KR20160140350A - Method and apparatus for beam scheduling - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 빔 스케줄링 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a beam scheduling method and apparatus.
4G 통신 시스템 상용화 이후 증가 추세에 있는 무선 데이터 트래픽 수요를 충족시키기 위해, 개선된 5G 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템을 개발하기 위한 노력이 이루어지고 있다. 이러한 이유로, 5G 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템은 4G 네트워크 이후 (Beyond 4G Network) 통신 시스템 또는 LTE 시스템 이후 (Post LTE) 이후의 시스템이라 불리어지고 있다.Efforts are underway to develop an improved 5G or pre-5G communication system to meet the growing demand for wireless data traffic after commercialization of the 4G communication system. For this reason, a 5G communication system or a pre-5G communication system is called a system after a 4G network (Beyond 4G network) communication system or after a LTE system (Post LTE).
높은 데이터 전송률을 달성하기 위해, 5G 통신 시스템은 초고주파(mmWave) 대역 (예를 들어, 60기가(60GHz) 대역과 같은)에서의 구현이 고려되고 있다. 초고주파 대역에서의 전파의 경로손실 완화 및 전파의 전달 거리를 증가시키기 위해, 5G 통신 시스템에서는 빔포밍(beamforming), 거대 배열 다중 입출력(massive MIMO), 전차원 다중입출력(Full Dimensional MIMO: FD-MIMO), 어레이 안테나(array antenna), 아날로그 빔형성(analog beam-forming), 및 대규모 안테나 (large scale antenna) 기술들이 논의되고 있다.To achieve a high data rate, 5G communication systems are being considered for implementation in very high frequency (mmWave) bands (e.g., 60 gigahertz (60GHz) bands). In order to mitigate the path loss of the radio wave in the very high frequency band and to increase the propagation distance of the radio wave, in the 5G communication system, beamforming, massive MIMO, full-dimension MIMO (FD-MIMO ), Array antennas, analog beam-forming, and large scale antenna technologies are being discussed.
또한 시스템의 네트워크 개선을 위해, 5G 통신 시스템에서는 진화된 소형 셀, 개선된 소형 셀 (advanced small cell), 클라우드 무선 액세스 네트워크 (cloud radio access network: cloud RAN), 초고밀도 네트워크 (ultra-dense network), 기기 간 통신 (Device to Device communication: D2D), 무선 백홀 (wireless backhaul), 이동 네트워크 (moving network), 협력 통신 (cooperative communication), CoMP (Coordinated Multi-Points), 및 수신 간섭제거 (interference cancellation) 등의 기술 개발이 이루어지고 있다.In order to improve the network of the system, the 5G communication system has developed an advanced small cell, an advanced small cell, a cloud radio access network (cloud RAN), an ultra-dense network, (D2D), a wireless backhaul, a moving network, cooperative communication, Coordinated Multi-Points (CoMP), and interference cancellation Have been developed.
이 밖에도, 5G 통신 시스템에서는 진보된 코딩 변조(Advanced Coding Modulation: ACM) 방식인 FQAM(Hybrid FSK and QAM Modulation) 및 SWSC(Sliding Window Superposition Coding)과, 진보된 접속 기술인 FBMC(Filter Bank Multi Carrier), NOMA(non orthogonal multiple access), 및 SCMA(sparse code multiple access) 등이 개발되고 있다.In addition, in the 5G communication system, the Advanced Coding Modulation (ACM) scheme, Hybrid FSK and QAM Modulation, Sliding Window Superposition Coding (SWSC), Filter Bank Multi Carrier (FBMC) Non-orthogonal multiple access (NOMA), and sparse code multiple access (SCMA).
한편, 허가되지 않은 스펙트럼은, 예를 들어 2 내지 5 GHz 대역에서, 허가된 스펙트럼에서 허가되지 않은 스펙트럼으로의 트래픽을 오프로딩하는 운영자들에 의해 이용될 수 있기 때문에, 예를 들어, Wi-Fi(LTE/Wi-Fi 인터워킹을 통해), LTE-U(LTE over unlicensed), 또는 라이센스 지원 액세스(LAA) 기술을 사용할 수 있다. 그러나 허가되지 않은 스펙트럼의 이러한 사용의 결과는 네트워크 운영자들이 더 이상 스펙트럼 대역에 대한 배타적 액세스를 가질 수 없다.On the other hand, unauthorized spectrum can be used by operators for offloading traffic from unauthorized spectrum in the licensed spectrum, for example in the 2 to 5 GHz band, (Via LTE / Wi-Fi interworking), LTE over unlicensed (LTE-U), or license-assisted access (LAA) technology. However, the result of this use of unauthorized spectrum is that network operators can no longer have exclusive access to the spectrum band.
본 발명은 허가되지 않은 60 GHz 스펙트럼에서 무선 통신과 관련된 전술한 문제들의 적어도 일부를 해결하는 방법 및 장치를 제공한다.The present invention provides a method and apparatus for resolving at least some of the aforementioned problems associated with wireless communication in an unlicensed 60 GHz spectrum.
특히, 본 발명의 특정 실시예들은 60 GHz 대역에서 복수의 간섭 기지국 또는 다른 송신기들의 스펙트럼적으로 효율적인 공존을 위한 방법 및 장치를 제공한다.In particular, certain embodiments of the present invention provide methods and apparatus for spectrally efficient coexistence of a plurality of interfering base stations or other transmitters in the 60 GHz band.
본 발명의 제1 양태에 따르면, 지향성 빔들을 사용하여 기지국이 휴대 단말들과 통신하는 무선 통신 네트워크에서 기지국을 운영하는 방법이 제공되고, 상기 방법은 복수의 휴대 단말과 통신하는 빔들의 집합을 결정하는 단계; 각각의 빔 시퀀스가 빔들의 집합 내의 빔들의 고유 순서를 포함하는 빔 시퀀스들의 집합을 결정하는 단계; 빔 시퀀스들의 집합 내의 각각의 빔 시퀀스에 따라 휴대 단말들에 프로브 신호들을 전송하는 단계; 프로브 신호들에 응답하여 휴대 단말들로부터 링크 품질의 지시자들을 수신하는 단계; 수신된 링크 품질의 지시자들을 기반으로 하여 빔 시퀀스들의 집합 내에서 빔 시퀀스를 선택하는 단계; 및 선택된 빔 시퀀스에 따라서 휴대 단말들과 통신하는 단계를 포함한다.According to a first aspect of the present invention there is provided a method of operating a base station in a wireless communication network in which a base station communicates with mobile terminals using directional beams, the method comprising determining a set of beams communicating with a plurality of mobile terminals ; Determining a set of beam sequences, each beam sequence comprising a unique sequence of beams in the set of beams; Transmitting probe signals to mobile terminals in accordance with a respective beam sequence in a set of beam sequences; Receiving indicators of link quality from portable terminals in response to probe signals; Selecting a beam sequence within the set of beam sequences based on indicators of received link quality; And communicating with the mobile terminals according to the selected beam sequence.
지향성 빔은 전송되는 전력의 대부분이 상대적으로 좁은 빔 폭 내에서 전송되는 빔으로서 정의될 수 있다. 이것은 전력이 모든 방향으로 대략적으로 동등하게 전송되는 등방성 빔과 대조적이다. 이것은 주어진 방향으로의 수신 전력을 극대화하기 위해 (및 의도하지 않은 방향들로의 수신 전력을 최소화하기 위해) 수행된다. 이것은 경로 손실을 완화시키는 역할을 하고, 또한 더 타이트한 주파수 재사용 거리들을 허용한다. 지향성 빔은 빔 폭에 의해 정의될 수 있다. 빔 폭은 일반적으로 전력이 빔의 축을 따르는 전력의 임계 비율 이상인 빔의 각도 범위에 의해 정의된다. 지향성 빔들은 주어진 전개 시나리오에서 원하는 링크 예산을 달성하기 위해 필요한 (전방향성 안테나를 참조하여) 추가 안테나 이득에 의해 또한 정의될 수 있다.A directional beam can be defined as a beam that is transmitted within a relatively narrow beam width where most of the transmitted power is. This is in contrast to an isotropic beam whose power is transmitted approximately equally in all directions. This is done to maximize received power in a given direction (and to minimize received power in unintended directions). This serves to mitigate path loss and also allows for tighter frequency reuse distances. The directional beam can be defined by the beam width. The beam width is generally defined by the angular extent of the beam whose power is at or above the critical rate of power along the axis of the beam. The directional beams can also be defined by additional antenna gain (with reference to the omnidirectional antenna) required to achieve the desired link budget in a given deployment scenario.
빔들의 집합을 결정하는 단계는 기지국이 휴대 단말에 데이터를 전송하고, 휴대 단말로부터 데이터를 수신할 수 있도록 하는 복수의 휴대 단말들의 각각에 대해 빔 방향을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.The step of determining the set of beams may include determining a beam direction for each of the plurality of portable terminals that enables the base station to transmit data to and receive data from the portable terminal.
복수의 휴대 단말들은 기지국이 휴대 단말들과 통신할 수 있는 셀의 가장자리 내측의 미리 결정된 거리 내에 위치하는 휴대 단말들을 포함할 수 있다.The plurality of portable terminals may include portable terminals located within a predetermined distance inside the edge of the cell in which the base station can communicate with the portable terminals.
빔 시퀀스들의 집합은 빔들의 집합 내의 모든 가능한 고유 빔 시퀀스 또는 모든 가능한 고유 빔 시퀀스들의 부분집합을 포함할 수 있다.The set of beam sequences may comprise all possible eigenbeam sequences in the set of beams or a subset of all possible eigenbeam sequences.
빔 시퀀스를 선택하는 단계는 수신된 링크 품질의 지시자들을 기반으로 하여 빔 시퀀스들의 집합 내의 각각의 빔 시퀀스에 대한 유틸리티 함수를 계산하는 단계; 및 계산된 유틸리티 함수들에 따라 빔 시퀀스를 선택하는 단계를 포함할 수 있다.The step of selecting a beam sequence comprises: calculating a utility function for each beam sequence in the set of beam sequences based on indicators of received link quality; And selecting the beam sequence according to the calculated utility functions.
계산된 유틸리티 함수들에 따라 빔 시퀀스를 선택하는 단계는 계산된 유틸리티 함수들에 따라 각각의 빔 시퀀스에 확률을 할당하는 단계; 및 할당된 확률들에 따라 빔 시퀀스를 확률적으로 선택하는 단계를 포함할 수 있다.The step of selecting a beam sequence according to the calculated utility functions comprises the steps of: assigning a probability to each beam sequence according to the calculated utility functions; And stochastically selecting a beam sequence according to the assigned probabilities.
각각의 빔 시퀀스에 확률을 할당하는 단계는 이전 시퀀스에 대해 계산된 유틸리티 함수 및 빔 시퀀스들의 집합에서의 이전 시퀀스에 할당된 확률을 기초로 하여 빔 시퀀스들의 집합에서의 각각의 시퀀스에 확률을 할당하는 단계; 또는 이전 시퀀스에 대해 계산된 유틸리티 함수가 최대의 계산된 유틸리티 함수이면 빔 시퀀스들의 집합에서의 시퀀스에 최대 확률을 할당하고, 그렇지 않으면 최소 확률을 할당하는 단계를 포함할 수 있다.Assigning a probability to each beam sequence assigns a probability to each sequence in the set of beam sequences based on the utility function calculated for the previous sequence and the probability assigned to the previous sequence in the set of beam sequences step; Or allocating a maximum probability to a sequence in the set of beam sequences if the utility function calculated for the previous sequence is the largest computed utility function, and otherwise assigning a minimum probability.
빔 시퀀스를 확률적으로 선택하는 단계는 빔 시퀀스들의 집합에서의 각각의 시퀀스에 대한 누적 확률을 결정하는 단계; 최소 확률과 최대 확률 사이의 숫자를 랜덤으로 선택하는 단계; 및 랜덤으로 선택된 숫자가 빔 시퀀스들의 집합에서의 이전 빔 시퀀스에 대한 누적 확률을 초과하지만 해당 빔 시퀀스에 대한 누적 확률보다는 적은 시퀀스를 선택하는 단계를 포함할 수 있다.The step of stochastically selecting a beam sequence comprises the steps of: determining a cumulative probability for each sequence in the set of beam sequences; Randomly selecting a number between a minimum probability and a maximum probability; And selecting a sequence that is less than the cumulative probability for that beam sequence, although the randomly selected number exceeds the cumulative probability for the previous beam sequence in the set of beam sequences.
방법은 미리 결정된 이벤트가 발생하는 경우 프로브 신호들을 전송하는 단계로 돌아가기로 결정하는 단계를 더 포함할 수 있고, 미리 결정된 이벤트는 이동국들과 통신할 때 임계값보다 큰 검출된 링크 품질의 변화 또는 타이머의 만료를 포함한다.The method may further comprise determining to return to transmitting the probe signals when a predetermined event occurs, wherein the predetermined event is a change in the detected link quality that is greater than a threshold value when communicating with the mobile stations, This includes expiration of the timer.
방법은 선택된 빔 시퀀스에 따라서 휴대 단말들과 통신할 때 링크 품질의 추가 지시자들을 수신하는 단계; 및 수신된 링크 품질의 추가 지시자를 기반으로 하여 링크 품질의 변화를 검출하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method includes receiving additional indicators of link quality when communicating with mobile terminals in accordance with a selected beam sequence; And detecting a change in link quality based on an additional indicator of the received link quality.
방법은 복수의 휴대 단말의 구성 변화를 검출하는 단계에 응답하여 빔들의 집합을 결정하는 단계로 돌아가기로 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method may further include determining to return to the step of determining a set of beams in response to detecting a configuration change of the plurality of portable terminals.
본 발명의 제2 양태에 따르면, 지향성 빔을 사용하여 기지국이 휴대 단말과 통신하는 무선 통신 네트워크에서 휴대 단말을 운영하는 방법이 제공되고, 상기 방법은 기지국에 의해 적용되는 두 개 이상의 빔 시퀀스에 따라 기지국으로부터 프로브 신호들을 수신하는 단계; 수신된 프로브 신호와 관련하여 기지국에 링크 품질의 지시자를 전송하는 단계; 및 전송된 링크 품질의 지시자를 기반으로 하여 기지국에 의해 확립된 빔 시퀀스에 따라서 기지국과 통신하는 단계를 포함한다.According to a second aspect of the present invention there is provided a method of operating a mobile terminal in a wireless communication network in which a base station communicates with a mobile terminal using a directional beam, the method comprising the steps of: Receiving probe signals from a base station; Transmitting an indicator of link quality to a base station in connection with the received probe signal; And communicating with the base station in accordance with the beam sequence established by the base station based on the indicator of the transmitted link quality.
기지국과의 통신 단계는 휴대 단말에 전송되는 데이터의 수신 시 기지국에 링크 품질의 추가 지시자를 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.The step of communicating with the base station may further include transmitting an additional indicator of link quality to the base station upon receiving the data transmitted to the mobile terminal.
기지국과 휴대 단말 간의 통신은 허가되지 않은 주파수 대역 내의 지향성 빔들을 기반으로 할 수 있다.Communication between the base station and the mobile terminal may be based on directional beams in unlicensed frequency bands.
허가되지 않은 주파수 대역은 60 GHz 대역을 포함할 수 있다.Unlicensed frequency bands may include 60 GHz bands.
본 발명의 제3 양태에 따르면, 상기 방법을 수행하기 위해 배치되는 기지국이 제공된다.According to a third aspect of the present invention, a base station is provided for performing the method.
본 발명의 제4 양태에 따르면, 상기 방법을 수행하기 위해 배치되는 휴대 단말이 제공된다.According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a portable terminal arranged to perform the method.
본 발명의 다른 양태는 전술한 양태들 중 어느 하나에 따라서 방법 및/또는 장치를 구현하기 위해, 실행될 때, 배치되는 명령들을 포함하는 컴퓨터 프로그램을 제공한다. 다른 양태는 이러한 프로그램을 저장하는 기계 판독 가능한 저장 장치를 제공한다.Another aspect of the present invention provides a computer program containing instructions to be executed when executed to implement a method and / or apparatus in accordance with any of the above aspects. Another aspect provides a machine-readable storage device for storing such a program.
본 발명의 실시예들은 이후 첨부 도면들을 참조하여 더 설명된다.
도 1은 LTE 이동 통신 네트워크의 개요를 개략적으로 도시한다.
도 2는 사용자들에게 높은 데이터율을 제공하는 60 GHz 5G 소형 셀들과 LTE 매크로 셀의 통합을 개략적으로 도시한다.
도 3은 부적절한 빔 선택으로 인해 발생하는 60 GHz 공존 시나리오에서의 간섭을 개략적으로 도시한다.
도 4는 60 GHz 공존 시나리오에서 본 발명의 적용으로 인해 발생할 수 있는 것과 같은 최적의 빔 시퀀스 선택을 개략적으로 도시한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라서 빔 시퀀스를 확립하는 기지국 또는 액세스 포인트의 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예를 도시하는 메시지 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 5G 기지국의 구조를 개략적으로 도시한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 UE의 구조를 개략적으로 도시한다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 두 개의 5G 기지국이 빔 시퀀스 선택 방법을 구현할 때의 스펙트럼 효율에 대한 모델링 결과들을 도시한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Embodiments of the invention will now be further described with reference to the accompanying drawings.
1 schematically shows an outline of an LTE mobile communication network.
Figure 2 schematically illustrates the integration of LTE macrocells with 60 GHz 5G miniature cells providing users with a high data rate.
Figure 3 schematically illustrates interference in a 60 GHz coexistence scenario resulting from improper beam selection.
Figure 4 schematically illustrates an optimal beam sequence selection such as may occur due to the application of the present invention in a 60 GHz coexistence scenario.
5 is a flow diagram illustrating a method of a base station or access point establishing a beam sequence in accordance with an embodiment of the present invention.
6 is a message flow diagram illustrating an embodiment of the present invention.
FIG. 7 schematically illustrates the structure of a 5G base station according to an embodiment of the present invention.
8 schematically shows the structure of a UE according to an embodiment of the present invention.
9 and 10 illustrate modeling results for spectral efficiency when two 5G base stations implement a beam sequence selection method in accordance with an embodiment of the present invention.
LTE 대응 무선 이동 통신 네트워크가 허가되지 않은 60 GHz 대역에서 운영하는 소형 셀들에 의해 증강되는 5G 네트워크 구현의 맥락에서 본 발명의 실시예들이 이제 설명될 것이다. 그러나, 이것은 단지 예시이고, 다른 실시예들이 다른 무선 액세스 기술들을 준수하여 운영하는 다른 무선 네트워크들을 포함할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 5G 기지국에 의해 구현되는 빔 시퀀스 선택 방법에 대한 참조가 본 명세서에서 이루어지지만, 가장 일반적으로, 본 발명은 지향성 빔들을 전송하는 임의의 네트워크 구성 요소가 간섭을 최소화하고 스펙트럼 효율을 극대화시키기 위해 빔 시퀀스를 조정할 수 있는 방법에 관한 것으로 이해되어야 한다.Embodiments of the present invention will now be described in the context of a 5G network implementation that is augmented by small cells operating in the 60 GHz band where LTE compliant wireless mobile communication networks are not authorized. However, it will be appreciated that this is only an example, and that other embodiments may include other wireless networks operating in accordance with other wireless access technologies. Although reference is made herein to a beam sequence selection method implemented by a 5G base station, the present invention is most generally applicable to any network element that transmits directional beams, in order to minimize interference and maximize spectral efficiency, As well as a method for adjusting the temperature of the water.
전술한 바와 같이, 60 GHz 대역에서 통신할 때 빔 포밍은 일반적으로 서버 경로 손실을 방지할 필요가 있다. 본 문서에서 기술되는 유형의 실제 무선 통신 시스템에 대해, 빔 포밍은 필수적으로 고려되어야 한다. 본질적으로 빔 포밍은 간섭을 감소시키는 역할을 하지만, 빔들의 최적의 스케줄링 없이, 간섭은 빔 충돌 가능성으로 인해 심각할 수 있다. 60 GHz에서 운영하는 다양한 액세스 네트워크들은 다중 사용자 액세스를 위한 상이한 리소스 할당 전략들을 사용할 수 있다. 예를 들어, 60 GHz 셀룰러 시스템들은 LTE와 유사한 시간 주파수 리소스 블록들을 사용할 수 있고, 여기에서 이용 가능한 스펙트럼 대역폭은 다수의 주파수 및 시간 슬롯들로 분할되고 이후 사용자들은 리소스 블록들의 스케줄링을 통해 서빙된다. 또한, 빔 방향은 LTE에서 사용되는 시간 주파수 리소스 블록들 이외에 멀티플렉싱을 허용하는 특징으로 간주될 수 있다.As described above, when communicating in the 60 GHz band, beamforming generally needs to avoid server path loss. For actual wireless communication systems of the type described in this document, beamforming must be considered essential. In essence, beamforming serves to reduce interference, but without optimal scheduling of the beams, interference can be significant due to the possibility of beam collisions. Various access networks operating at 60 GHz can use different resource allocation strategies for multi-user access. For example, 60 GHz cellular systems may use time-frequency resource blocks similar to LTE, where the available spectrum bandwidth is divided into a plurality of frequency and time slots and then users are served through scheduling of resource blocks. In addition, the beam direction can be considered as a feature that allows multiplexing in addition to the time frequency resource blocks used in LTE.
본 발명은 LTE 시스템들에 비해 상당히 높은 최대 데이터율(peak data rate)을 제공하는, 예를 들어 허가되지 않은 60 GHz 대역에서, 5G 무선 액세스 기술들에 초점을 맞춘다. 그러나, 60 GHz 스펙트럼이 활용될 수 있는 하나의 방법은 EPC를 기반으로 할 수 있는 코어 네트워크를 이용하는 LTE 매크로 셀들의 제어 하에서 60 GHz 소형 셀들의 전개를 통해서(5G 기지국으로서 본 명세서에서 언급될 수 있는 기지국을 통해서) 이다. 이와 같이, LTE 네트워크의 개요는 도 1에 도시되고, 60 GHz 소형 셀들과 LTE 매크로 셀들 간의 상호 관계는 도 2와 관련되어 나중에 설명될 것이다.The present invention focuses on 5G radio access technologies, for example in unlicensed 60 GHz bands, which provide significantly higher peak data rates than LTE systems. However, one way that the 60 GHz spectrum can be utilized is through the deployment of 60 GHz small cells under the control of LTE macrocells using a core network that can be based on EPC (which can be referred to herein as a 5G base station Through the base station). As such, an overview of the LTE network is shown in FIG. 1, and the interrelationship between 60 GHz small cells and LTE macrocells will be described later in connection with FIG.
도 1에 도시된 바와 같이, LTE 시스템은 세 개의 하위 레벨 구성 요소, 즉 적어도 하나의 UE(102), E-UTRAN(104) 및 EPC(106)를 포함한다. EPC(106)(코어 네트워크)는 외부 서버 또는 패킷 데이터 네트워크(PDN)(108)들과 통신한다. LTE 시스템의 상이한 부분들 간의 인터페이스들이 도 1에 도시된다. 이중 종단 화살표는 UE(102)와 E-UTRAN(104) 간의 무선 인터페이스를 표시한다. 나머지 인터페이스들에 대해, 사용자 데이터는 실선으로 표시되고, 시그널링은 점선으로 표시된다.1, the LTE system includes three lower level components, namely at least one UE 102, E-UTRAN 104 and EPC 106. EPC 106 (core network) communicates with external servers or packet data networks (PDNs) 108. Interfaces between different parts of the LTE system are shown in FIG. The double-ended arrows indicate the air interface between the UE 102 and the
E-UTRAN(104)(무선 액세스 네트워크(RAN))은 무선 인터페이스를 통해 UE(102)와 EPC(106) 간의 무선 통신을 처리하는 역할을 하는, 일반적으로 복수의 eNB가 배치되지만, eNB(E-UTRAN Node B)를 포함한다. LTE는 e-NB들이 하나 이상의 셀에 걸쳐 커버리지를 제공하는 셀룰러 시스템이다.The E-UTRAN 104 (Radio Access Network (RAN)) is generally a plurality of eNBs arranged to process wireless communication between the
EPC(106)의 주요 구성 요소들이 도 1에 도시된다. LTE 네트워크에서, UE(102)의 개수, 네트워크의 지리적 영역 및 네트워크를 통해 전송될 데이터의 양에 따라 각 구성 요소의 하나 이상이 존재할 수 있음을 알 수 있을 것이다. eNB와 PDN 게이트웨이(P-GW)(112) 사이에서 데이터를 전송하는 해당 서빙 게이트웨이(S-GW)(110)와 각각의 eNB 사이에서 데이터 트래픽이 전달된다. P-GW(112)는 UE를 하나 이상의 외부 서버 또는 PDN(108)에 연결하는 역할을 한다. 이동성 관리 엔티티(MME)(114)는 E-UTRAN(104)을 통해 UE(102)와 교환되는 시그널링 메시지들을 통해 UE(102)의 하이 레벨 동작을 제어한다. MME(114)는 데이터 트래픽 전송을 지원하기 위해 S-GW(110)와 시그널링 트래픽을 교환한다. 또한, MME(114)는 네트워크에 등록된 사용자들에 대한 정보를 저장하는 홈 가입자 서버(HSS)(116)와 통신한다.The main components of the
무선 광대역 데이터에 대한 소비자 수요 증가는 전 세계에서의 LTE의 빠른 흡수에서 알 수 있다. 이러한 관점에서, 및 LTE 네트워크들의 용량 증가와 관련된 높은 비용의 관점에서, 데이터 서비스 공급자 및 운영자들은 이들 네트워크를 보강하는 방법을 점점 더 연구하고 있다. 하나의 이러한 방법은 LTE 광대역 데이터 서비스들을 보완하기 위해 허가되지 않은 스펙트럼을 사용하는 것이다. 허가되지 않은 스펙트럼의 추가 사용으로의 이동은 스펙트럼의 새로운 부분들의 개방을 통해 소비자들에 대한 데이터율을 증가시키고자 하는 바램에 의해 부분적으로 구동되지만, 또한 새로운 허가된 스펙트럼을 획득할 때 초래되는 긴 규제 지연 및 요구되는 상당한 투자 때문이다. 또한, LTE에 의해 사용되는 기존의 주파수들 주위의 허가된 스펙트럼의 상당 부분은 이미 사용 중이다. 제안된 5G 네트워크들을 지원하기에 충분한 대역폭의 허가된 스펙트럼을 발견하는 것은 도전이다.The increase in consumer demand for wireless broadband data is evidenced by the rapid absorption of LTE around the world. In this regard, and in view of the high cost associated with increasing capacity of LTE networks, data service providers and operators are increasingly exploring ways to augment these networks. One such approach is to use unlicensed spectrum to supplement LTE broadband data services. The move to additional use of the unlicensed spectrum is partially driven by the desire to increase the data rate for consumers through the opening of new parts of the spectrum, Due to regulatory delays and significant investment required. In addition, much of the licensed spectrum around existing frequencies used by LTE is already in use. It is a challenge to find an authorized spectrum of sufficient bandwidth to support the proposed 5G networks.
허가되지 않은 스펙트럼은, 예를 들어 2 내지 5 GHz 대역에서, 허가된 스펙트럼에서 허가되지 않은 스펙트럼으로의 트래픽을 오프로딩하는 운영자들에 의해 이용될 수 있기 때문에, 예를 들어, Wi-Fi(LTE/Wi-Fi 인터워킹을 통해), LTE-U(LTE over unlicensed), 또는 라이센스 지원 액세스(LAA) 기술을 사용할 수 있다. 3GPP 릴리스 13은 허가되지 않은 5 GHz 대역에서의 LTE 운영에 대한 지원을 포함할 것으로 기대된다. 진행 중인 3GPP 연구는 2015년 6월에 완료될 예정이고, 또한 5 GHz 대역에서의 공존을 위한 메커니즘들을 다룰 것이다.Unauthorized spectrum may be used, for example, in Wi-Fi (LTE < RTI ID = 0.0 > / Wi-Fi interworking), LTE over unlicensed (LTE-U), or license-assisted access (LAA) technology. 3GPP Release 13 is expected to include support for LTE operations in the unlicensed 5 GHz band. The ongoing 3GPP study will be completed in June 2015 and will also cover mechanisms for coexistence in the 5 GHz band.
LAA에서, 허가된 스펙트럼에서 운영하는 일차 LTE 셀은 허가되지 않은 스펙트럼에서 운영하는 이차 셀과 함께 집성된다. 즉, LAA는 그의 제어 하에서 UE들에 대한 반송파 선택을 또한 처리하는 eNB에 의해 수행될 집중식 스케줄링을 허용할 수 있다. LTE-U는, 예를 들어 LTE의 전형적인 구성에 따라서 달리 운영하는 네트워크에서 허가되지 않은 주파수들만이 사용되는 독립형 LTE-U 솔루션을 제공함으로써, LAA 기술에 의해 제공되는 것에 폭 넓은 네트워킹 솔루션을 제공하는 것으로 간주될 수 있다. 허가된 스펙트럼은 서비스의 품질을 보장하고 중요한 정보를 제공하기 위해 사용되지만, 허가되지 않은 스펙트럼은 필요한 경우 데이터율을 증가시키기 위해 활용될 수 있다.In the LAA, primary LTE cells operating in the licensed spectrum are aggregated with secondary cells operating in an unlicensed spectrum. That is, the LAA may allow for centralized scheduling to be performed by the eNB that also handles carrier selection for the UEs under its control. The LTE-U provides a broad networking solution to what is provided by the LAA technology, for example, by providing a stand-alone LTE-U solution in which only unlicensed frequencies are used in networks that otherwise operate in accordance with the typical configuration of LTE . ≪ / RTI > The licensed spectrum is used to ensure quality of service and to provide important information, but unlicensed spectrum can be utilized to increase the data rate if necessary.
분명히, 허가되지 않은 스펙트럼의 이러한 사용의 결과는 네트워크 운영자들이 더 이상 스펙트럼 대역에 대한 배타적 액세스를 가질 수 없다는 것이다. 할당된 대역에 대한 배타적 액세스가 존재하는 경우, 전송은 피어투피어식의 시그널링을 통해 또는 시간 주파수 리소스들의 집중식 계획을 통해 복수의 기지국 및 모바일 장치들이 공존할 수 있도록 네트워크를 통해 조정될 수 있다. 네트워크 운영자들이 그들의 스펙트럼 사용을 서로 통지하도록 하는 요구 사항들이 전혀 없기 때문에, 허가되지 않은 스펙트럼에서 이러한 조정이 항상 가능한 것은 아니다.Obviously, the result of this use of unauthorized spectrum is that network operators can no longer have exclusive access to the spectrum band. If there is exclusive access to the allocated band, the transmission can be coordinated over the network so that multiple base stations and mobile devices can coexist either through peer-to-peer signaling or through a centralized scheme of time frequency resources. This adjustment is not always possible in unlicensed spectrum because there is no requirement that network operators notify each other of their use of spectrum.
허가되지 않은 스펙트럼에 대한 공정한 액세스를 보장하고, 간섭을 최소화하기 위한 하나의 옵션은 허가되지 않은 스펙트럼의 효과적인 공유를 용이하도록 하고 전송 전에 반송파들을 감지하기 위한 LBT(listen-before-talk) 절차의 사용이다. LBT 절차는 장비 또는 구성 요소(예를 들어, UE 또는 eNB)가 채널을 사용하기 이전에 빈 채널 평가(CCA) 검사를 적용하는 메커니즘으로서 설명될 수 있는 경합 기반 프로토콜이다. (최소한) 에너지 검출을 사용함으로써, CCA는 결정될 채널에서의 다른 신호들의 존재를 허용한다. 결과적으로, 따라서, 채널이 비었는지 점유되어 있는 지 여부가 결정될 수 있다.One option for ensuring fair access to unauthorized spectrum and minimizing interference is to use the listen-before-talk (LBT) procedure to facilitate effective sharing of unauthorized spectrum and to detect carriers before transmission to be. The LBT procedure is a contention-based protocol that can be described as a mechanism for applying an empty channel assessment (CCA) check before a device or component (e.g., UE or eNB) uses the channel. (Minimum) energy detection, the CCA allows the presence of other signals in the channel to be determined. As a result, therefore, it can be determined whether the channel is empty or occupied.
LBT에서, eNB는 "전송 기회"로 표시되는 미리 할당된 시간의 순간에서만 채널에 액세스를 시도한다. 전송 기회에서, 데이터가 전송되어야 하고, 아직 전송되지 않고 있다면, 미리 정의된 시간 간격 동안 채널에서의 에너지 검출을 기반으로 하는 감지가 이루어진다. 검출된 에너지가 임계값 이하인 경우, 채널은 사용 가능하다고 간주되어 전송이 이루어진다. 검출된 에너지가 임계값 이상인 경우, 채널은 붐빈다고 간주되어 전송이 발생하지 않는다. 공존 갭은 LTE 전송에서의 갭들을 사용하는 동일한 대역에서 운영하는 다른 네트워크들에 기회를 제공한다. 공존 갭들은 LTE "OFF" 기간들로 간주될 수 있는 무음 갭(silent gap)들이다. eNB는 채널의 가용성을 평가하지 않고 각각의 공존 갭의 끝에서 전송을 재개한다. LBT는 전송 매체 또는 네트워크를 공유하는 구성 요소들 사이에서의 효과적인 데이터 패킷 전송을 허용한다. 그러나, 숨겨진 노드가 존재하는 경우 이들 네트워크에서 문제가 발생할 수 있다. 이러한 경우, 숨겨진 노드는 제2 노드(예를 들어, UE)에는 보이지만, 제2 노드와 통신하고 있는 제3 노드(예를 들어, eNB)에는 보이지 않는 제1 노드(예를 들어, 다른 네트워크 운영자에 속하는 eNB 또는 WLAN 액세스 포인트(AP))로 정의될 수 있다. 이러한 가시성 부족은 단순히 노드들이 서로의 범위 밖에 존재하는 결과일 수 있기 때문에, 제1 노드가 제3 노드에 숨겨져 있거나, 제3 노드에 보이지 않는다 (및 잠재적으로 반대의 경우도 마찬가지이다). 대안을 제공하기 위해, 숨겨진 노드는 지향성 빔 전송으로부터 코너를 돌아 존재(즉, 노드가 지향성 빔의 경로 밖에 존재)함으로써 야기될 수 있다. 숨겨진 노드의 존재는 데이터 패킷 충돌 및 손상과 같은 문제들을 야기할 수 있다. 숨겨진 노드들의 존재는 LBT 절차의 사용에 의해 완화될 수 없는 간섭을 초래할 수 있다.In the LBT, the eNB tries to access the channel only at a pre-allocated time instant indicated by the "transmission opportunity ". At the transmission opportunity, if data should be transmitted and not yet transmitted, detection based on energy detection in the channel for a predefined time interval is made. If the detected energy is below the threshold, the channel is considered usable and the transmission is made. If the detected energy is above the threshold, the channel is considered crowded and no transmission occurs. The coexistence gap provides opportunities for other networks operating in the same band using gaps in LTE transmissions. Coexistence gaps are silent gaps that can be considered LTE "OFF" periods. The eNB resumes transmission at the end of each coexistence gap without evaluating the availability of the channel. The LBT allows efficient data packet transmission between components sharing the transmission medium or network. However, if there are hidden nodes, problems may occur in these networks. In this case, the hidden node may be visible to a second node (e.g., UE), but may not be visible to a third node (e.g., eNB) communicating with the second node (e.g., (ENB or WLAN access point (AP) belonging to the eNB). This lack of visibility is hidden (or potentially vice versa) at the third node, or hidden at the third node, because the nodes may simply be out of range of each other. In order to provide an alternative, the hidden node may be caused to corner back from the directional beam transmission (i. E. The node is outside the path of the directional beam). The presence of hidden nodes can cause problems such as data packet collisions and corruption. The presence of hidden nodes can lead to interference that can not be mitigated by the use of the LBT procedure.
전술한 바와 같이, 무선 통신 시스템들을 통해 전송되는 더 높은 데이터율 및 더 높은 데이터의 양에 대한 지속적으로 증가하는 수요를 충족시키기 위한 하나의 옵션은, 30 GHz에서 300 GHz까지의 극고주파(EHF) 대역에서 사용할 수 있는 것과 같은, 더 넓은 주파수 대역, 또는 예를 들어, 28 GHz 부근의 스펙트럼을 포함하기 위해 훨씬 더 넓은 주파수 대역을 사용하는 것이다. 이러한 대역에서의 전파들은 범위가 10 mm부터 1 mm까지이기 때문에, 대역은 때때로 밀리미터 대역 또는 밀리미터 파(mmW)로 언급된다. 특히, 허가되지 않은 60 GHz 부근의 스펙트럼은 일반적으로 LTE 매크로 셀을 보충하는, 소형 셀에서 높은 데이터율 서비스를 제공하기 위해 이용될 수 있다. 대략 8 GHz 대역폭은 60 GHz의 허가되지 않은 대역에서 사용할 수 있고, 이것은 셀룰러 시스템들에 사용될 수 있다: pre-5G(5G 기술들의 출원 중인 표준화)로 언급될 수 있는 개념. 허가되지 않은 60 GHz 스펙트럼의 정확한 범위는 상이한 지역들 사이에서 차이가 있다. 아래의 표 1을 참조하면, 이것은 7개의 상이한 지역에서의 허가되지 않은 60 GHz 스펙트럼 대역들을 보여준다. 또한, 표 2는 빔 내의 최대 전송 전력과 함께 각각의 대역에 대해 dBm(데시벨-밀리와트)으로 최대 등가 등방 방사 전력(EIRP)을 식별한다. 본 발명의 목적을 위해, 고려 중의 정확한 허가되지 않은 대역은 관련이 없고, 단지 해당 지향성 빔들이 사용된다.One option for meeting the ever-increasing demand for higher data rates and higher data amounts transmitted over wireless communication systems, as described above, is to use an extremely high frequency (EHF) frequency band from 30 GHz to 300 GHz, A much wider frequency band, such as that available in the band, or a much wider frequency band, for example, to include a spectrum around 28 GHz. Since radio waves in these bands range from 10 mm to 1 mm, the band is sometimes referred to as millimeter band or millimeter wave (mmW). In particular, unlicensed spectra around 60 GHz can be used to provide high data rate services in small cells, typically supplementing LTE macrocells. Approximately 8 GHz bandwidth is available in unlicensed bands of 60 GHz, which can be used in cellular systems: a concept that can be referred to as pre-5G (pending standardization of 5G technologies). The exact range of unlicensed 60 GHz spectrum differs between different regions. Referring to Table 1 below, this shows unlicensed 60 GHz spectral bands in seven different regions. In addition, Table 2 identifies the maximum equivalent isotropic radiated power (EIRP) in dBm (decibel-milliwatt) for each band with the maximum transmit power in the beam. For the purposes of the present invention, the exact unauthorized band under consideration is irrelevant, only the corresponding directional beams are used.
60 GHz 대역에서의 전파들은 대기의 가스에 의한 흡수로 인해 높은 대기 감쇠 대상이 되기 때문에 더 작은 주파수 재사용 거리 허용의 이익에도 불구하고 범위에서 제한된다. 또한, EHF 전송은 대체로 가시선(line of sight)이고, 그들의 경로에 있는 물체들에 의해 쉽게 블록되거나, 빌딩 가장자리들에 의해 반사 또는 회절된다.Radio waves in the 60 GHz band are limited in scope despite the benefit of smaller frequency reuse distance tolerance because they are subject to high atmospheric attenuation due to absorption by atmospheric gases. Also, EHF transmissions are generally line of sight, easily blocked by objects in their path, or reflected or diffracted by building edges.
EHF 전송에 대한 이들 제한은 효과적인 전송 범위를 증가시킬 수 있는 빔 포밍(beam-forming)의 사용을 통해 완화될 수 있다. 빔 포밍은 전송 빔 포밍 및 수신 빔 포밍으로 분류될 수 있다. 전송 빔 포밍은 복수의 안테나(안테나 어레이)를 사용하여 특정 방향으로 전파의 도달 영역을 집중시킨다. 전송 범위가 의도된 방향으로는 증가되고 다른 방향으로는 최소화된다. 의도된 방향 이외의 방향들에서의 다른 사용자들에 대한 간섭이 감소된다. 수신 빔 포밍에서, 수신 측은 수신 안테나 어레이를 사용하여 의도된 방향으로부터의 전파의 수신에 집중한다. 의도된 방향으로부터의 수신 신호 강도는 증가되고, 다른 방향들로부터의 수신 신호 강도는 최소화된다.These constraints on EHF transmission can be mitigated through the use of beam-forming, which can increase the effective transmission range. The beamforming can be classified into transmit beamforming and receive beamforming. The transmission beamforming uses a plurality of antennas (antenna arrays) to concentrate the arrival region of radio waves in a specific direction. The transmission range is increased in the intended direction and minimized in the other direction. The interference to other users in directions other than the intended direction is reduced. In receive beamforming, the receiver focuses on the reception of radio waves from the intended direction using the receive antenna array. The received signal strength from the intended direction is increased and the received signal strength from the other directions is minimized.
허가되지 않은 60 GHz 대역이 사용되는 경우, 또한 발생하는 LAA와 관련되어 전술한 스펙트럼의 다른 사용자들로부터의 간섭을 최소화하기 위해 상기가 필요하다는 것을 알 수 있을 것이다. 60 GHz 대역은 특히 지점 간 높은 대역폭 통신 링크에 이미 잘 사용된다. 또한, 60 GHz 대역은 전기 전자 학회(IEEE) 802.11ad 표준에 따라서 무선 네트워킹을 위해 60 GHz 대역의 사용을 촉진하는 WiGig(wireless gigabit alliance)에 의한, 및 소비자 전자 장치들 간의 고화질 비디오 콘텐트의 전송을 위한 무선 HD(울트라기가로도 알려짐)에 의한 사용을 위해 제안된다. 그러나, EHF 전송에 대해 흔한 경우이지만, 높은 지향성 전송이 사용되는 경우 전술된 LBT 절차는 효과적이지 못한 것으로 간주된다. 대조적으로, 2 내지 5 GHz 대역에서의 LAA에 대해 예상되는 전송 시나리오는 전방향성 또는 섹터별이다(즉, 송신 안테나의 안테나 방사 패턴이 넓은 빔폭을 갖는다). 예를 들어, 특정 방향으로 그의 수신기 빔을 향하게 하고 LBT를 구현하는 5G 기지국은 근처의 다른 5G 기지국 (또는 예를 들어, WiGig AP)에 의한 전송을 "받을" 수 없다. 따라서, 5G 기지국은 채널이 없다고 가정하기 때문에 피해자 시스템(예를 들어, WiGig AP 또는 상이한 운영자에 속하는 5G 기지국)에 간섭을 야기할 수 있는 전송을 시작할 것이다. 또한, LBT는 스펙트럼적으로 비효율적이며, 이는 우선 60 GHz 전송으로의 이동을 뒷받침하는 근거의 상당한 부분을 약화시킨다.It will be appreciated that if an unauthorized 60 GHz band is used, it is also necessary to minimize interference from other users of the aforementioned spectrum in relation to the LAA that occurs. The 60 GHz band is already well suited for high-bandwidth communication links, especially point-to-point. The 60 GHz band is also used by WiGig (wireless gigabit alliance) to facilitate the use of the 60 GHz band for wireless networking in accordance with the Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) 802.11ad standard and to transmit high definition video content between consumer electronic devices For wireless HD (also known as Ultra Giga). However, this is a common case for EHF transmission, but the above-described LBT procedure is deemed ineffective if high-directional transmission is used. In contrast, the expected transmission scenarios for LAAs in the 2 to 5 GHz band are omnidirectional or sector-specific (i.e., the antenna radiation pattern of the transmit antenna has a wide beamwidth). For example, a 5G base station that points its receiver beam in a particular direction and implements an LBT can not "receive " transmissions by other nearby 5G base stations (e.g., WiGig APs). Thus, a 5G base station will initiate transmissions that may cause interference to the victim system (e.g., a WiGig AP or a 5G base station belonging to a different operator) because it assumes no channel. In addition, the LBT is spectrally inefficient, which first weakens a significant portion of the evidence supporting the shift to 60 GHz transmission.
WiGig는 임의로 주어진 시간에 전체 채널이 한 명의 사용자에 할당되지만, 사용자들이 IEEE 802.11 향상된 분산 채널 액세스(EDCA)를 기반으로 하는 하이브리드 TDMA-CSMA 방식을 사용하여 서빙될 시간 슬롯들을 두고 경합하는 경합 기반 접근 방식을 사용하여 간섭 문제를 해결하고자 시도한다. WiGig는 최대 4개의 송신기 안테나, 4개의 수신기 안테나, 및 128개의 섹터들을 지원한다. 빔 포밍은 802.11ad에 필수이고, 송신기 측 빔 포밍과 수신기 측 빔 포밍 모두가 지원된다. WiGig 경합 기반 접근 방식 또한 스펙트럼의 비효율을 겪는다.Although WiGig is randomly assigned to one user at a given time, the entire channel is allocated to a single user, but users can use a hybrid TDMA-CSMA scheme based on IEEE 802.11 Enhanced Distributed Channel Access (EDCA) Method is used to solve the interference problem. WiGig supports up to four transmitter antennas, four receiver antennas, and 128 sectors. Beamforming is required for 802.11ad, and both transmitter side beamforming and receiver side beamforming are supported. The WiGig contention based approach also suffers from spectrum inefficiency.
도 2를 참조하면, 이것은 LTE (또는 유사한) 4G 네트워크로의 60 GHz 소형 셀들의 통합을 보여준다. 도 2는 사용자(204)(본 명세서에서는 UE로 가정)들에게 매크로 셀(202) 내의 허가된 LTE 대역에서 방송하고 있는 LTE eNB(200)를 도시한다. LTE 전송은 점선(206)으로 표시되는 네트워크 시그널링으로만 제한될 수 있다. 허가된 주파수 대역들에서의 감소된 신호 감쇠 및 배타적 스펙트럼 사용으로 인한 그의 더 큰 신뢰성 때문에 시그널링이 LTE RAN을 통해 전송되는 것이 바람직하다. 또한, 일부 사용자 데이터는 실선(208)들로 표시되는 바와 같이 UE(204)와 eNB(200) 사이에서 전송될 수 있다. 유선 또는 무선 링크(212)들을 통해 eNB(200)에 직접 연결되는 소형 셀들을 서빙하는 복수의 고 용량 60 GHz 무선 AP(210)들이 해당 LTE 네트워크와 통합된다. 60 GHz AP는 5G 무선 통신 네트워크에서는 기지국으로서의 역할을 한다는 것을 보여주기 위해 현재의 문서에서는 대안적으로 5G 기지국으로서 언급될 수 있다. 60 GHz AP(210)들은 eNB(200)의 제어 하에 있고, UE가 5G 기지국(210)의 범위 내에 있는 경우 실선(214)으로 표시되는 바와 같이 UE들에 사용자 데이터를 전송하고, UE들로부터 사용자 데이터를 수신한다. 전술한 바와 같이 통신이 높은 지향성 전송 빔 및 수신 빔을 생성하는 빔 포밍을 사용하여 달성되지만 60 GHz 기지국(210)의 범위는 타원형(216)으로 표시된다. 5G 기지국들은 높은 사용자 데이터율을 제공하는 핫스팟들로서의 역할을 하고, 이러한 높은 데이터율이 필요할 수 있는 곳, 예를 들어 사무실 및 바쁜 공공 장소들에 배치된다.Referring to Figure 2, this shows the integration of 60 GHz small cells into an LTE (or similar) 4G network. 2 shows an
5G 셀룰러 시스템들에 대해 허가되지 않은 스펙트럼을 효율적으로 사용하기 위해, 60 GHz 허가되지 않은 대역의 특성에 적합한 물리적 계층, 매체 액세스 제어(MAC) 계층 및 네트워크 계층 알고리즘들 이외에, 효율적인 간섭 완화 및 공존 메커니즘들이 필요하다. 전술한 바와 같이, 효율적인 간섭 완화 및 공존 메커니즘들은 60 GHz 대역에서 또한 운영할 수 있는 다른 표준(예를 들어, WiGig)을 사용하는 시스템들뿐만 아니라 이러한 대역에서 운영하는 다른 5G 셀룰러 시스템들(예를 들어, 상이한 운영자들에 속하는 시스템들)과의 대역 공유를 고려해야 한다. 이제 도 3을 참조하면, 이것은 이러한 전개 시나리오를 도시한다.In addition to the physical layer, medium access control (MAC) layer and network layer algorithms that are suited to the characteristics of unlicensed 60 GHz bands, to efficiently use unauthorized spectrum for 5G cellular systems, efficient interference mitigation and coexistence mechanisms Are needed. As discussed above, efficient interference mitigation and coexistence mechanisms may be used for systems using other standards (e.g., WiGig) that may also operate in the 60 GHz band as well as other 5G cellular systems operating in this band For example, systems belonging to different operators). Referring now to FIG. 3, this illustrates this deployment scenario.
도 3은 상이한 네트워크 운영자들(각각 운영자 A 및 운영자 B)에 의해 운영되는 제1 5G 기지국(300) 및 제2 5G 기지국(302)을 도시한다. 각각의 운영자가 다른 운영자의 존재를 인식하지 못하거나 그들이 그들의 전송을 조정하지 않기로 했다고 가정한다. 물론, 협력이 가능해야 한다면, 빔 시퀀스들은 이것이 하나의 운영자에 의해 운영되는 복수의 5G 기지국들이 존재하는 곳에서 수행될 수 있는 동일한 방법으로 간섭을 최소화하면서 스펙트럼 효율을 극대화하기 위해 동기화될 수 있다. 도 3은 운영자 C에 의해 운영되는 WiGig AP(304)를 또한 도시한다. 다중 표준 및 다중 운영자 스펙트럼 공유 시나리오에서, 이들 네트워크 간의 직접 시그널링 및 동기화가 불가능하도록 셀룰러 시스템들 및 예를 들어 WiGig는 매우 상이한 물리적 계층 및 MAC 계층(상이한 프레임 구조 등)을 사용하기 때문에 상이한 시스템들 간의 협력은 불가능하거나 도전이다. 각각의 5G 기지국(300, 3002) 또는 AP(304)는 UE 및 다른 고정 또는 이동식 전자 장치들과 같은 하나 이상의 장치(306 내지 314)에 60 GHz 대역의 동일한 부분에서 전송될 수 있다. 도시된 장치들(306 내지 314)과 통신하기에 적합한 5G 기지국 또는 AP만 도시되지만, 각각의 5G 기지국 또는 AP(300 내지 304)는 복수의 상이한 빔들을 통해 데이터를 전송할 수 있다.3 shows a first
도 3의 예에서, 일부 5G 기지국 또는 AP들이 그들이 복수의 안테나 어레이들을 제공받는 복수의 빔을 통해 동시에 전송할 수 있는 가능성이 있음을 알 수 있지만, 각각의 5G 기지국 또는 AP는 한 번에 하나의 빔을 사용하여 데이터를 전송할 수 있는 것으로만 가정된다. 구체적으로, 5G 기지국(300)은 빔(a1)을 사용하여 장치(306)에 데이터를 전송할 수 있는 것으로 도시된다. 5G 기지국(302)은 빔(b1)을 사용하여 장치(308)에 데이터를 전송하고, 빔(b2)을 사용하여 장치(310)에 데이터를 전송할 수 있다. WiGig AP(304)는 빔(c1)을 사용하여 장치(312)에 데이터를 전송하고, 빔(c2)을 사용하여 장치(314)에 데이터를 전송할 수 있다. 도 3에서, 주어진 순간에 전송하고 있는 이들 빔은 실선으로 도시되고, 나머지는 점선으로 도시된다. 한 순간에 빔들(a1, b1, c1)이 전송되고 있다면, 간섭이 장치(306), 장치(308) 및 장치(312)의 영역에서 이들 빔을 교차할 가능성이 매우 높다. 부적절한 빔 타이밍을 통한 이러한 간섭 시나리오는 AP, 빔, 및 장치의 수가 점점 증가할 가능성이 있다.In the example of FIG. 3, it can be seen that there is a possibility that some 5G base stations or APs can simultaneously transmit over a plurality of beams that are provided with a plurality of antenna arrays, but each 5G base station or AP has one beam Lt; RTI ID = 0.0 > data. ≪ / RTI > Specifically, the
이제 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따라서, 각각의 5G 기지국이 그 자신의 사용자들에게 빔들의 스케줄링을 동적으로 맞추는 빔 시퀀스 선택에 대한 적응 및 분산 솔루션이 제공된다. 도면의 왼쪽 상단에 도시된 바와 같이, 각각의 5G 기지국 또는 WiGig AP에 대해, 빔 시퀀스가 정의된다는 것을 알 수 있다. 5G 기지국(300)에 대해, 이것이 UE와의 통신을 위해 사용 중인 유일한 빔일 때 빔 시퀀스는 각각의 순간에 빔(a1)을 사용하는 전송을 포함한다. (박스에 의해 식별되는) 첫 번째 도시된 순간에 빔들(a1, b2 및 c2)이 전송되도록, 각각의 순간에 전송하고 있는 빔들이 빔 시퀀스들에서 수직으로 배열된다는 것을 알 수 있다. 빔(b1) 및 빔(c2)이 동시에 전송되고 있지 않다는 것을 보장함으로써, 5G 기지국(302) 및 WiGig AP(304)로부터의 전송들의 충돌로 인한 간섭의 위험은 최소화된다.Referring now to FIG. 4, an adaptive and distributed solution for beam sequence selection is provided that, according to one embodiment of the present invention, each 5G base station dynamically aligns the scheduling of beams to its users. It can be seen that for each 5G base station or WiGig AP, a beam sequence is defined, as shown in the upper left of the figure. For
도 4의 최적의 빔 시퀀싱을 초래하는 적응형 스케줄링은 도 5의 흐름도와 관련하여 더 상세히 후술된다. 적응형 스케줄링은 그 자신의 빔 시퀀스들의 제한된 구성 공간을 독립적으로 탐색하는 각각의 5G 기지국(또는, 아래의 예들은 5G 기지국만들을 언급하지만, 다른 AP)을 기반으로 한다. 빔 시퀀스들은 5G 기지국이 서빙하는 UE들로부터 피드백을 획득하기 위해 테스트될 수 있고, 이후 최적의 빔 시퀀스를 선택하기 위해 학습 알고리즘을 적용한다. 본 발명의 실시예들은 최대 스펙트럼 효율에 매우 가깝게 운영하는 전체 시스템을 초래하는 빔 시퀀스를 선택하기 위한 각각의 5G 기지국에 대한 중앙 제어기로부터의 개입 또는 기지국들 간의 명시적 시스널링에 의존하지 않는다. 적응 이후, 각각의 기지국/AP는 빔 시퀀스들이 특정 기간 이후에 다시 정의될 수 있는 새로운 탐색 단계를 시작한다. 예를 들어, 새로운 탐색 단계는 랜덤화된 타이머를 사용하거나, 이벤트에 의해 예를 들어, 새로운 UE가 셀에 진입하거나 떠날 때 트리거될 수 있다.The adaptive scheduling resulting in optimal beam sequencing of FIG. 4 is described in greater detail below with reference to the flow diagram of FIG. Adaptive scheduling is based on each 5G base station (or, in the examples below, 5G base station making, but other APs) that independently probes the limited configuration space of its own beam sequences. The beam sequences may be tested to obtain feedback from the UEs served by the 5G base station and then apply a learning algorithm to select the optimal beam sequence. Embodiments of the present invention do not rely on intervention from a central controller or explicit cycling between base stations for each 5G base station to select a beam sequence that results in an overall system operating very close to maximum spectral efficiency. After adaptation, each base station / AP starts a new search phase where the beam sequences can be redefined after a certain period of time. For example, a new search phase may be triggered using a randomized timer, or by an event, for example, when a new UE enters or leaves the cell.
이제 도 5를 참조하면, 이것은 5G 기지국 (또는 정말로 지향성 빔들을 사용하여 운영하는 임의의 기지국 또는 AP)에서 빔 시퀀스들을 확립하는 방법을 도시하는 흐름도이다. 도 5의 방법을 우선 요약하고 나서 각각의 개별 단계들이 더 상세히 예시될 것이다.Referring now to FIG. 5, this is a flow chart illustrating a method for establishing beam sequences in a 5G base station (or any base station or AP operating using truly directional beams). The method of FIG. 5 will first be summarized first, and then each individual step will be illustrated in more detail.
방법은 빔 발견 단계가 이루어지는 단계 500에서 시작된다. 빔 발견 단계는 통신하고 있는 각각의 UE에 사용자 데이터를 전송하기 위해 전송할 필요가 있는 각각의 빔(즉, 각각의 빔 방향)을 식별하는 기지국의 프로세스이다. 예를 들어, 각각의 장치가 복수의 빔과 관련될 수 있고, 하나의 빔이 하나 이상의 장치와 통신하기 위해 사용될 수 있지만, 기지국은 통신하고 있는 각각의 장치와 관련된 하나의 빔을 확립할 수 있다. 빔 발견 단계는 가능한 빔 시퀀스들의 집합을 결정하는 단계를 더 포함한다. 집합 내의 각각의 시퀀스는 빔들이 각각의 UE와 순차적으로 통신하기 위해 형성될 수 있는 하나의 순서를 나타낸다. 당업자는 본 발명이 하나 이상의 주파수가 간섭을 최소화하기 위해 빔 포밍과 함께 사용되는 상황으로 확장 가능하다는 것을 알 수 있지만, 도 5는 5G 기지국이 동일한 주파수에서 각각의 UE와 통신한다는 가정을 기반으로 한다. 빔들은 하나 이상의 빔이 해당 장치에 데이터를 전송할 수 있는 각각의 장치와 통신하는 최적의 빔들이 적절하게 될 수 있다. 도 4를 다시 참조하면, 운영자 B에 의해 운영되는 5G 기지국(302)에 대해, 빔 방향들의 집합은 {b1,b2}를 포함한다. 보다 일반적으로, 데이터를 전송하기 위해 기지국이 필요한 Mj개의 UE들의 집합에 대해, i=1, Mj:인 빔 방향(Bi)들의 집합이 확립된다. i는 UE 및 그들의 관련 빔들에 대한 인덱스(i=1, Mj)이고, j는 기지국들에 대한 인덱스(j=1,N)이다.The method begins at
다음으로, 단계 500에서, m개의 빔 시퀀싱 조합들의 집합(C)이 다음과 같이 확립된다: , ,...,, 여기에서, 각각의 조합은 해당 집합 내의 빔들이 형성될 수 있는 순서를 나타내고, 5G 셀 내의 UE들과 통신하기 위해 기지국에 의해 사용될 수 있는 고유 빔 시퀀스이다. 빔 시퀀싱 조합들의 집합(C)이 빔 방향들의 집합의 모든 가능한 조합들을 포함할 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 대안적으로, 도 5의 방법의 나머지 부분의 계산 복잡성을 줄이기 위해, 집합은 간섭받을 것이라고 알려진 시퀀스들을 제외하도록 제한될 수 있다. 예를 들어, 하나의 운영자가 그들의 전송을 조정하는 동일한 영역에 복수의 기지국을 갖는 이벤트에서, 알려진 간섭 조합들이 제외될 수 있다. 이것은 LTE eNB의 제어 하에서 LTE 제어 채널을 사용하여 달성될 수 있다. 기지국이 동시에 복수의 빔을 전송할 수 있는 경우, 시퀀스들은 상이한 UE들을 서빙하는 동시 빔들의 그룹 또는 쌍을 지정하기 위해 확장될 수 있다는 것을 또한 이해할 것이다. 또한, 시간 슬롯들이 기지국 사이에서 서로 다를 수 있고, 본 발명에 따른 기지국들 간의 시간 슬롯들의 동기화를 위한 요구 사항은 없지만, 각각의 기지국은 미리 정의된 시간 슬롯들에서 빔들을 전송할 수 있다. 시간 슬롯 동기화는 허가되지 않은 스펙트럼에 우선하는 것과 같이 다중 운영자 및 다중 무선 액세스 표준 환경에서 가능성이 없다.Next, at
도 5의 방법의 나머지 부분은 가능한 빔 시퀀스 조합들의 집합 중에서 최적의 빔 시퀀스를 결정하는 단계를 포함한다. 단계 502에서, 탐색 단계가 이루어진다. 단계 500에서 확립된 빔 시퀀스 조합들의 집합의 각각에 대해, 기지국은 시퀀스에 따라 빔들을 형성하고 각각의 빔을 사용하여 해당 UE들에 프로브 신호들을 전송한다. 대안적으로, 빔 시퀀스들의 부분집합만이 전송될 수 있다. 각각의 전송된 시퀀스에 대해, 기지국은 해당 UE들로부터 피드백, 예를 들어 저장될 수 있는 비트 오류율(BER) 또는 평균 기준 신호 수신 품질(RSRQ)을 수신한다. 이러한 피드백은 UE에 의해 전송되는 지향성 빔을 통해 5G 기지국에 직접 되돌려질 수 있고, 또는 대안적으로 이러한 피드백은 LTE eNB를 통해 전송될 수 있다. 보다 일반적으로, 피드백은 해당 빔 시퀀스에 대한 각각의 UE들과 5G 기지국 사이에서의 링크 품질 또는 링크 성능의 측정을 제공한다. 구체적으로, Cm개의 빔 시퀀스들의 집합 및 k=1에 대해, m개의 랜덤 빔 시퀀스(Ck)가 선택되고, i=1에 대해, Mj개의 빔이 시퀀스(Ck) 및 UE들로부터 수신되는 피드백에 따라 형성된다. 모든 가능한 고유 빔 시퀀스가 Cm개의 빔 시퀀스들의 집합에 포함되면, m=Mj이다. (예를 들어, 전술한 바와 같이 알려진 간섭 시퀀스들을 제외한) 감소된 빔 시퀀스들의 집합이 사용되면, m<Mj이다. 이러한 탐색 프로세스는 이후 집합의 각각의 빔 시퀀스 조합에 대해 반복된다. 일 실시예에서, 집합의 빔 시퀀스들은 랜덤으로 선택된 첫 번째 시퀀스로부터 시작하여 순차적으로, 또는 순차적으로 탐색될 수 있다. 이후 UE는 수신된 UE 피드백에 따라 각각의 테스트된 빔 시퀀스 조합에 대한 시스템 정의된 유틸리티 함수를 계산한다. 시퀀스(Ck)에 대한 유틸리티 함수 U(Ck)는 UE들로부터의 누적 피드백을 기반으로 한다. 단지 세 개의 예로서, U(Ck)는 평균 또는 최소 UE 피드백의 합을 포함할 수 있다. 유틸리티 함수들의 추가 예들은 특정 구현 시나리오에 따라 당업자에게 명백할 것이다.The remainder of the method of Figure 5 includes determining an optimal beam sequence from among a set of possible beam sequence combinations. In
기지국이 탐색 단계(단계 502)에서 획득한 계산된 유틸리티 함수 U(Ck)를 기반으로 하여 가능한 빔 시퀀스 조합(Cm)들의 집합 중 하나를 선택하는 동안, 단계 504에서 학습 단계가 이루어진다. 구체적으로, 이산 확률 함수 P(U(Ck))가 각각의 빔 시퀀스에 대해 확립되고, 최적의 빔 시퀀스(Copt)가 확률 함수 에 따라 확률적으로 선택된다.The learning step is performed in
실행 단계에서, 단계 506에서, 선택된 최적의 빔 시퀀스 조합(Copt)이 통신 세션 동안 UE들에 데이터를 전송하기 위해 사용된다. 구체적으로, i=1에 대해, Mj개의 빔들이 해당 기지국에 의해 서빙되는 Mj개의 UE와 통신하기 위해 시퀀스(Copt)에 따라 형성된다. 실행 단계 동안, 데이터는 해당 UE들에 전송되고 (및 해당 UE들로부터 선택적으로 수신되고), 피드백이 UE들로부터 수집되어 저장될 수 있다. 피드백의 형성은 탐색 단계(502) 동안 UE들로부터 전송되는 것과 동일할 수 있고, 기지국으로부터 UE에 전송되는 데이터에 응답하여 전송될 수 있다.In the execution phase, at
단계 508에서, 단계 502에서 다른 탐색 단계가 필요한 지 여부가 결정된다. 이것은 상당한 변화가 검출되는(예를 들어, 새로운 UE가 셀에 진입하는) 경우, 기지국이 UE를 서빙하는 새로운 최적의 빔 시퀀스로 전환할 필요가 있는, 랜덤화된 타이머 만료 또는 실행 단계(506)에서의 피드백의 결과로서 검출되는 링크 품질에 상당한 저하(예를 들어, BER/RSRQ의 상당한 증가)가 있는 경우에 트리거된다. 새로운 탐색 단계가 필요하지 않은 경우, 기지국은 단계 506에서 실행 단계에 남아 있는다. 새로운 탐색 단계가 필요한 경우, 단계 510에서 이것이 UE가 셀에 가입했거나 탈퇴했기 때문인지 여부를 결정한다. 그렇다면, 기지국은 우선 빔 발견 단계(500)로 되돌아가고, 그렇지 않으면, 방법은 이전에 계산된 빔 시퀀스 조합들을 사용하여 탐색 단계(502)를 진행한다.In
도 5의 빔 발견 단계(500)가 이제 더 상세히 기술될 것이다. 기지국/AP 안테나 이득이 에 의해 (dB로) 주어진다, 여기에서 Gomni는 어떠한 빔 포밍도 적용되지 않을 때의 기존(전방향) 안테나 이득이고, GBF는 빔 포밍 이득이다. 일 예로서, 아날로그 빔 포밍을 사용하여, 특정 UE에 대한 지향성 빔을 형성하기 위해 각각의 안테나에 대한 입력 신호의 크기 및 위상을 제어함으로써 빔 포밍 이득이 획득된다. 기지국은 기지국 주위의 방위각 방향들을 균일하게 커버하는 카디널리티 N (또는 코드북이 UE의 개수 변화를 기반으로 하여 다시 계산되는 경우 시간이 지남에 따라 카디널리티가 변경될 수 있는 이벤트에서의 Nt)을 갖는 미리 정의된 빔 코드북 내에서 또는 (상황에 따라) 동적으로 각각의 UE에 대해 최적의 빔 구성을 계산할 수 있다. 주어진 기지국(j)에서의 코드북은 차원의 개의 가중치 인자 에 의해 형성되고, 여기에서 NBS는 기지국의 총 개수이다. 각각의 벡터는 로서 계산되고, 여기에서 는 i번째 송신 빔에 대한 방위각이고, jj는 를 의미한다. 각각의 UE에 대해, 최적의 빔 포밍을 결정하는 방법은 예를 들어, US-2014/0056256-A1에 개시된 것과 같은 또는 IEE 802.11ad 표준에서 사용된 것과 같은 기존의 방법일 수 있다.The
US-2014/0056256-A1은 송신국과 수신국 사이에서의 빔들의 전송 및 수신을 형성하고 유지하는 방법을 개시한다. 송신기는 수신기에 상이한 빔들을 사용하여 기준 신호들의 집합을 전송한다. 이들을 기반으로 하여, 수신기는 송신기에 바람직한 빔 정보를 다시 전송한다. 이러한 정보를 사용하여, 송신기는 바람직한 빔을 사용하여 수신기에 데이터를 전송한다. 상기가 모든 송신기, 수신기 빔 쌍들에 대해 수행될 필요가 있는 경우에, 유사한 절차가 빔 형성을 수신하기 위해 사용될 수 있다. 초기의 최적 빔 포밍 이후에, 필요하다면 빔 변경 절차가 수신기에 의해 개시될 수 있다. 빔 오류들이 (다수의 지시자 또는 하나의 지시자로부터 검출될 수 있는) 수신기에서 발생하는 경우 빔 변경 단계가 필요하다고 판단되고, 수신기로부터 빔 변경 요청을 수신 시 수행된다. 수신기로부터의 요청 시 발생하는 빔 변경 절차 이외에, 전체 빔 변경 절차가 주기적으로 이루어진다. 이러한 절차는 빔들의 집합 을 형성하기 위해 각각의 UE에 대해 최적의 송신 빔들을 결정하기 위해 확장될 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다.US-2014/0056256-A1 discloses a method for forming and maintaining transmission and reception of beams between a transmitting station and a receiving station. The transmitter transmits a set of reference signals to the receiver using different beams. Based on these, the receiver transmits the desired beam information back to the transmitter. Using this information, the transmitter transmits the data to the receiver using the desired beam. If the above needs to be performed for all transmitter and receiver beam pairs, a similar procedure may be used to receive the beamforming. After the initial optimal beamforming, the beam changing procedure can be initiated by the receiver if necessary. When beam errors occur in the receiver (which may be detected from multiple indicators or one indicator), a beam change step is determined to be necessary and is performed upon receiving a beam change request from the receiver. In addition to the beam changing procedure that occurs upon request from the receiver, a full beam changing procedure is performed periodically. This procedure may be performed by a set of beams Lt; RTI ID = 0.0 > UE < / RTI > to form optimal transmission beams for each UE.
도 5의 탐사 단계(502)가 이제 더 상세히 기술될 것이다. 주어진 기지국(j) 및 기지국(j)과 관련된 Mj개의 UE에 대해 빔 방향들의 집합 이 주어지면, 기지국이 차례로 각각의 UE에 빔들을 전송할 수 있는 순서에 대해 Mj개의 가능한 빔 스케줄링 시퀀스, 즉 Mj개의 가능한 조합(C)이 존재한다. 예를 들어, 시퀀스 , , 또는 등. 탐사 절차에서, 각각의 기지국은 모든 가능한 빔 포밍 시퀀스 또는 빔 포밍 시퀀스들의 부분집합을 따르는 빔 방향들의 집합으로부터 해당 빔들을 사용하여 차례로 각각의 UE에 프로브 신호들을 전송한다. 각각의 빔 형성 시퀀스에 대해, 각각의 UE는 그의 RSRQ, BER, 또는 해당 특정 시퀀스에 대한 링크 품질의 다른 지시자를 측정하고, 각각의 UE는 5G 기지국에 이것을 다시 보고한다. 이러한 정보를 수집한 후에, 기지국은 해당 특정 빔 시퀀스()에 대응하는 유틸리티 함수를 계산한다. The
당업자는 유틸리티 함수들에 대해 잘 알아야 한다. 일 예로서, 각각의 기지국은 비 협력 유틸리티 함수에 따라. 주어진 빔 시퀀스에 대한 UE 측정 RSRQ또는 BER 값들을 사용할 수 있다. 대안적으로, 동일한 운영자에 속하는 기지국들은 협력 유틸리티 함수에 따라, 시스템 레벨 유틸리티 함수를 사용하기 위해 정보를 교환하는 LTE 제어 채널을 사용하여 협력할 수 있다. 이러한 유틸리티 함수의 일 예는 동일한 운영자에 속하는 모든 기지국들의 유틸리티 함수에 걸쳐 얻어지는 평균이다.Those skilled in the art should be familiar with utility functions. As an example, each base station may be associated with a non-cooperative utility function. The UE measurement RSRQ or BER values for a given beam sequence may be used. Alternatively, base stations belonging to the same operator may cooperate, using a cooperative utility function, using an LTE control channel that exchanges information to use a system level utility function. One example of such a utility function is the average obtained over the utility function of all base stations belonging to the same operator.
기지국 당 가능한 구성의 개수(Mj)는 매우 클 수 있기 때문에, 특정 실시예들에서, 기지국은 셀 가장자리에 가까운 UE들에 대응하는 빔 시퀀스들만 고려함으로써 탐색 시간을 줄일 수 있다. 이때 탐색 단계는, 셀 가장자리 근처의 UE들의 개수인, M'j 개의 구성에 대해서만 이루어진다. 5G 기지국은 UE들이 기본 LTE 네트워크로부터 수신되는 정보/제어 데이터를 이용함으로써, 또는 UE들부터 수신되는 위치 정보를 기반으로 하여 어떤 UE들이 셀 가장자리 근처에 있는 지를 추론할 수 있다. 전술한 바와 같이, 탐색 공간은 동일한 운영자에 의해 운영되는 다른 5G 기지국들에 간섭을 야기하는 것으로 알려지거나, 다른 5G 기지국들로부터 간섭의 대상이 되는 빔 시퀀스들을 제외함으로써 더 줄일 수 있다. 상이한 무선 액세스 기술들을 포함하여, 다른 운영자들과의 협력을 통해 빔 시퀀싱 및 스케줄링 정보가 사용 가능한 경우, 탐색 공간에서의 동일한 감소가 또한 달성될 수 있다.Because the number of possible configurations M j for a base station can be very large, in certain embodiments, the base station can reduce the search time by considering only the beam sequences corresponding to UEs near the cell edge. At this time, the search step is performed only for M ' j configurations, which is the number of UEs near the cell edge. The 5G base station can deduce which UEs are near the cell edge based on location information received from the UEs by using the information / control data received from the basic LTE network. As described above, the search space may be further reduced by excluding known beam sequences that are known to cause interference to other 5G base stations operating by the same operator or that are subject to interference from other 5G base stations. If beam sequencing and scheduling information is available through cooperation with other operators, including different radio access technologies, the same reduction in search space can also be achieved.
도 5의 학습 단계(504)가 이제 더 상세히 기술될 것이다. 주어진 기지국(j) 및 그의 관련된 Mj개의 UE에 대해 빔 발견 단계(502)를 통해 획득되는 것과 같은 빔 방향들의 집합 이 주어지면, 전술한 바와 같이 기지국 당 Mj개의 가능한 빔 시퀀스 조합(C)이 존재한다. 학습 단계(504)에서, 모두 합해서 1과 동일하고, 범위가 0부터 1까지인 Mj개의 확률의 합계가 존재하도록 확률(p)이 각각의 조합에 할당된다. 당업자들은 유틸리티 함수들을 기반으로 하여 확률들을 할당하는 기술에 대해 잘 알아야 한다. 두 개의 실시예가 단지 예시를 위해 제시된다.The learning
제1 옵션에 따르면, 각각의 시퀀스에 적용되는 확률이 이전 시퀀스의 유틸리티 함수 및 이전 시퀀스에 적용되는 확률의 함수인 학습 업데이트가 적용된다. 예를 들어, 이고, 여기서 는 탐색 단계에서 측정되는 바와 같이, 구성(Ci)을 사용하여 획득되는 유틸리티 함수이고, 는 탐색 단계(t=1)에서의 유틸리티 함수들의 최대값이다. 마지막으로, b는 빔 시퀀스들이 각각의 탐색 단계 이후에 구성되는 속도를 조정하는 0과 1 사이의 매개변수이다. b=0이면, 어떠한 구성도 없다. k는 빔 시퀀스에 대한 인덱스이고, k=1, Mj이다.According to the first option, a learning update is applied in which the probability applied to each sequence is a function of the utility function of the previous sequence and the probability of being applied to the previous sequence. E.g, , Where Is a utility function obtained using configuration C i , as measured in the search phase, Is the maximum value of the utility functions at the search stage (t = 1). Finally, b is a parameter between 0 and 1 that adjusts the rate at which the beam sequences are constructed after each search phase. If b = 0, there is no configuration. k is the index for the beam sequence, k = 1, M j .
제2 옵션에 따르면, 가장 큰 유틸리티 함수만이 고려되는 그리디 업데이트가 적용된다: 이면 이 최대이고 그렇지 않으면 0이다. t는 탐색 단계에 대한 인덱스(t, t+1, t+2 등)이다. 본질적으로, 그리디 업데이트는 가장 높은 유틸리티 함수를 갖는 빔 시퀀스 조합을 식별하는 단계 및 아래에 명시되는 선택 절차에 따라 확률적으로 선택되기 때문에, 선택된 최적의 빔 시퀀스 조합(Copt)에 더 빈번한 변화들을 초래할 가능성이 있음을 보장하는 단계를 포함한다. 학습 업데이트는 탐색 단계(502) 및 학습 단계(504)가 다른 빔 시퀀스 조합들에 대해 계산된 유틸리티 함수를 고려하여 수행될 때마다 항상 조합을 전환하도록 이러한 경향을 완화시킨다. 이것은 적절한 성능을 제공하는 조합에서 나쁜 조합으로의 전환의 위험을 감소시키는 데 유리할 수 있다. 또한, 그것은 시간이 흐름에 따라, 일반적으로 심각하게 특정 구성들에 영향을 미치는 간섭 소스가 존재하는 상황에서 유리할 수 있는 광범위한 범위의 구성들이 사용된다는 것을 확인하는 역할을 한다.According to the second option, a greedy update is applied, in which only the largest utility function is considered: If Is the maximum, and 0 otherwise. t is the index (t, t + 1, t + 2, etc.) for the search phase. In essence, since the greedy update is more probable that a more frequent change in the selected optimal beam sequence combination (C opt ), since the greedy update is selected stochastically in accordance with the selection procedure specified below and identifying the beam sequence combination with the highest utility function ≪ RTI ID = 0.0 > and / or < / RTI > The learning update alleviates this tendency to always switch the combination whenever the
일단 모든 확률이 업데이트되면, 기지국은 할당된 확률들에 따라 빔 스케줄링 시퀀스들 중 하나를 랜덤으로 선택한다. 당업자는 확률적인 선택을 위한 기술들을 잘 알고 있어야 한다. 일 예로서, Mj개의 빔 시퀀스의 각각에 대해 확률들의 집합 을 가정하면, 시퀀스들 중 하나가 다음과 같이 랜덤으로 선택될 수 있다.Once all probabilities have been updated, the base station randomly selects one of the beam scheduling sequences according to the assigned probabilities. Those skilled in the art should be familiar with techniques for stochastic selection. As an example, for each of the M j beam sequences a set of probabilities , One of the sequences may be randomly selected as follows.
1. 누적 확률 을 계산한다.1. Cumulative probability .
2. 다음으로 [0, 1] 사이의 랜덤 수(U)가 생성된다.2. Next, a random number (U) between [0, 1] is generated.
3. 마지막으로,Finally,
a. 이면, 시퀀스 1이 선택되고,a. , The sequence 1 is selected,
b. 이면, 시퀀스 2가 선택되고,b. , The
c. 이면, 시퀀스 3이 선택된다. 이것으로부터 그리디 업데이트를 적용하여, 가장 높은 유틸리티 함수를 갖는 빔 시퀀스 조합이 항상 선택될 것이라는 것을 알 수 있다.c. ,
이제 도 6을 참조하면, 해당 셀 내의 UE들과 5G 기지국 사이에서의 메시지의 교환이 도시된다. 전술한 바와 같이, 각각의 가능한 빔 시퀀스 또는 가능한 빔 시퀀스들의 부분집합의 각각에 대한 도 5의 탐색 단계(502) 동안, 5G 기지국은 빔 발견 단계(500)에서 식별되는 빔(즉, 빔 방향)들을 사용하여 각각의 UE(도 6에 세 개가 도시된다)에 차례로 프로브 신호(600)들을 전송한다. 해당 UE에 구체적으로 어드레스될 수 있는, 프로브 신호를 수신하는 각각의 UE는 RSRQ 또는 BER 측정과 같은 링크 품질(602)의 측정을 다시 한다. 도 6은 빔 시퀀스가 해당 순서로 UE1, UE2 및 UE3에 프로브 신호들(600)을 전송하는 빔들에 대한 것인 제1 구성(Cj)의 일 예를 도시한다. 나중에, 실행 단계(506) 동안, 5G 기지국은 선택된 최적의 구성(Copt)을 사용하여 각각의 UE에 사용자 데이터를 전송한다. 도 6에서, 최적 구성이 해당 순서로 UE1, UE3 및 UE2에 사용자 데이터(604)를 전송하는 단계를 포함하는 일 예가 도시된다.Referring now to FIG. 6, the exchange of messages between UEs in the cell and the 5G base station is shown. During the
도 7은 전술한 본 발명의 예들에 따라서 동작하도록 배치되는 5G 기지국(700)의 구조의 개략도를 제공한다. 5G 기지국은 UE들에 사용자 데이터(604) 및 프로브 신호(600)들을 전송하기 위해 배치되는 송신기(702); UE들로부터 링크 품질 피드백(604)을 수신하기 위해 배치되는 수신기(704); 및 송신기 및 수신기를 제어하고 도 5의 방법에 따르는 것과 같은 처리를 수행하기 위해 배치되는 제어기(706)를 포함한다.FIG. 7 provides a schematic diagram of the structure of a
도 8은 전술한 본 발명의 예들에 따라서 동작하도록 배치되는 UE(800)의 구조의 개략도를 제공한다. UE는 5G 기지국에 링크 품질 피드백(604)을 전송하기 위해 배치되는 송신기(802); 5G 기지국으로부터 사용자 데이터(604) 및 프로브 신호(600)들을 수신하기 위해 배치되는 수신기(804); 및 송신기 및 수신기를 제어하고 처리를 수행하기 위해 배치되는 제어기(806)를 포함한다.8 provides a schematic diagram of the structure of a
도 7 및 도 8에는 송신기, 수신기 및 제어기가 별도의 요소들로서 도시되지만, 등가의 기능을 제공하는 하나의 요소 또는 복수의 요소들이 전술한 본 발명의 예들을 구현하기 위해 사용될 수 있다.Although the transmitter, the receiver, and the controller are shown as separate elements in Figs. 7 and 8, one element or a plurality of elements that provide equivalent functions may be used to implement the above-described examples of the present invention.
유리하게, 본 발명은 다른 운영자들과의 협력을 요구하지 않고 허가되지 않은 60 GHz 대역에서 운영하는 5G 기지국에서의 빔 시퀀스 선택을 허용한다. 이것은 60 GHz 대역에서 운영하는 임의의 무선 액세스 기술의 공통 빔 포밍 기능을 이용함으로써 달성되고, 따라서 (다른 주파수들에서 등) 모든 적합한 빔 포밍 무선 액세스 기술에 동일하게 적용될 수 있다. 이와 같이, 그것은 다중 표준 및 다중 운영자 시나리오에서 작업한다. 본 발명의 실시예들은 아래에 제시되는 모델링에 의해 증명되는 바와 같이, 운영자들 간의 전체 협력을 가정하여 달성될 수 있는 이론적인 최대 스펙트럼 효율에 접근하는 높은 스펙트럼 효율을 달성할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예들은, 지향성 전송 시나리오들에 내재하는 난청인 LBK(listen before talk) 방법의 "난청" 문제를 겪지 않는다.Advantageously, the present invention permits beam sequence selection at a 5G base station operating in the unlicensed 60 GHz band without requiring cooperation with other operators. This is achieved by utilizing the common beamforming function of any radio access technology operating in the 60 GHz band and therefore equally applicable to all suitable beamforming radio access technologies (at other frequencies, etc.). Thus, it works in multi-standard and multi-operator scenarios. Embodiments of the present invention can achieve high spectral efficiencies approaching the theoretical maximum spectral efficiency that can be achieved assuming total cooperation between operators, as evidenced by the modeling presented below. In addition, embodiments of the present invention do not suffer from the "hearing loss" problem of the listen before talk (LBK) method, which is a hearing loss inherent in directional transmission scenarios.
MATLAB®(www.mathworks.com에서, 미국, 매사추세츠주, 나티크의 MathWorks®로부터 이용 가능)을 사용하여 생성된 본 발명의 모델을 사용하는 모델링이 이제 제시된다. 모델에서, 두 개의 60 GHz 대역의 5G 기지국들은 각각 그들의 서비스 영역 내에서 다수의 UE를 서빙한다. 각각의 UE에 대해, 해당 UE를 서빙하는 최적의 빔을 형성하기 위해 아날로그 빔 포밍이 사용된다. 각각의 기지국은 16개의 안테나 요소를 갖는다. 시뮬레이션에서 사용되는 추가 매개변수들이 아래 표 2에 주어진다.Modeling using the model of the present invention created using MATLAB® (available from www.mathworks.com, MathWorks®, Natick, Mass., USA) is now presented. In the model, 5G base stations in two 60 GHz bands serve multiple UEs within their service area, respectively. For each UE, analog beamforming is used to form an optimal beam serving that UE. Each base station has 16 antenna elements. Additional parameters used in the simulation are given in Table 2 below.
기지국들의 집합, 해당 UE들, 및 각각의 UE들과 관련된 빔들이 주어지면, 모든 가능한 스케줄링 구성들에 대한 잠재적인 간섭 레벨들이 계산되었고, 전체 시스템 스펙트럼 효율을 극대화시킨 각각의 기지국에 대한 최적의 빔 스케줄링 시퀀스를 결정하기 위해 철저한 집중된 검색이 수행되었다. 몇 개의 기지국으로는 철저한 검색이 가능하지만 기지국의 개수가 적지 않은 경우에는 계산할 엄두를 못 내기 때문에, 운영자들 사이에서의 전체 협력이 보장될 수 있을 지라도, 일반적으로 시스템은 구현하기 불가능하거나 어려울 것임을 알 수 있을 것이다. 이러한 철저한 검색으로부터, 전체 시스템 스펙트럼 효율을 최소화하는 빔 스케줄링 시퀀스가 또한 결정되었다.Given the set of base stations, the corresponding UEs, and the beams associated with each of the UEs, the potential interference levels for all possible scheduling configurations have been computed, and the optimal beam for each base station maximizing the overall system spectral efficiency A thorough centralized search was performed to determine the scheduling sequence. Although it is possible to search thoroughly for a few base stations, but it can not be calculated if the number of base stations is small, it is generally not possible to implement the system, It will be possible. From this thorough search, a beam scheduling sequence that minimizes overall system spectral efficiency has also been determined.
이후, 결과들은, 각각의 기지국이 다른 기지국과의 시그널링 교환 없이 그의 빔 스케줄링 시퀀스를 자율적으로 적응시키는, 본 발명의 실시예들에 따라서 빔 스케줄링 방법들의 성능을 벤치마킹하기 위해 사용되었다. 각각의 기지국과 관련된 UE들의 위치는 랜덤으로 선택되었다. 통계적으로 신뢰할 수 있는 결과들을 획득하기 위해, 각각의 시나리오에 대한 (명목 척도에 따른) 시스템 스펙트럼 효율의 누적 분산 함수(CDF)가 획득되는 몬테카를로 실행이 수행되었다.The results were then used to benchmark the performance of the beam scheduling methods according to embodiments of the present invention, where each base station autonomously adapts its beam scheduling sequence without signaling exchange with other base stations. The locations of the UEs associated with each base station have been randomly selected. In order to obtain statistically reliable results, a Monte Carlo implementation was performed in which the cumulative dispersion function (CDF) of the system spectral efficiency (according to the nominal scale) for each scenario was obtained.
도 9 및 도 10은 기지국들 사이에서 각각 400 m 및 300 m의 상이한 지점 간 거리에 대해 획득한, 그들 각각의 셀 가장자리에서 다섯 개의 UE를 각각 서빙하는, 두 개의 60 GHz 5G 기지국의 경우에 대한 결과들이다. 굵은 블랙 라인은 (가장 최적인 빔 스케줄링에 대응하는) 철저한 검색 결과로부터 획득한 최대 시스템 스펙트럼 효율에 대응하고, 가는 블랙 라인은 시스템 스펙트럼 효율을 최소화하는 최악의 가능한 빔 스케줄링에 대응한다. (별표로 표시된) 그리디 또는 (원으로 표시된) 비-그리디 학습 단계를 사용하여, 제안된 방법의 두 가지 구현들을 사용하여 획득한 결과들이 또한 도시된다.Figures 9 and 10 illustrate the case of two 60 GHz 5G base stations, each serving five UEs at their respective cell edges, obtained for different point-to-point distances of 400 m and 300 m respectively between base stations These are the results. The bold black line corresponds to the maximum system spectral efficiency obtained from exhaustive search results (corresponding to the most optimal beam scheduling), and the thin black line corresponds to the worst possible beam scheduling to minimize system spectral efficiency. Results obtained using the two implementations of the proposed method are also shown using a greedy or a non-greedy learning step (indicated by a circle).
본 발명의 실시 예는 이러한 스펙트럼적으로 효율적인 공존은 복수의 운영자들 간의 조정 또는 협력에 달려 있지 않고, 이들 운영자들에 의해 사용되는 무선 액세스 기술에 상관없이 효과적이다.Embodiments of the present invention are such that this spectrally efficient coexistence does not depend on coordination or cooperation among a plurality of operators and is effective regardless of the radio access technology used by these operators.
두 가지 분산 스케줄링 방법의 구현은, 다소 더 나은 성능을 보여주는 그리디 알고리즘을 사용하여, 철저한 검색으로부터 획득되는 이론적 최대치에 가깝게 수행한다는 것을 알 수 있다. 전술한 바와 같이, 특정 구현 시나리오들에서, 비-그리디 학습 단계는 빔 시퀀스 변화의 빈도를 최소화하는 것이 바람직할 수 있다.It can be seen that the implementation of the two distributed scheduling methods performs close to the theoretical maximum obtained from the exhaustive search, using a Greedy algorithm that exhibits somewhat better performance. As described above, in certain implementation scenarios, the non-greedy learning step may be desirable to minimize the frequency of beam sequence changes.
본 명세서의 설명 및 청구 범위 전반에 걸쳐서, 용어 "포함하다(comprise)"와 "포함하다(contain)" 및 이들의 변형은 "포함하지만 이에 국한되지 않는"을 의미하고, 이들은 다른 구성 요소, 정수 또는 단계들을 제외하도록 (및 제외하지 않도록) 의도되지 않는다. 본 명세서의 설명 및 청구 범위 전반에 걸쳐서, 단수형은 문맥이 달리 요구하지 않는 한 복수형을 포함한다. 특히, 부정 관사가 사용되는 경우, 문맥이 달리 요구하지 않는 한, 명세서는 단수뿐만 아니라 복수를 고려하는 것으로 이해되어야 한다.Throughout the description and claims of this specification, the terms "comprise" and "contain" and variations thereof mean "including but not limited to" Or < / RTI > steps. Throughout the description and claims of this specification, the singular forms include the plural unless the context otherwise requires. In particular, where indefinite articles are used, the specification should be understood to include both singular and plural, unless the context requires otherwise.
본 발명의 특정 양태, 실시예 또는 예시와 관련하여 기술되는 특징, 정수 또는 특성들은 그것과 양립할 수 없는 것이 아닌 한, 본 명세서에 기술된 다른 양태, 실시예 또는 예시들에 적용 가능한 것으로 이해되어야 한다. (첨부된 청구 범위, 요약 및 도면들을 포함하여) 본 명세서에 개시된 모든 특징 및/또는 그렇게 개시된 방법 또는 프로세스의 모든 단계들은 이러한 특징 및/또는 단계들의 적어도 일부가 상호 배타적인 조합을 제외하고, 모든 조합으로 조합될 수 있다. 본 발명은 전술한 실시예들의 세부 사항들에 한정되지 않는다. 본 발명은 (첨부된 청구 범위, 요약 및 도면들을 포함하여) 본 명세서에 개시되는 특징들 중 임의의 새로운 하나 또는 임의의 새로운 조합, 또는 그렇게 개시되는 방법 또는 프로세스의 단계들 중 임의의 새로운 하나 또는 임의의 새로운 조합으로 확장된다.It is to be understood that the features, integers, or characteristics described in connection with a particular aspect, example, or illustration of the present invention are applicable to the other aspects, embodiments, or illustrations described herein unless they are incompatible therewith do. All features disclosed in this specification (including any accompanying claims, abstract, and drawings) and / or all steps of a method or process disclosed thereby are to be interpreted as including all but one of the features and / Can be combined. The present invention is not limited to the details of the above-described embodiments. The invention is not limited to any novel one or any novel combination of features disclosed herein (including any accompanying claims, abstract, and drawings), or any novel one or any combination of the steps of the disclosed method or process And expands to any new combination.
독자는 본 출원과 관련되어 본 명세서 이전에 또는 본 명세서와 동시에 제출되고, 본 명세서와 함께 공람되는 모든 논문 및 문서들에 관심이 있고, 모든 이러한 논문 및 문서들의 콘텐트들은 본원에 참고로 인용된다.The reader is interested in all papers and documents submitted herein prior to or concurrently with the present specification and which are accompanied by this specification, and the contents of all such papers and documents are incorporated herein by reference.
본 발명의 다양한 실시예들은, 실행될 때 다른 전술된 실시예들에 따라서 컴퓨터가 동작하도록 야기하기 위해, 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체 저장된 컴퓨터 실행 가능한 명령들을 통해 또한 구현될 수 있다.Various embodiments of the present invention may also be implemented via computer-executable instructions stored on a computer-readable storage medium, in order to cause the computer to operate in accordance with other previously described embodiments, when executed.
상기 실시예들은 본 발명의 예시적인 예로서 이해되어야 한다. 본 발명의 추가 실시예들이 예상된다. 어느 하나의 실시예에 관하여 기술되는 임의의 특징은 단독으로, 또는 기술되는 다른 특징들과 조합으로 사용될 수 있고, 임의의 다른 실시예들의 임의의 조합, 또는 임의의 다른 실시예들의 하나 이상의 특징들과의 조합으로 또한 사용될 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 위에 기술되지 않은 등가물 및 수정예들이 첨부된 청구 범위에서 정의되는 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 또한 사용될 수 있다.The above embodiments are to be understood as illustrative examples of the present invention. Further embodiments of the present invention are contemplated. Any feature described with respect to any one embodiment may be used alone or in combination with other features described and may be combined with any combination of any other embodiments or any other features ≪ / RTI > It is also to be understood that equivalents and modifications not described above may also be employed without departing from the scope of the invention as defined in the appended claims.
Claims (30)
복수의 휴대 단말들과 통신하기 위한 빔들의 집합을 결정하는 단계;
각각의 빔 시퀀스가 상기 빔들의 집합 내의 빔들의 고유 순서를 포함하는 빔 시퀀스들의 집합을 결정하는 단계;
상기 빔 시퀀스들의 집합 내의 각각의 빔 시퀀스에 따라 상기 휴대 단말들에 프로브 신호를 전송하는 단계;
프로브 신호에 응답하여 상기 휴대 단말들로부터 링크 품질의 지시자들을 수신하는 단계;
수신된 링크 품질의 지시자들을 기반으로 하여 상기 빔 시퀀스들의 집합 내에서 빔 시퀀스를 선택하는 단계; 및
상기 선택된 빔 시퀀스에 따라서 상기 휴대 단말들과 통신하는 단계를 포함하는 방법.A method of operating a base station in a wireless communication network in which a base station communicates with mobile terminals using directional beams,
Determining a set of beams for communicating with a plurality of portable terminals;
Determining a set of beam sequences, each beam sequence comprising a unique sequence of beams in the set of beams;
Transmitting a probe signal to the mobile terminals according to a respective beam sequence in the set of beam sequences;
Receiving indicators of link quality from the mobile terminals in response to a probe signal;
Selecting a beam sequence within the set of beam sequences based on indicators of received link quality; And
And communicating with the mobile terminals in accordance with the selected beam sequence.
상기 기지국이 상기 휴대 단말에 데이터를 전송하고 상기 휴대 단말로부터 데이터를 수신할 수 있도록 하는, 복수의 휴대 단말들의 각각에 대한 빔 방향을 결정하는 단계를 포함하는 방법.2. The method of claim 1, wherein determining the set of beams comprises:
Determining a beam direction for each of the plurality of portable terminals, wherein the base station is capable of transmitting data to and receiving data from the portable terminal.
상기 빔들의 집합 내의 모든 가능한 고유 빔 시퀀스; 또는
모든 가능한 고유 빔 시퀀스들의 부분집합을 포함하는 방법.4. The method of claim 3, wherein the set of beam sequences comprises:
All possible unique beam sequences in the set of beams; or
≪ / RTI > comprising a subset of all possible eigenbeam sequences.
상기 수신된 링크 품질의 지사자들을 기반으로 하여 상기 빔 시퀀스들의 집합 내의 각각의 빔 시퀀스에 대한 유틸리티 함수를 계산하는 단계; 및
계산된 유틸리티 함수들에 따라 빔 시퀀스를 선택하는 단계를 포함하는 방법.5. The method of claim 4, wherein selecting a beam sequence comprises:
Calculating a utility function for each beam sequence in the set of beam sequences based on the received link quality indicators; And
And selecting a beam sequence according to the calculated utility functions.
상기 계산된 유틸리티 함수들에 따라 각각의 빔 시퀀스에 확률을 할당하는 단계; 및
상기 할당된 확률들에 따라 빔 시퀀스를 확률적으로 선택하는 단계를 포함하는 방법.6. The method of claim 5, wherein selecting a beam sequence according to the calculated utility functions comprises:
Assigning a probability to each beam sequence according to the calculated utility functions; And
And probabilistically selecting a beam sequence according to the assigned probabilities.
이전 시퀀스에 대해 계산된 상기 유틸리티 함수 및 상기 빔 시퀀스들의 집합 내의 이전 시퀀스에 할당된 확률을 기반으로 상기 빔 시퀀스들의 집합 내의 각각의 시퀀스에 확률을 할당하는 단계; 또는
상기 이전 시퀀스에 대해 계산된 상기 유틸리티 함수가 계산된 최대 유틸리티 함수이면 상기 빔 시퀀스들의 집합 내의 시퀀스에 최대 확률을 할당하고, 상기 이전 시퀀스에 대해 계산된 상기 유틸리티 함수가 계산된 최대 유틸리티 함수가 아니면 최소 확률을 할당하는 단계를 포함하는 방법.7. The method of claim 6, wherein assigning a probability to each beam sequence comprises:
Assigning a probability to each sequence in the set of beam sequences based on the utility function calculated for a previous sequence and a probability assigned to a previous sequence in the set of beam sequences; or
Assign a maximum probability to a sequence in the set of beam sequences if the utility function computed for the previous sequence is a computed maximum utility function; and if the utility function computed for the previous sequence is not a computed maximum utility function, And assigning a probability.
상기 빔 시퀀스들의 집합 내의 각각의 시퀀스에 대한 누적 확률을 결정하는 단계;
최소 확률과 최대 확률 사이의 숫자를 랜덤으로 선택하는 단계; 및
상기 랜덤으로 선택된 숫자가 상기 빔 시퀀스들의 집합 내의 이전 빔 시퀀스에 대한 누적 확률을 초과하고, 해당 빔 시퀀스에 대한 상기 누적 확률보다는 작은 시퀀스를 선택하는 단계를 포함하는 방법.8. The method of claim 7, wherein stochastically selecting the beam sequence comprises:
Determining a cumulative probability for each sequence in the set of beam sequences;
Randomly selecting a number between a minimum probability and a maximum probability; And
Wherein the randomly selected number exceeds a cumulative probability for a previous beam sequence in the set of beam sequences and selects a sequence that is less than the cumulative probability for that beam sequence.
상기 미리 결정된 이벤트는,
타이머의 만료; 또는
이동국들과 통신할 때 임계값보다 큰 검출된 링크 품질의 변화를 포함하는 방법.9. The method of claim 8, further comprising determining to return to transmitting probe signals when a predetermined event occurs,
Wherein the predetermined event comprises:
Timer expiration; or
A change in detected link quality that is greater than a threshold when communicating with mobile stations.
상기 선택된 빔 시퀀스에 따라서 상기 휴대 단말들과 통신할 때 링크 품질의 추가 지시자들을 수신하는 단계; 및
상기 수신된 링크 품질의 추가 지시자들을 기반으로 하여 링크 품질의 변화를 검출하는 단계를 더 포함하는 방법.10. The method of claim 9,
Receiving additional indicators of link quality when communicating with the mobile terminals in accordance with the selected beam sequence; And
Further comprising detecting a change in link quality based on additional indicators of the received link quality.
상기 기지국에 의해 적용되는 두 개 이상의 빔 시퀀스에 따라 상기 기지국으로부터 프로브 신호들을 수신하는 단계;
상기 수신된 프로브 신호에 대하여 상기 기지국에 링크 품질의 지사자들을 전송하는 단계; 및
상기 전송된 링크 품질의 지사자들을 기반으로 하여 상기 기지국에 의해 확립된 빔 시퀀스에 따라서 상기 기지국과 통신하는 단계를 포함하는 방법.A method of operating a mobile terminal in a wireless communication network in which a base station communicates with the mobile terminal using a directional beam,
Receiving probe signals from the base station in accordance with two or more beam sequences applied by the base station;
Transmitting link quality indicators to the base station for the received probe signal; And
And communicating with the base station in accordance with a beam sequence established by the base station based on the transmitted link quality indicators.
복수의 휴대 단말들과 통신하기 위한 빔들의 집합을 결정하고, 각각의 빔 시퀀스가 상기 빔들의 집합 내의 빔들의 고유 순서를 포함하는 빔 시퀀스들의 집합을 결정하는 제어부;
상기 빔 시퀀스들의 집합 내의 각각의 빔 시퀀스에 따라 상기 휴대 단말들에 프로브 신호를 전송하는 전송부; 및
상기 프로브 신호에 응답하여 상기 휴대 단말들로부터 링크 품질의 지시자들을 수신하는 수신부를 포함하고,
상기 제어부는, 수신된 링크 품질의 지시자들을 기반으로 하여 상기 빔 시퀀스들의 집합 내에서 빔 시퀀스를 선택하고, 상기 선택된 빔 시퀀스에 따라서 상기 휴대 단말들과 통신하는 장치.An apparatus of a base station in a wireless communication network in which a base station communicates with mobile terminals using directional beams,
A controller for determining a set of beams for communicating with a plurality of portable terminals, each beam sequence determining a set of beam sequences including a unique order of the beams in the set of beams;
A transmitter for transmitting a probe signal to the mobile terminals according to a respective beam sequence in the set of beam sequences; And
And a receiver for receiving indicators of link quality from the mobile terminals in response to the probe signal,
Wherein the controller selects a beam sequence within the set of beam sequences based on indicators of received link quality and communicates with the mobile terminals according to the selected beam sequence.
복수의 휴대 단말들의 각각에 대한 빔 방향을 결정하도록 구성되는 장치.17. The apparatus of claim 16, wherein, when determining the set of beams,
And determine a beam direction for each of the plurality of portable terminals.
상기 빔들의 집합 내의 모든 가능한 고유 빔 시퀀스; 또는
모든 가능한 고유 빔 시퀀스들의 부분집합을 포함하는 장치.19. The method of claim 18, wherein the set of beam sequences comprises:
All possible unique beam sequences in the set of beams; or
And a subset of all possible eigenbeam sequences.
상기 수신된 링크 품질의 지시자들을 기반으로 하여 상기 빔 시퀀스들의 집합 내의 각각의 빔 시퀀스에 대한 유틸리티 함수를 계산하고, 및 상기 계산된 유틸리티 함수들에 따라 빔 시퀀스를 선택하도록 구성되는 장치.The apparatus of claim 19, wherein, when the beam sequence is selected,
Calculate a utility function for each beam sequence in the set of beam sequences based on the indicators of the received link quality, and select a beam sequence according to the calculated utility functions.
상기 이전 시퀀스에 대해 계산된 상기 유틸리티 함수가 계산된 최대 유틸리티 함수이면 상기 빔 시퀀스들의 집합 내의 시퀀스에 최대 확률을 할당하고, 상기 이전 시퀀스에 대해 계산된 상기 유틸리티 함수가 계산된 최대 유틸리티 함수가 아니면 최소 확률을 할당하도록 구성되는 장치.22. The apparatus of claim 21, wherein the control unit is further configured to: when assigning a probability to each beam sequence, calculating, based on the utility function calculated for a previous sequence and the probability assigned to a previous sequence in the set of beam sequences, Assign a probability to each sequence in the set, or
Assign a maximum probability to a sequence in the set of beam sequences if the utility function computed for the previous sequence is a computed maximum utility function; and if the utility function computed for the previous sequence is not a computed maximum utility function, And to assign a probability.
상기 빔 시퀀스들의 집합 내의 각각의 시퀀스에 대한 누적 확률을 결정하고, 최소 확률과 최대 확률 사이의 숫자를 랜덤으로 선택하고, 및 상기 랜덤으로 선택된 숫자가 상기 빔 시퀀스들의 집합 내의 이전 빔 시퀀스에 대한 누적 확률을 초과하고, 해당 빔 시퀀스에 대한 상기 누적 확률보다는 작은 시퀀스를 선택하도록 구성되는 장치.23. The apparatus of claim 22, wherein, when the beam sequence is selected stochastically,
Determining a cumulative probability for each sequence in the set of beam sequences, randomly selecting a number between a minimum probability and a maximum probability, and comparing the randomly selected number to a cumulative value for a previous beam sequence in the set of beam sequences And to select a sequence that is greater than the cumulative probability for a corresponding beam sequence.
상기 미리 결정된 이벤트는,
타이머의 만료; 또는
이동국들과 통신할 때 임계값보다 큰 검출된 링크 품질의 변화를 포함하는 장치.24. The apparatus of claim 23, wherein the controller is further configured to return to transmitting probe signals when a predetermined event occurs,
Wherein the predetermined event comprises:
Timer expiration; or
And a detected link quality change greater than a threshold when communicating with the mobile stations.
상기 제어부는, 상기 선택된 빔 시퀀스에 따라서 상기 휴대 단말들과 통신할 때 링크 품질의 추가 지시자들을 수신하고, 및 상기 수신된 링크 품질의 추가 지시자들을 기반으로 하여 링크 품질의 변화를 검출하도록 더 구성되는 장치.25. The method of claim 24,
Wherein the controller is further configured to receive additional indicators of link quality when communicating with the mobile terminals in accordance with the selected beam sequence and to detect a change in link quality based on additional indicators of the received link quality Device.
상기 기지국에 의해 적용되는 두 개 이상의 빔 시퀀스에 따라 상기 기지국으로부터 프로브 신호들을 수신하는 수신부;
상기 수신된 프로브 신호에 대하여 상기 기지국에 링크 품질의 지사자들을 전송하는 전송부; 및
상기 전송된 링크 품질의 지사자들을 기반으로 하여 상기 기지국에 의해 확립된 빔 시퀀스에 따라서 상기 기지국과 통신하는 제어부를 포함하는 장치.An apparatus of a mobile terminal in a wireless communication network in which a base station communicates with the mobile terminal using a directional beam,
A receiver for receiving probe signals from the base station in accordance with two or more beam sequences applied by the base station;
A transmitter for transmitting link quality indicators to the base station for the received probe signal; And
And a controller for communicating with the base station in accordance with the beam sequence established by the base station based on the transmitted link quality indicators.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2017054249A1 (en) * | 2015-10-02 | 2017-04-06 | Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) | Adaptive beamforming scanning |
US20180241452A1 (en) * | 2017-02-23 | 2018-08-23 | Qualcomm Incorporated | Beam sweeping for control and data transmissions |
CN112188587B (en) * | 2020-09-29 | 2022-07-29 | 新疆益盛鑫网络科技有限公司 | Exploration and loss assessment information transmission method and system based on block chain system for insurance industry |
CN114884542A (en) * | 2021-02-05 | 2022-08-09 | 中兴通讯股份有限公司 | Communication mode selection method, base station, terminal, and storage medium |
CN113727364B (en) * | 2021-08-02 | 2022-08-12 | 中国联合网络通信集团有限公司 | Beam control method and communication device |
WO2023198763A1 (en) * | 2022-04-14 | 2023-10-19 | Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) | Selection and validation of beam subsets |
CN114599045B (en) * | 2022-04-19 | 2024-01-30 | 北京邮电大学 | Multi-cell cooperation beam selection and management method in user mobile scene |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20090296663A1 (en) * | 2008-05-30 | 2009-12-03 | Alcatel-Lucent Via The Electronic Patent Assignment System (Epas) | Method of and base station for controlling beam forming in a mobile cellular network |
WO2014124048A1 (en) * | 2013-02-07 | 2014-08-14 | Interdigital Patent Holdings, Inc. | Method and apparatus for directional mesh initialization |
-
2015
- 2015-05-28 GB GB1509177.0A patent/GB2538772B/en active Active
-
2016
- 2016-03-07 KR KR1020160027204A patent/KR102455006B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20090296663A1 (en) * | 2008-05-30 | 2009-12-03 | Alcatel-Lucent Via The Electronic Patent Assignment System (Epas) | Method of and base station for controlling beam forming in a mobile cellular network |
WO2014124048A1 (en) * | 2013-02-07 | 2014-08-14 | Interdigital Patent Holdings, Inc. | Method and apparatus for directional mesh initialization |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
GB2538772B (en) | 2018-12-19 |
KR102455006B1 (en) | 2022-10-17 |
GB2538772A (en) | 2016-11-30 |
GB201509177D0 (en) | 2015-07-15 |
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