KR20130095230A - 빔포밍 기반 무선통신을 위한 제어 채널 운용 방법 및 장치 - Google Patents

빔포밍 기반 무선통신을 위한 제어 채널 운용 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

빔포밍 기반의 무선통신 시스템에서 제어 채널을 운용하기 위한 방법 및 장치를 개시한다. 본 발명에 따른 방법은, 상향링크 통신을 위한 최적 기지국 수신빔을 나타내는 정보를 획득하는 과정과, 상기 최적 기지국 수신빔을 고려하여 상향링크 구간 내에서 상향링크 제어 채널들을 위한 제어 채널 영역을 결정하는 과정과, 상기 제어 채널 영역은 상기 최적 기지국 수신빔에 매핑되는 미리 정해지는 영역이고, 기지국과 단말 사이에 상기 제어 채널 영역을 통해 상기 제어 채널의 정보를 통신신하는 과정을 포함한다.

Description

빔포밍 기반 무선통신을 위한 제어 채널 운용 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR OPERATING CONTROL CHANNEL FOR BEAM-FORMED WIRELESS COMMUNIATIONS}
본 발명은 빔포밍을 기반으로 운용되는 무선통신 시스템에 관한 것으로서, 특히, 다수의 단말들을 위한 상향링크(Uplink: UL) 및 하향링크(Downlink: DL) 제어 채널들의 효율적인 송수신을 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
무선통신 시스템은 계속적으로 증가하는 무선 데이터 트래픽 수요를 충족시키기 위해 보다 높은 데이터 전송률을 지원하기 위한 방향으로 발전하여 왔다. 무선 통신 시스템은 데이터 전송률의 증가를 위해 CDMA(Code Division Multiple Access), OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access), MIMO(Multiple Input Multiple Output) 등의 통신기술을 바탕으로 주로 주파수 효율성(Spectral Efficiency)을 개선하는 방향으로 기술 개발을 진행하였다. 그러나 이러한 주파수 효율성 개선 기술만으로는 폭증하는 무선 데이터 트래픽 수요를 만족시키기 어려운 한계를 직면하게 되었다.
최근 스마트폰 및 태블릿에 대한 수요 증가와 이를 바탕으로 다량의 트래픽을 요구하는 어플리케이션의 폭발적 증가는 데이터 트래픽에 대한 요구를 더욱 가속화 시키고 있다. 이러한 요구를 만족시키기 위한 하나의 방법은 더 넓은 주파수 대역을 통해 더 많은 주파수 자원을 이용하는 것이다. 따라서 더 넓은 주파수 대역을 확보하여 무선이동 통신에 적용하기 위해서는 더 높은 주파수 도메인에서 초광대역(ultra wideband) 주파수를 확보하는 것을 고려할 필요성이 있다.
초고주파(millimeter Wave: mmWave) 대역에서의 무선 통신은, 초고주파 대역의 주파수 특성상 경로손실, 반사손실 등의 전파손실이 증가하는 단점을 가진다. 이로 인해 전파의 도달거리는 상대적으로 짧아져 서비스 영역(coverage)의 감소를 초래하게 된다. 다른 한편으로는, 초고주파로 인해 파장길이가 매우 짧아져서 다수의 작은 안테나를 이용한 빔포밍(beamforming)을 적용하기에 용이한 장점을 가진다. 이에 따라, 초고주파 대역의 무선 통신에 빔포밍 기술의 적용을 통해 전파의 경로손실을 완화하여 전파의 전달 거리를 증가시키고 서비스 영역을 증대하는 방안을 모색할 수 있다.
송신 빔포밍은 일반적으로 다수의 안테나를 이용하여 전파의 도달 영역을 특정한 방향으로 집중시켜 지향성(directivity)를 증대시키는 방법이다. 이 때, 다수의 안테나가 집합된 형태를 안테나 어레이(antenna array), 어레이에 포함되어 있는 각 안테나를 어레이 소자(array element)라 한다. 안테나 어레이는 선형어레이(linear array), 평면어레이(planar array)를 포함하는 다양한 형태를 가질 수 있다. 송신 빔포밍을 사용하면 신호의 지향성 증대를 통해 전송 거리를 증가시킬 수 있고, 또한 해당 방향 이외의 다른 방향으로는 신호가 거의 전송되지 않기 때문에 해당 사용자 외 다른 사용자에 대한 신호 간섭을 크게 줄일 수 있는 이득이 있다.
한편, 수신 측에서도 수신 안테나 어레이를 이용하여 수신 신호에 대한 빔포밍을 수행할 수 있는데, 이 또한 전파의 수신을 특정 방향으로 집중시켜 해당 방향으로 들어오는 수신 신호 감도를 증가시키고, 해당 방향 이외의 방향에서 들어오는 신호를 수신 신호에서 배제함으로써 간섭 신호를 차단하는 이득을 얻을 수 있다.
종래의 셀룰러 시스템은 기본적으로 적은 크기의 자원을 사용하는 제어 채널들에 대해 빔포밍을 적용하지 않으면서 기지국과 단말들 간의 등방성(isotropic) 또는 전방향(omni-directional) 송수신을 가정하였다. 따라서 제어 채널 운용에 있어서 기존의 연구들은 복합 자동재전송 요청(Hybrid Automatic Retransmission Request: HARQ) 데이터에 대한 디코딩 결과 정보인 ACK/NACK(Acknowledgement & Non-acknowledgement)을 전송하기 위한 제어 채널인 HARQ ACK 채널(ACKCH)에 대해 HARQ 데이터의 프로세싱(processing) 소요시간을 고려한 HARQ 타이밍 규칙(rule)을 정의하고 HARQ 피드백 자원 영역을 할당하며 할당된 HARQ 피드백 자원 영역 내에서의 ACKCH 매핑을 주로 포함하였다.
그러나 초고주파 대역을 사용하는 무선 이동통신 시스템에서, 초고주파 대역의 채널 전파특성으로 인해 나타나는 큰 전파손실(propagation loss) 및 투과손실(penetration loss)을 극복하기 위한 빔포밍 기반 운용에 있어서 성능향상 및 커버리지 증대를 위하여 상향/하향링크 제어 채널에 대해서도 빔포밍을 적용하여 운용할 필요가 있다. 따라서 빔포밍 기반의 무선통신 시스템에서 추가적인 성능향상 및 커버리지(coverage) 증대를 위해 상향링크 레인징 채널(Uplink Ranging Channel: UL RNGCH), 상향링크 피드백 채널(Feedback Channel: UL FBCH), 상향/하향링크 HARQ 피드백 채널(DL/UL HARQ FBCH: DL/UL HFBCH) 등과 같은 상향/하향링크 제어 채널들에 대하여 상향/하향링크 빔포밍을 효과적으로 적용하기 위한 기술을 필요로 하게 되었다.
본 발명은 통신 시스템에서 정보를 송수신하기 위한 방법 및 장치를 제공한다.
본 발명은 빔포밍을 기반으로 운용하는 초고주파 대역 무선 이동통신 시스템에서 상향링크 및 하향링크의 제어 채널들을 운용하기 위한 방법 및 장치를 제공한다.
본 발명은 무선통신 시스템에서 단말에 대한 최적의 기지국 송수신 빔을 고려하여 제어 채널들을 그룹화하기 위한 방법 및 장치를 제공한다.
본 발명은 무선통신 시스템에서 단말에 대한 최적의 기지국 송수신 빔을 고려하여 단말 별로 제어 채널들을 할당하기 위한 방법 및 장치를 제공한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 방법은, 빔포밍 기반의 무선통신 시스템에서 제어 채널을 운용하기 위한 방법에 있어서, 상향링크 통신을 위한 최적 기지국 수신빔 정보를 획득하는 과정과, 상기 최적 기지국 수신빔을 고려하여 상향링크 구간 내에서 상향링크 제어 채널들을 위한 제어 채널 영역을 결정하는 과정과, 상기 제어 채널 영역은 상기 최적 기지국 수신빔에 매핑되는 미리 정해지는 영역이고, 기지국과 단말 사이에 상기 제어 채널 영역을 통해 상기 제어 채널의 정보를 송신 혹은 수신하는 과정을 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 방법은, 빔포밍 기반의 무선통신 시스템에서 제어 채널을 운용하기 위한 방법에 있어서, 하향링크 통신을 위한 최적 기지국 송신빔에 대한 정보를 결정하는 과정과, 상기 최적 기지국 송신빔을 고려하여 하향링크 구간 내에서 하향링크 제어 채널들을 위한 제어 채널 영역을 결정하는 과정과, 기지국과 단말 사이에 상기 제어 채널 영역을 통해 상기 제어 채널의 정보를 통신하는 과정을 포함한다. 여기서 상기 제어 채널 영역은 상기 최적 기지국 송신빔에 매핑되는 미리 정해지는 영역이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 장치는, 빔포밍 기반의 무선통신 시스템에서 제어 채널을 운용하는 통신 장치에 있어서, 송신기와, 수신기와, 상기 송신기와 상기 수신기를 제어하는 제어부를 포함한다. 상기 제어부는, 상향링크 통신을 위한 최적 기지국 수신빔을 나타내는 정보를 획득하고, 상기 최적 기지국 수신빔을 고려하여 상향링크 구간 내에서 상향링크 제어 채널들을 위한 제어 채널 영역을 결정하며, 상기 송신기 및 상기 수신기는, 상기 제어 채널 영역을 통해 상기 제어 채널의 정보를 송신 혹은 수신한다. 여기서 상기 제어 채널 영역은 상기 최적 기지국 수신빔에 매핑되는 미리 정해지는 영역이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 장치는, 빔포밍 기반의 무선통신 시스템에서 제어 채널을 운용하는 통신 장치에 있어서, 송신기와, 수신기와, 상기 송신기와 상기 수신기를 제어하는 제어부를 포함한다. 상기 제어부는, 하향링크 통신을 위한 최적 기지국 송신빔에 대한 정보를 결정하고, 상기 최적 기지국 송신빔을 고려하여 하향링크 구간 내에서 하향링크 제어 채널들을 위한 제어 채널 영역을 결정하고, 상기 결정된 제어 채널 영역을 통해 상기 제어 채널의 정보를 송신 혹은 수신하도록 상기 송신기 및 상기 수신기를 제어한다.여기서 상기 제어 채널 영역은 상기 최적 기지국 송신빔에 매핑되는 미리 정해지는 영역이다.
본 발명의 개시된 실시예에 따르면, 초고주파 대역을 사용하는 무선 이동통신 시스템에서, 빔포밍을 적용하여 송수신되는 작은 크기의 자원을 사용하는 제어 채널들의 송수신을 위하여, 다수의 기지국 송수신빔과 단말별 최적의 기지국 송수신빔을 고려하여 효과적으로 프레임을 구성하고 여러 단말에 대한 제어 채널 자원을 효율적으로 그룹핑하고 각 단말에게 적절한 제어 채널을 할당함으로써 제어 채널의 송수신 효율을 증대시킨다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 빔포밍 기반의 신호 송수신 시나리오를 예시한 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 기지국과 단말간 상향링크(UL)에 대해 빔포밍 기반 통신의 예를 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 기지국과 단말간 하향링크(DL)에 대해 빔포밍 기반 통신의 예를 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 빔포밍을 지원하기 위한 송신단 물리계층의 블록도를 도시한 도면.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따라 빔포밍되는 레인징 채널(RNGCH)들을 위한 프레임 구조의 예들을 도시한 도면.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 다른 실시예에 따라 빔포밍되는 상향링크 피드백 채널(FBCH)들을 위한 프레임 구조의 예들을 도시한 도면.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 빔포밍되는 HARQ 피드백 채널(HFBCH)들을 위한 프레임 구조의 일 예를 도시한 도면.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 HARQ 버스트와 HARQ 피드백을 위한 자원 할당의 일 예를 도시한 도면.
도 9a 내지 도 9c는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어 채널을 송수신하는 단말의 동작을 나타낸 흐름도.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 제어 채널을 송수신하는 기지국의 동작을 나타낸 흐름도.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따라 상향링크 자원할당을 수행하기 위한 기지국 및 단말의 구성을 나타낸 블록도.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 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 생략한다. 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.
빔포밍을 기반으로 동작하는 초고주파 대역 무선통신 시스템에서, 초고주파 대역의 채널 전파특성으로 인해 나타나는 큰 전파손실(propagation loss) 및 투과손실(penetration loss) 등을 극복하기 위하여 하향링크 및 상향링크에서 빔이득의 극대화를 위한 빔포밍이 운용된다. 하향링크에서의 빔포밍은 기지국의 송신 빔포밍과 단말의 수신빔을 포함하는 빔 조합(beam pair)을 기반으로 이루어지고, 단말과 기지국 각각의 구조에 따라 여러 방향으로 발생하는 하나 이상의 기지국 송신빔과 단말 수신빔 중 최적 빔 조합(best beam pair)을 선택하여 단말과 기지국 양측이 상기 최적 빔 조합에 대한 정보를 인식하는 과정을 수반하게 된다. 마찬가지로 상향링크에서의 빔포밍은 단말의 송신 빔포밍과 기지국의 수신빔을 포함하는 빔 조합을 기반으로 이루어지고, 단말과 기지국 각각의 구조에 따라 여러 방향으로 발생하는 하나 이상의 단말 송신빔과 기지국 수신빔의 최적 빔 조합에 대한 정보가 기지국과 단말 간에 공유된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 빔포밍 기반의 신호 송수신 시나리오를 예시한 것이다.
도 1을 참조하면, 기지국(100)은 한 개의 셀(cell)(10)과 셀(10)에 해당하는 하나 혹은 그 이상의 섹터(sector)(20)로 구성된 서비스영역을 가진다. 한 개 셀(10)에 속하는 섹터(20)의 수는 한 개 또는 이상으로 여러 가지 경우가 가능하다. 여기에서는 각 섹터(20) 별로 다중빔이 운용되는 것으로 가정한다. 기지국(100)은 빔 이득(beamforming gain)을 획득하면서 한 개 이상의 단말을 지원하기 위하여 하향링크/상향링크에 대해 한 개 이상의 송신빔/수신빔을 서로 다른 방향으로 동시에 또는 시간적으로 서로 다른 방향으로 스위핑(sweeping)하면서 형성(form)한다. 일 예로서 기지국(100)은 N개의 방향으로 향하는 N개의 수신빔들을 N개의 시간 슬롯들 동안 한꺼번에 형성한다. 다른 예로서 기지국(100)은 N개의 방향으로 향하는 N개의 수신빔들을 N개의 슬롯들 동안 스위핑하면서 순차적으로 형성한다. 구체적으로 제1 수신빔은 제1 슬롯에서만 형성되고, 제2 수신빔은 제2 슬롯에서만 형성되고, 제i 수신빔은 제i 슬롯에서만 형성되고, 제N 수신빔은 제N 슬롯에서만 형성된다.
단말(110)의 경우 구조적인 제약으로 인해, 일반적으로 기지국(100)에서 비하여 작은 빔이득을 지원하는 넓은 빔폭을 운용한다. 구현에 따라서 단말(110)은 하향링크/상향링크에 대해 한 개 이상의 수신빔/송신빔을 지원 가능하다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 기지국과 단말간 상향링크(UL)에 대해 빔포밍 기반 통신의 예를 도시한 것이다. 도시된 예에서 기지국(200)은 하나의 섹터 내에서 서로 다른 방향을 향하는 다수의 수신빔(202)을 운용하며, 단말들(210,220,230)은 한 개 이상의 송신빔을 지원한다.
도 2를 참조하면, 기지국(200)은 다수의 빔포밍 된 신호(즉 수신 빔들)를 동시에 서로 다른 방향으로 형성하거나, 서로 다른 방향으로 향하는 다수의 수신 빔들을 시간 상 연속적으로 스위핑(sweeping)(205)하면서, 상기 수신 빔들을 통해 다수의 신호를 수신할 수 있다.
단말(210,220,230)은, 형상과 복잡도에 따른 제약 하에서 가능한 최대의 빔포밍 이득 확보를 위한 구현에 따라서, 송신 빔포밍을 지원하지 않으면서 전방향(omnidirectional) 송신을 지원하거나, 송신 빔포밍을 지원하면서 특정 빔포밍 패턴(pattern)을 한 번에 한 가지만 지원하여 송신하거나, 송신 빔포밍을 지원하면서 다수의 송신 빔포밍 패턴을 서로 다른 방향으로 동시에 적용할 수 있다.
송신 빔포밍을 지원하지 않는 단말(도시하지 않음)에 대해서, 기지국(200)은 해당 단말의 송신 빔 별로 레퍼런스 신호(reference signal)에 대한 채널품질을 측정하고 측정결과를 바탕으로 기지국(200)의 다수 수신 빔 중 해당 단말에 최적인 빔을 선택한다. 송신 빔포밍을 지원하는 단말(210,220,230)의 경우, 기지국(200)은 각 단말(210,220,230)의 송신빔 패턴 별로 기지국(200)의 다수 수신빔에 따른 각 조합(pair)의 채널품질을 측정하고, 기지국 수신빔들과 단말의 송신빔들의 전체 조합 중 최상의 한 개, 상위 몇 개, 또는 전체의 조합을 기지국(200)에서 선정 관리하며, 상황에 따라 적절한 빔 조합을 단말(210,220,230)에 스케줄링한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 기지국과 단말간 하향링크(DL)에 대해 빔포밍 기반 통신의 예를 도시한 것이다. 도시된 예에서 기지국(200)은 하나의 섹터 내에서 하향링크(DL)에 대해 서로 다른 방향을 향하는 다수의 송신빔(302)을 운용하며, 단말들(210,220,230)은 한 개 이상의 수신빔을 지원한다.
도 3을 참조하면, 기지국(200)은 다수의 빔포밍 된 신호(즉 송신 빔들)를 동시에 서로 다른 방향으로 송신하거나, 서로 다른 방향으로 향하는 한 개 이상의 빔을 시간 상 연속적으로 스위핑(sweeping)(305)하여 송신 빔들을 통해 다수의 신호를 송신할 수 있다. 단말(210,220,230)은, 형상과 복잡도에 따른 제약 하에서 가능한 최대의 빔포밍 이득 확보를 위한 구현에 따라서, 수신 빔포밍을 지원하지 않으면서 전방향 수신을 지원하거나, 수신 빔포밍을 지원하면서 특정 빔포밍 패턴을 한 번에 한 가지만 지원하여 수신하거나, 수신 빔포밍을 지원하면서 다수의 수신 빔포밍 패턴을 서로 다른 방향으로 동시에 적용할 수 있다.
각 단말(210,220,230)은 기지국(200)에서 각 송신빔 별로 전송하는 레퍼런스 신호로부터 기지국(200)의 각 송신빔에 대한 채널품질을 측정하고, 측정결과를 바탕으로 단말(210,220,230)에 대한 최적 송신빔을 선택한다. 어느 한 단말(일 예로 230)이 다수의 수신 빔을 이용한 수신 빔포밍을 적용하는 경우, 단말(230)은 기지국(200)의 송신빔 별로 단말(230)의 수신빔들과의 조합에 따른 채널품질을 측정하고 측정결과를 바탕으로 하향링크에 대해 기지국 송신빔과 단말 수신빔에 대한 최적의 조합들을 선택할 수 있다.
도 2 및 도 3에서 볼 수 있는 바와 같이, 각 단말에 대해 상향링크 전송을 위한 기지국의 최적 수신빔과 하향링크 전송을 위한 기지국의 최적 송신빔이 항상 동일한 방향성을 가지지 않으며, 데이터 송수신에 있어 스케줄링 되는 기지국의 수신빔 인덱스와 송신빔 인덱스가 다를 수 있다. 일 예로서 단말(210)의 최적 기지국 수신빔은 RxBeam#1이나 최적 기지국 송신빔은 TxBeam#0이며, 단말(220)의 최적 기지국 수신빔은 RxBeam#1이나 최적 기지국 송신빔은 TxBeam#2이며, 단말(230)의 최적 기지국 수신빔은 RxBeam#i이나 최적 기지국 송신빔은 TxBeam#j,(N-2)이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 빔포밍을 지원하기 위한 송신단 물리계층(Physical Layer: PHY)의 블록도를 도시한 것이다. 도시된 구조는 기지국 혹은 단말의 송신기 구성에 포함될 수 있다. 여기에서는 일 예로서 일반적인 빔포밍 지원 구조를 나타내기 위하여 아날로그 빔포밍(analog beamforming) 및 디지털 빔포밍(digital beamfoming)을 동시에 적용하는 하이브리드(hybrid) 구조를 도시하였다.
도 4를 참조하면, 복수의 부호화기(402a,402b)은 L개의 레이어들에 대응하는 입력 정보를 부호화하며, 복수의 변조기(404a,404b)은 부호화된 정보를 변조 심볼들에 매핑시킨다. MIMO 부호화기(406)는 L개의 레이어들에 대응하는 변조 심볼열들을 MT개의 MIMO 스트림들로 변환하며, 선부호화기(Precoder)(408)는 미리 정해진 선부호화 행렬(Precoding Matrix)을 이용하여 MT개의 MIMO 스트림들을 NT개의 안테나 어레이들(424a,424b)과 각 안테나 어레이에 포함되는 NA개의 안테나 소자에 대응하는 NTㅧNA개의 선부호화된 스트림들로 변환한다.
선부호화된 스트림들은 역고속퓨리에 변환기(Inverse Fast Fourier Transform unit: IFFT)(410a,410b,410c,410d; 410)와 병렬/직렬 변환기(Parallel to Serial Converter: P/S) (412a,412b,412c,412d; 412)와 순환 프리픽스 삽입기(Cyclic Prefix inserter: CP) (414a,414b,414c,414d; 414)를 거쳐 OFDM 심볼열들로 변환되고, 디지털 아날로그 변환기(Digital to Analog Converter: DAC)(416a,416b,416c,416d; 416)와 믹서(Mixer)(418a,418b,418c,418d; 418)를 거쳐 아날로그 RF 신호들로 변환된 후 위상 천이기들(420a,420b; 420) 및 전력 증폭기들(422a,422b; 422)로 입력된다.
위상 천이기(420a,420b)은 입력된 아날로그 RF 신호들에 대해 NT개의 안테나 어레이들(424a,424b)과 NA개의 안테나 소자에 대응하는 위상 천이값들(ω,p)을 적용하여 안테나 소자 별로 합산하여 전력 증폭기(422a,422b)로 전달하며, 전력 증폭기들(422a,422b)은 위상 천이된 신호들에 대해 NT개의 안테나 어레이들(424a,424b)과 NA개의 안테나 소자에 대응하여 신호세기(amplitude)를 제어한다. 위상 천이기들(420a,420b) 및 전력 증폭기들(422a,422b)은 아날로그 신호들을 특정 방향의 특정 전력을 가지는 송신빔들로 형성하는 안테나 소자별 빔 포밍부에 대응된다. 도시한 송신단 구조는, DAC 이전에 IFFT를 포함하는 RF(Radio Frequency) 경로와 MIMO 부호화기(406) 및 선부호화기(408)에 의해 추가적인 빔포밍 이득을 확보할 수 있으며, 다중 사용자 운용, 주파수 선택적(frequency selective) 할당, 다중빔 형성 등의 기능을 지원할 수 있다.
여기에서는 복수의 안테나 어레이들을 포함하는 송신단 구조를 도시하였으나, 송신단은 하나 혹은 그 이상의 안테나 어레이를 포함하는 다향한 형태로 구현될 수 있다. 일반적으로 DAC와 믹서(주파수 변환기), 선택적으로 포함될 수 있는 위상 천이기 및 전력 증폭기의 조합은 하나의 RF 체인(chain)을 구성하며, 송신단은 하나 혹은 그 이상의 RF 체인들을 포함할 수 있고, 운용 가능한 송신 빔들의 최대 개수는 RF 체인들의 개수에 종속된다. 일 예로서 송신 빔들의 최대 개수는 송신단에 구비된 RF 체인들의 개수를 초과할 수 없다. RF 체인들은 구현 혹은 운용 정책에 따라, 동일하거나 서로 다른 정보 혹은 채널들을 위해 사용될 수 있다. 일 예로서 앞의 몇 개의 RF 체인들은 제1타입의 제어채널들을 위해 사용되고, 중간의 몇 개의 RF 체인들은 제2타입의 제어채널들을 위해 사용되며, 나머지 RF 체인들은 데이터채널들을 위해 사용될 수 있다.
이하 제어 채널들을 위해 빔포밍을 운용하는 다양한 실시예들을 설명한다. 제어 채널은 수신기에 의해 선택된 최적 송신 빔 및/또는 최적 수신 빔을 사용하여 전송될 수 있다. 서로 다른 송신/수신 빔들에 매핑되는 제어 채널들의 전송 자원 영역들은 송신/수신 빔들에 따라 할당된다. 이를 위하여 제어 채널들을 위한 자원 영역은 송신/수신 빔들에 각각 대응되는 복수의 채널 영역들로 분할된다. 일 실시예로서 자원 영역은 송신 빔들에 대응되는 복수의 채널 영역들로 분할된다. 다른 실시예로서 자원 영역은 수신 빔들에 대응되는 복수의 채널 영역들로 분할된다. 또 다른 실시예로서 자원 영역은 송신/수신 빔 조합들에 대응되는 복수의 채널 영역들로 분할된다.
이하에서는 제어 채널의 일 예로서 상향링크 레인징 채널(Uplink Ranging Channel: UL RNGCH), 상향링크 피드백 채널(Feedback Channel: UL FBCH), 상향/하향링크 HARQ 피드백 채널(DL/UL HARQ FBCH: DL/UL HFBCH)에 대한 자원 영역의 구조를 설명할 것이나, 본 발명은 이러한 특정 제어 채널의 타입에 한정되지 않는 것으로 이해되어야 한다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따라 빔포밍되는 레인징 채널(RNGCH)들을 위한 프레임 구조의 일 예를 도시한 것이다. 여기에서는 TDD(Time Division Duplex) 프레임 구조의 예를 도시하였으나, 프레임 구조는 듀플렉스 모드(duplex mode)(즉 TDD(Time Division Duplex), FDD(Frequency Division Duplex), 또는 H-FDD(Half-duplex FDD) 등), 단말 송신빔과 기지국 수신빔의 최대 개수, 빔 별 레퍼런스 신호 형태, 레퍼런스 신호 전송 주기 등에 따라 다양한 형태를 가질 수 있다.
도 5a를 참조하면, 프레임(500)은 Nsf개의 서브프레임들(502)로 구성되며, 각 서브프레임(502)은 스위칭 갭(switching gap)에 의해 구분되는 하향링크(DL) 구간(504)와 상향링크(UL) 구간(506)을 포함한다. 각 상향링크 구간(506) 내의 소정 자원 영역(510)은, 레인징 채널(Ranging Channel: RNGCH), 랜덤 액세스 채널(Random Access Channel: RACH) 등과 같은 상향링크 제어 채널을 전송하기 위한 용도로 할당된다.
상향링크 구간(506) 내에서 레인징 채널을 위해 할당된 자원 영역(510)은 복수의 채널 영역들(512,514,516)로 분할되며 채널 영역들(512,514,516)은 기지국에서 상향링크 수신을 위해 사용할 수 있는 복수의 기지국 수신빔들에 각각 매핑된다. 채널 영역들(512,514,516)의 개수는, 기지국 수신빔들의 개수에 의해 제한될 수 있다. 일 예로서 채널 영역들(512,514,516)은 상향링크 구간(506)의 전체 혹은 일부의 주파수 대역을 점유하며, 시간 도메인에서 분할된다. 여기서 각 채널 영역(512,514,516)은 하나의 레인징 채널 영역 혹은 RACH 영역을 의미하며, 하나 혹은 그 이상의 슬롯으로 구성될 수 있다. 구체적으로 제1 채널영역 RNGCH0(512)은 기지국 수신빔#0에 매핑되며, 제2 채널영역 RNGCH1(514)은 기지국 수신빔#1에 매핑되고, 제N 채널영역 RNGCH(N-1)(516)은 기지국 수신빔#(N-1)에 매핑된다. 선택 가능한 실시예로서 적어도 일부의 채널 영역은 하나 이상의 최적 기지국 수신빔을 지시할 수 있도록, 하나 이상의 기지국 수신빔에 매핑될 수 있다.
각 채널 영역(512,514,516)은 초기 네트워크 진입(initial network entry) 시 상향링크 동기(synchronization)를 수행하거나 주기적으로 기지국과 송신 조정(Tx adjustment)을 수행하고자 하는 단말들이 충돌 기반(contention base)으로 레인징 코드(또는 시퀀스)를 전송하는데 사용된다. 단말은 각 단말 송신빔에 매핑되도록 선택된 레퍼런스 신호, 즉 레인징 코드를 기지국의 특정 한 개 이상의 수신빔에 대하여 전송하거나 기지국 수신빔들의 개수(N)만큼 반복하여 전송한다. 기지국은 각 기지국 수신빔 별로 단말의 송신빔들에 따른 채널 품질을 측정한다.
도 5a의 예에서, 하나의 단말 송신빔에 매핑되는 레인징 코드가, 기지국 수신빔별 수신 구간의 단위로 서로 다른 기지국 수신빔에 매핑되는 여러 개의 레인징 채널 영역(즉 채널영역(512,514,516))을 통해 전송되는 경우를 도시하였다. 기지국 수신빔 별 레인징 채널 영역(512,514,516)은 각각 한 개 이상의 레인징 채널을 포함할 수 있다.
단말은 사전에 미리 약속된 절차를 통해, 단말에 대한 최적 기지국 수신빔을 인지하고(일 예로서 기지국으로부터 최적 기지국 수신빔에 대한 정보를 수신하고), 상기 최적 기지국 수신빔에 해당하는 레인징 채널 영역을 통해 레인징 코드를 전송한다. 초기 네트워크 진입 시의 상향링크 동기화 과정과 같이 단말이 최적 기지국 수신빔을 모르는 상태이거나 상향링크에 대한 빔 트래킹을 수행하는 경우, 단말은 특정 기지국 수신빔이 아닌 전체 기지국 수신빔들에 대한 레인징 채널 영역들 각각에 대한 빔 스위핑(sweeping)을 수행하며, 기지국은 각 기지국 수신빔으로 수신된 레인징 코드에 대한 채널 품질을 측정하여 단말에 대한 최적 기지국 수신빔을 선정할 수 있다.
이상에서는, 여러 단말에 대한 상향링크의 빔 조합 별 채널품질을 측정하기 위한 레퍼런스 신호로서, 여러 개의 코드 중에서 랜덤하게 선택되고 다수 단말 간 충돌 기반으로 운용되는 상향링크 레인징(UL RNG) 또는 RACH를 일 예로 설명하였다. 이러한 UL RNG 또는 RACH를 통한 랜덤 코드 또는 시퀀스는 다수 단말의 상향링크 다중접속(multiple access)을 고려하여 설계된 것으로서, 기본적으로 기지국이 검출된 코드 또는 시퀀스가 어떤 단말에서 전송된 것인지를 바로 확인이 불가하다는 익명성(anonymous)의 특성을 가진다. 따라서, 기지국이 시간상 연속적으로 또는 동시에 전송되는 한 개 이상의 단말로부터의 송신빔들을 구분할 수 있도록 각 단말 송신빔 별로 서로 다른 코드(또는 시퀀스)가 매핑되거나 각 단말 송신빔에 빔 ID가 실려서 함께 전송될 수 있다.
선택 가능한 실시예로서 자원 영역(510)이 상향링크 구간(506)의 일부 주파수 대역을 점유하는 경우, 나머지 주파수 대역은 자원 영역(510)과는 다른 RF 체인(들)을 통해 생성되는 제어 채널(들) 혹은 동일하거나 다른 RF 체인(들)을 통해 생성되는 데이터 채널(들)을 위해 사용될 수 있다. 도 5b는 레인징 채널을 위한 자원 영역(510)과 동일한 시간 구간을 공유하며 주파수 도메인에서 구분되는 자원 영역(520)의 구조를 도시한 것이다. 여기에서는 2개의 자원 영역들(510,520)만이 전체 주파수 대역 내에 존재하는 것으로 도시하였으나, 2개 이상의 자원 영역들이 주파수 도메인 상에서 다중화 될 수 있음은 물론이다.
도 5b를 참조하면, 레인징 채널을 위한 제1 자원 영역(510)은 앞서 설명한 바와 같이, 복수의 기지국 수신빔들에 각각 매핑되는 복수의 채널 영역들(512,514,516)로 시간 도메인에서 분할되며 각 채널 영역은 기지국에서 상향링크 수신을 위해 사용할 수 있는 기지국 수신빔에 매핑된다. 제1 자원 영역(510)과 시간 구간을 공유하며 주파수 도메인에서 구분되는 제2 자원 영역(520)은 마찬가지로, 복수의 기지국 수신빔들에 각각 매핑되는 복수의 채널 영역들(522,524,526)로 시간 도메인에서 분할된다. 제2 자원 영역(520)의 채널 영역들(522,524,526)은 기지국 수신빔들에 각각 매핑된다.
여기에서는 제2 자원 영역(520)이 데이터 채널의 운반을 위해 사용되는 예를 도시하였다. 각 채널 영역은 서로 다른 기지국 수신빔에 매핑되며, 해당 기지국 수신빔을 최적 기지국 수신빔으로 가지는 단말에 의해 상향링크 데이터 버스트를 전송하는데 사용된다. 일 예로서 기지국 수신빔#1을 최적 기지국 수신빔으로 가지는 단말은, 제1 자원 영역(510)의 제2 채널영역 RNGCH1(514)를 통해 레인징 코드를 기지국으로 전송할 수 있다. 또한 상기 단말은 제2 자원 영역(520)의 제2 채널영역(524)을 통해 기지국으로 상향링크 데이터 버스트를 전송할 수 있다.
기지국은 각 채널영역을 통해 전송되는 신호를, 해당 채널영역에 매핑되는 기지국 수신빔을 사용하여 수신한다.
도 5b에서는 2개의 자원 영역들(510,520)만이 주파수 도메인 상에서 다중화 되는 예를 도시하였으나, 상기 자원 영역들(510,520)은 시간 도메인 상에서 다중화될 수도 있다. 시간 다중화가 적용되는 경우, 다른 제어채널 혹은 데이터 채널의 자원 영역(520)은 상향링크 구간(506) 내에서 레인징 채널 자원 영역(510)과 동일한 혹은 상이하거나 적어도 부분적으로 중첩되는 주파수 대역을 점유하면서, 다른 시간 영역에 배치될 수 있다. 해당 자원 영역(520)이 서로 다른 방향으로의 빔들에 매핑되는 복수의 채널 영역들로 분할됨은 앞서 설명한 바와 같다.
도 6a 및 b는 본 발명의 다른 실시예에 따라 빔포밍되는 상향링크 피드백 채널(FBCH)들을 위한 프레임 구조의 일 예를 도시한 것이다.
도 6a를 참조하면, 프레임(600)은 Nsf개의 서브프레임들(602)로 구성되며, 각 서브프레임(602)은 스위칭 갭에 의해 구분되는 하향링크(DL) 구간(604)와 상향링크(UL) 구간(606)을 포함한다. 각 상향링크 구간(606) 내의 소정 자원 영역(610)은, CINR(Carrier to Interference and Noise Ratio), RSSI(Received Signal Strength Indicator), MIMO(Multiple Input Multiple Output)에 관련된 피드백 정보를 운송하는 피드백 채널(FBCH)을 전송하기 위한 용도로 할당된다. 여기서 MIMO 관련 피드백 정보는 일 예로서 MIMO 모드, PMI(Precoding Matrix Indication), 랭크(rank) 중 적어도 하나를 지시한다.
상향링크 구간(606) 내에서 상향링크 피드백 채널을 위해 할당된 자원 영역(610)은 복수의 채널 영역들(612,614,616)으로 분할되며 채널 영역들(612,614,616)은 기지국에서 상향링크 수신을 위해 사용할 수 있는 복수의 기지국 수신빔들에 각각 매핑된다. 채널 영역들(612,614,616)의 개수는, 기지국 수신빔들의 개수에 의해 제한될 수 있다. 일 예로서 채널 영역들(612,614,616)은 상향링크 구간(606)의 전체 혹은 일부의 주파수 대역을 점유하며, 시간 도메인에서 분할된다. 여기서 각 채널 영역(612,614,616)은 하나의 FBCH 영역을 의미한다. 구체적으로 제1 채널영역 FBCH0(612)은 기지국 수신빔#0에 매핑되며, 제2 채널영역 FBCH1(614)은 기지국 수신빔#1에 매핑되고, 제N 채널영역 FBCH(N-1)(616)은 기지국 수신빔#(N-1)에 매핑된다. 선택 가능한 실시예로서 적어도 일부의 채널 영역은 하나 이상의 최적 기지국 수신빔을 지시할 수 있도록, 하나 이상의 기지국 수신빔에 매핑될 수 있다.
기지국의 셀/섹터 내에 위치하는 다수 단말은 상향링크 송수신을 수행하는데 있어 서로 다른 최적의 기지국 수신빔을 가질 수 있다. 기지국은 동일한 기지국 수신빔에 할당되는 피드백 채널을 가지는 단말들을 그룹화하여 그룹화된 단말들에게 동일 기지국 수신빔에 매핑(mapping)되는 FBCH 영역 내의 FBCH들을 할당한다. 도시된 예에서 각 FBCH 영역(612,614,616)은 최대 K개의 단말들에게 할당될 수 있는 K개의 FBCH들을 포함한다. 각 FBCH 영역 내에서 K개의 FBCH들은 주파수 도메인에서 분할될 수 있다. 일 예로서 FBCH0[k]는 FBCH0(610)에 포함되며 (k+1)번째 단말에게 할당되는 FBCH를 의미하며, FBCH(N-1)[K-1]은 FBCH(N-1)(614)에 포함되며 K번째 단말에게 할당되는 FBCH를 의미한다. 각 단말은 해당하는 FBCH를 통해 상향링크 피드백을 전송할 수 있으며, 기지국은 해당하는 FBCH가 속한 FBCH 영역에 매핑되는 기지국 수신빔을 사용하여 상기 상향링크 피드백을 수신할 수 있다.
기지국은 소정 주기 혹은 소정 조건에 따라 주기적으로 또는 비주기적으로 이루어지는 빔 트래킹(beam tracking)을 통하여 단말 별로 상향링크에 있어 최적의 기지국 수신빔을 업데이트(update)하고, 빔 트래킹에 따라 각 단말에 대해 최적의 기지국 수신빔에 매핑되는 FBCH을 할당하도록 스케줄링을 수행한다. 이때, 단말들의 이동이나 채널 특성의 변화에 따라서 각 단말의 최적 기지국 수신빔(들)은 다이나믹(dynamic) 또는 세미다이나믹(semi-dynamic)하게 변경될 수 있으며, 이에 따라 해당 단말에 할당되는 FBCH가 새롭게 할당될 수 있으며, 기지국은 FBCH의 할당 정보를 상기 단말에게 통보한다.
선택 가능한 실시예로서 자원 영역(610)이 상향링크 구간(606)의 일부 주파수 대역을 점유하는 경우, 나머지 주파수 대역은 자원 영역(610)과는 다른 RF 체인(들)을 통해 생성되는 제어 채널(들) 혹은 동일하거나 다른 RF 체인(들)을 통해 생성되는 데이터 채널(들)을 위해 사용될 수 있다. 일 예로서 상향링크 구간(606)의 하위 일부 주파수 대역은 레인징 채널들을 위한 자원 영역(510)으로 사용되고, 동일 시간 구간의 상위 일부 주파수 대역은 상향링크 피드백 채널들을 위한 자원 영역(610)으로 사용될 수 있다.
다른 예로서 도 6b에 도시한 바와 같이, 상향링크 피드백 채널을 위한 제1 자원 영역(610)과 동일한 시간 구간을 공유하며 주파수 도메인에서 구분되는 제2 자원 영역(620)이 존재할 수 있다. 여기에서는 2개의 자원 영역들(610,620)만을 전체 주파수 대역 내에 포함하는 것으로 도시하였으나, 2개 이상의 자원 영역들이 주파수 도메인 상에서 다중화 될 수 있음은 물론이다.
도 6b를 참조하면, 상향링크 피드백 채널을 위한 제1 자원 영역(610)은 앞서 설명한 바와 같이, 복수의 기지국 수신빔들에 각각 매핑되는 복수의 채널 영역들(612,614,616)로 시간 도메인에서 분할되며 각 채널 영역은 기지국에서 상향링크 수신을 위해 사용할 수 있는 기지국 수신빔에 매핑되고, 복수의 FBCH들을 포함한다. 제1 자원 영역(610)과 시간 구간을 공유하며 주파수 도메인에서 구분되는 제2 자원 영역(620)은 마찬가지로, 복수의 기지국 수신빔들에 각각 매핑되는 복수의 채널 영역들(622,624,626)로 시간 도메인에서 분할되며, 각 채널 영역(622,624,626)은 최대 P개의 단말에게 할당될 수 있는 P개의 데이터 버스트들을 포함한다. 제2 자원 영역(620)의 채널 영역들(622,624,626)은 기지국 수신빔들에 각각 매핑된다.
여기에서는 제2 자원 영역(620)이 데이터 채널의 운반을 위해 사용되는 예를 도시하였다. 각 채널 영역은 서로 다른 기지국 수신빔에 매핑되며, 해당 기지국 수신빔을 최적 기지국 수신빔으로 가지는 단말들에 의해 상향링크 데이터 버스트를 전송하는데 사용된다. 일 예로서 기지국 수신빔#1을 최적 기지국 수신빔으로 가지는 단말은, 제1 자원 영역(610)의 제2 채널영역 RNGCH1(614)를 통해 상향링크 피드백을 기지국으로 전송할 수 있다. 또한 상기 단말은 제2 자원 영역(620)의 제2 채널영역(624) 중 할당된 주파수 대역을 통해 기지국으로 상향링크 데이터 버스트를 전송할 수 있다.
기지국은 각 채널영역을 통해 전송되는 신호를, 해당 채널영역에 매핑되는 기지국 수신빔을 사용하여 수신한다.
도 6b에서는 2개의 자원 영역들(610,620)만이 주파수 도메인 상에서 다중화 되는 예를 도시하였으나, 상기 자원 영역들(610,620)은 시간 도메인 상에서 다중화될 수도 있다. 시간 다중화가 적용되는 경우, 다른 제어채널 혹은 데이터 채널의 자원 영역(620)은 상향링크 구간(606) 내에서 피드백 채널 자원 영역(610)과 동일한 혹은 상이하거나 적어도 부분적으로 중첩되는 주파수 대역을 점유하면서, 다른 시간 영역에 배치될 수 있다. 해당 자원 영역(620)이 서로 다른 방향으로의 빔들에 매핑되는 복수의 채널 영역들로 분할됨은 앞서 설명한 바와 같다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 빔포밍되는 HARQ 피드백 채널들을 위한 프레임 구조의 일 예를 도시한 것이다.
도 7을 참조하면, 프레임(700)은 Nsf개의 서브프레임들(702)로 구성되며, 각 서브프레임(702)은 스위칭 갭에 의해 구분되는 하향링크(DL) 구간(704)와 상향링크(UL) 구간(706)을 포함한다. 상향링크 구간(706) 내의 소정 자원 영역(710)은, 하향링크 데이터를 포함하는 하향링크 HARQ 버스트에 대한 디코딩 결과를 나타내는 ACK/NACK를 전송하기 위한 상향링크 HFBCH를 전송하기 위한 용도로 할당된다. 또한 하향링크 구간(704) 내의 소정 자원 영역(720)은, 상향링크 데이터를 포함하는 상향링크 HARQ 버스트에 대한 디코딩 결과를 나타내는 ACK/NACK를 전송하기 위한 하향링크 HFBCH를 전송하기 위한 용도로 할당된다.
HFBCH는 수신된 HARQ 버스트에 대한 디코딩 결과 성공여부를 ACK/NACK 응답을 송신측에 피드백 하여 HARQ 프로세스에 따른 재전송 동작을 수행하도록 하기 위한 용도로 사용된다. 따라서, 상향링크/하향링크 HFBCH는 하향링크/상향링크 HARQ 버스트와 소정의 매핑(mapping) 관계를 가진다. 하향링크/상향링크 HARQ 버스트에 대한 상향링크/하향링크 HFBCH의 매핑 관계에 따른 HFBCH 자원의 할당은 디코딩 또는 스케줄링을 위하여 소요되는 프로세싱 시간을 고려한 피드백 지연시간(ACK delay)을 고려하여 정해진다. 또한, 단말 별로 하향링크에 대한 최적의 기지국 송신빔과 상향링크에 대한 최적의 기지국 수신빔을 고려하여 정해진 프레임 구조 하에서, HFBCH 자원의 할당은 HARQ 버스트 할당 위치 또는 순서를 기준으로 HFBCH의 할당위치를 규정하는 사전에 정해진 매핑 규칙에 따라서 자동적으로 매핑하여 정해지거나, 혹은 구현에 따라 기지국의 스케줄링에 따라 정해진다. 상기한 매핑 규칙의 결정 혹은 HFBCH의 스케줄링은, 하향링크/상향링크 HARQ 버스트를 기지국 송신빔/수신빔으로 송신/수신하기 위한 하향링크/상향링크 자원영역과 이에 대한 디코딩 결과 응답으로 상향링크/하향링크 HFBCH를 상기 기지국 수신빔/송신빔으로 수신/송신하기 위한 상향링크/하향링크 자원영역의 위치를 고려하여 이루어진다.
상향링크 구간(706)에 할당된 자원 영역(710)은 복수의 채널 영역들(712,714,716)로 분할되며 채널 영역들(712,714,716)은 기지국에서 상향링크 수신을 위해 사용할 수 있는 복수의 기지국 수신빔들에 각각 매핑된다. 채널 영역들(712,714,716)의 개수는, 기지국 수신빔들의 개수에 의해 제한될 수 있다. 일 예로서 채널 영역들(712,714,716)은 상향링크 구간(706)의 전체 혹은 일부의 주파수 대역을 점유하며, 시간 도메인에서 분할된다. 여기서 각 채널 영역(712,714,716)은 하나의 상향링크 HFBCH 영역을 의미한다. 구체적으로 제1 채널영역 HFBCH0(712)은 기지국 수신빔#0에 매핑되며, 제2 채널영역 HFBCH1(714)은 기지국 수신빔#1에 매핑되고, 제N 채널영역 HFBCH(N-1)(716)은 기지국 수신빔#(N-1)에 매핑된다. 선택 가능한 실시예로서 적어도 일부의 채널 영역은 하나 이상의 최적 기지국 수신빔을 지시할 수 있도록, 하나 이상의 기지국 수신빔에 매핑될 수 있다.
기지국은 동일한 기지국 수신빔에 할당되는 상향링크 HFBCH를 가지는 단말들을 그룹화하여 그룹화된 단말들에게 동일 기지국 수신빔에 매핑되는 상향링크 HFBCH 영역 내의 HFBCH들을 할당한다. 도시된 예에서 각 상향링크 HFBCH 영역(712,714,716)은 최대 K개의 하향링크 HARQ 버스트들에 대한 ACK/NACK 응답 전송을 위하여 상기 해당 기지국 수신빔에 매핑되는 단말들에게 할당될 수 있는 K개의 HFBCH들을 포함한다. 일 예로서 HFBCH0[k]는 HFBCH0(712)에 포함되며 앞선 서브프레임에 할당된 하향링크 HARQ 버스트들 중에서 상향링크 전송에 있어서 제1 기지국 수신빔을 최적으로 가지는 단말들의 HARQ 버스트들에 대해 시간축 및 주파수축의 순서 또는 일정 기준에 따라서 정해진 순서에 의하여 (k+1)번째에 해당하는 하향링크 HARQ 버스트에 대한 상향링크 HFBCH를 의미하며, HFBCH(N-1)[K-1]은 HFBCH(N-1)(716)에 포함되며 상향링크 전송에 있어 제N 기지국 수신빔을 최적으로 하는 단말들에 할당된 하향링크 HARQ 버스트들 중에서 일정 순서에 따라서 K번째에 해당하는 하향링크 HARQ 버스트에 매핑되는 상향링크 HFBCH를 의미한다. 각 단말은 해당하는 상향링크 HFBCH를 통해 ACK/NACK 응답을 전송할 수 있으며, 기지국은 해당하는 HFBCH가 속한 HFBCH 영역에 매핑되는 기지국 수신빔을 사용하여 상기 ACK/NACK 응답을 수신할 수 있다.
마찬가지로, 하향링크 구간(704)에 할당된 자원 영역(720)은 복수의 채널 영역들(722,724,726)로 분할되며 채널 영역들(722,724,726)은 기지국에서 하향링크 송신을 위해 사용할 수 있는 복수의 기지국 송신빔들에 각각 매핑된다. 채널 영역들(722,724,726)의 개수는, 기지국 수신빔들의 개수에 의해 제한될 수 있다. 일 예로서 채널 영역들(722,724,726)은 상향링크 구간(706)의 전체 혹은 일부의 주파수 대역을 점유하며, 시간 도메인에서 분할된다. 여기서 각 채널 영역(722,724,726)은 하나의 하향링크 HFBCH 영역을 의미한다. 구체적으로 제1 채널영역 HFBCH0(722)은 기지국 송신빔#0에 매핑되며, 제2 채널영역 HFBCH1(724)은 기지국 송신빔#1에 매핑되고, 제N 채널영역 HFBCH(N-1)(726)은 기지국 송신빔#(N-1)에 매핑된다. 선택 가능한 실시예로서 적어도 일부의 채널 영역은 하나 이상의 최적 기지국 송신빔을 지시할 수 있도록, 하나 이상의 기지국 송신빔에 매핑될 수 있다.
기지국은 동일한 기지국 송신빔으로 하향링크 HFBCH를 송신하는 목적지인 단말들을 그룹화하여 그룹화된 단말들에게 동일 기지국 송신빔에 매핑되는 하향링크 HFBCH 영역 내의 HFBCH들을 할당한다. 도시된 예에서 각 하향링크 HFBCH 영역(722,724,726)은 최대 M개의 상향링크 HARQ 버스트들에 대한 ACK/NACK 응답 전송을 위하여 상기 해당 기지국 송신빔에 매핑되는 단말들에게 할당될 수 있는 M개의 HFBCH들을 포함한다. 일 예로서 HFBCH0[m]는 HFBCH0(722)에 포함되며 앞선 서브프레임에 할당된 상향링크 HARQ 버스트들 중에서 하향링크 전송에 있어서 제1 기지국 송신빔을 최적으로 가지는 단말들의 HARQ 버스트들에 대해 시간축 및 주파수축의 순서 또는 일정 기준에 따라서 정해진 순서에 의하여 (m+1)번째에 해당하는 상향링크 HARQ 버스트에 대한 매핑되는 하향링크 HFBCH를 의미하며, HFBCH(N-1)[K-1]은 HFBCH(N-1)(726)에 포함되며 하향링크 전송에 있어 제N 기지국 송신빔을 최적으로 가지는 단말들에 할당된 상향링크 HARQ 버스트들 중에서 일정 순서에 따라서 K번째에 해당하는 상향링크 HARQ 버스트에 매핑되는 하향링크 HFBCH를 의미한다. 기지국은 해당하는 하향링크 HFBCH를 통해 ACK/NACK 응답을 전송할 수 있으며, 기지국은 해당하는 HFBCH가 속한 HFBCH 영역에 매핑되는 기지국 송신빔을 사용하여 상기 ACK/NACK 응답을 송신할 수 있다.
HFBCH는 상향링크/하향링크 데이터 버스트에 대한 디코딩 결과, 성공적인 수신 여부를 나타내는 ACK 또는 NACK 응답을 하향링크/상향링크를 통해서 전송하기 위한 용도로 사용된다. 따라서, 상향링크/하향링크 HFBCH은 ACK/NACK의 판단 대상이 되는 하향링크/상향링크 HARQ 버스트와 매핑 관계를 가진다. 빔포밍 기반으로 운용되는 시스템에서 상향링크 HFBCH와 상향링크 HARQ 버스트는 해당 단말에 대한 최적 기지국 수신빔을 이용하여 기지국에 수신되고, 하향링크 HFBCH와 하향링크 HARQ 버스트는 해당 단말에 대한 최적 기지국 송신빔을 이용하여 기지국으로부터 송신된다.
선택 가능한 실시예로서, 자원 영역(710)이 상향링크 구간(706)의 일부 주파수 대역을 점유하는 경우, 나머지 주파수 대역은 자원 영역(710)과는 다른 RF 체인(들)을 통해 생성되는 제어 채널(들) 혹은 동일하거나 다른 RF 체인(들)을 통해 생성되는 데이터 채널(들)을 위해 사용될 수 있다. 일 예로서 상향링크 구간(706)의 하위 일부 주파수 대역은 ACK/NACK 응답을 위한 제1 자원 영역(710)으로 사용되고, 동일 시간 구간의 상위 일부 주파수 대역은 다른 제어 채널들(혹은 데이터 채널들)을 위한 제2 자원 영역(710a)으로 사용될 수 있다. 다른 예로서 제2 자원 영역(710a)은 하나 혹은 그 이상의 단말들에 의한 상향링크 데이터 전송을 위해 사용될 수 있다. 마찬가지로 제2 자원 영역(710a)은, 복수의 기지국 수신빔들에 각각 매핑되는 복수의 채널 영역들로 시간 도메인에서 분할되며, 각 채널 영역은 하나 혹은 그 이상의 단말에게 할당될 수 있는 복수의 단위 영역들을 포함한다. 제2 자원 영역(710a)의 채널 영역들은 기지국 수신빔들에 각각 매핑된다.
선택 가능한 실시예로서 하향링크에서 자원 영역(720)이 하향링크 구간(704)의 일부 주파수 대역을 점유하는 경우, 나머지 주파수 대역은 자원 영역(720)과는 다른 RF 체인(들)을 통해 생성되는 제어 채널(들) 혹은 동일하거나 다른 RF 체인(들)을 통해 생성되는 데이터 채널(들)을 위해 사용될 수 있다. 일 예로서 하향링크 구간(704)의 하위 일부 주파수 대역은 ACK/NACK 응답을 위한 제1 자원 영역(720)으로 사용되고, 동일 시간 구간의 상위 일부 주파수 대역은 다른 제어 채널들을 위한 제2 자원 영역(720a)으로 사용될 수 있다. 다른 예로서 제2 자원 영역(720a)은 하나 혹은 그 이상의 단말들을 위한 하향링크 데이터 전송을 위해 사용될 수 있다. 마찬가지로 제2 자원 영역(720a)은, 복수의 기지국 송신빔들에 각각 매핑되는 복수의 채널 영역들로 시간 도메인에서 분할되며, 각 채널 영역은 하나 혹은 그 이상의 단말에게 할당될 수 있는 복수의 단위 영역들을 포함한다. 제2 자원 영역(720a)의 채널 영역들은 기지국 송신빔들에 각각 매핑된다.
도 7에서는 상향링크 구간(706) 내의 자원 영역들(710,710a)이 주파수 도메인 상에서 다중화 되는 예를 도시하였으나, 상기 자원 영역들(710,710a)은 시간 도메인 상에서 다중화될 수도 있다. 시간 다중화가 적용되는 경우, 다른 제어채널 혹은 데이터 채널의 자원 영역(710a)은 상향링크 구간(706) 내에서 자원 영역(710)과 동일한 혹은 상이하거나 적어도 부분적으로 중첩되는 주파수 대역을 점유하면서, 다른 시간 영역에 배치될 수 있다. 해당 자원 영역(710a)이 서로 다른 방향으로의 빔들에 매핑되는 복수의 채널 영역들로 분할됨은 앞서 설명한 바와 같다.
마찬가지로 하향링크 구간(704) 내의 자원 영역들(720,720a)은 시간 도메인 상에서 다중화될 수도 있다. 시간 다중화가 적용되는 경우, 다른 제어채널 혹은 데이터 채널의 자원 영역(720a)은 하향링크 구간(704) 내에서 자원 영역(710)과 동일한 혹은 상이하거나 적어도 부분적으로 중첩되는 주파수 대역을 점유하면서, 다른 시간 영역에 배치될 수 있다. 해당 자원 영역(720a)이 서로 다른 방향으로의 빔들에 매핑되는 복수의 채널 영역들로 분할됨은 앞서 설명한 바와 같다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 HARQ 버스트와 HFBCH을 위한 자원 할당의 일 예를 도시한 것이다. 여기에서는 상향링크/하향링크 HARQ 운용에 따라 전송되는 상향링크/하향링크 HARQ 버스트와 이에 대한 ACK/NACK 응답 전송을 위하여 매핑되는 하향링크/상향링크 HFBCH 자원 할당의 예를 도시하였다. 또한 여기에서는 FDD 프레임 구조의 예를 도시하였으며, 수신된 HARQ 버스트에 대한 디코딩 및 스케줄링(scheduling) 등을 위한 프로세싱(processing) 시간으로 1(one) 서브프레임이 필요한 것으로 가정하였다.
도 8을 참조하면, 하향링크 구간(804)은 복수의 HFBCH를 운송할 수 있는 하향링크 HFBCH 영역(804a)을 포함하며, 상향링크 구간(806)은 복수의 HFBCH를 운송할 수 있는 상향링크 HFBCH 영역(806a)을 포함한다.
단말 MS_k는 하향링크에 대해 기지국의 i번째 송신빔(TxBeam#i)을 최적 기지국 송신빔으로 가지며, 상향링크에 대하여 기지국의 j번째 수신빔(RxBeam#j)을 최적 기지국 수신빔으로 가진다. 기지국은 MS_k의 최적 기지국 송신/수신빔에 각각 해당하는 자원을 고려하여 HARQ 피드백 타이밍을 고려한 스케줄링을 수행하게 된다. 상기 스케줄링에 따라 기지국은 하향링크 구간(804)의 서브프레임#0에서 기지국의 TxBeam#i를 사용하여 MS_k를 위한 하향링크 HARQ 버스트(810)를 전송한다. 하향링크 HARQ 버스트(810)는 서브프레임#0 내의 TxBeam#j에 매핑되는 슬롯을 통해 전송될 수 있다. 하향링크 HARQ 버스트(810)에 대응하는 상향링크 ACK/NACK 응답(814)은, 상향링크 구간(806)의 서브프레임#2에서 기지국의 RxBeam#j를 사용하여 기지국으로 수신된다. 상향링크 ACK/NACK 응답(814)은 서브프레임#2 내의 RxBeam#j 및 MS_k에 매핑되는 자원 영역을 통해 전송될 수 있다.
일 실시예로서 하향링크 HARQ 버스트(810)에 대응하는 상향링크 ACK/NACK 응답(814)이 전송되는 HFBCH의 자원 영역은 소정의 매핑 규칙(812)에 따라 정해질 수 있다. 일 예로서 상기 매핑 규칙(812)은 하향링크 HARQ 버스트가 전송될 수 있는 기지국 송신빔들과 그에 대응하는 상향링크 HFBCH가 수신될 수 있는 기지국 수신빔들 간의 매핑 관계를 정의한다. 기지국은 상기 매핑 규칙(812)에 근거하여, 하향링크 HARQ 버스트(810)가 송신된 할당 영역의 크기와 위치와 순서 및 기지국 송신빔 인덱스에 따라, 상향링크 ACK/NACK 응답(814)을 수신하는데 사용될 HFBCH의 자원 영역을 결정한다.
단말 MS_m은 상향링크에 대해 기지국의 j번째 수신빔(RxBeam#j)을 최적 기지국 수신빔으로 가지며, 하향링크에 대해 기지국의 i번째 송신빔(TxBeam#i)을 최적 기지국 송신빔으로 가진다. 기지국은 MS_m에 대하여 기지국의 j번째 수신빔이 운용되는 상향링크 구간(806)에 상향링크 자원을 할당한다. 상기 자원 할당에 따라 기지국은 상향링크 구간(806)의 서브프레임#1에서 기지국의 RxBeam#j를 통해 MS_m으로부터의 상향링크 HARQ 버스트(816)를 수신한다. 상향링크 HARQ 버스트(816)는 서브프레임#1 내의 RxBeam#j에 매핑되는 슬롯을 통해 전송될 수 있다. 상기 상향링크 HARQ 버스트(816)에 대한 하향링크 ACK/NACK 응답(820)은 하향링크 구간(804)의 서브프레임#3에서 기지국의 TxBeam#i에 매핑되는 HFBCH를 통하여 기지국의 TxBeam#i를 사용하여 MS_m에게 전송된다. 하향링크 ACK/NACK 응답(820)은 서브프레임#3 내의 TxBeam#i에 매핑되는 슬롯을 통해 전송될 수 있다.
일 실시예로서 상향링크 HARQ 버스트(816)에 대응하는 하향링크 ACK/NACK 응답(820)이 전송되는 HFBCH의 자원 영역은 소정의 매핑 규칙(818)에 따라 정해진다. 일 예로서 상기 매핑 규칙(818)은 상향링크 HARQ 버스트가 수신되는 기지국 수신빔들과 그에 대응하는 하향링크 HFBCH가 송신될 수 있는 기지국 송신빔들 간의 매핑 관계를 정의한다. 기지국은 상기 매핑 규칙(818)에 근거하여, 상향링크 HARQ 버스트(816)가 수신된 할당 영역의 크기와 위치와 순서 및 기지국 수신빔 인덱스에 따라, 하향링크 ACK/NACK 응답(820)을 송신하는데 사용될 HFBCH의 자원 영역을 결정한다.
이상과 같이 기지국과 단말이 상기 단말에 대해 최적인 기지국 송신/수신빔 정보를 공유하고 있는 상태에서, 기지국은 하향링크/상향링크 HARQ 버스트의 할당 영역에 대한 크기와 위치와 순서 및 기지국 송신/수신빔 정보로부터 상기 HARQ 버스트에 매핑되는 상향링크/하향링크 기지국 수신/송신빔 정보를 묵시적으로 판단하고, 이에 매핑되는 HFBCH 영역 내의 HFBCH 할당 위치를 결정할 수 있다.
다른 실시예로서 기지국은 각 단말에 대한 최적 송신/수신빔 정보를 고려하여 스케줄링을 수행하고, 스케줄링 결과에 따라 할당된 HFBCH 자원에 대한 정보를 명시적으로(explicitly) 단말에게 알려줄 수 있다.
이상에서는 FBCH 및 HFBCH에 대한 스케줄링과 자원 할당에 대하여 설명하였으나, 이러한 스케줄링 및 자원 할당은 다른 상향링크 및 하향링크 제어 채널에도 적용될 수 있다.
도 9a 내지 도 9c는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어 채널을 송수신하는 단말의 동작을 나타낸 흐름도이다.
도 9a를 참조하면, 과정 902에서 단말은 주기적 레인징 시점(Periodic RNG timing)에 도달하였는지 판단하고 주기적 레인징 시점에 도달하였으면 상향링크 빔 트래킹을 수행하기 위해 과정 904로 진행한다. 여기에서는 상향링크 빔 트래킹을 위한 레인징 절차가 주기적으로 수행되는 것으로 도시하였으나, 상향링크 빔 트래킹은 소정 주기 혹은 소정 조건에 따라 주기적 혹은 비주기적으로 수행될 수 있다. 상기 소정 조건은 일 예로서 초기 네트워크 진입 및 핸드오버(handover)의 시행 중 적어도 하나를 포함한다.
과정 904에서 단말은 지정된 상향링크의 자원 영역을 통해, 단말 송신빔들을 스위핑하면서 각 단말 송신빔을 통해 레퍼런스 신호, 일 예로서 레인징 코드를 전송한다. 기지국은 단말 송신빔들을 통해 송출되는 레퍼런스 신호들을 기지국 수신빔들을 통해 수신하고, 각 빔 조합에 대해 채널 상태를 측정하여 하나 혹은 그 이상의 상향링크 최적 빔 조합을 결정한다.
과정 906에서 단말은 상기 전송한 레퍼런스 신호들에 대응하여 기지국으로부터, 기지국에 의해 선택된 하나 혹은 그 이상의 최적 빔 조합을 나타내는 상향링크 최적 빔 조합을 나타내는 상향링크 빔 조합 정보를 수신한다. 상기 상향링크 빔 조합 정보는 상향링크에 대한 단말 송신빔과 기지국 수신빔의 최적 빔 조합을 나타낸다. 일 예로서 상기 정보는 적어도 하나의 최적 단말 송신빔 인덱스와 그에 대응하는 적어도 하나의 최적 기지국 수신빔 인덱스를 포함한다. 과정 908에서 단말은 상기 수신된 상향링크 빔 조합 정보를 저장하거나, 기 저장된 이전 상향링크 빔 조합 정보가 존재하는 경우 이전 정보를 갱신한다. 단말은 제어 채널의 송수신을 위해 요구되는 경우, 저장된 상향링크 빔 조합 정보를 독출/출력한다.
도 9b를 참조하면, 과정 912에서 단말은 소정 주기 혹은 소정 조건에 따라 주기적 혹은 비주기적으로 단말 수신빔들을 통해 하향링크 레퍼런스 신호를 스캔한다. 단말은 각 기지국 송신빔별로 하향링크 레퍼런스 신호를 스캔하여 단말 수신빔들과의 조합들에 따른 채널 상태를 측정한다. 과정 914에서 단말은 상기 채널측정 결과에 따라 최적 기지국 송신빔을 결정하며, 상기 최적 기지국 송신빔에 대한 정보를 저장하거나, 기 저장된 이전 정보가 존재하는 경우 이전 정보를 갱신한다. 과정 916에서 단말은 필요한 경우 최적 기지국 송신빔 정보를 기지국으로 보고한다. 상기 최적 기지국 송신빔 정보는 일 예로서 적어도 하나의 기지국 송신빔 인덱스를 포함한다. 단말은 제어 채널 송수신을 위해 요구되는 경우, 저장된 최적 기지국 송신빔 정보를 독출/출력한다.
도 9c를 참조하면, 과정 920에서 단말은 기지국으로부터 방송되는 하향링크/상향링크 프레임 구성 정보를 수신한다. 일 실시예로서 상기 하향링크/상향링크 프레임 구성 정보는 기지국의 모든 송신빔/수신빔들에 매핑되는 제어 채널 영역들을 지시할 수 있다. 즉 각 제어 채널 영역이 기지국의 어떤 송신빔/수신빔에 매핑되는지를 지시한다. 과정 922에서 단말은 단말에 대해 결정된 상향링크 최적 빔 조합과 최적 기지국 송신빔을 고려하여 결정된 제어 채널의 자원 할당을 나타내는 제어 채널 할당 정보를 수신한다. 상기 제어 채널 할당 정보는 도 5 내지 도 7과 같은 상향링크/하향링크 제어 채널들의 할당 정보를 포함하며, 선택 가능한 실시예로서 도 8과 같은 HARQ 버스트의 자원 영역과 ACK/NACK 응답의 자원 영역 간의 매핑 규칙을 더 지시할 수 있다. 상기 제어 채널 할당 정보가 지시하는 제어 채널 자원 영역은 각 제어 채널이 전송되는 기지국 송신/수신빔에 매핑되어 있다. 상기 제어 채널 할당 정보는, 기지국은 전체 제어 채널 자원 영역 중 단말에 대한 최적 기지국 송신빔/수신빔에 매핑되는 자원 영역의 일부인 제어 채널 영역을 지시한다.
과정 924에서 하향링크 HARQ 버스트가 단말로 수신되거나 혹은 상향링크 HARQ 버스트가 단말로부터 송신된다. 과정 926에서 단말은 상기 제어 채널 할당 정보와 상기 하향/상향링크 HARQ 버스트의 송수신에 사용된 자원 영역을 참조하여, 상기 하향/상향링크 HARQ 버스트에 대응하는 상향/하향링크 ACK/NACK 응답을 전송/수신하는데 사용될 제어 채널 자원, 즉 HFBCH 영역을 결정한다. 과정 928에서 상기 결정된 HFBCH 영역을 통해 상기 하향링크 HARQ 버스트에 대응하는 상향링크 ACK/NACK 응답을 기지국으로 송신하거나, 상기 상향링크 HARQ 버스트에 대응하는 하향링크 ACK/NACK 응답을 기지국으로부터 수신한다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 제어 채널을 송수신하는 기지국의 동작을 나타낸 흐름도이다.
도 10을 참조하면, 과정 1002에서 기지국은 주기적 혹은 비주기적으로 수행되는 빔 트래킹 동작을 통해 단말로부터 송신되는 레퍼런스 신호들을 단말 송신빔들과 기지국 수신빔들의 각 조합을 통해 수신하고, 각 수신된 신호의 측정결과에 따라 상기 단말에 대한 단말 송신빔과 기지국 수신빔의 최적 빔 조합을 결정한다. 과정 1004에서 상기 상향링크 최적 빔 조합을 나타내는 상향링크 빔 조합 정보가 단말로 전송되며, 또한 단말에 의해 결정된 최적 기지국 송신빔을 나타내는 최적 기지국 송신빔 정보가 단말로부터 수신된다.
과정 1006에서 기지국은 하향링크/상향링크 프레임 구성 정보를 셀 내의 단말들에게로 방송한다. 일 실시예로서 상기 하향링크/상향링크 프레임 구성 정보는 기지국의 모든 송신빔/수신빔들에 매핑되는 제어 채널 영역들을 지시할 수 있다. 즉 각 제어 채널 영역이 기지국의 어떤 송신빔/수신빔에 매핑되는지를 지시한다. 하향링크/상향링크 프레임 구성 정보를 통해 제어 채널 영역들 및 그에 해당하는 제어 채널의 종류를 유추할 수 있는 경우, 제어 채널의 할당 정보에 대한 전송이 필요치 않을 수 있다.
과정 1008에서 기지국은 단말에 대한 제어 채널의 할당이 필요한지 여부를 판단하고, 만일 필요하면 과정 1010으로 진행한다. 과정 1010에서 기지국은 단말에 대한 최적 기지국 송신빔/수신빔을 참조하여 제어 채널 자원을 스케줄링한다. 과정 1012에서 상기 스케줄링 결과 할당된 제어 채널 자원에 대한 정보(제어 채널 할당 정보)가 단말로 전송된다. 상기 제어 채널 할당 정보가 지시하는 제어 채널 자원 영역은 각 제어 채널이 전송되는 기지국 송신/수신빔에 매핑되어 있다. 다시 말해서 기지국은 전체 제어 채널 자원 영역 중 단말에 대한 최적 기지국 송신빔/수신빔에 매핑되는 자원 영역의 일부인 제어 채널 영역을 상기 단말을 위해 할당하고, 상기 제어 채널 할당 정보를 통해 상기 할당된 제어 채널 영역을 지시한다.
과정 1014에서 하향링크 HARQ 버스트가 단말로 송신되거나 혹은 상향링크 HARQ 버스트가 단말로부터 수신된다. 과정 1016에서 기지국은 상기 제어 채널 할당 정보와 상기 하향/상향링크 HARQ 버스트의 송수신에 사용된 자원 영역을 참조하여, 상기 하향/상향링크 HARQ 버스트에 대응하는 상향/하향링크 ACK/NACK 응답을 전송하는데 사용될 제어 채널 자원, 즉 HFBCH 영역을 결정한다. 과정 1018에서 상기 결정된 HFBCH 영역을 통해 상기 하향링크 HARQ 버스트에 대응하는 상향링크 ACK/NACK 응답을 단말로부터 수신하거나, 상기 상향링크 HARQ 버스트에 대응하는 하향링크 ACK/NACK 응답을 단말로 송신한다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따라 상향링크 자원할당을 수행하기 위한 기지국 및 단말의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 11의 구성이 단말에 적용되는 경우, 송신기(1102)는 제어부(1100)의 제어 하에 단말 송신빔들을 스위핑하면서 각 단말 송신빔을 통해 레퍼런스 신호를 전송하며, 제어부(1100)로부터 제공된 상향링크 HARQ 버스트 혹은 상향링크 ACK/NACK 응답을 기지국으로 전송한다. 수신기(1104)는 제어부(1100)의 제어 하에 기지국으로부터 하향링크 HARQ 버스트 혹은 하향링크 ACK/NACK 응답을 수신하여 제어부(1100)로 제공한다. 제어부(1100)는 상향링크 빔 조합 정보와 최적 기지국 송신빔 정보를 메모리(1106)에 저장하고, 상향링크 전송 및 하향링크 수신을 위한 빔포밍을 수행하며, 특히 상향링크 및 하향링크 빔 트래킹 절차를 통해 획득한 최적 빔 정보에 근거하여 상향/하향링크 ACK/NACK 응답과 같은 제어 채널이 송수신되는 자원 영역을 결정하고 그에 따라 송신기(1102)와 수신기(1104)의 동작을 제어한다.
도 11의 구성이 기지국에 적용되는 경우, 수신기(1104)는 제어부(1100)의 제어 하에 단말 송신빔들을 통해 송신하는 레퍼런스 신호들을 수신하여 제어부(1000)로 제공하며, 상향링크 HARQ 버스트 혹은 상향링크 ACK/NACK 응답을 단말로부터 수신하여 제어부(1100)로 제공한다. 송신기(1102)는 제어부(1100)로부터 제공된 하향링크 HARQ 버스트 혹은 하향링크 ACK/NACK 응답을 단말에게 송신한다. 제어부(1100)는 단말로부터 수신한 최적 기지국 송신/수신빔에 대한 정보를 메모리(1106)에 저장하며, 상향링크 전송 및 하향링크 수신을 위한 빔포밍을 수행하고, 상향/하향링크 제어 채널의 자원 할당을 위한 스케줄링을 수행한다. 특히 제어부(1100)는 상향링크 및 하향링크 빔 트래킹 절차를 통해 획득한 최적 빔 정보에 근거하여 상향/하향링크 ACK/NACK 응답과 같은 제어 채널이 송수신되는 자원 영역을 결정하고 그에 따라 송신기(1102)와 수신기(1104)의 동작을 제어한다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능하다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (22)

  1. 빔포밍 기반의 무선통신 시스템에서 제어 채널을 운용하기 위한 방법에 있어서,
    상향링크 통신을 위한 최적 기지국 수신빔을 나타내는 정보를 획득하는 과정과,
    상기 최적 기지국 수신빔을 고려하여, 상향링크 구간 내에서 상향링크 제어 채널들을 위한 제어 채널 영역을 결정하는 과정과, 상기 제어 채널 영역은 상기 최적 기지국 수신빔에 매핑되는 미리 정해지는 영역이며,
    기지국과 단말 사이에 상기 제어 채널 영역을 통해 상기 제어 채널의 정보를 통신하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 채널 운용 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 상향링크 구간은, 상향링크 제어 채널을 전송하기 위한 제어 채널 자원 영역을 포함하고,
    상기 제어 채널 자원 영역은, 복수의 기지국 수신빔들에 각각 대응하는 복수의 제어 채널 영역들로 시간 도메인에서 분할되는 것을 특징으로 하는 제어 채널 운용 방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 각 제어 채널 영역은,
    동일한 기지국 수신빔을 최적 기지국 수신빔으로 가지는 복수의 단말들에게 할당됨을 특징으로 하는 제어 채널 운용 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 상향링크 구간 내에서 상기 제어 채널 영역은,
    다른 채널들을 위한 자원 영역과 시간 또는 주파수 도메인에서 다중화되는 것을 특징으로 하는 제어 채널 운용 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 기지국으로부터 상기 단말로 하향링크 데이터 버스트를 송신하는 과정과,
    상기 단말에서 상기 최적 기지국 수신빔을 사용하여, 상기 하향링크 데이터 버스트에 대응하는 상향링크 피드백 자원 영역과 상기 상향링크 피드백 자원 영역 내의 상향링크 피드백 채널을 결정하는 과정과,
    상기 결정된 상향링크 피드백 자원 영역의 상기 상향링크 피드백 채널을 통해, 상기 하향링크 데이터 버스트에 대응하는 피드백 정보를 상기 단말로부터 상기 기지국으로 수신하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 채널 운용 방법.
  6. 빔포밍 기반의 무선통신 시스템에서 제어 채널을 운용하기 위한 방법에 있어서,
    하향링크 통신을 위한 최적 기지국 송신빔에 대한 정보를 결정하는 과정과,
    상기 최적 기지국 송신빔을 고려하여, 하향링크 구간 내에서 하향링크 제어 채널들을 위한 제어 채널 영역을 결정하는 과정과, 상기 제어 채널 영역은 상기 최적 기지국 송신빔에 매핑되는 미리 정해지는 영역이며,
    기지국과 단말 사이에 상기 제어 채널 영역을 통해 상기 제어 채널의 정보를 통신하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 채널 운용 방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 하향링크 구간은,
    하향링크 제어 채널을 전송하기 위한 제어 채널 자원 영역을 포함하며,
    상기 제어 채널 자원 영역은, 복수의 기지국 송신빔들에 각각 대응하는 복수의 제어 채널 영역들로 시간 도메인에서 분할되는 것을 특징으로 하는 제어 채널 운용 방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 각 제어 채널 영역은,
    동일한 기지국 송신빔을 최적 기지국 송신빔으로 가지는 복수의 단말들에게 할당됨을 특징으로 하는 제어 채널 운용 방법.
  9. 제 6 항에 있어서, 상기 하향링크 구간 내에서 상기 제어 채널 영역은,
    다른 채널들을 위한 자원 영역과 시간 또는 주파수 도메인에서 다중화되는 것을 특징으로 하는 제어 채널 운용 방법.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 단말로부터 상기 기지국으로 상향링크 데이터 버스트를 송신하는 과정과,
    상기 기지국에서 상기 최적 기지국 송신빔을 사용하여, 상기 상향링크 데이터 버스트에 대응하는 하향링크 피드백 자원 영역과 상기 하향링크 피드백 자원 영역 내의 하향링크 피드백 채널을 결정하는 과정과,
    상기 결정된 하향링크 피드백 자원 영역의 상기 하향링크 피드백 채널을 통해, 상기 상향링크 데이터 버스트에 대응하는 피드백 정보를 상기 기지국으로부터 상기 단말로 수신하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 채널 운용 방법.
  11. 빔포밍 기반의 무선통신 시스템에서 제어 채널을 운용하는 통신 장치에 있어서,
    송신기와,
    수신기와,
    상기 송신기와 상기 수신기를 제어하는 제어부를 포함하며,
    상기 제어부는,
    상향링크 통신을 위한 최적 기지국 수신빔을 나타내는 정보를 획득하고, 상기 최적 기지국 수신빔을 고려하여 상향링크 구간 구간 내에서 상향링크 제어 채널들을 위한 제어 채널 영역을 결정하며, 상기 제어 채널 영역은 상기 최적 기지국 수신빔에 매핑되는 미리 정해지는 영역이고,
    상기 송신기 및 상기 수신기는, 상기 제어 채널 영역을 통해 상기 제어 채널의 정보를 송신 혹은 수신하는 것을 특징으로 하는 통신 장치.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 상향링크 구간은, 상향링크 제어 채널을 전송하기 위한 제어 채널 자원 영역을 포함하고,
    상기 제어 채널 자원 영역은, 복수의 기지국 수신빔들에 각각 대응하는 복수의 제어 채널 영역들로 시간 도메인에서 분할되는 것을 특징으로 하는 통신 장치.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 각 제어 채널 영역은,
    동일한 기지국 수신빔을 최적 기지국 수신빔으로 가지는 복수의 단말들에게 할당됨을 특징으로 하는 통신 장치.
  14. 제 11 항에 있어서, 상기 상향링크 구간 내에서 상기 제어 채널 영역은,
    다른 채널들을 위한 자원 영역과 시간 또는 주파수 도메인에서 다중화되는 것을 특징으로 하는 통신 장치.
  15. 제 11 항에 있어서, 상기 제어부는,
    하향링크 데이터 버스트가 송신된 후, 상기 최적 기지국 수신빔을 사용하여, 상기 하향링크 데이터 버스트에 대응하는 상향링크 피드백 자원 영역과 상기 상향링크 피드백 자원 영역 내의 상향링크 피드백 채널을 결정하고, 상기 결정된 상향링크 피드백 자원 영역의 상기 상향링크 피드백 채널을 통해, 상기 하향링크 데이터 버스트에 대응하는 피드백 정보를 수신하도록 상기 수신기를 제어하는 것을 특징으로 하는 통신 장치.
  16. 제 11 항에 있어서, 상기 송신기는,
    입력 정보를 부호화하는 복수의 부호화기들과,
    상기 부호화기들에 의해 부호화된 정보를 변조 심볼들에 매핑시키는 복수의 변조기들과,
    상기 복수의 변조 심볼들로 구성된 변조 심볼열들을 복수의 MIMO(Multiple Input Multiple Output: MIMO) 스트림들로 변환하는 MIMO 부호화기와,
    소정의 선부호화 행렬을 이용하여 상기 MIMO 스트림들을 빔포밍을 위한 복수의 안테나 소자들로 구성된 복수의 안테나 어레이들에 대응되는 선부호화된 스트림들로 변환하는 선부호화기와,
    상기 선부호화된 스트림들을 아날로그 RF 신호들로 변환하는 RF(Radio Frequency) 경로들과,
    상기 안테나 어레이들 및 상기 안테나 소자들에 대응하여 상기 아날로그 RF 신호들의 위상 및 신호세기를 제어하여, 상기 안테나 어레이들의 상기 안테나 소자들을 통해 송출하는 빔 포밍부들을 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 장치.
  17. 빔포밍 기반의 무선통신 시스템에서 제어 채널을 운용하는 통신 장치에 있어서,
    송신기와,
    수신기와,
    상기 송신기와 상기 수신기를 제어하는 제어부를 포함하며,
    상기 제어부는,
    하향링크 통신을 위한 최적 기지국 송신빔에 대한 정보를 결정하고, 상기 최적 기지국 송신빔을 고려하여 하향링크 구간 내에서 하향링크 제어 채널들을 위한 제어 채널 영역을 결정하고, 상기 결정된 제어 채널 영역을 통해 상기 제어 채널의 정보를 송신 혹은 수신하도록 상기 송신기 및 상기 수신기를 제어하며,
    상기 제어 채널 영역은 상기 최적 기지국 송신빔에 매핑되는 미리 정해지는 영역임을 특징으로 하는 단말 장치.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 하향링크 구간은,
    하향링크 제어 채널을 전송하기 위한 제어 채널 자원 영역을 포함하며,
    상기 제어 채널 자원 영역은, 복수의 기지국 송신빔들에 각각 대응하는 복수의 제어 채널 영역들로 시간 도메인에서 분할되는 것을 특징으로 하는 통신 장치.
  19. 제 18 항에 있어서, 상기 각 제어 채널 영역은,
    동일한 기지국 송신빔을 최적 기지국 송신빔으로 가지는 복수의 단말들에게 할당됨을 특징으로 하는 통신 장치.
  20. 제 17 항에 있어서, 상기 하향링크 구간 내에서 상기 제어 채널 영역은,
    다른 채널들을 위한 자원 영역과 시간 또는 주파수 도메인에서 다중화되는 것을 특징으로 하는 통신 장치.
  21. 제 17 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상향링크 데이터 버스트가 송신되면, 상기 최적 기지국 송신빔을 사용하여, 상기 상향링크 데이터 버스트에 대응하는 하향링크 피드백 자원 영역과 상기 하향링크 피드백 자원 영역 내의 하향링크 피드백 채널을 결정하며, 상기 결정된 하향링크 피드백 자원 영역의 상기 하향링크 피드백 채널을 통해, 상기 상향링크 데이터 버스트에 대응하는 피드백 정보를 수신하도록 상기 수신기를 제어하는 것을 특징으로 하는 통신 장치.
  22. 제 17 항에 있어서, 상기 송신기는,
    입력 정보를 부호화하는 복수의 부호화기들과,
    상기 부호화기들에 의해 부호화된 정보를 변조 심볼들에 매핑시키는 복수의 변조기들과,
    상기 복수의 변조 심볼들로 구성된 변조 심볼열들을 복수의 MIMO(Multiple Input Multiple Output: MIMO) 스트림들로 변환하는 MIMO 부호화기와,
    소정의 선부호화 행렬을 이용하여 상기 MIMO 스트림들을 빔포밍을 위한 복수의 안테나 소자들로 구성된 복수의 안테나 어레이들에 대응되는 선부호화된 스트림들로 변환하는 선부호화기와,
    상기 선부호화된 스트림들을 아날로그 RF 신호들로 변환하는 RF(Radio Frequency) 경로들과,
    상기 안테나 어레이들 및 상기 안테나 소자들에 대응하여 상기 아날로그 RF 신호들의 위상 및 신호세기를 제어하여, 상기 안테나 어레이들의 상기 안테나 소자들을 통해 송출하는 빔 포밍부들을 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 장치.
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