KR20130021921A - 이동 단말기 및 그 통신방법, 기지국 컨트롤 장치 및 그 컨트롤 방법, 및 그것을 이용하는 다중 협력 송수신 시스템 및 그 방법 - Google Patents

이동 단말기 및 그 통신방법, 기지국 컨트롤 장치 및 그 컨트롤 방법, 및 그것을 이용하는 다중 협력 송수신 시스템 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

이동 단말기 및 그 통신방법, 기지국 컨트롤 장치 및 그 컨트롤 방법, 및 다중 협력 송수신 시스템 및 그 방법이 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 다중 협력 송수신 시스템은, 어레이 안테나를 구비하며, 주변의 기지국들을 검색하는 이동 단말기; 검색된 주변의 기지국들 중에서 이동 단말기에 대한 다중 협력 송수신을 위한 액티브 셋(active set)을 결정하며, 결정된 액티브 셋에 포함된 기지국들 각각의 빔(beam) 전송을 스케줄링하는 컨트롤러; 및 초고주파 대역에서 빔포밍(beamforming)을 이용하여 이동 단말기와 송수신하며, 컨트롤러에 의한 스케줄링에 기초하여 액티브 셋에 포함된 각 기지국들의 상향링크/하향링크에 대한 자원정보를 이동 단말기에 제공하는 적어도 하나의 기지국을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

이동 단말기 및 그 통신방법, 기지국 컨트롤 장치 및 그 컨트롤 방법, 및 그것을 이용하는 다중 협력 송수신 시스템 및 그 방법{Mobile Terminal and Communication Method, Base Station Control Apparatus and Method, and Multi-Point Transmission System and Method using the Same}
본 발명의 실시예는 이동 단말기 및 그 통신방법, 기지국 컨트롤 장치 및 그 컨트롤 방법, 및 그것을 이용한 다중 협력 송수신 시스템 및 그 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 초고주파 대역에서 빔포밍(beamforming)을 이용하는 무선통신 시스템에 다중 셀 협력 방식을 적용하면서도 하나 이상의 빔(beam)에 대해 Rx 안테나 이득을 얻을 수 있는 이동 단말기 및 그 통신방법, 기지국 컨트롤 장치 및 그 컨트롤 방법, 및 그것을 이용하는 다중 협력 송수신 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
무선통신 시스템은 기지국(Base Station; BS)과 적어도 하나 이상의 단말(User Equipment; UE)을 포함한다. 단말은 고정되거나 이동성을 가질 수 있으며, MS(Mobile Station), UT(User Terminal), SS(Subscriber Station), 무선기기(wireless device) 등 다른 용어로 불릴 수 있다. 기지국은 일반적으로 단말과 통신하는 고정된 지점(fixed station)을 말하며, 노드-B(Node-B), BTS(Base Transceiver System), 액세스 포인트(Access Point) 등 다른 용어로 불릴 수 있다.
무선통신 시스템은 효율적인 시스템 구성을 위해 셀(cell) 구조를 갖는다. 셀이란 주파수를 효율적으로 이용하기 위하여 넓은 지역을 작은 구역으로 세분한 구역을 의미한다. 일반적으로 셀의 중심부에 기지국을 설치하여 단말을 중계하며, 셀은 하나의 기지국이 제공하는 서비스 영역을 말한다.
다중 셀 환경하에서 무선통신 시스템의 인접하는 셀이 동일한 부반송파를 사용하게 되면, 이는 사용자들에게 간섭(interference)의 원인이 될 수 있다. 이를 셀간 간섭(inter-cell interference)이라 한다. 특히, 셀간 간섭은 셀의 경계 부근에 있는 단말에게 큰 문제가 된다. 단말로부터 기지국으로의 전송을 상향링크(uplink; UL)라고 하며 기지국으로부터 단말로의 전송을 하향링크(downlink; DL)하고 하는데, 하향링크에서 셀의 경계 부근에 있는 단말은 인접 셀로부터 강한 간섭을 받는다. 또한, 상향링크에서 셀의 경계 부근에 있는 단말은 인접 셀에 강한 간섭을 줄 뿐만 아니라, 서빙 셀(Serving Cell)에서 경로 손실(Path Loss)에 의하여 낮은 전송률을 가지게 된다.
셀간 간섭을 줄이기 위하여 인접 셀간에 서로 다른 부반송파를 사용하도록 할 수 있으나, 이에 따르면 하나의 기지국이 사용할 수 있는 무선자원이 줄어드는 문제가 있다.
다중 셀(Multi-cell) 협력 방식은 다중 셀 환경 하에서 셀간 간섭을 줄이기 위해 제안된 방식이다. 다중 셀 협력 방식을 이용하면 셀 경계 부근에 있는 단말의 통신 성능을 개선시킬 수 있다. 이와 관련하여, 다중 셀 협력 방식을 이용한 데이터 전송 및 처리 방법에 관해 여러 논의가 진행되고 있는데, 그 중 대표적인 방식이 데이터 공유를 통한 협력적 MIMO(Multi-Input Multi-Output) 형태의 조인트 프로세싱(Joint Processing) 방식이다. 조인트 프로세싱 방식은 다중 셀 협력방식을 수행하는 각 기지국으로부터 데이터를 순간적으로 동시에 단말에 전송할 수 있으며, 단말은 각 기지국으로부터 수신한 신호를 코히어런트 결합(Coherent combining)하여 수신 성능을 향상시킬 수 있다.
한편, 최근에는 다양한 무선 서비스에 대한 수요가 크게 증가함에 따라 일반적으로 이용된 종래의 무선주파수 자원은 점점 고갈되고 있으며, 이에 대한 방안으로 그동안 천체, 위성, 군사용 등 특정 분야에만 한정되어 사용되어 왔던 밀리미터파(mmW: millimeter Waves) 대역에 관심이 집중되고 있다.
밀리미터파는 1밀리미터에서 10 밀리미터 사이의 파장을 가지는 무선 파형이며 30GHz~300GHz 사이의 무선 주파수에 해당한다. ITU(International Telecommunications Union)에 의하면, 이러한 주파수는 EHF(Extremely High Frequency) 대역에 속하고, 이러한 무선 파형은 유일한 전파 특성(unique propagation characteristics)을 지닌다. 예를 들어, 보다 낮은 주파수의 무선 파형에 비하여 밀리미터파는 더 높은 전파 손실을 가지며, 빌딩, 벽, 나무줄기와 같은 물체를 잘 관통하지 못하고, 대기상에서의 흡수, 대기 상의 빗 방울과 같은 입자로 인한 굴절 및 회절에 더 민감한 특성이 있다. 반면에, 밀리미터파의 짧은 파장으로 인해, 보다 많은 안테나가 상대적으로 작은 영역에 밀집될 수 있다. 이는 작은 형태의 고 이득 안테나의 구현을 가능하게 한다.
ITU는 3GHz~30GHz 대역의 주파수를 SFH(Super High Frequency)로 정의하고 있다. SHF 대역에서 몇몇의 더 높은 주파수는 큰 전파 손실, 작은 형태의 고 이득 안테나의 구현과 같은 EHF 밴드에서의 무선 파형과 유사한 특성을 가지고 있다.
밀리미터파 대역에서는 아주 많은 스펙트럼을 사용할 수 있다. 예를 들어, 60GHz 근방의 주파수는 전형적으로 60GHz 대역으로 알려져 있고, 대부분의 나라에서 비 허가 스펙트럼(unlicensed spectrum)으로서 사용 가능한 형태이다. 미국에서는, 60GHz의 근방의 스펙트럼 중 7GHz(57GHz - 64GHz)이 비 허가 용으로 할당되어 있다. 또한, 2003년 10월 16일, FCC(Federal Communications Commission)는 Report and Order 라는 보고서를 발행했으며, FCC는 해당 보고서에서 미국에서의 고 밀도 고정 무선 서비스를 위한 스펙트럼으로 12.9 GHz를 할당하였다(71-76 GHz, 81-86 GHz 그리고 92-95GHz(여기서 94.0-94.1 GHz 연방 정부용으로 제외)).
71-76 GHz, 81-86 GHz 그리고 92-95 GHz 대역은 총칭하여 E 대역이라고 지칭된다. E 대역에서의 주파수 할당은 지금까지 FCC에 의한 가장 큰 스펙트럼 할당이고, 전체 셀룰러 스펙트럼보다 50 배나 더 크다.
밀리미터파 대역은 주파수 자원이 풍부하며, 대역폭을 넓게 사용할 수 있어서 고속 전송에 유리하고, 특히 고화질의 동영상 전송을 위해 많이 이용된다.
밀리미터파를 이용한 밀리미터파 통신은 전술한 밀리미터파의 특성으로 인해 Tx/Rx의 빔포밍(beamforming)이 필요하다. 이와 같은 밀리미터파 통신에 다중 셀 협력 방식을 적용하기 위해서는, 다중 셀 협력 시스템에서의 단말기는 복수의 기지국으로부터 다른 방향에서 전송되는 빔들을 동시에 수신하여야 한다. 그런데, 하나의 어레이 안테나는 최대 Rx 안테나 이득을 갖는 한 방향의 빔만을 수신할 수 있기 때문에, 밀리미터파 통신에 일반적인 다중 셀 협력 방식을 적용하기 위해서는 단말기에 복수의 어레이 안테나(array antenna)를 설치하여야만 한다. 그러나, 이 경우 단말기의 설치 공간의 제약과 비용상의 문제로 복수의 어레이 안테나를 설치하는 것은 용이하지 않다는 문제점이 있다.
또한, 하나의 어레이 안테나의 수신 범위를 넓혀 여러 방향에서 전송되는 멀티 빔을 동시에 수신하는 경우, Rx 안테나 이득이 감소하게 되며 그에 따라 수신 성능과 커버리지(coverage)가 감소하는 문제점이 있다.
또한, 다중 셀 협력 시스템을 구현하기 위해서는 CP(Cyclic Prefix) 이내의 기지국 간 동기를 유지할 필요가 있는데, 밀리미터파 대역에서는 코히어런트 타임(coherent time)의 감소로 CP 길이가 4G 대비 1/10 이하로 감소하기 때문에, 기지국간 동기 오차를 감소시키기 위해서는 별도의 고성능의 동기 시스템이 구축되어야 하며, 그에 따라 다중 셀 협력 시스템에 포함될 수 있는 기지국의 수가 매우 제한된다는 문제점이 있다.
본 발명의 실시예는 전술한 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 하나의 어레이 안테나가 장착된 단말의 경우에도 밀리미터파 통신을 이용하여 다중 협력 송수신이 가능할 뿐만 아니라, 기지국 간의 동기 요구조건이 완화된 이동 단말기 및 그 통신방법, 기지국 컨트롤 장치 및 그 컨트롤 방법, 및 다중 협력 송수신 시스템 및 그 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 다중 협력 송수신 시스템은, 어레이 안테나를 구비하며, 주변의 기지국들을 검색하는 이동 단말기; 검색된 주변의 기지국들 중에서 이동 단말기에 대한 다중 협력 송수신을 위한 액티브 셋(active set)을 결정하며, 결정된 액티브 셋에 포함된 기지국들 각각의 빔(beam) 전송을 스케줄링하는 컨트롤러; 및 초고주파 대역에서 빔포밍(beamforming)을 이용하여 이동 단말기와 송수신하며, 컨트롤러에 의한 스케줄링에 기초하여 액티브 셋에 포함된 각 기지국들의 상향링크/하향링크에 대한 자원정보를 이동 단말기에 제공하는 적어도 하나의 기지국을 포함하는 것을 특징으로 한다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 이동 단말기는, 초고주파 대역에서 적어도 하나의 기지국과 빔포밍을 수행하는 어레이 안테나; 주변의 통신 가능한 기지국을 검색하며, 검색된 기지국에 대한 정보를 현재의 서빙(Serving) 기지국으로 전송하는 기지국 검색부; 전송된 기지국에 대한 정보에 기초하여 컨트롤러로부터 검색된 기지국의 빔 전송에 대한 스케줄정보 및 상향링크/하향링크에 대한 자원정보를 수신하는 자원정보 수신부; 및 스케줄링정보 및 자원정보에 따라 어레이 안테나를 제어하여 주변의 기지국의 빔 전송에 대응하는 빔을 형성하고 데이터를 송수신하는 안테나 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
전술한 이동 단말기는, 순차적으로 형성되는 빔을 통하여 수신되는 데이터를 코히어런트 결합(coherent combining)하는 데이터 결합부를 더 포함할 수 있다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 기지국 컨트롤 장치는, 이동 단말기의 주변에 위치한 적어도 하나의 기지국에 대한 정보를 수신하는 기지국정보 수신부; 기지국정보 수신부를 통해 수신한 복수의 기지국에 대하여 액티브 셋(active set)을 결정하는 액티브 셋 결정부; 액티브 셋에 포함된 기지국들에 대한 빔 전송을 스케줄링하고 상향링크/하향링크에 대한 자원정보를 할당하는 스케줄링부; 및 액티브 셋에 포함된 기지국들 중 적어도 하나의 기지국을 통하여 스케줄링부에 의한 스케줄정보 및 자원할당정보를 이동 단말기로 전송하는 스케줄정보 전송부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
전술한 기지국 컨트롤 장치는, 액티브 셋에 포함된 기지국들 중 앵커(Anchor) 기지국을 결정하는 앵커 기지국 결정부를 더 포함하며, 스케줄정보 전송부는 앵커 기지국을 통해 스케줄정보 및 자원할당정보를 이동 단말기로 전송하는 것을 특징으로 한다.
스케줄링부는 슬롯(slot) 단위의 시분할(Time division)로 분할된 프레임을 이용하여 액티브 셋에 포함된 각각의 기지국들이 동일한 슬롯에 데이터를 전송하지 않도록 빔 전송을 스케줄링하고 자원정보를 할당할 수 있다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 다중 협력 송수신 방법은, 이동 단말기 주변의 기지국들을 검색하는 과정; 검색된 주변의 기지국들 중에서 이동 단말기에 대한 다중 협력 송수신을 위한 액티브 셋을 결정하는 과정; 결정된 액티브 셋에 포함된 기지국들의 빔 전송을 스케줄링하는 과정; 및 스케줄링에 기초하여 액티브 셋에 포함된 각 기지국들의 상향링크/하향링크에 대한 자원 할당정보를 이동 단말기에 전송하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 액티브 셋에 포함된 기지국들과 이동 단말기는 초고주파 대역에서 빔포밍을 이용하여 송수신할 수 있다.
이 경우, 액티브 셋에 포함된 기지국들과 이동 단말기는 밀리미터파 대역에서 빔포밍을 이용하여 송수신할 수 있다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 이동 단말기의 통신방법은, 주변의 통신 가능한 기지국을 검색하는 과정; 검색된 기지국에 대한 정보를 현재의 서빙 기지국으로 전송하는 과정; 전송된 기지국에 대한 정보에 대응하여 컨트롤러로부터 검색된 기지국의 빔 전송에 대한 스케줄정보 및 상향링크/하향링크에 대한 자원정보를 수신하는 과정; 및 스케줄링정보 및 자원정보에 따라 어레이 안테나를 제어하여 주변의 기지국의 빔 전송에 대응하는 빔을 형성하고 데이터를 송수신하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
전술한 이동 단말기의 통신방법은, 스케줄정보 및 자원정보에 따라 빔포밍하여 주변의 기지국들 중 적어도 하나와 송수신하며 각각의 기지국으로부터 수신한 데이터를 코히어런트 결합(coherent combining)하는 과정을 더 포함할 수 있다.
전술한 이동 단말기의 통신방법은, 주변의 기지국들 중 적어도 하나로부터 수신한 데이터를 버퍼링(buffering)하는 과정을 더 포함할 수도 있다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 기지국 컨트롤 방법은, 이동 단말기의 주변에 위치한 적어도 하나의 기지국에 대한 정보를 수신하는 과정; 기지국정보 수신부를 통해 수신한 복수의 기지국에 대하여 액티브 셋을 결정하는 과정; 액티브 셋에 포함된 기지국들에 대한 빔 전송을 스케줄링하고 상향링크/하향링크에 대한 자원정보를 할당하는 과정; 및 액티브 셋에 포함된 기지국들 중 적어도 하나의 기지국을 통하여 스케줄정보 및 자원할당정보를 이동 단말기로 전송하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
전술한 기지국 컨트롤 방법은, 액티브 셋에 포함된 기지국들 중 앵커 기지국을 결정하는 과정을 더 포함할 수 있다. 이 경우, 스케줄정보 및 자원할당정보 전송과정은 앵커 기지국을 통해 스케줄정보 및 자원할당정보를 이동 단말기로 전송할 수 있다.
스케줄링 및 자원할당정보 전송과정은, 액티브 셋에 포함된 각 기지국들 중 앵커 기지국을 제외한 기지국을 통하여 이동 단말기와 통신에 사용되는 자원정보를 이동 단말기에 전송할 수도 있다.
또한, 스케줄링 및 자원할당정보 전송과정은, 액티브 셋에 포함된 각 기지국들을 통하여 이동 단말기와 통신에 사용되는 자원정보를 이동 단말기에 전송할 수도 있다.
스케줄링 및 자원할당정보 전송과정은, 앵커 기지국을 통하여 액티브 셋에 포함된 각 기지국들의 DL(Down Link) MAP 정보, UL(Up Link) MAP 정보, 셀 ID 정보를 이동 단말기에 전송할 수 있다.
전술한 기지국 컨트롤 방법은 액티브 셋에 포함된 각 기지국들 중 자원정보를 가장 먼저 전송하는 기지국을 기준 기지국으로 결정하는 과정을 더 포함할 수 있다. 이 경우, 스케줄정보 및 자원할당정보 전송과정은 액티브 셋에 포함된 기지국들 중 기준 기지국을 제외한 나머지 기지국들이 설정된 시간만큼 오프셋(offset)하여 순차적으로 자원정보를 전송할 수 있다.
스케줄링 및 자원정보 할당과정은, 슬롯 단위의 시분할로 분할된 프레임을 이용하여 액티브 셋에 포함된 각각의 기지국들이 동일한 슬롯에 데이터를 전송하지 않도록 빔 전송을 스케줄링하고 자원정보를 할당할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 초고주파 대역에서 빔포밍을 이용하는 무선통신 시스템에 다중 셀 협력 방식을 적용하면서도 하나 이상의 빔에 대해 Rx 안테나 이득을 얻을 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 다중 경로 형성으로 급격한 채널 변화에 의한 무선링크 장애를 방지할 수 있으며, 하드 핸드오버(hard handover)로 인한 핑퐁(pingpong) 현상을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 하나의 어레이 안테나를 구비한 이동 단말기의 경우에도 복수의 기지국으로부터 데이터를 수신하여 결합하는 것이 가능하게 되며, 요구되는 기지국 간의 동기수준도 완화될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 높은 데이터 율의 커버리지를 증가시킬 수 있으며, 셀 경계 사용자의 스루풋(throughput)을 개선할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 다중 협력 송수신 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 무선통신 시스템에서 빔포밍(beamforming) 기술을 적용한 기지국의 빔들을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 이동 단말기를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 기지국 컨트롤 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 다중 협력 송수신 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 6은 액티브 셋에 포함된 각 기지국들의 빔 전송에 대한 스케줄링을 설명하기 위하여 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 다중 협력 송수신의 동작 원리를 설명하기 위해 도시한 프레임 구조의 예를 나타낸 도면이다.
도 8은 기지국 별로 DL/UL 자원정보를 독립적으로 전송하는 경우의 프레임 구조를 예시한 도면이다.
도 9는 앵커 기지국에 의해 DL/UL 자원정보가 전송되는 경우의 프레임 구조를 예시한 도면이다.
도 10은 앵커 기지국과 나머지 기지국들에 의해 DL/UL 자원정보가 중복 전송되는 경우의 프레임 구조를 예시한 도면이다.
도 11은 기지국 별로 DL/UL 자원정보가 순차적으로 전송되는 경우의 프레임 구조를 예시한 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 이동 단말기의 통신방법을 나타낸 흐름도이다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 기지국 컨트롤 장치에 의한 컨트롤 방법을 나타낸 흐름도이다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면의 참조와 함께 상세히 설명한다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 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.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 다중 협력 송수신 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 다중 협력 송수신 시스템은, 적어도 하나의 기지국(100), 이동 단말기(200) 및 컨트롤러(300)를 포함할 수 있다. 여기서, 기지국(100)과 컨트롤러(300)는 유선 백홀(Wired Backhaul)로 연결될 수 있으며, 기지국(100)과 기지국(100)은 무선 백홀(Wireless Backhaul)로 연결될 수 있다.
기지국(100)은 밀리미터파와 같은 초고주파 대역에서 빔포밍(beamforming)을 이용하여 이동 단말기(200)와 송수신한다. 최근 표준화가 진행중인 60GHz 대역과 같은 밀리미터파는 간단한 변조 방식에 의해 약 2GHz 범위의 광대역을 사용하여 수 Gbps의 전송률로 데이터를 전송할 수 있다. 반면, 밀리미터파는 고주파의 특성상 직진성이 강하고 경로 손실이 큰 단점이 있다. 따라서, 이러한 단점을 보완하기 위해 지향성 안테나를 사용하여 전 방향이 아닌 특정 방향으로 송신 전력을 모음으로써 높은 안테나 이득을 얻을 수 있다. 이를 위해, 기지국(100)은 도 2에 도시한 바와 같이 다수의 섹터(sector)들을 포함하며, 각 섹터에서 방향성을 가지는 다수의 빔들을 형성할 수 있다. 빔포밍이 적용되는 경우, 빔을 통해 전송되는 신호의 범위가 좁으므로 하나의 기지국 셀 또는 섹터를 서비스하기 위해서는 섹터에서의 안테나보다 많은 개수의 빔들이 사용되어야 한다. 이동 단말기(200)는 기지국(100)의 여러 빔들 중에서 움직임이나 이동에 따라 가장 좋은 빔을 선택할 수 있다. 빔의 선택은 빔 폭이 좁아질수록 빈번하게 발생할 수 있다. 또한, 이동 단말기(200)도 빔포밍을 수행할 경우, 기지국(100)의 빔 방향과 이동 단말기(200)의 빔 방향이 일치해야 가장 좋은 채널 상태를 얻을 수 있다. 즉, 이동 단말기(200)는 지향성 안테나의 방향을 기지국(100)과 서로 마주보는 방향으로 찾거나, 어레이 안테나(array antenna)를 구성하는 각 안테나들의 진폭이나 위상을 조절하는 빔포밍 과정을 사용하여 찾음으로써 어레이 이득(array gain)을 얻을 수 있다.
이동 단말기(200)는 어레이 안테나를 구비하며, 기지국(100)로부터 전송되는 빔에 대해 각 안테나들의 진폭이나 위상을 조절하는 빔포밍 과정을 통해 어레이 이득을 얻을 수 있다. 또한, 이동 단말기(200)는 주기적으로 또는 기 설정된 조건에 따라 주변의 기지국(100)들을 검색할 수 있으며, 검색된 주변의 기지국(100)들에 대한 정보를 서빙(serving) 기지국에 전송할 수 있다.
컨트롤러(300)는 이동 단말기(200)에 의해 검색된 주변의 기지국(100)들 중에서 이동 단말기(200)에 대한 다중 협력 송수신을 위한 액티브 셋(active set)을 결정하여 가상 셀(Virtual Cell)을 형성할 수 있으며, 결정된 액티브 셋에 포함된 기지국들 각각의 빔(beam) 전송을 스케줄링한다. 여기서, 액티브 셋은 이동 단말기(200)에게 데이터 송수신을 위한 무선 채널을 제공하는 섹터들의 집합으로 정의한다.
컨트롤러(300)는 각 기지국(100)에 대한 자원 할당정보를 앵커(Anchor) 기지국 또는 액티브 셋에 포함된 각 기지국들을 통해 이동 단말기(200)에 전송하도록 제어할 수 있다. 여기서, 앵커 기지국은 다중 협력 송수신에 참여하는 각 기지국들 중 컨트롤러(300)에 의해 스케줄링된 자원 할당정보를 이동 단말기(200)에 전달하는 기지국으로서, 서빙 기지국이 앵커 기지국으로 결정되거나 액티브 셋에 포함된 기지국들 중 이동 단말기(200)에 가장 먼저 상향링크/하향링크에 대한 자원정보를 전송하는 기지국이 앵커 기지국으로 결정될 수 있다. 그러나, 앵커 기지국의 결정방법은 기재된 방식에 한정되는 것은 아니며, 다양하게 변형된 방법으로 앵커 기지국이 결정될 수도 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 이동 단말기를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 이동 단말기(200)는 어레이 안테나(210), 기지국 검색부(220), 자원정보 수신부(230), 안테나 제어부(240) 및 데이터 결합부(250)를 포함할 수 있다.
어레이 안테나(210)는 초고주파 대역에서 적어도 하나의 기지국(100)과 빔포밍을 수행할 수 있다. 즉, 어레이 안테나(210)를 구성하는 각각의 안테나는 직선 방향으로 빔을 형성하고 각 안테나들의 진폭이나 위상을 조절할 수 있으며, 빔 방향이 기지국(100)으로부터 전송되는 빔의 방향과 일치하는 빔을 찾아 해당 기지국(100)과 데이터 송수신을 위한 채널을 형성함으로써 어레이 이득을 얻을 수 있다.
기지국 검색부(220)는 주기적으로 주변의 기지국(100)들을 검색할 수 있다. 또는, 이동 단말기(200)의 전원을 초기화하는 경우, 서빙 기지국으로부터 수신되는 신호의 세기가 설정된 값 이하가 되는 경우, 이동 단말기(200)가 소프트 핸드오버(Soft Handover)를 요청하는 경우 등과 같이 기 설정된 조건을 만족하는 경우에 주변의 기지국(100)들을 검색할 수도 있다. 이때, 기지국 검색부(220)는 검색된 기지국에 대한 정보를 현재의 서빙 기지국으로 전송한다.
자원정보 수신부(230)는 서빙 기지국을 통해 전송된 주변의 기지국들에 대한 정보에 대응하여 컨트롤러(300)로부터 서빙 기지국 또는 주변의 다른 기지국을 통해 주변의 기지국들의 빔 전송에 대한 스케줄정보 및 상향링크/하향링크에 대한 자원정보를 수신할 수 있다.
안테나 제어부(240)는 수신된 스케줄정보 및 자원정보에 따라 어레이 안테나를 제어하여 주변의 기지국들 중 자신에게 빔을 전송하는 기지국을 향하여 빔을 형성하고 해당 기지국과 채널을 형성하여 데이터를 송수신한다.
데이터 결합부(250)는 주변의 복수의 기지국들에 대하여 안테나 제어부(240)에 의해 빔 형성이 변경되면서 각각의 기지국으로부터 데이터가 수신되는 경우, 수신되는 데이터에 대하여 중복되거나 불필요한 데이터를 버퍼링(buffering)할 수 있으며, 적어도 하나의 기지국으로부터 수신된 데이터를 코히어런트 결합(coherent combining)할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 기지국 컨트롤 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 기지국 컨트롤 장치(300)는 기지국정보 수신부(310), 액티브 셋 결정부(320), 스케줄링부(330), 스케줄정보 전송부(340) 및 앵커기지국 결정부(350)를 포함할 수 있다.
기지국정보 수신부(310)는 이동 단말기(200)의 서빙 기지국을 통하여 이동 단말기(200)의 주변에 위치한 적어도 하나의 기지국에 대한 정보를 수신할 수 있다. 이동 단말기(200) 주변의 기지국들에 대한 정보에는 각각의 기지국들의 식별번호, 각각의 기지국들 주변에 있는 다른 이동 단말기들에 대한 정보, 각각의 기지국들과 다른 이동 단말기들 사이의 빔 전송정보 등이 포함될 수 있다.
액티브 셋 결정부(320)는 기지국정보 수신부(310)를 통해 수신한 기지국정보에 기초하여 이동 단말기(200) 주변의 복수의 기지국들에 대한 액티브 셋을 결정한다. 즉, 액티브 셋 결정부(320)는 이동 단말기(200) 주변의 기지국들 중 이동 단말기(200)에게 데이터 송수신을 위한 무선 채널을 제공하는 기지국들을 결정한다.
스케줄링부(330)는 액티브 셋 결정부(320)에 의해 결정된 액티브 셋에 포함된 기지국들에 대하여 이동 단말기(200)로의 빔 전송을 스케줄링하며, 상향링크/하향링크에 대한 자원정보를 할당한다. 이때, 스케줄링부(330)는 슬롯(slot) 단위의 시분할(Time division)로 분할된 프레임을 이용하여 액티브 셋에 포함된 각각의 기지국들이 동일한 슬롯에 데이터를 전송하지 않도록 빔 전송을 스케줄링하고 각각의 자원정보를 할당할 수 있다. 이와 같은 프레임 구조의 예에 대해서는 후술한다.
스케줄정보 전송부(340)는 액티브 셋에 포함된 기지국들 중 적어도 하나의 기지국을 통하여 스케줄링부(330)에 의한 스케줄정보 및 자원할당정보를 이동 단말기(200)로 전송할 수 있다.
앵커기지국 결정부(350)는 액티브 셋에 포함된 기지국들 중 어느 하나를 앵커(Anchor) 기지국을 결정할 수 있다. 이때, 앵커기지국 결정부(350)는 이동 단말기(200)에 대한 서빙 기지국을 앵커 기지국으로 결정하거나, 액티브 셋에 포함된 기지국들 중 이동 단말기(200)에 가장 먼저 상향링크/하향링크에 대한 자원정보를 전송하는 기지국을 앵커 기지국으로 결정할 수 있다. 이 경우, 스케줄정보 전송부(340)는 앵커 기지국을 통해 이동 단말기(200)의 주변 기지국들에 대한 스케줄정보 및 자원할당정보를 이동 단말기(200)로 전송할 수 있다.
또는, 스케줄정보 전송부(340)는 앵커 기지국을 결정하는 대신에 액티브 셋에 포함된 각 기지국들을 통해 해당 기지국과 이동 단말기(200) 사이의 통신에 사용되는 자원정보를 각각 전송하도록 구현될 수도 있다. 또한, 스케줄정보 전송부(340)는 앵커기지국 결정부(350)에 의해 결정된 앵커 기지국을 통해 액티브 셋에 포함된 각 기지국들에 대한 스케줄정보 및 자원할당정보를 전송하고, 앵커 기지국을 제외한 각각의 기지국들을 통해 해당 기지국과 이동 단말기(200) 사이의 통신에 사용되는 자원정보를 중복하여 전송하도록 구현될 수도 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 다중 협력 송수신 방법을 나타낸 흐름도이다. 도 1 및 도 5를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 다중 협력 송수신 방법을 상세하게 설명한다.
이동 단말기(200)는 주기적으로 주변의 기지국들을 검색할 수 있다. 또는, 이동 단말기(200)의 전원을 초기화하거나, 서빙 기지국으로부터 수신되는 신호의 세기가 설정된 값 이하가 되거나, 이동 단말기(200)가 소프트 핸드오버(Soft Handover)를 요청하는 경우 등과 같이 기 설정된 조건을 만족하는 경우에 주변의 기지국들을 검색할 수 있다(510). 여기서, 소프트 핸드오버는 이동 단말기(200)가 서빙 기지국(100)의 연결을 종료하기 전에 타겟 기지국과의 연결을 설정하여, 셀 경계의 일정 지역 즉, 핸드오버 영역에서 두 개의 기지국들 즉, 서빙 기지국 및 타겟 기지국과 동시에 연결을 설정하여 송수신하는 통신기법을 말한다. 이동 단말기(200)에 의해 검색된 주변의 기지국들에 대한 정보는 현재의 서빙 기지국(100)으로 전송된다.
컨트롤러(300)는 서빙 기지국(100)을 통해 이동 단말기(200)의 주변의 기지국들에 대한 정보를 수신하며, 수신된 주변의 기지국들 중에서 이동 단말기(200)에 대한 다중 협력 송수신을 위한 액티브 셋을 결정한다(520). 또한, 컨트롤러(300)는 결정된 액티브 셋에 포함된 각 기지국들의 빔 전송을 스케줄링한다(530).
도 6은 액티브 셋에 포함된 각 기지국들의 빔 전송에 대한 스케줄링을 설명하기 위하여 도시한 도면이다. 도면에는, 각각의 기지국들 및 각각의 이동 단말기를 구분하기 위하여 서로 다른 부재번호를 부여하였다. 또한, 각각의 기지국들(102, 104) 및 이동 단말기들(202, 204, 206)은 각각 Tx 빔포밍 및 Rx 빔포밍을 수행하며, 각각의 이동 단말기들(202, 204, 206)은 각각 하나의 어레이 안테나를 구비하는 것으로 가정한다.
이 경우, 셀 경계지역에 위치한 제1 이동 단말기(202) 및 제3 이동 단말기(206)에 대해서는 제1 기지국(102) 및 제2 기지국(104)가 주변의 기지국으로 검색될 수 있으며, 제2 이동 단말기(204)에 대해서는 제1 기지국(102)가 주변의 기지국으로 검색될 수 있다. 검색된 주변의 기지국들에 대한 정보는 서빙 기지국을 통해 컨트롤러(300)에 전송될 수 있다.
컨트롤러(300)는 제1 기지국(102) 및 제2 기지국(104)에 대하여 각각의 이동 단말기(202, 204, 206)에 대한 빔 전송을 스케줄링한다(530). 이를 위해 컨트롤러(300)는 도 7에 도시한 바와 같은 프레임 구조를 사용할 수 있다. 이때, 프레임은 하향링크 프레임(DL frame)과 상향링크 프레임(UL frame)으로 구성될 수 있는데, 하향링크 프레임은 빔 전송 제어를 위한 영역과 데이터 전송영역을 포함하고, 상향링크 프레임은 데이터 전송영역을 포함할 수 있다. 또한, 프레임은 슬롯(slot) 단위의 시분할(Time division)로 분할될 수 있으며, 컨트롤러(300)는 각각의 기지국(102, 104)이 동일한 슬롯에 데이터를 전송하지 않도록 스케줄링한다. 예를 들어, 도 7에 도시한 바와 같이 제1 기지국(102)에 대하여 빔 넘버 2 및 빔 넘버 6을 통해 빔을 전송하도록 제어하며, 빔 넘버 2를 통해서는 제1 이동 단말기(202)에 데이터를 전송하고, 빔 넘버 6을 통해서는 제2 이동 단말기(204)에 데이터를 전송하도록 스케줄링할 수 있다. 또한, 제2 기지국(104)에 대하여 빔 넘버 6을 통해서 제3 이동 단말기(206)에 데이터를 전송하도록 제어할 수 있다. 이때, 각각의 기지국에 대응하는 프레임에는 다른 기지국에 할당된 자원정보가 포함될 수 있다. 예를 들어, 제1 기지국(102) 및 제2 기지국(104)의 셀 경계지역에 위치한 제1 이동 단말기(202) 및 제3 이동 단말기(206)에 대하여, 제1 기지국(102)에 대응하는 프레임에는 제3 이동 단말기(206)로의 빔 전송을 제어하기 위한 제어신호는 포함시키지 않으나 제2 기지국(104)에 의한 데이터 전송의 자원 할당정보를 포함시켜 다른 기지국에 의한 데이터전송이 있음을 표시할 수 있다. 마찬가지로, 제2 기지국(104)에 대응하는 프레임에는 제1 이동 단말기(202)로의 빔 전송을 제어하기 위한 제어신호는 포함시키지 않으나 제1 기지국(102)에 의한 데이터 전송의 자원 할당정보를 포함시켜 다른 기지국에 의한 데이터전송이 있음을 표시할 수 있다.
컨트롤러(300)는 각각의 기지국 별로 하향링크 및 상향링크에 대한 자원 할당정보를 독립적으로 이동 단말기에 전송하도록 제어할 수 있다. 예를 들어, 도 4의 제1 이동 단말기(202)에 대한 제1 기지국(102) 및 제2 기지국(104)의 빔 전송에 대하여, 컨트롤러(300)는 도 8에 도시한 바와 프레임 구조의 자원 할당을 스케줄링하고 제1 기지국(102) 및 제2 기지국(104)가 각각 독립적으로 자원 할당정보를 제1 이동 단말기(202)에 전송하도록 제어할 수 있다.
또는, 컨트롤러(300)는 액티브 셋에 포함된 기지국들 중 해당 이동 단말기에 자원 할당정보를 전송하기 위한 앵커 기지국을 결정할 수 있다(540). 이때, 앵커 기지국은 전술한 바와 같이 서빙 기지국이 앵커 기지국으로 결정되거나, 액티브 셋에 포함된 기지국들 중 이동 단말기(200)에 가장 먼저 상향링크/하향링크에 대한 자원정보를 전송하는 기지국이 앵커 기지국으로 결정될 수 있다. 그러나, 앵커 기지국의 결정방법은 기재된 방식에 한정되는 것은 아니다. 이때, 앵커 기지국은 액티브 셋에 포함된 각 기지국들의 DL(Down Link) MAP 정보, UL(Up Link) MAP 정보, 셀 ID 정보 등을 포함하는 자원 할당정보를 해당 이동 단말기에 전송한다. 예를 들어, 도 6의 제1 이동 단말기(202)에 대한 제1 기지국(102) 및 제2 기지국(104)의 빔 전송에 대하여, 앵커 기지국으로 결정된 제1 기지국(102)은 도 9에 도시한 바와 같은 프레임 구조의 자원 할당정보를 제1 이동 단말기(202)에 전송할 수 있다.
또는, 컨트롤러(300)는 액티브 셋에 포함된 기지국들 중 해당 이동 단말기에 자원 할당정보를 전송하기 위한 앵커 기지국을 결정한 후, 앵커 기지국을 통해 해당 이동 단말기에 자원 할당정보를 전송함과 동시에 나머지 다른 기지국들이 각각 독립적으로 자신의 자원정보를 해당 이동 단말기에 전송하도록 구현될 수도 있다. 예를 들어, 도 6의 제1 이동 단말기(202)에 대한 제1 기지국(102) 및 제2 기지국(104)의 빔 전송에 대하여, 앵커 기지국으로 결정된 제1 기지국(102)는 도 9에 도시한 바와 같은 프레임 구조의 자원 할당정보를 제1 이동 단말기(202)에 전송할 수 있으며, 제2 기지국(104)은 제1 이동 단말기(202)에 대한 자신의 자원정보를 독립적으로 전송할 수 있다. 이 경우, 제2 기지국(104)의 자원 할당정보는 도 10에 도시한 바와 같이 중복되어 전달될 수 있다.
또는, 컨트롤러(300)는 액티브 셋에 포함된 기지국들에 대하여 해당 이동 단말기에 가장 먼저 자원정보를 전송하는 기지국을 기준 기지국으로 결정하며(550), 액티브 셋에 포함된 기지국들 중 기준 기지국을 제외한 나머지 기지국들에 대해서는 설정된 시간만큼 오프셋(offset)하여 순차적으로 자원정보를 전송하도록 제어할 수 있다(560). 이때, 기준 기지국으로 결정된 기지국에 대한 정보는 액티브 셋에 포함된 나머지 다른 기지국들 사이에 공유되는 것이 바람직하며, 기준 기지국의 ID에 기초하여 ID가 증가하는 순서 또는 감소하는 순서로 순서가 결정될 수 있다. 예를 들어, 도 6의 제1 이동 단말기(202)에 대한 제1 기지국(102) 및 제2 기지국(104)의 빔 전송에 대하여, 도 11에 도시한 바와 같이 제1 기지국(102)을 기준 기지국으로 결정하고 제1 기지국(102)로부터 제1 이동 단말기(202)로 자원정보가 전송된 후, 설정된 오프셋 후에 제2 기지국(104)의 빔 전송을 제어하여 제1 이동 단말기(202)에 자원정보를 전송하도록 제어할 수 있다.
이와 같이 전송된 자원 할당정보에 기초하여, 각각의 이동 단말기는 수신된 자원 할당정보에 따라 빔포밍하여 액티브 셋에 포함된 각각의 기지국들과 송수신한다(570). 예를 들어, 도 7에 도시한 바와 같은 자원 할당정보가 제1 이동 단말기(202)에 전송된 경우, 제1 이동 단말기(202)는 수신한 자원 할당정보에 따라 제1 기지국(102)의 빔 넘버 2의 구간에서는 그에 대응하는 Rx 빔 넘버 6으로 빔을 설정할 수 있으며, 제2 기지국(104)의 빔 넘버 8의 구간에서는 그에 대응하는 Rx 빔 넘버 4로 빔을 설정할 수 있다.
이때, 각각의 이동 단말기(202, 204, 206)는 각각의 기지국(102, 104)로부터 수신한 데이터를 버퍼링 및 결합함으로써 각각의 기지국(102, 104)을 통한 데이터의 송수신을 수행할 수 있게 된다(580).
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 이동 단말기의 통신방법을 나타낸 흐름도이다.
도 3 및 도 12를 참조하면, 기지국 검색부(220)는 주기적으로 또는 기 설정된 조건에 따라 주변의 기지국(100)들을 검색할 수 있다(1210). 이때, 기지국 검색부(220)는 검색된 기지국에 대한 정보를 현재의 서빙 기지국으로 전송한다(1220).
자원정보 수신부(230)는 서빙 기지국을 통해 전송된 주변의 기지국들에 대한 정보에 대응하여 컨트롤러(300)로부터 서빙 기지국 또는 주변의 다른 기지국을 통해 주변의 기지국들의 빔 전송에 대한 스케줄정보 및 상향링크/하향링크에 대한 자원정보를 수신할 수 있다(1230).
안테나 제어부(240)는 수신된 스케줄정보 및 자원정보에 따라 어레이 안테나를 제어하여 주변의 기지국들 중 자신에게 빔을 전송하는 기지국을 향하여 빔을 형성하고 해당 기지국과 채널을 형성하여 데이터를 송수신한다(1240).
데이터 결합부(250)는 주변의 복수의 기지국들에 대하여 안테나 제어부(240)에 의해 빔 형성이 변경되면서 각각의 기지국으로부터 데이터가 수신되는 경우, 수신되는 데이터에 대하여 중복되거나 불필요한 데이터를 버퍼링(buffering)할 수 있으며(1250), 적어도 하나의 기지국으로부터 수신된 데이터를 코히어런트 결합(coherent combining)할 수 있다(1260).
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 기지국 컨트롤 장치에 의한 컨트롤 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 4 및 도 13을 참조하면, 기지국정보 수신부(310)는 이동 단말기(200)의 서빙 기지국을 통하여 이동 단말기(200)의 주변에 위치한 적어도 하나의 기지국에 대한 정보를 수신할 수 있다(1310). 이동 단말기(200) 주변의 기지국들에 대한 정보에는 각각의 기지국들의 식별번호, 각각의 기지국들 주변에 있는 다른 이동 단말기들에 대한 정보, 각각의 기지국들과 다른 이동 단말기들 사이의 빔 전송정보 등이 포함될 수 있다.
액티브 셋 결정부(320)는 기지국정보 수신부(310)를 통해 수신한 기지국정보에 기초하여 이동 단말기(200) 주변의 복수의 기지국들에 대한 액티브 셋을 결정한다(1320). 즉, 액티브 셋 결정부(320)는 이동 단말기(200) 주변의 기지국들 중 이동 단말기(200)에게 데이터 송수신을 위한 무선 채널을 제공하는 기지국들을 결정한다.
스케줄링부(330)는 액티브 셋 결정부(320)에 의해 결정된 액티브 셋에 포함된 기지국들에 대하여 이동 단말기(200)로의 빔 전송을 스케줄링하며, 상향링크/하향링크에 대한 자원정보를 할당한다(1330). 이때, 스케줄링부(330)는 슬롯(slot) 단위의 시분할(Time division)로 분할된 프레임을 이용하여 액티브 셋에 포함된 각각의 기지국들이 동일한 슬롯에 데이터를 전송하지 않도록 빔 전송을 스케줄링하고 각각의 자원정보를 할당할 수 있다.
앵커기지국 결정부(350)는 액티브 셋에 포함된 기지국들 중 어느 하나를 앵커(Anchor) 기지국을 결정할 수 있다(1340). 이때, 앵커기지국 결정부(350)는 이동 단말기(200)에 대한 서빙 기지국을 앵커 기지국으로 결정하거나, 액티브 셋에 포함된 기지국들 중 이동 단말기(200)에 가장 먼저 상향링크/하향링크에 대한 자원정보를 전송하는 기지국을 앵커 기지국으로 결정할 수 있다. 이 경우, 스케줄정보 전송부(340)는 앵커 기지국을 통해 이동 단말기(200)의 주변 기지국들에 대한 스케줄정보 및 자원할당정보를 이동 단말기(200)로 전송할 수 있다(1360).
또는, 스케줄정보 전송부(340)는 앵커 기지국을 결정하는 대신에 액티브 셋에 포함된 각 기지국들을 통해 해당 기지국과 이동 단말기(200) 사이의 통신에 사용되는 자원정보를 각각 전송하도록 구현될 수도 있다. 이 경우, 스케줄정보 전송부(340)는 액티브 셋에 포함된 기지국들에 대하여 해당 이동 단말기에 가장 먼저 자원정보를 전송하는 기지국을 기준 기지국으로 결정하며(1350), 액티브 셋에 포함된 기지국들 중 기준 기지국을 제외한 나머지 기지국들에 대해서는 설정된 시간만큼 오프셋(offset)하여 순차적으로 자원정보를 전송하도록 제어할 수 있다(1360). 이때, 기준 기지국으로 결정된 기지국에 대한 정보는 액티브 셋에 포함된 나머지 다른 기지국들 사이에 공유되는 것이 바람직하며, 기준 기지국의 ID에 기초하여 ID가 증가하는 순서 또는 감소하는 순서로 순서가 결정될 수 있다.
또는, 스케줄정보 전송부(340)는 앵커기지국 결정부(350)에 의해 결정된 앵커 기지국을 통해 액티브 셋에 포함된 각 기지국들에 대한 스케줄정보 및 자원할당정보를 전송하고, 앵커 기지국을 제외한 각각의 기지국들에 대하여 기준 기지국을 결정한 후(1350), 해당 기지국과 이동 단말기(200) 사이의 통신에 사용되는 자원정보를 앵커 기지국과 중복하여 전술한 방법에 따라 순차적으로 전송하도록 구현될 수도 있다(1360).
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 또한, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 따라서, 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (19)

  1. 어레이 안테나를 구비하며, 주변의 기지국들을 검색하는 이동 단말기;
    검색된 상기 주변의 기지국들 중에서 상기 이동 단말기에 대한 다중 협력 송수신을 위한 액티브 셋(active set)을 결정하며, 결정된 상기 액티브 셋에 포함된 기지국들 각각의 빔(beam) 전송을 스케줄링하는 컨트롤러; 및
    초고주파 대역에서 빔포밍(beamforming)을 이용하여 상기 이동 단말기와 송수신하며, 상기 컨트롤러에 의한 스케줄링에 기초하여 상기 액티브 셋에 포함된 각 기지국들의 상향링크/하향링크에 대한 자원정보를 상기 이동 단말기에 제공하는 적어도 하나의 기지국
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 협력 송수신 시스템.
  2. 초고주파 대역에서 적어도 하나의 기지국과 빔포밍을 수행하는 어레이 안테나;
    주변의 통신 가능한 기지국을 검색하며, 검색된 상기 기지국에 대한 정보를 현재의 서빙(Serving) 기지국으로 전송하는 기지국 검색부;
    전송된 상기 기지국에 대한 정보에 기초하여 컨트롤러로부터 상기 검색된 기지국의 빔 전송에 대한 스케줄정보 및 상향링크/하향링크에 대한 자원정보를 수신하는 자원정보 수신부; 및
    상기 스케줄링정보 및 상기 자원정보에 따라 상기 어레이 안테나를 제어하여 주변의 상기 기지국의 빔 전송에 대응하는 빔을 형성하고 데이터를 송수신하는 안테나 제어부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 단말기.
  3. 제 2항에 있어서,
    순차적으로 형성되는 상기 빔을 통하여 수신되는 데이터를 코히어런트 결합(coherent combining)하는 데이터 결합부
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 단말기.
  4. 이동 단말기의 주변에 위치한 적어도 하나의 기지국에 대한 정보를 수신하는 기지국정보 수신부;
    상기 기지국정보 수신부를 통해 수신한 복수의 기지국에 대하여 액티브 셋(active set)을 결정하는 액티브 셋 결정부;
    상기 액티브 셋에 포함된 기지국들에 대한 빔 전송을 스케줄링하고 상향링크/하향링크에 대한 자원정보를 할당하는 스케줄링부; 및
    상기 액티브 셋에 포함된 기지국들 중 적어도 하나의 기지국을 통하여 상기 스케줄링부에 의한 스케줄정보 및 자원할당정보를 상기 이동 단말기로 전송하는 스케줄정보 전송부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 기지국 컨트롤 장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 액티브 셋에 포함된 기지국들 중 앵커(Anchor) 기지국을 결정하는 앵커 기지국 결정부
    를 더 포함하며,
    상기 스케줄정보 전송부는 상기 앵커 기지국을 통해 상기 스케줄정보 및 자원할당정보를 상기 이동 단말기로 전송하는 것을 특징으로 하는 기지국 컨트롤 장치.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 스케줄링부는 슬롯(slot) 단위의 시분할(Time division)로 분할된 프레임을 이용하여 상기 액티브 셋에 포함된 각각의 기지국들이 동일한 슬롯에 데이터를 전송하지 않도록 빔 전송을 스케줄링하고 자원정보를 할당하는 것을 특징으로 하는 기지국 컨트롤 장치.
  7. 이동 단말기 주변의 기지국들을 검색하는 과정;
    검색된 상기 주변의 기지국들 중에서 상기 이동 단말기에 대한 다중 협력 송수신을 위한 액티브 셋을 결정하는 과정;
    결정된 상기 액티브 셋에 포함된 기지국들의 빔 전송을 스케줄링하는 과정; 및
    상기 스케줄링에 기초하여 상기 액티브 셋에 포함된 각 기지국들의 상향링크/하향링크에 대한 자원 할당정보를 상기 이동 단말기에 전송하는 과정
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 협력 송수신 방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 액티브 셋에 포함된 기지국들과 상기 이동 단말기는 초고주파 대역에서 빔포밍을 이용하여 송수신하는 것을 특징으로 하는 다중 협력 송수신 방법.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 액티브 셋에 포함된 기지국들과 상기 이동 단말기는 밀리미터파 대역에서 빔포밍을 이용하여 송수신하는 것을 특징으로 하는 다중 협력 송수신 방법.
  10. 주변의 통신 가능한 기지국을 검색하는 과정;
    검색된 상기 기지국에 대한 정보를 현재의 서빙 기지국으로 전송하는 과정;
    전송된 상기 기지국에 대한 정보에 대응하여 컨트롤러로부터 상기 검색된 기지국의 빔 전송에 대한 스케줄정보 및 상향링크/하향링크에 대한 자원정보를 수신하는 과정; 및
    상기 스케줄링정보 및 상기 자원정보에 따라 어레이 안테나를 제어하여 주변의 상기 기지국의 빔 전송에 대응하는 빔을 형성하고 데이터를 송수신하는 과정
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 단말기의 통신방법.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 스케줄정보 및 상기 자원정보에 따라 빔포밍하여 상기 주변의 기지국들 중 적어도 하나와 송수신하며 각각의 기지국으로부터 수신한 데이터를 코히어런트 결합(coherent combining)하는 과정
    을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 단말기의 통신방법.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 주변의 기지국들 중 적어도 하나로부터 수신한 데이터를 버퍼링(buffering)하는 과정
    을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 단말기의 통신방법.
  13. 이동 단말기의 주변에 위치한 적어도 하나의 기지국에 대한 정보를 수신하는 과정;
    상기 기지국정보 수신부를 통해 수신한 복수의 기지국에 대하여 액티브 셋을 결정하는 과정;
    상기 액티브 셋에 포함된 기지국들에 대한 빔 전송을 스케줄링하고 상향링크/하향링크에 대한 자원정보를 할당하는 과정; 및
    상기 액티브 셋에 포함된 기지국들 중 적어도 하나의 기지국을 통하여 스케줄정보 및 자원할당정보를 상기 이동 단말기로 전송하는 과정
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 기지국 컨트롤 방법.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 액티브 셋에 포함된 기지국들 중 앵커 기지국을 결정하는 과정
    을 더 포함하며, 상기 스케줄정보 및 자원할당정보 전송과정은,
    상기 앵커 기지국을 통해 상기 스케줄정보 및 상기 자원할당정보를 상기 이동 단말기로 전송하는 것을 특징으로 하는 기지국 컨트롤 방법.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 스케줄링 및 자원할당정보 전송과정은,
    상기 액티브 셋에 포함된 각 기지국들 중 상기 앵커 기지국을 제외한 기지국을 통하여 상기 이동 단말기와 통신에 사용되는 자원정보를 상기 이동 단말기에 전송하는 것을 특징으로 하는 기지국 컨트롤 방법.
  16. 제 13항에 있어서,
    상기 스케줄링 및 자원할당정보 전송과정은,
    상기 액티브 셋에 포함된 각 기지국들을 통하여 상기 이동 단말기와 통신에 사용되는 자원정보를 상기 이동 단말기에 전송하는 것을 특징으로 하는 기지국 컨트롤 방법.
  17. 제 14항에 있어서,
    상기 스케줄링 및 자원할당정보 전송과정은,
    상기 앵커 기지국을 통하여 상기 액티브 셋에 포함된 각 기지국들의 DL(Down Link) MAP 정보, UL(Up Link) MAP 정보, 셀 ID 정보를 상기 이동 단말기에 전송하는 것을 특징으로 하는 기지국 컨트롤 방법.
  18. 제 13항에 있어서,
    상기 액티브 셋에 포함된 각 기지국들 중 상기 자원정보를 가장 먼저 전송하는 기지국을 기준 기지국으로 결정하는 과정
    을 더 포함하며, 상기 스케줄정보 및 자원할당정보 전송과정은,
    상기 액티브 셋에 포함된 기지국들 중 상기 기준 기지국을 제외한 나머지 기지국들이 설정된 시간만큼 오프셋(offset)하여 순차적으로 상기 자원정보를 전송하는 것을 특징으로 하는 기지국 컨트롤 방법.
  19. 제 13항에 있어서,
    상기 스케줄링 및 자원정보 할당과정은,
    슬롯 단위의 시분할로 분할된 프레임을 이용하여 상기 액티브 셋에 포함된 각각의 기지국들이 동일한 슬롯에 데이터를 전송하지 않도록 빔 전송을 스케줄링하고 자원정보를 할당하는 것을 특징으로 하는 기지국 컨트롤 방법.
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