KR20240083065A - 성능 향상을 위한 안테나 구조에 따른 통신 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

성능 향상을 위한 안테나 구조에 따른 송수신 방법 및 장치가 개시된다. 단말의 방법은, 상기 단말의 안테나 구조 정보 및 안테나 기능 정보가 포함된 안테나 설정 정보(Antenna Configuration information, ACI)를 생성하는 단계, 기지국의 제1 위치정보를 요청하는 위치 정보 요청 메시지를 포함하는 상기 안테나 설정 정보를 상기 기지국으로 전송하는 단계, 상기 기지국의 상기 제1 위치정보를 상기 기지국으로부터 수신하는 단계, 상기 단말의 제2 위치정보와 상기 기지국의 상기 제1 위치정보를 기반으로 안테나 조준 (boresight) 방향의 각도를 계산하는 단계, 및 상기 안테나 조준 방향의 각도를 기반으로 패널 회전(rotation) 동작을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

성능 향상을 위한 안테나 구조에 따른 통신 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR COMMUNICATION BASED ON ANTENNA STRUCTURE FOR IMPROVING PERFORMANCE}

본 개시는 통신 시스템의 성능 향상을 위한 안테나 관련 기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, UAV(Unmanned Aerial Vehicle) 통신 시스템에서 통신 품질을 올리기 위한 안테나 구조 및 안테나 기능에 따른 송수신 기술에 관한 것이다.

무인 항공기(UAV: Unmanned Aerial Vehicle)는 지상 기지국 또는 단말보다 높은 고도에서 비행할 수 있으며, 다양한 기능을 수행할 수 있다. UAV는 차세대 이동통신 시스템에서 논의되는 단말 및/또는 기지국의 형태일 수 있다. 따라서, UAV의 특성상 UAV와 기지국들 사이의 연결은 가시선(Line of Sight, LOS)에 의해 연결될 가능성이 높을 수 있다. 또한, UAV의 특성상 UAV와 기지국들의 연결들 간 경로 손실 차이는 크지 않을 수 있다. 따라서, UAV의 특성상 UAV와 기지국들 사이의 연결은 간섭이 커질 수 있다. 간섭을 피하기 위해서, UAV는 별도의 통신 장치 및 주파수를 통해 통신할 수 있다. 다만, UAV가 별도의 통신 장치 및 주파수를 통해 통신하는 경우, 자원적 한계 등에 따른 성능적 한계가 있을 수 있다. UAV가 처리해야 할 트래픽 량이 늘어남으로써, 더 높은 데이터 효율(data rate), 낮은 지연율(latency)을 만족시키기 위해서 지상 네트워크의 기지국을 통해 단말을 지원하는 기술이 논의될 수 있다.

5G 지상 네트워크는 대규모 MIMO(Massive MIMO: Massive Multi-Input Multi-Output) 시스템을 기반으로 기지국의 다중 안테나를 통해 3차원 빔포밍(beamforming) 기술을 사용할 수 있다. 5G 지상 네트워크는 안테나 배열 크기에 따라 더욱 높은 빔 이득을 가질 수 있다. 또한, 단말은 안테나 배열을 통해 빔 형성 기술을 사용할 수 있다. 단말은 빔 형성 기술을 기반으로 기지국과 단말 사이의 최적의 빔 쌍(pair)을 통해 통신함으로써, 높은 시스템 성능 향상을 얻을 수 있다.

지상 네트워크의 기지국들은 UAV를 지원할 수 있다. 지상 기지국들은 안테나가 지면 방향을 바라보고 있어, 기지국 측면의 안테나 이득 및 빔 이득을 기대하기 어렵다는 문제점이 있을 수 있다. 따라서, UAV 통신 시스템의 성능 향상을 위해서는 UAV 측면의 성능 향상을 위한 기술 및/또는 동작이 필요할 수 있다. 또한, UAV 통신 시스템의 성능 향상을 위해서는 지상 네트워크를 활용할 수 있다. UAV 통신 시스템의 성능 향상을 위해서는 시스템 성능을 저하시키지 않는다는 측면에서 UAV의 안테나 구조 및 안테나의 기능적 동작을 연구할 수 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 개시의 목적은 통신 시스템의 성능 향상을 위한 안테나 구조에 따른 송수신 방법 및 장치를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 개시의 실시예들에 따른 단말의 방법은, 상기 단말의 안테나 구조 정보 및 안테나 기능 정보가 포함된 안테나 설정 정보(Antenna Configuration information, ACI)를 생성하는 단계, 기지국의 제1 위치정보를 요청하는 위치 정보 요청 메시지를 포함하는 상기 안테나 설정 정보를 상기 기지국으로 전송하는 단계, 상기 기지국의 상기 제1 위치정보를 상기 기지국으로부터 수신하는 단계, 상기 단말의 제2 위치정보와 상기 기지국의 상기 제1 위치정보를 기반으로 안테나 조준 (boresight) 방향의 각도를 계산하는 단계, 및 상기 안테나 조준 방향의 각도를 기반으로 패널 회전(rotation) 동작을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.

본 개시에 의하면, UAV(Unmanned Aerial Vehicle) 통신은 UAV의 비행 고도, 속도 및 용도에 따라서 필요 성능, 구조적 한계 등이 달라질 수 있다. 따라서, 각각의 UAV는 다양한 크기, 모양을 가질 수 있다. 또한, 각각의 UAV는 안테나의 다양한 구조 및/또는 크기를 가질 수 있다. 각각의 UAV는 UAV 통신의 심한 간섭, 경로 손실에 따른 수신 신호 세기 약화 문제 해결을 위한 새로운 동작들이 추가될 수 있기 때문에, 각 UAV는 서로 다른 동작을 하며, 기지국과 통신한다. 본 발명의 구성에 따르면, 서로 다른 UAV 고유의 안테나 구조, 기능적 동작은 안테나 설정 시스템으로 정의할 수 있다. 단말은 안테나 설정 정보(Antenna Configuration information, ACI)를 통해 기지국에게 필요한 정보 및/또는 동작을 요청할 수 있다. 이를 통해 UAV는 자신의 안테나 시스템을 활용하여 성능을 향상시킬 수 있고, 추후에 새로운 동작이 추가되거나 새로운 안테나 구조가 개발되더라도 대처할 수 있다. 이러한 새로운 구조 및 동작의 일 실시예로, 컨포멀 배열(conformal array)과 패널 회전(panel rotation)의 동작은 단말에 대한 간섭을 완화시킬 수 있고 단말의 수신 신호 세기를 증가시킬 수 있다.

도 1은 통신 시스템의 일 실시예를 도시한 개념도이다.
도 2는 통신 시스템을 구성하는 통신 노드의 일 실시예를 도시한 블록도이다.
도 3은 조준 방향(boresight) 계산 방법을 설명하기 위한 개념도이다.
도 4는 조준 방향을 계산하기 위한 실시예를 도시한 흐름도이다.
도 5는 스위핑(Sweeping)에 대한 동작을 설명하기 위한 개념도이다.
도 6은 패널 회전(panel rotation) 동작을 위한 제1 실시예를 도시한 흐름도이다.
도 7은 패널 회전 동작을 위한 제2 실시예를 도시한 흐름도이다.
도 8은 조준 방향 결정 방법을 설명하기 위한 제1 실시예를 도시한 개념도이다.
도 9는 조준 방향 결정 방법을 설명하기 위한 제2 실시예를 도시한 개념도이다.
도 10은 빔-조준 방향의 미세 조정 과정을 설명하기 위한 개념도이다.
도 11은 컨포멀 배열(conformal array)을 설명하기 위한 제1 실시예를 도시한 개념도이다.
도 12는 컨포멀 배열을 설명하기 위한 제2 실시예를 도시한 개념도이다.
도 13은 컨포멀 배열을 설명하기 위한 제3 실시예를 도시한 개념도이다.
도 14는 서브배열(subarray) 활성화를 설명하기 위한 제1 실시예를 도시한 개념도이다.
도 15는 서브배열 활성화를 설명하기 위한 제2 실시예를 도시한 개념도이다.
도 16은 안테나 선택(antenna selection) 동작을 설명하기 위한 실시예를 도시한 흐름도이다.

본 개시는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 개시를 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 개시의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 개시의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. “및/또는” 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

본 개시의 실시예들에서, “A 및 B 중에서 적어도 하나”는 “A 또는 B 중에서 적어도 하나” 또는 “A 및 B 중 하나 이상의 조합들 중에서 적어도 하나”를 의미할 수 있다. 또한, 본 개시의 실시예들에서, “A 및 B 중에서 하나 이상”은 “A 또는 B 중에서 하나 이상” 또는 “A 및 B 중 하나 이상의 조합들 중에서 하나 이상”을 의미할 수 있다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 개시에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 개시를 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 개시에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 개시에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

본 개시에 따른 실시예들이 적용되는 통신 시스템(communication system) 또는 메모리 시스템(memory system)이 설명될 것이다. 본 개시에 따른 실시예들이 적용되는 통신 시스템 또는 메모리 시스템은 아래 설명된 내용에 한정되지 않으며, 본 개시에 따른 실시예들은 다양한 통신 시스템에 적용될 수 있다. 여기서, 통신 시스템은 통신 네트워크(network)와 동일한 의미로 사용될 수 있다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 개시의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 개시를 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.

도 1은 통신 시스템의 일 실시예를 도시한 개념도이다.

도 1을 참조하면, 통신 시스템(100)은 복수의 통신 노드들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2, 130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6)을 포함할 수 있다. 여기서, 통신 시스템은 "통신 네트워크"로 지칭될 수 있다. 복수의 통신 노드들 각각은 적어도 하나의 통신 프로토콜을 지원할 수 있다. 예를 들어, 복수의 통신 노드들 각각은 CDMA(code division multiple access) 기반의 통신 프로토콜, WCDMA(wideband CDMA) 기반의 통신 프로토콜, TDMA(time division multiple access) 기반의 통신 프로토콜, FDMA(frequency division multiple access) 기반의 통신 프로토콜, OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 기반의 통신 프로토콜, OFDMA(orthogonal frequency division multiple access) 기반의 통신 프로토콜, SC(single carrier)-FDMA 기반의 통신 프로토콜, NOMA(non-orthogonal multiple access) 기반의 통신 프로토콜, SDMA(space division multiple access) 기반의 통신 프로토콜 등을 지원할 수 있다. 복수의 통신 노드들 각각은 다음과 같은 구조를 가질 수 있다.

도 2는 통신 시스템을 구성하는 통신 노드의 일 실시예를 도시한 블록도이다.

도 2를 참조하면, 통신 노드(200)는 적어도 하나의 프로세서(210), 메모리(220) 및 네트워크와 연결되어 통신을 수행하는 송수신 장치(230)를 포함할 수 있다. 또한, 통신 노드(200)는 입력 인터페이스 장치(240), 출력 인터페이스 장치(250), 저장 장치(260) 등을 더 포함할 수 있다. 통신 노드(200)에 포함된 각각의 구성 요소들은 버스(bus)(270)에 의해 연결되어 서로 통신을 수행할 수 있다. 다만, 통신 노드(200)에 포함된 각각의 구성요소들은 공통 버스(270)가 아니라, 프로세서(210)를 중심으로 개별 인터페이스 또는 개별 버스를 통하여 연결될 수도 있다. 예를 들어, 프로세서(210)는 메모리(220), 송수신 장치(230), 입력 인터페이스 장치(240), 출력 인터페이스 장치(250) 및 저장 장치(260) 중에서 적어도 하나와 전용 인터페이스를 통하여 연결될 수도 있다.

프로세서(210)는 메모리(220) 및 저장 장치(260) 중에서 적어도 하나에 저장된 프로그램 명령(program command)을 실행할 수 있다. 프로세서(210)는 중앙 처리 장치(central processing unit, CPU), 그래픽 처리 장치(graphics processing unit, GPU), 또는 본 발명의 실시예들에 따른 방법들이 수행되는 전용의 프로세서를 의미할 수 있다. 메모리(220) 및 저장 장치(260) 각각은 휘발성 저장 매체 및 비휘발성 저장 매체 중에서 적어도 하나로 구성될 수 있다. 예를 들어, 메모리(220)는 읽기 전용 메모리(read only memory, ROM) 및 랜덤 액세스 메모리(random access memory, RAM) 중에서 적어도 하나로 구성될 수 있다.

다시 도 1을 참조하면, 통신 시스템(100)은 복수의 기지국들(base stations)(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2), 복수의 단말들(terminal)(130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6)을 포함할 수 있다. 제1 기지국(110-1), 제2 기지국(110-2) 및 제3 기지국(110-3) 각각은 매크로 셀(macro cell)을 형성할 수 있다. 제4 기지국(120-1) 및 제5 기지국(120-2) 각각은 스몰 셀(small cell)을 형성할 수 있다. 제1 기지국(110-1)의 커버리지(coverage) 내에 제4 기지국(120-1), 제3 단말(130-3) 및 제4 단말(130-4)이 속할 수 있다. 제2 기지국(110-2)의 커버리지 내에 제2 단말(130-2), 제4 단말(130-4) 및 제5 단말(130-5)이 속할 수 있다. 제3 기지국(110-3)의 커버리지 내에 제5 기지국(120-2), 제4 단말(130-4), 제5 단말(130-5) 및 제6 단말(130-6)이 속할 수 있다. 제4 기지국(120-1)의 커버리지 내에 제1 단말(130-1)이 속할 수 있다. 제5 기지국(120-2)의 커버리지 내에 제6 단말(130-6)이 속할 수 있다.

여기서, 복수의 기지국들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) 각각은 노드B(NodeB), 고도화 노드B(evolved NodeB), BTS(base transceiver station), 무선 기지국(radio base station), 무선 트랜시버(radio transceiver), 액세스 포인트(access point), 액세스 노드(node), 노변 장치(road side unit; RSU), DU(digital unit), CDU(cloud digital unit), RRH(radio remote head), RU(radio unit), TP(transmission point), TRP(transmission and reception point), 중계 노드(relay node) 등으로 지칭될 수 있다. 복수의 단말들(130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6) 각각은 접근 단말(access terminal), 이동 단말(mobile terminal), 스테이션(station), 가입자 스테이션(subscriber station), 이동 스테이션(mobile station), 휴대 가입자 스테이션(portable subscriber station), UE(user equipment), 노드(node), 다바이스(device) 등으로 지칭될 수 있다.

복수의 통신 노드들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2, 130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6) 각각은 셀룰러(cellular) 통신(예를 들어, 3GPP(3rd generation partnership project) 표준에서 규정된 LTE(long term evolution), LTE-A(advanced) 등)을 지원할 수 있다. 복수의 기지국들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) 각각은 서로 다른 주파수 대역에서 동작할 수 있고, 또는 동일한 주파수 대역에서 동작할 수 있다. 복수의 기지국들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) 각각은 아이디얼 백홀(ideal backhaul) 또는 논(non)-아이디얼 백홀을 통해 서로 연결될 수 있고, 아이디얼 백홀 또는 논-아이디얼 백홀을 통해 서로 정보를 교환할 수 있다. 복수의 기지국들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) 각각은 아이디얼 백홀 또는 논-아이디얼 백홀을 통해 코어(core) 네트워크(미도시)와 연결될 수 있다. 복수의 기지국들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) 각각은 코어 네트워크로부터 수신한 신호를 해당 단말(130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6)에 전송할 수 있고, 해당 단말(130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6)로부터 수신한 신호를 코어 네트워크에 전송할 수 있다.

복수의 기지국들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) 각각은 OFDMA 기반의 다운링크(downlink, DL) 전송을 지원할 수 있고, SC-FDMA 기반의 업링크(uplink, UL) 전송을 지원할 수 있다. 또한, 복수의 기지국들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) 각각은 MIMO(multiple input multiple output) 전송(예를 들어, SU(single user)-MIMO, MU(multi user)-MIMO, 대규모(massive) MIMO 등), CoMP(coordinated multipoint) 전송, 캐리어 애그리게이션(carrier aggregation) 전송, 비면허 대역(unlicensed band)에서 전송, 단말 간 직접(device to device, D2D) 통신(또는, ProSe(proximity services) 등을 지원할 수 있다. 여기서, 복수의 단말들(130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6) 각각은 기지국(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2)과 대응하는 동작, 기지국(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2)에 의해 지원되는 동작을 수행할 수 있다.

예를 들어, 제2 기지국(110-2)은 SU-MIMO 방식을 기반으로 신호를 제4 단말(130-4)에 전송할 수 있고, 제4 단말(130-4)은 SU-MIMO 방식에 의해 제2 기지국(110-2)으로부터 신호를 수신할 수 있다. 또는, 제2 기지국(110-2)은 MU-MIMO 방식을 기반으로 신호를 제4 단말(130-4) 및 제5 단말(130-5)에 전송할 수 있고, 제4 단말(130-4) 및 제5 단말(130-5) 각각은 MU-MIMO 방식에 의해 제2 기지국(110-2)으로부터 신호를 수신할 수 있다. 제1 기지국(110-1), 제2 기지국(110-2) 및 제3 기지국(110-3) 각각은 CoMP 방식을 기반으로 신호를 제4 단말(130-4)에 전송할 수 있고, 제4 단말(130-4)은 CoMP 방식에 의해 제1 기지국(110-1), 제2 기지국(110-2) 및 제3 기지국(110-3)으로부터 신호를 수신할 수 있다. 복수의 기지국들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) 각각은 자신의 커버리지 내에 속한 단말(130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6)과 CA 방식을 기반으로 신호를 송수신할 수 있다. 제1 기지국(110-1), 제2 기지국(110-2) 및 제3 기지국(110-3) 각각은 제4 단말(130-4)과 제5 단말(130-5) 간의 D2D 통신을 코디네이션(coordination)할 수 있고, 제4 단말(130-4) 및 제5 단말(130-5) 각각은 제2 기지국(110-2) 및 제3 기지국(110-3) 각각의 코디네이션에 의해 D2D 통신을 수행할 수 있다.

한편, 복수의 기지국들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2)은 지상에 고정되어 있을 수 있다. 이에 따라, 복수의 기지국들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2)은 고정된 지역에 한정하여 통신 서비스를 제공할 수 있다. 이와 같은 복수의 기지국들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2)이 가지는 한계를 극복하기 위하여 복수의 기지국들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2)을 드론 등과 같은 공중 이동체에 탐재할 수 있도록 설계할 수 있다. 이처럼 공중 이동체에 탐재되는 복수의 기지국들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2)은 플라잉 기지국이라고 부를 수 있다.

이와 같은 플라잉 기지국을 탐재한 공중 이동체는 빠른 투입이 가능할 수 있고, 넓은 통신 커버리지를 제공할 수 있어 재난 및 긴급 상황 그리고 트래픽 밀집 지역의 이동 통신 사용자에게 임시 커버리지를 제공하는 등의 시나리오에서 응용이 가능할 수 있다. 이러한 플라잉 기지국을 탑재한 공중 이동체는 보통 100m 내외의 낮은 고도에 투입되기 때문에 이동 통신망과의 연결을 위한 백홀 링크가 필요할 수 있다. 이를 위하여 위성 통신 또는 공중 이동체 간의 IAB 기반의 릴레이가 백홀 링크로 활용될 수 있다. 하지만, 플라잉 기지국을 탑재한 공중 이동체가 재난 구조 상황에서 저지연 대용량의 원격 진료를 지원하기 위해서는 전용 백홀 링크가 필요할 수 있다. 이와 같은 대용량 데이터 전송을 위해 넓은 대역폭을 확보할 수 있는 밀리미터파 대역이 무선 백홀 링크를 위해 활용되는 추세일 수 있다. 하지만, 밀리미터파 대역은 거리에 비례한 높은 경로 손실이 발생할 수 있고, 대기 감쇄 등의 전파 환경에 민감한 특성을 가지고 있을 수 있다. 따라서, 이를 극복할 수 있고, 호버링하는 공중 이동체의 특성을 고려하여 장거리의 고속 백홀 링크를 제공하기 위해서 효율적인 빔 형성 및 빔 운용 기술이 필요할 수 있다.

한편, UAV(Unmanned Aerial Vehicle)는 기존 지상 네트워크의 단말과 달리 소형, 중형 및/또는 대형 등의 다양한 크기를 가질 수 있다. UAV는 용도 및 용도에 따른 운용 환경이 매우 다양할 수 있다. UAV는 다양한 용도 중 하나로 공중에서 일종의 플랫폼 역할을 할 수 있다. UAV가 공중에서 일종의 플랫폼 역할을 하는 것을 HAPS(High altitude platform station)라고 지칭할 수 있다. HAPS는 UAV가 높은 고도에서 체공하는 방식으로 운용될 수 있다.

또한, UAV는 항공교통 수단의 용도로 사용될 수 있다. UAV를 활용한 항공교통 수단은 UAM(urban air mobility)이라고 지칭할 수 있다. UAM은 사람을 수송할 수 있을 정도의 크기를 가질 수 있다. UAM의 운용 고도 및 속도는 도시 환경에 따라 달라질 수 있다.

높은 고도에서 운용되는 UAV는 지상 기지국을 통해 데이터 서비스를 지원받는 경우, 통신 성능이 떨어질 수 있다. UAV가 지상 기지국을 통해 서비스를 지원받는 경우, 지상 기지국의 높은 밀도로 인해 UAV가 받는 간섭 신호의 세기가 커져 통신 성능이 떨어질 수 있다. 또한, 지상 기지국과 UAV 사이의 높은 가시확률로 인해서 UAV가 받는 간섭 신호의 세기가 커져 UAV의 통신 성능이 떨어질 수 있다. 따라서, 간섭 완화와 수신 신호 세기 증가를 위해서 UAV는 별도의 장치 및/또는 동작이 필요할 수 있다.

본 개시는 간섭 완화와 수신 신호 세기 증가를 위한 장치, 시스템, 기능 및 통신 방법을 제시할 수 있다. 또한, 본 개시는 UAV 통신 시스템의 성능 향상을 위해 안테나의 구조를 활용하는 방법을 제시할 수 있다. 또한, 본 개시는 안테나의 구조를 활용하기 위한 기능적 동작을 추가적으로 제시할 수 있다.

다음은 간섭 완화와 수신 신호 세기 증가를 위한 통신 방법을 기술할 수 있다.

UAV는 용도에 따라 다양한 특징과 운용 환경을 가질 수 있다. UAV의 특징과 환경은 통신 성능에 큰 영향을 미칠 수 있다. 따라서, 기지국은 UAV의 특징과 환경은 고려하여 통신을 지원해야 한다. 본 개시는 기지국이 UAV를 지원하기 위한 통신 방법을 제안할 수 있다. 본 개시는 UAV를 지원하기 위한 통신 방법으로 단말의 안테나 시스템 (Antenna system) 및/또는 안테나 설정 정보 (Antenna Configuration information)를 제안할 수 있다. UAV는 단말이라고 지칭될 수 있다.

각각 단말은 고유의 안테나 시스템을 가질 수 있다. 단말의 안테나 시스템(antenna system)은 안테나의 구조, 안테나의 기능 및/또는 안테나의 동작을 포함할 수 있다. UAV들은 각각의 안테나 시스템을 가질 수 있다. 안테나 시스템은 기존의 지상 네트워크 단말 및/또는 기지국들의 시스템과 다른 부분이 있을 수 있다. 다시 말해서, 안테나 시스템은 기존의 지상 네트워크 단말 및/또는 기지국들의 시스템과 다른 부분에 대한 정의가 필요할 수 있다. 기존의 시스템과 다른 부분은 새로운 시그널링 방법 또는 시스템 운용 방법 등을 의미할 수 있다. 다시 말해서, 안테나 시스템에서 지상의 시스템과 다른 부분은 안테나 시스템 특화 시그널링을 의미할 수 있다. 각각 UAV는 고유의 안테나 시스템을 활용하기 위해서 새로운 시그널링 및/또는 시스템 운용 방법을 설정할 수 있다. 또한, 안테나 시스템과 지상의 시스템과 다른 부분은 안테나 시스템을 활용한 송수신 방법을 의미할 수 있다. 따라서, 안테나 시스템은 기존의 시스템과 다른 부분에 대한 정의를 통해 안테나 시스템의 구조와 기능에 맞추어 동작할 수 있다.

안테나 시스템의 구조와 기능에 대한 설명은 다음과 같을 수 있다.

UAV의 안테나는 UAV 통신 시스템의 성능 향상을 위해서 기존과 다른 안테나 구조와 기능을 가질 수 있다. 다시 말해서, UAV의 안테나는 기존 지상 네트워크의 단말 및/또는 기지국의 안테나와 구조 및 기능이 다를 수 있다.

안테나 구조는 기본적인 ULA(Uniform linear array), UPA(Uniform planar antenna), 안테나 배열의 형태, 안테나 배열의 행, 안테나 배열의 열, 극성(polarization)에 따른 배열 요소의 개수 및/또는 안테나 배열의 크기 등을 포함할 수 있다. 안테나 배열의 형태는 여러가지 형태의 등각 배열(conformal array)을 포함할 수 있다.

안테나의 기능은 전방향 안테나, 지향성 안테나 등의 안테나 방사 패턴을 포함할 수 있다. 안테나의 기능은 포트 숫자 등을 포함할 수 있다. 안테나의 기능은 이외의 성능 향상을 위해 안테나의 새로운 기능적 동작 등을 포함할 수 있다.

한편, 기지국과 UAV는 안테나 구조에 따른 기능적 동작을 수행하기 위해 안테나 구조와 수행하고자 하는 동작에 대한 정보를 교환할 수 있다. 다시 말해서, 송신단과 수신단은 안테나 구조에 따른 기능적 동작을 수행하기 위해 안테나 구조와 수행하고자 하는 동작에 대한 정보를 교환할 수 있다.

UAV는 환경 및/또는 용도에 따라 비행 고도, 비행 속도, 필요 성능 또는 제한 조건 등이 달라질 수 있다. 안테나 시스템은 UAV의 고도, 속도, 성능 및 조건에 따라 달라질 수 있다.

단말과 기지국은 사전에 정의된 송수신 방법에 따라 통신 및/또는 동작할 수 있다. 본 개시는 UAV 통신 시스템의 성능 향상을 위해 새로운 안테나 구조 및/또는 동작이 제안될 수 있다.

새로운 안테나 시스템은 기존의 단말 및/또는 기지국의 동작과 다른 동작이 필요할 수 있다. 따라서, 기지국은 단말의 안테나 시스템에 대한 정보를 획득할 필요가 있다. 안테나 시스템에 대한 정보를 안테나 설정 정보(Antenna Configuration information, ACI)로 지칭될 수 있다.

단말은 새로운 안테나 구조 및/또는 동작에 대한 정보를 ACI에 포함시킬 수 있다. 새로운 안테나 구조 및/또는 동작에 대한 정보를 포함하는 ACI에 따라 기지국과 단말의 동작은 정의될 수 있다. 또한, ACI에 따라 정의된 기지국과 단말의 동작을 기반으로 새로운 송수신 기법을 정의할 수 있다. 단말은 새로운 송수신 기법을 위해서 다음과 같은 절차를 수행할 수 있다.

단말은 자신의 안테나 시스템에 따라 ACI를 생성할 수 있다. 또는, 단말은 기지국의 동작에 영향을 주는 안테나 설정 정보(ACI)를 생성할 수 있다. 단말은 ACI를 통해 기존 단말 및 기존 기지국의 동작과 다른 동작을 수행하기 위한 추가적인 정보 및 동작을 기지국에게 요청할 수 있다. ACI는 단말의 안테나 설정 정보를 기지국에게 전송하는 역할일 수 있다. 단말은 생성된 안테나 설정 정보(ACI)를 기지국에게 송신할 수 있다. 기지국은 단말이 전송한 안테나 설정 정보를 포함하는 ACI를 수신할 수 있다. 기지국은 수신한 ACI에 따라 단말에게 필요한 정보를 생성할 수 있다. 기지국은 단말에게 필요한 정보를 단말에게 송신할 수 있다. 단말에게 필요한 정보는 기지국의 위치 정보, 빔의 출발 각도 등 단말의 동작에 필요한 정보를 포함할 수 있다. 또한, 단말에게 필요한 정보는 기지국의 동작에 의해 발생하는 결과물에 대한 정보를 포함할 수 있다. 단말은 기지국이 전송한 정보를 기반으로 안테나 동작을 수행할 수 있다.

본 개시에서 제안하는 안테나 동작은 다음과 같을 수 있다.

본 개시의 일 실시예로, 본 개시에서 제안하는 안테나 동작은 안테나 시스템을 기반 패널 회전(panel rotation) 동작 방법일 수 있다. 또한, 본 개시에서 제안하는 안테나 동작은 안테나 시스템을 기반으로 컨포멀 배열(conformal array) 동작 방법일 수 있다.

본 개시는 패널 회전 동작 방법을 제안할 수 있다. 높은 고도에서 비행하는 UAV는 전 방향에서 오는 신호의 세기 일정하지 않아 UAV의 성능이 저하될 수 있다. 또한, UAV는 전 방향에서 오는 신호들의 간섭으로 인해 UAV의 성능이 저하될 수 있다. UAV은 성능 저하를 해결하기 위해 지향성 안테나를 사용할 수 있다. UAV는 지향성 안테나를 사용하는 경우 UAV의 성능을 향상시킬 수 있다. 또한, UAV는 수신 신호의 세기를 증가시켜 UAV의 성능을 향상시킬 수 있다.

한편, UAV가 지향성 안테나를 사용할 수 있다. 지향성 안테나의 패널은 지면 방향을 바라볼 수 있다. 또한, 지향성 안테나의 패널은 정해진 전력으로 신호를 전송할 수 있다. 따라서, 통신 시스템 성능을 향상시키기 위한 동작의 주체는 UAV가 될 수 있다. UAV가 지향성 안테나를 사용하는 경우, 수신 신호의 세기는 하기 수학식 1과 같을 수 있다.

는 최종적인 수신 신호의 세기를 의미할 수 있다. 는 기지국의 송신 전력을 의미할 수 있다. 는 기지국의 패널 틸팅(tilting) 이득을 의미할 수 있다. 는 기지국의 빔 이득을 의미할 수 있다. 은 UAV의 패널 틸팅 이득을 의미할 수 있다. 은 UAV의 빔 이득을 의미할 수 있다.

한편, ULA가 아닌 2차원 배열 안테나는 3차원 빔 형성을 할 수 있다. 지향성 안테나의 이득은 빔과 안테나의 조준 방향(boresight)이 이루는 수평각, 수직각에 따라 달라질 수 있다. 안테나의 조준 방향은 안테나 및/또는 패널이 바라보는 방향을 의미할 수 있다. 안테나의 조준 방향은 안테나 조준 방향 및/또는 조준 방향으로 지칭될 수 있다. 안테나의 조준 방향은 단말의 안테나 조준 방향 및/또는 기지국의 안테나 조준 방향을 의미할 수 있다. 지향성 안테나의 이득은 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다.

는 안테나 조준 방향(boresight)과 빔이 이루는 수평각도를 의미할 수 있다. 은 수평각도에 따른 방사패턴을 의미할 수 있다. 는 안테나 조준 방향(boresight)와 빔이 이루는 수직각도를 의미할 수 있다. 은 수직각도에 따른 방사패턴을 의미할 수 있다.

한편, 패널과 안테나는 다른 의미일 수 있다. 패널은 개별 안테나의 집합을 의미할 수 있다.

안테나의 이득은 빔이 지향성 안테나 조준 방향(boresight)의 각도와 같을 때, 최대가 될 수 있다. 따라서, 지향성 안테나 조준 방향(boresight)과 빔의 각도를 맞추는 동작을 통해 지향성 안테나의 이득을 향상시킬 수 있다. 또한, 지향성 안테나 조준 방향(boresight)과 빔의 각도를 맞추는 동작을 통해 수신 세기의 전력을 향상시킬 수 있다. 패널은 안테나 이득 향상을 위해 물리적으로 회전시킬 수 있다. 단말은 패널을 물리적으로 회전시켜 안테나 조준 방향(boresight)을 변경할 수 있다. 패널을 회전시켜 안테나의 조준 방향(boresight)을 회전시키는 것은 패널 회전(panel rotation)이라고 지칭될 수 있다.

패널 회전 동작은 안테나의 조준 방향(boresight)과 빔의 각도를 맞추는 동작일 수 있다. 패널 회전 동작은 UAV의 빔 각도 획득 가능 여부에 따라 시나리오 및/또는 동작을 구분할 수 있다.

단말은 패널 회전 동작을 통해 최적의 안테나 조준 방향(boresight) 각도를 획득할 수 있다. 단말은 UAV 통신 시스템의 구조를 통해 최적의 안테나 조준 방향(boresight) 각도를 획득할 수 있다. 또한, 단말은 UAV의 기능적 동작을 통해 최적 안테나 조준 방향(boresight) 각도를 획득할 수 있다. 최적의 안테나 조준 방향은 단말이 통신 성능이 가장 좋은 방향을 의미할 수 있다.

기지국이 최적의 안테나 조준 방향 정보를 획득하는 경우, 단말은 기지국으로부터 최적의 안테나 조준 방향 정보를 수신할 수 있다.

또한, 단말은 기지국에게 안테나 조준 방향 정보를 얻기 위해 필요한 정보를 기지국으로부터 수신할 수 있다. 필요한 정보는 기지국의 위치 정보, 빔의 출발 각도 등 단말의 동작에 필요한 정보를 포함할 수 있다. 단말은 기지국이 전송한 정보를 기반으로 최적의 안테나 조준 방향 각도를 획득할 수 있다. 단말은 최적의 안테나 조준 방향 각도를 기반으로 패널 회전 동작을 수행할 수 있다. 단말은 패널 회전 동작을 통해 최적의 안테나 조준 방향 각도와 맞는 빔을 찾을 수 있다.

최적 안테나 조준 방향(boresight) 각도 획득이 불가능한 경우, 패널 회전 동작은 기존 NR 시스템의 빔 스위핑 동작과 함께 수행될 수 있다. 빔 스위핑 동작은 기지국과 단말간의 빔 페어(beam pair)를 찾는 과정일 수 있다. 빔 스위핑 동작은 사용가능한 빔을 차례로 변경할 수 있다. 또한, 빔 스위칭 동작은 수신 신호 세기를 측정하여 가장 높은 신호 세기를 갖는 빔을 선택하는 과정일 수 있다.

또한, 조준 방향 스위핑(Sweeping) 동작은 패널 회전 동작을 통해 안테나 조준 방향을 찾을 수 있다. 조준 방향 스위핑은 후보 안테나 조준 방향을 찾는 과정을 포함할 수 있다. 또한, 조준 방향 스위핑은 후보 안테나 조준 방향들에 대한 RS를 측정하는 과정을 포함할 수 있다. 또한, 조준 방향 스위핑은 후보 안테나 조준 방향들 중에서 RS를 기준으로 성능이 가장 좋은 안테나 조준 방향을 선택하는 과정을 포함할 수 있다. 단말은 조준 방향 스위핑 동작을 통해 후보 안테나 조준 방향들을 찾을 수 있다. 후보 안테나 조준 방향은 조준 방향 스위핑을 통해 찾은 조준 방향을 의미할 수 있다. 단말은 후보 안테나 조준 방향으로부터 후보 안테나 조준 방향 각도를 얻을 수 있다. 단말은 후보 안테나 조준 방향 각도들에 대한 RS(Reference signal)를 측정하여 성능을 확인할 수 있다. 단말은 후보 안테나 조준 방향들 중에서 가장 높은 성능을 보이는 조준 방향을 선택할 수 있다. 후보 안테나 조준 방향들 중에서 가장 높은 성능을 보이는 조준 방향을 최적의 안테나 조준 방향이라고 지칭할 수 있다.

한편, 단말의 수신 신호 세기는 조준 방향에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 단말은 빔 스위핑과 안테나 조준 방향 스위핑을 동시에 사용할 수 있다. 단말은 빔 스위핑과 안테나 조준 방향 스위핑의 연계방식에 따라 단말이 필요한 시간, 단말이 얻을 수 있는 최대 성능 등이 달라질 수 있다.

조준 방향 스위핑과 빔 스위핑 동작의 연계방식은 다양한 운용방식을 포함할 수 있다. 예를 들어, 연계방식은 조준 방향 스위핑 동작 후에 빔 스위핑 동작을 수행하는 절차일 수 있다. 연계방식은 빔 스위핑 동작 후에 조준 방향 스위핑 동작을 수행하는 절차일 수 있다.

한편, 안테나 조준 방향 스위핑과 빔 스위핑 동작에 대한 연계방식은 안테나의 이득을 중요시하는 방식일 수 있다. 안테나 조준 방향 스위핑과 빔 스위핑 동작에 대한 연계방식에 대한 안테나 이득을 판단하기 위해서 수학식 1을 사용할 수 있다. 수학식 1의 수신 신호 세기는 빔 이득과 안테나 이득의 합에 영향을 받을 수 있기 때문에 연계방식을 판단할 수 있다. 따라서, 단말은 수학식 1을 기반으로 빔 이득과 안테나 이득의 합이 가장 큰 빔-안테나 조준 방향 쌍(Beam-antenna boresight pair)을 선택할 수 있다. 이득과 안테나 이득의 합이 가장 큰 조준 방향은 최적의 빔-안테나 조준 방향 쌍이라고 지칭할 수 있다. 빔-안테나 조준 방향 쌍을 선택 및/또는 계산하기 위해서 단말은 빔을 고려할 수 있다. 따라서, 본 개시는 빔을 고려한 패널 회전 동작을 제안할 수 있다.

안테나 이득은 수학식 2와 같이 안테나 조준 방향과 빔 사이의 각도에 의해 결정될 수 있다. 따라서, 안테나 이득의 측정은 빔이 먼저 고려되어야 할 수 있다. 따라서, 패널 회전 동작은 빔 관리(Management) 동작과 연계될 수 있다.

빔 관리 동작은 지상 기지국이 단말을 향해 동기 신호 버스트(Synchronization Signal burst, SS burst) 송신하는 동작을 포함할 수 있다. 또한, 빔 관리 동작은 단말이 수신하는 여러 빔들 중에서 하나의 빔을 선택하는 과정을 포함할 수 있다.

안테나 조준 방향 스위핑은 패널 회전 동작을 포함할 수 있다. 또한, 안테나 조준 방향 스위핑은 기지국의 RS(reference signal)를 통해 현재 안테나 조준 방향의 수신 신호 세기를 측정하는 과정을 포함할 수 있다. 또한, 안테나 조준 방향 스위핑은 수신 신호 세기가 가장 큰 조준 방향을 찾는 과정을 포함할 수 있다. 조준 방향 스위핑 동작은 물리적으로 안테나 패널을 회전시키는 동작을 포함할 수 있다. 따라서, 단말의 안테나는 후보 안테나 조준 방향에 대한 RS의 수신 신호 세기를 측정할 때까지 기준의 안테나 조준 방향을 유지할 수 있다. 단말의 안테나는 각각의 후보 조준 방향에서 측정된 수신 신호 세기를 기반으로 최적의 조준 방향 각도를 선택할 수 있다. 후보 안테나 조준 방향들의 개수(후보 안테나 조준 방향들의 후보군 크기)는 단말이 가용한 자원 및/또는 안테나의 기계적 구조에 따라 달라질 수 있다. 후보 안테나 조준 방향들 간의 회전 정보는 단말이 가용한 자원 및/또는 안테나의 기계적 구조에 따라 달라질 수 있다.

패널 회전 동작은 빔 관리 동작을 고려하여 수행될 수 있다. 패널 회전 동작은 스위핑을 기반으로 빔 및/또는 조준 방향에 대한 탐색 및/또는 결정 동작을 포함할 수 있다. 또한, 패널 회전 동작은 성능 향상을 위해서 빔 및/또는 조준 방향에 대한 미세 조절 동작을 포함할 수 있다.

스위핑 과정은 다음과 같을 수 있다.

일 실시예로, 단말은 기지국으로 ACI를 송신할 수 있다. ACI는 단말의 안테나 구조 및/또는 패널 회전 동작 정보를 포함할 수 있다. 단말은 빔 스위핑을 통해 빔을 선택하는 동작을 먼저 수행할 수 있다. 이후 단말은 선택된 빔의 방향과 동일한 안테나 조준 방향을 기반으로 패널을 회전시킬 수 있다. 단말은 패널을 회전시키면서, 안테나 이득을 기반으로 안테난 조준 방향을 탐색하는 안테나 조준 방향 스위핑 동작을 수행할 수 있다.

또 다른 실시예로, 단말은 자신의 위치 및/또는 속도를 측정할 수 있다. 단말은 자신의 위치 정보가 포함된 ACI를 기지국에게 전송할 수 있다. 또한, 단말은 기지국 위치 정보 요청 메시지가 포함된 ACI를 기지국에게 전송할 수 있다. 단말은 자신의 위치 정보와 기지국의 위치 정보를 기반으로 빔 스와핑 동작을 수행할 수 있다. 또한, 단말은 자신의 위치 정보와 기지국의 위치 정보를 기반으로 최적의 안테나 조준 방향을 탐색할 수 있다.

단말은 미세 조정 동작을 수행할 수 있다. 미세 조정 동작은 빔 메시 조정 동작 및/또는 안테나 조준 방향 미세 조정 동작을 포함할 수 있다. 단말은 다음과 같은 경우에 미세 조정 동작을 수행할 수 있다. 예를 들어, 단말은 추가적인 성능 이득이 필요한 경우, 성능 향상을 위해 빔 미세 조정 동작을 수행할 수 있다. 또한, 단말은 추가적인 성능 이득이 필요한 경우, 성능 향상을 위해 조준 방향 미세 조정 동작을 수행할 수 있다.

빔 미세 조정 동작은 빔 스위핑 동작을 통해 결정된 빔을 기반으로 단말이 데이터를 송수신하기 전에 수행될 수 있다. 조준 방향 미세 조정 동작은 조준 방향 스위핑 동작을 통해 결정된 조준 방향을 기반으로 단말이 데이터를 송수신하기 전에 수행될 수 있다.

단말은 하나의 빔에 대해서 후보 안테나 조준 방향들을 기반으로 수신 신호를 측정할 수 있다. 또한, 단말은 또 다른 빔에 대해서 후보 안테나 조준 방향들을 기반으로 수신 신호를 측정할 수 있다. 단말은 각각의 빔에 대한 빔-조준 방향 쌍의 개수를 통해, 최적의 빔 및/또는 최적의 안테나 조준 방향을 선택할 수 있다. 또한, 단말은 빔-조준 방향 쌍을 탐색하는 과정에서, 기존의 빔보다 더 정밀한 빔을 선택할 수 있다. 또한, 단말은 빔-조준 방향 쌍을 탐색하는 과정에서, 기존의 조준 방향보다 더 정밀한 조준 방향을 선택할 수 있다.

한편, 단말은 패널 회전 동작을 통해 셀 선택 동작을 수행할 수 있다. 단말은 기지국으로부터 수신한 신호의 세기를 기반으로 기지국과 링크를 형성할 수 있다. 기지국과 링크를 형성할 때, 단말과 기지국의 링크들 중에서 가장 좋은 링크 품질이 단말이 원하는 링크 품질보다 낮은 경우, 단말은 패널 회전 동작을 수행할 수 있다. 단말은 패널 회전 동작을 수행하여 기지국과 단말의 전체적인 링크 품질을 향상시킬 수 있다. 단말은 패널 회전 동작을 통해 기지국과 단말의 전체적인 링크 품질을 향상시킨 후에 기지국과 링크를 형성할 수 있다. 단말은 기지국과 링크를 형성한 후에 빔 관리 동작 및/또는 패널 회전 동작을 수행할 수 있다.

단말은 컨포멀 배열(conformal array) 동작을 수행할 수 있다. 컨포멀 배열 동작은 단말의 신호에 대해서 간섭을 완화하기 절차일 수 있다. 컨포멀 배열(conformal array)은 기체의 구조 및/또는 기체의 환경에 맞춘 새로운 형태의 안테나 배열을 의미할 수 있다. 컨포멀 배열(conformal array)은 곡면, 원통형 등을 포함할 수 있다. 또한, 컨포멀 배열(conformal array)은 다양한 형태를 가질 수 있다. 컨포멀 배열(conformal array) 동작은 서브배열(subarray) 동작을 포함할 수 있다. 컨포멀 배열 동작은 안테나 배열의 일부를 on/off 하는 절차를 포함할 수 있다. 또한, 컨포멀 배열 동작은 단말의 주변 환경, 통신 품질 또는 간섭에 따라 서브배열 동작을 수행할 수 있다. 따라서, 컨포멀 배열은 안테나 배열의 일부를 on/off 하는 동작을 통해서 서브배열 동작을 수행할 수 있다. 서브배열 동작은 단말의 주변 환경, 통신 품질에 따라 수행될 수 있다.

서브배열 동작은 서브배열을 선택할 수 있다. 선택된 서브배열은 단말의 수신 신호 세기를 증가시킬 수 있다. 또한, 선택된 서브배열은 단말에 대한 다른 기지국으로부터의 간섭을 완화시킬 수 있다.

안테나 선택(antenna selection) 동작은 컨포멀 배열 동작에서 서브배열 동작을 통해 서브배열을 선택하는 과정을 의미할 수 있다. 안테나 선택 동작은 단말의 성능을 위한 것일 수 있다. 안테나 선택 동작은 단말과 연결된 기지국에 대한 정보가 필요할 수 있다. 안테나 선택 동작은 단말에게 간섭 신호를 주는 기지국들에 대한 정보가 필요할 수 있다. 따라서, 안테나 선택 동작은 주변 기지국들에 대한 정보의 획득 여부에 따라 동작이 구분될 수 있다. 주변 기지국들에 대한 정보는 주변 기지국 정보로 지칭될 수 있다.

다음은 안테나 선택 동작에서 단말이 주변 기지국 정보를 획득할 수 있는 경우를 기술할 수 있다. 주변 기지국 정보는 기지국들의 위치 정보, 빔 출발 각도, 채널 정보 등이 포함될 수 있다. 단말은 주변 기지국들이 전송한 추가적인 RS를 통해 주변 기지국 정보를 획득할 수 있다. 주변 기지국은 스케줄링(Scheduling) 정보 등을 활용하여 추가적인 RS를 단말에게 전송할 수 있다. 또한, 단말은 단말간의 협력을 통해 주변 기지국 정보를 획득할 수 있다. 단말간의 협력은 다른 단말이 획득한 주변 기지국 정보를 다른 단말로부터 단말이 획득하는 것을 의미할 수 있다. 안테나 선택 동작은 단말의 성능 요구 사항(performance requirement)에 따라 목적식을 세워 이에 대한 해를 얻을 수 있다. 안테나 선택 동작은 목적식에서 구한 해를 기반으로 안테나 선택을 할 수 있다. 예를 들어, 목적식은 단말이 선택한 특정 안테나의 수신/송신 신호가 타겟(target) BLER(block error rate) 및/또는 처리량(throughput) 등을 만족하는지 여부를 판단하는 식을 의미할 수 있다.

다음은 안테나 선택 동작에서 단말이 주변 기지국 정보를 획득할 수 없는 경우를 기술할 수 있다. 단말이 주변 기지국 정보를 획득할 수 없는 경우, 단말은 단말과 연결된 기지국만을 통해 탐색 동작을 수행할 수 있다. 탐색 동작은 조준 방향 스위핑과 같이 기지국의 RS를 활용하여 성능 향상이 되는 안테나를 선택하는 동작일 수 있다. 단말은 탐색 동작을 통해 오버헤드 없이 적절한 안테나를 찾을 수 있다. 탐색 동작은 큰 서브배열에서 작은 서브배열로 변경하는 방법을 의미할 수 있다. 또한, 탐색 동작은 작은 서브배열에서 큰 서브배열로 변경하는 방법을 의미할 수 있다. 탐색 동작은 기재된 실시예에 한정하지 않으며, 다양한 방법이 있을 수 있다.

단말은 안테나 설정 정보(ACI)를 생성할 수 있다. UAV의 운용 고도, 이동성, 안테나 구조 또는 안테나 기능 등의 정보를 전송하기 위한 신호는 ACI라고 지칭될 수 있다. ACI는 UAV의 운용 고도, 이동성, 안테나 구조 또는 안테나 기능 등을 결정할 수 있다. 단말은 UAV의 운용 고도, 이동성, 안테나 구조 또는 안테나 기능 등의 정보를 ACI에 포함시켜 전송할 수 있다. 표 1은 ACI의 구성요소와 구성요소에 대한 파라미터들을 나타낼 수 있다. ACI는 표 1의 구성요소를 적어도 하나 이상 포함할 수 있다.

Antenna array type	Linear array / Planar array / Conformal array
Antenna array size	m/n/Polarization
Antenna radiation type	Directional / Omni-directional
Panel rotation	True / False
Base station location request	True / False
Additional RS request	True / False

표 1을 참고하면, 안테나 설정 정보(ACI)는 안테나 배열 타입(Antenna array type), 안테나 배열 크기(Antenna array size), 안테나 방사 타입(Antenna radiation type), 패널 회전(Panel rotation), 기지국 위치 정보 요청(Base station location request) 또는 추가적인 RS 요청(Additional RS request) 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다. 단말은 ACI를 기지국에게 전송할 수 있다.

단말은 패널 회전 동작을 수행할 수 있다. 본 개시는 단말이 패널 회전 동작을 수행할 때, 단말의 안테나가 최적의 조준 방향을 획득하는 방법을 제안할 수 있다. 단말은 GPS 등을 통해 자신의 위치를 알 수 있다. 단말이 GPS를 통해 자신의 위치를 알고 있다면, 단말은 단말에게 신호를 전송하는 기지국의 위치로부터 최적의 조준 방향 각도를 계산할 수 있다. 또한, 단말이 GPS를 통해 자신의 위치를 알고 있다면, 단말은 단말에게 신호를 전송하는 기지국의 위치로부터 최적의 빔 각도를 계산할 수 있다.

단말이 자신의 위치를 알 수 없는 경우, 단말은 ACI를 통해 기지국에게 기지국의 위치를 요청할 수 있다. 단말은 기지국이 전송한 위치 정보를 기반으로 최적의 조준 방향 각도를 계산할 수 있다. 또한, 단말은 기지국이 전송한 위치 정보를 기반으로 최적의 빔 각도를 계산할 수 있다.

도 3은 조준 방향(boresight) 계산 방법을 설명하기 위한 개념도이다.

도 3을 참조하면, 단말은 기지국의 위치 및/또는 고도에 따라 조준 방향을 계산할 수 있다.

수평기울임각도(310)는 위치를 기반으로 단말과 기지국의 관계를 나타낸 것일 수 있다. 수직기울임각도(320)는 고도를 기반으로 단말과 기지국의 관계를 나타낸 것일 수 있다. 최적의 안테나 조준 방향 각도는 ()로 나타낼 수 있다. 최적의 안테나 조준 방향 각도는 기지국의 위치와 안테나의 고도를 기반으로 획득할 수 있다. 단말은 최적의 안테나 조준 방향 각도를 기반으로 패널 회전 동작을 수행할 수 있다. 단말은 최적의 안테나 조준 방향 각도를 기반으로 빔을 운용할 수 있다.

단말은 단말의 비행에 따라 조준 방향 획득 절차를 주기적으로 반복할 수 있다. 또한, 안테나의 조준 방향은 단말에 의해서 자체적으로 계산될 수 있다. 단말은 조준 방향을 자체적으로 계산할 때, 단말의 비행 속도, 비행 방향을 고려할 수 있다. 단말은 조준 방향을 자체적으로 계산할 때, 비주기적 계산할 수 있다.

단말은 단말의 비행에 따라 빔 획득 절차를 주기적으로 반복할 수 있다. 또한, 안테나의 빔은 단말에 의해서 자체적으로 계산될 수 있다. 단말은 빔을 자체적으로 계산할 때, 단말의 비행 속도, 비행 방향을 고려할 수 있다. 단말은 빔을 자체적으로 계산할 때, 비주기적 계산할 수 있다.

도 4는 조준 방향을 계산하기 위한 실시예를 도시한 흐름도이다.

도 4를 참고하면, 도 4는 기지국의 위치를 기반으로 단말 안테나의 조준 방향을 계산하기 위한 기지국과 단말의 절차를 나타낸 것일 수 있다.

단말은 ACI를 생성할 수 있다(S410). ACI는 단말의 안테나 구조, 안테나의 크기 및 안테나 기능 등에 대한 정보를 포함할 수 있다. 단말의 안테나 구조, 안테나의 크기 등에 대한 정보는 단말이 자신의 위치를 알 수 경우에 자신의 위치 정보를 활용하여 획득할 수 있다. ACI는 패널 회전(Panel rotation) 정보를 포함할 수 있다. 또한, ACI는 기지국 위치 정보 요청(Base station location request) 정보를 포함할 수 있다.

단말은 ACI를 기지국에게 전송할 수 있다(S420). ACI는 기지국 위치 정보 요청 정보를 포함할 수 있다. 기지국은 단말이 전송한 ACI를 수신할 수 있다.

기지국은 기지국 위치 정보를 생성할 수 있다. 기지국은 생성된 기지국 위치 정보를 단말에게 전송할 수 있다(S430). 단말은 기지국이 전송한 기지국 위치 정보를 수신할 수 있다.

단말은 기지국의 위치 정보를 기반으로 안테나 조준 방향 각도를 계산할 수 있다(S440). 단말은 안테나 조준 방향 각도를 계산할 때, 기지국 위치 정보 및/또는 단말의 위치 정보를 활용할 수 있다. 또한, 단말은 계산된 조준 방향 각도를 기반으로 패널 회전 동작을 수행할 수 있다.

도 5는 스위핑에 대한 동작을 설명하기 위한 개념도이다.

도 5를 참고하면, 도 5는 안테나 조준 방향 스위핑 동작과 빔 스위핑 동작의 동작 방법을 나타낸 것일 수 있다. 또한, 도 5는 안테나 조준 방향과 빔을 스위핑 동작을 통해 안테나 조준 방향과 빔을 찾는 과정을 나타낸 것일 수 있다.

한편, 단말이 최적의 조준 방향 각도를 획득할 수 없는 경우, 단말은 빔 스위핑 동작을 통해서 빔을 찾을 수 있다. 빔 스위핑은 동기 신호 버스트(SS burst)를 다른 빔을 통해 수신할 수 있다. 단말은 동기 신호 버스트에 대한 수신 신호 세기를 측정하여 가장 좋은 빔을 찾을 수 있다. 동기 신호 버스트는 주기적인 RS 신호의 일종일 수 있다.

또한, 단말이 최적의 조준 방향 각도를 획득할 수 없는 경우, 단말은 조준 방향 스위핑 동작을 통해서 조준 방향 각도를 찾을 수 있다. 조준 방향 스위핑은 동기 신호 블록(SS block)을 포함하는 RS를 이용할 수 있다. 단말은 각도 세트(angle set)에 대해서 RSRP(Reference signal received power)를 측정할 수 있다. 각도 세트는 안테나 조준 방향이 될 수 있는 후보 안테나 조준 방향들의 각도들을 의미할 수 있다. 단말은 가장 높은 RSRP를 가지는 각도 세트를 안테나의 조준 방향 각도로 선택할 수 있다. 단말은 안테나 조준 방향 각도를 찾기 위해서, 수신 신호 세기를 측정하기 위해 사용하는 빔을 사용할 수 있다. 수신 신호 세기를 측정하기 위해 사용하는 빔은 안테나 조준 방향 각도와 같은 각도를 가질 수 있으며, 넓은 빔폭을 가질 수 있다. 단말은 최적의 조준 방향을 찾은 후, 최적의 안테나 조준 방향을 기반으로 하여 기존의 빔 스위핑을 통해서 최적의 빔을 찾을 수 있다. 최적의 빔을 찾은 후 최종적인 수신 신호의 세기는 하기에 수학식 3과 같을 수 있다.

는 최종적인 수신 신호의 세기를 의미할 수 있다. 는 기지국의 송신 전력을 의미할 수 있다. 는 기지국의 패널 틸팅(tilting) 이득을 의미할 수 있다. 는 기지국의 빔 이득을 의미할 수 있다. 은 UAV의 패널 틸팅 이득을 의미할 수 있다. 은 UAV의 빔 이득을 의미할 수 있다. 는 각도 세트를 의미할 수 있다.

{A}는 안테나 조준 방향이 될 수 있는 후보 각도 세트(angle set)들의 집합을 의미할 수 있다(510). {B}는 빔의 각도가 될 수 있는 후보 각도 세트들의 집합을 의미할 수 있다(520). 단말은 동기 신호 블록을 포함하는 RS 신호를 기지국으로부터 수신할 수 있다. 단말은 수신한 동기 신호 블록을 기반으로 각도 세트를 생성할 수 있다. 각도 세트는 수평기울임각도()와 수직기울임각도()를 포함할 수 있다. 단말은 각도 세트의 수평기울임각도와 수직기울임각도를 기반으로 RSRP들을 측정할 수 있다. 단말은 측정된 RSRP들 중에서 가장 성능이 좋은 RSRP(max RSRP)를 선택할 수 있다. 측정된 RSRP들 중에서 안테나 조준 방향에 대한 가장 성능이 좋은 RSRP는 최적의 안테나 조준 방향으로 지칭될 수 있다. 또한 단말은 최적의 안테나 조준 방향을 찾기 위해서 기지국으로 RS 신호를 주기적으로 수신할 수 있다.

단말은 최적의 안테나 조준 방향을 탐색한 후, 다시 빔 스와핑 동작을 수행할 수 있다. 단말은 기지국으로부터 동기 신호 블록이 포함된 RS 신호를 수신할 수 있다. 단말은 수신한 동기 신호 블록을 기반으로 각도 세트를 생성할 수 있다. 단말은 생성된 각도 세트를 기반으로 RSRP를 측정할 수 있다. 단말은 기지국으로부터 RS 신호를 주기적으로 수신할 수 있다. 단말은 각도 세트들을 기반으로 측정된 RSRP들 중에서 빔에 대한 가장 성능이 좋은 RSRP(max RSRP)를 선택할 수 있다. 가장 성능이 좋은 RSRP를 선택할 수 있다.

도 6은 패널 회전 동작을 위한 제1 실시예를 도시한 흐름도이다.

도 6을 참고하면, 단말은 자체적인 조준 방향 및/또는 빔 조정이 어려울 수 있다. 따라서, 단말은 주기적으로 기지국으로부터 신호를 받아 주기적으로 안테나 조준 방향 스위핑 및/또는 빔 스위핑 동작을 반복하여 수행할 수 있다.

단말은 ACI를 생성할 수 있다(S610). ACI는 단말의 안테나 구조, 안테나의 크기 및 안테나 기능 등에 대한 정보를 포함할 수 있다. 단말의 안테나 구조, 안테나의 크기 등에 대한 정보는 단말이 자신의 위치를 알 수 경우에 자신의 위치 정보를 활용하여 획득할 수 있다. ACI는 패널 회전(Panel rotation) 정보를 포함할 수 있다. 또한, ACI는 추가적인 RS 요청(Additional RS signal request) 정보를 포함할 수 있다.

단말은 ACI를 기지국에게 전송할 수 있다(S620). ACI는 추가적인 RS 요청 정보를 포함할 수 있다. 추가적인 RS 요청은 기존 빔 스위핑 동작을 위한 RS 외에 추가된 안테나 조준 방향 스위핑을 위한 것일 수 있다. 기지국은 단말이 전송한 ACI를 수신할 수 있다.

기지국은 단말에게 RS를 전송할 수 있다(S630). RS는 조준 방향 스위핑을 위해서 단말에게 전송되는 것일 수 있다. 단말은 기지국이 전송한 RS를 수신할 수 있다.

단말은 수신한 RS를 기반으로 조준 방향 각도를 탐색할 수 있다(S640). 또한, 단말은 수신한 RS를 기반으로 패널 회전 동작을 수행할 수 있다.

단말은 RS 요청 메시지를 단말에게 전송할 수 있다(S650). RS 요청 메시지는 빔 스위핑 동작을 수행하기 위해서 전송되는 것일 수 있다. 기지국은 단말이 전송한 RS 요청 메시지를 수신할 수 있다.

기지국은 RS를 단말에게 전송할 수 있다(S660). RS는 빔 스위핑 동작을 위한 것일 수 있다. 단말은 기지국이 전송한 RS를 수신할 수 있다.

단말은 기지국이 전송한 RS를 기반으로 빔 스위핑 동작을 수행할 수 있다. 다시 말해서, 단말은 기지국이 전송한 RS를 기반으로 빔 탐색 동작을 수행할 수 있다(S670). 또한, 단말은 기지국이 전송한 RS를 기반으로 빔 형성 동작을 수행할 수 있다.

도 7은 패널 회전 동작을 위한 제2 실시예를 도시한 흐름도이다.

도 7을 참고하면, 본 개시는 빔을 고려하여 패널 회전 동작의 구체적인 운용 방법을 제안할 수 있다. 도 5는 패널 회전 동작에 대한 기지국과 단말간의 송수신 절차 흐름을 나타낸 것일 수 있다. 패널 회전 동작은 빔 스위핑 및/또는 안테나 조준 방향 스위핑 동작을 통해 빔-조준방향을 찾는 절차를 포함할 수 있다. 또한, 패널 회전 동작은 단말의 성능 향상을 위해 기지국 및/또는 단말의 요청에 의해서 빔-조준 방향의 미세 조정 동작을 포함할 수 있다.

단말은 ACI를 생성할 수 있다(S710). ACI는 단말의 안테나 구조, 안테나의 크기, 추가적인 RS 요청 및 안테나 기능 등에 대한 정보를 포함할 수 있다. 단말의 안테나 구조, 안테나의 크기 등에 대한 정보는 단말이 자신의 위치를 알 수 경우에 자신의 위치 정보를 활용하여 획득할 수 있다. ACI는 패널 회전(Panel rotation) 정보를 포함할 수 있다. 또한, ACI는 기지국 위치 정보 요청(Base station location request)를 포함할 수 있다.

단말은 ACI를 기지국에게 전송할 수 있다(S720). ACI는 기지국 위치 정보 요청 정보를 포함할 수 있다. 기지국은 단말이 전송한 ACI를 수신할 수 있다.

기지국은 기지국 위치 정보를 생성할 수 있다. 기지국은 생성된 기지국 위치 정보를 단말에게 전송할 수 있다(S730). 단말은 기지국이 전송한 기지국 위치 정보를 수신할 수 있다.

기지국은 빔 스위핑을 위한 동기 신호 버스트(SS burst)를 단말에게 전송할 수 있다(S741). 기지국은 빔 스위핑을 위한 동기 신호 버스트를 단말에게 주기적으로 전송할 수 있다(S742, S743). 동기 신호 버스트(SS burst)는 빔 스위핑에 사용될 수 있다. 단말은 기지국이 전송한 동기 신호 버스트(SS burst)를 수신할 수 있다.

단말은 기지국으로부터 수신한 동기 신호 버스트를 기반으로 빔 스위핑을 수행하여 빔을 선택할 수 있다(S750). 단말은 최적의 빔을 찾은 후에 조준 방향 스위핑 동작을 수행할 수 있다.

기지국은 안테나 조준 방향 스위핑을 위한 동기 신호 버스트(SS burst)를 단말에게 전송할 수 있다(S761). 기지국은 단말에게 안테나 조준 방향을 위한 동기 신호 버스트(SS burst)를 주기적 전송할 수 있다(S762, S763). 동기 신호 버스트(SS burst)는 조준 방향 스위핑에 사용될 수 있다. 단말은 기지국이 전송한 동기 신호 버스트(SS burst)를 수신할 수 있다.

단말은 기지국으로부터 수신한 동기 신호 버스트들을 기반으로 조준 방향 스위핑 동작을 수행하여 안테나 조준 방향을 선택할 수 있다(S770). 단말은 빔 스위핑 동작과 안테나 조준 방향 스위핑 동작을 통해 선택한 빔 및 안테나 조준 방향을 기반 빔-안테나 조준 방향 쌍을 찾을 수 있다.

단말은 추가적으로 단말의 성능 향상을 위해서 빔-안테나 조준 방향 쌍의 미세 조정 동작을 수행할 수 있다. 단말은 빔-안테나 조준 방향 쌍의 미세 조정 동작을 위해서 추가적인 RS 요청이 필요할 수 있다. 단말은 추가적인 RS 요청 메시지를 기지국에게 전송할 수 있다(S780). 기지국은 단말이 전송한 추가적인 RS 요청 메시지를 수신할 수 있다.

기지국은 빔을 위한 동기 신호 버스트를 단말에게 전송할 수 있다(S785). 단말은 기지국이 전송한 동기 신호 버스트를 수신할 수 있다. 기지국은 안테나 조준 방향을 위한 동기 신호 버스트를 단말에게 전송할 수 있다(S786). 단말은 기지국이 전송한 동기 신호 버스트를 수신할 수 있다. 기지국은 단말에게 주기적으로 빔을 위한 동기 신호 버스트와 조준 방향을 위한 동기 신호 버스트를 전송할 수 있다(S787, S788). 단말은 기지국이 전송한 빔을 위한 동기 신호 버스트와 조준 방향을 위한 동기 신호 버스트를 수신할 수 있다.

단말은 단말이 선택한 빔-안테나 조준 방향에 대해서 미세 조정 동작을 수행할 수 있다(S790). 단말은 기지국 또는 단말의 요청에 의해서 빔-안테나 조준 방향 미세 조정 동작을 수행할 수 있다. 단말은 패널 회전 동작에 사용되는 동기 신호 버스트 및/또는 RS에 할당되는 자원을 조정하여 패널 회전 동작을 조정할 수 있다.

도 8은 조준 방향 결정 방법을 설명하기 위한 제1 실시예를 도시한 개념도이다.

도 8을 참고하면, 단말은 패널 회전 동작 중에 빔을 고려하여 안테나 조준 방향 스위핑 동작을 수행할 수 있다.

단말은 안테나 조준 방향 스위핑 동작을 수행하기 위해서, 먼저 빔 스위핑 동작을 통해 최적의 빔을 찾을 수 있다. 단말은 최적의 빔을 찾기 위해 빔 스위핑 동작을 수행할 때, SSB 또는 CSI-RS를 이용할 수 있다. 또한, 단말은 빔 스위핑 동작을 수행하기 위해서 초기 안테나 조준 방향을 사용할 수 있다. 초기 안테나 조준 방향을 안테나 조준 방향 0(Boresight 0)이라고 지칭할 수 있다. 초기 안테나 조준 방향은 단말의 환경에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 단말의 고도가 기지국보다 높은 경우, 단말은 연직 아래 방향을 초기 안테나 조준 방향으로 선택하여 빔 스위핑을 진행할 수 있다.

빔 스위핑은 다음과 같을 수 있다. 단말은 초기 안테나 조준 방향을 기반으로 기지국이 전송한 SSB 및/또는 CSI-RS를 이용하여 빔 1(beam 1)을 찾을 수 있다. 단말은 빔 1에 대한 각도 세트를 생성할 수 있다. 단말은 기지국이 주기적으로 전송하는 SSB 및/또는 CSI-RS를 기반으로 빔 2, 빔 3 및 빔 4를 찾을 수 있다. 단말은 각 빔에 대한 각도 세트를 생성할 수 있다. 단말은 각각의 빔에 대한 각도 세트를 기반으로 RSRP를 측정하여 최적의 빔을 선택할 수 있다.

단말은 빔 스위핑을 통해 최적의 빔을 선택한 이후에 안테나 조준 방향 스위핑 동작을 수행할 수 있다. 안테나 조준 방향 스위핑은 다음과 같을 수 있다. 단말은 안테나 조준 방향을 최적의 빔 방향으로 설정할 수 있다. 단말은 최적의 빔 방향을 기반으로 최적의 안테나 조준 방향을 찾을 수 있다. 단말은 최적의 빔을 기반으로 기지국이 전송한 SSB 및/또는 CSI-RS를 이용하여 안테나 조준 방향 1(boresight 1)을 찾을 수 있다. 단말은 안테나 조준 방향 1에 대한 각도 세트를 생성할 수 있다. 단말은 기지국이 주기적으로 전송하는 SSB 및/또는 CSI-RS를 기반으로 안테나 조준 방향 2 및 안테나 조준 방향 3을 찾을 수 있다. 단말은 각 안테나 조준 방향에 대한 각도 세트를 생성할 수 있다. 단말은 각각의 안테나 조준 방향에 대한 각도 세트를 기반으로 RSRP를 측정하여 최적의 안테나 조준 방향을 선택할 수 있다.

단말은 RS를 통해 안테나 조준 방향 스위핑 동작을 수행하여 최적의 빔-안테나 조준 방향을 선택할 수 있다. 빔 스위핑 동작과 안테나 조준 방향 스위핑 동작은 시간에 따라서 진행될 수 있다.

도 9는 조준 방향 결정 방법을 설명하기 위한 제2 실시예를 도시한 개념도이다.

도 9를 참고하면, 도 9는 단말의 위치 정보를 활용한 빔-조준 방향 스위핑 동작을 나타낸 것일 수 있다. 단말은 자신의 위치 정보를 활용할 수 있는 경우, 다음과 같은 빔-조준 방향 스위핑을 수행할 수 있다. 단말은 자신의 위치 정보를 활용할 수 있는 경우, 도 8과 같은 방법으로 초기 빔과 초기 조준 방향을 선택할 수 있다. 단말은 자신의 위치 정보를 기반으로 기지국이 전송한 RS 및/또는 CSI-RS를 수신하여 초기 빔과 초기 조준 방향을 선택할 수 있다. 단말은 초기 빔과 초기 안테나 조준 방향을 중심으로 더 정밀하게 스위핑을 수행할 수 있다.

먼저, 단말은 자신의 위치 정보를 이용하여 초기 빔과 초기 조준 방향을 선택할 수 있다. 단말은 초기 조준 방향 각도를 최적의 조준 방향으로 사용할 수 있다. 단말은 기지국으로부터 SSB 및/또는 CSI-RS를 수신하여 최적의 빔을 중심으로 이웃하는 빔을 탐색할 수 있다. 단말은 최적의 빔을 중심으로 이웃하는 빔을 탐색하여 활용되는 자원을 줄일 수 있다. 단말은 이웃 빔에 대한 각도 세트를 기반으로 RSRP를 계산할 수 있다. 단말은 계산된 RSRP를 기반으로 최적의 빔을 선택할 수 있다. 또한, 조준 방향 스위핑 동작에서 단말은 빔 스위핑 단계에서 찾은 빔을 중심으로 이웃하는 조준 방향 각도를 탐색할 수 있다. 단말은 선택된 미세 조정된 최적의 빔을 기반으로 이웃하는 조준 방향에 대한 스위핑을 통해 최적의 조준 방향을 선택할 수 있다. 단말은 최적의 빔과 최적의 안테나 조준 방향을 기반으로 빔-조준 방향 쌍을 획득할 수 있다.

도 10은 빔-조준 방향의 미세 조정 과정을 설명하기 위한 개념도이다.

도 10을 참고하면, 단말은 획득한 빔-조준 방향 쌍에 대한 통신 성능이 QoS(Quality of Service)에 미치지 못하는 경우, 추가적인 빔-조준 방향 미세 조정 동작을 수행할 수 있다. 또한, 단말은 획득한 빔-조준 방향 쌍에 대한 통신 성능보다 더 높은 통신 성능이 필요한 경우 추가적인 빔-조준 방향 미세 조정 동작을 수행할 수 있다.

빔-조준 방향 미세 조정 동작은 기존의 빔보다 더 작은 빔을 사용하여 빔-조준 방향 쌍을 찾을 수 있다. 또한, 빔-조준 방향 메시 조정 동작은 기존의 조준 방향의 회전 각도보다 더 작은 회전 각도를 사용하여 빔-조준 방향 쌍을 찾을 수 있다.

단말은 각 빔에 대해서 조준 방향 스위핑을 수행할 수 있다. 예를 들어, 단말은 빔 1-3에 대해서 안테나 조준 방향 스위핑을 진행한 후에 빔 1-4에 대한 안테나 조준 방향 스위핑을 수행할 수 있다. 따라서, 단말은 각 빔에 대한 조준 방향 스위핑 동작을 수행하여 많은 빔-안테나 조준 방향 쌍에 대한 성능을 측정할 수 있다.

도 11은 컨포멀 배열(conformal array)을 설명하기 위한 제1 실시예를 도시한 개념도이다.

도 11을 참고하면, 도 11은 컨포멀 배열을 나타낸 것일 수 있다. 컨포멀 배열은 다양한 형태를 가질 수 있다. 컨포멀 배열은 다양한 형태들 중에서 원통형 형태를 사용할 수 있다. 원통형 형태는 단말이 높은 고도에서 운용되는 경우, 특정 방향에 대해 제한 없이 유동적으로 활용될 수 있다.

원형 그림(1110)은 컨포멀 배열의 단면을 나타낸 것일 수 있다. 기둥 그림(1120)은 컨포멀 배열의 전체 모습을 나타낸 것일 수 있다.

원통형 컨포멀 배열은 M개의 행(1121)을 포함할 수 있다. 원통형 컨포멀 배열은 N개의 열(1123)을 포함할 수 있다. 따라서, 원통형 컨포멀 배열은 M개의 행과 N개의 열을 통해 배열의 요소 개수를 정의할 수 있다.

열 개수는 원형 그림(1110)에서 점의 개수를 의미할 수 있다. 열들은 원의 중심각을 등각도로 나눈 것을 의미할 수 있다.

도 12는 컨포멀 배열을 설명하기 위한 제2 실시예를 도시한 개념도이다.

도 12를 참고하면, 도 12는 원통형 컨포멀 배열을 평면 형태로 전개한 모습일 수 있다.

한편, 원통형 컨포멀 배열의 배열 요소는 부분적으로 활성화될 수 있다. 원통형 컨포멀 배열은 일부분의 배열 요소를 활성화하여 서브배열을 형성할 수 있다. 활성화된 서브배열은 미리 정해진 행과 열의 인덱스(index)를 통해 나타낼 수 있다. 예를 들어, 활성화된 서브배열은 행과 열의 인덱스인 (m,n)의 집합 형태로 나타낼 수 있다.

예를 들어, 전개된 원통형 컨포멀 배열에서 (1행 3열), (1행 4열), (2행 3열), (2열 4열)이 활성화되는 경우, 원통형 컨포멀 배열은 (1행 3열), (1행 4열), (2행 3열), (2열 4열)에 대한 서브배열을 형성할 수 있다.

원통형 컨포멀 배열은 지향성 안테나를 구성할 수 있다. 원통형 컨포멀 배열로 지향성 안테나를 구성하는 경우, 서브배열은 특정 안테나 조준 방향을 갖는 패널을 의미할 수 있다.

도 13은 컨포멀 배열을 설명하기 위한 제3 실시예를 도시한 개념도이다.

도 13을 참고하면, 도 13은 도 10과 대응되는 활성화된 서브배열을 나타낸 것일 수 있다. 또한, 도 13은 도 10과 대응되는 원통형 컨포멀 배열의 단면을 나타낸 것일 수 있다.

본 개시의 실시예로, 서브배열의 수평 조준 방향 각도는 3번 열과 4번 열의 중심과 수평축의 사이 각도를 의미할 수 있다. 원통형 컨포멀 배열에서 k열부터 m열까지 활성화된 서브배열의 수평 조준 방향 각도는 하기 수학식 4와 같이 표현할 수 있다.

은 수평 조준 방향 각도 및/또는 수평기울임각도를 의미할 수 있다. k와 m은 서브배열이 형성된 열을 의미할 수 있다. 은 열들 사이의 각도를 의미할 수 있다.

컨포멀 배열은 단말의 운용 환경에 따라 다양한 형태를 가질 수 있다. 원통형 컨포멀 배열은 행과 열에 따라 다양한 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 원통형 컨포멀 배열은 하나의 행을 가지는 띠 형태를 가질 수 있다. 또한, 컨포멀 배열은 열의 개수가 적은 형태를 가질 수 있다. 원통형 컨포멀 배열은 형태에 따라 최적의 성능을 얻기 위한 방법이 달라질 수 있다. 다양한 형태를 가지는 컨포멀 배열을 운용하기 위해서 ACI는 컨포멀 배열 운용 여부 정보, 컨포멀 배열의 형태 또는 컨포멀 배열의 크기 등에 정보를 포함할 수 있다.

컨포멀 배열에 따라 차이는 통신 동작에서 차이를 일으킬 수 있다. 컨포멀 배열에서 열의 개수는 3차원 공간에서 빔의 수평적 요소에 영향을 줄 수 있다. 컨포멀 배열에서 행의 개수는 빔의 수직적 요소에 영향을 줄 수 있다. 컨포멀 배열의 차이는 초기 기지국과 단말의 링크 형성 단계부터 빔 형성 과정까지 영향을 미칠 수 있다. 또한, 단말은 컨포멀 배열의 크기와 단말의 운용 고도에 따라 기지국으로부터 간섭을 받을 수 있다. 간섭을 주는 기지국은 단말과 인접한 기지국 뿐만 아니라 먼 거리에 있는 기지국일 수 있다. 단말은 간섭을 줄이기 위해서 컨포멀 배열을 지원하는 기지국과 연결할 수 있다.

단말은 컨포멀 배열 정보를 ACI에 포함시킬 수 있다. 컨포멀 배열 정보는 컨포멀 배열의 운용 여부에 대한 정보를 포함할 수 있다. 단말은 컨포멀 배열 정보를 기반으로 기지국에게 컨포멀 배열의 최초 서브배열 활성화 정보를 요청할 수 있다. 최초 서브배열 활성화는 다양한 방법을 통해 수행될 수 있다. 최초 서브배열 활성화 방법에 따라 단말이 기지국에게 요청하는 정보는 달라질 수 있다.

도 14는 서브배열(subarray) 활성화를 설명하기 위한 제1 실시예를 도시한 개념도이다.

도 14를 참고하면, 본 개시는 위치를 기반으로 최초 서브배열 활성화 방법을 제안할 수 있다. 도 14는 단말과 링크가 형성된 기지국에 대한 위치 정보를 활용하여 최초 서브배열 활성화하는 방법을 나타낸 것일 수 있다. 단말은 ACI를 통해 기지국의 위치 정보를 요청할 수 있다. 단말은 기지국의 위치 정보를 기반으로 최초 서브배열 활성화 포인트를 결정할 수 있다. 단말은 최초 서브배열 활성화를 위해 중심열을 선택하는 절차가 필요할 수 있다.

최초 서브배열 선택 및 서브배열 탐색 방법은 활용할 수 있는 정보에 따라 방법이 달라질 수 있다. 기본적인 방법은 전체 컨포멀 배열을 최초 서브배열로 선택하는 것일 수 있다. 기본적인 방법은 단말이 활용가능한 정보가 부족할 때, 사용할 수 있는 방법일 수 있다.

또 다른 예로, 단말이 주변 기지국들의 위치 정보를 활용할 수 있는 경우, 단말은 주변 기지국들의 위치 정보를 활용하여 최초 서브배열을 선택할 수 있다. 단말은 ACI을 통해 단말과 연결된 기지국에게 간섭을 줄일 수 있는 기지국들의 위치 정보를 요청할 수 있다. 단말은 기지국이 전송한 위치 정보를 기반으로 열의 배열요소를 결정할 수 있다. 예를 들어, 단말은 기지국의 위치와 컨포멀 배열의 중심열의 일직선상에 있는 열을 선택할 수 있다. 이때, 단말은 k-1번 열과 k번 열 사이를 선택하여 최초 서브배열을 선택할 수 있다.

도 15는 서브배열 활성화를 설명하기 위한 제2 실시예를 도시한 개념도이다.

도 15를 첨고하면, 도 15는 주변 기지국 정보를 활용하여 서브배열 활성화하는 방법을 나타낸 것일 수 있다. 단말은 주변 기지국의 정보를 활용하여 간섭 기지국 방향에 대한 요소들을 비활성화할 수 있다. 단말은 간섭 기지국 방향에 대한 요소들의 비활성화하여 수신 신호 세기를 증가시킬 수 있다. 또한, 단말은 간섭 기지국 방향에 대한 요소들의 비활성화하여 간섭을 완화할 수 있다. 따라서, 단말은 수신 신호 세기를 증가시키고 단말에 대한 간섭을 완화시키는 방향으로 최초 서브배열을 선택할 수 있다.

도 16은 안테나 선택(antenna selection) 동작을 설명하기 위한 실시예를 도시한 흐름도이다.

도 16을 참고하면, 단말은 최초 서브배열을 기반으로 안테나 선택 동작을 진행할 수 있다. 안테나 선택 동작은 중심열 선택 방법을 포함할 수 있다. 또한, 안테나 선택 동작은 안테나 선택 동작 중 서브배열 확정을 통한 탐색 방법을 포함할 수 있다.

단말은 ACI를 생성할 수 있다(S1610). ACI는 컨포멀 배열 정보, 컨포멀 배열의 크기 정보, 기지국 위치 정보 요청 등을 포함할 수 있다. 컨포멀 배열의 크기 정보는 (M,N)과 같은 형태로 표현할 수 있다.

단말은 ACI를 기지국에게 전송할 수 있다(S1620). 기지국은 단말이 전송한 ACI를 수신할 수 있다. 기지국은 위치 정보를 전송할 수 있다(S1630). 단말은 기지국이 전송한 위치 정보를 수신할 수 있다.

단말은 기지국이 전송한 위치 정보를 기반으로 최초 서브배열을 활성화할 수 있다(S1640). 최초 서브 배열 활성화 동작은 다음과 같을 수 있다.

먼저, 중심열 선택 방법은 다음과 같을 수 있다. 단말은 기지국의 위치와 자신의 위치를 통해 가시선(Line of Sight, LOS) 도착 각도 (arrival angle)를 알 수 있다. 단말은 원통형 컨포멀 배열에서 가시선 도착 각도와 가장 가까운 열을 최초 서브배열 활성화를 위한 중심열로 선택할 수 있다. 단말은 선택한 중심열을 기준을 주변의 열을 활성화시킬 수 있다.

행의 경우, 단말은 다양한 행을 기준으로 하는 최초 서브배열 활성화 동작을 수행할 수 있다. 예를 들어, 단말은 전체 행을 활성화시킬 수 있다. 또는, 단말은 중앙의 행을 기준으로 주변 행을 활성화시킬 수 있다. 또는, 단말은 최하단 행을 기준으로 주변 행을 활성화시킬 수 있다. 또는, 단말은 최상단 행을 기준으로 주변 행을 활성화시킬 수 있다. 단말은 행을 기준으로 하는 최초 서브배열 활성화 동작을 서브배열 탐색 동작과 함께 수행할 수 있다.

단말은 안테나 선택 동작을 위한 RS 요청 메시지를 기지국에게 전송할 수 있다(S1650). 기지국은 단말이 전송한 RS 요청 메시지를 수신할 수 있다. 기지국은 단말에게 RS를 전송할 수 있다(S1660). RS는 단말이 안테나 선택 동작을 위해 사용될 수 있다. 단말은 기지국이 전송한 RS를 수신할 수 있다.

단말은 최초 활성화된 서브배열을 기준으로 최적의 서브배열을 탐색할 수 있다(S1670). 예를 들어, 단말은 중심열과 중앙 행을 기준으로 한 행 및/또는 한 열씩 이동하여 서브배열을 확장할 수 있다. 단말은 서브배열이 확정하는 동안에 RS에 대한 수신 신호를 측정할 수 있다. 단말은 가장 좋은 성능을 보이는 서브배열을 선택할 수 있다.

서브배열 탐색 동작은 최초 서브배열 활성화 이후 단말이 더 좋은 성능을 보이는 서브배열을 탐색하기 위한 동작을 의미할 수 있다. 단말은 서브배열 탐색 동작을 위해서 최초 서브배열 활성화 이후, 기지국에게 주기적으로 RS(reference signal)를 요청할 수 있다. 기지국은 단말이 전송한 RS 요청 메시지를 수신할 수 있다.

또한, 단말은 안테나 선택 동작을 수행할 수 있다(S1670).

단말은 기지국이 전송한 RS를 기반으로 서브배열 탐색 동작을 수행할 수 있다(S1670). 또한, 단말은 탐색된 서브배열을 기반으로 안테나 선택 동작을 수행할 수 있다.

한편, 패널 회전 동작과 컨포멀 배열 동작은 단말이 모두 운용할 수 있다. 단말이 패널 회전 동작을 수행하는 경우, ACI는 패널 회전 동작에 관한 요소를 포함할 수 있다. 단말이 컨포멀 배열 동작을 수행하는 경우, ACI는 컨포멀 배열 동작에 관한 요소를 포함할 수 있다. 패널 회전 동작과 컨포멀 배열 동작은 단말의 운용 환경, 네트워크 상황 등에 따라 다양하게 이루어질 수 있다. 예를 들어, 단말은 패널 회전 동작을 수행한 이후에 컨포멀 배열 동작을 수행할 수 있다. 또한, 단말은 컨포멀 배열 동작을 수행한 이후에 패널 회전 동작을 수행할 수 있다.

본 개시의 실시예에 따른 방법의 동작은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 프로그램 또는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의해 읽혀질 수 있는 정보가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산 방식으로 컴퓨터로 읽을 수 있는 프로그램 또는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.

또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 롬(rom), 램(ram), 플래시 메모리(flash memory) 등과 같이 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치를 포함할 수 있다. 프로그램 명령은 컴파일러(compiler)에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터(interpreter) 등을 사용해서 컴퓨터에 의해 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함할 수 있다.

본 개시의 일부 측면들은 장치의 문맥에서 설명되었으나, 그것은 상응하는 방법에 따른 설명 또한 나타낼 수 있고, 여기서 블록 또는 장치는 방법 단계 또는 방법 단계의 특징에 상응한다. 유사하게, 방법의 문맥에서 설명된 측면들은 또한 상응하는 블록 또는 아이템 또는 상응하는 장치의 특징으로 나타낼 수 있다. 방법 단계들의 몇몇 또는 전부는 예를 들어, 마이크로프로세서, 프로그램 가능한 컴퓨터 또는 전자 회로와 같은 하드웨어 장치에 의해(또는 이용하여) 수행될 수 있다. 몇몇의 실시예에서, 가장 중요한 방법 단계들의 적어도 하나 이상은 이와 같은 장치에 의해 수행될 수 있다.

실시예들에서, 프로그램 가능한 로직 장치(예를 들어, 필드 프로그래머블 게이트 배열)가 여기서 설명된 방법들의 기능의 일부 또는 전부를 수행하기 위해 사용될 수 있다. 실시예들에서, 필드 프로그래머블 게이트 배열(field-programmable gate array)는 여기서 설명된 방법들 중 하나를 수행하기 위한 마이크로프로세서(microprocessor)와 함께 작동할 수 있다. 일반적으로, 방법들은 어떤 하드웨어 장치에 의해 수행되는 것이 바람직하다.

이상 본 개시의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 개시의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 개시를 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (1)

1. 단말의 방법에 있어서,
   상기 단말의 안테나 구조 정보 및 안테나 기능 정보가 포함된 안테나 설정 정보(Antenna Configuration information, ACI)를 생성하는 단계;
   기지국의 제1 위치정보를 요청하는 위치 정보 요청 메시지를 포함하는 상기 안테나 설정 정보를 상기 기지국으로 전송하는 단계;
   상기 기지국의 상기 제1 위치정보를 상기 기지국으로부터 수신하는 단계;
   상기 단말의 제2 위치정보와 상기 기지국의 상기 제1 위치정보를 기반으로 안테나 조준 (boresight) 방향의 각도를 계산하는 단계; 및
   상기 안테나 조준 방향의 각도를 기반으로 패널 회전(rotation) 동작을 수행하는 단계를 포함하는,
   단말의 방법.

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