KR20230046862A - 지능형 반사 평면을 활용한 이동통신 시스템에서의 빔 선택 방법 및 그 장치 - Google Patents

지능형 반사 평면을 활용한 이동통신 시스템에서의 빔 선택 방법 및 그 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기지국에서의 빔 선택 방법에 관한 것으로, 기지국의 빔 스위핑 동작에 대응하는 제1 피드백 정보를 단말로부터 수신하는 단계; 상기 단말로부터 수신된 제1 피드백 정보를 기반으로 상기 단말이 지능형 반사 평면의 서비스 영역 내에 존재하는지를 판단하는 단계; 상기 단말이 상기 지능형 반사 평면의 서비스 영역 내에 존재하는 경우, 상기 지능형 반사 평면에서의 빔 스위핑 동작을 위한 무선 자원들을 할당하는 단계; 및 상기 할당된 무선 자원들을 이용하여 상기 지능형 반사 평면과 상기 단말 간의 최적 빔을 선택하는 단계를 포함한다.

Description

지능형 반사 평면을 활용한 이동통신 시스템에서의 빔 선택 방법 및 그 장치{METHOD FOR SELECTING BEAM IN MOBLE COMMUNITION SYSTEM USING INTELLIGENT REFLECTING SURFACE AND APPARATUS THEREOF}
본 발명은 차세대 이동통신 시스템에서의 빔 선택 방법 및 그 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 지능형 반사 평면을 활용한 이동통신 시스템에서의 빔 선택 방법 및 그 장치에 관한 것이다.
차세대 이동통신 시스템은 데이터 전송률을 증가하기 위해 이전 세대에서 사용되지 않았던 밀리미터파(mmWAVE) 대역과 같은 매우 높은 주파수 대역을 활용한다. 이 경우, 전파는 매우 높은 직진성으로 장애물(가령, 벽, 기둥, 사물과 같은 물체)을 통과할 때 굉장히 큰 투과 손실을 겪게 되고, 그에 따라 전파의 신호 세기가 크게 감소한다. 이로 인하여, 기지국(Base Station, BS)과 단말(User Equipment, UE) 사이에 LOS(Line Of Sight)가 주어지지 않은 상황에서 단말의 링크 품질이 크게 저하되는 문제가 발생하고, 이와 함께 통신 커버리지가 감소하는 문제가 발생한다. 전통적으로 낮은 주파수 대역을 활용했던 이전 세대(가령, 3G, 4G)에서는 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 스몰셀 BS 또는 중계기 등을 서비스 지역 내에 조밀하게 설치함으로써 통신 커버리지 문제를 효과적으로 해결할 수 있었다.
그런데, 차세대 이동통신 시스템의 주파수 대역에선 스몰셀 BS 및 중계기의 통신 커버리지가 매우 작기 때문에, 만족할 만한 수준의 통신 커버리지를 확보하기 위해선 매우 많은 수의 통신 장비들이 설치되어야 한다. 하지만, 이는 곧 네트워크 운용의 투자 비용(Capital Expenditure, CAPEX) 및 운영 비용(Operational Expenditure, OPEX)을 급격하게 증가시키는 문제를 야기하게 된다.
상술한 문제를 해결하기 위해 최근 지능형 반사 평면(Intelligent Reflect Surface, IRS)이 크게 주목을 받고 있다. 지능형 반사 평면(IRS)은 일종의 전파 수동 반사판(radio passive reflector)로써 가격이 매우 저렴하며 소모 전력도 매우 작다는 장점을 갖고 있다. 또한, 지능형 반사 평면(IRS)은 빔포밍(beam forming) 기능을 수행할 수 있다는 장점을 갖고 있다. 이러한 지능형 반사 평면(IRS)은 재구성 가능한 지능형 표면(Reconfigurable Intelligent Surface, RIS) 또는 메타표면(meta-surface) 등으로 지칭될 수 있다.
도 1은 일반적인 지능형 반사 평면(IRS)의 동작을 예시하는 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 기지국(BS)과 LOS 상태인 제1 단말(10)과 기지국 사이에 벽과 같은 장애물로 인해 Non-LOS 상태인 제2 단말(20)이 존재한다고 가정한 경우, 제1 단말(10)과 기지국(30) 사이에는 어떠한 장애물도 없기 때문에 제1 단말(10)은 기지국(30)으로부터 높은 품질의 신호를 수신할 수 있다. 이에 반해, Non-LOS 상태인 제2 단말(20)의 경우, 만일 지능형 반사 평면(40) 없이 기지국(30)으로부터 직접 신호를 수신해야 한다면 벽과 같은 장애물로 인해 신호 감쇄가 발생하여 제2 단말(20)의 수신신호 세기가 매우 낮아질 것이다. 그러나, 지능형 반사 평면(40)을 활용할 경우, 벽과 같은 장애물을 회피하는 방향으로 전파 경로를 우회시킬 수 있기 때문에 Non-LOS 영역에 존재하는 단말(20) 역시 높은 품질의 신호를 수신할 수 있게 된다.
지능형 반사 평면(IRS)은 빔포밍 기능을 통해 기지국으로부터 전송된 신호를 단말에게 반사시킴으로써 일종의 기지국과 단말 사이의 중계기 역할을 수행한다. 그러나, 지능형 반사 평면(IRS)은 종래의 중계기와 다른 동작상의 큰 특징이 존재한다. 이는 지능형 반사 평면(IRS)을 저렴한 비용으로 제작하기 위해 의도적으로 RF 체인(Radio Frequency Chain)을 부착하지 않기 때문에, 지능형 반사 평면(IRS)이 기저대역 처리(baseband processing) 기능을 수행하지 못한다는 점이다. 기저대역 처리가 불가하다는 점은 지능형 반사 평면(IRS)이 빔포밍 기능을 적극 활용하는데 한계로 작용할 수 있다. 그 이유는 일반적으로 빔포밍을 수행하기 위해서는 반드시 지능형 반사 평면(IRS)과 단말 사이의 채널 정보를 추정하기 위한 기저대역 처리가 수반되어야 하는데, 지능형 반사 평면(IRS)은 해당 동작을 수행할 수 없기 때문이다. 즉, 지능형 반사 평면(IRS)은 종래 중계기와 달리 자신과 단말 사이의 채널 정보를 스스로 습득할 수 없고 그로 인해 최적 빔포밍이 어떤 것인지 판단할 수 없다.
이러한 문제를 해결하기 위해 일부 선행 논문에서는 기지국(BS)과 지능형 반사 평면(IRS)과 단말(UE) 간의 통합 채널(combined channel) 정보를 추정하고, 상기 추정된 통합 채널 정보를 활용하여 기지국이 지능형 반사 평면의 빔포밍을 결정해주는 기술을 제안하였다. 그러나, 지능형 반사 평면(IRS)과 관련된 대부분의 선행 연구들은 한 가지 큰 가정을 전제로 하고 있다. 선행 연구들에서는 현재 구축된 이동통신 시스템을 고려하는 것이 아니라, 기지국은 단말이 지능형 반사 평면(IRS)으로부터 반사된 신호를 수신하고 있다는 사실을 이미 알고 있다는 이상적인 시스템을 가정하고 있다. 주목할 점은, 현재 이동통신 시스템의 기능으로는 단말이 기지국으로부터 직접 신호를 수신하는지 아니면 지능형 반사 평면(IRS)에 의해 반사된 신호를 수신하는지에 대한 정보를 전혀 알 수 없다는 점이다. 그 뿐만 아니라, IRS 서비스 여부에 대한 정보가 부재할 시 몇 가지 큰 문제가 발생하게 된다.
가령, 도 2에 도시된 바와 같이, 기지국(30)은 단말(20)이 IRS 서비스 영역에 존재한다는 사실을 모르기 때문에 기지국 단에서 빔 스위핑(beam sweeping)을 수행해야 할지 아니면 IRS 단에서 빔 스위핑을 수행해야 할 지 알 수 없다. 따라서, 기지국(30)은 어쩔 수 없이 단말(20)이 무조건 IRS 영역에 존재한다고 가정한 후 철저한 조사(exhaustive search)를 통해 기지국(30)과 지능형 반사 평면(40) 간의 최적 빔을 선택해야 하고, 그와 동시에 지능형 반사 평면(40)과 단말(20)간의 최적 빔을 선택해야 한다. 이 경우, 지능형 반사 평면(40)로부터 서비스 받지 않는 단말의 경우엔 불필요한 동작을 수행하기 때문에 자원이 낭비되는 문제가 있다. 뿐만 아니라, 철저한 조사를 통해 빔을 선택할 경우 최종적으로 빔을 선택하기까지 매우 오랜 시간이 소요되므로 비효율적인 문제가 있다. 더 나아가, 현재의 이동통신 시스템은 오직 기지국 단에서의 빔 스위핑만을 고려하여 설계된 것이라는 점이다. 즉, IRS 단에서의 빔 스위핑을 어떻게 수행할지에 대해 전혀 정의된 바가 없다. 따라서, IRS 단에서의 빔 스위핑을 수행하기 위한 새로운 방안이 필요하다.
본 발명은 전술한 문제 및 다른 문제를 해결하는 것을 목적으로 한다. 또 다른 목적은 단말로부터 수신된 피드백 정보와 지능형 반사 평면의 위치 정보를 기반으로 상기 단말이 상기 지능형 반사 평면의 서비스 영역 내에 존재하는지를 판단할 수 있는 방법 및 그 장치를 제공함에 있다.
또 다른 목적은 단말이 지능형 반사 평면의 서비스 영역 내에 존재하는 경우, 기지국 및 지능형 반사 평면의 위치 정보를 기반으로 상기 기지국과 지능형 반사 평면 간의 고정 빔 패턴을 결정할 수 있는 방법 및 그 장치를 제공함에 있다.
또 다른 목적은 단말이 지능형 반사 평면의 서비스 영역 내에 존재하는 경우, 상기 지능형 반사 평면에서의 빔 스위핑을 위한 무선 자원들을 할당하여 상기 지능형 반사 평면과 상기 단말 간의 최적 빔을 선택할 수 있는 방법 및 그 장치를 제공함에 있다.
상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따르면, 기지국의 빔 스위핑 동작에 대응하는 제1 피드백 정보를 단말로부터 수신하는 단계; 상기 단말로부터 수신된 제1 피드백 정보를 기반으로 상기 단말이 지능형 반사 평면의 서비스 영역 내에 존재하는지를 판단하는 단계; 상기 단말이 상기 지능형 반사 평면의 서비스 영역 내에 존재하는 경우, 상기 지능형 반사 평면에서의 빔 스위핑 동작을 위한 무선 자원들을 할당하는 단계; 및 상기 할당된 무선 자원들을 이용하여 상기 지능형 반사 평면과 상기 단말 간의 최적 빔을 선택하는 단계를 포함하는 기지국에서의 빔 선택 방법을 제공한다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 기지국의 빔 스위핑 동작에 대응하는 피드백 정보를 단말로부터 획득하는 피드백정보 획득부; 상기 단말로부터 획득된 피드백 정보를 기반으로 상기 단말이 지능형 반사 평면의 서비스 영역 내에 존재하는지를 판단하는 상관관계 판단부; 상기 단말이 상기 지능형 반사 평면의 서비스 영역 내에 존재하는 경우, 상기 지능형 반사 평면에서의 빔 스위핑 동작을 위한 무선 자원들을 할당하는 자원 할당부; 및 상기 할당된 무선 자원들을 이용하여 상기 지능형 반사 평면과 상기 단말 간의 최적 빔을 선택하는 빔 선택부를 포함하는 기지국에서의 빔 선택 장치를 제공한다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 기지국의 빔 스위핑 동작에 대응하는 제1 피드백 정보를 단말로부터 수신하는 과정; 상기 단말로부터 수신된 제1 피드백 정보를 기반으로 상기 단말이 지능형 반사 평면의 서비스 영역 내에 존재하는지를 판단하는 과정; 상기 단말이 상기 지능형 반사 평면의 서비스 영역 내에 존재하는 경우, 상기 지능형 반사 평면에서의 빔 스위핑 동작을 위한 무선 자원들을 할당하는 과정; 및 상기 할당된 무선 자원들을 이용하여 상기 지능형 반사 평면과 상기 단말 간의 최적 빔을 선택하는 과정이 컴퓨터 상에서 실행 가능하도록 컴퓨터 판독 가능한 기록매체에 저장된 컴퓨터 프로그램을 제공한다.
본 발명의 실시 예들에 따른 이동통신시스템에서의 빔 선택 방법 및 그 장치의 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 단말로부터 수신된 피드백 정보와 지능형 반사 평면의 위치 정보를 기반으로 단말과 지능형 반사 평면 간의 상관 관계를 파악함으로써, 단말이 지능형 반사 평면의 서비스 영역 내에 존재하는지를 정확하게 판별할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 단말이 지능형 반사 평면의 서비스 영역 내에 존재하는 경우, 기지국 및 지능형 반사 평면의 위치 정보를 기반으로 상기 기지국과 지능형 반사 평면 간의 고정 빔 패턴을 결정함으로써, 지능형 반사 평면에서의 빔 스위핑 시 단말의 빔 수신 성능에 영향을 미치는 요인이 오직 지능형 반사 평면의 빔 패턴만이 되도록 할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 단말이 지능형 반사 평면의 서비스 영역 내에 존재하는 경우, 상기 지능형 반사 평면에서의 빔 스위핑을 위한 무선 자원들을 할당함으로써, 지능형 반사 평면과 단말 간의 최적 빔을 선택할 수 있다는 장점이 있다.
다만, 본 발명의 실시 예들에 따른 이동통신시스템에서의 빔 선택 방법 및 그 장치가 달성할 수 있는 효과는 이상에서 언급한 것들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 일반적인 지능형 반사 평면(IRS)의 동작을 예시하는 도면;
도 2는 지능형 반사 평면(IRS)을 활용한 이동통신 시스템에서 발생 가능한 문제를 설명하기 위해 참조되는 도면;
도 3은 본 발명과 관련된 지능형 반사 평면의 구성 및 동작 원리를 설명하기 위해 참조되는 도면;
도 4는 일반적인 이동통신 시스템에서의 빔 선택 방법을 설명하기 위해 참조되는 도면;
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 기지국에서의 빔 선택 방법을 설명하는 순서도;
도 6은 기지국과 단말이 LOS 상태인 경우, 본 발명에 따른 이동통신 시스템에서의 빔 선택 방법을 설명하는 순서도;
도 7은 기지국과 단말이 LOS 상태인 경우, 본 발명에 따른 이동통신 시스템에서의 빔 선택 방법을 설명하기 위해 참조되는 도면;
도 8은 기지국과 단말이 Non-LOS 상태인 경우, 본 발명에 따른 이동통신 시스템에서의 빔 선택 방법을 설명하는 순서도;
도 9a 및 도 9b는 기지국과 단말이 Non-LOS 상태인 경우, 본 발명에 따른 이동통신 시스템에서의 빔 선택 방법을 설명하기 위해 참조되는 도면;
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기지국에서의 빔 선택 장치의 구성 블록도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 즉, 본 발명에서 사용되는 '부'라는 용어는 소프트웨어, FPGA 또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, '부'는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 '부'는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '부'는 어드레싱할 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 세그먼트들, 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.
또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명은 단말로부터 수신된 피드백 정보와 지능형 반사 평면의 위치 정보를 기반으로 상기 단말이 상기 지능형 반사 평면의 서비스 영역 내에 존재하는지를 판단할 수 있는 방법 및 그 장치를 제안한다. 또한, 본 발명은 단말이 지능형 반사 평면의 서비스 영역 내에 존재하는 경우, 기지국 및 지능형 반사 평면의 위치 정보를 기반으로 상기 기지국과 지능형 반사 평면 간의 고정 빔 패턴을 결정할 수 있는 방법 및 그 장치를 제안한다. 또한, 본 발명은 단말이 지능형 반사 평면의 서비스 영역 내에 존재하는 경우, 상기 지능형 반사 평면에서의 빔 스위핑을 위한 무선 자원들을 할당하여 상기 지능형 반사 평면과 상기 단말 간의 최적 빔을 선택할 수 있는 방법 및 그 장치를 제안한다.
이하에서는, 본 발명의 다양한 실시 예들에 대하여, 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명과 관련된 지능형 반사 평면의 구성 및 동작 원리를 설명하기 위해 참조되는 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명과 관련된 지능형 반사 평면(100, IRS)은 IRS 제어기(115)가 실장된 회로기판(110)과, 복수의 단위 셀들(unit cells)이 격자 형태로 배열된 반사평면(120)과, 상기 회로기판(110)과 반사평면(120) 사이에 배치되는 백플레인(130)을 포함할 수 있다.
회로기판(110) 상의 IRS 제어기(105)는 기지국(200)과 유/무선 통신 네트워크를 통해 연결될 수 있다. IRS 제어기(105)는, 기지국(200)의 제어 명령에 따라, 반사평면(120)에 배열된 복수의 단위 셀들(125)의 동작을 개별적으로 제어할 수 있다. 즉, IRS 제어기(105)는, 기지국(200)의 제어 명령에 따라, 각 단위 셀(125)의 진폭(amplitude) 및/또는 위상(phase)을 조절하기 위한 제어 신호들을 복수의 단위 셀들(125)로 제공할 수 있다.
반사평면(120) 상의 단위 셀(125)은, 일종의 수동 안테나 소자(passive antenna element)로서, 셀 내부 다이오드를 제어하는 방식으로 무선(RF) 신호의 진폭 및/또는 위상을 변경할 수 있다. 즉, 각 단위 셀(125)은 IRS 제어기(105)로부터 수신된 제어 신호에 기초하여 무선 신호의 진폭 및/또는 위상을 조절할 수 있다.
백플레인(120)은, 회로기판(110)과 반사평면(120) 사이에 배치되어, 상기 반사평면(120)으로 입사된 무선 신호 에너지가 외부, 즉 회로기판(110) 방향으로 방출되는 것을 차단하는 역할을 수행한다. 이를 위해, 상기 백플레인(120)은 구리(Cu) 또는 알루미늄(Al) 등과 같은 금속 재질로 형성될 수 있으며 반드시 이에 제한되지는 않는다.
이와 같은 구성을 갖는 지능형 반사 평면(100, IRS)은 종래의 수동형 반사판과는 달리 빔포밍 기능을 수행할 수 있다. 즉, 지능형 반사 평면(100, IRS)은, 기지국(200)의 제어 명령에 따라, 반사하는 빔의 형태와 방향을 적응적으로 조절할 수 있다.
도 4는 일반적인 이동통신 시스템에서의 빔 선택 방법을 설명하기 위해 참조되는 도면이다.
도 4를 참조하면, 지능형 반사 평면(IRS)을 활용하지 않는 일반적인 이동통신 시스템에서의 빔 선택 방법은 크게 두 가지의 단계, 즉 빔 초기화 단계(이하, 'P-1 단계'라 칭함)와 빔 정교화 단계(이하, 'P-2 단계'라 칭함)로 구성될 수 있다.
먼저, 초기 셀 선택 단계 중 기지국(200)과 단말(300) 간의 동기(synchronization)를 설정하는 과정에서 초기 빔 선택 절차를 수행할 수 있으며, 이를 P-1 단계라 지칭한다. 상기 P-1 단계에서, 빔 선택을 위해 사용되는 무선 자원은 동기 신호 블록(Synchronization Signal Block, SSB)이다. SSB 자원은 시간 축을 기준으로 20ms 주기로 할당되며, 주파수 축을 기준으로는 대략 240개의 부반송파(subcarriers)가 할당된다.
기지국(200)은 미리 할당된 SSB 자원들을 이용하여 제1 빔 스위핑 동작을 수행할 수 있다. 즉, 기지국(200)은 각 SSB 자원마다 서로 다른 빔 패턴을 매칭하고, 상기 매칭된 빔 패턴을 갖는 복수의 동기 신호들(즉, SSB 신호들)을 순차적으로 전송할 수 있다. 이때, 상기 SSB 자원과 빔 패턴은 일대일로 대응되어 있다.
단말(300)은 기지국(200)으로부터 수신된 복수의 빔 패턴들 중 가장 수신 성능이 좋은 빔 패턴을 선택하고, 상기 선택된 빔 패턴을 지시하는 SSB 인디케이터(SSB Indicator) 정보를 포함하는 SSB 피드백 신호를 기지국(200)으로 전송할 수 있다. 상기 SSB 피드백 신호의 전송 과정이 종료되면, 상기 P-1 단계는 완료된다.
P-1 단계가 완료된 이후에는 기지국(200)과 단말(300) 간에 P-2 단계가 수행된다. 상기 P-2 단계에서, 빔 선택을 위해 사용되는 무선 자원은 채널 상태 정보 참조 신호(Channel State Information Reference Signal, CSI-RS)이다. CSI-RS 자원은 단말마다 서로 다른 패턴으로 할당될 수 있다. 즉, 시간 주기 및 부반송파 개수 등이 단말마다 서로 다르게 적용될 수 있다.
기지국(200)은 단말(300)로부터 수신된 SSB 인디케이터 정보를 기반으로 초기 빔 패턴을 결정하고, 상기 결정된 초기 빔 패턴과 미리 할당된 CSI-RS 자원들을 이용하여 제2 빔 스위핑 동작을 수행할 수 있다. 즉, 기지국(200)은 각 CSI-RS 자원마다 서로 다른 빔 패턴을 매칭하고, 상기 매칭된 빔 패턴을 갖는 복수의 참조 신호들(즉, CSI-RS 신호들)을 순차적으로 전송할 수 있다. 이때, 상기 CSI-RS 자원과 빔 패턴은 일대일로 대응되어 있다. 그리고, 상기 CSI-RS 자원들에 매칭되는 빔 패턴들은 초기 빔 패턴의 방사 영역 내에 존재하도록 설정될 수 있다.
P-2 단계에서 순차적으로 스위핑되는 빔은 P-1 단계에서 순차적으로 스위핑되는 빔보다 훨씬 정교한 빔이다. 따라서, 기지국은 P-1 단계에서 상대적으로 넓은 방사 영역을 갖는 초기 빔 패턴을 선택하게 되고, P-2 단계에서 상기 선택된 초기 빔 패턴의 방사 영역 내에 존재하는 보다 정교한 빔 패턴을 선택하게 된다.
단말(300)은 기지국(200)으로부터 수신된 복수의 빔 패턴들 중 가장 수신 성능이 좋은 빔 패턴을 선택하고, 상기 선택된 빔 패턴을 지시하는 CSI-RS 인디케이터(CSI-RS Indicator) 정보를 포함하는 CSI-RS 피드백 신호를 기지국(200)으로 전송할 수 있다.
기지국(200)은 단말(300)로부터 수신된 CSI-RS 인디케이터 정보를 기반으로 최적의 빔 패턴을 결정할 수 있다. 이러한 최적 빔 패턴을 결정하는 과정이 종료되면, 상기 P-2 단계는 완료된다. 이후, 기지국(200)은 상기 결정된 최적의 빔 패턴을 갖는 무선 신호를 단말(300)로 전송할 수 있다.
전술한 바와 같이, 일반적인 이동통신 시스템은 오직 기지국 단에서의 빔 스위핑만을 고려하여 설계되었기 때문에, 해당 이동통신 시스템에는 기지국 단에서의 빔 스위핑에 사용하기 위한 두 개의 참조 신호, 즉 SSB 신호와 CSI-RS 신호만이 존재하게 된다. 즉, 일반적인 이동통신 시스템에는 지능형 반사 평면(IRS)에서의 빔 스위핑을 수행하기 위한 참조 신호(reference signal)가 존재하지 않는다. 아울러, 지능형 반사 평면(IRS)에서의 빔 스위핑을 어떻게 수행할지에 대해 전혀 정의된 바가 없다. 따라서, 지능형 반사 평면(IRS)에서 빔 스위핑을 수행하기 위한 새로운 방안이 필요하다.
이하, 본 실시 예에서 설명하는 이동통신 시스템은 기지국(200), 지능형 반사 평면(100) 및 단말(300)을 포함한다. 그리고, 기지국(200)은 지능형 반사 평면(100)의 위치를 미리 알고 있다고 가정한다. 기지국(200)과 지능형 반사 평면(100)은 이동통신 사업자에 의해 운용되는 것이 일반적이기 때문에, 기지국(200)이 지능형 반사 평면(100)의 위치를 미리 알고 있다는 것은 충분히 실현 가능한 가정이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 기지국에서의 빔 선택 방법을 설명하는 순서도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 기지국(200)은 미리 할당된 SSB(Synchronization Signal Block) 자원들을 이용하여 빔 스위핑 동작을 수행할 수 있다(S505). 즉, 기지국(200)은 각 SSB 자원마다 서로 다른 빔 패턴을 매칭하고, 상기 매칭된 빔 패턴을 갖는 복수의 SSB 신호들을 순차적으로 전송할 수 있다.
기지국(200)은, 상기 빔 스위핑 동작에 대응하여, SSB 인디케이터 정보를 포함하는 SSB 피드백 신호를 단말(300)로부터 수신할 수 있다(S510). 여기서, 상기 SSB 인디케이터 정보는 단말(300)이 기지국(200)으로부터 수신된 복수의 빔 패턴들 중 가장 수신 성능이 좋은 빔 패턴을 지시하는 정보이다.
기지국(200)은 단말(300)로부터 수신된 SSB 피드백 신호에 포함된 SSB 인디케이터 정보를 기반으로 지능형 반사 평면(100)과 단말(300) 간의 상관 관계를 판단할 수 있다(S515). 이는 지능형 반사 평면(100)과 단말(300) 간의 상관 관계를 파악하여 단말(300)이 지능형 반사 평면(100)의 서비스 영역 내에 존재하는지를 추정(판단)하기 위함이다.
기지국(200)은 SSB 인디케이터 정보에 대응하는 빔 패턴을 식별하고, 상기 식별된 빔 패턴의 방사 각도를 검출할 수 있다. 기지국(200)은 지능형 반사 평면(100)의 위치 정보를 기반으로 상기 검출된 방사 각도 내에 상기 지능형 반사 평면(100)이 존재하는지 여부를 확인하고, 상기 확인 결과에 기초하여 지능형 반사 평면(100)과 단말(300) 간의 상관 관계를 판단할 수 있다.
예컨대, 상기 검출된 방사 각도 내에 지능형 반사 평면(100)이 존재하는 경우, 기지국(200)은 지능형 반사 평면(100)과 단말(300) 간에 상관 관계가 있다고 판단할 수 있다. 지능형 반사 평면(100)과 단말(300) 간에 상관 관계가 있는 경우, 지능형 반사 평면(100)이 단말(300) 근처에 위치한다는 것을 추정할 수 있고, 이는 곧 단말(300)이 지능형 반사 평면(100)의 서비스 영역 내에 위치한다는 것을 의미한다.
한편, 상기 검출된 방사 각도 내에 지능형 반사 평면(100)이 존재하지 않는 경우, 기지국(200)은 지능형 반사 평면(100)과 단말(300) 간에 상관 관계가 없다고 판단할 수 있다. 지능형 반사 평면(100)과 단말(300) 간에 상관 관계가 없는 경우, 지능형 반사 평면(100)이 단말(300) 근처에 위치하지 않는다는 것을 추정할 수 있고, 이는 곧 단말(300)이 지능형 반사 평면(100)의 서비스 영역 내에 존재하지 않는다는 것을 의미한다.
이처럼, 기지국(200)은 지능형 반사 평면(100)과 단말(300) 간의 상관 관계에 기초하여 단말(300)이 지능형 반사 평면(100)의 서비스 영역 내에 존재하는지를 확인할 수 있다(S520).
상기 520 단계의 확인 결과, 단말(300)이 지능형 반사 평면(100)의 서비스 영역 내에 존재하지 않는 경우(즉, 단말(300)이 기지국(200)과 LOS 상태인 경우), 기지국(200)은 자신과 단말(300) 간의 최적 빔을 선택하기 위한 CSI-RS 자원들을 할당할 수 있다(S525).
기지국(200)은 단말(300)로부터 수신된 SSB 인디케이터 정보를 기반으로 초기 빔 패턴을 결정할 수 있다(S530). 한편, 본 실시 예에서는, 자원 할당 단계 이후에 초기 빔 패턴 단계가 수행되는 것을 예시하고 있으나 반드시 이에 제한되지는 않으며, 상기 초기 빔 패턴 단계 이후에 자원 할당 단계가 수행되거나 혹은 상술한 두 단계가 동시에 수행될 수 있음은 당업자에게 자명할 것이다.
기지국(200)은 상기 결정된 초기 빔 패턴과 미리 할당된 CSI-RS 자원들을 이용하여 빔 스위핑 동작을 수행할 수 있다(S535). 이때, 기지국(200)은 각 CSI-RS 자원마다 서로 다른 빔 패턴을 매칭하고, 상기 매칭된 빔 패턴을 갖는 복수의 CSI-RS 신호들을 순차적으로 전송할 수 있다.
기지국(200)은, 상기 빔 스위핑 동작에 대응하여, CSI-RS 인디케이터 정보를 포함하는 CSI-RS 피드백 신호를 단말(300)로부터 수신할 수 있다(S540). 여기서, 상기 CSI-RS 인디케이터 정보는 단말(300)이 기지국(200)으로부터 수신된 복수의 빔 패턴들 중 가장 수신 성능이 좋은 빔 패턴을 지시하는 정보이다.
기지국(200)은 단말(300)로부터 수신된 CSI-RS 인디케이터 정보를 기반으로 자신과 단말(300) 간의 최적 빔 패턴을 선택(결정)할 수 있다(S545). 이후, 기지국(200)은 상기 선택된 최적 빔 패턴을 갖는 무선 신호를 단말(300)로 전송할 수 있다.
한편, 상기 520 단계의 확인 결과, 단말(300)이 지능형 반사 평면(100)의 서비스 영역 내에 존재하는 경우(즉, 단말(300)이 기지국(200)과 Non-LOS 상태인 경우), 기지국(200)은 지능형 반사 평면(100)과 단말(300) 간의 최적 빔을 선택하기 위한 IRS-RS 자원들을 할당할 수 있다(S550).
IRS-RS 자원은, 종래의 참조 신호와 마찬가지로, 시간/주파수 위치를 단말마다 서로 다르게 적용할 수 있다. 또한, IRS-RS는, 종래의 참조 신호와 마찬가지로, Zadoff-Chu 시퀀스 기반의 참조 신호일 수 있으며 반드시 이에 제한되지는 않는다. 하지만, IRS-RS 자원은, 종래의 참조 신호와 달리, 지능형 반사 평면(100)에서의 빔 스위핑에만 사용되는 전용 자원이다. 따라서, IRS-RS 자원이 할당되면, 기지국(200)과 단말(300)은 지능형 반사 평면(100)이 단말(300) 주변에 위치한다는 사실을 명시적으로 알 수 있다. 즉, IRS-RS 자원은 지능형 반사 평면(100)의 서비스 영역 내에 단말(300)이 존재한다는 정보를 기지국(200)과 단말(300) 모두에게 알리는데 사용될 수 있다는 점에서 종래의 참조 신호와는 다르다. 이러한 차이점은 매우 큰 장점을 갖는다. 그 이유는 지능형 반사 평면(100)은 RF 체인 부재로 인해 기저대역 처리가 불가하므로 종래의 이동통신 시스템에서는 단말(300) 주변에 지능형 반사 평면(100)이 위치하는지를 알아내는 것이 거의 불가능하기 때문이다.
기지국(200)은 자신과 지능형 반사 평면(100) 간에 적용할 고정 빔 패턴을 결정할 수 있다(S555). 기지국(200)과 지능형 반사 평면(100) 간에 고정 빔 패턴을 적용하는 이유는, 지능형 반사 평면(100)에서 빔 스위핑을 수행할 때, 단말의 빔 수신 성능에 영향을 미치는 요인이 오직 지능형 반사 평면(100)의 빔 패턴만이 되도록 하기 위함이다. 즉, 지능형 반사 평면(100)에서의 빔 스위핑 시, 기지국(200)이 빔을 변경한다면, 단말(300)의 빔 수신 성능이 지능형 반사 평면(100)의 빔 패턴에 의한 영향인지 아니면 기지국(200)의 빔 패턴에 의한 영향인지 알 수 없기 때문이다.
기지국(200)과 지능형 반사 평면(100) 간의 고정 빔 패턴을 결정하기 위한 가장 간단한 방법은, 상술한 빔 초기화 단계에서 단말(300)이 피드백한 SSB 인디케이터 정보에 대응하는 빔 패턴을 사용하는 방안이다. 하지만, 해당 방안의 경우, 빔 초기화 단계에서 선택된 빔은 정교화되기 이전의 빔 패턴이기 때문에 빔포밍 이득이 만족스러울 정도로 크지 않다는 단점이 있다. 이러한 단점을 해결하기 위한 다른 방안으로는, 기지국(200) 및 지능형 반사 평면(100)의 위치 정보를 기반으로 상기 기지국(200)과 지능형 반사 평면(100) 간의 최적의 빔 패턴을 계산하고, 상기 계산된 빔 패턴에 관한 정보를 스토리지에 저장하여 사용하는 방안이다. 기지국(200)은 자신의 위치뿐만 아니라 지능형 반사 평면(100)의 위치를 모두 알고 있기 때문에, 자신과 지능형 반사 평면(100) 간의 최적 빔 패턴을 계산할 수 있다.
기지국(200)은 상기 결정된 고정 빔 패턴과 미리 할당된 IRS-RS 자원들을 이용하여 지능형 반사 평면(100)을 통한 빔 스위핑 동작을 수행할 수 있다(S560).
즉, 기지국(200)은, 각 IRS-RS 자원마다, 자신의 고정 빔 패턴을 매칭할 수 있다. 또한, 기지국(200)은, 각 IRS-RS 자원마다, 지능형 반사 평면(100)의 서로 다른 빔 패턴을 매칭할 수 있다. 기지국(200)은 고정 빔 패턴을 갖는 복수의 IRS-RS 신호들을 순차적으로 전송함과 동시에 지능형 반사 평면(100)을 제어함으로써, 서로 다른 빔 패턴을 갖는 복수의 IRS-RS 신호들이 지능형 반사 평면(100)에서 단말(300) 방향으로 순차적으로 전송되도록 할 수 있다.
기지국(200)은, 상기 빔 스위핑 동작에 대응하여, IRS-RS 인디케이터 정보를 포함하는 IRS-RS 피드백 신호를 단말(300)로부터 수신할 수 있다(S565). 여기서, 상기 IRS-RS 인디케이터 정보는 단말(300)이 지능형 반사 평면(100)으로부터 수신된 복수의 빔 패턴들 중 가장 수신 성능이 좋은 빔 패턴을 지시하는 정보이다.
기지국(200)은 단말(300)로부터 수신된 IRS-RS 인디케이터 정보를 기반으로 지능형 반사 평면(100)과 단말(300) 간의 최적 빔 패턴을 선택(결정)할 수 있다(S570).
이후, 기지국(200)은 고정 빔 패턴을 갖는 무선 신호를 지능형 반사 평면(100)으로 전송함과 동시에, 상기 지능형 반사 평면(100)을 제어하여 상기 고정 빔 패턴을 갖는 무선 신호를 상기 선택된 최적의 빔 패턴을 갖는 무선 신호로 변경할 수 있다.
이상 상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 기지국에서의 빔 선택 방법은 단말로부터 수신된 피드백 정보와 지능형 반사 평면의 위치 정보를 기반으로 상기 단말이 지능형 반사 평면의 서비스 영역 내에 존재하는지를 판별하고, 상기 단말이 지능형 반사 평면의 서비스 영역 내에 존재하는 경우, 지능형 반사 평면에서의 빔 스위핑을 위한 참조 신호를 할당하여 지능형 반사 평면과 단말 간의 최적 빔을 선택할 수 있다.
도 6은 기지국과 단말이 LOS 상태인 경우, 본 발명에 따른 이동통신 시스템에서의 빔 선택 방법을 설명하는 순서도이다.
도 6을 참조하면, 기지국(200)은 미리 할당된 SSB 자원들을 이용하여 빔 스위핑 동작을 수행할 수 있다(S610). 일 실시 예로, 도 7에 도시된 바와 같이, 기지국(200)은 서로 다른 빔 패턴을 갖는 5개의 SSB 신호들을 순차적으로 전송할 수 있다.
단말(300)은 기지국(200)으로부터 수신된 복수의 빔 패턴들 중 가장 수신 성능이 좋은 빔 패턴을 선택하고, 상기 선택된 빔 패턴을 지시하는 SSB 인디케이터 정보를 포함하는 SSB 피드백 신호를 기지국(200)으로 전송할 수 있다(S620). 일 실시 예로, 도 7에 도시된 바와 같이, 단말(300)은 SSB#1에 대응하는 빔 패턴을 지시하는 SSB 인디케이터 정보를 기지국(200)으로 전송할 수 있다.
기지국(200)은 단말(300)로부터 수신된 SSB 인디케이터 정보를 기반으로 지능형 반사 평면(100)과 단말(300) 간의 상관 관계를 판단하고, 이를 기반으로 단말(300)이 지능형 반사 평면(100)의 서비스 영역 내에 존재하는지를 확인할 수 있다(S630).
상기 확인 결과, 단말(300)이 지능형 반사 평면(100)의 서비스 영역 내에 존재하지 않는 경우(즉, 단말(300)이 기지국(200)과 LOS 상태인 경우), 기지국(200)은 자신과 단말(300) 간의 최적 빔을 선택하기 위한 CSI-RS 자원들을 할당할 수 있다(S640).
기지국(200)은 단말(300)로부터 수신된 SSB 인디케이터 정보를 기반으로 초기 빔 패턴을 결정할 수 있다(S650). 일 실시 예로, 도 7에 도시된 바와 같이, 기지국(200)은 SSB#1에 대응하는 빔 패턴을 초기 빔 패턴으로 결정할 수 있다.
기지국(200)은 상기 결정된 초기 빔 패턴과 미리 할당된 CSI-RS 자원들을 이용하여 빔 스위핑 동작을 수행할 수 있다(S660). 일 실시 예로, 도 7에 도시된 바와 같이, 기지국(200)은 서로 다른 빔 패턴을 갖는 4개의 CSI-RS 신호들을 순차적으로 전송할 수 있다.
단말(300)은 기지국(200)으로부터 수신된 복수의 빔 패턴들 중 가장 수신 성능이 좋은 빔 패턴을 선택하고, 상기 선택된 빔 패턴을 지시하는 CSI-RS 인디케이터 정보를 포함하는 CSI-RS 피드백 신호를 기지국(200)으로 전송할 수 있다(S670). 일 실시 예로, 도 7에 도시된 바와 같이, 단말(300)은 CSI-RS#2에 대응하는 빔 패턴을 지시하는 CSI-RS 인디케이터 정보를 기지국(200)으로 전송할 수 있다.
기지국(200)은 단말(300)로부터 수신된 CSI-RS 인디케이터 정보를 기반으로 자신과 단말(300) 간의 최적 빔 패턴을 선택할 수 있다(S680). 일 실시 예로, 도 7에 도시된 바와 같이, 기지국(200)은 CSI-RS#2에 대응하는 빔 패턴을 최적의 빔 패턴으로 선택할 수 있다.
도 8은 기지국과 단말이 Non-LOS 상태인 경우, 본 발명에 따른 이동통신 시스템에서의 빔 선택 방법을 설명하는 순서도이다.
도 8을 참조하면, 기지국(200)은 서로 다른 빔 패턴을 갖는 복수의 SSB 신호들을 순차적으로 전송할 수 있다(S805). 일 실시 예로, 도 9a에 도시된 바와 같이, 기지국(200)은 서로 다른 빔 패턴을 갖는 5개의 SSB 신호들을 순차적으로 전송할 수 있다.
지능형 반사 평면(100)은 기지국(200)으로부터 수신된 복수의 SSB 신호들을 반사하여 단말(300)로 전송할 수 있다(S810).
단말(300)은 지능형 반사 평면(100)으로부터 수신된 복수의 빔 패턴들 중 가장 수신 성능이 좋은 빔 패턴을 선택하고, 상기 선택된 빔 패턴을 지시하는 SSB 인디케이터 정보를 포함하는 SSB 피드백 신호를 전송할 수 있다(S815). 일 실시 예로, 도 9a에 도시된 바와 같이, 단말(300)은 SSB#2에 대응하는 빔 패턴을 지시하는 SSB 인디케이터 정보를 전송할 수 있다.
지능형 반사 평면(100)은 단말(300)로부터 수신된 SSB 피드백 신호를 반사하여 기지국(200)으로 전송할 수 있다(S820).
기지국(200)은 지능형 반사 평면(100)을 통해 수신된 SSB 인디케이터 정보를 기반으로 지능형 반사 평면(100)과 단말(300) 간의 상관 관계를 판단하고, 이를 기반으로 단말(300)이 지능형 반사 평면(100)의 서비스 영역 내에 존재하는지를 확인할 수 있다(S825).
상기 확인 결과, 단말(300)이 지능형 반사 평면(100)의 서비스 영역 내에 존재하는 경우(즉, 단말(300)이 기지국(200)과 Non-LOS 상태인 경우), 기지국(200)은 지능형 반사 평면(100)과 단말(300) 간의 최적 빔을 선택하기 위한 IRS-RS 자원들을 할당할 수 있다(S830). 일 실시 예로, 도 9a에 도시된 바와 같이, 기지국(200)은 시간 및 주파수가 서로 다른 5개의 IRS-RS 자원들을 할당할 수 있다.
기지국(200)은 자신과 지능형 반사 평면(100) 간의 고정 빔 패턴을 결정할 수 있다(S835). 이때, 기지국(200)은 자신의 위치 정보와 지능형 반사 평면(100)의 위치 정보를 기반으로 자신과 지능형 반사 평면(100) 간의 최적 빔 패턴을 계산하고, 상기 계산된 최적 빔 패턴을 고정 빔 패턴으로 결정할 수 있다.
기지국(200)은 고정 빔 패턴을 갖는 복수의 IRS-RS 신호들을 지능형 반사 평면(100) 방향으로 순차적으로 전송할 수 있다(S840).
지능형 반사 평면(100)은, 기지국(200)의 제어 명령에 따라, 서로 다른 빔 패턴을 갖는 복수의 IRS-RS 신호들을 단말 방향으로 순차적으로 반사할 수 있다(S845). 일 실시 예로, 도 9b에 도시된 바와 같이, 지능형 반사 평면(200)은 서로 다른 빔 패턴을 갖는 5개의 IRS-RS 신호들을 순차적으로 반사할 수 있다.
단말(300)은 지능형 반사 평면(100)으로부터 수신된 복수의 빔 패턴들 중 가장 수신 성능이 좋은 빔 패턴을 선택하고, 상기 선택된 빔 패턴을 지시하는 IRS-RS 인디케이터 정보를 포함하는 IRS-RS 피드백 신호를 전송할 수 있다(S850). 일 실시 예로, 도 9b에 도시된 바와 같이, 단말(300)은 IRS-RS#1에 대응하는 빔 패턴을 지시하는 IRS-RS 인디케이터 정보를 포함하는 IRS-RS 피드백 신호를 지능형 반사 평면(100)으로 전송할 수 있다.
지능형 반사 평면(100)은 단말(300)로부터 수신된 IRS-RS 피드백 신호를 반사하여 기지국(200)으로 전송할 수 있다(S855).
기지국(200)은 단말(300)로부터 수신된 IRS-RS 인디케이터 정보를 기반으로 지능형 반사 평면(100)과 단말(300) 간의 최적 빔 패턴을 선택할 수 있다(S860). 일 실시 예로, 도 9b에 도시된 바와 같이, 기지국(200)은 IRS-RS#1에 대응하는 빔 패턴을 지능형 반사 평면(100)과 단말(300) 간의 최적 빔 패턴으로 선택할 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기지국에서의 빔 선택 장치의 구성 블록도이다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 기지국에서의 빔 선택 장치(400)는 자원 할당부(410), 빔 스위핑부(420), 피드백정보 획득부(430), 상관관계 판단부(440), IRS 제어부(450) 및 빔 선택부(460)를 포함할 수 있다. 도 10에 도시된 구성요소들은 빔 선택 장치를 구현하는데 있어서 필수적인 것은 아니어서, 본 명세서 상에서 설명되는 빔 선택 장치는 위에 열거된 구성요소들 보다 많거나 또는 적은 구성요소들을 가질 수 있다.
자원 할당부(410)는 빔 초기화 단계에 사용할 무선 자원들을 할당하는 기능을 수행할 수 있다. 일 예로, 자원 할당부(410)는, 빔 초기화 시, 기지국(200)에서의 빔 스위핑에 사용할 SSB 자원들을 할당할 수 있다.
자원 할당부(410)는 빔 정교화 단계에 사용할 무선 자원들을 할당하는 기능을 수행할 수 있다. 일 예로, 자원 할당부(410)는, 빔 정교화 시, 기지국(200)에서의 빔 스위핑에 사용할 CSI-RS 자원들과, 지능형 반사 평면(100)에서의 빔 스위핑에 사용할 IRS-RS 자원들을 할당할 수 있다.
빔 스위핑부(420)는, 빔 초기화 시, 미리 할당된 SSB 자원들을 이용하여 빔 스위핑 동작을 수행하는 기능을 수행할 수 있다. 일 예로, 빔 스위핑부(420)는 각 SSB 자원마다 서로 다른 빔 패턴을 매칭하고, 상기 매칭된 빔 패턴을 갖는 복수의 SSB 신호들을 순차적으로 전송할 수 있다.
빔 스위핑부(420)는, 빔 정교화 시, 미리 할당된 CSI-RS 자원들을 이용하여 빔 스위핑 동작을 수행하는 기능을 수행할 수 있다. 즉, 빔 스위핑부(420)는, 단말(300)이 지능형 반사 평면(100)의 서비스 영역 내에 존재하지 않는 경우, 서로 다른 빔 패턴을 갖는 복수의 CSI-RS 신호들을 이용하여 빔 스위핑 동작을 수행할 수 있다.
빔 스위핑부(420)는, 빔 정교화 시, 미리 할당된 IRS-RS 자원들을 이용하여 빔 스위핑 동작을 수행하는 기능을 수행할 수 있다. 즉, 빔 스위핑부(420)는, 단말(300)이 지능형 반사 평면(100)의 서비스 영역 내에 존재하는 경우, 서로 다른 빔 패턴을 갖는 복수의 IRS-RS 신호들을 이용하여 빔 스위핑 동작을 수행할 수 있다.
피드백정보 획득부(430)는 단말(300)로부터 수신된 피드백 신호에 포함된 피드백 정보를 획득하는 기능을 수행한다, 여기서, 상기 피드백 정보는, 기지국(200)으로부터 수신된 복수의 빔 패턴들 중 가장 수신 성능이 좋은 빔 패턴을 지시하는 SSB 인디케이터 정보, CSI-RS 인디케이터 정보 및 IRS-RS 인디케이터 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상관관계 판단부(440)는 단말(300)로부터 수신된 SSB 인디케이터 정보를 기반으로 지능형 반사 평면(100)과 단말(300) 간의 상관 관계를 판단하는 기능을 수행할 수 있다.
즉, 상관관계 판단부(440)는 SSB 인디케이터 정보에 대응하는 빔 패턴을 식별하고, 상기 식별된 빔 패턴의 방사 각도를 검출할 수 있다. 상관관계 판단부(440)는 상기 검출된 방사 각도 내에 지능형 반사 평면(100)이 존재하는지 여부를 확인하고, 상기 확인 결과에 기초하여 지능형 반사 평면(100)과 단말(300) 간의 상관 관계를 판단할 수 있다. 상관관계 판단부(440)는 지능형 반사 평면(100)과 단말(300) 간의 상관 관계에 기초하여 단말(300)이 지능형 반사 평면(100)의 서비스 영역 내에 존재하는지를 확인할 수 있다.
IRS 제어부(450)는, 빔 정교화 시, 지능형 반사 평면(100)에서의 빔 스위핑 동작을 위해 상기 지능형 반사 평면(100)의 단위 셀들을 제어하는 기능을 수행할 수 있다. 한편, 본 발명의 실시 형태에 따라, IRS 제어부(450)는 생략 가능하도록 구성될 수 있다. 이 경우, 해당 동작은 빔 스위핑부(420)에 의해 수행될 수 있다.
빔 선택부(460)는, 빔 초기화 시, 단말(300)로부터 수신된 SSB 인디케이터 정보를 기반으로 기지국(200)과 단말(300) 간의 초기 빔을 선택하는 기능을 수행할 수 있다.
빔 선택부(460)는, 단말(300)이 지능형 반사 평면(100)의 서비스 영역 내에 존재하지 않는 경우, 상기 단말(300)로부터 수신된 CSI-RS 인디케이터 정보 이용하여 기지국(200)과 단말(300) 간의 최적 빔을 선택하는 기능을 수행할 수 있다.
빔 선택부(460)는, 단말(300)이 지능형 반사 평면(100)의 서비스 영역 내에 존재하는 경우, 기지국(200)과 지능형 반사 평면(200) 간의 고정 빔 패턴을 결정하고, 상기 지능형 반사 평면(200)과 단말(300) 간의 최적 빔을 선택하는 기능을 수행할 수 있다. 이때, 빔 선택부(460)는 기지국(200) 및 지능형 반사 평면(100)의 위치 정보를 기반으로 기지국(200)과 지능형 반사 평면(100) 간의 고정 빔 패턴을 결정할 수 있다. 또한, 빔 선택부(460)는 단말(300)로부터 수신된 IRS-RS 인디케이터 정보를 기반으로 지능형 반사 평면(100)과 단말(300) 간의 최적 빔 패턴을 선택할 수 있다.
이상 상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 기지국에서의 빔 선택 장치는 단말로부터 수신된 피드백 정보와 지능형 반사 평면의 위치 정보를 기반으로 상기 단말이 지능형 반사 평면의 서비스 영역 내에 존재하는지를 판별하고, 상기 단말이 지능형 반사 평면의 서비스 영역 내에 존재하는 경우, 지능형 반사 평면에서의 빔 스위핑을 위한 참조 신호를 할당하여 지능형 반사 평면과 단말 간의 최적 빔을 선택할 수 있다.
전술한 본 발명은, 프로그램이 기록된 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체는, 컴퓨터로 실행 가능한 프로그램을 계속 저장하거나, 실행 또는 다운로드를 위해 임시 저장하는 것일 수도 있다. 또한, 매체는 단일 또는 수개 하드웨어가 결합된 형태의 다양한 기록수단 또는 저장수단일 수 있는데, 어떤 컴퓨터 시스템에 직접 접속되는 매체에 한정되지 않고, 네트워크 상에 분산 존재하는 것일 수도 있다. 매체의 예시로는, 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM 및 DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical medium), 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등을 포함하여 프로그램 명령어가 저장되도록 구성된 것이 있을 수 있다. 또한, 다른 매체의 예시로, 애플리케이션을 유통하는 앱 스토어나 기타 다양한 소프트웨어를 공급 내지 유통하는 사이트, 서버 등에서 관리하는 기록매체 내지 저장매체도 들 수 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.
100: 지능형 반사 평면 200: 기지국
300: 단말 400: 빔 선택 장치
410: 자원 할당부 420: 빔 스위핑부
430: 피드백정보 획득부 440: 상관관계 판단부
450: IRS 제어부 460: 빔 선택부

Claims (12)

  1. 기지국에서의 빔 선택 방법에 있어서,
    상기 기지국의 빔 스위핑 동작에 대응하는 제1 피드백 정보를 단말로부터 수신하는 단계;
    상기 단말로부터 수신된 제1 피드백 정보를 기반으로 상기 단말이 지능형 반사 평면의 서비스 영역 내에 존재하는지를 판단하는 단계;
    상기 단말이 상기 지능형 반사 평면의 서비스 영역 내에 존재하는 경우, 상기 지능형 반사 평면에서의 빔 스위핑 동작을 위한 무선 자원들을 할당하는 단계; 및
    상기 할당된 무선 자원들을 이용하여 상기 지능형 반사 평면과 상기 단말 간의 최적 빔을 선택하는 단계를 포함하는 기지국에서의 빔 선택 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 피드백 정보는, 상기 단말이 상기 기지국으로부터 수신된 복수의 빔 패턴들 중 가장 수신 성능이 좋은 빔 패턴을 지시하는 SSB(Synchronization Signal Block) 인디케이터 정보임을 특징으로 하는 기지국에서의 빔 선택 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 판단 단계는,
    상기 SSB 인디케이터 정보에 대응하는 빔 패턴을 식별하고, 상기 식별된 빔 패턴의 방사 각도를 검출하는 단계; 및
    상기 지능형 반사 평면의 위치 정보를 기반으로 상기 검출된 방사 각도 내에 상기 지능형 반사 평면이 존재하는지 여부를 확인하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기지국에서의 빔 선택 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 기지국과 상기 지능형 반사 평면 간의 고정 빔 패턴을 결정하는 단계를 더 포함하는 기지국에서의 빔 선택 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 결정 단계는,
    상기 SSB 인디케이터 정보에 대응하는 빔 패턴을 상기 고정 빔 패턴으로 결정하는 것을 특징으로 하는 기지국에서의 빔 선택 방법.
  6. 제4항에 있어서, 상기 결정 단계는,
    상기 기지국 및 지능형 반사 평면의 위치 정보를 기반으로 상기 기지국과 지능형 반사 평면 간의 최적 빔 패턴을 계산하고, 상기 계산된 최적 빔 패턴을 상기 고정 빔 패턴으로 결정하는 것을 특징으로 하는 기지국에서의 빔 선택 방법.
  7. 제4항에 있어서, 상기 선택 단계는,
    상기 결정된 고정 빔 패턴과 상기 할당된 무선 자원들을 이용하여 상기 지능형 반사 평면에서의 빔 스위핑 동작을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기지국에서의 빔 선택 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 선택 단계는,
    상기 지능형 반사 평면에서의 빔 스위핑 동작에 대응하는 제2 피드백 정보를 상기 단말로부터 수신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기지국에서의 빔 선택 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제2 피드백 정보는, 상기 단말이 상기 지능형 반사 평면으로부터 수신된 복수의 빔 패턴들 중 가장 수신 성능이 좋은 빔 패턴을 지시하는 IRS-RS(Intelligent Reflect Surface-Reference Signal) 인디케이터 정보임을 특징으로 하는 기지국에서의 빔 선택 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 단말이 상기 지능형 반사 평면의 서비스 영역 내에 존재하지 않는 경우, 상기 기지국과 상기 단말 간의 최적 빔을 선택하기 위한 무선 자원들을 할당하는 단계를 더 포함하는 기지국에서의 빔 선택 방법.
  11. 청구항 제1항 내지 제10항 중 어느 하나의 항에 따른 방법이 컴퓨터 상에서 실행되도록 컴퓨터 판독 가능한 기록매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.
  12. 기지국에서의 빔 선택 장치에 있어서,
    상기 기지국의 빔 스위핑 동작에 대응하는 피드백 정보를 단말로부터 획득하는 피드백정보 획득부;
    상기 단말로부터 획득된 피드백 정보를 기반으로 상기 단말이 지능형 반사 평면의 서비스 영역 내에 존재하는지를 판단하는 상관관계 판단부;
    상기 단말이 상기 지능형 반사 평면의 서비스 영역 내에 존재하는 경우, 상기 지능형 반사 평면에서의 빔 스위핑 동작을 위한 무선 자원들을 할당하는 자원 할당부; 및
    상기 할당된 무선 자원들을 이용하여 상기 지능형 반사 평면과 상기 단말 간의 최적 빔을 선택하는 빔 선택부를 포함하는 기지국에서의 빔 선택 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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