KR20140009046A - 무선망에서 다중 안테나를 이용한 임의 접속을 위한 장치 및 방법 - Google Patents

무선망에서 다중 안테나를 이용한 임의 접속을 위한 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기지국이 이동국으로 하여금 무선 통신망에서 임의 접속 재전송 기법을 채용하도록 할 수 있도록 하는 방법 및 시스템을 제공하는 것이다. 이동국은 기지국과 통신하도록 구성된 복수 개의 안테나들을 포함한다. 이동국은 복수 개의 안테나에 결합되는 프로세싱 회로를 포함한다. 프로세싱 회로는 임의 접속 채널(RACH) 버스트 중에 임의 접속을 수행하도록 구성된다. 프로세싱 회로는 초기 전송 파워 레벨과 초기 전송 빔 폭 중 적어도 하나를 포함한 임의 접속 신호를 전송하는 것, 그리고 임의 접속 시도 실패에 대응하여 전송 (Tx) 파워 레벨과 Tx 빔 폭 중 적어도 하나를 변경하여 임의 접속 신호를 재전송하는 것 중에 적어도 하나를 수행하도록 구성된다.

Description

무선망에서 다중 안테나를 이용한 임의 접속을 위한 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR RANDOM ACCESS WITH MULTIPLE ANTENNAS IN A WIRELESS NETWORK}
본 발명은 일반적으로 무선 통신에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다중 안테나를 이용하여 임의 접속하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.
차세대 모바일 광대역 통신 시스템(5G)은 예상 모바일 트래픽 성장에 부합하기 위해 롱텀 에볼루션(LTE, Long Term Evolution) 및 와이맥스(WiMAX, Worldwide Interoperability for Microwave Access)와 같은 현재의 4G 시스템에 비해 100 ~ 1000배 더 많은 용량을 제공해야 할 것이다. 스펙트럼 효율을 증대시키기 위한 기존의 접근방식은 무선 데이터에서 이러한 폭발적 수요에 부합하기 어렵다. 현재의 4G 시스템은 직교 주파수 분할 다중화(OFDM, Orthogonal Frequency Division Multiplexing), 다중 입력 다중 출력(MIMO, Multiple Input Multiple Output), 다중 사용자 다이버시티, 공간 분할 다중 접속(SDMA), 고차 변조 및 상급 코딩, 및 이론적 한계와 실제의 성과 사이의 차를 가상으로 소거하기 위한 링크 적응을 포함하는 다양한 상급 기법들을 사용한다. 따라서, 반송파 결합(carrier aggregation), 고차 MIMO, 협력 다중 포인트(CoMP) 전송 및 중계(relay)와 같은 신규한 기술은 고작 평이한 수준의 스펙트럼 효율 개선만을 제공할 것으로 예상된다. 과거에 잘 작동했던 시스템 용량을 증대시키기 위한 한가지 전략은 작은 셀을 사용하는 것이다. 그러나, 다수의 셀을 획득, 설치 및 유지하기 위해 필요한 자본 및 운영 비용은 문제가 될 수 있는데, 용량의 1000배 증가는 이론상으로 개발된 셀 수에서 1000배 증가를 수반할 것이기 때문이다. 더욱이 셀 크기가 작아지면, 핸드오버(handover)를 자주 수행해야 하고, 이는 망 시그널링 오버헤드 및 지연(latency)을 증가시킨다.
본 발명은 셀 크기가 작아질 경우 핸드오버를 자주 수행해야 하는 문제점 및 그에 따른 망 시그널링 오버헤드와 지연 증가를 방지하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 목적 달성을 위한 제 1 견지에 따르면, 적어도 하나의 기지국과 통신하도록 구성된 복수 개의 안테나; 및 상기 복수 개의 안테나와 결합되고, 임의 접속 채널(RACH) 버스트 중에 임의 접속을 수행하도록 구성된 프로세싱 회로를 포함하며, 상기 프로세싱 회로는: 초기 전송 전력 레벨 및 초기 전송 빔 폭 중 적어도 하나를 포함하는 임의 접속 신호를 전송하는 것, 및 임의 접속 시도 실패에 응답하여, 전송(Tx) 전력 레벨 및 Tx 빔 폭 중 적어도 하나를 변경하여 상기 임의 접속 신호를 재전송하는 것 중에 적어도 하나를 실행하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 이동국이 제공된다.
본 발명의 목적 달성을 위한 제 2 견지에 따르면,이동국에 의해 임의 접속 채널 (RACH) 버스트 중에 적어도 하나의 기지국의 임의 접속을 시도하는 단계; 초기 전송 파워 레벨과 초기 전송 빔 폭 중 적어도 하나를 포함하는 임의 접속 신호 전송하는 단계 및 와 임의 접속 시도 실패에 대응하여 전송 (Tx) 파워 레벨 및 Tx 빔 폭 중에 적어도 하나를 변경하여 상기 임의 접속 신호를 재전송하는 단계 중 적어도 하나의 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법이 제공된다.
본 발명의 목적 달성을 위한 제 3 견지에 따르면, 적어도 하나의 이동국과 통신하도록 구성되는 복수 개의 안테나;
상기 복수 개의 안테나와 결합되며, 상기 적어도 하나의 이동국이 임의 접속 채널 (RACH) 버스트 중에 임의 접속을 수행할 수 있도록 구성되는 프로세싱 회로를 포함하고, 상기 적어도 하나의 이동국은: 초기 전송 파워 레벨 및 초기 전송 빔 폭 중에 적어도 하나를 포함하는 임의 접속 신호를 전송하는 것; 및 상기 임의 접속 시도 실패에 대응하여, 전송 (Tx) 파워 레벨과 Tx 빔 폭 중에 하나를 변경하여 상기 임의 접속 신호를 재전송하는 것 중에 적어도 하나를 실행하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 기지국이 제공된다.
이하의 상세한 설명에 들어가기 전에, 본 특허 문서에 걸쳐 사용된 특정 단어와 구문의 정의에 대해 먼저 하는 것이 유리할 것이다: 용어 "포함하다(include 와 comprise)" 뿐만 아니라 그 파생어도 한정 없이 포함한다는 것을 의미한다; 용어 "또는(or)"은 "그리고/또는(and/or)"을 포함한다; 구문 "과 연관된(associated with 와 associated therewith)" 뿐만 아나라 그 파생어도 포함하다, "내에 포함된다", "와 상호 연결된다", "함유한다", "내에 함유된다", "와 연결된다" 또는 "에 연결된다", "와 결합된다" 또는 "에 결합된다", "와 통신 가능하다", "와 협력하다", "삽입하다", "병치하다", "에 근접하다", "에 또는 와 본딩된다", "가지다", "의 물성을 가진다" 등을 의미할 수 있다; 그리고 용어 "제어기(controller)"는 하드웨어, 펌웨어 또는 소프트웨어 또는 이 중 적어도 2개의 일부 조합에서 실행될 수 있는 장치와 같이 적어도 하나의 동작을 제어하는 임의의 장치, 시스템 또는 그 부품을 의미한다. 임의의 특정한 제어기와 연관된 기능성은 로컬식이나 원격방식이냐에 따라 센터링되거나 분포될 수 있음을 밝혀둔다. 본 특허 문서에 걸쳐 제공된 특정 단어와 구문에 대한 정의에 대해, 당업자라면 가장 많은 경우는 아니더라도 다수의 경우에 이러한 정의들이 이러한 정의된 단어와 구문의 이전 사용뿐만 아니라 이후 사용에도 적용된다는 것을 이해할 것이다.
본 발명에 따르면, 이동국이 기지국으로의 임의 접속 시도가 실패할 경우, 임의 접속 시도 실패에 응답하여, 전송(Tx) 전력 레벨 및 Tx 빔 폭 중 적어도 하나를 변경하여 상기 임의 접속 신호를 재전송하도록 함으로써 망에서의 오버헤드를 감소시킨다.
본 발명 및 그 이점에 대한 더욱 완전한 이해를 위해, 동봉한 도면과 연관된 이하의 설명이 참조되며, 도면에서 유사한 참조 번호는 유사한 구성요소를 나타낸다:
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 무선망을 도시한다;
도 2a는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 송신 경로의 하이레벨 다이어그램을 도시한다;
도 2b는 본 발명의 실시 예에 다른 무선 수신 경로의 하이레벨 다이어그램을 도시한다;
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 가입자국을 도시한다;
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 빔 형성을 위한 예시적 시스템 구성을 도시한다;
도 5a는 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 다중 입력 다중 출력 (MIMO) 기저 대역 프로세싱 및 다수의 안테나를 이용한 유사 빔 형성을 위한 송신 경로를 도시한다;
도 5b는 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 MIMO 기저 대역 프로세싱 및 다수의 안테나를 이용한 유사 빔 형성을 위한 다른 송신 경로를 도시한다;
도 5c는 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 MIMO 기저 대역 프로세싱 및 다수의 안테나를 이용한 유사 빔 형성을 위한 수신 경로를 도시한다;
도 5d는 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 MIMO 기저 대역 프로세싱 및 다수의 안테나를 이용한 유사 빔 형성을 위한 다른 수신 경로를 도시한다.
도 6은 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 안테나 어레이를 이용한 무선 통신 시스템을 도시한다.
도 7a는 본 발명의 실시 예에 따른 임의 접속 자원 구성을 도시한다.
도 7b는 본 발명의 실시 예에 따른 상향링크 통신을 도시한다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 스테이지별 임의 접속 재전송을 도시한다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 다른 제1 빔 폭 및 전력 램핑(power rampling), 재전송 프로세스를 도시한다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 제2 빔 폭 및 전력 램핑, 재전송 프로세스를 도시한다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 제3 빔 폭 및 전력 램핑, 재전송 프로세스를 도시한다.
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 제1, 제2 및 제3 재전송 기법을 도시한다.
도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 BS 최적화된 임의 접속을 도시한다.
도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 MS 최적화된 임의 접속을 도시한다.
본 특허 문서에서 이하에 논의되는 도 1 내지 도 14 및 본 발명의 원칙을 설명하기 위해 사용되는 다양한 실시 예는 예시적인 방법일 뿐 어떠한 방식으로도 본 발명의 범위를 한정하는 것으로 해석될 수 없다. 당업자는 본 발명의 원칙이 적합하게 배열된 임의의 무선 통신 시스템에서 구현될 수 있음을 이해할 것이다.
이하의 문헌 및 표준 설명은 본 명세서에 완전히 개시되는 바와 같이 본 발명에 통합된다: Z.Pi와 F.Khan, "An introduction to millimeter-wave mobile broadband systems, IEEE Communications Magazine, June 2011 (REF 1), Z. Pi 와 F. Khan, "System design and network architecture for a millimeter-wave mobile broadband (MMB) system," in Proc. Sarnoff Symposium, 2011 (REF 2); 및 3GPP TS 36.221, "Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Medium Access Control (MAC) protocol specification," Release 10, 2012 (REF 3).
차세대 모바일 통신(5G)을 위한 일 제안은 밀리미터파 모바일 광대역(MMB) 시스템으로, 이는 3 - 300 GHz 범위[1,2]에서 많은 양의 미개발 스펙트럼의 사용을 지원한다. 이러한 고주파에서 성공적인 동작을 하기에 1차적인 장애물은 극한 전파 환경이다. 밀리미터파 신호는 고체 물질을 잘 통과하지 않고, 나뭇잎 및 비에 의해 일부 흡수된다. 대안적으로, 고주파에서는 기지국(BS)에서 사용된 안테나 및 모바일 장치가 소형으로 제조될 수 있어, 다수의 안테나(때로 대중 MIMO라고도 함)는 작은 영역 내에 밀집된다. 다수의 안테나가 이용 가능하다는 것은 전송 및/또는 수신 빔 형성을 이용하여 높은 이득을 달성하는 능력을 부여하고, 이는 전파 경로 손실을 방지하기 위해 채용될 수 있다. 다수의 안테나를 이용하면, BS와 다중 모바일 장치들 사이에서 하향링크 전송과 상향링크 전송을 공간적으로 분리할 수 있게 되어, 공간 분할 다중 접속는 시스템 용량을 증대시킬 수 있다. 예컨대, 6 기가헤르츠(GHz)에서 광대역 통신 시스템의 파장은 고작 5 센티미터(cm)이어서, 합리적인 폼 팩터(form factor)를 가진 이동국(MS)에서 64-요소 안테나 어레이의 배치를 허용한다. 이러한 MS는 다양한 레벨의 방향성 이득을 포함한 상향링크 전송과 하향링크 수신을 위한 다수의 빔 패턴을 용이하게 형성할 수 있다. 안테나 기술의 진보 및 고주파 사용에 따라, 하이레벨 방향성을 포함하는 훨씬 많은 수의 빔 패턴을 형성하기 용이하게 될 것이다.
BS 와 MS들 양쪽에서 다중 안테나를 채용하는 시스템을 위한 임의 접속 기기의 설계는 도전과 기회 모두를 제공한다. MS와 BS는 Tx(송신) 및 수신(Rx) 빔의 상이한 조합을 이용하여 임의 접속 메시지를 수신할 수 있어서, 충분한 커버리지를 보장한다. 이동 통신 시스템에서 통상적으로 임의 접속는 엄격한 딜레이 요건(일반적으로 수십 밀리초)을 가지고, 적합한 Rx-Tx 쌍(들)을 결정하기 위한 효율적인 과정이 요구된다. 채널 상호성이 유지되는(예컨대 TDD) 일부의 상황에서, MS는 적합한 상향링크 Tx 빔을 식별하기 위해 하향링크 Tx 빔 측정값에 의존할 수 있다. 그러나 이러한 추정은 많은 다른 상황에서 신뢰할만하지 않다. 예컨대, FDD 시스템에서 또는 MS가 Tx 와 Rx를 위해 별도의 디지털 체인을 사용하는 경우에. 심지어 TDD 시스템에서도, 고속으로 이동하는 MS는 상향링크 Tx 빔을 형성하기 위해 하향링크 측정값에 의존할 수 없다.
MS도 임의 메시지를 보내기 위해 사용할 빔 종류를 선택해야 한다. 특히, 다중 안테나를 포함한 MS는 표출된 폭이 상이한 빔들을 배치할 수 있고 예컨대 반전력 빔 폭(HPBW)의 관점에서 그러하다. MS가 협대역 빔을 채용하면, BS는 상이한 MS들로부터의 전송을 공간적으로 분리할 수 있고 대립되는 MS들 사이의 충돌 빈도를 줄일 수 있다. 대안적으로, 협대역 빔을 이용하는 MS는 성공적인 수신을 보장하기 위해 공간적으로 복수 개의 방향들로 전송을 시도할 필요가 있고, 이는 임의 접속 과정과 연관된 지연을 증가시킨다. 상향링크 커버리지 요건을 만족시키기 위한 방향성 이득이 부합하는 한, MS는 더 넓은 빔을 이용함으로써 검색 과정과 연관된 지연을 줄일 수 있다. 넓은 빔 사용의 단점은 상이한 MS들로부터의 상향링크 전송이 간섭을 쉽게 일으켜, 충돌 확률을 증대시키고 임의 접속 성능에 영향을 미친다는 것이다. 빔 폭에 대한 적합한 선택은 셀 내에서 MS들의 수, MS들의 지리학적 분포, 전송 전력 능력 및 빔 형성 능력의 복소 함수일 수 있다.
LTE (예컨대 REF 3에 설명된 바와 같이) 또는 WiMAX, MS들과 같이 종래의 임의 접속 설계에서는 임의 접속 실패를 검출한 이후에 그 전송 전력을 램프업(ramp-up)하도록 구성될 수 있다. 다중 안테나를 이용하면, 공간적인 자유도를 활용할 수 있게 된다. 예컨대, MS는 연속적 재전송 시도에서 더 높은 지향성 이득을 가진 협대역 빔을 배치할 수 있다. 빔 폭 선택과 전력 램핑을 조합하는 재전송 기계가 고안될 필요가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선망(100)을 도시한다. 도 1에 도시된 무선망(100)의 실시 예는 예시적일 뿐이다. 무선망(100)의 다른 실시 예도 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한 사용될 수 있다.
무선망(100)은 기지국 eNodeB (eNB) (101), eNB(102), eNB(103)를 포함한다. eNB(101)는 eNB(102) 및 eNB(103)와 통신한다. eNB(101)는 인터넷, 사유 IP망 또는 다른 데이터망과도 통신한다.
망 유형에 따라, 다른 주지의 용어는 "eNodeB" 대신에 "기지국" 또는 "접속 포인트"와 같이 사용될 수 있다. 편의를 위해, "eNodeB"라는 용어는 본 명세서에서 원격 단말에 무선 접속을 제공하는 망 인프라구조 요소를 가리키는 것으로 사용될 것이다. 부가적으로, 본 명세서에서 "사용자 장비" 또는 "UE"라는 용어는 eNB에 무선으로 접속하는 장비로, UE가 모바일 장치(예컨대 휴대폰)이든 일반적으로 고정식 장치(예컨대 데스크탑 개인 컴퓨터, 벤딩 기계 등)로 간주되든, 무선통신망을 통한 서비스에 접근하려는 소비자에 의해 사용될 수 있는 임의의 원격 무선 장비를 가리킬 수 있다. 원격 단말에 대한 다른 주지의 용어는 "이동국"(MS) 및 "가입자국"(SS), "원격 단말"(RT), "무선 단말"(WT) 등등을 포함한다.
eNB(102)는 eNB(102)의 커버리지 영역(120) 내에서 제1의 복수 개의 사용자 장비들(UEs)에 연결(network)하기 위한 무선 광대역 접속을 제공한다. 제1의 복수 개의 사용자 장비들은 소규모 사업장에 위치할 수 있는 UE(111); 엔터프라이즈 사업장에 위치할 수 있는 UE(112); 와이파이 핫스폿에 위치할 수 있는 UE(113); 제1 거주지에 위치할 수 있는 UE(114); 제2 거주지에 위치할 수 있는 UE(115); 및 휴대폰, 무선 랩탑, 무선 PDA 등과 같은 모바일 장치일 수 있는 UE(116)을 포함한다. 사용자 장비(111-116)는 휴대폰, 이동식 PDA 및 임의의 이동국(MS)과 같은 임의의 무선 통신 장치일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
eNB(103)는 eNB(103)의 커버리지 영역(125) 내에서 제2의 복수 개의 사용자 장비들에 대한 무선 광대역 접속을 제공한다. 제2의 복수 개의 사용자 장비들은 UE 115 및 UE 116을 포함한다. 일부의 실시 예에서, 하나 이상의 eNB(101-103)는, 본 발명의 실시 예에 설명된 바와 같은 다중 안테나를 이용하는 임의 접속을 위한 기술을 포함하여 5G, LTE, LTE-A 또는 WiMAX 기술을 사용하여, 상호간에 그리고 사용자 장비들(111-116)과도 통신할 수 있다.
점선은 커버리지 영역(120, 125)의 대략적인 범위를 나타내며, 이 영역은 예시적으로 설명하기 위한 목적으로만 원형에 가깝게 도시되어 있다. 기지국과 연관된 커버리지 영역, 예컨대 커버리지 영역(120, 125)은 기지국의 구성, 그리고 천연 및 인공 장애물과 연관된 다양한 무선 통신 환경에 따라 비정형적인 형태를 포함하여 다른 형태를 가질 수 있음은 분명하게 이해되어야 할 것이다.
도 1은 무선망(100)의 일 예를 도시하나, 도 1에서 다양한 변경이 있을 수 있다. 예컨대, 유선망과 같이 다른 유형의 데이터망이 무선망(100)을 위해 치환될 수 있다. 유선망에서, 망 단말기는 eNB(101-103) 및 UEs(111-116)을 대체한다. 유선 연결부는 도 1에 도시된 무선 연결부를 대체할 수 있다.
도 2a는 무선 송신 경로의 하이레벨 다이어그램이다. 도 2b는 무선 수신 경로의 하이레벨 다이어그램이다. 도 2a 및 2b에서, 송신 경로(200)는 예컨대 eNB(102)에서 구현될 수 있고, 수신 경로(250)는 예컨대 도 1의 UE(116)과 같은 UE에서 구현될 수 있다. 그러나, 수신 경로(250)는 eNB(예컨대 도 1의 eNB(102))에서 구현될 수 있고, 송신 경로(200)는 UE에서 구현될 수 있다. 특정 실시 예에서, 송신 경로(200) 및 수신 경로(250)는 본 발명의 실시 예에 설명된 바와 같은 다중 안테나를 이용하여 임의 접속을 위한 방법을 수행하도록 구성된다.
송신 경로(200)는 채널 코딩 및 변조 블록(205), 직렬-병렬(S-to-P) 블록(210), Size N 역 고속 푸리에 변환(IFFT) 블록(215), 병렬-직렬(P-to-S) 블록(220), 순환 전치부호 가산 블록(add cyclic prefix block)(225), 업컨버터(UC)(230)를 포함한다. 수신 경로(250)는 다운컨버터(DC)(255), 순환 전치부호 제거 블록(260), 직렬-병렬(S-to-P) 블록(265), Size N 고속 푸리에 변환(FFT) 블록(270), 병렬-직렬(P-to-S) 블록(275), 채널 디코딩 및 복조 블록(280)을 포함한다.
도 2a 및 도 2b에서 구성요소의 적어도 일부는 소프트웨어에서 구현될 수 있는 반면 다른 구성요소는 구성 가능한 하드웨어(예컨대 프로세서) 또는 소프트웨어와 구성 가능한 하드웨어의 혼합물에서 구현될 수 있다. 특히, 본 명세서에서 FFT 블록 및 IFFT 블록은 구성 가능한 소프트웨어 알고리즘에서 구현될 수 있고, 여기서 사이즈(N)의 값은 구현방식에 따라 변경될 수 있음을 밝혀둔다.
더욱이, 본 발명이 고속 푸리에 변환 및 역 고속 푸리에 변환을 구현하는 실시 예에 맞추어져 있긴 하나, 이는 일 예의 방식일 뿐 발명의 범위를 한정하는 것으로 해석될 수 없다. 발명의 대안적 실시 예에서 고속 푸리에 변환 함수 및 고속 푸리에 역변환 함수는 이산 푸리에 변환(DFT) 기능 및 이산 푸리에 역변환(IDFT) 함수로 각각 용이하게 대체될 수 있는 것으로 간주된다. DFT 및 IDFT 함수에 대해, N 변수의 값은 임의의 정수(즉 1, 2, 3, 4 등)일 수 있는 반면, FFT 및 IFFT 기능을 위해, N 변수의 값은 2의 멱수(즉 1, 2, 4, 8, 16 등)인 임의의 정수일 수 있다.
송신 경로(200)에서, 채널 코딩 및 변조 블록(205)은 일 군의 정보 비트를 수신하고, 코딩(예컨대 LDPC 코딩)을 적용하고 입력 비트를 변조하여(예컨대 직교 위상 변이 변조(QPSK) 또는 직교 진폭 변조(QAM)) 일련의 주파수 영역(frequency-domain) 변조 기호를 만들어낸다. 직렬-병렬 블록(210)은 직렬로 변조된 기호를 병렬 데이터 변환하여(즉, 역다중화하여) N 개의 병렬 기호 스트림을 생산하고, 이때 N은 eNB(102) 및 UE(116)에 사용된 IFFT/FFT 크기이다. 이후, Size N IFFT 블록(215)은 N 병렬 기호 스트림에서 IFFT 동작을 수행하여 시간-영역 출력 신호를 생산한다. 병렬-직렬 블록(220)은 Size N IFFT 블록(215)으로부터의 병렬 시간-영역 출력 기호를 변환하여(즉, 다중화하여) 직렬 시간-영역 신호를 생산한다. 이후, 순환 전치부호 가산 블록(225)은 순환 전치를 시간 영역 신호에 삽입한다. 마지막으로, 업컨버터(230)는 순환 전치부호 가산 블록(225)의 출력을 무선 채널을 통한 전송을 위한 RF 주파수로 변조한다(즉, 업컨버팅한다). 신호는 RF 주파수로 변환되기 전에 기저 대역에서 필터링될 수 있다.
전송된 RF 신호는 무선 채널을 통과하여 UE(116)에 도착하고, eNB에서 이에 대한 역 동작이 수행된다. 다운 컨버터(255)는 수신된 신호를 기저 대역 주파수로 다운 컨버팅하고 순환 전치부호 제거 블록(260)에서 순환 전치부호를 제거하여 직렬 시간-영역 기저 대역 신호를 생산한다. 직렬-병렬 블록(265)은 시간-영역 기저 대역 신호를 병렬 시간 영역 신호로 변환한다. 이후, Size N FFT 블록(270)은 FFT 알고리즘을 수행하여 N 병렬 주파수-영역 신호를 생산한다. 병렬-직렬 블록(275)은 병렬 주파수-영역 신호를 일련의 변조된 데이터 기호로 변환한다. 채널 디코딩 및 복조 블록(280)은 변조된 기호를 복조한 후 디코딩하여 원래 입력 데이터 스트림을 복구한다.
eNB(101-103) 각각은 UE(111-116)로 하향링크 전송과 유사한 송신 경로를 구현할 수 있고, UE(111-116)로부터 상향링크로 수신하는 것과 유사한 수신 경로를 구현할 수 있다. 이와 유사하게, UE(111-116) 각각은 상향링크에서 eNB(101-103)로 전송하기 위한 아키텍쳐에 대응하는 송신 경로를 구현할 수 있고, 하향링크에서 eNB(101-103)로부터 수신하기 위한 아키텍쳐에 대응하는 수신 경로를 구현할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 가입자국을 도시한다. 도 3에 도시된 UE(116)과 같은 가입자국의 실시 예는 예시일 뿐이다. 무선 가입자국의 다른 실시 예는 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한 사용될 수 있다.
UE(116)은 안테나(305), 무선 주파수(RF) 트랜시버(310), 전송(TX) 프로세싱 회로(315), 마이크로폰(320), 및 수신(RX) 프로세싱 회로(325)를 포함한다. 단일의 안테나만 도시되어 있으나, 안테나(305)는 복수 개의 안테나를 포함할 수 있다. SS(116)는 스피커(330), 메인 프로세서(340), 입력/출력(I/O) 인터페이스(IF) (345), 키패드(350), 디스플레이(355) 및 메모리(360)를 포함한다. 메모리(360)는 기본 운영 체제(OS) 프로그램(361) 및 복수 개의 어플리케이션들(362)을 더 포함한다. 복수 개의 어플리케이션은 하나 이상의 자원 매핑표(이하 더 상세히 설명되는 표 1-10)를 포함한다.
무선 주파수(RF) 트랜시버(310)는 안테나(305)로부터 무선망(100)의 기지국에 의해 전송된 입력 RF 신호를 수신한다. 무선 주파수(RF) 트랜시버(310)는 입력 RF 신호를 다운컨버팅하여 중간 주파수(IF) 또는 기저 대역 신호를 생산한다. IF 신호 또는 기저 대역 신호는 수신(RX) 프로세싱 회로(325)에 보내지고, 이러한 회로는 기저 대역 신호 또는 IF 신호의 필터링, 디코딩 및/또는 디지털화에 의해 처리된 기저 대역 신호를 생산한다. 수신(RX) 프로세싱 회로(325)는 처리된 기저 대역 신호를 스피커(330)에 전송하거나(즉 음성 데이터) 이후의 프로세싱을 위한 메인 프로세서(34)에 전송한다(예컨대 웹 브라우징).
송신(TX) 프로세싱 회로(315)는 마이크로폰(320)으로부터 아날로그 또는 디지털 보이스 데이터를 수신하거나 메인 프로세서(340)로부터 다른 출력 기저 대역 데이터(예컨대 웹 데이터, 이메일, 대화형 비디오 게임 데이터)를 수신한다. 송신(TX) 프로세싱 회로(315)는 출력 기저 대역 데이터를 인코딩, 멀티플렉싱 및/또는 디지털화하여 처리된 기저 대역 신호 또는 IF 신호를 생산한다. 무선 주파수(RF) 트랜시버(310)는 처리된 출력 기저 대역 신호 또는 IF 신호를 전송기(TX) 프로세싱 회로(315)로부터 수신한다. 무선 주파수(RF) 트랜시버(310)는 기저 대역 신호 또는 IF 신호를 무선 주파수(RF) 신호로 업컨버팅하고, 무선 주파수 신호는 안테나(305)를 통해 전송된다.
특정한 실시 예에서, 메인 프로세서(340)는 마이크로프로세서 또는 마이크로컨트롤러이다. 메모리(360)는 메인 프로세서(340)에 결합된다. 본 발명의 일부 실시 예에 따르면, 메모리(360)의 일부는 임의 접속 메모리(RAM)이고, 메모리(360)의 다른 부분은 읽기 전용 메모리(ROM)로서 기능하는 플래시 메모리를 포함한다.
메인 프로세서(340)는 무선 가입자국(1160)의 전체 운영을 제어하기 위해 메모리(360)에 저장된 기본 운영 체제(OS) 프로그램(361)을 실행한다. 이러한 운영 시, 메인 프로세서(340)는 주지의 원칙에 따라 무선 주파수 (RF) 트랜시버(310), 수신(RX) 프로세싱 회로(325) 및 송신(TX) 프로세싱 회로(315)에 의한 순?향 채널 신호의 수신 및 역 채널 신호의 전송을 제어한다.
메인 프로세서(340)는 본 발명의 실시 예에 설명된 다중 안테나를 이용하는 임의 접속을 수행하기 위한 동작과 같이 메모리(360) 내에 위치하는 다른 프로세스 및 프로그램을 실행할 수 있다. 메인 프로세서(340)는 메모리(360)의 데이터 입력 또는 출력을 실행 프로세스에 의해 요구되는 바와 같이 이동시킬 수 있다. 일부 실시 예에서, 메인 프로세서(340)는 CoMP 통신 및 MU-MIMO 통신을 위한 어플리케이션과 같은 복수 개의 어플리케이션(362)을 실행하도록 구성된다. 메인 프로세서(340)는 OS 프로그램(361)에 기반하여 또는 BS(102)로부터 수신된 신호에 대응하여 복수 개의 어플리케이션(362)을 운영할 수 있다. 메인 프로세서(340)는 I/O 인터페이스(345)에 결합된다. I/O 인터페이스(345)는 랩탑 컴퓨터 및 소형 컴퓨터와 같은 다른 장치에 연결할 능력을 가지는 가입자국(116)을 제공한다. I/O 인터페이스(345)는 이러한 부재들과 메인 컨트롤러(340) 사이의 통신 경로이다.
메인 프로세서(340)는 키패드(350) 및 디스플레이 유닛(355)에 결합된다. 가입자국(116)의 조작자는 가입자국(116)에 데이터를 입력하기 위해 키패드(350)를 사용한다. 디스플레이(355)는 웹사이트로부터의 텍스트 및/또는 적어도 제한된 그래픽을 렌더링할 수 있는 액정 디스플레이일 수 있다. 대안적인 실시 예는 다른 유형의 디스플레이를 이용할 수 있다.
본 발명의 실시 예는 BS와 MS 모두 다중 안테나에 접근하는 시스템 내에서 임의 접속을 수행하기 위한 방법 및 장치를 제공한다. 예를 들기 위한 목적으로, 본 발명의 실시 예는 전송 및 수신을 위해 형성될 수 있는 상이한 종류의 빔의 공간적 서명(spatial signature)을 구별하기 위해 빔 폭이란 용어를 사용한다. 빔 폭이란 용어는 예컨대 (가급적 상이한 크기를 가진) 코드북 및 특정한 빔 패턴과 연관된 지향성 이득을 포함하는 빔 패턴에 대한 다른 가능한 설명을 포괄하는 것으로 구성된다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 빔 형성을 위한 예시적 시스템 아키텍쳐를 도시한다. 도 4에 도시된 시스템 아키텍쳐의 실시 예는 일 예일 뿐이다. 다른 실시 예가 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 사용될 수 있다.
BS는 하나 이상의 셀을 제공할 수 있다. 도 4에 도시된 예에서, 셀(400)은 3개의 섹터들(405)(실선에 의해 더 표시됨)로 나눠지고, 각각은 방위각에서 120°를 커버한다. 섹터(405)는 슬라이스(410)로 더 나누어져 인트라섹터 이동성을 관리할 수 있다. BS는 셀(400), 섹터(405) 또는 슬라이스(410) 레벨에서 임의 접속 메시지를 수신하도록 구성될 수 있다. BS는 임의 접속 메시지를 수신하기 위해 다중 Rx 빔 형성 구성(415)을 채용할 수 있다. Rx 빔 형성 구성(415)은 하나 이상의 방향으로 신호를 수신하는 것을 포함할 수 있고, 빔 폭의 특정한 선택을 포함할 수 있다. 특정한 Rx 빔 형성 구성(415)은 하나 이상의 디지털 체인을 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에서, BS는 하나 이상의 셀을 포함할 수 있고, 각각의 셀은 하나 이상의 안테나 어레이를 포함할 수 있으며, 셀 내에서 각각의 어레이는 상이한 프레임 구조(예컨대 시분할 듀플렉스(TDD) 시스템에서 상이한 상향링크 및 하향링크 비율)를 가질 수 있다. 다중 TX/RX (전송/수신) 체인은 하나의 어레이 또는 하나의 셀 내에 적용될 수 있다. 셀 내의 하나 이상의 안테나 어레이는 동일한 하향링크 제어 채널 (예컨대 동기화 채널, 물리 방송 채널 등) 전송을 포함할 수 있는 반면, 다른 채널(예컨대 데이터 채널)은 각각의 안테나 어레이에 특정적인 프레임 구조로 전송될 수 있다.
기지국은 하나 이상의 안테나 또는 안테나 어레이를 사용하여 빔 형성을 실행할 수 있다. 안테나 어레이는 상이한 폭을 가진 빔(예컨대 광폭 빔, 협폭 빔 등)을 형성할 수 있다. 하향링크 제어 채널 정보, 방송 신호와 메시지 및 방송 데이터 채널과 제어 채널은 예컨대 광폭 빔으로 전송될 수 있다. 광폭 빔은 동시에 전송되는 단일 광폭 빔을 포함하거나 순차적으로 협폭 빔을 포함할 수 있다. 멀티캐스트와 유니캐스트 데이터 및 제어 신호와 메시지는 예컨대 협폭 빔으로 전송될 수 있다.
셀의 식별자는 동기화 채널 내에서 반송될 수 있다. 어레이, 빔 등에 대한 식별은 하향링크 제어 채널(예컨대 동기화 채널, 물리적 방송 채널 및 그 유사체)에서 함축적으로 또는 명백하게 반송될 수 있다. 이러한 채널은 광폭 빔을 통해 보내질 수 있다. 이러한 채널을 획득함으로써, 이동국(MS)은 식별자를 검출할 수 있다.
이동국(MS)은 빔 형성을 실행하기 위해 하나 이상의 안테나 또는 안테나 어레이를 사용할 수 있다. BS 안테나 어레이에서와 같이, MS에서 안테나 어레이는 상이한 폭을 가진 빔(예컨대 광폭 빔, 협폭 빔 등)을 형성할 수 있다. 방송 신호와 메시지 및 방송 데이터 채널 및 제어 채널은 예컨대 광폭 빔으로 전송될 수 있다. 멀티캐스트와 유니캐스트 데이터 및 제어 신호와 메시지는 예컨대 협폭 빔으로 전송될 수 있다.
빔은 다양한 형상일 수 있거나 다양한 빔 패턴을 가질 수 있다. 빔 형상 또는 빔 패턴은 일정하거나 일정하지 않을 수 있고, 예컨대 연필형 빔 형상, 원추형 빔 형상, 측면 로브(lobe)를 포함한 일반적이지 않은 메인 로브 등이다. 빔은 예컨대 도 5a 내지 5d의 송신 경로 및 수신 경로를 이용하여 형성되고, 전송되고, 수신될 수 있다. 예컨대, 도 5a 내지 5d의 송신 경로 및 수신 경로는 무선 통신의 상이한 지점에서 무선 통신 기기의 트랜시버에 위치할 수 있다(예컨대 도 1의 하나 이상의 기지국(101-103) 또는 이동국(111-116)에서 송신 경로 및 수신 경로).
도 5a는 본 발명의 실시 예에 따른 다수의 안테나를 이용하여 다중 입력 다중 출력(MIMO) 기저 대역 프로세싱 및 아날로그 빔 형성을 위한 송신 경로를 도시한다. 송신 경로(500)는 빔 형성 아키텍쳐를 포함하고, 빔 형성 아키텍쳐 내에서 기저 대역 프로세싱으로부터 출력된 모든 신호는 안테나 어레이의 모든 위상 천이기 및 전력 증폭기(PA)에 완전히 연결된다.
도 5a에 도시된 바와 같이, Ns 정보 스트림들은 기저 대역 프로세서에 의해 처리되고(미도시), 기저 대역 TX MIMO 프로세싱 블록(510)에 입력한다. 기저 대역 TX MIMO 프로세싱 이후에, 정보 스트림은 디지털 및 아날로그 컨버터(DAC)(512)에서 변환되고, 이후에 중간 주파수(IF) 및 RF 업컨버터(514)에 의해 처리된다. 상기 컨버터는 기저 대역 신호를 RF 반송 대역에서의 신호로 변환한다. 일부 실시 예에서, 정보 스트림은 변조를 위해 I(동위상) 및 Q(직교위상) 신호로 분할될 수 있다. IF 및 RF 업컨버터(514) 이후에, 신호는 TX 빔 형성 모듈(516)에 입력된다.
도 5a는 TX 빔 형성 모듈(516)을 위한 가능한 일 아키텍쳐를 도시하며, 여기서 신호는 전송 안테나의 모든 위상 천이기 및 전력 증폭기(PA)에 완전히 연결된다. IF 및 RF 업컨버터(514)로부터의 신호들 각각은 위상 천이기(518) 및 PA(520)를 통과하고, 조합기(522)를 통하여 모든 신호들은 TX 안테나 어레이(524)의 안테나들 중 하나에 기여하도록 조합될 수 있다. 도 5a에는 TX 안테나 어레이(524)에서 Nt 전송 안테나가 제공된다. 각각의 안테나는 하나 이상의 안테나 요소를 포함할 수 있다. 각각의 안테나는 무선으로 신호를 전송한다. 컨트롤러(530)는 기저 대역 프로세서, IF 및 RF 업컨버터(514), TX 빔 형성 모듈(516), TX 안테나 어레이(524)를 포함하여 TX 모듈과 상호작용할 수 있다. 수신기 모듈(532)은 피드백 신호를 수신할 수 있고, 피드백 신호는 컨트롤러(530)에 입력될 수 있다. 컨트롤러(530)는 피드백 신호를 처리할 수 있고 TX 모듈을 조정할 수 있다.
도 5b는 본 발명의 실시 예에 따른 다수의 안테나를 이용하여 MIMO 기저 대역 프로세싱 및 아날로그 빔 형성을 위한 다른 송신 경로를 도시한다. 송신 경로(501)는 기저 대역 프로세싱으로부터 출력된 신호가 안테나 어레이의 서브어레이의 위상 천이기 및 전력 증폭기(PA)에 연결되는 빔 형성 아키텍쳐를 포함한다. 송신 경로(501)는 TX 빔 형성 모듈(516)의 상이점을 제외하고 도 5a의 송신 경로(500)와 유사하다.
도 5b에 도시된 바와 같이, 기저 대역으로부터의 신호는 IF 및 RF 업컨버터(514)를 통해 처리되고, 안테나 어레이(524)의 서브 어레이의 위상 천이기(524) 및 전력 증폭기(520)에 입력되며, 상기 안테나 어레이에서 서브 어레이는 Nf 안테나를 포함한다. 기저 대역 프로세싱으로부터의 Nd 신호에 있어서(예컨대 MIMO 프로세싱의 출력), 각각의 신호가 Nf 안테나를 포함한 서브 어레이로 전송된다면, 전송 안테나(Nt)의 총 개수는 Nd * Nf 이다. 송신 경로(501)는 각각의 서브 어레이를 위해 동일한 수의 안테나를 포함한다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 오히려 각각의 서브 어레이를 위한 안테나의 수는 모든 서브 어레이에 대해 동일하지 않아도 된다.
송신 경로(501)는 안테나의 일 서브 어레이를 포함하는 RF 프로세싱에의 입력으로서, MIMO 프로세싱으로부터의 일 출력 신호를 포함한다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 오히려, 기저 대역 프로세싱으로부터의 Nd 신호들 중에 출력된 하나 이상의 신호는(예컨대 MIMO 프로세싱의 출력) 서브 어레이들 중 하나에의 입력일 수 있다. MIMO 프로세싱으로부터 다중 출력 신호가 서브 어레이들 중 하나에의 입력인 경우에, MIMO 프로세싱으로부터의 다중 출력 신호들 각각은 서브 어레이의 안테나들 중 일부에 또는 그 전부에 연결될 수 있다. 예컨대, 안테나의 서브 어레이 각각을 이용하는 RF 및 IF 신호 프로세싱은 도 5a에서와 같은 안테나 어레이를 이용한 프로세싱 또는 안테나 어레이를 이용한 임의 유형의 RF 및 IF 신호 프로세싱과 동일할 수 있다. 안테나의 일 서브 어레이에 관련된 프로세스는 "RF 체인"이라고 할 수 있다.
도 5c는 본 발명의 실시 예에 따른 다수의 안테나를 이용한 MIMO 기저 대역 프로세싱 및 아날로그 빔 형성을 위한 수신 경로를 도시한다. 수신 경로(550)는 RX 안테나에서 수신된 모든 신호들이 증폭기(예컨대 저잡음 증폭기(LNA)) 및 위상 천이기를 통해 처리되는 빔 형성 아키텍쳐를 포함한다. 이후에 신호들이 조합되어 아날로그 스트림을 형성하고, 상기 아날로그 스트림은 이후에 기저대역 신호로 변환되어 기저 대역에서 처리될 수 있다.
도 5c에 도시된 바와 같이, NR 수신 안테나(560)는 전송 안테나에 의해 무선으로 전송된 신호를 수신한다. 각각의 수신 안테나는 하나 또는 다중의 안테나 요소를 포함할 수 있다. RX 안테나로부터의 신호는 LNA(562) 및 위상 천이기(564)를 통해 처리된다. 신호는 이후에 조합기(566)에서 조합되어 아날로그 스트림을 형성한다. 전체적으로, Nd 아날로그 스트림이 형성될 수 있다. 각각의 아날로그 스트림은 이후에 RF 및 IF 다운컨버터(568) 및 아날로그-디지털 컨버터(ADC)(570)를 통해 기저 대역 신호로 변환될 수 있다. 변환된 디지털 신호는 기저 대역 RX MIMO 프로세싱 모듈(572) 및 다른 기저 대역 프로세싱에서 처리되어, 복구된 NS 정보 스트림을 획득할 수 있다. 컨트롤러(580)는 기저 대역 프로세서, RF 및 IF 다운컨버터(568), RX 빔 형성 모듈(563), RX 안테나 어레이 모듈(560)을 포함하는 TX 모듈과 상호작용한다. 컨트롤러(580)는 전송기 모듈(582)에 신호를 보낼 수 있고, 전송기 모듈은 피드백 신호를 보낼 수 있다. 컨트롤러(580)는 RX 모듈을 조정하고 피드백 신호를 결정 및 형성할 수 있다.
도 5d는 본 발명의 실시 예에 따른 다수의 안테나를 이용한 MIMO 기저 대역 프로세싱 및 아날로그 빔 형성을 위한 다른 수신 경로를 도시한다. 수신 경로(551)는 안테나 어레이의 서브 어레이에 의해 수신된 신호가 증폭기 및 위상 천이기에 의해 처리되어 아날로그 스트림을 형성할 수 있고, 아날로그 스트림은 기저 대역에서 변환 및 처리될 수 있는 빔 형성 아키텍쳐를 포함한다. 수신 경로(551)는 빔 형성 모듈(563)에 있어 상이점을 제외하고 도 5c의 수신 경로(550)와 유사하다.
도 5d에 도시된 바와 같이, RX 안테나 어레이(560)의 서브 어레이의 NfR 안테나에 의해 수신된 신호는 LNA(562) 및 위상 천이기(564)에 의해 처리되고, 조합기(566)에서 조합되어 아날로그 스트림을 형성한다. 일 아날로그 스트림을 형성하는 각각의 서브 어레이를 포함하는 NdR 서브 어레이(NdR = NR/NFR)가 제공될 수 있다. 이런 이유로, 전체적으로 NdR 아날로그 스트림이 형성될 수 있다. 각각의 아날로그 스트림은 RF 및 IF 다운컨버터(568) 및 ADC(570)을 통해 기저 대역 신호로 변환될 수 있다. NdR 디지털 신호는 기저 대역 모듈(572)에서 처리되어 Ns 정보 스트림을 복구한다. 수신 경로(551)는 각각의 서브 어레이를 위해 동일한 수의 안테나를 포함한다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 오히려 각각의 서브 어레이를 위한 안테나의 수는 모든 서브 어레이에 대해 동일할 필요가 없다.
수신 경로(551)는 안테나의 일 서브 어레이를 이용한 RF 프로세싱으로부터의 일 출력 신호를 기저 대역 프로세싱에의 입력들 중 하나로서 포함한다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 오히려, 안테나의 일 서브 어레이를 이용한 RF 프로세싱으로부터의 하나 또는 다중의 출력 신호는 기저 대역 프로세싱에의 입력일 수 있다. 안테나의 일 서브 어레이를 이용한 RF 프로세싱으로부터의 다중 출력 신호가 입력이면, 안테나의 일 서브 어레이를 이용한 RF 프로세싱으로부터의 다중 출력 신호들 각각은 서브 어레이의 안테나들 중 일부에 또는 그 전부에 연결될 수 있다. 예컨대, 안테나의 서브 어레이 각각을 이용한 RF 및 IF 신호 프로세싱은 도 5c에서와 같은 안테나의 어레이를 이용한 프로세싱 또는 안테나 어레이를 이용한 임의 유형의 RF 및 IF 신호 프로세싱과 동일할 수 있다. 안테나의 일 서브 어레이와 관련된 프로세스는 "RF 프로세싱 체인"이라고 할 수 있다.
다른 실시 예에서, 도 5a 내지 5d의 경로와 유사하나 상이한 빔 형성 구조를 가지는 다른 전송 및 수신 경로가 제공될 수 있다. 예컨대, 전력 증폭기(520)는 조합기(522) 이후에 제공될 수 있어서, 증폭기의 수는 줄어들 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 안테나 어레이를 이용하는 무선 통신을 도시한다. 도 6에 도시된 무선 통신 시스템(600)의 실시 예는 일 예일 뿐이다. 무선 통신 시스템(600)의 다른 실시 예는 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 사용될 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 시스템(600)은 기지국(601-603) 및 이동국(610-630)을 포함한다. 기지국(601-603)은 도 1의 하나 이상의 기지국(101-103)을 나타낼 수 있다. 이와 유사하게, 이동국(610-630)은 도 1의 하나 이상의 이동국(111-116)을 나타낼 수 있다.
BS(601)는 3개의 셀을 포함한다: 셀 0, 셀 1 및 셀 2. 각각의 셀은 2개의 어레이, 즉 어레이 0 및 어레이 1을 포함한다. BS(601)의 셀 0 내에서, 안테나 어레이 0 및 어레이 1은 광폭 빔으로 동일한 하향링크 제어 채널을 전송할 수 있다. 그러나, 어레이 0은 어레이 1과 상이한 프레임 구조를 가질 수 있다. 예컨대, 어레이 0은 MS(620)으로부터의 상향링크 유니캐스트 통신을 수신할 수 있는 반면, 어레이 1은 BS(602)의 셀 2 어레이 0와의 하향링크 백홀(backhaul) 통신을 전송할 수 있다. 동기화 채널(SCH) 및 방송 채널(BCH)은 도 6에 도시된 BS(601)로부터의 가장 넓은 전송 빔만큼 넓지는 않은 빔 폭을 가진 다중 빔에 의해 전송될 수 있다. SCH 또는 BCH를 위한 이러한 다중 빔 각각은 유니캐스트 데이터 통신을 위한 빔보다 더 넓은 빔 폭을 가질 수 있고, 이는 기지국과 단일 이동국 사이의 통신을 위해 필요할 수 있다.
본 발명에 걸쳐, 전송 빔은 도 5a 및 5b에 도시된 바와 같은 송신 경로에 의해 형성될 수 있다. 이와 유사하게, 수신 빔은 도 5c 및 5d에 도시된 바와 같은 수신 경로에 의해 형성될 수 있다.
도 6에 도시된 하나 이상의 무선 링크는 LOS 장애물(예컨대 LOS 내로 움직이는 사람 또는 차량과 같은 물체)로 인하여 중단될 수 있거나, NLOS는 통신을 유지하기에 충분한 세기를 가진 광선을 포함할 수 없다. 심지어 MS가 BS에 근접하고 MS만 근거리를 이동하는 경우라도, 링크는 중단될 수 있다. 이러한 경우에, MS는 현재 링크가 복구될 수 없을 때 링크를 전환해야 할 필요가 있을 수 있다. MS는 심지어 MS가 셀 에지에 있지 않은 경우에도 링크를 전환해야 할 필요가 있을 수 있다.
어레이 내의 각각의 안테나가 높은 앙각(elevation)에 위치하지 않는다면, 실질적으로 구(sphere)를 커버하는 TX 또는 RX 빔은 사용될 수 있다. 예컨대, 각각의 빔이 연필과 유사하게 형성되면, 방위각 검색의 360도 원의 각각의 샘플링 지점에서 180도 앙각 검색이 필요할 수 있다. 대안적으로, 안테나가 높은 앙각에 위치하면, 방위각 검색의 360도 원의 각각의 샘플링 지점에서 180도보다 낮은 앙각 검색으로 충분할 수 있다.
본 발명에 걸쳐, 빔은 에너지 복사의 영사 또는 전파 스트림을 가리킬 수 있다. 빔 형성은 위상 천이기의 조정, 및 복사된 에너지를 특정한 방향으로 집중시키기 위한 다른 인자를 적용함으로써 신호를 전송하거나 수신하기 위해 수행될 수 있다. 집중된 복사는 공간적 빔이라고 한다. 적용된 위상 천이를 변경함으로써(예컨대 위상 천이기 (518) 내지 (564)) 상이한 공간적 빔들이 형성될 수 있다. 상기 빔은 형성될 수 있는 다른 빔들 사이에서 상기 빔을 독특하게 식별하는 식별자를 포함할 수 있다. 빔은 광폭 빔 또는 협폭 빔일 수 있다. 빔은 임의의 형상을 가질 수 있고, 예컨대 연필형 빔, 원추형 빔, 3차원에서 동일하지 않은 진폭을 가지는 비정형 형상을 가진 빔 등일 수 있다. 빔은 데이터 통신을 위하거나 제어 채널 통신을 위할 수 있다. 통신은 BS로부터 MS로, MS로부터 BS로, BS로부터 다른 BS로 또는 MS로부터 다른 MS로 등등 이루어질 수 있다.
도 7a는 본 발명의 실시 예에 따른 임의 접속 자원 구성을 도시한다. 도 7a에 도시된 임의 접속 자원 구성의 실시 예는 일 예일 뿐이다. 다른 실시 예도 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 사용될 수 있다.
시스템(100)의 임의 접속 구성은 각각의 임의 접속 기회를 위해 BS(102)에서 Rx 빔 형성 구성 및 MS(116)에 의해 사용될 상향링크 시간과 주파수 자원을 포함한다. 시스템(100)은 지수화된(indexed) 임의 접속 구성 집합을 활용하고, BS(102)는 적용되는 임의 접속 구성의 지수를 브로드캐스팅한다.
도 7a는 시간에 따라 임의 접속 채널(RACH) 분포의 3가지 가능한 예를 도시하며, 예컨대 제1 구성(705), 제2 구성(710) 및 제3 구성(715)이다. 이러한 예시에서 4개의 가능한 BS Rx 빔 형성 구성이 제공된다. 각각의 임의 접속 방식은 그 구성를 위해 배치된 BS Rx 빔 형성 구성의 지수로 라벨링되어 있다.
각각의 RACH 구성은 단일 서브프레임을 유지하는 것으로서 도시되어 있다. 그러나, 특정한 실시 예에서 RACH 구성은 수 개의 서브프레임에 걸쳐 이어진다. 특정한 실시 예에서, RACH 구성은 일부의 서브프레임에서만 이루어진다. 각각의 RACH 기회에서, MS(116)는 임의 접속 메시지를 전송할 수 있다. 본 명세서에서, RACH 버스트라는 용어는 MS(116)에 의해 임의 메시지의 단일 전송을 설명하기 위해 사용된다. 단일 RACH 기회 중에, MA(116)은 하나 이상의 RACH 버스트를 전송할 수 있다.
BS(102)가 MS(116)으로부터 RACH 버스트를 성공적으로 디코딩할 수 있다면, BS(102)는 MS(116)에 의해 채용된 Tx 빔 또는 공간적 구성을 결정하여 대응하는 RACH 버스트를 전송할 수 있다. 예컨대, 이러한 일은 필요한 구성을 반송하는 RACH 메시지에서 페이로드(payload)를 포함하거나 식별함으로써 또는 각각의 Tx 빔을 위해 별개의 프리엠블 시퀀스를 채용함으로써 달성될 수 있다.
MS(116)는 임의 접속 메시지를 보내기 위해 Tx 전력 및 Tx 빔 폭을 선택할 필요가 있다. 상이한 MS들은 상이한 폭의 빔을 형성하기 위해 그 능력이 다양할 수 있다. 어느 경우든, 각각의 MS는 유효한 집합의 Tx 전력 및 Tx 빔 폭 쌍을 결정하고, 이는 충분한 커버리지를 보장하기 위해 사용될 수 있다.
도 7b는 본 발명의 실시 예에 따른 상향링크 통신을 도시한다. 도 7b에 도시된 상향링크 통신의 실시 예는 일 예일 뿐이다. 다른 실시 예는 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 사용될 수 있다.
특정 실시 예에서, 다중 안테나 또는 안테나 어레이(들)을 이용한 통상적 상향링크 통신에 있어서, UE(116)은 전송(TX) 빔을 BS(102)에 보내고, BS(102)는 UE(116)으로부터 신호를 수신하기 위해 수신(RX) 빔을 사용한다. 통신을 위해, UE의 TX 전력에 UE의 TX 안테나 이득을 더하고 경로 손실을 빼고 BS RX 안테나 이득을 더한 값은 (예컨대 요건에 기반하는) 어떤 임계치(UL_Threshold) 보다 작아서는 안되며, 수학식 1에 따르는 바와 같이, 로그(log)로서의 모든 전력 또는 이득 또는 손실을 위한 단위, 예컨대 dB 또는 dBm 등을 포함한다.
Figure pat00001
요건에 기반한 임계치(UL_Threshold)는 BS(102)가 UE(116)으로부터 들을 수 있거나 BS(102)가 UE(116)로부터의 신호를 검출 및 디코딩할 수 있을 만큼의 최소 필요값일 수 있다. 안테나 이득에 있어서, 안테나 어레이가 빔 형성을 위해 사용되는 경우 이는 안테나 어레이 이득이라고 칭할 수 있다. 안테나 (어레이) 이득은 안테나 요소로부터의 이득뿐만 아니라 안테나 폼 팩터도 고려할 수 있다. 통상적으로 안테나 (어레이) 이득이 클수록, 형성되는 빔의 빔 폭은 좁아져야 한다. 안테나 (어레이) 이득이 작을수록, 형성되는 빔의 빔 폭은 넓어져야 한다. 안테나 (어레이) 이득은 빔 폭의 함수일 수 있거나, 정형화된 용어로 반 전력 빔 폭(HPBW)일 수 있다. 다른 관점에서, UE TX 빔의 빔 폭은 UE TX 안테나 이득 또는 안테나 어레이의 함수일 수 있다. 2개의 함수는 각각에 대해 역 함수일 수 있다.
도 7b에 도시된 상향링크 통신의 예에서, UE(116)는 전송(TX) 빔(720)을 BS(102)로 보낸다. BS(102)는 수신(RX) 빔(725)을 이용하여 UE(116)로부터의 신호를 수신한다. 통신을 위해, UE의 TX 전력 더하기 UE의 TX 안테나 이득 빼기 경로 손실 더하기 BS RX 안테나 이득은 (예컨대 요건에 기반한) 어떤 임계치보다 작아선 안되며, dB이거나 dBm이거나 그 유사체인 모든 전력 또는 이득 또는 손실을 위한 단위를 포함함. 안테나 (어레이) 이득은 빔 폭의 함수일 수 있거나, 정형화된 용어로 반 전력 빔 폭(HPBW)일 수 있다. 통상적으로 안테나 (어레이) 이득이 클수록, 형성되는 빔의 빔 폭은 좁아져야 한다. 안테나 (어레이) 이득이 작을수록, 형성되는 빔의 빔 폭은 넓어져야 한다.
특정한 실시 예에서, MS(116)은 이의 초기 Tx 전력 및 Tx 빔 폭을 BS(102)에 의해 명시된 임의 접속 구성과 MS(116)에 의해 계산된 하향링크 경로 손실 추정값의 함수로서 설정한다. 시스템(100)은 표 1에 도시된 바와 같이 관찰된 하향링크 경로 손실의 함수로서 명목 빔 폭을 명시하기 위해 일군의 표를 채용할 수 있다.
빔 폭을 결정하기 위해 MS에 의해 사용되는 표의 예
경로 손실 명목 HPBW 빔 폭
PL ≤ PL0 W0
PL0 ＜ PL ≤ PL1 W1
PL1 ＜ PL ≤ PL2 W2
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PLN -1 ≤ PL0 WN
특정한 실시 예에서, BS(102)는, BS(102)에 의해 방송된 파라미터에 관련된 임의 접속 집합의 일부로서, MS(116)에 의해 사용될 표의 지수를 포함한다. 예컨대, BS(102)는 적절한 표를 선택하기 위해, MS(116)의 최대 허용 전송 전력으로서 정의되는 Pmax의 값을 사용할 수 있다.
모든 MS가 모든 명목 빔 폭 값들을 지원할 수 있다면, MS(116)는 BS(102)에 의해 표시된 표에 기반한 초기 Tx 빔 폭을 결정한다. MS(116)은 수학식 2에 따른 초기 Tx 전력(Pinit, dB)를 결정한다:
Figure pat00002
여기서 W는 MS에 의해 배치된 빔의 HPBW이고, PL은 MS에 의해 추정된 하향링크 경로 손실이고, DIR_GAIN은 HPBW(W)의 빔을 위한 MS 특정 지향성 이득이다. 접속 파라미터인 Pmax와 RECEIVED_TARGET_POWER(W)는 BS(102)에 의해 MS(116)으로 방송된다. 용어 POWER_OFFSET(W)는 빔 폭의 함수로서 BS(102)에 의해 구성된다. 예컨대, BS(102)는 일군의 표의 지수를 방송할 수 있고, 각각의 표는 사용된 빔 폭의 함수로서 POWER_OFFSET을 제공한다.
특정한 실시 예에서, MS(예컨대 MS(111) - MS(116) 및 MS(610) - MS(630)는 상이한 빔 폭을 지원할 수 있는 능력면에서 다양할 수 있다. 이러한 이유로, MS(116)은 BS(102)에 의해 명시된 명목 빔 폭을 지원할 수 없을 수 있다. MS(116)은 사용할 현재 빔 폭을 명목 빔 폭의 함수로서 결정한다. 가령 W가 MS(116)에 의해 지원되는 빔 폭들의 집합이고, W NB 가 BS(102) 및 하향링크 경로 손실 추정치에 의해 명시된 표 당 결정된 명목 빔 폭이라고 하자. 이 경우, 일 예시에서, 실제 빔 폭(W A )은 MS(116)이 지원하는 가장 작은 빔 폭이다. 이는 수학식 3 따르면 명목 빔 폭과 같거나 더 크다:
Figure pat00003
다른 예에서, 실제 빔 폭은 MS가 지원하는 가장 큰 빔 폭일 수 있으며, 이는 명목 빔 폭과 같거나 더 작다.
Figure pat00004
다른 예에서, 실제 빔 폭은 명목 빔 폭에 가장 가까운 빔 폭일 수 있다.
Figure pat00005
MS는 이하와 같이 초기 Tx 전력 (Pinit, dB)을 결정할 것이다:
Figure pat00006
이때 W는 MS(116)에 의해 배치된 빔의 HPBW이고, RECEIVED_TARGET_POWER는 BS에서 목표 수신 전력이고, PL은 MS(116)에 의해 추정된 하향링크 경로 손실이고, DIR_GAIN은 HPBW(W)의 빔을 위한 MS 특정한 지향성 이득이고, POWER_OFFSET은 BS(102)에 의해 구성된 전력 오프셋이고, POWER_CORR은 명목 빔 폭과 실제 빔 폭 사이의 차를 설명하기 위해 사용될 수 있는 부가적인 전력 용어이다. 특정한 실시 예에서, 시스템(100)은 표 2에 도시된 명목 빔 폭과 실제 빔 폭 사이의 차의 함수로서 전력 오프셋을 명시하기 위해 일군의 표를 채용한다. BS(102)는, BS(102)에 의해 방송된 임의 접속 관련 파라미터 집합의 일부로서, MS(116)에 의해 사용될 표의 지수를 포함할 수 있다.
POWER_OFFSET을 결정하기 위해 MS에 의해 사용된 표의 예시
ΔW = WA - WNB POWER_CORR
W0 ≤ ΔW ＜ 0 PC0
0 ＜ ΔW ≤ W1 PC1
W1 ＜ ΔW ≤ W2 PC2
W2 ＜ ΔW ≤ W3 PC3
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ㆍ		 ㆍ
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WN -1 ≤ ΔW PCN
특정한 실시 예에서, BS(102)는 MS(116)에 의해 사용된 Tx 빔 폭의 함수로서 MS(116)의 최대 전송 전력을 구성한다. 시스템(100)은 표 3에 도시된 Tx 빔 폭의 함수로서 최대 Tx 전력을 명시하기 위해 일군의 표를 채용할 수 있다.
최대 Tx 전력을 구성하기 위해 BS에 의해 사용된 표의 예시
빔 폭 Pmax
W0 PM0
W1 PM1
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WM PMM
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 스테이지별 임의 접속 재전송을 도시한다. 도 8에 도시된 스테이지로 나뉜 임의 접속 재전송(800)의 실시 예는 일 예일 뿐이다. 다른 실시 예도 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 사용될 수 있다.
특정한 실시 예에서, MS(116)는 공간적인 다중 방향에서 임의 접속 메시지 또는 프리엠블을 전송한다. 이러한 목적을 위해, MS(116)은 전송 시도를 스테이지들로 나눈다. 각 스테이지의 시작 시, MS(116)은 Tx 전력 및 Tx 빔 폭의 값을 선택할 것이다.
BS(102)에 의해 제공된 각각의 임의 접속 기회(805)에서, MS(116)은 RACH 구성(805)이 있는 스테이지를 위해 선택된 Tx 전력 및 Tx 빔 폭을 이용하여, 상이한 방향들(810)에서 임의 접속 메시지 또는 프리엠블을 전송한다.
특정한 스테이지 중에, MS(116)은 가능한 모든 방향으로 전송하려고 시도한다. MS(116)은 가급적 이전에 선택한 방향을 반복하지 않도록 유의하면서 임의로 전송 방향을 선택한다. 가능한 임의 접속 버스트의 수가 스테이지 내에서 특정한 Tx 빔 폭을 위한 방향의 수를 초과하면, MS(116)은 이전에 선택된 방향을 현재 스테이지에서 선택한다. 선택된 방향들의 순서는, 임의 접속 충돌을 줄이기 위한 목적으로, MS ID의 함수일 수 있는 임의 시드(seed)에 따라 정해질 수 있다.
BS(102)는 스테이지의 수 및 각 스테이지의 지속시간을 설정한다. BS(102)는 파라미터인 MAX_NUM_RETRANSMIT_STAGES를 방송하고, 이는 MS(116)가 임의 접속 메시지를 전송하기 위해 사용할 수 있는 스테이지의 최대 수이다. MAX_NUM_RETRANSMIT_STAGES 스테이지 이후에도 임의 접속이 성공하지 못하면, MS(116)은 상위 계층에 임의 접속 실패를 선언한다.
각 스테이지의 지속시간은 프레임의 수, RACH 기회의 수 또는 RACH 버스트의 수와 같은 몇 가지 방식에 따라 정해질 수 있다. BS(102)는 연속적 스테이지의 길이를 변경할 수 있다. 예컨대, BS(102)는 제1의 일부 스테이지의 길이를 명백하게 규정할 수 있다. MS(116)은 제1의 일부의 규정된 스테이지들을 위해 BS(102)에 의해 제공된 스테이지 길이를 사용하고, 이후에 나중에 규정된 스테이지를 위한 값을 사용하거나, (만약에 있다면) 남은 스테이지를 위해 BS(102)에 의해 구성된 일부의 다른 공통 값을 사용한다. 스테이지 구조에 대한 정보는 시스템 메시지로 MS(116)에 의해 방송될 수 있거나, 임의 접속 응답 메시지로 BS(102)에 의해 보내질 수 있어서, BS(102)는 언제 상기 BS(102)가 RACH 기회에서 임의 접속 전송을 검출하는가를 송출한다. 시스템(100)은 사전 구성된 일부의 스테이지 구조를 채용하고, BS(102)는 적용될 스테이지 구성의 지수를 표시할 수 있다. 가능한 스테이지 구성의 예가 제공된다.
가능한 스테이지 구성의 예
지수 지속시간 주석
0 T1 = 5 지속시간은 시간, 서브 프레임의 수 등의 단위로 제공될 수 있다.
1 T1 = 5, T2 = 10 MAX_NUM_RETRANSMIT_STAGES ≥ 2
2 T1 = 5, T2 = 15 MAX_NUM_RETRANSMIT_STAGES ≥ 2
3 T1 = 5, T2 = 10, T1 = 15 MAX_NUM_RETRANSMIT_STAGES ≥ 3
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 제1 빔 폭과 전력 램핑, 재전송 프로세스를 도시한다. 도 9에 도시된 제1 빔 폭과 전력 램핑, 재전송 프로세스(재전송 기법 1)(900)의 실시 예는 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 사용될 수 있다.
특정한 실시 예에서, BS(102)는 MS(116)로 하여금 연속적인 임의 접속 스테이지에서 전력 램핑에 수반되는 빔 폭 감소를 채용할 수 있게 한다. 블록 905에서, BS(102)는 빔 폭 감소 단계(ΔW)와 전력 램핑 단계(ΔP)를 방송한다. MS(116)은 초기 반복(iteration)(예컨대 설정 i = 1)을 위해 초기의 Tx 전력 P1 및 Tx 빔 폭 W1을 초기화한다. 블록 910에서, MS(116)는 임의 접속이 성공했는가의 여부를 결정한다. 임의 접속이 블록 915에서 성공하면, MS (116)은 블록 920에서 상위 계층에 임의 접속 성공을 알린다. 임의 접속이 블록 915에서 성공하면, MS(116)은 재전송 기법 1을 시도한다. 재전송 기법 1에서, MS(116)은 각각의 연속적 스테이지에서 Tx 빔 폭을 ΔW만큼 줄이는데, 상기 빔 폭이 MS(116)에 의해 지원되는 최소 빔 폭(Wmin)으로 줄어들 때까지 계속된다. 이후, MS(116)은 연속적 스테이지에서 Tx 전력을 ΔP만큼 증가시키는데, 최대 전력 Pmax에 도달할 때까지 계속된다. 스테이지 i + 1에서 Tx 전력 및 Tx 빔 폭의 계산은 수학식 7 및 수학식 8에 따라 제공된다:
Figure pat00007
Figure pat00008
이와 같이, 블록 925에서, MS(116)은 임계 수의 재전송 시도가 수행되었는가를 결정한다. 임계 수의 재전송 시도가 수행되지 않았다면, MS(116)은 수학식 7 및 수학식 8에 따라 블록 930에서 Tx 빔 폭을 줄이거나 Tx 전력을 증가시키고, 다음 스테이지를 위한 임의 접속을 시도한다(예컨대 블록 910으로 돌아가면서). 임계치의 재전송 시도가 수행되었다면, MS(116)은 블록 935에서 상위 계층에 임의 접속 실패를 알린다.
BS(102)는 MS가 사용하는 Wmin의 값을 설정한다. MS(116)은 재전송 기법 1 프로세스(가령 이러한 재전송 프로세스를 수행하기 위해 MS(116) 및/또는 BS(102)의 프로세싱 회로를 야기하도록 구성된 알고리즘 또는 복수 개의 명령어)에서 계산된 빔 폭을 지원하지 않을 수 있다. 이 경우, MS(116)은 앞의 실시 예에서 설명된 바와 같은 빔 폭을 선택하거나 다음의 더 낮은 빔 폭을 택할 수 있다. 알고리즘(예컨대 복수 개의 명령어)은 BS(102)가 최대 Tx 전력을 Tx 빔 폭의 함수로서 설정하는 상황으로 확장될 수 있다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 제2 빔 폭과 전력 램핑, 재전송 프로세스를 도시한다. 도 10에 도시된 제2 빔 폭과 전력 램핑, 재전송 프로세스(재전송 기법 2)의 실시 예는 일 예일 뿐이다. 다른 실시 예도 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 사용될 수 있다.
BS(102)는 MS(116)이 연속적인 임의 접속 스테이지에서 대역폭 감소에 수반된 전력 램핑을 채용할 수 있게 한다. 블록 1005에서, BS(102)는 빔 폭 감소 단계 (ΔW)와 전력 램핑 단계 ΔP를 방송한다. MS(116)은 초기 반복(예컨대 설정 i = 1)을 위해 초기 Tx 전력(P1)와 Tx 빔 폭(W1)을 초기화한다. 블록 1010에서, MS(116)은 i스테이지에서 임의 접속을 시도한다. 블록 10105에서, MS(116)은 임의 접속이 성공했는가를 결정한다. 임의 접속이 블록 1015에서 성공하면, MS(116)은 블록 1020에서 상위 계층에 임의 접속 성공을 알린다. 임의 접속이 블록 1015에서 성공하면, MS(116)은 재전송 기법 2를 시도한다. 이러한 재전송 기법(재전송 기법 2)에서, MS(116)은 각각의 연속적 스테이지에서 Tx 전력을 ΔP만큼 증가시키는데, 최대 전력 Pmax에 도달할 때까지 계속된다. 이후 MS(116)은 연속적 스테이지에서 Tx 빔 폭을 ΔW만큼 감소시키는데 MS에 의해 지원되는 최소 빔 폭에 도달할 때까지 계속된다. 스테이지 i+1에서 Tx 전력 및 Tx 빔 폭의 계산은 수학식 9 및 수학식 10에 의해 제공된다:
Figure pat00009
Figure pat00010
이와 같이, 블록 1025에서, MS(116)은 임계 수의 재전송 시도가 수행되었는가를 결정한다. 임계치의 재전송 시도가 수행되지 않았다면, MS(116)은 수학식 9 및 수학식 10에 따라 블록 1030에서 Tx 빔 폭을 줄이거나 Tx 전력을 증가시키고, 다음 스테이지(예컨대 블록 1010으로 돌아오기)를 위해 임의 접속을 시도한다. 임계 수의 재전송 시도가 수행되었다면, MS(116)은 블록 1035에서 상위 계층에 임의 접속 실패를 알린다.
BS(102)는 MS가 사용하는 Pmax와 Wmin의 값을 설정한다. MS(116)은 재전송 기법 2 프로세스에서 계산된 빔 폭을 지원하지 않을 수 있다(가령 이러한 재전송 프로세스를 수행하기 위해 MS(116) 및/또는 BS(102)의 프로세싱 회로를 야기하도록 구성된 알고리즘 또는 복수 개의 명령어). 이 경우, MS(116)은 앞의 실시 예에 설명된 바와 같은 빔 폭을 선택하거나 다음의 더 낮은 빔 폭을 택한다. 알고리즘(복수 개의 명렁어)은 BS(102)가 최대 Tx 전력을 Tx 빔 폭의 함수로서 설정하는 상황으로 확장될 수 있다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 제3 빔 폭과 전력 램핑, 재전송 프로세스를 도시한다. 도 11에 도시된 제3 빔 폭과 전력 램핑, 재전송 프로세스 (재전송 기법 3)의 실시 예는 일 예일 뿐이다. 다른 실시 예는 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 사용될 수 있다.
특정한 실시 예에서, BS(102)는 MS(116)이 연속적인 임의 접속 스테이지에서 빔 폭 감소와 전력 램핑을 채용하도록 한다. 블록 1105에서, BS(102)는 빔 폭 감소 단계 ΔW와 전력 램핑 단계 ΔP를 방송한다. MS(116)은 초기 반복(예컨대 설정 i=1)을 위해 Tx 전력(P1)과 Tx 빔 폭(W1)을 초기화한다. MS(116)은 초기 임의 접속(스테이지 1)를 위해 초기 Tx 전력(P1)와 Tx 빔 폭(W1)을 선택한다. 블록 1110에서, MS(116)은 i 스테이지에서 임의 접속을 시도한다. 블록 1115에서, MS(116)은 임의 접속이 성공했는가를 결정한다. 임의 접속이 블록 1115에서 성공하면, MS(116)은 블록 1120에서 상위 계층에 임의 접속 성공을 선언한다. 임의 접속이 블록 1115에서 성공하면, MS(116)은 재전송 기법 2를 시도한다. 이러한 기법(재전송 기법 3)에서, MS(116)은 각각의 연속적인 스테이지에서 확률론적으로 Tx 전력을 증가시키고 Tx 빔 폭을 줄인다.
이후 MS(116)은 연속적인 스테이지에서 Tx 빔 폭을 ΔW만큼 줄이는데 MS에 의해 지원되는 최소 빔 폭에 도달할 때까지 계속된다. 스테이지 i+1에서 Tx 전력과 Tx 빔 폭의 계산은 수학식 11과 수학식 12에 따라 제공된다:
Figure pat00011
Figure pat00012
위와 같이, 블록 1125에서, MS(116)은 임계치의 재전송 시도가 수행되었는가를 결정한다. 임계치의 재전송 시도가 수행되지 않았다면, MS(116)은 수학식 11과 수학식 12에 따라 블록 1130에서 Tx 빔 폭을 줄이거나 Tx 전력을 증가시키고, 다음 스테이지(예컨대 블록(1110)으로 돌아오기)를 위해 임의 접속을 시도한다. 임계치의 재전송 시도가 수행되었으면, MS(116)은 블록 1035에서 상위 계층에 임의 접속 실패를 알린다.
예컨대, MS(116)은 스테이지 i의 종료 시 확률(qi)로 Tx 전력을 증가시킬 수 있다. 유사한 방식으로 MS(116)은 스테이지 i의 종료 시 확률(ri)로 빔 폭을 감소시킬 수 있다. 특정한 실시 예에서, 더 많은 숙련된 전략들이 활용된다. 예컨대, 특정한 전략은 Tx 전력 감소와 Tx 빔 폭 증가를 포함한다. BS(102)는 MS가 사용하는 Wmin과 Pmax의 값을 설정한다. BS(102)는 MS에 의해 사용될 qi 와 ri의 값을 설정한다. MS는 기법 3에 제공된 알고리즘에 의해 계산되는(즉 복수 개의 명령어들에 의해 계산되는) 빔 폭을 지원하지 않을 수 있다. 이 경우, MS(116)은 앞의 실시 예에 설명된 바와 같은 빔 폭을 선택하거나 다음의 더 낮은 빔 폭을 택한다. 알고리즘(즉 복수 개의 명령어)은 BS(102)가 최대 Tx 전력을 Tx 빔 폭의 함수로서 구성하는 상황으로 확장될 수 있다.
특정한 실시 예에서, BS(102)는 충분한 커버리지를 보장하기 위해 전송 전력 및 전송 빔 폭의 일부 조합을 제한한다. 일 접근방식에서, MS(116)은 상기의 기술(예컨대 상기의 실시 예) 중 어느 하나에 기반한 초기 Tx 빔 폭과 Tx 전력을 결정한다. BS(102)는, 표 5에 도시된 바와 같이 MS(116)이 초기 Tx 빔 폭과 제안된 Tx 빔 폭 사이의 차의 함수로서 넓은 Tx 빔 폭을 사용하기 위해서 적용할 필요가 있는 초기 Tx 전력을 초과하는 최소의 전력 오프셋을 설정한다:
최소 전력 오프셋 규정의 예
ΔW = W - Winit MINIMUM_POWER_OFFSET
0 ＜ ΔW ≤ W1 MPO1
W1 ＜ ΔW ≤ W2 MPO2
ㆍ
ㆍ
ㆍ		 ㆍ
ㆍ
ㆍ
WK -1 ≤ΔW MPOk
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 제1, 제2 및 제3 재전송 기법을 도시한다. 도 12에 도시된 재전송 기법(1200)의 실시 예는 일 예일 뿐이다. 다른 실시 예는 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 사용될 수 있다.
앞에서 논의된 3개의 재전송 기법의 그래픽 도면은 도 12에 도시되어 있다. 도 12에서, Tx 전력와 Tx 빔 폭의 일부 조합은 본 발명에 설명된 조건을 만족시키지 못하는 쌍과 관련하여 유효하지 않은 것으로 표시되어 있다. 예컨대, 유효하지 않은 영역(1205)은 성공적인 임의 접속을 달성하기에 Tx 전력이 너무 낮고 TX 빔 폭이 너무 넓은 경우의 Tx 전력와 Tx 빔 폭 조합을 식별한다.
재전송 기법-1 (1210)에서, 임의 접속이 성공하지 않으면, MS(116)는 연속적인 반복(iteration)으로 그의 Tx 전력(1212)를 ΔP만큼 제1 부스팅하여 재전송을 시도하는데, 임의 접속이 달성되거나 임계 레벨 Pmax에 도달할 때까지 그러하다. 임계 Tx 전력 레벨은 최대 전력 레벨이거나 어떤 소정의 전력 레벨 또는 특정화된 전력 레벨일 수 있다. 이후에, 임의 접속이 여전히 달성되지 않으면, MS(116)은 연속적인 반복으로 Tx 빔 폭(1214)을 ΔW만큼 감소시키되, 임의 접속이 달성되거나 임계 레벨 Wmin에 도달할 때까지 그러하다. 임계 Tx 빔 폭 레벨은 최소 빔 폭 레벨이거나 어떤 소정의 빔 폭 레벨 또는 특정화된 빔 폭 레벨일 수 있다.
재전송 기법-2 (1220)에서, 임의 접속이 성공하지 않으면, MS(116)은 연속적인 반복으로 그의 빔 폭 Tx 전력(1222)를 ΔW만큼 제1 감소시켜 재전송을 시도하는데, 임의 접속이 달성되거나 임계 레벨 Wmin에 도달할 때까지 계속된다. 임계 Tx 빔 폭 레벨은 최소 빔 폭 레벨이거나 어떤 소정의 빔 폭 레벨 또는 특정화된 빔 폭 레벨일 수 있다. 이후에, 임의 접속이 여전히 달성되지 않으면, MS(116)은 연속적인 반복으로 그의 Tx 빔 폭(1224)을 ΔP만큼 부스팅하되, 임의 접속이 달성되거나 임계 레벨 Pmax에 도달할 때까지 계속된다. 임계 Tx 전력 레벨은 최대 전력 레벨이거나 어떤 소정의 전력 레벨 또는 특정화된 전력 레벨일 수 있다.
재전송 기법-3(1230)에서, 임의 접속이 성공하지 않으면, MS(116)은 연속적인 반복으로 그의 Tx 전력을 부스팅하고 그의 Tx 빔 폭을 감소시켜 재전송을 시도한다. 예컨대, 제1 재전송 시도에서, MS(116)은 그의 Tx 빔 폭(1232)을 줄인다. 임의 접속이 성공하지 않으면, MS(116)은 그의 Tx 전력(1234)를 부스팅하여 임의 접속을 재시도한다. MS(116)는 연속적인 반복으로 그의 Tx 빔 폭(1232)를 ΔW 만큼 계속 감소시키고 그의 Tx 전력 레벨(1234)을 ΔP만큼 계속 부스팅하는데, 임의 접속이 달성되거나 임계 레벨(Wmin)에 도달하거나 임계 레벨(Pmax)에 도달할 때까지 계속된다.
도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 BS 최적화된 임의 접속을 도시한다. 도 13에 도시된 BS 최적화된 임의 접속(1300)의 실시 예는 일 예에 불과하다. 다른 실시 예는 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 사용될 수 있다.
특정한 실시 예에서, MS(116)이 임의 접속 과정을 성공적으로 실행한 후에, BS(102)는 MS(116)에게, 차후의 임의 접속 시도를 위해 바람직한 Rx 및 Tx 빔 형성 구성을 사용하도록 명령한다. 이러한 구성은 BS Rx 빔 형성 구성, MS Tx 빔, Tx 전력, Tx 빔 폭, Tx 공간 배향을 포함한다. 바람직한 Rx 및 Tx 빔 형성 구성(BS 최적화된 임의 접속라고도 함)은, 일단 MS(116) 및 BS(102)가 작동중인 Rx-Tx 조합을 발견하면 임의 접속 지연 감소를 제공한다. 일 예에서, 바람직한 빔 형성 구성은 사전에 성공적인 임의 접속 시도를 위해 사용되는 구성일 수 있다. 다른 예에서, 바람직한 빔 형성 구성은 MS(116)가 상향링크 데이터 전송을 포함하는 연결 상태일 때 발견되는 상이한 구성일 수 있다.
특정한 실시 예에서, BS(102)SMS PREFERRED_BFC_RA_TIME과 같은 타이머값을 포함하고, 이는 BS(102)로부터의 메시지를 수신한 이후에 BS(102)에 의해 명시된 임의 접속 구성이 유효한 시간을 가리킨다. 타이머의 값은 채널 상태 리포트와 같이 간접적인 측정을 통해서 또는 MS(116)으로부터 직접적으로 획득되는, MS(116)의 이동성에 대한 BS(102)에 의한 추정치에 의존할 수 있다. 특정한 실시 예에서, BS(102)는 PREFERRED_BFC_MAX_ATTEMPTS와 같은 최대 시도 파라미터를 포함하고, 이는 MS(116)이 바람직한 빔 형성 구성을 사용할 RACH 버스트 시도의 최대 수이다. BS(102)는 MS(116)이 각각의 미성공 임의 접속 시도 이후에 전력 램핑을 채용하도록 설정할 수 있다. MS(116)가 허용된 PREFERRED_BFC_MAX_ATTEMPTS를 다 사용하면, MS(116)는 도 7 내지 도 12에 대하여 본 명세의 앞에서 개요를 서술한 기술들에서 설명된 일반적 임의 접속 과정을 다시 재개할 수 있다.
도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 BS 최적화된 임의 접속을 위한 프로세스를 도시한다. 블록 1305에서, MS(116)는 임의 접속 과정을 시작한다. 블록 1310에서, MS(116)은 타이머값이 PREFERRED_BFC_RA_TIME과 같은 임계 시간값을 초과하였는가를 결정한다. 타이머값이 임계치를 초과하면(즉 timer > REFERRED_BFC_RA_TIME), MS(116)는 블록 1315에서 일반적인 임의 접속 과정을 이용하여 임의 접속을 수행한다. 타이머값이 임계값보다 작다면(즉, timer < PREFERRED_BFC_RA_TIME), MS(116)는 W1, P1, ΔW, ΔP 및 방향을 BS에 의해 명시된 바와 같이 설정하고, 블록 1320에서 i=1로 초기화한다. MS(116)은 블록 1325에서 다음의 가능한 버스트에서 임의 접속을 수행한다. 블록 1330에서, MS(116)는 임의 접속이 성공했는가를 결정한다. 임의 접속이 성공하면, MS(116)는 블록 1335에서 상위 계층에 임의 접속 성공을 선언한다. 임의 접속이 성공하지 않으면, 블록 1340에서, MS(116)는 i가 반복의 임계치를 초과하는가를 결정한다(즉, i < PREFERRED_BFC_MAX_ATTEMPTS) 반복의 수가 임계치보다 적으면(즉 i < PREFERRED_BFC_MAXATTEMPTS는 사실이거나 "yes"), MS(116)은 블록 1345에서 그의 전력 레벨을 조정하고 블록 1325에서 다음의 가능한 버스트에서 임의 접속을 시도한다. 반복의 수가 임계치를 초과하면(즉, i < PREFERRED_BFC_MAXATTEMPTS가 사실이 아니거나 "no"), MS(116)은 W = W1 및 P = Pi 집합을 포함하는 블록 1350에서 일반적인 임의 접속 접근을 수행하기 시작한다.
도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 MS 최적화된 임의 접속을 도시한다. 도 14에 도시된 MS 최적화된 임의 접속(1400)의 실시 예는 일 예에 불과하다. 다른 실시 예는 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 사용될 수 있다.
특정한 실시 예에서, MS(116)가 성공적으로 임의 접속 과정을 실행한 이후에, MS(116)는 차후의 임의 접속 시도를 위해 임의 접속 빔 형성 구성을 (내부적으로 메모리(360)에) 저장한다. 이러한 구성은 BS Rx 빔 형성 구성, MX Tx 빔, Tx 전력, Tx 빔 폭, Tx 공간 배향을 포함한다. 임의 접속 빔 형성 구성을 저장함으로써, MS(116)는, MS(116)와 BS(102)가 작동중인 Rx-Tx 조합을 발견하면 임의 접속 지연을 줄이도록 구성된다. 일 예에서, 바람직한 빔 형성 구성은 사전에 성공적인 임의 접속 시도를 위해 사용되는 구성일 수 있다. 다른 예에서, 바람직한 빔 형성 구성은 MS(116)가 상향링크 데이터 전송을 포함하는 연결 상태일 때 발견되는 상이한 구성일 수 있다. 다른 예에서, 바람직한 빔 형성 구성은 Tx 빔의 하향링크 측정에 기반할 수 있다.
BS(102)는 MS(116)가 최적화된 구성 파라미터 OPTIMIZED_RA_ENABLE을 통해 그의 바람직한 임의 접속을 사용하도록 설정한다. 가능하다면, BS(102)는 임계 시도 파라미터 OPTIMIZED_RA_MAX_ATTEMPTS를 포함하고, 이는 MS(116)가 바람직한 빔 형성 구성을 사용할 RACH 버스트 시도의 최대수이다. 특정한 실시 예에서, BS(102)는 MS(116)가 각각의 임의 접속 시도가 미성공한 이후에 전력 램핑을 채용하도록 설정한다. MS(116)가 허용된 OPTIMIZED_RA_MAX_ATTEMPTS를 다 사용하면, MS(116)는 도 7 내지 도 12에 대하여 본 명세서의 앞에서 개요를 서술한 기술들에서 설명된 일반적 임의 접속 과정을 재개한다.
도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 MS 최적화된 임의 접속을 위한 프로세스를 도시한다. 블록 1405에서, MS(116)는 임의 접속 과정을 시작한다. 블록 1410에서, MS(116)는 최적화된 구성 파라미터 OPTIMIZED_RA_ENABLE가 가능해졌는가를 결정한다. 최적화된 구성 파라미터 OPTIMIZED_RA_ENABLE이 가능해지지 않으면(즉 "아니오"), MS(116)는 블록 1415에서 일반적인 임의 접속 과정을 사용하여 임의 접속을 수행한다. 최적화된 구성 파라미터 OPTIMIZED_RA_ENABLE이 가능해지면(즉 "예"), MS(116)은 W1, P1, ΔW, ΔP 및 방향을 BS(120)에 명시된 바와 같이 설정하고 블록 1420에서 i = 1로 초기화한다. MS(116)는 블록 1425에서 다음의 가능한 버스트에서 임의 접속을 수행한다. 블록 1430에서, MS(116)은 임의 접속이 성공했는가를 결정한다. 임의 접속이 성공적이면, MS(116)는 블록 1435에서 상위 계층에 임의 접속 성공을 선언한다. 임의 접속이 성공적이지 않으면, 블록 1440에서 MS(116)은 i가 반복의 임계치를 초과하였는가(즉 i < OPTIMIZED_RA_MAX_ATTEMPTS)를 결정한다. 반복의 수가 임계치보다 작으면(즉 i < OPTIMIZED_RA_MAX_ATTEMPTS가 사실이거나 "예"), MS(116)는 블록 1445에서 그의 전력 레벨을 조정하고 블록 1425에서 다음의 가능한 버스트로 임의 접속을 시도한다. 반복의 수가 임계치를 초과하면(즉 i < OPTIMIZED_RA_MAX_ATTEMPTS가 사실이 아니거나 "아니오"), MS(116)는 W = W1 및 P = Pi 집합과 함께 블록 1450에서 일반적인 임의 접속을 수행하기 시작한다.
특정한 실시 예에서, BS(102)는 하향링크 방송 채널(예컨대 고유 채널(SCH) 및 방송 채널(BCH) 및/또는 참조 신호를 다중 Tx 빔을 이용하여 전송한다. MS(116)는 이러한 Tx 빔의 신호 품질(예컨대 수신된 신호 강도 도는 신호대 잡음비)을 측정하고 수용할 수 있는 품질을 가진 하나 이상의 Tx 빔/방향을 식별한다. 이후, MS(116)은 그의 임의 접속 메시지를 우선적으로 이러한 방향으로 전송하려 시도한다. 특정한 실시 예에서, 이러한 일은 (별도로 안테나 어레이가 Tx 및 Rx 목적을 위해 사용된다면) Tx 및 Rx 안테나 어레이의 상대적 위치에 따르는 고정적 각도 오프셋을 부가하는 것을 포함한다. 예컨대, RACH 기회에서, MS(116)은 다른 방향을 선택하기 전에 우선 이 방향을 고를 수 있다. 다른 예에서, MS(116)는 이러한 빔을 선택할 확률이 더 높다.
특정한 실시 예에서, MS(116)는 MS(116)이 다중 임의 접속 메시지들을 동시에 전송하게 할 수 있는 다중 디지털 체인에 접근한다. 이러한 접근은 다중 공간 방향으로 실행함으로써 지연을 줄이기 위해 사용될 수 있다. MS(116)은 동시 전송을 위해 선택된 방향이 자체 간섭을 충분히 별도로 방지하도록 보장한다. 이러한 접근의 단점은 다중 전송으로 인하여 야기되는 간섭 증가와, 배치에 있어서 단일 디지털 체인만을 가지는 MS를 위해 공평하지 않은 결과를 초래한다는 것이다. 이러한 효과를 경감시키기 위해, 특정한 실시 예에서, BS(102)는 MS(116)이 그의 Tx 전력을 사용중인 디지털 체인의 수의 함수로서 POWER_RED_OFFSET(dB)값만큼 줄이는 것을 요구한다. 표 6에 예시가 제공되어 있다.
POWER_RED_OFFSET을 결정하기 위해 MS에 의해 사용되는 표의 예시
동시적인 RACH 시도의 수 POWER_RED_OFFSET
2 PR2
3 PR3
ㆍ
ㆍ
ㆍ		 ㆍ
ㆍ
ㆍ
N PRN
특정한 실시 예에서, BS(102)는 MS(116)가 약간의 RACH 기회를 사용하도록 설정한다. 예컨대, MS(116)가 N개의 디지털 채인을 포함하면, BS(102)는 MS(116)이 모든 MULTI_CYCLEth RACH 기회를 사용하기만 하는 것을 제한할 수 있다. 예시는 표 7에 제공되어 있다.
MULT_CYCLE을 결정하기 위해 MS에 의해 사용되는 표의 예
동시적인 RACH 시도의 수 MULTI_CYCLE
2 2
3 2
ㆍ
ㆍ
ㆍ		 ㆍ
ㆍ
ㆍ
N k
특정한 실시 예에서, BS(102)는 각각의 알려진(advertised) Rx 빔 형성 구성을 위해 임의 접속 파라미터들(예컨대 RECEIVED_TARGET_POWER, 경로 손실 함수로서 빔 폭을 결정하기 위한 표의 지수, 명목상의 빔 폭과 실제 빔 폭의 함수로서 전력 오프셋을 결정하기 위한 표의 지수, 백오프 파라미터, 스테이지 구성, Pmax, Wmin, ri, qi, PREFERRED_BFC_RA_TIME, PREFERRED_BFC_MAX_ATTEMPTS, POWER_RED_OFFSET 및 MULTI_CYCLE)로 이루어진 상이한 집합을 명시한다.
비록 본 발명은 예시적 실시 예를 들어 설명되긴 하였으나, 당업자에게는 다양한 변경 및 수정이 제안될 수 있다. 이는 본 발명은 첨부된 청구항의 범위 내에 있는 한 이러한 변경 및 수정을 포괄하는 것을 의미한다.

Claims (21)

  1. 적어도 하나의 기지국과 통신하도록 구성된 복수 개의 안테나; 및
    상기 복수 개의 안테나와 결합되고, 임의 접속 채널(RACH) 버스트 중에 임의 접속을 수행하도록 구성된 프로세싱 회로를 포함하며,
    상기 프로세싱 회로는:
    초기 전송 전력 레벨 및 초기 전송 빔 폭 중 적어도 하나를 포함하는 임의 접속 신호를 전송하는 것, 및
    임의 접속 시도 실패에 응답하여, 전송(Tx) 전력 레벨 및 Tx 빔 폭 중 적어도 하나를 변경하여 상기 임의 접속 신호를 재전송하는 것
    중에 적어도 하나를 실행하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 이동국.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 이동국은 상기 적어도 하나의 기지국으로부터의 구성(configuration)을 수신하도록 구성되며, 상기 구성은
    경로 손실로부터 초기 Tx 빔 폭(W1), 초기 Tx 전력 레벨(P1), 재전송을 위한 Tx 빔 폭, 재전송을 위한 Tx 전력 레벨, 재전송을 위한 조정된 Tx 빔 폭(ΔW), 및 재전송을 위한 조정된 Tx 전력 레벨(ΔP) 중 적어도 하나로의 매핑(여기서 상기 경로는 상기 이동국과 상기 기지국 사이에 위치하며 상기 경로 손실은 상기 이동국에 의해 측정 및 추정될 수 있음);
    상기 이동국이 지원할 수 있는 빔 폭 집합으로부터 초기 Tx 전력 레벨(P1), 재전송을 위한 Tx 전력 레벨, 및 재전송을 위한 조정된 Tx 전력 레벨(ΔP) 중 적어도 하나로의 매핑;
    초기 Tx 빔 폭(W1);
    초기 Tx 전력 레벨(P1);
    재전송을 위한 Tx 빔 폭;
    재전송을 위한 Tx 전력 레벨;
    재전송을 위한 조정된 Tx 빔 폭(ΔW); 및
    재전송을 위한 조정된 Tx 전력 레벨(ΔP) 중에 적어도 하나를 포함할 수 있는 것을 특징으로 하는 이동국.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 프로세싱 회로는:
    상기 이동국과 상기 기지국 사이에 위치한 경로의 경로 손실로서 상기 이동국에 의해 측정 및 추정될 수 있는 경로 손실; 및
    상기 이동국이 지원할 수 있는 빔 폭 집합
    중 적어도 하나의 함수로서 적어도 초기 Tx 빔 폭(W1) 및 초기 Tx 전력 레벨(P1)을 설정하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 이동국.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 프로세싱 회로는:
    연속적인 반복으로 상기 Tx 빔 폭을 ΔW만큼 감소시키되, 상기 임의 접속이 성공하거나 최소의 Tx 빔 폭(Wmin)이 달성될 때까지 감소시키는 것; 및
    상기 최소의 Tx 빔 폭 달성에 대응하여, 상기 프로세싱 회로가 연속적인 반복으로 상기 Tx 전력 레벨을 ΔP만큼 부스팅하되, 상기 임의 접속이 성공하거나 최대의 Tx 전력 레빌(Pmax)이 달성될 때까지 부스팅하도록 구성되는 것
    중에 적어도 어느 하나를 하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 이동국.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 프로세싱 회로는:
    상기 임의 접속이 성공하거나 최대 Tx 전력 레벨(Pmax)이 달성될 때까지 연속적인 반복으로 상기 Tx 전력 레벨을 ΔP만큼 부스팅하는 것; 및
    상기 최대 Tx 전력 레벨 달성에 대응하여, 상기 프로세싱 회로가 연속적인 반복으로 상기 Tx 빔 폭을 ΔW만큼 감소시키되, 상기 임의 접속이 성공하거나 상기 최소 Tx 빔 폭(Wmin)이 달성될 때까지 감소시키도록 구성되는 것
    중에 적어도 어느 하나를 하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 이동국.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 프로세싱 회로는 :
    상기 임의 접속이 성공하는 것, 또는 상기 최소 Tx 빔 폭(Wmin) 및 최대 Tx 전력 레벨(Pmax)이 달성되는 것 중에 적어도 하나가 달성될 때까지 연속적인 반복으로 상기 Tx 빔 폭을 ΔW만큼 줄이는 것과 상기 Tx 파워 레벨을 ΔP만큼 부스팅하기를 교번적으로 하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 이동국.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 프로세싱 회로는 소정 임의 접속 구성을 활용하도록 구성되고, 상기 소정 임의 접속 구성은:
    적어도 하나의 기지국에 의해 결정되는 초기 Tx 빔 폭(W1), 초기 Tx 파워 레벨(P1), 명시된 ΔW, 명시된 ΔP 및 방향;
    상기 프로세싱 회로에 의해 결정되는 초기 Tx 빔 폭(W1), 초기 Tx 파워 레벨(P1), 명시된 ΔW, 명시된 ΔP 및 방향; 및
    상향링크 데이터 전송을 포함하는 연결 상태일 때 발견되는 구성에 기반한 초기 Tx 빔 폭(W1), 초기 Tx 파워 레벨(P1), 명시된 ΔW, 명시된 ΔP 및 방향을 위한 값
    중에 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동국.
  8. 임의 접속을 수행하기 위한 방법에 있어서,
    이동국에 의해 임의 접속 채널 (RACH) 버스트 중에 적어도 하나의 기지국의 임의 접속을 시도하는 단계;
    초기 전송 파워 레벨과 초기 전송 빔 폭 중 적어도 하나를 포함하는 임의 접속 신호 전송하는 단계 및 와 임의 접속 시도 실패에 대응하여 전송(Tx) 전력 레벨 및 Tx 빔 폭 중에 적어도 하나를 변경하여 상기 임의 접속 신호를 재전송하는 단계
    중 적어도 하나의 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 기지국으로부터의 구성을 수신하는 단계를 더 포함하며, 상기 구성은
    경로 손실로부터 초기 Tx 빔 폭(W1), 초기 Tx 파워 레벨(P1), 재전송을 위한 Tx 빔 폭, 재전송을 위한 Tx 파워 레벨, 재전송을 위한 조정된 Tx 빔 폭(ΔW), 및 재전송을 위한 조정된 Tx 파워 레벨(ΔP) 중 적어도 하나로의 매핑(이때 상기 경로는 상기 이동국과 상기 기지국 사이에 위치하며 상기 경로 손실은 상기 이동국에 의해 측정 및 추정될 수 있음);
    상기 이동국이 지원할 수 있는 빔 폭 집합으로부터 초기 Tx 파워 레벨(P1), 재전송을 위한 Tx 파워 레벨, 및 재전송을 위한 조정된 Tx 파워 레벨(ΔP) 중 적어도 하나로의 매핑;
    초기 Tx 빔 폭(W1);
    초기 Tx 파워 레벨(P1);
    재전송을 위한 Tx 빔 폭;
    재전송을 위한 Tx 파워 레벨;
    재전송을 위한 조정된 Tx 빔 폭(ΔW); 및
    재전송을 위한 조정된 Tx 파워 레벨(ΔP) 중에 적어도 하나를 포함할 수 있는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 이동국과 기지국 사이에 위치한 경로의 경로 손실로서 상기 이동국에 의해 측정 및 추정될 수 있는 경로 손실; 및 상기 이동국이 지원할 수 있는 빔 폭 집합 중에 적어도 하나의 함수로서, 적어도 초기 Tx 빔 폭(W1), 초기 Tx 파워 레벨(P1)을 설정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제 8항에 있어서,
    상기 변경 단계는:
    연속적인 반복으로 상기 Tx 빔 폭을 ΔW만큼 감소시키되, 상기 임의 접속이 성공하거나 최소의 Tx 빔 폭(Wmin)이 달성될 때까지 감소시키는 단계; 및
    상기 최소 Tx 빔 폭 달성에 대응하여, 연속적인 반복으로 상기 Tx 파워 레벨을 ΔP만큼 부스팅하되, 상기 임의 접속이 성공하거나 최대의 Tx 파워 레벨(Pmax)가 달성될 때까지 부스팅하는 단계
    중에 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제 8항에 있어서,
    상기 변경 단계는:
    상기 Tx 파워 레벨을 ΔP만큼 연속적인 반복으로 부스팅하되, 상기 임의 접속이 성공하거나 최대의 Tx 파워 레벨(Pmax)이 달성될 때까지 부스팅하는 단계; 및
    상기 최대 Tx 파워 레벨 달성에 대응하여, 상기 Tx 빔 폭을 ΔW만큼 연속적인 반복으로 감소시키되, 상기 임의 접속이 성공하거나 최소의 Tx 빔 폭(Wmin)이 달성될 때까지 감소시키는 단계
    중에 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제 8항에 있어서,
    상기 변경 단계는:
    상기 임의 접속이 성공하거나,
    상기 최소 Tx 빔 폭(Wmin) 및 최대 Tx 파워 레벨(Pmax)이 달성되는 것 중에 적어도 하나가 이루어질 때까지 연속적인 반복으로 상기 Tx 빔 폭을 ΔW만큼 감소시키기와 상기 Tx 파워 레벨을 ΔP만큼 부스팅하기를 교번적으로 수행하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제 8항에 있어서,
    바람직한 임의 접속 구성을 활용하는 단계를 더 포함하고, 상기 바람직한 임의 접속 구성은:
    적어도 하나의 기지국에 의해 결정되는 초기 Tx 빔 폭(W1), 초기 Tx 파워 레벨(P1), 명시된 ΔW, 명시된 ΔP 및 방향;
    상기 이동국에 의해 결정되는 초기 Tx 빔 폭(W1), 초기 Tx 파워 레벨(P1), 명시된 ΔW, 명시된 ΔP 및 방향; 및
    상향링크 데이터 전송을 포함하는 연결 상태일 때 발견되는 구성에 기반한 초기 Tx 빔 폭(W1), 초기 Tx 파워 레벨(P1), 명시된 ΔW, 명시된 ΔP 및 방향을 위한 값
    중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 적어도 하나의 이동국과 통신하도록 구성되는 복수 개의 안테나;
    상기 복수 개의 안테나와 결합되며, 상기 적어도 하나의 이동국이 임의 접속 채널 (RACH) 버스트 중에 임의 접속을 수행할 수 있도록 구성되는 프로세싱 회로를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 이동국은:
    초기 전송 파워 레벨 및 초기 전송 빔 폭 중에 적어도 하나를 포함하는 임의 접속 신호를 전송하는 것; 및
    상기 임의 접속 시도 실패에 대응하여, 전송 (Tx) 파워 레벨과 Tx 빔 폭 중에 하나를 변경하여 상기 임의 접속 신호를 재전송하는 것
    중에 적어도 하나를 실행하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 기지국.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 프로세싱 회로는 상기 적어도 하나의 이동국으로 구성을 전송하도록 구성되며, 상기 구성은
    경로 손실로부터 초기 Tx 빔 폭(W1), 초기 Tx 파워 레벨(P1), 재전송을 위한 Tx 빔 폭, 재전송을 위한 Tx 파워 레벨, 재전송을 위한 조정된 Tx 빔 폭(ΔW), 및 재전송을 위한 조정된 Tx 파워 레벨(ΔP) 중 적어도 하나로의 매핑(여기서, 이때 상기 경로는 상기 이동국과 상기 기지국 사이에 위치하며 상기 경로 손실은 상기 이동국에 의해 측정 및 추정될 수 있음);
    상기 이동국이 지원할 수 있는 빔 폭 집합으로부터 초기 Tx 파워 레벨(P1), 재전송을 위한 Tx 파워 레벨, 및 재전송을 위한 조정된 Tx 파워 레벨(ΔP) 중 적어도 하나로의 매핑;
    초기 Tx 빔 폭(W1);
    초기 Tx 파워 레벨(P1);
    재전송을 위한 Tx 빔 폭;
    재전송을 위한 Tx 파워 레벨;
    재전송을 위한 조정된 Tx 빔 폭(ΔW); 및
    재전송을 위한 조정된 Tx 파워 레벨(ΔP) 중에 적어도 하나를 포함할 수 있는 것을 특징으로 하는 기지국.
  17. 제 15항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 이동국은 적어도 초기 Tx 빔 폭(W1), 초기 Tx 파워 레벨(P1)을 설정하도록 구성되고,
    상기 이동국과 기지국 사이에 위치한 경로의 경로 손실로서 상기 이동국에 의해 측정 및 추정될 수 있는 경로 손실; 및
    상기 이동국이 지원할 수 있는 빔 폭 집합 중에 적어도 하나의 함수일 수 있는 것을 특징으로 하는 기지국.
  18. 제 15항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 이동국은:
    연속적인 반복으로 상기 Tx 빔 폭을 ΔW만큼 감소시키되, 상기 임의 접속이 성공하거나 최소의 Tx 빔 폭(Wmin)이 달성될 때까지 감소시키는 것; 및
    상기 최소 Tx 빔 폭 달성에 대응하여, 상기 적어도 하나의 이동국은 연속적인 반복으로 상기 Tx 파워 레벨을 ΔP만큼 부스팅하되, 상기 임의 접속이 성공하거나 최대의 Tx 파워 레벨(Pmax)가 달성될 때까지 부스팅하도록 구성되는 것
    중에 적어도 하나를 실행하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 기지국.
  19. 제 15항에 있어서,
    Tx 파워 레벨을 연속적인 반복으로 Δp만큼 부스팅하되, 상기 임의 접속이 성공하거나 최대 Tx 파워 레벨(Pmax)이 달성될 때까지 부스팅하는 것; 및
    상기 최대 Tx 파워 레벨에 대응하여, 상기 이동국은 연속적인 반복으로 ΔW만큼 Tx 빔 폭을 감소시키되, 상기 임의 접속이 성공하거나 최소 Tx 빔 폭(Wmin)이 달성될 때까지 감소시키도록 구성되는 것
    중에 적어도 하나를 하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 기지국.
  20. 제 15항에 있어서,
    상기 이동국은 연속적인 반복으로 상기 Tx 빔 폭을 ΔW만큼 감소시키기와 상기 Tx 파워 레벨을 ΔP만큼 부스팅 하기를 교번적으로 하도록 구성되며,
    상기 임의 접속이 성공; 또는
    상기 최대 Tx 빔 폭(Wmin) 및 상기 최대 Tx 파워 레벨(Pmax)가 달성되는 것
    중에 적어도 하나가 이루어질 때까지 실행하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 기지국.
  21. 제 15항에 있어서,
    상기 프로세싱 회로는 상기 이동국이 바람직한 임의 접속 구성을 활용하는 것을 야기하도록 구성되고, 상기 바람직한 임의 접속 구성은:
    상기 적어도 하나의 기지국에 의해 결정되는 초기 Tx 빔 폭(W1), 초기 Tx 전력 레벨(P1), 명시된 ΔW, 명시된 ΔP 및 방향;
    상기 프로세싱 회로에 의해 결정되는 초기 Tx 빔 폭(W1), 초기 Tx 파워 레벨(P1), 명시된 ΔW, 명시된 ΔP 및 방향; 및
    상향링크 데이터 전송을 포함하는 연결 상태일 때 발견되는 구성에 기반한 초기 Tx 빔 폭(W1), 초기 Tx 파워 레벨(P1), 명시된 ΔW, 명시된 ΔP 및 방향을 위한 값;
    중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 기지국.
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