KR20190087870A - 빔포밍 송신을 제어하는 방법 및 장치 - Google Patents

빔포밍 송신을 제어하는 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 개시는 LTE와 같은 4G 통신 시스템 이후 보다 높은 데이터 전송률을 지원하기 위한 5G 또는 pre-5G 통신 시스템에 관련된 것이다.
본 개시는 무선 통신 시스템에서 기지국(base station)이 빔포밍을 수행하는 방법에 있어서, 복수의 빔 방향마다 할당되는 송신 시간 비율을 획득하는 과정과, 상기 획득된 송신 시간 비율을 근거로 상기 복수의 빔 방향으로 제어 정보를 송신하기 위한 빔포밍을 수행하는 과정을 포함하는 방법을 제공한다.

Description

빔포밍 송신을 제어하는 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR CONTROLLING THE BEAMFORMING TRANSMISSION}
본 개시는 다수의 송신 안테나로 구성된 광대역 무선 통신 장치의 빔포밍 기술에 관한 것이다.
4G (4th-Generation) 통신 시스템 상용화 이후 증가 추세에 있는 무선 데이터 트래픽 수요를 충족시키기 위해, 개선된 5G (5th-Generation) 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)의 시스템이라 불리고 있다.
높은 데이터 전송률을 달성하기 위해, 5G 통신 시스템은 초고주파 (mmWave) 대역 (예를 들어, 60기가 (60GHz) 대역과 같은)에서의 구현이 고려되고 있다. 초고주파 대역에서 전파의 경로 손실 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.
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.
이 밖에도, 5G 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.
LTE에서의 이중접속(Dual Connectivity) 구조는 단말이 RRC접속(RRC connected) 상황에서 비이상백홀(Non-ideal backhaul)을 통하여 연결되는 적어도 두 개 이상의 서로 다른 네트워크 노드(Master와 Secondary eNB 혹은 Macro와 Small eNB)들에서 제공되는 무선자원(Radio resource)을 사용하는 방식을 의미한다. 반송파 집성(Carrier aggregation) 방식이 기지국과 RRH(Remote Radio Antenna) 등이 연결 시에 전송지연 시간이 거의 고려되지 않았던 상황에 비하여 이중접속 구조(Dual Connectivity)에서는 기지국 간에 전송시간 지연 등을 고려하여야 하는 상황이다. 이중접속을 통하여 단말은 사용자 측면의 전송률(throughput) 증대를 위하여 무선자원을 집성하는 방식에 대하여 논의 중에 있다.LTE 시스템에서 대용량 MIMO (massive Multi Input Multi Output) 시스템이 적용된 기술의 경우, 제어 채널(control channel)은 빔포밍 이득(beamforming gain)을 얻지 못하며 이로 인해 커버리지(coverage) 확장이 제약된다. 여기서, 대용량 MIMO는 대용량의 데이터를 고속으로 송신하기 위하여 수십 개 이상의 안테나를 사용하는 다중 입출력(MIMO) 기술을 일컫을 수 있다.
본 개시는 무선 통신 시스템에서 빔포밍 수행을 효율적으로 제어하는 방법 및 장치를 제안한다.
또한, 본 개시는 무선 통신 시스템에서 상이한 빔 방향에 대하여 시간 구간을 달리 할당하여 빔포밍하는 방법 및 장치를 제안한다.
또한, 본 개시는 무선 통신 시스템에서 각 빔 방향마다 빔포밍하는 송신 시간 비율을 조절하는 방법 및 장치를 제안한다.
또한, 본 개시는 무선 통신 시스템에서 단말의 위치(거리, 빔 방향)을 판단하는 방법 및 장치를 제안한다.
또한, 본 개시는 무선 통신 시스템에서 업링크 채널을 통하여 확인응답(ACK) 신호가 수신될 때까지 빔 방향을 유지하는 방법 및 장치를 제안한다.
또한, 본 개시는 무선 통신 시스템에서 빔 스위칭을 수행하는 시스템에서 호(call)을 유지하는 방법 및 장치를 제안한다.
일 실시예에 따르면, 무선 통신 시스템에서 기지국(base station)이 빔포밍을 수행하는 방법은, 복수의 빔 방향마다 할당되는 송신 시간 비율을 획득하는 과정과, 상기 획득된 송신 시간 비율을 근거로 상기 복수의 빔 방향으로 제어 정보를 송신하기 위한 빔포밍을 수행하는 과정을 포함할 수 있다.
송신 시간 비율을 획득하는 과정은, 상기 복수의 빔 방향 각각에 위치하는 액티브 단말(active terminal)의 개수, 커버리지 내(in-coverage)에 위치하는 액티브 단말의 개수, 및 커버리지 밖(out-coverage)에 위치하는 액티브 단말의 개수 중 적어도 하나를 근거로 상기 송신 시간 비율을 획득하는 과정을 포함할 수 있다.
송신 시간 비율을 획득하는 과정은, 상기 커버리지 밖에 위치하는 단말과 관련되는 빔 방향을 더 고려하여 상기 송신 시간 비율을 획득하는 과정을 포함할 수 있다.
송신 시간 비율을 획득하는 과정은, 단말의 송신 요구량, 스펙트럼 효율, 단말의 자원 할당량 중 적어도 하나 이상을 더 고려하여 상기 송신 시간 비율을 획득하는 과정을 포함할 수 있다.
상기 무선 통신 시스템에서 기지국이 빔포밍 송신을 수행하는 방법은, 단말로부터 기준 신호를 수신하는 과정과, 상기 수신된 기준 신호를 근거로 상기 기지국과 상기 단말 사이의 경로 손실을 판단하는 과정과, 상기 판단된 경로 손실을 근거로 상기 단말의 위치를 추정하는 과정을 더 포함할 수 있다.
상기 단말의 위치를 추정하는 과정은, 상기 판단된 경로 손실을 근거로 상기 기지국과 상기 단말 사이의 거리를 추정하는 과정, 또는 상기 판단된 경로 손실과 임계치를 비교함으로써, 상기 단말이 커버리지 내(in-coverage)에 위치하는지 또는 커버리지 밖(out-coverage)에 위치하는지 여부를 추정하는 과정을 포함할 수 있다.
단말로부터 확인응답(ACK: acknowledgement) 신호를 수신할 때까지 빔 방향을 유지할 수 있다.
단말로부터 재전송 요청 신호를 소정의 횟수만큼 수신할 때까지 빔 방향을 유지할 수 있다.
상기 무선 통신 시스템에서 기지국이 빔포밍 송신을 수행하는 방법은, 상기 획득된 송신 시간 비율에 따라 하나의 빔 방향으로 송신하는 시간이 링크 실패 판정 시간보다 긴 경우에는 링크 실패 판정과 관련되는 타이머를 초기화시키는 파일럿 신호를 단말에게 송신하는 과정을 더 포함할 수 있다.
상기 송신 시간 비율은 상기 복수의 빔 방향 각각에 대하여 빔을 방사하는 시간에 대한 비율을 나타내는 것일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 무선 통신 시스템에서 빔포밍을 수행하는 기지국(base station)은, 단말과 빔포밍 통신을 수행하는 송수신부; 및 복수의 빔 방향마다 할당되는 송신 시간 비율을 획득하고, 상기 획득된 송신 시간 비율을 근거로 제어 정보를 송신하기 위한 빔포밍을 수행하는 것을 제어하는 프로세서; 를 포함할 수 있다.
상기 프로세서는 상기 복수의 빔 방향 각각에 위치하는 액티브 단말(active terminal)의 개수, 커버리지 내(in-coverage)에 위치하는 액티브 단말의 개수, 및 커버리지 밖(out-coverage)에 위치하는 액티브 단말의 개수 중 적어도 하나를 근거로 상기 송신 시간 비율을 획득할 수 있다.
상기 프로세서는 상기 커버리지 밖에 위치하는 단말과 관련되는 빔 방향을 더 고려하여 상기 송신 시간 비율을 획득할 수 있다.
상기 프로세서는 단말의 송신 요구량, 스펙트럼 효율, 단말의 자원 할당량 중 적어도 하나 이상을 더 고려하여 상기 송신 시간 비율을 획득할 수 있다.
상기 프로세서는, 단말로부터 기준 신호를 수신하고, 상기 수신된 기준 신호를 근거로 상기 기지국과 상기 단말 사이의 경로 손실을 판단하고, 상기 판단된 경로 손실을 근거로 상기 단말의 위치를 추정할 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 판단된 경로 손실을 근거로 상기 기지국과 상기 단말 사이의 거리를 추정하거나, 또는 상기 판단된 경로 손실과 임계치를 비교함으로써, 상기 단말이 커버리지 내(in-coverage)에 위치하는지 또는 커버리지 밖(out-coverage)에 위치하는지 여부를 추정할 수 있다.
상기 프로세서는 단말로부터 확인응답(ACK: acknowledgement) 신호를 수신할 때까지 빔 방향을 유지하도록 제어할 수 있다.
상기 프로세서는 단말로부터 재전송 요청 신호를 소정의 횟수만큼 수신할 때까지 빔 방향을 유지하도록 제어할 수 있다.
상기 프로세서는 상기 획득된 송신 시간 비율에 따라 하나의 빔 방향으로 송신하는 시간이 링크 실패 판정 시간보다 긴 경우에는 링크 실패 판정과 관련되는 타이머를 초기화시키는 파일럿 신호를 단말에게 송신할 수 있다.
상기 송신 시간 비율은 상기 복수의 빔 방향 각각에 대하여 빔을 방사하는 시간에 대한 비율을 나타내는 것일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 무선 통신 시스템에서 단말(terminal)이 빔을 수신하는 방법에 있어서, 기지국으로부터 제어 정보를 포함하는 빔을 수신하는 과정과, 상기 수신된 제어 정보를 처리하는 과정을 포함하되, 상기 기지국이 상기 단말에게 빔을 송신하는 시간은 복수의 빔 방향마다 할당되는 송신 시간 비율을 근거로 결정될 수 있다.
상기 송신 시간 비율은 상기 복수의 빔 방향 각각에 위치하는 액티브 단말(active terminal)의 개수, 커버리지 내(in-coverage)에 위치하는 액티브 단말의 개수와 커버리지 밖(out-coverage)에 위치하는 액티브 단말의 개수 중 적어도 하나를 근거로 결정될 수 있다.
상기 무선 통신 시스템에서 단말(terminal)이 빔포밍 수신을 수행하는 방법은, 상기 획득된 송신 시간 비율에 따라 하나의 빔 방향으로 송신하는 시간이 링크 실패 판정 시간보다 긴 경우에는 상기 링크 실패 판정 시간을 상기 하나의 빔 방향으로 송신하는 시간보다 연장시킬 수 있다.
일 실시예에 따르면, 무선 통신 시스템에서 빔을 수신하는 단말(terminal)에 있어서, 기지국과 빔포밍 통신을 수행하는 송수신부; 및 상기 기지국으로부터 수신한 제어 정보를 처리하는 프로세서; 를 포함하고, 상기 기지국이 상기 단말에게 빔을 송신하는 시간은 복수의 빔 방향마다 할당되는 송신 시간 비율을 근거로 결정될 수 있다.
상기 송신 시간 비율은 상기 복수의 빔 방향 각각에 위치하는 액티브 단말(active terminal)의 개수, 커버리지 내(in-coverage)에 위치하는 액티브 단말의 개수와 커버리지 밖(out-coverage)에 위치하는 액티브 단말의 개수 중 적어도 하나를 근거로 결정될 수 있다.
상기 획득된 송신 시간 비율에 따라 하나의 빔 방향으로 송신하는 시간이 링크 실패 판정 시간보다 긴 경우에는 상기 링크 실패 판정 시간을 상기 하나의 빔 방향으로 송신하는 시간보다 연장시킬 수 있다.
본 개시는 제어 채널에 대한 커버리지 확장 또는 빔포밍 이득을 획득하는 기술을 제안할 수 있다.
또한, 본 개시는 복수의 빔 방향에 위치하는 단말에 대하여 빔 포밍을 수행하는 기지국을 효율적으로 제어하는 기술을 제안할 수 있다.
도 1은 다중 사용자 환경에서 빔포밍(beamforming)하는 경우를 나타내는 예시도이다.
도 2는 복수의 단말들에 대하여 제어 채널을 빔포밍하는 경우를 나타내는 예시도이다.
도 3은 복수의 단말들에 대하여 동일한 시간 구간에 할당하는 일 실시예를 나타내는 예시도이다.
도 4는 본 개시의 일 실시예에 따라, 상이한 빔 방향에 대하여 순차적으로 빔포밍하는 경우를 나타내는 예시도이다.
도 5는 본 개시의 일 실시예에 따라, 상이한 빔 방향에 위치하는 단말들에 관한 자원을 할당하는 경우를 나타내는 예시도이다.
도 6은 본 개시의 일 실시예에 따라, 상이한 빔 방향에 대하여 순차적으로 빔포밍하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 7은 각각의 빔 방향마다 빔포밍하는 시간 비율을 나타내는 예시도이다.
도 8은 본 개시의 일 실시예에 따라, 빔 송신 시간 비율을 조절하는 경우를 나타내는 예시도이다.
도 9는 본 개시의 일 실시예에 따라, 결정된 빔 송신 시간 비율을 근거로 각각의 빔 방향에 대하여 빔포밍을 수행하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 10은 본 개시의 다른 실시예에 따라, 빔 송신 시간 비율을 조절하는 경우를 나타내는 예시도이다.
도 11은 본 개시의 다른 실시예에 따라, 결정된 빔 송신 시간 비율을 근거로 각각의 빔 방향에 대하여 빔포밍을 수행하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 12는 본 개시의 일 실시예에 따라, 단말의 위치를 판단하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 13은 본 개시의 일 실시예에 따라, 기지국이 단말이 위치하는 빔 방향을 판단하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 14는 제어 채널에 대응하는 응답 신호를 수신하는 경우를 나타내는 예시도이다.
도 15는 본 개시의 일 실시예에 따라, 빔 방향을 유지하는 예시를 나타내는 도면이다.
도 16은 기지국이 빔을 스위칭하는 과정에서 단말이 RLF를 판정하는 경우를 나타내는 예시도이다.
도 17은 본 개시의 일 실시예에 따라, 빔 스위칭을 수행하는 시스템에서 호(call) 유지하는 방법을 나타내는 예시도이다.
도 18은 본 개시의 일 실시 예에 따른 기지국의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 19는 본 개시의 실시예를 적용할 수 있는 송신부의 아날로그 빔포밍부의 구조를 나타내는 도면이다.
도 20은 본 개시의 일 실시예에 따른 단말의 구성을 나타내는 블록도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 개시의 실시예를 상세하게 설명한다. 하기에서 본 개시를 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 개시의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 개시에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
본 개시의 자세한 설명에 앞서, 명세서 전체에서 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 명세서에서 사용되는 "부"라는 용어는 소프트웨어, FPGA(field-programmable gate array) 또는 ASIC(application specific integrated circuit)과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, "부"는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 "부"는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. "부"는 어드레싱 할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다.
따라서, 일 예로서 "부"는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트 데이터들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로 코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 "부"들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 "부"들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 "부"들로 더 분리될 수 있다.
본 개시에서 본 발명의 실시예들은 기지국과 단말 간의 제어 정보 송수신 관계를 중심으로 설명되었다. 여기서, 기지국은 이동단말과 직접적으로 통신을 수행하는 네트워크의 종단 노드(terminal node)로서의 의미가 있다. 본 개시에서 기지국에 의해 수행되는 것으로 설명된 특정 동작은 경우에 따라서는 기지국의 상위 노드(upper node)에 의해 수행될 수도 있다.
예컨대, 기지국을 포함하는 다수의 네트워크 노드들(network nodes)로 이루어지는 네트워크에서 이동단말과의 통신을 위해 수행되는 다양한 동작들은 기지국 또는 기지국 이외의 다른 네트워크 노드들에 의해 수행될 수 있다. 이때, '기지국'은 고정국(fixed station), Node B, eNode B(eNB), 발전된 기지국(ABS: Advanced Base Station) 또는 억세스 포인트(access point) 등의 용어에 의해 대체될 수 있다.
또한, '이동단말(MS: Mobile Station)'은 UE(User Equipment), SS(Subscriber Station), 이동가입자단말(MSS: Mobile Subscriber Station), 이동 단말(Mobile Terminal), 발전된 이동단말(AMS: Advanced Mobile Station) 또는 단말(Terminal) 등의 용어로 대체될 수 있다.
또한, 송신단은 데이터 서비스 또는 음성 서비스를 제공하는 고정 및/또는 이동 노드를 말하고, 수신단은 데이터 서비스 또는 음성 서비스를 수신하는 고정 및/또는 이동 노드를 의미한다. 따라서, 상향링크에서는 단말이 송신단이 되고, 기지국이 수신단이 될 수 있다. 마찬가지로, 하향링크에서는 단말이 수신단이 되고, 기지국이 송신단이 될 수 있다.
본 개시에서 단말이 커버리지 내(in-coverage)에 위치한다는 것은 기지국이 신호를 빔에 포함시켜 방사하는 빔포밍 기술을 이용하지 않아도 상기 단말이 상기 기지국으로부터 송신된 신호를 수신할 수 있는 범위 내에 상기 단말이 위치하고 있음을 의미하거나, 상기 단말이 상기 기지국을 기준으로 설정되는 임의의 커버리지 범위 내에 존재한다는 것을 의미할 수 있다. 또한, 이는 상기 단말이 내부 커버리지(inner-coverage)에 위치한다는 표현으로 대체될 수 있다.
한편, 본 개시에서 단말이 커버리지 밖(out-coverage)에 위치한다는 것은 상기 단말이 상기 기지국으로부터 송신된 신호를 수신할 수 있는 범위보다 밖에 상기 단말이 위치하고 있음을 의미하거나, 상기 단말이 상기 기지국을 기준으로 설정되는 임의의 커버리지 범위 밖에 존재한다는 것을 의미할 수 있다. 상기 단말이 상기 커버리지 밖에 위치하는 경우에도 상기 커버리지의 바운더리에 근접한 위치에서는 빔포밍 기술을 이용하면 상기 단말이 상기 기지국으로부터 송신된 신호를 수신할 수 있다. 또한, 상기 '커버리지 밖'은 '외부 커버러지(outer-coverage)','커버리지 홀(coverage hole)', 또는 '확장 커버리지(extended coverage)'라는 표현으로 대체될 수 있다.
본 개시는 일 실시예에서 대용량 MIMO(massive Multiple Input Multiple Output) 시스템 또는 FD(full dimension) MIMO 시스템 등의 무선 통신 시스템의 커버리지(Coverage) 확장 기술을 제안한다.
본 개시는 시간마다 상이한 빔 방향으로 제어 정보를 송신하는 기술을 제안할 수 있다. 구체적으로, 본 개시는 시간마다 상이한 빔 방향으로 제어 정보를 송신함에 있어서, 동일한 빔 방향에 대하여 유지하는 시간 비율을 조절할 수 있는 방법을 제안한다.
본 개시는 massive MIMO 시스템 또는 FD MIMO 시스템 등의 무선 통신 시스템에서 커버리지 확장을 위한, 빔 스위칭(beam switching)을 운용해 제어 정보를 송신하는 방법을 제안한다.
본 개시는 빔 스위칭을 운용하여 커버리지를 확장하고자 하는 경우, 빔 스위칭으로 인한 손실을 최소화하는 방안을 제안한다.
본 개시는 커버리지 확장을 위한 빔 스위칭을 운용할 경우, 각 빔 방향마다 효율적으로 송신 시간을 배분하는 방법을 제안한다.
본 개시는 커버리지 확장을 위한 빔 스위칭을 운용할 경우, 기 접속 단말이 신호를 미수신하는 구간에 의한 호 절단 방지를 위한 호 유지하는 방법을 제안한다. 여기서, 신호를 미수신 하는 구간은 빔 스위칭으로 인하여 빔이 방사되지 않는 구간이 생김에 따라 발생할 수 있다.
도 1은 다중 사용자 환경에서 빔포밍(beamforming)하는 경우를 나타내는 예시도이다.
도 1에 따르면, 하나의 기지국(101)은 적어도 하나의 단말(111, 112, 121, 122)(UE: user equipment)과 통신할 수 있다. 상기 기지국(101)은 상기 적어도 하나의 사용자 단말(111, 112, 121, 122)과 통신하기 위하여 다수의 안테나(예컨대, 다중 안테나)를 가질 수 있으며, 상기 적어도 하나의 사용자 단말(111, 112, 121, 122)도 상기 기지국(101)과 통신하기 위하여 다수의 안테나를 가질 수 있다. 한편, 도 1에 도시된 커버리지(coverage)는 기지국(101)이 신호를 빔에 포함시켜 방사하는 빔포밍 기술을 이용하지 않아도 단말이 상기 기지국(101)으로부터 송신된 신호를 수신할 수 있는 범위이거나, 상기 기지국(101)을 기준으로 임의로 설정되는 범위일 수 있다.
상기 기지국(101)이 방송(broadcasting)하는 방식으로 제어 정보를 송신하는 경우, 방향성 없이 커버리지 내에 위치하는 단말들(111, 112)이 상기 기지국(101)으로부터 송신된 제어 정보를 획득하는 것이 가능하다. 다만, 이와 같이 상기 기지국(101)이 방향성 없이 방송하는 경우에는 빔포밍 이득(beamforming gain)을 기대하기 어려우므로, 상기 기지국(101)의 방송 커버리지 밖에 존재하는 단말들(121, 122)은 상기 기지국(101)으로부터 제어 정보를 수신 또는 획득할 수 없는 경우가 발생할 수 있다. 따라서, 상기 기지국(101)이 커버리지 밖(out-coverage)에 존재하는 단말들(121, 122)에게도 제어 정보를 송신하기 위해서는, 제어 정보를 빔에 포함시켜 빔의 형태로 방사하는 빔포밍(beamforming) 기술을 이용할 필요가 있다. 이에 본 개시는 제어 정보를 송신하기 위한 빔포밍 기술과, 상기 빔포밍 기술을 효율적으로 제어하는 방법을 제안한다.
도 2는 복수의 단말들에 대하여 제어 채널을 빔포밍하는 경우를 나타내는 예시도이다.
도 2는 하나의 기지국(201)이 복수의 단말(202, 203, 204, 205)에 대하여 빔포밍(빔포밍 통신)하는 경우를 도시하고 있으나, 도 2가 4개의 단말들(202, 203, 204, 205)만을 도시하는 것은 기지국(201)이 빔포밍하는 일 예시를 도시하는 것으로 이해해야 한다. 도 2가 도시하는 것과는 달리 하나의 기지국(201)이 4개보다 적은 개수 또는 4개보다 많은 개수의 단말들과 연결되는 경우에도 도 2를 참조하여 설명되는 내용들이 적용될 수 있음은 자명하다. 또한, 도 2에 도시된 단말들(202, 203, 204, 205)은 상기 기지국(201)의 커버리지 내(in-coverage)에 위치하는 경우 또는 커버리지 밖(out-coverage)에 위치하는 경우에 해당될 수 있으며, 어느 경우에도 도 2를 참조하여 설명되는 내용들이 적용될 수 있는 것으로 이해해야 한다.
한편, 도 2는 기지국(201)이 빔을 통하여 신호(예; 데이터 또는 제어 정보)를 송수신하는 빔포밍 기술을 이용하여 단말들(202, 203, 204, 205)에게 신호를 송신 또는 전달하는 실시예를 도시한다. 도 2를 참조하면, 단말 #A(202), 단말 #B(203)는 빔 빙향 #1(211)에 위치하고 있으며, 단말 #C(204), 단말 #D(205)는 빔 빙향 #2(212)에 위치한다. 빔포밍(beamforming)의 빔(beam)은 방향성을 갖기 때문에 빔의 방향 또는 빔의 범위(영역)를 벗어나는 단말들은 방사되는 빔에 포함된 신호(예; 데이터 또는 제어 정보)를 수신하거나 획득할 수 없는 경우가 발생한다. 도 2를 참조하면, 기지국(201)이 단말 #A(202), 단말 #B(203)에게 신호(예; 데이터 또는 제어 정보)를 송신하기 위하여 빔 빙향 #1(211)으로 빔을 방사하는 경우에는 상기 빔은 다른 빔 방향에 위치하는 단말 #C(204), 단말 #D(205)에게는 방사되지 않음을 도시한다. 따라서, 상기 기지국(201)이 상기 단말 #A(202), 상기 단말 #B(203)에게 제어 정보(A, B)를 송신하기 위하여 빔포밍하는 경우에는 다른 빔 방향(212)에 위치하는 상기 단말 #C(204), 단말 #D(205)는 상기 단말 #A(202), 상기 단말 #B(203)에게 방사되는 빔에 포함되는 상기 제어 정보(A, B)를 수신 또는 획득할 수 없다.
도 3은 복수의 단말들에 대하여 동일한 시간 구간에 할당하는 일 실시예를 나타내는 예시도이다.
도 3은 전술한 도 2와 관련되는 도면으로서, 단말 #A(202), 단말 #B(203), 단말 #C(204), 단말 #D(205)에 대한 제어 정보(A, B, C, D) 및 공동 파일럿 신호가 할당되는 구성을 나타내는 예시도이다.
도 3에서 가로축은 시간 영역을 나타내며, 세로축은 주파수 영역을 나타낸다. 도 3에서 하나의 네모 칸은 RE(resource element)를 나타내며, 가로축의 한 칸 단위는 TTI(transmission time interval) 또는 OFDM 심벌(Orthogonal Frequency Division Multiplexing symbol), 세로 축의 한 칸 단위는 서브캐리어(subcarrier)인 것으로 볼 수 있다.
한편, 도 3은 하나의 서브프레임(서브프레임 #n, 또는 서브프레임 #(n+1)) 내에서 단말 #A(202), 단말 #B(203), 단말 #C(204), 단말 #D(205) 각각에 대한 제어 정보(A, B, C, D)가 맵핑된 자원들이 모두 포함되어 있는 경우를 도시한다. 일 예로, 도 3에 도시된 바와 같이 자원을 할당하여 빔 빙향 #1(211)으로 빔포밍을 수행하는 경우에는 단말 #A(202) 및 단말 #B(203)에 대한 제어 정보(A, B)는 상기 단말 #A(202) 및 상기 단말 #B(203)에게는 송신(전달)되나, 단말 #C(204) 및 단말 #D(205)에 대한 제어 정보(C, D)는 상기 단말 #C(204), 상기 단말 #D(205)에게 송신(전달)되지 않는 경우가 발생할 수 있다. 이 경우, 빔의 방향성 때문에 단말 #C(204) 및 단말 #D(205)이 상기 기지국(201)이 방사하는 빔을 수신하지 못하는 경우임에도 불구하고, 상기 단말 #C(204) 및 상기 단말 #D(205)에 관한 제어 정보(C, D)를 단말 #A(202) 및 단말 #B(203)에게 송신하기 위하여 자원을 할당한 것으로 볼 수 있다. 따라서, 단말 #C(204) 및 단말 #D(205)에 관한 제어 정보(C, D)가 맵핑된 자원을 할당함에 따라 자원 낭비가 발생한 것으로 볼 수 있다.
다른 예로, 도 3에 도시된 바와 같이 제어 정보를 할당하여 빔 빙향 #2(212)으로 빔포밍을 하는 경우 단말 #C(204), 단말 #D(205)에 대한 제어 정보(C, D)는 상기 단말 #C(204), 단말 #D(205)에게 송신(전달)되나, 단말 #A(202), 단말 #B(203)에 대한 제어 정보(A, B)는 상기 단말 #A(202), 단말 #B(203)에게 송신(전달)되지 않는 경우가 발생할 수 있다. 이 경우에는, 단말 #A(202) 및 단말 #B(203)에 관한 제어 정보(A, B)를 할당함에 따라 자원의 낭비가 발생한 것으로 볼 수 있다.
따라서, 빔 방향과 관련되는 단말의 위치에 따라 상기 단말이 상기 기지국으로부터 방사되는 빔을 수신하지 못함에도 불구하고, 상기 단말에 관한 제어 정보가 맵핑된 자원을 할당함에 따라 발생하는 자원의 낭비(소모)를 방지할 필요가 있다.
이에 본 개시는 제어 정보의 송신을 위하여 시간 구간마다 상이하게 빔포밍하는 실시예를 아래의 도 4, 도 5, 및 도 6을 참조하여 설명한다.
도 4는 본 개시의 일 실시예에 따라, 상이한 빔 방향에 대하여 순차적으로 빔포밍하는 경우를 나타내는 예시도이다.
PDCCH(Physical Downlink Control Channel), PHICH(Physical Hybrid ARQ Indicator Channel)와 같은 제어 채널들은 구성 자원이 주파수 영역 전체에 분산되어 있고, 채널 추정을 위하여 공동 파일럿 신호(common pilot signal) 또는 기준 신호(RS: reference signal)를 사용한다. 따라서, 커버러지 밖에 위치하면서 복수의 빔 방향(예컨대, 상이한 빔 방향)에 위치하는 단말들에게 제어 채널을 동시에 송신하기 어려우며, 제어 채널에 대한 커버리지 확장에 어려움이 존재하였다.
이를 해결하기 위하여, 도 4에서 도시하는 실시예는 상이한 빔 방향에 위치하는 단말들에게 상기 단말들에 관한 제어 정보를 송신하기 위한 빔포밍을 각각의 시간(예; 서브프레임 또는 TTI) 구간마다 빔 방향을 달리하여 수행하는 방법을 제안한다. 구체적으로, 상기 도 4에서 도시하는 실시예는 시간 영역에서 빔(beam)을 분리하여 서브프레임(subframe) 단위로 다른 빔 방향에 위치하는 단말에게 빔을 방사하는 방법을 제안하며, 상기 실시예는 슬롯(slot) 또는 OFDM 심볼(Orthogonal Frequency Division Multiplexing symbol) 단위로 다른 빔 방향에 위치하는 단말에게 빔을 방사하는 경우에도 적용될 수 있다. 한편, 상기 실시예에 따를 경우, 제어 채널에 대한 빔포밍 이득(BF gain)을 획득하는 것이 가능해지며, 제어 채널에 대한 커버리지(coverage) 확장도 가능하게 된다.
한편, 도 4는 하나의 기지국(401)이 복수의 단말들(402, 403, 404, 404)에 대하여 빔포밍하는 경우를 도시한다. 다만, 도 4에서 4개의 단말들(402, 403, 404, 404)만을 도시한 것은 하나의 예시에 불과하다. 도 4가 도시하는 것과는 달리 하나의 기지국(401)이 4개보다 적은 개수 또는 4개보다 많은 개수의 단말들과 연결되는 경우에도 도 4를 참조하여 설명되는 내용들이 적용될 수 있음은 자명하다. 또한, 도 4는 하나의 빔 방향(411 또는 412)에 2개의 단말들(402, 403 또는 404, 405)이 위치하는 경우를 도시하고 있으나, 이는 도면상 편의를 위한 것에 불과하며, 하나의 빔 방향(411 또는 412)에 하나 또는 셋 이상의 단말들이 위치하거나 속할 수 있음(located or belongs to)은 자명한 사실이다. 또한, 도 2에 도시된 단말들(202, 203, 204, 205)은 상기 기지국(201)의 커버리지 내(in-coverage)에 위치하는 경우 또는 커버리지 밖(out-coverage)에 위치하는 경우에 해당될 수 있으며, 어느 경우에도 도 2를 참조하여 설명되는 내용들이 적용될 수 있는 것으로 이해해야 한다.
도 4를 참조하면, 기지국(401)은 빔 빙향 #1(411)에 위치하는 단말 #A(402) 및 단말 #B(403)에게 송신 시간 #1에 상기 단말 #A(402) 및 상기 단말 #B(403)에 관한 제어 정보(A, B)를 송신하기 위한 빔포밍을 수행할 수 있다. 그리고, 상기 기지국(501)은 빔 빙향 #2(412)에 위치하는 단말 #C(504) 및 단말 #D(505)에 대해서는 송신 시간 #2(예컨대, 상기 송신 시간 #1과는 상이한 시간)에 상기 단말 #C(504) 및 상기 단말 #D(505)에 관한 제어 정보(C, D)를 송신하기 위한 빔포밍을 수행할 수 있다. 예컨대, 기지국(401)은 시간 구간 별로, 상이한 빔 방향에 위치하는 단말들에게, 상기 상이한 빔 방향에 위치하는 단말들에 관한 제어 정보를 송신하기 위한 빔포밍을 각각 수행할 수 있다. 여기서, 상기 송신 시간 #1과 송신 시간 #2은 서브프레임, 슬롯, 또는 OFDM 심볼로 구분되는 시간 구간(단위)일 수 있다.
이와 같은 방법을 통하여, 본 개시는 제어 정보 및 공동 파일럿 신호를 비롯한 여러 신호들을 시간 영역에서 빔을 분리하여 송신함으로써 빔포밍 이득(BF gain)을 획득하는 방법을 제안한다.
도 5는 본 개시의 일 실시예에 따라, 상이한 빔 방향에 위치하는 단말들에 관한 자원을 할당하는 경우를 나타내는 예시도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 예를 들면 서브프레임 #n 구간(송신 시간 #1)에서는 빔 방향 #1(411)에 위치하는 단말 #A(402), 단말 #B(403)에 대한 제어 정보(A, B) 및 파일럿 신호의 송신을 위한 자원을 할당하고, 서브프레임 #n+1 구간(송신 시간 #2)에서는 빔 방향 #2(412)에 위치하는 단말 #C(404), 단말 #D(405)에 대한 제어 정보(C, D) 및 파일럿 신호의 송신을 위한 자원이 할당됨을 알 수 있다.
예컨대, 기지국(401)은 빔 빙향 #1(411)에 위치하는 단말 #A(402) 및 단말 #B(403)에게 서브프레임 #n 구간(송신 시간 #1)에 상기 단말 #A(402) 및 상기 단말 #B(403)에 관한 제어 정보(A, B)만을 송신하기 위한 빔포밍을 수행할 수 있다. 그리고, 상기 기지국(401)은 빔 빙향 #2(412)에 위치하는 단말 #C(404) 및 단말 #D(405)에 대해서는 서브프레임 #n+1 구간(송신 시간 #2)에 상기 단말 #C(404) 및 상기 단말 #D(405)에 관한 제어 정보(C, D)만을 송신하기 위한 빔포밍을 수행할 수 있다.
이와 같이, 기지국(401)이 단말 #A(402) 및 단말 #B(403)만 빔을 수신할 수 있는 빔 빙향 #1(411)으로 빔을 방사하는 서브프레임 #n 구간(송신 시간 #1)에서는 단말 #C(404) 및 단말 #D(405)에 관한 제어 정보(C, D)가 맵핑되는 자원을 할당하지 않음에 따라, 서브프레임 #n 구간(송신 시간 #1)에 단말 #C(404) 및 단말 #D(405)에 관한 제어 정보(C, D)가 맵핑되는 자원을 할당하여 발생할 수 있는 자원 소모(낭비)를 방지할 수 있다.
또한, 본 개시의 일 실시예에 따른 기지국은 각 빔 방향에 위치하는 단말에 관한 제어 정보뿐만 아니라, 공동 파일럿 신호(common pilot signal)에 대해서도 각 빔 방향마다 상이한 시간 구간에 자원을 할당할 수 있다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 기지국(401)은 각 시간 구간마다 상이한 공동 파일럿 신호를 맵핑한 자원을 할당할 수 있다. 여기서, 공동 파일럿 신호는 상이한 빔 방향에 관한 빔 각각을 디코딩하기 위한 파일럿 신호(또는 기준 신호)일 수 있다.
한편, 다른 실시예에 따라 시간 구간에 상관 없이 동일한 공동 파일럿 신호에 관한 자원을 할당할 수도 있다.
이와 같이 제어 채널을 빔포밍하는 방법은 예컨대, 3.5GHz CBRS(citizens broadband radio service) 대역의 FWA(fixed wireless access) 환경, 스몰-셀(small-cell) 환경이라서 다운링크 송신 전력이 작은 경우, TDD-FDD CA(time division duplex-frequency division duplex carrier aggregation)여서 TDD DL이 FDD UL보다 커버리지가 작은 경우들과 같은 다운링크 공동 채널(DL common channel)이 커버리지가 한정되는 경우에 유용할 수 있다. 예컨대, 본 개시에서 설명하는 방법들은 FWA, 스몰-셀, TDD-FDD CA 등에 활용할 수 있을 것이다.
도 6은 본 개시의 일 실시예에 따라, 상이한 빔 방향에 대하여 순차적으로 빔포밍하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 6을 참조하면, 기지국은 송신 시간 #1에 빔 빙향 #1에 위치하는 단말에 관한 제어 정보를 상기 빔 빙향 #1에 위치하는 단말에게 송신하고(610), 상기 기지국은 송신 시간 #2에 빔 빙향 #2에 위치하는 단말에 관한 제어 정보를 빔 빙향 #2에 위치하는 단말에게 송신하며(620), 순차적으로 송신 시간 #K에 빔 빙향 #K에 위치하는 단말에 관한 제어 정보를 상기 빔 빙향 #K에 위치하는 단말에게 송신할 수 있다(630).
일 예로, 빔 빙향 #1 내지 빔 빙향 #K은 빔포밍을 수행하는 기지국을 중심으로 360° 방향을 8개로 나누어 구분될 수 있다. 이 경우, 상기 K은 8일 수 있으며, 상기 빔 빙향 #1 내지 빔 빙향 #K은 동일 또는 상이한 각도로 구분될 수 있다. 다른 예로, 상기 기지국은 400ms 동안 8개의 빔 방향에 대하여 순차적으로 빔포밍을 수행하며, 각각의 빔 방향에 대하여 50ms 동안 빔포밍(beamforming)을 수행, 즉 빔(beam)을 방사(radiation)할 수 있다.
도 7은 각각의 빔 방향마다 빔포밍하는 시간 비율을 나타내는 예시도이다.
복수의 빔 방향(712, 713) 각각에 대한 빔포밍 송신 시간 구간을 임의의 비율로 결정(선택)할 경우, 빔포밍 송신 시간 배분에 따라 단말(714, 715)들 사이의 공정성(fairness)이 결정된다. 따라서, 단말들(714, 715)의 각각 자원량을 고려하지 않고 고정된 (임의의) 비율로 빔포밍 송신 시간 또는 빔 스위칭(beam switching) 시간을 운용할 경우, 비효율적으로 자원을 할당하는 경우가 발생할 수 있다.
한편, 도 7의 그래프(720)는 두 개의 빔 방향이 존재하는 경우의 빔포밍 송신 시간 비율을 나타내는 그래프이다.
도 7의 그래프(720)를 참조하면, 721의 경우 기지국(711)은 빔 방향 #2에 대해서만 빔을 방사하는 경우를 나타낸다. 722의 경우 기지국(711)은 빔 방향 #1과 빔 방향 #2에 빔을 방사하는 시간 구간을 동일하게 배분한 경우, 즉 상기 기지국(711)이 빔 방향 #1에 대하여 빔을 방사하는 시간과 빔 방향 #2에 대하여 빔을 방사하는 시간이 동일한 경우를 나타난다. 723의 경우 기지국(711)은 빔 방향 #1에 대해서만 빔을 방사하는 경우를 나타낼 수 있다. 한편, 도 7에 도시된 바와 같이, 각각의 빔 방향에 분배된 송신 시간 비율( ρ k )의 합은 1이다.
도 8은 본 개시의 일 실시예에 따라, 빔 송신 시간 비율을 조절하는 경우를 나타내는 예시도이다.
도 8은 커버리지 내(in-coverage)에 위치하는 단말들에게 송신하는 시간 구간(810)과, 커버리지 밖(out-coverage)에 위치하는 단말들에 대하여 복수의 빔 방향(예; 빔 빙향 #1 내지 빔 빙향 #K) 각각에 송신하는 시간 구간들(820, 830, 840)의 비율을 나타낸다. 한편, 기지국은 커버리지 내에 위치하는 단말들에 대하여 빔포밍 이외의 통신 수단을 이용하여 신호를 송신할 수 있으며, 커버리지 내 단말들이 하나의 빔 방향에 위치하는 경우에는 상기 기지국이 빔포밍을 통하여 신호를 송신할 수 있다. 한편, 커버리지 내에 단말이 존재하지 않는 경우에도 도 8을 참조하여 설명되는 내용들이 적용되거나 응용될 수 있음은 물론이다.
한편, 도 8에서 송신 시간 비율을 나타내는 ρ k 값 들의 합은 1이다.
한편, 본 개시의 일 실시예에 따라, 기지국은 커버리지 내(in-coverage) 및 커버리지 밖(out-coverage)의 각 빔 방향의 단말(예; 액티브 단말) 개수에 비례하여 송신 시간을 배분하거나 송신 시간 비율을 결정할 수 있다.
구체적으로 본 개시의 실시예들은 i) 각 빔 방향에 위치하는 단말(예; 액티브 단말)의 개수에 비례하여 송신 시간 비율(ρ k )을 획득하는 아래의 '수학식 1', ii) 단말들의 데이터 송신 요구량(BO: buffer occupancy)의 합에 비례하여 송신 시간 비율을 획득하는 아래의 '수학식 2', iii) 단말들의 데이터 송신 요구량(BO)과 단말들 각각의 스펙트럼 효율(spectral efficiency)을 고려하여 송신 시간 비율을 획득하는 아래의 '수학식 3', iv) 단말들의 자원 할당량에 비례하여 송신 시간 비율을 획득하는 아래의 '수학식 4'를 제안한다.
한편, 기지국은 아래에서 설명할 수학식 1 내지 수학식 4 중 적어도 하나 이상을 이용하여 시간 분배 비율(ρ k )을 획득(또는 산출, 결정)할 수 있다. 또한, 상기 시간 분배 비율을 획득하는 주체는 기지국 내부에 존재하는 제어부 또는 프로세서뿐만 아니라, 다른 네트워크 엔티티(network entity)일 수 있다. 설명의 편의를 위하여 아래에서는 기지국이 상기 수학식 1 내지 수학식 4를 이용하는 것을 전제로 설명하도록 한다.
일 예로, 기지국은 아래의 수학식 1을 이용하여 시간 분배 비율을 획득(또는 산출, 결정)할 수 있다. 예컨대, 상기 기지국은 각 빔 방향에 속하는 데이터 송신을 필요로 하는 단말의 개수에 비례하는 시간 분배 비율을 획득할 수 있다.
Figure pat00001
Figure pat00002
: in-coverage 데이터 송신 시간 비율
Figure pat00003
(
Figure pat00004
): out-coverage 송신 시간 비율
K: out-coverage 영역의 빔 방향의 개수
N0: in-coverage 영역의 단말의 개수
Nk (
Figure pat00005
): out-coverage에서 빔 빙향 #K에 위치하는 단말의 개수
다른 예로, 기지국은 아래의 수학식 2를 이용하여 시간 분배 비율을 획득(또는 산출, 결정)할 수 있다. 예컨대, 상기 기지국은 단말들의 데이터 송신 요구량(BO: Buffer Occupancy)의 합에 비례하는 시간 분배 비율을 획득할 수 있다. 여기서, 상기 단말들은 하나의 빔 방향에 위치하는 단말들일 수 있다.
Figure pat00006
BO0(i): in-coverage 영역의 단말 #i의 송신 요구 비트(bit) 수
BOk(i)(
Figure pat00007
): out-coverage에서 빔 빙향 #k에 위치하는 단말 #i의 송신 요구 비트(bit) 수
또 다른 예로, 기지국은 아래의 수학식 3을 이용하여 시간 분배 비율을 획득(또는 산출, 결정)할 수 있다. 상기 기지국은 단말들의 데이터 송신 요구량(BO)과 단말들 각각의 스펙트럼 효율성(spectral efficiency)(예; MCS: modulation coding scheme)를 고려하여 시간 분배 비율을 획득할 수 있다. 예컨대, MCS가 높은 단말의 경우 BO가 높더라도 자원 요구량이 낮을 수 있으며, MCS가 낮은 단말의 경우 BO가 낮더라도 자원 요구량이 높을 수 있다.
Figure pat00008
SE0(i): in-coverage 영역의 단말 #i의 단위 자원당 송신 가능 비트(bit) 수
SEk(i)(
Figure pat00009
): out-coverage에서 빔 방향 #k에 위치하는 단말 #i의 단위 자원당 송신 가능 비트(bit) 수
또 다른 예로, 기지국은 아래의 수학식 4를 이용하여 시간 분배 비율을 획득(또는 산출, 결정)할 수 있다. 즉, 상기 기지국은 단말들의 자원 할당량(PRB: physical resource block)에 비례하는 시간 분배 비율을 획득할 수 있다.
Figure pat00010
PRB0(i): in-coverage 영역에 할당된 자원량
PRBk(i)(
Figure pat00011
): out-coverage에서 빔 빙향 #K 영역에 할당된 자원량
도 9는 본 개시의 일 실시예에 따라, 결정된 빔 송신 시간 비율을 근거로 각각의 빔 방향에 대하여 빔포밍을 수행하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 9를 참조하면, 기지국은 소정의 방법을 이용하여 각각의 빔 방향에 대한 송신 시간 비율을 획득(또는 산출, 결정)한다(910). 상기 소정의 방법은 전술한 수학식 1 내지 4 중 적어도 하나 이상을 이용하는 방법일 수 있다. 또한, 상기 시간 분배 비율을 획득하는 주체는 기지국 내부에 존재하는 제어부 또는 프로세서뿐만 아니라, 다른 네트워크 엔티티일 수 있다.
기지국은 상기 결정된 송신 시간 비율을 근거로 커버리지 내(in-coverage) 단말들에 대하여 제어 정보를 송신하기 위한 빔포밍을 수행한다(920). 여기서, 제어 정보를 송신하기 위한 빔포밍을 수행하는 것은 상기 제어 정보가 빔을 통해 운반되도록 빔을 방사하는 기술을 일컫을 수 있다. 한편, 전술한 커버리지 내 단말들에 대한 제어 정보 송신은 커버리지 내 단말이 존재(위치)하지 않은 경우에는 생략될 수 있으며, 경우에 따라 커버리지 밖(out-coverage)에 위치하는 단말들에 대한 제어 정보 빔포밍이 수행(완료)된 후에 수행될 수도 있다.
한편, 상기 기지국은 상기 결정된 송신 시간 비율을 근거로 커버리지 밖(out-coverage)의 빔 빙향 #1에 위치하는 단말들에 대하여 제어 정보를 송신하기 위한 빔포밍을 수행한다(930). 또한, 상기 기지국은 상기 결정된 송신 시간 비율을 근거로 커버리지 밖의 빔 빙향 #2 내지 빔 빙향 #K에 위치하는 단말들에 대하여 제어 정보를 송신하기 위한 빔포밍을 수행한다(940). 한편, 상기 기지국은 빔 빙향 #1 내지 빔 빙향 #K에 대한 빔포밍을 순차적으로 수행할 수도 있으나, 선택적으로 또는 임의의 순서대로 수행될 수도 있다. 또한, 상기 기지국은 커버리지 내에 한 차례, 커버리지 밖에 한 차례씩 제어 정보를 송신하기 위한 빔포밍을 수행할 수도 있다.
한편, 기지국과 빔포밍 송수신을 수행할 단말이 커버러지 내에 위치하는지 커버러지 밖에 존재하는지 여부를 판단하는 방법과, 상기 단말의 방향을 추정(확인)하는 방법에 대해서는 도 12 및 도 13을 참조하여 설명하도록 한다.
도 10은 본 개시의 다른 실시예에 따라, 빔 송신 시간 비율을 조절하는 경우를 나타내는 예시도이다.
도 10은 복수의 빔 방향(예; 빔 빙향 #1 내지 빔 빙향 #K) 각각에 송신하는 시간 구간들(1010, 1020, 1030)의 비율을 나타낸다. 도 10은 도 8, 도 9를 참조하여 설명되는 실시예와는 달리 단말이 커버리지 내에 위치하는지 또는 커버리지 밖에 위치하는지 여부를 고려하지 않고, 빔 방향만을 고려하여 송신 시간 비율을 결정하는 실시예를 제안한다.
한편, 도 10에서 송신 시간 비율을 나타내는 ρ t 값 들의 합은 1이다.
한편, 본 개시의 일 실시예에 따라, 기지국은 각 빔 방향의 단말(예; 액티브 단말) 개수에 비례하여 송신 시간을 배분하거나 송신 시간 비율을 결정할 수 있다.
구체적으로 본 개시의 실시예들은 i) 각 빔 방향에 위치하는 단말(예; 액티브 단말)의 개수에 비례하여 송신 시간 비율(ρ t )을 획득하는 아래의 '수학식 5', ii) 단말들의 데이터 송신 요구량(BO: buffer occupancy)의 합에 비례하여 송신 시간 비율을 획득하는 아래의 '수학식 6', iii) 단말들의 데이터 송신 요구량(BO)과 단말들 각각의 스펙트럼 효율(spectral efficiency)을 고려하여 송신 시간 비율을 획득하는 아래의 '수학식 7', iv) 단말들의 자원 할당량에 비례하여 송신 시간 비율을 획득하는 아래의 '수학식 8'을 제안한다.
한편, 기지국은 아래에서 설명할 수학식 5 내지 수학식 8 중 적어도 하나 이상을 이용하여 시간 분배 비율(ρ t )을 획득(또는 산출, 결정)할 수 있다. 또한, 상기 시간 분배 비율을 획득하는 주체는 기지국 내부에 존재하는 제어부 또는 프로세서뿐만 아니라, 다른 네트워크 엔티티(network entity)일 수 있다. 설명의 편의를 위하여 아래에서는 기지국이 상기 수학식 5 내지 수학식 8을 이용하는 것을 전제로 설명하도록 한다.
일 예로, 기지국은 아래의 수학식 5를 이용하여 시간 분배 비율을 획득(또는 산출, 결정)할 수 있다. 즉, 상기 기지국은 각 빔 방향에 속하는 데이터 송신을 필요로 하는 단말의 개수에 비례하는 시간 분배 비율을 획득할 수 있다.
Figure pat00012
ρ t (
Figure pat00013
): 빔 방향 #t에 대한 송신 시간 비율
T: 빔 방향의 개수
Nt (
Figure pat00014
): 빔 빙향 #t에 위치하는 단말의 개수
다른 예로, 기지국은 아래의 수학식 6을 이용하여 시간 분배 비율을 획득(또는 산출, 결정)할 수 있다. 즉, 상기 기지국은 단말들의 데이터 송신 요구량(BO: Buffer Occupancy)의 합에 비례하는 시간 분배 비율을 획득할 수 있다. 여기서, 상기 단말들은 하나의 빔 방향에 위치하는 단말들일 수 있다.
Figure pat00015
BOt(i)(
Figure pat00016
): 빔 빙향 #t에 위치하는 단말 #i의 송신 요구 비트(bit) 수
또 다른 예로, 기지국은 아래의 수학식 7을 이용하여 시간 분배 비율을 획득(또는 산출, 결정)할 수 있다. 즉, 상기 기지국은 단말들의 데이터 송신 요구량(BO)과 단말들 각각의 스펙트럼 효율성(spectral efficiency)(예; MCS: modulation coding scheme)를 고려하여 시간 분배 비율을 획득할 수 있다. 예컨대, MCS가 높은 단말의 경우 BO가 높더라도 자원 요구량이 낮을 수 있으며, MCS가 낮은 단말의 경우 BO가 낮더라도 자원 요구량이 높을 수 있다.
Figure pat00017
SEt(i)(
Figure pat00018
): 빔 방향 #t에 위치하는 단말 #i의 단위 자원당 송신 가능 비트(bit) 수
또 다른 예로, 기지국은 아래의 수학식 8을 이용하여 시간 분배 비율을 획득(또는 산출, 결정)할 수 있다. 즉, 상기 기지국은 단말들의 자원 할당량(PRB: physical resource block)에 비례하는 시간 분배 비율을 획득할 수 있다.
Figure pat00019
PRBt(i)(
Figure pat00020
): 빔 빙향 #t 영역에 할당된 자원량
도 11은 본 개시의 다른 실시예에 따라, 결정된 빔 송신 시간 비율을 근거로 각각의 빔 방향에 대하여 빔포밍을 수행하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 11을 참조하면, 기지국은 소정의 방법을 이용하여 각각의 빔 방향에 대한 송신 시간 비율을 획득(또는 산출, 결정)한다(1110). 상기 소정의 방법은 전술한 수학식 5 내지 8 중 적어도 하나 이상을 이용하는 방법일 수 있다. 또한, 상기 시간 분배 비율을 획득하는 주체는 기지국 내부에 존재하는 제어부 또는 프로세서뿐만 아니라, 다른 네트워크 엔티티일 수 있다.
기지국은 상기 결정된 송신 시간 비율을 근거로 빔 방향 #1 내지 빔 방향 #T에 위치하는 단말들에 대하여 제어 정보를 송신하기 위한 빔포밍을 수행한다(1120 내지 1140). 여기서, 제어 정보를 송신하기 위한 빔포밍을 수행하는 것은 상기 제어 정보를 빔에 포함시켜 빔의 형태로 방사하는 기술을 일컫을 수 있다. 한편, 상기 기지국은 빔 빙향 #1 내지 빔 빙향 #T에 대한 빔포밍을 순차적으로 수행할 수도 있으나, 선택적으로 또는 임의의 순서대로 수행될 수도 있다. 또한, 상기 기지국은 커버리지 내에 한 차례, 커버리지 밖에 한 차례씩 제어 정보를 송신하기 위한 빔포밍을 수행할 수도 있다.
도 12는 본 개시의 일 실시예에 따라, 단말의 위치를 판단하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 12를 참조하여, 본 개시는 커버리지 내(in-coverage)에 위치하는 단말과 커버리지 밖(out-coverage)에 위치하는 단말을 구분하는 방법을 아래와 같이 제안한다. 구체적으로, 본 개시는 단말이 위치하는 영역(in-coverage 또는 out-coverage) 또는 기지국과 단말 사이의 거리를 판단(추정)하기 위하여, UL SRS(uplink sounding reference signal)와 같이 단말에서 송신되는 신호의 송수신 전력을 이용하는 방법을 제안한다. 여기서, SRS는 기준 신호를 기지국이 채널을 식별하기 위하여 사용되는 기준 신호로서, 단말(UE)가 송신하는 신호를 일컫는다.
일 실시예에 따라, 기지국은 단말이 신호를 송신할 때의 송신 전력과 기지국이 신호를 수신할 때의 수신 전력으로부터 경로 손실(path loss)을 아래의 수학식 9를 이용하여 획득(또는 산출, 결정)할 수 있다.
Figure pat00021
상기 수학식 9를 참조하면, 상기 경로 손실이 클수록 상기 단말과 상기 기지국 사이의 거리가 멀다는 것을 파악할 수 있다.
한편, 상기 기지국은 상기 수학식 9(또는 다른 수단)을 이용하여 획득된 경로 손실과 소정의 임계치를 비교함으로써, 해당 단말이 커버리지 내(in-coverage)에 존재하는지 아니면 커버리지 밖(out-coverage)에 존재하는지 여부를 판단할 수 있다. 여기서, 상기 소정의 임계치는 커버리지 영역의 경계를 나타내는 값이 될 수 있다. 일 예로, 상기 기지국은 획득된 경로 손실이 소정의 임계치보다 큰 경우에는 상기 단말이 외부 커버러지에 위치하는 것으로 판단하고, 작은 경우에는 상기 단말이 내부 커버러지에 위치하는 것으로 판단할 수 있다.
또한, 상기 기지국은 복수의 단말에 대하여 각각의 경로 손실들을 획득한 후, 상기 획득된 경로 손실들을 비교함으로써 기지국과 단말 사이의 거리(상대적인 거리)를 추정할 수도 있다.
다른 실시예에 따라, 기지국은 (추정된) SRS 송신 전력과 SRS 수신 전력으로부터 경로 손실(path loss)을 아래의 수학식 10을 이용하여 획득(또는 산출, 결정)할 수 있다.
Figure pat00022
한편, 상기 SRS 송신 전력을 추정하기 위하여 PHR(power headroom report), SRS 오프셋(offset) 값을 이용하여 추정할 수 있다. 여기서, PHR은 단말(UE)에게 얼마만큼의 전송 전력이 남았는지를 나타낸다. 또한, SRS 오프셋 값은 각 단말마다 전력 오프셋을 위한 보정 항목(term)일 수 있다.
또한, 상기 기지국은 상기 수학식 10(또는 다른 수단)을 이용하여 획득된 경로 손실(PL_SRS)과 소정의 임계치를 비교함으로써, 해당 단말이 커버리지 내(in-coverage)에 존재하는지 아니면 커버리지 밖(out-coverage)에 존재하는지 여부를 판단할 수 있다. 여기서, 상기 소정의 임계치는 커버리지 영역의 경계를 나타내는 값이 될 수 있다. 일 예로, 상기 기지국은 획득된 경로 손실이 소정의 임계치보다 큰 경우에는 상기 단말이 외부 커버러지에 위치하는 것으로 판단하고, 작은 경우에는 상기 단말이 내부 커버러지에 위치하는 것으로 판단할 수 있다.
도 13은 본 개시의 일 실시예에 따라, 기지국이 단말이 위치하는 빔 방향을 판단하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
본 개시는 도 13을 참조하여 PDCCH Order(PHysical Downlink Control Channel), PRACH(Physical Random Access Channel)를 이용한 빔 방향 판단 방법을 제안한다.
도 13을 참조하면, 기지국은 PDCCH Order를 단말에게 송신한다(1310). 여기서, PDCCH Order는 단말로 하여금 강제로 PRACH를 전송하도록 하는 신호(메커니즘)로서(PDCCH Order is a mechanism by which eNB force UE to initiate PRACH), PDCCH를 통하여 송신되는 신호를 일컫을 수 있다.
또한, 상기 기지국은 상기 단말로부터 PRACH 신호를 수신한다(1320). 일 예로, 상기 PDCCH Order를 수신한 단말은 PRACH 신호를 기지국에게 연속해서 송신할 수 있다. 한편, 단말은 PDCCH order 신호를 수신하면 호 연결이 되어 있는 경우에도 PRACH를 상기 기지국에게 송신할 수 있다. 참고로, RACH(Random Access Channel)는 단말이 네트워크와 동기화를 하기 위하여 사용되며, 최초 연결 파이프를 설립하기 위한 목적으로 사용된다.
상기 기지국은 상기 단말로부터 PRACH 신호를 수신하고, 상기 수신된 PRACH 신호에 여러 빔 가중치(beam weight)를 곱할 수 있다. 또한, 상기 기지국은 상기 수신된 PRACH 신호에 어느 빔 가중치(beam weight)를 곱했을 때 수신 SNR(S/R: Signal Noise Ratio) 값이 최대가 되는지 여부를 확인(판단)할 수 있다. 여기서, 빔 가중치는 각각의 빔 방향에 대응되는 가중치일 수 있다.
상기 기지국은 상기 수신된 PRACH에 곱했을 때 수신 SNR 값이 최대가 되는 빔 가중치에 대응되는 빔 방향에 PRACH를 송신한 단말이 위치하는 것으로 판단(추정)한다(1330).
상기 기지국은 상기 판단(추정) 결과를 근거로 상기 판단된(추정된) 빔 방향으로 빔포밍을 수행할 수 있다. 즉, 빔을 방사할 수 있다.
상기 기지국은 상기 수신 신호에 여러 가중치(weight)를 곱하는 방식으로 SNR 값이 최대가 되는 가중치 값을 구함으로써 단말의 위치(즉, 빔 방향)를 판단(추정)할 수 있다. 일 예로, 상기 기지국은 전술된 수학식 1 내지 수학식 4의 k 값 또는 수학식 5 내지 수학식 8의 t 값을 판단(추정)할 수 있다.
도 14는 제어 채널에 대응하는 응답 신호를 수신하는 경우를 나타내는 예시도이다.
도 14는 빔 스위칭(beam switching)에 따라 확인응답 신호(ACK: acknowledgement)를 수신하지 못하는 경우를 나타내기도 한다. 여기서, 빔 스위칭은 기지국이 방사하는 빔 방향을 변경하는 것을 일컫을 수 있다.
도 14는 빔 방향 #1에 빔포밍하는 송신 시간 구간(1410)과 빔 방향 #2에 빔포밍하는 송신 시간 구간(1420)이 교대로 할당되는 경우를 도시한다. 예컨대, 도 14와 같이 빔 방향 #1에 위치하는 단말로부터 확인응답(ACK) 신호(1430)를 수신하여야 할 시간에 기지국이 빔 방향 #2로 빔 스위칭(1420)하게 되어 상기 기지국이 상기 확인응답 신호(1430)를 수신하지 못하는 경우가 발생할 수 있다.
일 예로, 상기 기지국은 빔 빙향 #1에 위치하는 단말에 대하여 제어 정보를 송신하고, 상기 빔 빙향 #1에 위치하는 단말은 상기 송신된 제어 정보에 대한 응답으로 확인응답(ACK) 신호(1430)를 상기 기지국에게 송신할 수 있다. 하지만, 상기 빔 빙향 #1이 위치하는 단말이 송신한 확인응답 신호가 기지국에 도착했을 때에는 기지국이 빔 방향을 빔 빙향 #2으로 스위칭(1420)하였을 때이므로, 상기 기지국은 상기 단말로부터 송신된 확인응답 신호를 수신하지 못할 수 있다. 즉, 도 4 내지 도 6을 참조하여 설명한 시간 구간 별로 상이한 빔 방향에 위치하는 단말들에 대하여 빔을 방사하는 경우, 빔 방향 경계에서는 자원 손실이 발생할 수 있다.
다시 말해, 서로 다른 빔 방향에 위치하는 단말에 대한 DL/UL (downlink/uplink) 채널이 유사한 시간에 할당되는 경우, 예컨대, 빔 방향 #k에 위치하는 단말의 업링크 데이터 채널(UL data channel)에 대한 확인응답 채널(ACK channel) 송신 구간(1410)이 빔 방향 #(k+1)에 위치하는 단말에 대한 송신 구간(1420)에 속하면 빔 방향이 달라져 송신이 불가능하다.
이 점과 관련하여, 본 개시는 소정의 시간 동안 빔 방향을 유지하는 방법을 도 15를 참조하여 설명한다.
도 15는 본 개시의 일 실시예에 따라, 빔 방향을 유지하는 예시를 나타내는 도면이다.
도 15를 참조하여 본 개시는 빔 스위칭으로 인하여 발생하는 빔 간 경계에서 자원 손실을 최소화 또는 방지하기 위한 방안을 제안한다.
도 15를 참조하면, 기지국은 빔 빙향 #1에 위치하는 단말에게 제어 정보를 송신한 후 상기 빔 빙향 #1에 위치하는 단말로부터 확인응답(ACK) 신호(1511)를 수신할 때까지 빔 방향을 상기 빔 빙향 #1으로 유지할 수만큼 빔 방향 #1에 대한 송신 시간(1510)을 할당할 수 있다.
또한, 상기 기지국은 상기 빔 빙향 #1에 위치하는 단말로부터 확인응답(ACK) 신호(1511)가 수신되면 빔 방향을 다른 방향, 즉 빔 빙향 #2로 빔 스위칭(전환)할 수 있다. 예컨대, 상기 기지국은 상기 빔 빙향 #1에 위치하는 단말로부터 확인응답(ACK) 신호(1511)가 수신할 수 있는 시간보다 나중에 해당되는 시간부터 빔 방향 #2에 대한 송신 시간(1520)을 할당할 수 있다. 이와 같은 방법으로, 도 14를 참조하여 전술한 자원 손실의 발생을 방지할 수 있다.
다시 말해, 본 개시는 빔 방향 전환시 제어 채널과 업링크 데이터 채널 간에 빔 방향이 상이하여 발생하는 자원 손실을 방지하기 위해, 빔 방향을 유지하는 구간 내에 업링크 데이터 최대 재송신까지 완료가 가능한 경우 또는 일부 업링크 데이터 재송신의 ACK/NACK 채널의 송신이 가능한 경우에 대해 할당하는 방법을 제안한다.
다른 실시예에 따르면, 빔 방향을 유지하는 구간 내에서 모든 HARQ 송신(재송신 포함)이 완료 가능한 경우에 업링크 데이터(UL data) 송신을 시작할 수 있다. 또한, 상기 빔 방향을 유지하는 구간 내에서 UL HARQ(uplink hybrid automatic repeat request) 재송신이 N회까지 완료 가능할 경우, 업링크 데이터의 송신을 시작할 수 있다. 예컨대, 업링크(UL) 제어 정보를 송신하기 위한 빔의 방향을 업링크 제어 정보를 N번 재송신할 때까지 유지함으로써, 빔의 방향이 바뀜에 따라 재송신되는 업링크 제어 정보가 손실되는 것을 방지할 수 있다. 한편, 상기 N은 제어부 등에 의해 미리 결정되거나 조절될 수 있다.
도 16은 기지국이 빔을 스위칭하는 과정에서 단말이 RLF를 판정하는 경우를 나타내는 예시도이다.
도 16은 빔 방향 #1, 빔 방향 #2, 빔 방향 #3으로 빔포밍하기 위한 송신 시간들 각각에 맵핑된 자원들(1611, 1612, 1613)이 할당되는 구성을 도시한다.
도 16을 참조하면, 기지국(1601)이 빔을 스위칭하면서 복수의 빔 방향으로 신호를 송신하는 경우, 상기 복수의 빔 방향 각각에 위치하는 단말(1602) 입장에서는 신호를 수신하지 못하는 구간이 발생할 수 있다. 이 과정에서 상기 단말(1602)은 일정 시간(1621) 이상으로 신호를 수신하지 못하는 경우 RLF(radio link failure)를 판정하고 호(call)를 절단할 수 있다.
또한, 도 16은 기지국(1601)이 빔 방향 #1, 빔 방향 #2, 빔 방향 #3, 그리고 빔 방향 #1에 대하여 순차적으로 빔포밍을 수행하는 경우를 도시한다. 여기서, 상기 기지국(1601)이 빔 방향 #1에 대하여 빔포밍을 수행하는 경우 빔 방향 #2에 위치하는 단말들은 기지국으로부터 빔을 수신하지 못함을 가정한다. 상기 빔 방향 #1에 위치하는 단말 #1(1602)은 상기 기지국(1601)이 상기 빔 방향 #2에 대하여 빔을 방사하는 동안에는 빔을 수신하지 못하며, 상기 빔 방향 #1에 위치하는 단말 #1(1602)이 빔을 수신하지 못하는 시간이 소정의 시간 기준(예; RLF 판정 시간)(1621)보다 길어지는 경우에는 상기 단말 #1(1602)은 RLF를 판정하고 기지국(1601)과 연결되어 있던 호를 절단할 수 있다.
하지만, FWA(fixed wireless access)와 같이 고정된 기지국을 포함하는 시스템에서는 호를 오래 유지하는 것이 안정성 측면에서 유리한 면이 존재한다. 즉, 상기 FWA 시스템의 경우 일시적으로 송수신이 불가능한 경우라 하더라도 호 연결을 유지하는 것이 효율적일 수 있다.
이에 따라, 본 개시는 빔 스위칭으로 인하여 잦은 RLF 판정이 발생하는 것을 방지하기 위하여 호를 최대한 유지하는 방안을 제안하며, 이와 관련된 설명을 아래에서 도 17을 참조하여 설명한다.
도 17은 본 개시의 일 실시예에 따라, 빔 스위칭을 수행하는 시스템에서 호(call) 유지하는 방법을 나타내는 예시도이다.
도 17을 참조하면, 단말(1602)이 빔 스위칭(beam switching)으로 인하여 일정 시간 동안 기지국(1601)으로부터 신호를 수신하지 못하더라도 RLF를 선언하지 않도록 하기 위해, 파라미터 조정(1712) 및 파일럿 신호의 간헐적 송신(1710)을 통하여 RLF 판정 소요 시간을 최대화하는 방안을 제안한다.
일 예로, 단말(1601)이 일정 시간(1711) 이상 신호를 수신하지 못하더라도 RLF를 선언하지 않도록 하기 위해, 규격내 out of sync 판단 횟수, RLF 타이머 값 등의 파라미터 값을 최대로 설정하여 RLF 판정 소요 시간(1712)을 기존의 RLF 판정 시간(1711)보다 연장시킬 수 있다.
다른 예로, 상기 기지국(1620)은 일정 시간 동안 송신되지 않은 빔 방향에 대해, 파일럿(pilot)을 간헐적으로 송신하여 단말의 RLF 타이머(RLF timer)를 초기화(reset)를 유도하여 RLF 판정을 방지하도록 한다. 여기서, 상기 파일럿은 상기 RLF 타이머의 초기화를 트리거(trigger)하는 신호일 수 있다. 한편, 이와 같이 파일럿을 송신하는 방법을 통하여 연장된 RLF 판정 시간(1713)은 기존의 기존의 RLF 판정 시간(1711)보다 긴 시간에 해당된다.
전술한 바와 같이, FWA 시스템에서는 호를 오래 유지함으로써 안정성을 올리는 효과를 기대할 수 있다. 상기 FWA 시스템의 경우 일시적으로 송수신이 불가능한 경우라 하더라도 호 연결을 유지하는 것이 효율적일 수 있다.
도 18은 본 개시의 일 실시 예에 따른 기지국의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 18 에 도시되는 바와 같이, 본 개시에 따른 기지국(1800)은 제어부(1810), 송신부(1820), 수신부(1830)을 포함할 수 있으며, 그 이외의 다른 추가적인 엘레먼트를 더 포함할 수 있다. 한편, 필요 및 선택에 따라 상기 제어부(1810), 송신부(1820), 수신부(1830) 중에서 어느 하나 이상의 엘레먼트를 생략할 수 있음은 물론이다.
제어부(1810)는 상술한 본 개시의 실시 예에 따라 기지국(1800)이 동작할 수 있도록 일련의 과정을 제어할 수 있다. 예컨대, 본 개시의 실시 예에 따르는 상이한 빔 방향에 대하여 시간 구간을 달리 할당하여 빔포밍하는 방법, 각 빔 방향마다 빔포밍하는 송신 시간 비율을 조절하는 방법, 단말의 위치(거리, 빔 방향)을 판단하는 방법 등에 따라 동작을 상이하게 제어할 수 있다. 또한, 필요에 따라 다양한 추가적인 지시자 및 설정정보를 송신하도록 제어할 수 있다. 한편, 일 예로 상기 제어부(1810)는 적어도 하나의 프로세서(예컨대, 중앙 처리 유닛(CPU), 그래픽 처리 디바이스(GPU) 또는 둘 모두)를 포함할 수 있다.
송신부(1820)와 수신부(1830)를 통칭하여 본 개시의 실시 예에서는 송수신부(또는 통신 인터페이스)라 칭할 수 있다. 송수신부는 단말과 신호를 송수신할 수 있다. 상기 신호는 제어 정보와, 데이터를 포함할 수 있다. 이를 위해, 송수신부는 송신되는 신호의 주파수를 상승 변환 및 증폭하는 RF 송신기와, 수신되는 신호를 저 잡음 증폭하고 주파수를 하강 변환하는 RF 수신기 등으로 구성될 수 있다. 또한, 송수신부는 무선 채널을 통해 신호를 수신하여 제어부(1810)로 출력하고, 제어부(1810)로부터 출력된 신호를 무선 채널을 통해 송신할 수 있다. 한편, 상기 제어부(1810)는 본 개시에서 전술한 실시예들 중 적어도 하나 또는 둘 이상의 결합에 따라 기지국의 동작을 제어할 수 있다.
한편, 기지국(1800)은 저장부를 더 포함할 수 있으며, 상기 기지국(1800)의 동작을 위한 기본 프로그램, 응용 프로그램, 설정 정보 등의 데이터를 저장한다. 또한, 상기 제어부(1810)는 상기 저장부에 저장된 각종 프로그램, 컨텐츠, 데이터 등을 이용하여 다양한 동작을 수행할 수 있다.
도 19는 본 개시의 실시예를 적용할 수 있는 송신부의 아날로그 빔포밍부의 구조를 나타내는 도면이다.
송신 장치는 디지털 아날로그 컨버터(DAC: digital analogue converter, 이하 'DAC')(1901)를 이용해 송신하고자 하는 디지털 신호를 아날로그 신호로 변경하여, 상기 변경된 아날로그 신호를 아날로그 빔포밍부(1902)로 입력한다. 상기 아날로그 빔포밍부(1902)로 입력된 상기 변경된 아날로그 신호는 안테나(1905)를 이용한 빔포밍에 사용된다. 상기 아날로그 빔포밍부(1902)는 일 예로 믹서(mixer)(1903), 위상 변환기(phase shifter)(1907), 파워 앰프(PA: power amplifier, 이하 'PA')(1904), 및 배열 안테나(1905) 등을 포함할 수 있다. 상기 배열 안테나(1905)에 위치한 요소 안테나(1906)는 각각 상기 PA(1904)와 연결될 수 있다.
도 20은 본 개시의 일 실시예에 따른 단말의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 20에 도시되는 바와 같이, 본 개시에 따른 단말(2000)은 제어부(2010), 송신부(2020), 수신부(2030)를 포함할 수 있으며, 그 이외의 다른 추가적인 엘레먼트를 더 포함할 수 있다. 한편, 필요 및 선택에 따라 상기 제어부(2010), 송신부(1820), 수신부(2030) 중에서 어느 하나 이상의 엘레먼트를 생략할 수 있음은 물론이다.
제어부(2010)는 상술한 본 개시의 실시 예에 따라 단말(2000)이 동작할 수 있는 일련의 과정을 제어할 수 있다. 예컨대, 상기 제어부(2010)는 기지국이 본 개시의 실시 예에 따라 빔포밍을 수행하는 경우, 즉 빔을 방사하는 경우, 상기 방사된 빔을 디코딩하여 상기 빔에 포함된 신호(예; 제어 정보 또는 데이터)를 처리할 수 있도록 상기 단말(2000)에 포함된 구성들을 제어할 수 있다. 한편, 일 예로 상기 제어부(2010)는 적어도 하나의 프로세서(예컨대, 중앙 처리 유닛(CPU), 그래픽 처리 디바이스(GPU) 또는 둘 모두)를 포함할 수 있다.
송신부(2020)와 수신부(2030)를 통칭하여 본 개시의 실시 예에서는 송수신부(또는 통신 인터페이스)라 칭할 수 있다. 송수신부는 기지국과 신호를 송수신할 수 있다. 상기 신호는 제어 정보와, 데이터를 포함할 수 있다. 이를 위해, 송수신부는 송신되는 신호의 주파수를 상승 변환 및 증폭하는 RF 송신기와, 수신되는 신호를 저 잡음 증폭하고 주파수를 하강 변환하는 RF 수신기 등으로 구성될 수 있다. 또한, 송수신부는 무선 채널을 통해 신호를 수신하여 제어부(2010)로 출력하고, 제어부(2010)로부터 출력된 신호를 무선 채널을 통해 송신할 수 있다. 한편, 상기 제어부(2010)는 본 개시에서 전술한 실시예들 중 적어도 하나 또는 둘 이상의 결합에 따라 단말의 동작을 제어할 수 있다.
한편, 단말(2000)은 저장부를 더 포함할 수 있으며, 상기 단말(2000)의 동작을 위한 기본 프로그램, 응용 프로그램, 설정 정보 등의 데이터를 저장한다. 또한, 상기 저장부는 플래시 메모리 타입(Flash Memory Type), 하드 디스크 타입(Hard Disk Type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(Multimedia Card Micro Type), 카드 타입의 메모리(예를 들면, SD 또는 XD 메모리 등), 자기 메모리, 자기 디스크, 광디스크, 램(Random Access Memory, RAM), SRAM(Static Random Access Memory), 롬(Read-Only Memory, ROM), PROM(Programmable Read-Only Memory), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory) 중 적어도 하나의 저장매체를 포함할 수 있다. 또한, 상기 제어부(2010)는 상기 저장부에 저장된 각종 프로그램, 컨텐츠, 데이터 등을 이용하여 다양한 동작을 수행할 수 있다.
본 개시에서 설명되는 서버, 또는 단말 장치의 다양한 구성부들과, 모듈(module)등은 하드웨어(hardware) 회로, 일 예로 상보성 금속 산화막 반도체(complementary metal oxide semiconductor) 기반 논리 회로와, 펌웨어(firmware)와, 소프트웨어(software) 및/혹은 하드웨어와 펌웨어 및/혹은 머신 판독 가능 매체에 삽입된 소프트웨어의 조합과 같은 하드웨어 회로를 사용하여 동작될 수도 있다. 일 예로, 다양한 전기 구조 및 방법들은 트랜지스터(transistor)들과, 논리 게이트(logic gate)들과, 주문형 반도체와 같은 전기 회로들을 사용하여 실시될 수 있다.
한편 본 개시의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 개시의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 개시의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (20)

  1. 무선 통신 시스템에서 기지국(base station)이 빔포밍을 수행하는 방법에 있어서,
    복수의 빔 방향마다 할당되는 송신 시간 비율을 획득하는 과정과,
    상기 획득된 송신 시간 비율을 근거로 상기 복수의 빔 방향으로 제어 정보를 송신하기 위한 빔포밍을 수행하는 과정을 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    송신 시간 비율을 획득하는 과정은,
    상기 복수의 빔 방향 각각에 위치하는 액티브 단말(active terminal)의 개수, 커버리지 내(in-coverage)에 위치하는 액티브 단말의 개수, 및 커버리지 밖(out-coverage)에 위치하는 액티브 단말의 개수 중 적어도 하나를 근거로 상기 송신 시간 비율을 획득하는 과정을 포함하는 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    송신 시간 비율을 획득하는 과정은,
    상기 커버리지 밖에 위치하는 단말과 관련되는 빔 방향을 더 고려하여 상기 송신 시간 비율을 획득하는 과정을 포함하는 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    송신 시간 비율을 획득하는 과정은,
    단말의 송신 요구량, 스펙트럼 효율, 단말의 자원 할당량 중 적어도 하나 이상을 더 고려하여 상기 송신 시간 비율을 획득하는 과정을 포함하는 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    단말로부터 기준 신호를 수신하는 과정과,
    상기 수신된 기준 신호를 근거로 상기 기지국과 상기 단말 사이의 경로 손실을 판단하는 과정과,
    상기 판단된 경로 손실을 근거로 상기 단말의 위치를 추정하는 과정을 더 포함하는 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 단말의 위치를 추정하는 과정은,
    상기 판단된 경로 손실을 근거로 상기 기지국과 상기 단말 사이의 거리를 추정하는 과정, 또는
    상기 판단된 경로 손실과 임계치를 비교함으로써, 상기 단말이 커버리지 내(in-coverage)에 위치하는지 또는 커버리지 밖(out-coverage)에 위치하는지 여부를 추정하는 과정을 포함하는 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    단말로부터 확인응답(ACK: acknowledgement) 신호를 수신할 때까지 빔 방향을 유지하는 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    단말로부터 재전송 요청 신호를 소정의 횟수만큼 수신할 때까지 빔 방향을 유지하는 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 획득된 송신 시간 비율에 따라 하나의 빔 방향으로 송신하는 시간이 링크 실패 판정 시간보다 긴 경우에는 링크 실패 판정과 관련되는 타이머를 초기화시키는 파일럿 신호를 단말에게 송신하는 과정을 더 포함하는 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 송신 시간 비율은 상기 복수의 빔 방향 각각에 대하여 빔을 방사하는 시간에 대한 비율을 나타내는 것인 방법.
  11. 무선 통신 시스템에서 빔포밍을 수행하는 기지국(base station)에 있어서,
    단말과 빔포밍 통신을 수행하는 송수신부; 및
    복수의 빔 방향마다 할당되는 송신 시간 비율을 획득하고, 상기 획득된 송신 시간 비율을 근거로 제어 정보를 송신하기 위한 빔포밍을 수행하는 것을 제어하는 프로세서; 를 포함하는 기지국.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 복수의 빔 방향 각각에 위치하는 액티브 단말(active terminal)의 개수, 커버리지 내(in-coverage)에 위치하는 액티브 단말의 개수, 및 커버리지 밖(out-coverage)에 위치하는 액티브 단말의 개수 중 적어도 하나를 근거로 상기 송신 시간 비율을 획득하는 기지국.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 커버리지 밖에 위치하는 단말과 관련되는 빔 방향을 더 고려하여 상기 송신 시간 비율을 획득하는 기지국.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 프로세서는 단말의 송신 요구량, 스펙트럼 효율, 단말의 자원 할당량 중 적어도 하나 이상을 더 고려하여 상기 송신 시간 비율을 획득하는 기지국.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    단말로부터 기준 신호를 수신하고, 상기 수신된 기준 신호를 근거로 상기 기지국과 상기 단말 사이의 경로 손실을 판단하고, 상기 판단된 경로 손실을 근거로 상기 단말의 위치를 추정하는 기지국.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 판단된 경로 손실을 근거로 상기 기지국과 상기 단말 사이의 거리를 추정하거나, 또는
    상기 판단된 경로 손실과 임계치를 비교함으로써, 상기 단말이 커버리지 내(in-coverage)에 위치하는지 또는 커버리지 밖(out-coverage)에 위치하는지 여부를 추정하는 기지국.
  17. 제11항에 있어서,
    상기 프로세서는 단말로부터 확인응답(ACK: acknowledgement) 신호를 수신할 때까지 빔 방향을 유지하도록 제어하는 기지국.
  18. 제11항에 있어서,
    상기 프로세서는 단말로부터 재전송 요청 신호를 소정의 횟수만큼 수신할 때까지 빔 방향을 유지하도록 제어하는 기지국.
  19. 제11항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 획득된 송신 시간 비율에 따라 하나의 빔 방향으로 송신하는 시간이 링크 실패 판정 시간보다 긴 경우에는 링크 실패 판정과 관련되는 타이머를 초기화시키는 파일럿 신호를 단말에게 송신하는 기지국.
  20. 제11항에 있어서,
    상기 송신 시간 비율은 상기 복수의 빔 방향 각각에 대하여 빔을 방사하는 시간에 대한 비율을 나타내는 것인 기지국.
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