KR20170048078A - 단말 및, 단말의 전방향 스위칭 빔 수신 방법 - Google Patents

단말 및, 단말의 전방향 스위칭 빔 수신 방법 Download PDF

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Abstract

단말 및, 단말의 전방향 스위칭 빔 수신 방법이 제공된다. 단말에서, 안테나부는 전 방향 송수신을 위해 소정 방향으로 고정된 빔을 각각 수신 및 형성하는 복수의 안테나로 이루어진다. 물리계층 수신부는 RF(radio frequency) 처리부를 전달되는 복수의 안테나에서 수신된 신호들 중에서 하나의 신호를 선택하고, 선택된 신호에 대응하는 안테나와의 송수신 링크를 형성한다. 제어부는 RF 처리부를 제어하여 선택된 신호에 대응하는 안테나와의 송수신 링크가 형성되도록 하여 상기 선택된 신호에 대응하는 기지국과의 링크를 구성한다.

Description

단말 및, 단말의 전방향 스위칭 빔 수신 방법{Terminal and method for receiving switching beams over all directions}
본 발명은 밀리미터파 대역의 이동 통신 시스템에서 단말이 전방향 스위칭 빔을 수신하는 방법과, 이러한 단말에 관한 것이다.
셀룰라 이동통신 환경에서 사용자의 요구에 따른 무선 트래픽 양은 점점 더 커짐에 따라 대용량 데이터를 전송하기 위한 기술들이 계속해서 개발되고 있다. 하지만, 기존 주파수 대역에서 Gbps급 이상의 데이터 전송을 효율적으로 수행하기는 어려운 실정이다. 대용량 데이터를 고속으로 전송하기 위해서는 높은 주파수 사용과 큰 전송 대역폭이 요구된다. 이를 해결하기 위하여, 밀리미터파(millimeter wave) 대역이 주목받고 있다.
밀리미터파 대역을 사용하는 셀룰라 이동통신 시스템이 구현될 경우, 광대역폭 사용과 공간 재활용을 통해 기하급수적으로 증가하는 모바일 트래픽 수요를 충족시키면서 고용량, 고품질 데이터 서비스를 손쉽게 제공할 수 있을 것으로 예상된다.
밀리미터파 대역은 직진성이 강해 초고속 통신에 적합하나 거리에 따른 감쇠가 심해 원거리 통신보다는 주로 근거리 통신용으로 개발되고 있다. 셀룰라 이동 통신에서 밀리미터파 대역을 이용하여 통신을 수행하기 위해서는 일정 거리 이상에서도 이득을 보장해 줄 수 있는 방안이 필요하다.
기지국이나 단말이 일정 거리 이상에서도 통신을 보장받기 위해서는 신호 출력을 높이거나 빔이 지향성을 가져야 한다. 하지만, 신호 출력을 무한정 높일 수 없기 때문에 지향성 빔 사용을 고려할 수밖에 없다. 이 경우 기지국이나 단말이 인지할 수 있는 통신 범위는 각 장치의 안테나가 지향하고 있는 지향 각으로부터 수신되는 범위이기 때문에, 만약 지향각에 따른 통신 범위를 벗어나면 핸드오프 상황이 벌어질 것이며, 최악의 경우 통신이 단절되는 문제가 발생할 수 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 밀리미터파 대역의 이동 통신 시스템에서 단말이 지향성 빔을 수신하며 전방향 스위칭 빔 형성이 가능한 빔 수신 방법과 이러한 방법을 이용한 단말을 제공하는 것이다.
본 발명의 특징에 따른 단말은, 밀리미터파 대역의 이동 통신 시스템의 단말에서, 전 방향 송수신을 위해 소정 방향으로 고정된 빔을 각각 수신 및 형성하는 복수의 안테나로 이루어진 안테나부; 상기 안테나부를 통해 송신되거나 수신되는 신호에 대한 RF(radio frequency) 처리를 수행하는 RF 처리부; 상기 RF 처리부를 통하여 전달되는 복수의 안테나에서 수신된 신호들 중에서 하나의 신호를 선택하고, 선택된 신호에 대응하는 안테나와의 송수신 링크를 형성하는 물리계층 수신부; 및 상기 RF 처리부를 제어하여 상기 선택된 신호에 대응하는 안테나와의 송수신 링크가 형성되도록 하여 상기 선택된 신호에 대응하는 기지국과의 링크를 구성하는 제어부를 포함한다.
상기 물리계층 수신부는, 상기 복수의 안테나들로부터 수신한 신호들에 대한 복조를 수행하고 채널 정보를 포함하는 수신 정보를 획득하는 복조기; 상기 RF 처리부로부터 제공된 신호에 기초하여 수신된 신호의 전파 도착 방향을 추정한 후, 추정된 전파 도착 방향 정보를 상기 제어부에 제공하는 DOA(Direction Of Arrival) 추정기; 및 셀 탐색을 수행하여 상기 RF 처리부로부터 제공된 신호에 기초하여 기지국에 대한 정보를 획득하는 셀 탐색기를 포함할 수 있다.
상기 복조기는, 상기 복수의 안테나들로부터 수신한 신호들에 대한 OFDM(Othogonal Frequency Division Multiplexing) 복조를 수행하는 OFDM 복조기; 상기 OFDM 복조기로부터 제공되는 복수의 OFDM 복조된 신호들의 채널 품질을 측정하는 채널 추정기; 및 상기 채널 품질의 측정 결과를 토대로 복수의 신호들 중에서 하나를 선택하고, 선택된 신호에 대응하는 기지국 정보를 상기 제어부에 제공하는 채널 선택기를 포함할 수 있다.
상기 제어부는 상기 채널 추정기의 채널 품질 측정 결과를 토대로 복수의 안테나들로부터 수신한 신호들 중 하나의 신호를 선택하고, 상기 채널 선택기로부터 제공되는 기지국 정보를 이용하여 상기 선택한 신호에 대응하는 기지국과의 링크가 형성되도록 상기 RF 처리부를 동작시킬 수 있다.
상기 셀 탐색기에서 의하여 획득되는 기지국에 대한 정보는, 기지국에 대한 주파수 및 심볼 동기 정보, 프레임 동기 정보, 물리계층 식별 정보를 포함하며, 상기 제어부는 상기 주파수 및 심볼 동기 정보를 토대로 상기 선택한 신호에 대응하는 기지국과의 링크를 형성할 수 있다.
상기 제어부는 상기 전파 도착 방향 정보를 토대로 송신 안테나를 선택하여 상기 RF 처리부를 제어하며, 상기 전파 도착 방향 정보를 토대로 단말의 현재 위치와 기지국과의 방향 차이를 산출할 수 있다.
상기 물리계층 수신부는 상기 복조기에서 전달되는 신호를 복호화하여 데이터를 획득하는 복호화기를 더 포함할 수 있다.
상기 물리계층 수신부는 상기 복수의 안테나에서 수신된 신호들 중에서 가장 큰 세기를 가지는 신호를 선택할 수 있다.
이외에도, 상기 단말은 전송하고자 하는 데이터에 대한 부호화 및 변조를 수행한 후 상기 RF 처리부로 전달하는 물리 계층 송신부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 따른 빔 수신 방법은, 밀리미터파 대역의 이동 통신 시스템에서 단말이 빔을 수신하는 방법에서, 상기 단말이, 단말 주위의 모든 가능한 기지국들로 송신되는 빔들에 대하여, 전 방향으로 셀 탐색을 수행하는 단계; 상기 셀 탐색에 따라 수신되는 신호들에서 가장 큰 세기를 가지는 신호를 선택하는 단계; 상기 선택된 신호에 대응하는 방향으로 상향 링크 신호―상기 신호는 기지국 식별자와 빔 식별자를 포함―을 송신하는 단계; 상기 신호에 대하여 기지국으로부터 응답 신호가 수신되면, 상기 단말이 단말의 식별 정보를 포함하는 상향링크 스케줄링 요청 신호를 송신하는 단계; 및 상기 상향링크 스케줄링 요청 신호에 대응하는 응답 신호를 수신하면 상기 기지국과의 링크를 형성하여 데이터를 송수신하는 단계를 포함한다.
상기 단말이 이동하는 경우, 새로운 셀 탐색을 수행하는 단계; 상기 셀 탐색에 따라 수신되는 신호들에서 가장 큰 세기를 가지는 신호를 선택하고, 선택된 신호에 대응하는 방향으로 상향 링크 신호―상기 신호는 기지국 식별자와 빔 식별자 그리고 상기 단말의 식별 정보를 포함―을 송신하는 단계; 및 상기 신호에 대하여 새로운 기지국으로부터 응답 신호가 수신되면 상향링크 스케줄링 요청 신호를 송신하여 상기 새로운 기지국과의 링크를 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 셀 탐색을 수행하는 단계에서, 상기 단말이 복수의 스위칭 빔 방향에 대하여 동시에 셀 탐색을 수행하여 복수의 스위칭 빔 향을 통하여 수신되는 신호들을 수신할 수 있다.
상기 셀 탐색을 수행하는 단계에서, 상기 단말이 복수의 스위칭 빔 방향에 대하여 순차적으로 셀 탐색을 수행하여 복수의 스위칭 빔 향을 통하여 수신되는 신호들을 수신할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 밀리미터파 대역의 이동 통신에서, 이동 단말이 모든 방향으로 지향성 빔을 수신하고, 모든 방향으로 지향성 빔을 형성할 수 있다. 또한, 단말이 위치에 따라 기지국들로부터 들어올 수 있는 지향성 빔들을 수신하여 그 중 신호 품질이 좋은 빔을 선택할 수 있으며, 멀티플로우(Multi-flow)도 가능한 고품질 데이터 용량을 확보할 수 있다.
또한, 밀리미터파 대역을 사용하여 새로운 셀룰라 이동통신 방식을 구축하는 기술을 제공함으로써, 증가하고 있는 이동통신 트래픽을 커버할 수 있다.
또한, 밀리미터파 대역의 장점을 활용할 수 있어 고용량, 고품질 전송 시스템 효율을 극대화할 수 있으며, 이동 단말에서 빠른 스위칭이 가능하여 고속 이동환경에서도 통신 흐름이 끊어지는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 네트워크 환경을 나타낸 도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 안테나 구조를 나타낸 예시도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 단말의 구조를 나타낸 도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 전방향 스위칭 빔 수신 방법을 나타낸 흐름도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 단말 및, 단말의 전방향 스위칭 빔 수신 방법에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 네트워크 환경을 나타낸 도이다.
첨부한 도 1에서와 같이, 기지국(1)은 빔포밍(beamforming) 기술을 이용하여 다수의 빔들을 운영 가능하며, 다수의 송수신 고정 빔을 형성하여 예를 들어, 도 1에서와 같이, 셀 영역 A에 위치한 단말(2)과 통신을 수행한다. 각각의 빔들이 독립적인 데이터를 각각의 빔 영역에 놓인 단말들에 전송할 수 있다. 다수의 빔을 통한 데이터 전송시, 기지국(1)은 각 빔마다 독립적인 자원 및 무선 채널을 사용하여 해당 빔 영역의 단말들에 데이터를 전송할 수 있다. 즉, 각 빔은 독립적인 제어 채널(예컨대, PDCCH: Physical Dedicated Control Channel)과 데이터 채널(예컨대, PDSCH: Physical Data Shared Channel) 등의 제어 정보와 데이터 전송을 위한 무선 채널을 가질 수 있으며, 기지국의 스케줄러에 의해 각각의 단말마다 독립적인 자원이 할당되어 사용될 수 있다.
단말(2)은 지향성 빔 수신을 위해 모든 방향으로 수신이 가능해야 한다. 이를 위하여, 도 1에서와 같이, 예를 들어, 원형 타입(circular type)의 안테나 어레이를 이용하여 모든 방향에서 수신되는 지향성 빔을 수신하며, 또한 여러 각도로 스위칭되는 빔들을 형성하여 최적의 기지국 방향으로 빔 스위칭을 수행한다.
단말(2)은 도 1에서와 같이 복수의 방향으로 빔 탐색을 수행할 수 있으며, 빔 탐색에 따라 기지국들로부터 송신되는 빔을 수신하며, 수신되는 빔들 중에서 하향링크 수신 세기가 큰 신호(도 1의 n개의 신호 수신 가능한 방향 중 수신세기가 가장 큰 방향에서 수신된 신호)를 수신하며, 그 방향으로 상향링크 신호를 송신한다. 단말(2)은 동시에 1개 이상의 기지국 접속될 수 있으며, 각각의 신호는 동일 셀 영역의 서로 다른 빔이 될 수도 있고 서로 다른 셀 영역의 신호가 될 수 있다.
본 발명의 실시 예에서, 단말(2)은 모든 방향으로 빔 수신이 가능한 복수의 안테나 배치와 빔 형성을 위한 스위칭을 수행한다. 여기서 안테나 타입은 단말의 크기와 용도에 따라 결정될 수 있으며, 밀리미터파의 직진성을 최대한 활용할 수 있도록 지향성을 가진다. 또한, 안테나는 일정한 빔 폭을 가지는 것으로 국한되지 않으며, 복수 개에 따른 다양한 빔 폭을 갖는 것도 본 발명의 범주에 포함한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 안테나 구조를 나타낸 예시도이다.
단말(2)의 안테나는 도 2와 같이 전방향 송수신을 위해 복수의 안테나로 이루어진 패치 타입의 안테나 어레이로 이루어질 수 있다.
각 안테나의 지향성 범위에 따라 안테나 어레이에 포함되는 안테나 개수가 정해질 수 있다. 예를 들어 지향 범위 x°를 갖는 안테나의 경우 전방향 배치를 위해 총 (360°/x°)개의 안테나들이 사용된다.
단말(2)이 안테나는 도 2에서와 같이 패치 안테나 형태로 국한된 것이 아니라, 단말의 크기와 용도에 따라 지향성을 가지는 여러 종류의 안테나로 구현될 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 단말의 구조를 나타낸 도이다.
본 발명의 실시 예에 따른 단말(2)은 첨부한 도 3에서와 같이, 안테나부(21), RF(radio frequency) 처리부(22), 물리 계층 처리부(23), 그리고 프로토콜 처리부(24)를 포함한다.
안테나부(21)는 복수의 안테나들로 이루어진 안테나 어레이로 이루어지며, 각 안테나는 RF 처리부(22)에서 물리계층 처리부(22)로부터 제공된 제어 신호에 기초하여 신호를 송수신하도록 구성될 수 있다. 안테나 타입은 단말의 크기와 용도에 따라 결정되며, 지향성을 가져야 한다.
RF 처리부(22)는 안테나부(21)를 통해 송신되거나 수신되는 신호에 대한 RF처리를 수행한다. 이러한 RF 처리는 일반적인 이동 통신 장치의 RF 처리부에서 처리하는 기능에 대응할 수 있다.
RF 처리부(22)는 안테나부(21)를 구성하는 안테나의 개수와 동일한 수로 구성되어 하나의 안테나와 하나의 RF 처리부가 연결되도록 구성될 수 있다. 도 3에서는 안테나가 n개인 것으로 예시하였으므로 RF 처리부 역시 n개로 구성된다. 각 RF 처리부는 연결된 해당 안테나를 통해 송신되거나 수신되는 신호에 대해 RF 처리를 수행한다.
물리계층 처리부(23)는 도 3에서와 같이, 물리계층 수신부(231), 물리계층 송신부(232), 및 제어부(233)를 포함한다.
물리계층 수신부(231)는 복조기(2311), DOA(Direction Of Arrival) 추정기(2312), 셀 탐색기(2313), 및 복호화기(2314)를 포함한다. 복조기(2311)는 OFDM(Othogonal Frequency Division Multiplexing) 복조기(23111), 채널 추정기(23112), 채널 선택기(23123) 및 물리 채널 복조기(23124)를 포함한다.
물리계층 수신부(231)는 기지국(1)으로부터 수신한 신호를 처리하여 프로토콜 처리부(24)로 전달한다. 단말이 고정 위치에 있는 경우에는 하나의 기지국이 존재할 수 있고, 단말이 이동 중에는 복수의 기지국들이 존재할 수 있다. 단말은 전방향으로 복수의 안테나가 배치되어 있기 때문에 어떤 방향, 어느 위치에서건 기지국들로부터 지향성 신호를 수신할 수 있다. 단말이 고정 위치인 경우, 물리계층 수신부(231)는 기지국에서 전송된 지향성 신호가 단말의 복수의 안테나에서 수신된 신호들 중 우수한 신호(예: 설정 세기 이상의 세기를 가지는 신호)를 검색하고, 검색된 신호를 수신한 안테나와 기본적으로 송수신 링크를 구성한다. 단말이 이동 중인 경우, 물리계층 수신부(231)는 여러 방향의 기지국들로부터 신호를 수신하게 되는데 마찬가지로 단말의 복수의 안테나에서 기지국들로부터 수신한 신호들 중 품질이 우수한 신호를 검색하고, 검색된 신호를 전송한 기지국과 링크를 구성한다.
구체적으로, 물리계층 수신부(231)에서, 복조기(2311)는 OFDM 복조기(23111)는 복수의 안테나들로부터 수신한 신호들에 대한 OFDM 복조를 수행하여 채널 추정기(23112) 및 채널 선택기(23123)로 제공한다. 채널 추정기(23112)는 OFDM 복조기(23111)로부터 제공된 복수의 OFDM 복조된 신호들의 채널 품질을 측정한 후, 측정 결과를 채널 선택기(23123) 및 제어부(233)에 제공한다. 채널 선택기(23123)는 한 개 이상의 기지국들로부터 신호를 수신했을 경우 채널 추정기(23112)로부터 제공된 측정 결과를 가지고 신호 품질이 우수한 신호(예를 들어, 설정 세기 이상의 세기를 가지는 신호 또는 가장 큰 세기를 가지는 신호 등)를 선택하고, 선택된 신호에 대응하는 기지국 정보를 제어부(233)에 제공하고 선택된 신호를 물리 채널 복조기(23124)로 보낸다.
또한, 단말의 처리량(throughput)을 높이기 위해 다중 플로우(Multi-flow)가 필요한 경우 한 개 이상의 기지국과 링크를 구성해야 하는데, 물리계층 수신부(231)는 수신된 신호들 중 품질이 우수한 기지국들을 선택하여 링크들을 형성한다.
한편, DOA 추정기(2312)는 RF 처리부(22)로부터 제공된 신호에 기초하여 수신된 신호의 전파 도착 방향을 추정한 후, 추정된 전파 도착 방향 정보를 제어부(233)에 제공한다. 여기서, 전파 도착 방향 정보는 송신 안테나를 선택하고 제어하는데 사용될 수 있으며, 또한 단말의 현재 위치와 기지국과의 방향 차이를 산출하기 위하여 사용될 수도 있다.
셀 탐색기(2313)는 주변 기지국에 대한 주파수 및 심볼 동기 정보와, 프레임 동기 정보, 물리계층 식별 정보를 획득하고, 정보를 제어부(233)로 전달한다. 여기서, 셀 탐색기(2313)에 의해 제어부(233)에 제공된 동기 정보는 단말이 주변 기지국들 중 신호 품질이 우수한 기지국과의 링크를 구성하는 과정에서 사용될 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따른 셀 탐색기(2312)는 모든 방향에서 오는 신호들을 토대로 동시에 셀 탐색을 할 수도 있고, 하드웨어 복잡도를 고려하여 신호들을 순차적으로 탐색을 할 수도 있다.
제어부(233)는 채널 추정기(23112)로부터 제공된 채널 추정 정보를 비교하여 복수의 안테나들로부터 수신한 신호들 중 우수한 신호 품질을 가지는 신호를 선택한 후, 선택한 신호에 해당하는 안테나와 링크를 구성하기 위해 RF 처리부(22)로 제어 신호를 보낸다. 또한 제어부(233)는 선택된 신호에 해당하는 기지국의 고유 식별 정보(예를 들면, 셀 ID)를 획득하고, 획득한 고유 식별 정보를 이용하여 해당 기지국과 무선 링크를 구성하기 위한 처리를 수행한다.
물리계층 송신부(232)는 프로토콜 처리부(24)로부터 제공된 데이터에 대해 부호화 및 변조를 수행한 후 RF 처리부(22)에 제공한다. 이를 위하여, 물리 계층 송신부(232)는 부호화기(2321) 및 변조기(2322)를 포함한다.
구체적으로, 물리계층 송신부(232)의 부호화기(2321)는 프로토콜 처리부(24)로부터 제공된 데이터에 대해 부호화를 수행한 후 변조기(2322)에 제공하고, 변조기(2322)는 부호화기(2321)로부터 제공받은 부호화된 데이터에 대해 변조를 수행한다.
한편, 단말로부터 송신된 신호가 해당 기지국이 수신할 수 있도록 단말은 신호 품질이 우수한 지향성 안테나를 선택해야 한다. 여기서, 물리계층 수신부(231)의 복조기(2311)부에서 각 안테나에 수신된 신호들의 신호 품질을 측정하여, 복조기(2311) 또는 제어부(233)가 가장 품질이 우수한 신호를 보낸 안테나를 선택할 수 있다. 또한, 제어부(233)는 물리계층 송신부(232)에서 복수의 기지국들 중 가장 우수한 채널을 가지는 기지국과의 링크를 구성하기 위해 안테나를 선택 및 제어할 수 있다.
다음에는 본 발명의 실시 예에 따른 빔 스케줄링 방법에 대하여 설명한다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 전방향 스위칭 빔 수신 방법에 따른 흐름도이다.
기지국(A, B)은 도 1과 같이, 스위치드 빔(switched beam)을 형성하며, 각 빔은 밀리미터파의 직진성을 최대한 활용할 수 있도록 지향성을 가진다. 하나의 셀에 속한 각각의 빔들은 설정 단위 예를 들어, 최소 TTI(transmission time interval) 단위로 스위칭될 수 있다.
기지국(A, B)은 빔을 형성하여 송신하며, 빔 스위칭을 수행하면서 스위치드 빔을 단말(2)로 송신한다. 기지국(A, B)에서 송신되는 빔 즉, 하향 링크 신호에는 빔 식별자(Beam ID) 및/또는 셀 식별자(Cell ID )가 포함될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 단말(2)은 랜덤 액세스(random access) 또는 상향링크 스케쥴링 요청 (Scheduling Request, SR)을 위해 셀 탐색을 수행한다. 단말(2)은 고정된 방향으로 각각 수신되는 기지국으로부터의 빔들에 대한 탐색을 수행하며, 단말 주위의 모든 가능한 기지국의 가능한 빔들에 대해 계속 탐색을 수행한다.
단말(2)은 셀 탁샘에 따라 각각 수신되는 빔의 수신 세기를 측정하고, 우수 품질 예를 들어, 최대의 수신 세기를 가지는 빔을 선택하고, 선택된 빔에 따라 타이밍 동기화를 수행한다(S100, S110).
단말(2)은 타이밍 동기화 후 선택한 빔을 수신한 방향으로 신호를 송신한다. 단말(2)은 선택된 빔에 해당하는 기지국(여기서는 기지국 A라고 함)과의 링크 형성을 위해 기지국의 Cell ID와 Beam ID 정보를 포함하는 신호(STATUS_IND)를 전송한다(S120). 이후 기지국(A)으로부터 응답 신호(STATUS_IND(ACK/NACK))가 전송되면, 단말(2)은 자신의 신원(identity)을 나타내는 정보 예를 들어, 단말 식별자를 포함하는 신호를 기지국(A)으로 전송한다(S140). 이러한 신호는 스케줄링을 요청하는 상향 링크 신호이거나 랜덤 액세스 프리앰블 중 하나일 수 있다.
이후, 기지국(A)으로부터 응답 신호가 전송되어 단말(2)의 신원이 확인되면(S150), 단말(2)과 기지국(A) 사이에 전송 링크가 형성된다(S160). 기지국(A)은 단말(2)로부터 송신되는 상향링크 신호에 포함된 Cell ID와 Beam ID 정보를 토대로 대응하는 빔을 단말(2)에 할당하고, 해당 빔에 대한 스케줄링을 수행하며, 해당 빔을 통한 기지국과 단말 사이의 트래픽 송수신이 수행될 수 있다.
이러한 상태에서, 단말(2)이 이동하여 기존의 전송 링크에서 벗어날 경우, 단말(2)은 셀탐색을 통해 수신 세기가 가장 큰 빔에 대응하는 기지국(예를 들어, 기지국 B)과의 링크를 다시 연결한다(S170, S180). 단말(2)에 연결되어 있던 기지국(A)은 기지국(B)으로 핸드오버를 요청하고 단말(2)에 대한 정보를 기지국(B)으로 전달한다(S190~S210).
단말(2)이 수신 세기가 가장 큰 빔에 대응하는 기지국 B로의 링크 연결을 수행하는데(S220~S250), 연결 절차는 위에 기술된 바와 같은 절차(S100~S160)와 동일하나, 선택한 빔을 수신한 방향으로 신호를 송신할 때, 해당 기지국의 Cell ID 와 Beam ID 외에 단말의 신원을 나타내는 정보를 같이 보낸다(S220). 이는 기지국과의 연속적인 통신을 위해서이다. 이때, 단말(2)이 새로이 링크를 형성하는 기지국(기지국 B)과 인접한 기지국(기지국 A)은 단말의 정보를 공유하고 있으므로, 단말(2)이 기지국 B와의 링크가 연결된 다음에(S260), 기지국 B는 단말(2)로 끊김 없는 서비스를 제공할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시 예는 장치(물건) 및 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시 예에 따른 방법의 구성에 대응하는 기능을 실행시킬 수 있는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체를 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.
이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (13)

  1. 밀리미터파 대역의 이동 통신 시스템의 단말에서,
    전 방향 송수신을 위해 소정 방향으로 고정된 빔을 각각 수신 및 형성하는 복수의 안테나로 이루어진 안테나부;
    상기 안테나부를 통해 송신되거나 수신되는 신호에 대한 RF(radio frequency) 처리를 수행하는 RF 처리부;
    상기 RF 처리부를 통하여 전달되는 복수의 안테나에서 수신된 신호들 중에서 하나의 신호를 선택하고, 선택된 신호에 대응하는 안테나와의 송수신 링크를 형성하는 물리계층 수신부; 및
    상기 RF 처리부를 제어하여 상기 선택된 신호에 대응하는 안테나와의 송수신 링크가 형성되도록 하여 상기 선택된 신호에 대응하는 기지국과의 링크를 구성하는 제어부
    를 포함하는 단말.
  2. 제1항에 있어서
    상기 물리계층 수신부는,
    상기 복수의 안테나들로부터 수신한 신호들에 대한 복조를 수행하고 채널 정보를 포함하는 수신 정보를 획득하는 복조기;
    상기 RF 처리부로부터 제공된 신호에 기초하여 수신된 신호의 전파 도착 방향을 추정한 후, 추정된 전파 도착 방향 정보를 상기 제어부에 제공하는 DOA(Direction Of Arrival) 추정기; 및
    셀 탐색을 수행하여 상기 RF 처리부로부터 제공된 신호에 기초하여 기지국에 대한 정보를 획득하는 셀 탐색기
    를 포함하는, 단말.
  3. 제2항에 있어서
    상기 복조기는
    상기 복수의 안테나들로부터 수신한 신호들에 대한 OFDM(Othogonal Frequency Division Multiplexing) 복조를 수행하는 OFDM 복조기;
    상기 OFDM 복조기로부터 제공되는 복수의 OFDM 복조된 신호들의 채널 품질을 측정하는 채널 추정기; 및
    상기 채널 품질의 측정 결과를 토대로 복수의 신호들 중에서 하나를 선택하고, 선택된 신호에 대응하는 기지국 정보를 상기 제어부에 제공하는 채널 선택기
    를 포함하는, 단말.
  4. 제3항에 있어서
    상기 제어부는 상기 채널 추정기의 채널 품질 측정 결과를 토대로 복수의 안테나들로부터 수신한 신호들 중 하나의 신호를 선택하고, 상기 채널 선택기로부터 제공되는 기지국 정보를 이용하여 상기 선택한 신호에 대응하는 기지국과의 링크가 형성되도록 상기 RF 처리부를 동작시키는, 단말.
  5. 제2항에 있어서
    상기 셀 탐색기에서 의하여 획득되는 기지국에 대한 정보는, 기지국에 대한 주파수 및 심볼 동기 정보, 프레임 동기 정보, 물리계층 식별 정보를 포함하며,
    상기 제어부는 상기 주파수 및 심볼 동기 정보를 토대로 상기 선택한 신호에 대응하는 기지국과의 링크를 형성하는, 단말.
  6. 제2항에 있어서
    상기 제어부는 상기 전파 도착 방향 정보를 토대로 송신 안테나를 선택하여 상기 RF 처리부를 제어하며, 상기 전파 도착 방향 정보를 토대로 단말의 현재 위치와 기지국과의 방향 차이를 산출하는, 단말.
  7. 제2항에 있어서
    상기 물리계층 수신부는
    상기 복조기에서 전달되는 신호를 복호화하여 데이터를 획득하는 복호화기를 더 포함하는, 단말.
  8. 제1항에 있어서
    상기 물리계층 수신부는 상기 복수의 안테나에서 수신된 신호들 중에서 가장 큰 세기를 가지는 신호를 선택하는, 단말.
  9. 제1항에 있어서
    전송하고자 하는 데이터에 대한 부호화 및 변조를 수행한 후 상기 RF 처리부로 전달하는 물리 계층 송신부를 더 포함하는, 단말.
  10. 밀리미터파 대역의 이동 통신 시스템에서 단말이 빔을 수신하는 방법에서,
    상기 단말이, 단말 주위의 모든 가능한 기지국들로 송신되는 빔들에 대하여, 전 방향으로 셀 탐색을 수행하는 단계;
    상기 셀 탐색에 따라 수신되는 신호들에서 가장 큰 세기를 가지는 신호를 선택하는 단계;
    상기 선택된 신호에 대응하는 방향으로 상향 링크 신호―상기 신호는 기지국 식별자와 빔 식별자를 포함―을 송신하는 단계;
    상기 신호에 대하여 기지국으로부터 응답 신호가 수신되면, 상기 단말이 단말의 식별 정보를 포함하는 상향링크 스케줄링 요청 신호를 송신하는 단계; 및
    상기 상향링크 스케줄링 요청 신호에 대응하는 응답 신호를 수신하면 상기 기지국과의 링크를 형성하여 데이터를 송수신하는 단계
    를 포함하는, 빔 수신 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 단말이 이동하는 경우, 새로운 셀 탐색을 수행하는 단계;
    상기 셀 탐색에 따라 수신되는 신호들에서 가장 큰 세기를 가지는 신호를 선택하고, 선택된 신호에 대응하는 방향으로 상향 링크 신호―상기 신호는 기지국 식별자와 빔 식별자 그리고 상기 단말의 식별 정보를 포함―을 송신하는 단계; 및
    상기 신호에 대하여 새로운 기지국으로부터 응답 신호가 수신되면 상향링크 스케줄링 요청 신호를 송신하여 상기 새로운 기지국과의 링크를 형성하는 단계
    를 더 포함하는, 빔 수신 방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 셀 탐색을 수행하는 단계에서, 상기 단말이 복수의 스위칭 빔 방향에 대하여 동시에 셀 탐색을 수행하여 복수의 스위칭 빔 향을 통하여 수신되는 신호들을 수신하는, 빔 수신 방법.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 셀 탐색을 수행하는 단계에서, 상기 단말이 복수의 스위칭 빔 방향에 대하여 순차적으로 셀 탐색을 수행하여 복수의 스위칭 빔 향을 통하여 수신되는 신호들을 수신하는, 빔 수신 방법.


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