WO2015093892A1 - 빔포밍 시스템에서 단말의 셀 탐색을 위한 방법 및 장치 - Google Patents

빔포밍 시스템에서 단말의 셀 탐색을 위한 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 빔포밍(beamforming)을 지원하는 통신 시스템에서 단말의 셀 탐색 방법 및 장치에 관한 것으로서, 빔포밍 시스템에서 단말의 셀 탐색을 위한 기지국의 방법은 서로 다른 송신 빔 순서를 나타내는 적어도 두 개의 송신 빔 타입을 설정하는 동작과, 특정 프레임 내 동기신호 및 공통 제어 정보 슬롯 구간을 이용하여 제 1 타입에 대응하는 송신 빔 순서로 동기 신호 및 공통 제어 정보를 전송하는 동작과, 다른 프레임 내 동기신호 및 공통 제어 정보 슬롯 구간을 이용하여 제 2 타입에 대응하는 송신 빔 순서로 동기 신호 및 공통 제어 정보를 전송하는 동작을 포함할 수 있다.

Description

빔포밍 시스템에서 단말의 셀 탐색을 위한 방법 및 장치
본 발명은 빔포밍(beamforming)을 지원하는 통신 시스템에서 단말의 셀 탐색 방법 및 장치에 관한 것이다.
빔포밍을 지원하는 셀룰러 통신 시스템에서 단말과 기지국은 신호 송수신을 위해 다수의 빔을 형성할 수 있다. 단말과 기지국은 빔포밍을 이용한 통신 시, 동시에 모든 빔을 형성하지 않고, 한번에 하나 혹은 일부의 빔만을 형성한다. 특히, 단말과 기지국 각각은 빔포밍 프로토콜에 따라 다수의 빔들 중에서 최적의 빔을 선택하고, 선택된 빔을 이용하여 신호를 송수신할 수 있다.
일반적으로 단말의 이동에 의해, 단말과 기지국의 최적의 빔은 변경될 수 있으며, 단말이 임계 거리 이상으로 이동하는 경우, 단말에 대한 최적의 기지국이 변경될 수도 있다. 이에 따라, 단말이 이동하는 경우에도 단말과 기지국 사이의 통신 효율을 높게 유지하기 위해, 단말은 최적의 기지국을 탐색하고 탐색된 최적의 기지국에 대한 최적의 빔을 선택해야 한다. 단말은 최적의 기지국 및 기지국의 최적의 빔을 탐색하기 위해, 수신 빔의 방향을 변경하면서 서로 다른 방향에서 수신되는 신호를 측정할 수 있다. 그러나, 수신 신호 측정을 위해 수신 빔의 방향을 변경하는 경우, 단말은 현재 통신중인 최적의 기지국과의 통신을 수행할 수 없게 된다.
이에 따라, 종래의 단말은 인접 기지국을 탐색하기 위해 서빙 기지국으로 갭(gap) 시간 할당을 요청하고, 서빙 기지국으로부터 할당된 갭 시간 동안 인접 기지국을 탐색하고 탐색된 인접 기지국의 빔의 세기를 측정한다. 하지만, 상술한 방식은 단말이 서빙 기지국으로 갭 시간 할당을 요청하고, 요청에 대한 응답을 받는 과정에서 시간이 낭비되고, 갭 시간 동안에 단말이 서빙 기지국과 통신을 수행할 수 없기 때문에 신뢰성있는 통신을 보장할 수 없는 문제점이 존재한다.
따라서, 본 발명의 실시 예는 빔포밍을 지원하는 셀룰러 통신 시스템에서 단말이 고속으로 이동하는 경우에도 신뢰성있는 통신을 보장하기 위한 단말의 인접 기지국 탐색 및 빔 측정 기술을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 실시 예는 단말에서 프레임 내에 동기 신호 및 공통 제어 정보 슬롯을 이용하여 셀 탐색을 수행하기 위한 방법 및 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 실시 예는 단말이 2N번째 프레임에서는 서빙 기지국에 대한 최적 수신 빔을 이용하여 서빙 셀에 대한 동기 획득 및 인접 셀 탐색을 수행하고, 2N+1번째 프레임에서는 수신 빔을 순차적으로 변경하면서 셀 탐색을 수행하는 방법 및 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 실시 예는 단말의 셀 탐색을 위해 기지국은 서로 다른 송신 빔 순서를 나타내는 적어도 두 개의 송신 빔 타입을 설정하여, 프레임 내에 동기 신호 및 공통 제어 정보 슬롯 구간별로 서로 다른 송신 빔 타입에 대응하는 송신 빔 순서로 동기 신호 및 공통 제어 정보를 전송하기 위한 방법 및 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 실시 예는 단말의 빔 측정을 위해 기지국은 서로 다른 송신 빔 순서를 나타내는 적어도 두 개의 송신 빔 타입을 설정하여, 프레임 내에 하향 빔 측정 슬롯 구간별로 서로 다른 기지국 송신 빔 타입에 대응하는 송신 빔 순서로 빔 측정 신호를 전송하기 위한 방법 및 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 실시 예는 단말이 빔 측정 슬롯 구간에서 수신 빔을 고정하되 빔 측정 슬롯 구간별로 수신 빔을 순차적으로 변경하면서, 서빙 셀 및 인접 셀의 빔을 측정하는 방법 및 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 실시 예는 단말이 각각의 수신 빔을 적어도 두 번 반복하여 기지국으로부터 서로 다른 기지국 송신 빔 타입에 대응하는 송신 빔 신호를 모두 수신하는 방법 및 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 실시 예는 기지국의 빔 측정을 위해 단말은 서로 다른 송신 빔 순서를 나타내는 적어도 두 개의 송신 빔 타입을 설정하여, 프레임 내에 상향 빔 측정 슬롯 구간별로 서로 다른 단말 송신 빔 타입에 대응하는 송신 빔 순서로 빔 측정 신호를 전송하기 위한 방법 및 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 실시 예는 기지국이 빔 측정 슬롯 구간에서 수신 빔을 고정하되 빔 측정 슬롯 구간별로 수신 빔을 순차적으로 변경하면서, 상기 기지국 셀 및 인접 셀에 속한 단말의 빔을 측정하는 방법 및 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 실시 예는 기지국이 각각의 수신 빔을 적어도 두 번 반복하여 단말로부터 서로 다른 단말 송신 빔 타입에 대응하는 송신 빔 신호를 모두 수신하는 방법 및 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 실시 예는 기지국이 하향 빔 측정 슬롯 구간에서 송신 빔을 고정하되 빔 측정 슬롯 구간별로 빔을 순차적으로 변경하면서 빔 측정 신호를 전송하는 경우, 단말에서 빔 측정 슬롯 구간 안에서 수신 빔을 순차적으로 변경하되 수신 빔 순서가 다른 적어도 두 개의 수신 빔 순서를 설정하여, 프레임 내에 하향 빔 측정 슬롯 구간별로 서로 다른 단말 수신 빔 순서로 빔 측정 신호를 수신하기 위한 방법 및 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 실시 예는 서빙 셀과 인접 셀들이 송신 빔을 적어도 두 번 반복하여 빔 측정 신호를 송신하고, 단말은 해당 셀들의 각 송신 빔에 대해 단말의 서로 다른 수신 빔 타입으로 송신 빔 신호를 모두 수신하는 방법 및 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 실시 예는 단말이 상향 빔 측정 슬롯 구간에서 송신 빔을 고정하되 빔 측정 슬롯 구간별로 송신 빔을 순차적으로 변경하면서 빔 측정 신호를 전송하는 경우, 기지국에서 빔 측정 슬롯 구간에서 수신 빔을 순차적으로 변경하되 수신 빔 순서가 다른 적어도 두 개의 수신 빔 순서를 설정하여, 프레임 내에 상향 빔 측정 슬롯 구간별로 서로 다른 기지국 수신 빔 순서로 빔 측정 신호를 수신하기 위한 방법 및 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 실시 예는 기지국의 셀에 속한 단말들과 그 인접한 셀들에 속한 단말들이 송신 빔을 적어도 두 번 반복하여 빔 측정 신호를 송신하고, 기지국은 해당 단말들의 각 송신 빔에 대해 기지국의 서로 다른 수신 빔 타입으로 송신 빔 신호를 모두 수신하는 방법 및 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 기지국의 방법은 제 1 프레임 내 제 1 슬롯 구간에서 제 1 송신 빔 순서로 제어 정보를 전송하는 동작과, 제 2 프레임 내 제 1 슬롯 구간에서 제 2 송신 빔 순서로 제어 정보를 전송하는 동작을 포함한다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 기지국의 장치는 안테나를 통해 서로 다른 방향을 갖는 다수 개의 송신 빔을 형성하여 신호를 송수신하는 송수신부와, 제 1 프레임 내 제 1 슬롯 구간을 이용하여 제 1 송신 빔 순서로 제어 정보를 전송하고, 제 2 프레임 내 제 1 슬롯 구간을 이용하여 제 2 송신 빔 순서로 제어 정보를 전송하도록 제어하는 제어부를 포함한다.
본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 단말의 방법은 제 1 프레임 내 제 1 슬롯 구간에서 서빙 기지국에 대한 프레임 동기를 획득하는 동작과, 제 2 프레임 내 제 1 슬롯 구간에서 인접 셀을 탐색하는 동작을 포함한다.
본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 단말 장치는 안테나를 통해 서로 다른 방향을 갖는 다수 개의 송신 빔을 형성하여 신호를 송수신하는 송수신부와, 상기 송수신부를 제어하여 제 1 프레임 내 제 1 슬롯 구간에서 서빙 기지국에 대한 프레임 동기를 획득하고, 제 2 프레임 내 제 1 슬롯 구간을 이용하여 인접 셀을 탐색하기 위한 기능을 수행하는 제어부를 포함한다.
도 1은 일반적인 무선통신 시스템의 프레임 구조를 도시하는 도면,
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 빔포밍 시스템의 동기 신호 및 공통제어 정보 슬롯의 구조를 도시하는 도면,
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 동기 신호 및 공통 제어 정보 슬롯의 송신 빔 순서를 도시하는 도면,
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 동기 신호 및 공통 제어 정보 슬롯에서 단말의 셀 탐색 수행을 위한 수신 빔을 도시하는 도면,
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 빔포밍 시스템에서 하향 빔 측정 슬롯의 구조를 도시하는 도면,
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 송신 빔을 빠르게 전환시키고 수신 빔을 천천히 전환시키는 빔 측정을 위한 빔 측정 슬롯의 송신 빔 순서를 도시하는 도면,
도 7a 내지 7c는 본 발명의 실시 예에 따라 송신 빔을 빠르게 전환시키고 수신 빔을 천천히 전환시키는 빔 측정 방법을 사용하는 경우, 하향 빔 측정 슬롯에서 기지국이 빔 측정을 위한 기준 신호를 전송하는 송신 빔 순서와 단말에서 수신 빔을 도시하는 도면,
도 8은 본 발명의 실시 예에 따라 기지국과 단말의 통신에 이용되는 프레임의 구조와 프레임 구조 내에서 셀 탐색 및 빔 측정을 수행하는 예를 도시하는 도면,
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 단말에서 동기 신호 및 공통 제어 정보 슬롯을 수신하기 위한 절차를 도시하는 도면,
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 빔포밍 시스템에서 송신 빔을 빠르게 전환시키고 수신 빔을 천천히 전환시키는 빔 측정 방법에 의해 단말이 빔 측정 슬롯을 수신하기 위한 절차를 도시하는 도면,
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 빔포밍 시스템에서 수신 빔을 빠르게 전환시키고 송신 빔을 천천히 전환시키는 방법에 의한 상향 빔 측정 슬롯의 구조를 도시하는 도면,
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 수신 빔을 빠르게 전환시키고 송신 빔을 천천히 전환시키는 방법에 의한 상향 빔 측정 슬롯의 수신 빔 순서를 예를 들어 도시하는 도면,
도 13은 본 발명의 실시 예에 다른 빔포밍 시스템에서 기지국이 상향 빔 측정 슬롯을 수신하기 위한 절차를 도시하는 도면,
도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 기지국의 블록 구성을 도시하는 도면, 및
도 15는 본 발명의 실시 예에 따른 단말의 블록 구성을 도시하는 도면.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략할 것이다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
이하 설명에서는 빔포밍(beamforming)을 지원하는 통신 시스템에서 단말의 셀 탐색 방법 및 장치에 관해 설명할 것이다.
도 1은 일반적인 무선통신 시스템의 프레임 구조를 도시하고 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 기지국 및 단말은 고정된 크기를 갖는 프레임의 신호를 빔포밍을 통해 송수신할 수 있다. 하나의 프레임은 고정된 길이를 갖는 다수 개의 부프레임(subframe)들로 구성되고, 하나의 부프레임은 고정된 길이를 갖는 다수 개의 슬롯(slot)들로 구성되며, 하나의 슬롯은 고정된 길이를 갖는 다수 개의 심볼(symbol)들로 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 하나의 프레임은 5개의 부프레임들로 구성될 수 있고, 하나의 부프레임은 20개의 슬롯들로 구성될 수 있으며, 하나의 슬롯은 10개의 심볼들로 구성될 수 있다. 이때, 슬롯을 구성하는 심볼의 개수는 심볼에 포함된 보호구간(CP: Cyclic Prefix)의 길이에 따라 결정될 수 있다. 만약, 하나의 프레임이 5ms인 경우, 하나의 부프레임은 1ms이고, 하나의 슬롯은 50us이며, 하나의 심볼은 5us일 수 있다.
상술한 바와 같은 프레임 구조에서 하향링크의 프레임은 동기 신호(SS: Synchronization Signal) 및 공통 제어 정보(예: BCH(Broadcast Channel)) 슬롯, 빔 측정 슬롯(Beam Measurement Slot), 제어 슬롯(Control Slot) 및 데이터 슬롯(Data Slot)을 포함하여 구성될 수 있다. 더하여, 상향링크 프레임은 RACH(Random Access Channel) 슬롯, 빔 측정슬롯, 제어 슬롯 및 데이터 슬롯을 포함하여 구성될 수 있다. 이때, 하나의 부프레임을 구성하는 슬롯들의 조합 및 수는 기지국의 하드웨어 성능(Hardware capability), 기지국의 배치(Deployment) 환경, 기지국에 연결된 단말의 수 등에 의해 결정될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 프레임은 매 프레임마다 적어도 하나의 동기 신호 및 공통 제어 정보 슬롯과 적어도 하나의 빔 측정 슬롯을 포함하여 구성될 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 빔포밍 시스템의 동기 신호 및 공통제어 정보 슬롯의 구조를 도시하고 있다.
도 2에 도시된 바와 같이 동기 신호 및 공통 제어 정보 슬롯은 프레임의 지정된 영역에 위치할 수 있다. 여기서, 동기 신호 및 공통 제어 정보 슬롯은 동기 신호 및 공통 제어 정보를 송신하기 위한 최소단위일 수 있다. 기지국은 단말이 기지국의 셀 내의 어떤 위치에서도 동기 신호 및 공통 제어 정보를 수신할 수 있도록 동기 신호 및 공통 제어 정보 슬롯에 동기 신호 및 공통 제어 정보를 포함시켜 각 안테나 빔 별로 반복 송신할 수 있다. 예를 들어, 제 0 부프레임의 제 1 슬롯이 동기 신호 및 공통 제어 정보 슬롯인 경우, 기지국은 제 0 부프레임의 제 1 슬롯에서 동기 신호 및 공통 제어 정보를 송신할 수 있다. 이때, 기지국은 제 0 송신 빔(Tx Beam 0)을 이용하여 제 1 슬롯의 제 0 심볼 및 제 1 심볼을 통해 동기 신호 및 공통 제어 정보를 단말로 송신하고, 제 1 송신 빔(Tx Beam 1)을 이용하여 제 2 심볼 및 제 3 심볼을 통해 동기 신호 및 공통 제어 정보를 단말로 송신하며, 제 2 송신 빔(Tx Beam 2)을 이용하여 제 4 심볼 및 제 5 심볼을 통해 동기 신호 및 공통 제어 정보를 단말로 송신할 수 있다. 결과적으로, 기지국은 하나의 슬롯 구간에서 동기 신호 및 공통 제어 정보를 5개의 송신 빔을 이용하여 5번 반복하여 단말로 송신할 수 있다. 상술한 바와 같이, 동기 신호 및 공통 제어 정보를 반복 송신하는 경우, 기지국은 단말이 동기 신호 및 공통 제어 정보가 몇 번째로 전송된 것인지 식별할 수 있도록 하기 위해, 동기 신호 및 공통 제어 정보 중 적어도 하나에 송신 빔 번호(혹은 인덱스) 정보를 포함시켜 단말로 송신할 수 있다. 이때, 프레임 내 동기 신호 및 공통 제어 신호 슬롯의 수는 고정되지 않고, 가변적으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 프레임 내 동기 신호 및 공통 제어 신호 슬롯의 수는 기지국의 송신 빔의 개수에 따라 다르게 설정될 수 있다. 예를 들어, 기지국의 송신 빔이 5개인 경우에는 프레임 별로 1개의 슬롯을 동기 신호 및 공통 제어 정보 슬롯으로 할당할 수 있고, 송신 빔이 10개인 경우에는 프레임 별로 2개의 슬롯을 동기 신호 및 공통 제어 정보 슬롯으로 할당할 수 있다. 여기서, 하나의 프레임 내에서 동기 신호 및 공통 제어 정보를 송신하기 위한 슬롯이 두 개 이상으로 설정된 경우, 해당 슬롯들은 연속적으로 위치하며, 해당 슬롯들의 위치는 각 프레임 내에 고정된 위치에 할당될 수 있다. 예를 들어, 각 프레임 내 제 0 부프레임의 제 1 슬롯 및 제 2 슬롯이 동기 신호 및 공통 제어 정보 전송을 위한 슬롯으로 고정적으로 할당될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따라, 단말은 도 2에 도시된 바와 같은 동기 신호 및 공통 제어 정보 슬롯을 수신하여 서빙 셀에 대한 프레임 동기를 획득할 수 있다. 예를 들어, 단말은 수신 빔을 이용하여 동기 신호 및 공통 제어 정보 슬롯에 대한 시간 구간에서 신호를 수신하여, 수신된 신호와 서빙 셀의 셀 번호를 이용하여 생성된 동기 신호에 대한 상관(correlation)을 수행하고, 수신 전력을 이용하여 정규화(normalize)한 메트릭(metric) 값을 최대화하는 시간(k(c;b)opt)을 하기 수학식 1과 같이 결정할 수 있다.
수학식 1
Figure PCTKR2014012580-appb-M000001
Figure PCTKR2014012580-appb-I000001
Figure PCTKR2014012580-appb-I000002
여기서, c는 서빙 셀의 번호를 의미하며, s(c)k는 셀 번호 c로 생성된 동기 신호를 의미한다. 또한, y(b)k는 동기 신호 및 공통 제어 정보 슬롯에 대한 시간 구간에서 수신된 신호를 의미하고, P(b)k는 신호 y(b)k의 수신 전력을 의미한다. 또한, |U(c;b)k|2/P(b)k는 수신 신호와 생성된 동기 신호에 대한 상관 결과를 수신 전력을 이용하여 정규화한 메트릭 값을 의미한다.
단말은 k(c;b)opt에서 k(c;b)opt + N - 1의 신호 샘플에 대해 N-point FFT(Fast Fourier Transform)를 수행하고, 공통 제어 정보를 수신하는 미리 설정된 방식에 따라 공통 제어 정보의 신호를 검출한다. 단말은 공통 제어 정보를 오류없이 수신한 경우, 몇 번째 동기 신호 및 공통 제어 정보를 수신하였는지 확인할 수 있고, 이를 통해 프레임 시작 시점을 인지하고 프레임 동기를 획득할 수 있다. 단말은 인접 셀에 대해서도 상술한 방식으로 프레임 시작 시점을 획득할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따라 단말은 동기 신호 및 공통 제어 정보 슬롯 구간에서 서빙 셀에 대한 최적 수신 빔을 이용하여 서빙 셀에 대한 동기를 획득하면서, 셀 탐색을 수행할 수 있다. 또한, 단말은 동기 신호 및 공통 제어 정보 슬롯 구간에서 수신 빔을 전환하면서, 인접 기지국을 탐색하기 위한 셀 탐색을 수행할 수 있다. 또한, 단말은 빔 측정 슬롯에서 수신 빔을 전환하면서 서빙 셀의 빔 측정 신호와 탐색된 인접 기지국에 대한 빔 측정 신호를 수신할 수 있다. 이때, 단말은 동기 신호 및 공통 제어 정보 슬롯 구간 및 빔 측정 슬롯 이외의 구간에서는 최적 수신 빔을 이용하여 서빙 기지국과 통신을 수행할 수 있다.
추가적으로, 본 발명의 실시 예에 따른 기지국은 단말의 셀 탐색 및 빔 측정 신호 수신을 위해, 서로 다른 송신 빔 순서를 나타내는 적어도 두 개의 송신 빔 타입을 설정하고, 프레임 내에 동기 신호 및 공통 제어 정보 슬롯 구간에서 서로 다른 송신 빔 타입에 대응하는 송신 빔 순서로 동기 신호 및 공통 제어 정보를 전송할 수 있다. 이하 설명에서는 설명의 편의를 위해 기지국이 송신 빔 순서가 서로 다른 두 개의 송신 빔 타입을 설정하여 동기 신호 및 공통 제어 정보 슬롯을 송신함을 가정하여 설명하였으나, 설계 방식에 따라 두 개 이상의 송신 빔 타입이 설정될 수 있다. 예를 들어, 기지국의 송신 빔 타입은 제 1 타입 및 제 2 타입으로 설정될 수 있으며, 제 1 타입 및 제 2 타입은 선택되는 송신 빔의 순서가 서로 다를 뿐, 결과적으로 사용되는 송신 빔들은 동일하다. 본 발명의 실시 예에서 기지국이 서로 다른 송신 빔 순서로 동기 신호 및 공통 제어 정보를 전송하는 것은, 실제 셀룰러 환경에서 인접 기지국과 서빙 기지국의 동기가 일치하지 않는 경우, 혹은 인접 기지국의 신호가 단말로 도달하는데 소요되는 시간과 서빙 기지국의 신호가 단말로 도달하는데 소요되는 시간이 다른 경우에 대비하기 위함이다. 즉, 본 발명의 실시 예에서 인접 셀의 프레임 시간 구간은 서빙 셀의 프레임 시간 구간과 정확히 일치하지 않기 때문에, 단말이 서빙 셀에 대해 동기화된 프레임 구간 내 동기 신호 및 공통 제어 정보 슬롯 구간에서 인접 셀로부터의 동기 신호 및 공통 제어 정보를 수신하지 못하는 상황이 발생될 수 있다. 예를 들어, 단말에 제 1 인접 셀의 프레임 신호가 서빙 셀의 프레임 신호에 비해 시간적으로 일찍 도착할 수 있고, 제 2 인접 셀의 프레임 신호가 서빙 셀의 프레임 신호에 비해 시간적으로 늦게 도착할 수 있다. 그러나, 본 발명의 실시 예에 따른 단말은 동기신호 및 공통 제어 정보 슬롯에서만 수신 빔을 변경하면서 신호를 수신하고, 그 외 슬롯 구간에서는 서빙 셀에 대한 최적 슬롯을 이용하여 신호를 수신하기 때문에, 인접 셀로부터 일찍 도착하거나 늦게 도착한 동기 신호 및 공통 제어 정보는 수신할 수 없는 상황이 발생될 수 있다. 따라서, 본 발명에서는 기지국이 송신 빔 순서가 서로 다른 두 개의 송신 빔 타입을 설정하여 동일한 동기 신호 및 공통 제어 정보를 두 개의 슬롯을 통해 두 번 송신하고, 단말은 두 개의 동기 신호 및 공통 제어 정보 슬롯을 하나의 수신 빔으로 수신하는 방식을 통해, 인접 기지국에 대한 셀 탐색을 수행할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 동기 신호 및 공통 제어 정보 슬롯의 송신 빔 순서를 도시하고 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 기지국은 특정 프레임의 동기 신호 및 공통 제어 정보 슬롯 구간에서 미리 설정된 제 1 타입에 따라 송신 빔을 0, 1, 2, 3, 4의 순서로 이용하여 동기 신호 및 공통 제어 정보를 전송할 수 있고, 그 다음 프레임의 동기 신호 및 공통 제어 정보 슬롯 구간에서 제 1 타입의 역순으로 설정된 제 2 타입에 따라 송신 빔을 4, 3, 2, 1, 0의 순서로 이용하여 동기 신호 및 공통 제어 정보를 전송할 수 있다. 다른 예로, 제 1 타입의 송신 빔 순서가 0, 1, 2, 3, 4인 경우, 제 2 타입은 3, 4, 0, 1, 2이거나 2, 3, 4, 0, 1로 설정될 수 있다. 여기서, 서로 다른 송신 빔 순서를 갖는 제 1 타입 및 제 2 타입은 프레임의 동기 오차가 하나의 슬롯 구간의 절반 이하인 인접 기지국에 대해, 단말이 두 개의 동기신호 및 공통 제어 정보 슬롯을 통해 해당 인접 기지국의 모든 송신 빔에 대한 신호를 수신할 수 있도록 결정될 수 있다.
즉, 본 발명의 실시 예에 따른 단말은 인접 기지국에 대한 셀 탐색을 위해, 동기 신호 및 공통 제어 정보 슬롯 구간을 수신 빔 Brx_CS별로 2회씩 수신할 수 있다. 이때, 수신 빔 Brx_CS는 인접 기지국의 셀 탐색을 위해 이용되는 수신 빔으로서, 단말이 지원하는 다수 개의 수신 빔들 중 어느 하나의 빔을 의미한다. 예컨대, 단말은 인접 기지국 탐색을 위해 특정 수신 빔 Brx_CS로 특정 프레임 내 동기 신호 및 공통 제어 정보 슬롯에서 제 1 타입의 동기 신호 및 공통 제어 정보를 수신한 후, 다음 프레임 내 동기 신호 및 공통 제어 정보 슬롯에서 제 2 타입의 동기 신호 및 공통 제어 정보를 수신할 수 있다. 단말은 하나의 수신 빔으로 동기 신호 및 공통 제어 정보 슬롯 구간을 두 번 수신함에 따라, 기지국의 모든 송신 빔에 대한 신호를 수신할 수 있다. 예를 들어, 10개의 빔을 이용하는 인접 기지국에서 제 1 타입의 송신 빔 순서가 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9이고 제 2 타입의 송신 빔 순서가 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1, 0이거나 혹은 5, 6, 7, 8, 9, 0, 1, 2, 3, 4인 경우, 해당 인접 기지국에 대한 프레임 동기 오차가 5개 심볼보다 작거나 같으면, 단말은 수신 빔 별로 두 개의 동기 신호 및 공통 제어 정보 슬롯 구간을 수신함으로써, 인접 기지국의 셀 탐색을 수행할 수 있다.
추가적으로, 기지국은 단말이 동기 오차가 존재하는 인접 기지국을 탐색하도록 하기 위해 동기 신호 및 공통 제어 슬롯에 대한 송신 빔 순서를 송신 빔 타입을 번갈아 가며 선택할 수 있다. 예를 들어, 기지국은 4n 및 4n+1 번째 프레임 내 동기 신호 및 공통 제어 슬롯 구간에서는 제 1 타입에 대응하는 송신 빔 순서로 신호를 송신하고, 4n+2 및 4n+3 번째 프레임 내 동기 신호 및 공통 제어 슬롯 구간에서는 제 2 타입에 대응하는 송신 빔 순서로 신호를 송신할 수 있다. 다른 예를 들어, 기지국은 4n, 4n+1 및 4n+2 번째 프레임 내 동기 신호 및 공통 제어 슬롯 구간에서는 제 1 타입에 대응하는 송신 빔 순서로 신호를 송신하고, 4n+3 번 째 프레임 내 동기 신호 및 공통 제어 슬롯 구간에서는 제 2 타입에 대응하는 송신 빔 순서로 신호를 송신할 수 있다.
추가적으로, 본 발명의 실시 예에서는 서빙 기지국에 대한 동기 획득과 인접 기지국에 대한 셀 탐색을 번갈아가며 수행할 수 있다. 이는 단말이 인접 기지국 탐색을 위해 동기 신호 및 공통 제어 정보 슬롯 구간에서 수신 빔을 변경하는 경우에는 서빙 셀의 신호가 수신되지 않아서 서빙 셀과 프레임 동기를 맞출 수 없는 상황이 발생할 수 있기 때문이다. 따라서 실시 예에 따라 단말은 짝수 번째 프레임에서 서빙 셀에 대해 최적의 수신 빔으로 신호를 수신하여 서빙 기지국에 대한 동기를 획득하고, 홀수 번째 프레임에서는 변경된 수신 빔으로 신호를 수신하여 인접 기지국에 대한 탐색을 수행할 수 있다. 이때, 단말은 짝수 번째 프레임에서 서빙 기지국에 대한 동기를 획득하면서 인접 기지국에 대한 탐색을 수행할 수도 있다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 동기 신호 및 공통 제어 정보 슬롯에서 단말의 셀 탐색 수행을 위한 수신 빔을 도시하고 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 단말은 짝수 번째 프레임(예:0, 2, 4, 6 번 프레임)에서 서빙 셀의 프레임을 가장 강한 수신 신호 세기로 수신할 수 있는 최적 수신 빔 Brx_Frame을 통해 서빙 셀에 대한 동기 획득을 수행할 수 있다. 이때, 수신 빔 Brx_Frame이란 단말이 서빙 기지국의 프레임의 제어 슬롯 및 데이터 슬롯을 가장 강한 수신 신호 세기로 수신할 수 있는 수신 빔을 의미한다. 또한, 단말은 짝수 번째 프레임에서 서빙 셀에 대한 최적 수신 빔인 Brx_Frame을 통해 서빙 기지국에 대한 동기를 획득하면서, 인접 기지국에 대한 탐색도 수행할 수 있다.
또한, 단말은 홀수 번째 프레임(예: 1, 3, 5, 7번 프레임)에서 수신 빔 Brx_CS의 빔 번호를 순차적으로 증가시키면서 수신 빔을 전환하고, 하나의 수신 빔을 두 번 연속적으로 지정하여 사용할 수 있다. 예를 들어, 단말은 홀수 번째 프레임인 1 번 프레임과 3번 프레임의 동기 신호 및 공통 제어 정보 슬롯을 수신하기 위해 수신 빔 Brx_CS=0을 이용할 수 있고, 홀수 번째 프레임인 5번 프레임과 7번 프레임의 동기 신호 및 공통 제어 정보 슬롯을 수신하기 위해 수신 빔 Brx_CS=1을 이용할 수 있다. 이와 같이, 단말은 홀수 번째 프레임의 동기 신호 및 공통 제어 정보 슬롯에 대해 동일한 수신 빔 Brx_CS로 신호를 2회 수신하고, 2회 수신된 신호를 모두 고려하여 인접 기지국 탐색을 수행할 수 있다.
추가적으로, 단말은 홀수 번째 프레임의 동기 신호 및 공통 제어 신호 슬롯 구간에서는 수신 빔 Brx_CS를 전환하며 신호를 수신하나, 홀수 번째 프레임의 제어 슬롯 및 데이터 슬롯 구간에서는 수신 빔 Brx_Frame으로 신호를 수신할 수 있다. 또한, 단말은 짝수 번째 프레임에서 동기 신호 및 공통 제어 정보 슬롯에서 수신 빔을 전환하지 않고 서빙 기지국에 대한 최적 수신 빔 Brx_Frame을 그대로 이용하여 신호를 수신하므로, 하나의 프레임 내에서 Brx_Frame을 통해 인접 셀의 모든 송신 빔을 수신할 수 있다. 따라서, Brx_Frame을 고정적으로 이용하는 짝수 번째 프레임의 경우에는 해당 인접 기지국에 대해 2회 수신된 신호를 필요로 하지 않는다.
추가적으로, 본 발명의 실시 예에서는 서빙 셀 혹은 셀 탐색을 통해 탐색된 인접 기지국의 셀에 대해 빔을 측정하기 위해, 도 5에 도시된 바와 같은 빔 측정 슬롯을 정의할 수 있다. 기지국과 단말은 하향 링크와 상향 링크에 대한 송수신 빔을 측정하기 위해 빔을 순차적으로 전환하면서 모든 송수신 빔 조합에 대해 측정한다. 송수신 빔을 전환하는 방법은 다음 두 가지 방법을 포함할 수 있다. 첫 번째 방법은, 송신 빔을 빠르게 전환시키고 수신 빔을 천천히 전환시키는 방법이고, 두 번째 방법은 수신 빔을 빠르게 전환 시키고 송신 빔을 천천히 전환 시키는 방법이다. 첫 번째 방법은 하나의 빔 측정 슬롯 구간에서 송신기는 빔을 연속적으로 전환하여 빔 측정 신호를 송신하지만 수신기는 빔을 고정하여 신호를 수신하는 방법일 수 있다. 여기서, 수신기는 다른 빔 측정 슬롯 구간에서 다른 빔으로 전환하여 신호를 수신할 수 있다. 두 번째 방법은 하나의 빔 측정 슬롯 구간에서 송신기가 빔을 고정한 상태에서 빔 측정신호를 송신하고 수신기는 빔을 연속적으로 전환하면서 신호를 수신할 수 있다. 여기서, 송신기는 다른 빔 측정 슬롯 구간에서 다른 빔으로 전환하여 신호를 송신할 수 있다.
도 5 내지 도 8과 도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 빔포밍 시스템에서 송신 빔을 빠르게 전환시키고 수신 빔을 천천히 전환시키는 빔 측정 방법에 관한 것이다. 특히, 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 빔포밍 시스템에서 송신 빔을 빠르게 전환시키고 수신 빔을 천천히 전환시키는 빔 측정 방법을 위한 하향 빔 측정 슬롯의 구조를 도시하고 있다도 5에 도시된 바와 같이, 기지국은 하향 빔 측정 슬롯으로 빔 측정을 위한 빔 측정 기준 신호(BMRS: Beam Measurement Reference Signal)의 심볼 10개를 서로 다른 10개의 송신 빔을 통해 단말로 송신하고, 단말이 10개의 송신 빔에 대해 측정하도록 할 수 있다. 이때, 기지국은 각 프레임 및 부프레임에 할당되는 하향 빔 측정 슬롯의 수를 조절하여 송신 빔 측정 주기를 조절할 수 있다. 예를 들어, 기지국이 40개의 송신 빔을 사용하고, 한 프레임 내에 포함된 5개의 부프레임들 중에서 4개의 부프레임 각각에서 하나의 슬롯이 고정적으로 송신 빔 측정 슬롯으로 할당되면, 단말은 한 프레임 시간 동안 송신 빔 측정을 1회 수행할 수 있다. 단말은 기지국이 40개의 송신 빔을 통해 빔 측정 신호를 한번씩 모두 송신할 때까지 동일한 수신 빔으로 빔 측정 슬롯을 수신할 수 있다. 다시 말해, 기지국의 송신 빔이 40개이고 단말의 수신 빔이 4개인 경우, 부프레임 별로 하나의 슬롯을 빔 측정 슬롯으로 이용하면, 단말이 기지국의 모든 송신 빔과 단말의 모든 수신 빔에 대한 빔 측정을 수행하는데에는 총 4개의 프레임이 소요될 수 있다. 다른 예를 들어, 기지국의 송신 빔이 20개이고, 부프레임별로 두 개의 슬롯이 송신 빔 측정 슬롯으로 할당되면, 단말은 하나의 부프레임 동안 송신 빔 측정을 1회 수행할 수 있으므로, 하나의 프레임 시간 동안에는 송신 빔 측정을 총 4회 수행할 수 있으며, 기지국의 모든 송신 빔과 단말의 모든 수신 빔 조합에 대한 빔 측정을 총 1회 수행할 수 있다. 단말은 각 프레임 내에서 하향 제어 슬롯과 데이터 슬롯 구간에서는 서빙 기지국에 대한 최적 수신 빔 Brx_Frame을 통해 신호를 수신하고, 각 프레임 내 하향 빔 측정 슬롯 구간에서는 빔 측정 주기에 따라 빔 측정 수신 빔 Brx_BM으로 빔 측정 기준 신호를 수신하고, 하향 빔 측정 슬롯 구간이 종료되면, 다시 최적 수신 빔 Brx_Frame으로 수신 빔을 전환하여 해당 신호를 수신할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따라 단말은 하향 빔 측정 슬롯 구간에 빔 측정 기준 신호를 수신하여 하향 빔 측정을 수행할 수 있다. 예를 들어, 단말은 수신 빔 Brx로 동기 신호 및 공통 제어 정보 슬롯을 수신하여, 서빙 기지국 혹은 인접 기지국의 셀에 대한 프레임 동기를 검출하고, 빔 측정 슬롯에 포함된 모든 빔 측정 기준 신호의 수신 시간을 확인할 수 있다. 단말은 빔 측정 슬롯에서 각 빔 측정 기준 신호 y(m;Brx)k를 N-point FFT하여 주파수 영역의 신호 Y(m;Brx)n를 결정할 수 있다. 이때, m은 빔 측정 슬롯 내 빔 측정 기준 신호의 번호를 나타내며, 부프레임 번호와 슬롯 번호가 할당되면, m을 기반으로 기지국의 송신 빔에 대한 고유 번호가 결정될 수 있다. 이후, 주파수 영역의 신호와 해당 셀 c에 대응되는 빔 측정 기준 신호 값 W(c)n을 곱하여
Figure PCTKR2014012580-appb-I000003
을 계산하고, Z(m,c;Brx)n을 N-point IFFT하여 시간 영역 신호 z(m,c;Brx)k를 계산한 후, 계산된 시간 영역 신호를 이용하여 전력을 측정할 수 있다. 빔 측정 값은 최대 전력 값 Qpeak(m,c;Brx)을 사용하거나 혹은 임계값 TBM 보다 큰 전력의 합
Figure PCTKR2014012580-appb-I000004
을 사용할 수 있다. 여기서, Qpeak(m,c;Brx) 및
Figure PCTKR2014012580-appb-I000005
값은 하기의 수학식 2를 이용하여 계산할 수 있다.
수학식 2
Figure PCTKR2014012580-appb-M000002
여기서, 셀 c에 대응되는 빔 측정 기준 신호 값 W(c)n을 서로 다른 셀에 대해서는 주파수 영역에서 서로 직교하도록 설계하는 경우, 즉, 모든 주파수 인덱스 n에 대해서 서로 다른 셀 c1과 c2에 대해 항상 W(c1)n*W(c2)n = 0 인 조건을 만족할 경우, 시간 영역 신호 z(m,c;Brx)k를 구할 필요 없이 주파수 영역에서 수신 신호 Z(m,c;Brx)n의 전력의 합을 계산하여 빔 측정 값으로 사용할 수도 있다.
추가적으로, 본 발명의 실시 예에 따른 기지국은 단말의 하향 빔 측정을 위해, 프레임 내에 하향 빔 측정 슬롯 구간에서 서로 다른 송신 빔 타입에 대응하는 송신 빔 순서로 빔 측정을 위한 기준 신호를 전송할 수 있다. 예를 들어, 기지국의 송신 빔 타입은 제 1 타입 및 제 2 타입으로 설정될 수 있으며, 제 1 타입 및 제 2 타입은 선택되는 송신 빔의 순서가 서로 다를 뿐, 결과적으로 사용되는 송신 빔들은 동일하다. 본 발명의 실시 예에서 기지국이 서로 다른 송신 빔 순서로 빔 측정 기준 신호를 전송하는 것은, 실제 셀룰러 환경에서 인접 기지국과 서빙 기지국의 동기가 일치하지 않는 경우, 혹은 인접 기지국의 신호가 단말로 도달하는데 소요되는 시간과 서빙 기지국의 신호가 단말로 도달하는데 소요되는 시간이 다른 경우에 대비하기 위함이다.
즉, 본 발명의 실시 예에서 인접 셀의 프레임 시간 구간은 서빙 셀의 프레임 시간 구간과 정확히 일치하지 않기 때문에, 단말이 서빙 셀에 대해 동기화된 빔 측정 구간에서 인접 셀로부터의 빔 측정 기준 신호를 수신하지 못하는 상황이 발생될 수 있다. 예를 들어, 단말에 제 1 인접 셀의 프레임 신호가 서빙 셀의 프레임 신호에 비해 시간적으로 일찍 도착할 수 있고, 제 2 인접 셀의 프레임 신호가 서빙 셀의 프레임 신호에 비해 시간적으로 늦게 도착할 수 있다. 그러나, 본 발명의 실시 예에 따른 단말은 동기신호 및 공통 제어 정보 슬롯 및 빔 측정 슬롯에서만 수신 빔을 변경하면서 신호를 수신하고, 그 외 슬롯 구간에서는 서빙 셀에 대한 최적 슬롯을 이용하여 신호를 수신하기 때문에, 인접 셀로부터 일찍 도착하거나 늦게 도착한 빔 측정 기준 신호를 수신할 수 없는 상황이 발생될 수 있다. 따라서, 본 발명에서는 기지국이 송신 빔 순서가 서로 다른 두 개의 송신 빔 타입을 설정하여 동일한 빔 측정 기준 신호를 두 개의 슬롯을 통해 두 번 송신하고, 단말은 두 개의 빔 측정 슬롯을 하나의 수신 빔으로 수신하는 방식을 통해, 인접 기지국의 송신 빔들에 대한 빔 측정을 수행할 수 있다
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 송신 빔을 빠르게 전환시키고 수신 빔을 천천히 전환시키는 빔 측정 방법을 위한 빔 측정 슬롯의 송신 빔 순서를 도시하고 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 기지국은 특정 프레임의 하향 빔 측정 슬롯 구간에서 미리 설정된 제 1 타입에 따라 송신 빔을 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9의 순서로 이용하여 빔 측정 기준 신호를 전송할 수 있고, 그 다음 프레임의 빔 측정 슬롯 구간에서 제 1 타입의 역순으로 설정된 제 2 타입에 따라 송신 빔을 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1, 0의 순서로 이용하여 빔 측정 기준 신호를 전송할 수 있다. 다른 예로, 제 1 타입의 송신 빔 순서가 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9인 경우, 제 2 타입은 처음 반과 나머지 반의 순서가 바뀐 5, 6, 7, 8, 9, 0, 1, 2, 3, 4일 수 있다. 여기서, 서로 다른 송신 빔 순서를 갖는 제 1 타입 및 제 2 타입은 프레임의 동기 오차 크기가 하나의 슬롯 구간의 절반 이하인 인접 기지국에 대해, 단말이 두 개의 빔 측정 슬롯을 통해 해당 인접 기지국의 모든 송신 빔에 대한 신호를 수신할 수 있도록 결정될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 기지국은 하향 빔 측정 슬롯 구간에서 송신 빔들이 한번씩 전송되는 하나의 주기 동안에는 제 1 타입의 송신 빔 순서로 빔 측정 기준 신호를 송신하고, 다음 주기 동안에는 제 2 타입의 송신 빔 순서로 빔 측정 기준 신호를 송신할 수 있다. 이때, 단말은 서빙 기지국에 대해 빔을 측정할 경우, 서빙 셀과는 프레임 동기가 일치하므로 동기 불일치로 인한 신호의 손실이 발생되지 않기 때문에, 송신 빔들이 한번씩 전송되는 하나의 주기 동안에만 빔 측정 기준 신호를 수신한다. 반면, 단말은 인접 기지국에 대해 빔을 측정할 경우, 인접 셀과는 프레임 동기가 일치하지 않기 때문에 각각의 수신 빔 별로 송신 빔들이 두 번씩 반복되는 두 주기 동안에 신호를 수신할 수 있다. 예를 들어, 도 6에 도시된 바와 같이, 인접 기지국의 빔 측정 슬롯의 신호가 단말의 빔 측정 슬롯 수신 구간보다 일찍 도착하거나 늦게 도착하는 경우, 그 차이가 5 심볼 이내이면, 단말은 각 수신 빔으로 인접 기지국이 제 1 타입의 송신 빔 순서로 빔 측정 기준 신호를 송신한 빔 측정 슬롯과 인접 기지국이 제 2 타입의 송신 빔 순서로 빔 측정 기준 신호를 송신한 빔 측정 슬롯을 수신하여, 각각의 수신 빔별로 인접 기지국의 모든 송신 빔에 대한 빔 측정 기준 신호를 수신할 수 있다.
다른 예로, 기지국이 사용하는 송신 빔이 20개인 경우, 기지국은 2개의 빔 측정 슬롯을 이용하여 20개의 송신 빔 각각으로 빔 측정 기준 신호를 송신할 수 있다. 이때 송신 빔 순서를 나타내는 제 1 타입이 0, 1, 2,..., 19이며, 제 2 타입은 19, 18, 17, ... , 2, 1, 0이거나 혹은 10, 11, 12, ..., 19, 0 ,1 ,2, ..., 8, 9일 수 있다. 단말은 인접 기지국의 프레임 동기 오차가 10개 심볼 이하이면, 단말은 인접 기지국의 송신 빔들이 한번씩 전송되는 두 주기 즉, 4개의 슬롯을 수신하여 인접 기지국의 모든 송신 빔을 측정할 수 있다. 예를 들어, 도 7a 내지 7c에 도시된 바와 같이, 단말은 각각의 수신 빔을 통해 제 1 타입 및 제 2 타입의 빔 측정 슬롯 구간에서 신호를 모두 수신한 후, 해당 인접 기지국의 송신 빔들에 대한 측정 값을 구할 수 있다.
도 7a 내지 7c는 본 발명의 실시 예에 따라 송신 빔을 빠르게 전환시키고 수신 빔을 천천히 전환시키는 빔 측정 방법을 사용하는 경우, 하향 빔 측정 슬롯에서 기지국이 빔 측정을 위한 기준 신호를 전송하는 송신 빔 순서와 단말에서 수신 빔을 예를 들어 도시하고 있다.
도 7a는 하나의 프레임에 포함된 5개의 부프레임들 중에서 4개의 부프레임 각각에서 하나의 슬롯이 빔 측정 슬롯으로 설정되고, 기지국이 10개의 송신 빔을 이용하고, 단말이 5개의 수신 빔을 이용하는 경우를 나타낸다. 이때, 기지국은 하나의 부프레임에 포함된 빔 측정 슬롯을 통해 모든 송신 빔들에 대한 빔 측정 기준 신호를 한번씩 전송할 수 있다. 이에 따라, 단말은 첫 번째 프레임 내 1번 부프레임의 빔 측정 슬롯 구간에서 제 1 타입으로 전송되는 빔 측정 기준 신호를 수신 빔 Brx_BM=0을 이용하여 수신하고, 두 번째 프레임 내 2번 부프레임의 빔 측정 슬롯 구간에서 제 2 타입으로 전송되는 빔 측정 기준 신호를 수신 빔 Brx_BM=0을 이용하여 수신할 수 있다. 또한, 단말은 첫 번째 프레임 내 2번 부프레임의 빔 측정 슬롯 구간에서 제 1 타입으로 전송되는 빔 측정 기준 신호를 수신 빔 Brx_BM=1을 이용하여 수신하고, 두 번째 프레임 내 3번 부프레임의 빔 측정 슬롯 구간에서 제 2 타입으로 전송되는 빔 측정 기준 신호를 수신 빔 Brx_BM=1을 이용하여 수신할 수 있다. 단말은 각 수신 빔 별로, 두 개의 부프레임 내 빔 측정 슬롯 구간들을 통해 수신되는 서로 다른 타입의 신호들을 결합하여 해당 인접 기지국의 송신 빔들을 측정할 수 있다.
도 7b는 하나의 프레임에 포함된 5개의 부프레임들 중에서 4개의 부프레임 각각에서 두 개의 슬롯이 빔 측정 슬롯으로 설정되고, 기지국이 20개의 송신 빔을 이용하고 단말이 4개의 수신 빔을 이용하는 경우를 나타낸다. 이때, 기지국은 하나의 부프레임에 포함된 빔 측정 슬롯들을 통해 모든 송신 빔들에 대한 빔 측정 기준 신호를 한번씩 전송할 수 있다. 이에 따라, 단말은 첫 번째 프레임 내 1번 부프레임의 두 개의 빔 측정 슬롯 구간에서 제 1 타입으로 전송되는 빔 측정 기준 신호를 수신 빔 Brx_BM=0을 이용하여 수신하고, 두 번째 프레임 내 2번 부프레임의 두 개의 빔 측정 슬롯 구간에서 제 2 타입으로 전송되는 빔 측정 기준 신호를 수신 빔 Brx_BM=0을 이용하여 수신할 수 있다. 또한, 단말은 첫 번째 프레임 내 2번 부프레임의 두 개의 빔 측정 슬롯 구간에서 제 2 타입으로 전송되는 빔 측정 기준 신호를 수신 빔 Brx_BM=1을 이용하여 수신하고, 두 번째 프레임 내 1번 부프레임의 두 개의 빔 측정 슬롯 구간에서 제 1 타입으로 전송되는 빔 측정 기준 신호를 수신 빔 Brx_BM=1을 이용하여 수신할 수 있다. 단말은 각 수신 빔 별로, 두 개의 부프레임 내 빔 측정 슬롯 구간들을 통해 수신된 서로 다른 타입의 신호들을 결합하여 해당 인접 기지국의 송신 빔들을 측정할 수 있다.
도 7c는 하나의 프레임에 포함된 5개의 부프레임들 중에서 4개의 부프레임 각각에서 두 개의 슬롯이 빔 측정 슬롯으로 설정되고, 기지국의 40개의 송신 빔을 이용하고 단말이 5개의 수신 빔을 이용하는 경우를 나타낸다. 이때, 기지국은 두 개의 부프레임에 포함된 빔 측정 슬롯들 즉, 4개의 빔 측정 슬롯들을 통해 모든 송신 빔들에 대한 빔 측정 기준 신호를 한번씩 전송할 수 있다. 이에 따라, 단말은 첫 번째 프레임 내 1번 부프레임의 빔 측정 슬롯 구간과 2번 부프레임의 빔 측정 슬롯 구간에서 제 1 타입으로 전송되는 빔 측정 기준 신호를 수신 빔 Brx_BM=0을 이용하여 수신하고, 세 번째 프레임 내 3번 부프레임의 빔 측정 슬롯 구간과 4번 부프레임의 빔 측정 슬롯 구간에서 제 2 타입으로 전송되는 빔 측정 기준 신호를 수신 빔 Brx_BM=0을 이용하여 수신할 수 있다. 단말은 각 수신 빔 별로, 네 개의 부프레임 내 빔 측정 슬롯 구간들을 통해 수신된 서로 다른 타입의 신호들을 결합하여 해당 인접 기지국의 송신 빔들을 측정할 수 있다.
상술한 바와 같이, 단말은 각 수신 빔 별로 빔 측정 슬롯 구간을 반복하여 수신함으로써, 인접 기지국의 각 송신 빔 신호가 제 1 타입 및 제 2 타입을 통해 적어도 한번이라도 손실 없이 수신되면, 단말은 손실 없이 수신된 신호를 기준으로 빔 측정 값을 구할 수 있다.
추가적으로, 단말은 제 1 타입 및 제 2 타입을 통해 인접 기지국의 모든 송신 빔에 대한 신호가 손실 없이 수신되면, 가장 최근에 수신된 신호를 기준으로 빔 측정 값을 계산하거나 혹은 제 1 타입 및 제 2 타입을 통해 신호가 수신된 송신 빔들 각각에 대한 빔 측정 값을 각각 구한 후, 각각의 측정 값에 가중치를 곱하여 빔 측정 값을 계산할 수도 있다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따라 기지국과 단말의 통신에 이용되는 프레임의 구조와 프레임 구조 내에서 셀 탐색 및 빔 측정을 수행하는 예를 도시하고 있다.
도 8을 참조하면, 기지국은 각 프레임의 제 0 부프레임에서 동기 신호 및 공통 제어 정보 슬롯을 송신하고, 각 프레임의 제 1 부프레임 내지 제 4 부프레임에서 빔 측정 슬롯을 송신할 수 있다. 기지국은 동기신호 및 공통 제어 정보 슬롯의 송신 빔 순서를 타입별로 2회 연속하여 설정할 수 있다. 예를 들어, 기지국은 제 0 프레임 내지 제 N 프레임의 0번 부프레임들에서 동기신호 및 공통 제어 정보 슬롯의 송신 빔 순서가 Type 1, Type 1, Type 2, Type 2, Type 1, Type 1, Type 2, Type 2의 순으로 2회씩 반복되도록 설정할 수 있다. 더하여, 기지국은 각 프레임 내 제 1 부프레임 내지 제 4 부프레임의 빔 측정 슬롯 구간에 대한 송신 빔 순서를 각 부프레임별로 제 1 타입과 제 2 타입을 교대로 선택할 수 있다. 예를 들어, 제 1 부프레임 내지 제 4 부프레임의 빔 측정 슬롯 구간에 대한 송신 빔 순서가 Type 1, Type 2, Type 1, Type 2가 되도록 설정할 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 단말에서 동기 신호 및 공통 제어 정보 슬롯을 수신하기 위한 절차를 도시하고 있다.
도 9를 참조하면, 단말은 901동작에서 동기 신호 및 공통 제어 정보 슬롯 구간인지 여부를 확인한다. 만일, 확인된 슬롯 구간이 동기 신호 및 공통 제어 정보 슬롯 구간이 아닌 경우, 단말은 901동작을 재수행할 수 있다.
반면, 확인된 슬롯 구간이 동기 신호 및 공통 제어 정보 슬롯 구간인 경우, 903동작으로 진행하여 프레임 번호를 짝수 번호인지 혹은 홀수 번호인지 확인할 수 있다.
확인된 프레임 번호가 짝수인 경우, 단말은 905동작으로 진행하여 수신 빔 Brx_Frame을 통해 서빙 기지국의 동기 획득 및 인접 기지국 탐색을 수행할 수 있다. 다시 말해, 단말은 서빙 기지국에 대한 최적의 수신 빔인 Brx_Frame을 통해 서빙 기지국의 동기를 획득하고, 인접 기지국 탐색을 수행할 수 있다.
이후, 단말은 907동작으로 진행하여 시간 차이 값을 계산할 수 있다. 예컨대, 단말은 Brx_Frame을 통해 공통 제어 정보를 오류 없이 수신한 기지국의 셀 번호 c를 확인하고, 수학식 1을 기반으로 서빙 기지국에 대한 프레임 동기를 획득하고, 탐색된 인접 기지국의 프레임 동기 시간 및/혹은 탐색된 인접 기지국의 프레임과 서빙 기지국의 프레임 간의 시간 차이(Time Shift) 값 TS(c; Brx_Frame)를 결정할 수 있다.
이후, 단말은 909동작으로 진행하여 빔 측정 기준 신호를 수신하기 위한 시간을 계산할 수 있다. 다시 말해, 단말은 수신 빔 Brx_Frame을 통해 기지국 c의 빔 측정 기준 신호(BMRS)를 수신하기 위한 시간 TBMRS(bmrs, c; Brx_Frame)를 계산할 수 있다.
이후, 단말은 본 발명의 실시 예에 따른 절차를 종료할 수 있다.
903동작에서 확인된 프레임 번호가 홀수인 경우, 단말은 911동작으로 진행하여 수신 빔 Brx_CS를 통해 0, 0, 1, 1, 2, 2, ... 순서로 변경해가며 인접 기지국 탐색을 수행할 수 있다. 다시 말해, 단말은 동기신호 및 공통 제어 정보 슬롯 수신 구간 이전에 Brx_Frame을 통해 서빙 기지국에 대한 제어 신호 혹은 데이터 신호를 송수신하다가, 동기신호 및 공통 제어 정보 슬롯 구간이 되면 수신 빔을 Brx_CS로 전환하여 인접 기지국의 동기 신호 및 공통 제어 정보 수신을 시도할 수 있다. 이때 단말은 도 3 및 도 4에서 설명한 바와 같이, 동기신호 및 공통 제어 정보 슬롯 구간별로 Brx_CS의 수신 빔 인덱스를 0, 0, 1, 1, 2, 2, ...의 순서로 변경해가며, 인접 기지국 탐색을 수행할 수 있다.
이후, 단말은 913동작으로 진행하여 시간 차이 값을 계산할 수 있다. 자세히 말해, 단말은 수신 빔 Brx_CS 각각을 통해 공통 제어 정보를 오류 없이 수신한 인접 기지국의 셀 번호 c를 확인하고, 수학식 1을 기반으로 해당 기지국의 프레임 동기 시간 및/혹은 서빙 기지국의 프레임과의 시간 차이(Time Shift) 값 TS(c; Brx_CS)를 결정할 수 있다.
이후, 단말은 915동작으로 진행하여 빔 측정 기준 신호를 수신하기 위한 시간을 계산할 수 있다. 다시 말해, 단말은 수신 빔 Brx_CS를 통해 인접 기지국 c의 빔 측정 기준 신호(BMRS)를 수신하기 위한 시간 TBMRS(bmrs, c; Brx_CS)를 계산할 수 있다.
이후, 단말은 본 발명의 실시 예에 따른 절차를 종료할 수 있다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 빔포밍 시스템에서 송신 빔을 빠르게 전환시키고 수신 빔을 천천히 전환시키는 빔 측정 방법에 의해 단말이 하향 빔 측정 슬롯을 수신하기 위한 절차를 도시하고 있다.
도 10을 참조하면, 단말은 1001동작에서 빔 측정 슬롯 구간을 통해 빔 측정 신호를 수신할 수 있다. 예를 들어, 단말은 각 프레임 별로 제 0 부프레임을 제외하고, 제 1 부프레임 내지 제 4 부프레임에 포함된 하향 빔 측정 슬롯 구간에서 수신 빔을 Brx_BM으로 전환하여 빔 측정 기준 신호를 수신할 수 있다. 이때, 단말은 도 9에서 계산된 빔 측정 기준 신호 수신 시간을 이용하여 빔 측정 기준 신호를 수신할 수 있다.
이후, 단말은 1003동작에서 송신 빔의 순서를 나타내는 송신 빔 타입을 확인할 수 있다. 이때, 단말은 빔 측정 슬롯에 대한 부프레임의 번호를 통해 기지국이 이용한 송신 빔 타입을 확인할 수 있다. 여기서, 송신 빔 타입은 서로 다른 송신 빔 순서를 갖는 제 1 타입과 제 2 타입 중 적어도 하나일 수 있다. 예를 들어, 제 2 타입은 제 1 타입의 역순일 수 있다.
이후, 단말은 1005동작으로 진행하여 해당 빔 측정 슬롯 구간의 송신 빔 타입을 기반으로 빔 측정 기준 신호의 번호로부터 송신 빔 번호를 계산할 수 있다. 즉, 단말은 송신 빔 번호를 송신 빔의 타입에 따라 빔 측정 기준 신호의 번호 bmrs로부터 계산할 수 있다. 여기서, 빔 측정 기준 신호의 번호는 기지국이 해당 빔 측정 슬롯 구간에서 전송한 빔 측정 기준 신호들 중에서 해당 빔 측정 기준 신호가 몇 번째로 전송된 것인지 나타낼 수 있다. 예를 들어, 단말은 송신 빔의 타입이 제 1 타입인 경우, 송신 빔 번호 Btx는
Figure PCTKR2014012580-appb-I000006
로 계산할 수 있고, 송신 빔의 타입이 제 2 타입인 경우, 송신 빔 번호 Btx는
Figure PCTKR2014012580-appb-I000007
로 계산할 수 있다. 이때, bmrs는 0, 1, ..., Nbmrs-1 일 수 있다.
이후, 단말은 1007에서 송신 빔 번호 별로 빔 측정 값을 계산할 수 있다. 예컨대, 단말은 수신 빔 Brx_BM 별로 기지국 c에 대한 빔 측정 기준 신호 수신 시간 TBMRS(bmrs c; Brx_BM)을 확인하고, 기지국 c의 송신 빔 Btx로 송신한 bmrs 번째 빔 측정 기준 신호가 손실 없이 수신되는지 여부를 판단하여 손실 없이 수신된 경우, 빔 측정 값 Q(brms, c; Brx_BM)를 계산할 수 있다. 이때, 단말은 빔 측정 값 Q로 상술한 수학식 2에서 나타낸 Qpeak(bmrs,c;Brx_BM) 및
Figure PCTKR2014012580-appb-I000008
(bmrs,c;Brx_BM) 를 이용할 수 있다. 단말은 빔 측정 기준 신호 수신 시간 TBMRS(bmrs, c; Brx_BM)을 기반으로 기지국 c의 송신 빔 Btx에 대한 빔 측정 기준 신호가 빔 측정 슬롯 구간을 벗어나거나 손실이 발생된 것인지 여부를 판단하고, 빔 측정 기준 신호가 빔 측정 슬롯 구간을 벗어나거나 손실이 발생된 것으로 판단되면, 기지국 c의 송신 빔 Btx에 대해서는 빔 측정 값을 계산하지 않고, 현재 기지국 송신 빔의 타입과 다른 이전 빔 타입에서 획득된 송신 빔 Btx에 대한 빔 측정 값을 사용할 수 있다.
이후, 단말은 본 발명의 실시 예에 따른 절차를 종료할 수 있다.
도 11 내지 도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 빔포밍 시스템에서 수신 빔을 빨리 전환시키고 송신 빔을 천천히 전환시키는 빔 측정 방법에 관한 것이다. 특히, 도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 빔포밍 시스템에서 수신 빔을 빠르게 전환시키고 송신 빔을 천천히 전환시키는 방법에 의한 상향 빔 측정 슬롯의 구조를 도시하고 있다.
도 11에 도시된 바와 같이, 단말은 상향 빔 측정 슬롯으로 빔 측정을 위한 빔 측정 기준 신호의 심볼 10개를 동일한 송신 빔을 통해 기지국으로 송신하고, 기지국이 10개의 수신 빔으로 측정하도록 할 수 있다. 이때, 기지국은 각 프레임 및 부프레임에 할당되는 상향 빔 측정 슬롯의 수를 조절하여 수신 빔 측정 주기를 조절할 수 있다. 예를 들어, 기지국이 40개의 수신 빔을 사용하고, 한 프레임 내에 포함된 5개의 부프레임들 중에서 4개의 부프레임 각각에서 하나의 슬롯이 고정적으로 수신 빔 측정 슬롯으로 할당되면, 기지국은 한 프레임 시간 동안 수신 빔 측정을 1회 수행할 수 있다. 단말은 기지국이 40개의 수신 빔을 통해 빔 측정 신호를 한번씩 모두 수신할 때까지 동일한 송신 빔으로 빔 측정 슬롯을 송신할 수 있다. 다시 말해, 기지국의 수신 빔이 40개이고 단말의 송신 빔이 4개일 때, 부프레임 별로 하나의 슬롯을 빔 측정 슬롯으로 이용하면, 단말이 기지국의 모든 수신 빔과 단말의 모든 송신 빔에 대한 빔 측정을 수행하는데에는 총 4개의 프레임이 소요될 수 있다. 다른 예를 들어, 기지국의 수신 빔이 20개이고 부프레임별로 두 개의 슬롯이 수신 빔 측정 슬롯으로 할당되면, 기지국은 하나의 부프레임 동안 수신 빔 측정을 1회 수행할 수 있으므로, 하나의 프레임 시간 동안에는 수신 빔 측정을 총 4회 수행할 수 있다. 단말은 각 프레임 내에서 상향 제어 슬롯과 데이터 슬롯 구간에서는 서빙 셀에 대한 최적 송신 빔 Btx_Frame을 통해 신호를 송신하고, 각 프레임 내 상향 빔 측정 슬롯 구간에서는 빔 측정 주기에 따라 빔 측정 송신 빔 Btx_BM으로 빔 측정 기준 신호를 송신하고, 상향 빔 측정 슬롯 구간이 종료되면, 다시 최적 송신 빔 Btx_Frame으로 송신 빔을 전환하여 해당 신호를 송신할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따라 기지국은 상향 빔 측정 슬롯 구간에 빔 측정 기준 신호를 수신하여 상향 빔 측정을 수행할 수 있다. 예를 들어, 기지국은 단말 u가 송신 빔 Btx로 송신한 상향 빔 측정 슬롯 신호를 수신하고, 빔 측정 슬롯에서 m번째 빔 측정 기준 신호 y(Btx;m)k를 N-point FFT하여 주파수 영역의 신호 Y(Btx;m)n를 결정할 수 있다. 이후, 주파수 영역의 신호와 해당 단말 u에 대응되는 빔 측정 기준 신호 값 W(u)n을 곱하여 Z(Btx,u; m)n= Y(Btx;m)nW(u)n을 계산하고, Z(Btx,u;m)n을 N-point IFFT하여 시간 영역 신호 z(Btx,u;m)k를 계산한 후, 계산된 시간 영역 신호를 이용하여 전력을 측정할 수 있다. 빔 측정 값은 최대 전력 값 Qpeak(Btx,u;m)을 사용하거나 혹은 임계값 TBM 보다 큰 전력의 합
Figure PCTKR2014012580-appb-I000009
을 사용할 수 있다. 여기서,
Figure PCTKR2014012580-appb-I000010
및
Figure PCTKR2014012580-appb-I000011
값은 하기의 수학식 3을 이용하여 계산할 수 있다.
수학식 3
Figure PCTKR2014012580-appb-M000003
여기서, 단말 u에 대응되는 빔 측정 기준 신호 값 W(u)n을 서로 다른 단말에 대해서는 주파수 영역에서 서로 직교하도록 설계하는 경우, 즉 모든 주파수 인덱스 n에 대해서 서로 다른 단말 u1과 u2에 대해 항상 W(u1)n*W(u2)n = 0 인 조건을 만족할 경우, 시간 영역 신호 z(Btx,u;m)k를 구할 필요 없이 주파수 영역에서 수신 신호 Z(Btx,u;m)n의 전력의 합을 계산하여 빔 측정 값으로 사용할 수도 있다.
셀룰러 통신에서 단말들은 기지국과 상향 프레임 동기를 맞추기 위해서 RACH 신호를 송신한다. 기지국은 단말이 송신한 RACH 신호를 수신하여 각 단말의 상향 프레임 동기 오차를 추정하고, 상향 프레임 동기 오차를 보상하는 Time Advance 값을 각 단말들에게 전송할 수 있다. 이후, 각 단말들은 Time Advance 만큼 상향 송신 시점을 조절하여 신호를 송신하므로 다수의 단말들의 신호가 기지국의 상향 프레임 시간에 맞추어 도착한다. 그러나, 단말이 이와 같은 방법으로 자신의 서빙 기지국에게 상향 프레임 시간을 맞추는 경우, 동시에 인접 기지국과는 상향 프레임 동기를 맞출 수 없다. 이는 인접 기지국과 상기 기지국의 프레임 동기가 일치하지 않거나 혹은 단말이 송신한 신호가 서빙 기지국에 도달하는데 소요되는 시간과 인접 기지국에 도달하는데 소요되는 시간이 다를 수 있기 때문이다. 이에 따라, 각 기지국 자신에게 속한 단말의 상향 신호는 동기가 맞게 도착할 수 있지만 인접 기지국에 속한 단말들의 상향 신호는 동기가 맞지 않게 도착할 가능성이 높다. 더하여, 복수의 단말이 빔 측정 슬롯을 송신하고, 기지국이 수신하여 빔을 측정하는 상향 빔 측정에서도 하향 빔 측정에서와 유사한 현상이 발생하여, 기지국 자신에게 속한 단말들이 송신한 빔 측정 슬롯은 상향 프레임 동기가 맞게 도착할 수 있지만, 인접 기지국에 속한 단말들이 송신한 빔 측정 슬롯은 상향 프레임 동기가 맞지 않게 도착할 수 있다. 그러므로, 본 발명의 실시예는 하향 빔 측정에 사용한 방법을 상향 빔 측정에도 적용할 수 있다. 본 발명의 실시 예는, 상향 빔 측정을 수행하기 위하여 각 기지국이 자신에게 속한 단말뿐만 아니라 인접 기지국에게 속한 단말로부터 RACH 신호를 수신하여 해당 단말들의 상향 프레임 동기 오차 값 Time Advance 을 알고 있다고 가정한다. 본 발명의 실시 예에서는, 기지국이 단말 u로부터 RACH 신호를 수신하여 획득한 상향 프레임 동기 오차 Time_Advance[u]가 기지국의 상향 프레임 기준 시간보다 빠를 때 음수의 값을 갖고, 기준 시간보다 늦을 때 양수의 값을 갖는다고 가정하여 설명한다.
본 발명의 실시 예에 따른 기지국은 상향 빔 측정을 위해, 프레임 내에 상향 빔 측정 슬롯 구간에서 서로 다른 수신 빔 타입에 대응하는 수신 빔 순서로 빔 측정을 위한 기준 신호를 수신할 수 있다. 예를 들어, 기지국의 수신 빔 타입은 제 1 타입 및 제 2 타입으로 설정될 수 있으며, 제 1 타입 및 제 2 타입은 선택되는 수신 빔의 순서가 서로 다를 뿐, 결과적으로 사용되는 수신 빔들은 동일하다. 본 발명의 실시 예에서 기지국이 서로 다른 수신 빔 순서로 빔 측정 기준 신호를 수신하는 것은, 실제 셀룰러 환경에서 인접 기지국과 기지국의 프레임 동기가 일치하지 않는 경우, 혹은 인접 기지국에 속한 단말들의 신호가 기지국으로 도달하는데 소요되는 시간과 기지국을 서빙 기지국으로 하는 단말들의 신호가 기지국으로 도달하는데 소요되는 시간이 다른 경우에 대비하기 위함이다.
즉, 본 발명의 실시 예에서 인접 셀에 속한 단말들의 상향 프레임 시간 구간은 자신에게 속한 단말들의 상향 프레임 시간 구간과 정확히 일치하지 않기 때문에, 인접 셀에 속한 단말들로부터의 빔 측정 기준 신호를 수신하지 못하는 상황이 발생될 수 있다. 예를 들어, 상기 기지국에 제 1 단말의 상향 빔 측정 슬롯이 상기 셀의 상향 빔 측정 슬롯 구간에 비해 시간적으로 일찍 도착할 수 있고, 제 2 단말의 상향 빔 슬롯이 상기 셀의 상향 빔 슬롯에 비해 시간적으로 늦게 도착할 수 있다. 그러나, 본 발명의 실시 예에 따른 기지국은 자신의 상향 프레임 시간을 기준으로 빔 측정 슬롯에서만 상향 빔을 측정하고, 그 외 슬롯 구간에서는 다른 신호를 수신하기 때문에, 일찍 도착하거나 늦게 도착한 빔 측정 기준 신호로부터 빔을 측정할 수 없는 상황이 발생될 수 있다. 따라서, 본 발명에서는 기지국이 수신 빔 순서가 서로 다른 두 개의 수신 빔 타입을 설정하여 동일한 빔 측정 기준 신호를 두 개의 슬롯을 통해 두 번 수신하고, 단말은 두 개의 빔 측정 슬롯을 하나의 송신 빔으로 송신하는 방식을 통해, 상향 프레임 동기가 일치하지 않은 단말들에 대한 빔 측정을 수행할 수 있다.
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 수신 빔을 빠르게 전환시키고 송신 빔을 천천히 전환시키는 방법에 의한 상향 빔 측정 슬롯의 수신 빔 순서를 예를 들어 도시하고 있다.
도 12에 도시된 바와 같이, 기지국은 특정 프레임의 상향 빔 측정 슬롯 구간에서 미리 설정된 제 1 타입에 따라 수신 빔을 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9의 순서로 이용하여 빔 측정 기준 신호를 수신할 수 있고, 그 다음 프레임의 빔 측정 슬롯 구간에서 제 1 타입의 역순으로 설정된 제 2 타입에 따라 수신 빔을 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1, 0의 순서로 이용하여 빔 측정 기준 신호를 수신할 수 있다. 다른 예로, 제 1 타입의 수신 빔 순서가 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9인 경우, 제 2 타입은 처음 반과 나머지 반의 순서가 바뀐 5, 6, 7, 8, 9, 0, 1, 2, 3, 4일 수 있다. 여기서, 서로 다른 수신 빔 순서를 갖는 제 1 타입 및 제 2 타입은 상향 빔 측정 슬롯의 동기 오차 크기가 하나의 슬롯 구간의 절반 이하인 단말에 대해, 기지국이 두 개의 빔 측정 슬롯을 통해 기지국의 모든 수신 빔으로 해당 단말의 송신 빔에 대한 신호를 수신할 수 있도록 결정될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 기지국은 상향 빔 측정 슬롯 구간에서 수신 빔들이 한번씩 수신하는 하나의 주기 동안에는 제 1 타입의 수신 빔 순서로 빔 측정 기준 신호를 수신하고, 다음 주기 동안에는 제 2 타입의 수신 빔 순서로 빔 측정 기준 신호를 수신할 수 있다. 이때, 기지국은 자신에게 속한 단말의 빔을 측정할 경우, 단말의 상향 프레임 동기가 해당 기지국에게 맞추어 있어서 동기 불일치로 인한 신호의 손실이 발생되지 않기 때문에, 수신 빔들이 한번씩 수신되는 하나의 주기 동안에 모든 빔 측정 기준 신호를 수신할 수 있다. 반면, 기지국은 인접 기지국에 속한 단말의 빔을 측정할 경우, 상향 프레임 동기가 맞지 않기 때문에 단말 송신 빔 별로 기지국 수신 빔들을 두 번씩 반복되는 두 주기 동안에 신호를 수신할 수 있다. 예를 들어, 도 12에 도시된 바와 같이, 셀 0 혹은 기지국 0에 속한 단말 MS0은 상향 프레임 동기가 맞아 있기 때문에 신호의 손실이 발생하지 않는다. 그러나, 인접 기지국에 속한 단말인 MS1의 빔 측정 슬롯의 신호가 기지국의 상향 빔 측정 슬롯 수신 구간보다 일찍 도착하는 경우, 일찍 도착한 신호는 수신 빔 측정에 사용되지 못하고, 상향 빔 측정 슬롯 구간 안에 도착한 신호를 사용하여 수신 빔을 측정할 수 있다. 도 12에서 기지국은 단말 MS1에 대해 제 1 타입의 수신 빔 순서에서는 빔 0, 1, 2, 3, 4에 대한 수신 빔을 측정하고, 제 2 타입의 수신 빔 순서에서는 빔 9, 8, 7, 6, 5에 대한 수신 빔을 측정할 수 있다. 그 결과, 기지국은 이 두 번의 빔 측정을 통하여 각 단말 MS1의 송신 빔에 대해 기지국 자신의 모든 수신 빔을 측정할 수 있다. 도 12에서 또 다른 단말인 MS2의 빔 측정 슬롯 신호는 기지국의 상향 빔 측정 슬롯 수신 구간보다 늦게 도착하였으며, 이 경우 기지국은 제 1 타입의 수신 빔 순서에서 수신 빔 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9을 측정하고 제 2 타입의 수신 빔 순서에서 수신 빔 6, 5, 4, 3, 2, 1, 0을 측정할 수 있다.
또한 도 7a 내지 7c에서 예를 들어 설명한 하향 빔 측정 방법과 동일한 원리로, 상향 빔 측정 슬롯에서 단말 송신 빔과 기지국 수신 빔을 선택하여 상향 빔을 측정할 수 있다. 도 7a 내지 7c을 상향 빔 측정에 적용하기 위해서는 MS Rx beam 및 Brx_BM을 MS Tx beam 및 Btx_BM으로 변경하여 적용할 수 있다.
도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 빔포밍 시스템에서 수신 빔을 빠르게 전환시키고 송신 빔을 천천히 전환시키는 방법에 의해 기지국이 상향 빔 측정 슬롯을 수신하기 위한 절차를 도시하고 있다.
도 13을 참조하면, 기지국은 1301동작에서 빔 측정 슬롯 구간 동안 기지국 수신 빔을 변경하면서 빔 측정 신호를 수신할 수 있다. 예를 들어, 기지국은 각 프레임 별로 제 0 부프레임을 제외하고, 제 1 부프레임 내지 제 4 부프레임에 포함된 상향 빔 측정 슬롯 구간에서 수신 빔을 Brx_BM으로 전환하여 빔 측정 기준 신호를 수신할 수 있다. 하향 빔 측정에서는 빔 측정 기준 신호 수신 시간 TBMRS 이 셀 혹은 기지국 c과 송신 빔 Btx에 따라 변경될 수 있지만, 상향 빔 측정에서는 빔 측정 기준 신호 수신 시간이 단말과 송신 빔에 따라 변하지 않고 기지국 수신 빔 측정 기준 신호 번호 bmrs 혹은 수신 빔 번호 Brx_BM에 의해서만 변경될 수 있다.
이후, 기지국은 1303동작에서 수신 빔의 순서를 나타내는 수신 빔 타입을 확인할 수 있다. 이때, 기지국은 빔 측정 슬롯에 대한 부프레임의 번호를 통해 기지국 자신이 이용한 송신 빔 타입을 확인할 수 있다. 여기서, 수신 빔 타입은 서로 다른 수신 빔 순서를 갖는 제 1 타입과 제 2 타입 중 적어도 하나일 수 있다. 예를 들어, 제 2 타입은 제 1 타입의 역순일 수 있다.
이후, 기지국은 1305동작으로 진행하여 해당 빔 측정 슬롯 구간의 수신 빔 타입을 기반으로 빔 측정 기준 신호의 번호로부터 수신 빔 번호를 계산할 수 있다. 즉, 기지국은 수신 빔 번호를 수신 빔의 타입에 따라 빔 측정 기준 신호의 번호 bmrs로부터 계산할 수 있다. 예를 들어, 기지국은 수신 빔의 타입이 제 1 타입인 경우, 수신 빔 번호 Brx는 Brx = bmrs 로 계산할 수 있고, 수신 빔의 타입이 제 2 타입인 경우, 수신 빔 번호 Brx는 Brx =Nbmrs-1-1 bmrs로 계산할 수 있다. 이때, bmrs는 0, 1, ..., Nbmrs-1 일 수 있다.
이후, 기지국은 1307에서 수신 빔 번호 별로 빔 측정 값을 계산할 수 있다. 이때, 기지국에 속한 단말이 송신한 상향 빔 측정 기준 신호는 모두 이 기지국의 상향 빔 측정 슬롯 구간에 손실 없이 도착하므로 기지국은 자신의 모든 수신 빔에 대해 측정 값을 구할 수 있다. 그러나, 단말 u가 송신한 상향 빔 측정 슬롯 신호가 기지국의 상향 프레임 기준시간보다 일찍 도착하고, 단말의 상향 프레임 동기 오차 값 Time_Advance[u]가 음수인 경우, 기지국은 TIME_ULBM_START(상향 빔 측정 슬롯 시작 지점)으로부터 TIME_ULBM_END(상향 빔 측정 슬롯 완료 지점) + Time_Advance[u] 시간 사이에서 상향 빔 측정 기준 신호가 손실 없이 수신되는 신호에 한하여 빔 측정 값을 구하고, 손실이 발생하는 신호에 대해서는 빔 측정 값을 구하지 않을 수 있다. 이때, 기지국은 빔 측정 값 Q를 기반으로 상술한 수학식 3에서 나타낸 Qpeak(Btx,u;bmrs) 및 를 이용할 수 있다. 도 12를 참조하면, 단말 MS1의 신호는 기지국의 기준 시간보다 일찍 도착할 수 있다. 또 다른 예를 들어, 단말 u가 송신한 상향 빔 측정 슬롯 신호가 기지국 상향 프레임 기준시간보다 늦게 도착하고, 단말의 상향 프레임 동기 오차 Time_Advance[u]가 양수의 값을 갖는 경우, 기지국은 TIME_ULBM_START + Time_Advance[u] 으로부터 TIME_ULBM_END 시간 사이에서 상향 빔 측정 기준 신호가 손실 없이 수신되는 신호에 한하여 빔 측정 값을 구하고, 손실이 발생하는 신호에 대해서는 빔 측정 값을 구하지 않을 수 있다. 도 12를 참조하면, 단말 MS2의 신호는 기지국의 기준 시간보다 늦게 도착할 수 있다.
이후, 기지국은 본 발명의 실시 예에 따른 절차를 종료할 수 있다.
이상과 같은 하향 빔 측정 및 상항 빔 측정을 위한 본 발명은 기지국과 단말의 역할을 서로 바꾸면 각각 상향 빔 측정 및 하향 빔 측정에도 동일하게 적용할 수 있다.
그러므로, 도 5 내지 도 8과 도 10에서 설명한 본 발명의 하향 빔 측정 방법 및 동작은 기지국과 단말의 역할을 서로 바꾸면 송신 빔을 빨리 전환시키고 수신 빔을 천천히 전환시키는 상향 빔 측정에도 동일하게 적용할 수 있다. 즉, 도 5는 각 상향 빔 측정 슬롯 구간에서 단말이 송신 빔을 순차적으로 전환하면서 신호를 송신하고 기지국이 각 상향 빔 측정 슬롯 구간에서 고정된 수신 빔으로 신호를 수신하되 다른 빔 측정 슬롯 구간에서는 다른 수신 빔으로 전환하여 신호를 수신하여 상향 빔을 측정하는 경우에도 동일하게 적용할 수 있다. 도 6은 상향 빔 측정 슬롯 구간에서 단말들이 송신 빔을 전환하되 송신 빔 순서를 타입 1 혹은 타입 2로 선택하여 신호를 송신하고, 기지국은 수신 빔을 Brx_BM으로 선택하여 수신하는 경우에도 동일하게 적용할 수 있다. 이때, 상기 기지국은 자신에게 속한 단말뿐만 아니라 인접 기지국들에 속한 단말들이 송신한 신호도 동시에 수신하여 상향 빔을 측정할 수 있다. 도 7a, 7b 및 7c는 상향 빔 측정 슬롯 구간에서 단말이 송신 빔을 전환하되 송신 빔 순서를 타입 1 혹은 타입 2로 변경하면서 신호를 송신하고 기지국이 수신 빔을 Brx_BM으로 선택하여 신호를 수신하는 상향 빔 측정에도 동일하게 적용할 수 있다. 도 8은 상향 빔 측정 슬롯 구간에서 단말이 송신 빔을 전환하되 송신 빔 순서를 타입 1 혹은 타입 2로 변경하면서 신호를 송신하고 기지국이 수신 빔을 Brx_BM으로 선택하여 신호를 수신하는 상향 빔 측정에도 동일하게 적용할 수 있다. 그러나 상향 링크에서 단말은 기지국에게 동기신호 및 공통 제어 정보 슬롯을 송신하지 않으며, 기지국은 셀 탐색을 수행하지 않는다는 차이점이 있으나 본 발명에 의한 상향 빔 측정 동작을 설명하는데 문제가 없다. 도 10은 단말이 빔 측정 신호를 송신하고 기지국이 수신하는 상향 빔 측정 동작으로 동일하게 적용할 수 있다.
이후, 기지국은 본 발명의 실시 예에 따른 절차를 종료할 수 있다.
또한, 도 11내지 도 13에서 설명한 본 발명의 상향 빔 측정 동작은 기지국과 단말의 역할을 서로 바꾸면 수신 빔을 빨리 전환 시키고 송신 빔을 천천히 전환 시키는 하향 빔 측정에도 동일하게 적용할 수 있다. 즉, 도 11은 하향 빔 측정 슬롯 구간에서 기지국이 고정된 송신 빔 Tx Beam m으로 신호를 송신하고 단말이 수신 빔을 0~9까지 순차적으로 변경하면서 신호를 수신하여 하향 빔을 측정하는 경우에도 동일하게 적용할 수 있다. 도 12는 하향 빔 측정 슬롯 구간에서 서빙 셀과 인접 셀들이 고정된 송신 빔으로 송신한 빔 측정 신호를 단말이 수신 빔을 순차적으로 변경하면서 수신하여 하향 빔을 측정하는 경우에도 동일하게 적용할 수 있다. 도 13은 하향 빔 측정 슬롯 구간에서 기지국이 빔 측정 신호를 송신하고 단말이 수신 빔을 변경하되 수신 빔 순서를 타입에 따라 변경하는 하향 빔 측정 동작으로 동일하게 적용할 수 있다.
이후, 단말은 본 발명의 실시 예에 따른 절차를 종료할 수 있다.
도 11과 도 12에서 설명한 수신 빔을 빨리 전환시키고 송신 빔을 천천히 전환시키는 본 발명의 빔 측정 방법에서, 복수개의 송신기로부터 수신된 빔 측정 신호가 서로 시간동기가 맞지 않아서 발생하는 간섭을 최소화하기 위해 본 발명은 빔 측정 신호를 Cyclic Prefix (CP)가 없이 동일한 구간, 예를 들어 IFFT 구간, 신호가 빔 측정 슬롯 구간에서 연속적으로 반복되는 특징을 갖도록 설계한다. 이 때 본 발명의 수신기는 소정의 CP 구간과 상기 IFFT 구간을 더한 CP+IFFT 구간 단위로 수신 빔을 전환하고, 각 수신 빔의 CP+IFFT 구간에서 IFFT 구간의 신호를 수학식 2 혹은 3의 방법으로 수신하여 빔을 측정한다. 상기 빔 측정 신호가 각 송신기마다 서로 다른 주파수 혹은 서브케리어에 존재하는 경우, 복수의 송신기로부터 수신된 빔 측정 신호가 서로 시간동기가 맞지 않아도 서로 간섭이 전혀 발생하지 않는 빔 측정 슬롯 내 일부 시간구간이 존재하는 특징이 있다. 그러나 송신 빔을 빨리 전환시키고 수신 빔을 천천히 전환시키는 빔 측정 방법의 경우 송신 빔을 전환할 때 마다 CP가 필요하므로 송신 신호에서도 CP가 추가된다.
도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 기지국의 블록 구성을 도시하고 있다.
도 14를 참조하면, 기지국(1400)은 제어부(1405), 송수신부(1403) 및 저장부(1407)를 포함하여 구성될 수 있다.
제어부(1405)는 기지국(1400)의 셀 커버리지 영역 내 단말로 통신 서비스를 제공하기 위한 전반적인 동작을 제어 및 처리한다. 특히, 제어부(1405)는 기지국의 셀 커버리지 영역 내에 위치한 단말이 기지국의 동기 신호 및 공통 제어 정보를 수신할 수 있도록 하기 위해, 미리 설정된 프레임 내 동기 신호 및 공통 제어 정보 슬롯을 통해 동기 신호 및 공통 제어 정보를 송신하기 위한 기능을 제어 및 처리할 수 있다. 이때, 제어부(1405)는 동기 신호 및 공통 제어 정보 슬롯 구간 동안에 미리 설정된 타입에 대응하는 순서로 송신 빔을 형성하고, 형성된 송신 빔의 순서에 따라 동기 신호 및 공통 제어 정보를 전송하도록 빔포밍 모듈(1401)을 제어할 수 있다. 또한, 제어부(1405)는 동일한 동기 신호 및 공통 제어 정보를 서로 다른 송신 빔 순서로 두 번 이상 전송하기 위한 기능을 제어 및 처리한다. 예를 들어, 제어부(1405)는 동기 신호 및 공통 제어 정보 전송 시, 저장부(1407)로부터 서로 다른 송신 빔 순서를 나타내는 적어도 두 개의 송신 빔 타입 정보를 확인하고, 확인된 송신 빔 타입의 송신 빔 순서 정보를 빔포밍 모듈(1401)로 제공할 수 있다. 송신 빔 순서 정보는 송신 빔 인덱스를 기반으로 빔포밍 모듈(1401)에서 형성할 송신 빔의 순서를 나타낼 수 있다.
또한, 제어부(1405)는 기지국의 셀 커버리지 영역 내에 위치한 단말들과 인접 셀 커버리지 영역의 단말들이 기지국의 빔 측정 신호를 수신할 수 있도록 하기 위해, 미리 설정된 프레임 내 빔 측정 슬롯을 통해 빔 측정 기준 신호를 송신하기 위한 기능을 제어 및 처리할 수 있다. 이때, 제어부(1405)는 빔 측정 슬롯 구간 동안에 미리 설정된 타입에 대응하는 순서로 송신 빔을 형성하고, 형성된 송신 빔의 순서에 따라 빔 측정 기준 신호를 전송하도록 빔포밍 모듈(1401)을 제어할 수 있다. 또한, 제어부(1405)는 동일한 빔 측정 기준 신호를 서로 다른 송신 빔 순서로 두 번 이상 전송하기 위한 기능을 제어 및 처리한다. 예를 들어, 제어부(1405)는 빔 측정 기준 신호 전송 시, 저장부(1407)로부터 서로 다른 송신 빔 순서를 나타내는 적어도 두 개의 송신 빔 타입 정보를 확인하고, 확인된 송신 빔 타입의 송신 빔 순서 정보를 빔포밍 모듈(1401)로 제공할 수 있다. 송신 빔 순서 정보는 송신 빔 인덱스를 기반으로 빔포밍 모듈(1401)에서 형성할 송신 빔의 순서를 나타낼 수 있다.
또한, 제어부(1405)는 기지국의 셀 커버리지 영역 내에 위치한 단말들과 인접 셀 커버리지 영역의 단말들이 기지국의 빔 측정 신호를 수신할 수 있도록 하기 위해, 미리 설정된 프레임 내 빔 측정 슬롯을 통해 빔 측정 기준 신호를 송신하기 위한 기능을 제어 및 처리할 수 있다. 이때, 제어부(1405)는 한 빔 측정 슬롯 구간 동안에는 고정된 송신 빔을 형성하되, 다른 빔 측정 슬롯 구간에서는 다른 빔으로 전환하여 빔 측정 기준 신호를 전송하도록 빔포밍 모듈(1401)을 제어할 수 있다.
또한, 제어부(1405)는 기지국(1400)의 셀 커버리지 영역 내 단말들과 인접 셀 커버리지 영역의 단말들이 송신하는 상향 빔 측정 신호를 수신하기 위한 전반적인 동작을 제어 및 처리한다. 이때, 제어부(1405)는 상향 빔 측정 슬롯 구간 동안에 미리 설정된 타입에 대응하는 순서로 수신 빔을 형성하고, 형성된 수신 빔의 순서에 따라 빔 측정 기준 신호를 수신하도록 빔포밍 모듈(1401)을 제어할 수 있다. 제어부(1405)는 빔 측정 기준 신호를 수신하여 수식 3을 기반으로 빔을 측정한다. 또한, 제어부(1405)는 동일한 빔 측정 기준 신호를 서로 다른 수신 빔 순서로 두 번 이상 수신하기 위한 기능을 제어 및 처리한다. 예를 들어, 제어부(1405)는 빔 측정 기준 신호 수신 시, 저장부(1407)로부터 서로 다른 수신 빔 순서를 나타내는 적어도 두 개의 수신 빔 타입 정보를 확인하고, 확인된 수신 빔 타입의 수신 빔 순서 정보를 빔포밍 모듈(1401)로 제공할 수 있다. 수신 빔 순서 정보는 수신 빔 인덱스를 기반으로 빔포밍 모듈(1401)에서 형성할 수신 빔의 순서를 나타낼 수 있다.
또한, 제어부(1405)는 기지국(1400)의 셀 커버리지 영역 내 단말들과 인접 셀 커버리지 영역의 단말들이 송신하는 상향 빔 측정 신호를 수신하기 위한 전반적인 동작을 제어 및 처리한다. 이때, 제어부(1405)는 한 상향 빔 측정 슬롯 구간 동안에 고정된 수신 빔으로 빔 측정 기준 신호를 수신하고, 다른 상향 빔 측정 슬롯 구간 동안에는 다른 수신 빔으로 전환하여 시호를 수신하도록 빔포밍 모듈(1401)을 제어할 수 있다. 제어부(1405)는 빔 측정 기준 신호를 수신하여 수식 3을 기반으로 빔을 측정한다. 또한, 제어부(1405)는 동일한 빔 측정 기준 신호를 서로 다른 송신 빔 순서로 두 번 이상 송신한 신호를 수신하기 위한 기능을 제어 및 처리한다.
송수신부(1403)는 제어부(1405)의 제어에 따라 안테나를 통해 단말과 신호를 송수신하기 위한 기능을 제어 및 처리한다. 예를 들어, 송수신부(1403)는 제어부(1405)로부터 송신 신호를 제공받고, 빔포밍 모듈(1401)에 의해 형성된 안테나 빔을 통해 송신 신호를 송신 처리하기 위한 기능을 수행한다. 또한, 송수신부(1403)는 빔포밍 모듈(1401)에 의해 형성된 안테나 빔을 통해 수신되는 신호를 수신처리하기 위한 기능을 수행한다. 여기서는, 송수신부(1403)를 하나의 모듈로 구성하였으나, 설계 방식에 따라 송신부와 수신부로 별도로 구성될 수도 있으며, 송신부와 수신부 각각에 송신용 안테나와 수신용 안테나가 연결될 수도 있다.
빔포밍 모듈(1401)은 제어부(1405)로부터 제공되는 송신 혹은 수신 빔 순서 정보에 따라 안테나를 제어하여 송신 혹은 수신 빔을 형성한다. 예를 들어, 송수신부(1403)에 연결된 다수 개의 안테나가 안테나 방향 및 빔 영역이 서로 다른 혼 타입(Horn Type)의 지향성 안테나들로 구성된 경우, 빔포밍 모듈(1401)은 송신 혹은 수신 빔 순서 정보에 따라 혼 타입의 지향성 안테나들 중에서 적어도 하나의 안테나를 연결하도록 스위치를 제어할 수 있다. 또 다른 예로, 송수신부(1403)에 연결된 다수개의 안테나가 배열 안테나로 구성된 경우, 빔포밍 모듈(1401)은 송신 혹은 수신 빔 순서 정보에 따라 배열 안테나의 위상을 변경하기 위한 가중치 벡터를 생성하고, 생성된 가중치 벡터로 배열 안테나의 위상을 변경시킬 수 있다.
저장부(1407)는 기지국의 동작에 필요한 각종 데이터 및 프로그램을 저장한다. 저장부(1407)는 프레임 내 동기 신호 및 공통 제어 정보 슬롯 구간에 대한 정보 및 빔 측정 슬롯 구간에 대한 정보를 저장한다. 또한, 저장부(1407)는 서로 다른 송신 혹은 수신 빔 순서를 나타내는 적어도 두 개의 송신 혹은 수신 빔 타입에 대한 정보를 저장할 수 있다. 예를 들어, 기지국이 10개의 송신 혹은 수신 빔을 이용하는 경우, 제 1 타입은 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9일 수 있고, 제 2 타입은 제 1 타입의 역순인 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1, 0이거나 제 1 타입에서 처음 반과 나머지 반의 순서가 바뀐 5, 6, 7, 8, 9, 0, 1, 2, 3, 4일 수 있다.
또한, 저장부(1407)는 자신의 단말들 혹은 인접 셀의 단말들에 대한 상향 프레임 동기 오차 값 Time_Advance[u] 을 저장할 수 있다. 저장부(1407)는 상향 빔 측정 슬롯 구간에서 단말들로부터 수신된 빔 측정 기준 신호 및 수신된 빔 측정 기준 신호에 대한 수신 빔 순서 정보를 저장할 수 있다. 또한, 저장부(1407)는 제어부(1405)로부터 제공되는 빔 측정 값을 저장할 수 있다.
도 15는 본 발명의 실시 예에 따른 단말의 블록 구성을 도시하고 있다.
도 15를 참조하면, 단말(1500)은 제어부(1505), 송수신부(1503) 및 저장부(1507)를 포함하여 구성될 수 있다.
제어부(1505)는 기지국(1400)과 연결하여 서비스를 제공받기 위한 전반적인 동작을 제어 및 처리한다. 특히, 제어부(1505)는 서빙 셀과 통신 중에 인접 셀을 탐색하고, 탐색된 인접 셀에 대한 빔 측정을 수행하기 위한 기능을 제어 및 처리한다. 예를 들어, 제어부(1505)는 짝수번째 프레임 내 미리 설정된 동기 신호 및 공통 제어 정보 슬롯에서 서빙 셀에 대한 프레임 동기를 획득하면서, 인접 셀을 탐색하기 위한 기능을 제어할 수 있다. 이때 제어부(1505)는 서빙 셀에 대한 최적의 수신 빔으로 선택된 수신 빔 Brx_Frame을 이용하여 서빙 셀에 대한 프레임 동기 획득 및 인접 셀 탐색을 수행한다. 또한, 제어부(1505)는 홀수번째 프레임 내 미리 설정된 동기 신호 및 공통 제어 정보 슬롯에서는 서빙 셀에 대한 프레임 동기를 획득하지 않고, 수신 빔을 변경해가면서 인접 셀들을 탐색하기 위한 기능을 제어할 수 있다. 이때, 제어부(1505)는 인접 셀의 프레임 시간 구간이 서빙 셀의 프레임 시간 구간과 정확히 일치하지 않기 때문에, 단말이 서빙 셀에 대해 동기화된 프레임 구간 내 동기 신호 및 공통 제어 정보 슬롯 구간에서 인접 셀로부터의 동기 신호 및 공통 제어 정보를 수신하지 못하여, 인접 셀을 탐색하지 못하는 상황이 발생될 수 있다. 따라서, 상술한 도 4에 나타낸 바와 같이, 제어부(1505)는 동일한 수신 빔을 2회 이상 반복하여 동기 신호 및 공통 제어 정보를 수신하도록 제어할 수 있다. 제어부(1505)는 동기 신호 및 공통 제어 정보 슬롯 구간에서 인접 셀에 대한 탐색을 수행하여, 검출된 인접 셀의 번호를 확인하고, 수학식 1을 기반으로 탐색된 인접 기지국의 프레임 동기 시간 및/혹은 탐색된 인접 기지국의 프레임과 서빙 기지국의 프레임 간의 시간 차이(Time Shift) 값 TS(c; Brx_Frame)를 결정할 수 있다. 제어부(1505)는 결정된 인접 기지국의 프레임 동기 시간 및/혹은 인접 기지국의 프레임과 서빙 기지국의 프레임 간의 시간 차이 값을 기반으로 인접 기지국의 빔 측정 슬롯을 수신하기 위한 시간 정보를 획득할 수 있다.
또한, 제어부(1505)는 탐색된 인접 셀에 대한 빔 측정을 수행하기 위해 프레임 내 미리 설정된 빔 측정 슬롯에 대해 수신 빔을 변경해가면서 탐색된 인접 셀로부터 빔 측정 기준 신호를 수신하기 위한 기능을 제어할 수 있다. 이때, 제어부(1505)는 인접 셀의 프레임 시간 구간이 서빙 셀의 프레임 시간 구간과 정확히 일치하지 않기 때문에, 단말이 서빙 셀에 대해 동기화된 프레임 구간 내 빔 측정 슬롯 구간에서 인접 셀로부터의 빔 측정 기준 신호를 수신하지 못하는 상황이 발생될 수 있다. 따라서, 상술한 도 7a 내지 도 7c에 나타낸 바와 같이, 제어부(1505)는 동일한 수신 빔을 2회 이상 반복하여 빔 측정 기준 신호를 수신하도록 제어할 수 있다. 제어부(1505)는 빔 측정 슬롯 구간에서 인접 셀의 빔 측정 기준 신호를 수신하여, 수학식 2를 기반으로 수신 빔 별 인접 셀의 송신 빔에 대한 측정을 수행한다.
또한, 제어부(1505)는 서빙 셀과 인접 셀이 상향 빔 측정을 수행하기 위해 프레임 내 미리 설정된 상향 빔 측정 슬롯에서 상향 빔 측정 기준 신호를 송신하기 위한 기능을 제어할 수 있다. 이때, 인접 셀 기지국은 상향 빔 측정 기준 신호를 수신하지 못하는 상황이 발생될 수 있다. 따라서, 제어부(1505)는 동일한 송신 빔을 2회 이상 반복하여 빔 측정 기준 신호를 송신하도록 제어할 수 있다.
송수신부(1503)는 제어부(1505)의 제어에 따라 안테나를 통해 기지국(1400)과 신호를 송수신하기 위한 기능을 제어 및 처리한다. 예를 들어, 송수신부(1503)는 제어부(1505)로부터 송신 신호를 제공받고, 빔포밍 모듈(1501)에 의해 형성된 안테나 빔을 통해 송신 신호를 송신 처리하기 위한 기능을 수행한다. 또한, 송수신부(1503)는 빔포밍 모듈(1501)에 의해 형성된 안테나 빔을 통해 수신되는 신호를 수신처리하기 위한 기능을 수행한다. 여기서는, 송수신부(1503)를 하나의 모듈로 구성하였으나, 설계 방식에 따라 송신부와 수신부로 별도로 구성될 수도 있으며, 송신부와 수신부 각각에 송신용 안테나와 수신용 안테나가 연결될 수도 있다.
빔포밍 모듈(1501)은 제어부(1505)로부터 제공되는 수신 혹은 송신 빔 정보에 따라 안테나를 제어하여 수신 혹은 송신 빔을 형성한다. 예를 들어, 송수신부(1503)에 연결된 다수 개의 안테나가 안테나 방향 및 빔 영역이 서로 다른 혼 타입(Horn Type)의 지향성 안테나들로 구성된 경우, 빔포밍 모듈(1501)은 제어부(1505)로부터 제공되는 수신 혹은 송신 빔 정보에 따라 혼 타입의 지향성 안테나들 중에서 적어도 하나의 안테나를 연결하도록 스위치를 제어할 수 있다. 또 다른 예로, 송수신부(1503)에 연결된 다수개의 안테나가 배열 안테나로 구성된 경우, 빔포밍 모듈(1501)은 제어부(1505)로부터 제공되는 수신 혹은 송신 빔 정보에 따라 배열 안테나의 위상을 변경하기 위한 가중치 벡터를 생성하고, 생성된 가중치 벡터로 배열 안테나의 위상을 변경시킬 수 있다. 여기서, 수신 혹은 송신 빔 정보는 수신 혹은 송신 빔 인덱스를 포함할 수 있다.
저장부(1507)는 단말의 동작에 필요한 각종 데이터 및 프로그램을 저장한다. 저장부(1507)는 프레임 내 동기 신호 및 공통 제어 정보 슬롯 구간에 대한 정보 및 빔 측정 슬롯 구간에 대한 정보를 저장한다. 또한, 저장부(1507)는 동기 신호 및 공통 제어 정보 슬롯 구간에서 인접 기지국으로부터 수신된 신호 및 수신된 신호에 대한 송신 빔 순서 정보를 저장할 수 있다. 또한, 저장부(1507)는 제어부(1505)로부터 제공되는 인접 기지국의 빔 측정 슬롯 수신 시간 정보를 저장할 수 있다. 또한, 저장부(1507)는 빔 측정 슬롯 구간에서 인접 기지국으로부터 수신된 빔 측정 기준 신호 및 수신된 빔 측정 기준 신호에 대한 송신 빔 순서 정보를 저장할 수 있다. 또한, 저장부(1507)는 제어부(1505)로부터 제공되는 빔 측정 값을 저장할 수 있다.
본 명세서에 설명된 발명의 실시 예 및 모든 기능 동작들은 본 명세서에서 개시된 구조 및 이들의 균등 구조들을 포함하는 컴퓨터 소프트웨어, 펌웨어(firmware), 또는 하드웨어로, 또는 이들의 하나 이상의 조합으로 실시될 수 있다. 또한, 본 명세서에서 설명된 발 명의 실시 예들은 하나 이상의 컴퓨터 프로그램 제품, 즉 데이터 프로세싱 장치에 의해 실행되거나 이 장치의 동작을 제어하기 위한 컴퓨터 판독가능 매체 상에 인코딩된 컴퓨터프로그램 명령어들의 하나 이상의 모듈로 실시될 수 있다.
컴퓨터 판독가능 매체는 머신 판독가능 저장 매체, 머신 판독가능 저장 기판, 메모리 장치, 머신 판독가능 전파 스트림에 영향을 주는 물질의 구성, 또는 이들의 하나 이상의 조합이 될 수 있다. 데이터 프로세싱 장치라는 용어는 예로 프로그램 가능한 프로세서, 컴퓨터, 또는 다중 프로세서 또는 컴퓨터를 포함하는 데이터를 프로세싱하기 위한 모든 기기, 장치 및 머신을 포함한다. 기기는 하드웨어에 부가하여 해당 컴퓨터 프로그램에 대한 실행 환경을 생성하는 코드, 예컨대 프로세서 펌웨어, 프로토콜 스택, 데이터베이스 관리 시스템, 운영 시스템 또는 하나 이상의 이들의 조합을 구성하는 코드를 포함할 수 있다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능하다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야한다.

Claims (15)

  1. 기지국의 방법에 있어서,
    제 1 프레임 내 제 1 슬롯 구간에서 제 1 송신 빔 순서로 제어 정보를 전송하는 동작과,
    제 2 프레임 내 제 1 슬롯 구간에서 제 2 송신 빔 순서로 제어 정보를 전송하는 동작을 포함하는 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 프레임 번호를 기반으로 상기 제어 정보를 송신하기 위한 송신 빔 순서를 결정하는 동작을 더 포함하며,
    상기 제어 정보는 동기 신호 정보 및 공통 제어 정보를 포함하는 방법.
  3. 제 1항에 있어서, 각 프레임의 특정 부프레임 내 제 2 슬롯 구간에서 상기 제 1 송신 빔 순서로 빔 측정 기준 신호를 전송하는 동작과,
    상기 각 프레임의 다른 부프레임 내 제 2 슬롯 구간에서 상기 제 2 송신 빔 순서로 빔 측정 기준 신호를 전송하는 동작을 더 포함하는 방법.
  4. 제 1항에 있어서, 서로 다른 프레임 내 적어도 두 개의 부프레임의 제 3 슬롯 구간에서 동일한 수신 빔을 이용하여 신호를 수신하는 동작을 더 포함하며,
    상기 동일한 수신 빔을 이용하는 상기 적어도 두 개의 부프레임의 제 3 슬롯 구간에서 서로 다른 송신 빔 순서를 갖는 빔 측정 기준 신호를 수신하는 방법.
  5. 단말의 방법에 있어서,
    제 1 프레임 내 제 1 슬롯 구간에서 서빙 기지국에 대한 프레임 동기를 획득하는 동작과,
    제 2 프레임 내 제 2 슬롯 구간에서 인접 셀을 탐색하는 동작을 포함하는 방법.
  6. 제 5항에 있어서, 프레임 번호를 기반으로 해당 프레임 내 제 1 슬롯 구간에서 상기 서빙 기지국에 대한 프레임 동기 획득 및 상기 인접 셀 탐색 중 어느 동작을 수행할지 여부를 결정하는 동작을 더 포함하는 방법.
  7. 제 5항에 있어서, 상기 제 2 프레임 내 제 1 슬롯 구간에서 인접 셀을 탐색하는 동작은,
    상기 제 1 프레임과 다른 적어도 두 개의 프레임 내 제 1 슬롯 구간에서 동일한 수신 빔을 이용하여 신호를 수신하는 동작을 포함하며,
    상기 동일한 수신 빔을 이용하는 상기 적어도 두 개의 프레임 내 제 1 슬롯 구간 동안에 서로 다른 송신 빔 순서를 갖는 동기 신호 및 공통 제어 정보를 수신하는 방법.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 동일한 수신 빔을 이용하여 수신된 서로 다른 송신 빔 순서를 갖는 동기 신호 및 공통 제어 정보를 기반으로, 상기 제 2 프레임 내 제 2 슬롯 구간에서 탐색된 인접 셀에 대한 프레임 동기 시간 및 상기 탐색된 인접 셀의 프레임과 서빙 셀의 프레임 간의 동기 시간 차이 중 적어도 하나를 계산하는 동작과,
    상기 계산된 동기 시간 및 동기 시간 차이 정보 중 적어도 하나를 이용하여 상기 탐색된 인접 셀에 대한 빔 측정 기준 신호를 수신하는 동작을 더 포함하며,
    상기 탐색된 인접 셀에 대한 빔 측정 기준 신호를 수신하는 동작은,
    상기 제 2 프레임 내 적어도 두 개의 부프레임의 제 2 슬롯 구간에서 동일한 수신 빔을 이용하여 서로 다른 송신 빔 순서를 갖는 빔 측정 기준 신호를 수신하는 동작을 포함하는 방법.
  9. 제 5항에 있어서, 각 프레임의 특정 부프레임 내 제 3 슬롯 구간에서 제 1 송신 빔 순서로 빔 측정 기준 신호를 전송하는 동작과,
    상기 각 프레임의 다른 부프레임 내 제 3 슬롯 구간에서 제 2 송신 빔 순서로 빔 측정 기준 신호를 전송하는 동작을 더 포함하는 방법.
  10. 제 5항에 있어서, 상기 서빙 기지국에 대한 프레임 동기를 획득하는 동작은,
    상기 서빙 기지국에 대해 미리 설정된 수신 빔으로 상기 제 1 프레임 내 제 1 슬롯 구간의 신호를 수신하여 서빙 기지국에 대한 프레임 동기를 획득하면서 인접 셀 탐색을 수행하는 동작과,
    상기 서빙 기지국에 대해 미리 설정된 수신 빔으로 인접 셀이 탐색될 시, 상기 탐색된 인접 셀에 대한 프레임 동기 시간 및 상기 탐색된 인접 셀의 프레임과 서빙 셀의 프레임 간의 동기 시간 차이 중 적어도 하나를 계산하는 동작과,
    상기 특정 프레임 내 빔 측정 슬롯 구간에서 상기 계산된 동기 시간 및 동기 시간 차이 정보 중 적어도 하나를 이용하여 상기 탐색된 인접 셀에 대한 빔 측정 기준 신호를 수신하는 동작을 포함하는 방법.
  11. 기지국의 장치에 있어서,
    안테나를 통해 서로 다른 방향을 갖는 다수 개의 송신 빔을 형성하여 신호를 송수신하는 송수신부와,
    제 1 프레임 내 제 1 슬롯 구간에서 제 1 송신 빔 순서로 제어 정보를 전송하고, 제 2 프레임 내 제 1 슬롯 구간에서 제 2 송신 빔 순서로 제어 정보를 전송하도록 제어하는 제어부를 포함하는 장치.
  12. 제 11항에 있어서, 상기 제어부는, 프레임 번호를 기반으로 제어 정보를 송신하기 위한 송신 빔 타입을 결정하며, 상기 제어 정보는 동기 신호 정보 및 공통 제어 정보를 포함하는 장치.
  13. 제 11항에 있어서,
    제 3 항 내지 제 4 항의 방법 중 어느 하나의 방법을 실행하도록 구성되는 장치.
  14. 단말 장치에 있어서,
    안테나를 통해 서로 다른 방향을 갖는 다수 개의 송신 빔을 형성하여 신호를 송수신하는 송수신부와,
    상기 송수신부를 제어하여 제 1 프레임 내 제 1 슬롯 구간을 이용하여 서빙 기지국에 대한 프레임 동기를 획득하고, 제 2 프레임 내 제 1 슬롯 구간을 이용하여 인접 셀을 탐색하기 위한 기능을 수행하는 제어부를 포함하는 장치.
  15. 제 14항에 있어서, 제 6 항 내지 제 10 항의 방법 중 어느 하나의 방법을 실행하도록 구성되는 장치.
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