 들어, 백-오프 등의 정규 동작을 수행하거나, 제안된 초기화/훈련 단계를 반복한다. 향상으로서, 매시브 MIMO 기지국은 채널에 대한 액세스를 더 빨리 얻기 위해 지수적(exponential) 백 오프를 수행하지 않고 단지 선형적(linear) 백 오프를 수행할 수 있으며, 그리고 나서 예를 들어 이전에 실패한 대화-전-청취 동안 취득한 채널 추정치와 함께 개량된 청취-전-빔 형성 프리코딩을 적용할 수 있다.
데이터 전송
만일 대화-전-청취가 성공적이면, 매시브 MIMO 기지국 A는 전송-빔 형성을 수행하여, 인접한 Wi-Fi AP B 및 그것의 UE들 Y를 향해 널들을 유지하고 스케줄러에 의해 선택된 서비스되는 UE들의 부분 집합 x를 향해 빔들을 생성한다. 공존을 보장하기 위해, 널들의 품질은 생성된 빔들의 품질보다 항상 우선돼야 하고, 즉, 매시브 MIMO 기지국은 그것의 데이터 전송 빔들이 Wi-Fi 채널 부분 공간에 대해 충분히 직교하도록 항상 보장해야 한다. 후자는 인접한 Wi-Fi 디바이스들로의 간섭 감소를 위해 빔 형성 이득들의 일부를 그것의 서비스되는 UE들과 트레이드오프(trading off)함으로써 달성된다. 즉, 매시브 MIMO 기지국은 가장 많은 Wi-Fi 전송 전력을 수신하는 방향들로 향한 간섭을 감소시키기 위해 약간의 공간 자유도, 즉 초과 안테나들을 희생해야 한다(도 9 참조).
다운링크 전송을 위해 정해진 UE가 예를 들어 Wi-Fi 스테이션 B의 방향에 있는 경우, 그쪽으로 향하는 널이 있기 때문에, 매시브 MIMO 기지국은 그러한 UE로 전송할 수 없을 수도 있다. 복수의 UE X가 존재할 때, 널들의 방향이 아닌 전송을 위한 UE들을 선택하는 것은 스케줄러의 임무이다. 이 스케줄링은 다른 발명 제출에 명시된다.
도 10은 실시예에 따른 매시브 MIMO 네트워크 노드에서 수행되는 방법의 단계들을 예시하는 흐름도를 도시한다. MIMO 네트워크 노드는 WiFi 액세스 포인트들 및 그것들과 통신하는 UE들과 같은, 네트워크 액세스 노드들과 자신 사이의 비인가 대역 내의 채널들을 추정한다. 그것은 채널 조건들을 나타내는 전용 파일럿 신호들을 사용하여 이것을 행할 수 있거나, 노드들에 의해 출력된 다른 파일럿 신호들로부터 채널들을 도출할 수 있거나, 노드 주위의 세그먼트들에서 이들 디바이스들로부터의 신호 레벨들을 검출함으로써 채널들을 추정할 수 있다.
일단 채널들이 추정되면, 이들 채널들에 대한 빔들을 생성하기 위해 프리코딩이 수행되고 그리고 나서 모니터링 또는 대화 전 청취 단계 동안 이들 채널들 상에 널 신호 빔들이 제공된다.
만일 모니터링이 비인가 대역이 전송들을 위해 이용가능하다고 나타내면, 신호들은 이러한 신호들의 수신을 위해 적합한 장소들에 위치한 스케줄링된 UE들을 향하여 빔들로서 전송된다. 프리코딩 동작들은 네트워크 액세스 포인트들을 향하는 널 신호들이 여전히 제자리에 위치되어 있도록 한다. 액세스 포인트들과의 간섭을 낮게 유지하기 위해 신호들을 보내는 빔들이 널 빔들과 충분히 직교해야 하므로, 네트워크 액세스 포인트들과 동일한 방향에 위치한 사용자 장비는 전송된 신호들에 의해 서비스될 수 없다.
만일 대화 전 청취 단계가 신호를 검출하면, 네트워크 노드는 미리 결정된 시간 동안 백 오프하고 이 시간 동안 모니터링 또는 청취 단계 중에 취득된 채널을 나타내는 데이터를 사용하여 널들에 대한 프리코딩 및 채널 추정들을 업데이트한다. 그리고 나서 업데이트된 널들이 제자리에 위치된 채로 모니터링이 진행될 것이다.
이러한 방식으로 전송된 신호들과 널들 간에 충분한 공간적 직교성을 제공하기 위해 MIMO 기술들을 사용함으로써 동일한 비인가 주파수 대역에서 작동하는 노드들 사이의 개선된 공존을 가능하게 하는 방법이 제공된다.
본 기술분야의 통상의 기술자는 앞서 설명된 다양한 방법의 단계들이 프로그래밍된 컴퓨터들에 의해 수행될 수 있다는 것을 용이하게 인식할 것이다. 본 명세서에서, 일부 실시예들은 또한 머신 또는 컴퓨터 판독가능하고 명령어들의 머신 실행가능 또는 컴퓨터 실행가능 프로그램들을 인코딩하는 프로그램 저장 디바이스들, 예를 들어, 디지털 데이터 저장 매체를 커버하도록 의도되며, 상기 명령어들은 상기 앞서 설명된 방법들의 단계들의 일부 또는 전부를 수행한다. 프로그램 저장 디바이스들은 예를 들어, 디지털 메모리들, 자기 디스크들 및 자기 테이프들과 같은 자기 저장 매체, 하드 드라이브들, 또는 광 판독가능 디지털 데이터 저장 매체일 수 있다. 실시예들은 또한 앞서 설명된 방법들의 상기 단계들을 수행하도록 프로그래밍된 컴퓨터들을 커버하도록 의도된다.
"프로세서들" 또는 "로직"으로 라벨링된 임의의 기능 블록들을 포함하는, 도면들에 도시된 다양한 요소의 기능들은 적절한 소프트웨어와 연관하여 소프트웨어를 실행할 수 있는 하드웨어뿐만 아니라 전용 하드웨어의 사용을 통해 제공될 수 있다. 프로세서에 의해 제공될 때, 기능들은 단일 전용 프로세서, 단일 공유 프로세서, 또는 복수의 개별 프로세서에 의해 제공될 수 있으며, 이들 중 일부는 공유될 수 있다. 또한, 용어 "프로세서" 또는 "컨트롤러" 또는 "로직"의 명시적 사용은 소프트웨어를 실행할 수 있는 하드웨어를 배타적으로 지칭하는 것으로 해석되어서는 안 되며, 디지털 신호 프로세서(DSP) 하드웨어, 네트워크 프로세서, 주문형 집적 회로(Application Specific Integrated Circuit)(ASIC), 필드 프로그램가능 게이트 어레이(Field Programmable Gate Array)(FPGA), 소프트웨어를 저장하기 위한 판독 전용 메모리(Read Only Memory)(ROM), 랜덤 액세스 메모리(RAM), 및 비-휘발성 스토리지를 제한 없이 암시적으로 포함할 수 있다. 종래 및/또는 주문형의 다른 하드웨어가 또한 포함될 수 있다. 유사하게, 도면들에 도시되는 임의의 스위치들은 오로지 개념적이다. 이들의 기능은 프로그램 로직의 동작을 통해, 전용 로직을 통해, 프로그램 제어 및 전용 로직의 상호 작용을 통해, 또는 심지어 수동으로 수행될 수 있고, 정황으로부터 보다 구체적으로 이해되는 바와 같이 구현자에 의해 특정한 기술이 선택 가능하다.
본 명세서에서의 임의의 블록도들은 본 발명의 원리들을 구현하는 예시적인 회로의 개념적 관점들을 나타낸다는 점이 본 기술분야의 통상의 기술자들에 의해 이해되어야 한다. 유사하게, 임의의 흐름도들(flow charts, flow diagrams), 상태 전이도들, 의사 코드 등은 컴퓨터 판독가능 매체에서 실질적으로 표현될 수 있고 따라서 컴퓨터 또는 프로세서에 의해, 이러한 컴퓨터 또는 프로세서가 명시적으로 도시되든 아니든, 실행될 수 있는 다양한 프로세스들을 표현한다는 것이 이해될 것이다.
설명 및 도면들은 단지 본 발명의 원리들을 설명한다. 따라서 본 기술분야의 통상의 기술자들은 본 명세서에 명시적으로 설명되거나 도시되지는 않았지만, 본 발명의 원리들을 구현하고 그것의 사상 및 범위 내에 포함되는 다양한 배열들을 고안할 수 있다는 것이 이해될 것이다. 또한, 본 명세서에 나열된 모든 예들은 주로 본 발명의 원리들 및 기술을 발전시키는 데 발명자(들)에 의해 기여된 개념들을 독자가 이해하도록 돕기 위한 교육적 목적으로만 명백하게 의도되었으며, 그러한 구체적으로 나열된 예들 및 조건들에 제한되지 않는 것으로 해석되어야 한다. 또한, 본 발명의 원리들, 양태들 및 실시예들 및 그것의 특정 예들을 나열하는 본 명세서의 모든 언급들은 그것의 균등물들을 망라하는 것으로 의도된다.

Claims (15)

  1. 비인가 대역에서 신호들을 전송하도록 동작 가능한 다중 입력 다중 출력 네트워크 노드에서 수행되는 방법으로서,
    상기 비인가 대역에서 전송하도록 동작 가능한 적어도 하나의 액세스 네트워크 노드와 상기 다중 입력 다중 출력 네트워크 노드 사이에서 상기 비인가 대역 내의 적어도 하나의 채널을 추정하는 단계;
    상기 적어도 하나의 추정된 채널에 대해 널 신호 빔(null signal beam)을 생성하기 위해 필요한 프리코딩 동작들(precoding operations)을 결정하는 단계;
    상기 결정된 프리코딩 동작들을 사용하여 상기 비인가 대역을 모니터링하는 단계; 및
    상기 비인가 대역에 신호들이 없는 것으로 검출한 것에 응답하여: 상기 적어도 하나의 추정된 채널에서 상기 다중 입력 다중 출력 네트워크 노드에 의해 신호가 전송되지 않도록 상기 널 신호 빔이 제자리에 위치된 채로(with said null signal beam in place) 상기 비인가 대역에서 적어도 하나의 신호를 전송하는 단계
    를 포함하고, 상기 전송하는 단계는:
    미리 결정된 수의 빔들을 형성하기 위해 프리코딩 동작들을 수행하는 단계 - 상기 미리 결정된 수의 빔들은 상기 다중 입력 다중 출력 네트워크 노드의 이용가능한 자유도의 수 이하이고, 상기 빔들은 상기 액세스 네트워크 노드와 상기 다중 입력 다중 출력 네트워크 노드 사이의 상기 적어도 하나의 추정된 채널에 대응하는 상기 적어도 하나의 널 신호 빔 및 적어도 하나의 추가 빔을 포함함 -, 및 상기 적어도 하나의 추가 빔 상에서 신호들을 전송하고 상기 적어도 하나의 널 신호 빔 상에서 신호들을 전송하지 않는 단계를 포함하는, 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 비인가 대역이 액세스 네트워크 노드에 의해 사용되는 것을 검출한 것에 응답하여, 미리 결정된 시간 동안 상기 비인가 대역에서 신호들을 전송하지 않고, 상기 미리 결정된 시간 후에 상기 모니터링하는 단계를 다시 수행하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 모니터링하는 단계를 다시 수행하기 전에, 상기 모니터링 단계 동안 결정된 업데이트된 채널 정보를 사용하여 상기 프리코딩 동작들을 업데이트하는 단계를 포함하는, 방법.
  4. 삭제
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 추정하는 단계는 상기 적어도 하나의 액세스 네트워크 노드에 의해 전송된 적어도 하나의 파일럿 신호를 모니터링하는 단계를 포함하는, 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 적어도 하나의 파일럿 신호는 채널 정보를 포함하고 상기 다중 입력 다중 출력 네트워크 노드에 의한 수신 및 디코딩에 대해 구성되는 파일럿 신호를 포함하는, 방법.
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 추정하는 단계는 상기 다중 입력 다중 출력 네트워크 노드의 무선 커버리지 영역의 연속 세그먼트에 빔들을 형성함으로써 빔 스위핑을 수행하는 단계, 세그먼트들 내의 상기 적어도 하나의 액세스 네트워크 노드에 의해 전송된 신호들의 강도를 모니터링하는 단계, 및 상기 검출된 신호 강도가 미리 결정된 레벨보다 큰 세그먼트들에 대해, 상기 널 신호 빔이 상기 세그먼트들 내에 형성되도록 프리코딩 동작들을 수행하는 단계를 포함하는, 방법.
  8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 다중 입력 다중 출력 네트워크 노드는 인가 및 비인가 대역 모두에서 신호들을 전송하도록 동작 가능한, 방법.
  9. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 추정된 채널을 저장하는 단계, 상기 추정하는 단계를 주기적으로 반복하는 단계, 및 상기 적어도 하나의 추정된 채널에서 변화들을 검출하는 것에 응답하여, 상기 프리코딩 동작들을 업데이트하고 상기 업데이트된 추정된 채널을 저장하는 단계를 포함하는, 방법.
  10. 비인가 대역에서 신호들을 전송하도록 동작 가능한 다중 입력 다중 출력 네트워크 노드로서,
    다수의 안테나;
    상기 비인가 대역에서 전송하도록 동작 가능한 적어도 하나의 액세스 네트워크 노드와 상기 다중 입력 다중 출력 네트워크 노드 사이에서 상기 비인가 대역 내의 적어도 하나의 채널을 추정하도록 동작 가능한 추정 로직;
    널 신호 빔이 상기 적어도 하나의 추정된 채널에 대해 형성되도록 상기 다수의 안테나에 의해 출력된 신호들에 수행될 프리코딩 동작들을 생성하도록 동작 가능한 프리코딩 로직;
    상기 다수의 안테나에서 수신되고 상기 프리코딩 동작들이 수행된 상기 비인가 대역 내의 신호들을 모니터링하기 위한 신호 검출 로직;
    상기 다수의 안테나로부터 신호들을 생성하고 전송하기 위한 전송 로직; 및
    상기 신호 검출 로직이 상기 비인가 대역에 신호들이 없는 것으로 나타내는 것에 응답하여: 상기 적어도 하나의 추정된 채널에서 신호들이 전송되지 않도록 상기 널 신호 빔들이 제자리에 위치된 채로 상기 비인가 대역에서 신호들을 전송하도록 상기 전송 로직을 제어하도록 동작 가능한 제어 로직
    을 포함하고,
    상기 전송 로직은, 미리 결정된 수의 빔들을 형성하기 위해 프리코딩 동작들을 수행하도록 동작 가능하고, 상기 미리 결정된 수의 빔들은 상기 다중 입력 다중 출력 네트워크 노드의 이용가능한 자유도의 수 이하이고, 상기 빔들은 상기 액세스 네트워크 노드와 상기 다중 입력 다중 출력 네트워크 노드 사이의 상기 적어도 하나의 추정된 채널에 대응하는 상기 적어도 하나의 널 신호 빔 및 적어도 하나의 추가 빔을 포함하며, 상기 전송 로직은 상기 적어도 하나의 추가 빔 상에서 신호들을 전송하고 상기 적어도 하나의 널 신호 빔 상에서 신호들을 전송하지 않도록 동작 가능한, 다중 입력 다중 출력 네트워크 노드.
  11. 제10항에 있어서, 상기 제어 로직은 상기 신호 검출 로직이 상기 비인가 대역이 액세스 네트워크 노드에 의해 사용된다는 것을 나타내는 것에 응답하여: 미리 결정된 시간 동안 상기 비인가 대역에서 신호들을 전송하지 않도록 상기 전송 로직을 제어하고, 상기 미리 결정된 시간 후에 상기 모니터링을 다시 수행하도록 상기 신호 검출 로직을 제어하도록 동작 가능한, 다중 입력 다중 출력 네트워크 노드.
  12. 제11항에 있어서, 상기 제어 로직은 상기 모니터링을 다시 수행하도록 상기 신호 검출 로직을 제어하기 전에, 상기 모니터링 동안 결정된 업데이트된 채널 정보를 사용하여 상기 프리코딩 동작들을 업데이트하도록 상기 프리코딩 로직을 제어하도록 동작 가능한, 다중 입력 다중 출력 네트워크 노드.
  13. 제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 다중 입력 다중 출력 네트워크 노드 및 비인가 대역에서 신호들을 전송하도록 동작 가능한 액세스 네트워크 노드를 포함하는 시스템으로서, 상기 액세스 네트워크 노드는,
    상기 액세스 네트워크 노드에 의해 사용되는 채널을 나타내는 파일럿 신호를 생성하고 상기 파일럿 신호를 미리 결정된 시간 및 주파수에서 상기 다중 입력 다중 출력 네트워크 노드에 의해 디코딩 가능한 포맷으로 전송하도록 구성되는 회로를 포함하는, 시스템.
  14. 삭제
  15. 컴퓨터에 의해 실행될 때 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 방법을 수행하도록 동작 가능한, 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.
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