KR20130096037A

KR20130096037A - 통신 시스템에서 신호를 송수신하는 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20130096037A
Application number: KR1020120017535A
Authority: KR
Inventors: 정정수
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2012-02-21
Filing date: 2012-02-21
Publication date: 2013-08-29
Also published as: WO2013125881A1; EP2817894B1; US9078268B2; US9775114B2; EP2817894A1; KR101881847B1; US20150312864A1; US20130217404A1; EP2817894A4

Abstract

본 발명은 통신 시스템에서 관한 것으로, 특히 통신 시스템에서 신호를 송수신하는 방법 및 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 통신 시스템에서 기지국이 신호를 송수신하는 방법은, 적어도 하나의 제1 송신 빔을 이용하여 제1 참조 신호를 송신하는 과정과, 상기 적어도 하나의 제1 송신 빔 각각에 대응되는 제2 송신 빔들을 이용하여 제2 참조 신호를 송신하는 과정과, 단말로부터 상기 제2 송신 빔들 중 적어도 하나의 제2 송신 빔에 대응되는 수신 빔을 이용하여 상향 억세스 신호를 수신하는 과정을 포함한다.

Description

통신 시스템에서 신호를 송수신하는 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR TRANSMITTING AND RECEIVING SIGNAL IN A COMMUNICATION SYSTEM}

본 발명은 통신 시스템에서 관한 것으로, 특히 통신 시스템에서 신호를 송수신하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

스마트폰 등과 같은 단말의 이용으로 인해 이동통신 사용자들이 사용하는 평균 데이터의 양은 기하급수적으로 증가하고 있으며, 이와 함께 더 높은 데이터 송신률에 대한 사용자들의 요구도 지속적으로 늘어나고 있다. 일반적으로 높은 데이터 송신률을 제공하는 방법으로는 더 넓은(Wide) 주파수 대역을 사용하여 통신을 제공하는 방법과 주파수 사용 효율을 높이는 방법이 있다. 그러나 후자의 방법으로 더 높은 평균 데이터 송신률은 제공하는 것은 매우 어려운데, 그 이유는 현 세대의 통신 기술들이 이미 이론적인 한계치에 가까운 주파수 사용 효율을 제공하고 있어서 기술 개량을 통해 그 이상으로 주파수 사용 효율을 높이는 것이 어렵기 때문이다. 따라서 데이터 송신률을 높이는 실현 가능한 방법은 더 넓은 주파수 대역을 통해 데이터 서비스를 제공하는 방향이라 할 수 있다. 이 때 고려해야 하는 것은 가용 주파수 대역이다. 현재의 주파수 분배 정책 상 1GHz 이상의 광대역 통신이 가능한 대역은 한정적이며, 현실적으로 선택 가능한 주파수 대역은 매우 높은 주파수 대역(예를 들면 30GHz 이상의 밀리미터파 대역) 뿐이다. 이런 높은 주파수 대역에서는 종래의 셀룰러 시스템들이 사용하는 2GHz 대역과 달리 거리에 따른 신호감쇄가 매우 심하게 발생한다. 이러한 신호감쇄로 인해 종래 셀룰러 시스템과 동일한 전력을 사용하는 기지국의 경우 서비스를 제공하는 커버리지가 상당히 감소하게 된다. 이에 따른 문제를 해결하기 위해서 송수신 전력을 좁은 공간에 집중하여 안테나의 송수신 효율을 높이는 빔포밍(Beam Forming) 기법이 널리 사용된다.

도 1은 어레이(Array) 안테나를 이용하여 빔포밍을 제공하는 기지국과 단말을 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, 기지국(110)은 각 셀(Cell)마다 복수의 어레이 안테나들(Array0, Array1)를 사용하여 하향 송신(TX) 빔의 방향을 바꿔가며 데이터를 송신할 수 있다. 또한 단말(130)도 수신(RX) 빔의 방향을 바꿔가며 데이터를 수신할 수 있다.

상기 빔포밍 기법을 사용하여 통신을 수행하는 시스템에서 기지국(110)과 단말(130)은 다양한 송신 빔의 방향과 수신 빔의 방향 중에서 최적의 채널 환경을 보여주는 송신 빔의 방향과 수신 빔의 방향을 선택하여 데이터 서비스를 제공한다. 이러한 과정은 기지국(110)에서 단말(130)로 데이터를 송신하는 하향 채널 뿐 아니라 단말(130)에서 기지국(110)으로 데이터를 송신하는 상향 채널에도 동일하게 적용된다. 기지국(110)이 송신 가능한 송신 빔의 방향이 N이고 단말(130)이 수신 가능한 수신 빔의 방향이 M이라고 했을 때, 최적의 하향 송수신 방향을 선택하는 가장 간단한 방법은 기지국(110)에서 N개의 가능한 송신 방향 각각으로 적어도 M 번 이상 사전에 약속된 신호를 송신하고 단말(130)이 N 개의 송신 빔 각각을 M개의 송신 빔을 이용해서 수신해 보는 것이다. 이와 같은 방법에서 기지국(110)은 특정 참조 신호(Reference signal)을 적어도 N X M번 송신해야 하고 단말(130)은 상기 참조 신호를 N X M번 수신하여 수신된 신호의 수신 강도를 측정해야 한다. 상기 단말(130)은 N X M 번의 측정치 중에서 가장 강한 측정치를 보이는 방향을 최적의 송수신 빔 방향으로 판단할 수 있다. 이와 같이 기지국(110)이 송신 가능한 모든 방향으로 신호를 한번 이상 송신하는 과정을 빔 스위핑(beam sweeping) 과정이라고 하고, 단말(130)이 최적의 송수신 빔 방향을 선택하는 과정을 빔 선택(beam selection) 과정이라고 한다. 이런 최적의 하향 송수신 빔 선택 과정은 단말(130)에서 기지국(110)으로 데이터를 송신하는 상향 송수신 과정에서도 동일하게 적용될 수 있다.

일반적인 셀룰러 시스템에서 기지국은 동기 채널(Sync channel : SCH)이나 방송 제어 채널(Broadcast channel : BCH)과 같은 공통 제어 채널(Common control channel)들을 기지국의 커버리지 전역으로 송신한다. 도 1과 같이 빔포밍 기법을 사용하여 통신을 수행하는 시스템에서 동기 채널과 방송 제어 채널들을 기지국의 커버리지 전역으로 송신하기 위해서는 상기 설명한 빔 스위핑 방식으로 상기 채널들을 송신 가능한 모든 방향으로 한번 이상 송신하여야 한다. 상기 빔 스위핑 방식으로 동기 채널과 방송 제어 채널을 송신하는데 필요한 송신 회수는 기지국(110)의 커버리지 내에 존재하는 송신 빔의 수에 비례한다. 따라서 방송 유형 채널들의 송신 오버헤드를 줄이는 가장 간단한 방법은 보다 적은 수의 송신 빔으로 기지국(110)의 커버리지 전역을 지원하는 것이다. 이를 위해서는 각 송신 빔의 빔 폭(beam width)가 넓어야 한다. 예를 들어 60도의 섹터를 2개의 송신 빔으로 지원하기 위해서는 각 송신 빔의 폭이 30도 정도가 되어야 한다.

그러나 빔 폭이 늘어날수록 일반적으로 빔포밍 효과는 그에 비례하여 줄어들게 된다.(즉, 빔 폭이 줄어들수록 빔포밍의 효과는 더 높아진다.) 빔포밍 효과를 높이기 위해 빔 폭을 줄이면 하나의 기지국 영역을 지원하기 위해 필요한 송신 빔의 수는 그에 따라 늘어나게 되어 방송 유형 채널들을 송신하는데 필요한 오버헤드는 늘어난다. 이렇게 빔포밍 효과와 방송 채널 송신 오버헤드는 서로 트레이드오프 관계를 가지고 있다.

이런 문제를 효과적으로 해결하기 위해 방송 채널을 송신하는데 사용하는 빔 폭과 사용자 데이터를 송신하는데 사용하는 빔 폭을 다원화하는 방안이 일반적으로 사용된다. 예를 들어 60도 섹터에서 방송 채널들을 송신하기 위한 송신 빔으로 30도의 빔 폭을 가지는 송신 빔을 사용하고 사용자 데이터를 송신하기 위한 송신 빔으로는 10도의 빔 폭을 가지는 송신 빔을 사용할 수 있다. 상기 예와 같이 복수의 빔 폭을 사용하는 방식에 있어서 넓은 빔 폭을 가지는 송신 빔을 와이드빔(Wide beam) 혹은 넓은빔(coarse beam), 좁은 빔 폭을 가지는 송신 빔을 네로우빔(Narrow beam) 혹은 좁은빔(fine beam)이라고 부른다.

상기 설명한 하향 빔 스위핑과 빔 선택 과정은 단말이 기지국에게 데이터를 송신하기 위해 최초로 채널을 설정하는 렌덤 억세스(random access) 과정에도 동일하게 적용될 수 있다.

도 2는 단말이 상향 렌덤 억세스를 위해 송신하는 송신 빔을 나타낸 도면으로, 기지국의 수신 빔 방향이 4개이고 단말의 송신 빔 방향이 4개일 때, 단말이 상향 렌덤 억세스를 위해 송신하는 송신 빔의 수를 나타낸 것이다.

단말은 기지국의 각 수신 빔을 향해 단말이 송신 가능한 모든 방향으로 송신 빔을 송신하며, 이 과정을 기지국의 모든 수신 빔에 대해서 반복한다. (도 2의 예에서는 총 16회) 기지국은 상향 수신 빔 각각을 통해서 한번 이상 단말들의 렌덤 억세스 정보를 검출하는데 도 2에서는 각 수신 빔 별로 4번, 총 16번 단말의 렌덤 억세스 신호의 검출을 시도한다. 이러한 동작을 통해 기지국은 최적의 수신 성능을 보이는 송수신 빔을 통해 렌덤 억세스 정보를 수신할 수 있다.

렌덤 억세스 과정에서 기지국은 상기 설명한 빔스위핑 오버헤드를 줄이기 위해서 일반적으로 하향 방송 유형 채널들과 유사하게 넓은 빔 폭을 가지는 빔을 수신 빔으로 사용한다. 그러나 상향 채널의 경우 기지국의 송신 전력(transmission power) 대비 20dB 가량 낮은 단말의 최대 송신 전력 때문에 하향 송신 채널보다 더 높은 수준의 빔포밍 효과를 사용할 필요가 있다. 더 높은 수준의 빔포밍 효과를 얻기 위해서는 수신 빔의 폭을 줄여 좁은 수신 빔을 이용하여 랜덤 억세스 신호를 수신하여야 한다. 예를 들어 도 2의 예에서 4개의 수신 빔 대신 폭이 더 좁은 16개의 좁은 수신 빔을 사용할 경우 기지국은 각 좁은 수신 빔 별로 4번, 총 64(16x4)번 단말의 렌덤 억세스 신호의 검출을 시도하여야 한다. 이처럼 좁은 수신 빔을 이용한 랜덤 억세스 신호의 수신은 넓은 수신 빔 대비 오버헤드가 매우 큰 것을 알 수 있다.

또한 앞서 설명한 렌덤 억세스 동작을 수행할 때, 단말은 기지국과 단말 사이의 거리에 따른 신호 감쇄, 반사체의 신호 산란 및 흡수에 의한 감쇄 효과 등으로 인한 경로 손실(path loss)을 극복하기 위해서 충분한 송신 전력을 사용하여 렌덤 억세스 과정을 수행한다. 종래의 통신 시스템의 경우 단말은 기지국이 하향 통신 채널을 통해 참조 신호를 송신한 송신 강도 정보와 단말이 참조 신호를 수신한 수신 강도 정보의 차이를 이용하여 상기 경로 손실을 측정하였다. 그러나 빔포밍을 사용하는 광대역 통신 시스템의 경우 상향 렌덤 억세스 시에 송수신 빔의 방향 및 송수신 빔의 폭에 따라 서로 다른 경로 손실이 발생할 수 있어 종래 통신 시스템에서 사용하는 경로 손실 보정 기법을 이용할 수 없다.

본 발명은 복수개의 빔 폭을 사용하여 빔포밍을 수행하는 통신 시스템에서 신호를 송수신하는 방법 및 장치를 제공한다.

또한 본 발명은 복수개의 빔 폭을 사용하여 빔포밍을 수행하는 시스템에서 송신기와 수신기가 통신 채널을 설정함에 있어서 상향 억세스 신호의 송신 방향과 송신 전력을 효율적으로 설정하기 위한 신호를 송수신하는 방법 및 장치를 제공한다.

또한 본 발명은 복수의 기지국과 복수의 단말로 구성되며 기지국과 단말 사이에 복수개의 송수신 빔과 복수개의 빔 폭이 존재하는 빔포밍 기반 셀룰러 통신 시스템에서 단말이 상향 억세스 신호의 송신 방향과 송신 전력을 효율적으로 설정하기 위한 신호를 송수신하는 방법 및 장치를 제공한다.

또한 본 발명은 복수개의 빔 폭을 가지는 기지국과 하나의 빔 폭만을 가지는 단말로 이루어진 빔포밍 기반 셀룰러 통신 시스템에서 단말이 상향 억세스 신호의 송신 방향과 송신 전력을 효율적으로 설정하기 위한 신호를 송수신하는 방법 및 장치를 제공한다.

본 발명에 따른 통신 시스템에서 기지국이 신호를 송수신하는 방법은, 적어도 하나의 제1 송신 빔을 이용하여 제1 참조 신호를 송신하는 과정과, 상기 적어도 하나의 제1 송신 빔 각각에 대응되는 제2 송신 빔들을 이용하여 제2 참조 신호를 송신하는 과정과, 단말로부터 상기 제2 송신 빔들 중 적어도 하나의 제2 송신 빔에 대응되는 수신 빔을 이용하여 상향 억세스 신호를 수신하는 과정을 포함한다.

또한 본 발명에 따른 통신 시스템에서 단말이 신호를 송수신하는 방법은, 적어도 하나의 수신 빔을 이용하여, 기지국으로부터 적어도 하나의 제1 송신 빔을 이용하여 송신되는 제1 참조 신호를 수신하는 과정과, 상기 제1 참조 신호가 수신된 각 빔 경로에 대하여 제1 경로 손실 정보를 계산하는 과정과, 상기 제1 경로 손실 정보를 바탕으로 선택된 적어도 하나의 수신빔을 이용하여, 상기 기지국으로부터 제2 송신 빔들을 이용하여 송신된 제 2 참조 신호를 수신하는 과정과, 상기 수신된 제2 참조 신호를 바탕으로 상향 억세스 신호의 송신 방향 및 송신 전력을 설정하는 과정과, 상기 송신 방향 및 상기 송신 전력을 이용하여 상기 상향 억세스 신호를 상기 기지국으로 송신하는 과정을 포함한다.

또한 본 발명에 따른 통신 시스템에서 신호를 송수신하는 기지국은, 적어도 하나의 제1 송신 빔을 이용하여 제1 참조 신호를 송신하도록 제어하고, 상기 적어도 하나의 제1 송신 빔 각각에 대응되는 제2 송신 빔들을 이용하여 제2 참조 신호를 송신하도록 제어하는 제어부와, 상기 제1 참조 신호와 상기 제2 참조 신호를 송신하는 송신부와, 단말로부터 상기 제2 송신 빔들 중 적어도 하나의 제2 송신 빔에 대응되는 수신 빔을 이용하여 상향 억세스 신호를 수신하는 수신부를 포함한다.

또한 본 발명에 따른 통신 시스템에서 신호를 송수신하는 단말은, 적어도 하나의 수신 빔을 이용하여, 기지국으로부터 적어도 하나의 제1 송신 빔을 이용하여 송신되는 제1 참조 신호를 수신하도록 제어하고, 상기 제1 참조 신호가 수신된 각 빔 경로에 대하여 제1 경로 손실 정보를 계산하고, 상기 제1 경로 손실 정보를 바탕으로 선택된 적어도 하나의 수신빔을 이용하여, 상기 기지국으로부터 제2 송신 빔들을 이용하여 송신된 제 2 참조 신호를 수신하도록 제어하고, 상기 수신된 제2 참조 신호를 바탕으로 상향 억세스 신호의 송신 방향 및 송신 전력을 설정하고, 상기 송신 방향 및 상기 송신 전력을 이용하여 상기 상향 억세스 신호를 상기 기지국으로 송신하도록 제어하는 제어부와, 상기 제1 참조 신호와 상기 제2 참조 신호를 수신하는 수신부를 포함한다.

도 1은 어레이(Array) 안테나를 이용하여 빔포밍을 제공하는 기지국과 단말을 나타낸 도면,
도 2는 단말이 상향 렌덤 억세스를 위해 송신하는 송신 빔을 나타낸 도면,
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템에서 신호를 송수신하기 위한 프레임 구조의 일 예를 나타낸 도면,
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템에서 넓은 송신 빔과 좁은 송신 빔을 이용하여 신호를 송수신하는 기지국을 나타낸 도면,
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템에서 기지국과 단말 간의 신호 송수신 과정의 일 예를 나타낸 도면,
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템에서 기지국과 단말 간의 신호 송수신 과정의 다른 예를 나타낸 도면,
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템에서 기지국과 단말 간의 신호 송수신 과정의 또 다른 예를 나타낸 도면,
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템의 기지국과 단말 간의 신호 송수신 과정의 또 다른 예를 나타낸 도면,
도 9는 도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템에서 기지국과 단말 간의 신호를 송수신 과정의 또 다른 예를 나타낸 도면,
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템에서 신호를 송수신하는 기지국의 동작을 나타낸 순서도,
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템에서 신호를 송수신하는 단말의 동작을 나타낸 순서도,
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템에서 신호를 송수신하는 기지국과 단말의 구성을 나타낸 블록도.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기의 설명에서는 본 발명에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.

본 발명의 주요한 요지는 복수개의 빔 폭을 사용하여 빔포밍을 수행하는 통신 시스템에서 기지국과 단말이 통신 채널을 설정함에 있어서 상향 억세스 신호의 송신 방향과 송신 전력을 효율적으로 설정하기 위한 것이다.

이하, 본 발명의 실시 예에서는 빔포밍을 수행하는 통신 시스템의 일 예로 복수의 기지국과 복수의 단말로 이루어진 셀룰러 기반의 빔포밍 시스템을 이용하여 본 발명에서 제안하는 신호 송수신 방법 및 장치에 대하여 설명한다. 그리고 본 발명의 실시 예는 빔포밍 기반 셀룰러 시스템에서 기지국이 복수개의 빔 폭을 가지고 단말이 하나의 빔 폭만을 가지거나, 혹은 기지국 및 단말이 복수개의 빔폭을 가지는 경우에 모두 적용이 가능하다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 빔포밍 기법을 사용하는 통신 시스템에서 신호를 송수신하기 위한 프레임 구조의 일 예를 나타낸 도면이다.

도 3을 참조하면, 하나의 프레임(frame)은 5ms의 길이를 가지며 5개의 서브-프레임(sub-frame)으로 구성되어 있다. 각각의 서브-프레임은 기지국에서 단말을 향해 데이터를 송신하는 하향 데이터 송신 구간(Down Link)과 단말에서 기지국을 향해 데이터를 송신하는 상향 데이터 송신 구간(Up Link)으로 나뉘어진다.

도 3을 참조하면, 하향 데이터 송신 구간의 일부는 동기 채널(Sync channel) 및 방송 제어 채널(Broadcast channel)과 같이 단말들을 공통으로 제어하는 정보들을 송수신하기 위해 사용된다. 도 3의 예에서 빔포밍 기법을 사용하는 기지국은 4개의 송신 방향(SCH0, SCH1, SCH2, SCH3)으로 넓은 송신 빔을 이용하여 사전에 정해진 제1 참조 신호를 포함하는 동기 채널을 반복하여 송신한다. 그리고 기지국은 커버리지 전역으로 송신되어야 하는 제어정보를 방송 제어 채널(Broadcast channel : BCH)을 통해 각각의 방향(BCH1, BCH2, BCH3, BCH4)으로 반복하여 송신한다. 이후, 기지국은 다음 하향 데이터 송신 구간의 일부 영역에서 빔 정교화를 지원하기 위해 좁은 송신 빔을 이용하여 제2 참조 신호(NB RS1 ~ NB RS8)를 송신한다.

도 3의 프레임 구조에서 단말은 먼저 넓은 송신 빔을 이용하여 동기 채널을 통해 송신되는 제1 참조 신호를 수신하여 수신 신호가 가장 양호한 기지국을 선택하고 시스템 동기를 설정하며, 방송 채널을 통해 시스템 정보를 수신한다. 상기 단말은 이후, 여러 방향의 좁은빔으로 송신되는 제2 참조 신호를 여러 방향의 수신 빔을 이용하여 수신하는 과정을 통해, 기지국이 지원하는 좁은 송신 빔 중에서 데이터 송수신에 최적인 송신 빔을 선택하는 과정을 수행한다.

도 3의 프레임 구조에서 상향 데이터 송신 구간의 일부는 단말들이 기지국과의 채널을 설정하기 위해 최초로 전송하는 상향 랜덤 억세스(random access) 신호 송신용으로 사용된다. 도 3의 예에서 기지국은 단말들이 전송하는 랜덤 억세스 신호를 좁은 수신빔(NB1~NB8)을 이용하여, 좁은 수신빔 별로 할당된 시간, 주파수 자원 영역에서 반복 수신하는 동작을 수행한다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템에서 넓은 송신 빔과 좁은 송신 빔을 이용하여 신호를 송수신하는 기지국을 나타낸 도면이다.

이하, 본 발명의 실시 예에 대한 설명에서는 기지국에서 송신하는 넓은 송신 빔 및 좁은 송신 빔을 하향 넓은 송신 빔 및 하향 좁은 송신 빔과 혼용하여 사용하도록 한다. 그리고 본 발명의 실시 예에 대한 설명에서는 기지국에서 단말이 송신하는 상향 억세스 신호를 수신하는 좁은 수신 빔을 상향 좁은 수신빔과 혼용하여 사용한다. 또한 단말에서 상향 억세스 신호를 송신하는 송신 빔을 상향 송신빔과 혼용하여 사용하도록 한다.

본 발명의 실시 예에서는 넓은 송신 빔과 좁은 송신 빔 사이에 1대 n의 대응 관계를 설정한다. 이런 대응 관계를 정의하는 간단한 한 방법은 하나의 넓은 송신 빔과 상기 넓은 송신 빔이 송신되는 영역(혹은 방향)으로 송신되는 모든 좁은 송신 빔을 대응시키는 것이다. 예를 들어 도 4의 넓은 송신 빔 WB1과 동일한 방향으로 송신되는 모든 좁은 송신 빔 NB11, NB12, NB13, NB14, NB15와 대응 관계를 정의할 수 있다. 도 4의 예에서는 WB1과 마찬가지로 WB2, WB3, WB4는 각각 NB21~NB25, NB31~NB35, NB41~NB45와 대응관계가 정의된다.

본 발명의 실시 예에서 기지국은 넓은 송신 빔(도 4에서 WB1, WB2, WB3, WB4)을 이용하여 기지국 커버리지 전역에 제1 참조 신호를 송신하며,

좁은 송신 빔(도 4에서 NB11~NB45)을 이용하여 빔 정교화를 위한 제 2 참조 신호를 송신한다. 그리고 상기 기지국은 단말로부터 상향 억세스 신호를 수신할 때, 기지국이 지원하는 좁은 송신 빔들(도 4에서 NB11~NB45)에 대응되는 수신빔들 중 적어도 하나를 이용하여 상향 억세스 신호를 수신한다.

그리고 본 발명의 실시 예에서 단말은 기지국으로부터 송신되는 제1 참조 신호를 이용하여 최적의 넓은 송신 빔과 수신 빔을 선택하고, 상기 넓은 송신 빔에 대응되는 복수의 좁은 송신 빔을 이용하여 송신되는 제2 참조 신호를 상기 선택한 수신 빔을 이용하여 수신하는 과정을 통해, 기지국이 지원하는 좁은 송신 빔 중에서 데이터 송수신에 최적인 적어도 하나의 좁은 송신 빔을 선택한다. 또한 상기 단말은 상기 선택된 적어도 하나의 좁은 송신 빔에 대응되는 적어도 하나의 상향 좁은 수신빔을 선택하고, 선택한 상향 좁은 수신빔에 대해 할당된 억세스 시점이나 주파수 자원에서 상기 선택된 하향 수신빔에 대응되는 상향 송신빔을 이용하여 상향 억세스 신호를 송신한다.

이하, 도 5 내지 도 9를 참조하여, 상기 단말에서 경로 손실 정보를 근거로, 최적의 넓은 송신빔과 수신빔을 선택하고, 상기 최적의 넓은 송신빔에 대응되는 좁은 송신 빔들 중에서 최적인 적어도 하나의 좁은 송신 빔을 선택하여, 상기 선택된 적어도 하나의 좁은 송신 빔과 수신빔의 정보를 이용하여 상향 억세스 신호를 송신하는 실시 예들에 대하여 설명하기로 한다. 이때, 기지국은 상기 설명한 바와 같이 넓은 송신 빔을 이용하여 제1 참조 신호를 송신하고, 상기 넓은 송신 빔에 대응되는 좁은 송신 빔들을 이용하여 제2 참조 신호를 모두 송신하지만, 도 5 내지 도 9에서는 단말에 의해 선택된 빔들을 통해 수신되는 제2 참조 신호만을 간략히 나타내었다. 또한 상기 기지국은 기지국이 지원하는 넓은 송신 빔들에 대응되는 좁은 수신빔들 모두를 이용하여 상향 억세스 신호를 수신하지만, 도 5 내지 도 9에서는 단말에 의해 선택된 빔들을 통해 송신되는 상향 억세스 신호의 송수신 과정만 간략히 나타내었다.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템에서 기지국과 단말 간의 신호 송수신 과정의 일 예를 나타낸 도면이다.

도 5를 참조하면, 기지국(610)은 넓은 송신 빔 WB1~WBn을 이용하여 제1 참조 신호를 커버리지 전역에 송신한다. 이 때, 기지국(610)은 단말(630)의 수신 빔의 수를 고려하여 각 넓은 송신 빔 WB1~WBn을 이용하여 제1 참조 신호를 한번 이상 반복하여 송신하여야 한다.

단말(630)은 RX1~RXm으로 표현되는 m개의 수신 빔을 지원하므로, 기지국(610)은 제1 참조 신호를 송신하는 각 넓은 송신 빔을 m번씩 반복하여 총 n x m번 송신하여야 한다. 제1 참조 신호의 송신을 완료한 기지국(610)은 이후 각각의 넓은 송신 빔에 대응되는 좁은 송신 빔을 이용하여 제2 참조 신호를 송신한다.

이때, 넓은 송신 빔에 대응되는 좁은 송신 빔의 수, 제2 참조 신호의 송신 시점에 관한 정보, 및 제1 및 제2 참조 신호의 송신 전력 정보는, 기지국(610)과 단말(630) 사이에 미리 결정되었거나, 기지국(610)이 상기 넓은 송신 빔을 이용하여 송신하는 방송 제어 채널을 통해 전달되거나, 혹은 기지국(610)과 단말(630) 사이의 유니케스트 시그널링(unicast signaling) 등을 통해 전달될 수 있다.

이하, 본 발명의 실시 예에서는 하나의 넓은 송신 빔에 대해 k개의 좁은 송신 빔이 대응되는 것을 가정한다. 즉, 넓은 송신 빔 WB1 에는 좁은 송신 빔 NB11~NB1k가 대응된다. 따라서 도 5에 나타낸 바와 같이 기지국(610)은 n개의 넓은 송신 빔 WB1~WBn에 대응되는 n x k개의 좁은 송신 빔 NB11~ NBnk를 이용하여 제2 참조 신호를 송신한다.

본 발명의 실시 예에서 좁은 송신 빔을 통해 송신되는 제2 참조 신호는 넓은 송신 빔을 통해 송신되는 제1 참조 신호와 달리 단말(630)의 수신 빔 수를 고려하지 않고 각각의 방향으로 한 번씩, 총 n x k번 송신된다. 이는 좁은 송신 빔을 이용한 빔 스위핑과 단말의 빔 선택에 소요되는 오버헤드를 제한하기 위함이다.

제2 참조 신호를 송신한 기지국(610)은 기지국이 지원하는 좁은 송신 빔 NB11~NBnk에 대응되는 수신빔들 중 적어도 하나를 이용하여 상향 억세스 신호를 수신한다. 기지국(610)의 하향 좁은 송신 빔에 대응되는 상향 좁은 수신 빔에 할당된 상향 억세스 시점이나 주파수 자원에 관한 정보는 기지국(610)과 단말(630) 사이에 미리 결정되었거나, 기지국이 넓은 송신 빔을 이용하여 송신한 방송 제어 채널을 수신 통해 전달되거나, 혹은 기지국과 단말 사이의 유니케스트 시그널링 등을 통해 전달될 수 있다.

도 5에서 단말(630)은 각각의 넓은 송신 빔으로 송신된 해당 제1 참조 신호를 수신 빔 RX1~RXm을 이용하여 m번 수신을 시도한다.

이에 단말(630)은 501 단계에서 총 n x m 개의 넓은 송신 빔 및 수신 빔의 조합 각각에 대해서 수신된 제1 참조 신호의 수신 성능을 측정한다. 상기 단말(630)은 기지국(610)이 제1 참조 신호를 송신한 송신 전력 정보와 상기 제1 참조 신호를 측정한 측정치(received signal strength 혹은 received power)의 차이를 이용하여 각 하향 송수신 방향에 대한 경로 손실을 계산한다. 이로부터 단말(630)은 최종적으로 n x m 개의 넓은 송신 빔 및 수신 빔의 조합 중에서 경로 손실이 가장 낮은 최적의 송수신 빔의 조합을 선택한다. 일 예로, 도 5에서와 같이 단말(630)은 경로 손실이 가장 낮은 넓은 송신 빔 WB1과 수신 빔 RXx를 선택한다.

이후 단말(630)은 선택된 넓은 송신 빔 WB1에 대응되는 좁은 송신 빔들 NB11~NB1k로 송신되는 제2 참조 신호를 상기 선택된 수신 빔 RXx를 이용하여 수신한다. 넓은 송신 빔에 대응되는 좁은 송신 빔의 수와 송신 시점, 및 넓은 송신 빔과 좁은 송신 빔을 통해 송신되는 제 1, 제2 참조 신호의 송신 전력 정보는, 기지국(610)과 단말(630) 사이에 미리 결정되었거나, 기지국이 넓은 송신 빔을 이용하여 송신한 방송 제어 채널을 수신 통해 전달되거나, 혹은 기지국(610)과 단말(630) 사이의 유니케스트 시그널링 등을 통해 전달될 수 있다.

그리고 단말(630)은 503 단계에서 좁은 송신 빔 NB11~NB1k과 수신 빔 RXx간의 경로 손실을 계산하여 경로 손실이 가장 낮은 NB13을 선택하고, 송신 빔 NB13에 대응되는 상향 좁은 수신빔 UL_NB13에 할당된 억세스 시점이나 주파수 자원에서 수신 빔 RXx에 대응하는 송신 빔 TXx를 이용하여 상향 억세스 신호를 송신한다. 기지국(610)의 하향 좁은 송신 빔에 대응되는 상향 좁은 수신 빔의 정보, 상향 좁은 수신 빔에 할당된 억세스 시점이나 주파수 자원에 관한 정보는 기지국(610)과 단말(630) 사이에 미리 결정되었거나, 기지국이 넓은 송신 빔을 이용하여 송신한 방송 제어 채널을 수신 통해 전달되거나, 혹은 기지국과 단말 사이의 유니케스트 시그널링 등을 통해 전달될 수 있다.

상기 단말(630)이 상향 억세스 신호를 송신할 때, 측정한 복수 개의 하향 좁은 송신 빔에 대한 경로 손실 정보들 중 하나 이상의 값과, 기지국(610)이 커버리지 전역으로 송신하는 방송 제어 채널이나 단말(630)에게 직접 송신하는 유니케스트 시그널링 등을 통해 공지한 수신 전력 목표 값과, 상기 수신 전력 목표 값과 같이 송신된 여타 전력 제어 입력 값들을 이용하여 상향 송신 전력을 설정한다. 예를 들어 상기 단말(630)은 특정 경로 손실 값과 수신 전력 목표 값과 기타 전력 제어 입력 값들을 더한 값을 송신 전력으로 사용할 수 있다.

도 5의 예에서 상기 단말(630)은 상향 송신 전력을 계산할 때 사용할 경로 손실 값으로, 선택한 하향 좁은 송신 빔 NB13의 경로 손실 값, 혹은 좁은 송신 빔 NB11~NB1k에서 측정된 최대 경로 손실 값 중 하나를 사용하여 상향 송신 전력을 설정할 수 있다.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템에서 기지국과 단말 간의 신호 송수신 과정의 다른 예를 나타낸 도면이다.

도 6의 예에서 기지국(610)의 동작은 도 5의 예에서와 동일하다. 이에 따라 이하에서 기지국(610)의 상세한 동작에 대한 설명은 하지 않기로 한다.

도 6을 참조하면, 기지국(610)은 넓은 송신 빔 WB1~WBn을 이용하여 제1 참조 신호를 커버리지 전역에 송신한다. 그리고 기지국(610)은 넓은 송신 빔 WB1~WBn 각각에 대응되는 좁은 송신 빔들 NB11~NBnk을 이용하여 제 2 참조 신호를 송신한다. 제 2 참조 신호를 송신한 기지국(610)은 기지국이 지원하는 좁은 송신 빔 NB11~NBnk에 대응되는 수신빔들 중 적어도 하나를 이용하여 상향 억세스 신호를 수신한다.

단말(630)은 수신 빔 RX1~RXm을 이용하여 상기 기지국(610)으로부터 송신된 제1 참조 신호의 수신을 시도한다. 그리고 단말(630)은 601 단계에서 총 n x m 개의 넓은 송신 빔 및 수신 빔의 조합 각각에 대해서 수신된 제1 참조 신호의 수신 성능을 측정하고, n x m 개의 넓은 송신 빔 및 수신 빔의 조합 중에서 경로 손실이 가장 낮은 넓은 송신 빔 WB1과 수신 빔 RXx를 선택한다. 이에 따라 단말(630)은 상기 선택된 수신 빔 RXx를 이용하여 상기 선택된 넓은 송신 빔 WB1에 대응되는 좁은 송신 빔 NB11~NB1k로부터 송신되는 제2 참조 신호를 수신한다.

그리고 단말(630)은 603 단계에서 상기 수신된 제2 참조 신호를 이용하여 상향 억세스 신호를 송신할 송신 전력을 설정한다. 예를 들어 상기 단말(630)은 하향 좁은 송신 빔 NB11~NB1k에서 측정된 최소 경로 손실 값 혹은 최대 경로 손실 값, 수신 전력 목표 값과 기타 전력 제어 입력 값들을 더한 값을 송신 전력으로 사용할 수 있다.

이후 단말(630)은 상기 설정된 송신 전력을 이용하여 상기 선택된 수신 빔 RXx에 대응되는 송신 빔 TXx로부터 상기 좁은 송신 빔 NB11~NB1k에 대응되는 상향 좁은 수신빔 UL_NB11~UP_NB1k 에 할당된 억세스 시점이나 주파수 자원에서 상향 억세스 신호를 송신한다.

도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템에서 기지국과 단말 간의 신호 송수신 과정의 또 다른 예를 나타낸 도면이다.

도 7의 예에서 기지국(610)의 동작은 도 5의 예에서와 동일하다. 이에 따라 이하에서 기지국(610)의 상세한 동작에 대한 설명은 하지 않기로 한다.

도 7을 참조하면, 기지국(610)은 넓은 송신 빔 WB1~WBn을 이용하여 제1 참조 신호를 커버리지 전역에 송신한다. 그리고 기지국(610)은 넓은 송신 빔 WB1~WBn 각각에 대응되는 좁은 송신 빔들 NB11~NBnk을 이용하여 제 2 참조 신호를 송신한다. 제 2 참조 신호를 송신한 기지국(610)은 기지국이 지원하는 좁은 송신 빔 NB11~NBnk에 대응되는 수신빔들 중 적어도 하나를 이용하여 상향 억세스 신호를 수신한다.

단말(630)은 수신 빔 RX1~RXm을 이용하여 상기 기지국(610)으로부터 송신된 제1 참조 신호의 수신을 시도한다. 그리고 단말(630)은 701 단계에서 총 n x m 개의 넓은 송신 빔 및 수신 빔의 조합 각각에 대해서 수신된 제1 참조 신호의 수신 성능을 측정하고, n x m 개의 넓은 송신 빔 및 수신 빔의 조합 중에서 각 수신 빔 별로 경로 손실이 가장 낮은 넓은 송신 빔을 선택한다.

즉, m개의 수신 빔 각각에 대응되는 m개의 넓은 송신 빔이 선택된다. 이 때, 복수 개의 수신 빔에 대해 동일한 넓은 송신 빔이 선택되었을 경우 경로 손실이 가장 낮은 넓은 송신 빔 및 수신 빔의 조합만을 이용할 수 있다. 도 7의 701 단계에서는 수신 빔 RXx. RXy와 RXx 각각에 대해 경로 손실이 가장 낮은 넓은 송신 빔 WB1과 WBn이 선택되었다.

이후 단말(630)은 수신 빔 RXx를 이용하여 상기 선택된 넓은 송신 빔 WB1에 대응되는 좁은 송신 빔 NB11~NB1k로부터 송신되는 제2 참조 신호를 수신하고, 수신빔 Rxy를 이용하여 상기 선택된 넓은 송신 빔 WBn에 대응되는 좁은 송신 빔 NBn1~NBnk로부터 송신되는 제2 참조 신호를 수신한다.

그리고 단말(630)은 703 단계에서 수신 빔 RXx 및 Rxy 각각에 대해 경로 손실이 가장 낮은 NB13 및 NBn4를 선택하며, 수신 빔 RXx를 이용하여 수신한 제2 참조 신호를 이용하여 상기 수신 빔 RXx에 대응하는 송신 빔 TXx을 이용하여 송신되는 상향 억세스 신호의 송신 전력을 설정하고, 수신 빔 RXy를 이용하여 수신한 제2 참조 신호를 이용하여 상기 수신 빔 RXy에 대응하는 송신 빔 TXy를 이용하여 송신되는 상향 억세스 신호의 송신 전력을 설정한다. 예를 들어 상기 단말(630)은 하향 좁은 송신 빔 NB11~NB1k에서 측정된 최소 경로 손실 값 혹은 최대 경로 손실 값, 수신 전력 목표 값과 기타 전력 제어 입력 값들을 더한 값을 송신 빔 TXx을 이용하여 송신하는 상향 억세스 신호의 송신 전력으로 사용할 수 있다. 또, 하향 좁은 송신 빔 NBn1~NBnk에서 측정된 최소 경로 손실 값 혹은 최대 경로 손실 값, 수신 전력 목표 값과 기타 전력 제어 입력 값들을 더한 값을 송신 빔 TXy을 이용하여 송신하는 상향 억세스 신호의 송신 전력으로 사용할 수 있다.

이후 단말(630)은 상기 설정된 송신 전력을 이용하여 상기 송신 빔 TXx로부터 하향 좁은 송신 빔 NB13에 대응되는 상향 좁은 수신빔 UL_NB13에 할당된 억세스 시점이나 주파수 자원에서 상향 억세스 신호를 송신하고, 또한 상기 설정된 송신 전력을 이용하여 상기 송신 빔 TXy로부터 하향 좁은 송신 빔 NBn4에 대응되는 상향 좁은 수신빔 UL_NBn4 에 할당된 억세스 시점이나 주파수 자원에서 상향 억세스 신호를 송신한다. 이러한 도 7의 신호 송수신 과정을 통해 단말(630)은 단말(630)의 수신 빔 별로 기지국(610)이 지원하는 좁은 송신 빔 중에서 데이터 송수신에 최적인 좁은 송신 빔을 선택할 수 있다.

도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템에서 기지국과 단말간의 신호 송수신 과정의 또 다른 예를 나타낸 도면이다.

도 8의 예에서 기지국(610)의 동작은 도 5의 예에서와 동일하다. 이에 따라 이하에서 기지국(610)의 상세한 동작에 대한 설명은 하지 않기로 한다.

도 8을 참조하면, 기지국(610)은 넓은 송신 빔 WB1~WBn을 이용하여 제1 참조 신호를 커버리지 전역에 송신한다. 그리고 기지국(610)은 넓은 송신 빔 WB1~WBn 각각에 대응되는 좁은 송신 빔들 NB11~NBnk을 이용하여 제 2 참조 신호를 송신한다. 제 2 참조 신호를 송신한 기지국(610)은 기지국이 지원하는 좁은 송신 빔 NB11~NBnk에 대응되는 수신빔들 중 적어도 하나를 이용하여 상향 억세스 신호를 수신한다.

단말(630)은 수신 빔 RX1~RXm을 이용하여 상기 기지국(610)으로부터 송신된 제1 참조 신호의 수신을 시도한다. 그리고 단말(630)은 801 단계에서 도 7의 701 단계와 동일한 방법을 이용하여, 수신 빔 RXx 및 RXy 각각에 대해 경로 손실이 가장 낮은 넓은 송신 빔 WB1과 WBn을 선택한다. 이에 따라 단말(630)은 수신 빔 RXx를 이용하여 상기 선택된 넓은 송신 빔 WB1에 대응되는 좁은 송신 빔 NB11~NB1k로부터 송신되는 제2 참조 신호를 수신하고, 수신빔 Rxy를 이용하여 상기 선택된 넓은 송신 빔 WBn에 대응되는 좁은 송신 빔 NBn1~NBnk로부터 송신되는 제2 참조 신호를 수신한다.

그리고 단말(630)은 803 단계에서 수신 빔 RXx를 이용하여 수신한 제2 참조 신호를 이용하여 상기 수신 빔 RXx에 대응하는 송신 빔 TXx을 이용하여 송신되는 상향 억세스 신호의 송신 전력을 설정하고, 수신 빔 RXy를 이용하여 수신한 제2 참조 신호를 이용하여 상기 수신 빔 RXy에 대응하는 송신 빔 TXy를 이용하여 송신되는 상향 억세스 신호의 송신 전력을 설정한다.

상기 단말(630)은 하향 좁은 송신 빔 NB11~NB1k에서 측정된 최소 경로 손실 값 혹은 최대 경로 손실 값, 수신 전력 목표 값과 기타 전력 제어 입력 값들을 더한 값을 송신 빔 TXx을 이용하여 송신하는 상향 억세스 신호의 송신 전력으로 사용할 수 있다. 또, 하향 좁은 송신 빔 NBn1~NBnk에서 측정된 최소 경로 손실 값 혹은 최대 경로 손실 값, 수신 전력 목표 값과 기타 전력 제어 입력 값들을 더한 값을 송신 빔 TXy을 이용하여 송신하는 상향 억세스 신호의 송신 전력으로 사용할 수 있다.

이후 단말(630)은 상기 설정된 송신 전력을 이용하여 상기 송신 빔 TXx로부터 하향 좁은 송신 빔 NB11~NB1k에 대응되는 상향 좁은 수신빔 UL_NB11~UL1k에 할당된 억세스 시점이나 주파수 자원에서 상향 억세스 신호를 송신하고, 또한 상기 설정된 송신 전력을 이용하여 상기 송신 빔 TXy로부터 하향 좁은 송신 빔 NBn1~NBnk에 대응되는 상향 좁은 수신빔 UL_NBn1~UL_NBnk 에 할당된 억세스 시점이나 주파수 자원에서 상향 억세스 신호를 송신한다.

도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템에서 기지국과 단말 간의 신호를 송수신 과정의 또 다른 예를 나타낸 도면이다.

도 9를 참조하면, 기지국(610)은 넓은 송신 빔 WB1~WBn을 이용하여 제1 참조 신호를 커버리지 전역에 송신한다. 그리고 기지국(610)은 넓은 송신 빔 WB1~WBn 각각에 대응되는 좁은 송신 빔들 NB11~NBnk을 이용하여 제 2 참조 신호를 송신한다. 제 2 참조 신호를 송신한 기지국(610)은 기지국이 지원하는 좁은 송신 빔 NB11~NBnk에 대응되는 수신빔들 중 적어도 하나를 이용하여 상향 억세스 신호를 수신한다.

단말(630)은 수신 빔 RX1~RXm을 이용하여 상기 기지국(610)으로부터 송신된 제1 참조 신호의 수신을 시도한다. 그리고 단말(630)은 901 단계에서 총 n x m 개의 넓은 송신 빔 및 수신 빔의 조합 각각에 대해서 수신된 제1 참조 신호의 수신 성능을 측정하고, n x m 개의 넓은 송신 빔 및 수신 빔의 조합 중에서 경로 손실이 가장 낮은 수신 빔 RXx를 선택한다. 이에 따라 단말(630)은 상기 선택된 수신 빔 RXx를 이용하여 모든 넓은 송신 빔 WB1~WBn에 대응하는 모든 좁은 송신 빔 NB11~NBnk로부터 송신되는 제2 참조 신호를 수신한다.

그리고 단말(630)은 903 단계에서 상기 수신된 제2 참조 신호를 이용하여 상향 억세스 신호를 송신할 송신 전력을 설정한다. 예를 들어 상기 단말(630)은 하향 좁은 송신 빔 NB11~NBnk에서 측정된 최소 경로 손실 값 혹은 최대 경로 손실 값, 수신 전력 목표 값과 기타 전력 제어 입력 값들을 더한 값을 송신 전력으로 사용할 수 있다.

이후 단말(630)은 상기 설정된 송신 전력을 이용하여 상기 선택된 수신 빔 RXx에 대응되는 송신 빔 TXx로부터 상기 하향 좁은 송신 빔 NB11~NBnk에 대응되는 상향 좁은 수신빔 UL_NB11~UP_NBnk 에 할당된 억세스 시점이나 주파수 자원에서 상향 억세스 신호를 송신한다.

상기 설명한 실시 예들에 따라 단말(630)은 기지국으로부터 수신한 제1 참조 신호 및 제2 참조 신호를 이용하여 상향 억세스 신호의 송신 방향 및 송신 전력을 효율적으로 설정할 수 있다.

도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템에서 신호를 송수신하는 기지국의 동작을 나타낸 것으로, 기지국(610)이 제1 참조 신호와 제2 참조 신호를 송신하고, 단말(630)로부터 상향 억세스 신호를 수신하는 과정을 나타낸 순서도이다.

도 10을 참조하면, 1001 단계에서 기지국(610)은 적어도 하나의 넓은 송신 빔을 이용하여 제1 참조 신호를 송신한다. 이때, 기지국(610)은 상기 제1 참조 신호를 각 넓은 송신 빔 별로 한번 이상 송신한다.

그리고 1002 단계에서 기지국(610)은 방송 제어 채널 혹은 유니케스트 시그널링을 통해 좁은 송신 빔의 정보, 좁은 수신 빔의 정보 및 상향 전력 제어 관련 정보 중 적어도 하나를 송신한다. 여기서, 상기 좁은 송신 빔의 정보는 상기 넓은 송신 빔에 대응되는 좁은 송신 빔의 수에 관한 정보, 제2 참조 신호를 송신하는 하향 좁은 송신 빔의 송신 시점에 관한 정보, 기타 제2 참조 신호 관련 정보 중 적어도 하나를 포함한다. 그리고 상기 좁은 수신 빔의 정보는 각 하향 좁은 송신 빔에 대응되는 상향 좁은 수신 빔의 수신 시점 및 주파수 자원 정보를 포함한다. 또한 상기 상향 전력 제어 관련 정보는 제1 참조 신호 및 제2 참조 신호의 송신 전력 정보, 상향 송신 신호의 수신 전력 목표 값 및 여타 전력 제어 관련 입력 값들 중 적어도 하나를 포함한다.

한편, 상기 좁은 송신 빔의 정보, 좁은 수신 빔의 정보 및 상향 전력 제어 관련 정보 중 적어도 하나는 기지국(610)과 단말(630)간에 미리 설정될 수 있다. 이러한 경우 기지국(610)은 상기 1002 단계를 수행하지 않을 수 있다.

1003 단계에서 기지국(610)은 상기 제 2 참조 신호를 송신하는 하향 좁은 송신 빔의 송신 시점에서 상기 하향 넓은 송신빔에 대응되는 적어도 하나의 하향 좁은 송신 빔을 이용하여 제2 참조 신호를 송신한다.

이후 1004 단계에서 기지국(610)은 상기 적어도 하나의 하향 좁은 송신 빔에 대응하는 적어도 하나의 좁은 수신 빔을 통해 단말(630)로부터 송신된 상향 억세스 신호의 수신을 시도한다.

105 단계에서 기지국(610)은 상향 억세스 신호가 수신되었는지 확인하여, 만약 상향 억세스 신호가 수신되었다면 1006 단계로 진행하여 수신된 상향 억세스 신호에 대한 응답 메시지를 송신한다. 반면, 상기 1005 단계에서 기지국(610)은 상향 억세스 신호가 수신되지 않았다면 신호 송수신 과정을 종료한다.

도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템에서 신호를 송수신하는 단말의 동작을 나타낸 것으로, 단말(630)이 상향 억세스 신호의 송신 시점, 송신 방향 및 송신 전력을 설정하여 상향 억세스 신호를 송신하는 과정을 나타낸 순서도이다.

도 11을 참조하면, 1101 단계에서 단말(610)은 적어도 하나의 넓은 송신 빔을 통해 송신되는 제1 참조 신호를 적어도 하나의 수신 빔을 이용하여 수신한다.

그리고 1102 단계에서 단말(610)은 상기 방송 제어 채널 혹은 유니케스트 시그널링을 통해 좁은 송신 빔의 정보, 좁은 수신 빔의 정보 및 상향 전력 제어 관련 정보 중 적어도 하나를 확인한다. 여기서, 상기 좁은 송신 빔의 정보는 상기 넓은 송신 빔에 대응되는 좁은 송신 빔의 수에 관한 정보, 제2 참조 신호를 송신하는 하향 좁은 송신 빔의 송신 시점에 관한 정보, 기타 제2 참조 신호 관련 정보 중 적어도 하나를 포함한다. 그리고 상기 좁은 수신 빔의 정보는 각 하향 좁은 송신 빔에 대응되는 상향 좁은 수신 빔의 수신 시점 및 주파수 자원 정보를 포함한다. 또한 상기 상향 전력 제어 관련 정보는 제1참조 신호 및 제2 참조 신호의 송신 전력 정보, 상향 송신 신호의 수신 전력 목표 값, 및 여타 전력 제어 관련 입력 값들 중 적어도 하나를 포함한다.

1103 단계에서 단말(630)은 상기 수신한 하향 좁은 송신 빔의 송신 시점에서 적어도 하나의 좁은 송신 빔을 이용하여 송신되는 제2 참조 신호를 수신한다.

그리고 1104 단계에서 단말(630)은 본 발명의 실시 예에 따라 제1 참조 신호 및 제2 참조 신호를 기반으로 계산한 경로 손실 정보를 이용하여 상향 억세스 신호의 송신을 수행하기 위한 상향 송신빔과 적어도 하나의 상향 좁은 수신 빔을 선택한다. 이후 1105 단계에서 단말(630)은 상기 계산한 경로 손실 정보를 이용하여 각각의 상향 좁은 수신 빔으로 송신할 상향 억세스 신호의 송신 전력을 설정한다.

1106 단계에서 단말(630)은 상기 설정된 송신 전력을 이용하여, 상기 선택된 상향 송신빔을 통해, 상기 선택된 적어도 하나의 상향 좁은 수신 빔에 할당된 억세스 시점이나 주파수 자원에서 상향 억세스 신호를 송신한다.

1107 단계에서 단말(630)은 미리 정해지거나, 상기 상향 전력 제어 관련 입력 정보 중의 하나로 수신한 대기 시간 동안 상향 억세스 신호에 대한 기지국(610)의 응답 메시지를 기다린다.

1108 단계에서 단말(630)은 대기 시간 내에 기지국(610)으로부터 응답 메시지가 수신되었다면, 1109 단계에서 상향 억세스 신호의 송신이 성공하여 기지국(610)이 상향 억세스 신호를 수신했다고 판단하고 상향 송신과 관련된 나머지 동작을 수행하고 상향 송신 동작을 종료한다. 이때 상기 1109 단계에서 수행하는 동작에는 단말(630)이 송신한 상향 억세스 신호가 다른 단말의 상향 억세스 신호와 동일한 자원 영역에서 송신되어 충돌이 발생한 경우에 대한 해결 동작(collision resolution) 및 상향 송신 후에 연결되어 수행되는 채널 설정 동작 등이 있을 수 있다.

반면, 1108 단계에서 단말(630)은 대기 시간 내에 응답 메시지를 수신하지 못한 경우, 1110 단계로 진행하여 사전에 정해진 규칙에 따라 상향 억세스 신호를 재송신할지 여부를 판단하여, 상향 억세스 신호를 재송신하고자 하는 경우 1111 단계로 진행하고, 상향 억세스 신호를 재송신하지 않는 경우 1112 단계로 진행한다. 이러한 1110 단계에서 단말(630)의 판단에는 상기 1102 단계에서 수신한 상향 전력 제어 관련 입력 정보 중 수신한 상향 최대 송신 전력, 상향 억세스 신호의 재송신 여부, 및 상향 억세스 신호의 재송신 회수 정보 중 적어도 하나가 이용될 수 있다.

1111 단계에서 상향 억세스 신호의 재송신을 결정한 단말(630)은 상향 송신 전력을 증가시키거나 변경시키고, 1106 단계로 복귀하여 다시 상향 억세스 신호를 수신하는 동작을 수행한다.

반면, 1112 단계에서 사전에 정해진 규칙을 통해 상향 억세스 신호의 재송신을 수행하지 않는 단말(630)은 상향 억세스 신호의 송신 실패 시 수행하는 동작을 수행하고 상향 송신 동작을 종료한다. 상기 단말(630)이 상향 송신 실패 시 수행하는 동작에는 사전에 정해지거나 상기 상향 전력 제어 관련 입력 정보 중의 하나로 수신한 특정 시간 동안의 지연 후, 상향 신호 송신을 처음부터 재시도하는 동작이 포함될 수 있다.

도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템에서 신호를 송수신하는 기지국과 단말의 구성을 나타낸 블록도이다. 이하, 상기에서 도 3 내지 도 11을 참조하여 기지국(610) 및 단말(630)의 동작을 상세히 설명하였으므로, 상기 기지국(610) 및 단말(630)에 구성되는 각 블록에서 수행되는 동작에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

도 12를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따라 상향 억세스 신호의 송신 시점, 송신 방향 및 송신 전력을 효율적으로 설정하는 단말(630)은 송수신부(Front end)(1201), 복조부(Demod)(1203), 복호화부(Decoder)(1205), 제어부(Controller)(1207), 부호화부(Encoder)(1209) 및 변조부(Mod)(1211)를 포함한다.

상기 단말(630)의 송수신부(1201)는 기지국(610)으로부터 동기 채널, 방송 제어 채널 및 데이터 채널 등을 수신한다. 특히, 상기 송수신부(1201)는 본 발명의 실시 예에 따라 기지국(610)으로 부터 적어도 하나의 넓은 송신 빔과 상기 적어도 하나의 넓은 송신 빔 각각에 대응하는 좁은 송신 빔을 통해 송신되는 제1 및 제2 참조 신호를 적어도 하나의 수신 빔(혹은 수신 방향)을 통해 수신한다. 그리고 복조부(1203) 및 복호화부(1205)는 상기 수신된 제1 및 제2 참조 신호를 복조 및 복호하여 제어부(1207)로 전달한다. 상기 제어부(1207)는 상기 복호된 제1 및 제2 참조 신호와 각 송수신 경로의 경로 손실을 바탕으로 상향 좁은 송신 빔을 선택하고, 상기 선택된 상향 좁은 송신 빔의 방향으로 송신할 상향 억세스 신호의 송신 전력을 설정한다. 그리고 상기 부호화부(1209) 및 변조부(1211)은 상기 상향 억세스 신호를 부호화 및 변조하여, 상기 설정된 상향 억세스 신호의 송신 방향 및 송신 전력에 따라 상향 억세스 신호를 송수신부(1201)를 통해 송신한다.

또한 본 발명의 실시 예에 따라 제1 참조 신호 및 제2 참조 신호를 송신하고, 상향 억세스 신호를 수신하는 기지국(610)은 제어부(Controller)(1215), 송수신부(RF unit)(1213) 및 메모리(Memory)(1217)를 포함한다. 여기서, 상기 제어부(1215)는 스케줄러와 제어기로 구분되어 구성될 수 있으며, 메모리(1217)은 데이터 큐(Data Queue)로 구성될 수 있다.

상기 기지국(610)의 송수신부(1213)는 제어부(1215)의 제어에 따라 복수의 빔 폭을 가지는 하나 이상의 송신 빔을 이용하여 제1 참조 신호 및 제2 참조 신호를 송신하고, 하나 이상의 수신 빔을 이용하여 상향 억세스 신호를 수신한다. 상기 제어부(1215)는 적어도 하나의 넓은 송신 빔을 이용하여 제1 참조 신호를 송신하고, 상기 적어도 하나의 넓은 송신 빔 각각에 대응하는 좁은 송신 빔을 이용하여 제2 참조 신호를 송신하며, 상향 억세스 신호를 수신하는 시점에 대하여 제어한다. 상기 메모리(1217)는 상위 네트워크 노드로부터 수신한 데이터를 단말(630) 또는 서비스 별로 저장한다.

한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허 청구의 범위뿐만 아니라 이 특허 청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims

통신 시스템에서 기지국이 신호를 송수신하는 방법에 있어서,
적어도 하나의 제1 송신 빔을 이용하여 제1 참조 신호를 송신하는 과정과,
상기 적어도 하나의 제1 송신 빔 각각에 대응되는 제2 송신 빔들을 이용하여 제2 참조 신호를 송신하는 과정과,
단말로부터 상기 제2 송신 빔들 중 적어도 하나의 제2 송신 빔에 대응되는 수신 빔을 이용하여 상향 억세스 신호를 수신하는 과정을 포함하는 기지국의 신호 송수신 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 제1 참조 신호는,
동기 채널 신호임을 특징으로 하는 기지국의 신호 송수신 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 제2 참조 신호는,
상기 상향 억세스 신호의 송신 방향 및 상기 상향 억세스 신호의 송신 전력 중 적어도 하나를 설정하기 위한 신호임을 특징으로 하는 기지국의 신호 송수신 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 제2 송신 빔들의 정보, 상기 수신 빔의 정보 및 상향 전력 제어 관련 정보 중 적어도 하나는,
상기 기지국과 상기 단말 간에 미리 설정되어 있거나, 방송 제어 채널 신호 또는 유니케스트 시그널링을 이용하여 송신됨을 특징으로 하는 기지국의 신호 송수신 방법.
제 4 항에 있어서, 상기 제2 송신 빔들의 정보는,
상기 제2 참조 신호의 정보, 상기 적어도 하나의 제1 송신 빔 각각에 대응되는 제2 송신 빔들의 수에 관한 정보 및 상기 제2 송신 빔들의 송신 시점에 관한 정보 중 적어도 하나를 포함함을 특징으로 하는 기지국의 신호 송수신 방법.
제 4 항에 있어서, 상기 수신 빔의 정보는 상기 수신 빔의 수신 시점 및 주파수 자원 정보 중 적어도 하나를 포함함을 특징으로 기지국의 신호 송수신 방법.
제 4 항에 있어서, 상기 상향 전력 제어 관련 정보는,
상기 제1 참조 신호, 상기 방송 제어 채널 신호 및 상기 제2 참조 신호의 송신 전력 정보, 상향 송신의 수신 전력 목표 값 및 여타 전력 제어 관련 입력 값들 중 적어도 하나를 포함함을 특징으로 하는 기지국의 신호 송수신 방법.
통신 시스템에서 단말이 신호를 송수신하는 방법에 있어서,
적어도 하나의 수신 빔을 이용하여, 기지국으로부터 적어도 하나의 제1 송신 빔을 이용하여 송신되는 제1 참조 신호를 수신하는 과정과,
상기 제1 참조 신호가 수신된 각 빔 경로에 대하여 제1 경로 손실 정보를 계산하는 과정과,
상기 제1 경로 손실 정보를 바탕으로 선택된 적어도 하나의 수신빔을 이용하여, 상기 기지국으로부터 제2 송신 빔들을 이용하여 송신된 제 2 참조 신호를 수신하는 과정과,
상기 수신된 제2 참조 신호를 바탕으로 상향 억세스 신호의 송신 방향 및 송신 전력을 설정하는 과정과,
상기 송신 방향 및 상기 송신 전력을 이용하여 상기 상향 억세스 신호를 상기 기지국으로 송신하는 과정을 포함하는 단말의 신호 송수신 방법.
제 8 항에 있어서, 상기 제1 참조 신호는,
동기 채널 신호임을 특징으로 하는 단말의 신호 송수신 방법.
제 8 항에 있어서, 상기 제 2 참조 신호를 수신하는 과정은,
상기 제1 경로 손실 정보가 가장 낮은 수신 빔을 이용하여, 상기 제 1 경로 손실 정보가 가장 낮은 제 1 송신 빔에 대응되는 제2 송신 빔들을 이용하여 송신된 상기 제 2 참조 신호를 수신하는 과정임을 특징으로 하는 단말의 신호 송수신 방법.
제 8 항에 있어서, 상기 제 2 참조 신호를 수신하는 과정은,
상기 단말의 수신 빔 별로, 상기 제1 경로 손실 정보가 가장 낮은 제 1 송신빔에 대응되는 제2 송신 빔들을 이용하여 송신된 상기 제 2 참조 신호를 수신하는 과정임을 특징으로 하는 단말의 신호 송수신 방법.
제 10 항 또는 제 11 항에 있어서, 상기 송신 방향 및 상기 송신 전력을 설정하는 과정은,
상기 제 2 참조 신호가 수신된 각 빔 경로에 대하여 제2 경로 손실 정보를 계산하는 과정과,
상기 제2 경로 손실 정보가 가장 낮은 빔 경로로 상기 송신 방향을 결정하는 과정과,
상기 제2 경로 손실 정보를 이용하여 상기 송신 전력을 결정하는 과정을 포함하는 단말의 신호 송수신 방법.
제 10 항 또는 제 11 항에 있어서, 상기 송신 방향 및 상기 송신 전력을 설정하는 과정은,
상기 제 2 참조 신호가 수신된 각 빔 경로에 대하여 제2 경로 손실 정보를 계산하는 과정과,
상기 제1 경로 손실 정보가 가장 낮은 제 1 송신 빔에 대응되는 모든 제 2 송신 빔들의 경로로 상기 송신 방향을 결정하는 과정과,
상기 제2 경로 손실 정보를 이용하여 상기 송신 전력을 결정하는 과정을 포함하는 단말의 신호 송수신 방법.
제 10 항에 있어서, 상기 송신 방향 및 상기 송신 전력을 설정하는 과정은,
상기 제2 참조 신호가 수신된 각 빔 경로에 대하여 제2 경로 손실 정보를 계산하는 과정과,
상기 제1 경로 손실 정보가 가장 낮은 수신 빔과, 상기 적어도 하나의 제1 송신 빔 각각에 대응하는 모든 제2 송신 빔들로, 상기 송신 방향을 결정하는 과정과,
상기 제2 경로 손실 정보를 이용하여 상기 송신 전력을 결정하는 과정을 포함하는 단말의 신호 송수신 방법.
제 8 항에 있어서, 상기 제2 송신 빔들의 정보, 상기 적어도 하나의 수신 빔의 정보 및 상향 전력 제어 관련 정보 중 적어도 하나는,
상기 기지국과 상기 단말 간에 미리 설정되어 있거나, 방송 제어 채널 신호 또는 유니케스트 시그널링을 이용하여 수신됨을 특징으로 하는 단말의 신호 송수신 방법.
제 15 항에 있어서, 상기 제2 송신 빔들의 정보는,
상기 제2 참조 신호의 정보, 상기 적어도 하나의 제1 송신 빔 각각에 대응되는 제2 송신 빔들의 수에 관한 정보 및 상기 제2 송신 빔들의 송신 시점에 관한 정보 중 적어도 하나를 포함함을 특징으로 하는 단말의 신호 송수신 방법.
제 15 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 수신 빔의 정보는,
상기 적어도 하나의 수신 빔의 수신 시점 및 주파수 자원 정보 중 적어도 하나를 포함함을 특징으로 하는 단말의 신호 송수신 방법.
제 15 항에 있어서, 상기 상향 전력 제어 관련 정보는,
상기 제1 참조 신호, 상기 방송 제어 채널 신호 및 상기 제 2 참조 신호의 송신 전력 정보, 상향 송신 신호의 수신 전력 목표 값 및 여타 전력 제어 관련 입력 값들 중 적어도 하나를 포함함을 특징으로 하는 단말의 신호 송수신 방법.
통신 시스템에서 신호를 송수신하는 기지국에 있어서,
적어도 하나의 제1 송신 빔을 이용하여 제1 참조 신호를 송신하도록 제어하고, 상기 적어도 하나의 제1 송신 빔 각각에 대응되는 제2 송신 빔들을 이용하여 제2 참조 신호를 송신하도록 제어하는 제어부와,
상기 제1 참조 신호와 상기 제2 참조 신호를 송신하는 송신부와,
단말로부터 상기 제2 송신 빔들 중 적어도 하나의 제2 송신 빔에 대응되는 수신 빔을 이용하여 상향 억세스 신호를 수신하는 수신부를 포함하는 기지국.
제 19 항에 있어서, 상기 제1 참조 신호는,
동기 채널 신호임을 특징으로 하는 기지국.
제 19 항에 있어서, 상기 제2 참조 신호는,
상기 상향 억세스 신호의 송신 방향 및 상기 상향 억세스 신호의 송신 전력 중 적어도 하나를 설정하기 위한 신호임을 특징으로 하는 기지국.
제 19 항에 있어서, 상기 제2 송신 빔들의 정보, 상기 수신 빔의 정보 및 상향 전력 제어 관련 정보 중 적어도 하나는,
상기 기지국과 상기 단말 간에 미리 설정되어 있거나, 방송 제어 채널 신호 또는 유니케스트 시그널링을 이용하여 송신됨을 특징으로 하는 기지국.
제 22 항에 있어서, 상기 제2 송신 빔들의 정보는,
상기 제2 참조 신호의 정보, 상기 적어도 하나의 제1 송신 빔 각각에 대응되는 제2 송신 빔들의 수에 관한 정보 및 상기 제2 송신 빔들의 송신 시점에 관한 정보 중 적어도 하나를 포함함을 특징으로 하는 기지국.
제 22 항에 있어서, 상기 수신 빔의 정보는 상기 수신 빔의 수신 시점 및 주파수 자원 정보 중 적어도 하나를 포함함을 특징으로 기지국.
제 22 항에 있어서, 상기 상향 전력 제어 관련 정보는,
상기 제1 참조 신호, 상기 방송 제어 채널 신호 및 상기 제 2 참조 신호의 송신 전력 정보, 상향 송신의 수신 전력 목표 값 및 여타 전력 제어 관련 입력 값들 중 적어도 하나를 포함함을 특징으로 하는 기지국.
통신 시스템에서 신호를 송수신하는 단말에 있어서,
적어도 하나의 수신 빔을 이용하여, 기지국으로부터 적어도 하나의 제1 송신 빔을 이용하여 송신되는 제1 참조 신호를 수신하도록 제어하고, 상기 제1 참조 신호가 수신된 각 빔 경로에 대하여 제1 경로 손실 정보를 계산하고, 상기 제1 경로 손실 정보를 바탕으로 선택된 적어도 하나의 수신빔을 이용하여, 상기 기지국으로부터 제2 송신 빔들을 이용하여 송신된 제 2 참조 신호를 수신하도록 제어하고, 상기 수신된 제2 참조 신호를 바탕으로 상향 억세스 신호의 송신 방향 및 송신 전력을 설정하고, 상기 송신 방향 및 상기 송신 전력을 이용하여 상기 상향 억세스 신호를 상기 기지국으로 송신하도록 제어하는 제어부와,
상기 제1 참조 신호와 상기 제2 참조 신호를 수신하는 수신부를 포함하는 단말.
제 26 항에 있어서, 상기 제1 참조 신호는,
동기 채널 신호임을 특징으로 하는 단말.
제 26 항에 있어서, 상기 제어부는,
상기 제1 경로 손실 정보가 가장 낮은 수신 빔을 이용하여, 상기 제 1 경로 손실 정보가 가장 낮은 제 1 송신 빔에 대응되는 제2 송신 빔들을 이용하여 송신된 상기 제 2 참조 신호를 수신하도록 제어함을 특징으로 하는 단말.
제 26 항에 있어서, 상기 제어부는,
상기 단말의 수신 빔 별로, 상기 제1 경로 손실 정보가 가장 낮은 제 1 송신빔에 대응되는 제2 송신 빔들을 이용하여 송신된 상기 제 2 참조 신호를 수신하도록 제어함을 특징으로 하는 단말.
제 28 항 또는 제 29 항에 있어서, 상기 제어부는,
상기 제 2 참조 신호가 수신된 각 빔 경로에 대하여 제2 경로 손실 정보를 계산하고, 상기 제2 경로 손실 정보가 가장 낮은 빔 경로로 상기 송신 방향을 결정하며, 상기 제2 경로 손실 정보를 이용하여 상기 송신 전력을 결정함을 특징으로 하는 단말.
제 28 항 또는 제 29 항에 있어서, 상기 제어부는,
상기 제 2 참조 신호가 수신된 각 빔 경로에 대하여 제2 경로 손실 정보를 계산하고, 상기 제1 경로 손실 정보가 가장 낮은 제 1 송신 빔에 대응되는 모든 제 2 송신 빔들의 경로로 상기 송신 방향을 결정하며, 상기 제2 경로 손실 정보를 이용하여 상기 송신 전력을 결정함을 특징으로 하는 단말.
제 28 항에 있어서, 상기 제어부는,
상기 제2 참조 신호가 수신된 각 빔 경로에 대하여 제2 경로 손실 정보를 계산하고, 상기 제1 경로 손실 정보가 가장 낮은 수신 빔과, 상기 적어도 하나의 제1 송신 빔 각각에 대응하는 모든 제2 송신 빔들로, 상기 송신 방향을 결정하며, 상기 제2 경로 손실 정보를 이용하여 상기 송신 전력을 결정함을 특징으로 하는 단말.
제 26 항에 있어서, 상기 제2 송신 빔들의 정보, 상기 적어도 하나의 수신 빔의 정보 및 상향 전력 제어 관련 정보 중 적어도 하나는,
상기 기지국과 상기 단말 간에 미리 설정되어 있거나, 방송 제어 채널 신호 또는 유니케스트 시그널링을 이용하여 수신됨을 특징으로 하는 단말.
제 33 항에 있어서, 상기 제2 송신 빔들의 정보는,
상기 제2 참조 신호의 정보, 상기 적어도 하나의 제1 송신 빔 각각에 대응되는 제2 송신 빔들의 수에 관한 정보 및 상기 제2 송신 빔들의 송신 시점에 관한 정보 중 적어도 하나를 포함함을 특징으로 하는 단말.
제 33 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 수신 빔의 정보는,
상기 적어도 하나의 수신 빔의 수신 시점 및 주파수 자원 정보 중 적어도 하나를 포함함을 특징으로 하는 단말.
제 33 항에 있어서, 상기 상향 전력 제어 관련 정보는,
상기 제1 참조 신호, 상기 방송 제어 채널 신호 및 상기 제 2 참조 신호의 송신 전력 정보, 상향 송신 신호의 수신 전력 목표 값 및 여타 전력 제어 관련 입력 값들 중 적어도 하나를 포함함을 특징으로 하는 단말.