KR20070018969A - 3차원 제어 채널 빔을 형성하고 하이 볼륨 사용자 커버리지영역을 관리하는 무선 통신 방법 및 시스템 - Google Patents

3차원 제어 채널 빔을 형성하고 하이 볼륨 사용자 커버리지영역을 관리하는 무선 통신 방법 및 시스템 Download PDF

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Abstract

무선 통신 시스템 및 방법은 신호를 송신하고 수신하는 하나 이상의 3차원 제어 채널 빔을 생성하고 정형화한다. 각각의 3차원 커버리지 영역 및 빔 형성은 방위각 및 고도에서 3차원 빔의 보어 사이트 및 빔 폭을 조절하는데 사용되고 3차원 제어 채널 빔이 식별된다. 다른 실시예에서, 핫 존 또는 핫 스폿(즉, 지정된 하이-볼륨 사용자 커버리지 영역)에서의 변화는 하나 이상의 안테나를 갖는 네트워크 셀 기지국에 의해 관리된다. 기지국이 서비스하는 복수의 무선 송수신 유닛(WTRU)의 각각은 하나 이상의 빔 특징에 기초하여 형성된 빔을 이용한다. 커버리지 영역이 변경되면, 기지국은 기지국의 안테나에 집중되는 복귀 빔을 형성하도록 WTRU 중의 적어도 하나에게 그 빔 변경을 변경하도록 명령한다.

Description

3차원 제어 채널 빔을 형성하고 하이 볼륨 사용자 커버리지 영역을 관리하는 무선 통신 방법 및 시스템{WIRELESS COMMUNICATION METHOD AND SYSTEM FOR FORMING THREE-DIMENSIONAL CONTROL CHANNEL BEAMS AND MANAGING HIGH VOLUME USER COVERAGE AREAS}
본 발명은 무선 통신 시스템에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 3차원 제어 채널 빔을 형성하고 송신함으로써 밀집 커버리지 영역에 향상된 무선 서비스를 제공하기 위하여 방위각 및 고도 평면에서 스마트 안테나 빔 커버리지를 구현하는 것에 관한 것이다.
종래의 무선 통신 시스템은 통상 2개의 상태로 동작한다. 하나는 통신 수단의 초기 콘택 및 전체 진행 제어를 제공하는데 사용되는 공통 채널 상태이다. 다른 하나는 데이터가 교환되는 동안의 데이터 상태이다. 시스템들은 상이한 기능들을 가지며 상이한 커버리지, 용량, 유용성, 신뢰성 및 데이터 레이트 요구사항을 갖는다. 이들 특징 중의 하나 이상에 대한 개선이 필요하다.
2004년 8월 31일 제출되고 발명의 명칭이 "System For Efficiently Covering A Sectorized Cell Utilizing Beam Forming And Sweeping"인 Goldberg 등의 미국 특허 제6,785,559호는 제어 채널 커버리지를 제공하는 효과적인 수단을 개시하며, 참고로 여기에 기재된다.
섹터링은 개별 셀 사이트로부터 별개의 커버리지 영역을 제공하기 위한 공지된 기술이며 공지된 "스마트 안테나(smart antenna)" 기술로 달성될 수 있다. 스마트 안테나 방법은 안테나의 방사 패턴을 동적으로 변경하여 안테나의 지형학적 커버리지에 초점을 맞춘 빔을 형성한다.
빔 형성은 섹터의 방향 및 폭이 조절될 수 있다는 점에서 섹터링을 향상시킨 것이다. 이 기술들은 1) 셀 내에 배치된 무선 송수신 유닛(WTRU) 및 셀간의 간섭을 감소시키고, 2) 수신기와 송신기 사이의 범위를 증가시키고, 3) WTRU를 배치하기 위하여 채용된다. WTRU의 위치가 공지되면 이들 기술이 통상 WTRU의 전용 채널에 적용된다.
WTRU의 위치를 알리기 전에, 공통 채널은 모든 WTRU가 수신할 수 있는 정보를 방송한다. 이 정보는 정적 섹터에서 전송될 수 있지만 가변 빔에는 전송되지 않는다. 적절한 빔이 전용 데이터 교환에 사용되는 지를 결정하는데 추가의 단계가 요구된다는 점에서 이 방법은 효과적이지 않다. 또한, 빔은 일반적으로 넓은 커버리지 영역을 제공할 만큼 충분히 커야 하며, 이것은 송신기로부터 거리가 멀어질수록 전력이 낮다는 것을 의미한다. 이 경우, 더 높은 전력, 더 긴 심볼 시간 및/또는 더 강한 인코딩 방식을 사용하여 동일 범위를 커버해야 한다.
종래의 방식을 사용한 공통 채널 커버리지가 도 1에 기지국(BS)에 의해 생성된 4개의 넓은 중첩 빔으로서 도시되어 있다. 이것은 셀 사이트에 재사용 정도를 제공하면서 전방향 커버리지를 제공한다. 또한 각 섹터가 고유의 식별자를 전송하 도록 함으로써 전송중의 하나를 검출하는 WTRU (WTRU1, WTRU2)의 대략적 방향성 정도를 제공한다.
도 2를 참조하면, BS와 몇개의 WTRU(UE3, UE4)간의 다운링크 전용 빔이 도시되어 있다. 도 1 및 2의 BS로부터의 동일 전력 및 다른 모든 속성이 동일하다고 가정하면, 도 2에 도시된 WTRU(WTRU3 및 WTRU4)는 도 1에 도시된 WTRU(WTRU1, WTRU2)보다 기지국으로부터 멀리 있을 수 있다. 대안으로, 커버리지 영역은 에러 정정 코딩을 증가시키고 및/또는 심볼 레이트를 감소시킴으로써 거의 동일하게 될 수 있다. 이러한 방법중의 하나는 데이터 전송률을 감소시킨다. 이것은 또한 BS의 수신기 업링크 빔 패턴에 적용되고 커버리지 및 옵션에 대한 동일한 코멘트가 WTRU로부터 BS로의 데이터에 적용된다.
종래 기술에서, BS 또는 WTRU의 범위는 일반적으로 높은 전력, 낮은 심볼 레이트, 에러 정정 코딩 및 시간, 주파수 또는 공간의 변화의 결합에 의해 증가한다. 그러나, 이들 방법은 최적화된 동작이 부족하다는 결과를 초래한다. 또한, 커버리지가 정렬되는 방식에서 공통 및 전용 통신 채널간의 미스매칭이 존재한다.
도 3을 참조하면, 점선은 BS로부터 방사되는 공통 채널 빔(B)의 가능한 위치(P1 내지 Pn)를 나타낸다. 특정한 기간에서, 빔(B)은 실선으로 표시된 위치 P1에만 존재한다. 화살표는 빔(B)의 시간 시퀀스를 나타낸다. 화살표는 빔(B)의 시간 시퀀스를 나타낸다. 이 도면에서, 시계방향 회전이 필수적인 것은 아니지만, 빔(B)은 위치P1, P2, 및 Pn의 시계방향으로 순차적으로 이동한다.
시스템은 위치(P1 내지 Pn)의 각각에서 빔(B)을 식별하기 위하여 제공된다. 빔(B)을 식별하기 위한 제1실시예에서는, 빔(B)이 위치(P1 내지 Pn)의 각각에서 고유한 식별자를 전송한다. 예를 들어, 위치(P1 내지 Pn)의 각각에 대하여, 제1위치(P1)에서는 제1식별자(I1)가 전송되고, 제2위치(P2)에서는 제1식별자(I2)가 전송된다. 빔(B)이 연속적으로 스위프(sweep)되면, 상이한 식별자(I1 내지 Im)가 회전의 정도(미리 설정된 정도)에 따라 발생될 수 있다.
빔(B)의 위치(P1 내지 Pn)를 식별하기 위한 다른 종래 방법은 WTRU가 BS로 반환하는 식별자의 유형으로서 시간 마크를 사용하는 것이다. BS로의 시간 마크(또는 식별자)를 반환하는 것은 빔(B)이 WTRU에 의해 검출되었다는 것을 BS에 알린다는 것이다. 그 기간동안, BS는 WTRU와 통신할 수 있는 빔의 위치(P1 내지 Pn)를 안다. 그러나, 반사 때문에, 이것은 반드시 BS로부터의 WTRU의 방향은 아니라는 것에 주의해야 한다.
빔의 위치(P1 내지 Pn)를 식별하기 위한 다른 종래의 방법은 시간 동기를 사용하는 것이다. 빔(B)이 공지된 시간 마크로 위치지정되고 상관된다. 이것을 달성하는 방법은 WTRU 및 BS가 위성 위치 확인 시스템(GPS), NIST(National Institute of Standards and Technology) 인터넷 시간 또는 라디오 시간 방송(WWV) 또는 적절한 동기가 유지된 로컬 클록 등의 동일한 시간 기준에 액세스하도록 하는 것이다.
빔(B)의 위치(P1 내지 Pn)를 식별하기 위한 다른 종래의 방법은 WTRU와 BS가 인프라스트럭쳐 전송으로부터 들어오는 타이밍 마크에 동기하는 것이다. WTRU는 BS를 식별하는 빔 전송을 검출할 수 있지만, 반드시 각각의 빔(B)의 위치(P1 내지 Pn)를 검출하는 것은 아니다. WTRU가 BS에 빔이 검출된 시간 팩터를 보고함으로써, BS는 WTRU가 어떤 빔(B)을 참조하였는지를 결정할 수 있다. 이 실시예의 이점은 공통 채널 전송이 빔(B)의 위치(P1 내지 Pn)를 식별하는데 추가의 데이터를 필요로 하지 않는다는 점이다.
빔(B)의 위치(P1 내지 Pn)를 식별하기 위한 또다른 종래의 방법은 WTRU내에 GPS 수신기를 병합하는 것이다. WTRU는 위도 및 경도에 의해 지리학적 위치를 결정하여 이 정보를 BS에게 보고할 수 있다. BS는 이 정보를 사용하여 빔의 방향, 빔 폭 및 전력을 정밀하게 발생할 수 있다. 이 방법의 다른 이점은 필요하면 사용자가 WTRU를 위치시킬 수 있는 WTRU의 정밀 위치를 얻을 수 있다는 것이다.
도 4를 참조하면, 위치 패턴은 시스템 관리자가 원하는대로 맞춰질 수 있다. 이 방법에서, BS는 특정 영역에서 WTRU의 예측 밀도와 일관된 패턴으로 빔(B)을 위치시킬 수 있다. 예를 들어, 작은 WTRU를 갖는 넓은 빔(W1, W2, W3)이 위치(P1, P2, P3)에 각각 배치되고 많은 WTRU를 갖는 좀 더 좁은 빔(N4, N5, N6)이 위치(P4, P5, P6)에 각각 배치된다. 이것은 밀집 영역에서 더 좁은 전용 빔(B)이 생성되도록 하고 초기 통신을 확립하기 위한 공통 채널의 업링크 및 다운링크를 위한 용량을 증가시 킨다.
빔 폭의 조작은 바람직하게 실시간으로 수행된다. 그러나, 통신의 조건 및 애플리케이션의 특성은 빔위치(P1 내지 Pn)의 적절한 수 및 그 관련된 빔 폭 패턴을 결정한다. 형성된 빔 패턴은 다른 빔으로의 과도한 핸드오프없이 빔으로 들어가거나 빔으로부터 벗어나는 WTRU의 수가 조절될 수 있도록 충분히 넓어야 한다. 정적 장치는 좁은 빔에 의해 서비스될 수 있다. 예를 들어, 신속하게 이동하는 차는 트래픽 흐름에 수직인 좁은 빔에 의해 효과적으로 서비스될 수 없지만, 이동 방향에 평행한 좁은 빔에 의해 서비스될 수 있다. 좁은 수직 빔은 단문 서비스에 적합하고 전화 통화와 같은 음성 서비스에는 적합하지 않다.
다른 빔 폭을 사용하는 다른 이점은 영역내의 WTRU의 이동 특성이다. 도 5를 참조하면, 빌딩(BL)(주로 천천히 이동하는 도보 장치(WTRUs)를 갖는 영역을 나타냄)이 도시되고 고속도로(H)(주로 빠르게 이동하는 장치(WTRUf)를 갖는 영역을 나타냄)가 도시된다. 저속 장치(WTRUs)는 통신 기간동안 이동하는 좁은 빔(N1 내지 N3)에 의해 서비스될 수 있다. 고속 장치(WTRUf)는 통신을 지원하기 위하여 좀 더 넓은 빔(W1 내지 W3)를 필요로 한다.
빔 폭 정형화는 또한 하나의 빔(B)으로부터 다른 빔으로의 WTRU의 핸드오버의 주파수를 감소시킨다. 핸드오버가 발생하는 동안 두 개의 독립적인 통신 링크가 유지되기 때문에, 핸드오버는 일반적인 통신보다 더 많은 시스템 리소스의 사용을 필요로 한다. 또한, 음성 통신이 핸드오버와 관련된 레이턴시(latency) 기간을 적게 허용하기 때문에 빔의 핸드오버는 피해야 한다.
데이터 서비스는 볼륨 및 패킷 사이즈에 의존한다. 작은 패킷은 문제없이 전송될 수 있지만, 많은 수의 핸드오버를 필요로 하는 큰 패킷은 과도한 대역폭을 이용할 수 있다. 이것은 링크가 핸드오버후에 재확립되려고 할때 발생할 수 있다. 대역폭은 또한 신뢰성있는 전송을 수행하기 위하여 동일 데이터가 다수 전송될 때 소모될 수 있다.
다운링크 공통 채널 통신후에 종종 업링크 전송이 수행된다. BS의 전송 패턴을 앎으로써, WTRU는 적절한 시간을 결정하여 그 업링크 전송을 수행한다. 필요한 타이밍을 수행하기 위하여, 공지된 고정 또는 방송 시간 관계가 사용된다. 고정 관계의 경우, WTRU는 공통 타이밍 클록을 사용한다. WTRU는 전송하기 전에 BS가 WTRU의 섹터에 대하여 빔을 형성한 소정 시간까지 기다린다. 방송의 경우, BS는 그 업링크 신호를 송신하는 때를 WTRU에 알린다. 업링크와 다운링크 빔 형성은 중첩되거나 중첩되지 않을 수 있다. 전송에 응답하는 장치가 동일한 타임 슬롯이 발생하도록 하는 전체 안테나 빔 형성 타이밍 주기 기다리는 데 필요한 것보다 작은 시간에 응답할 수 있도록 중첩을 피하는 것이 종종 유리하다.
코드 분할 다중 액세스(CDMA)와 다른 무선(RF) 프로토콜은 임의의 형태의 시분할을 이용한다는 것에 유의해야 한다. 이러한 유형의 시간적 인프라스트럭처에 응답할 때, 빔 섹터링과 프로토콜의 타임 슬롯이 관련된다. 다른 슬롯 알로하(slotted Aloha) 등의 비시간 종속 RF 프로토콜은 섹터링을 포함할 수 있다.
종래의 방법은 순차적인 방법으로 BS 주변의 빔(B)을 "스위핑"하는 것이다. 많은 예에서, 이것은 일반적으로 방법을 구현하는 가장 편리한 방법이다. 그러나, 다양한 위치를 나타내는 다른 방법이 있다. 예를 들어, 소정의 영역에 더 많은 커버리지를 갖는 것이 바람직할 수 있다. 이것은 정해진 위치의 순서로 빔을 발생시킬 수 있다. 예를 들어, 7개의 위치가 있는 경우(1 내지 7), (1, 2, 3, 4, 2, 5, 6, 2, 7, 1) 의 순서가 사용될 수 있다. 이것은 다른 위치보다 더 자주 빔 위치 번호 2에 의해 커버된 영역을 갖지만, 동일한 휴지 시간을 갖는다. 영역 내에서 더 긴 휴지 시간을 갖는 것이 바람직하다. 예를 들어, 순서(1, 2, 3, 4, 4, 5, 6, 7, 1)에는 빔 위치 번호 4가 2 주기동안 일정하게 유지된다. 임의의 적절한 시퀀스는 보증된 상황의 분석으로서 이용되거나 변경될 수 있다.
마찬가지로, 빔 위치를 회전 패턴으로 제한할 필요 없다. 빔 위치는 통신 시스템의 동작을 충족시키는 임의의 순서로 발생될 수 있다. 예를 들어, 각 4분면이 하나 이상의 빔(B)에 의해 커버되도록 시간에 따라 빔(B)을 분배한 패턴이, PS에 더 근접하고 하나 이상의 빔 위치에 의해 커버되는 WTRU에 유용하다.
모든 RF 전송과 유사하게, RF 신호는 패러데이(Faraday) 타입의 장해물(예를 들어, 접지된 금속 루프(roof))가 있으면 RF 신호는 물리적 지점에서 정지한다. 통상 신호가 사라지고, 경계는 전송의 피크치로부터 임의의 정의된 감쇠값이다. 본 발명의 응용에 적절한 커버리지를 제공하기 위하여, 인접한 빔 위치가 어느 정도 중첩하는 것이 바람직하다. 중첩은 송신 및 수신 안테나를 더 가깝게 할 수 있다. 인프라스트럭쳐 안테나 사이트에 근접하는 임의의 WTRU는 다른 위치의 많은 빔(B) 을 통해 통신할 수 있다. 그러므로, 필요하면, 몇 개의 빔 위치를 통해 통신할 수 있는 장치는 다수의 위치를 이용하여 더 높은 데이터 레이트를 달성할 수 있다. 그러나, 더 먼 장치들은 빔을 발하는 순간을 통해 통신할 수 있고 더 높은 데이터 레이트를 얻기 위해서는 더 긴 휴지 시간 등의 다른 기술을 필요로 한다.
무선 통신의 현재 기술이 네트워크 용량의 팽창 및 커버리지의 향상을 통해 WTRU에 의해 허용되는 간섭을 감소시키는데 성공적이지만, WTRU의 개선이 더 요구된다.
스마트 안테나는 개선된 다중경로 관리, 시스템 용량 및 완강성(roubustness)을 포함하는 무선 시스템의 주요한 몇 가지 이점을 시스템 섭동(perturbation)에 제공한다. 스마트 안테나는 빔 형성 기술을 이용하여 무선 통신 시스템에서 간섭을 줄이고 다중 경로의 다이버시티를 개선한다.
고정 빔 형성, 스위칭된 빔 형성, 및 적응적 빔 형성 등의 스마트 안테나에 대한 몇가지 빔 형성 선택이 존재한다. 도 6은 적응적 빔 형성을 이용하는 종래의 무선 스마트 안테나의 일예를 제공한다. 스마트 안테나를 사용하는 주요 이점중의 하나는 간섭을 감소시키는 것이다.
셀룰러 환경에서 지원하는 이동성 때문에, 스마트 안테나에 의해 사용되는 기술은 가입자를 적절히 트랙킹할 수 없고 따라서 시스템 성능을 저하시키고 무선 통신 시스템에 의해 수행될 필요가 있는 관리 태스크의 수를 증가시킨다. 또한, 시스템에 공존하는 "핫 스폿"에 대한 요구가 도 7에 도시된 바와 같이 증가하고, 도 8d에 도시한 바와 같이, 동일한 "핫 스폿"내의 각각의 가입자가 상이한 서비스 품 질(QoS; quality of service) 요구를 가질 수 있다.
복수의 핫 스폿이 전통적인 스마트 안테나를 사용하는 동일한 무선 통신 시스템에 공존하면, 실질적인 양의 인접 빔 형성은 서로 지리학적으로 인접한 사용자들에게 할당되어야 한다. 따라서, 스마트 안테나의 성능이 저하될 수 있다.
동일한 시간에 동일한 핫 스폿에 다수의 사용자가 위치하고 각각의 사용자가 상이한 QoS 요구를 가지면, 상이한 QoS 요구를 충족시키기 위하여 동일한 핫 스폿에 위치하는 사용자들간의 상호 간섭을 일으키지 않고 종래의 스마트 안테나가 빔 형성을 할당 또는 재할당하는 것이 어렵다.
종래의 무선 통신 시스템에서, 스마트 안테나는 셀룰러 커버리지 영역에 섹터를 형성하는데 사용된다. 도 9에 도시한 바와 같이, 섹터(S1, S2, S3, S4)는 기지국으로부터 연장하는 커버리지 영역(900) 내의 각도 슬라이스이다.
종래의 무선 통신 시스템에서, 위치 서비스는 현재 방위각 정보를 이용한다. 예를 들어, 신호가 수평 방향으로부터 들어오는 위치에 관한 정보가 검출되고 보고된다. 이 정보는 스마트 안테나 구성으로부터 추출되고 보고 위치에서 사용될 수 있다. 종래의 무선 시스템은 위치를 더 정밀하게 식별하기 위하여 고도 정보(즉, 신호가 수직방향으로 들어오는 위치)를 사용한다.
핫 존 및 핫 스폿은 사용자 및 데이터 사용이 집중된 무선 시스템의 위치이다. 종래의 무선 시스템은 스마트 안테나를 사용하여 그 방향으로 빔을 형성하고 송신함으로써 핫 존 및 핫 스폿을 지원한다. 이들 핫 존 및 핫 스폿은 스마트 안테나가 지원하는 영역의 각도 슬라이스로서 정의된다. 따라서, 도 10에 도시된 바와 같이, 핫 존과 핫 스폿은 수평 방향의 관점에서 표현된다.
종래의 무선 통신 시스템에서, 수직 빔 각도에 대한 임의의 조절없이 적절한 방향으로 그들의 신호를 전송함으로써 서로 통신하는 스마트 안테나가 갖추어진 네트워크 노드가 있다. 그러므로, 전송은 공간의 각도 슬라이스에서 전송되고 다른 노드에 도달하여 다른 노드와 간섭할 수 있다.
상술한 종래의 무선 통신 시스템은 많은 경우 차선의 구현인 제어 채널 빔을 조절하기 위한 방위각으로 제한된다.
본 발명은 하나 이상의 3차원 제어 채널 빔을 제공함으로써 하나 이상의 기지국 및 하나 이상의 WTRU 사이의 통신을 송신 및 수신하는 무선 통신 시스템 및 방법에 관한 것이다. 시스템은 하나 이상의 3차원 제어 채널 빔을 생성하고 정형화하는 수단; 상기 하나 이상의 3차원 제어 채널 빔 내에서 신호를 송신하고 수신하는 안테나; 특정 커버리지 영역을 커버하기 위하여 상기 하나 이상의 3차원 제어 채널 빔을 전송하는 수단 - 빔 형성은 방위각 및 고도에 있어서 상기 하나 이상의 3차원 제어 채널 빔의 보어 사이트(bore sight) 및 빔 폭을 조절하는데 사용됨 -; 및 상기 하나 이상의 3차원 제어 채널 빔을 식별하는 수단을 포함한다.
안테나는 통신을 수신 및 송신한다. 상기 생성하고 정형화하는 수단은 상기 하나 이상의 3차원 제어 채널 빔을 넓은 폭으로부터 좁은 폭으로의 복수의 선택가능한 폭 중의 하나로 정형화한다. 커버리지 영역은 셀의 하나 이상의 섹터와 일치한다. 셀의 섹터는 상이한 사이즈를 가지며, 생성하고 정형화하는 수단은 3차원 제어 채널 빔을 정형화하여 셀의 섹터를 커버하고, 섹터는 식별하는 수단에 의해 식별된다.
생성하고 정형화하는 수단은 복수의 3차원 제어 채널 빔을 정형화하고, 전송하는 수단은 방위각 및 고도에 있어서 소정의 연속적인 순서로 정형화된 3차원 제어 채널 빔을 선택적으로 전송한다.
생성하고 정형화하는 수단은 복수의 3차원 제어 채널 빔을 정형화하고, 전송하는 수단은 방위각 및 고도에 있어서 소정의 불연속적인 순서로 상기 정형화된 3차원 제어 채널 빔을 선택적으로 전송한다.
불연속적인 순서는 전송하는 수단이 방위각 및 고도 중의 하나보다 더 빈번히 방위각 및 고도 중의 다른 하나를 향하여 빔을 선택적으로 전송하도록 한다.
불연속적인 순서는 전송하는 수단이 방위각 및 고도 중의 하나보다 더 긴 기간 동안 방위각 및 고도 중의 다른 하나를 향하여 빔을 선택적으로 전송하도록 한다.
3차원 제어 채널 빔을 식별하는 수단은 3차원 제어 채널 빔을 위한 고유 식별자를 제공하는 수단을 포함한다.
3차원 제어 채널 빔을 식별하는 수단은 WTRU에 시간 마크를 송신하는 수단을 포함하고, WTRU는 WTRU에 의해 검출된 수신된 시간 마크의 표시를 상기 기지국에 반환한다.
3차원 제어 채널 빔을 식별하는 수단은 WTRU 및 상기 기지국에 의해 액세스되는 시간 기준을 포함한다. WTRU의 위치를 제공하기 위한 위치 보고 회로를 더 포함할 수 있고, 기지국은 WTRU에 대한 하나 이상의 빔 방향을 식별하기 위하여 상기 위치를 사용한다.
다른 실시예에서, 본 발명은 하나 이상의 지정된 하이-볼륨 사용자 커버리지 영역에서의 변화를 보상하기 위한 무선 통신 시스템 및 방법에 관한 것이다. 시스템은 기지국; 및 하나 이상의 빔 특성에 기초하여 형성된 3차원 제어 채널 빔을 사용하여 기지국과 통신하는 복수의 송수신 유닛(WTRU)을 포함한다. 기지국은 하나 이상의 안테나를 갖는다. 기지국은 안테나를 사용하여 WTRU의 사용자를 서비스하는 하나 이상의 하이-볼륨 사용자 커버리지 영역에 송신 및 수신 리소스를 집중시킨다. 기지국은 커버리지 영역을 변경하고, WTRU 중의 적어도 하나에게 빔 특성을 변경하여 커버리지 영역의 변화를 보상하라는 명령을 전달한다. 하나 이상의 WTRU는 명령에 기초하여 상기 기지국의 안테나에 집중된 복귀 빔을 형성한다. 빔 특성은 빔 차원, 전력 레벨, 데이터 레이트 및 인코딩 중의 적어도 하나를 포함할 수 있다.
다른 실시예에서, 본 발명은 상이한 서비스 품질(QoS) 요구사항을 갖는 복수의 무선 송수신 유닛(WTRU)을 서비스하는 하나 이상의 커버리지 영역을 향하여 전송되는 복수의 3차원 제어 채널 빔을 형성함으로써, 하나 이상의 기지국 및 복수의 WTRU간의 통신을 송신하고 수신하는 하이브리드 빔 형성 안테나 시스템 및 방법에 관한 것이다. 시스템은 복수의 3차원 제어 채널 빔의 빔 폭을 생성하고 조절하는 수단; 하나 이상의 3차원 제어 채널 빔 내에서 신호를 송신하고 수신하는 안테나; 빔 형성 세트 B={B1, B2, ... BN}에서 복수의 빔 형성 유형을 정의하는 수단 - 상기 빔 형성 폭은 Bk>Bl이고, k<l인 경우 각각의 WTRU는 상기 빔 형성 세트 B 내의 상기 빔 형성 유형 중의 하나에 할당됨 -; Ci로서 빔 형성 클러스터를 정의하는 수단 - i는 각각의 클러스터를 식별하고 모든 클러스터는 하나 이상의 WTRU를 가짐 -; 및 "
Figure 112006087612802-PCT00001
"로서 시스템 내의 총 전력 제한(P)을 정의하는 수단 - (i) 상기 시스템에 진입하는 새로운 WTRU(i)에 대하여, qi=QoS(i), gi=위치(i) 및 mi=이동도(i)이고, (ii) gi∈Cj, qi≤γ 및 ｜mi-mj｜≤δ이면(γ는 QoS의 임계값이고, δ는 클러스터(j)에서의 이동도 델타 임계값이다), WTRU(i)가 클러스터(j)에 할당되도록 QoS 및 이동도는 WTRU의 QoS, 위치 및 이동도의 함수임 - 을 포함한다.
다른 실시예에서, 본 발명은 핫 존 및 핫 스폿(즉, 지정된 하이-볼륨 사용자 커버리지 영역)을 관리하는 방법 및 장치에 관한 것이다. 네트워크 셀의 기지국이 서비스하는 복수의 WTRU의 각각은 하나 이상의 빔 특성에 기초하여 형성된 빔을 이용한다. 기지국은 하나 이상의 안테나를 사용하여 하나 이상의 하이-볼륨 사용자 커버리지 영역에 송신 및 수신 리소스를 집중시켜 WTRU를 지원한다. 기지국이 커버리지 영역을 변경하면, 기지국은 WTRU에게 커버리지 영역의 변화를 보상하라는 명령을 전달한다. WTRU는 상기 기지국의 안테나에 집중된 복귀 빔을 형성한다. 빔 특성은 빔 차원, 전력 레벨, 데이터 레이트 및 인코딩 중의 적어도 하나를 포함할 수 있다.
다른 실시예에서, 스마트 안테나는 방위각 및 고도 정보를 포함하는 긴급 위치 정보를 보고하기 위하여, 신호의 소스와 결합된 정보를 위치시키고 제공하는데 사용된다.
다른 실시예에서, 핫 존과 핫 스폿은 스마트 안테나로부터 이용가능한 수평 및 수직 위치 정보를 사용함으로써 관리된다.
다른 실시예에서, 메쉬 타입 네트워크의 네트워크 노드는 수평 각도 정보에 더하여 스마트 안테나로부터의 수직 빔 각도 정보를 이용함으로써, 다른 노드로 신호를 더 정밀하게 송신하고 간섭을 줄일 수 있다.
본 발명은 첨부된 도면과 결합한 다음의 설명으로부터 더 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 4개의 넓은 이차원 중첩 빔을 갖는 프라이머리 스테이션과 몇개의 WTRU간의 종래의 공통 채널 커버리지 방식을 나타내는 도면.
도 2는 전용 빔을 사용하는 프라이머리 스테이션 및 몇개의 WTRU간의 이차원 다운링크 전용 빔의 종래의 방식을 나타내는 도면.
도 3은 프라이머리 스테이션으로부터 방출되는 이차원 공통 채널 빔을 회전시키는 종래의 방식을 나타내는 도면.
도 4는 WTRU의 공지된 불균일한 분배를 위한 종래의 이차원 빔 구성을 나타내는 도면.
도 5는 트래픽 유형에 대하여 조절되는 빔 폭을 갖는 종래의 이차원 빔 구성을 나타내는 도면.
도 6은 적응적 빔 형성을 사용하는 예시적인 종래의 무선 스마트 안테나 통신 시스템을 나타내는 도면.
도 7은 종래의 무선 통신 시스템에 공존하는 복수의 핫 스폿(hot-spot)을 나타내는 도면.
도 8은 종래의 무선 통신 시스템의 동일한 핫 스폿 내의 다른 QoS 요구를 갖는 가입자를 나타내는 도면.
도 9는 기지국으로부터 확장된 커버리지 영역 내의 종래의 스마트 안테나에 의해 생성된 섹터를 나타내는 도면.
도 10은 수평 방향의 핫 존을 정의하는 종래의 스마트 안테나를 나타내는 도면.
도 11은 본 발명에 따른 각도 슬라이스 및 거리에 의해 정의된 커버리지 영역 내의 섹터를 나타내는 도면.
도 12는 본 발명에 따른 수평 및 수직 방향의 핫 존을 정의하는 스마트 안테나를 나타내는 도면.
도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 무선 송수신 유닛의 관점으로부터의 핫 스폿 관리를 나타내는 도면.
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따라 중첩을 통해 전체 커버리지를 제공하는 빔의 일예를 나타내는 도면.
도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 하이브리드 빔 형성 안테나 시스템에 의해 형성된 복수의 클러스터의 빔형성 할당의 예를 나타내는 도면.
이하, 용어 "WTRU"는 제한되지는 않지만 사용자 장치(UE), 이동국, 고정 또는 이동 가입자 장치, 페이저 또는 무선 환경에서 동작할 수 있는 다른 유형의 장치를 포함한다.
이하에서 참조되는 용어 "기지국"은 제한되지는 않지만 노드-B, 사이트 제어기, 액세스 포인트(AP) 또는 무선 환경의 임의의 다른 유형의 인터페이스 장치를 포함한다.
본 발명은 무선 통신 시스템, WTRU 및 기지국에 적용될 수 있다. 본 발명의 특징은 집적 회로(IC)에 포함되거나 다수의 상호접속 컴포넌트를 포함하는 회로에 구성될 수 있다.
일 실시예에서, 스마트 안테나로부터 이용가능한 수직빔 각도 정보는 섹터화 및 셀 계획에 사용된다. 도 9에 도시된 섹터(S1, S2, S3, S4)와 달리, 수평 각도 정보에 더하여 수직 빔 각도 정보를 포함시킴으로써 간섭을 감소시키고 셀 계획을 돕도록 섹터가 셀룰러 커버리지 영역에 생성된다. 이 방법으로, 도 11에 도시된 섹터(S1A, S2A, S3A, S4A, S5A, S6A, S7A)에 도시된 바와 같이, 섹터가 기지국으로부터의 특정 영역 또는 그 내에 지정된다. 이것은 섹터화에 다른 차원을 부가하고 사용자의 관리 및 간섭이 더 효과적으로 되도록 하여, 더 높은 용량 및 낮은 전력 소비를 발생시킨다.
다른 실시예에서, 스마트 안테나 처리의 일부로서 이용가능한 고도 정보는 긴급 위치 검출/보고에 사용된다. 본 발명에 따르면, 가입자의 위치는 신호의 수평 방향 뿐만 아니라 수직 위치에 의해 결정된다. 사용자의 위치는 2차원 맵이라기보다는 3차원 공간에서 결정된다. 위치를 식별하기 위하여 수직 방향으로부터 도착하는 신호를 고려하여, 더 정밀한 측정이 수행된다. 이 고도 정보는 위치 정보의 일부로서 사용되고 보고될 스마트 안테나의 구성으로부터 추출될 수 있다. 이 유형의 정밀 위치 정보는 긴급 상황에 있을 수 있는 사용자가 빌딩의 특정 층 또는 지하에 있거나 돌들에 갇혀 있는 경우에 특히 중요하다.
스마트 안테나는 신호가 도착하는 각도를 인식하고 이 정보를 이용하여 더 나은 송신 신호를 목표로 하거나 위치 검출을 돕는다. 어떠한 경우에도, 종래의 시스템에서는 방위각(수평 위치) 정보만이 사용된다. 또한 스마트 안테나가 고도(수직 위치)를 인식할 수 있다. 사용자의 신호원의 정확한 수평 및 수직 위치를 추출하는 것이 중요할 경우, 예를 들어, 사용자가 빌딩의 특정 층에 있는 경우가 있다. 이 유형의 정보는 종종 조난된 사용자를 돕는 긴급 상황에 매우 중요하다. 스마트 안테나로부터의 수평 및 수직 위치 정보는 위치 정보를 검출하고 보고하는데 사용된다.
다른 실시예에서, 본 발명은 도 8에 도시된 바와 같이 스마트 안테나로부터 이용가능한 수평 및 수직 위치 정보를 사용하는 핫 존 및 핫 스폿의 정의, 식별, 및 관리를 제공한다. 스마트 안테나로부터 이용가능한 수직 위치 정보는 슬라이스보다 커버리지의 작은 영역만큼 더 정밀한 방식으로 핫 스폿 및 존을 정의하는데 사용된다.
스마트 안테나는 수신된 신호의 도달각을 검출하고 보고할 수 있다. 기술의 현재 상태에서, 빔의 수평 방향이 검출되어 가입자의 위치를 결정하거나 다른 방향으로 적절한 빔을 형성하는데 사용된다. 이 정보는 또한 커버리지 영역 내의 핫 스폿 및 핫 존을 정의하는데 사용되어 사용자가 집중된 영역에 적절한 리소스가 제공되도록 할 수 있다. 이 방법에 의해, 핫 존은 스마트 안테나가 지원하는 영역에서 각도 슬라이스로서 정의된다.
빔의 수평 위치에 더하여, 스마트 안테나는 빔의 수직 위치를 검출할 수 있다. 이 추가된 정보 및 수직 범위로 신호를 전송하는 능력은 좀더 정밀하게 핫 존 및 핫 스폿을 정의하는데 유용하다. 따라서, 수직각(위치) 정보는 핫 스폿 및 존을 정의하고 지원하고 관리하기 위하여 수평각 정보와 함께 사용된다.
다른 실시예에서, 스마트 안테나로부터 이용가능한 수직 빔 각도 정보는 메쉬 타입 네트워크 내의 노드간의 링크를 확립하고 유지하는데 사용된다. 메쉬 타입 네트워크에서, 각각의 노드는 하나 이상의 다른 노드와 접속하고 정보를 서로 전달한다. 다른 노드에 대한 과도한 간섭을 생성하지 않도록 통신 링크를 확립하는 것이 바람직하다. 결과적으로, 다른 노드 및 사용자에 대한 간섭이 감소하고 네트워크의 전체 전력이 감소될 것이다.
메쉬 타입 네트워크에서, 노드는 동적으로 변하는 트래픽 패턴으로 서로 통신한다. 각각의 노드는 동시에 하나 이상의 노드와 접속하고 접속된 노드들은 시간에 따라 변할 수 있다. 이런 환경에서, 간섭량을 줄여 전체 전력 소비를 감소시키 는 것이 중요하다. 노드에는 수평 및 수직 빔 각도를 사용하여 하나의 노드로부터 다른 노드로 전송되는 빔을 형성하는 스마트 안테나가 갖추어져 있다. 수직 빔 각도 정보의 부재시, 노드간의 전송은 커버리지의 각도 슬라이스에서 연장되고 다른 노드와 간섭한다. 수직 각도 정보를 사용하는 것은 좀 더 정밀하게 빔을 위치결정할 수 있고 전체 전력 소비를 감소시킨다.
도 12에 도시한 바와 같이, 스마트 안테나(1200)를 갖는 네트워크 셀은 수평 및 수직 공간에서 정의된 핫 스폿 영역(1210) 상의 송신 및 수신 빔(1205)에 집중된다. 이 핫 스폿 영역(1210)은 고밀도 WTRU를 가지며, 그 중의 일부는 구조를 통과하기 위하여 더 높은 데이터 레이트 또는 충분한 신호 밀도를 필요로 할 수 있다.
도 13에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 WTRU(1300)는, 인프라스트럭쳐 안테나에 전력이 집중되도록 방위각 및 고도에 형성되는 패턴으로, 입력 신호의 방향을 자동으로 검출할 수 있고 인프라스트럭쳐(1200)로의 복귀 빔(1305)을 형성하도록 복잡한 처리 능력을 갖는다. 이 빔은 RF 신호의 수신 및 송신을 위하여 사용된다. 이러한 빔의 사용은 개선된 커버리지, 용량 및 데이터 레이트의 바람직한 이점을 유도하는 통신 링크의 신호를 개선한다. WTRU(1300)는 또한 배터리 공급 및/또는 열발산 제한 장치에 매우 중요한 송신 전력을 적게 필요로 하기 때문에 바람직하다.
WTRU의 처리 필요성을 감소시키거나 빔 형성이 근접한 이상 상태에 매우 신속하게 도달하도록 하기 위하여, 인프라스트럭쳐는 상세한 정보를 WTRU에 전송하여 빔형성이 동작하도록 할 수 있다. 이 정보는 빔 차원(폭 및 높이), 전력 레벨 및 방위각 및 고도에 대한 각도 정보를 포함할 수 있다. WTRU가 인프타스트럭쳐 및 지구의 방위를 알면, 모든 각도 정보가 그 빔의 방위를 맞추는데 사용될 수 있다. 그러나, 덜 복잡한 장치가 고도 정보가 유용하다는 것을 알거나 추정할 수 있다(예를 들어, 컴퓨터에는 수직 방향으로 안테나가 제공된다). WTRU는 사용가능한 초기 링크를 지원하는 정보의 서브세트를 사용할 수 있고 인프라스트럭쳐로부터의 측정 및/또는 피드백이 유도하는 각도, 차원 및 전력으로 빔을 조절한다.
WTRU는 링크가 종료된 후에 인프라스트럭쳐와의 통신에 대한 정보를 유지할 수 있다. WTRU가 이동하지 않거나 다른 접속이 요구될 때 이동이 검출되면, 이 정보는 초기 링크를 찾는데 사용될 수 있다. 그러나, 종래의 정보가 접속에 부적합하게 되면서 인프라스트럭쳐가 핫 스폿 커버리지를 수정할 수 있다. 그러면, WTRU는 넓은 콘택 방법으로 되돌아갈 수 있다.
기존 링크동안, 인프라스트럭쳐는 핫 스폿 커버리지를 변경할 필요가 있는지를 확인할 수 있다. 점심시간, 업무의 시작 또는 종료, 또는 다른 트리거는 그들의 배치에 상당한 변화를 일으킬 수 있다. 따라서, WTRU는 그 변화를 보상하기 위하여 빔 특성을 변경하도록 지시될 수 있다. 변화는 다른 변화, 데이터 레이트, 인코딩 특성 등에 비례하여 빔 차원을 강화하거나 느슨하게 하고 전력 레벨을 변경할 수 있다.
수평 및 수직 방향으로 셀 사이트로 수신 및 송신하는 WTRU의 능력은 매크로 다이버시티로 연장될 수 있다. 이 경우, WTRU는 빔을 형성하여 동시에 둘 이상의 셀 사이트로 전송할 수 있다. 상술한 바와 같이, 이들 빔의 수직 및 수평 방향은 WTRU에 의해 결정되거나 기지국으로부터 WTRU로 전송될 수 있다. 시스템의 나머지부분에 생성된 간섭의 양이 감소되는 이점이 있다. 시분할 듀플렉스(TDD) 시스템의 특수한 경우에, 이 방법은 WTRU 대 WTRU 간섭 문제를 극복한다.
무선 근거리 통신망(WLAN)에 WTRU 스마트 안테나 개념을 적용하는 것이 특히 유용할 수 있다. 많은 WLAN 응용에서, 액세스 포인트(AP)는 하나의 주파수 대역에서 동작하고 근접한 AP가 동일한 주파수 대역에서 동작하는 것은 특별한 것이 아니다. 이러한 상황에서, 하나의 AP와 통신하는 WTRU는 다른 AP에 극심한 간섭을 생성할 수 있다. WTRU에 스마트 안테나를 사용함으로써, 이 간섭은 실질적으로 감소될 수 있다. AP가 반드시 동일한 수직 위치에 설치될 필요는 없으므로, WTRU가 신호를 수평 및 수직 방향으로 전송하는 능력은 특히 중요하다.
WLAN은 또한 종종 빌딩 내에 배치된다. 층 영역 내의 배치는 층 내의 고도 조절을 위한 많은 여유를 허용할 수 없지만 배치된 유닛의 위 또는 아래의 층의 존재는 고도를 사용하게 하고, 임의의 경우, 개재된 빌딩 구조를 관통할 필요가 있다. 모든 가능성을 처리하기 위하여 제어가능한 구형의 빔을 갖는 안테나 구조를 생성하기 어려우므로, WTRU 및 그 안테나 구조 또는 주요 전자제품으로부터의 개별 안테나 구조가 원하는 영역의 커버리지를 허용하도록 다양한 방향으로 배치될 수 있다. WTRU는 또한 필요한 커버리지를 제공하기 위하여 다수의 안테나 구조가 부착 또는 배치될 수 있다.
도 14는 빔 커버리지가 방위각 및 고도에서의 보어 사이트(bore sight) 및 빔 폭에 있어서의 조절로 빔 형성을 이용하는 일 실시예를 나타낸다. 도면은 지구 표면을 나타낸다. 다양한 형상의 외곽선은 표면에서의 각 빔으로부터의 공칭 커버리지이다. 공칭 커버리지는 기지국에 의해 지원되는 전체 영역이다. 액티브 빔 커버리지는 지원되는 기존 영역이다. 보류 중인(pending) 빔 커버리지는 지원될 다음 영역이다. 다양한 타원형상은 빔의 공칭 커버리지 영역이다.
도 14는 통신의 제어 및 데이터 위상에 적용될 수 있다. 커버리지가 정적이거나 스위핑되는지는 수행될 기능에 의존한다. 일반적으로, 제어는 좀 더 일시적인 반면에 데이터는 좀 더 정적이다. 데이터는 또한 이용가능한 주파수 리소스의 공간 재사용을 지원하는데 동시에 사용되는 다수 빔을 요구할 것이다.
도 14는 단지 설명을 위한 것이다. 각각의 빔에 대한 실제 커버리지 영역은 매우 불규칙할 것이다. 각각의 빔에 대한 유효 커버리지 영역은 실제로 인프라스트럭쳐 사이트 및 개별 사용자 장치에서의 수신기 및 송신기 특성에 의해 결정된다. 인코딩, 간섭, 확산, 날씨 및 RF 통신에 영향을 주는 다른 공지된 것은 커버리지 영역에서의 주기적인 변화에 영향을 준다.
도 14는 평면 상의 신호 윤곽을 나타낸다. 실제 상황에서, 표면은 종종 평면이 아니다. 대신에, 지구 표면 부근이 아닌 신호 윤곽은 영역에 대립되는 것으로서 커버리지 볼륨의 정의기(definer)이다. 빌딩 등의 구조를 관통하기 위하여, 구조에 대한 빔 초점 또는 구조에 상당히 확산되는 초점이 요구될 것이다.
"맨하탄 구역(Manhattan distributions)"이라 종종 불리우는 빌딩 밀집 영역 등의 높은 확산 환경에서, 빔으로부터의 커버리지는 실제로 많은 불연속 커버리지 볼륨을 가질 수 있다.
종래의 무선 통신 시스템에 따르면, 다양한 빔이 넘버링될 수 있다. 방위각 버전을 위한 다양한 시퀀싱 기술이 3차원 조절된 빔 및 그 볼륨 커버리지에 적용될 수 있다. 빔의 전력 윤곽을 조절하는 것 외에, 심볼 타이밍 조절이 성능을 개선하는데 사용될 수 있다. 이것은 빔 중첩 볼륨 및 지면 레벨 영역에서 매우 중요하다.
본 발명은 기간내에 단일 빔을 발생시키는 것을 설명하지만, 좀 더 복잡한 구현은 다수의 영역을 커버하는 다수의 빔을 발생시킬 수 있다. 첫번째 이점은 좀 더 적절한 시기에 모든 커버리지를 제공하는 능력이다. 일반적으로 다수의 빔은 그들의 커버리지 볼륨을 중첩할 수 있지만, 다수의 빔이 그렇게 하지 않도록 빔을 발생시키는 것이 유리하다. 이 이점은 커버리지 볼륨간의 간섭을 줄인다. 제어 및 데이터 통신은 빔 커버리지를 스위핑하고 다수의 빔에 의한 동시의 커버리지의 존재를 변경하는 것으로부터 이점을 얻는다. 제어는 더 적은 빔 및 더 신속한 스위핑을 위하여 수행되지만, 데이터는, 더 느리게 스위핑되고 및 커버리지 내에서 실질적으로 정적인 더 많은 빔에 의해 지원된다.
본 개시물은 지구의 수직 및 수평 방향과 관련된 방위각 및 고도에 대하여 설명하지만, 본 발명은 기준 평면에서의 회전에 적용될 수 있음을 인식해야 한다.
바람직하지만, 평면이 완전히 서로 직교할 필요는 없다. 다른 실시예에서, 하이브리드 스마트 안테나 시스템은 적응적 스마트 안테나 및 고정 빔형성 구성의 이점을 결합한다. 하이브리드 빔이 구성되고 배치된다. 적응적 능력을 갖는 빔은 WTRU를 트랙킹하고 고정된 레이아웃을 갖는 빔은 넓은 서비스 영역을 커버한다. 또 한, 다른 사이즈 또는 빔 폭을 갖는 빔은 안테나 시스템에 공존하여 방위각 및 고도에서의 상이한 그룹 사이즈 또는 각도 분리의 WTRU(즉, 사용자)의 클러스터를 트랙킹하거나 핫 스폿을 커버하는 등의 개선된 서비스를 제공한다. 빔은 WTRU에 빔을 할당 및/또는 재할당하여 시스템 용량을 증가시킴으로써 관리되고, 종래의 스마트 안테나 시스템보다 더 효과적으로 간섭을 감소시키고 더 나은 QoS를 제공한다.
일 실시예에서, 본 발명은 상이한 QoS 요구사항을 갖는 복수의 WTRU에 의해 사용되는 하나 이상의 핫 스폿에 전송되는 복수의 3차원 제어 채널 빔을 형성하는 하이브리드 빔 형성 시스템에 스마트 안테나 및 고정 빔 형성의 이점을 결합한다. 빔은 상이한 빔 형성 특성을 가지며 상이한 클러스터를 커버한다. 예를 들어, 빔은 고정 빔, 트랙킹(즉, 적응), 및 이동하는 WTRU를 트랙킹하는 능력을 갖는 빔, 및 상이한 사이즈, 또는 정적 또는 동적인 WTRU의 클러스터를 커버하는 방위각 및 고도에서의 다양한 빔 폭을 갖는 좁은 빔을 포함할 수 있다. 하이브리드 시스템은 속도, 방위각 및 고도에 있어서의 활동 범위, QoS 등의 다양한 특성을 갖는 WTRU를 지원할 수 있다.
예를 들어, 스마트 안테나는 고속 WTRU의 트랙을 놓칠 수 있다. 따라서, 시스템은 WTRU에 더 넓은 커버리지를 갖는 고정 빔을 할당할 수 있다. 대안으로, 높은 QoS가 요구되는 경우, WTRU에 고정 빔보다는 오히려 트랙킹 빔이 할당될 수 있다.
빔 형성 유형 세트 B={B1, B2, ... Bn}로서 지정된 복수의 WTRU를 포함하는 하나의 무선 통신 시스템에 몇 개의 유형의 빔 형성이 존재하는 것으로 가정한다. 빔 형성 유형은 주로 빔 폭, 전력, 커버리지, 방위각 및 고도 등에 의해 특징화될 수 있다. 다른 특성은 또한 고정된 빔 형성, 스위칭된 빔 형성 또는 적응적 빔 형성 등의 빔형성 유형을 정의하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 하나의 빔 형성 유형은 큰 커버리지 및 더 높은 전력을 갖는 더 넓은 고정 빔일 수 있다. 또다른 빔 형성 유형은 더 낮은 전력, 방위각 및 고도에 있어서의 좁은 커버리지 및 이동성 트랙킹 능력을 갖는 적응적인 좁은 빔일 수 있다.
빔 형성 폭이 Bk>Bl이고 k<l인 경우 각 WTRU가 빔 형성 유형 세트 B 내의 빔 형성 유형 중의 하나에 할당되는 것으로 가정한다. 무선 통신 시스템에서, 빔 형성 클러스터는 Ci로 정의되고, 여기서, i는 각각의 클러스터를 식별하고, 모든 클러스터는 하나 이상의 WTRU를 갖는다. 빔 형성 클러스터는 주로 WTRU의 지형, 위치, 방위각 및 고도에 의해 특징화된다. 예를 들면, 핫 스폿은 빔 형성 클러스터를 형성할 수 있다. 엘리베이터로 WTRU를 운반하는 사람의 그룹은 동일한 빔 형성 클러스터로 분류될 수 있다.
빔 형성 클러스터는 병합 또는 분할될 수 있다. 2개의 빔 형성 클러스터가 하나로 병합되거나 하나의 빔 형성 클러스터가 두개로 분할될 수 있다. WTRU의 특성 외에, WTRU는 빔 형성의 하나로 분류될 수 있다. 요구된 서비스 외에, WTRU는는 빔 형성 유형 중의 적어도 하나에 할당될 수 있다. 빔 형성 클러스터 및 빔 형성 유형으로의 WTRU의 할당 및 재할당은 시스템 성능을 최적화한다.
시스템의 총 전력 제한이 만족되면, WTRU는 빔 형성 클러스터 및 빔 형성 유형에 할당 또는 재할당될 수 있다. 상이한 빔 형성 유형 및 빔 형성 클러스터에서의 WTRU에 할당된 총 전력은 시스템의 허용가능한 총 전력을 초과하지 않을 수 있다. 하나의 셀룰러 시스템의 총 전력 제한은 수학식 1에 의해 정의된다.
Figure 112006087612802-PCT00002
각 WTRU에 대한 빔 형성 유형 할당은 다음의 알고리즘으로 수행된다. 새로운 시스템에 진입하는 WTRU(i)에 대하여, qi=QoS(i), gi=위치(i) 및 mi=이동도(i)를 취한다. WTRU가 가까우면, 빔 형성 클러스터 및 그 속도는 방위각 및 고도에서의 동일한 방향으로 이동하는 WTRU의 클러스터의 속도와 거의 동일하다. WTRU가 빔 형성 클러스터에 포함된다(즉, gi∈Cj 및 ｜mi-mj｜≤δ이면, WTRU(i)를 클러스터(j)에 할당한다). δ는 클러스터(j)에서의 이동도 델타 임계값이다. γ는 QoS 임계값을 나타낸다. qi>γ이면, WTRU(i)는 높은 QoS를 요구하는 빔 형성 유형에 할당된다. 반면에, qi<γ이면, WTRU(i)는 낮은 QoS를 요구하는 빔 형성 유형에 할당된다. QoS 임계값은 다수 값을 가지거나 QoS는 상이한 레벨의 QoS 요구를 정의하기 위하여 다수의 임계값을 가질 수 있다. 예를 들어, qi>γ이면, 좁은 빔 폭이 할당된다(즉, 더 높은 Bk∈B).
WTRU가 고속으로 이동하면, 더 넓은 빔이 할당된다. 더 넓은 빔으로의 고속 장치의 할당은 고속으로 WTRU의 트랙킹을 놓치는 것을 피하고 데이터 전송의 오버헤드를 증가시키는 태스크를 달성하기 위하여 대량의 신호를 요구하는 많은 핸드오버를 피하는 이점을 갖는다. mi>σ(σ는 속도 임계값)이면, 더 넓은 빔 폭을 할당하고, WTRU가 빔의 방향에 수직으로 이동하면, (더 낮은 Bk∈B이다). 빔의 방향에 평행하게 WTRU가 고속으로 이동하면 더 넓은 빔이 할당되지 않을 수 있다.
시스템은 빔의 적당한 빔 폭을 결정하기 위하여 다수의 속도 임계값을 가질 수 있고, 시스템은 상이한 빔 폭 및 빔 형성 유형의 빔을 가질 수 있다. 빔을 추가하거나 빔 형성 유형을 재할당할 때, 총 전력은 전력 제한보다 작을 것이다. 시스템의 전력 제한이 위배되면, WTRU는 할당될 수 없거나 모든 WTRU의 전력이 시스템의 허용가능한 총 전력을 초과하지 않도록 요구된 더 낮은 전력을 갖는 빔 형성 유형으로 재할당되어야 한다.
WTRU(i∈Cj)는 QoS, 이동도 변화, 위치 변화 또는 빔 형성 클러스터 또는 빔 형성 유형의 재할당을 트리거하는 다른 요소 등에 의해 상이한 빔 형성 유형 Bk∈B 또는 상이한 클러스터(Cj)에 재할당될 수 있다. 도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 하이브리드 빔 형성 안테나 시스템에 의해 형성된 복수의 클러스터의 빔 형성 할당 예의 스냅 쇼트이다.
도 15는 상이한 빔 폭을 갖는 상이한 빔 형성 유형을 채용하고 상이한 빔 형 성 클러스터를 커버하는 예시적인 하이브리드 빔 형성 시스템에 의해 형성된 복수의 3차원 채널 빔을 나타낸다. 각각의 3차원 제어 채널 빔은 빔 형성 유형의 하나에 속하고 복수의 빔 형성 클러스터 중의 하나를 커버하는데 사용된다.
도 15에 도시된 제1빔은 좁은 빔 폭을 갖는 빔 형성 유형(3)을 사용하고 90도의 방향으로 빔 형성 클러스터(1)를 커버하는데 사용된다. 빔 형성 클러스터(1)의 이동도때문에, 빔 형성 클러스터(1)는 그 위치를 (시계방향으로 10도) 변경시킨다. 또한, 빔 형성 클러스터는 또한 임의의 새로운 WTRU를 수용하고 따라서 빔 형성 클러스터(4)가 된다. 제1빔은 트랙킹 빔으로서의 역할을 수행하여 빔 형성 클러스터(4)(빔 형성 클러스터(1))를 커버하도록 조정되지만, 여전히 빔 형성 유형(3)(트랙킹 능력을 갖는 적응적 좁은 빔 형성 유형)을 사용한다.
도 15에 도시된 제2빔은 0도의 방향으로 집중된 중간 빔 폭을 갖는 빔 형성 유형(2)을 사용하며 빔 형성 클러스터(2)를 커버한다.
도 15에 도시된 제3빔은 180도의 방향으로 집중된 중간 빔 폭을 갖는 빔 형성 유형(2)을 사용하며 빔 형성 클러스터(3)를 커버한다.
도 15에 도시된 제4빔은 0도의 방향으로 집중된 (빔 형성 유형(2)보다 넓은) 넓은 빔 폭을 갖는 빔 형성 유형(1)을 사용하고 빔 형성 클러스터(5)를 커버한다.
본 발명은 바람직한 실시예의 관점에서 설명하였지만, 이하의 청구범위에 기재된 본 발명의 범위 내의 다른 변형도 용이하게 이루어질 수 있다.

Claims (72)

  1. 하나 이상의 3차원 제어 채널 빔을 제공함으로써 하나 이상의 기지국 및 하나 이상의 송수신 유닛(WTRU)간의 통신을 송신하고 수신하는 무선 통신 시스템에 있어서,
    (a) 상기 하나 이상의 3차원 제어 채널 빔을 생성하고 정형화(shaping)하는 수단;
    (b) 상기 하나 이상의 3차원 제어 채널 빔 내에서 신호를 송신하고 수신하는 안테나;
    (c) 특정 커버리지 영역을 커버하기 위하여 상기 하나 이상의 3차원 제어 채널 빔을 전송(directing)하는 수단 - 빔 형성은 방위각 및 고도에 있어서 상기 하나 이상의 3차원 제어 채널 빔의 보어 사이트(bore sight) 및 빔 폭을 조절하는데 사용됨 -; 및
    (d) 상기 하나 이상의 3차원 제어 채널 빔을 식별하는 수단
    을 포함하는 무선 통신 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 안테나는 통신을 수신하는 무선 통신 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 안테나는 통신을 송신하는 무선 통신 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 생성하고 정형화하는 수단은 상기 하나 이상의 3차원 제어 채널 빔을 넓은 폭으로부터 좁은 폭으로의 복수의 선택가능한 폭 중의 하나로 정형화하는 무선 통신 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 상기 커버리지 영역은 셀의 하나 이상의 섹터와 일치하는 무선 통신 시스템.
  6. 제5항에 있어서, 상기 셀의 섹터는 상이한 사이즈를 가지며, 상기 생성하고 정형화하는 수단은 상기 3차원 제어 채널 빔을 정형화하여 셀의 섹터를 커버하고, 상기 섹터는 식별하는 수단에 의해 식별되는 무선 통신 시스템.
  7. 제1항에 있어서, 상기 생성하고 정형화하는 수단은 복수의 3차원 제어 채널 빔을 정형화하고, 상기 전송하는 수단은 방위각 및 고도에 있어서 소정의 연속적인 순서로 상기 정형화된 3차원 제어 채널 빔을 선택적으로 전송하는 무선 통신 시스템.
  8. 제1항에 있어서, 상기 생성하고 정형화하는 수단은 복수의 3차원 제어 채널 빔을 정형화하고, 상기 전송하는 수단은 방위각 및 고도에 있어서 소정의 불연속적인 순서로 상기 정형화된 3차원 제어 채널 빔을 선택적으로 전송하는 무선 통신 시스템.
  9. 제8항에 있어서, 상기 불연속적인 순서는 상기 전송하는 수단이 방위각 및 고도 중의 하나보다 빈번하게 방위각 및 고도 중의 다른 하나를 향하여 상기 빔을 선택적으로 전송하도록 하는 무선 통신 시스템.
  10. 제8항에 있어서, 상기 불연속적인 순서는 상기 전송하는 수단이 방위각 및 고도 중의 하나보다 긴 기간 동안 방위각 및 고도 중의 다른 하나를 향하여 상기 빔을 선택적으로 전송하도록 하는 무선 통신 시스템.
  11. 제1항에 있어서, 상기 3차원 제어 채널 빔을 식별하는 수단은 상기 3차원 제어 채널 빔을 위한 고유 식별자를 제공하는 수단을 포함하는 무선 통신 시스템.
  12. 제1항에 있어서, 상기 3차원 제어 채널 빔을 식별하는 수단은 상기 WTRU에 시간 마크를 송신하는 수단을 포함하고, 상기 WTRU는 WTRU에 의해 검출된 수신된 시간 마크의 표시를 상기 기지국에 반환하는 무선 통신 시스템.
  13. 제1항에 있어서, 상기 3차원 제어 채널 빔을 식별하는 수단은 상기 WTRU 및 상기 기지국에 의해 액세스되는 시간 기준을 포함하는 무선 통신 시스템.
  14. 제1항에 있어서, 상기 WTRU의 위치(position location)를 제공하기 위한 위 치 보고 회로를 더 포함하고, 상기 기지국은 상기 WTRU에 대한 하나 이상의 빔 방향을 식별하기 위하여 상기 위치를 사용하는 무선 통신 시스템.
  15. 하나 이상의 3차원 제어 채널 빔을 제공함으로써 하나 이상의 기지국 및 하나 이상의 송수신 유닛(WTRU)간의 통신을 송신하고 수신하는 무선 통신 시스템에서,
    (a) 상기 하나 이상의 3차원 제어 채널 빔을 생성하고 정형화하는 단계;
    (b) 상기 하나 이상의 3차원 제어 채널 빔 내에서 신호를 송신하고 수신하는 단계;
    (c) 특정 커버리지 영역을 커버하기 위하여 상기 하나 이상의 3차원 제어 채널 빔을 전송하는 단계 - 빔 형성은 방위각 및 고도에 있어서 상기 하나 이상의 3차원 제어 채널 빔의 보어 사이트(bore sight) 및 빔 폭을 조절하는데 사용됨 -; 및
    (d) 상기 하나 이상의 3차원 제어 채널 빔을 식별하는 단계
    를 포함하는 방법.
  16. 제15항에 있어서, 상기 (a) 단계는 상기 하나 이상의 3차원 제어 채널 빔을 넓은 폭으로부터 좁은 폭으로의 복수의 선택가능한 폭 중의 하나로 정형화하는 단계를 더 포함하는 방법.
  17. 제15항에 있어서, 상기 커버리지 영역은 셀의 하나 이상의 섹터와 일치하는 방법.
  18. 제15항에 있어서, 상기 셀의 섹터는 상이한 사이즈를 갖는 방법.
  19. 제18항에 있어서, 상기 (a) 단계는 상기 셀의 섹터를 커버하기 위하여 상기 3차원 제어 채널 빔을 정형화하는 단계를 더 포함하는 방법.
  20. 제18항에 있어서, 상기 (d) 단계는 상기 섹터를 식별하는 단계를 더 포함하는 방법.
  21. 제15항에 있어서, 복수의 3차원 제어 채널 빔이 생성되고 정형화되며 방위각 및 고도에 있어서 소정의 연속적인 순서로 전송되는 방법.
  22. 제15항에 있어서, 복수의 3차원 제어 채널 빔이 생성되고 정형화되며 방위각 및 고도에 있어서 소정의 불연속적인 순서로 전송되는 방법.
  23. 제22항에 있어서, 상기 불연속적인 순서는 상기 3차원 제어 채널 빔이 방위각 및 고도 중의 하나보다 더 빈번히 방위각 및 고도 중의 다른 하나를 향하여 선택적으로 전송되도록 하는 방법.
  24. 제22항에 있어서, 상기 불연속적인 순서는 상기 3차원 제어 채널 빔이 방위각 및 고도 중의 하나보다 더 긴 기간 동안 방위각 및 고도 중의 다른 하나를 향하여 선택적으로 전송되도록 하는 방법.
  25. 제15항에 있어서, 상기 (d) 단계는 상기 3차원 제어 채널 빔에 대한 고유 식별자를 제공하는 단계를 더 포함하는 방법.
  26. 제15항에 있어서, 상기 (d) 단계는,
    (d1) 상기 WTRU에 시간 마크를 송신함으로써 상기 3차원 제어 채널 빔을 식별하는 단계; 및
    (d2) 상기 WTRU가 상기 시간 마크를 수신하고 상기 WTRU에 의해 검출된 수신된 시간 마크의 표시를 상기 기지국으로 반환하는 단계
    를 더 포함하는 방법.
  27. 제15항에 있어서, 상기 (d) 단계는 상기 WTRU 및 상기 기지국에 의해 액세스되는 시간 기준을 제공하는 단계를 더 포함하는 방법.
  28. 제15항에 있어서, 상기 WTRU의 위치를 제공하는 단계를 더 포함하고, 상기 기지국은 상기 WTRU에 대한 하나 이상의 빔 방향을 식별하기 위하여 상기 위치를 사용하는 방법.
  29. 하나 이상의 빔 특성에 기초하여 형성된 3차원 제어 채널 빔을 사용하여 하나 이상의 안테나를 포함하는 기지국과 통신하는 복수의 송수신 유닛(WTRU)을 포함하는 무선 통신 시스템에서, 상기 기지국이 서비스하는 하나 이상의 지정된 하이-볼륨 사용자 커버리지 영역에서의 변화를 보상하는 방법에 있어서,
    (a) 상기 기지국이 상기 안테나를 사용하여 상기 WTRU의 사용자를 서비스하는 하나 이상의 하이-볼륨 사용자 커버리지 영역에 송신 및 수신 리소스를 집중시키는 단계;
    (b) 상기 기지국이 상기 커버리지 영역을 변경하는 단계;
    (c) 상기 기지국이 상기 WTRU 중의 적어도 하나에게 빔 특성을 변경하여 상기 커버리지 영역의 변화를 보상하라는 명령을 전달하는 단계;
    (d) 상기 하나 이상의 WTRU가 상기 명령에 기초하여 상기 기지국의 안테나에 집중된 복귀 빔을 형성하는 단계
    를 포함하는 하이-볼륨 사용자 커버리지 영역에서의 변화 보상 방법.
  30. 제29항에 있어서, 상기 빔 특성은 빔 차원, 전력 레벨, 데이터 레이트 및 인코딩 중의 적어도 하나를 포함하는 하이-볼륨 사용자 커버리지 영역에서의 변화 보상 방법.
  31. 하나 이상의 지정된 하이-볼륨 사용자 커버리지 영역에서의 변화를 보상하는 무선 통신 시스템에 있어서,
    (a) 기지국; 및
    (b) 하나 이상의 빔 특성에 기초하여 형성된 3차원 제어 채널 빔을 사용하여 상기 기지국과 통신하는 복수의 송수신 유닛(WTRU) - 상기 기지국은 하나 이상의 안테나를 가짐 -,
    을 포함하고,
    (i) 상기 기지국은 상기 안테나를 사용하여 상기 WTRU의 사용자를 서비스하는 하나 이상의 하이-볼륨 사용자 커버리지 영역에 송신 및 수신 리소스를 집중시키고;
    (ii) 상기 기지국은 상기 커버리지 영역을 변경하고;
    (iii) 상기 기지국은 상기 WTRU 중의 적어도 하나에게 빔 특성을 변경하여 상기 커버리지 영역의 변화를 보상하라는 명령을 전달하고;
    (iv) 상기 하나 이상의 WTRU는 상기 명령에 기초하여 상기 기지국의 안테나에 집중된 복귀 빔을 형성하는 무선 통신 시스템.
  32. 제31항에 있어서, 상기 빔 특성은 빔 차원, 전력 레벨, 데이터 레이트 및 인코딩 중의 적어도 하나를 포함하는 무선 통신 시스템.
  33. 상이한 서비스 품질(QoS) 요구사항을 갖는 복수의 무선 송수신 유닛(WTRU)을 서비스하는 하나 이상의 커버리지 영역을 향하여 전송되는 복수의 3차원 제어 채널 빔을 형성함으로써, 하나 이상의 기지국 및 복수의 WTRU간의 통신을 송신하고 수신하는 하이브리드 빔 형성 안테나 시스템에 있어서,
    (a) 상기 복수의 3차원 제어 채널 빔의 빔 폭을 생성하고 조절하는 수단;
    (b) 상기 하나 이상의 3차원 제어 채널 빔 내에서 신호를 송신하고 수신하는 안테나;
    (c) 빔 형성 세트 B={B1, B2, ... BN}에서 복수의 빔 형성 유형을 정의하는 수단 - 상기 빔 형성 폭은 Bk>Bl이고, k<l 인 경우, 각각의 WTRU는 상기 빔 형성 세트 B 내의 상기 빔 형성 유형 중의 하나에 할당됨 -;
    (d) Ci로서 빔 형성 클러스터를 정의하는 수단 - i는 각각의 클러스터를 식별하고 모든 클러스터는 하나 이상의 WTRU를 가짐 -; 및
    (e) "
    Figure 112006087612802-PCT00003
    "로서 시스템 내의 총 전력 제한(P)을 정의하는 수단 - (i) 상기 시스템에 진입하는 새로운 WTRU(i)에 대하여, qi=QoS(i), gi=위치(i) 및 mi=이동도(i)이고, (ii) gi∈Cj, qi≤γ 및 ｜mi-mj｜≤δ이면(γ는 QoS의 임계값이고, δ는 클러스터(j)에서의 이동도 델타 임계값이다), WTRU(i)가 클러스터(j)에 할당되도록 QoS 및 이동도는 WTRU의 QoS, 위치 및 이동도의 함수임 -
    을 포함하는 하이브리드 빔 형성 안테나 시스템.
  34. 상이한 서비스 품질(QoS) 요구사항을 갖는 복수의 무선 송수신 유닛(WTRU)을 서비스하는 하나 이상의 커버리지 영역을 향하여 전송되는 복수의 3차원 제어 채널 빔을 형성함으로써, 하나 이상의 기지국 및 복수의 WTRU간의 통신을 송신하고 수신하는 하이브리드 빔 형성 안테나 시스템에서,
    (a) 상기 복수의 3차원 제어 채널 빔의 빔 폭을 생성하고 조절하는 단계;
    (b) 상기 하나 이상의 3차원 제어 채널 빔 내에서 신호를 송신하고 수신하는단계;
    (c) 빔 형성 세트 B={B1, B2, ... BN}에서 복수의 빔 형성 유형을 정의하는 단계 - 상기 빔 형성 폭은 Bk>Bl이고, k<l인 경우, 각각의 WTRU는 상기 빔 형성 세트 B 내의 상기 빔 형성 유형 중의 하나에 할당됨 -;
    (d) Ci로서 빔 형성 클러스터를 정의하는 단계 - i는 각각의 클러스터를 식별하고 모든 클러스터는 하나 이상의 WTRU를 가짐 -; 및
    (e) "
    Figure 112006087612802-PCT00004
    "로서 시스템 내의 총 전력 제한(P)을 정의하는 단계 - (i) 상기 시스템에 진입하는 새로운 WTRU(i)에 대하여, qi=QoS(i), gi=위치(i) 및 mi=이동도(i)이고, (ii) gi∈Cj, qi≤γ 및 ｜mi-mj｜≤δ이면(γ는 QoS의 임계값이고, δ는 클러스터(j)에서의 이동도 델타 임계값이다), WTRU(i)가 클러스 터(j)에 할당되도록 QoS 및 이동도는 WTRU의 QoS, 위치 및 이동도의 함수임 -
    를 포함하는 방법.
  35. 상이한 서비스 품질(QoS)을 갖는 복수의 WTRU와 통신하는 하나 이상의 기지국을 포함하는 무선 통신 시스템에 있어서,
    상기 하나 이상의 기지국은 WTRU를 서비스하는 하나 이상의 커버리지 영역을 향하여 전송되는 복수의 3차원 제어 채널 빔을 형성하고, 상기 하나 이상의 기지국은 각각의 WTRU의 QoS 요구사항에 기초하여 특정 유형의 빔을 상기 WTRU의 각각에 할당하고 복수의 빔 형성 클러스터의 적어도 하나에 상기 WTRU의 각각을 할당하는 무선 통신 시스템.
  36. 제35항에 있어서, 상기 특정 유형의 빔은 빔 폭, 전력, 커버리지, 방위각 및 고도 중의 적어도 하나에 의해 특성화되는 무선 통신 시스템.
  37. 제36항에 있어서, 상기 특정 유형의 빔은 고정된 빔, 스위칭된 빔 및 적응적 빔 중의 하나인 무선 통신 시스템.
  38. 제36항에 있어서, 상기 커버리지 특성은 큰 커버리지 및 좁은 커버리지 중의 하나인 무선 통신 시스템.
  39. 제36항에 있어서, 상기 전력 특성은 고전력 및 저전력 중의 하나인 무선 통신 시스템.
  40. 제36항에 있어서, 상기 빔 폭 특성은 좁은 빔 폭 및 넓은 빔 폭 중의 하나인 무선 통신 시스템.
  41. 제40항에 있어서, 상기 빔 폭 특성은 상기 WTRU의 속도에 기초하여 결정되는 무선 통신 시스템.
  42. 상이한 서비스 품질(QoS) 요구사항을 갖는 복수의 WTRU와 통신하는 하나 이상의 기지국을 포함하는 무선 통신 시스템에서,
    (a) 상기 하나 이상의 기지국이 상기 WTRU를 서비스하는 하나 이상의 커버리지 영역을 향하여 전송되는 복수의 3차원 제어 채널 빔을 형성하는 단계;
    (b) 상기 하나 이상의 기지국이 각각의 WTRU의 QoS 요구사항에 기초하여 특정 유형의 빔을 상기 WTRU의 각각에 형성하여 할당하는 단계; 및
    (c) 상기 하나 이상의 기지국이 복수의 빔 형성 클러스터의 적어도 하나에 상기 WTRU의 각각을 할당하는 단계
    를 포함하는 방법.
  43. 제42항에 있어서, 상기 특정 유형의 빔은 빔 폭, 전력, 커버리지, 방위각 및 고도 중의 적어도 하나에 의해 특성화되는 방법.
  44. 제43항에 있어서, 상기 특정 유형의 빔은 고정된 빔, 스위칭된 빔 및 적응적 빔 중의 하나인 방법.
  45. 제43항에 있어서, 상기 커버리지 특성은 큰 커버리지 및 좁은 커버리지 중의 하나인 방법.
  46. 제43항에 있어서, 상기 전력 특성은 고전력 및 저전력 중의 하나인 방법.
  47. 제43항에 있어서, 상기 빔 폭 특성은 좁은 빔 폭 및 넓은 빔 폭 중의 하나인 방법.
  48. 제47항에 있어서, 상기 빔 폭 특성은 상기 WTRU의 속도에 기초하여 결정되는 방법.
  49. 상이한 서비스 품질(QoS) 요구사항을 갖는 복수의 WTRU를 포함하는 무선 통신 시스템에서, 기지국은,
    (a) 상기 WTRU를 서비스하는 하나 이상의 커버리지 영역을 향하여 전송되는 복수의 3차원 제어 채널 빔을 형성하는 수단;
    (b) 각각의 WTRU의 QoS 요구사항에 기초하여 특정 유형의 빔을 상기 WTRU의 각각에 형성하여 할당하는 수단; 및
    (c) 복수의 빔 형성 클러스터의 적어도 하나에 상기 WTRU의 각각을 할당하는 수단
    을 포함하는 기지국.
  50. 제49항에 있어서, 상기 특정 유형의 빔은 빔 폭, 전력, 커버리지, 방위각 및 고도 중의 적어도 하나에 의해 특성화되는 기지국.
  51. 제50항에 있어서, 상기 특정 유형의 빔은 고정된 빔, 스위칭된 빔 및 적응적 빔 중의 하나인 기지국.
  52. 제50항에 있어서, 상기 커버리지 특성은 큰 커버리지 및 좁은 커버리지 중의 하나인 기지국.
  53. 제50항에 있어서, 상기 전력 특성은 고전력 및 저전력 중의 하나인 기지국.
  54. 제50항에 있어서, 상기 빔 폭 특성은 좁은 빔 폭 및 넓은 빔 폭 중의 하나인 기지국.
  55. 제54항에 있어서, 상기 빔 폭 특성은 상기 WTRU의 속도에 기초하여 결정되는 기지국.
  56. 통신을 송신하고 수신하는 무선 통신 시스템에 있어서,
    (a) 송신 또는 수신을 위한 하나 이상의 빔을 형성하는 안테나를 포함하는 하나 이상의 무선 송수신 유닛(WTRU); 및
    (b) 상기 하나 이상의 빔을 형성하는 방법을 지시하는 상세한 정보를 상기 WTRU에 전송하는 기지국
    을 포함하는 무선 통신 시스템.
  57. 제56항에 있어서, 상기 상세한 정보는 상기 하나 이상의 빔의 차원을 표시하는 무선 통신 시스템.
  58. 제57항에 있어서, 상기 차원은 상기 하나 이상의 빔의 폭과 높이인 무선 통신 시스템.
  59. 제56항에 있어서, 상기 상세한 정보는 상기 하나 이상의 빔의 전력 레벨을 표시하는 무선 통신 시스템.
  60. 제56항에 있어서, 상기 상세한 정보는 방위 및 고도에 대한 상기 하나 이상 의 빔의 각도를 표시하는 무선 통신 시스템.
  61. 통신을 송신하고 수신하는 무선 통신 시스템에서, 무선 송수신 유닛(WTRU)은,
    (a) 송신 또는 수신을 위한 하나 이상의 빔을 형성하는 안테나; 및
    (b) 상기 하나 이상의 빔을 형성하는 방법을 지시하는 상세한 정보를 외부 엔티티로부터 수신하는 수신기
    를 포함하는 WTRU.
  62. 제61항에 있어서, 상기 상세한 정보는 상기 하나 이상의 빔의 차원을 표시하는 WTRU.
  63. 제61항에 있어서, 상기 차원은 상기 하나 이상의 빔의 폭과 높이인 WTRU.
  64. 제61항에 있어서, 상기 상세한 정보는 상기 하나 이상의 빔의 전력 레벨을 표시하는 WTRU.
  65. 제61항에 있어서, 상기 상세한 정보는 방위 및 고도에 대한 상기 하나 이상의 빔의 각도를 표시하는 WTRU.
  66. 복수의 무선 송수신 유닛(WTRU)을 서비스하는 기지국을 포함하는 무선 통신 시스템에서, 상기 기지국은
    (a) 안테나; 및
    (b) 상기 안테나와 통신하는 송신기 - 상기 송신기는 상기 WTRU 중의 하나 이상에 빔 형성 명령을 전송하고, 상기 명령은 WTRU 빔 폭, 빔 높이 또는 방위각 및 고도에 대한 WTRU 빔 각도를 나타냄 -
    을 포함하는 기지국.
  67. 복수의 노드 - 각 노드는 하나 이상의 통신 링크를 통해 다른 노드 중의 하나 이상과 통신함 - 를 포함하는 무선 통신 네트워크에서,
    (a) 상기 노드의 각각에 상기 노드의 다른 하나로 전송되는 수평 및 수직 각도를 갖는 빔을 형성하는 빔 안테나를 장착하는 단계; 및
    (b) 상기 수직 빔 각도와 관련된 정보를 이용하여 상기 빔을 정밀하게 위치지정하고 노드간 간섭 및 전체 전력 소비를 감소시키는 단계
    를 포함하는 방법.
  68. 제67항에 있어서, 상기 무선 통신 네트워크는 메쉬 타입 네트워크인 방법.
  69. 무선 통신 네트워크에 있어서,
    (a) 복수의 노드 - 각각의 노드는 하나 이상의 통신 링크를 통해 다른 노드 중의 하나 이상과 통신하고, 각각의 노드에는 상기 노드의 다른 하나로 전송되는 수평 및 수직 각도를 갖는 빔을 형성하는 빔 안테나가 장착됨 -; 및
    (b) 상기 수직 빔 각도와 관련된 정보를 이용하여 상기 빔을 정밀하게 위치지정하고 노드간 간섭 및 전체 전력 소비를 감소시키는 수단
    을 포함하는 무선 통신 네트워크.
  70. 제69항에 있어서, 상기 무선 통신 네트워크는 메쉬 타입 네트워크인 무선 통신 네트워크.
  71. 복수의 무선 송수신 유닛(WTRU)을 서비스하는 기지국을 포함하는 무선 통신 시스템에서, 상기 기지국은
    (a) 상기 WTRU 중의 특정 WTRU로부터 수신된 신호에 기초하여 방위각 및 고도 정보를 제공함으로써 3차원 공간에서 상기 특정 WTRU의 위치를 결정하는 빔 형성 안테나; 및
    (b) 상기 방위각 및 고도 정보를 포함하는 긴급 위치 정보를 보고하는 수단
    을 포함하는 기지국.
  72. 복수의 무선 송수신 유닛(WTRU)을 서비스하는 기지국을 포함하는 무선 통신 시스템에서,
    (a) 상기 WTRU 중의 특정 WTRU로부터 수신된 신호에 기초하여 방위각 및 고 도 정보를 제공하는 빔 형성 안테나를 사용하여 3차원 공간에서 상기 특정 WTRU의 위치를 결정하는 단계; 및
    (b) 상기 특정 WTRU와 관련된 긴급 위치 정보를 보고하는 단계 - 상기 긴급 위치 정보는 상기 방위각 및 고도 정보를 포함함 -
    를 포함하는 방법.
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