KR20140066484A - 빔포밍 기반 무선통신 시스템에서 송수신 빔 패턴 변경에 따른 빔 이득 보상 운용을 위한 방법 및 장치 - Google Patents

빔포밍 기반 무선통신 시스템에서 송수신 빔 패턴 변경에 따른 빔 이득 보상 운용을 위한 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

빔포밍을 사용하는 무선 통신시스템의 단말장치의 동작방법이 제공된다. 상기 방법은 다수의 하향링크 송신빔들을 이용하여 전송되는 기준신호를 수신하는 과정과 상기 수신된 기준신호의 채널품질정보를 측정하는 과정과 상기 채널품질정보를 빔포밍 이득보상정보에 따라 보상하여 유효 채널품질 정보를 생성하는 과정을 포함한다.

Description

빔포밍 기반 무선통신 시스템에서 송수신 빔 패턴 변경에 따른 빔 이득 보상 운용을 위한 방법 및 장치{APPARATUS AND METHOD FOR BEAMFORMING GAIN DIFFERENCE COMPENSATION ACCORDING TO CHANGE OF TRANSMITTING AND RECEIVING BEAM PATTERN IN BEAMFORMING BASED WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}
본 발명은 아날로그 빔포밍(analog beamforming), 디지털 빔포밍(digital beamforming), 또는 이들의 조합을 통한 하이브리드 빔포밍(hybrid beamforming)에 대한 것으로, 특히, 하향링크에 대해 지향성을 가지는 한 개 이상의 빔 패턴(e.g., 빔폭, 빔이득)의 빔을 운용하는 빔포밍 기반 무선이동통신 시스템에서 다중 빔의 운용과 빔 패턴 변경에 따른 기준 신호(reference signal) 제어/데이터 채널 간의 빔이득 차이에 대한 보상을 통해 효율적인 빔포밍 운용을 수행하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
4세대까지의 무선이동 통신시스템에서는 1 GHz 이하 또는 1~3GHz 주파수 대역에서 등방성(isotropic) 또는 전방향(omnidirectional) 송수신을 기본으로 하여 제어채널 및 데이터를 송수신한다. 그리고 특정 채널 조건을 만족하는 사용자에 대하여 일부 자원을 디지털 빔포밍을 통해 할당하는 선택적인 기능을 지원하기도 한다. 셀룰라 시스템에서는 채널 특성에 따라 자연스럽게 발생하는 다중 경로 전파(multipath propagation) 특성과 복수개의 송수신 안테나를 통한 MIMO (Multiple Input Multiple Output)와 같은 송수신 다이버시티(diversity)를 적용하여 추가적인 성능 이득을 획득하는 방안에 대한 연구가 진행되었다.
이에 반해, 밀리미터파와 같은 초고주파 대역에서는 채널특성과 송수신 빔포밍 적용으로 인하여 채널의 다중경로 전파특성이 감소하여 빔포밍 이득을 얻을 수 있는 반면 송수신 다이버시티 지원에 어려움이 발생한다. 이에 따라 연구도 주로 빔포밍을 적용함에 있어 빔포밍 이득을 최대화 하여 수신 SNR(Signal-to-Noise Ratio)과 같은 성능지수(performance index)를 최적화하는 빔계수(beamforming weight coefficient) 결정에 한정되었다 기존의 기술은 MIMO를 지원하지 않으며 기본적으로 하나의 RF 경로(path)를 가지고 다수 개의 RF/안테나 소자를 통한 아날로그 어레이(analog array)를 통한 빔포밍을 기반으로 운용된다. 이때, 특정 빔패턴에 대해 여러 방향으로 스위핑(sweeping)을 수행하고 수신 측에서 가장 수신 신호가 센 한 개의 빔을 선택하여 피드백 함으로써 빔포밍 운용이 이루어진다. 이는 주로 실내에서 이동성이 없이 수 미터 이내의 근접거리에서 일반적으로 Line of Sight (LoS)를 채널경로로 가지는 환경에서 적용이 가능한 기술이다.
수십 km/h의 이동성이나 단말의 빠른 회전을 가지거나 장애물로 인한 NLoS(Non-Line-of-Sight) 경로 특성 또는 채널 페이딩(fading)에 의한 급격한 채널상황의 변경이 이루어지는 실외의 무선 통신에서는 특정 방향으로의 빔이득을 최대화 하면서 지향성(directivity)을 가지는 좁은 빔폭의 빔포밍 운용만으로는 사용자 환경에 따른 큰 성능의 열화에 따른 민감도가 증대될 수 있다. 상술한 바와 같은 빔포밍 기술을 사용하는 경우, 무선통신 시스템은 빔포밍 이득을 최대화하여 수신 신호대 잡음비(SNR: Signal to Noise Ratio)와 같은 성능 지수(performance index)를 최적화할 수 있다.
하지만, 빔포밍 기술을 사용하는 경우, 무선 통신 시스템은 다중 경로 전파 특성(multipath propagation)이 감소하여 다이버시티 이득을 얻을 수 없는 한계가 있다. 또한, 단말의 이동성이나 채널상황 및 빔에 대한 측정/선택 후 실제 할당 시까지의 지연에 따른 빔 정보 불일치 등으로 인하여 빔포밍에 대한 성능적인 민감도가 발생할 수가 있다. 즉, 빔포밍을 기반으로 동작하는 초고주파 대역 무선이동 통신시스템에서, 초고주파 대역의 채널 전파특성으로 인해 나타나는 큰 전파손실(propagation loss) 및 투과손실(penetration loss)과 작은 다중경로 전파특성 그리고 빔포밍의 적용에 따라 발생하는 강한 방향성으로 인하여 채널의 페이딩(fading)과 장애물에 대해 민감한 문제점이 있다.
이에 따라, 서로 다른 코딩 이득 (coding gain)을 가지는 데이터 채널(data channel)과 제어 채널(control channel) 간, 상향링크와 하향링크 간 (또는 송신과 수신), 또는 브로드캐스트 채널(broadcast channel)과 유니캐스트 채널(unicast channel)에 대하여 서로 다른 빔폭과 빔이득을 가지는 한 개 이상의 빔패턴을 채널 상황이나 적용하는 자원의 특성을 고려하여 다르게 운용을 하는 경우를 가정한 시스템을 설계하기도 한다.
그러나, 이와 같이 서로 다른 빔폭과 빔이득을 가지는 빔패턴을 운용하는 경우 각각의 빔패턴에 따라서 빔폭과 빔이득 간의 trade-off에 의하여 특정 방향으로의 빔이득의 차이가 발생하게 되는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 빔포밍 기반 무선통신 시스템에서 송수신 빔 패턴 변경에 따른 빔 이득 보상 운용을 위한 방법 및 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 서로 다른 빔폭과 빔이득을 가지는 한 개 이상의 빔 패턴으로 상/하향링크에 대한 송수신을 수행하는 빔포밍 기반 시스템에서 서로 다른 송/수신 빔 패턴의 운용에 따른 빔이득 차이를 고려한 효과적인 빔포밍 운용 방법 및 장치를 제안함에 그 목적이 있다.
본 발명의 제 1 견지에 따르면, 빔포밍을 사용하는 무선 통신시스템의 단말장치의 동작방법에 있어서, 다수의 하향링크 송신빔들을 이용하여 전송되는 기준신호를 수신하는 과정과 상기 수신된 기준신호의 채널품질정보를 측정하는 과정과 상기 채널품질정보를 빔포밍 이득보상정보에 따라 보상하여 유효 채널품질 정보를 생성하는 과정을 포함한다. 상기 채널품질 정보 또는 유효 채널품질 정보는 CINR(Carrier to Interference and Noise Ratio), RSSI(Receive Signal Strength Indicator) 등의 채널품질 정보 또는 post-processing CINR, CINR 값으로부터 추정된 지원 가능한 MCS 레벨 등의 유효 채널품질 정보 등 다양한 형태로 나타내질 수 있다.
본 발명의 제 2 견지에 따르면, 빔포밍을 사용하는 무선 통신시스템의 기지국장치의 동작방법에 있어서 다수의 하향링크 송신 빔들을 이용하여 기준신호를 전송하는 과정과 상기 기준신호의 송신에 응답하는 유효 채널품질정보를 수신하는 과정을 포함하고 상기 유효 채널품질정보는 단말에서 상기 전송된 기준신호에 대한 수신 채널품질정보를 빔포밍 이득보상정보에 따라 보상한 채널 품질 정보이다.
본 발명의 제 3 견지에 따르면, 빔포밍을 사용하는 무선 통신시스템의 단말장치에 있어서 다수의 하향링크 송신빔들을 이용하여 전송되는 기준신호를 수신하는 수신부와 상기 수신된 기준신호의 채널품질정보를 측정하고, 상기 채널품질정보를 빔포밍 이득보상정보에 따라 보상하여 유효 채널품질 정보를 생성하는 제어부를 포함한다.
본 발명의 제 4 견지에 따르면, 빔포밍을 사용하는 무선 통신시스템의 기지국장치에 있어서 다수의 하향링크 송신 빔들을 이용하여 기준신호를 전송하는 전송부와 상기 기준신호의 송신에 응답하는 유효 채널품질정보를 수신하는 수신부를 포함하고 상기 유효 채널품질정보는 단말에서 상기 전송된 기준신호에 대한 수신 채널품질정보를 빔포밍 이득보상정보에 따라 보상한 채널 품질 정보이다.
본 발명의 제 5 견지에 따르면, 빔포밍을 사용하는 무선 통신시스템의 기지국장치의 동작방법에 있어서, 다수의 하향링크 송신빔들을 이용하여 기준신호를 전송하는 과정과 상기 전송된 기준신호에 대한 채널품질정보를 수신하는 과정과 상기 채널품질정보를 빔포밍 이득보상정보에 따라 보상하여 유효 채널품질정보를 생성하는 과정을 포함한다.
본 발명의 제 6 견지에 따르면, 빔 포밍을 사용하는 무선 통신시스템의 단말장치의 동작방법에 있어서, 다수의 하향링크 송신빔들을 이용하여 전송되는 기준신호를 수신하는 과정과 상기 수신된 기준신호의 채널품질정보를 측정하는 과정과 상기 채널품질정보를 기지국으로 전송하는 과정을 포함한다.
본 발명의 제 7 견지에 따르면, 빔포밍을 사용하는 무선 통신시스템의 기지국장치에 있어서, 다수의 하향링크 송신빔들을 이용하여 기준신호를 전송하는 전송부와 상기 전송된 기준신호에 대한 채널품질정보를 수신하는 수신부와 상기 채널품질정보를 빔포밍 이득보상정보에 따라 보상하여 유효 채널품질정보를 생성하는 제어부를 포함한다.
본 발명의 제 8 견지에 따르면, 빔 포밍을 사용하는 무선 통신시스템의 단말장치에 있어서 다수의 하향링크 송신빔들을 이용하여 전송되는 기준신호를 수신하는 수신부와 상기 수신된 기준신호의 채널품질정보를 측정하는 제어부와 상기 채널품질정보를 기지국으로 전송하는 전송부를 포함한다.
본 발명은 서로 다른 빔폭과 빔이득을 가지는 한 개 이상의 빔 패턴으로 하향링크에 대한 송수신을 수행하는 빔포밍 기반 시스템에서 서로 다른 송/수신 빔 패턴의 운용에 따른 빔이득 차이를 고려한 효과적인 빔포밍 운용 방법 및 장치를 제안함으로써 송/수신 성능을 향상시키고 효과적인 빔포밍 운용이 가능한 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 빔포밍을 지원하기 위한 기지국 송신단 물리계층(PHY)의 블록다이어그램(block diagram)의 예를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 빔포밍을 지원하기 위한 단말 수신단 물리계층(PHY)의 블록다이어그램(block diagram)의 예를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 하나의 기지국 섹터 내에서 다수의 송신빔을 운용하는 기지국과 다수의 수신빔을 지원하는 단말 간 통신의 예를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 16x1 ULA(Uniform Linear Array)에 대하여 DFT(Discrete Fourier Transform) 행렬과 같은 빔계수를 바탕으로 180도 섹터를 파상수가 균일하게 16개로 나눠지도록 다수의 기본 단위 빔을 형성한 예를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 16x1 ULA에 대하여 DFT 행렬과 같은 빔계수를 바탕으로 0도 방향에 대한 기본 단위 빔을 중심으로 인접한 양쪽 2개의 단위 빔을 중첩하여 추가해 나갔을 때의 빔 패턴(pattern)의 예를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 각 섹터 별로 전송되는 신호의 프레임(frame) 구조의 한 예와 해당 프레임 구조 안에서 상/하향링크에 대한 기지국과 단말 각각의 서로 다른 송/수신 빔패턴 운용 동작의 예를 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 단말의 채널품질 측정과 빔이득 차이값 보상을 고려한 MCS(Modulation and Coding Scheme) 레벨 선정 동작의 예를 도시한 것이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 단말이 하향링크의 MCS레벨을 결정하는 경우의 단말의 동작 과정을 도시한 흐름도이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 단말이 하향링크의 MCS레벨을 결정하는 경우의 기지국의 동작 과정을 도시한 흐름도이다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 기지국이 하향링크의 MCS레벨을 결정하는 경우의 단말의 동작 과정을 도시한 제 1 흐름도이다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 기지국이 하향링크의 MCS레벨을 결정하는 경우의 기지국의 동작 과정을 도시한 제 1 흐름도이다.
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 기지국이 하향링크의 MCS레벨을 결정하는 경우의 단말의 동작 과정을 도시한 제 2 흐름도이다.
도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 기지국이 하향링크의 MCS레벨을 결정하는 경우의 기지국의 동작 과정을 도시한 제 2 흐름도이다.
도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 단말 및 기지국이 하향링크의 MCS레벨을 결정하는 경우의 단말의 동작 과정을 도시한 흐름도이다.
도 15는 본 발명의 실시 예에 따른 단말 및 기지국이 하향링크의 MCS레벨을 결정하는 경우의 기지국의 동작 과정을 도시한 흐름도이다.
도 16은 본 발명의 실시 예에 따른 기지국이 상향링크의 MCS레벨을 결정하는 경우의 단말의 동작 과정을 도시한 흐름도이다.
도 17은 본 발명의 실시 예에 따른 기지국이 상향링크의 MCS레벨을 결정하는 경우의 기지국의 동작 과정을 도시한 흐름도이다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면의 참조와 함께 상세히 설명한다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
이하, 본 발명은 빔포밍 기반 무선통신 시스템에서 송수신 빔 패턴 변경에 따른 빔 이득 보상 운용을 위한 방법 및 장치에 대해 설명할 것이다.
무선 통신 시스템은 지속적으로 증가하는 무선 데이터 트래픽 수요를 충족시키기 위해 보다 높은 데이터 전송률을 지원하기 위한 방향으로 발전하고 있다. 예를 들어, 무선통신시스템은 데이터 전송률 증가를 위해 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access), MIMO(Multiple Input Multiple Output) 등의 통신기술을 바탕으로 주파수 효율성(Spectral Efficiency)을 개선하는 방향으로 기술 개발이 진행되고 있다.
하지만, 스마트폰 및 태블릿 PC에 대한 수요 증가와 이를 바탕으로 다량의 트래픽을 요구하는 응용프로그램의 폭발적 증가로 인해 데이터 트래픽에 대한 요구가 더욱 가속화되면서, 주파수 효율성 개선 기술만으로는 폭증하는 무선 데이터 트래픽 수요를 만족시키기 어려운 문제가 발생한다. 상술한 문제점을 극복하기 위한 방법으로 초고주파 대역을 사용하는 무선통신시스템에 대한 관심이 급증하고 있다.
초고주파 대역을 통해 무선 통신을 지원하는 경우, 초고주파 대역의 주파수 특성상 경로손실, 반사손실 등의 전파손실이 증가하는 문제점이 있다. 이로 인해, 초고주파 대역을 사용하는 무선통신시스템은 전파 손실에 의해 전파의 도달거리가 짧아져 서비스 영역(coverage)이 감소하는 문제가 발생한다.
이에 따라, 초고주파 대역을 사용하는 무선통신시스템은 빔포밍 기술을 이용하여 전파의 경로손실을 완화하여 전파의 전달 거리를 증가시킴으로써, 서비스 영역을 증대시킬 수 있다.
빔포밍 시스템에서, 송신 빔포밍 은 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 안테나는 어레이 엘레먼트(array element)라고 한다.
이러한 안테나 어레이는 선형 어레이(linear array), 평면 어레이(planar array)를 포함하는 다양한 형태가 될 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 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 차단할 수 있다.
고 주파수 대역 무선 통신시스템은 고 주파수 대역에서의 높은 전파 경로 손실을 완화하기 위하여 빔포밍 기술을 사용하며, 더욱이 데이터와 제어신호 간 불균형을 줄이기 위해 모든 경우에 대하여 빔포밍을 적용할 필요가 있다. 이와 같은 빔포밍 기술을 사용하기 위한 기술로는 Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) 802.11ad에서 적용된 Sector Level Sweep (SLS) 방식과 Beam Refinement Protocol (BRP) 방식이 고려되고 있다.
IEEE 802.11ad 규격은 Wireless LAN (WLAN) 기반의 기술로서 60GHz의 초고주파 대역에서 반경 10~20 미터 내의 매우 작은 서비스 영역을 제공한다. 이 때, 초고주파 대역에서 발생되는 전파 전달 특성 문제를 해결하기 위해 빔포밍 기술을 사용한다.
IEEE 802.11ad 규격에서 정의된 SLS 방식은 빔포밍을 수행하려는 단말이 여러 방향으로 동일한 섹터 프레임을 반복하여 송출하고, 상대 단말은 Quasi-omni 안테나로 각각의 섹터 프레임을 수신한 후, 가장 감도가 좋은 방향에 대하여 피드백을 수행한다. 이 과정을 통해서 해당 단말은 상대 단말에서의 가장 감도가 좋은 방향에 대한 정보를 획득하여 빔포밍을 수행할 수 있다.
IEEE 802.11ad 규격에서 정의된 BRP 방식은 SLS를 수행한 후 송수신 빔포밍 이득을 향상시키기 위해 두 단말 사이의 송수신 빔 방향을 더욱 세밀하게 미세 조정하는 기술이다. 일반적으로 두 단말이 SLS을 통해 최적의 송신빔을 검색한 후, 송신 빔과 가장 잘 맞는 수신 빔을 찾기 위해 BRP를 이용한다. 또한, 반복 과정을 통해 송수신 빔 방향 조합을 미세 조정한다.
본 발명의 하이브리드 빔포밍 시스템에서 빔포밍 이득 차이 보상에 대해 설명하면 하기와 같다.
먼저, 선택된 MIMO/Beamforming(BF) 모드(단일빔 또는 다중빔 사용여부, 전송빔의 개수, 지원되는 빔 패턴 및 빔포밍 이득, 또는 MIMO 전송모드(예로, MIMO-Beamforming, MIMO-Spatial Multiplexing, MIMO-Space Time Coding 등))에 따라, 사용되는 파일롯(pilot) 부반송파(subcarrier)의 파워 부스팅(boosting)/ 디부스팅(deboosting) 레벨은 서로 다른 빔포밍 패턴의 어레이 빔포밍 차이로 인해서 기존에 사용되던 기준 전력 레벨(예를 들어, 프리앰블(preamble)/미드앰블(midamble)/CSI-RS(Channel State Information Reference Signal)로부터 측정된)에 대해 다르다. 이는 AGC(Adaptive Gain Control) 디자인에 영향을 주고, CINR/RSSI 측정/피드백을 필요로 한다.
유효(effective) CINR 의 예측을 위해 베이스라인(baseline) MIMO/BF 모드 (또는 사용된 빔 패턴 및 빔포밍 이득)을 미리 정의한다. 이런 경우, 선택된 또는 스케줄된 하이브리드 MIMO/BF 모드에 따라 기지국은 빔포밍 이득 변화를 보상한다.
이후, 기지국은 단말에 전송 MIMO/BF 모드를 알린다. 또한 상기 기지국은 단말에 기준 신호를 전송하기 위한 특정 빔포밍 패턴을 알린다.
그러면, 기지국은 유효 CINR의 예측을 계속하기 위해 MIMO/BF(또는 사용되는 빔 패턴 및 빔포밍 이득) 모드를 단말에 알리는 것이 되고 기준 신호와 서로 다른 빔(또는 빔 쌍) 사용으로 인해 빔포밍 이득 변화를 단말은 보상이 기능하다.
대안으로, 단말은 지원 가능한 수신 MIMO/BF 모드 또는 지원 가능한 수신빔 패턴 및 빔 이득을 기지국에 알린다. 이후, 단말은 CQI 보고 또는 유효 CINR 보고 시, 특정 기지국 송신빔 패턴에 대해 사용되는 특정 단말 수신빔 패턴을 알리고 이는 서로 다른 빔(또는 빔 쌍) 사용으로 인해 빔포밍 이득 변화를 해당 단말에 대하여 기지국에서 보상할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 빔포밍을 지원하기 위한 기지국 송신단 물리계층(PHY)의 블록다이어그램(block diagram)의 예를 도시한 것이다.
상기 도 1은 일반적인 빔포밍 지원 구조를 나타내기 위하여 아날로그 빔포밍(analog beamforming) 및 디지털 빔포밍(digital beamfoming)을 동시에 적용하는 하이브리드(hybrid) 구조를 예로 도시한 것이다.
상기 도 1를 참조하면, 도시된 바와 같이 송신단은 K개의 채널 부호부들(100-1 내지 100-K), MIMO 부호부(110), 선부호부(120), NT개의 RF 경로들(130-1 내지 130-NT), NT개의 안테나부들(150-1 내지 150-NT), 빔 설정부(160), 제어부(170) 및 아날로그 빔 형성부(190) 를 포함하여 구성된다.
K개의 채널 부호부들(100-1 내지 100-K) 각각은 채널부호기(channel encoder) 및 변조기(modulator)를 포함하여 구성되어, 수신단으로 전송할 신호를 부호화 및 변조하여 출력한다.
MIMO 부호부(110)는 NT개의 안테나부들(150-1 내지 150-NT)을 통해 신호를 전송하기 위해 K개의 채널 부호부들(100-1 내지 100-K)로부터 제공받은 변조 신호들을 NT개의 스트림들을 통해 전송할 신호들로 다중화하여 출력한다.
선부호부(120)는 MIMO 부호부(110)로부터 제공받은 NT개의 신호들을 디지털 빔포밍을 위한 선부호로 선부호화하여 각각의 RF 경로(130-1 내지 130-NT)로 제공한다.
NT개의 RF 경로들(130-1 내지 130-NT) 각각은 선부호부(120)로부터 제공받은 신호를 해당 안테나부(150-1 내지 150-NT)를 통해 출력하기 위해 처리한다. 이때, NT개의 RF 경로들(130-1 내지 130-NT)은 동일하게 구성된다. 이에 따라, 이하 설명에서 제 1 RF 경로(130-1)의 구성을 대표로 설명한다. 이때, 나머지 RF 경로들(130-2 내지 130-NT)은 제 1 RF 경로(130-1)의 구성과 동일하게 구성된다.
제 1 RF 경로(130-1)는 NA개 변조부들(132-11 내지 132-1NA)과 아날로그 빔 형성부(190) 및 NA개의 전력증폭기들(140-11 내지 140-1NA)을 포함하여 구성된다. 여기서, NA는 안테나부 1(150-1)을 구성하는 안테나 요소들(antenna element)의 개수를 나타낸다.
NA개 변조부들(132-11 내지 132-1NA) 각각은 선부호부(120)로부터 제공받은 신호를 통신 방식에 따라 변조하여 출력한다. 예를 들어, NA개 변조부들(132-11 내지 132-1NA) 각각은 IFFT(Inverse Fast Fourier Transform) 연산기 및 디지털 아날로그 변환기(Digital to Analog Converter)를 포함하여 구성된다. IFFT 연산기는 IFFT 연산을 통해 선부호부(120)로부터 제공받은 신호를 시간 영역의 신호로 변환한다. 디지털 아날로그 변환기는 IFFT 연산기로부터 제공받은 시간 영역의 신호를 아날로그 신호로 변환하여 출력한다. 이때, NA개의 변조부들(132-11 내지 132-1NA) 각각은 병/직렬 변환기(P/S: Parallel to Serial converter) 및 CP삽입기(Cyclic Prefix adder)를 더 포함한다.
아날로그 빔 형성부(190)는 빔 설정부(160)로부터 제공받은 송신 빔 방향을 나타내는 제어신호에 따라 NA개 변조부들(132-11 내지 132-1NA)로부터 제공받은 NA개의 송신 신호들의 송신 빔 방향을 변경하여 출력한다.
예를 들어, 아날로그 빔 형성부(190)는 다수 개의 위상 변경부들(134-11 내지 134-1NA, 136-11 내지 136-1NA) 및 결합부들(138-11 내지 138-1NA)을 포함하여 구성된다. NA개 변조부들(132-11 내지 132-1NA) 각각은 출력 신호를 NA개 신호들로 분리하여 각각의 위상 변경부들(134-11 내지 134-1NA, 136-11 내지 136-1NA)로 출력한다.
각각의 위상 변경부들(134-11 내지 134-1NA, 136-11 내지 136-1NA)은 빔 설정부(160)로부터 제공받은 송신 빔 방향을 나타내는 제어신호에 따라 NA개 변조부들(132-11 내지 132-1NA)로부터 제공받은 신호의 위상을 변경한다.
결합부들(138-11 내지 138-1NA)은 안테나 요소에 해당하는 위상 변경부들(134-11 내지 134-1NA, 136-11 내지 136-1NA)의 출력 신호를 결합하여 출력한다.
전력 증폭기들(140-11 내지 140-1NA) 각각은 결합부들(138-11 내지 138-1NA)로부터 제공받은 신호의 전력을 증폭하여 안테나부 1(150-1)을 통해 외부로 출력한다.
빔 설정부(160)는 제어부(170)의 제어에 따라 신호를 전송하는데 사용할 송신 빔 방향을 선택하고, 선택한 송신 빔 방향에 따른 제어 신호를 아날로그 빔 형성부(490)로 제공한다.
예를 들어, 빔 설정부(160)는 제어부(170)의 제어에 따라 기준 신호 또는 프리앰블/미드앰블 또는 데이터를 전송할 송신 빔 방향에 따른 제어신호를 아날로그 빔 형성부(190)로 제공한다.
다른 예를 들어, 빔 설정부(160)는 제어부(170)의 제어에 따라 단말로부터 제공받은 각 송신 빔 방향에 따른 채널 정보를 고려하여 수신단과 최적의 전송 효율을 얻을 수 있는 송신 빔 방향을 택한다.
제어부(170)는 송신 빔 방향을 선택하도록 빔 설정부(160)를 제어한다. 예를 들어, 제어부(170)는 송신단이 지원할 수 있는 각각의 송신 빔 방향을 통해 기준 신호 또는 데이터를 전송하도록 빔 설정부(160)를 제어한다. 다른 예를 들어, 제어부(170)는 수신단으로부터 제공받은 송신 빔 방향에 대한 채널 정보를 고려하여 최적의 송신 빔 방향을 선택하도록 빔 설정부(160)를 제어한다.
송신단은 수신단으로부터 수신단이 선택한 최적의 송신 빔 방향을 제공받을 수도 있다. 이 경우, 빔 설정부(160)는 수신단이 선택한 최적의 송신 빔 방향에 따른 제어신호 및 데이터를 아날로그 빔 형성부(190)로 제공한다.
상기 송신단의 제어부(170)는 상대 노드(예, 서빙 기지국, 이웃 기지국 또는 단말)로 제어 메시지를 전송할 수 있다.
즉, 상기 디지털-아날로그 변환기 이후의 아날로그 빔포밍 블록의 경우 다수 개의 위상 이동기(Phase Shifter)와 전력 증폭기(PA: Power AMP), 가변 이득 증폭기(VGA: Variable Gain Amplifier)를 통하여 다수개의 안테나 성분(antenna element)에 대한 위상(phase)과 신호세기(amplitude)의 제어를 통해 특정 방향으로 전송되는 빔을 형성한다.
이때, 일반적으로 다수의 안테나 성분을 그룹화하여 안테나 어레이(antenna array)를 구성함으로써 빔포밍 이득을 증가시킨다. 반면에, 상기 디지털-아날로그 변환기 이전의 다수 IFFT를 포함하는 RF 경로 와 MIMO 부호부, 선부호부 운용을 통하여 추가적인 빔포밍 이득 확보 외에 다중 사용자 운용, 주파수 대역 선택적(frequency selective) 할당, 다중빔 형성 등의 기능을 얻기도 한다. 실제 빔포밍 구조는 이들 다수 블록들의 변경과 조합을 통하여 여러 가지 형태로 나타날 수 있다.
여기서는 이러한 하이브리드 빔포밍 구조를 바탕으로 아날로그 빔포밍을 통해 서로 다른 빔폭과 빔이득을 가지는 한 개 이상의 빔을 기준신호(reference signal)/데이터 채널(data channel)/제어 채널(control channel)에 따라서, 또는 단말의 이동성 및 채널특성을 고려하여, 또는 상향링크(uplink)/하향링크(downlink)나 송신(transmit)/수신(receive)에 따라서 서로 다르게 운용하는 경우를 고려한다.
이에 따라서 선택된 빔은 특정 방향으로 특정 빔폭(beamwidth)과 빔이득(beamforming gain)을 가지도록 아날로그/디지털 단의 빔포밍 계수(coefficient)를 조절하여 생성하게 된다. 이 때, 일반적으로 동일한 안테나 입력파워를 가지도록 설정하는 경우 빔폭을 넓게 생성함에 따라 빔의 지향 방향에 대한 최대 빔 이득이 작아지는 상관관계를 가지게 된다.
도 1의 블록도 및 상기 빔포밍 구조/동작에 대한 설명은 일부 구성요소(e.g., FFT, LNA, ADC 등)의 변경을 제외하고 빔포밍 수신단에 대해 유사하게 적용이 가능하다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 빔포밍을 지원하기 위한 단말 수신단 물리계층(PHY)의 블록다이어그램(block diagram)의 예를 도시한 것이다.
상기 도 2를 참조하면, 도시된 바와 같이 수신단은 NR개의 안테나부들(200-1 내지 200-NR), NR개의 RF 경로들(210-1 내지 210-NR), 후처리부(220), MIMO 복호부(230), T개의 채널 복호부들(240-1 내지 240-T), 채널 추정부(250), 제어부(260) 및 빔 설정부(270)를 포함하여 구성된다.
NR개의 RF 경로들(210-1 내지 210-NR) 각각은 해당 안테나부(200-1 내지 200-NR)를 통해 수신된 신호를 처리한다. 이때, NR개의 RF 경로들(210-1 내지 210-NR)은 동일하게 구성된다. 이에 따라, 이하 설명에서 제 1 RF 경로(210-1)의 구성을 대표로 설명한다. 이때, 나머지 RF 경로들(210-2 내지 210-NR)은 제 1 RF 경로(210-1)의 구성과 동일하게 구성된다.
제 1 RF 경로(210-1)는 아날로그 빔 형성부(280) 및 NB개 변조부들(218-11 내지 218-1NB)를 포함하여 구성된다. 여기서, NB는 안테나부 1(200-1)을 구성하는 안테나 요소들(antenna element)의 개수를 나타낸다.
아날로그 빔 형성부(280)는 빔 설정부(270)로부터 제공받은 송신 빔 방향에 따라 안테나부 1(200-1)을 구성하는 안테나 요소들로부터 제공받은 NB개의 수신 신호들의 방향을 변경하여 출력한다. 예를 들어, 아날로그 빔 형성부(280)는 다수 개의 위상 변경부들(212-11 내지 212-1NB, 214-11 내지 214-1NB) 및 결합부들(216-11 내지 216-1NB)을 포함하여 구성된다.
안테나부 1(200-1)을 구성하는 안테나 요소들은 수신 신호를 NB개 신호들로 분리하여 각각의 위상 변경부들(212-11 내지 212-1NB, 214-11 내지 214-1NB)로 출력한다. 각각의 위상 변경부들(212-11 내지 212-1NB, 214-11 내지 214-1NB)은 빔 설정부(270)로부터 제공받은 수신 빔 방향에 따라 안테나부 1(200-1)을 구성하는 안테나 요소들로부터 제공받은 신호의 위상을 변경한다. 결합부들(216-11 내지 216-1NB)은 안테나 요소에 해당하는 위상 변경부들(214-11 내지 212-1NB, 214-11 내지 214-1NB)의 출력 신호를 결합하여 출력한다.
NB개 복조부들(218-11 내지 218-1NB) 각각은 결합부들(216-11 내지 216-1NB)로부터 제공받은 수신 신호를 통신 방식에 따라 복조하여 출력한다. 예를 들어, NB개 복조부들(218-11 내지 218-1NB ) 각각은 아날로그-디지털 변환기(Analog to Digital Convertor) 및 FFT(Fast Fourier Transform) 연산기를 포함하여 구성된다. 아날로그-디지털 변환기는 결합부들(216-11 내지 216-1NB)로부터 제공받은 수신 신호를 디지털 신호로 변환한다. FFT 연산기는 FFT 연산을 통해 아날로그-디지털 변환기로부터 제공받은 신호를 주파수 영역의 신호로 변환한다.
후처리부(220)는 NR개의 RF 경로들(210-1 내지 210-NR)로부터 제공받은 신호를 송신단의 선부호 방식에 따라 후복호화(post decoding)하여 MIMO 복호부(230)로 제공한다.
MIMO 복호부(230)는 후처리부(220)로부터 제공받은 NR개의 수신 신호들을 T개의 채널 복호부들(240-1 내지 240-T)에서 복호할 수 있도록 T개의 신호들로 다중화하여 출력한다.
T개의 채널 복호부들(240-1 내지 240-T) 각각은 복조기(demodulator) 및 채널복호기(channel decoder)를 포함하여 구성되어, 송신단으로 제공받은 신호를 복조 및 복호화한다.
채널 추정부(250)는 송신단에서 각각의 송신 빔 방향을 통해 전송하는 기준 신호를 통해 채널 정보를 추정한다. 이때, 채널 추정부(250)는 스캔 이벤트가 발생하는 경우, 각각의 송신 빔 방향에 대한 채널 정보를 추정한다. 여기서, 채널 정보는 신호대 잡음비(SNR), CINR(Carrier power Interference and Noise power Ratio) 및 RSSI(Receive Signal Strength Indicator) 중 적어도 하나를 포함한다.
제어부(260)는 채널 추정부(250)에서 추정한 각각의 송신 빔 방향에 대한 채널 정보를 송신단으로 전송한다. 예를 들어, 제어부(260)는 채널 상태가 좋은 송신 빔 방향들에 대한 채널 정보를 송신단으로 전송한다.
다른 예를 들어, 수신단이 수신 빔포밍을 지원하는 경우, 제어부(260)는 수신 빔 방향별로 채널 상태가 기준 값 이상인 송신 빔 방향들에 대한 채널 정보를 송신단으로 전송할 수 있다.
또한, 제어부(260)는 채널 추정부(250)에서 추정한 각 송신 빔 방향에 따른 채널 정보를 고려하여 송신단과 최적의 전송 효율을 얻을 수 있는 송신 빔 방향을 선택할 수도 있다.
예를 들어, 제어부(260)는 채널 추정부(250)에서 추정한 각 송신 빔 방향 따른 채널 정보를 고려하여 송신단과 최적의 전송 효율을 얻을 수 있는 송신 빔 방향을 선택한다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 하나의 기지국 섹터 내에서 다수의 송신빔을 운용하는 기지국과 다수의 수신빔을 지원하는 단말 간 통신의 예를 도시한 도면이다.
상기 도 3을 참조하면, 기지국(310)은 다수의 빔포밍 신호를 동시에 또는 연속적으로 스위핑(sweeping)하여 전송한다.
단말(320)은 구현에 따라서 수신 빔포밍을 지원하지 않으면서 전방향으로 수신을 하거나 (omnidirectional), 수신 빔포밍을 지원하되 수신기 구조의 제약으로 특정 빔포밍 패턴(pattern)을 한 번에 한 가지만 지원하여 수신하거나, 수신 빔포밍을 지원하면서 다수의 빔포밍 패턴을 서로 다른 방향으로 동시에 수신 가능하다.
수신 빔포밍을 지원하지 않는 단말은 기지국의 송신 빔 별로 레퍼런스 신호(reference signal)에 대한 채널품질을 측정하고 이를 보고하여 기지국의 다수 송신빔 중 해당 단말에 최적의 빔을 선택 한다.
수신 빔포밍을 지원하는 단말은 단말의 수신빔 패턴 별로 기지국의 다수 송신빔에 대한 채널품질을 측정하고 기지국 송신빔과 단말의 수신빔 조합별로 전체 혹은 상위 몇 개의 결과를 기지국에 보고하여 이를 바탕으로 기지국이 적절한 송신빔을 단말에 할당하게 한다.
이 때, 단말에서 동시에 기지국의 여러 개 송신빔 수신이 가능하거나 여러 개의 기지국 송신빔과 단말 수신빔 조합을 지원 가능한 경우 기지국에서 반복전송 또는 동시 전송을 통한 다이버시티 전송을 고려한 빔 선택을 수행할 수 있다.
본 발명은 상기 도 1에 대한 설명과 같이 하이브리드 빔포밍 구조를 바탕으로 아날로그 빔포밍을 통해 서로 다른 빔폭과 빔이득을 가지는 한 개 이상의 빔을 기준 신호(reference signal)/데이터 채널(data channel)/제어 채널(control channel)에 따라, 또는 단말의 이동성 및 채널특성을 고려하여, 또는 상향링크(uplink)/하향링크(downlink)나 송신(transmit)/수신(receive)에 따라서 서로 다르게 운용하는 경우를 고려한다.
도 3에서는 해당 단말에 대하여 데이터 송수신을 위한 MCS (Modulation and Coding Scheme) 레벨 설정을 포함한 링크 적응(link adaptation) 운용을 위한 기준 신호에 대해서는 좁은(narrow) 빔폭을 가지는 빔을 통하여 스위핑하여 기지국에서 전송을 하고, 해당 단말에 대한 실제 데이터의 송/수신은 기지국에서 넓은 빔폭을 가지는 빔을 통하여 송신 또는 수신한다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 16x1 ULA에 대하여 DFT 행렬과 같은 빔계수를 바탕으로 180도 섹터를 파상수가 균일하게 16개로 나눠지도록 다수의 기본 단위 빔을 형성한 예를 도시한 것이다.
상기 도 4를 참조하면, 각 기본 단위 빔은 특정 방향으로 동일한 최대 빔이득을 가지고, 전체 180도 섹터를 각각의 빔이 동일한 빔이득 범위 내에서 균일하게 지원하도록 형성된 것이 도시되어 있다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 16x1 ULA에 대하여 DFT 행렬과 같은 빔계수를 바탕으로 0도 방향에 대한 기본 단위 빔을 중심으로 인접한 양쪽 2개의 단위 빔을 중첩하여 추가해 나갔을 때의 빔 패턴(pattern)의 예를 도시한 도면이다.
상기 도 5를 참조하면, 선택된 빔을 중첩함에 있어서 아날로그 단에서 전체 안테나에 대한 사용전력이 동일하도록 중첩되는 빔의 수에 따라서 빔 계수에 대한 정규화(normalization)을 적용한 경우를 예로 도시한 것이다. 이러한 정규화의 영향으로 단위 빔의 중첩에 의하여 특정 방향으로의 지향성이 작아지면서 빔폭이 증대되는 효과가 나타나는 반면, 특정 방향으로의 최대 빔이득은 감소하게 된다. 따라서, 실제 운용 시 중첩되는 단위 빔의 개수 설정에 있어서 이러한 trade-off를 고려하여 수행할 수 있으며, 추가적으로 중첩된 빔의 빔이득 감소 영향을 고려한 MCS 설정 등의 링크 적응(link adaptation)이 수행될 수 있다.
각각의 신호 전송 방향에 대하여 서로 다른 빔 패턴을 운용하는 다른 방법으로 안테나 어레이(antenna array)에 대하여 특정 빔폭과 빔이득을 가지도록 선부호 또는 빔이득 계수 (beamforming weight or coefficient)를 설정하거나 부 어레이 (sub-array)를 구성하여 사용하는 안테나 엘리먼트(element) 수나 빔이득 계수를 다르게 운용하는 여러 가지 방법이 고려될 수 있다. 이러한 경우에도, 전술한 설명에서와 같이 빔폭 및 빔이득 간의 trade-off가 발생할 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 각 섹터 별로 전송되는 신호의 프레임(frame) 구조의 한 예와 해당 프레임 구조 안에서 상/하향링크에 대한 기지국과 단말 각각의 서로 다른 송/수신 빔패턴 운용 동작의 예를 도시한 것이다.
상기 도 6에서는 하향링크(downlink)에 대하여 미드앰블 또는 CSI-RS와 같은 기준 신호를 통하여 서로 다른 방향으로 상대적으로 좁은 빔폭을 가지는 기본 단위 빔에 매핑되는 파일럿(pilot) 신호를 전송하는 경우의 예를 나타낸다.
상기 도 6a를 참조하면, 기지국은 서로 다른 빔 방향에 대한 기지국 송신 (BS Tx) 빔 패턴 정보를 브로드캐스트하거나 단말로 유니캐스트한다. 상기 기지국 송신 빔 패턴 정보는 빔 폭, 빔포밍 이득 등을 포함하고 있다. 또한, 기지국은 기준 신호(CSI-RS)에 대한 기지국 송신 빔 패턴과 CQI (RSSI/CINR 또는 유효 CINR) 측정/보고시에 사용할 것이라고 추정되는 특정 기지국 송신 빔 패턴 정보를 브로드캐스트 또는 유니캐스트한다.
상기 도 6b를 참조하면, 기지국으로부터 서로 다른 방향으로 전송되는 좁은 빔폭의 각 단위 빔에 매핑되는 파일럿 신호로부터 특정 한 개의 빔 또는 한 개 이상의 중첩으로 생성되거나 그에 상응하는 넓은 빔폭으로 생성되는 빔에 대해 단말은 채널품질을 측정하고 추정을 수행한다.
이러한 측정을 바탕으로 단말은 하향링크에 대한 CINR(Carrier-to-Interference and Noise Ratio) 또는 RSSI(Receive Signal Strength Indicator)와 같은 채널품질 메트릭(metric)에 대한 순시 또는 시간적인 평균값(average)/분산(variance)/표준편차(standard deviation)를 측정하여 업데이트 하고 예측(prediction)할 수 있다.
단말은 이러한 측정/추정을 통하여 획득한 정보를 바탕으로 자신에게 데이터 송수신 시 지원 가능한 적절한 MCS 레벨을 선택하여 기지국에 유효 CINR (또는 MCS 레벨) 값으로 보고 한다.
상기 단말은 기지국으로부터 수신한 빔 이득의 차이 정보를 이용하여 채널품질(e.g., CINR, RSSI) 측정을 위해 사용한 기준 신호에 대한 빔이득 정보와 실제 기지국에서 데이터 전송 시 사용하거나 기준으로 가정하는 빔의 이득 값 차이를 보상하여 채널품질을 예측하고 이에 따른 최적의 MCS 레벨을 선정할 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 단말의 채널품질 측정과 빔이득 차이값 보상을 고려한 MCS 레벨 선정 동작의 예를 도시한 것이다.
상기 도 7에서, 기지국(700)은 셀/섹터 내의 전체 단말(단말(750)을 예를 들어 설명함)에게 유효 CINR에 대한 추정 및 보고 시 적용할 기준 신호 대비 실제 데이터에 적용되는 빔이득의 차이값을 브로드캐스트(broadcast) 하거나, 각 단말 별로 유니캐스트(unicast) 형태로 알리는 동작을 수행한다.
단말(750)의 CINR 측정부(752)는 기지국이 전송한 기준 신호에 대해 채널 추정을 수행하여 CINR을 측정한다. CINR 측정부(752)는 기지국으로부터 서로 다른 방향으로 전송되는 좁은 빔폭의 각 단위 빔에 매핑되는 파일럿 신호로부터 특정 한 개의 빔 또는 한 개 이상의 중첩으로 생성되거나 그에 상응하는 넓은 빔폭으로 생성되는 빔에 대해 채널품질을 측정하고 추정을 수행한다.
빔 선택부(753)는 CINR 측정부(752)의 측정 결과를 기반으로 기지국 송신 (BS TX), 단말 수신 (MS RX) 빔을 선택한다.
CINR 예측부(754)는 기지국으로부터 수신한 빔 이득의 차이 정보를 이용하여 채널품질(e.g., CINR, RSSI) 측정을 위해 사용한 기준 신호에 대한 빔이득 정보와 실제 기지국에서 데이터 전송 시 사용하거나 기준으로 가정하는 빔의 이득 값 차이를 보상하여 채널품질을 예측한다.
MCS 선택부(755)는 상기 예측 값과 수신한 데이터 버스트(data burst)에 대한 디코딩(decoding) 성공여부를 나타내는 ACK/NACK 정보를 기반으로 최적의 MCS 레벨을 선택하여 상기 기지국(700)의 CINR의 수정부(704)에 유효 CINR의 형태로 전송한다. CINR 임계값 조절부(757)는 상기 ACK/NACK 통계값을 바탕으로 각 MCS 레벨을 선정하는 CINR의 임계값을 조절한다. 상기 선택된 MCS 레벨은 CINR 임계값 조절부(757)에서의 임계 값 범위 내에서 선택된다. 복조부(756)는 기지국(700)이 전송한 버스트를 복조 및 디코딩하고 이에 따른 ACK/NACK 정보를 상기 MCS 선택부(755)로 제공한다.
상기 빔 선택부(753)의 빔 선택 정보는 기지국(700)의 빔 선택부(702)에 제공되어 상기 기지국(700)이 빔 선택을 수행하게 할 수 있다. 이 경우, 유효 CINR에 대한 추정 및 보고 시 적용할 기준 신호 대비 실제 데이터에 적용되는 빔이득의 차이값이 기지국(700)의 CINR 수정부(704)에 제공될 수 있다.
이 경우, CINR수정부(704)에서 빔이득 차이가 보상된 채널품질 수정 값이 MCS 선택부(706)에 제공되고, 상기 MCS 선택부(706)에서 선택된 MCS 레벨에 따라, 변조부(708)는 버스트를 변조 및 부호화하여 전송한다.
이와 다른 방식으로, 기지국이 각 단말 별로 적용하는 빔 패턴에 따라 특정 기준 빔 대비 빔이득 차이 값을 단말에 브로드캐스트 또는 유니캐스트 형태로 알려주고, 단말에서 빔이득 보상에 적용할 빔패턴을 정기적/비정기적으로 알려주는 방식으로 운용할 수도 있다.
다른 한편으로, 단말에서 측정한 채널품질 값 자체를 기지국에 보고를 하고 기지국에서 링크 적응(link adaptation)을 고려한 스케줄링 시 내부적으로 빔 패턴 차이에 따른 빔 이득값을 보상하여 스케줄링을 수행하는 동작으로 운용할 수도 있다.
하기 <표 1> 과 <표 2>는 기지국에서 단말에 빔패턴에 따른 특정 기준 빔 대비 빔이득의 차이값을 전달하는 메시지에 포함할 수 있는 정보 테이블의 예를 나타낸다.
Array Gain Difference against Beam_Type_1 dB
Beam_Type_2 -4.7712
Beam_Type_3 -6.9897
Beam_Type_4 -8.4510
Beam_Type_5 -9.5424
Beam_Type_6 -10.4139
Array Gain Difference against Beam_Type_(x-1) dB
Delta_Beam_Type_2 -4.7712
Delta_Beam_Type_3 -2.2185
Delta_Beam_Type_4 -1.4613
Delta_Beam_Type_5 -1.0914
Delta_Beam_Type_6 -0.8715
상기 동작에 있어서 수신단에서의 신호로부터 CINR의 추정은 다음과 같은 수식으로 구해질 수 있다.
<수학식 1>
Figure pat00001
여기서,
Figure pat00002
는 각각 기지국의 수 및 기지국 당 빔의 수이다.
Figure pat00003
는 각각 데이터 톤 k 에서의 바람직한 신호 및 간섭 신호 채널 계수이다.
Figure pat00004
는 각각 채널 행렬, 수신기 BF(beamforming) 가중치, 전송기 BF 가중치이다.
Figure pat00005
는 전송된 미드앰블 심볼을 나타낸다.
Figure pat00006
는 톤 별 미드앰블 파워 부스트(power boosting factor)이다.
Figure pat00007
는 톤 k에서 써멀 노이즈(thermal noise)를 나타낸다.
이때, 기준 신호로부터 측정되는 수신신호와 간섭신호 각각의 신호세기는 하기 수식과 같이 나타낼 수 있다.
<수학식 2>
Figure pat00008
Figure pat00009
Figure pat00010
CINR을 추정하는 일 실시 예로, 데이터 채널(data channel)에 대한 수신신호와 간섭신호는 각각 하기 수식과 같이 표현할 수 있다.
<수학식 3>
Figure pat00011
Figure pat00012
Figure pat00013
Figure pat00014
Figure pat00015
상기 값으로부터 추정되는 CINR값은 다음과 같은 수식으로 표현할 수 있다.
<수학식 4>
Figure pat00016
Figure pat00017
Figure pat00018
여기서,
Figure pat00019
는 신호 전력, 간섭 전력 및 노이즈 전력이다.
Figure pat00020
는 서로 다른 기지국(BS) 송신빔, 단말(MS) 수신빔 방향을 가진 n번째 빔 쌍(
Figure pat00021
)에 대해 각각 기준 신호에 대한 단말 수신 빔이득, 데이터에 대한 단말 수신 빔이득, 기준 신호에 대한 기지국 송신 빔이득, 데이터에 대한 기지국 송신 빔이득 이다.
이 때, 동일 송신방향에 대해 기지국의 빔 패턴 (beamwidth, BF gain) 차이에 따른 빔이득 차이값은 상기와 유사한 방식으로 한 예로 하기 수식과 같이 구해질 수 있다.
<수학식 5>
Figure pat00022
기지국은 상기 방식과 같이 계산된 빔 패턴에 따른 빔이득 차이값을 전술한 바와 같이 단말에 전달하여 보상을 수행하도록 하거나 자체적으로 해당 값을 자원 스케줄링에 고려하여 운용할 수 있다.
상기 방식은 기지국에서 각 빔송신 방향에 대하여 서로 다르게 운용할 수 있는 한 개 이상의 빔 패턴 (빔폭, 빔이득 등)에 대한 정보를 단말에 알려주고, 단말에서 특정 기지국 송신빔과 단말 수신빔을 선택 시 동일 송/수신 방향에 대해 빔 패턴의 변경에 따른 빔이득 차이를 보상하여 운용하는 방법의 예에 대한 것이다.
이의 다른 운용 방법으로 단말에서 각 빔수신 방향에 대하여 서로 다르게 운용할 수 있는 한 개 이상의 빔 패턴 (빔폭, 빔이득 등)에 대한 정보를 기지국에 알려주고, 기지국에서 특정 기지국 송신빔과 단말 수신빔을 선택함에 있어 동일 송/수신 방향에 대해 빔 패턴의 변경에 따른 빔이득 차이를 보상하여 운용할 수도 있다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 단말이 하향링크의 MCS레벨을 결정하는 경우의 단말의 동작 과정을 도시한 흐름도이다.
상기 도 8을 참조하면, 상기 단말은 기지국이 브로드캐스트(broadcast) 또는 유니캐스트(unicast)하는 기지국 송신 빔포밍 이득보상정보를 수신한다(805 단계). 상기 기지국 송신 빔포밍 이득보상정보는 빔폭/빔포밍 이득을 포함하는 기준신호에 대한 기지국 송신빔 지원정보, 데이터에 대한 기지국 송신빔 가정정보, 기지국 송신빔 패턴등을 포함할 수 있다.
이후, 상기 단말은 기지국의 기준신호에 대한 채널추정을 수행하고(810 단계). 상기 채널추정값을 기반으로 선호 기지국 송신빔 및 단말 수신빔을 결정한다(815 단계). 이 단계는 상기 단말이 수신 빔포밍을 지원하는 경우를 가정한 것으로, 상기 기지국이 송신빔 스위핑을 수행하고 단말이 수신빔 스위핑을 수행하는 동안, 상기 단말이 기지국 송신빔 및 단말 수신빔에 대해 채널품질을 결정하고, 가장 좋은 채널품질을 가지는 기지국 송신빔 및 단말 수신빔을 선호 기지국 송신빔 및 단말 수신빔으로 결정하는 것을 나타낸다.
이후, 상기 단말은 상기 선호 기지국 송신빔 및 단말 수신빔을 기준으로, 제어채널 또는 데이터채널 전송에 사용될 수 있는 기지국 송신빔 및 단말 수신빔에 대한 빔포밍 이득 변화를 보상하여 CINR값을 결정한다(820 단계). 이 경우, 상기 단말은 단말 수신 빔포밍 이득보상정보를 구비하고 있다고 가정한다. 상기 단말 수신 빔포밍 이득보상정보는 빔폭/빔포밍 이득을 포함하는 단말 수신빔 패턴, 기준신호에 대한 단말 수신빔 지원정보, 데이터에 대한 단말 수신빔 가정정보 등을 포함할 수 있다.
이후, 상기 단말은 결정된 CINR값에 대한 MCS레벨을 결정한다(825 단계).
이후, 상기 단말은 결정된 MCS레벨을 유효 CINR로 하여 상기 기지국으로 전송한다(830 단계).
이후, 상기 단말은 기지국에서 최종적으로 결정하여 데이터 버스트를 전송하는 결정된 MCS레벨을 이용하여 하향링크 버스트에 대해 복조 및 디코딩을 수행한다(835 단계). 이후, 본 알고리즘을 종료한다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 단말이 하향링크의 MCS레벨을 결정하는 경우의 기지국의 동작 과정을 도시한 흐름도이다.
상기 도 9를 참조하면, 상기 기지국은 기지국 송신 빔포밍 이득 정보를 브로드캐스트 또는 유니캐스트한다(905 단계). 상기 기지국 송신 빔포밍 이득보상정보는 빔폭/빔포밍 이득을 포함하는 기준신호에 대한 기지국 송신빔 지원정보, 데이터에 대한 기지국 송신빔 가정정보, 기지국 송신빔 패턴등을 포함할 수 있다.
이후, 상기 기지국은 기준신호를 브로드캐스트한다(907 단계). 상기 기준신호를 이용하여 단말은 채널추정을 수행하여 가장 좋은 채널품질을 가지는 기지국 송신빔 및 단말 수신빔을 선호 기지국 송신빔 및 단말 수신빔으로 결정할 수 있다.
이후, 상기 기지국은 단말로부터 유효 CINR을 수신한다(910 단계).
이후, 상기 기지국은 상기 유효 CINR에 따라 선택된 MCS레벨을 이용하여 하항링크 버스트에 대해 변조 및 인코딩을 수행한다(915 단계).
이후, 본 알고리즘을 종료한다
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 기지국이 하향링크의 MCS레벨을 결정하는 경우의 단말의 동작 과정을 도시한 제 1 흐름도이다.
상기 도 10을 참조하면, 상기 단말은 기지국이 브로드캐스트 또는 유니캐스트하는 기지국 송신 빔포밍 이득보상정보를 수신한다(1010 단계). 상기 기지국 송신 빔포밍 이득보상정보는 빔폭/빔포밍 이득을 포함하는 기준신호에 대한 기지국 송신빔 지원정보, 데이터에 대한 기지국 송신빔 가정정보, 기지국 송신빔 패턴등을 포함할 수 있다.
또한, 상기 단말은 상기 기지국으로 단말 수신 빔포밍 이득보상정보를 전송할 수 있다(1015 단계), 상기 단말 수신 빔포밍 이득보상정보는 빔폭/빔포밍 이득을 포함하는 단말 수신빔 패턴, 기준신호에 대한 단말 수신빔 지원정보, 데이터에 대한 단말 수신빔 가정정보등을 포함할 수 있다.
이후, 상기 단말은 기지국의 기준신호에 대한 채널추정을 수행하고(1020 단계). 상기 채널추정값을 기반으로 선호 기지국 송신빔 및 단말 수신빔을 결정한다(1025 단계). 이 단계는 상기 단말이 수신 빔포밍을 지원하는 경우를 가정한 것으로, 상기 기지국이 송신빔 스위핑을 수행하고 단말이 수신빔 스위핑을 수행하는 동안, 상기 단말이 기지국 송신빔 및 단말 수신빔에 대해 채널품질을 결정하고, 가장 좋은 채널품질을 가지는 기지국 송신빔 및 단말 수신빔을 선호 기지국 송신빔 및 단말 수신빔으로 결정하는 것을 나타낸다.
이후, 상기 단말은 상기 선호 기지국 송신빔 및 단말 수신빔에 대한 CINR정보를 기지국으로 전송한다(1030 단계).
이후, 상기 단말은 상기 기지국으로부터 MCS레벨을 수신하고(1035 단계), 수신한 MCS레벨을 이용하여 하향링크 버스트에 대해 복조 및 디코딩을 수행한다(1040 단계).
이후, 본 알고리즘을 종료한다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 기지국이 하향링크의 MCS레벨을 결정하는 경우의 기지국의 동작 과정을 도시한 제 1 흐름도이다.
상기 도 11을 참조하면, 상기 기지국은 기지국 송신 빔포밍 이득 정보를 브로드캐스트 또는 유니캐스트한다(1105 단계). 상기 기지국 송신 빔포밍 이득보상정보는 빔폭/빔포밍 이득을 포함하는 기준신호에 대한 기지국 송신빔 지원정보, 데이터에 대한 기지국 송신빔 가정정보, 기지국 송신빔 패턴등을 포함할 수 있다.
또한, 상기 기지국은 상기 단말로부터 단말 수신 빔포밍 이득보상정보를 수신할 수 있다(1110 단계), 상기 단말 수신 빔포밍 이득보상정보는 빔폭/빔포밍 이득을 포함하는 단말 수신빔 패턴, 기준신호에 대한 단말 수신빔 지원정보, 데이터에 대한 단말 수신빔 가정정보등을 포함할 수 있다.
이후, 상기 기지국은 기준신호를 브로드캐스트한다(1112 단계). 상기 기준신호를 이용하여 단말은 채널추정을 수행하여 가장 좋은 채널품질을 가지는 기지국 송신빔 및 단말 수신빔을 선호 기지국 송신빔 및 단말 수신빔으로 결정할 수 있다.
이후, 상기 기지국은 단말의 결정된 선호 기지국 송신빔 및 단말 수신빔에 대한 CINR정보를 상기 단말로부터 수신한다(1115 단계).
이후, 상기 기지국은 상기 선호 기지국 송신빔 및 단말 수신빔에 대한 CINR 정보를 기준으로, 제어채널 또는 데이터채널 전송에 사용될 수 있는 기지국 송신빔 및 단말 수신빔에 대한 빔포밍 이득변화를 보상하여 CINR값을 결정한다(1120 단계).
이후, 상기 기지국은 결정된 CINR값에 대한 MCS레벨을 결정한다(1125 단계).
이후, 상기 기지국은 결정된 MCS레벨을 상기 단말로 전송한다(1130 단계).
이후, 상기 기지국은 결정된 MCS레벨을 이용하여 하향링크 버스트에 대해 변조 및 인코딩을 수행한다(1135 단계).
이후, 본 알고리즘을 종료한다
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 기지국이 하향링크의 MCS레벨을 결정하는 경우의 단말의 동작 과정을 도시한 제 2 흐름도이다.
상기 도 12를 참조하면, 상기 단말은 기지국이 브로드캐스트 또는 유니캐스트하는 기지국 송신 빔포밍 이득보상정보를 수신한다(1210 단계). 상기 기지국 송신 빔포밍 이득보상정보는 빔폭/빔포밍 이득을 포함하는 기준신호에 대한 기지국 송신빔 지원정보, 데이터에 대한 기지국 송신빔 가정정보, 기지국 송신빔 패턴등을 포함할 수 있다.
또한, 상기 단말은 상기 기지국으로 단말 수신 빔포밍 이득보상정보를 전송할 수 있다(1215 단계), 상기 단말 수신 빔포밍 이득보상정보는 빔폭/빔포밍 이득을 포함하는 단말 수신빔 패턴, 기준신호에 대한 단말 수신빔 지원정보, 데이터에 대한 단말 수신빔 가정정보등을 포함할 수 있다.
이후, 상기 단말은 기지국의 기준신호에 대한 채널추정을 수행하고(1220 단계). 상기 채널추정값을 기반으로 선호 기지국 송신빔을 결정한다(1225 단계). 이 단계는, 상기 기지국이 송신빔 스위핑을 수행하는 동안, 상기 단말이 기지국 송신빔에 대해 채널품질을 결정하고, 가장 좋은 채널품질을 가지는 기지국 송신빔을 선호 기지국 송신빔으로 결정하는 것을 나타낸다.
이후, 상기 단말은 상기 선호 기지국 송신빔에 대한 CINR정보를 기지국으로 전송한다(1230 단계).
이후, 상기 단말은 상기 기지국으로부터 MCS레벨을 수신하고(1235 단계), 수신한 MCS레벨을 이용하여 하향링크 버스트에 대해 복조 및 디코딩을 수행한다(1240 단계).
이후, 본 알고리즘을 종료한다.
도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 기지국이 하향링크의 MCS레벨을 결정하는 경우의 기지국의 동작 과정을 도시한 제 2 흐름도이다.
상기 도 13을 참조하면, 상기 기지국은 기지국 송신 빔포밍 이득 정보를 브로드캐스트 또는 유니캐스트한다(1305 단계). 상기 기지국 송신 빔포밍 이득보상정보는 빔폭/빔포밍 이득을 포함하는 기준신호에 대한 기지국 송신빔 지원정보, 데이터에 대한 기지국 송신빔 가정정보, 기지국 송신빔 패턴등을 포함할 수 있다.
또한, 상기 기지국은 상기 단말로부터 단말 수신 빔포밍 이득보상정보를 수신할 수 있다(1310 단계), 상기 단말 수신 빔포밍 이득보상정보는 빔폭/빔포밍 이득을 포함하는 단말 수신빔 패턴, 기준신호에 대한 단말 수신빔 지원정보, 데이터에 대한 단말 수신빔 가정정보등을 포함할 수 있다.
이후, 상기 기지국은 기준신호를 브로드캐스트한다(1312 단계). 상기 기준신호를 이용하여 단말은 채널추정을 수행하여 가장 좋은 채널품질을 가지는 기지국 송신빔을 선호 기지국 송신빔으로 결정할 수 있다.
이후, 상기 기지국은 단말의 결정된 선호 기지국 송신빔에 대한 CINR정보를 상기 단말로부터 수신한다(1315 단계).
이후, 상기 기지국은 상기 선호 기지국 송신빔 및 특정 단말 수신빔에 대한 CINR 정보를 기준으로, 제어채널 또는 데이터채널 전송에 사용될 수 있는 기지국 송신빔 및 단말 수신빔에 대한 빔포밍 이득변화를 보상하여 CINR값을 결정한다(1320 단계).
이후, 상기 기지국은 결정된 CINR값에 대한 MCS레벨을 결정한다(1325 단계).
이후, 상기 기지국은 결정된 MCS레벨을 상기 단말로 전송한다(1330 단계).
이후, 상기 기지국은 결정된 MCS레벨을 이용하여 하향링크 버스트에 대해 변조 및 인코딩을 수행한다(1335 단계).
이후, 본 알고리즘을 종료한다
도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 단말 및 기지국이 하향링크의 MCS레벨을 결정하는 경우의 단말의 동작 과정을 도시한 흐름도이다
상기 도 14를 참조하면, 상기 단말은 기지국이 브로드캐스트 또는 유니캐스트하는 기지국 송신 빔포밍 이득보상정보를 수신한다(1410 단계). 상기 기지국 송신 빔포밍 이득보상정보는 빔폭/빔포밍 이득을 포함하는 기준신호에 대한 기지국 송신빔 지원정보, 데이터에 대한 기지국 송신빔 가정정보, 기지국 송신빔 패턴등을 포함할 수 있다.
또한, 상기 단말은 상기 기지국으로 단말 수신 빔포밍 이득보상정보를 전송할 수 있다(1415 단계), 상기 단말 수신 빔포밍 이득보상정보는 빔폭/빔포밍 이득을 포함하는 단말 수신빔 패턴, 기준신호에 대한 단말 수신빔 지원정보, 데이터에 대한 단말 수신빔 가정정보등을 포함할 수 있다.
이후, 상기 단말은 기지국의 기준신호에 대한 채널추정을 수행하고(1420 단계). 상기 채널추정값을 기반으로 선호 기지국 송신빔 및 단말 수신빔을 결정한다(1425 단계). 이 단계는 상기 단말이 수신 빔포밍을 지원하는 경우를 가정한 것으로, 상기 기지국이 송신빔 스위핑을 수행하고 단말이 수신빔 스위핑을 수행하는 동안, 상기 단말이 기지국 송신빔 및 단말 수신빔에 대해 채널품질을 결정하고, 가장 좋은 채널품질을 가지는 기지국 송신빔 및 단말 수신빔을 선호 기지국 송신빔 및 단말 수신빔으로 결정하는 것을 나타낸다.
이후, 상기 단말은 상기 선호 기지국 송신빔 및 단말 수신빔을 기준으로, 제어채널 또는 데이터채널 전송에 사용될 수 있는 기지국 송신빔 및 단말 수신빔에 대한 빔포밍 이득 변화를 보상하여 CINR값을 결정한다(1430 단계).
이후, 상기 단말은 결정된 CINR값에 대한 MCS레벨을 결정한다(1435 단계).
이후, 상기 단말은 결정된 MCS레벨을 유효 CINR로 하여 상기 기지국으로 전송한다(1440 단계).
이후, 상기 단말은 상기 기지국으로부터 갱신된 MCS레벨을 수신하고(1445 단계), 갱신된 MCS레벨을 이용하여 하향링크 버스트에 대해 복조 및 디코딩을 수행한다(1450 단계).
이후, 본 알고리즘을 종료한다.
도 15는 본 발명의 실시 예에 따른 단말 및 기지국이 하향링크의 MCS레벨을 결정하는 경우의 기지국의 동작 과정을 도시한 흐름도이다
상기 도 15를 참조하면, 상기 기지국은 기지국 송신 빔포밍 이득 정보를 브로드캐스트 또는 유니캐스트한다(1505 단계). 상기 기지국 송신 빔포밍 이득보상정보는 빔폭/빔포밍 이득을 포함하는 기준신호에 대한 기지국 송신빔 지원정보, 데이터에 대한 기지국 송신빔 가정정보, 기지국 송신빔 패턴등을 포함할 수 있다.
또한, 상기 기지국은 상기 단말로부터 단말 수신 빔포밍 이득보상정보를 수신할 수 있다(1510 단계), 상기 단말 수신 빔포밍 이득보상정보는 빔폭/빔포밍 이득을 포함하는 단말 수신빔 패턴, 기준신호에 대한 단말 수신빔 지원정보, 데이터에 대한 단말 수신빔 가정정보등을 포함할 수 있다.
이후, 상기 기지국은 기준신호를 브로드캐스트한다(1512 단계). 상기 기준신호를 이용하여 단말은 채널추정을 수행하여 가장 좋은 채널품질을 가지는 기지국 송신빔 및 단말 수신빔을 선호 기지국 송신빔 및 단말 수신빔으로 결정할 수 있다.
이후, 상기 기지국은 단말의 결정된 선호 기지국 송신빔 및 단말 수신빔에 대한 CINR정보를 상기 단말로부터 수신한다(1515 단계). 또한, 상기 기지국은 상기 단말로부터 유효 CINR을 수신하여 단말이 결정한 MCS레벨을 획득할 수 있다(1520 단계).
이후, 상기 기지국은 상기 선호 기지국 송신빔 및 단말 수신빔에 대한 CINR 정보를 기준으로, 제어채널 또는 데이터채널 전송에 사용될 수 있는 기지국 송신빔 및 단말 수신빔에 대한 빔포밍 이득변화를 보상하여 CINR값을 결정한다(1525 단계).
이후, 상기 기지국은 결정된 CINR값에 대한 MCS레벨을 결정하여 상기 단말로부터 수신한 유효 CINR에 포함되어 있는 MCS레벨을 갱신한다(1530 단계).
이후, 상기 기지국은 갱신된 MCS레벨을 상기 단말로 전송한다(1535 단계).
이후, 상기 기지국은 갱신된 MCS레벨을 이용하여 하향링크 버스트에 대해 변조 및 인코딩을 수행한다(1540 단계).
이후, 본 알고리즘을 종료한다
도 16은 본 발명의 실시 예에 따른 기지국이 상향링크의 MCS레벨을 결정하는 경우의 단말의 동작 과정을 도시한 흐름도이다.
상기 도 16을 참조하면, 상기 단말은 단말 송신 빔포밍 이득보상정보를 기지국으로 전송한다(1605 단계), 상기 단말 송신 빔포밍 이득보상정보는 빔폭/빔포밍 이득을 포함하는 기준신호에 대한 단말 송신빔 지원정보, 데이터에 대한 단말 송신빔 가정정보, 단말 송신빔 패턴등을 포함할 수 있다.
이후, 상기 단말은 기준신호를 전송한다(1610 단계).
이후, 상기 단말은 기지국이 결정한 유효 CINR을 수신한다(1615 단계).
이후, 상기 단말은 상기 유효 CINR에서 MCS레벨을 획득한다(1620 단계).
이후, 상기 단말은 획득한 MCS레벨을 이용하여 상향링크 버스트에 대해 변조 및 인코딩을 수행한다(1630 단계).
이후, 본 알고리즘을 종료한다.
도 17은 본 발명의 실시 예에 따른 기지국이 상향링크의 MCS레벨을 결정하는 경우의 기지국의 동작 과정을 도시한 흐름도이다.
상기 도 17을 참조하면, 상기 기지국은 단말 송신 빔포밍 이득보상정보를 수신한다(1705 단계). 상기 단말 송신 빔포밍 이득보상정보는 빔폭/빔포밍 이득을 포함하는 기준신호에 대한 단말 송신빔 지원정보, 데이터에 대한 단말 송신빔 가정정보, 단말 송신빔 패턴등을 포함할 수 있다.
이후, 상기 기지국은 단말의 기준신호에 대해 채널추정을 수행하고(1710 단계). 선호 기지국 수신빔 및 단말 송신빔을 결정한다(1715 단계).
이 단계는 상기 단말이 송신빔 스위핑을 수행하고 상기 기지국이 수신빔 스위핑을 수행하는 동안, 상기 기지국이 기지국 수신빔 및 단말 송신빔에 대해 채널품질을 결정하고, 가장 좋은 채널품질을 가지는 기지국 수신빔 및 단말 송신빔을 선호 기지국 수신빔 및 단말 송신빔으로 결정하는 것을 나타낸다.
이후, 상기 기지국은 결정된 선호 기지국 수신빔 및 단말 송신빔을 기준으로, 제어채널 또는 데이터 채널 전송에 사용될 수 있는 기지국 수신빔 단말 송신빔에 대한 빔포밍 이득변화를 보상하여 CINR값을 결정한다(1720 단계).
이후, 상기 기지국은 결정된 CINR값에 따른 MCS레벨을 결정한다(1725 단계).
이후, 상기 기지국은 결정된 MCS레벨을 유효 CINR로 하여 단말로 전송한다(1730 단계).
이후, 상기 기지국은 결정된 MCS레벨을 이용하여 상향링크 버스트에 대해 복조 및 디코딩을 수행한다(1735 단계).
이후, 본 알고리즘을 종료한다.
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 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (46)

  1. 빔포밍을 사용하는 무선 통신시스템의 단말장치의 동작방법에 있어서,
    다수의 하향링크 송신빔들을 이용하여 전송되는 기준신호를 수신하는 과정과,
    상기 수신된 기준신호의 채널품질정보를 측정하는 과정과,
    상기 채널품질정보를 빔포밍 이득보상정보에 따라 보상하여 유효 채널품질 정보를 생성하는 과정을 포함하는 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 빔포밍 이득보상정보는,
    상기 수신된 기준신호의 채널품질정보 측정결과에 따라 선택된 기준신호의 빔이득을 제어채널 또는 데이터채널 전송에 사용될 것으로 가정되는 빔이득으로 보상하기 위한 정보인 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 빔포밍 이득보상정보는 기지국 송신 빔포밍 이득보상정보 또는 단말 수신 빔포밍 이득보상정보 중 적어도 하나인 방법.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 기지국 송신 빔포밍 이득보상정보를 기지국으로부터 수신하는 과정을 더 포함하는 방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 기준신호는 싱크채널(Sync Channel) 또는 브로드캐스트 채널(Broadcast Channel)를 통해 수신되는 방법
  6. 제 1항에 있어서
    상기 채널품질정보를 빔포밍 이득보상정보에 따라 보상하여 유효 채널품질 정보를 생성하는 과정은,
    상기 보상된 채널품질정보에 해당하는 MCS레벨을 결정하는 과정을 더 포함하는 방법.
  7. 제 1항에 있어서
    상기 생성한 유효 채널품질정보를 기지국으로 전송하는 과정을 더 포함하는 방법.
  8. 빔포밍을 사용하는 무선 통신시스템의 기지국장치의 동작방법에 있어서,
    다수의 하향링크 송신 빔들을 이용하여 기준신호를 전송하는 과정과,
    상기 기준신호의 송신에 응답하는 유효 채널품질정보를 수신하는 과정을 포함하고,
    상기 유효 채널품질정보는,
    단말에서 상기 전송된 기준신호에 대한 수신 채널품질정보를 빔포밍 이득보상정보에 따라 보상한 채널 품질 정보인 방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 빔포밍 이득보상정보는,
    상기 단말이 수신한 기준신호의 채널품질정보 측정결과에 따라 선택된 기준신호의 빔이득을 제어채널 또는 데이터채널 전송에 사용될 것으로 가정되는 빔이득으로 보상하기 위한 정보인 방법.
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 빔포밍 이득보상정보는 기지국 송신 빔포밍 이득보상정보 또는 단말 수신 빔포밍 이득보상정보 중 적어도 하나인 방법.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 기지국 송신 빔포밍 이득보상정보를 상기 단말로 전송하는 과정을 더 포함하는 방법.
  12. 제 8항에 있어서,
    상기 기준신호는 싱크채널(Sync Channel) 또는 브로드캐스트 채널(Broadcast Channel)를 통해 전송되는 방법.
  13. 제 8항에 있어서
    상기 유효 채널품질 정보는,
    상기 보상된 채널품질정보에 해당하는 MCS레벨을 포함하는 방법.
  14. 빔포밍을 사용하는 무선 통신시스템의 단말장치에 있어서,
    다수의 하향링크 송신빔들을 이용하여 전송되는 기준신호를 수신하는 수신부와,
    상기 수신된 기준신호의 채널품질정보를 측정하고, 상기 채널품질정보를 빔포밍 이득보상정보에 따라 보상하여 유효 채널품질 정보를 생성하는 제어부를 포함하는 장치.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 빔포밍 이득보상정보는,
    상기 수신된 기준신호의 채널품질정보 측정결과에 따라 선택된 기준신호의 빔이득을 제어채널 또는 데이터채널 전송에 사용될 것으로 가정되는 빔이득으로 보상하기 위한 정보인 장치.
  16. 제 14항에 있어서,
    상기 빔포밍 이득보상정보는 기지국 송신 빔포밍 이득보상정보 또는 단말 수신 빔포밍 이득보상정보 중 적어도 하나인 장치.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 수신부는 상기 기지국 송신 빔포밍 이득보상정보를 기지국으로부터 수신하는 장치.
  18. 제 14항에 있어서,
    상기 기준신호는 싱크채널 또는 브로드캐스트 채널을 통해 수신되는 장치.
  19. 제 14항에 있어서
    상기 제어부는,
    상기 채널품질정보를 빔포밍 이득보상정보에 따라 보상하여 유효 채널품질 정보를 생성할 시,
    상기 보상된 채널품질정보에 해당하는 MCS레벨을 결정하는 장치.
  20. 제 14항에 있어서
    상기 생성한 유효 채널품질정보를 기지국으로 전송하는 전송부를 더 포함하는 장치.
  21. 빔포밍을 사용하는 무선 통신시스템의 기지국장치에 있어서,
    다수의 하향링크 송신 빔들을 이용하여 기준신호를 전송하는 전송부와,
    상기 기준신호의 송신에 응답하는 유효 채널품질정보를 수신하는 수신부를 포함하고,
    상기 유효 채널품질정보는,
    단말에서 상기 전송된 기준신호에 대한 수신 채널품질정보를 빔포밍 이득보상정보에 따라 보상한 채널 품질 정보인 장치.
  22. 제 21항에 있어서,
    상기 빔포밍 이득보상정보는,
    상기 단말이 수신한 기준신호의 채널품질정보 측정결과에 따라 선택된 기준신호의 빔이득을 제어채널 또는 데이터채널 전송에 사용될 것으로 가정되는 빔이득으로 보상하기 위한 정보인 장치.
  23. 제 21항에 있어서,
    상기 빔포밍 이득보상정보는 기지국 송신 빔포밍 이득보상정보 또는 단말 수신 빔포밍 이득보상정보 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 장치.
  24. 제 23항에 있어서,
    상기 전송부는 상기 기지국 송신 빔포밍 이득보상정보를 상기 단말로 전송하는 장치.
  25. 제 23항에 있어서,
    상기 기준신호는 싱크채널 또는 브로드캐스트 채널을 통해 전송되는 장치.
  26. 제 23항에 있어서
    상기 유효 채널품질 정보에서,
    상기 보상된 채널품질정보에 해당하는 MCS레벨을 획득하는 제어부를 더 포함하는 장치.
  27. 빔포밍을 사용하는 무선 통신시스템의 기지국장치의 동작방법에 있어서,
    다수의 하향링크 송신빔들을 이용하여 기준신호를 전송하는 과정과,
    상기 전송된 기준신호에 대한 채널품질정보를 수신하는 과정과,
    상기 채널품질정보를 빔포밍 이득보상정보에 따라 보상하여 유효 채널품질정보를 생성하는 과정을 포함하는 방법.
  28. 제 27항에 있어서,
    상기 빔포밍 이득보상정보는,
    상기 기준신호의 채널품질정보 측정결과에 따라 선택된 기준신호의 빔이득을 제어채널 또는 데이터채널 전송에 사용될 것으로 가정되는 빔이득으로 보상하기 위한 정보인 방법.
  29. 제 27항에 있어서,
    상기 빔포밍 이득보상정보는 기지국 송신 빔포밍 이득보상정보 또는 단말 수신 빔포밍 이득보상정보 중 적어도 하나인 방법.
  30. 제 29항에 있어서,
    상기 기지국 송신 빔포밍 이득보상정보를 단말로 전송하는 과정을 더 포함하는 방법.
  31. 제 27항에 있어서,
    상기 기준신호는 싱크채널 또는 브로드캐스트 채널을 통해 전송되는 방법.
  32. 제 27항에 있어서
    상기 채널품질정보를 빔포밍 이득보상정보에 따라 보상하여 유효 채널품질 정보를 생성하는 과정은,
    상기 보상된 채널품질정보에 해당하는 MCS레벨을 결정하는 과정을 더 포함하는 방법.
  33. 제 27항에 있어서
    상기 생성한 유효 채널품질정보를 단말로 전송하는 과정을 더 포함하는 방법.
  34. 빔 포밍을 사용하는 무선 통신시스템의 단말장치의 동작방법에 있어서,
    다수의 하향링크 송신빔들을 이용하여 전송되는 기준신호를 수신하는 과정과,
    상기 수신된 기준신호의 채널품질정보를 측정하는 과정과,
    상기 채널품질정보를 기지국으로 전송하는 과정을 포함하는 방법.
  35. 제 34항에 있어서,
    상기 기준신호는 싱크채널 또는 브로드캐스트 채널을 통해 수신되는 방법.
  36. 제 34항에 있어서,
    상기 채널품질정보를 기지국으로 전송하는 과정은,
    상기 수신된 기준신호의 채널품질정보 측정결과에 따라 선택된 기준신호에 대한 채널품질정보를 상기 기지국으로 전송하는 과정을 포함하는 방법.
  37. 빔포밍을 사용하는 무선 통신시스템의 기지국장치에 있어서,
    다수의 하향링크 송신빔들을 이용하여 기준신호를 전송하는 전송부와,
    상기 전송된 기준신호에 대한 채널품질정보를 수신하는 수신부와,
    상기 채널품질정보를 빔포밍 이득보상정보에 따라 보상하여 유효 채널품질정보를 생성하는 제어부를 포함하는 장치.
  38. 제 37항에 있어서,
    상기 빔포밍 이득보상정보는,
    상기 기준신호의 채널품질정보 측정결과에 따라 선택된 기준신호의 빔이득을 제어채널 또는 데이터채널 전송에 사용될 것으로 가정되는 빔이득으로 보상하기 위한 정보인 장치.
  39. 제 37항에 있어서,
    상기 빔포밍 이득보상정보는 기지국 송신 빔포밍 이득보상정보 또는 단말 수신 빔포밍 이득보상정보 중 적어도 하나인 장치.
  40. 제 39항에 있어서,
    상기 전송부는,
    상기 기지국 송신 빔포밍 이득보상정보를 단말로 전송하는 장치.
  41. 제 37항에 있어서,
    상기 기준신호는 싱크채널 또는 브로드캐스트 채널을 통해 전송되는 장치.
  42. 제 37항에 있어서
    상기 제어부는,
    상기 채널품질정보를 빔포밍 이득보상정보에 따라 보상하여 유효 채널품질 정보를 생성할 시,
    상기 보상된 채널품질정보에 해당하는 MCS레벨을 결정하는 장치.
  43. 제 37항에 있어서
    상기 전송부는,
    상기 생성한 유효 채널품질정보를 단말로 전송하는 장치.
  44. 빔 포밍을 사용하는 무선 통신시스템의 단말장치에 있어서,
    다수의 하향링크 송신빔들을 이용하여 전송되는 기준신호를 수신하는 수신부와,
    상기 수신된 기준신호의 채널품질정보를 측정하는 제어부와,
    상기 채널품질정보를 기지국으로 전송하는 전송부를 포함하는 장치.
  45. 제 44항에 있어서,
    상기 기준신호는 싱크채널 또는 브로드캐스트 채널을 통해 수신되는 장치.
  46. 제 44항에 있어서,
    상기 전송부는,
    상기 채널품질정보를 기지국으로 전송할 시,
    상기 수신된 기준신호의 채널품질정보 측정결과에 따라 선택된 기준신호에 대한 채널품질정보를 상기 기지국으로 전송하는 장치.


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