KR20130094177A - 밀리미터파 통신 시스템에서 공간 분할 이중화를 위한 장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
전-이중 밀리미터파 이동 무선 통신을 위한 장치 및 방법이 제공된다. 상기 장치는 밀리미터파를 이용하는 공간 분할 이중화(SDD, Spatial Division Duplex) 이동 통신 시스템을 포함한다. 상기 SDD 이동 통신 시스템은 공간적으로 빔포밍된 제1 전송 빔을 전송하기 위한 복수의 제1 전송 안테나들을 가지는 제1 전송 안테나 어레이와, 공간적으로 빔포밍된 제1 수신 빔을 형성하기 위한 복수의 제1 수신 안테나들을 가지는 제1 수신 안테나 어레이를 포함하는 제1 무선 단말기, 및 제1 무선 단말기의 수신 빔을 향해 지향된 공간적으로 빔포밍된 제2 전송 빔을 전송하기 위한 복수의 제2 전송 안테나들을 가지는 제2 전송 안테나와, 제1 무선 단말기의 전송 빔을 향해 지향되는 공간적으로 빔포밍된 제2 수신 빔을 형성하기 위한 복수의 제2 수신 안테나들을 가지는 제2 수신 안테나 어레이를 포함하는 제2 무선 단말기를 포함한다.
Description
본 발명은 밀리미터파 통신 시스템에서 공간 분할 이중화(SDD, Spatial Division Duplex)를 위한 장치 및 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 피어 투 피어(P2P, peer-to-peer) 무선 통신을 위한 밀리미터 전자기파들을 이용하는 공간 분할 이중화 통신 시스템을 위한 장치 및 방법에 관련된 것이다.
이동 통신은 이동 통신 서비스에 대한 가입자의 수가 지금 45억을 초과하여 계속해서 증가함에 따라, 최근에도 발전을 계속하고 있다. 동시에, 새로운 이동 통신 기술 및 시스템은 증가되는 요구를 만족시키기 위해, 그리고, 이동 통신 사용자들에게 보다 나은 이동 통신 어플리케이션들을 제공하기 위해 발전되었다. 그러한 시스템들의 예들은 3GPP2(3rd Generation Partnership Project 2)에 의해 개발된 CDMA2000(Code Division Multiple Access 2000) EvDO(Evolution Data Optimized) 시스템, 그리고, 3GPP(3rd Generation Partnership Project)에 의해 개발된 WCDMA(Wideband CDMA), HSPA(High Speed Packet Access), LTE(Long Term Evolution) 시스템, 그리고, IEEE(the Institute of Electrical and Electronics Engineers)에 의해 개발된 WiMAX(mobile Worldwide Interoperability for Microwave Access) 시스템을 포함한다. 더 많은 사람들이 이동 통신 시스템의 사용자가 되어 감에 따라, 데이터 리치 서비스(data-rich services)는 이러한 시스템들에 걸쳐 제공되었다. 대용량, 높은 처리량, 낮은 대기시간, 및 더 나은 신뢰성을 가지는 이동 통신 시스템에 대한 요구가 증가하고 있다.
밀리미터파들(Millimeter waves)은 30GHz 내지 300GHz의 무선 주파수 범위를 가지는, 무선 파형들(radio waves)이며, 그들의 작은 파장들로 인해 고유한 확산 특성들을 보인다. 예를 들면, 보다 많은 안테나들이 비교적 작은 영역에 수납될 수 있다. 따라서, 작은 폼 팩터에서 높은 이득 안테나를 가능하게 할 수 있다. 밀리미터파 무선 통신 시스템들은 몇 킬로미터 거리에 걸쳐 10 Gbps 데이터 전송율을 달성할 수 있다. 하지만, 현재 기술들은 비용, 복잡도, 전력 소비, 및 폼 팩터와 같은 문제들로 인하여 상용 이동 통신에 아주 적합한 것은 아니다. 최근에 개발 노력들이 짧은 범위 무선 통신을 위한 밀리미터파 무선 통신을 이용하기 위해 있어왔다. 예를 들면, 60GHz 무선 주파수 집적 회로(RFIC, Radio Frequency Integrated Circuits)를 개발하는 데에 있어 진보 및 안테나 솔루션들이 이루어졌다. 하지만, 오늘날의 60GHz RFIC는 여전히 낮은 효율 및 높은 비용으로 어려움을 겪고 있으며, 밀리미터파는 확산 손실로 인해 어려움을 겪고 있다.
밀리미터파들의 확산 손실을 다루기 위하여, 빔포밍(beamforming)이 채택될 수 있다. 빔포밍은 신호 이득을 얻기 위해 적응적인 수신/전송 빔 패턴들을 통해 특정 선택을 이용하는 수신 또는 방향성 신호 전송을 위해 사용되는 신호 처리 기술이다. 전송 시에, 빔포머는 웨이브프론트(wavefront)에서 보강 간섭(constructive interference) 및 상쇄 간섭(destructive interference)의 패턴을 생성하기 위하여, 각 전송 안테나에서 신호의 위상 및 관련된 진폭을 제어한다. 수신시에, 다른 안테나들로부터 정보는 합성되며, 따라서, 방사의 예측된 패턴이 우선적으로 관찰된다.
도 1은 관련된 기술에 따른 빔포밍 전송을 도시한다.
도 1을 참조하면, 전송 안테나 어레이(101)에서 다중 전송 안테나(102)를 가지는 송신기(100)가 도시되었다.
이득 gt1 내지 gtN으로 도 1에 도시된, 전송 빔포밍 가중치, gti는 안테나 어레이(101)의 전송 안테나(102) 중 i번째 것으로부터 전송되는 신호에 적용된다. 이득은 전송 안테나들(102)의 각각으로부터 전송되는 신호의 위상 및 관련된 진폭을 조절하기 위해 사용된다. 신호는 전송 안테나들(102) 각각으로부터 전송을 위해 개별적으로 증폭될 수 있다. 대안적으로, 단일 증폭기 또는 전송 안테나들의 수 보다 작은 수로 번호가 부여되는 증폭기가 사용될 수 있다. 게다가, 빔포밍 가중치 또는 이득들은 신호 증폭 전 또는 신호 증폭 후에 적용될 수 있다.
도 2는 관련된 기술에 따른 빔포밍 수신을 도시한다.
도 2를 참조하면, 수신 안테나 어레이(201)에서 다중 수신 안테나들(202)을 가지는 수신기(200)가 도시되었다.
수신 안테나들(202)의 각각에 의해 수신되는 신호는 저잡음증폭기(LNA, Low-Noise Amplifier)에 의해 증폭된다. gr1 내지 grN으로 도 2에 도시된, 수신 빔포밍 가중치, gri는 수신된 신호에 적용되며, 수신 안테나들(202) 중 i 번째 것으로부터 증폭된다. 이득은 수신 안테나들(202) 각각에 의해 수신된 신호의 위상 및 관련된 진폭을 조절하기 위해 사용된다. 수신 빔포밍 가중치는 이득 조절(gain adjustment)이 될 수 있다. 위상 및 진폭 조절된 신호들은 수신된 신호를 생성하기 위해 조합된다. 수신 빔포밍 이득은 수신 안테나들(202) 각각으로부터 신호들의 간섭 결합(coherent combining) 또는 보강 결합(constructive combining)으로 인해 얻어진다.
도 3은 관련된 기술에 따른 동적 빔포밍을 도시한다.
도 3을 참조하면, 복수의 가중치 gt1 내지 gt5는 전송 빔 TxB의 동상 웨이브프론트(equiphase wavefront)를 형성하기 위해 출력(outgoing) 신호 s(t)에 적용된다.
가중치들 gt1 내지 gt5는 단지 신호 s(t)의 위상을 제어 및/또는 조절하기 위해 사용된다. 신호 s(t)는 각 안테나가 가중치 gt1 내지 gt5 중 대응하는 하나를 가지는, 복수의 안테나들 A1 내지 A5에 적용되며, 안테나 A1 내지 A5 각각은 거리 d 만큼 안테나 A1 내지 A5 중 인접하는 것들로부터 이격된다. 예를 들면, 도 3에 보인 바와 같이, 신호 s(t)는 이의 위상에 대하여 신호 s(t)를 조정하기 위하여, 안테나 A1을 통해 전송되는 신호들에 적용되는, 의 가중치 gt1을 가지는 안테나 A1에 적용된다.가중치들 gt2 내지 gt5는 각각 안테나 A2 내지 A5에서 신호 s(t)에 적용된다. 따라서, 안테나들 A1 내지 A5 각각은 도 3에 보인 동상 웨이브프론트를 가지는 특정 방향에서 조정될 수 있는 위상 조절 신호 s(t)를 생성한다. 가중치들 gt1 내지 gt5를 이용하여 안테나 A1 내지 A5에 적용되는 위상 조절은 신호 s(t)의 전송 및 수신 양자 모두에 적용될 수 있다. 따라서, 전송 빔 및 수신 빔은 미리 결정된 방향에서 조절될 수 있다.
도 4는 관련된 기술에 따른 디지털 빔포밍의 실시예를 도시한다.
도 4를 참조하면, 디지털 빔포밍은 송수신기(transceiver, 400)에 의해 수행되는 바와 같이, 성능 및 플렉시빌리티(flexibility)와 같은, 다양한 이득을 얻을 수 있도록 사용될 수 있다. 도 4에 보인 바와 같이, 신호들 s0(t) 내지 s(M-1)t를 포함하는, M, N 개의 신호들은 송수신기(400)의 각각의 안테나들에 의해 전송되어지는 각 전송 경로들을 따라 전송된다. 전송 가중치들 wt0 내지 wt(M-1)는 각 전송 경로들을 따라 신호들 s0(t) 내지 s(M-1)t에 개별적으로 적용된다. 각 전송 경로들은 디지털 대 아날로그 컨버터(DAC, Digital to Analog Converter) DAC1 내지 DACM을 포함한다. 전송된 신호들 s0(t) 내지 s(M-1)t는 수신기(200)의 안테나들 중 각각의 것들에 의해 수신된다. 수신된 신호들 r0(t) 내지 r(N-1)t는 각 수신 경로를 통해 수신된다. 각 수신 경로는 저잡음 증폭기(LNA, Low Noise Amplifier) 및 아날로그 대 디지털 컨버터(ADC, Analog to Digital Converter) ADC1 내지 ADCN을 포함한다. 수신 가중치들 wr0 내지 wr(N-1)은 수신된 신호들 r0(t) 내지 r(N-1)t에 개별적으로 적용된다. 따라서, 디지털 빔포밍을 디지털 신호들에 적용하는 것에 의해, 다양한 채널 조건들에서도, 최적 채널 용량이 성취될 수 있다. 하지만, 많은 양의 하드웨어가 M 또는 N 전체 송수신기들을 가지는 것으로 디지털 빔포밍에 사용된다. 따라서 디지털 빔포밍은 채널 용량을 증가시키는 반면, 하드웨어 복잡도 및 전력 소비 양자 모두를 증가시킨다.
도 5는 관련된 기술에 따른 아날로그 빔포밍의 실시예를 도시한다.
도 5를 참조하면, 아날로그 빔포밍은 송수신기(500)에 의해 수행된다. 도 5의 아날로그 빔포밍에 따라, 도 4에 도시된 바와 같은 DAC들 및 ADC들과 같은 복수의 데이터 컨버터들은 감소될 수 있다. 도 5에 보인 바와 같이, 송수신기(500)에서, 전송 신호 s(t)는 디지털 형식의 전송 신호 s(t)를 아날로그 형식의 전송 신호 s(t)로 변환되도록 DAC(501)를 통해 전달된다. 그런 다음, 이는 대응하는 신호 경로들을 따라 복수의 전송 안테나들(503)에 제공된다. 각 전송 가중치 wt0 내지 wt(M-1)는 대응하는 신호 경로들을 따라 전송 안테나들로 전달되는 각 아날로그 신호 s(t)에 적용된다. 여기서, 각 신호 경로들은 믹서(mixer)를 가진다. 송수신기(500)는 복수의 수신 안테나들(504)을 이용하여 각각 전송 가중치들 wt0 내지 wt(M-1)를 가지는 각 아날로그 신호들 s(t)를 수신한다. 복수의 수신 신호들은 각각의 신호 경로들을 통해 전달된다. 각각의 신호 경로들은 저잡음 증폭기(LNA), 믹서를 가진다. 각각의 수신 가중치들 wr0 내지 wr(N-1)는 복수의 수신 신호들에 적용된다. 그런 다음, 수신되어 가중된 신호들은 수신 신호 r(t)을 형성하기 위해, ADC(502)에 의해 디지털 신호로 변환된다. 따라서, 도 5의 아날로그 빔포밍에서, 오직 하나의 DAC(501) 및 하나의 ADC(502)가 송수신기(500)예서 사용된다. 따라서 복수의 데이터 컨버터들이 감소된다.
도 6은 관련된 기술에 따른 무선 주파수(RF, Radio Frequency) 빔포밍의 예를 도시한다.
도 6을 참조하면, RF 빔포밍은 송수신기(600)에 의해 수행된다. 도 6에 도시된 바와 같이, RF 빔포밍은 빔포밍 동작을 수행하기 위해 사용되는 복수의 믹서들을 감소시킬 수 있다. 송수신기(600)에서, 전송 신호 s(t)는 DAC(601)을 이용하여 디지털 형식으로부터 아날로그 형식으로 변환된다. 그런 다음, 아날로그 형식의 전송 신호 s(t)는 전송되어지도록, 각 신호 경로를 따라 복수의 전송 안테나들(603)에 제공되도록 믹서(602)를 통해 전달된다. 송수신기(600)는 복수의 수신 안테나들(604)을 이용하여 전송된 신호들을 수신한다. 이들 각각은 LNA를 포함하는 개별 신호 경로를 가진다. 그리고, 각 수신 가중치들 wr0 내지 wr(N-1)가 복수의 수신된 신호들에 적용된다. 수신되어 가중된 신호들은 결합기(605)에 의해 결합되고, 그런 다음, 믹서(606)에 의해 믹싱되며, 수신된 신호 r(t)을 형성하기 위해 ADC(607)를 통해 전달된다. 따라서, 믹서는 수신 안테나들(604)의 신호 경로 각각을 따라 배치되지 않는다. 그리고, 낮은 수의 믹서들은 감소된 하드웨어 복잡도 및 전력 소비를 낳는다. 하지만, 빔포밍 제어에서 감소된 유연성(flexibility), 감소된 다중 접속 기능 및 감소된 다중 접속 사용자들은 RF 빔포밍의 제한된 기능의 결과를 낳는다.
WirelessHD 기술, ECMA-387, 및 IEEE 802.15.3c와 같은, 현재의 P2P(peer-to-peer) 밀리미터파 표준들은 시간 분할 이중화(TDD, Time Division Duplex)를 채택한다. 여기서, 통신에서 두 개의 장치들 중 오직 하나만이 주어진 시간에 전송 또는 수신한다. TDD 또는 주파수 분할 이중화(FDD, Frequency Division Duplex)는 종종 종래의 셀룰러 또는 모바일 광대역 시스템들에서 기지국들의 전송된 신호들 및 수신된 신호들을 분할하기 위해 사용된다. 종래의 TDD 시스템에서, 기지국은 하향링크 시간 슬롯들에서 전송하고, 이동 단말들은 상향링크 시간 슬롯들에서 전송한다. 결국, 현재 밀리미터파 표준들은 단지 반-이중 통신들을 지원한다. 다른 말로, 동시 전송 및 수신 동작들은 무선 통신을 위한 현재 P2P 밀리미터파 표준들에서 가능하지 않다.
본 발명의 측면들은 적어도 앞서 언급된 문제들 및/또는 불리한 점들을 다루며, 그리고, 아래에서 설명될 적어도 이득들을 제공한다. 따라서, 본 발명의 측면은 밀리미터파 통신 시스템을 위한 공간 분할 이중화(SDD, Spatial Division Duplex)를 위한 장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 측면에 따라, 전-이중 밀리미터파(full-duplex millimeter wave) 통신 시스템을 위한 무선 단말기가 제공된다. 이러한 장치는 공간적으로 빔포밍된 전송 빔을 형성하기 위한 복수의 전송 안테나들을 가지는 전송 안테나 어레이와, 공간적으로 빔포밍된 수신 빔을 형성하기 위한 복수의 수신 안테나들을 가지는 수신 안테나 어레이를 포함하며, 상기 복수의 전송 안테나들 및 상기 복수의 수신 안테나들은 상기 전송 빔 및 수신 빔 각각의 통신 신호를 위해 동일한 시간에서 동일한 주파수를 사용하며, 그리고, 상기 빔포밍된 전송 빔 및 상기 빔포밍된 수신 빔은 공간적으로 오버랩되지 않는다.
본 발명의 다른 측면에 따른, 밀리미터파를 이용하는 공간 분할 이중화(SDD, Spatial Division Duple) 이동 통신 시스템이 제공된다. 이러한 장치는 공간적으로 빔포밍된 제1 전송 빔을 전송하기 위한 복수의 제1 전송 안테나들을 가지는 제1 전송 안테나 어레이와, 공간적으로 빔포밍된 제1 수신 빔을 형성하기 위해 복수의 제1 수신 안테나들을 가지는 제1 수신 안테나 어레이를 포함하는 제1 무선 단말기, 및 제1 무선 단말기의 수신 빔을 향해 지향된 공간적으로 빔포밍된 제2 전송 빔을 전송하기 위한 복수의 제2 전송 안테나들을 가지는 제2 전송 안테나와, 제1 무선 단말기의 전송 빔을 향해 지향되는 공간적으로 빔포밍된 제2 수신 빔을 형성하기 위한 복수의 제2 수신 안테나들을 가지는 제2 수신 안테나 어레이를 포함하는 제2 무선 단말기를 포함한다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 밀리미터파를 이용하는 공간 분할 이중화(SDD, Spatial Division Duplex) 이동 통신을 위한 방법이 제공된다. 상기 방법은 전송 안테나 어레이의 복수의 전송 안테나들 중 선택된 것들을 이용하여 제1 전송 빔을 형성하는 단계와, 미리 결정된 시간에 미리 결정된 주파수에 따라 상기 제1 전송 빔을 통해 제1 무선 단말기로 제1 신호를 전송하는 단계와, 수신 안테나 어레이의 복수의 수신 안테나들 중 선택된 것들을 이용하여 제1 수신 빔을 형성하는 단계와, 미리 결정된 시간에서 미리 결정된 주파수에 따라 상기 제1 수신 빔을 통해 제2 무선 단말기로부터 제2 신호를 수신하는 단계를 포함하며, 상기 제1 전송 빔 및 상기 제1 수신 빔 각각은 공간적으로 빔포밍되며, 상기 공간적으로 빔포밍된 전송 빔 및 상기 공간적으로 빔포밍된 수신 빔은 공간적으로 오버랩되지 않는다.
본 발명의 다른 측면들, 유리한 점들, 및 핵심적인 특징들은 첨부된 도면들과 함께 취해지며, 본 발명의 실시예를 공개하는 다음의 상세한 설명으로부터 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자들에게 분명해질 것이다.
앞서 설명된 바와 같이, 무선 통신을 위한 현재의 P2P 밀리미터파 표준들에서 동시 전송 및 수신 동작들이 가능하다. 그리고 근접한 기지국들은 2개의 서로 다른 이동 단말들과 각각 통신하기 위해 동일한 주파수 및 시간 슬롯들을 사용할 수도 있다.
본 발명의 일부 실시예들의 상술한 그리고 다른 측면들, 특징들 그리고 유리한 점들은 첨부된 도면들과 함께 취해지는 다음의 설명들로부터 보다 분명해질 것이다.
도 1은 관련된 기술에 따른 빔포밍 전송을 도시한다;
도 2는 관련된 기술에 따른 빔포밍 수신을 도시한다;
도 3은 관련된 기술에 따른 동적 빔포밍을 도시한다;
도 4는 관련된 기술에 따른 디지털 빔포밍의 실시예를 도시한다;
도 5는 관련된 기술에 따른 아날로그 빔포밍의 실시예를 도시한다;
도 6은 관련된 기술에 따른 무선 주파수(RF, Radio Frequency) 빔포밍의 예를 도시한다;
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 전-이중(full-duplex) 밀리미터파 P2P(peer-to-peer) 통신 시스템을 도시한다;
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 전-이중 밀리미터파 무선 통신 시스템을 도시한다;
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 SDD 밀리미터파 이동 통신 시스템을 도시한다;
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 동적 빔포밍에 의한 전송 신호 및 수신 신호 분할을 도시한다;
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 전송 및 수신 빔포밍 가중 조절을 도시하는 흐름도이다;
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 SDD 시스템을 도시한다.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 SDD를 도시한다;
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 SDD 시스템을 도시한다;
도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 SDD 시스템을 도시한다;
도 16은 본 발명의 실시예에 따른 안테나 요소들의 정렬을 도시한다.
도 17은 본 발명의 다른 실시예에 따른 안테나 요소들의 배열을 도시한다;
도 18은 본 발명의 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 기지국을 도시하는 블록도이다; 그리고,
도 19는 본 발명의 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 이동 단말을 도시하는 블록도이다.
도면들에 걸쳐, 동일한 참조 번호들은 동일하거나, 또는, 유사한 요소들, 특징들, 및 구조들을 설명하기 위해 사용되었음을 유의하여야 한다.
도 1은 관련된 기술에 따른 빔포밍 전송을 도시한다;
도 2는 관련된 기술에 따른 빔포밍 수신을 도시한다;
도 3은 관련된 기술에 따른 동적 빔포밍을 도시한다;
도 4는 관련된 기술에 따른 디지털 빔포밍의 실시예를 도시한다;
도 5는 관련된 기술에 따른 아날로그 빔포밍의 실시예를 도시한다;
도 6은 관련된 기술에 따른 무선 주파수(RF, Radio Frequency) 빔포밍의 예를 도시한다;
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 전-이중(full-duplex) 밀리미터파 P2P(peer-to-peer) 통신 시스템을 도시한다;
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 전-이중 밀리미터파 무선 통신 시스템을 도시한다;
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 SDD 밀리미터파 이동 통신 시스템을 도시한다;
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 동적 빔포밍에 의한 전송 신호 및 수신 신호 분할을 도시한다;
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 전송 및 수신 빔포밍 가중 조절을 도시하는 흐름도이다;
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 SDD 시스템을 도시한다.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 SDD를 도시한다;
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 SDD 시스템을 도시한다;
도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 SDD 시스템을 도시한다;
도 16은 본 발명의 실시예에 따른 안테나 요소들의 정렬을 도시한다.
도 17은 본 발명의 다른 실시예에 따른 안테나 요소들의 배열을 도시한다;
도 18은 본 발명의 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 기지국을 도시하는 블록도이다; 그리고,
도 19는 본 발명의 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 이동 단말을 도시하는 블록도이다.
도면들에 걸쳐, 동일한 참조 번호들은 동일하거나, 또는, 유사한 요소들, 특징들, 및 구조들을 설명하기 위해 사용되었음을 유의하여야 한다.
첨부된 도면을 참조로 하는 다음의 설명은 특허청구범위 및 그들과 동치에 의해 정의되는 본 발명의 실시예의 완벽한 이해를 돕기 위해 제공된다. 이는 이해를 돕기 위한 다양한 특정 세부사항들을 포함한다. 하지만, 이들은 단지 예시적인 것으로 간주되어야 한다. 따라서, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자는 이 문헌에 설명된 실시예들의 다양한 변경 및 수정이 본 발명의 사상 및 범위를 벗어남이 없이 만들어질 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 추가로 잘 알려진 기능들 및 구성들의 설명은 명확히 하고 간략화하기 위해 생략되었다.
다음의 설명 및 청구범위에서 상용된 용어 및 단어들은 사전적인 의미로 제한되는 것은 아니며, 발명자에 의해 본 발명의 명확하고 일관된 이해를 가능하기 하기 위해 사용된다. 따라서, 본 발명의 실시예의 다음의 설명들이 첨부된 특허청구범위들 및 그와 동등한 것들에 의해 정의되는 바와 같이, 본 발명을 한정하는 목적이 아니라, 단순한 설명의 목적으로 제공되고 있음을 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들에게 명확해질 것이다.
단수 형식 "a", "an" 및 "the"는 구문상 명확하게 그렇지 않음을 언급하지 않는 경우 복수의 대상을 포함함을 이해하여야 한다. 따라서, 예를 들면, "컴포넌트 표면(a component surface)"에 대한 참조는 하나 이상의 그러한 표면들에 대한 참조를 포함한다.
용어 "실질적으로(substantially)"에 의해, 인용된 특징, 파라미터, 또는 값은 정확히 얻어질 필요는 없지만, 예컨대, 공차들, 측정 에러, 측정 정확도 제한들 및 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들에게 알려진 다른 팩터들을 포함하는 편차들 또는 변수들이 제공되도록 의도된 특징들의 효과를 불가능하게 되지는 않는 정도로 통틀어 발생될 수 있다.
본 발명의 실시예들은 "이동 단말(mobile station)"에 적용되도록 설명될 수 있다. 하지만, 이는 단지 포괄적인 용어이며, 모바일 폰, 손바닥 크기의 퍼스널 컴퓨터(PC), PDA(Personal Digital Assistant), HPC(Hand-held PC), 스마트 폰, IMT-2000(International Mobile Telecommunication 2000) 단말기, 무선 랜(Wireless LAN) 단말기, 중계기(repeater), 송수신기(transceiver), 및 통신을 위한 무선 주파수 또는 고주파수 신호를 전송 및/또는 수신하는 어떤 다른 적합한 무선 통신 장치 중 어떤 것이라도 본 발명은 동등하게 적용된다는 점을 이해되어야만 한다. 추가로 본 발명의 실시예들에서 "기지국(base station)"에 적용되어 설명될 수 있다. 하지만, 이는 포괄적인 용어이며, 이는 기지국, eNB(evolved Node B), 중계기(repeater), 무선 네트워크 요소들, 송수신기, 액세스 포인트, 및 통신을 위한 무선 주파수 또는 고주파수 신호를 전송 및/또는 수신하는 어떤 다른 적합한 무선 통신 장치 중 어떤 것이라도 본 발명에 동등하게 적용된다는 점을 이해되어야만 한다. 따라서 용어 "이동 단말" 및 "기지국"의 사용은 어떤 형식의 장치 또는 디바이스에 대한 본 발명의 개념의 적용을 제한하기 위하여 사용되는 것은 아니다. 용어 "무선 단말기(wireless terminal)"은 기지국 및 이동 단말 중 어느 하나를 나타내는 포괄적인 용어이다. 용어 "무선 단말기" 및 "단말기"은 이 문헌에서 상호간에 대체될 수 있게 나타낼 수 있다.
본 발명의 실시예는 무선 통신을 위한 밀리미터 전자기파들을 이용하는 공간 분할 이중화(SDD, Spatial Division Duplex) 통신 시스템을 위한 장치 및 방법을 포함한다.
이 문헌에서 공개되는 다양한 실시예의 SDD 통신 시스템들 및 방법들은 밀리미터파를 이용하는 무선 통신의 콘텍스트 내에 제공된다. 하지만, 본 발명은 그것에 한정되는 것은 아니다. 그리고, SDD 통신 시스템들 및 방법들은 10GHz 내지 30GHz의 주파수를 가지는 무선파들(radio waves), 밀리미터파들과 유사한 특성을 보이는 다른 유사하는 통신 매체들, 또는, 테라헤르쯔(terahertz) 주파수들, 적외선, 가시광선 및 다른 광학 매체를 가지는 전자기파들과 같은, 다른 적합한 통신 매체들에 적용할 수 있다. 본 발명의 실시예에 있어서, 용어 "셀룰러 대역(cellular band)"은 몇백 메가헤르쯔(megahertz) 주파수들 내지 몇 기가헤르쯔(gigahertz) 근처의 주파수들을 나타낸다. 그리고, "밀리미터파 대역(millimeter wave band)"은 몇 십 기가헤르쯔 내지 몇 백 기가헤르쯔 근처의 주파수들을 나타낸다.
밀리미터파는 낮은 주파수를 가지는 무선 파들 보다 높은 확산 손실을 겪고 있다. 이러한 높은 확산 손실은, 밀리미터파가, 예를 들면, 10m 내지 100m의 범위의, 로컬 영역(local-area) 통신에 사용될 때, 또는, 100m 보다 큰 범위인, 광역(wide-area) 통신에서 사용될 때, 더욱 확고하게 될 수 있다. 높은 확산 손실을 극복하기 위하여, 높은 안테나 이득을 가지는 안테나들이 밀리미터파 통신에 사용된다. 밀리미터파의 작은 파장에 기인하여(예컨대, 60GHz 캐리어 주파수에 대해 λ = 5mm), 다중 안테나들을 가지는 안테나 어레이에서, 안테나 크기 및 구분(separation)은 작아질 수 있다. 예를 들면, 안테나 크기 및 구분은 빔포밍의 목적을 위해, λ/2가 될 수 있다. 밀리미터파 안테나의 작은 안테나 크기 및 구분은 작은 영역에서 매우 많은 수의 안테나를 허용한다. 작은 영역에서 복수의 작은 안테나들은 비교적 작은 영역에서 안테나 빔들의 높은 이득을 가능하게 한다. 복수의 안테나들 및 높은 이득의 안테나 빔들은 좁은 안테나 빔들(narrow antenna beams)을 허용한다. 밀리미터파 안테나들의 특성들은 공간 분할 다중 접속(SDMA, Spatial Division Multiple Access) 및 공간 재사용(spatial reuse)과 같은 기술들의 구현을 허용한다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 전-이중(full-duplex) 밀리미터파 P2P(peer-to-peer) 통신 시스템을 도시한다.
도 7을 참조하면, 전-이중(full-duplex) 밀리미터파 P2P(peer-to-peer) 통신 시스템(700)은 단말기(705) 및 단말기(706)을 포함한다. 각 단말기는 다중 전송 안테나들(702)을 포함하는 전송 안테나 어레이(701) 및 다중 수신 안테나들(704)을 포함하는 수신 안테나 어레이(703)를 가진다. 단말기(705)은 단말기(706)과 양방향 통신하는 상태에 있다. 다른 말로, 단말기(705) 및 단말기(706) 양자 모두는 동일한 시간에 동일한 주파수 상에서 동시에 데이터를 송신하고 수신한다. 하지만, 본 발명은 그것에 제한되지 않으며, 단말기(705) 및 단말기(706)은 다른 주파수들 그리고 다른 시간들에서 데이터를 전송하고 수신하거나, 또는, 다른 적합한 방법들을 통해 통신할 수 있다.
단말기(705) 및 단말기(706)은 전송 및 수신 신호들을 분리하기 위하여 데이터를 전송하고 수신할 때 공간 빔포밍을 이용한다. 단말기(705) 및 단말기(706) 각각의 각 전송 안테나들(702) 및 각 수신 안테나들(704)은 L × N (L by N) 매트릭스의 안테나들을 형성하기 위해, 제1 방향에 배치된 L개의 안테나들 및 상기 제1 방향에 대해 수직인 제2 방향에 배치된 N개의 안테나들을 가진다. 또한, 단말기(705) 및 단말기(706) 각각의 각 전송 안테나들(702) 및 각 수신 안테나들(704)은 분리된 전송 및 수신 신호들을 전송하고 수신하기 위해 상호간에 분리된다. 단말기(705)은 단말기(705)의 수신 안테나들(704)을 향한 방향으로 형성되는 전송 빔 TxB1을 통해 단말기(706)로 데이터를 전송한다. 단말기(706)은 전송 빔 TxB1의 신호를 수신하기 위해, 단말기(705)의 전송 안테나들(702)을 향한 방향으로 형성된 수신 빔 RxB2를 활성화하는 것에 의해 데이터를 수신한다.
단말기(705) 및 단말기(706)은 적어도 하나의 무선 기지국, 또는, 무선 네트워크 리피터(repeater), 또는, 다른 무선 네트워크 요소, 이동 단말, 송수신기, 또는, 통신을 위한 무선 또는 고주파수 신호들을 송수신하는 어떤 다른 적합한 무선 통신 장치가 될 수 있다.
단말기(705)로부터 단말기(706)로 전송 신호 TxB1의 전송과 동시에, 전송 신호는, 도 7에 도시된 바와 같이, 전송 빔 TxB2를 통해 단말기(306)로부터 단말기(705)로 전송될 수 있다. 단말기(706)은 단말기(705)의 수신 안테나들(704)을 향한 방향으로 형성된 전송 빔 TxB2를 통해 단말기(705)로 데이터를 전송한다. 단말기(706)은 전송 빔 TxB2를 수신하기 위해 단말기(704)의 전송 안테나(702)를 향한 방향으로 형성된 수신 빔 RxB1을 활성화하는 것에 의해 데이터를 수신한다.
전-이중 P2P 통신을 지원하기 위해, 각 단말기들(705 및 706) 내의, 전력 증폭기, 업 컨버전 믹서와 같은 다른 전송 회로 및 요소들과 함께, 전송 안테나(702), 다른 전송 회로 및 요소들, 그리고, 저잡음 증폭기(LNA), 다운 컨버전 믹서와 같은 다른 수신회로 또는 다른 수신 회로 및 요소들과 함께 수신 안테나들(702), 또는, 다른 수신 회로 및 요소들은 상호간에 분리되어야 한다. 예를 들면, 도 7에 도시된 바와 같이, 단말기(705) 내의, 전송 회로들 및 수신 회로들 간의 분리는 상호간에 분리된다. 따라서, 전송 빔포밍 및 수신 빔포밍이 수행될 때, 단말기(705)의 전송 회로 및 수신 회로 간의 간섭은 분리로 인해 억제될 수 있다. 간섭의 억제는 단말기(705)이 전송 빔 TxB1 및 수신 빔 RxB1 그리고, 그들의 대응하는 전송 신호 및 수신 신호를 위해 동일한 시간 및 주파수 리소스들을 이용할 수 있도록 한다. 하지만, 본 발명은 그것들로 한정되는 것은 아니며, 전송 및 수신 회로 간의 분리로 인해, 전송 및 수신 빔포밍을 수행하는 데에 있어, 인접한 주파수들을 이용하는 동일한 타이밍 또는 상호간에 매우 근접한 주파수들의 2개의 세트들이 사용될 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 전-이중 밀리미터파 무선 통신 시스템을 도시한다.
도 8을 참조하면, 전-이중 밀리미터파 P2P 통신 시스템(400)은 단말기들(805 및 806)을 포함한다. 각각은 다중 전송 안테나들(802)을 포함하는 전송 안테나 어레이(801) 및 다중 수신 안테나들(804)을 포함하는 수신 안테나 어레이(803)를 가진다. 도 7을 참조로 하여 설명된 실시예와 유사하게, 단말기(805)은, 전송 및 수신 빔들 각각을 통해 전송 및 수신 신호들을 분리하기 위해, 데이터를 전송하고 수신할 때 공간 빔포밍을 이용하는 단말기(805)과 양방향 통신 상태에 있다. 각각의 단말기들(805 및 806)의 각 전송 안테나들(802) 및 각 수신 안테나들(804)은 분리된 전송 신호 및 수신 신호를 전송하고 수신하기 위해, 상호간에 분리된다. 단말기들(805 및 806)은 도 7을 참조로 하여 앞서 설명된 바와 유사한 방식에 따라, 상호간에 서로 데이터를 전송하고 수신한다.
단말기(805 및 806) 간에 통신과 동시에, 단말기(806)은 무선 단말기(807)과 통신할 수 있다. 단말기(806)은 무선 단말기(807)로 향하는 방향으로 형성되는 전송 빔 TxB3을 통해 무선 단말기(807)로 데이터를 전송한다. 단말기(806)은 무선 단말기(807)에 의해 전송되는 데이터를 수신하기 위해 무선 단말기(807)을 향하는 방향으로 형성된 수신 빔 RxB3을 활성화하는 것에 의해 무선 단말기(807)로부터 데이터를 수신한다. 무선 단말기(807)은 모바일 또는 무선 폰, 무선 PDA(personal digital assistant), 모바일 컴퓨터, 또는, 다른 유사한 무선 전자 장치들과 같은 무선 통신 시스템 엔드 유저 디바이스가 될 수 있다.
단말기(806)은 단말기(805)과 통신하기 위해 사용되는 동일한 주파수 및 시간을 이용하는 무선 단말기(807)과 통신할 수 있다. 단말기(806)은 전송 빔 TxB3 및 수신 빔 RxB3 상에서 동작하는 빔포밍을 수행한다. 단말기(806)에 의해 수행되는 빔포밍 동작은, 전송 빔 TxB2 및 전송 빔 TxB3 양자 모두가 단말기(806)로부터 각 수신자들, 단말기(805) 및 무선 단말기(807)에게 동시에 전송될 때, 전송 빔 TxB3으로부터 전송 빔 TxB2를 공간적으로 분리한다.
단말기(806)은 단지, 전송을 위한 빔포밍 동작을 수행하기 위해, 각 전송 안테나들(802) 중 선택된 것들을 사용할 수 있다. 예를 들면, 상호간에 공간적으로 분리된 전송 안테나들(802) 중 다른 것들은 전송 빔 TxB2 및 전송 빔 TxB3을 개별적으로 형성하도록 사용될 수 있다. 유사하게, 각각의 수신 안테나들(804) 중 선택된 것들은 수신을 위한 빔포밍 동작을 수행하기 위해, 각각 수신 빔 RxB2 및 수신 빔 RxB3을 형성하도록 사용될 수 있다. 수신 안테나들(804) 중 서로 다르고 공간적으로 분리된 것들은 수신 빔 RxB2 및 수신 빔 RxB3을 개별적으로 형성하도록 사용될 수 있다. 하지만, 본 발명이 그것들에 한정되는 것은 아니며, 공간 빔포밍이 사용되지 않을 수 있고, 단말기(806)로부터 그리고 단말기(806)로 데이터를 전송하고 수신하는 다른 적합한 수단이 사용될 수도 있다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 SDD 밀리미터파 이동 통신 시스템을 도시한다.
도 9를 참조하면, SDD 밀리미터파 이동 통신 시스템, 또는, 다른 말로, SDD 무선 통신 시스템(900)이 도 9에 도시되었다. SDD 무선 통신 시스템(900)은 3개의 기지국들, BS1, BS2, 및 BS3 및 6개의 이동 단말들, MS1, MS2,…, MS6을 포함한다. 3개의 기지국들 BS1, BS2, 및 BS3 각각은 이동 단말들 MS1 내지 MS6이 위치한, 대응하는 통신 영역, 또는 셀들(101 내지 103)을 가진다. 하지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, SDD 무선 통신 시스템(400)은 기지국들 및 이동 단말들의 수는 다를 수 있다.
도 9에 보인 바와 같이, 기지국 BS1은 이동 단말들 MS1 및 MS2와 통신하며, 기지국 BS2는 이동 단말들 MS3 및 MS4와 통신하고, 그리고, 기지국 BS3은 이동 단말들 MS5 및 MS6과 통신한다. 기지국 BS1은 동시에, 동일한 시간에 동일한 주파수 상에서 이동 단말 MS2로부터 데이터를 수신하고, 이동 단말 MS1로 데이터를 전송한다. 다른 말로, 기지국 BS1은 동시에 발생하는 시간에서, 2개의 서로 다른 이동 단말들 MS1 및 MS2와 통신하기 위해 동일한 주파수를 사용한다. 하지만, 이동 단말 MS2와 통신하는 것과 동일한 시간에 이동 단말 MS1과 통신하기 위해, 기지국 BS1은 반드시 각 전송 및 수신 신호들을 분리하여야 한다.
전송 및 수신 신호들 간에 분리는 공간 빔포밍에 의해 이루어진다. 따라서, SDD 무선 통신을 허용한다. 공간 빔포밍을 수행하기 위하여, 기지국들 BS1 및 BS2 각각은 수신 안테나들의 세트로부터 분리된 전송 안테나들의 세트로 제공된다. 기지국 BS1 내지 BS3 각각의, 저잡음 증폭기(LNA), 다운 컨버젼 믹서, 또는 다른 수신 회로 및 요소들과 같은 다른 수신 회로와 함께, 수신 안테나들 및 전력 증폭기, 업 컨버젼 믹서, 그리고 다른 전송 회로 및 요소들과 같은 다른 전송 회로 및 요소들과 함께 전송 안테나들은, 기지국들 BS1 내지 BS3의 각각에서 상호간에 서로 분리되어야만 한다. 예를 들면, 기지국 BS1 내의, 전송 회로 및 수신 회로는 상호간에 서로 분리된다. 따라서 전송 및 수신 빔포밍을 수행할 때, 기지국 BS1의 전송 회로 및 수신 회로 간의 간섭은 분리에 의해 억제될 수 있다. 간섭의 억제는 기지국 BS1이 전송 빔 TxB1 및 수신 빔 RxB1과, 그들의 대응하는 전송 및 수신 신호들을 위해, 동일한 타이밍 및 주파수 리소스를 사용할 수 있도록 한다. 하지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 전송 및 수신 회로 간의 분리로 인해, 전송 및 수신 빔포밍을 수행하는 데에 있어, 인접한 주파수들을 이용하는 동일한 타이밍 또는 상호간에 매우 근접한 주파수들의 2개의 세트들이 사용될 수 있다.
실시예에 따르면, 2개의 분리된 위상 안테나 어레이가 기지국들 BS1 내지 BS3 각각에서 사용된다. 위상 안테나들 중 하나는 전송 안테나 어레이로 사용되며, 위상 안테나들 중 다른 것은 수신 안테나 어레이로 사용된다. 2개의 안테나 어레이들은 수신되는 신호에 대한 전송되는 신호로부터 간섭을 줄이기 위해, 미리 결정된 거리로 분리된다. 기지국 BS1 내지 BS3은 또한 각 하향링크 및 상향링크 전송을 적절하게 조절해야만 한다. 예를 들면, 기지국 BS1의 경우에 있어서, 수신되는 신호에 대해 전송되는 신호로부터 간섭을 더 억제하기 위해, 전송 빔 TxB1 및 수신 빔 RxB2는 공간 도메인에서 만족스럽게 분리된다.
각 하향링크 및 상향링크 전송을 조절하기 위해, 또는, 다른 말로, 기지국 BS1과 같은 기지국에서 수신 빔포밍 및 전송 빔포밍을 조절하기 위해, 기지국 BS1은 하향링크 및 상향링크 채널 상태 정보를 요구한다. 다양한 방법들이 기지국 BS1과 통신하는 하나 이상의 이동 단말 MS1 내지 MS6과 기지국 BS1 사이의 하향링크 및 상향링크 채널 상태 정보를 얻기 위해 사용될 수 있다. 예를 들면, 기지국 BS1은 하나 이상의 이동 단말들 MS1 내지 MS6 중 하나로부터 하향링크 채널 상태 정보를 수신할 수 있다. 이 하향링크 채널 상태 정보는 하향링크 채널 상태 정보 중 바람직한 하향링크 전송 빔포밍에 관련된 정보를 포함한다. 기지국 BS1은 상향링크 채널에서 사운딩 레퍼런스 신호(sounding reference signal)를 전송하도록 이동 단말들 MS1 내지 MS6 중 하나를 구성할 수 있다. 이에 따라, 기지국 BS1은 상향리크 사운딩 레퍼런스 신호로부터, 상향링크 채널 상태 정보 및 상향링크 수신 빔포밍 정보를 유도할 수 있다. 다른 실시예에 따라서, 상호간에 조정되는 전송 및 수신 안테나들을 가지는 TDD 시스템에서, 기지국은 하향링크 채널 상태 정보와 같이, 상향링크 채널 상태 정보를 사용할 수 있다. 따라서, TDD 시스템에서, 이동 단말들은 기지국에 대해 하향링크 채널 상태 정보를 제공하는 것이 요구되지 않는다.
그런 다음, 하향링크 및 상향링크 채널 상태 정보는 SDD 무선 통신을 수행하기 위해, 하향링크 및 상향링크 통신을 조절하기 위해 사용된다. 그 형성에 있어서 하향링크 및 상향링크 채널 상태에 추가로, 버퍼 상태, 서비스 품질의 측정, 스케줄링 우선권, 또는 다른 유사한 통신 정보와 같은, 다른 정보가 하향링크 및 상향링크 통신을 조절하기 위해 사용될 수 있다. 기지국 BS1과 같은, 기지국은, 미리 결정된 주파수를 이용한 미리 결정된 시간에 전송하도록 제1 이동 단말, 실시예에서 이동 단말 MS2을 결정한다. 따라서, 기지국 BS1은 관련된 전송 빔포밍, 패킷 크기, 변조 및 코딩 스킴(modulation and coding schemes), 및 하향링크 통신을 위한 다른 통신 파라미터들을 결정한다. 기지국 BS1은 또한 미리 결정된 주파수를 이용하여 미리 결정된 시간에서 수신하도록, 제2 이동 단말, 실시예에서 이동 단말 MS1을 결정한다. 따라서, 기지국 BS1은 관련된 수신 빔포밍 패킷 크기, 변조 및 코딩 스킴, 및 상향링크 통신을 위한 다른 통신 파라미터들을 결정한다.
동일한 시간-주파수 리소스를 이용하는 전송 빔포밍 및 수신 빔포밍의 결정은 동일한 시간에 발생할 필요는 없다. 다른 말로, 기지국 BS1은 수신 빔포밍 및 대응하는 미리 결정된 시간 및 미리 결정된 주파수, 먼저 결정될 수 있다. 첫 번째 결정에 이어서, 기지국 BS1은 전송 빔포밍, 그리고, 수신 빔 포밍을 위해 사용되는 것과 동일한 미리 결정된 시간 및 주파수를 결정할 수 있다. 기지국은 하향링크 및 상향링크 통신을 조절하기 위하여, 이동 단말 MS2로 하향링크 그랜트를, 그리고, 이동 단말 MS1로 상향링크 그랜트를 전송할 수 있다. 하향링크 및 상향링크 그랜트 메시지들은 상이한 시간에 전송될 수도 있다. 하지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 하향링크 및 상향링크 그랜트 메시지들은 동일한 시간에 전송될 수도 있다.
이동 단말들 MS1 내지 MS6은 이동 단말들 MS1 내지 MS6이 단지 어떤 주어진 시간에 전송하거나, 또는 수신하도록 하는 반 이중 모드에서 동작한다. 다른 말로, 이동 단말들 MS1 내지 MS6은, 기지국들 BS1 내지 BS6으로부터 또는 기지국들 BS1 내지 BS6으로 신호들을 전송하거나, 또는, 수신할 때, 공간 빔포밍을 수행하지 않는다. 따라서, 이동 단말들 MS1 내지 MS6은 기지국들 BS1 내지 BS6 각각의 것들로부터 신호를 수신하고, 기지국들 BS1 내지 BS6 각각의 것들로 신호를 전송할 때 모두, 각각 오직 하나의 안테나를 이용한다. 그러므로, 반 이중 모드에서 동작하는 것에 의해, 이동 단말들 MS1 내지 MS6은 전송 및 수신 신호들 양자 모두를 위해 하나의 안테나를 각각 이용할 수 있다.
도 9에 도시된 바와 같이, 공간 빔포밍은 분리된 전송 및 수신 빔들을 형성하는 기지국들 BS1 내지 BS3 각각을 포함한다. 기지국 BS1은 이동 단말 MS2을 향한 방향으로 전송 빔 TxB1을 활성화시키는 것에 의해 데이터를 이동 단말 MS2에 전송한다. 이동 단말 MS2는 전송 빔 TxB1의 전송되는 신호를 수신하기 위해, 기지국 BS1의 전송 안테나들을 향한 방향에서 수신 빔 RxB1을 활성화시키는 것에 의해 기지국 BS1로부터 데이터를 수신한다.
기지국 BS1이 주어진 주파수 상에서 이동 단말 MS2로 데이터를 전송하는 것과 동시에, 이동 단말 MS1은 이동 단말 MS1과 통신하는 기지국 BS1에 의해 사용되는 동일한 주어진 주파수 상에서 기지국 BS1로 데이터를 전송할 수 있다. 기지국 BS1은 수신 빔 RxB2를 이동 단말 MS1을 향한 방향으로 활성화시키는 것에 의해 이동 단말 MS1로부터 데이터를 수신한다. 이동 단말 MS1은 기지국 BS1을 향한 방향으로 전송 빔 TxB2를 활성화시키는 것에 의해 데이터를 기지국 BS1로 전송한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 셀 1에서, 전송 빔 TxB1은 전송 빔 TxB2 및 수신 빔 RxB2는 실질적으로 오버랩되지 않는다. 또한, 셀 1에서, 수신 빔 RxB2는 전송 빔 TxB1 및 수신 빔 RxB1과 실질적으로 오버랩되지 않는다. 기지국 BS1은 전송 빔 TxB1 및 수신 빔 RxB2에 대해 형성되는 빔을 적용한다. 따라서, 전송 빔 TxB1 및 수신 빔 RxB2는 확산의 방향에 관련되어 상호간에 실질적으로 오버랩되지 않는다.
기지국 BS2는 이동 단말 MS3으로 향하는 방향으로 전송 빔 TxB3을 활성화시키는 것에 의해 이동 단말 MS3으로 데이터를 전송한다. 동시에, 기지국 BS2는 기지국 BS2로부터 이동 단말 MS3으로 데이터를 전송하기 위해 사용되는 동일한 주파수 상에서 이동 단말 MS4로부터 데이터를 수신한다. 기지국 BS2는 이동 단말 MS4를 향한 방향으로 수신 빔 RxB3을 활성화시키는 것에 의해 이동 단말 MS4로부터 데이터를 수신한다. 셀 2에서, 이동 단말들 MS3 및 MS4는 어떤 전송 또는 수신 빔들도 형성하지 않는다. 그러므로 전송 빔 TxB3 상에서 전송되는 이동 단말 MS3 전송 신호는 수신 빔 RxB3에 의해 수신되는 이동 단말 MS4 수신 신호에 대해 간섭이 될 수 있다. 하지만, 이동 단말들 MS3 및 MS4 사이에 충분한 공간 분리가 존재한다면, 이 간섭은 심각하지 않을 수 있다. 이동 단말들 MS3 및 MS4 사이의 공간 분할은 기지국 BS2가 빔포밍을 이용하는 것에 의해 전송 빔 TxB3을 수신 빔 RxB3으로부터 공간적으로 분리하도록 한다.
이동 단말 MS5는 기지국 BS3을 향한 방향으로 전송 빔 TxB4를 활성화시키는 것에 의해 기지국 BS3으로 데이터를 전송한다. 기지국 BS3은 이동 단말 MS5를 향한 방향으로 수신 빔 RxB4를 활성화시키는 것에 의해 이동 단말 MS5로부터 데이터를 수신한다. 동시에, 기지국 BS3은 이동 단말 MS6을 향한 방향으로 전송 빔 TxB5를 활성화시키는 것에 의해 데이터를 이동 단말 MS6로 전송할 수 있다. 이동 단말들 MS5 및 MS6 사이의 공간 분할은 기지국 BS3이 빔포밍을 이용하는 것에 의해 수신 빔 RxB4로부터 전송 빔 TxB4를 공간적으로 분리하도록 한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 밀리미터파 이동 통신 시스템에 있어서, 제1 기지국은 제1 신호를 전송한다. 한편, 상기 제1 기지국에 인접하여 위치한 제2 기지국은 동일한 시간-주파수 자원들 상에서 제2 신호를 수신한다. 다른 말로, 2개의 인접한 기지국들은 2개의 서로 다른 이동 단말들과 각각 통신하기 위해 동일한 주파수 및 시간 슬롯들을 사용할 수 있다. 예를 들면, 도 5를 참조하면, 기지국 BS2가 기지국 BS1로부터 이동 단말 MS2로 전송되는 제1 신호와 동일한 시간 및 동일한 주파수 상에서 이동 단말 MS4로부터 제2 신호를 수신하는 동안, 기지국 BS1은 제1 신호를 이동 단말 MS2로 전송할 수 있다. 다른 말로, 기지국 BS1에 의해 이동 단말 MS2로 신호를 전송하는 것과 동시에, 동일한 주파수를 이용하여 이동 단말 MS4로부터 기지국 BS2로 다른 신호를 수신하는 것이 가능하다.
서로 다른 인접한 기지국들 BS1 및 BS2에 의한 동일한 주파수 및 시간을 이용하는 동시 전송 및 수신은 기지국들 BS1 및 BS2에서 빔포밍 동작에 의해 이루어지는 밀리미터파의 강력한 방향성에 기인하여 가능하다. 추가로, 기지국 BS2가 제4 신호를 이동 단말 MS3으로 전송하는 동안, 기지국 BS1은 이동 단말 MS1로부터 제3 신호를 수신할 수 있다. 여기서, 기지국 BS1은 기지국 BS2가 이동 단말 MS3으로 제4 신호를 전송한 것과 동일한 주파수 및 동일한 시간상에서 제3 신호를 수신한다. 하지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 밀리미터파 이동 통신 시스템에서 어떤 송신기, 수신기, 또는 양자 모두는 빔포밍 동작을 수행할 수 있다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 동적 빔포밍에 의한 전송 신호 및 수신 신호 분할을 도시한다.
도 10을 참조하면, 송수신기(1000)는 전송 빔 TxB10을 이용하여 이동 단말 MS3으로 전송 신호를 전송하며, 수신 빔 RxB10을 이용하여 이동 단말 MS4로부터 수신 신호를 수신한다.
도 10의 실시예에 따르면, 전송 신호 및 수신 신호는 동적 빔포밍에 의해 상호간에 분리된다. 디지털 형식의 신호 s(t)는 디지털 형식의 신호 s(t)를 아날로그 형식의 신호 s(t)로 변환하기 위해, DAC(1001)로 전송 신호 경로를 따라 전송된다. 믹서(1002)는 전송 안테나들(1003) 각각의 것들에 아날로그 형식의 신호 s(t)의 대응하는 부분들을 제공한다. 전송 가중치 wt0 내지 wt(M-1)은 전송 빔 TxB10을 형성하기 위해 아날로그 형식의 신호 s(t)의 대응하는 부분들에 각각 적용된다. 그런 다음, 가중된 신호 s(t)의 대응하는 부분은 전송 빔 TxB10으로서 전송 안테나들(1003) 각각의 것들로부터 전송시키기 위하여, 각 전력 증폭기(PA, Power Amplifiers)를 통해 전달된다. 전송 빔 TxB10은 이동 단말 MS3으로 전송 신호를 전송한다.
송수신기(1000)는 수신 안테나들(1004)의 각각의 것들을 통해 이동 단말 MS4로부터 수신 신호를 수신한다. 수신 안테나들(1004) 각각의 것들에서 터미네이팅(terminating)되는 각 수신 신호 경로는 수신 신호를 증폭시키기 위해 저잡음 증폭기(LNA, Low Noise Amplifier)를 포함한다. 이는 수신 신호 경로를 따라 이어지고, 도 10에 도시된 바와 같이, 빔포밍된 형상에서 수신 빔 RxB10을 형성하기 위해 각각 적용되는 수신 가중치들 wr0 내지 wr(N-1)을 가진다. 수신된 신호들은 결합기(1005)에 의해 결합되고, 믹서(1006)에 의해 믹싱되며, 그리고, ADC(1007)에 의해 아날로그 형식의 신호에서 디지털 형식의 수신된 신호 r(t)로 변환된다. 빔포밍을 위해 사용되는 송신 가중치들 wt0 내지 wt(M-1) 및 수신 가중치들 wr0 내지 wr(N-1)는 이동 단말 MS3으로 전송되는 전송 신호 s(t)를 최대화하고, 그리고, 이동 단말 MS3으로부터 수신되는 수신 신호 r(t)을 최대화하기 위해 선택된다. 추가적으로, 전송 가중치들 wt0 내지 wt(M-1) 및 수신 가중치들 wr0 내지 wr(N-1)가 송수신기(1000)에서 전송 빔 TxB10 및 수신 빔 RxB10 간에 간섭을 최소화하기 위해 선택된다. 그러므로, 전송 빔포밍 가중치들 wt0 내지 wt(M-1) 및 수신 가중치들 wr0 내지 wr(N-1)이, 송수신기(1000)로부터 이동 단말 MS3으로 전송된 전송 신호 s(t)가 이동 단말 MS4로부터 수신된 수신 신호 r(t)에 과도한 양의 간섭을 생성하지 않도록 선택된다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 전송 및 수신 빔포밍 가중 조절을 도시하는 흐름도이다.
도 11을 참조하면, S1101 단계에서, 이동 단말은 데이터 소스로부터의 데이터 전송을 수신하기 위하여 선택된다. 데이터 소스는 송수신기, 기지국, 무선 단말기, 또는 신호를 전송할 수 있거나 또는 데이터 전송을 수행할 수 있는 다른 유사한 전자 장치가 될 수 있다. 다음으로, S1102 단계에서, 이동 단말은 데이터가 수신되는 이동 단말로 선택된다. 빔포밍 가중치들은, S1103 단계에서, 빔포밍 정보를 전송 및 수신하거나, 및/또는, 채널 정보를 전송 및 수신하는 것에 따라 추정된다. 하지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 빔포밍 가중치들은 다른 적합한 정보에 따라 추정되거나, 또는, 미리 결정된 가중치들로 추정되거나, 또는, 추정되지 않을 수 있다. 그리고 S1103 단계는 수행되지 않거나, 생략될 수 있다. 다음으로, 전송 빔포밍 가중치 및 수신 빔포밍 가중치는 1104 단계에서 선택된다.
전송 빔포밍 가중치 및 수신 빔포밍 가중치는 S1104 단계에서 함께 선택된다. 다른 말로, 전송 빔포밍 가중치 및 수신 빔포밍 가중치는 전송 빔 및 수신 빔 사이에 간섭을 최소화하기 위하여, 동시에 선택된다. 하지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 전송 빔포밍 가중치 및 수신 빔포밍 가중치는 다른 시간에 선택될 수 있다. 다음으로, 1105 단계에서 전송 데이터 및 수신 데이터는 전송 및 수신 빔을 통해 각각 전송된다. 1105 단계에서 전송된 전송 데이터는 수신된 수신 데이터가 수신된 것과 동일한 시간에 그리고 동일한 주파수에서 전송된다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 SDD 시스템을 도시한다.
도 12를 참조하면, 송수신기(1200)는 제1 방향에 대향하는 전송 안테나 어레이(1201) 및 제1 방향과 다른 방향인 제2 방향에 대향하는 수신 안테나 어레이(1202)를 포함한다. 예를 들면, 전송 안테나 어레이(1201) 및 수신 안테나 어레이(1202)는 6각형의 프리즘, 큐브, 삼각형의 프리즘, 피라미드 또는 다양한 다른 적합한 기학적 형상들과 같은, 3차원의 기하학적 형태의 형상을 가지는 다면 안테나(multi-faced antenna)에서 면들을 포함할 수 있다. 도 12의 실시예에 있어서, 전송 신호 s1(t)은 이동 단말 MS1이 배치되는 제1 방향을 따라 전송 안테나 어레이(1201)로부터 이동 단말 MS1로 전송된다. 수신 신호 r2(t)는 제2 방향을 따라 배치되는 이동 단말 MS2에 대면하는 수신 안테나 어레이(1202)에 의해 이동 단말 MS2로부터 수신된다.
전송 및 수신 안테나 어레이(1201 및 1202)는 6각형의 프리즘 형상으로 정렬되는 6개의 안테나 어레이 면들 중 2개이다. 도 12에 도시된 바와 같이, 안테나 어레이 면들 각각은, 송수신기(1200) 근처 전체 둘레의 각 섹션이 대응하는 안테나 어레이 면을 가지도록, 약 60 도를 커버한다. 하지만, 본 발명이 이에 한정되는 것으로 아니며, 안테나 어레이 면들 각각에 의해 커버되는 각도의 수는 안테나 어레이 면들의 기하학적 형상에 대응하는 어떤 적합한 수의 각도가 될 수 있다. 6각의 프리즘 형상 또는 다른 기하학적 형상의 안테나 어레이 면들 간에 이격되는 공간 지향(spatial orientation)은, 전송 신호 s1(t) 및 수신 신호 r2(t) 사이의 공간 분할을 제공한다.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 SDD를 도시한다.
도 13을 참조하면, 송수신기(1300)는 제1 안테나 면(1302)을 포함하는 다중 안테나 어레이 면들을 가지는 안테나(1301)를 포함한다. 도 13의 실시예에 있어서, 전송 신호 s1(t)은 제1 안테나 어레이 면(1302)을 이용하여 이동 단말 MS1로 전송된다. 그리고, 수신 신호 r1(t)은 제1 안테나 어레이 면(1302)을 이용하는 이동 단말 MS1로부터 수신된다. 다른 말로, 전송 신호 s1(t)은 이동 단말 MS1로부터 수신 신호 r1(t)을 수신하기 위해 사용되는 동일한 안테나 어레이 면, 즉, 제1 안테나 어레이 면(1302)을 이용하여, 이동 단말 MS1로 전송된다.
전송 신호 s1(t)을 이동 단말 MS1로 전송하고, 수신 신호 r1(t)을 이동 단말 MS1로부터 수신하는 양자 모두를 위한 제1 안테나 어레이 면(1302)을 사용하기 위하여, 송수신기는 빔포밍 가중치들을 제1 안테나 어레이 면(1302)의 각 안테나들에 적용시킨다. 더 상세하게는, 송신기(1305) 및 수신기(1306) 모두는 제1 안테나 어레이 면(1302)과 연결된다. 제1 안테나 어레이 면(1302)은 복수의 안테나들을 포함하고, 이들 중 일부는 전송 안테나들(1303)로 사용되고, 이들 중 다른 것들은 수신 안테나들(1304)로 사용된다. 이동 단말 MS1을 향하여 지향된 전송/수신 빔 TRXB의 전송 신호 및 수신 신호 간의 공간 분할을 제공하기 위하여, 전송 빔포밍 가중치들 wt1 내지 wt(M-1) 및 수신 빔포밍 가중치들 wr1 내지 wr(N-1)는 전송 안테나들(1303) 및 수신 안테나들(1304)에 각각 적용된다. 전송 빔포밍 가중치들 wt1 내지 wt(M-1) 및 수신 빔포밍 가중치들 wr1 내지 wr(N-1) 각각의 것들을 조절하는 것은, 전송 신호 s1(t)이 전송/수신 빔 TRXB 내에서 수신 신호 r1(t)로부터 공간적으로 분리될 수 있도록, 전송/수신 빔 TRXB가 공간적으로 조절되도록 한다.
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 SDD 시스템을 도시한다.
도 14를 참조하면, 송수신기(1400)는 서로 다른 방향들을 대면하는 복수의 안테나 어레이들을 가지는 안테나(1401)를 포함하며, 이동 단말 MS1이 배치되는 제1 방향에 대면하는 제1 안테나 어레이 면(1402)을 포함한다. 제1 안테나 어레이는 전송 신호 s1(t)을 전송하기 위한 전송 영역 TX 및 수신 신호 r1(t)을 수신하기 위한 수신 영역 RX로 분할된다. 따라서, 전송 신호 s1(t) 및 수신 신호 r1(t)은 전송 영역 TX 및 수신 영역 RX에 각각 배치된 서로 다른 안테나 요소들을 이용한다. 더욱이, 전송 영역 TX의 안테나들 및 수신 영역 RX는 각 안테나 요소들이 서로 간에 섞이지 않도록 상호간에 공간적으로 분리된다.
도 14의 실시예에 있어서, 전송 신호 s1(t)은, 수신 신호 r1(t)이 제1 수신 영역 RX에서 동일한 제1 안테나 어레이 면(1402) 상에 동일한 이동 단말 MS1로부터 수신되는 동안, 전송 영역 TX로부터의 제1 안테나 어레이 면(1402)로부터 이동 단말 MS1에 전송된다. 전송 신호 s1(t) 및 수신 신호 r1(t) 간의 공간 분할은, 동일한 제1 안테나 어레이 면(1402) 상의 전송 영역 TX 및 수신 영역 RX에 각각 배치된 각 전송 및 수신 안테나 요소들 상에 전송 빔포밍 가중치들 wt0 내지 wt(M-1) 및 수신 빔포밍 가중치들 wr0 내지 wr(N-1)을 조절하는 것에 의해 이루어진다.
도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 SDD 시스템을 도시한다.
도 15를 참조하면, 송수신기(1500), 안테나(1501) 및 제1 안테나 어레이 면(1502)은 도 14의 실시예를 참조로 하여 설명된 것들과 유사하다. 하지만, 도 15의 실시예에 있어서, 전송 신호 s1(t) 및 수신 신호 r2(t)는 2개의 다른 사용자들, 즉, 제1 이동 단말 MS1 및 제2 이동 단말 MS2에 대응한다. 더욱 상세하게는, 전송 빔 TxB1은 이동 단말 MS1을 향해 지향되며, 수신 빔 RxB1은 이동 단말 MS2를 향해 지향된다. 하지만, 전송 빔 TxB1 및 수신 빔 RxB1 모두는 동일한 제1 안테나 어레이 면(1502)로부터 유래된다(originate). 하지만, 전송 빔 TxB1은 제1 안테나 어레이 면(1502)의 전송 영역 TX에 배치된 안테나 요소들을 이용하여 형성된다. 그리고, 수신 빔 RxB1은 제1 안테나 어레이(1502)의 수신 영역 RX에 배치된 안테나 요소들을 이용하여 형성된다.
따라서 제1 안테나 어레이 면(1502)은 2개의 사용자들, 이동 단말 MS1 및 MS2 각각으로부터 동시에 전송 신호 s1(t)을 전송하고, 수신 신호 r2(t)를 수신하도록 사용될 수 있다. 빔 포밍은 전송 가중치 wt0 내지 wt(M-1)를 이용하여 전송 빔 TxB1에 적용되고, 또한, 수신 가중치 wr0 내지 wr(N-1)를 이용하여 수신 빔 RxB1에 적용된다. 수신 영역 RX로부터 분할되는 전송 영역 TX를 가지는 것에 의해, 전송 및 수신 안테나들 간에 간섭은, 제1 안테나 어레이 면(1502)의 좌측 및 우측 각각 상에서 상호간에 공간적으로 분리되는 전송 및 수신 안테나 요소들에 기인하여 최소화된다. 하지만, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 전송 및 수신 안테나 요소들 및 대응하는 전송 영역 TX 및 수신 영역 RX는 다른 적합한 방식으로 정렬되거나, 또는, 배치될 수 있다. 예를 들면, 전송 영역 TX는 제1 안테나 어레이 면(1502)의 상부에 배치될 수 있는 반면, 수신 영역 RX가 제1 안테나 어레이 면(1502)의 하부에 배치될 수 있다.
도 16은 본 발명의 실시예에 따른 안테나 요소들의 정렬을 도시한다.
도 16을 참조하면, 전송 안테나 요소들 TX 및 수신 안테나 요소들 RX는 수신 안테나 요소들 RX에서 전송 신호들을 취소하기 위해 미리 결정된 배열로 배치된다. 전송 안테나 요소들 TX 및 수신 안테나 요소들 RX 양자 모두 중 각 안테나 요소는 이격 거리 d 만큼 이격시키기 위하여, 배치된다. 다른 말로, 도 16에 도시된 바와 같이, 2개의 전송 안테나 요소들 TX1 및 TX2가 이격 거리 d 만큼 상호간에 인접하여 배치된다. 그리고 2개의 수신 안테나 요소들 RX1 및 RX2는 이격 거리 d 만큼 서로 인접하여 배치된다. 또한, 전송 안테나 요소들 TX는 이격 거리 d 만큼 수신 안테나 요소들 RX에 인접하여 배치된다. 전송 신호들이 수신 안테나 요소들 RX에서 취소되게 하기 위하여, 이격 거리 d는 전송 신호의 파장의 절반이다. 다른 말로, 이격 거리 d는 λ/2이며, 여기서, λ는 전송 신호의 파장이다.
이격 거리 d를 전송 신호 파장의 절반으로 하는 것에 의해, 전송 안테나 요소들 TX 신호들로부터 전송되는 전송 신호는 수신 안테나 요소들 RX에 다른 위상으로 도착한다. 좀 더 상세하게는, λ/2의 이격 거리 d로 2개의 전송 요소들 TX을 이격시킴으로써, 2개의 전송 요소들 TX의 각각으로부터 하나인, 각각의 전송된 전송 신호들은, 수신 안테나 요소들 RX 중 하나에 도착하면, 다른 위상이 될 것이다. 왜냐하면, 각각의 전송된 전송 신호들 간의 위상 차이는 수신 안테나 요소들 RX 중 하나에서 180 도이고, 전송된 전송 신호들은 상호간에 상쇄될 것이다. 이에 의해, 수신 안테나 요소들 RX에 수신된 신호들의 간섭을 제거한다.
도 17은 본 발명의 다른 실시예에 따른 안테나 요소들의 배열을 도시한다.
도 17을 참조하면, 수신 안테나 요소 RX1은 제1 전송 안테나 요소 TX1 및 제2 전송 안테나 요소 TX2 사이에 배치된다. 수신 안테나 요소 RX1, 전송 안테나 요소들 TX1 및 TX2 각각은 λ/2의 이격 거리에서 상호간에 이격되어 배치된다. 여기서, λ는 전송 안테나 요소들 TX1 및 TX2로부터 전송되는 전송 신호의 파장이다. 수신 안테나 요소 RX에서 수신되는 수신 신호에 대한 전송 안테나 요소들 TX1 및 TX2로부터 전송되는 전송 신호로부터 간섭을 완화하기 위하여, 180 도 위상 시프트(즉, 안테나 가중치)가 도 17에 도시된 바와 같이, 전송 안테나 요소 TX2에 적용된다. 따라서, 전송 신호들이 전송 안테나 요소들 TX1 및 TX2로부터 각각 전송될 때, 그들은 상호간에 180 도 다른 위상이며, 따라서, 그들이 수신 안테나 요소 RX에 있을 때, 상호간에 상쇄될 것이다. 하지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 전송 안테나 신호들이 수신 안테나 요소에서 상쇄되도록 하기 위하여, 어떤 적합한 위상 시프트가 어떠한 적합한 전송 안테나 요소들에도 적용될 수 있다.
도 18은 본 발명의 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 기지국을 도시하는 블록도이다.
도 18을 참조하면, 기지국(1800)은 셀룰러 대역 송수신기(1802), 밀리미터파 대역 송수신기(1804), 고정 회선 통신 송수신기(1806), 제어기(1808) 및 메모리(1810)를 포함한다. 기지국(1800)은 어떤 수의 추가 구성 요소들도 포함할 수 있다. 하지만, 기지국(1800)의 추가 구성 요소들의 설명은 간략화를 위하여 생략된다. 기지국(1800)은 도 3 및 도 4를 참조로 하여 설명되는 단말기로 사용될 수 있다.
셀룰러 대역 송수신기(1802)는 셀룰러 대역에서 동작하는 안테나 시스템, 수신기, 송신기를 포함한다. 안테나 시스템은 공중(air)으로 전송 신호들 전송하고, 공중으로부터 신호들을 수신하기 위하여 사용된다. 수신기는 안테나 시스템을 통해 수신된 셀룰러 대역에서의 신호를 기저대역(baseband) 신호로 변환하고, 기저대역 신호를 복조한다. 예를 들면, 수신기는 RF(Radio Frequency) 프로세싱 블록, 복조 블록, 채널 디코딩 블록 등을 포함할 수 있다. RF 프로세싱 블록은 안테나 시스템을 통해 수신된 셀룰러 대역에서 신호를 기저대역 신호로 변환한다. 복조 블록은 RF 프로세싱 블록 등으로부터 수신된 신호로부터 각 서브캐리어 상에 위치한 데이터를 추출하기 위한 패스트 푸리에 변환(FFT, Fast Fourier Transform) 연산기를 포함할 수 있다. 채널 디코딩 블록은 복조기, 디인터리버, 채널 디코더 등을 포함할 수 있다. 송신기는 기저대역 신호를 셀룰러 대역의 신호로 변환하고, 셀룰러 대역에서의 신호를 안테나 시스템을 통해 전송한다. 예를 들면, 송신기는 채널 인코딩 블록, 변조 블록 및 RF 프로세싱 블록을 포함할 수 있다. 채널 인코딩 블록은 채널 인코더, 인터리버, 변조기 등을 포함할 수 있다. 변조 블록은 복수의 직교하는 서브캐리어들 등에서 전송된 데이터를 위치시키기 위한 역 패스트 푸리에 변환(IFFT, Inverse Fast Fourier Transform) 연산기를 포함할 수 있다. OFDM 시스템에서, 변조 블록은 IFFT 연산기를 포함할 수 있다. CDMA(Code Division Multiple Access)에서, IFFT 연산기는 코드 확산 변조기 등으로 대체될 수 있다. RF 프로세싱 블록은 변조 블록으로부터 수신된 기저대역 신호를 셀룰러 대역에서의 신호로 변환하고, 안테나 시스템을 통해 셀룰러 대역에서의 신호를 출력한다.
밀리미터파 대역 송수신기(1804)는 밀리미터파 대역에서 동작하는 안테나 시스템, 수신기, 송신기를 포함한다. 안테나 시스템은 공중으로 신호를 전송하고, 공중으로부터 신호를 수신하기 위해 사용된다. 안테나 시스템은 전송 안테나들을 가지는 전송 안테나 어레이 및 수신 안테나들을 가지는 수신 안테나 어레이를 가질 수 있다. 여기서, 안테나 시스템은 보다 앞서 설명된 것과 같은 밀리미터파 대역에서 통신을 위한 하나 이상의 방향성 빔들을 형성할 수 있다. 수신기는 안테나 시스템을 통해 수신되는 밀리미터파 대역에서의 신호를 기저대역 신호로 변환하고, 기저대역 신호를 복조한다. 예를 들면, 수신기는 RF 프로세싱 블록, 복조 블록, 채널 디코딩 블록, 등을 포함할 수 있다. RF 프로세싱 블록은 안테나 시스템을 통해 수신된 밀리미터파 대역에서 신호를 기저대역 신호로 변환한다. 복조 블록은 RF 프로세싱 블록 등으로부터 수신된 신호로부터 각 서브캐리어 상에 위치한 데이터를 추출하기 위한 패스트 푸리에 변환(FFT, Fast Fourier Transform) 연산기를 포함할 수 있다. 채널 디코딩 블록은 복조기, 디인터리버, 채널 디코더 등을 포함할 수 있다. 송신기는 기저대역 신호를 밀리미터파 대역의 신호로 변환하고, 밀리미터파 대역의 신호를 안테나 시스템을 통해 전송한다. 예를 들면, 송신기는 채널 인코딩 블록, 변조 블록 및 RF 프로세싱 블록을 포함할 수 있다. 채널 인코딩 블록은 채널 인코더, 인터리버, 변조기 등을 포함할 수 있다. 변조 블록은 복수의 직교하는 서브캐리어들 등에서 전송된 데이터를 위치시키기 위한 역 패스트 푸리에 변환(IFFT, Inverse Fast Fourier Transform) 연산기를 포함할 수 있다. OFDM 시스템에서, 변조 블록은 IFFT 연산기를 포함할 수 있다. CDMA(Code Division Multiple Access)에서, IFFT 연산기는 코드 확산 변조기 등으로 대체될 수 있다. RF 프로세싱 블록은 변조 블록으로부터 수신된 기저대역 신호를 밀리미터파 대역의 신호로 변환하고, 안테나 시스템을 통해 밀리미터파 대역의 신호를 출력한다.
고정 회선 통신 송수신기(1806) 시설들은 다른 기지국들, 패킷 데이터 서버/게이트웨이(Packet Data Server/Gateway), 및 밀리미터파 접속 포인트와 같은, 무선 통신 시스템 내에서 다른 네트워크 엔티티들과 함께 고정 회선으로 통신한다.
제어기(1808)는 기지국(1800)의 전체 동작들을 제어한다. 기지국(1800)의 동작들은 기지국에 의해 수행되는 것과 같이, 앞서 명시적으로 또는 내재적으로 설명된 동작들 어떤 것이라도 포함한다. 추가로, 제어기(1808)는 전송을 위한 데이터를 생성하고, 수신을 위한 데이터를 처리한다.
메모리(1810)는 기지국(1800)에 의한 동작들을 위해 제어기(1808)에 의해 사용되는 프로그램들 및 기지국에 의해 수신되거나, 전송되거나, 보유되거나, 또는, 사용되는 것으로 이 문헌에서 논의된 정보 및/또는 알고리즘들 중 어떤 것이라도 포함하는 다양한 데이터를 저장한다.
도 19는 본 발명의 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 이동 단말을 도시하는 블록도이다.
도 19를 참조하면, 이동 단말(1900)은 셀룰러 대역 송수신기(1902), 밀리미터파 대역 송수신기(1904), 제어기(1906) 및 메모리(1908)를 포함한다. 이동 단말(1900)은 어떤 수의 추가 구성 요소들로 포함할 수 있다. 하지만, 이동 단말(1900)의 추가 구성 요소들의 설명은 간략화를 위해 생략된다. 이동 단말(1900)은 도 4를 참조로 설명된 바와 같은 무선 단말기로 사용될 수도 있다.
셀룰러 대역 송수신기(1902)는 셀룰러 대역에서 동작하는 안테나 시스템, 수신기, 및 송신기를 포함한다. 안테나 시스템은 공중(air)으로 전송 신호들 전송하고, 공중으로부터 신호들을 수신하기 위하여 사용된다. 수신기는 안테나 시스템을 통해 수신된 셀룰러 대역의 신호를 기저대역(baseband) 신호로 변환하고, 기저대역 신호를 복조한다. 예를 들면, 수신기는 RF(Radio Frequency) 프로세싱 블록, 복조 블록, 채널 디코딩 블록 등을 포함할 수 있다. RF 프로세싱 블록은 안테나 시스템을 통해 수신된 셀룰러 대역의 신호를 기저대역 신호로 변환한다. 복조 블록은 RF 프로세싱 블록 등으로부터 수신된 신호로부터 각 서브캐리어 상에 위치한 데이터를 추출하기 위한 패스트 푸리에 변환(FFT, Fast Fourier Transform) 연산기를 포함할 수 있다. 채널 디코딩 블록은 복조기, 디인터리버, 채널 디코더 등을 포함할 수 있다. 송신기는 기저대역 신호를 셀룰러 대역의 신호로 변환하고, 셀룰러 대역의 신호를 안테나 시스템을 통해 전송한다. 예를 들면, 송신기는 채널 인코딩 블록, 변조 블록 및 RF 프로세싱 블록을 포함할 수 있다. 채널 인코딩 블록은 채널 인코더, 인터리버, 변조기 등을 포함할 수 있다. 변조 블록은 복수의 직교하는 서브캐리어들 등에서 전송된 데이터를 위치시키기 위한 역 패스트 푸리에 변환(IFFT, Inverse Fast Fourier Transform) 연산기를 포함할 수 있다. OFDM 시스템에서, 변조 블록은 IFFT 연산기를 포함할 수 있다. CDMA(Code Division Multiple Access)에서, IFFT 연산기는 코드 확산 변조기 등으로 대체될 수 있다. RF 프로세싱 블록은 변조 블록으로부터 수신된 기저대역 신호를 셀룰러 대역에서의 신호로 변환하고, 안테나 시스템을 통해 셀룰러 대역에서의 신호를 출력한다.
밀리미터파 대역 송수신기(1904)는 밀리미터파 대역에서 동작하는 안테나 시스템, 수신기, 송신기를 포함한다. 안테나 시스템은 공중으로 신호를 전송하고, 공중으로부터 신호를 수신하기 위해 사용된다. 여기서, 안테나 시스템은 보다 앞서 설명된 것과 같은 밀리미터파 대역에서 통신을 위해 하나 이상의 방향성 빔들을 형성할 수 있다. 수신기는 안테나 시스템을 통해 수신되는 밀리미터파 대역에서의 신호를 기저대역 신호로 변환하고, 기저대역 신호를 복조한다. 예를 들면, 수신기는 RF 프로세싱 블록, 복조 블록, 채널 디코딩 블록, 등을 포함할 수 있다. RF 프로세싱 블록은 안테나 시스템을 통해 수신된 밀리미터파 대역에서 신호를 기저대역 신호로 변환한다. 복조 블록은 RF 프로세싱 블록 등으로부터 수신된 신호로부터 각 서브캐리어 상에 위치한 데이터를 추출하기 위한 패스트 푸리에 변환(FFT, Fast Fourier Transform) 연산기를 포함할 수 있다. 채널 디코딩 블록은 복조기, 디인터리버, 채널 디코더 등을 포함할 수 있다. 송신기는 기저대역 신호를 밀리미터파 대역의 신호로 변환하고, 밀리미터파 대역에서의 신호를 안테나 시스템을 통해 전송한다. 예를 들면, 송신기는 채널 인코딩 블록, 변조 블록 및 RF 프로세싱 블록을 포함할 수 있다. 채널 인코딩 블록은 채널 인코더, 인터리버, 변조기 등을 포함할 수 있다. 변조 블록은 복수의 직교하는 서브캐리어들 등에서 전송된 데이터를 위치시키기 위한 역 패스트 푸리에 변환(IFFT, Inverse Fast Fourier Transform) 연산기를 포함할 수 있다. OFDM 시스템에서, 변조 블록은 IFFT 연산기를 포함할 수 있다. CDMA(Code Division Multiple Access)에서, IFFT 연산기는 코드 확산 변조기 등으로 대체될 수 있다. RF 프로세싱 블록은 변조 블록으로부터 수신된 기저대역 신호를 밀리미터파 대역에서의 신호로 변환하고, 안테나 시스템을 통해 밀리미터파 대역에서의 신호를 출력한다.
제어기(1906)는 이동 단말(1900)의 전체 동작들을 제어한다. 이동 단말(1900)의 동작들은 이동 단말에 의해 수행되는 것처럼 앞서 명시적으로 또는 내재적으로 설명된 동작들 어떤 것이라도 포함한다. 추가로, 제어기(1906)는 전송을 위한 데이터를 생성하고, 수신을 위한 데이터를 처리한다.
메모리(1908)는 이동 단말(1900)의 동작들을 위해 제어기(1908)에 의해 사용되는 프로그램들 및 이동 단말에 의해 수신되거나, 전송되거나, 보유되거나, 또는, 사용되는 것으로 이 문헌에서 논의된 정보 및/또는 알고리즘들 중 어떤 것이라도 포함하는 다양한 데이터를 저장한다.
본 발명의 실시예들이 기지국 및 이동 단말을 이용하여 설명되었지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 측면들이, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자들에 의해, 기지국들 상이의 릴레이 통신, 이동 단말들 사이의 직접 통신 및 협력 통신의 다양한 구현과 같은, 진보된 시스템 토폴로지들 및 장치들을 이용하는 다른 이동 단말 및/또는 무선 통신 기술에 적용될 수 있다.
몇몇 실시예를 참조로 본 발명이 도시되고 설명되었지만, 첨부된 특허청구범위 및 그들과 동동의 것들에 의해 정의되는 본 발명의 사상 및 범위를 벗어남이 없이 형식 및 세부사항들에 있어서 다양한 변경들이 이루어질 수 있음을 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자라면 이해할 수 있을 것이다.
1800: 기지국 1802: 셀룰러 대역 송수신기
1804: 밀리미터파 대역 송수신기 1806: 고정 회선 통신 송수신기
1808: 제어기 1810: 메모리
1900: 이동 단말 1902: 셀룰러 대역 송수신기
1904: 밀리미터파 대역 송수신기 1906: 제어기
1908: 메모리
1804: 밀리미터파 대역 송수신기 1806: 고정 회선 통신 송수신기
1808: 제어기 1810: 메모리
1900: 이동 단말 1902: 셀룰러 대역 송수신기
1904: 밀리미터파 대역 송수신기 1906: 제어기
1908: 메모리
Claims (40)
- 전-이중 밀리미터파 통신 시스템을 위한 무선 단말기에 있어서,
공간적으로 빔포밍된 전송 빔을 형성하기 위한 복수의 전송 안테나들을 가지는 전송 안테나 어레이; 및
공간적으로 빔포밍된 수신 빔을 형성하기 위한 복수의 수신 안테나들을 가지는 수신 안테나 어레이;를 포함하며,
상기 복수의 전송 안테나들 및 상기 복수의 수신 안테나들은 상기 전송 빔 및 수신 빔 각각의 통신 신호를 위해 동일한 시간에서 동일한 주파수를 사용하고,
상기 빔포밍된 전송 빔 및 상기 빔포밍된 수신 빔은 공간적으로 오버랩되지 않는 것을 특징으로 하는 전-이중 밀리미터파 통신 시스템을 위한 무선 단말기. - 제1항에 있어서,
전송 빔포밍 가중치들은 상기 공간적으로 빔포밍된 전송 빔을 형성하기 위해 상기 전송 안테나들에 각각 적용되며,
수신 빔포밍 가중치들은 상기 공간적으로 빔포밍된 수신 빔을 형성하기 위해 상기 수신 안테나들에 각각 적용되는 것을 특징으로 하는
전-이중 밀리미터파 통신 시스템을 위한 무선 단말기. - 제2항에 있어서,
상기 전송 빔포밍 가중치들은 모두 상호간에 동일하지 않으며,
상기 수신 빔포밍 가중치들은 모두 상호간에 동일하지 않는 것을 특징으로 하는
전-이중 밀리미터파 통신 시스템을 위한 무선 단말기. - 제2항에 있어서,
상기 전송 빔포밍 가중치들은 상기 전송 빔의 통신 신호의 위상을 조절하며,
상기 수신 빔포밍 가중치들은 상기 수신 빔의 통신 신호의 위상을 조절하는 것을 특징으로 하는
전-이중 밀리미터파 통신 시스템을 위한 무선 단말기. - 제2항에 있어서,
상기 전송 빔포밍 가중치들 및 상기 수신 빔포밍 가중치들은
상기 빔포밍된 전송 빔 및 상기 빔포밍된 수신 빔이 실질적으로 공간적으로 오버랩되지 않도록 조절되는 것을 특징으로 하는
전-이중 밀리미터파 통신 시스템을 위한 무선 단말기. - 제5항에 있어서,
상향링크 채널 정보는
상기 전송 빔의 통신 신호를 수신하는 무선 단말기로부터 수신되는 것을 특징으로 하는 전-이중 밀리미터파 통신 시스템을 위한 무선 단말기. - 제2항에 있어서,
상기 전송 빔포밍 가중치들 및 상기 수신 빔포밍 가중치들은
상기 빔포밍된 전송 빔 및 상기 빔포밍된 수신 빔이 상호간에 실질적으로 간섭하지 않도록 조절되는 것을 특징으로 하는 전-이중 밀리미터파 통신 시스템을 위한 무선 단말기. - 제2항에 있어서,
상기 전송 빔포밍 가중치들은 상향링크 채널 정보에 따라 연산되며,
상기 수신 빔포밍 가중치들은 하향링크 채널 정보에 따라 연산되는 것을 특징으로 하는 전-이중 밀리미터파 통신 시스템을 위한 무선 단말기. - 제2항에 있어서,
상기 전송 빔포밍 가중치들 및 상기 수신 빔포밍 가중치들은
동일한 시간에 연산되는 것을 특징으로 하는 전-이중 밀리미터파 통신 시스템을 위한 무선 단말기. - 제2항에 있어서,
상기 전송 빔포밍 가중치들 및 상기 수신 빔포밍 가중치들은 다른 시간에서 연산되는 것을 특징으로 하는 전-이중 밀리미터파 통신 시스템을 위한 무선 단말기. - 제1항에 있어서,
상기 복수의 전송 안테나들 및 상기 복수의 수신 안테나들은 각각 L × N 매트릭스들에 정렬되고,
상기 L은 제1 방향으로 정렬되는 안테나들의 수이며,
상기 N은 상기 제1 방향과 수직인 제2 방향으로 정렬되는 안테나들의 수인 것을 특징으로 하는 전-이중 밀리미터파 통신 시스템을 위한 무선 단말기. - 제11항에 있어서,
상기 복수의 전송 안테나들 중 각각의 것들 사이의 거리는 거의 통신 신호의 파장의 절반이고,
상기 복수의 수신 안테나들 중 각각의 것들 사이의 거리는 거의 통신 신호의 파장의 절반인 것을 특징으로 하는 전-이중 밀리미터파 통신 시스템을 위한 무선 단말기. - 제12항에 있어서,
상기 전송 안테나들 및 상기 수신 안테나들 중 인접한 것들 사이의 거리는
거의 상기 통신 신호의 파장의 절반인 것을 특징으로 하는 전-이중 밀리미터파 통신 시스템을 위한 무선 단말기. - 제1항에 있어서,
상기 전송 안테나 어레이 및 상기 수신 안테나 어레이는
다른 방향들로 대면하는 것을 특징으로 하는 전-이중 밀리미터파 통신 시스템을 위한 무선 단말기. - 제1항에 있어서,
상기 전송 안테나 어레이 및 상기 수신 안테나 어레이는
동일한 방향으로 대면하는 것을 특징으로 하는 전-이중 밀리미터파 통신 시스템을 위한 무선 단말기. - 제15항에 있어서,
상기 전송 안테나들 및 상기 수신 안테나들은
상기 전송 안테나 어레이 및 상기 수신 안테나 어레이 양자 모두를 포함하는 안테나 어레이 상에 섞이는 것을 특징으로 하는 전-이중 밀리미터파 통신 시스템을 위한 무선 단말기. - 제15항에 있어서,
상기 전송 안테나들은 전송 영역에서 형성되며,
상기 수신 안테나들은 수신 영역에서 형성되고,
상기 전송 영역 및 상기 수신 영역은 상기 전송 안테나 어레이 및 상기 수신 안테나 어레이 모두를 포함하는 안테나 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 전-이중 밀리미터파 통신 시스템을 위한 무선 단말기. - 제17항에 있어서,
상기 전송 영역 및 상기 수신 영역은
상기 안테나 어레이 상에 상호간에 인접되는 것을 특징으로 하는 전-이중 밀리미터파 통신 시스템을 위한 무선 단말기. - 제1항에 있어서,
상기 무선 단말기는
공간적으로 빔포밍된 전송 빔을 형성하기 위해 선택된 수의 복수의 전송 안테나들을 사용하는 것을 특징으로 하는 전-이중 밀리미터파 통신 시스템을 위한 무선 단말기. - 제1항에 있어서,
상기 무선 단말기는
공간적으로 빔포밍된 수신 빔을 형성하기 위해 선택된 수의 복수의 수신 안테나들을 사용하는 것을 특징으로 하는 전-이중 밀리미터파 통신 시스템을 위한 무선 단말기. - 제1항에 있어서,
상기 무선 단말기는 동일한 주파수를 이용하여 동일한 시간에 하나 이상의 전송 빔을 전송하고,
상기 하나 이상의 전송 빔 각각은 상호간에 공간적으로 분리되며,
상기 하나 이상의 전송 빔은 공간적으로 분리된 하나 이상의 전송 빔을 형성하기 위해 복수의 전송 안테나들 중 각각의 것들을 이용하는 것을 특징으로 하는 전-이중 밀리미터파 통신 시스템을 위한 무선 단말기. - 제1항에 있어서,
상기 무선 단말기는
동일한 시간에서 동일한 주파수를 이용하여 다른 무선 단말기와 전-이중 통신하는 것을 특징으로 하는 전-이중 밀리미터파 통신 시스템을 위한 무선 단말기. - 제1항에 있어서,
상기 무선 단말기는
기지국(BS, Base Station)을 포함하는 것을 특징으로 하는 전-이중 밀리미터파 통신 시스템을 위한 무선 단말기. - 제1항에 있어서,
상기 무선 단말기는
이동 단말(MS, Mobile Station)을 포함하는 것을 특징으로 하는 전-이중 밀리미터파 통신 시스템을 위한 무선 단말기. - 밀리미터파를 이용하는 공간 분할 이중화(SDD, Spatial Division Duple) 이동 통신 시스템에 있어서,
공간적으로 빔포밍된 제1 전송 빔을 전송하기 위한 복수의 제1 전송 안테나들을 가지는 제1 전송 안테나 어레이와,
공간적으로 빔포밍된 제1 수신 빔을 형성하기 위한 복수의 제1 수신 안테나들을 가지는 제1 수신 안테나 어레이를 포함하는
제1 무선 단말기; 및
제1 무선 단말기의 수신 빔을 향해 지향된 공간적으로 빔포밍된 제2 전송 빔을 전송하기 위한 복수의 제2 전송 안테나들을 가지는 제2 전송 안테나와,
제1 무선 단말기의 전송 빔을 향해 지향되는 공간적으로 빔포밍된 제2 수신 빔을 형성하기 위한 복수의 제2 수신 안테나들을 가지는 제2 수신 안테나 어레이를 포함하는
제2 무선 단말기;을 포함하는 것을 특징으로 하는 공간 분할 이중화 이동 통신 시스템. - 제25항에 있어서,
상기 제1 및 제2 전송 안테나들 및 상기 제1 및 제2 수신 안테나들은
상기 제1 및 제2 전송 빔들 각각 및 상기 제1 및 제2 수신 빔들 각각을 위해 동일한 주파수 및 동일한 시간을 사용하는 것을 특징으로 하는 공간 분할 이중화 이동 통신 시스템. - 제25항에 있어서,
상기 제1 및 제2 전송 빔들 및 상기 제1 및 제2 수신 빔들은 오버랩되지 않는 것을 특징으로 하는 공간 분할 이중화 이동 통신 시스템. - 제25항에 있어서,
상기 제1 무선 단말기 및 상기 제2 무선 단말기는
전-이중 통신을 이용하여 상호간에 통신하는 것을 특징으로 하는 공간 분할 이중화 이동 통신 시스템. - 제25항에 있어서,
제1 무선 단말기 및 제2 무선 단말기 중 하나는
상기 제1 및 제2 전송 빔들 중 각각의 것들 및 상기 제1 및 제2 수신 빔들 중 각각의 것들을 통해 동일한 시간에서 동일한 주파수를 이용하여 다른 무선 단말기와 통신하는 것을 특징으로 하는 공간 분할 이중화 이동 통신 시스템. - 제26항에 있어서,
상기 제1 및 제2 무선 단말기들 각각은
제2 및 제1 무선 단말기들 각각과 통신하기 위해 빔포밍을 이용하는 전송 안테나 어레이 및 수신 안테나 어레이를 가지는 것을 특징으로 하는 공간 분할 이중화 이동 통신 시스템. - 제26항에 있어서,
상기 제1 및 제2 무선 단말기들은
전-이중(full-duplex) 통신 스킴 및 반 이중(half-duplex) 통신 스킴 중 하나를 이용하여 제2 및 제1 무선 단말기들과 각각 통신하는 것을 특징으로 하는 공간 분할 이중화 이동 통신 시스템. - 제25항에 있어서,
상기 제1 및 제2 전송 안테나들 및 상기 제1 및 제2 수신 안테나들은 각각 L × N 매트릭스들에 정렬되고,
상기 L은 제1 방향으로 정렬되는 안테나들의 수이며,
상기 N은 상기 제1 방향과 수직인 제2 방향으로 정렬되는 안테나들의 수인 것을 특징으로 하는 공간 분할 이중화 이동 통신 시스템. - 제32항에 있어서,
상기 전송 안테나들 각각의 사이의 거리는 거의 통신 신호의 파장의 절반이며,
상기 수신 안테나들 각각의 사이의 거리는 거의 통신 신호의 파장의 절반인 것을 특징으로 하는 공간 분할 이중화 이동 통신 시스템. - 제25항에 있어서,
상기 제1 무선 단말기 및 상기 제2 무선 단말기는
상기 제1 및 제2 전송 빔들 각각을 형성하기 위해 선택된 수의 복수의 제1 및 제2 전송 안테나들 각각을 이용하는 것을 특징으로 하는 공간 분할 이중화 이동 통신 시스템. - 제25항에 있어서,
상기 제1 무선 단말기 및 상기 제2 무선 단말기 각각은
상기 공간적으로 빔포밍된 제1 및 제2 전송 빔들 각각을 형성하기 위해
선택된 수의 복수의 제1 및 제2 수신 안테나들 각각을 이용하는 것을 특징으로 하는 공간 분할 이중화 이동 통신 시스템. - 제25항에 있어서,
상기 제1 무선 단말기 및 상기 제2 무선 단말기는 동일한 시간에서 동일한 주파수를 이용하여 동시에 하나 이상의 제1 및 제2 전송 빔들 각각을 전송하고,
상기 하나 이상의 제1 및 제2 전송 빔들 각각은 상호간에 공간적으로 분리되며,
상기 하나 이상의 제1 및 제2 전송 빔들 각각은 공간적으로 분리된 제1 및 제2 전송 빔들을 형성하기 위해 상기 제1 및 제2 전송 안테나들 각각을 사용하는 것을 특징으로 하는 공간 분할 이중화 이동 통신 시스템. - 제25항에 있어서,
상기 제1 및 제2 무선 단말기들은
동일한 시간에서 동일한 주파수를 이용하여
제2 및 제1 무선 단말기들과 전-이중 통신하는 것을 특징으로 하는 공간 분할 이중화 이동 통신 시스템. - 밀리미터파를 이용하는 공간 분할 이중화(SDD, Spatial Division Duplex) 이동 통신을 위한 방법에 있어서,
전송 안테나 어레이의 복수의 전송 안테나들 중 선택된 것들을 이용하여 제1 전송 빔을 형성하는 단계;
미리 결정된 시간에 미리 결정된 주파수에 따라 상기 제1 전송 빔을 통해 제1 무선 단말기로 제1 신호를 전송하는 단계;
수신 안테나 어레이의 복수의 수신 안테나들 중 선택된 것들을 이용하여 제1 수신 빔을 형성하는 단계; 및
미리 결정된 시간에서 미리 결정된 주파수에 따라 상기 제1 수신 빔을 통해 제2 무선 단말기로부터 제2 신호를 수신하는 단계;를 포함하며,
상기 제1 전송 빔 및 상기 제1 수신 빔 각각은 공간적으로 빔포밍되며,
상기 공간적으로 빔포밍된 전송 빔 및 상기 공간적으로 빔포밍된 수신 빔은 공간적으로 오버랩되지 않는 것을 특징으로 하는 공간 분할 이중화 이동 통신을 위한 방법. - 제38항에 있어서,
상기 전송 안테나 어레이의 상기 복수의 전송 안테나들 중 선택된 것들을 이용하는 제2 전송 빔을 형성하는 단계;
미리 결정된 시간에서 미리 결정된 주파수에 따라 상기 제2 전송 빔을 통해 상기 제1 무선 단말기로 제3 신호를 전송하는 단계;
상기 수신 안테나 어레이의 상기 복수의 수신 안테나들 중 선택된 것들을 이용하는 제2 수신 빔을 형성하는 단계; 및
상기 미리 결정된 시간에 상기 미리 결정된 주파수에 따라 상기 제2 수신 빔을 통해 상기 제2 무선 단말기로부터 제4 신호를 수신하는 단계;를 더 포함하며,
상기 제2 전송 빔 및 상기 제2 수신 빔 각각은 공간적으로 빔포밍되며,
상기 공간적으로 빔포밍된 제2 전송 빔 및 공간적으로 빔포밍된 제2 수신 빔은 공간적으로 오버랩되지 않는 것을 특징으로 하는 공간 분할 이중화 이동 통신을 위한 방법. - 제38항에 있어서,
상기 전송된 제1 신호, 상기 수신된 제2 신호, 상기 전송된 제3 신호 및 상기 수신된 제4 신호는
전-이중 스킴에 따라 각각 전송되고 수신되는 것을 특징으로 하는 공간 분할 이중화 이동 통신을 위한 방법.
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