WO2016209055A1 - 무선 통신 시스템에서 상향링크 빔 스캐닝 신호를 전송하는 방법 및 장치 - Google Patents

무선 통신 시스템에서 상향링크 빔 스캐닝 신호를 전송하는 방법 및 장치 Download PDF

Info

Publication number
WO2016209055A1
WO2016209055A1 PCT/KR2016/006841 KR2016006841W WO2016209055A1 WO 2016209055 A1 WO2016209055 A1 WO 2016209055A1 KR 2016006841 W KR2016006841 W KR 2016006841W WO 2016209055 A1 WO2016209055 A1 WO 2016209055A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
beam scanning
uplink beam
base station
terminal
uplink
Prior art date
Application number
PCT/KR2016/006841
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
김기태
강지원
이길봄
김희진
박경민
Original Assignee
엘지전자 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘지전자 주식회사 filed Critical 엘지전자 주식회사
Priority to US15/739,867 priority Critical patent/US10848216B2/en
Publication of WO2016209055A1 publication Critical patent/WO2016209055A1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/06—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station
    • H04B7/0686—Hybrid systems, i.e. switching and simultaneous transmission
    • H04B7/0695—Hybrid systems, i.e. switching and simultaneous transmission using beam selection
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/0404—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas the mobile station comprising multiple antennas, e.g. to provide uplink diversity
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/0413—MIMO systems
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/06—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station
    • H04B7/0613—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using simultaneous transmission
    • H04B7/0615—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using simultaneous transmission of weighted versions of same signal
    • H04B7/0617—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using simultaneous transmission of weighted versions of same signal for beam forming
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N1/00—Scanning, transmission or reproduction of documents or the like, e.g. facsimile transmission; Details thereof
    • H04N1/00885—Power supply means, e.g. arrangements for the control of power supply to the apparatus or components thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W72/00—Local resource management
    • H04W72/02—Selection of wireless resources by user or terminal

Definitions

  • the present invention relates to wireless communication, and more particularly, to a method and apparatus for transmitting an uplink beam scanning signal in a wireless communication system.
  • 3rd generation partnership project (3GPP) long-term evolution (LTE) is a technology that enables high-speed packet communication. Many schemes have been proposed for the purposes of LTE, including reduced costs for users and suppliers, improved quality of service, and increased coverage and system capacity. 3GPP LTE is a higher layer requirement that requires reduced cost per bit, increased service availability, flexible frequency usage, simple structure, open interface and proper power consumption of the terminal.
  • the transceivers are equipped with multiple antennas to obtain additional spatial area for resource utilization to obtain diversity gain or to transmit data in parallel through each antenna.
  • Beamforming and / or precoding may be used as a method for increasing signal-to-noise ratio (SNR) in a multiple antenna technology. Beamforming and / or precoding may be used to maximize the SNR through the feedback information in a closed loop system where feedback information is available at the transmit end. Beamforming can be broadly classified into analog beamforming and digital beamforming.
  • Massive multiple-input multiple-output is a multi-antenna technology that seeks to achieve high energy efficiency with high transmission rates by mounting more than a few dozen antennas in a base station. If the existing analog beamforming and / or digital beamforming is applied to large MIMO, the complexity of signal processing and / or hardware implementation is very large, or the performance increase using multiple antennas is insignificant, Flexibility can be inferior. Accordingly, the use of hybrid beamforming combining existing analog beamforming and digital beamforming in large MIMO is being discussed.
  • hybrid beamforming basically operates under a beam scanning operation, an uplink beam scanning procedure for beam estimation is required.
  • a method for stably receiving the uplink beam scanning preamble as well as the multiplexing of the uplink beam scanning preamble should be considered.
  • An object of the present invention is to provide a method and apparatus for transmitting an uplink beam scanning signal in a wireless communication system.
  • the present invention provides a method and apparatus for scanning an uplink beam in consideration of a direction of a terminal.
  • the present invention provides a multi-user based uplink beam scanning method.
  • the present invention provides an uplink beam scanning method in which a base station sets reception beamforming using information on downlink beam scanning, and performs grouping of terminals to improve the accuracy of uplink beam scanning.
  • a method for transmitting an uplink beam scanning signal by a terminal in a wireless communication system includes performing downlink beam scanning and transmitting the uplink beam scanning signal to a base station through a time-frequency resource corresponding to the beam selected according to the downlink beam scanning.
  • the uplink beam scanning signal may be either a physical random access channel (PRACH) or a sounding reference signal (SRS).
  • the time frequency-resource may be either a PRACH resource through which the PRACH is transmitted or an SRS resource through which the SRS is transmitted.
  • a method of performing uplink beam scanning by a base station in a wireless communication system divides the plurality of terminals into a plurality of groups based on the information on downlink beam scanning received from the plurality of terminals, and uplinks only the uplink beams selected corresponding to the plurality of groups among all uplink beams.
  • Performing link beam scanning Terminals belonging to one group of the plurality of groups may be located in the same beam direction.
  • the same reception beamformer may be applied to a terminal belonging to one group of the plurality of groups.
  • the terminal can effectively transmit the uplink beam scanning signal.
  • the accuracy of the uplink beam scanning can be improved.
  • FIG. 1 illustrates a cellular system
  • FIG. 2 shows a structure of a radio frame of 3GPP LTE.
  • FIG. 3 is a block diagram of a transmitter including an analog beamformer and an RF chain.
  • FIG. 4 is a block diagram of a transmitter including a digital beamformer and an RF chain.
  • FIG. 5 is a block diagram of a transmitter including a hybrid beamformer.
  • FIG. 6 illustrates a conceptual diagram in which a plurality of terminals transmit analog beams in uplink.
  • FIG. 7 illustrates a scanning time when a plurality of terminals transmit analog beams in uplink.
  • FIG. 8 illustrates an example of grouping of UEs and setting of a reception beamformer according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 9 shows an example of uplink beam scanning according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 shows an example of uplink beam scanning aligned to a receive beam according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 shows an example of uplink beam scanning aligned to a reception beam according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 illustrates a method of transmitting an uplink beam scanning signal by a terminal according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 illustrates a method of performing uplink beam scanning by a base station according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is a block diagram of a wireless communication system in which an embodiment of the present invention is implemented.
  • CDMA code division multiple access
  • FDMA frequency division multiple access
  • TDMA time division multiple access
  • OFDMA orthogonal frequency division multiple access
  • SC-FDMA single carrier frequency division multiple access
  • CDMA may be implemented by a radio technology such as universal terrestrial radio access (UTRA) or CDMA2000.
  • TDMA may be implemented with wireless technologies such as global system for mobile communications (GSM) / general packet radio service (GPRS) / enhanced data rates for GSM evolution (EDGE).
  • GSM global system for mobile communications
  • GPRS general packet radio service
  • EDGE enhanced data rates for GSM evolution
  • OFDMA may be implemented by wireless technologies such as Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) 802.11 (Wi-Fi), IEEE 802.16 (WiMAX), IEEE 802-20, evolved UTRA (E-UTRA), and the like.
  • IEEE 802.16m is an evolution of IEEE 802.16e and provides backward compatibility with systems based on IEEE 802.16e.
  • UTRA is part of a universal mobile telecommunications system (UMTS).
  • 3rd generation partnership project (3GPP) long term evolution (LTE) is part of evolved UMTS (E-UMTS) using evolved-UMTS terrestrial radio access (E-UTRA), which employs OFDMA in downlink and SC in uplink -FDMA is adopted.
  • LTE-A (advanced) is the evolution of 3GPP LTE.
  • cellular system 10 includes at least one base station (BS) 11.
  • BS 11 provides communication services for specific geographic regions (generally called cells) 15a, 15b, 15c. The cell can in turn be divided into a number of regions (called sectors).
  • a user equipment (UE 12) may be fixed or mobile, and may have a mobile station (MS), a mobile terminal (MS), a user terminal (UT), a subscriber station (SS), a wireless device, a PDA, and the like. (personal digital assistant), wireless modem (wireless modem), a handheld device (handheld device) may be called other terms.
  • BS 11 generally refers to a fixed point of communication with UE 12 and may be referred to in other terms, such as an evolved-NodeB (eNB), a base transceiver system (BTS), an access point, and the like.
  • eNB evolved-NodeB
  • BTS base transceiver system
  • access point and the like.
  • the UE typically belongs to one cell, and the cell to which the UE belongs is called a serving cell.
  • a BS that provides a communication service for a serving cell is called a serving BS.
  • the cellular system includes another cell adjacent to the serving cell. Another cell adjacent to the serving cell is called a neighbor cell.
  • a BS that provides communication service for a neighbor cell is called a neighbor BS.
  • the serving cell and the neighbor cell are determined relatively based on the UE.
  • DL downlink
  • UL uplink
  • DL means communication from BS 11 to UE 12
  • UL means communication from UE 12 to BS 11.
  • the transmitter may be part of the BS 11 and the receiver may be part of the UE 12.
  • the transmitter is part of the UE 12 and the receiver may be part of the BS 11.
  • a radio frame consists of 10 subframes, and one subframe consists of two slots. Slots in a radio frame are numbered with slots # 0 through # 19. Transmission time interval (TTI) is a basic scheduling unit for data transmission. In 3GPP LTE, one TTI may be equal to the time taken for one subframe to be transmitted.
  • One radio frame may have a length of 10 ms, one subframe may have a length of 1 ms, and one slot may have a length of 0.5 ms.
  • One slot includes a plurality of orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) symbols in the time domain and a plurality of subcarriers in the frequency domain.
  • the OFDM symbol is used to represent one symbol period since 3GPP LTE uses OFDMA in downlink, and may be called another name according to a multiple access scheme. For example, when SC-FDMA is used as an uplink multiple access scheme, it may be referred to as an SC-FDMA symbol.
  • a resource block (RB) includes a plurality of consecutive subcarriers in one slot in resource allocation units.
  • the structure of the radio frame is merely an example. Accordingly, the number of subframes included in the radio frame, the number of slots included in the subframe, or the number of OFDM symbols included in the slot may be variously changed.
  • 3GPP LTE defines that one slot includes seven OFDM symbols in a normal cyclic prefix (CP), and one slot includes six OFDM symbols in an extended CP.
  • CP normal cyclic prefix
  • the UE When the UE is powered on or newly enters the cell, the UE may perform a cell search procedure such as obtaining time and frequency synchronization with the cell and detecting a physical cell identity (PCI) of the cell.
  • the terminal may receive a synchronization signal from the base station to synchronize with the base station, and obtain information such as a cell identifier.
  • the synchronization signal may include a primary synchronization signal (PSS) and a secondary synchronization signal (SSS).
  • Beamforming techniques using multiple antennas are analog beamforming techniques (hereinafter referred to as analog beamforming) and digital beamforming techniques (depending on where the beamforming weight vector (or precoding vector) is applied). Hereinafter, it may be classified into digital beamforming.
  • Analog beamforming is a representative beamforming technique applied to early multi-antenna structures.
  • Analog beamforming branches the analog signal, which has completed digital signal processing, into a plurality of paths, and forms a beam by setting a phase shift (PS) and a power amplifier (PA) in each path.
  • PS phase shift
  • PA power amplifier
  • the PS and the PA connected to each antenna process an analog signal derived from a single digital signal in analog beamforming. That is, the PS and the PA process complex weights in the analog stage.
  • the RF (radio frequency) chain refers to a processing block in which a baseband signal is converted into an analog signal.
  • the beam accuracy is determined by the characteristics of the PS and PA devices, and the control characteristics of the devices are advantageous for narrowband transmission.
  • the multiplexing gain for increasing the transmission rate is relatively small, and it is difficult to form beams for each user based on orthogonal resource allocation.
  • FIG. 4 is a block diagram of a transmitter including a digital beamformer and an RF chain.
  • digital beamforming uses baseband processing to form beams at the digital stage to maximize diversity and multiplexing gain in a MIMO environment.
  • a beam may be formed by performing precoding in baseband processing.
  • the RF chain may comprise a PA. Accordingly, the complex weight derived for beamforming may be directly applied to the transmission data.
  • Digital beamforming may form a beam differently for each user, and thus may simultaneously support multi-user beamforming.
  • digital beamforming is capable of forming an independent beam for each user to which orthogonal resources are allocated, and thus has high scheduling flexibility.
  • digital beamforming may form an independent beam for each subcarrier when a technique such as MIMO-OFDM is applied in a broadband transmission environment. Therefore, digital beamforming can maximize the maximum data rate of a single user based on increased system capacity and enhanced beam gain. Therefore, MIMO technology based on digital beamforming has been introduced in 3G / 4G systems.
  • MIMO massive multiple-input multiple-output
  • a general cellular system assumes 8 maximum transmit / receive antennas applied to a MIMO environment. However, in a large MIMO environment, the maximum transmit / receive antennas may increase to tens or hundreds. If the existing digital beamforming is applied in a large MIMO environment, the digital signal processing for hundreds of transmit antennas must be performed through baseband processing, and thus the complexity of signal processing becomes very large, and as many RF antenna chains are required as the number of transmit antennas. The complexity of the hardware implementation is very large.
  • hybrid beamforming in which analog beamforming and digital beamforming are combined is required, rather than using only one of analog beamforming and digital beamforming as a beamforming technology. That is, a hybrid type transmitter stage structure may be required to reduce the complexity of hardware implementation of the transmitter stage according to the characteristics of analog beamforming, and to maximize the beamforming gain using a large number of transmit antennas according to the characteristics of digital beamforming. have.
  • Hybrid beamforming aims to configure a transmitter that can take advantage of analog beamforming and digital beamforming in a large MIMO environment.
  • hybrid beamforming may form coarse beams through analog beamforming, and beams for multi-stream or multi-user transmission may be formed through digital beamforming.
  • the hybrid beamforming has a structure in which analog beamforming and digital beamforming are simultaneously performed to reduce the implementation complexity or hardware complexity of the transmitter.
  • Equation 1 y is the received signal vector (N r * 1) at the k th subcarrier, H k is the N r * N t channel at the k th subcarrier, and F RF is N t * N RF RF precoder (at the total subcarrier).
  • F k BB is the N RF * N s baseband precoder on the kth subcarrier (can be changed for each subcarrier)
  • s k is the transmission signal vector at the kth subcarrier (N s * 1)
  • z k is the noise signal vector (N r * 1) in the k th subcarrier.
  • N FFT fast Fourier transform
  • N RF the entire RF chain. Is the number of.
  • N t is the total number of antennas in the transmitter
  • N t RF is the number of transmit antennas per RF chain
  • N r is the total number of antennas in the receiver
  • N s is the number of transmit data streams.
  • Equation 1 described above is solved and expanded for subcarrier k.
  • Equation 3 the equivalent precoding matrix F RF of analog beamforming generated by the PS and the PA after the RF chain is represented by Equation 3 below.
  • the precoding weight of each RF chain of the F RF is expressed by Equation 4.
  • Difficulties in optimizing analog / digital beamforming design Digital beamforming can form independent beams for each user with the same time-frequency resources, but analog beamforming forms a common beam with the same time-frequency resources. There is a limit to this. Therefore, issues such as a limitation of the maximum supportable rank according to the number of RF chains, difficulty of controlling subband beams with an RF beamformer, and / or optimization of beam forming resolution (resolution / granularity) may occur.
  • Analog beam based spatial division multiple access (SDMA) and FDMA support difficulties: While digital beamforming can freely form beams for multiple users / streams, analog beamforming forms the same beam for the entire transmission band. Therefore, it is difficult to perform independent beam formation for each user or stream. In particular, because it is difficult to support FDMA (e.g. OFDMA) through orthogonal frequency resource allocation, it may be difficult to optimize frequency resource efficiency.
  • FDMA e.g. OFDMA
  • the present invention described below can provide a method for optimizing an analog / digital beam design for hybrid beamforming.
  • FIG. 6 illustrates a conceptual diagram in which a plurality of terminals transmit analog beams in uplink.
  • the base station may perform receive beamforming.
  • analog beamforming or hybrid beamforming in which analog beamforming and digital beamforming are combined there may be a problem that an analog beam scanning time is increased in uplink.
  • analog beamforming an analog beam training interval is necessary.
  • the number of candidate uplink beam scanning candidates required for each terminal is K T * K R. to be.
  • the total uplink beam scanning time T S N UE * t s * (K T * K R )to be.
  • the configuration of the hybrid beamformer may vary according to the antenna structure for each terminal. More specifically, the beam width of analog beam scanning may vary according to the configuration of different hybrid beamformers for each terminal, and the number of candidates for uplink beam scanning varies for each terminal. Therefore, an uplink beam scanning procedure should be designed in consideration of the number of different transmission beams for each terminal, and if a different uplink beam scanning procedure is not designed for each terminal, the terminal having the maximum number of transmission beams will be referred to. The longest uplink beam scanning time should be set. As a result, high complexity is required for the uplink beam scanning procedure and the uplink beam scanning time and overhead are increased, resulting in large system losses.
  • 7 illustrates a scanning time when a plurality of terminals transmit analog beams in uplink.
  • 7 shows a total uplink beam scanning time when different antenna configurations are different for each terminal.
  • the scanning time per beam is t s
  • the number of uplink beams transmitted by UE_1 is K T, 1
  • the number of uplink beams transmitted by UE_2 is K T, 2 ...
  • UE_N UE
  • the number of uplink beams transmitted is K T, N _ UE .
  • the uplink beam scanning time to UE_1 is transmitted according to the t s * K T, 1, uplink beam scanning time to UE_2 transmits to t s * K T, 2, UE_N uplink beam scanning time the UE are sent t s * K T, N _ UE .
  • the total uplink beam scanning time may be represented by Equation 5 below.
  • the present invention provides a method for scanning an uplink beam in consideration of the direction of the terminal.
  • the terminal may first perform downlink beam scanning, provide information on the information to the base station, and transmit the uplink beam scanning signal to the base station through a time-frequency resource corresponding to the selected downlink beam.
  • the base station may perform grouping of the terminal for the uplink beam scanning based on the information on the downlink beam scanning fed back by the terminal, and multiplex the beam scanning preamble transmitted by each terminal in the group. Accordingly, the base station can perform uplink beam scanning based on reception beamforming, thereby reducing the complexity of uplink beam scanning based on a plurality of terminals and increasing the accuracy of uplink beam scanning.
  • the terminal performs downlink beam scanning.
  • the terminal may transmit the information on the downlink beam scanning to the base station.
  • the terminal transmits the uplink beam scanning signal to a base station through a time-frequency resource corresponding to the beam selected according to the downlink beam scanning.
  • the base station may perform uplink beam scanning by using an uplink beam scanning signal transmitted from the terminal.
  • the uplink beam scanning signal may be either PRACH or SRS.
  • the time frequency-resource may be either a PRACH resource through which the PRACH is transmitted or an SRS resource through which the SRS is transmitted.
  • the base station may group a plurality of terminals prior to uplink beam scanning.
  • the base station since the base station performs uplink beam scanning after the downlink beam scanning of the terminal, the base station may receive feedback on the downlink beam scanning selected by each terminal.
  • the base station may select a terminal having a common beam, that is, in the same direction, based on the information on the downlink beam scanning transmitted by each terminal, and set the same group. More specifically, in general, the base station can detect the uplink beam scanning preamble according to Equation 6 below.
  • the uplink beam refers to an analog beam, and in some cases, may mean a hybrid beam combined with digital beamforming.
  • Equation 6 y denotes a reception vector of a base station, W RF * denotes a reception beamformer of the base station, H denotes a MIMO channel of N rx * N tx , s denotes an uplink beam scanning preamble, and n denotes a noise vector of a receiver.
  • P t P RF * P BB , where P RF denotes an analog precoder of a transmitter and P BB denotes a digital precoder of a transmitter.
  • FIG. 8 illustrates an example of grouping of UEs and setting of a reception beamformer according to an embodiment of the present invention.
  • UE1, UE2, and UE3 exist in the first direction, and also UE4, UE5, UE6, and UE7 exist in the second direction.
  • the base station may group a plurality of terminals based on the information on the downlink beam scanning transmitted by each terminal. That is, UE1, UE2 and UE3 present in the first direction may be grouped into a first group so that a reception beamformer of W RF, 1 * may be set, and UE4, UE5, UE6 and UE7 present in the second direction may be configured.
  • a reception beamformer of W RF, 2 * may be set. That is, the base station can more stably receive the beam uplink beam scanning preamble transmitted by each terminal when uplink beam scanning and receiving beamforming are performed using the same precoder for the terminal that has selected the same transmission beam.
  • Table 1 below is an example of grouping of a terminal and configuration of a reception beamformer according to the embodiment of FIG. 8.
  • the base station may use the information on the downlink beam scanning transmitted by each terminal as it is for uplink beamforming. That is, the terminal may perform uplink beam scanning only on the selected partial candidate uplink beam scanning without performing uplink beam scanning on all uplink beam scanning candidates.
  • the base station may flexibly determine or adjust the length of the uplink beam scanning interval using information on downlink beam scanning transmitted from each terminal. Accordingly, the base station can more accurately detect the uplink beam scanning preamble transmitted by the terminal.
  • the uplink beam scanning preamble may be either a physical random access channel (PRACH) or a sounding reference signal (SRS).
  • each UE may transmit an uplink beam scanning preamble only in subframes # 0, # 2, # 4, and # 6.
  • a UE belonging to UE group # 0 is in subframe # 0, a UE belonging to UE group # 1 in subframe # 2, a UE belonging to UE group # 2 in subframe # 4, and UE group # 3
  • the UE belonging to may transmit an uplink beam scanning preamble in subframe # 6.
  • each terminal may transmit a total of four uplink beam scanning preambles in a corresponding subframe.
  • the base station may perform uplink beam scanning by receiving an uplink beam scanning preamble transmitted by each terminal, and the uplink beam scanning interval is subframe # 0 to subframe # 6.
  • the base station may adjust the period and / or length of the uplink beam scanning interval in consideration of the number of reception beams in which the corresponding terminal does not exist. That is, the base station does not set the uplink beam scanning interval in consideration of the entire uplink beam scanning candidate, but sets the uplink beam scanning interval according to the number of groups of the terminal based on the information on the downlink beam scanning received from the terminal. Can be.
  • the base station may operate only the reception beams # 0, # 1, and # 3 corresponding to the existing terminal group. Accordingly, the uplink beam scanning section can be set flexibly, and as a result, the uplink beam scanning section can be reduced.
  • the base station may broadcast the configuration information on the period and / or length of the uplink beam scanning interval to the terminal, the configuration information or the grouping information of the terminal may be updated or updated.
  • the update period of the configuration information may be set to a multiple of a single uplink beam scanning interval, and the update period of the configuration information may also be shortened if the location and / or channel of the terminal in the cell changes in a short period.
  • the base station when there is no terminal in a specific direction corresponding to the reception beam of the base station, the base station instead of changing the configuration of the uplink beam scanning interval as described above, the base station to the uplink beam scanning interval in which the corresponding terminal does not exist
  • the scanning muting area may be set. That is, even if there is no terminal in a specific direction corresponding to the reception beam of the base station, the uplink beam scanning interval is maintained without change.
  • FIG. 11 shows an example of uplink beam scanning aligned to a reception beam according to another embodiment of the present invention.
  • the base station may operate only the reception beams # 0, # 1, and # 3 corresponding to the existing terminal group.
  • the base station instead of excluding the uplink beam scanning section corresponding to the reception beam # 2 from the entire uplink beam scanning section, the base station sets the uplink beam scanning section as the scanning muting region. That is, since the terminal does not transmit the uplink beam scanning preamble in the uplink beam scanning section corresponding to the reception beam # 2, the base station may not perform the uplink beam scanning.
  • UEs belonging to the same group may transmit an uplink beam scanning preamble through multiplexing. That is, the preambles of a plurality of terminals belonging to the same group for uplink beam scanning of the base station may be multiplexed in N preamble symbols repeated. Cyclic shift (cyclic shift), orthogonal cover code (OCC) may be used as the multiplexing method. More specifically, each terminal can repeatedly transmit the same preamble sequence in the N preamble symbols. For example, each terminal may repeatedly transmit a beamformed preamble sequence to which precoding is applied at an analog end in N preamble symbols.
  • Cyclic shift cyclic shift
  • OOCC orthogonal cover code
  • the preamble sequence transmitted by the plurality of terminals may be multiplexed using an orthogonal code between N preamble symbols. Alternatively, each terminal may repeatedly transmit the same preamble sequence in different preamble symbol intervals.
  • the preamble sequences transmitted by the plurality of terminals may be multiplexed using orthogonal codes between different preamble symbols. That is, terminals belonging to different groups may be multiplexed by orthogonal codes.
  • FIG. 12 illustrates a method of transmitting an uplink beam scanning signal by a terminal according to an embodiment of the present invention.
  • the above description of the present invention can be applied to the embodiment of FIG. 12.
  • step S100 the terminal performs downlink beam scanning.
  • the terminal may transmit the information on the downlink beam scanning to the base station.
  • the terminal transmits the uplink beam scanning signal to the base station through a time-frequency resource corresponding to the beam selected according to the downlink beam scanning.
  • the uplink beam scanning signal may be either PRACH or SRS.
  • the time frequency-resource may be either a PRACH resource through which the PRACH is transmitted or an SRS resource through which the SRS is transmitted.
  • the terminal may belong to one group set by the base station. Terminals belonging to the one group may be located in the same beam direction. In addition, the same reception beamformer may be applied to the UE belonging to the one group.
  • the uplink beam scanning signal may be transmitted within an uplink beam scanning interval set by the base station based on the information on the downlink beam scanning.
  • the length of the uplink beam scanning interval may correspond to the number of a plurality of groups set by the base station. In this case, a section in which the corresponding terminal does not exist among the uplink beam scanning sections may be set as a scanning muting region.
  • the length of the uplink beam scanning interval may correspond to the number of groups in which a corresponding terminal exists among a plurality of groups set by the base station.
  • the terminal may receive information on the length and period of the uplink beam scanning interval from the base station.
  • FIG. 13 illustrates a method of performing uplink beam scanning by a base station according to an embodiment of the present invention.
  • the above description of the present invention can be applied to the embodiment of FIG. 13.
  • step S200 the base station divides the plurality of terminals into a plurality of groups based on the information on the downlink beam scanning received from the plurality of terminals. Terminals belonging to one group of the plurality of groups may be located in the same beam direction. In addition, the same reception beamformer may be applied to a terminal belonging to one of the plurality of groups.
  • the base station performs uplink beam scanning on only uplink beams selected corresponding to the plurality of groups among all uplink beams.
  • the uplink beam scanning may be performed in an uplink beam scanning interval determined using the information on the downlink beam scanning.
  • the length of the uplink beam scanning interval may correspond to the number of the plurality of groups. A section in which the corresponding terminal does not exist among the uplink beam scanning sections may be set as a scanning muting region. Alternatively, the length of the uplink beam scanning interval may correspond to the number of groups in which a corresponding terminal exists among the plurality of groups. That is, the base station may adjust the period and / or length of the uplink beam scanning interval in consideration of the number of reception beams in which the corresponding terminal does not exist.
  • the base station may broadcast information about the length and period of the uplink beam scanning interval to the plurality of terminals.
  • the base station may update the information on the length and period of the uplink beam scanning interval when the information on the plurality of groups is changed.
  • the period for updating the information about the length and period of the uplink beam scanning interval may correspond to a multiple of a single uplink beam scanning interval.
  • FIG. 14 is a block diagram of a wireless communication system in which an embodiment of the present invention is implemented.
  • the base station 800 may include a processor 810, a memory 820, and a transceiver 830.
  • Processor 810 may be configured to implement the functions, processes, and / or methods described herein. Layers of the air interface protocol may be implemented by the processor 810.
  • the memory 820 is connected to the processor 810 and stores various information for driving the processor 810.
  • the transceiver 830 is connected to the processor 810 to transmit and / or receive a radio signal.
  • the terminal 900 may include a processor 910, a memory 920, and a transceiver 930.
  • Processor 910 may be configured to implement the functions, processes, and / or methods described herein. Layers of the air interface protocol may be implemented by the processor 910.
  • the memory 920 is connected to the processor 910 and stores various information for driving the processor 910.
  • the transceiver 930 is connected to the processor 910 to transmit and / or receive a radio signal.
  • Processors 810 and 910 may include application-specific integrated circuits (ASICs), other chipsets, logic circuits, and / or data processing devices.
  • the memory 820, 920 may include read-only memory (ROM), random access memory (RAM), flash memory, memory card, storage medium, and / or other storage device.
  • the transceivers 830 and 930 may include a baseband circuit for processing radio frequency signals.
  • the above-described technique may be implemented as a module (process, function, etc.) for performing the above-described function.
  • the module may be stored in the memory 820, 920 and executed by the processor 810, 910.
  • the memories 820 and 920 may be inside or outside the processors 810 and 910, and may be connected to the processors 810 and 910 by various well-known means.

Abstract

무선 통신 시스템에서 상향링크 빔 스캐닝 신호를 전송하는 방법 및 장치가 제공된다. 먼저 단말은 하향링크 빔 스캐닝을 수행하고, 하향링크 빔 스캐닝에 따라 선택된 빔에 대응하는 시간-주파수 자원을 통하여 상기 상향링크 빔 스캐닝 신호를 기지국으로 전송한다. 단말은 상기 하향링크 빔 스캐닝에 관한 정보를 상기 기지국으로 전송할 수 있다. 기지국은 복수의 단말로부터 수신한 하향링크 빔 스캐닝에 관한 정보를 기반으로 상기 복수의 단말을 복수의 그룹으로 나누고, 전체 상향링크 빔 중 상기 복수의 그룹에 대응하여 선택된 상향링크 빔에 대해서만 상향링크 빔 스캐닝을 수행할 수 있다..

Description

무선 통신 시스템에서 상향링크 빔 스캐닝 신호를 전송하는 방법 및 장치
본 발명은 무선 통신에 관한 것으로, 보다 상세하게는 무선 통신 시스템에서 상향링크 빔 스캐닝 신호를 전송하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
3GPP(3rd generation partnership project) LTE(long-term evolution)는 고속 패킷 통신을 가능하게 하는 기술이다. 사용자 및 공급자의 비용 감소, 서비스 품질 향상 및 커버리지와 시스템 용량의 확장 및 향상을 포함하는 LTE의 목적을 위하여 많은 방식들이 제안되어 왔다. 3GPP LTE는 상위 계층의 요구 사항으로써, 비트 당 감소된 비용, 증가한 서비스 유용성, 유연한 주파수 사용, 단순한 구조, 오픈 인터페이스 및 단말의 적절한 파워 소비를 요구한다.
한정된 자원에 대한 효율성을 높이는 방법으로, 송수신기에 다수의 안테나를 장착하여 자원 활용을 위한 공간적인 영역을 추가로 확보함으로써 다이버시티 이득을 취하거나 각각의 안테나를 통해 데이터를 병렬로 전송함으로써 전송 용량을 높이는, 이른바 다중 안테나 기술이 활발하게 개발되고 있다. 다중 안테나 기술에서 SNR(signal-to-noise ratio)를 높이기 위한 방법으로 빔포밍 및/또는 프리코딩이 사용될 수 있다. 빔포밍 및/또는 프리코딩은 송신단에서 피드백 정보를 이용할 수 있는 폐-루프 시스템에서 해당 피드백 정보를 통해 SNR를 최대화하기 위해 사용될 수 있다. 빔포밍은 크게 아날로그 빔포밍과 디지털 빔포밍으로 분류될 수 있다.
거대 MIMO(massive multiple-input multiple-output)는 기지국에 현재보다 매우 많은, 수십 개 이상의 안테나를 장착하여 높은 전송 속도와 더불어 높은 에너지 효율을 얻고자 하는 다중 안테나 기술이다. 기존의 아날로그 빔포밍 및/또는 디지털 빔포밍을 거대 MIMO에 그대로 적용할 경우, 신호 처리의 복잡도 및/또는 하드웨어 구현의 복잡도가 매우 커지거나, 다중 안테나를 이용한 성능 증가의 정도가 미미하고 자원 할당의 유연성이 떨어질 수 있다. 이에 따라 거대 MIMO에서 기존의 아날로그 빔포밍과 디지털 빔포밍을 결합한 하이브리드 빔포밍을 사용하는 것이 논의되고 있다.
하이브리드 빔포밍은 기본적으로 빔 스캐닝 동작을 전제로 동작하므로, 빔 추정을 위한 상향링크 빔 스캐닝 절차가 반드시 요구된다. 특히, 복수의 단말이 상향링크 빔 스캐닝 프리앰블을 전송할 때에는, 상향링크 빔 스캐닝 프리앰블의 다중화뿐만 아니라 상향링크 빔 스캐닝 프리앰블을 기지국이 안정적으로 수신할 수 있도록 하는 방법이 고려되어야 한다.
본 발명의 기술적 과제는 무선 통신 시스템에서 상향링크 빔 스캐닝 신호를 전송하는 방법 및 장치를 제공하는 데에 있다. 본 발명은 단말의 방향을 고려하여 상향링크 빔을 스캐닝 하는 방법 및 장치를 제공한다. 본 발명은 다수 사용자 기반의 상향링크 빔 스캐닝 방법을 제공한다. 본 발명은 기지국이 하향링크 빔 스캐닝에 관한 정보를 이용하여 수신 빔포밍을 설정하고, 단말 그룹핑을 수행하여 상향링크 빔 스캐닝의 정확도를 향상시킬 수 있는 상향링크 빔 스캐닝 방법을 제공한다.
일 양태에 있어서, 무선 통신 시스템에서 단말에 의한 상향링크 빔 스캐닝 신호를 전송하는 방법이 제공된다. 상기 방법은 하향링크 빔 스캐닝을 수행하고, 및 상기 하향링크 빔 스캐닝에 따라 선택된 빔에 대응하는 시간-주파수 자원을 통하여 상기 상향링크 빔 스캐닝 신호를 기지국으로 전송하는 것을 포함한다. 상기 상향링크 빔 스캐닝 신호는 PRACH(physical random access channel) 또는 SRS(sounding reference signal) 중 어느 하나일 수 있다. 상기 시간 주파수-자원은 상기 PRACH가 전송되는 PRACH 자원 또는 상기 SRS가 전송되는 SRS 자원 중 어느 하나일 수 있다.
다른 양태에 있어서, 무선 통신 시스템에서 기지국에 의한 상향링크 빔 스캐닝을 수행하는 방법이 제공된다. 상기 방법은 복수의 단말로부터 수신한 하향링크 빔 스캐닝에 관한 정보를 기반으로 상기 복수의 단말을 복수의 그룹으로 나누고, 및 전체 상향링크 빔 중 상기 복수의 그룹에 대응하여 선택된 상향링크 빔에 대해서만 상향링크 빔 스캐닝을 수행하는 것을 포함한다. 상기 복수의 그룹 중 하나의 그룹에 속하는 단말은 동일한 빔 방향에 위치할 수 있다. 상기 복수의 그룹 중 하나의 그룹에 속하는 단말에 대하여 동일한 수신 빔포머가 적용될 수 있다.
단말이 상향링크 빔 스캐닝 신호를 효과적으로 전송할 수 있다. 또한, 단말의 방향을 고려하여 상향링크 빔을 스캐닝 함으로써, 상향링크 빔 스캐닝의 정확도가 향상될 수 있다.
도 1은 셀룰러 시스템을 나타낸다.
도 2는 3GPP LTE의 무선 프레임(radio frame)의 구조를 나타낸다.
도 3은 아날로그 빔포머 및 RF 체인을 포함하는 전송부의 블록도이다.
도 4는 디지털 빔포머 및 RF 체인을 포함하는 전송부의 블록도이다.
도 5는 하이브리드 빔포머를 포함하는 전송부의 블록도이다.
도 6은 상향링크에서 복수의 단말이 아날로그 빔을 전송하는 개념도를 나타낸다.
도 7은 상향링크에서 복수의 단말이 아날로그 빔을 전송할 때 스캐닝 시간을 나타낸다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 단말의 그룹핑과 수신 빔포머의 설정의 일 예를 나타낸다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 상향링크 빔 스캐닝의 일 예를 나타낸다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 수신 빔에 정렬된 상향링크 빔 스캐닝의 일 예를 나타낸다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 수신 빔에 정렬된 상향링크 빔 스캐닝의 일 예를 나타낸다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 단말에 의한 상향링크 빔 스캐닝 신호를 전송하는 방법을 나타낸다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 기지국에 의한 상향링크 빔 스캐닝을 수행하는 방법을 나타낸다.
도 14는 본 발명의 실시예가 구현되는 무선 통신 시스템의 블록도이다.
이하의 기술은 CDMA(code division multiple access), FDMA(frequency division multiple access), TDMA(time division multiple access), OFDMA(orthogonal frequency division multiple access), SC-FDMA(single carrier frequency division multiple access) 등과 같은 다양한 무선 통신 시스템에 사용될 수 있다. CDMA는 UTRA(universal terrestrial radio access)나 CDMA2000과 같은 무선 기술(radio technology)로 구현될 수 있다. TDMA는 GSM(global system for mobile communications)/GPRS(general packet radio service)/EDGE(enhanced data rates for GSM evolution)와 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. OFDMA는 IEEE(institute of electrical and electronics engineers) 802.11(Wi-Fi), IEEE 802.16(WiMAX), IEEE 802-20, E-UTRA(evolved UTRA) 등과 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. IEEE 802.16m은 IEEE 802.16e의 진화로, IEEE 802.16e에 기반한 시스템과의 하위 호환성(backward compatibility)을 제공한다. UTRA는 UMTS(universal mobile telecommunications system)의 일부이다. 3GPP(3rd generation partnership project) LTE(long term evolution)은 E-UTRA(evolved-UMTS terrestrial radio access)를 사용하는 E-UMTS(evolved UMTS)의 일부로써, 하향링크에서 OFDMA를 채용하고 상향링크에서 SC-FDMA를 채용한다. LTE-A(advanced)는 3GPP LTE의 진화이다.
설명을 명확하게 하기 위해, LTE-A를 위주로 기술하지만 본 발명의 기술적 특징이 이에 제한되는 것은 아니다.
도 1은 셀룰러 시스템을 나타낸다. 도 1을 참조하면, 셀룰러 시스템(10)은 적어도 하나의 기지국(11; BS; base station)을 포함한다. BS(11)는 특정한 지리적 영역(일반적으로 셀이라고 함)(15a, 15b, 15c)에 대해 통신 서비스를 제공한다. 셀은 다시 다수의 영역(섹터라고 함)으로 나누어질 수 있다. 단말(12; UE; user equipment)은 고정되거나 이동성을 가질 수 있으며, MS(mobile station), MT(mobile terminal), UT(user terminal), SS(subscriber station), 무선기기(wireless device), PDA(personal digital assistant), 무선 모뎀(wireless modem), 휴대기기(handheld device) 등 다른 용어로 불릴 수 있다. BS(11)는 일반적으로 UE(12)와 통신하는 고정된 지점을 말하며, eNB(evolved-NodeB), BTS(base transceiver system), 액세스 포인트(access point) 등 다른 용어로 불릴 수 있다.
UE는 통상적으로 하나의 셀에 속하는데, UE가 속한 셀을 서빙 셀(serving cell)이라 한다. 서빙 셀에 대해 통신 서비스를 제공하는 BS를 서빙 BS라 한다. 셀룰러 시스템은 서빙 셀에 인접하는 다른 셀을 포함한다. 서빙 셀에 인접하는 다른 셀을 인접 셀(neighbor cell)이라 한다. 인접 셀에 대해 통신 서비스를 제공하는 BS를 인접 BS라 한다. 서빙 셀 및 인접 셀은 UE를 기준으로 상대적으로 결정된다.
이 기술은 하향링크(DL; downlink) 또는 상향링크(UL; uplink)에 사용될 수 있다. 일반적으로 DL은 BS(11)에서 UE(12)로의 통신을 의미하며, UL은 UE(12)에서 BS(11)으로의 통신을 의미한다. DL에서 송신기는 BS(11)의 일부분이고, 수신기는 UE(12)의 일부분일 수 있다. UL에서 송신기는 UE(12)의 일부분이고, 수신기는 BS(11)의 일부분일 수 있다.
도 2는 3GPP LTE의 무선 프레임(radio frame)의 구조를 나타낸다. 도 2를 참조하면, 무선 프레임은 10개의 서브프레임(subframe)으로 구성되고, 하나의 서브프레임은 2개의 슬롯(slot)으로 구성된다. 무선 프레임 내 슬롯은 #0부터 #19까지 슬롯 번호가 매겨진다. TTI(transmission time interval)는 데이터 전송을 위한 기본 스케줄링 단위이다. 3GPP LTE에서 하나의 TTI는 하나의 서브프레임이 전송되는 데에 걸리는 시간과 같을 수 있다. 하나의 무선 프레임의 길이는 10ms이고, 하나의 서브프레임의 길이는 1ms이고, 하나의 슬롯의 길이는 0.5ms일 수 있다.
하나의 슬롯은 시간 영역에서 복수의 OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 심벌을 포함하고, 주파수 영역에서 복수의 부반송파를 포함한다. OFDM 심벌은 3GPP LTE가 하향링크에서 OFDMA를 사용하므로 하나의 심벌 구간을 표현하기 위한 것으로, 다중 접속 방식에 따라 다른 명칭으로 불릴 수 있다. 예를 들어, 상향링크 다중 접속 방식으로 SC-FDMA가 사용될 경우 SC-FDMA 심벌이라고 할 수 있다. 자원 블록(RB; resource block)는 자원 할당 단위로 하나의 슬롯에서 복수의 연속하는 부반송파를 포함한다. 상기 무선 프레임의 구조는 일 예에 불과한 것이다. 따라서 무선 프레임에 포함되는 서브프레임의 개수나 서브프레임에 포함되는 슬롯의 개수, 또는 슬롯에 포함되는 OFDM 심벌의 개수는 다양하게 변경될 수 있다. 3GPP LTE는 노멀(normal) CP(cyclic prefix)에서 하나의 슬롯은 7개의 OFDM 심벌을 포함하고, 확장(extended) CP에서 하나의 슬롯은 6개의 OFDM 심벌을 포함하는 것으로 정의하고 있다.
단말은 전원이 켜지거나 새롭게 셀에 진입한 경우, 셀과의 시간 및 주파수 동기를 획득하고 셀의 물리 셀 식별자(PCI; physical cell identity)를 검출하는 등의 셀 탐색 절차를 수행할 수 있다. 이를 위해, 단말은 기지국으로부터 동기 신호를 수신하여 기지국과 동기를 맞추고, 셀 식별자 등의 정보를 획득할 수 있다. 동기 신호는 1차 동기신호(PSS; primary synchronization signal) 및 2차 동기 신호(SSS; secondary synchronization signal)을 포함할 수 있다.
하이브리드 빔포밍(hybrid beamforming)의 필요성에 대해서 설명한다. 다중 안테나를 사용한 빔 형성 기술은 크게 빔 형성 가중치 벡터(weight vector) (또는 프리코딩 벡터(precoding vector))를 적용하는 위치에 따라 아날로그 빔 형성 기술(이하, 아날로그 빔포밍)과 디지털 빔 형성 기술(이하, 디지털 빔포밍)로 구분할 수 있다.
도 3은 아날로그 빔포머 및 RF 체인을 포함하는 전송부의 블록도이다. 아날로그 빔포밍은 초기 다중 안테나 구조에 적용된 대표적인 빔 형성 기법이다. 아날로그 빔포밍은 디지털 신호 처리가 완료된 아날로그 신호를 다수의 경로로 분기하고, 각 경로에서의 위상 쉬프트(PS; phase shift)와 전력 증폭(PA; power amplifier) 설정을 통하여 빔을 형성한다. 도 3을 참조하면, 아날로그 빔포밍에서 단일 디지털 신호로부터 파생된 아날로그 신호를 각 안테나에 연결된 PS와 PA가 처리한다. 즉, 아날로그 단에서 복소 가중치(complex weight)를 PS와 PA가 처리한다. 여기에서 RF(radio frequency) 체인은 베이스밴드(baseband) 신호가 아날로그 신호로 변환되는 처리 블록을 의미한다. 아날로그 빔포밍은 PS와 PA의 소자의 특성에 따라 빔의 정확도가 결정되고, 소자의 제어 특성상 협대역 전송 에 유리하다. 한편, 다중 스트림 전송을 구현하기 어려운 하드웨어 구조로 인하여 전송률 증대를 위한 다중화 이득이 상대적으로 작으며, 직교 자원 할당 기반의 사용자별 빔 형성이 어려운 특징이 있다.
도 4는 디지털 빔포머 및 RF 체인을 포함하는 전송부의 블록도이다. 아날로그 빔포밍과 달리, 디지털 빔포밍은 MIMO 환경에서 다이버시티와 다중화 이득을 최대화하기 위해 베이스밴드 처리를 이용하여 디지털 단에서 빔을 형성한다. 도 4를 참조하면, 프리코딩이 베이스밴드 처리에서 수행됨으로써 빔이 형성될 수 있다. RF 체인은 PA를 포함할 수 있다. 이에 따라 빔 형성을 위해 도출된 복소 가중치가 송신 데이터에 직접적으로 적용될 수 있다. 디지털 빔포밍은 사용자 별로 서로 다르게 빔을 형성할 수 있으므로, 동시에 다중 사용자 빔 형성을 지원할 수 있다. 또한, 디지털 빔포밍은 직교 자원이 할당된 사용자 별로 독립적인 빔 형성이 가능하여 스케줄링 유연성이 높아 시스템 목적에 부합하는 전송단 운용이 가능하다. 또한, 디지털 빔포밍은 광대역 전송 환경에서 MIMO-OFDM과 같은 기술을 적용할 경우, 부반송파 별로 독립적인 빔을 형성할 수 있다. 따라서, 디지털 빔포밍은 시스템 용량 증대와 강화된 빔 이득을 기반으로 단일 사용자의 최대 전송률을 극대화 할 수 있다. 따라서 3G/4G 시스템에서는 디지털 빔포밍 기반의 MIMO 기술이 도입되었다.
한편, 송수신 안테나의 개수가 크게 증가하는 거대 MIMO(massive multiple-input multiple-output)가 고려될 수 있다. 일반적인 셀룰러 시스템은 MIMO 환경에 적용되는 최대 송수신 안테나의 개수를 8개로 가정하나, 거대 MIMO 환경에서는 최대 송수신 안테나의 개수가 수십 또는 수백 개 이상으로 증가할 수 있다. 거대 MIMO 환경에서 기존의 디지털 빔포밍이 적용된다면, 수백 개의 송신 안테나에 대한 디지털 신호 처리를 베이스밴드 처리를 통해 수행해야 하므로 신호 처리의 복잡도가 매우 커지고, 송신 안테나의 개수만큼의 RF 체인이 필요하므로 하드웨어 구현의 복잡도가 매우 커진다. 또한, 모든 송신 안테나에 대해 독립적인 채널 추정이 필요하고, FDD(frequency division duplex) 시스템의 경우 모든 안테나로 구성된 거대한 MIMO 채널에 대한 피드백 정보가 필요하므로, 파일럿 및 피드백 오버헤드가 매우 커진다. 반면, 거대 MIMO 환경에서 기존의 아날로그 빔포밍이 적용된다면, 송신단의 하드웨어 복잡도는 상대적으로 낮은 반면, 다수 안테나를 이용한 성능 증가 정도가 미미하고, 자원 할당의 유연성이 떨어진다. 특히, 광대역 전송시 주파수 별로 빔을 제어하기가 매우 어렵다.
따라서 거대 MIMO 환경에서는 빔포밍 기술로 아날로그 빔포밍과 디지털 빔포밍 중 어느 하나만을 사용하기보다는, 아날로그 빔포밍과 디지털 빔포밍이 결합된 형태의 하이브리드 빔포밍이 요구된다. 즉, 아날로그 빔포밍의 특성에 따라 송신단의 하드웨어 구현의 복잡도를 낮추고, 디지털 빔포밍의 특성에 따라 수많은 개수의 송신 안테나를 이용한 빔 형성 이득이 최대가 될 수 있도록, 하이브리드 타입의 송신단 구조가 필요할 수 있다.
하이브리드 빔포밍에 대해서 설명한다. 상술한 바와 같이, 하이브리드 빔포밍은 거대 MIMO 환경에서 아날로그 빔포밍의 장점과 디지털 빔포밍의 장점을 취할 수 있는 송신단을 구성함에 목적이 있다.
도 5는 하이브리드 빔포머를 포함하는 전송부의 블록도이다. 도 5를 참조하면, 기본적으로 하이브리드 빔포밍은 아날로그 빔포밍을 통해 거친(coarse) 빔을 형성하고, 디지털 빔포밍을 통해 다중 스트림 혹은 다중 사용자 전송을 위한 빔이 형성될 수 있다. 즉, 하이브리드 빔포밍은 송신단의 구현 복잡도 또는 하드웨어 복잡도를 낮추기 위해서 아날로그 빔포밍과 디지털 빔포밍을 동시에 취하는 구조를 갖게 된다.
기본적인 하이브리드 빔포머는 RF 체인 별로 Nt RF개의 독립적인 송신 안테나를 구비할 수 있다. 따라서 전체 송신 안테나의 개수와 RF 체인 별 송신 안테나의 개수 사이에는 Nt = Nt RF * NRF의 관계가 성립한다. NRF는 RF 체인의 개수이다. 최종적으로, 각 RF 체인 별로 PS 및 PA를 통과한 신호가 독립적으로 송신 안테나로 보내진다. 수학식 1은 하이브리드 빔포밍의 행렬 연산 형태의 시스템 모델의 일 예를 나타낸다.
<수학식 1>
Figure PCTKR2016006841-appb-I000001
수학식 1에서, y는 k번째 부반송파에서 수신 신호 벡터(Nr*1), Hk는 k번째 부반송파에서 Nr*Nt 채널, FRF는 전체 부반송파에서 Nt*NRF RF 프리코더(전체 부반송파에 대해 동일함), Fk BB는 k번째 부반송파에서 NRF*Ns 베이스밴드 프리코더(부반송파 별로 변경 가능), sk는 k번째 부반송파에서 송신 신호 벡터(Ns*1), zk는 k번째 부반송파에서 잡음 신호 벡터(Nr*1)이다. 또한, k는 부반송파 인덱스(k=0,1,2,,...,NFFT-1), NFFT는 FFT(fast Fourier transform) 크기, 즉, 전체 부반송파의 개수, NRF는 전체 RF 체인의 개수이다. Nt는 송신단의 전체 안테나 개수, Nt RF는 RF 체인 별 송신 안테나의 개수, Nr는 수신단의 전체 안테나 개수, Ns는 송신 데이터 스트림의 개수이다.
상술한 수학식 1을 부반송파 k에 대해 풀어서 전개하면 수학식 2와 같다.
<수학식 2>
Figure PCTKR2016006841-appb-I000002
또한, RF 체인 이후 PS와 PA에 의해 생성되는 아날로그 빔포밍의 동등 프리코딩 행렬(equivalent precoding matrix) FRF는 수학식 3과 같다.
<수학식 3>
Figure PCTKR2016006841-appb-I000003
FRF의 RF 체인 별 프리코딩 가중치는 수학식 4와 같다.
<수학식 4>
Figure PCTKR2016006841-appb-I000004
하이브리드 빔포밍의 기술적 이슈는 다음과 같다.
(1) 아날로그/디지털 빔포밍 설계 최적화 어려움: 디지털 빔포밍은 동일한 시간-주파수 자원을 가지고 사용자 별로 독립적인 빔을 형성할 수 있으나, 아날로그 빔포밍은 동일한 시간-주파수 자원을 가지고 공통적인 빔을 형성해야 하는 한계가 있다. 따라서, RF 체인의 개수에 따른 최대 지원 가능한 랭크의 제약, RF 빔포머로 서브밴드 빔 제어의 어려움 및/또는 빔 형성 분해능(resolution/granularity)의 최적화의 어려움 등의 이슈가 발생할 수 있다.
(2) 공통 신호의 전송 방식 구체화 필요: 동일한 시간-주파수 자원에서 특정 방향으로만 빔을 형성하는 아날로그 빔포밍은 동시에 모든 단말 방향으로 다수의 빔을 형성할 수 없다. 따라서, 셀 내 모든 영역에 분포할 수 있는 모든 단말들에게 DL/UL 제어 채널, 참조 신호(reference signal), 방송 채널, 동기 신호 등을 동시에 전송하지 못하는 문제가 발생할 수 있다. 또한, 단말이 UL 상으로 PRACH(physical random access channel), PUCCH(physical uplink control channel) 및/또는 SRS(sounding RS) 등을 전송할 때에도 문제가 발생할 수 있다.
(3) 아날로그/디지털 빔 결정을 위한 추가 파일럿 및 피드백 설계 필요: 아날로그/디지털 빔에 대한 추정을 수행할 경우, 디지털 빔은 기존의 직교 파일럿 할당 방식을 그대로 이용하여 추정할 수 있지만, 아날로그 빔은 빔 후보의 개수만큼의 시간이 요구된다. 즉, 아날로그 빔의 추정에 소요되는 시간 지연이 큼을 의미하고, 이에 따라 시스템 손실이 발생할 수 있다. 또한, 디지털 빔과 아날로그 빔을 동시에 추정할 경우 복잡도가 크게 증가할 수 있다.
(4) 아날로그 빔 기반 SDMA(spatial division multiple access)와 FDMA 지원 어려움: 디지털 빔포밍이 다중 사용자/스트림을 위하여 자유롭게 빔을 형성할 수 있는 반면, 아날로그 빔포밍은 전체 전송 대역에 대해 동일한 빔을 형성하므로 수행하여 사용자별 또는 스트림별 독립적인 빔 형성이 어렵다. 특히 직교 주파수 자원 할당을 통한 FDMA(e.g. OFDMA) 지원이 어렵기 때문에, 주파수 자원 효율의 최적화가 어려울 수 있다.
상술한 하이브리드 빔포밍의 기술적 이슈 중, 이하에서 설명하는 본 발명은 하이브리드 빔포밍을 위한 아날로그/디지털 빔 설계를 최적화하는 방법을 제공할 수 있다.
도 6은 상향링크에서 복수의 단말이 아날로그 빔을 전송하는 개념도를 나타낸다. 상향링크 빔 스캐닝의 정확도를 높이기 위해서, 기지국이 수신 빔포밍을 수행할 수 있다. 아날로그 빔포밍 또는 아날로그 빔포밍과 디지털 빔포밍이 결합된 하이브리드 빔포밍에서, 상향링크에서 아날로그 빔 스캐닝 시간이 증가하는 문제점이 발생할 수 있다. 아날로그 빔포밍에서는 아날로그 빔 훈련(training) 구간이 반드시 필요한데, 상향링크에서 복수의 단말이 전송하는 아날로그 빔을 스캐닝 하는 경우, 상향링크 빔 스캐닝의 후보의 개수만큼의 시간이 요구될 수 있다.
보다 구체적으로, 송신단, 즉 단말의 빔의 개수를 KT라 하고, 수신단, 즉 기지국의 빔의 개수를 KR이라 하면, 각 단말 별로 필요한 상향링크 빔 스캐닝의 후보의 개수는 KT * KR이다. 또한, 추가적으로 전체 상향링크 빔을 전송하는 단말의 개수 NUE 및 각 빔을 스캐닝 하는 시간 구간 ts를 고려하면, 전체 상향링크 빔 스캐닝 시간 TS = NUE * ts * (KT * KR)이다. 한편, 하향링크 빔 스캐닝을 완료한 후 채널 상호성(channel reciprocity)을 이용하여 기지국에서의 상향링크 빔을 이미 구했다고 가정하면, 기지국의 수신 빔은 옴니 빔(omni-beam)으로 가정할 수 있다. 즉, 수신단인 기지국의 빔의 개수 KR=1로 가정할 수 있다. 따라서, 이때 전체 상향링크 빔 스캐닝 시간 TS = NUE * ts * KT로 계산될 수 있다.
또한, 일반적으로 단말 별로 안테나 구조에 따라 하이브리드 빔포머의 구성이 달라질 수 있다. 보다 구체적으로, 단말 별로 서로 다른 하이브리드 빔포머의 구성에 따라 아날로그 빔 스캐닝의 빔 폭이 달라질 수 있고, 단말 별로 상향링크 빔 스캐닝의 후보의 개수가 달라지게 된다. 따라서, 각 단말 별로 서로 다른 송신 빔의 개수를 고려한 상향링크 빔 스캐닝 절차가 설계되어야 하며, 단말 별로 서로 다른 상향링크 빔 스캐닝 절차를 설계하지 않는 경우에는 최대 송신 빔의 개수를 가지는 단말을 기준으로 하여 가장 긴 상향링크 빔 스캐닝 시간을 설정해야 한다. 결과적으로, 상향링크 빔 스캐닝 절차에 높은 복잡도가 요구되고 상향링크 빔 스캐닝 시간과 오버헤드가 증가하여, 시스템 손실이 커지게 된다.
도 7은 상향링크에서 복수의 단말이 아날로그 빔을 전송할 때 스캐닝 시간을 나타낸다. 도 7은 각 단말 별로 서로 다른 안테나 구성이 다를 때, 전체 상향링크 빔 스캐닝 시간을 나타낸다. 도 7을 참조하면, 각 빔 당 스캐닝 시간은 ts이며, UE_1이 전송하는 상향링크 빔의 개수는 KT,1, UE_2가 전송하는 상향링크 빔의 개수는 KT,2... UE_NUE이 전송하는 상향링크 빔의 개수는 KT,N _ UE이다. 이에 따라 UE_1이 전송하는 상향링크 빔 스캐닝 시간은 ts * KT,1, UE_2가 전송하는 상향링크 빔 스캐닝 시간은 ts * KT,2, UE_NUE이 전송하는 상향링크 빔 스캐닝 시간은 ts * KT,N _ UE이다. 결과적으로, 전체 상향링크 빔 스캐닝 시간은 아래의 수학식 5에 의해서 표현될 수 있다.
<수학식 5>
Figure PCTKR2016006841-appb-I000005
상술한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 단말의 방향을 고려하여 상향링크 빔을 스캐닝 하는 방법을 제공한다. 본 발명에 따르면, 먼저 단말은 하향링크 빔 스캐닝을 수행한 후 이에 대한 정보를 기지국으로 제공하고, 선택된 하향링크 빔에 대응하는 시간-주파수 자원을 통하여 상향링크 빔 스캐닝 신호를 기지국으로 전송할 수 있다. 기지국은 단말이 피드백 한 하향링크 빔 스캐닝에 관한 정보를 기반으로 상향링크 빔 스캐닝을 위한 단말의 그룹핑을 수행하고, 그룹 내에서 각 단말이 전송하는 빔 스캐닝 프리앰블을 다중화 할 수 있다. 이에 따라 기지국에서 수신 빔포밍 기반의 상향링크 빔 스캐닝을 수행할 수 있어, 복수의 단말을 기반으로 하는 상향링크 빔 스캐닝의 복잡도가 감소하고 더불어 상향링크 빔 스캐닝의 정확도를 높일 수 있다.
먼저 본 발명의 일 실시예에 따라, 단말은 하향링크 빔 스캐닝을 수행한다. 단말은 상기 하향링크 빔 스캐닝에 관한 정보를 상기 기지국으로 전송할 수 있다. 단말은 상기 하향링크 빔 스캐닝에 따라 선택된 빔에 대응하는 시간-주파수 자원을 통하여 상기 상향링크 빔 스캐닝 신호를 기지국으로 전송한다. 기지국은 단말로부터 전송되는 상향링크 빔 스캐닝 신호를 이용하여 상향링크 빔 스캐닝을 수행할 수 있다. 상기 상향링크 빔 스캐닝 신호는 PRACH 또는 SRS 중 어느 하나일 수 있다. 상기 시간 주파수-자원은 상기 PRACH가 전송되는 PRACH 자원 또는 상기 SRS가 전송되는 SRS 자원 중 어느 하나일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따라, 기지국은 상향링크 빔 스캐닝에 앞서 복수의 단말을 그룹핑 할 수 있다. 일반적으로 단말의 하향링크 빔 스캐닝 이후에 기지국이 상향링크 빔 스캐닝을 수행하므로, 기지국은 각 단말이 선택한 하향링크 빔 스캐닝에 관한 정보를 피드백 받을 수 있다. 기지국은 각 단말이 전송한 하향링크 빔 스캐닝에 관한 정보를 기반으로 공통 빔을 가지는, 즉 동일한 방향에 있는 단말들을 선택하여 동일 그룹으로 설정할 수 있다. 보다 구체적으로 설명하면, 일반적으로 기지국은 아래의 수학식 6에 따라 상향링크 빔 스캐닝 프리앰블을 검출할 수 있다. 이하에서 상향링크 빔은 아날로그 빔을 의미하는 것으로 가정하며, 경우에 따라서 디지털 빔포밍이 결합된 하이브리드 빔을 의미할 수도 있다.
<수학식 6>
Figure PCTKR2016006841-appb-I000006
수학식 6에서, y는 기지국의 수신 벡터, WRF *는 기지국의 수신 빔포머, H는 Nrx * Ntx의 MIMO 채널, s는 상향링크 빔 스캐닝 프리앰블, n은 수신단의 잡음 벡터를 나타낸다.. 또한, Pt = PRF * PBB이며, PRF는 송신단의 아날로그 프리코더, PBB는 송신단의 디지털 프리코더를 나타낸다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 단말의 그룹핑과 수신 빔포머의 설정의 일 예를 나타낸다. 도 8을 참조하면, UE1, UE2 및 UE3이 제1 방향으로 존재하며, 또한 UE4, UE5, UE6 및 UE7이 제2 방향으로 존재한다. 기지국은 각 단말이 전송하는 하향링크 빔 스캐닝에 관한 정보를 기반으로, 복수의 단말을 그룹핑 할 수 있다. 즉, 제1 방향으로 존재하는 UE1, UE2 및 UE3이 제1 그룹으로 그룹핑 되어 WRF,1 *의 수신 빔포머가 설정될 수 있고, 제2 방향으로 존재하는 UE4, UE5, UE6 및 UE7이 제2 그룹으로 그룹핑 되어 WRF,2 *의 수신 빔포머가 설정될 수 있다. 즉, 기지국은 동일한 송신 빔을 선택한 단말에 대하여 동일한 프리코더를 이용하여 상향링크 빔 스캐닝 및 수신 빔포밍을 수행하면, 각 단말이 전송한 빔 상향링크 빔 스캐닝 프리앰블을 보다 안정적으로 수신할 수 있다. 아래의 표 1은 도 8의 실시예에 따른 단말의 그룹핑 및 수신 빔포머의 설정의 일 예이다.
수신 빔포머 그룹 인덱스 단말 단말별 송신 프리코더 집합
WRF,1 * 1 UE #1 {P1, P2, P3, P4}
UE #2 {P1, P2, P3, P4}
UE #3 {P1, P2}
WRF,2 * 2 UE #4 {P1, P2, P3, P4}
UE #5 {P1, P2}
UE #6 {P1, P2}
UE #7 {P1, P2, P3, P4, P5, P6}
... ... ... ...
또한, 본 발명의 일 실시예에 따라, 기지국은 복수의 단말을 그룹핑 한 이후, 각 단말이 전송한 하향링크 빔 스캐닝에 관한 정보를 그대로 이용하여 상향링크 빔포밍에 사용할 수 있다. 즉, 단말이 전체 상향링크 빔 스캐닝의 후보에 대해서 상향링크 빔 스캐닝을 수행하지 않고, 선택된 일부 상향링크 빔 스캐닝의 후보에 대해서만 상향링크 빔 스캐닝을 수행할 수 있다. 일반적으로 기지국의 수신 빔의 개수를 Nrx_beam이라 하면, 전체 상향링크 빔 스캐닝 시간도 Nrx _ beam에 비례하여 증가한다. 그러나 본 발명의 일 실시예에 따라, 기지국은 각 단말이 전송한 하향링크 빔 스캐닝에 관한 정보를 이용하여 상향링크 빔 스캐닝 구간의 길이를 유동적으로 결정하거나 조정할 수 있다. 이에 따라 기지국은 단말이 전송하는 상향링크 빔 스캐닝 프리앰블을 보다 정확하게 검출할 수 있다. 상기 상향링크 빔 스캐닝 프리앰블은 PRACH(physical random access channel) 또는 SRS(sounding reference signal) 중 어느 하나일 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 상향링크 빔 스캐닝의 일 예를 나타낸다. 도 9를 참조하면, 기지국의 수신 빔의 개수 Nrx _ beam=4라 가정하면, 이는 상향링크 빔 스캐닝의 대상이 되는 복수의 단말이 4개의 그룹으로 분류되었음을 의미할 수 있다. 이때 각 단말은 서브프레임 #0, #2, #4 및 #6에서만 상향링크 빔 스캐닝 프리앰블을 전송할 수 있다. 예를 들어, 단말 그룹 #0에 속한 단말은 서브프레임 #0에서, 단말 그룹 #1에 속한 단말은 서브프레임 #2에서, 단말 그룹 #2에 속한 단말은 서브프레임 #4에서, 단말 그룹 #3에 속한 단말은 서브프레임 #6에서 상향링크 빔 스캐닝 프리앰블을 전송할 수 있다. 또한, 각 단말의 송신 빔의 개수 Nrx _ beam=4라 가정하면, 각 단말은 해당하는 서브프레임 내에서 총 4개의 상향링크 빔 스캐닝 프리앰블을 전송할 수 있다. 기지국은 각 단말이 전송하는 상향링크 빔 스캐닝 프리앰블을 수신하여 상향링크 빔 스캐닝을 수행할 수 있고, 이때 상향링크 빔 스캐닝 구간은 서브프레임 #0부터 서브프레임 #6이 된다.
기지국의 수신 빔에 대응하는 특정 방향의 단말이 존재하지 않을 수 있다. 이러한 경우, 기지국은 대응하는 단말이 존재하지 않는 수신 빔의 개수를 고려하여, 상향링크 빔 스캐닝 구간의 주기 및/또는 길이를 조정할 수 있다. 즉, 기지국은 상향링크 빔 스캐닝 후보 전체를 고려하여 상향링크 빔 스캐닝 구간을 설정하지 않고, 단말로부터 피드백 받은 하향링크 빔 스캐닝에 관한 정보를 기반으로 단말의 그룹 수에 따른 상향링크 빔 스캐닝 구간을 설정할 수 있다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 수신 빔에 정렬된 상향링크 빔 스캐닝의 일 예를 나타낸다. 도 10을 참조하면, 4개의 기지국의 수신 빔에 대응하여, 단말 그룹 #0, 단말 그룹 #1 및 단말 그룹 #3만이 존재한다. 즉, 단말 그룹 #2에 대응하는 단말이 존재하지 않는다. 이때, 기지국은 존재하는 단말 그룹에 대응하는 수신 빔 #0, #1 및 #3만을 운용할 수 있다. 이에 따라 상향링크 빔 스캐닝 구간을 유동적으로 설정할 수 있고, 결과적으로 상향링크 빔 스캐닝 구간을 줄일 수 있다. 기지국은 상향링크 빔 스캐닝 구간의 주기 및/또는 길이에 대한 설정 정보를 단말로 방송할 수 있고, 단말의 그룹핑 정보가 변경되는 상기 설정 정보 또는 업데이트 될 수 있다. 상기 설정 정보의 업데이트 주기는 단일 상향링크 빔 스캐닝 구간의 배수로 설정될 수 있고, 또한 셀 내의 단말의 위치 및/또는 채널이 짧은 주기로 변화하면 상기 설정 정보의 업데이트 주기 또한 짧아질 수 있다.
또는, 기지국의 수신 빔에 대응하는 특정 방향의 단말이 존재하지 않는 경우, 기지국은 상술한 바와 같이 상향링크 빔 스캐닝 구간의 설정을 변경하는 대신, 대응하는 단말이 존재하지 않는 상향링크 빔 스캐닝 구간을 스캐닝 뮤팅(muting) 영역으로 설정할 수 있다. 즉, 이때 기지국의 수신 빔에 대응하는 특정 방향의 단말이 존재하지 않더라도 상향링크 빔 스캐닝 구간은 변화가 없고 유지된다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 수신 빔에 정렬된 상향링크 빔 스캐닝의 일 예를 나타낸다. 도 11을 참조하면, 도 10과 마찬가지로 4개의 기지국의 수신 빔에 대응하여, 단말 그룹 #0, 단말 그룹 #1 및 단말 그룹 #3만이 존재한다. 즉, 단말 그룹 #2에 대응하는 단말이 존재하지 않는다. 이때, 기지국은 존재하는 단말 그룹에 대응하는 수신 빔 #0, #1 및 #3만을 운용할 수 있다. 다만, 수신 빔 #2에 대응하는 상향링크 빔 스캐닝 구간을 전체 상향링크 빔 스캐닝 구간에서 제외하는 대신, 기지국은 해당 상향링크 빔 스캐닝 구간을 스캐닝 뮤팅 영역으로 설정한다. 즉, 수신 빔 #2에 대응하는 상향링크 빔 스캐닝 구간에서 단말이 상향링크 빔 스캐닝 프리앰블을 전송하지 않으므로, 기지국은 상향링크 빔 스캐닝을 수행하지 않을 수 있다.
추가적으로 본 발명의 일 실시예에 따라, 동일한 그룹에 속하는 단말은 다중화를 통해 상향링크 빔 스캐닝 프리앰블을 전송할 수 있다. 즉, 기지국의 상향링크 빔 스캐닝을 위한 동일한 그룹에 속하는 복수의 단말의 프리앰블이 반복되는 N개의 프리앰블 심벌에서 다중화 될 수 있다. 다중화 방법으로 순환 쉬프트(cyclic shift), 직교 커버 코드(OCC; orthogonal cover code) 등이 사용될 수 있다. 보다 구체적으로, 각 단말은 N개의 프리앰블 심벌에서 동일한 프리앰블 시퀀스를 반복하여 전송할 수 있다. 예를 들어, 각 단말은 아날로그 단에서 프리코딩이 적용된 빔포밍 된 프리앰블 시퀀스를 N개의 프리앰블 심벌에서 반복하여 전송할 수 있다. 복수의 단말이 전송하는 프리앰블 시퀀스는 N개의 프리앰블 심벌 간에서 직교 코드를 이용하여 다중화 될 수 있다. 또는, 각 단말은 서로 다른 프리앰블 심벌 구간에서 동일한 프리앰블 시퀀스를 반복하여 전송할 수 있다. 복수의 단말이 전송하는 프리앰블 시퀀스는 서로 다른 프리앰블 심벌 간에서 직교 코드를 이용하여 다중화 될 수 있다. 즉, 서로 다른 그룹에 속하는 단말이 직교 코드에 의하여 다중화 될 수 있다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 단말에 의한 상향링크 빔 스캐닝 신호를 전송하는 방법을 나타낸다. 상술한 본 발명에 대한 설명이 도 12의 실시예에 적용될 수 있다.
단계 S100에서, 단말은 하향링크 빔 스캐닝을 수행한다. 단말은 상기 하향링크 빔 스캐닝에 관한 정보를 상기 기지국으로 전송할 수 있다.
단계 S110에서, 단말은 상기 하향링크 빔 스캐닝에 따라 선택된 빔에 대응하는 시간-주파수 자원을 통하여 상기 상향링크 빔 스캐닝 신호를 기지국으로 전송한다. 상기 상향링크 빔 스캐닝 신호는 PRACH 또는 SRS 중 어느 하나일 수 있다. 상기 시간 주파수-자원은 상기 PRACH가 전송되는 PRACH 자원 또는 상기 SRS가 전송되는 SRS 자원 중 어느 하나일 수 있다.
상기 단말은 상기 기지국에 의하여 설정된 하나의 그룹에 속할 수 있다. 상기 하나의 그룹에 속하는 단말들은 동일한 빔 방향에 위치할 수 있다. 또한, 상기 하나의 그룹에 속하는 단말에 대하여 동일한 수신 빔포머가 적용될 수 있다.
상기 상향링크 빔 스캐닝 신호는 상기 하향링크 빔 스캐닝에 관한 정보를 기반으로 상기 기지국에 의하여 설정된 상향링크 빔 스캐닝 구간 내에서 전송될 수 있다. 상기 상향링크 빔 스캐닝 구간의 길이는 상기 기지국에 의하여 설정된 복수의 그룹의 개수에 대응할 수 있다. 이때 상기 상향링크 빔 스캐닝 구간 중 대응하는 단말이 존재하지 않는 구간은 스캐닝 뮤팅 영역으로 설정될 수 있다. 또는, 상기 상향링크 빔 스캐닝 구간의 길이는 상기 기지국에 의하여 설정된 복수의 그룹 중 대응하는 단말이 존재하는 그룹의 개수에 대응할 수 있다. 단말은 상기 상향링크 빔 스캐닝 구간의 길이 및 주기에 관한 정보를 상기 기지국으로부터 수신할 수 있다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 기지국에 의한 상향링크 빔 스캐닝을 수행하는 방법을 나타낸다. 상술한 본 발명에 대한 설명이 도 13의 실시예에 적용될 수 있다.
단계 S200에서, 기지국은 복수의 단말로부터 수신한 하향링크 빔 스캐닝에 관한 정보를 기반으로 상기 복수의 단말을 복수의 그룹으로 나눈다. 상기 복수의 그룹 중 하나의 그룹에 속하는 단말은 동일한 빔 방향에 위치할 수 있다. 또한, 상기 복수의 그룹 중 하나의 그룹에 속하는 단말에 대하여 동일한 수신 빔포머가 적용될 수 있다.
단계 S210에서, 기지국은 전체 상향링크 빔 중 상기 복수의 그룹에 대응하여 선택된 상향링크 빔에 대해서만 상향링크 빔 스캐닝을 수행한다. 상기 상향링크 빔 스캐닝은 상기 하향링크 빔 스캐닝에 관한 정보를 이용하여 결정된 상향링크 빔 스캐닝 구간에서 수행될 수 있다. 상기 상향링크 빔 스캐닝 구간의 길이는 상기 복수의 그룹의 개수에 대응할 수 있다. 상기 상향링크 빔 스캐닝 구간 중 대응하는 단말이 존재하지 않는 구간은 스캐닝 뮤팅 영역으로 설정될 수 있다. 또는, 상기 상향링크 빔 스캐닝 구간의 길이는 상기 복수의 그룹 중 대응하는 단말이 존재하는 그룹의 개수에 대응할 수 있다. 즉, 기지국은 대응하는 단말이 존재하지 않는 수신 빔의 개수를 고려하여, 상향링크 빔 스캐닝 구간의 주기 및/또는 길이를 조정할 수 있다.
기지국은 상기 상향링크 빔 스캐닝 구간의 길이 및 주기에 관한 정보를 상기 복수의 단말로 방송할 수 있다. 또한, 기지국은 상기 복수의 그룹에 대한 정보가 변경될 때 상기 상향링크 빔 스캐닝 구간의 길이 및 주기에 관한 정보를 업데이트 할 수 있다. 상기 상향링크 빔 스캐닝 구간의 길이 및 주기에 관한 정보를 업데이트 하는 주기는 단일 상향링크 빔 스캐닝 구간의 배수에 대응할 수 있다.
도 14는 본 발명의 실시예가 구현되는 무선 통신 시스템의 블록도이다.
기지국(800)은 프로세서(processor; 810), 메모리(memory; 820) 및 송수신부(transceiver; 830)를 포함할 수 있다. 프로세서(810)는 본 명세서에서 설명된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현하도록 구성될 수 있다. 무선 인터페이스 프로토콜의 계층들은 프로세서(810)에 의해 구현될 수 있다. 메모리(820)는 프로세서(810)와 연결되어, 프로세서(810)를 구동하기 위한 다양한 정보를 저장한다. 송수신부(830)는 프로세서(810)와 연결되어, 무선 신호를 전송 및/또는 수신한다.
단말(900)은 프로세서(910), 메모리(920) 및 송수신부(930)를 포함할 수 있다. 프로세서(910)는 본 명세서에서 설명된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현하도록 구성될 수 있다. 무선 인터페이스 프로토콜의 계층들은 프로세서(910)에 의해 구현될 수 있다. 메모리(920)는 프로세서(910)와 연결되어, 프로세서(910)를 구동하기 위한 다양한 정보를 저장한다. 송수신부(930)는 프로세서(910)와 연결되어, 무선 신호를 전송 및/또는 수신한다.
프로세서(810, 910)은 ASIC(application-specific integrated circuit), 다른 칩셋, 논리 회로 및/또는 데이터 처리 장치를 포함할 수 있다. 메모리(820, 920)는 ROM(read-only memory), RAM(random access memory), 플래쉬 메모리, 메모리 카드, 저장 매체 및/또는 다른 저장 장치를 포함할 수 있다. 송수신부(830, 930)는 무선 주파수 신호를 처리하기 위한 베이스밴드 회로를 포함할 수 있다. 실시예가 소프트웨어로 구현될 때, 상술한 기법은 상술한 기능을 수행하는 모듈(과정, 기능 등)로 구현될 수 있다. 모듈은 메모리(820, 920)에 저장되고, 프로세서(810, 910)에 의해 실행될 수 있다. 메모리(820, 920)는 프로세서(810, 910) 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 프로세서(810, 910)와 연결될 수 있다.
상술한 예시적인 시스템에서, 상술된 본 발명의 특징에 따라 구현될 수 있는 방법들은 순서도를 기초로 설명되었다. 편의상 방법들은 일련의 단계 또는 블록으로 설명되었으나, 청구된 본 발명의 특징은 단계들 또는 블록들의 순서에 한정되는 것은 아니며, 어떤 단계는 다른 단계와 상술한 바와 다른 순서로 또는 동시에 발생할 수 있다. 또한, 당업자라면 순서도에 나타낸 단계들이 배타적이지 않고, 다른 단계가 포함되거나 순서도의 하나 또는 그 이상의 단계가 본 발명의 범위에 영향을 미치지 않고 삭제될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (15)

  1. 무선 통신 시스템에서 단말에 의한 상향링크 빔 스캐닝 신호를 전송하는 방법에 있어서,
    하향링크 빔 스캐닝을 수행하고; 및
    상기 하향링크 빔 스캐닝에 따라 선택된 빔에 대응하는 시간-주파수 자원을 통하여 상기 상향링크 빔 스캐닝 신호를 기지국으로 전송하는 것을 포함하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 상향링크 빔 스캐닝 신호는 PRACH(physical random access channel) 또는 SRS(sounding reference signal) 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 시간 주파수-자원은 상기 PRACH가 전송되는 PRACH 자원 또는 상기 SRS가 전송되는 SRS 자원 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 단말은 상기 기지국에 의하여 설정된 하나의 그룹에 속하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 하나의 그룹에 속하는 단말들은 동일한 빔 방향에 위치하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 하나의 그룹에 속하는 단말에 대하여 동일한 수신 빔포머가 적용되는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 하향링크 빔 스캐닝에 관한 정보를 상기 기지국으로 전송하는 것을 더 포함하는 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 상향링크 빔 스캐닝 신호는 상기 하향링크 빔 스캐닝에 관한 정보를 기반으로 상기 기지국에 의하여 설정된 상향링크 빔 스캐닝 구간 내에서 전송되는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 상향링크 빔 스캐닝 구간의 길이는 상기 기지국에 의하여 설정된 복수의 그룹의 개수에 대응하는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 상향링크 빔 스캐닝 구간 중 대응하는 단말이 존재하지 않는 구간은 스캐닝 뮤팅 영역으로 설정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 상향링크 빔 스캐닝 구간의 길이는 상기 기지국에 의하여 설정된 복수의 그룹 중 대응하는 단말이 존재하는 그룹의 개수에 대응하는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 상향링크 빔 스캐닝 구간의 길이 및 주기에 관한 정보를 상기 기지국으로부터 수신하는 것을 더 포함하는 방법.
  13. 무선 통신 시스템에서 기지국에 의한 상향링크 빔 스캐닝을 수행하는 방법에 있어서,
    복수의 단말로부터 수신한 하향링크 빔 스캐닝에 관한 정보를 기반으로 상기 복수의 단말을 복수의 그룹으로 나누고; 및
    전체 상향링크 빔 중 상기 복수의 그룹에 대응하여 선택된 상향링크 빔에 대해서만 상향링크 빔 스캐닝을 수행하는 것을 포함하는 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 복수의 그룹 중 하나의 그룹에 속하는 단말은 동일한 빔 방향에 위치하는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 복수의 그룹 중 하나의 그룹에 속하는 단말에 대하여 동일한 수신 빔포머가 적용되는 것을 특징으로 하는 방법.
PCT/KR2016/006841 2015-06-26 2016-06-27 무선 통신 시스템에서 상향링크 빔 스캐닝 신호를 전송하는 방법 및 장치 WO2016209055A1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/739,867 US10848216B2 (en) 2015-06-26 2016-06-27 Method and apparatus for transmitting uplink beam scanning signal in wireless communication system

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201562184914P 2015-06-26 2015-06-26
US62/184,914 2015-06-26

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2016209055A1 true WO2016209055A1 (ko) 2016-12-29

Family

ID=57585705

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2016/006841 WO2016209055A1 (ko) 2015-06-26 2016-06-27 무선 통신 시스템에서 상향링크 빔 스캐닝 신호를 전송하는 방법 및 장치

Country Status (2)

Country Link
US (1) US10848216B2 (ko)
WO (1) WO2016209055A1 (ko)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018177259A1 (zh) * 2017-04-01 2018-10-04 华为技术有限公司 一种数据传输方法、网络设备和终端
CN109152006A (zh) * 2017-06-15 2019-01-04 电信科学技术研究院 一种上行波束的确认方法及终端
CN109391949A (zh) * 2017-08-11 2019-02-26 电信科学技术研究院有限公司 Pucch传输方法、用户设备和装置
CN110419177A (zh) * 2017-02-03 2019-11-05 Idac控股公司 上行链路波束管理
CN110521136A (zh) * 2017-03-31 2019-11-29 高通股份有限公司 对控制波束监测配置进行动态重写
CN112134599A (zh) * 2020-09-17 2020-12-25 展讯通信（上海）有限公司 扫频的方法、设备、装置及存储介质

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10505643B2 (en) * 2015-03-26 2019-12-10 Lg Electronics Inc. Method and device for estimating doppler frequency by using beam scanning process in wireless communication system
US11258496B2 (en) * 2017-04-13 2022-02-22 Sony Corporation Communication devices and methods with hybrid beamforming
US10476577B1 (en) * 2018-11-05 2019-11-12 Google Llc User equipment-initiated beam search for fifth generation new radio
US11432296B2 (en) * 2019-12-17 2022-08-30 Qualcomm Incorporated Indication of common beam for multiple user equipments
US20230209385A1 (en) * 2020-06-09 2023-06-29 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) Fast beam switching for wireless communication
US11509381B2 (en) * 2021-11-12 2022-11-22 Ultralogic 6G, Llc Resource-efficient beam selection in 5G and 6G

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1467437A1 (en) * 1997-06-05 2004-10-13 Nortel Networks Limited Multi-beam antenna system for cellular radio base stations
US20130083774A1 (en) * 2011-09-29 2013-04-04 Samsung Electronics Co., Ltd Method and apparatus for short handover latency in wireless communication system using beam forming
US20130308714A1 (en) * 2012-05-17 2013-11-21 Qualcomm Incorporated Codebook and feedback design for high order mimo
US20140073329A1 (en) * 2012-09-12 2014-03-13 Korea Advanced Institute Of Science And Technology Apparatus and method for handover in wireless communication system
WO2014054908A1 (en) * 2012-10-05 2014-04-10 Samsung Electronics Co., Ltd. High-throughput beamforming mimo receiver for millimeter wave communication and method

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050215289A1 (en) * 2004-03-26 2005-09-29 Samsung Electronics Co., Ltd. Apparatus and method for dynamic control of downlink beam width of an adaptive antenna array in a wireless network
US7702353B2 (en) * 2005-12-27 2010-04-20 Nortel Networks Limited Transmit power allocation in a distributed MIMO system
KR101871721B1 (ko) * 2011-02-23 2018-06-27 엘지전자 주식회사 다중 셀 협력 무선 통신 시스템에서 제어 채널 송수신 방법 및 이를 위한 장치
KR20130016593A (ko) * 2011-08-08 2013-02-18 삼성전자주식회사 네트워크 코딩을 수행하는 방법 및 네트워크 코딩을 수행하는 릴레이
US9661612B2 (en) * 2012-06-29 2017-05-23 Samsung Electronics Co., Ltd. Methods and apparatus for uplink control channel multiplexing in beamformed cellular systems
CN108769894B (zh) * 2014-07-25 2019-05-10 华为技术有限公司 一种高频系统下的通信设备及方法
US20160099761A1 (en) * 2014-10-07 2016-04-07 Mediatek Inc. Beam Synchronization Methods for Beamforming Wireless Networks
WO2016099079A1 (ko) * 2014-12-16 2016-06-23 엘지전자 주식회사 무선 통신 시스템에서 참조 신호 수신 방법 및 이를 위한 장치

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1467437A1 (en) * 1997-06-05 2004-10-13 Nortel Networks Limited Multi-beam antenna system for cellular radio base stations
US20130083774A1 (en) * 2011-09-29 2013-04-04 Samsung Electronics Co., Ltd Method and apparatus for short handover latency in wireless communication system using beam forming
US20130308714A1 (en) * 2012-05-17 2013-11-21 Qualcomm Incorporated Codebook and feedback design for high order mimo
US20140073329A1 (en) * 2012-09-12 2014-03-13 Korea Advanced Institute Of Science And Technology Apparatus and method for handover in wireless communication system
WO2014054908A1 (en) * 2012-10-05 2014-04-10 Samsung Electronics Co., Ltd. High-throughput beamforming mimo receiver for millimeter wave communication and method

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110419177A (zh) * 2017-02-03 2019-11-05 Idac控股公司 上行链路波束管理
CN110521136A (zh) * 2017-03-31 2019-11-29 高通股份有限公司 对控制波束监测配置进行动态重写
CN110521136B (zh) * 2017-03-31 2023-03-31 高通股份有限公司 对控制波束监测配置进行动态重写
US11464006B2 (en) 2017-04-01 2022-10-04 Huawei Technologies Co., Ltd. Data transmission method, network device, and terminal
CN108668367A (zh) * 2017-04-01 2018-10-16 华为技术有限公司 一种数据传输方法、网络设备和终端
WO2018177259A1 (zh) * 2017-04-01 2018-10-04 华为技术有限公司 一种数据传输方法、网络设备和终端
CN108668367B (zh) * 2017-04-01 2020-06-02 华为技术有限公司 一种数据传输方法、网络设备和终端
CN109152006A (zh) * 2017-06-15 2019-01-04 电信科学技术研究院 一种上行波束的确认方法及终端
CN109152006B (zh) * 2017-06-15 2021-06-18 大唐移动通信设备有限公司 一种上行波束的确认方法及终端
CN109391949A (zh) * 2017-08-11 2019-02-26 电信科学技术研究院有限公司 Pucch传输方法、用户设备和装置
CN109391949B (zh) * 2017-08-11 2021-11-02 大唐移动通信设备有限公司 Pucch传输方法、用户设备和装置
US11558086B2 (en) 2017-08-11 2023-01-17 Datang Mobile Communications Equipment Co., Ltd. PUCCH transmission method, user equipment and device
CN112134599A (zh) * 2020-09-17 2020-12-25 展讯通信（上海）有限公司 扫频的方法、设备、装置及存储介质

Also Published As

Publication number Publication date
US20180191417A1 (en) 2018-07-05
US10848216B2 (en) 2020-11-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2016209055A1 (ko) 무선 통신 시스템에서 상향링크 빔 스캐닝 신호를 전송하는 방법 및 장치
WO2016089122A1 (ko) 무선 통신 시스템에서 하이브리드 빔포밍을 기반으로 제어 채널을 전송하는 방법 및 장치
CN111512565B (zh) 用于无线通信系统的电子设备、方法、装置和存储介质
US10972168B2 (en) User equipment and method for wireless communication
CN108886742B (zh) 5g新无线电中的波束成型公共信道
WO2016186425A1 (ko) 무선 통신 시스템에서 셀 커버리지를 고려하여 반복 패턴에 따라 상향링크 참조 신호를 설계하는 방법 및 장치
EP2890068B1 (en) Radio communication device and radio communication method to receive reference signals
WO2013115515A1 (ko) 협력 통신 시스템에서 사운딩 레퍼런스 신호의 전송 방법 및 장치
EP3497805A1 (en) Method for uplink transmission
KR101931711B1 (ko) 다중 노드 시스템에서 간섭 제거 방법 및 이러한 방법을 이용하는 단말
WO2011129628A2 (en) Systems and methods for bundling resource blocks in a wireless communication system
CN110741568B (zh) 用于无线通信系统中的天线校准的方法和装置
WO2016178546A1 (ko) 무선 통신 시스템에서 빔포밍 효과를 고려하여 상향링크 동기를 획득하는 방법 및 장치
WO2016153265A1 (ko) 무선 통신 시스템에서 빔 스캐닝 절차를 이용하여 도플러 주파수를 추정하는 방법 및 장치
WO2010095824A2 (ko) 조정 다지점 송신을 통한 데이터 통신 방법 및 장치
WO2018144920A1 (en) User equipment and wireless communication method
US20160381583A1 (en) Radio base station, user terminal and radio communication method
CN107888360A (zh) 参考信号传输方法、设备及系统
WO2018199599A1 (ko) 무선 통신 시스템에서 d2d 단말이 pdoa를 위한 rs를 전송하는 방법 및 이를 위한 장치
WO2018028501A1 (zh) 一种下行接收波束训练信号的传输方法及装置
WO2016159630A1 (ko) 무선 통신 시스템에서 셀 커버리지를 고려한 반복 패턴을 기반으로 동기 신호를 구성하는 방법 및 장치
WO2014178662A1 (ko) 공통참조신호를 이용한 스몰셀 네트워크 데이터 자원 추가 구성
WO2010085048A2 (ko) 다중 셀 환경에서의 셀 간 동기화 방법 및 장치
WO2011046353A2 (en) Method for transmission of cell-specific information of base station in coordinated multi-point transmission/reception system
WO2016195393A1 (ko) 무선 통신 시스템에서 빔포밍 효과를 고려한 상향링크 동기 획득의 복잡도를 감소시키는 방법 및 장치

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 16814768

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 16814768

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1