WO2017010644A1 - 하이브리드 빔포밍을 이용한 무선 통신 방법, 이를 위한 장치 - Google Patents

하이브리드 빔포밍을 이용한 무선 통신 방법, 이를 위한 장치 Download PDF

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WO2017010644A1
WO2017010644A1 PCT/KR2016/001420 KR2016001420W WO2017010644A1 WO 2017010644 A1 WO2017010644 A1 WO 2017010644A1 KR 2016001420 W KR2016001420 W KR 2016001420W WO 2017010644 A1 WO2017010644 A1 WO 2017010644A1
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base station
cell base
small cell
beamforming
wireless backhaul
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PCT/KR2016/001420
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최창순
박해성
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에스케이텔레콤 주식회사
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Definitions

  • the present invention relates to a wireless communication technology, and more particularly, to a method and apparatus for reducing terminal interference due to sidelobe (Sidelobe) in a hybrid beamforming structure.
  • the millimeter wave refers to electromagnetic waves with a frequency of 30 GHz or more (30 to 300 GHz), and currently consider frequencies such as 28 GHz, 38 GHz, 60 GHz and 70 GHz as the frequencies to be used for 5G mobile communication networks.
  • This millimeter wave band has a higher transmission loss in the atmosphere and less diffraction than the existing 4G frequency band, and generally utilizes beamforming technology for wireless transmission that concentrates radio waves in a desired direction using multiple antennas. have.
  • a wireless backhaul between a macro cell base station and a small cell base station and a self-backhauling technique that separates a radio link between a base station and a terminal using a beamforming technique while utilizing the same frequency / time resources. It is getting attention.
  • the backhauling frequency bands between base stations and the frequency bands used for a terminal are differently used to prevent interference, and in this case, the frequency capacity of the small cell base station is lowered because a constant frequency resource must be allocated for the backhaul.
  • the high directivity based on beamforming enables backhaul while utilizing the same frequency / time resources.
  • the macro cell base station Since the macro cell base station transmits and receives radio waves in a relatively wider range than the small cell base station, the distance between the small cell base station and the terminal connected to the small cell base station and the terminal connected to the small cell base station does not have a large difference in angle and angle. Interference occurs even when transmitting and receiving radio waves, and the problem is more serious in the downlink where the macro cell base station radiates radio backhaul radio waves with high transmission power.
  • an interference factor is caused in a terminal receiving a downlink signal from a small cell base station during wireless backhaul based on beamforming.
  • the present invention when the beamforming for the wireless backhaul between the macro cell base station and the small cell base station, the reception state information based on the beamforming signal that can minimize the interference of the terminal receiving the downlink signal from the small cell base station,
  • the present invention provides a method and apparatus for generating wireless backhaul by generating interference information or location information.
  • the present invention provides a means for solving the above problems, the small cell base station receiving a plurality of beamforming signals from the macro cell base station to form a wireless backhaul; Collecting interference information or position information of the plurality of beamforming signals for a terminal connected to the small cell base station; And forming, by the small cell base station, a wireless backhaul with the macro cell base station based on reception state information of the plurality of received beamforming signals and the interference information or location information. do.
  • Another aspect of the invention is a macro cell base station comprising the steps of transmitting a plurality of beamforming signals to a small cell base station for wireless backhaul formation;
  • the macro cell base station receives reception state information of the plurality of beamforming signals and interference information of the plurality of beamforming signals for the terminal connected to the small cell base station or location information of the terminal from the small cell base station. step; And selecting one of the plurality of beamforming signals based on the reception state information of the plurality of beamforming signals and the interference information or location information to form a wireless backhaul with the small cell base station. It provides a formation method.
  • a wireless transceiver for transmitting and receiving a wireless signal; And a controller for controlling the radio transceiver, wherein the controller controls the radio transceiver to transmit and receive a plurality of beamforming signals having different directivities from a macro cell base station to a small cell base station, and controls the radio transceiver.
  • a beamforming search module for checking reception state information at the small cell base station;
  • a collection module for collecting interference information or location information of a plurality of beamforming signals for a terminal connected to the small cell base station;
  • a backhaul forming module configured to form a wireless backhaul between the macro cell base station and the small cell base station by selecting one of the plurality of beamforming signals based on the reception state information of the plurality of beamforming signals and the interference information or location information; It provides a wireless backhaul forming apparatus comprising.
  • the present invention when forming a backhaul using a wireless network, by checking the interference information caused to the terminal by the wireless backhaul and performing beamforming in consideration of this, from the macro cell base station caused to the terminal connected to the small cell base station Radio interference by the wireless backhaul can be reduced.
  • the present invention even if the same frequency / time resources are used for wireless communication between the terminal and the base station to implement the wireless backhaul, it is possible to provide a stable service by minimizing radio interference to the terminal.
  • FIG. 1 is a diagram schematically illustrating a wireless communication system implementing a wireless backhaul according to the present invention.
  • 2, 3 and 4 are message flow diagrams illustrating a process of forming a wireless backhaul in a wireless communication system according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a view showing the structure of a wireless backhaul forming apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating a method for forming a wireless backhaul according to the present invention.
  • FIG. 7 is a schematic diagram illustrating a beamforming control state according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a schematic diagram illustrating a beamforming control state according to another embodiment of the present invention.
  • first and second are used to describe various components, and are used only to distinguish one component from another component, and to limit the components. Not used.
  • the second component may be referred to as the first component, and similarly, the first component may also be referred to as the second component.
  • the present invention relates to a wireless backhaul formation for a base station that handles a wireless connection with a user in a wireless communication system.
  • the backhaul refers to collecting and transferring data between the base station and the backbone network.
  • the backhaul may be formed by wire or wirelessly between the base station and the backbone network.
  • the base station is a node B (node B), an evolved node B (eNodeB), an access point (AP), a radio access station (radio access station, RAS), a base transceiver station may refer to a base transceiver station (BTS), a mobile multihop relay (MMR) -BS, or the like, and may include all or a part of functions of a NodeB, an eNodeB, an AP, a RAS, a BTS, an MMR-BS, and the like.
  • BTS base transceiver station
  • MMR mobile multihop relay
  • the present invention contemplates a 5G based mobile communication system in which a small cell base station is installed in a shadow area or a communication concentration area in a coverage of a macro cell base station.
  • a backhaul is a backhaul between the macro cell base station and the small cell base station. Including formation.
  • the macro cell base station means a base station having a high transmission power and a wide coverage applied to a conventional mobile communication system
  • the small cell base station is a concept compared to the macro cell base station relative to the macro cell base station It means a base station with low transmission power and narrow coverage.
  • Such a small cell base station refers to, for example, a low power base station equipment, a pico cell, a femto cell, a micro cell, and the like, having a 10W or lower class per antenna.
  • the small cell base station is disposed in the shadow area or the boundary area between the base stations, indoors, and the like, and is used for covering the shadow area, traffic distribution in the high traffic area, heterogeneous network transmission such as mobile communication and WiFi.
  • FIGS. 1 to 8 an apparatus and method for forming a wireless backhaul according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 8 based on a wireless communication environment including a macro cell base station and a small cell base station.
  • FIG. 1 is a diagram schematically illustrating a wireless communication system implementing a wireless backhaul according to an embodiment of the present invention.
  • a mobile communication system includes one or more terminals 100, a small cell base station 200, and a macro cell base station 300.
  • the terminal 100 refers to a user device that transmits and receives data by accessing a wireless communication network provided by the present invention.
  • the terminal may include a user equipment (UE), a mobile station (MS), a mobile subscriber station (MSS), a subscriber station (SS), an advanced mobile station (AMS), a wireless terminal (WT), and a machine-type (MTC). It may be replaced by terms such as a communication (M) device, a machine-to-machine (M2M) device, a device-to-device (D2D) device, and a station (STA).
  • M2M machine-to-machine
  • D2D device-to-device
  • STA station
  • the present invention is not limited thereto, and a device connected to a wireless communication network provided by the present invention may correspond to a terminal described herein.
  • the small cell base station 200 and the macro cell base station 300 provide a wireless link to the terminal 100 in a wireless communication system, and form a wireless backhaul between the small
  • the small cell base station 200 performs connection with one or more terminals 100 located in communication coverage, and transmits and receives data with the one or more terminals 100.
  • the data transmitted to the terminal 100 based on the terminal 100 is referred to as a downlink signal
  • the data transmitted from the terminal 100 is referred to as an uplink signal.
  • the small cell base station 200 After the small cell base station 200 receives the uplink signal of the one or more terminals 100 from the one or more terminals 100 to the macro cell base station 300 through the wireless backhaul, the macro cell base station ( 300) to the wired backhaul and backbone network. On the contrary, the downlink signal transmitted from the backbone network and the wired backhaul is transmitted from the macro cell base station 300 to the small cell base station 200 through the wireless backhaul, and then one or more terminals through the small cell base station 200. Is sent to 100.
  • the small cell base station 200 and the macro cell base station 300 may be provided with a wireless backhaul forming apparatus according to the present invention shown in FIG. 5, and thus may form a wireless backhaul.
  • the wireless backhaul may be formed for the downlink and the uplink, respectively, and the present invention is to form a wireless backhaul while minimizing interference to the terminal 100, and will be described below in the terminal 100.
  • the description will be made based on the formation of wireless backhaul for the downlink, where interference may occur more seriously.
  • this is not intended to limit the scope of the invention, and the present invention can be applied to the uplink as necessary.
  • the small cell base station 200 and the macro cell base station 300 provided with the wireless backhaul forming apparatus according to the present invention perform a beamforming process for determining the beam direction for forming the wireless backhaul.
  • the macro cell base station 300 performs downlink beamforming.
  • the macro cell base station 300 sequentially transmits a plurality of beamforming signals in different directions, respectively, and receives feedback information on the plurality of beamforming signals from the small cell base station 200.
  • the small cell base station 200 receives a plurality of beamforming signals including training symbols from the macro cell base station 300 and generates reception state information using the received beamforming signals.
  • the small cell base station 200 may collect interference information on each of the plurality of beamforming signals from the terminal 100 connected thereto. Thereafter, a beamforming signal for downlink is determined from among a plurality of beamforming signals based on the reception state information and the interference information.
  • the small cell base station 200 determines the interference information. And feedback the reception status information to the macro cell base station 300 so that the macro cell base station 300 selects a beamforming signal to form a wireless backhaul.
  • the small cell base station ( 200 may select one of the plurality of beamforming signals based on the interference information and the reception state information, and then transmit the selection information to the macro cell base station 300 to form a wireless backhaul based on the selection information. .
  • beamforming may be performed by using a millimeter wave band.
  • the transmission power is weak and the beam width is very narrow, so that the fine tuning between the antennas enables one-to-one connection between the base stations and high quality when the wireless backhaul is implemented.
  • the small cell base station 200 performs a wireless connection with the terminal 100 located in the communication coverage, and transmits and receives a downlink signal and an uplink signal with the terminal 100 through the connected radio resource.
  • the communication coverage of the small cell base station 200 may be an area 200a shown by a dashed line in FIG. 1.
  • the radio link between the small cell base station 200 and the terminal 100 and the wireless backhaul between the macro cell base station 300 and the small cell base station 200 may utilize the same frequency / time resources.
  • the macro cell base station 300 forms a wireless backhaul with the small cell base station 200 and transmits and receives a downlink signal and an uplink signal therethrough, and at the same time, wirelessly with any terminal (not shown) located within communication coverage.
  • Links may be connected to transmit / receive downlink signals / uplink signals.
  • the communication coverage of the macro cell base station 300 may be the area 300a shown in dashed lines in FIG. 1.
  • FIG. 2 is a message flow diagram illustrating a process for forming a wireless backhaul according to an embodiment of the present invention.
  • the macro cell base station 300 transmits a beamforming signal, and the terminal 100 and the small cell base station 200 generate information based on the beamforming signal transmitted by the macro cell base station 300.
  • the process of forming a wireless backhaul can be seen.
  • the macro cell base station 300 transmits the beamforming signal radially, and the signal may reach the small cell base station 200 and the terminal 100 within the beamforming signal range (S200a and S200b).
  • the terminal 100 generates interference information based on the beamforming signal received from the macro cell base station 300 (S202), and generates the radio link between the terminal 100 and the small cell base station 200. It transmits to the small cell base station 200 through (S206).
  • the terminal 100 may recognize the plurality of beamforming signals based on a training signal included in the plurality of beamforming signals, and may use SNR (Signal to Noise Ratio).
  • the interference information may be generated.
  • the plurality of beamforming signals act as noise for the downlink signal received by the terminal 100.
  • the signals may be transmitted simultaneously or one-by-one.
  • the small cell base station 200 generates reception state information based on the beamforming signal received from the macro cell base station 300 (S204).
  • the reception state information may include the reception signal strength.
  • the small cell base station 200 transmits the interference information received from the terminal 100 and the reception state information generated by the small cell base station 200 itself to the macro cell base station 300 (S208).
  • the macro cell base station 300 selects a beamforming signal to form a wireless backhaul based on the received interference information and the reception state information (S210).
  • the macro cell base station 300 beamforms the selected signal to the small cell base station 200 to form a wireless backhaul (S212).
  • FIG. 3 is a message flow diagram illustrating a process for forming a wireless backhaul according to another embodiment of the present invention.
  • the macro cell base station 300 transmits a beamforming signal
  • the terminal 100 and the small cell base station 200 transmit the macro cell base station 300.
  • the process of generating information on the basis of the transmitted beamforming signal and forming a wireless backhaul can be seen.
  • the macro cell base station 300 sequentially transmits a plurality of beamforming signals in different directions.
  • the plurality of beamforming signals are transmitted radially, and the signals arrive at the small cell base station 200 and the terminal 100 located near the small cell base station 200 (S300a and S300b).
  • the terminal 100 generates interference information based on the beamforming signal received from the macro cell base station 300 (S302), and the terminal 100 generates the generated interference information from the terminal 100 and the small cell base station 200. It is transmitted to the small cell base station 200 through the radio link between (S306).
  • the small cell base station 200 generates reception state information based on the beamforming signal received from the macro cell base station 300 (S204).
  • the small cell base station 200 selects a beamforming signal to receive based on the interference information received from the terminal 100 and the reception state information generated by the small cell base station 200 itself (S308).
  • the small cell base station 200 transmits the selection information to the macro cell base station 300 (S310).
  • the macro cell base station 300 beamforms the small cell base station 200 based on the received selection information to form a wireless backhaul (S312).
  • optimal beamforming may be performed by checking the beam reception state and the interference considering the influence of the obstacle. have.
  • FIG. 4 is a message flow diagram illustrating a process of forming a wireless backhaul using location information according to another embodiment of the present invention.
  • the macro cell base station 300 transmits a beamforming signal radially, and the signal reaches the small cell base station and the terminal within the beamforming signal range (S400a and S400b).
  • the small cell base station 200 generates reception state information based on the beamforming signal received from the macro cell base station 300 (S402).
  • the small cell base station 200 and the macro cell base station 300 are NLOS, that is, a non-line-of-ight environment If not
  • the small cell base station 200 may collect the location information status of the terminal 100 (S404).
  • the location information may be transmitted from the terminal 100, and may be collected anywhere in the upper and lower systems of the communication network where the location information of the terminal 100 exists.
  • the small cell base station 200 transmits the collected position information of the terminal 100 and the reception state information generated by the small cell base station 200 itself to the macro cell base station 300 (S406).
  • the macro cell base station 300 removes the beamforming signal toward the terminal based on the received location information and the reception state information of the terminal 100 (S408).
  • the macro cell base station 300 transmits a beamforming signal other than the nulled beamforming signal, and forms a wireless backhaul with the small cell base station 200 by using the same (S410).
  • FIG. 5 is a view showing the structure of a wireless backhaul forming apparatus for an embodiment of the present invention, wherein the wireless backhaul forming apparatus is provided in the small cell base station 200 and the macro cell base station 300.
  • the apparatus for forming a wireless backhaul may include a wireless transceiver 10 and a controller 20.
  • the wireless transceiver 10 is a component for transmitting and receiving wireless signals between base stations.
  • the wireless transceiver 10 may transmit and receive a plurality of beamforming signals having different directivity.
  • the wireless transceiver 10 may receive the interference information generated by the terminal 100 and transmit and receive the reception status information and the selection information on the beamforming signal.
  • location information of the terminal 100 may be transmitted and received.
  • the controller 20 is configured to check the information received through the wireless transceiver 10 and control the wireless transceiver 10, to form a wireless backhaul through the generation of information and selection of the beamforming signal to be.
  • the controller 20 may include a beamforming search module 22, a collection module 24, and a backhaul forming module 26.
  • the beamforming search module 22 controls the radio transceiver 10 to transmit and receive a plurality of beamforming signals having different directivities from the macro cell base station 300 to the small cell base station 200, and the plurality of beamforming As a configuration for checking reception state information in the small cell base station 200 for a signal, the plurality of beamforming signals may include a training symbol.
  • the collection module 24 is a configuration for collecting interference information or location information of a plurality of beamforming signals for the terminal 100 connected to the small cell base station 200.
  • the wireless transmission / reception unit 10 may be used to collect information.
  • the collected information may be provided to the backhaul forming module 26.
  • the backhaul forming module 26 selects one of the plurality of beamforming signals based on the reception state information of the plurality of beamforming signals and the interference information or the position information, thereby selecting the macro cell base station 300 and the small cell base station ( As a configuration for forming a wireless backhaul between the 200, the beamforming signal in a specific direction may be nulled or the beamforming signal may be transmitted in a selected direction.
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating a wireless backhaul forming process performed by the wireless backhaul forming apparatus described above.
  • the apparatus for forming a wireless backhaul performs beam searching using a plurality of beamforming signals (S100).
  • the wireless backhaul forming apparatus in the macro cell base station 300 sequentially transmits a plurality of beamforming signals in different directions in this process. In this case, the plurality of beamforming signals are transmitted radially.
  • the wireless backhaul forming apparatus in the small cell base station 200 receives the beamforming signal transmitted radially.
  • the beamforming signal may include a training symbol.
  • the wireless backhaul forming apparatus in the small cell base station 200 forms reception state information based on the beamforming signal (S110).
  • the wireless backhaul forming apparatus in the small cell base station 200 collects interference information or location information based on the signal (S120).
  • the wireless backhaul forming apparatus in the small cell base station 200 transmits the collected information to the wireless backhaul forming apparatus in the macro cell base station 300.
  • the wireless backhaul forming apparatus selects a beamforming signal using the reception state information, the interference information or the position information (S130). The selection may be made anywhere in the wireless backhaul forming apparatus in the small cell base station 200 and in the wireless backhaul forming apparatus in the macro cell base station 300.
  • the wireless backhaul forming apparatus forms a wireless backhaul between base stations using the selected beamforming signal (S140). This process may be performed by transmitting the one or more beamforming signals selected by the wireless backhaul forming apparatus, or by removing one or more beamforming signals causing interference to the terminal 100.
  • FIG. 7 is a schematic diagram illustrating a beamforming control state according to an embodiment of the present invention.
  • the operation may be performed as shown in the message flow diagram of FIG. 4, and the macro cell base station 300 nulls the beamforming signal toward the terminal 100. . That is, by reducing the antenna gain of the beamforming signal directed to the terminal 100, the beamforming signal is not transmitted to the terminal 100.
  • FIG. 8 is a schematic diagram illustrating a beamforming control state according to an embodiment of the present invention.
  • the operation may be performed as in the message flow chart of FIG. 2 or 3.
  • some of the beamforming signals radiated from the macro cell base station 300 may not be transmitted to the small cell base station 200 due to an obstacle.
  • the path is changed and transmitted to the small cell base station 200. Assume that the reception state is the best.
  • the terminal 100 connected to the small cell base station 200 is more affected by the second beamforming signal 300b than the first beamforming signal 300b transmitted farther. That is, the interference information measured by the terminal 100 is larger than the first beamforming signal 300b for the second beamforming signal 300c.
  • the wireless backhaul between the small cell base station 200 and the macro cell base station 300 may be formed by selecting the first beamforming signal 300b.
  • the specification and drawings describe exemplary device configurations, the functional operation and implementation of the subject matter described herein may be embodied in other types of digital electronic circuitry, or include the structures and structural equivalents disclosed herein. It may be implemented in computer software, firmware or hardware, or a combination of one or more of them. Implementations of the subject matter described herein relate to one or more computer program products, ie computer program instructions encoded on a program storage medium of tangible type for controlling or by the operation of an apparatus according to the invention. It may be implemented as the above module.
  • the computer readable medium may be a machine readable storage device, a machine readable storage substrate, a memory device, a composition of materials affecting a machine readable propagated signal, or a combination of one or more thereof.
  • the present invention is applied to the field of wireless communication technology, and can be used industrially as a method for implementing wireless backhaul in various communication systems.
  • the present invention when forming a backhaul using a wireless network, by checking the interference information caused to the terminal by the wireless backhaul and performing beamforming in consideration of this, from the macro cell base station caused to the terminal connected to the small cell base station Radio interference by the wireless backhaul can be reduced.
  • the present invention even if the same frequency / time resources are used for wireless communication between the terminal and the base station to implement the wireless backhaul, it is possible to provide a stable service by minimizing radio interference to the terminal.

Abstract

본 발명은 무선 통신 기술에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 빔포밍(beamforming)을 통한 기지국 간의 무선 백홀(wireless backhaul) 구현 시에 빔포밍 신호를 기반으로 수신 상태 정보 및, 간섭 정보 또는 위치 정보를 생성하여 무선 백홀을 형성하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

Description

하이브리드 빔포밍을 이용한 무선 통신 방법, 이를 위한 장치
본 발명은 무선 통신 기술에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 하이브리드 빔포밍(Hybrid beamforming) 구조에서 사이드로브(Sidelobe)로 인한 단말 간섭을 감소시키는 방법 및 장치에 관한 것이다.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시 예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.
무선 통신(Radio Communication)이 음성 트래픽 위주로 서비스를 제공하던 과거와 달리 멀티미디어 서비스를 제공하는 3G/4G 이동통신의 급속한 발전과 함께 수백 Mbps(Megabytes per second) 이상을 전송하는 백홀 링크가 점차 늘어났으며, 5G 이동통신 등 차세대 이동통신이 등장함에 따라 Gbps(Gigabytes per second) 이상의 무선 전송 필요성이 증대되어 수백MHz 이상의 대역폭 확보가 용이한 밀리미터파 대역의 주파수가 주목을 받고 있고, 3GPP(3rd Generation Partnership Project)이 표준화 논의를 시작하는 등 각 기업과 단체에서 5G 요소 기술 개발 및 표준 기술 논의가 활발히 이루어지고 있다.
여기서 밀리미터파는 주파수가 30GHz 이상인 전자기파를 의미하며 (30~300GHz), 현재 28GHz, 38GHz, 60GHz, 70GHz 등의 주파수를 5G 이동통신망에 이용할 주파수로 고려하고 있다.
이러한 밀리미터파 대역은 기존의 4G 주파수 대역에 비해 대기 중 전송 손실이 높고 회절성이 떨어져, 일반적으로 다수의 안테나를 이용하여 전파를 원하는 방향으로 집중하는 빔포밍(Beamforming) 기술을 무선 전송에 활용하고 있다.
한편, 이러한 밀리미터파를 활용한 5G 이동통신에서는, 높은 전송 송신 비율과 떨어지는 회절성으로 인해 발생하는 많은 음영 지역을 메우기 위하여 많은 수의 소형 셀(Small cell)을 요구하게 되므로, 설비투자비용(CAPEX)과 영업비용(OPEX)을 고려할 때, 저가형 소형 셀의 필요성이 증대된다.
그러나 상기 소형 셀로부터 매크로 셀(Macro cell)에 데이터를 백홀(Backhaul)하기 위해 유선 전송망을 이용할 경우에는 저가형 소형 셀과는 별도로 유선망 구축에 막대한 비용 문제가 발생한다.
이의 대안으로, 같은 주파수/시간 자원을 활용하면서 빔포밍 기법을 이용하여 매크로 셀 기지국과 소형 셀 기지국 사이의 무선 백홀과, 기지국과 단말 간의 무선 링크를 분리하는 셀프 백홀링(Self-Backhauling) 기술이 주목을 받고 있다.
통상의 무선 백홀에서는, 간섭 방지를 위해 기지국 사이의 백홀링 주파수 대역과 단말에 이용되는 주파수 대역을 다르게 사용하였고, 이 경우 백홀을 위해 일정한 주파수 자원을 할당해야 하므로 소형 셀 기지국의 주파수 용량이 떨어지는 문제점이 있었으나, 밀리미터파 대역의 경우, 빔포밍에 기반한 높은 지향성으로 인해 같은 주파수/시간 자원을 활용하면서 백홀이 가능해진다.
다만, 빔포밍을 기반으로 매크로 셀 기지국과 소형 셀 기지국 사이에 무선 백홀을 구현했다 하더라도, 각 셀과 단말 사이에 간섭 문제가 발생한다.
매크로 셀 기지국 은 소형 셀 기지국에 비하여 상대적으로 넓은 범위에서 전파를 송수신하므로, 매크로 셀 기지국의 관점에서 소형 셀 기지국 및 소형 셀 기지국과 연결된 단말 사이의 거리, 각도의 차이가 크지 않아 빔포밍을 기반으로 전파를 송수신하더라도 간섭이 발생하며, 매크로 셀 기지국이 높은 송신 전력으로 무선 백홀 전파를 방사하는 하향 링크에서 문제가 더욱 심각하다.
즉, 빔포밍을 기반으로 무선 백홀 시 소형 셀 기지국으로부터 하향 링크 신호를 받는 단말에 간섭 요인이 야기된다고 할 수 있다.
이에 본 발명은, 매크로 셀 기지국과 소형 셀 기지국 사이의 무선 백홀을 위한 빔포밍 시, 소형 셀 기지국으로부터 하향 링크 신호를 받는 단말의 간섭을 최소화할 수 있는 빔포밍 신호를 기반으로 수신 상태 정보 및, 간섭 정보 또는 위치 정보를 생성하여 무선 백홀을 형성하는 방법 및 장치를 제공하고자 한다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 상술한 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 소형 셀 기지국이 무선 백홀 형성을 위해 매크로 셀 기지국으로부터 복수의 빔포밍 신호를 수신하는 단계; 상기 소형 셀 기지국에 접속된 단말에 대한 상기 복수의 빔포밍 신호의 간섭 정보 또는 위치 정보를 수집하는 단계; 상기 소형 셀 기지국이 상기 수신된 복수의 빔포밍 신호의 수신 상태 정보 및, 상기 간섭 정보 또는 위치 정보를 기초로 상기 매크로 셀 기지국과의 무선 백홀을 형성하는 단계;를 포함하는 무선 백홀 형성 방법을 제공한다.
본 발명의 다른 일 양상은, 매크로 셀 기지국이 무선 백홀 형성을 위해 소형 셀 기지국으로 복수의 빔포밍 신호를 송신하는 단계; 상기 매크로 셀 기지국이 상기 소형 셀 기지국으로부터 상기 복수의 빔포밍 신호에 대한 수신 상태 정보 및, 상기 소형 셀 기지국에 접속된 단말에 대한 상기 복수의 빔포밍 신호의 간섭 정보 또는 단말의 위치 정보를 수신하는 단계; 상기 복수의 빔포밍 신호의 수신 상태 정보 및, 상기 간섭 정보 또는 위치 정보를 기초로 상기 복수의 빔포밍 신호 중 하나를 선택하여 상기 소형 셀 기지국과의 무선 백홀을 형성하는 단계;를 포함하는 무선 백홀 형성 방법을 제공한다.
또한 본 발명은, 무선 신호를 송수신하는 무선 송수신부; 상기 무선 송수신부를 제어하는 제어부를 포함하되, 상기 제어부는 매크로 셀 기지국으로부터 소형 셀 기지국 간에 서로 다른 지향성을 갖는 복수의 빔포밍 신호를 송수신하도록 상기 무선 송수신부를 제어하고, 상기 복수의 빔포밍 신호에 대한 상기 소형 셀 기지국에서의 수신 상태 정보를 확인하는 빔포밍 서치 모듈; 소형 셀 기지국에 접속된 단말에 대한 복수의 빔포밍 신호의 간섭 정보 또는 위치 정보를 수집하는 수집 모듈; 상기 복수의 빔포밍 신호의 수신 상태 정보 및, 상기 간섭 정보 또는 위치 정보를 기초로 상기 복수의 빔포밍 신호 중 하나를 선택하여 상기 매크로 셀 기지국과 소형 셀 기지국 간의 무선 백홀을 형성하는 백홀 형성 모듈을 포함하는 무선 백홀 형성 장치를 제공한다.
본 발명에 따르면, 무선망을 이용한 백홀 형성 시, 무선 백홀에 의해 단말에 야기되는 간섭 정보를 체크하고, 이를 고려하여 빔포밍을 수행함으로써, 소형 셀 기지국에 접속된 단말에 야기되는 매크로 셀 기지국으로부터의 무선 백홀에 의한 전파 간섭을 줄일 수 있다.
특히, 본 발명에 따르면, 무선 백홀 구현을 위해 단말과 기지국 간의 무선 통신에 동일한 주파수/시간 자원을 활용하더라도 단말에 대한 전파 간섭을 최소화함으로써 안정적인 서비스 제공이 가능하다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는, 첨부 도면은 본 발명에 대한 실시 예를 제공하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 특징을 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 무선 백홀이 구현되는 무선 통신 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2, 도 3 및 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서의 무선 백홀 형성 과정을 나타낸 메시지 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 백홀 형성 장치의 구조를 나타낸 도면이다
도 6은 본 발명에 따른 무선 백홀 형성 방법을 도시한 순서도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 빔포밍 제어 상태를 나타낸 모식도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 빔포밍 제어 상태를 나타낸 모식도이다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다. 이하의 상세한 설명은 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해서 구체적 세부사항을 포함한다. 그러나, 당업자는 본 발명이 이러한 구체적 세부사항 없이도 실시될 수 있음을 안다.
몇몇 경우, 본 발명의 개념이 모호해지는 것을 피하기 위하여 공지의 구조 및 장치는 생략되거나, 각 구조 및 장치의 핵심기능을 중심으로 한 블록도 형식으로 도시될 수 있다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함(comprising 또는 including)"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 또한, "일(a 또는 an)", "하나(one)", "그(the)" 및 유사어는 본 발명을 기술하는 문맥에 있어서(특히, 이하의 청구항의 문맥에서) 본 명세서에 달리 지시되거나 문맥에 의해 분명하게 반박되지 않는 한, 단수 및 복수 모두를 포함하는 의미로 사용될 수 있다.
또한, 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하기 위해 사용하는 것으로, 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용될 뿐, 상기 구성요소들을 한정하기 위해 사용되지 않는다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다.
이하의 설명에서 사용되는 특정 용어들은 본 발명의 이해를 돕기 위해서 제공된 것이며, 이러한 특정 용어의 사용은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다른 형태로 변경될 수 있다. 본 발명은 무선 통신 시스템에 있어서, 사용자와의 무선 접속을 처리하는 기지국에 대한 무선 백홀 형성에 관한 것이다.
여기서, 백홀(Backhaul)은 기지국과 백본(Backbone)망 사이에 데이터를 모아서 전달하는 것을 의미하는 것으로서, 통상, 무선 통신 시스템의 경우, 기지국과 백본망 간에 유선 또는 무선으로 형성될 수 있다.
여기서, 기지국(base station, BS)은 노드B(node B), 고도화 노드B(evolved node B, eNodeB), 접근점(access point, AP), 무선 접근국(radio access station, RAS), 송수신 기지국(base transceiver station, BTS), MMR(mobile multihop relay)-BS 등을 지칭할 수도 있고, 노드B, eNodeB, AP, RAS, BTS, MMR-BS 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.
특히, 본 발명은 매크로 셀 기지국의 커버리지 내의 음영지역 또는 통신 집중 지역 등에 소형 셀 기지국이 설치되는 5G 기반 이동통신시스템을 고려한 것으로서, 본 발명에 있어서, 백홀은 상기 매크로 셀 기지국과 소형 셀 기지국 간의 백홀 형성까지 포함한다.
참고로, 상기 매크로 셀 기지국은 통상의 이동 통신 시스템에 적용된 높은 전송 파워와 넓은 커버리지를 갖는 기지국을 의미하며, 소형 셀(Small Cell) 기지국은 매크로 셀에 대비되는 개념으로 매크로 셀 기지국에 비하여 상대적으로 낮은 전송파워와 좁은 커버리지를 갖는 기지국을 의미한다. 이러한 소형 셀 기지국은, 예를 들어, 안테나당 10W급 이하 소출력 기지국 장비, 피코셀(Pico cell), 펨토셀(femto cell), 마이크로셀(micro cell) 등을 통칭한다.
참고로, 상기 소형 셀 기지국은 음영 지역 혹은 기지국 간의 경계 지역, 실내 등에 배치되어, 음영지역의 커버, 고 트래픽 지역에서의 트래픽 분산, 이동통신과 WiFi 등 이종 네트워크 전송 등에 이용된다.
이하 매크로 셀 기지국과 소형 셀 기지국을 포함하는 무선 통신 환경을 기반으로, 본 발명에 따른 무선 백홀 형성 장치 및 방법을 도 1 내지 도 8을 참조하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 백홀이 구현되는 무선 통신 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 한 실시 예에 따른 이동 통신 시스템은 하나 이상의 단말(100)과 소형 셀 기지국(200) 및 매크로 셀 기지국(300)을 포함한다.
단말(100)은 본 발명에 의해 제공되는 무선 통신망에 접속하여 데이터를 송수신하는 사용자 장치를 의미한다. 여기서, 단말(Terminal)은 UE(User Equipment), MS(Mobile Station), MSS(Mobile Subscriber Station), SS(Subscriber Station), AMS(Advanced Mobile Station), WT(Wireless terminal), MTC(Machine-Type Communication) 장치, M2M(Machine-to-Machine) 장치, D2D 장치(Device-to-Device), 스테이션(STA: Station) 등의 용어에 의해 대체될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며 본 발명에서 제공하는 무선 통신망에 연결된 장치이면 본 명세서에서 말하는 단말에 해당할 수 있다. 소형 셀 기지국(200) 및 매크로 셀 기지국(300)은 무선 통신 시스템에서 단말(100)에 무선 링크를 제공하며, 소형 셀 기지국(200)과 매크로 셀 기지국(300) 상호간에 무선 백홀을 형성한다.
특히, 소형 셀 기지국(200)은 통신 커버리지 내에 위치한 하나 이상의 단말(100)과의 연결을 수행하고, 상기 하나 이상의 단말(100)과 데이터를 송수신한다. 여기서, 상기 단말(100)을 기준으로 단말(100)로 전송되는 데이터를 하향 링크 신호라 하고, 상기 단말(100)로부터 송신되는 데이터를 상향 링크 신호로 한다.
상기 소형 셀 기지국(200)이 상기 하나 이상의 단말(100)로부터 수신한 하나 이상의 단말(100)의 상향 링크 신호는 상기 무선 백홀을 통해 매크로 셀 기지국(300)으로 전송된 후, 상기 매크로 셀 기지국(300)을 통해서 유선 백홀 및 백본망으로 전달된다. 반대로, 백본망 및 유선 백홀로부터 전달된 하향 링크 신호는 상기 무선 백홀을 통해서 매크로 셀 기지국(300)으로부터 소형 셀 기지국(200)으로 전달된 후, 상기 소형 셀 기지국(200)을 통해서 하나 이상의 단말(100)로 전송된다.
이러한 소형 셀 기지국(200)과 매크로 셀 기지국(300)은 도 5에 도시된 본 발명에 따른 무선 백홀 형성 장치를 구비하고, 이를 통해 무선 백홀을 형성할 수 있다.
참고로, 상기 무선 백홀은, 하향 링크 및 상향 링크에 대해서 각각 형성될 수 있는데, 본 발명은, 단말(100)에 대한 간섭을 최소화하면서 무선 백홀을 형성하기 위한 것으로서, 이하에서 단말(100)에 대한 간섭이 더 심각하게 발생할 수 있는 하향 링크에 대한 무선 백홀 형성을 기준으로 설명한다. 그러나, 이는 발명의 범위를 제한하고자 하는 것은 아니며, 본 발명은 필요에 따라서 상향 링크에 대해서도 적용 가능하다.
본 발명에 따른 무선 백홀 형성 장치를 구비한 소형 셀 기지국(200)와 매크로 셀 기지국(300)은 무선 백홀 형성을 위한 빔 방향을 결정하기 위한 빔포밍 과정을 수행한다. 특히, 하향 링크 신호에 대한 무선 백홀을 위하여, 상기 매크로 셀 기지국(300)은 하향 링크 빔포밍을 수행한다.
구체적으로, 상기 매크로 셀 기지국(300)은 서로 다른 방향으로 각각 복수의 빔포밍 신호를 순차적으로 송출하고, 상기 복수의 빔포밍 신호에 대한 피드백 정보를 소형 셀 기지국(200)으로부터 받는다.
이때, 소형 셀 기지국(200)은 매크로 셀 기지국(300)으로부터 훈련 심볼을 포함한 복수의 빔포밍 신호를 수신하고, 수신한 빔포밍 신호를 이용하여 수신 상태 정보를 생성한다. 아울러, 상기 소형 셀 기지국(200)은 자신에 접속된 단말(100)로부터 상기 복수의 빔포밍 신호 각각에 대한 간섭 정보를 수집할 수 있다. 이후, 상기 수신 상태 정보 및 간섭 정보를 기반으로 복수의 빔포밍 신호 중, 하향 링크를 위한 빔포밍 신호를 결정하게 되는데, 본 발명의 일 실시 예에서는, 상기 소형 셀 기지국(200)이 상기 간섭 정보 및 수신 상태 정보를 매크로 셀 기지국(300)으로 피드백하여, 매크로 셀 기지국(300)이 빔포밍 신호를 선택하여 무선 백홀을 형성하도록 할 수 있으며, 본 발명의 다른 실시 예에서는, 상기 소형 셀 기지국(200)이 상기 간섭 정보 및 수신 상태 정보를 기반으로 복수의 빔포밍 신호 중 하나를 선택한 후, 그 선택 정보를 매크로 셀 기지국(300)으로 전송하여 선택 정보에 기반하여 무선 백홀을 형성하도록 할 수 있다.
여기서, 빔포밍은 밀리미터파 대역을 활용하여 이루어질 수 있다.
참고로, 밀리미터파의 경우 투과력이 약하고, 빔폭이 매우 좁아 안테나간의 세밀한 조정을 통해 기지국 간 일대일 연결이 되며, 무선 백홀 구현 시 높은 품질을 얻을 수 있다.
아울러, 소형 셀 기지국(200)은 통신 커버리지에 위치한 단말(100)과의 무선 연결을 수행하고, 연결된 무선 자원을 통해 하향 링크 신호 및 상향 링크 신호를 단말(100)과 송수신한다. 이때, 상기 소형 셀 기지국(200)의 통신 커버리지는 도 1에 일점 쇄선으로 나타낸 영역(200a)이 될 수 있다. 소형 셀 기지국(200)과 단말(100) 간의 무선 링크와, 매크로 셀 기지국(300)과 소형 셀 기지국(200) 간의 무선 백홀은 동일한 주파수/시간 자원을 활용할 수 있다.
아울러, 상기 매크로 셀 기지국(300)은 소형 셀 기지국(200)과 무선 백홀을 형성하여 이를 통해 하향 링크 신호/상향 링크 신호를 송수신하면서, 동시에, 통신 커버리지 내에 위치한 임의의 단말(도시생략)과 무선 링크를 연결하여 하향 링크 신호/상향 링크 신호를 송수신할 수 있다.
매크로 셀 기지국(300)의 통신 커버리지는 도 1에서 점선으로 나타낸 영역(300a)이 될 수 있다.
다음으로 상술한 바와 같은 구조의 무선 통신 시스템에 있어서, 무선 백홀 형성 과정을 도 2 내지 4를 참조하여 구체적으로 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 백홀 형성 과정을 나타낸 메시지 흐름도이다.
도 2를 참조하면, 매크로 셀 기지국(300)이 빔포밍 신호를 전송하고, 단말(100)과 소형 셀 기지국(200)이 매크로 셀 기지국(300)이 전송한 빔포밍 신호를 토대로 정보를 생성하여, 무선 백홀을 형성하는 과정을 볼 수 있다.
매크로 셀 기지국(300)은 빔포밍 신호를 방사형으로 전송하고, 이 신호는 빔포밍 신호 범위 내의 소형 셀 기지국(200)과 단말(100)에 도달할 수 있다(S200a, S200b).
단말(100)은 매크로 셀 기지국(300)으로부터 도달한 빔포밍 신호를 기초로 간섭 정보를 생성하고(S202), 생성한 간섭 정보를 단말(100)과 소형 셀 기지국(200) 사이의 무선 링크를 통해 소형 셀 기지국(200)으로 전송한다(S206). 구체적으로, 상기 단말(100)은 복수의 빔포밍 신호에 포함된 훈련 신호를 기준으로 상기 복수의 빔포밍 신호를 인지할 수 있으며, SNR(신호 대 잡음 비, Signal to Noise Ratio) 등을 이용하여 상기 간섭 정보를 생성할 수 있다. 이때, 상기 복수의 빔포밍 신호는 단말(100)이 수신한 하향 링크 신호에 대한 노이즈로 작용한다. 상기 복수의 빔포밍 신호를 전송하는 방식은, 신호를 동시에 전송하거나 순차적(one-by-one)으로 전송하는 것도 가능하다.
소형 셀 기지국(200)은 매크로 셀 기지국(300)으로부터 도달한 빔포밍 신호를 기초로 수신 상태 정보를 생성한다(S204). 여기서, 수신 상태 정보는, 수신 신호 세기를 포함할 수 있다. 소형 셀 기지국(200)은 단말(100)로부터 수신한 간섭 정보와 소형 셀 기지국(200) 자신이 생성한 수신 상태 정보를 매크로 셀 기지국(300)으로 전송한다(S208).
매크로 셀 기지국(300)은 수신한 간섭 정보와 수신 상태정보를 기초로 무선 백홀을 형성할 빔포밍 신호를 선택한다(S210). 매크로 셀 기지국(300)은 선택된 신호를 소형 셀 기지국(200)에 빔포밍하여 무선 백홀을 형성한다(S212).
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 무선 백홀 형성 과정을 나타낸 메시지 흐름도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에서, 도 2와 마찬가지로 매크로 셀 기지국(300)이 빔포밍 신호를 전송하고, 단말(100)과 소형 셀 기지국(200)이 매크로 셀 기지국(300)이 전송한 빔포밍 신호를 토대로 정보를 생성하여, 무선 백홀을 형성하는 과정을 볼 수 있다.
구체적으로, 매크로 셀 기지국(300)은 방향을 달리하여 복수의 빔포밍 신호를 순차적으로 전송한다. 이때, 상기 복수의 빔포밍 신호는 방사형으로 전송되어, 이 신호는 소형 셀 기지국(200) 및 상기 소형 셀 기지국(200) 주변에 위치한 단말(100)에 도달된다(S300a, S300b).
단말(100)은 매크로 셀 기지국(300)으로부터 도달한 빔포밍 신호를 기초로 간섭 정보를 생성하고(S302), 단말(100)은 생성한 간섭 정보를 단말(100)과 소형 셀 기지국(200) 사이의 무선 링크를 통해 소형 셀 기지국(200)으로 전송된다(S306).
소형 셀 기지국(200)은 매크로 셀 기지국(300)으로부터 도달한 빔포밍 신호를 기초로 수신상태 정보를 생성한다(S204). 소형 셀 기지국(200)은 단말(100)로부터 수신한 간섭 정보와 소형 셀 기지국(200) 자신이 생성한 수신 상태 정보를 기초로 수신할 빔포밍 신호를 선택한다(S308). 소형 셀 기지국(200)은 선택 정보를 매크로 셀 기지국(300)으로 전송한다(S310).
매크로 셀 기지국(300)은 수신한 선택 정보를 기초로 소형 셀 기지국(200)에 빔포밍하여 무선 백홀을 형성한다(S312).
도 2 및 도 3에 나타낸 실시 예의 경우, 장애물 등이 위치한 비가시(Non-Line-Of-Sight) 환경에서 장애물에 의한 영향을 고려한 빔 수신 상태 및 간섭을 확인하여 최적의 빔포밍을 수행할 수 있다.
또한, 가시 환경에서는 단말(100)의 위치 정보를 기반으로 간섭을 최소화할 수 있는 무선 백홀 형성이 가능하다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 위치 정보를 활용한 무선 백홀 형성 과정을 나타낸 메시지 흐름도이다.
도 4을 참조하면, 매크로 셀 기지국(300)은 빔포밍 신호를 방사형으로 전송하고, 이 신호는 빔포밍 신호 범위 내의 소형 셀 기지국과 단말에 도달한다(S400a, S400b).
소형 셀 기지국(200)은 매크로 셀 기지국(300)으로부터 도달한 빔포밍 신호를 기초로 수신상태 정보를 생성한다(S402). 수신 상태 정보를 기초로 판단할 때 단말(100)의 위치 정보 상태를 수집하기 용이한 경우(소형 셀 기지국(200) 과 매크로 셀 기지국(300)이 NLOS, 즉 Non-Line-of-Sight 환경이 아닌 경우) 소형 셀 기지국(200)은 단말(100)의 위치 정보 상태를 수집할 수 있다(S404). 여기서 위치 정보는, 단말(100)로부터 전송을 받을 수 있고, 그 밖에 단말(100)의 위치 정보가 존재하는 통신망의 상, 하위 체계 어디서든 수집할 수 있다. 소형 셀 기지국(200)은 수집한 단말(100)의 위치 정보와 소형 셀 기지국(200) 자신이 생성한 수신 상태 정보를 매크로 셀 기지국(300)으로 전송한다(S406).
매크로 셀 기지국(300)은 수신한 단말(100)의 위치 정보와 수신 상태정보를 기초로 단말 방향으로의 빔포밍 신호를 제거(Nulling)한다(S408). 매크로 셀 기지국(300)은 널링(Nulling)한 빔포밍 신호 외의 빔포밍 신호를 전송하며, 이를 이용하여 소형 셀 기지국(200)과 무선 백홀을 형성한다(S410).
다음으로, 상술한 소형 셀 기지국(200) 및 매크로 셀 기지국(300)에 적용된 무선 백홀 형성 장치의 구성 및 동작을 도 5 및 도 6을 참조하여 설명한다.
도 5은 본 발명의 일 실시를 위한 무선 백홀 형성 장치의 구조를 나타낸 도면으로, 무선 백홀 형성 장치는 소형 셀 기지국(200) 및 매크로 셀 기지국(300) 내에 구비되어 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 백홀 형성 장치는 무선 송수신부(10)와, 제어부(20)를 포함하여 구성될 수 있다.
도 6에 도시된 구성 요소 중, 무선 송수신부(10)는 기지국간 무선 신호를 주고받기 위한 구성이다. 일 실시 예에서, 무선 송수신부(10)는 서로 다른 지향성을 갖는 복수의 빔포밍 신호를 송수신할 수 있다. 또한, 상기 무선 송수신부(10)는 단말(100)이 생성한 간섭 정보를 수신하고, 수신 상태 정보 및 빔포밍 신호에 대한 선택 정보를 송수신할 수 있다. 다른 실시 예에서, 단말(100)의 위치 정보를 송수신할 수 있다.
다음으로, 제어부(20)는 무선 송수신부(10)를 통해 수신한 정보를 확인하고 무선 송수신부(10)를 제어하며, 정보의 생성 및 빔포밍 신호의 선택을 통해 무선 백홀을 형성하기 위한 구성이다.
제어부(20)는 빔포밍 서치 모듈(22), 수집 모듈(24) 및 백홀 형성 모듈(26)을 포함하여 구성될 수 있다.
빔포밍 서치 모듈(22)은 매크로 셀 기지국(300)으로부터 소형 셀 기지국(200) 간에 서로 다른 지향성을 갖는 복수의 빔포밍 신호를 송수신하도록 무선 송수신부(10)를 제어하고, 상기 복수의 빔포밍 신호에 대한 소형 셀 기지국(200)에서의 수신 상태 정보를 확인하기 위한 구성으로서, 상기 복수의 빔포밍 신호에는 훈련심볼이 포함될 수 있다.
수집 모듈(24)은 소형 셀 기지국(200)에 접속된 단말(100)에 대한 복수의 빔포밍 신호의 간섭 정보 또는 위치 정보를 수집하기 위한 구성으로서, 정보 수집을 위해 무선 송수신부(10)를 이용할 수 있으며, 수집한 정보를 백홀 형성 모듈(26)에 제공할 수 있다.
백홀 형성 모듈(26)은 상기 복수의 빔포밍 신호의 수신 상태 정보 및, 상기 간섭 정보 또는 위치 정보를 기초로 상기 복수의 빔포밍 신호 중 하나를 선택하여 매크로 셀 기지국(300)과 소형 셀 기지국(200) 간의 무선 백홀을 형성하기 위한 구성으로서, 특정 방향으로의 빔포밍 신호를 제거(nulling)하거나 선택된 방향으로의 빔포밍 신호 전송을 할 수 있다.
도 6은 상술한 무선 백홀 형성 장치에 의해 이루어지는 무선 백홀 형성 과정을 도시한 흐름도이다.
도 6을 참조하면, 무선 백홀 형성 장치는 복수의 빔포밍 신호를 이용한 빔 서칭을 수행한다(S100). 매크로 셀 기지국(300) 내의 무선 백홀 형성 장치는 이 과정에서 방향을 달리하여 복수의 빔포밍 신호를 순차적으로 전송한다. 이때, 상기 복수의 빔포밍 신호는 방사형으로 전송된다. 소형 셀 기지국(200)내의 무선 백홀 형성 장치는 상기 방사형으로 전송된 빔포밍 신호를 수신한다. 상기 빔포밍 신호에는 훈련 심볼이 포함될 수 있다.
소형 셀 기지국(200) 내의 무선 백홀 형성 장치는 상기 빔포밍 신호를 기초로 수신 상태 정보를 형성한다(S110).
또한 소형 셀 기지국(200) 내의 무선 백홀 형성 장치는 상기 신호를 기초로 하는 간섭 정보 또는 위치 정보를 수집한다(S120). 소형 셀 기지국(200) 내의 무선 백홀 형성 장치는 상기 수집된 정보를 매크로 셀 기지국(300) 내의 무선 백홀 형성 장치로 송신한다.
무선 백홀 형성 장치는 상기 수신 상태 정보 및, 간섭 정보 또는 위치 정보를 이용하여 빔포밍 신호를 선택한다(S130). 선택은 소형 셀 기지국(200) 내의 무선 백홀 형성 장치와 매크로 셀 기지국(300) 내의 무선 백홀 형성 장치 어느 곳에서도 이루어질 수 있다.
무선 백홀 형성 장치는 상기 선택된 빔포밍 신호를 이용하여 기지국 간의 무선 백홀을 형성한다(S140). 이 과정은 무선 백홀 형성 장치가 선택한 하나 이상의 빔포밍 신호를 전송하는 방식으로 이루어지거나, 단말(100)에 간섭을 야기하는 하나 이상의 빔포밍 신호를 제거하는 방식으로 이루어질 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 빔포밍 제어 상태를 나타낸 모식도이다.
소형 셀 기지국(200)과 매크로 셀 기지국(300) 간 장애물이 없는 경우 도 4의 메시지 흐름도와 같이 동작할 수 있으며, 매크로 셀 기지국(300)은 단말(100) 방향으로의 빔포밍 신호를 널링한다. 즉, 단말(100)로 향하는 빔포밍 신호의 안테나 이득을 감소시킴으로써, 단말(100)에 상기 빔포밍 신호가 전달되지 않도록 한다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 빔포밍 제어 상태를 나타낸 모식도이다.
소형 셀 기지국(200)과 매크로 셀 기지국(300) 간 장애물이 있는 경우 도 2 또는 도 3의 메시지 흐름도와 같이 동작할 수 있다.
여기서, 매크로 셀 기지국(300)으로부터 방사되는 복수의 빔포밍 신호 중 일부는 장애물에 의해 소형 셀 기지국(200)으로까지 전달되지 못할 수 있다.
상기 환경에서, 빔포밍 서치를 수행한 결과, 제1 빔포밍 신호(300b)와 제2 빔포밍 신호(300b)가 각각 장애물에 반사된 후 경로가 변경되어 소형 셀 기지국(200)으로 전달되며, 그 수신 상태가 가장 좋다고 가정한다.
이때, 소형 셀 기지국(200)에 접속된 단말(100)은, 더 멀리 떨어져 전송되는 제1 빔포밍 신호(300b) 보다 제2 빔포밍 신호(300b)에 의해 영향을 더 많은 받게 된다. 즉, 단말(100)에서 측정된 간섭 정보는 제1 빔포밍 신호(300b) 보다 제2 빔포밍 신호(300c)에 대해서 더 크게 산출된다.
이 경우, 상기 소형 셀 기지국(200)과 매크로 셀 기지국(300) 사이의 무선 백홀은 제1 빔포밍 신호(300b) 를 선택하여 형성할 수 있다.
본 명세서와 도면에서는 예시적인 장치 구성을 기술하고 있지만, 본 명세서에서 설명하는 기능적인 동작과 주제의 구현물은 다른 유형의 디지털 전자 회로로 구현되거나, 본 명세서에서 개시하는 구조 및 그 구조적인 등가물들을 포함하는 컴퓨터 소프트웨어, 펌웨어 혹은 하드웨어로 구현되거나, 이들 중 하나 이상의 결합으로 구현 가능하다. 본 명세서에서 설명하는 주제의 구현물은 하나 이상의 컴퓨터 프로그램 제품, 다시 말해 본 발명에 따른 장치의 동작을 제어하기 위하여 혹은 이것에 의한 실행을 위하여 유형의 프로그램 저장매체 상에 인코딩된 컴퓨터 프로그램 명령에 관한 하나 이상의 모듈로서 구현될 수 있다. 컴퓨터로 판독 가능한 매체는 기계로 판독 가능한 저장 장치, 기계로 판독 가능한 저장 기판, 메모리 장치, 기계로 판독 가능한 전파형 신호에 영향을 미치는 물질의 조성물 혹은 이들 중 하나 이상의 조합일 수 있다.
본 명세서는 다수의 특정한 구현물의 세부사항들을 포함하지만, 이들은 어떠한 발명이나 청구 가능한 것의 범위에 대해서도 제한적인 것으로서 이해되어서는 안되며, 오히려 특정한 발명의 특정한 실시형태에 특유할 수 있는 특징들에 대한 설명으로서 이해되어야 한다. 개별적인 실시형태의 문맥에서 본 명세서에 기술된 특정한 특징들은 단일 실시형태에서 조합하여 구현될 수도 있다. 반대로, 단일 실시형태의 문맥에서 기술한 다양한 특징들 역시 개별적으로 혹은 어떠한 적절한 하위 조합으로도 복수의 실시형태에서 구현 가능하다. 나아가, 특징들이 특정한 조합으로 동작하고 초기에 그와 같이 청구된 바와 같이 묘사될 수 있지만, 청구된 조합으로부터의 하나 이상의 특징들은 일부 경우에 그 조합으로부터 배제될 수 있으며, 그 청구된 조합은 하위 조합이나 하위 조합의 변형물로 변경될 수 있다.
마찬가지로, 특정한 순서로 도면에서 동작들을 묘사하고 있지만, 이는 바람직한 결과를 얻기 위하여 도시된 그 특정한 순서나 순차적인 순서대로 그러한 동작들을 수행하여야 한다거나 모든 도시된 동작들이 수행되어야 하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 특정한 경우, 멀티태스킹과 병렬 프로세싱이 유리할 수 있다. 또한, 상술한 실시형태의 다양한 시스템 컴포넌트의 분리는 그러한 분리를 모든 실시형태에서 요구하는 것으로 이해되어서는 안되며, 설명한 프로그램 컴포넌트와 시스템들은 일반적으로 단일의 소프트웨어 제품으로 함께 통합되거나 다중 소프트웨어 제품에 패키징 될 수 있다는 점을 이해하여야 한다.
본 발명은, 무선 통신 기술 분야에 적용되어, 다양한 통신 시스템에서 무선 백홀을 구현하기 위한 방법으로 산업상 이용할 수 있다.
본 발명에 따르면, 무선망을 이용한 백홀 형성 시, 무선 백홀에 의해 단말에 야기되는 간섭 정보를 체크하고, 이를 고려하여 빔포밍을 수행함으로써, 소형 셀 기지국에 접속된 단말에 야기되는 매크로 셀 기지국으로부터의 무선 백홀에 의한 전파 간섭을 줄일 수 있다.
특히, 본 발명에 따르면, 무선 백홀 구현을 위해 단말과 기지국 간의 무선 통신에 동일한 주파수/시간 자원을 활용하더라도 단말에 대한 전파 간섭을 최소화함으로써 안정적인 서비스 제공이 가능하다.

Claims (8)

  1. 소형 셀 기지국이 무선 백홀 형성을 위해 매크로 셀 기지국으로부터 복수의 빔포밍 신호를 수신하는 단계;
    상기 소형 셀 기지국에 접속된 단말에 대한 상기 복수의 빔포밍 신호의 간섭 정보 또는 위치 정보를 수집하는 단계;
    상기 소형 셀 기지국이 상기 수신된 복수의 빔포밍 신호의 수신 상태 정보 및, 상기 간섭 정보 또는 위치 정보를 기초로 상기 매크로 셀 기지국과의 무선 백홀을 형성하는 단계;
    를 포함하는 무선 백홀 형성 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 형성하는 단계는
    상기 소형 셀 기지국이 상기 복수의 빔포밍 신호에 대한 수신 상태 정보 및, 상기 간섭 정보 또는 위치 정보를 상기 매크로 셀 기지국으로 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 백홀 형성 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 형성하는 단계는
    상기 소형 셀 기지국이 상기 복수의 빔포밍 신호에 대한 수신 상태 정보 및 상기 간섭 정보를 기초로 상기 복수의 빔포밍 신호 중 무선 백홀을 형성할 빔포밍 신호를 선택하는 단계;
    상기 소형 셀 기지국이 선택 결과를 상기 매크로 셀 기지국으로 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 백홀 형성 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 빔포밍 신호는 기 설정된 훈련 심볼을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 백홀 형성 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 수집하는 단계는
    상기 단말로부터 상기 훈련 심볼을 포함하는 빔포밍 신호에 대한 간섭 정보를 수신하는 것을 특징으로 하는 무선 백홀 형성 방법.
  6. 매크로 셀 기지국이 무선 백홀 형성을 위해 소형 셀 기지국으로 복수의 빔포밍 신호를 송신하는 단계;
    상기 매크로 셀 기지국이 상기 소형 셀 기지국으로부터 상기 복수의 빔포밍 신호에 대한 수신 상태 정보 및, 상기 소형 셀 기지국에 접속된 단말에 대한 상기 복수의 빔포밍 신호의 간섭 정보 또는 단말의 위치 정보를 수신하는 단계;
    상기 복수의 빔포밍 신호의 수신 상태 정보 및, 상기 간섭 정보 또는 위치 정보를 기초로 상기 복수의 빔포밍 신호 중 하나를 선택하여 상기 소형 셀 기지국과의 무선 백홀을 형성하는 단계;
    를 포함하는 무선 백홀 형성 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 무선 백홀을 형성하는 단계는
    상기 단말의 위치 정보를 기준으로, 단말 방향으로의 빔포밍을 제거(Nulling)하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 백홀 형성 방법.
  8. 무선 신호를 송수신하는 무선 송수신부;
    상기 무선 송수신부를 제어하는 제어부를 포함하되,
    상기 제어부는
    매크로 셀 기지국으로부터 소형 셀 기지국 간에 서로 다른 지향성을 갖는 복수의 빔포밍 신호를 송수신하도록 상기 무선 송수신부를 제어하고, 상기 복수의 빔포밍 신호에 대한 상기 소형 셀 기지국에서의 수신 상태 정보를 확인하는 빔포밍 서치 모듈;
    소형 셀 기지국에 접속된 단말에 대한 복수의 빔포밍 신호의 간섭 정보 또는 위치 정보를 수집하는 수집 모듈;
    상기 복수의 빔포밍 신호의 수신 상태 정보 및, 상기 간섭 정보 또는 위치 정보를 기초로 상기 복수의 빔포밍 신호 중 하나를 선택하여 상기 매크로 셀 기지국과 소형 셀 기지국 간의 무선 백홀을 형성하는 백홀 형성 모듈을 포함하는 무선 백홀 형성 장치.
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