KR20150067964A - 다수의 안테나를 사용하는 무선 통신 시스템에서 빔 선택 방법 및 장치 - Google Patents

다수의 안테나를 사용하는 무선 통신 시스템에서 빔 선택 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 어레이 안테나와 같이 다수의 안테나를 사용하는 무선 통신 시스템에서 빔을 선택하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 방법은, 둘 이상의 어레이 안테나를 사용하는 송신 장치에서 송신 빔을 선택하기 위한 방법으로, 특정 데이터를 송신하기 위한 하나의 안테나를 선택하는 제1단계; 상기 안테나와 쌍을 형성하는 수신 장치의 안테나와 최적의 빔을 선택하는 제2단계; 상기 선택된 안테나 이외의 안테나마다 상기 선택된 안테나의 최적의 빔과 동일한 빔을 공간 다중 모드의 차선 빔으로 설정하고, 상기 선택된 안테나 이외의 안테나마다 송신 빔 결정 조건을 충족하는 빔들 중 상기 선택된 안테나의 최적의 빔과 각도 차가 가장 큰 빔을 다이버시티 모드의 차선 빔으로 설정하는 제3단계; 및 상기 선택된 안테나의 최적의 빔을 송신 빔으로 설정하고, 상기 나머지 안테나들에 대해 설정된 모드에 따라 차선의 빔을 송신 빔으로 설정하여 데이터를 송신하는 제4단계;를 포함할 수 있다.

Description

다수의 안테나를 사용하는 무선 통신 시스템에서 빔 선택 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR SELECTING A BEAM IN A WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM USING MULTI-ANTENNA}
본 발명은 어레이 안테나와 같이 다수의 안테나를 사용하는 무선 통신 시스템에서 빔을 선택하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
무선 통신 시스템에서 다수의 안테나를 사용하는 기술은 다양한 방식으로 널리 사용되고 있다. 가장 간단한 예로 다수의 안테나를 통해 동일한 신호를 송신 또는 수신하도록 함으로써 안테나 다이버시티 이득을 누릴 수 있다. 또한 다수의 안테나를 통해 서로 다른 신호를 송신 수신하도록 함으로써 보다 많은 데이터를 효율적으로 전송하기도 한다. 또 다른 방법으로 어레이 안테나를 이용하여 특정한 방향으로 빔이 형성되도록 빔 포밍(Beam Forming)을 수행하여 보다 양호한 채널 상황을 인위적으로 만들어 사용하기도 한다.
이처럼 다수의 안테나를 사용하는 방법들 중 빔 포밍 방법에 대하여 살펴보기로 한다. 빔 포밍 방식을 사용하는 무선 통신 시스템 중 하나로 IEEE 802.11ad 시스템이 있다. IEEE 802.11ad 시스템에서는 섹터 레벨 스윕(Sector Level Sweep) 빔 리파인먼트 프로토콜(Beam Refinement Protocol), 빔 트래킹(Beam Tracking)을 이용하여 빔 포밍을 수행한다.
다른 무선 통신 시스템들에서 사용하는 프로토콜들의 경우에도 구체적인 동작 방법은 다르지만 기본적으로 표준에 정의되어있는 빔 포밍 방법은 가능한 여러 빔 후보들 중에 최적의 빔을 선택하는 방식이다. 예컨대, 기존의 방식에서는 선택이 가능한 빔을 모두 한 번씩 송신하고, 그 중에 신호 대비 노이즈 비율(Signal to Noise Ratio, SNR) 혹은 수신 신호 세기(Received Signal Strength Indicator, RSSI) 가장 좋은 빔을 선택해서 데이터 통신에 사용한다.
이처럼 다양한 무선 통신 시스템들의 표준에 정의된 빔 선택 방식은 듀얼 채널(Dual Channel) 혹은 다중 채널(Multi Channel) 환경에서 최적이라 할 수 없다. 왜냐하면, 독립된 두 안테나가 시나리오에 따라서 최적의 빔 선택을 할 수 있는 방법이 정의되어 있지 않기 때문이다. 이를 상술하면, 단순히 SNR이나 RSSI가 가장 높은 빔을 선택하는 것이 단일 채널(Single Channel)에서는 최적의 방법이 될 수 있다. 하지만, 이중(Dual Channel) 혹은 다중 채널(Multi Channel) 환경에서는 각 채널에서 사용하는 안테나의 정보를 이용하여 단순히 SNR이나 RSSI가 가장 높은 빔이 아닌 시나리오에 따른 최적의 빔 선택을 할 수 있다.
따라서 본 발명에서는 무선 통신 시스템에서 다수의 안테나를 사용할 시 서비스 요구사항에 따라 다중 채널을 활용할 수 있는 빔 선택 방법 및 장치를 제공한다.
또한 본 발명에서는 무선 통신 시스템에서 다수의 안테나를 사용할 때 서비스 요구사항에 따라 빔 선택 방법을 차별할 수 있는 방법 및 장치를 제공한다.
또한 본 발명에서는 무선 통신 시스템에서 다수의 안테나를 사용할 시 각 안테나에서 사용하는 빔 방향의 상관관계를 이용하여 성능을 향상시킬 수 있는 방법 및 장치를 제공한다.
또한 본 발명에서는 무선 통신 시스템에서 다수의 안테나를 사용할 때 빔 포밍에 의한 오버헤드를 줄일 수 있는 빔 선택 방법 및 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 방법은, 둘 이상의 어레이 안테나를 사용하는 송신 장치에서 송신 빔을 선택하기 위한 방법으로, 특정 데이터를 송신하기 위한 하나의 안테나를 선택하는 제1단계; 상기 안테나와 쌍을 형성하는 수신 장치의 안테나와 최적의 빔을 선택하는 제2단계; 상기 선택된 안테나 이외의 안테나마다 상기 선택된 안테나의 최적의 빔과 동일한 빔을 공간 다중 모드의 차선 빔으로 설정하고, 상기 선택된 안테나 이외의 안테나마다 송신 빔 결정 조건을 충족하는 빔들 중 상기 선택된 안테나의 최적의 빔과 각도 차가 가장 큰 빔을 다이버시티 모드의 차선 빔으로 설정하는 제3단계; 및 상기 선택된 안테나의 최적의 빔을 송신 빔으로 설정하고, 상기 나머지 안테나들에 대해 설정된 모드에 따라 차선의 빔을 송신 빔으로 설정하여 데이터를 송신하는 제4단계;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 장치는, 다수의 방향으로 빔 포밍이 가능한 둘 이상의 어레이 안테나; 상기 각 어레이 안테나로 데이터를 송신하기 위한 무선 처리부들; 송신할 기저대역의 데이터를 부호화하여 각각의 상기 무선 처리부들로 출력하는 기저대역 처리부들; 상기 송신할 데이터를 안테나의 빔 포밍 특성에 따라 분할하여 출력하는 맥 처리부; 및 상기 데이터를 송신하기 위한 하나의 안테나를 선택하고, 상기 선택된 안테나와 쌍을 형성하는 수신 장치의 안테나와 최적의 빔을 결정하며, 상기 선택된 안테나 이외의 안테나마다 상기 선택된 안테나의 최적의 빔과 동일한 빔을 공간 다중 모드의 차선 빔으로 설정하고, 상기 선택된 안테나 이외의 안테나마다 송신 빔 결정 조건을 충족하는 빔들 중 상기 선택된 안테나의 최적의 빔과 각도 차가 가장 큰 빔을 다이버시티 모드의 차선 빔으로 설정하는 제어부;를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 장치 및 방법을 이용하면, 서비스 요구사항에 따라 여러 채널을 다양하게 이용할 수 있고, 이때의 각 채널에 대한 최적의 빔을 효율적으로 선택할 수 있다. 또한 서비스 요구사항에 따라 빔 선택을 차별화할 수 있으며, 각 안테나에서 사용하는 빔 방향의 상관관계를 이용하여 성능을 향상시킬 수 있다. 뿐만 아니라 빔 포밍에 의한 오버헤드를 줄일 수 있다. 또한 빔 포밍 시 다이버시티를 활용하여 다중 경로 이득을 얻을 수 있을 뿐 아니라 특정 채널이 열화되더라도 서비스를 지속적으로 유지할 수 있는 확률을 증가시켜 서비스의 연속성을 보장할 수 있으며 사용자가 느끼는 서비스의 품질을 개선할 수 있다.
도 1은 본 발명이 적용되는 무선 통신 시스템의 송신 장치와 수신 장치의 개념적인 블록 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 무선 통신 방식을 사용하는 송신 장치와 수신 장치의 각 안테나간 통신 채널을 형성하는 경우를 설명하기 위한 예시도,
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 송신 장치의 내부 기능 블록 구성도,
도 4는 본 발명에 따른 다수의 어레이 안테나를 갖는 송신 장치에서 데이터를 송신할 시 제어 흐름도,
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따라 송신 장치에서 전송되는 데이터의 요구사항에 따라 안테나 수 및 안테나 별 모드 결정 시의 제어 흐름도,
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따라 송신 장치에서 초기 빔 설정 또는 빔 재설정 시의 제어 흐름도,
도 7a 내지 도 7d는 본 발명에 따른 송신 장치와 수신 장치가 적용된 시스템에서 각 안테나 별로 데이터를 전송하는 경우를 설명하기 위한 예시도.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 다양한 실시예들을 상세히 설명한다. 이때, 첨부된 도면들에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 또한 이하에 첨부된 본 발명의 도면은 본 발명의 이해를 돕기 위해 제공되는 것으로, 본 발명의 도면에 예시된 형태 또는 배치 등에 본 발명이 제한되지 않음에 유의해야 한다. 또한 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. 하기의 설명에서는 본 발명의 다양한 실시 예들에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며, 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.
첨부된 도면을 참조하여 설명하기에 앞서 본 발명에서는 안테나가 다수의 어레이를 형성하여 구성된 어레이 안테나가 된다. 또한 각 어레이 안테나들은 둘 이상의 방향으로 빔 포밍을 수행할 수 있는 안테나들이다. 따라서 이하의 설명에서 하나의 안테나라 할 때, 안테나는 모두 하나의 어레이 안테나로 이해되어야 한다. 또한 안테나 혹은 어레이 안테나 혹은 빔 포밍 안테나 혹은 송신 어레이 안테나 혹은 수신 어레이 안테나 혹은 송신 빔 포밍 어레이 안테나 혹은 수신 빔 포밍 어레이 안테나 등의 용어는 안테나의 특성을 함께 부각하여 설명하기 위함이다. 가령, 빔 포밍 안테나라 칭할 경우 안테나의 빔 포밍 특성을 언급하기 위함이며, 송신 빔 포밍 어레이 안테나라 칭할 경우 송신 장치에서 빔 포밍 특성을 언급하기 위함이다. 따라서 각각의 용어에 따라 서로 다른 형태의 안테나로 구성되는 것이 아닌 동일한 형태의 안테나(어레이 안테나)에서 해당하는 특성을 언급함에 유의해야 한다.
도 1은 본 발명이 적용되는 무선 통신 시스템의 송신 장치와 수신 장치의 개념적인 블록 구성도이다.
도 1을 참조하면, 송신 장치(100)와 수신 장치(200)를 포함한다. 송신 장치(100)와 수신 장치(200)는 모두 둘 이상의 빔 포밍이 가능한 어레이 안테나들(110, …, 1N0, 210, …, 2N0)을 포함한다. 이때 송신 장치(100)에 구비된 빔 포밍이 가능한 둘 이상의 어레이 안테나들(110, …, 1N0)의 수와 수신 장치에 구비된 빔 포밍이 가능한 둘 이상의 어레이 안테나들(210, …, 2N0)의 수는 동일하다고 가정한다.
도 1에 도시한 바와 같이 송신 장치(100)의 각 어레이 안테나들(110, …, 1N0)은 빔 포밍이 가능한 서로 다른 다수의 방향들을 가질 수 있다. 예컨대, 송신 장치(100)에 포함된 제1빔 포밍 어레이 안테나(110)는 빔 포밍할 수 있는 방향들(111, 112, …, 11M)을 가지며, 제N빔 포밍 어레이 안테나(1N0)는 빔 포밍할 수 있는 방향들(1N1, 1N2, …, 1NM)을 가진다. 또한 수신 장치(200)에 포함된 제1빔 포밍 어레이 안테나(210)는 빔 포밍할 수 있는 방향들(211, 212, …, 21M)을 가지며, 제N빔 포밍 어레이 안테나(2NM)는 빔 포밍할 수 있는 방향들(2N1, 2N2, 2NM)을 가진다.
송신 장치(100)의 각 어레이 안테나들(110, …, 1N0)마다 수신 장치(200)의 각 어레이 안테나들(210, …, 2N0)과 하나씩 쌍(pair)을 구성하여 통신을 수행할 수 있다. 가령, 송신 장치(100)의 제1빔 포밍 어레이 안테나(110)가 수신 장치(200)의 제1빔 포밍 어레이 안테나(210)와 하나의 쌍(Pair)으로써 통신 채널을 형성하여 통신할 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 무선 통신 방식을 사용하는 송신 장치와 수신 장치의 각 안테나간 통신 채널을 형성하는 경우를 설명하기 위한 예시도이다.
도 2를 참조하면, 송신 장치(100)와 수신 장치(200)는 각각 세 개씩의 서로 다른 빔 포밍 어레이 안테나들(110, 120, 130, 210, 220, 230)을 포함하는 형태를 가정하여 도시하였다. 도 2에서는 본 발명에 따라 송신 장치(100)의 각 어레이 안테나들(110, 120, 130)이 수신 장치(200)의 각 어레이 안테나들(210, 220, 230)과 각각 쌍(pair)을 구성하는 경우를 도시하고 있다.
송신 장치(100)의 제1송신 어레이 안테나(110)는 수신 장치(200)의 제1수신 어레이 안테나(210)와 하나의 쌍을 형성한 경우이고, 송신 장치(100)의 제2송신 어레이 안테나(120)는 수신 장치(200)의 제2수신 어레이 안테나(220)와 하나의 쌍을 형성한 경우이며, 송신 장치(100)의 제3송신 어레이 안테나(130)는 수신 장치(200)의 제3수신 어레이 안테나(230)와 하나의 쌍을 형성한 경우이다.
도 2에서는 하나의 예로써 각 송신 어레이 안테나들(110, 120, 130)이 순차적으로 각 수신 어레이 안테나들(210, 220, 230)과 쌍을 형성한 경우를 예시하였으나, 순차적이 아닌 다른 형태로 쌍을 이뤄 통신 채널을 형성할 수도 있다. 가령, 송신 장치(100)의 제1송신 어레이 안테나(110)가 수신 장치(200)의 제3수신 어레이 안테나(230)와 하나의 쌍을 형성하고, 송신 장치(100)의 제2송신 어레이 안테나(120)는 수신 장치(200)의 제1수신 어레이 안테나(210)와 하나의 쌍을 형성하며, 송신 장치(100)의 제3송신 어레이 안테나(130)가 수신 장치(200)의 제2수신 어레이 안테나(220)와 하나의 쌍을 형성할 수도 있다. 그 밖에 다른 형태도 가능함은 당업자에게 자명하다.
또한 도 2에 도시한 바와 같이 송신 장치(100)와 수신 장치(200)의 안테나 간 쌍을 형성하고, 해당하는 쌍의 안테나 간 데이터를 송수신하는 경우 송신하고자 하는 데이터에서 요구되는 전송 속도와 요구되는 신뢰성에 따라 공간 다중 모드(Spatial Multiplexing Mode, SM) 또는 다이버시티 모드(Diversity Mode, DM)로 선정할 수 있다. 또한 각각의 모드 별로 이웃 안테나의 빔 정보를 바탕으로 하여 각각의 안테나 짝의 최적의 빔 설정 및 재설정할 수 있다. 이에 대해서는 후술되는 제어 흐름도들을 참조하여 더 상세히 설명하기로 한다.
또한, 제어 신호를 통해 송신 장치(100)에서 수신 장치(200)로 선정된 모드를 알려 주는 방법을 포함할 수 있다. 이처럼 각 안테나 별로 선정된 모드를 알리기 위해서는 별도의 데이터를 전송해야 한다. 만일 특정한 데이터 형태 중 사용되지 않는 예약 필드(Reserved Field)가 존재하는 경우 이를 이용할 수 있다.
하기 <표 1>은 섹터 스윕 피드백 필드(Sector Sweep Feedback Field) 중 예약 필드(Reserved Field) 중 하나의 1비트(bit)를 이용하는 경우를 예시하였다.
Figure pat00001
위 <표 1>에 박스 부분은 예약 필드 중 어느 특정 위치의 하나의 비트를 이용하여 각 안테나 별로 선정된 모드를 알리기 위한 비트를 지시하고 있다. 가령, 해당 비트가 '1'인 경우 공간 다중(SM) 모드인 경우이고, 해당 비트가 '0'인 경우 다이버시티 모드를 의미할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 송신 장치의 내부 기능 블록 구성도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 송신 장치(100)는 맥(MAC) 처리부(301), 기저대역 처리부(310), 인터페이스부(320), 제어부(341) 및 다수의 무선 처리부들(331, 332, …, 33N)을 포함한다.
맥(MAC) 처리부(301)는 상위 계층(Upper Layer)로부터 송신할 하나 이상의 서비스 데이터를 수신할 수 있으며, 송신할 안테나의 수에 맞춰 하나의 서비스 데이터를 분할할 수 있다. 가령, 상위 계층으로부터 송신할 하나의 서비스 데이터가 맥 처리부(310)로 수신될 시 맥 처리부(301)는 하나의 송신 어레이 안테나를 통해 송신할 수 있는 경우 그대로 출력되도록 할 수 있다. 반면에 상위 계층으로부터 송신할 하나의 서비스 데이터가 맥 처리부(301)로 수신될 시 둘 이상의 송신 어레이 안테나를 통해 송신해야 하는 경우 각 송신 어레이 안테나를 통해 송신할 양만큼 분할하여 출력할 수 있다. 또한 맥 처리부(301)는 분할되거나 또는 그대로 출력되는 데이터를 송신할 각 송신 어레이 안테나에서 빔 포밍을 위한 처리를 수행할 수 있다. 따라서 맥 처리부(301)는 도 3에 도시하지 않았으나, 상위 계층으로부터 수신된 데이터를 분할할 수 있는 분할기(splitter)와 빔 포밍을 위한 처리부(beam forming process unit)를 포함할 수 있다.
기저대역 처리부(310)는 송신 어레이 안테나의 수와 같은 기저대역 처리기들(311, 312, …, 31N)을 포함할 수 있다. 도 1의 예시에서 N개의 안테나를 가정하였으므로 도 3에서는 N개의 기저대역 처리기들(311, 312, …, 31N)을 가정하여 도시하였다. 도 3에 도시한 각각의 기저대역 처리기들(311, 312, …, 31N)은 모두 동일한 구성을 가질 수 있으므로, 제1기저대역 처리기(311)의 구성에 대하여 살펴보기로 한다.
제1기저대역 처리기(311)는 내부에 제1기저대역 송신 처리기(311a)와 제1기저대역 수신 처리기(311b)를 포함할 수 있다. 제1기저대역 송신 처리기(311a)는 무선 통신 시스템에서 사용되는 부호기(Coder)와 성상 매퍼(Constellation mapper) 및 펄스 성형기(Pulse Shaper)를 포함할 수 있다. 부호기는 해당하는 무선 통신 시스템에서 사용할 수 있는 부호기를 사용할 수 있다. 가령, 컨볼루셔널 부호기, 터보 부호기, LDPC 부호기 등 다양한 부호화 방식에 따른 부호기 중 어느 하나를 사용할 수 있다.
또한 제1기저대역 수신 처리기(311b)는 동기화기(Synchronizer), 이퀄라이저(Equalizer), 결합기(Combiner), 복호기(Decoder)를 포함할 수 있다. 복호기 또한 해당하는 무선 통신 시스템에서 사용할 수 있는 복호기를 사용할 수 있다.
인터페이스부(320)는 기저대역 처리부(310)와 다수의 무선 처리부들(331, 332, …, 33N)간 송수신할 수 있는 주파수 대역에 따른 인터페이스를 수행한다. 가령 송신하고자 하는 주파수 대역이 안테나별로 다를 수도 있고, 송신 주파수 대역과 수신 주파수 대역이 서로 상이할 수도 있다. 인터페이스부(320)는 이처럼 기저대역 처리부(310)와 다수의 무선 처리부들(331, 332, …, 33N)간 주파수 대역에 따른 인터페이스를 수행한다.
무선 처리부들(331, 332, …, 33N) 또한 모두 동일한 구성을 가질 수 있으므로 여기서는 제1무선 처리부(311)의 구성 및 동작에 대하여 살펴보기로 한다. 제1무선부(331a)는 기저대역 신호를 송신하고자 하는 무선 대역(RF band)으로 상승 변환하고, 제1어레이 안테나(331b)를 통해 송신할 수 있다. 이때, 제1어레이 안테나(331b)는 빔 포밍 방식에 따라 빔 포밍되어 송신될 수 있다.
또한 송신 장치(100)는 수신 장치(200)로 사용될 수 있다. 따라서 도 3에 도시한 장치가 수신 장치로 사용될 시 제1어레이 안테나(331b)를 통해 미리 설정된 무선 대역의 신호를 특정 빔 방향으로부터 수신할 수 있다. 제1무선부(331a)는 제1어레이 안테나(331b)에서 수신된 특정 빔 방향의 신호를 기저대역 신호로 변환할 수 있다. 이러한 제1무선부(331a)는 기저대역 신호를 직접 변환 방식으로 송신 대역의 신호로 변환할 수도 있고, 수퍼 헤테로다인 방식으로 기저대역의 신호를 변환할 수도 있다.
제어부(341)는 본 발명에 따라 서비스 데이터의 전송 양 또는/및 요구되는 서비스 품질 등에 따라 하나의 안테나로 송신할 것인지 또는 둘 이상의 안테나로 송신할 것인지를 결정한다. 또한 제어부(341)는 수신 장치(200)의 각 안테나들과 송신 장치(100)에 포함된 각 안테나들 간 채널 상태를 검사하고, 그 결과에 따라 안테나 쌍을 결정할 수 있다. 또한 제어부(341)는 송신 안테나 별로 요구되는 모드를 설정할 수 있다. 제어부(341)에서 수행되는 본 발명에 따른 동작을 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 살펴보기로 한다.
도 4는 본 발명에 따른 다수의 어레이 안테나를 갖는 송신 장치에서 데이터를 송신할 시 제어 흐름도이다.
이하의 설명에서는 도 2의 예와 같이 송신 안테나가 3개인 경우를 가정하여 설명하기로 한다. 하지만, 송신 안테나가 두 개인 경우 또는 4개 이상인 경우에도 이하에서 설명되는 방식에 따라 안테나 쌍을 이뤄 데이터를 송/수신할 수 있음은 당업자에게 자명하다.
제어부(341)는 400단계에서 송신 안테나 별로 각각의 수신 안테나들과 전송률을 측정하고, 송신 장치(100)에 포함된 각 안테나들(110, 120, 130)과 수신 장치(200)에 포함된 각 안테나들(210, 220, 230)간 쌍을 결정한다. 이러한 결정 동작은 미리 설정된 주기 단위로 이루어질 수도 있고, 데이터 전송이 요구될 시 이루어질 수도 있다. 여기서는 미리 설정된 소정의 주기 단위로 이루어지는 경우를 예로써 설명하기로 한다.
400단계에서 송신 안테나 별로 각각의 수신 안테나들과 채널 설정 시 제공할 수 있는 전송률 측정은 제1송신 어레이 안테나(110)가 송신할 수 있는 다수의 빔 들을 통해 제1수신 어레이 안테나(210)와 설정할 수 있는 최적의 채널 및 전송률을 측정하고, 다음으로 제1송신 어레이 안테나(110)가 송신할 수 있는 다수의 빔 들을 통해 제2수신 어레이 안테나(220)와 설정할 수 있는 최적의 채널 및 전송률을 측정하는 순으로 이루어질 수 있다. 이처럼 각 송신 안테나마다 수신 장치(200)에 포함된 각각의 수신 안테나 별로 최적의 빔을 미리 선정할 수 있다. 이러한 과정을 통해 제1송신 어레이 안테나(110)와 통신할 수신 장치(200)에 포함된 어레이 안테나를 설정할 수 있다.
400단계의 동작을 통해 도 2에 도시한 바와 같이 각각 제1송신 어레이 안테나(110)와 제1수신 어레이 안테나(210)간 하나의 쌍으로 결정되고, 제2송신 어레이 안테나(120)와 제2수신 어레이 안테나(220)간 하나의 쌍으로 결정될 수 있으며, 제3송신 어레이 안테나(130)와 제3수신 어레이 안테나(230)간 하나의 쌍으로 결정될 수 있다.
이처럼 400단계가 수행된 상태에서 제어부(341)는 402단계에서 데이터 송신이 요구되는가를 검사할 수 있다. 이때 데이터 송신은 하나의 서비스 데이터만을 송신할 수도 있고, 둘 이상의 서비스 데이터를 송신할 수도 있다. 둘 이상의 서비스 데이터가 요구되는 경우를 예를 들면, 인터넷을 이용한 FTP 서비스 데이터의 전송이 요구되면서 동시에 비디오 데이터(영상 데이터와 음향 데이터를 포함하는)의 송신이 요구될 수 있다.
이처럼 402단계의 검사결과 데이터 송신이 요구되는 경우 제어부(341)는 404단계로 진행하고, 데이터 송신이 요구되지 않는 경우 400단계를 유지한다.
402단계의 검사결과 데이터 송신이 요구되어 404단계로 진행하면, 제어부(341)는 송신할 데이터 서비스의 요구 사항에 따라 안테나 수와 안테나 별 모드를 결정한다. 안테나 별 모드는 앞서 설명한 바와 같이 공간 다중(Spatial Multiplexing SM) 모드 또는 다이버시티(Diversity) 모드 중 하나의 모드가 될 수 있다. 404단계의 송신할 데이터 서비스의 요구 사항에 따라 안테나 수와 안테나 별 모드를 결정 동작은 후술할 도 5에서 더 상세히 살펴보기로 한다.
404단계에서 송신할 데이터 서비스의 요구 사항에 따라 안테나 수와 안테나 별 모드를 결정이 완료되면, 제어부(341)는 406단계로 진행하여 초기 빔을 설정한다. 초기 빔 설정 동작은 각 안테나 별로 모드에 따라 최적의 빔을 찾고, 쌍을 이룬 안테나와 데이터를 송수신하기 위한 빔 설정 동작이다. 초기 빔 설정 및 빔 재설정 동작에 대해서는 후술할 도 6에서 더 상세히 살펴보기로 한다.
제어부(341)는 이처럼 초기 빔 설정 동작이 완료되면, 408단계로 진행하여 설정된 빔으로 데이터를 송신한다. 이후 제어부(341)는 410단계로 진행하여 빔 재설정이 필요한가를 검사한다. 빔 재설정이 필요한가를 검사하는 주기는 예컨대, 1ms, 5ms 등과 같이 시간 간격으로 설정할 수도 있고, 패킷의 1회 전송 또는 3회 전송 등과 같이 패킷의 전송 횟수로 설정할 수도 있다.
빔 재설정이 필요한 경우는 송신 장치(100)와 수신 장치(200)간 쌍으로 설정된 각 안테나들을 이용하여 데이터를 송신할 시 채널의 변화가 발생하는 경우가 될 수 있다. 예컨대, 송신 어레이 안테나와 수신 어레이 안테나 간 장애물이 생기거나 다른 인접한 전자장치의 통신으로 인해 채널 상황이 변화하는 경우 등이 될 수 있다. 빔 재설정 판단의 근거로는 에러 벡터 크기(Error Vector Magnitude, EVM), 신호 대비 잡음 비율(Signal to Noise Ratio, SNR), 수신신호 세기(Received Signal Strength Indicator, RSSI), 채널 상태 정보(Channel State Information, CSI), 패킷 에러율(Packet Error Rate, PER)/비트 에러율(Bit Error Rate, BER)을 바탕으로 판단할 수 있다. 이러한 정보들 예컨대, EVM, SNR, RSSI, CSI, PER/BER 중 하나 이상을 포함하는 정보들이 각각 미리 설정된 소정의 임계값 이내 또는 이상인 경우를 "송신 빔 결정 조건을 충족"한다고 할 수 있다. 즉, 채널 상태가 양호하여 통신이 원활히 이루어질 수 있는 경우를 송신 빔 결정 조건을 충족한다고 할 수 있다.
410단계의 검사결과 빔 재설정이 필요한 경우 제어부(341)는 412단계로 진행하여 앞서 설명한 바와 같이 빔 설정을 위한 동작을 다시 수행한다. 이는 빔 초기 설정과 유사 또는 동일한 동작이 될 수 있다. 따라서 빔 재설정 동작에 대해서도 후술할 도 6을 참조하여 더 상세히 살펴보기로 한다.
410단계의 검사결과 빔 재설정이 필요하지 않은 경우 제어부(341)는 412단계로 진행하여 데이터 전송의 종료인가를 검사한다. 데이터 전송이 종료된 경우 제어부(341)는 수신 장치(200)와 데이터 전송 종료에 따른 절차들을 수행하고, 400단계로 진행할 수 있다. 반면에 412단계의 검사결과 데이터 전송 종료가 아닌 경우 제어부(341)는 408단계로 진행하여 설정된 빔으로 데이터를 계속 전송하도록 제어한다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따라 송신 장치에서 전송되는 데이터의 요구사항에 따라 안테나 수 및 안테나 별 모드 결정 시의 제어 흐름도이다.
도 5의 제어 흐름도가 시작되는 경우는 앞서 설명한 바와 같이 데이터 송신이 요구되어 송신할 데이터 서비스의 요구 사항에 따라 안테나의 수와 안테나 별 모드를 설정해야 하는 경우이다. 즉, 앞서 설명한 도 4의 404단계가 될 수 있다.
이러한 경우 제어부(341)는 500단계에서 송신이 요구된 서비스 데이터의 수(Si)가 둘 이상인가를 검사한다. 송신이 요구된 서비스 데이터의 수가 둘 이상인 경우 502단계로 진행하고, 송신이 요구된 서비스 데이터의 수가 하나인 경우 504단계로 진행한다.
먼저 502단계로 진행하면, 제어부(341)는 각 서비스 별로 우선순위를 결정한다. 서비스 별 우선순위는 요구된 서비스의 종류와 보장해야 하는 최소 데이터 전송률에 따라 설정될 수 있다. 가령, 실시간 서비스가 요구되는 서비스의 경우 우선순위가 가장 높게 설정될 수 있다. 또한 보장되어야 하는 최소 데이터 전송률이 높은 데이터에 우선순위를 높게 설정할 수 있다. 가령, 최소 보장 전송률 300kbps의 서비스와 최소 보장 전송률 500kbps의 서비스 데이터가 존재할 경우 최소 보장 전송률 500kbps의 데이터의 우선순위를 높게 설정하는 것이다. 이러한 우선순위는 표준 규약으로 정의할 수도 있고, 제품의 제조 시에 또는 설계 시에 미리 설정할 수도 있다.
서로 다른 세 종류의 데이터 서비스가 요구되는 경우 우선순위에 따라 가장 높은 우선순위를 갖는 서비스를 S1로 설정하고, 다음 우선순위를 갖는 서비스를 S2로 설정하며, 가장 낮은 우선순위를 갖는 서비스를 S3로 설정할 수 있다. 이처럼 502단계에서 서비스 우선순위가 결정되면, 제어부(341)는 504단계로 진행한다.
제어부(341)는 하나의 서비스만 존재하거나 또는 둘 이상의 서비스들에 대하여 각각 우선순위가 결정되어 504단계로 진행하면, S1의 데이터를 송신하기 위해 n번째 안테나를 선택할 수 있다. 여기서 n을 1로 설정하면, 첫 번째 안테나가 S1의 데이터를 송신하기 위해 설정되는 것이다.
제어부(341)는 504단계에서 안테나를 설정한 후 506단계에서 현재 설정된 안테나를 통해 송신할 수 있는 용량이 해당 서비스의 최소 전송률 또는 기본 전송률을 충족하는가를 검사할 수 있다. 여기서 기본 전송률은 최소 전송률과 같을 수도 있고, 최소 전송률보다 소정의 양만큼 많은 양이 될 수도 있다.
제어부(341)는 특정한 하나의 선택된 안테나를 통해 기본 전송률을 제공할 수 있는 경우 510단계로 진행하고, 그렇지 않은 경우 둘 이상의 안테나를 할당하기 위해 508단계로 진행하여 n의 값을 증가시킨다. 그런 후 제어부(341)는 506단계로 진행하여 용량을 충족하는가를 검사한다. 즉, 508단계를 통해 다시 506단계의 검사를 수행하는 경우는 첫 번째 안테나와 두 번째 안테나가 형성할 수 있는 쌍의 전송률이 기본 전송률을 충족하는가를 다시 검사하는 경우가 될 수 있다. 만일 그래도 충족되지 않는 경우 계속하여 안테나 수를 증가시킬 수 있다.
한편, 하나의 서비스 데이터를 전송하기 위해 하나 또는 둘 이상의 안테나 할당이 완료된 경우 즉, 해당 안테나가 수신 장치의 소정 안테나와 설정한 채널을 통해 기본 전송률로 데이터를 송신할 수 있는 경우 제어부(341)는 510단계로 진행한다.
510단계에서 제어부(341)는 송신할 데이터가 더 존재하는가를 검사한다. 가령, 하나의 서비스 데이터를 하나의 안테나를 통해 할당하였으며, 전송해야 할 서비스 데이터가 둘 이상의 종류인 경우 510단계에서 송신할 데이터가 더 존재하는 경우가 될 수 있다. 그러면 제어부(341)는 512단계로 진행하여 전송할 데이터의 번호 즉, Si를 증가시킨 후 504단계 내지 510단계를 수행할 수 있다. 이때 504단계에서는 이미 설정된 안테나가 존재하는 경우이므로 n값은 1이 아닌 설정된 안테나들의 수를 더 한 값이 될 수 있다. 예컨대 S1에 대해 2개의 안테나가 할당된 경우 S2 데이터에 대하여 판별할 시 n은 3이 될 수 있다.
이상의 동작을 통해 각각의 서비스들마다 전송해야 하는 안테나의 수들이 결정되면, 제어부(341)는 514단계에서 결정된 안테나 별로 서비스 데이터들을 배치한다. 가령 하나의 서비스만 전송해야 하고, 하나의 안테나를 통해 전송하는 경우라면 S1을 제1송신 어레이 안테나(110)에 할당할 수 있다. 다른 예로 하나의 서비스에 대해 둘 이상의 어레이 안테나를 통해 전송해야 하는 경우라면 S1을 제1송신 어레이 안테나(110)와 제2송신 어레이 안테나(120)에 할당할 수 있다. 또 다른 예로 두 종류의 서비스가 각각 하나씩의 안테나에 할당된 경우라면, S1을 제1송신 어레이 안테나(110)에 할당하고, S2를 제2송신 어레이 안테나(120)에 할당할 수 있다. 또 다른 예로 두 종류의 서비스 중 하나의 서비스는 두 개의 안테나에 할당되었고, 다른 하나의 서비스는 하나의 안테나에 할당된 경우를 살펴보자. 이러한 경우 S1을 제1송신 어레이 안테나(110)에 할당하고, S2를 제2송신 어레이 안테나(120)와 제3송신 어레이 안테나(130)에 할당할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 514단계를 완료하면, 제어부(341)는 516단계로 진행하여 미 할당된 안테나가 존재하는가를 검사한다. 앞서 설명한 하나의 서비스가 하나의 안테나 또는 두 개의 안테나를 통해 전송되는 경우 송신 장치(100)에 포함된 어레이 안테나가 3개라면 각각 두 개의 안테나 또는 하나의 안테나가 미 할당된 안테나가 될 수 있다.
516단계의 검사결과 미 할당된 안테나가 존재하는 경우 제어부(341)는 518단계로 진행하고, 미 할당된 안테나가 존재하지 않는 경우 해당 루틴을 종료한다. 해당 루틴을 종료한다는 것은 도 4의 404단계를 완료하는 경우이다.
518단계로 진행하면, 제어부(341)는 다이버시티를 사용할 것인가를 검사한다. 다이버시티의 사용 여부는 사용자가 미리 설정할 수도 있고, 송신 장치(100)를 제작할 시 미리 설정할 수도 있다. 518단계의 검사결과 다이버시티를 사용하는 경우 제어부(341)는 522단계로 진행하여 미 할당된 안테나들을 다이버시티 모드로 설정하고 해당 루틴을 종료한다. 반면에 다이버시티를 사용하지 않는 경우 미 할당된 안테나들을 오프(off)하고, 해당 루틴을 종료한다. 다이버시티를 사용하는 경우 빔의 설정에 대해서는 후술할 도 6에서 더 상세히 살펴보기로 한다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따라 송신 장치에서 초기 빔 설정 또는 빔 재설정 시의 제어 흐름도이다.
도 6의 흐름도에서 초기 빔을 설정하는 경우와 특정한 안테나(들)을 통해 데이터를 송신하는 중 빔을 재설정하는 경우 모두 동일하게 동작할 수 있다. 도 6은 이처럼 특정 안테나(들)을 이용하여 수신 장치(200)로 형성할 빔을 설정하기 위한 흐름도이다.
제어부(341)는 600단계에서 송신이 결정된 안테나(들) 중 하나의 안테나 가령 첫 번째 안테나에 대하여 최적의 빔을 결정한다. 최적의 빔 결정 시 에러 벡터 크기(Error Vector Magnitude, EVM), 신호 대비 잡음 비율(Signal to Noise Ratio, SNR), 수신신호 세기(Received Signal Strength Indicator, RSSI), 채널 상태 정보(Channel State Information, CSI) 값들을 서로 비교하여 최적의 빔을 선택할 수 있다.
이후 제어부(341)는 602단계로 진행하여 첫 번째 안테나를 제외한 나머지 안테나들에 대해 모드 별로 차선의 빔을 설정한다. 만일 해당 안테나가 다이버시티 모드인 경우 에러 벡터 크기(Error Vector Magnitude, EVM), 신호 대비 잡음 비율(Signal to Noise Ratio, SNR), 수신신호 세기(Received Signal Strength Indicator, RSSI), 채널 상태 정보(Channel State Information, CSI) 값 등이 기준 문턱값(threshold)보다 양호한 빔(들) 중 최적의 빔과 각도 차이가 가장 큰 빔을 차선의 빔으로 설정할 수 있고, 공간 다중(SM) 모드인 경우 첫 번째 최적의 빔과 같은 빔을 차선의 빔으로 설정할 수 있다. 다이버시티 모드일 경우 각도차가 가장 큰 빔을 차선의 빔으로 선택하는 이유는 다이버시티 이득을 최대한 얻기 위함이다.
이처럼 나머지 안테나들에 대해서는 동일한 빔을 최적의 빔으로 결정할 시 채널 상황이 안테나 간 모두 유사한 상황임을 가정할 수 있다. 가령, 제1송신 어레이 안테나(110)가 제1수신 어레이 안테나(210)와 쌍을 이루며, 제1수신 어레이 안테나(210)의 방향의 빔(Line of Sight 방향의 빔)이 가장 양호한 빔인 경우 제2송신 어레이 안테나(120)도 데이터를 송신하는 안테나로 설정된 경우 제2송신 어레이 안테나(120)에 대해 제2수신 어레이 안테나(220)와도 제2수신 어레이 안테나(220)의 방향의 빔(Line of Sight 방향의 빔)을 가장 양호한 빔으로 경우로 설정하는 것이다.
이처럼 차선 빔이 결정되면, 제어부(341)는 604단계에서 둘 이상의 안테나로 데이터를 전송하는가를 검사한다. 둘 이상의 안테나로 데이터를 전송하는 경우는 앞서 설명한 바와 같이 하나의 데이터를 둘 이상의 안테나로 송신하는 경우가 될 수도 있고, 둘 이상의 데이터가 각각 서로 다른 안테나들을 통해 전송되는 경우가 될 수도 있다.
만일 둘 이상의 안테나로 데이터를 송신하는 경우 제어부(341)는 606단계로 진행하고, 그렇지 않은 경우 612단계로 진행한다. 606단계로 진행하면, 제어부(341)는 데이터를 전송하는 안테나들에 대해서는 공간 다중 모드의 차선 빔을 송신 빔으로 결정한다. 이후 제어부(341)는 608단계로 진행하여 각 안테나별로 차선 빔으로 선택된 빔을 신뢰할 수 있는가를 검사한다. 차선 빔의 신뢰성을 검사하는 것은 각 안테나 별로 설정된 차선의 빔에 대하여 에러 벡터 크기(Error Vector Magnitude, EVM), 신호 대비 잡음 비율(Signal to Noise Ratio, SNR), 수신신호 세기(Received Signal Strength Indicator, RSSI), 채널 상태 정보(Channel State Information, CSI) 값 등을 바탕으로 신뢰성을 판단할 수 있다. 예컨대, 송신 빔 결정 조건을 충족하는 상태인가를 검사하여 신뢰성 여부를 판별할 수 있다.
608단계의 검사결과 각 안테나 별로 설정된 차선 빔을 신뢰할 수 있는 경우 제어부(341)는 612단계로 진행하고, 각 안테나 별로 설정된 차선 빔을 신뢰할 수 없는 경우 제어부(341)는 610단계로 진행한다.
610단계로 진행하면, 제어부(341)는 각 안테나 별로 최적의 빔을 설정하는 과정을 수행한다. 대체로 채널의 변화가 크지 않고 송신 장치(100)의 안테나들과 수신 장치(200)의 안테나들 간 간격이 크게 이격되지 않은 경우 안테나 별 차선 빔이 최적의 빔이 되는 경우가 많다. 따라서 본 발명과 같이 하나의 특정한 안테나를 제외한 나머지 안테나들에 대하여 차선의 빔을 최적의 빔인 것처럼 사용하는 경우에도 데이터 전송에 크게 문제가 없을 수 있다.
또한 이처럼 하나의 안테나에 대해서만 최적의 빔을 선택하고 나머지 안테나에 대해서는 차선의 빔을 설정하도록 함으로써 송신 장치에서 각 안테나 별로 최적의 빔을 설정하기 위한 절차를 진행하지 않을 수 있다. 이는 송신 장치(100)에서 각 안테나 별로 최적의 빔을 선택하기 위한 시간을 줄일 뿐 아니라 송신 장치(100)와 수신 장치(200)간 불필요한 오버헤드를 줄일 수 있다.
한편, 604단계 또는 608단계 610단계에서 612단계로 진행하면, 제어부(341)는 다이버시티 안테나가 존재하는가를 검사한다. 이때 다이버시티 안테나가 존재하는가에 대한 검사는 앞서 설명한 도 5에서 이미 사용하지 않는 안테나들에 대해서는 오프한 상태이므로 오프되지 않고 다이버시티 모드로 설정된 안테나가 존재하는가를 검사하는 단계가 될 수 있다. 612단계의 검사결과 다이버시티 안테나가 존재하는 경우 제어부(341)는 614단계로 진행하여 해당 안테나에 대해 우선순위에 따라 안테나를 다이버시티 모드로 동작하도록 설정한 후 해당 루틴을 종료한다. 이때에도 차선 빔을 이용할 수 있다.
반면에 다이버시티 모드 안테나가 존재하지 않는 경우 해당 루틴을 종료한다. 여기서도 해당 루틴을 종료하는 경우는 초기 빔 설정의 동작인 경우 406단계를 완료하고 408단계로 진행하는 경우가 될 수 있으며, 빔 재설정 동작인 경우 412단계를 완료하고 408단계로 진행하는 경우가 될 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명에 따르면 서비스 요구사항에 따라 다중 채널(Multi Channel)을 최대한 활용할 수 있는 최적의 빔을 선택할 수 있다. 또한 하나의 링크(Link)로 모든 소스의 요구된 부하(Offered Load)를 만족시키는 경우에는 서비스의 연속성을 보장해주기 위해서 같은 데이터를 여러 채널을 통해서 동시 전송할 수 있고, 여러 링크(Link)를 사용해야 모든 소스의 요구된 부하(Offered Load)를 만족시키는 경우에는 여러 채널을 통해서 여러 데이터를 동시 전송할 수 있고, 요구된 부하(Offered Load)를 만족시키는 만큼 여러 데이터를 동신 전송하면서 우선순위가 높은 신호는 나머지 채널을 통하여 동시에 전송할 수 있다.
이렇듯 시나리오에 따른 서비스 요구사항에 따라서 여러 채널을 다양하게 활용할 수 있고, 이때의 각 채널에 대한 최적의 빔을 효율적으로 선택할 수 있다.
그러면 이상에서 설명한 본 발명에 따른 송신 장치(100)와 수신 장치(200)가 적용된 시스템을 도 7a 내지 도 7d를 참조하여 살펴보기로 한다.
도 7a 내지 도 7d는 본 발명에 따른 송신 장치와 수신 장치가 적용된 시스템에서 각 안테나 별로 데이터를 전송하는 경우를 설명하기 위한 예시도이다.
도 7a를 참조하면, 송신 장치(100)는 3개의 송신 어레이 안테나를 갖는 경우를 가정하였다. 따라서 수신 장치(200) 또한 도면에 도시하지 않았으나 3개의 수신 어레이 안테나를 갖는 경우가 될 수 있다.
도 7a에서는 제2안테나인 하나의 안테나를 통해서만 데이터를 송신하는 경우가 될 수 있다. 이처럼 하나의 안테나를 통해서만 데이터를 송신하는 경우 해당 안테나는 앞서 설명한 바와 같이 최적의 빔을 선택하게 된다. 또한 제1안테나 및 제3안테나는 차선 빔을 선택하게 되며, 참조부호 701 및 703은 차선 빔을 통해 다이버시티 모드로 데이터를 송신하는 경우를 예시한 경우가 된다. 이때, 앞서 설명한 바와 같이 제1안테나 및 제3안테나는 에러 벡터 크기(Error Vector Magnitude, EVM), 신호 대비 잡음 비율(Signal to Noise Ratio, SNR), 수신신호 세기(Received Signal Strength Indicator, RSSI), 채널 상태 정보(Channel State Information, CSI) 값 등이 기준 문턱값(threshold)보다 양호한 빔(들) 중 제2안테나의 최적의 빔과 각도 차가 가장 큰 빔을 차선의 빔으로 설정하여 송신하는 경우가 될 수 있다.
도 7b를 참조하면, 제1안테나와 제2안테나 및 제3안테나 모두 공간 다중(SM) 모드로 설정되어 참조부호 711, 712, 713과 같이 동일한 방향으로 빔을 설정하여 송신하는 경우를 예시하였다. 이때, 제1안테나로부터 수신 장치(200)로 송신되는 빔(711)이 최적의 빔인 경우 제2안테나 및 제3안테나의 차선 빔은 앞서 설명한 바와 같이 동일한 방향의 빔을 선택하여 송신함을 알 수 있다.
도 7c를 참조하면, 도 7b의 경우에 장애물이 발생하여 모든 빔의 경로를 변경한 경우이거나 첫 번째 안테나가 장애물에 의해 최적의 빔으로 설정한 빔이 참조부호 721과 같은 방향으로 선택된 경우 제2안테나 및 제3안테나도 참조부호 722 및 723과 같이 모두 동일한 방향을 차선 빔으로 선택하여 송신하는 경우가 될 수 있다.
도 7d를 참조하면, 송신 장치(100)의 제1안테나와 제2안테나는 공간 다중(SM) 모드로 설정되어 수신 장치(200)로 참조부호 731, 732와 같이 송신되며, 제3안테나는 두 안테나들을 통해 송신되는 데이터 중 어느 하나에 대하여 다이버시티 모드로 전송되는 경우가 될 수 있다. 이때 다이버시티 모드로 동작하는 안테나는 우선순위 또는 요구되는 신뢰도에 따라 어떤 안테나로부터 전송되는 데이터를 다이버시티 안테나로 전송할 것인지를 결정할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명에 따른 무선 통신 시스템의 빔 선택 방법은 다수의 어레이 안테나를 사용하는 무선 통신 시스템에서 사용할 수 있으며, 셀룰라 시스템에도 적용할 수 있음은 물론 특히, 802.11ad와 같이 검색(Search) 기반으로 빔을 트레이닝을 하는 경우에 보다 적합할 수 있다.
또한 이상에서 상술한 본 명세서와 도면에 개시된 실시 예들은 본 발명의 내용을 쉽게 설명하고, 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 따라서 본 발명의 범위는 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상을 바탕으로 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100 : 송신 장치
200 : 수신 장치
110, 120, 1N0 : 송신 어레이 안테나
210, 220, 2N0 : 수신 어레이 안테나
111, 112, 11M, 1N1, 1N2, 1NM : 송신 빔
211, 212, 21M, 2N1, 2N2, 2NM : 수신 빔
301 : 맥 처리부
310 : 기저대역 처리부
311, 312, 31N : 기저대역 처리기
311a : 제1기저대역 송신 처리기
311b : 제1기저대역 수신 처리기
320 : 인터페이스부
331, 332, 33N : 무선 처리부
331a : 제1무선부
331b : 제1어레이 안테나
341 : 제어부

Claims (12)

  1. 둘 이상의 어레이 안테나를 사용하는 송신 장치에서 송신 빔을 선택하기 위한 방법에 있어서,
    특정 데이터를 송신하기 위한 하나의 안테나를 선택하는 제1단계;
    상기 안테나와 쌍을 형성하는 수신 장치의 안테나와 최적의 빔을 선택하는 제2단계;
    상기 선택된 안테나 이외의 안테나마다 상기 선택된 안테나의 최적의 빔과 동일한 빔을 공간 다중 모드의 차선 빔으로 설정하고, 상기 선택된 안테나 이외의 안테나마다 송신 빔 결정 조건을 충족하는 빔들 중 상기 선택된 안테나의 최적의 빔과 각도 차가 가장 큰 빔을 다이버시티 모드의 차선 빔으로 설정하는 제3단계; 및
    상기 선택된 안테나의 최적의 빔을 송신 빔으로 설정하고, 상기 나머지 안테나들에 대해 설정된 모드에 따라 차선의 빔을 송신 빔으로 설정하여 데이터를 송신하는 제4단계;를 포함하는, 다수의 안테나를 사용하는 무선 통신 시스템에서 빔 선택 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 차선 빔을 설정한 각 안테나들의 차선 빔이 상기 송신 빔 결정 조건을 충족하지 못하는 경우 각 안테나 별로 최적의 빔을 재 설정하는 단계;를 더 포함하는, 다수의 안테나를 사용하는 무선 통신 시스템에서 빔 선택 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    송신할 데이터의 종류가 둘 이상인 경우 각 데이터에 대하여 우선순위를 결정하는 단계;를 더 포함하고,
    상기 특정 데이터를 송신하기 위한 하나의 안테나 선택은 상기 데이터들 중 최고 우선순위를 갖는 데이터를 송신하기 위한 안테나로 선택하는, 다수의 안테나를 사용하는 무선 통신 시스템에서 빔 선택 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 각 안테나 별로 데이터 송신 중 상기 송신 빔 결정 조건을 충족하지 못하는 경우 상기 제1단계 내지 제3단계를 다시 수행하는, 다수의 안테나를 사용하는 무선 통신 시스템에서 빔 선택 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 송신 빔 결정 조건의 충족 여부는 미리 결정된 시간 단위로 검사하는 단계;를 더 포함하는, 다수의 안테나를 사용하는 무선 통신 시스템에서 빔 선택 방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 송신 빔 결정 조건의 충족 여부는 미리 결정된 패킷 송신 개수 단위로 검사하는 단계;를 더 포함하는, 다수의 안테나를 사용하는 무선 통신 시스템에서 빔 선택 방법.
  7. 다수의 방향으로 빔 포밍이 가능한 둘 이상의 어레이 안테나;
    상기 각 어레이 안테나로 데이터를 송신하기 위한 무선 처리부들;
    송신할 기저대역의 데이터를 부호화하여 각각의 상기 무선 처리부들로 출력하는 기저대역 처리부들;
    상기 송신할 데이터를 안테나의 빔 포밍 특성에 따라 분할하여 출력하는 맥 처리부; 및
    상기 데이터를 송신하기 위한 하나의 안테나를 선택하고, 상기 선택된 안테나와 쌍을 형성하는 수신 장치의 안테나와 최적의 빔을 결정하며, 상기 선택된 안테나 이외의 안테나마다 상기 선택된 안테나의 최적의 빔과 동일한 빔을 공간 다중 모드의 차선 빔으로 설정하고, 상기 선택된 안테나 이외의 안테나마다 송신 빔 결정 조건을 충족하는 빔들 중 상기 선택된 안테나의 최적의 빔과 각도 차가 가장 큰 빔을 다이버시티 모드의 차선 빔으로 설정하는 제어부;를 포함하는, 다수의 안테나를 사용하는 무선 통신 시스템에서 빔 선택 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 차선 빔을 설정한 각 안테나들의 차선 빔이 상기 송신 빔 결정 조건을 충족하지 못하는 경우 각 안테나 별로 최적의 빔을 재 설정하는, 다수의 안테나를 사용하는 무선 통신 시스템에서 빔 선택 장치.
  9. 제7항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 송신할 데이터의 종류가 둘 이상인 경우 각 데이터에 대하여 우선순위를 결정하고, 상기 특정 데이터를 송신하기 위한 하나의 안테나 선택은 상기 데이터들 중 최고 우선순위를 갖는 데이터를 송신하기 위한 안테나로 선택하는, 다수의 안테나를 사용하는 무선 통신 시스템에서 빔 선택 장치.
  10. 제7항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 각 안테나 별로 데이터 송신 중 상기 송신 빔 결정 조건을 충족하지 못하는 경우 상기 안테나 선택, 최적의 빔 결정 및 나머지 안테나에 대한 차선 빔 선택을 다시 수행하는, 다수의 안테나를 사용하는 무선 통신 시스템에서 빔 선택 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 제어부는,
    미리 결정된 시간 단위로 상기 송신 빔 결정 조건의 충족 여부를 검사하는, 다수의 안테나를 사용하는 무선 통신 시스템에서 빔 선택 장치.
  12. 제10항에 있어서, 상기 제어부는,
    미리 결정된 패킷 송신 개수 단위로 상기 송신 빔 결정 조건의 충족 여부를 검사하는, 다수의 안테나를 사용하는 무선 통신 시스템에서 빔 선택 장치.
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