KR20150095010A - Method of communicating for moving objects with high speed and apparatus for performing thereof - Google Patents

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KR20150095010A KR1020140016022A KR20140016022A KR20150095010A KR 20150095010 A KR20150095010 A KR 20150095010A KR 1020140016022 A KR1020140016022 A KR 1020140016022A KR 20140016022 A KR20140016022 A KR 20140016022A KR 20150095010 A KR20150095010 A KR 20150095010A
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Abstract

Disclosed are a communications method for a high-speed moving object and a communications device for performing the same. The method, performed in a terminal, includes the steps of: forming a wireless communications link with a first relaying device; measuring the quality of a signal received from other relaying devices if the channel quality of the first relaying device is same with a reference value or lower; and correcting the beam generation direction of an antenna if a relay device, having the signal quality same with a threshold value or higher, does not exist after comparing the measured signal quality with the predetermined threshold value. Therefore, service quality can be ensured in an environment where the terminal moves at a high speed; and a large-scale data service can be provided.

Description

고속 이동체를 위한 통신 방법 및 이를 수행하는 통신 장치{METHOD OF COMMUNICATING FOR MOVING OBJECTS WITH HIGH SPEED AND APPARATUS FOR PERFORMING THEREOF}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a communication method for a high-speed moving object,

본 발명은 무선 통신 기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 이동체가 고속으로 이동하는 환경에서 이동체에 대용량 통신 서비스를 제공할 수 있는 고속 이동체를 위한 통신 방법 및 이를 수행하는 통신 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a wireless communication technology, and more particularly, to a communication method for a high-speed mobile body capable of providing a large-capacity communication service to a mobile body in an environment in which the mobile body moves at high speed, and a communication device performing the same.

LTE(Long Term Evolution), LTE-Advanced 또는 WiMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access) 등의 셀룰러 기반 이동 통신 시스템은 고속 이동체를 고려하여 설계된 시스템이 아니기 때문에, 이동체가 고속으로 이동하는 환경에서는 주파수 효율이 매우 저하되어 서비스 품질(Quality of Service)의 보장이 어렵고 대용량 데이터 서비스를 제공하기 어려운 단점이 있다. 예를 들어, 종래의 셀룰러 기반 통신 시스템에서는 고속 열차와 같이 400km/h 이상으로 이동하는 이동체에 통신 장치가 위치하는 경우 무선 전송 속도가 현저하게 감소하기 때문에 안정적인 데이터 서비스를 제공하기 어렵다.A cellular-based mobile communication system such as Long Term Evolution (LTE), LTE-Advanced or Worldwide Interoperability for Microwave Access (WiMAX) is not a system designed considering a high-speed mobile object. It is difficult to guarantee the quality of service and it is difficult to provide a large capacity data service. For example, in a conventional cellular-based communication system, when a communication device is located in a moving object moving at a speed of 400 km / h or more like a high-speed train, the wireless transmission speed is remarkably reduced, so that it is difficult to provide a stable data service.

따라서, 고속열차, 고속버스, 지하철 등의 고속 이동체내에 위치한 통신 장치에 안정적이고 대용량의 데이터 서비스를 제공하기 위해서는 종래의 셀룰러 기반 이동 통신 시스템과는 차별화된 고속 무선 전송 시스템이 필요하다.Accordingly, a high-speed wireless transmission system different from a conventional cellular-based mobile communication system is needed to provide a stable and large-capacity data service to a communication apparatus located in a high-speed mobile station such as a high-speed train, a high-speed bus or a subway.

한편, 기존의 셀룰러 이동 통신 시스템에서 사용하고 있는 주파수 대역을 이용하여 Gbps 이상의 데이터 전송률 제공하기는 어려운 실정이다. 이에 따라 10GHz 내지 300GHz에 해당하는 밀리미터파(mmWave) 주파수 대역을 이용하는 고속 무선 전송 기술의 개발이 활발하게 이루어지고 있다.On the other hand, it is difficult to provide a data rate of Gbps or higher using the frequency band used in the conventional cellular mobile communication system. Accordingly, a high-speed wireless transmission technology using a millimeter wave (mmWave) frequency band corresponding to 10 GHz to 300 GHz has been actively developed.

밀리미터파 주파수 대역을 무선 전송 기술에 이용하는 경우 넓은 대역폭을 획득할 수 있고, 시간, 주파수, 코드 등과 같은 무선 자원 및 공간 자원까지 이용할 수 있기 때문에 무선 용량을 획기적으로 높일 수 있는 장점이 있다.When the millimeter-wave frequency band is used in the radio transmission technology, a wide bandwidth can be obtained, and radio resources and space resources such as time, frequency, and codes can be utilized.

그러나, 밀리미터파 주파수 대역을 이용한 무선 통신은 강우나 기체분자 등과 같이 대기 중에서 신호를 감쇠시키는 다양한 요인들로 인하여 통신 거리가 짧은 단점이 있다. 또한, 밀리미터파 주파수 대역을 이용한 무선 통신을 밀리미터파 주파수 대역의 본질적인 특성으로 인하여 가시 거리(LOS: Line Of Sight)가 확보되어야 하는 제약이 있다.However, the wireless communication using the millimeter wave frequency band has a drawback in that the communication distance is short due to various factors such as rainfall and gas molecules attenuating signals in the atmosphere. In addition, there is a restriction that the line-of-sight (LOS) must be secured due to the intrinsic characteristics of the millimeter-wave frequency band in the wireless communication using the millimeter-wave frequency band.

따라서, 밀리미터파 대역을 이용한 무선 통신에서 통신 거리를 확장하기 위해서는 신호 출력을 증가시키거나 이득이 높은 지향성 안테나를 사용해야만 한다. 그러나, 일반적인 무선 통신 시스템에서는 기지국과 같은 송신 장치에서 송신되는 신호의 최대 출력이 제한되어 있기 때문에 통신 거리를 확장하기 위해서 신호 출력을 증가시키는 것은 한계가 있다. 결과적으로 밀리미터파 대역을 이용한 무선 통신에서 통신 거리를 원거리까지 확장하기 위해서는 이득을 보장해 줄 수 있는 지향성 안테나를 사용할 수 밖에 없다. 즉, 밀리미터파 주파수 대역을 이용하는 무선 통신에서 기지국과 이동 단말이 원거리에서도 정상적인 통신을 수행하기 위해서는 각 통신 장치의 안테나로부터 방사되는 빔의 폭이 좁아야만 한다.Therefore, in order to extend the communication distance in the radio communication using the millimeter-wave band, the signal output must be increased or a directional antenna having a high gain must be used. However, in a general wireless communication system, since the maximum output of a signal transmitted from a transmitting apparatus such as a base station is limited, there is a limit to increase the signal output in order to extend the communication distance. As a result, in order to extend the communication distance to a long distance in the radio communication using the millimeter wave band, a directional antenna that can guarantee the gain can be used. That is, in the wireless communication using the millimeter wave frequency band, in order for the base station and the mobile terminal to perform normal communication even at a long distance, the width of the beam radiated from the antenna of each communication device must be narrow.

그러나, 빔 폭이 좁은 지향성 안테나를 기지국이나 단말에 적용하는 경우, 기지국 또는 단말의 통신 범위는 지향성 안테나가 지향하고 있는 지향 각 이내의 범위로 한정되며, 지향성 범위를 벗어나면 통신이 불가능하다는 문제점이 있다.However, when a directional antenna with a narrow beam width is applied to a base station or a terminal, the communication range of the base station or the terminal is limited to a range within the directional angle of the directional antenna, have.

또한, 이동 단말이 핸드오프 구간에서 빔을 정상적으로 수신하지 못하는 경우 핸드오프 동작이 불필요하게 증가하거나, 기지국과 이동 단말 사이의 통신이 단절되는 등의 상황이 발생할 수 있는 문제점이 있다.In addition, when the mobile terminal does not normally receive the beam in the handoff interval, a handoff operation may unnecessarily increase, or communication between the base station and the mobile terminal may be disconnected.

상술한 문제를 해결하기 위한 본 발명의 목적은 이동체가 고속으로 이동하는 환경에서 서비스 품질을 보장할 수 있고 대용량의 데이터 서비스를 제공할 수 있는 고속 이동체를 위한 통신 방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention to solve the above problems is to provide a communication method for a high-speed mobile body that can guarantee a service quality in an environment where a mobile body moves at high speed and can provide a large-capacity data service.

또한, 본 발명의 다른 목적은 이동체가 고속으로 이동하는 환경에서 서비스 품질을 보장할 수 있고 대용량의 데이터 서비스를 제공할 수 있는 통신 장치를 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide a communication device capable of ensuring service quality in an environment where a moving object moves at high speed and capable of providing a large-capacity data service.

본 발명에서 이루고자 하는 목적들은 상기한 목적들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 다른 목적들은 하기의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Other objects and advantages of the present invention will be apparent from the following description taken in conjunction with the accompanying drawings, in which: FIG.

상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 고속 이동체를 위한 통신 방법은, 단말에서 수행되는 무선 통신 방법에 있어서, 제1 중계 장치와 무선 통신 링크를 형성하는 단계와, 상기 제1 중계 장치의 채널 품질이 미리 설정된 기준값 이하인 경우, 다른 중계 장치들로부터 수신된 신호의 품질을 측정하는 단계 및 상기 측정한 신호 품질을 미리 설정된 임계값과 비교하여 임계값 이상인 신호 품질을 가지는 중계 장치가 존재하지 않는 경우 안테나의 빔형성 방향을 보정하는 단계를 포함한다. According to another aspect of the present invention, there is provided a communication method for a high-speed mobile station, the method comprising: forming a wireless communication link with a first relay apparatus; Measuring a quality of a signal received from other relay apparatuses when the channel quality of the first relay apparatus is equal to or less than a preset reference value, comparing the measured signal quality with a preset threshold value, And correcting the beam forming direction of the antenna when the apparatus is not present.

여기서, 상기 무선 통신 방법은 상기 제1 중계 장치와 무선 통신 링크를 형성하는 단계 이후에, 상기 제1 중계 장치로부터 상기 제1 중계 장치의 빔형성 방향 정보를 수신하는 단계를 더 포함할 수 있다.Here, the wireless communication method may further include receiving beam forming direction information of the first relay device from the first relay device after the step of forming a wireless communication link with the first relay device.

여기서, 상기 제1 중계 장치의 빔형성 방향 정보를 수신하는 단계는, 상기 제1 중계 장치의 위치 정보, 상기 제1 중계 장치에 구비된 안테나의 축 정보 및 상기 제1 중계 장치에 구비된 안테나의 방향각 정보 중 적어도 하나의 빔형성 방향 정보를 수신할 수 있다.Here, the step of receiving the beam forming direction information of the first repeater may include: receiving position information of the first repeater, axis information of the antenna provided in the first repeater, Direction information and at least one beam forming direction information of the direction angle information.

여기서, 상기 제1 중계 장치의 빔형성 방향 정보를 수신하는 단계는, 상기 제1 중계 장치로부터 방송되는 시스템 정보를 통해 상기 제1 중계 장치의 빔형성 방향 정보를 획득할 수 있다.Here, the step of receiving the beam forming direction information of the first relay apparatus may acquire the beam forming direction information of the first relay apparatus through the system information broadcast from the first relay apparatus.

여기서, 상기 무선 통신 방법은 상기 단말에 구비된 센서부로부터 상기 단말에 구비된 안테나의 축 및 방향각 정보 중 적어도 하나의 빔형성 방향 정보를 획득하는 단계를 더 포함할 수 있다.Here, the wireless communication method may further include acquiring at least one beam forming direction information of an axis and direction angle information of an antenna provided in the terminal, from a sensor unit provided in the terminal.

여기서, 상기 안테나의 빔형성 방향을 보정하는 단계는 상기 제1 중계 장치의 빔형성 방향 정보와 상기 단말의 빔형성 방향 정보를 비교하는 단계와, 상기 비교 결과에 따라 상기 단말의 안테나를 보정하기 위한 보정값을 산출하는 단계 및 상기 산출된 보정값에 기초하여 상기 단말에 구비된 안테나를 보정하는 단계를 포함할 수 있다.The step of correcting the beam forming direction of the antenna may include the steps of: comparing the beam forming direction information of the first relay apparatus with beam forming direction information of the terminal; and correcting the antenna of the terminal according to the comparison result Calculating a correction value, and correcting an antenna provided in the terminal based on the calculated correction value.

또한, 본 발명의 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 고속 이동체를 위한 통신 장치는 복수의 안테나부와, 상기 복수의 안테나부와 연결되고 안테나 제어 신호에 상응하여 상기 복수의 안테나부의 빔형성 지향 방향을 제어하는 RF 처리부와, 상기 RF 처리부와 연결되고 복수의 중계 장치로부터 수신한 신호들의 품질에 기초하여 무선 링크를 형성할 제1 중계 장치를 결정하고, 상기 무선 통신 장치의 이동 방향 정보 및 상기 제1 중계 장치에 구비된 안테나의 지향 방향에 기초하여 상기 안테나 제어 신호를 제공하는 물리계층 처리부 및 상기 무선 통신 장치의 이동 방향을 측정하여 상기 이동 방향 정보를 상기 물리계층 처리부에 제공하는 센서부를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a communication apparatus for a high-speed mobile communication system including a plurality of antenna units, a plurality of antenna units connected to the plurality of antenna units, And a first relay device connected to the RF processor and configured to form a radio link based on the quality of signals received from the plurality of relay devices, A physical layer processing unit for providing the antenna control signal based on information and a direction of an antenna provided in the first relay apparatus, and a controller for measuring a moving direction of the radio communication apparatus and providing the moving direction information to the physical layer processing unit And a sensor unit.

여기서, 상기 복수의 안테나부는 수직 및 수평 편파 중 어느 하나의 편파를 이용하여 신호를 송수신하는 제1 안테나부 및 상기 제1 안테나부가 사용하는 편파와 다른 편파을 이용하여 신호를 송수신하는 제2 안테나부를 포함할 수 있다.Here, the plurality of antenna units may include a first antenna unit that transmits and receives a signal using one of polarized waves of vertical and horizontal polarizations, and a second antenna unit that transmits and receives signals using polarized waves different from the polarized waves used by the first antenna unit can do.

여기서, 상기 무선 통신 장치는 위성 항법 신호를 수신하고 상기 수신한 위성 항법 신호를 상기 물리계층 처리부에 제공하는 위성항법정보 수신부를 더 포함하되, 상기 물리계층 처리부는 상기 위성 항법 신호에 기초하여 상기 제1 중계 장치와 시간 동기화를 수행할 수 있다.The radio communication apparatus may further include a satellite navigation information receiving unit that receives the satellite navigation signal and provides the received satellite navigation signal to the physical layer processing unit, wherein the physical layer processing unit, based on the satellite navigation signal, Time synchronization with one repeater can be performed.

여기서, 상기 물리계층 처리부는 상기 제1 중계 장치로부터 상기 제1 중계 장치의 빔형성 방향 정보로 상기 제1 중계 장치에 구비된 안테나의 축 정보 및 상기 제1 중계 장치에 구비된 안테나의 방향각 정보 중 적어도 하나의 빔형성 방향 정보를 제공받을 수 있다.Here, the physical layer processor may receive, from the first relay apparatus, the beam forming direction information of the first relay apparatus, the axis information of the antenna provided in the first relay apparatus, and the direction angle information of the antenna provided in the first relay apparatus At least one beam forming direction information may be provided.

여기서, 상기 물리계층 처리부는 상기 센서부로부터 상기 복수의 안테나부의 축 및 방향각 정보 중 적어도 하나의 이동 방향 정보를 제공받고, 상기 제1 중계 장치의 빔형성 방향 정보와 상기 이동 방향 정보를 비교하여 상기 복수의 안테나부의 빔형성 방향을 보정하기 위한 보정값을 산출한 후, 상기 산출된 보정값에 기초하여 상기 안테나 제어 신호를 생성할 수 있다.Here, the physical layer processing unit receives at least one direction information of the axis and direction information of the plurality of antenna units from the sensor unit, compares the beam forming direction information of the first repeater and the direction information The antenna control unit may generate the antenna control signals based on the calculated correction values after calculating correction values for correcting the beam forming directions of the plurality of antenna units.

상술한 바와 같은 고속 이동체를 위한 통신 방법 및 이를 수행하는 통신 장치에 따르면, 가시거리가 확보되어야 하는 무선 통신 환경에서 고속으로 이동하는 이동 단말이 수신한 복수의 신호들 중 신호 품질이 우수한 빔들을 선택하여 통신을 수행하고, 단말의 이동에 상응하여 안테나의 지향 방향을 보정함으로써 중계 장치의 지향방향과 단말의 지향 방향이 항상 일치하도록 한다.According to the communication method for a high-speed mobile body and the communication device for performing the above-mentioned operations, the mobile station moving at a high speed in a wireless communication environment in which a visible distance is secured can select beams having high signal quality among a plurality of signals received from the high- And corrects the directivity direction of the antenna according to the movement of the terminal so that the directivity direction of the relay device and the directivity direction of the terminal always coincide with each other.

따라서, 단말(또는 이동체)이 고속으로 이동하는 환경에서도 서비스 품질을 보장할 수 있고, 대용량의 데이터 서비스를 제공할 수 있다.Therefore, it is possible to guarantee the service quality even in an environment where the terminal (or moving body) moves at a high speed, and to provide a large-capacity data service.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 밀리미터파를 사용하는 무선 통신 시스템의 구성을 나타내는 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 중계 장치의 안테나 구성을 설명하기 위한 개념도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 단말의 안테나 구성을 설명하기 위한 개념도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 단말의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 5는 도 4에 도시한 물리계층 처리부의 구성을 보다 상세하게 나타낸 블록도이다.
도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 단말의 안테나 제어 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신 방법을 나타내는 흐름도이다.
1 is a conceptual diagram illustrating a configuration of a wireless communication system using millimeter waves according to an embodiment of the present invention.
2 is a conceptual diagram illustrating an antenna configuration of a relay apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is a conceptual diagram illustrating an antenna configuration of a UE according to an embodiment of the present invention.
4 is a block diagram illustrating a configuration of a terminal according to an embodiment of the present invention.
5 is a block diagram showing the configuration of the physical layer processing unit shown in FIG. 4 in more detail.
6 is a flowchart illustrating an antenna control method of a terminal according to an embodiment of the present invention.
7 is a flowchart illustrating a wireless communication method according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다.While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific embodiments thereof are shown by way of example in the drawings and will herein be described in detail.

그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.It should be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used in this application is used only to describe a specific embodiment and is not intended to limit the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, the terms "comprises" or "having" and the like are used to specify that there is a feature, a number, a step, an operation, an element, a component or a combination thereof described in the specification, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the relevant art and are to be interpreted in an ideal or overly formal sense unless explicitly defined in the present application Do not.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In order to facilitate the understanding of the present invention, the same reference numerals are used for the same constituent elements in the drawings and redundant explanations for the same constituent elements are omitted.

본 출원에서 사용하는 '단말'은 이동국(MS: Mobile Station), 사용자 장비(UE: User Equipment), MTC(Machine Type Communication) 디바이스, 이동 단말(MT: Mobile Terminal), 사용자 단말, 사용자 터미널(UT: User Terminal), 무선 터미널, 액세스 터미널(AT), 가입자 유닛(Subscriber Unit), 가입자 스테이션(SS: Subscriber Station), 무선 기기(Wireless device), 무선 통신 디바이스, 무선송수신유닛(WTRU: Wireless Transmit/Receive Unit), 이동 노드, 모바일 또는 다른 용어들로 지칭될 수 있다.The term 'terminal' used in the present application includes a mobile station (MS), a user equipment (UE), a machine type communication (MTC) device, a mobile terminal (MT) A wireless terminal, an access terminal (AT), a subscriber unit, a subscriber station (SS), a wireless device, a wireless communication device, a wireless transmit / receive unit (WTRU) Receive Unit), mobile node, mobile, or some other terminology.

특히, 본 출원에서 '단말'은 고속으로 이동하는 사용자 단말을 의미할 수도 있고, 자동차, 버스, 기차, 고속철 등과 같이 고속으로 이동하는 고속 이동체에 탑재된 통신 장치를 의미할 수도 있고, 단말을 휴대한 사용자 탑승한 다양한 운송 수단을 의미할 수 있다. 이하의 설명들에서는 '단말'과 '이동체'를 혼용 할 수 있고, 이 경우, 이동체는 단순한 운송 수단이나 이동 수단이 아닌 이동체에 탑재된 통신 장치 또는 단말을 의미하는 용어로 이해되어야 한다.In particular, the term 'terminal' in the present application may mean a user terminal moving at a high speed or a communication device mounted in a high-speed mobile body moving at high speed such as an automobile, a bus, a train, It can mean a variety of means of transport aboard one user. In the following description, the term " terminal " may be used in combination with the term " mobile body ", and in this case, the term " mobile body " should be understood to mean a communication device or terminal mounted on a mobile body.

또한, 본 출원에서 사용하는 '기지국'은 하나의 셀(cell)을 제어하는 제어장치의 의미로 사용된다. 그러나, 실제 무선 통신 시스템에서 물리적인 기지국은 복수의 셀을 제어할 수 있으며, 이와 같은 경우 물리적인 기지국은 본 출원에서 사용하는 기지국을 하나 이상 포함하는 것으로 간주될 수 있다. The term 'base station' used in the present application is used to mean a control device for controlling one cell. However, in an actual wireless communication system, a physical base station can control a plurality of cells, in which case the physical base station can be regarded as including at least one base station used in the present application.

또한, '기지국'은 디지털 유닛(Digital Unit), 베이스 스테이션(Base Station), 노드-B(Node-B), e노드-B(eNode-B), BTS(Base Transceiver System), 액세스 포인트(Access Point), 전송 포인트, 릴레이(relay), 중계 노드, 펨토셀(femto-cell) 등을 통칭하는 용어로 사용될 수 있다.The 'base station' may be a digital unit, a base station, a node-B, an eNode-B, a base transceiver system (BTS), an access point Point, a transmission point, a relay, a relay node, a femtocell, and the like.

또한, 본 출원에서 사용하는 '중계 장치'는 기지국과 연결되어 신호의 무선 송수신을 수행하는 장치를 의미하는 것으로 라디오 유닛(Radio Unit), RRH(Remote Radio Head) 또는 RRE(Remote Radio Equipment) 등의 용어로 지칭될 수 있다.The 'relay device' used in the present application means a device connected to a base station and performing radio transmission / reception of signals, and it may be a radio unit, a remote radio head (RRH) or a remote radio equipment (RRE) Can be referred to as terminology.

이하에서 설명되는 본 발명의 실시예들에 따른 고속 이동체를 위한 통신 방법 및 이를 수행하는 통신 장치는, 단말(또는 이동체)이 중계 장치의 지향성 빔들을 수신하여 최적의 빔을 선택하여 통신을 수행하는 방법을 제공한다. 특히, 단말이 수신된 빔들 중 최적의 빔을 선택하는 과정에서 수신 장치가 방향을 전환하거나 고저 차이가 발생하는 경우, 이에 상응하여 안테나를 자동으로 교정함으로써 고품질의 양방향 통신 및 끊김없는(seamless) 무선 통신이 가능하도록 한다.
A communication method for a high-speed moving object and a communication device performing the same according to embodiments of the present invention will be described below. A terminal (or a moving object) receives directional beams of a relay apparatus and selects an optimal beam to perform communication ≪ / RTI > In particular, when a terminal switches direction or a difference in altitude occurs during a process of selecting an optimal beam among received beams, the terminal automatically corrects the corresponding antenna, thereby providing high-quality two-way communication and seamless wireless Communication is enabled.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 밀리미터파를 사용하는 무선 통신 시스템의 구성을 나타내는 개념도이다.1 is a conceptual diagram illustrating a configuration of a wireless communication system using millimeter waves according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신 시스템은 게이트웨이(110), 복수의 기지국(120, 130) 및 복수의 중계 장치(121, 123, 125, 131, 133, 135)를 포함할 수 있다.1, a wireless communication system according to an embodiment of the present invention includes a gateway 110, a plurality of base stations 120 and 130, and a plurality of relay devices 121, 123, 125, 131, 133, and 135 .

게이트웨이(110)는 복수의 기지국(120, 130)과 물리적 통신 매체를 통해 연결될 수 있고, 각 기지국(120, 130)으로부터 전송된 데이터를 인터넷과 같은 유선 통신망에 전송하거나, 유선 통신망으로부터 수신한 데이터를 복수의 기지국(120, 130) 중 목적 기지국에 전송할 수 있다. 여기서, 게이트웨이(110)와 복수의 기지국(120, 130)은 광케이블로 서로 연결될 수 있다.The gateway 110 may be connected to the plurality of base stations 120 and 130 through a physical communication medium and may transmit data transmitted from the base stations 120 and 130 to a wired communication network such as the Internet, To the target BS among the plurality of BSs 120 and 130. Here, the gateway 110 and the plurality of base stations 120 and 130 may be connected to each other through an optical cable.

복수의 기지국(120, 130) 각각은 일반적인 이동 시스템의 기지국 기능을 수행할 수 있고, 복수의 중계 장치(121, 123, 125) 및 복수의 중계 장치(131, 133, 135)와 통신 링크가 형성된 단말(150, 160)(또는 이동체)들을 관리하는 기능을 수행할 수 있다.Each of the plurality of base stations 120 and 130 can perform a base station function of a general mobile system and can communicate with a plurality of relay devices 121 and 123 and a plurality of relay devices 131, And can manage the terminals 150 and 160 (or moving objects).

또한, 각 기지국(120, 130)은 특정 인터페이스를 통해 다른 기지국과 연결되도록 구성될 수도 있고, 자신이 관리하는 복수의 중계 장치들과 고정적으로 통신 링크가 연결되도록 구성되어, 게이트웨이(110) 또는 다른 기지국으로부터 제공된 데이터 또는 제어 신호를 자신이 관리하는 복수의 중계 장치들 중 적어도 하나의 목적 중계 장치에 전송하거나, 적어도 하나의 중계 장치로부터 수신한 데이터를 다른 기지국 또는 게이트웨이(110)에 전송할 수 있다.Each of the base stations 120 and 130 may be configured to be connected to another base station through a specific interface, or may be configured to be fixedly connected to a plurality of relay devices managed by the base stations 120 and 130, The data or control signal provided from the base station may be transmitted to at least one of the plurality of relay apparatuses managed by the relay apparatus or may be transmitted to the other base station or the gateway 110 from the at least one relay apparatus.

복수의 중계 장치(121, 123, 125, 131, 133, 135)는 각각 원격 안테나 역할을 수행하여 고속으로 이동하는 단말(150, 160)과 제어 신호 또는 데이터를 송수신 한다. 여기서, 중계 장치(121, 123, 125)가 단말(150)로 데이터를 송신하는 경우에는, 자신을 관리하는 기지국(120)으로부터 수신한 데이터를 RF 신호로 변환한 후 하향링크(downlink) 빔을 통해 단말(150)로 전송하고, 중계 장치(121, 123, 125)가 상향링크(uplink)를 통해 단말(150)로부터 데이터를 수신하는 경우에는, 수신한 신호를 자신을 관리하는 기지국(120)에 미리 구성된 인터페이스를 통해 전송한다.The plurality of relay apparatuses 121, 123, 125, 131, 133, and 135 transmit and receive control signals or data to and from the terminals 150 and 160, respectively, In the case where the relay apparatuses 121, 123 and 125 transmit data to the terminal 150, the relay apparatuses 121, 123 and 125 convert the data received from the base station 120, which manages it, into RF signals, When the relay apparatuses 121, 123 and 125 receive data from the terminal 150 via the uplink, the base station 120 that manages the received signal transmits the received signal to the terminal 150, Through an interface configured in advance.

각 중계 장치(121, 123, 125, 131, 133, 135)는 이동체가 이동하는 경로(예를 들면, 고속도로, 철로)를 따라 이동체의 이동 경로에 빔을 형성할 수 있는 위치에 설치될 수 있다.Each of the relay apparatuses 121, 123, 125, 131, 133, and 135 may be installed at a position capable of forming a beam on a moving path of the moving object along a path (for example, a highway or a railroad track) .

또한, 각 중계 장치(121, 123, 125, 131, 133, 135)에 구비된 안테나는 단말(150, 160)(또는 이동체)의 이동 방향(171, 181)을 고려하여 특정 방향으로 빔을 형성할 수 있도록 설치될 수 있다.An antenna provided in each of the repeaters 121, 123, 125, 131, 133 and 135 forms a beam in a specific direction in consideration of the moving directions 171 and 181 of the terminals 150 and 160 And the like.

예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이 중계 장치(121, 123, 125)는 이동 경로 중 왼쪽 방향(171)으로 이동하는 이동체(150)와 통신이 가능하도록 이동 경로의 일 측면에 설치되고, 각 중계 장치(121, 123, 125)에 구비된 안테나는 이동체(150)의 이동 방향(171)과 대향하는 방향으로 빔을 형성하도록 설치될 수 있다.For example, as shown in FIG. 1, the relay apparatuses 121, 123, and 125 are installed on one side of the movement path so as to be able to communicate with the moving body 150 moving in the leftward direction 171 of the movement path, The antenna provided in each of the repeaters 121, 123, and 125 may be installed to form a beam in a direction opposite to the moving direction 171 of the moving body 150.

한편, 중계 장치(131, 133, 135)는 이동 경로 중 오른쪽 방향(181)으로 이동하는 이동체(160)와 통신이 가능하도록 이동 경로의 다른 측면에 설치되고, 각 중계 장치(131, 133, 135)에 구비된 안테나는 이동체(160)의 이동 방향(181)과 대향하는 방향으로 빔을 형성하도록 설치될 수 있다.The relay apparatuses 131, 133 and 135 are installed on the other side of the movement path so as to be able to communicate with the mobile body 160 moving in the right direction 181 of the movement path, May be provided so as to form a beam in a direction opposite to the moving direction 181 of the moving body 160.

각 중계 장치(121, 123, 125, 131, 133, 135)에 설치되는 안테나는 이동체의 높이 및 다른 중계 장치들과의 간섭을 고려하여 미리 결정된 범위(예를 들면, 빔의 수평각 및/또는 수직각)로 빔을 형성하도록 구성될 수 있다. An antenna installed in each of the repeaters 121, 123, 125, 131, 133, and 135 may be a predetermined range (for example, a horizontal angle of the beam and / or a number of beams) in consideration of the height of the moving object and interference with other relay devices At right angles).

이동체(150, 160)에는 중계 장치들과 통신을 수행할 수 있는 통신 장치(또는 단말)가 탑재될 수 있고, 중계 장치(121, 123, 125, 131, 133, 135)들과의 통신을 위해 적어도 두 개의 안테나가 설치될 수 있다.A communication device (or terminal) capable of performing communication with the relay devices may be mounted on the mobile bodies 150 and 160 and may be configured to communicate with the relay devices 121, 123, 125, 131, 133, and 135 At least two antennas may be installed.

여기서, 이동체 또는 이동체에 탑재된 단말에 설치되는 안테나들은 이동체가 이동하는 방향과 상기 방향의 반대 방향에 각각 설치될 수 있다. 예를 들어, 이동체가 자동차인 경우, 자동차의 앞부분과 뒷부분의 적절한 위치에 안테나가 각각 설치될 수 있다.Here, the antennas installed on the moving object or the terminal mounted on the moving object can be installed in the direction in which the moving object moves and in the direction opposite to the direction, respectively. For example, when the moving body is an automobile, the antennas can be installed at appropriate positions in the front and rear portions of the automobile.

상기한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에서는 이동체(또는 단말)의 이동 방향을 고려하여 복수의 안테나를 설치함으로써 고속으로 이동하는 이동체는 이동 방향과 이동 방향의 반대 방향에 각각 설치된 중계 장치들로부터 동시에 신호를 수신할 수 있고, 이를 통해 데이터 전송률이나 수신 성능을 향상시킬 수 있다.
As described above, according to the embodiment of the present invention, the mobile body moving at a high speed by installing a plurality of antennas in consideration of the moving direction of the mobile body (or terminal) can be moved from the relay devices Signal, thereby improving the data rate or receiving performance.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 중계 장치의 안테나 구성을 설명하기 위한 개념도이다.2 is a conceptual diagram illustrating an antenna configuration of a relay apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 중계 장치(221, 222, 231, 232)에 설치되는 안테나는 고속으로 이동하는 이동체(241, 242)의 이동 방향과 대향하는 방향(즉, 이동체가 이동하는 방향)으로 빔을 형성할 수 있도록 배치되며, 미리 설정된 빔 형성 방향 및 빔 형성 각도를 가지도록 고정적으로 설치될 수 있다.Referring to FIG. 2, the antennas installed in the repeaters 221, 222, 231, and 232 according to the embodiment of the present invention are arranged in a direction opposite to the moving direction of the moving bodies 241 and 242 moving at high speed The direction in which the moving body moves), and may be fixedly installed to have a predetermined beam forming direction and a beam forming angle.

또한, 각 중계 장치(221, 222, 231, 232)는 도로나 철로 등과 같은 이동체(241, 242)의 이동 경로 주변에 설치될 수 있다. 여기서, 각 중계 장치(221, 222, 231, 232)가 이동체(241, 242)의 이동 경로의 주변에 설치되고 이동 경로 상에 빔을 형성하도록 설치되기 때문에 이동 경로를 가로지르는 방향으로 이동 경로 양측에 설치된 복수의 중계 장치들(221, 222, 231, 232)로부터 전송되는 빔간 간섭이 발생할 수 있다.Each of the relay devices 221, 222, 231, and 232 may be installed around the movement path of the moving objects 241 and 242 such as roads and railroad tracks. Since the relay apparatuses 221, 222, 231 and 232 are installed around the moving path of the moving bodies 241 and 242 and are provided so as to form a beam on the moving path, The inter-beam interference transmitted from the plurality of relay devices 221, 222, 231,

본 발명의 일 실시예에서는 상기한 바와 같은 빔간 간섭을 회피하기 위하여 이동 경로를 가로지르는 방향으로 일 측에 설치된 중계 장치(221, 222)들과 다른 측에 설치된 중계 장치(231, 232)들이 서로 다른 편파를 가지는 빔을 형성하도록 구성한다.In an embodiment of the present invention, the relay apparatuses 221 and 222 provided on one side in the direction crossing the movement path and the relay apparatuses 231 and 232 provided on the other side in order to avoid the inter- So as to form a beam having another polarized wave.

예를 들어, 도 2에 도시한 이동 경로의 제1 방향(201)의 좌측에 설치된 중계 장치들(221, 222)이 수직 편파를 이용하여 빔을 형성하도록 구성하는 경우, 이동 경로의 제2 방향(211)의 우측에 설치된 중계 장치들(231, 232)은 수평 편파를 이용하여 빔을 형성하도록 구성할 수 있다.For example, when the relay devices 221 and 222 provided on the left side of the first direction 201 of the movement path shown in FIG. 2 are configured to form beams using vertical polarized waves, The relay devices 231 and 232 provided on the right side of the antenna 211 can be configured to form a beam using horizontal polarization.

또는, 제1 방향(201)의 좌측에 설치된 중계 장치들(221, 222)들이 수평 편파를 이용하여 빔을 형성하도록 구성하는 경우에는 제2 방향(211)의 우측에 설치된 중계 장치(231, 232)들은 수직 편파를 이용하여 빔을 형성하도록 구성할 수 있다.
Alternatively, when the relay devices 221 and 222 provided on the left side of the first direction 201 form a beam using horizontal polarized waves, the relay devices 231 and 232 provided on the right side of the second direction 211 ) Can be configured to form a beam using vertical polarization.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 단말의 안테나 구성을 설명하기 위한 개념도이다.3 is a conceptual diagram illustrating an antenna configuration of a UE according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 단말(또는 이동체)은 이동하는 방향의 전방과 후방의 중계 장치들로부터 전송되는 신호를 효율적으로 수신할 수 있는 위치에 설치되는 안테나를 구비한다. 즉, 단말에 설치되는 안테나는 단말이 탑재된 이동체의 유형, 주행 여건 또는 이동체의 상황에 따라 이동체의 외부 또는 내부의 적절한 위치에 설치될 수 있다.Referring to FIG. 3, a terminal (or a moving body) according to an embodiment of the present invention includes an antenna installed at a position capable of efficiently receiving signals transmitted from forward and backward relay devices in a moving direction . That is, the antenna installed in the terminal can be installed at an appropriate position on the outside or inside of the mobile body depending on the type of the mobile body on which the terminal is mounted, the traveling condition, or the situation of the mobile body.

예를 들어, 이동체가 차량으로 구성되는 경우, 차량의 앞부분에 제1 안테나(301)가 설치되고, 차량의 뒷 부분에 제2 안테나(302)가 설치될 수 있다.For example, when the moving object is composed of a vehicle, a first antenna 301 may be installed at a front portion of the vehicle, and a second antenna 302 may be installed at a rear portion of the vehicle.

또한, 단말에 설치되는 복수의 안테나(301, 302)는 각 안테나가 서로 다른 편파를 이용하여 신호를 수신하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 제1 안테나(301)가 수직 편파를 이용하도록 구성되는 경우, 제2 안테나(302)는 수평 편파를 이용하도록 구성될 수 있고, 제1 안테나(301)가 수평 편파를 이용하도록 구성되는 경우에는 제2 안테나(302)는 수직 편파를 이용하도록 구성될 수 있다. 상기한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에서는 단말에 구비된 복수의 안테나(301, 302)가 서로 다른 편파를 이용하도록 구성함으로써 서로 다른 방향에서 수신되는 빔들간의 간섭을 회피할 수 있고, 이를 통해 단말의 수신 성능을 향상시킬 수 있다.In addition, the plurality of antennas 301 and 302 installed in the terminal can be configured such that each antenna receives signals using different polarizations. For example, if the first antenna 301 is configured to use vertical polarization, the second antenna 302 may be configured to use horizontal polarization, and the first antenna 301 may be configured to use horizontal polarization The second antenna 302 may be configured to use vertical polarization. As described above, in the embodiment of the present invention, the plurality of antennas 301 and 302 provided in the terminal are configured to use different polarizations, so that interference between beams received in different directions can be avoided, The reception performance of the terminal can be improved.

또한, 단말에 설치되는 각 안테나(301, 302)는 특정 방향으로 지향성 빔(311, 312)을 방사하도록 구성될 수 있다. 여기서, 각 안테나에서 방사되는 지향성 빔(311, 312)의 방향은 후술하는 바와 같이 단말(또는 이동체)의 이동 상황에 따라 동적으로 변경될 수 있다.In addition, each of the antennas 301 and 302 installed in the terminal can be configured to radiate the directional beams 311 and 312 in a specific direction. Here, the direction of the directional beams 311 and 312 emitted from the respective antennas can be changed dynamically according to the movement state of the terminal (or moving body) as described later.

한편, 단말에 구비된 각 안테나는 상술한 바와 같이 특정 방향으로 빔을 형성하고, 빔 형성 방향 및 편파를 단말의 이동 환경에 따라 동적으로 변경하기 위해 위상 배열 안테나 형태로 구성될 수 있다. 즉, 단말에 구비되는 안테나는 단말의 이동 방향에 따라 편파를 변경할 수 있고, 단말이 곡선 경로를 이동하거나 고저 차이가 발생하는 구간을 이동하는 경우에도, 고정적인 범위에 빔을 형성하는 중계 장치와 통신 단절이 발생하지 않도록 동적으로 빔 형성 방향을 조절할 수 있도록 구성된다.
Meanwhile, each antenna provided in the terminal may be configured in the form of a phased array antenna to form a beam in a specific direction as described above, and dynamically change the beam forming direction and polarization according to the mobile environment of the terminal. That is, the antenna provided in the terminal can change polarization in accordance with the direction of movement of the terminal, and even when the terminal moves in a curved path or in a section in which a difference in level occurs, The beam forming direction can be dynamically adjusted so as not to cause communication disconnection.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 단말의 구성을 나타내는 블록도이다. 또한, 도 5는 도 4에 도시한 물리계층 처리부의 구성을 보다 상세하게 나타낸 블록도이다.4 is a block diagram illustrating a configuration of a terminal according to an embodiment of the present invention. 5 is a block diagram showing the configuration of the physical layer processing unit shown in FIG. 4 in more detail.

이하에서는 도 4 및 도 5를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 단말의 구성을 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the configuration of a terminal according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGs. 4 and 5. FIG.

먼저, 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 단말은 위성항법정보 수신부(410), 센서부(420), 복수의 안테나부(430), 복수의 RF 처리부(440), 복수의 물리계층 처리부(450) 및 프로토콜 처리부(470)를 포함할 수 있다.4, a terminal according to an embodiment of the present invention includes a satellite navigation information receiving unit 410, a sensor unit 420, a plurality of antenna units 430, a plurality of RF processing units 440, A physical layer processing unit 450 and a protocol processing unit 470.

위성항법정보 수신부(410)는 GPS(Global Positioning System), GLONASS(Global Navigation Satellite System) 또는 갈릴레오(Galileo) 등과 같은 위성 항법 시스템으로부터 전송된 항법 신호를 수신하고, 수신한 항법 신호를 물리계층 처리부(450)에 제공함으로써, 단말과 중계 장치간의 시간 동기화가 이루어지도록 하고, 위치 정보를 획득할 수 있도록 한다.The satellite navigation information receiving unit 410 receives the navigation signals transmitted from the GPS system such as Global Positioning System (GPS), Global Navigation Satellite System (GLONASS), or Galileo, and transmits the received navigation signals to the physical layer processing unit 450 so that the time synchronization between the terminal and the relay apparatus can be performed and position information can be obtained.

단말이 이동 경로 상에서 이동하는 도중 특정 중계 장치의 서비스 영역(또는 서빙 셀, serving cell)에서 통신을 수행하다가 상기 서빙 셀을 이탈하여 새로운 중계 장치의 서비스 영역(타겟 셀, target cell)에 진입하는 경우, 타겟 셀은 자신의 서비스 영역으로 새로 진입한 단말로부터 전송되는 신호를 수신할 수 있는 상태에 있어야 한다. 이 때, 타겟 셀은 단말로부터 전송되는 신호의 지연 시간에 대한 정보를 알 수 없기 때문에 서빙 셀과 타겟 셀의 수신 타이밍을 측정한 후, 이를 기초로하여 지연 시간을 계산하여 시간 동기를 일치시킴으로써 끊김없는 서비스를 보장하면서 단말의 핸드오버를 가능하게 한다.When a mobile station moves in a service area (or a serving cell) of a specific relay apparatus while moving on a movement path, the mobile station leaves the serving cell and enters a service area (target cell) of a new relay apparatus , The target cell must be in a state capable of receiving a signal transmitted from a terminal that has newly entered the service area of the target cell. At this time, since the target cell can not know the information on the delay time of the signal transmitted from the mobile station, it measures the reception timing of the serving cell and the target cell, calculates the delay time based on the received timing, Thereby enabling the handover of the terminal while ensuring the service without the service.

상술한 바와 같은 단말과 중계 장치간의 시간 동기화를 위해서는 절대 시간 정보가 요구되며, 이를 위해 본 발명에서는 위성항법정보 수신부(410)가 수신한 위성 항법 신호를 이용하여 시간 동기화를 수행한다.Absolute time information is required for time synchronization between the terminal and the relay device as described above. For this purpose, in the present invention, time synchronization is performed using the satellite navigation signal received by the satellite navigation information receiver 410.

센서부(420)는 자이로 센서 및/또는 지자기 센서 등으로 구성될 수 있고, 단말 또는 이동체의 이동 방향(또는 이동 방향의 변화량)을 검출한 후 검출된 방향 정보를 물리계층 처리부(450)에 제공한다. 단말(또는 이동체)이 이동 경로 중 곡선 구간이나 경사로를 이동하는 경우, 단말의 이동 방향 또는 고도가 변경될 수 있고, 이와 같은 경우 단말은 중계 장치의 지향성 빔 형성 범위를 벗어나게 되어 중계 장치와 통신이 단절되는 문제가 발생할 수 있다.The sensor unit 420 may include a gyro sensor and / or a geomagnetic sensor. The sensor unit 420 may detect movement direction (or a change amount of the movement direction) of the terminal or the moving object, and provide the detected orientation information to the physical layer processing unit 450 do. When the terminal (or moving body) moves in a curved section or a ramp during the movement path, the moving direction or altitude of the terminal can be changed. In such a case, the terminal deviates from the directional beam forming range of the relay apparatus, There may be a problem of being disconnected.

본 발명에서는 상기한 바와 같은 문제가 발생하지 않도록 하기 위해 센서부(420)가 단말(또는 이동체)의 방향 전환에 따라 변경되는 축 및/또는 방향각 정보를 물리계층 처리부(450)에 제공하고, 물리계층 처리부(450)가 제공받은 축 및/또는 방향각 정보에 기초하여 단말에 설치된 안테나부(430)를 제어함으로써 안테나부(430)의 지향 방향이 항상 중계 장치의 빔 형성 방향과 일치하도록 한다.In the present invention, in order to prevent the above-described problems, the sensor unit 420 provides the physical layer processing unit 450 with the axis and / or direction angle information changed according to the direction change of the terminal (or the moving object) The direction of the antenna unit 430 is always aligned with the beam forming direction of the relay apparatus by controlling the antenna unit 430 installed in the terminal based on the axis and / or direction angle information provided by the physical layer processing unit 450 .

복수의 안테나부(430)는 두 개의 안테나부로 구성될 수 있고, 각 안테나부(430)는 전술한 바와 같이 RF 처리부(440)의 제어 신호에 기초하여 빔의 지향 방향을 동적으로 변경시킬 수 있는 위상 어레이 안테나로 구성될 수 있다.The plurality of antenna units 430 may be composed of two antenna units, and each antenna unit 430 can dynamically change the direction of the beam based on the control signal of the RF processing unit 440 Phased array antenna.

또한, 각 안테나부(430)는 RF 처리부(440)로부터 제공된 제어 신호에 기초하여 서로 다른 편파를 이용하여 신호를 송수신하도록 구성될 수 있다. In addition, each of the antenna units 430 may be configured to transmit and receive signals using different polarizations based on control signals provided from the RF processor 440.

도 4에서는 각 안테나부(430)가 RF 처리부(440)로부터 제공된 제어 신호에 기초하여 지향 방향 및 편파 특성을 변경하는 것으로 예를 들어 도시하였으나, 각 안테나부(430)의 제어를 수행하는 주체가 RF 처리부(440)에 한정되는 것은 아니며, RF 처리부(440) 이외의 다른 구성 요소가 상기한 바와 같은 각 안테나부(430)의 제어를 수행하도록 구성될 수도 있다. 예를 들어, 본 발명의 다른 실시예에서는 각 안테나부(430)의 제어를 RF 처리부(440)가 수행하는 대신 물리계층 처리부(450)에서 수행하도록 구성할 수도 있다.4, each of the antenna units 430 changes the direction and polarization characteristics based on the control signal provided from the RF processor 440. However, the main body that performs the control of each antenna unit 430 The present invention is not limited to the RF processing unit 440 and other components other than the RF processing unit 440 may be configured to perform the control of each antenna unit 430 as described above. For example, in another embodiment of the present invention, the control of each antenna unit 430 may be performed by the physical layer processing unit 450 instead of the RF processing unit 440.

복수의 RF 처리부(440)는 안테나부(430)의 개수와 동일한 수로 구성되어 하나의 안테나부(430)와 하나의 RF 처리부(440)가 연결되도록 구성될 수 있다. 도 4에서는 안테나부(430)가 두 개인 것으로 예시하였으므로 RF 처리부(440) 역시 두 개로 구성될 수 있다.The plurality of RF processing units 440 may have the same number as the number of the antenna units 430 and may be configured to connect one antenna unit 430 and one RF processing unit 440. In FIG. 4, since the antenna unit 430 is illustrated as having two antennas, the RF processor 440 may be formed of two antennas.

각 RF 처리부(440)는 연결된 해당 안테나부(430)를 통해 송신되거나 수신되는 신호에 대해 일반적인 이동 통신 장치의 RF 처리부(440)에서 처리하는 기능을 수행할 수 있다. 예를 들어, RF 처리는 물리계층 처리부(450)로부터 제공된 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환한 후, 아날로그로 변환된 신호가 안테나부(430)를 통해 송신될 수 있는 전력으로 신호로 증폭한 후 안테나에 제공하는 기능을 수행할 수 있고, 안테나부(430)를 통해 수신된 신호에 대해서는 저잡음 증폭(LNA: Low Noise Amplification)을 수행한 후 디지털로 변환하여 물리계층 처리부(450)에 제공할 수 있다.Each RF processor 440 can perform a function of processing a signal transmitted or received through a corresponding antenna unit 430 in an RF processor 440 of a general mobile communication device. For example, RF processing converts a digital signal provided from the physical layer processing unit 450 into an analog signal, amplifies the analog signal into a signal with power that can be transmitted through the antenna unit 430, And performs low noise amplification (LNA) on the signal received through the antenna unit 430, converts the signal into digital data, and provides the digital signal to the physical layer processing unit 450 .

또한, RF 처리부(440)는 물리계층 처리부(450)로부터 제공된 제어 신호에 상응하여 안테나부(430)의 편파 또는 지향 방향을 조정하기 위한 처리를 수행할 수 있다.The RF processor 440 may perform processing for adjusting the polarization direction or the direction of the antenna unit 430 in accordance with the control signal provided from the physical layer processor 450. [

물리계층 처리부(450)는 물리계층 송신부, 물리계층 수신부 및 제어부로 구분할 수 있다.The physical layer processor 450 can be divided into a physical layer transmitter, a physical layer receiver, and a controller.

물리계층 수신부는 복조기(510), 복호화기(520), DOA(Direction Of Arrival) 측정기(530) 및 셀 탐색기(540)를 포함할 수 있고, 복조기(510)는 OFDM(Othogonal Frequency Division Multiplexing) 복조기(511), 채널 측정기(512), 채널 정정기(513) 및 채널 복조기(514)를 포함할 수 있다.The physical layer receiver may include a demodulator 510, a decoder 520, a DOA (Direction of Arrival) measurer 530 and a cell searcher 540. The demodulator 510 may include an OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) A channel estimator 511, a channel estimator 512, a channel corrector 513, and a channel demodulator 514.

물리계층 수신부는 중계 장치로부터 수신한 신호를 처리하여 프로토콜 처리부(470)로 전달하는 기능을 수행한다.The physical layer reception unit processes the signal received from the relay apparatus and transmits the processed signal to the protocol processing unit 470.

단말의 이동 경로에는 복수의 중계 장치들이 존재할 수 있고, 단말은 이동 경로를 따라 이동하면서 복수의 중계 장치들로부터 신호를 수신할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 물리계층 수신부가 상기한 바와 같이 복수의 중계 장치들로부터 수신한 신호들 중 품질이 미리 설정된 임계값 이상인 우수한 신호를 검색하고, 검색된 신호를 전송한 중계 장치와 링크를 구성하도록 한다. A plurality of relay apparatuses may exist in the movement path of the terminal, and the terminal may receive a signal from the plurality of relay apparatuses while moving along the movement path. In an embodiment of the present invention, the physical layer receiver searches an excellent signal whose quality is equal to or higher than a predetermined threshold value among the signals received from the plurality of relay apparatuses as described above, and forms a link with the relay apparatus that transmits the searched signal .

구체적으로, 물리계층 수신부의 OFDM 복조기(511)는 복수의 중계 장치들로부터 수신한 신호들에 대한 OFDM 복조를 수행하여 채널 측정기(512) 및 채널 정정기(513)에 제공하고, 채널 측정기(512)는 OFDM 복조기(511)로부터 제공된 복수의 OFDM 복조된 신호들의 채널 품질을 측정한 후, 측정 결과를 채널 정정기(513) 및 물리계층 제어기(570)에 제공한다.Specifically, the OFDM demodulator 511 of the physical layer receiver performs OFDM demodulation on the signals received from the plurality of relay apparatuses and provides them to the channel measurer 512 and the channel corrector 513, Measures the channel quality of a plurality of OFDM demodulated signals provided from the OFDM demodulator 511 and then provides the measurement results to the channel corrector 513 and the physical layer controller 570. [

물리계층 제어기(570)는 채널 측정기(512)로부터 제공된 채널 측정 정보를 미리 설정된 임계값과 비교하여 복수의 중계 장치들로부터 수신한 신호들 중 임계값 이상의 신호 품질을 가지는 신호를 선택한 후, 선택한 신호에 대응되는 중계 장치의 고유 식별 정보(예를 들면, 셀 ID)를 획득하고, 획득한 고유 식별 장치를 이용하여 해당 중계 장치와 무선 링크를 구성하기 위한 처리를 수행한다. The physical layer controller 570 compares the channel measurement information provided from the channel measurer 512 with a preset threshold value, selects a signal having a signal quality of a threshold value or more among the signals received from the plurality of relay devices, (For example, a cell ID) of the relay apparatus corresponding to the relay apparatus, and performs processing for configuring a radio link with the relay apparatus using the acquired unique identification apparatus.

복수의 중계 장치들로부터 각각 방송되는 신호(예를 들면, BCH: Broadcast Channel)에는 시스템 정보(System Information)가 포함될 수 있고, 상기 시스템 정보에는 중계 장치의 시간(예를 들면, GPS 시간), 위치 정보와 중계 장치에 구비된 안테나 중심부의 3축 방향각 정보를 포함할 수 있고, 중계 장치의 시간 정보는 중계 장치와 단말의 동기화와 단절 없는 핸드오버를 위해 사용된다. 또한, 중계 장치에 구비된 안테나 중심부의 3축 방향각 정보는 단말(또는 이동체)이 곡선구간 또는 경사로 구간을 이동하여 진행 방향에 변경이 발생하는 경우, 단말의 안테나 방향을 보정하기 위해 사용한다. 여기서 복수의 중계 장치들로부터 방송되는 신호는 셀 탐색기(540)가 수신하여 물리계층 제어기(570)에 제공할 수 있다.System information may be included in a signal broadcasted from each of a plurality of relay apparatuses (for example, a broadcast channel (BCH)). The system information includes a time (e.g., GPS time) Axis direction angle information of the center of the antenna provided in the relay apparatus, and the time information of the relay apparatus is used for synchronization between the relay apparatus and the terminal and handover without interruption. In addition, the three-axis direction angle information of the antenna center included in the relay apparatus is used to correct the direction of the antenna of the terminal when the terminal (or moving body) moves in a curve section or a slope section and a change occurs in the traveling direction. Here, a signal broadcast from a plurality of relay apparatuses can be received by the cell searcher 540 and provided to the physical layer controller 570.

물리계층 제어기(570)는 센서부(420)로부터 제공된 이동 방향의 변경에 상응하는 방향각 정보와 중계 장치로부터 제공된 방향각 정보를 비교하여 방향각 차이에 해당하는 안테나 보정값을 산출한 후, 단말에 구비된 안테나부(430)의 빔 지향 방향이 중계 장치의 안테나 지향 방향과 일치하도록 RF 처리부(440)에 안테나 빔 형성을 위한 보정 정보를 RF 처리부(440)에 제공한다. 여기서, 중계 장치에 구비된 안테나의 3축 방향각 정보는 중계 장치로부터 방송되는 방송 신호로부터 추출할 수도 있고, DOA 측정기(530)가 측정한 전파 도착 방향에 기초하여 산출할 수도 있다.The physical layer controller 570 compares the direction angle information corresponding to the change in the direction of movement provided from the sensor unit 420 and the direction angle information provided from the relay apparatus to calculate an antenna correction value corresponding to the difference in direction angle, To the RF processor 440, correction information for antenna beamforming so that the beam directing direction of the antenna unit 430 provided in the RF unit 440 coincides with the antenna directing direction of the relay apparatus. Here, the three-axis direction angle information of the antenna included in the relay apparatus may be extracted from the broadcasting signal broadcasted from the relay apparatus or may be calculated based on the radio wave arrival direction measured by the DOA measuring apparatus 530. [

물리계층 수신부는 RF 처리부(440)로부터 제공된 수신 신호에 대해 복조 및 복호화를 수행한 후 프로토콜 처리부(470)에 제공한다. 특히, 복조기(510)의 채널 정정기(513)는 OFDM 복조기(511)로부터 제공된 OFDM 복조된 데이터에 대해, 채널 측정기(512)로부터 제공된 채널 측정 정보를 이용하여 채널 정정을 수행한 후, 채널 복조기(514)에 제공하고, 채널 복조기(514)는 채널 정정기(513)로부터 제공된 데이터에 대한 채널 복조를 수행한 후 복호화기(520)에 제공한다.The physical layer receiver demodulates and decodes the received signals provided from the RF processor 440, and provides the demodulated and decoded signals to the protocol processor 470. In particular, the channel corrector 513 of the demodulator 510 performs channel correction on the OFDM demodulated data provided from the OFDM demodulator 511 using the channel measurement information provided from the channel measurer 512, The channel demodulator 514 performs channel demodulation on the data provided from the channel corrector 513 and provides the channel demodulator 514 to the decoder 520.

복호화기(520)는 복조기(510)로부터 제공된 복조된 데이터에 대해 복호화를 수행한 후 프로토콜 처리부(470)에 제공한다.The decoder 520 decodes the demodulated data provided from the demodulator 510 and provides the demodulated data to the protocol processing unit 470.

DOA 측정기(530)는 RF 처리부(440)로부터 제공된 신호에 기초하여 수신된 신호의 전파 도착 방향을 추정한 후, 추정된 전파 도착 방향 정보를 물리계층 제어기(570)에 제공한다. 여기서, 전파 도착 방향 정보는 물리계층 제어기(570)의 안테나부(430) 빔형성을 제어하기 위하여 사용될 수도 있고, 단말의 현재 위치와 중계 장치와의 방향 차이를 산출하기 위하여 사용될 수도 있다.The DOA measurer 530 estimates the propagation direction of the received signal based on the signal provided from the RF processor 440, and provides the estimated propagation direction information to the physical layer controller 570. Here, the radio wave arrival direction information may be used to control the beam formation of the antenna unit 430 of the physical layer controller 570, or may be used to calculate the direction difference between the current position of the terminal and the relay apparatus.

셀 탐색기(540)는 RF 처리부(440)로부터 제공된 신호에 기초하여 현재 서비스를 제공받고 있는 셀(또는 서빙 셀)에 이웃하는 셀들에 대해 지속적으로 동기 정보를 획득한 후 획득한 동기 정보를 물리계층 제어기(570)에 제공할 수 있다. 여기서, 셀 탐색기(540)는 인접 셀에 대한 주파수 및 심볼 동기 정보와, 인접 셀의 프레임 동기 정보와, 인접 셀의 물리계층 식별 정보를 획득할 수 있다. 여기서, 셀 탐색기(540)에 의해 물리계층 제어기(570)에 제공된 동기 정보는 단말이 새로운 중계 장치를 찾고, 특정 중계 장치와의 링크 구성 과정에서 사용될 수 있다.The cell searcher 540 continuously acquires synchronization information for cells neighboring a cell (or a serving cell) currently receiving a service based on a signal provided from the RF processor 440, To the controller 570. Here, the cell searcher 540 can acquire frequency and symbol synchronization information for neighboring cells, frame synchronization information of neighboring cells, and physical layer identification information of neighboring cells. Here, the synchronization information provided to the physical layer controller 570 by the cell searcher 540 may be used by the terminal in searching for a new relay apparatus and in linking with a specific relay apparatus.

물리계층 송신부는 프로토콜 처리부(470)로부터 제공된 데이터에 대해 부호화 및 변조를 수행한 후 RF 처리부(440)에 제공한다. 구체적으로, 물리계층 송신부의 부호화기(550)는 프로토콜 처리부(470)로부터 제공된 데이터에 대해 부호화를 수행한 후 변조기(560)에 제공하고, 변조기(560)는 부호화기(550)로부터 제공받은 부호화된 데이터에 대해 변조를 수행한다.The physical layer transmission unit encodes and modulates data provided from the protocol processing unit 470, and provides the data to the RF processing unit 440. Specifically, the encoder 550 of the physical layer transmitter encodes the data provided from the protocol processor 470 and provides the encoded data to the modulator 560. The modulator 560 encodes the encoded data supplied from the encoder 550 Lt; / RTI >

한편, 단말로부터 송신된 신호는 중계 장치에 구비된 안테나의 빔 폭에 해당하는 범위 내에서 중계 장치가 수신할 수 있으므로, 단말은 중계 장치의 안테나가 형성하는 빔 폭의 범위로 빔을 집중 시켜야 한다. 물리계층 송신부는 물리계층 제어기(570)의 제어에 상응하여 상향링크를 통한 신호 전송 과정에서 단말의 이동 경로상에서 품질이 우수한 신호를 전송하는 중계 장치로 신호를 전송하기 위하여 RF 처리부(440)로 자원을 전송할 수 있다. On the other hand, since the relay apparatus can receive the signal transmitted from the terminal within the range corresponding to the beam width of the antenna provided in the relay apparatus, the terminal must concentrate the beam in the range of the beam width formed by the antenna of the relay apparatus . In response to the control of the physical layer controller 570, the physical layer transmitter transmits an RF signal to the RF processor 440 in order to transmit a signal to a relay apparatus that transmits a signal of superior quality on the movement path of the mobile station in the signal transmission process on the uplink Lt; / RTI >

여기서, 품질이 우수한 신호를 전송하는 중계 장치의 추정은 물리계층 수신부의 복조부에서 수신된 신호들의 신호 품질을 측정하고, 복조부 또는 물리계층 제어기(570)가 가장 품질이 우수한 채널을 선택하고, 선택한 채널에 해당하는 중계 장치를 추정하는 방법으로 수행될 수 있다. 또한, 물리계층 송신부는 물리계층 제어기(570)의 제어에 상응하여 가장 우수한 채널을 가지는 중계 장치와 링크를 구성하기 위한 제어 신호를 송수신 하여 통신 채널을 구성할 수 있다.Here, the estimation of the relay apparatus for transmitting a signal with a good quality is performed by measuring the signal quality of signals received by the demodulation unit of the physical layer receiver, selecting a channel having the highest quality by the demodulator or the physical layer controller 570, And estimating a relay apparatus corresponding to the selected channel. In addition, the physical layer transmission unit may configure a communication channel by transmitting / receiving a control signal for configuring a link with a relay apparatus having the best channel according to the control of the physical layer controller 570.

이후, 단말은 복수의 중계 장치들 사이의 채널에 대한 품질을 지속적으로 모니터링하고, 채널 품질의 변화가 발생하는 경우(예를 들면, 채널 품질이 저하되는 경우), 다른 중계 장치들과의 신호 품질을 비교하여 다른 중계 장치의 채널 품질이 임계값 이상인 경우 다른 중계 장치로의 핸드오버를 준비한다. Thereafter, the terminal continuously monitors the quality of the channel between the plurality of relay apparatuses, and when the channel quality changes (for example, when the channel quality deteriorates), the terminal continuously monitors the quality of the channel with respect to the other relay apparatuses And prepares handover to another relay apparatus when the channel quality of the other relay apparatus is equal to or greater than the threshold value.

또는, 단말은 다른 중계 장치로 핸드오버를 수행하기 어려운 경우, 현재 링크가 연결된 중계 장치의 안테나 지향 방향으로 빔형성을 하기 위하여 센서부(420)로부터 제공된 정보에 기초하여 안테나의 지향 방향을 제어할 수 있다.
Alternatively, if it is difficult to perform handover to another relay apparatus, the terminal controls the direction of the antenna based on the information provided from the sensor unit 420 in order to perform beam forming in the antenna directing direction of the relay apparatus to which the current link is connected .

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 단말의 안테나 제어 방법을 나타내는 흐름도로서, 도 4에 도시한 바와 같은 구성을 가지는 단말에서 수행될 수 있다. FIG. 6 is a flowchart illustrating a method of controlling an antenna of a terminal according to an embodiment of the present invention, and may be performed in a terminal having a configuration as shown in FIG.

도 6을 참조하면, 단말은 위성항법정보 수신부(410) 및 센서부(420)를 통해 단말의 현재 위치, 축 및/또는 방향각 정보를 측정한다(S601).Referring to FIG. 6, the terminal measures current position, axis and / or direction information of the terminal through the satellite navigation information receiving unit 410 and the sensor unit 420 (S601).

또한, 단말은 중계 장치로부터 전송된 신호에 기초하여 해당 중계 장치의 위치, 축 및/또는 방향각 정보를 획득한다(S603). 여기서, 단말은 중계 장치로부터 전송된 방송 신호에 포함된 시스템 정보로부터 상기한 위치, 축 및 방향각 정보를 획득할 수도 있고, 중계 장치로부터 전송된 신호의 전파 도착 방향을 추정하여 상기 정보들을 획득할 수도 있다.Also, the terminal acquires the position, axis and / or direction information of the relay device based on the signal transmitted from the relay device (S603). Here, the terminal may acquire the position, axis and direction angle information from the system information included in the broadcast signal transmitted from the relay apparatus, and may estimate the arrival direction of the signal transmitted from the relay apparatus to obtain the information It is possible.

도 6에서는 설명의 편의를 위해 단계 S601이 실행된 후 S603이 실행되는 것으로 예시하였으나, 단계 S601 및 S603의 실행 순서는 도 6에 도시한 바에 한정되는 것은 아니며, 상기 단계 들은 동시에 실행될 수도 있고, 단계 S603이 먼저 실행된 후 단계 S601이 실행될 수도 있다. 또한, 단계 S601 및 S603은 단말의 무선 통신이 활성된 동안에는 지속적으로 수행될 수 있다.Although it is exemplified in FIG. 6 that S603 is executed after step S601 is executed for convenience of explanation, the order of execution of steps S601 and S603 is not limited to that shown in FIG. 6, and the steps may be executed simultaneously, Step S601 may be executed after S603 is executed first. In addition, steps S601 and S603 may be continuously performed while the wireless communication of the terminal is activated.

단계 S601 및 S603의 실행을 통해 단말과 중계 장치 각각의 위치, 축 및/또는 방향각 정보를 획득한 후, 획득한 정보들을 서로 비교하여 단말에 구비된 안테나의 지향 방향이 중계 장치의 안테나 지향 방향과 일치하는가를 판단한다(S605).Axis, and / or direction angle information of each of the terminal and the relay apparatus through the execution of steps S601 and S603, and compares the obtained information with each other to determine whether the direction of the antenna provided in the terminal matches the direction of the antenna (S605).

이후, 단말은 단말의 안테나 지향 방향이 중계 장치의 안테나 지향 방향과 일치하지 않는 경우, 단말의 안테나 지향 방향을 보정하기 위한 보정값을 산출하고(S607), 산출된 보정값에 기초하여 단말의 안테나의 지향 방향을 보정하기 위해 해당 안테나부(430)를 제어한다(S609).
Thereafter, if the direction of the antenna of the terminal is not coincident with the direction of the antenna of the repeater, the terminal calculates a correction value for correcting the direction of the antenna of the terminal (S607), and based on the calculated correction value, And controls the antenna unit 430 to correct the direction of the antenna 430 (S609).

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신 방법을 나타내는 흐름도이다.7 is a flowchart illustrating a wireless communication method according to an embodiment of the present invention.

먼저 단말은 복수의 중계 장치들로부터 수신된 신호들에 기초하여 중계 장치들을 미리 설정된 시간 간격으로 주기적으로 검색한다(S701).First, the terminal periodically searches the relay apparatuses at predetermined time intervals based on the signals received from the plurality of relay apparatuses (S701).

이후, 단말은 복수의 중계 장치들로부터 전송된 신호들중 미리 설정된 기준 신호 레벨 이상의 크기를 가지는 신호들의 존재 여부를 판단하고(S703), 기준 신호 레벨 이상의 신호가 존재하는 것으로 판단되면, 해당 신호에 대한 측정 정보를 해당 신호를 전송한 중계 장치로 전송한다(S705). Then, the terminal determines whether there are signals having a magnitude equal to or greater than a preset reference signal level among the signals transmitted from the plurality of relay apparatuses (S703). If it is determined that there is a signal above the reference signal level, And transmits the measurement information to the relay apparatus that has transmitted the signal (S705).

단말로부터 측정 정보를 수신한 해당 중계 장치는 상기 단말과 링크를 구성할 준비를 하고, 중계 장치의 링크 구성을 위한 제어 신호를 단말에 전송한다(S707).Upon receiving the measurement information from the terminal, the corresponding relay apparatus prepares to form a link with the terminal, and transmits a control signal for link configuration of the relay apparatus to the terminal (S707).

단말은 해당 중계 장치와 무선 링크 연결을 위해 동기화 과정을 수행한 후(S709), 동기화가 완료되면 상기 중계 장치와 무선 링크 구성이 완료되었음을 지시하는 제어 신호를 중계 장치로 전송한다(S711). 여기서, 단말과 무선 링크가 구성된 중계 장치는 단말의 서빙 중계 장치(또는 서빙 셀)가 될 수 있다. 또한, 상기 중계 장치와 무선 링크가 구성되면, 단말은 상기 중계 장치로부터 상기 중계 장치의 위치, 상기 중계 장치의 안테나의 축 및/또는 방향각 정보등과 같은 빔형성 방향 정보를 지속적으로 수신한다.After completing the synchronization, the terminal transmits a control signal indicating that the radio link configuration is completed with the relay device to the relay device (S711) after completing the synchronization process for the radio link connection with the relay device. Here, the relay apparatus having the wireless link with the terminal can be a serving relay apparatus (or serving cell) of the terminal. When a wireless link is established with the relay apparatus, the terminal continuously receives beam forming direction information such as the position of the relay apparatus, the axis of the antenna of the relay apparatus, and / or the direction angle information from the relay apparatus.

이후, 단말은 상기 서빙 중계 장치와의 채널 품질을 지속적으로 모니터링하고, 채널 품질이 미리 설정된 기준 품질값 이하로 떨어지는 경우, 새로운 중계 장치의 채널 신호 품질을 측정한다(S713).Thereafter, the UE continuously monitors the channel quality with the serving repeater and, if the channel quality falls below a predetermined reference quality value, measures the channel quality of the new repeater (S713).

단말은 새로운 중계 장치의 채널 신호 품질이 미리 설정된 임계값 이상인가를 판단하고(S715), 새로운 중계 장치의 채널 신호 품질이 상기 임계값 이상인 경우 새로운 중계 장치로 핸드오버를 수행한다(S717).In step S715, the terminal determines whether the channel quality of the new relay apparatus is equal to or greater than a predetermined threshold value. If the channel signal quality of the new relay apparatus is equal to or greater than the threshold value, the terminal performs handover to the new relay apparatus in step S717.

또는 단계 S715에서 판단결과, 새로운 중계 장치의 채널 신호 품질이 임계값 이하이거나 새로운 중계 장치가 없는 경우, 단말은 측정된 위치 정보, 축 및/또는 방향각 정보를 이용하여 기존의 중계 장치(즉, 서빙 중계 장치)의 안테나 지향 방향으로 빔을 지향하기 위한 빔형성을 수행한다(S719). 여기서, 단말은 기존의 중계 장치(즉, 서빙 중계 장치)로부터 제공된 빔형성 방향 정보와 측정된 단말의 축 및/또는 방향각 정보를 비교하고, 비교 결과에 따라 안테나의 빔형성 방향을 보정하기 위한 보정값을 생성한 후, 생성된 보정값에 기초하여 빔형성 방향을 보정할 수 있다.
Alternatively, if it is determined in step S715 that the quality of the channel signal of the new relay apparatus is less than or equal to the threshold value, or the new relay apparatus does not exist, the terminal transmits the received signal to the existing relay apparatus (E.g., a serving relay apparatus) in a direction toward the antenna (S719). Herein, the terminal compares the beam forming direction information provided from the existing relay apparatus (i.e., the serving relay apparatus) with the measured axis direction and / or direction angle information, and corrects the beam forming direction of the antenna according to the comparison result After generating the correction value, the beam forming direction can be corrected based on the generated correction value.

이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined in the appended claims. It will be possible.

110 : 게이트웨이 120 : 기지국
121, 123, 125 : 중계 장치 130 : 기지국
131, 133, 135 : 중계 장치 150, 160 : 단말, 이동체
171, 181 : 이동 방향 201 : 제1 방향
211 : 제2 방향 221, 222, 231, 232 : 중계 장치
241, 242 : 이동체 302 : 제1 안테나
302 : 제2 안테나 311, 312 : 지향성 빔
410 : 위성항법정보 수신부 420 : 센서부
430 : 안테나부 440 : RF 처리부
450 : 물리계층 처리부 470 : 프로토콜 처리부
510 : 복조기 511 : OFDM 복조기
512 : 채널 측정기 513 : 채널 정정기
514 : 채널 복조기 520 : 복호화기
530 : DOA 측정기 540 : 셀 탐색기
550 : 부호화기 560 : 변조기
570 : 물리계층 제어기
110: gateway 120: base station
121, 123, 125: Relay device 130: Base station
131, 133, 135: Relay device 150, 160: Terminal,
171, 181: moving direction 201: first direction
211: second direction 221, 222, 231, 232: relay device
241, 242: Moving body 302: First antenna
302: second antenna 311, 312: directional beam
410: satellite navigation information receiving unit 420:
430: Antenna unit 440: RF processor
450: physical layer processor 470: protocol processor
510 demodulator 511 OFDM demodulator
512: channel meter 513: channel corrector
514: Channel demodulator 520: Decoder
530: DOA Meter 540: Cell Explorer
550: encoder 560: modulator
570: Physical layer controller

Claims (11)

단말에서 수행되는 무선 통신 방법에 있어서,
제1 중계 장치와 무선 통신 링크를 형성하는 단계;
상기 제1 중계 장치의 채널 품질이 미리 설정된 기준값 이하인 경우, 다른 중계 장치들로부터 수신된 신호의 품질을 측정하는 단계; 및
상기 측정한 신호 품질을 미리 설정된 임계값과 비교하여 임계값 이상인 신호 품질을 가지는 중계 장치가 존재하지 않는 경우 안테나의 빔형성 방향을 보정하는 단계를 포함하는 무선 통신 방법.
A method of wireless communication performed in a terminal,
Forming a wireless communication link with the first relay device;
Measuring a quality of a signal received from other relay apparatuses when the channel quality of the first relay apparatus is less than a predetermined reference value; And
And comparing the measured signal quality with a preset threshold value to correct a beam forming direction of the antenna if there is no repeater having a signal quality higher than a threshold value.
청구항 1에 있어서,
상기 무선 통신 방법은 상기 제1 중계 장치와 무선 통신 링크를 형성하는 단계 이후에,
상기 제1 중계 장치로부터 상기 제1 중계 장치의 빔형성 방향 정보를 수신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 방법.
The method according to claim 1,
The wireless communication method may further include, after the step of forming a wireless communication link with the first relay device,
Further comprising receiving beam forming direction information of the first relay apparatus from the first relay apparatus.
청구항 2에 있어서,
상기 제1 중계 장치의 빔형성 방향 정보를 수신하는 단계는,
상기 제1 중계 장치의 위치 정보, 상기 제1 중계 장치에 구비된 안테나의 축 정보 및 상기 제1 중계 장치에 구비된 안테나의 방향각 정보 중 적어도 하나의 빔형성 방향 정보를 수신하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 방법.
The method of claim 2,
Wherein the step of receiving the beam forming direction information of the first relay device comprises:
Wherein the first relay device receives at least one beam forming direction information among position information of the first relay device, axis information of an antenna provided in the first relay device, and direction angle information of an antenna provided in the first relay device Wireless communication method.
청구항 2에 있어서,
상기 제1 중계 장치의 빔형성 방향 정보를 수신하는 단계는,
상기 제1 중계 장치로부터 방송되는 시스템 정보를 통해 상기 제1 중계 장치의 빔형성 방향 정보를 획득하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 방법.
The method of claim 2,
Wherein the step of receiving the beam forming direction information of the first relay device comprises:
And acquires beam forming direction information of the first relay apparatus through the system information broadcasted from the first relay apparatus.
청구항 2에 있어서,
상기 무선 통신 방법은,
상기 단말에 구비된 센서부로부터 상기 단말에 구비된 안테나의 축 및 방향각 정보 중 적어도 하나의 빔형성 방향 정보를 획득하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 방법.
The method of claim 2,
The wireless communication method includes:
Further comprising the step of acquiring at least one beam forming direction information of the axis and direction angle information of the antenna provided in the terminal from the sensor unit provided in the terminal.
청구항 5에 있어서,
상기 안테나의 빔형성 방향을 보정하는 단계는,
상기 제1 중계 장치의 빔형성 방향 정보와 상기 단말의 빔형성 방향 정보를 비교하는 단계;
상기 비교 결과에 따라 상기 단말의 안테나를 보정하기 위한 보정값을 산출하는 단계; 및
상기 산출된 보정값에 기초하여 상기 단말에 구비된 안테나를 보정하는 단계를 포함하는 무선 통신 방법.
The method of claim 5,
Wherein the step of correcting the beam forming direction of the antenna comprises:
Comparing the beam forming direction information of the first relay device with the beam forming direction information of the terminal;
Calculating a correction value for correcting the antenna of the terminal according to the comparison result; And
And correcting the antenna provided in the terminal based on the calculated correction value.
무선 통신 장치에 있어서,
복수의 안테나부;
상기 복수의 안테나부와 연결되고 안테나 제어 신호에 상응하여 상기 복수의 안테나부의 빔형성 지향 방향을 제어하는 RF 처리부;
상기 RF 처리부와 연결되고, 복수의 중계 장치로부터 수신한 신호들의 품질에 기초하여 무선 링크를 형성할 제1 중계 장치를 결정하고, 상기 무선 통신 장치의 이동 방향 정보 및 상기 제1 중계 장치에 구비된 안테나의 지향 방향에 기초하여 상기 안테나 제어 신호를 제공하는 물리계층 처리부; 및
상기 무선 통신 장치의 이동 방향을 측정하여 상기 이동 방향 정보를 상기 물리계층 처리부에 제공하는 센서부를 포함하는 무선 통신 장치.
A wireless communication apparatus comprising:
A plurality of antenna units;
An RF processor connected to the plurality of antenna units and controlling a beam forming direction of the plurality of antenna units according to an antenna control signal;
And determines a first relay apparatus connected to the RF processor and to form a radio link based on the quality of signals received from the plurality of relay apparatuses, A physical layer processing unit for providing the antenna control signal based on a direction of the antenna; And
And a sensor section for measuring the moving direction of the radio communication apparatus and providing the moving direction information to the physical layer processing section.
청구항 7에 있어서,
상기 복수의 안테나부는
수직 및 수평 편파 중 어느 하나의 편파를 이용하여 신호를 송수신하는 제1 안테나부; 및
상기 제1 안테나부가 사용하는 편파와 다른 편파을 이용하여 신호를 송수신하는 제2 안테나부를 포함하는 것을 특징으로하는 무선 통신 장치.
The method of claim 7,
The plurality of antenna units
A first antenna unit for transmitting and receiving signals by using any one of polarizations of vertical and horizontal polarizations; And
And a second antenna unit that transmits and receives a signal using a polarization different from the polarization used by the first antenna unit.
청구항 7에 있어서,
상기 무선 통신 장치는
위성 항법 신호를 수신하고 상기 수신한 위성 항법 신호를 상기 물리계층 처리부에 제공하는 위성항법정보 수신부를 더 포함하되,
상기 물리계층 처리부는 상기 위성 항법 신호에 기초하여 상기 제1 중계 장치와 시간 동기화를 수행하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 장치.
The method of claim 7,
The wireless communication device
And a satellite navigation information receiving unit for receiving the satellite navigation signal and providing the received satellite navigation signal to the physical layer processing unit,
Wherein the physical layer processing unit performs time synchronization with the first relay apparatus based on the satellite navigation signal.
청구항 7에 있어서,
상기 물리계층 처리부는
상기 제1 중계 장치로부터 상기 제1 중계 장치의 빔형성 방향 정보로 상기 제1 중계 장치에 구비된 안테나의 축 정보 및 상기 제1 중계 장치에 구비된 안테나의 방향각 정보 중 적어도 하나의 빔형성 방향 정보를 제공받는 것을 특징으로 하는 무선 통신 장치.
The method of claim 7,
The physical layer processing unit
The beam forming direction information of the first relay device is transmitted from the first relay device to at least one of a beam forming direction of at least one of axis information of an antenna provided to the first relay device and directional angle information of an antenna provided to the first relay device And the wireless communication device receives the information.
청구항 7에 있어서,
상기 물리계층 처리부는
상기 센서부로부터 상기 복수의 안테나부의 축 및 방향각 정보 중 적어도 하나의 이동 방향 정보를 제공받고, 상기 제1 중계 장치의 빔형성 방향 정보와 상기 이동 방향 정보를 비교하여 상기 복수의 안테나부의 빔형성 방향을 보정하기 위한 보정값을 산출한 후, 상기 산출된 보정값에 기초하여 상기 안테나 제어 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 장치.
The method of claim 7,
The physical layer processing unit
And a controller for receiving the direction information of at least one of the axis and direction angle information of the plurality of antenna units from the sensor unit and comparing the beam forming direction information of the first relay apparatus with the moving direction information, Calculates a correction value for correcting the direction, and generates the antenna control signal based on the calculated correction value.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US10582430B2 (en) 2016-11-30 2020-03-03 Electronics And Telecommunications Research Institute Method and apparatus for applying millimeter wave-based mobile communication technology to unmanned aerial vehicle, operation method of unmanned aerial vehicle using the same, and communication method using the same

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