WO2019054575A1 - 무선 통신 시스템에서 빔포밍을 운용하기 위한 장치 및 방법 - Google Patents

무선 통신 시스템에서 빔포밍을 운용하기 위한 장치 및 방법 Download PDF

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WO2019054575A1
WO2019054575A1 PCT/KR2017/014792 KR2017014792W WO2019054575A1 WO 2019054575 A1 WO2019054575 A1 WO 2019054575A1 KR 2017014792 W KR2017014792 W KR 2017014792W WO 2019054575 A1 WO2019054575 A1 WO 2019054575A1
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WO
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base station
terminal
coverage
operating device
beamforming
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PCT/KR2017/014792
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장상현
윤성록
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삼성전자주식회사
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    • H—ELECTRICITY
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    • H04W16/28—Cell structures using beam steering
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    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W24/00—Supervisory, monitoring or testing arrangements
    • H04W24/10—Scheduling measurement reports ; Arrangements for measurement reports

Definitions

  • This disclosure relates generally to wireless communication systems, and more specifically to an apparatus and method for operating beamforming in a wireless communication system.
  • a 5G communication system or a pre-5G communication system is referred to as a 4G network (Beyond 4G Network) communication system or a LTE (Long Term Evolution) system (Post LTE) system.
  • 4G network Beyond 4G Network
  • LTE Long Term Evolution
  • 5G communication systems are being considered for implementation in very high frequency (mmWave) bands (e.g., 60 gigahertz (60GHz) bands).
  • mmWave very high frequency
  • 60GHz gigahertz
  • beamforming, massive MIMO, full-dimensional MIMO, and FD-MIMO are used in order to mitigate the path loss of the radio wave in the very high frequency band and to increase the propagation distance of the radio wave.
  • Array antennas, analog beam-forming, and large scale antenna technologies are being discussed.
  • the 5G communication system has developed an advanced small cell, an advanced small cell, a cloud radio access network (cloud RAN), an ultra-dense network, (D2D), a wireless backhaul, a moving network, cooperative communication, Coordinated Multi-Points (CoMP), and interference cancellation Have been developed.
  • cloud RAN cloud radio access network
  • D2D ultra-dense network
  • CoMP Coordinated Multi-Points
  • ACM Advanced Coding Modulation
  • FQAM Hybrid Frequency Shift Keying and Quadrature Amplitude Modulation
  • SWSC Sliding Window Superposition Coding
  • FBMC Advanced Connection Technology
  • NOMA Non-Orthogonal Multiple Access
  • SCMA Sparse Code Multiple Access
  • 5G communication systems are being operated to increase the signal gain using a beam-forming technique to overcome the problem of path loss due to the characteristics of a very high frequency band (e.g., mmWave).
  • a beam-forming technique to overcome the problem of path loss due to the characteristics of a very high frequency band (e.g., mmWave).
  • mmWave very high frequency band
  • due to the spatially limited nature of the beam there may be a lack of serviceable beams in other areas while sufficient beams are available in some areas. Outage due to the insufficient beam or inefficiency due to the excess beam may occur.
  • the disclosure provides an apparatus and method for an optimal network environment in a wireless communication system.
  • the present disclosure also provides an apparatus and method for optimal beamforming operation in a wireless communication system.
  • the present disclosure also provides an apparatus and method for increasing beamforming efficiency in a wireless communication system.
  • the present disclosure also provides an apparatus and method for designing an optimal network according to environmental changes in a wireless communication system.
  • the present disclosure also provides an apparatus and method for increasing beam coverage in a wireless communication system.
  • the present disclosure also provides an apparatus and method for changing a beamforming operation configuration in a wireless communication system.
  • an operating device coupled to at least one base station in a wireless communication system includes at least one transceiver and at least one processor coupled to the at least one transceiver, One processor determines a coverage by the beams of the at least one base station and, if the number of beams that can be provided to the terminal is greater than or equal to a threshold, or where a terminal other than the coverage is located, You can change the beam operation configuration.
  • an apparatus of a base station in a wireless communication system includes at least one transceiver and at least one processor coupled with at least one transceiver, Based on a measurement report received from each of the base stations, determines the coverage by the beams of the base station, and if the number of beams that can be provided to the terminal is greater than or equal to a threshold value, You can change the operating configuration.
  • a method of an operating device coupled to at least one base station in a wireless communication system comprises the steps of: determining coverage by beams of the at least one base station; And changing a beam operation configuration for the at least one base station when the number of the mobile stations is equal to or greater than a threshold or a terminal other than the coverage is located.
  • a method of a base station in a wireless communication system includes determining coverage based on beams of the base station based on a measurement report received from each of the terminals connected to the base station, And changing a beam operation configuration for the base station when the number of available beams is equal to or greater than a threshold value or a terminal other than the coverage is located.
  • the apparatus and method according to various embodiments of the present disclosure allow to provide an efficient beamforming network environment by changing the beamforming configuration in accordance with a change in situation.
  • FIG. 1 illustrates a wireless communication system in accordance with various embodiments of the present disclosure.
  • FIG. 2 illustrates a configuration of a beamforming network operating device in a wireless communication system according to various embodiments of the present disclosure.
  • FIG 3 illustrates a configuration of a base station in a wireless communication system according to various embodiments of the present disclosure.
  • FIG. 4 illustrates a configuration of a terminal in a wireless communication system according to various embodiments of the present disclosure.
  • 5A to 5C illustrate the configuration of a communication unit in a wireless communication system according to various embodiments of the present disclosure.
  • Figure 6 shows a flow diagram of a beamforming network operating device for self-organizing beamforming in a wireless communication system in accordance with various embodiments of the present disclosure.
  • FIG. 7A illustrates an example of self-configuring beamforming in a wireless communication system in accordance with various embodiments of the disclosure.
  • FIG. 7B shows another example of self-configuring beamforming in a wireless communication system according to various embodiments of the disclosure.
  • Figure 8 shows a flow diagram of a beamforming network operating device for beamforming network design in a wireless communication system in accordance with various embodiments of the present disclosure.
  • FIG 9 illustrates an example of a modification of the beamforming operating configuration in a wireless communication system according to various embodiments of the disclosure.
  • FIG. 10 illustrates another example of a modification of the beamforming operating configuration in a wireless communication system according to various embodiments of the disclosure.
  • the present disclosure relates to an apparatus and method for configuring a beamforming network in a wireless communication system.
  • this disclosure describes a technique for configuring by itself a beamforming network in accordance with environmental changes in a wireless communication system.
  • the present disclosure describes various embodiments using terms used in some communication standards (e.g., 3rd Generation Partnership Project (3GPP)), but this is merely illustrative.
  • 3GPP 3rd Generation Partnership Project
  • the various embodiments of the present disclosure can be easily modified and applied in other communication systems as well.
  • FIG. 1 illustrates a wireless communication system in accordance with various embodiments of the present disclosure.
  • FIG. 1 illustrates a beam forming network operating device 110, a first base station 121, a second base station 122, a first terminal 131, and a second terminal 132 as a part of nodes using a wireless channel in a wireless communication environment 100.
  • the wireless communication environment 100 represents a network environment configured through beamforming.
  • the term 'cell' used herein may indicate a service range at a base station.
  • a base station may cover one cell or may cover multiple cells.
  • a plurality of cells can be classified according to frequencies to be supported and regions of a sector to be covered.
  • a base station may be used as a term including a cell, or a cell may be used as a term referring to a base station.
  • a serving cell is a cell that provides upper layer signaling (e.g., radio resource control (RRC) signaling) with the UE, and may indicate one cell or a plurality of cells.
  • RRC radio resource control
  • beamforming network operating device 110 may be a device for configuring beamforming operation.
  • the beamforming network operating device 110 may be a self-organizing beamforming (SOB) control device, a beamforming network configuration device, a beamforming network design device, a beam- an apparatus, an organizer, a beam deployment device, a beam management device, a beam balancing device, or an operating device.
  • SOB self-organizing beamforming
  • the beam forming network operating device 110 is referred to as an operating device 110.
  • the operating device 110 may be an apparatus for configuring an optimal beamforming network environment by controlling beamforming by each base station.
  • the operating device 110 can determine the coverage area, i.e., beam coverage, through beamforming at each base station.
  • the operating device 110 can determine the beam coverage to track changes in the network environment.
  • the operating device 110 can determine the serviceable area through the beam coverage, the area where more beams are provided than the demand, the area of the less used beam, and the like, thereby redesigning the beamforming network environment.
  • the present disclosure is described but not limited to the beamforming operating device 110 determining the beam coverage of each base station and performing operations to reconstruct the beamforming network.
  • Some of the operations for determining the beam coverage of each base station or reconfiguring the beamforming network in accordance with various embodiments may be performed by a base station (e.g., first base station 121, second base station 122) described below or may be performed by a beamforming operating device 110 May be performed by a device of an upper node.
  • a base station e.g., first base station 121, second base station 122
  • a beamforming operating device 110 May be performed by a device of an upper node.
  • the first base station 121 or the second base station 122 is a network infrastructure that provides wireless access to terminals in coverage.
  • the first base station 121 or the second base station 122 has a coverage defined as a certain geographic area based on the distance over which the signal can be transmitted.
  • coverage may mean a range, i.e., beam coverage, at which a signal can be transmitted via beamforming.
  • the first base station 121 or the second base station 122 may include an 'access point (AP)', 'eNodeB', '5G node', '5G node' A wireless point, a transmission / reception point (TRP), a distributed unit (DU), a radio unit (RU) ), A remote radio head (RRH), or other terms having equivalent technical meanings.
  • AP 'access point
  • eNodeB' '5G node'
  • '5G node' A wireless point
  • TRP transmission / reception point
  • DU distributed unit
  • RU radio unit
  • RRH remote radio head
  • the first terminal 131 and the second terminal 132 are devices used by a user and communicate with a base station of the corresponding provider through a wireless channel.
  • at least one of the first terminal 131 and the second terminal 132 may be operated without user involvement.
  • the first terminal 131 is an apparatus that performs machine type communication (MTC), and may not be carried by a user.
  • MTC machine type communication
  • Each of the first terminal 131 and the second terminal 132 may include a terminal, a user equipment (UE), a customer premises equipment (CPE), a mobile station, Quot; subscriber station, '' remote terminal, '' wireless terminal, '' electronic device, 'or' user device ' May be referred to by other terms.
  • a terminal in accordance with various embodiments of the present disclosure may be, for example, a smartphone, a tablet PC, a mobile phone, a video phone, an electronic book reader, a desktop PC, A netbook computer, a workstation, a server, a PDA, a portable multimedia player (PMP), an MP3 player, a medical device, a camera, or a wearable device.
  • a smartphone e.g., first terminal 131, second terminal 132
  • PDA portable multimedia player
  • MP3 player e.g., MP3 player
  • the first base station 121, the second base station 122, the first terminal 131, and the second terminal 132 may transmit and receive wireless signals in millimeter wave bandwidths (e.g., 28 GHz, 30 GHz, 38 GHz, and 60 GHz).
  • the first base station 121, the second base station 122, the first terminal 131, and the second terminal 132 may perform beamforming in order to improve the channel gain.
  • beamforming includes transmit beamforming and receive beamforming. That is, the first base station 121, the second base station 122, the first terminal 131, and the second terminal 132 may assign a directivity to a transmission signal or a reception signal.
  • the first base station 121 transmits the first beam 141, the second beam 142, and the third beam 143, and the second base station 122 transmits the beamforming through the fourth beam 144, the fifth beam 145, the sixth beam 146, Can be performed.
  • the first terminal 131 or the second terminal 132 may also perform beamforming through a beam.
  • the service area can be defined according to the directional characteristics of the beam, as well as the direction of the location of the terminal.
  • a terminal for example, a first terminal 131 or a second terminal 132 subscribed to a service provided by an arbitrary provider transmits data provided from a server of a provider to a base station (e.g., the first base station 121 or the second base station 122) A situation in which data is received via the Internet is explained.
  • the first terminal 131 may be located in the service area through the second beam 142 of the first base station 121, the third beam 143, or the fourth beam 144, the fifth beam 145 of the second base station 122.
  • the first terminal may receive downlink data through at least one of the second beam 142, the third beam 143, the fourth beam 144, and the fifth beam 145. If the first terminal receives the downlink data through the second beam 142 of the first base station 121, the third beam 143, the fourth beam 144, and the fifth beam 145 may be used as a free beam for the first terminal an additional beam, a spare beam, a dummy beam, and a remaining beam).
  • the operating device 110 may reconfigure the beamforming operation scheme to efficiently operate the beamforming network.
  • the second terminal 132 may be located inside the building.
  • the building may be located in the service area through the seventh beam 147 of the second base station 122.
  • a terminal (not shown) located at a relatively low level in the building, that is, a terminal located at a low elevation, can receive downlink data through the seventh beam 147.
  • a terminal located in a relatively higher layer in the building that is, a second terminal 132 located at a higher altitude, can not receive downlink data through the seventh beam 147.
  • the operating device 110 may reconfigure the beamforming scheme to prevent service outage of the terminal.
  • the operating device 110 is shown as being a separate device from the first base station 121 or the second base station 122.
  • the operating device 110 may be a separate network entity for beamforming network configuration according to various embodiments.
  • the operating device 110 may be a network entity of a higher node than the first base station 121 and the second base station 122, or may be a separate device attached to the base station.
  • the operating device 110 may be a CU that is configured to perform functions of upper layers (e.g., packet data convergence protocol (PDCP), RRC) in a radio access network
  • the first base station 121 or the second base station 122 may be a DU (or TRP) that is configured to perform the functions of lower layers (e.g., medium access control (MAC), physical (PHY) have.
  • the operating device 110 may be included in the first base station 121 or the second base station 122 as an integrated deployment.
  • the operating device 110 may be located in a particular base station (e.g., the first base station 121) and may communicate with other base stations (e.g., second base station 122) to perform operations for beamforming network configuration according to various embodiments : Coverage information, beam information, and reception intensity information).
  • a particular base station e.g., the first base station 121
  • other base stations e.g., second base station 122
  • the operating device 110 will be described as an apparatus independent of the first base station 121 and the second base station 122, but the present invention is not limited thereto.
  • FIG. 2 illustrates a configuration of a beamforming network operating device in a wireless communication system according to various embodiments of the present disclosure.
  • the configuration illustrated in FIG. 2 can be understood as a configuration of the beam forming network operating device 110.
  • Used below '... Wealth, '... Quot; and the like denote a unit for processing at least one function or operation, and may be implemented by hardware, software, or a combination of hardware and software.
  • a beam forming network operating apparatus (hereinafter referred to as operating apparatus) includes a communication unit 210, a backhaul communication unit 220, a storage unit 230, and a control unit 240.
  • the communication unit 210 may perform functions for transmitting and receiving information. Specifically, the communication unit 210 may provide an interface for performing communication with other nodes in the network. That is, the communication unit 210 converts a bit string transmitted from the operating device to another node, for example, a server, a sensor device, an upper network node, etc., into a physical signal and converts a physical signal received from the base station into a bit string.
  • another node for example, a server, a sensor device, an upper network node, etc.
  • the communication unit 210 can perform functions for transmitting and receiving signals in a wired communication environment.
  • the communication unit 210 may include a wired interface for controlling a direct connection between the apparatus and the apparatus via a transmission medium (e.g., copper wire, optical fiber).
  • a transmission medium e.g., copper wire, optical fiber.
  • the communication unit 210 may transmit an electrical signal to another device through a copper line, or may perform an electrical signal-to-optical-signal conversion.
  • the communication unit 210 may perform functions for transmitting and receiving signals in a wireless communication environment.
  • the communication unit 210 may perform a function of converting a baseband signal and a bit string according to a physical layer standard of the system.
  • the communication unit 210 may include a plurality of transmission / reception paths.
  • the communication unit 210 transmits and receives signals as described above. Accordingly, the communication unit 210 may be referred to as a 'transmission unit', a 'reception unit', or a 'transmission / reception unit'. In the following description, transmission and reception are used to mean that the processing as described above is performed by the communication unit 210. [
  • the communication unit 210 may receive coverage information from each base station.
  • the coverage information may include parameters that are considered by the base station to determine a serviceable area through beamforming, information indicating an area where control (e.g., a change in the beamforming operational configuration) is required, or parameters for which additional control is required Information.
  • the communication unit 210 may provide each base station with the beamforming parameters or hardware information (e.g., lens information) necessary to change the beamforming operation configuration.
  • the backhaul communication unit 220 provides an interface for performing communication with other nodes in the network (e.g., the first base station 121 and the second base station 122 of FIG. 1). That is, the backhaul communication unit 220 converts a bit string transmitted from the operating apparatus to another node, for example, another access node, a base station, an upper node, a core network, etc., into a physical signal, .
  • the storage unit 230 stores data such as a basic program, an application program, and setting information for operating the operating device.
  • the storage unit 230 may be composed of a volatile memory, a nonvolatile memory, or a combination of a volatile memory and a nonvolatile memory.
  • the storage unit 230 provides the stored data at the request of the control unit 240.
  • the control unit 240 controls the overall operation of the operating device. For example, the control unit 240 transmits and receives signals through the communication unit 210 or the backhaul communication unit 220. In addition, the control unit 240 records and reads data in the storage unit 230. [ To this end, the control unit 240 may include at least one processor. According to various embodiments, the control unit 240 may include a coverage observation unit 241 that monitors the coverage of each of the base stations controllable in the operating device, and a beam operation configuration unit 243 for reconfiguring the beamforming network according to the environment change.
  • the coverage observation unit 241 or the beam operation configuration unit 243 may be a storage or an instruction set stored in the storage unit 230 or a storage space storing at least a command / code or instruction / code residing in the control unit 240 at least temporarily, 240 may be part of the circuitry. According to various embodiments, the controller 240 may control the operating device to perform operations in accordance with various embodiments described below.
  • the beamforming network operating device includes the communication unit 210 and the backhaul communication unit 220. However, according to some embodiments, one of the communication unit 210 and the backhaul communication unit 220 may be omitted.
  • FIG. 3 illustrates a configuration of a base station in a wireless communication system according to various embodiments of the present disclosure.
  • the configuration illustrated in FIG. 3 can be understood as the configuration of the first base station 121 or the second base station 122.
  • Used below '... Wealth, '... Quot; and the like denote a unit for processing at least one function or operation, and may be implemented by hardware, software, or a combination of hardware and software.
  • the base station includes a wireless communication unit 310, a backhaul communication unit 320, a storage unit 330, and a control unit 340.
  • the wireless communication unit 310 performs functions for transmitting and receiving signals through a wireless channel. For example, the wireless communication unit 310 performs conversion between a baseband signal and a bit string according to a physical layer standard of the system. For example, at the time of data transmission, the wireless communication unit 310 generates complex symbols by encoding and modulating transmission bit streams. Also, upon receiving the data, the wireless communication unit 310 demodulates and decodes the baseband signal to recover the received bit stream. In addition, the wireless communication unit 310 up-converts the baseband signal to an RF (radio frequency) band signal, transmits the signal through the antenna, and downconverts the RF band signal received through the antenna to a baseband signal.
  • RF radio frequency
  • the wireless communication unit 310 may include a transmission filter, a reception filter, an amplifier, a mixer, an oscillator, a digital to analog converter (DAC), an analog to digital converter (ADC)
  • the wireless communication unit 310 may include a plurality of transmission / reception paths.
  • the wireless communication unit 310 may include at least one antenna array composed of a plurality of antenna elements.
  • the wireless communication unit 310 may be composed of a digital unit and an analog unit, and the analog unit may include a plurality of sub-units according to operating power, an operating frequency, .
  • the wireless communication unit 310 transmits and receives signals as described above. Accordingly, all or a part of the wireless communication unit 310 may be referred to as a 'transmission unit', a 'reception unit', or a 'transmission / reception unit'. Also, in the following description, transmission and reception performed through the wireless channel are used to mean that the processing as described above is performed by the wireless communication unit 310. [
  • the backhaul communication unit 320 provides an interface for performing communication with other nodes in the network (e.g., the beamforming network operating device 110 of FIG. 1). That is, the backhaul communication unit 320 converts a bit string transmitted from the base station to another node, for example, another access node, another base station, an upper node, a core network, or the like, into a physical signal, .
  • the storage unit 330 stores data such as a basic program, an application program, and setting information for operation of the base station.
  • the storage unit 330 may be composed of a volatile memory, a nonvolatile memory, or a combination of a volatile memory and a nonvolatile memory.
  • the storage unit 330 provides the stored data at the request of the control unit 340.
  • the control unit 340 controls overall operations of the base station. For example, the control unit 340 transmits and receives signals through the wireless communication unit 310 or through the backhaul communication unit 320. In addition, the control unit 340 records and reads data in the storage unit 330. The control unit 340 can perform functions of a protocol stack required by the communication standard. To this end, the control unit 340 may include at least one processor. According to various embodiments, the control unit 340 may include a coverage information generating unit 341. The coverage information generating unit 341 can generate coverage information indicating an area (for example, a beamforming service area) that can be served by the base station. The control unit 340 can control the wireless communication unit 310 to transmit the generated coverage information.
  • the coverage information generating unit 341 may be a storage unit that stores at least a command / code or command / code residing in the control unit 340 at least temporarily as an instruction set or code stored in the storage unit 330, Lt; / RTI > circuitry.
  • the control unit 340 may control the base station to perform operations according to various embodiments described below.
  • Figure 4 illustrates the configuration of a user equipment in a wireless communication system in accordance with various embodiments of the present disclosure.
  • the configuration illustrated in Fig. 4 can be understood as a configuration of the first terminal 131 or the second terminal 132.
  • [ Used below '... Wealth, '... Quot; and the like denote a unit for processing at least one function or operation, and may be implemented by hardware, software, or a combination of hardware and software.
  • the terminal includes a communication unit 410, a storage unit 420, and a controller 430.
  • the communication unit 410 performs functions for transmitting and receiving signals through a wireless channel. For example, the communication unit 410 performs conversion between a baseband signal and a bit string according to a physical layer standard of the system. For example, at the time of data transmission, the communication unit 410 generates complex symbols by encoding and modulating transmission bit streams. Also, upon receiving the data, the communication unit 410 demodulates and decodes the baseband signal to recover the received bit stream. Also, the communication unit 410 up-converts the baseband signal to an RF band signal, transmits the RF band signal through the antenna, and down converts the RF band signal received through the antenna to a baseband signal. For example, the communication unit 410 may include a transmission filter, a reception filter, an amplifier, a mixer, an oscillator, a DAC, an ADC, and the like.
  • the communication unit 410 may include a plurality of transmission / reception paths. Further, the communication unit 410 may include at least one antenna array composed of a plurality of antenna elements. In terms of hardware, the communication unit 410 may be composed of digital circuitry and analog circuitry (e.g., RFIC (radio frequency integrated circuit)). Here, the digital circuit and the analog circuit can be implemented in one package. In addition, the communication unit 410 may include a plurality of RF chains. Further, the communication unit 410 can perform beamforming.
  • RFIC radio frequency integrated circuit
  • the communication unit 410 may include different communication modules for processing signals of different frequency bands. Further, the communication unit 410 may include a plurality of communication modules to support a plurality of different wireless access technologies. For example, different wireless access technologies may include Bluetooth low energy (BLE), Wireless Fidelity (Wi-Fi), WiGig (WiFi Gigabyte), cellular networks such as Long Term Evolution.
  • different frequency bands may include a super high frequency (SHF) band (eg, 2.5 GHz, 5 GHz), millimeter wave (eg, 38 GHz, 60 GHz, etc.) bands.
  • the communication module may include at least one sensor. The sensor mounted in the communication module may be configured to measure a motion for directional control to a processor (e.g., a communication processor (CP) Information (or sensor information).
  • CP communication processor
  • the communication unit 410 transmits and receives signals as described above. Accordingly, all or a part of the communication unit 410 may be referred to as a 'transmission unit', a 'reception unit', or a 'transmission / reception unit'. In the following description, the transmission and reception performed through the wireless channel are used to mean that the processing as described above is performed by the communication unit 410.
  • the storage unit 420 stores data such as a basic program, an application program, and setting information for operation of the terminal.
  • the storage unit 420 may be composed of a volatile memory, a nonvolatile memory, or a combination of a volatile memory and a nonvolatile memory.
  • the storage unit 420 provides the stored data at the request of the controller 430.
  • the controller 430 controls overall operations of the terminal. For example, the control unit 430 transmits and receives a signal through the communication unit 410. In addition, the controller 430 writes data to the storage unit 420 and reads the data.
  • the control unit 430 can perform the functions of the protocol stack required by the communication standard. To this end, the control unit 430 may include at least one processor or a microprocessor, or may be part of the processor. In addition, a part of the communication unit 410 and the control unit 430 may be referred to as a CP.
  • the control unit 430 may include various modules for performing communication. According to various embodiments, the control unit 430 may control to transmit a preamble in order to access the base station. The preamble may be transmitted in an omni-directional or directional communication manner. According to various embodiments, the controller 430 may control the terminal to perform operations according to various embodiments described below.
  • FIGS. 5A to 5C illustrate the configuration of a communication unit in a wireless communication system according to various embodiments of the present disclosure.
  • 5A to 5C show examples of detailed configurations of the wireless communication unit 310 of FIG. 3 or the communication unit 410 of FIG.
  • FIGS. 5A to 5C illustrate components for performing beamforming as part of the wireless communication unit 310 of FIG. 3 or the communication unit 410 of FIG.
  • FIGS. 5A-5C may illustrate the components of communication portion 210 of FIG.
  • the communication unit 210, the wireless communication unit 310, or the communication unit 410 includes an encoding and modulation unit 502, a digital beamforming unit 504, a plurality of transmission paths 506-1 to 506-N, and an analog beamforming unit 508 .
  • the encoding and modulation unit 502 performs channel encoding.
  • channel encoding at least one of a low density parity check (LDPC) code, a convolution code, and a polar code may be used.
  • LDPC low density parity check
  • the encoding and modulation unit 502 generates modulation symbols by performing constellation mapping.
  • the digital beamforming unit 504 performs beamforming on digital signals (e.g., modulation symbols). To this end, digital beamforming section 404 multiplies the modulation symbols with the beamforming weights.
  • the beamforming weights are used to change the size and phase of the signal, and may be referred to as a 'precoding matrix', a 'precoder', or the like.
  • Digital beamforming section 404 outputs digital beamformed modulation symbols to multiple transmission paths 506-1 through 506-N.
  • the modulation symbols may be multiplexed or the same modulation symbols may be provided to a plurality of transmission paths 506-1 through 506-N.
  • MIMO multiple input multiple output
  • the plurality of transmission paths 506-1 through 506-N convert the digital beam -formed digital signals into analog signals.
  • each of the plurality of transmission paths 506-1 through 506-N may include an inverse fast fourier transform (IFFT) operation unit, a cyclic prefix (CP) insertion unit, a DAC, and an up conversion unit.
  • the CP inserter is for an orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) scheme, and can be excluded when another physical layer scheme (e.g., FBMC (filter bank multi-carrier)) is applied. That is, the plurality of transmission paths 506-1 through 506-N provide an independent signal processing process for a plurality of streams generated through digital beamforming. However, depending on the implementation, some of the components of the multiple transmission paths 506-1 through 506-N may be used in common.
  • the analog beamforming unit 508 performs beamforming on the analog signal.
  • digital beamforming section 504 multiplies the analog signals with the beamforming weights.
  • the beamforming weights are used to change the magnitude and phase of the signal.
  • the analog beamforming section 508 can be configured as shown in FIG. 5B or 5C.
  • the signals input to the analog beamforming unit 508 are transmitted through antennas through phase / size conversion, amplification, and the like.
  • the signals of each path are transmitted through different antenna sets, i.e., antenna arrays.
  • the signal is converted into a signal sequence having different or the same phase / size by the phase / size conversion units 512-1-1 to 512-1-M, 1-1 to 514-1-M, and then transmitted through the antennas.
  • signals input to the analog beamforming unit 508 are transmitted through antennas through phase / size conversion, amplification, and the like.
  • the signals of the respective paths are transmitted through the same antenna set, i.e., the antenna array.
  • the signal is converted into a signal sequence having different or the same phase / size by the phase / size conversion units 512-1-1 to 512-1-M, 1-1 to 514-1-M.
  • the amplified signals are summed by the summers 516-1-1 to 516-1-M on the basis of the antenna elements so as to be transmitted through one antenna array, and then transmitted through the antennas.
  • FIG. 5B shows an example in which an independent antenna array for each transmission path is used
  • FIG. 5C shows an example in which transmission paths share one antenna array.
  • some transmission paths may use an independent antenna array, and the remaining transmission paths may share an antenna array.
  • a structure that can adaptively change according to the situation can be used by applying a switchable structure between transmission paths and antenna arrays.
  • the self-organizing beamforming in this disclosure includes coverage monitoring to determine coverage of the beamforming network and reconfiguration (or redesign) of the beamforming operation according to the state change of the network.
  • FIG. 6 shows a flow diagram of a beamforming network operating device for self-configuring beamforming in a wireless communication system in accordance with various embodiments of the present disclosure.
  • a beam forming network operating device (hereinafter referred to as an operating device) exemplifies the beam forming network operating device 110 of FIG.
  • the operating device can perform coverage monitoring.
  • the operating device can monitor the beam coverage of the beamforming network.
  • the beamforming network refers to a wireless communication network including base stations and terminals of each base station, which can be controlled by an operating device and an operating device. That is, the operating device can monitor the beam coverage of the base station.
  • the operating device can determine the beam coverage.
  • the beam coverage may include a serviceable area through beamforming at each base station.
  • the operating device can determine the beam coverage of each base station based on at least one of information about deployment of each base station, information about beams operated by each base station, or information received from each base station.
  • the operating device may determine the total coverage of the beamforming network by the operating device via the beam coverage of each base station.
  • the operating device may determine the beam coverage needed to determine whether to change the beamforming operating configuration on the beamforming network.
  • the operating device can determine the issue area.
  • the issue area may be an area where it is necessary to determine whether or not the beamforming operation configuration is changed, such as when the number of spare beams is large or a new base station is added.
  • the operating device may determine the beam coverage of each of the base stations adjacent to the issue area to determine whether to modify the beamforming operational configuration.
  • specific examples for determining an issue area will be described.
  • the operating device can determine the issue area according to the input information.
  • the input information may be information received from another device (e.g., server, sensor) or acquired by a user's manual input.
  • the operating device can be set according to the received input information.
  • the operating device may be configured to operate in an environment such as a new building in a beamforming network (stretching) or absence (e.g., demolition), a change in the height of the building (e.g., signboard installation, And input information indicating a change in the feature object.
  • the operating device can determine the position of the building where the state change has occurred as the issue area, such as inputting new information relative to previous information.
  • the operating device may receive input information for a new terminal.
  • the new terminal may mean a terminal newly joined to the service of an operator of the operating device.
  • the input information for the new terminal may be an identifier (ID) for the newly added terminal or location information for the terminal.
  • ID an identifier
  • the operating device can determine the location of the new terminal as the issue area. If the terminal is a CPE, the location of the terminal may be determined according to the address set by the user subscribed to the service. When the terminal is a mobile terminal, the location of the terminal can be determined based on statistical information obtained through the UE mobility information.
  • the operating device may receive input information indicating the location of the base station, adding a new base station, removing an existing base station, or changing hardware of the base station (e.g., changing the antenna type).
  • the operating device can determine the location of the base station where the state change (addition, deletion, change) occurred as the issue area.
  • the operating device may receive input information about the amount of traffic.
  • the operating apparatus can receive input information indicating a place where traffic is high, that is, an area where traffic exceeding a threshold value is generated, or an area where traffic is expected to be large.
  • the region may be a cell unit or a sector unit.
  • the threshold value may be adaptively set based on at least one of time, region, and number of neighbor base stations. The operating device can determine the area where the amount of traffic increases or sharply exceeds the reference value as the issue area.
  • the operating device can receive input information indicating a change in the propagation environment according to weather conditions and a corresponding area.
  • the state of the radio channel may become unstable due to a sudden change of weather or the weather condition may be deteriorated to increase the degree of noise or interference and weaken the receiving sensitivity of the signal. That is, the coverage may vary depending on weather conditions.
  • the operating apparatus can determine an area in which coverage change is expected according to the input information as an issue area.
  • the operating device can determine the issue area according to the coverage information.
  • the operating device may receive coverage information from the base station.
  • the coverage information may be information for determining the coverage formed through the beam operation configuration.
  • the coverage information may be information that enables each base station to be able to service through beamforming, i.e., beam coverage.
  • Service availability may include whether or not it is able to transmit / receive data as well as whether it meets a specified transmission rate or quality (e.g., quality of service (QoS)).
  • QoS quality of service
  • the operating device can receive the coverage information including the measurement result of the terminal.
  • the measurement result includes the channel quality measured by the terminal through a signal (e.g., a reference signal, a synchronization signal) transmitted from the base station to the terminal.
  • the reference signal may be, for example, a beam reference signal (BRS), a beam refinement reference signal (BRRS), a cell-specific reference signal (CRS), a channel state information- (demodulation-RS), or a measurement reference signal (MRS).
  • the terminal can measure the channel quality of the received signal.
  • the channel quality may be determined based on a beam reference signal received power (BRSRP), a reference signal received power (RSRP), a reference signal received quality (RSRQ), a received signal strength indicator (RSRI), a signal to interference and noise ratio (SINR) , Carrier to interference and noise ratio (CINR), signal to noise ratio (SNR), error vector magnitude (EVM), bit error rate (BER) and block error rate (BLER).
  • BRSRP beam reference signal received power
  • RSRP reference signal received power
  • RSRQ reference signal received quality
  • RSRI received signal strength indicator
  • SINR Carrier to interference and noise ratio
  • EVM error vector magnitude
  • BER bit error rate
  • BLER block error rate
  • the terminal can determine the channel quality values by measuring the channel quality for each of the signals transmitted with different beams at each base station.
  • the terminal may generate a measurement report (MR) message containing the measurement results.
  • the terminal may generate a measurement report message that includes all of the channel quality values.
  • the terminal may generate a measurement report message that includes the beam of the best channel quality signal (e.g., the largest RSRP) or the channel quality value of the beam.
  • the terminal may generate a measurement report message that includes the channel quality values of each of the beams or the beams corresponding to the top N (N is an integer greater than or equal to 2) of the channel quality values.
  • the terminal may generate a measurement report message containing the channel quality values of each of the beams or the beams having a channel quality above a certain level.
  • the order in which the measured channel quality is good may be determined according to the order in which the measured parameters are in a larger order if the channel quality is related to the signal size and the order in which the values are smaller if the measured parameters are error rate related channel quality.
  • the UE can transmit a measurement report message to the BS.
  • the base station can generate coverage information from the measurement report message.
  • the base station may generate coverage information that includes all measurement results in the measurement report message. That is, each base station can generate coverage information including measurement results for the cell.
  • the base station can determine the item (e.g., a spare beam) that can be specified in cell units from the measurement results, and generate coverage information that includes the determined matter.
  • the base station can transmit the coverage information to the operating device.
  • the operating device can receive the coverage information from the base station.
  • the operating device can determine the issue area from the coverage information.
  • the operating device can detect the occurrence of a change in channel from the coverage information.
  • the operating device can determine the area where the channel change occurs as the issue area.
  • the operating device may sense that the RSRP for the beam of the base station decreases as the building is built.
  • the operating device may determine an area associated with the beam of the base station as an issue area.
  • the operating device may identify beams that are not used for data transmission among the beams forming the coverage (i. E., The beams used for measurement).
  • the operating device can determine the area related to the beam not used for data transmission as the issue area.
  • a beam that is not used for data transmission may be identified, illustratively, to mean that the terminal has moved or that the terminal is served through a serving beam by another base station, or is out of coverage.
  • the operating device may determine, from the coverage information, the overall coverage of the beamforming network according to the current beam operating configuration.
  • the operating device can determine the issue area after determining the overall coverage. For example, an operating device needs to extend the entire non-coverage area to extend the mobility of the existing terminal.
  • the new terminal may be located outside the full coverage formed according to the current beamforming operating configuration.
  • the operating device can determine the boundary of the entire coverage area as the issue area.
  • the operating device can detect a new terminal (e.g., a terminal of a user who has subscribed to a new service). From the coverage information, the operating device can determine whether each base station includes an identifier of the new terminal in the received measurement report message.
  • the operating apparatus can determine whether or not a service can be provided to a new terminal according to whether an identifier of the new terminal is included in the measurement report message.
  • the operating device may determine whether the new terminal can be serviced through the current beamforming operating configuration (i.e., the full coverage of the current beamforming network).
  • the operating device can determine the overall coverage as the issue area.
  • the operating device may receive the coverage information including the characteristic information of the base station.
  • the characteristics of the base station may include settings of the base station that determine the coverage or controllable hardware information.
  • the characteristic information may comprise a beam control configuration of the base station.
  • the beam control configuration may include configuration information (e.g., number, width, direction) for beams in operation at the base station, beam scan range, hardware configuration in operation for beamforming The number of antennas, the presence or absence of a lens, the lens in use), antenna characteristics (e.g., type, number, gain), or power information.
  • the characteristic information may include a cell type.
  • the cell type refers to the type of cell formed in the base station.
  • the cell type may include whether the base station is a femto base station (or a small base station) or a macro base station, whether the base station operates as a base station supporting a PCell (primary cell) during a carrier aggregation (CA) (Master base station) that provides the MCG (master cell group).
  • CA carrier aggregation
  • the operating device can determine the issue area according to the setting of the base station or the hardware configuration through the characteristic information.
  • the operating device can determine the issue area according to the load information.
  • the operating device can receive load information indicating the amount of traffic of the base station.
  • the operating device can determine the issue area based on the amount of traffic. For example, an operating apparatus can determine an area in which traffic is high, that is, a region in which traffic over a predetermined value is rapidly changed, as an issue area.
  • the amount of traffic may be determined based on the geographical information of the beam operated for the data channel at the base station.
  • the operating device can determine an issue area that requires traffic control in each cell of a base station based on a resource allocation amount of a scheduler of each base station. When a load is concentrated on a resource related to a specific beam, the operating device can determine an area related to a specific beam as an issue area.
  • the scope of the present disclosure is not limited to these descriptions. It goes without saying that other information besides the above-mentioned examples may be additionally used to determine the issue area. Further, when the issue area is not specified separately according to the embodiments, the operating device can determine the entire coverage of the beam forming network as the issue area. In the above embodiments, the operating device determines the issue area from the coverage information and the load information. However, each base station determines the issue area in the corresponding cell and issues the determined issue area to the operating device through the coverage information. .
  • the operating device may determine whether a beam overflow in the issue area, a beam shortage (hereinafter, a beam overage / beam shortage) occurs, or whether the network state in the issue area is beam beaming.
  • a beam overflow in the issue area a beam shortage (hereinafter, a beam overage / beam shortage) occurs, or whether the network state in the issue area is beam beaming.
  • the beam overflow means that the number of beams for providing service to the terminal exceeds a threshold value.
  • the beams that may be provided to the terminal may refer to beams that may be overlaid to service the terminal, regardless of the identity of the base station.
  • the number of beams that can be provided to the terminal may refer to the number of beams provided by different base stations. For example, if the number of beams that can be served by different base stations is two and the threshold is 1, as in the first terminal 131 of FIG. 1, then the first terminal 131 of FIG. have.
  • the threshold may be determined based on at least one of a service characteristic, whether to perform cooperative beamforming, a number of neighboring terminals, a number of neighboring base stations, or a user setting.
  • the beam shortage means a state in which there is no beam for providing a service to a terminal or the number of beams required for providing a service to the terminal is less than a threshold value. For example, when there is no serviceable beam, such as the second terminal 132 of FIG. 1, a beam shortage may occur at the location (or altitude) of the second terminal 132 of FIG.
  • the beam titration state may mean a state in which the beam overflow and the beam deficiency do not occur.
  • the network status of the issue area including the terminal may be beam-qualified.
  • the predetermined range may be determined based on at least one of a service characteristic, a cooperative beamforming performance, a number of neighboring terminals, a number of neighboring base stations, or a user setting.
  • each base station may transmit indication information indicating a beam (e.g., a beam adjacent to a spare beam or a beam deficient area) associated with an area where a beam over- Lt; / RTI >
  • the operating device may determine whether beam over / beam shortage occurs in the issue area based on the coverage information. For example, the operating device may determine that beam overflow occurs when there are a plurality of beams with channel quality (e.g., RSRP) greater than or equal to a threshold value for the same terminal.
  • channel quality e.g., RSRP
  • the operating device may determine that a beam shortage occurs when the measurement results for the beam associated with the issue area are not received, or when the measurement results for each of the beams associated with the issue area are all below a threshold value. The operation of the specific operating device will be described with reference to FIG. 7A or 7B described later.
  • the operating device can determine whether beam over / beam shortage occurs in the issue area based on the load information.
  • the operating apparatus determines whether beam over / beam shortage occurs in the issue area based on the load information, the number of terminals to be served by each base station, the number of beams being operated by each base station, .
  • the operation apparatus can perform step 605 if a beam overflow or a beam shortage occurs in the issue area.
  • the operating device In order to overcome the beam overload or beam deficiency, the operating device must alter the beamforming operating configuration to either extend the coverage or increase the beam efficiency within the coverage.
  • the operation apparatus can perform step 601 again if the beam area and the beam deficiency do not occur in the issue area. That is, the operating device can maintain the current beamforming operating configuration.
  • the operating device may change the beamforming operation configuration.
  • the beamforming operation configuration means the configuration (or setting) of the beamforming operation method.
  • the operating device may reconfigure the beamforming operating mode.
  • the operating device may change the number of beams operated at the base station, each beam width, and the direction of the beam. For example, the operating device may control the base station so as not to operate the spare beam when the beam overflow occurs. For another example, the operating device may control the base station to widen the beam width when a beam shortage occurs. For another example, when the operating device is deficient in a beam, the operating device can control the base station so that the antenna forming the spare beam is directed to the other direction, that is, the area where the beam deficiency occurs.
  • the operating device may change the beam search range.
  • the operating device can control the base station to change the configuration of the beams that perform beam sweeping. For example, when it is determined that there is no terminal in one sector of a certain base station, i.e., when all the in-sector beams are not used for data transmission, the operating apparatus can exclude the in-sector beams in the beam search range of the base station have. The beam search time can be reduced.
  • the beams not used for data transmission may be referred to as unused beams.
  • the operating device may change the RF chain configuration to form a beam at the base station. For example, the operating device may activate RF chains in the inactive state in the base station to cover the issue area where a beam shortage has occurred. A more straight-forward beam can be formed through the activated RF chains. The beamforming coverage as the arrival distance of the corresponding beam increases can cover the issue area. As another example, the operating device may change at least one of the RF chains forming the beam at the base station. The operating device may control the base station such that at least one of the RF chains pointing to the issue area indicates an RF chain in a different direction (e.g., a phase shift) when a beam overflow occurs.
  • a different direction e.g., a phase shift
  • the operating device may change the lens of the antenna used to form the beam at the base station.
  • the antenna may be an active lens antenna.
  • the operating device can eliminate the beam overflow or the beam shortage in the issue area by adjusting the lens of the antenna according to the characteristic of the phase mask per lens. A specific description of the lens will be described with reference to FIG.
  • the operating device may indicate to the base station only the change, and perform the change operation of the beamforming operation configuration in step 605 in each base station.
  • the operating device can change the beamforming operation configuration and then perform step 601 again.
  • the operation apparatus repeatedly performs the operations of steps 601 to 605 to adaptively set the beam forming operation mode according to the situation.
  • the operating device repeatedly performs the coverage monitoring, so that it can design an optimum beam-forming network environment every time it is monitored. Through the operating device, self-organizing beamforming can be performed.
  • the period of coverage monitoring may be set to be longer or equal to the period that the terminal performs the measurement report to the base station.
  • a separate apparatus for controlling a plurality of operating apparatuses through a hierarchical structure may reconfigure a beamforming operation scheme in a network environment in a wide area.
  • FIG. 7A illustrates an example of self-configuring beamforming in a wireless communication system in accordance with various embodiments of the disclosure.
  • the wireless communication environment 700 includes a first base station 721, a second base station 722, a first terminal 731, a second terminal 732, a third terminal 733, a fourth terminal 734, and an operation device (not shown) .
  • the first base station 721 may communicate with at least one terminal in coverage using a first beam 741, a second beam 742, and a third beam 743.
  • the second base station 722 may communicate with at least one terminal in coverage using a fourth beam 751, a fifth beam 752, and a sixth beam 753.
  • the serving base station of the first terminal 731 is the first base station 721
  • the serving base stations of the second terminal 732 and the third terminal 733 are the second base station 722
  • the fourth terminal 734 is the first base station 721 and the second base station 722 Lt
  • RTI ID 0.0 &gt
  • the serving base station may determine whether beam over / beam shortage occurs based on the measurement report received from each terminal.
  • the measurement report may include a measurement result of a signal transmitted from a serving base station of the terminal or a measurement result of a signal transmitted from a neighboring base station.
  • the serving base station can determine the serving beam from the measurement result.
  • the first terminal 731 may measure the channel quality of each of the reference signals transmitted from the first base station 721.
  • the reference signals may be signals transmitted in different beams (e.g., first beam 741, second beam 742, and third beam 743), respectively.
  • the first terminal 731 may transmit the measurement result to the first base station 721.
  • the measurement result may not include the measured channel quality for the signal transmitted at the second base station 722.
  • the first terminal 731 is out of beam coverage of the second base station 722 because the channel quality is low.
  • the first base station 721 serving as a serving base station can identify the first beam 741 with a beam corresponding to the reference signal having the best channel quality (e.g., the largest RSRP).
  • the first terminal 731 may perform beamforming communication through the first beam 741 of the first base station 721. That is, the first beam 741 is a serving beam of the first terminal 731.
  • the third terminal 733 may perform beamforming communication through the sixth beam 753 of the second base station.
  • the sixth beam 753 is the serving beam of the third terminal 733.
  • the serving base station can determine the occurrence of beam overflow from the measurement results.
  • the serving base station can determine the spare beam from the measurement result.
  • the first base station 721 may determine an allowance beam based on measurement results from the first terminal 731, the second terminal 732, and the third terminal 733, respectively.
  • the first base station 721 may measure the measurement result of the first terminal 731 with respect to the reference signal transmitted through the third beam 743, the measurement result of the second terminal 732 with respect to the reference signal transmitted through the third beam 743, And the measurement result of the third terminal 733 with respect to the reference signal transmitted through the second terminal 733.
  • the first base station 721 can determine that the third beam 743 is used for measurement reporting but not for transmitting and receiving data via beamforming.
  • the first base station 721 may determine the third beam 743 as an extra beam (or unused beam). In this way, the serving base station can determine the beam that does not use the measurement object or the data channel as the reserved beam based on the measurement results from the terminals in the serving base station. On the other hand, although the serving base station directly describes the spare beam, the serving base station may transmit the coverage information including the measurement result to the operating device so that the operating device may determine the spare beam.
  • the operating apparatus can determine whether or not beam overflow occurs by considering one cell as well as other cells.
  • the second terminal 732 may measure the channel quality of each of the reference signals transmitted from the first base station 721 and the second base station 722.
  • the beam with the highest channel quality measured at the second terminal 732 of the beams of the first base station 721 may be the second beam 742.
  • the beam having the highest channel quality measured at the second one of the beams of the second base station 722 may be the fifth beam 745.
  • the RSRP for the second beam 742 may be less than the RSRP for the fifth beam 752.
  • the second terminal 732 may transmit the measurement result to the second base station 722 serving as the serving base station.
  • the second base station 722 can identify the fifth beam 752 with a beam corresponding to the reference signal with the best channel quality (e.g., the largest RSRP).
  • the second terminal 732 may perform beamforming communication through the fifth beam 752.
  • the second base station 722 may transmit coverage information including at least one of the information about the second beam 742 or the information about the fifth beam 752 to the operating device.
  • the coverage information may include at least one of an RSRP for the second beam 742 or an RSRP for the fifth beam 752.
  • the coverage information may include at least one of an index indicating the second beam 742 or an index indicating the fifth beam 752.
  • the operating apparatus can determine that a beam overflow has occurred when there are at least two beams whose channel quality is guaranteed to be more than a certain level for one terminal. For example, the operating device may determine that the RSRP for the second beam 742 and the RSRP for the fifth beam 752 are above a threshold. The operating device may determine the second beam 742 as a temporary spare beam from the coverage information. According to one embodiment, the operating device may determine the beams with RSRP equal to or greater than the threshold value as a temporary spare beam. Thereafter, the operating device may finally determine the second beam 742 as a spare beam if a measurement report for the second beam 742 is not received or is not used for data transmission or reception, even though it is received.
  • the operating device can determine whether a beam shortage occurs by considering one cell as well as other cells.
  • the operating apparatus can determine a region where a beam shortage occurs from each base station as a beam deficiency area.
  • the fourth terminal 734 may be a terminal newly subscribed to a service provided by a provider of the operating device.
  • the operating device can obtain location information of the fourth terminal 734 in advance.
  • the area where the fourth terminal 734 is located may be an issue area.
  • the operating device can determine the area where the fourth terminal 734 is located as a beam deficient area when the area where the fourth terminal 734 is located is located outside the full coverage of the beam forming network.
  • each base station in order to service the fourth terminal 734 on the beamforming network of the operating device, if the operating device does not separately obtain the location information of the fourth terminal 734, each base station provides a service to the fourth terminal 734 The beam can be searched for.
  • the first base station 721 may not receive a measurement report from the fourth terminal 734.
  • the first base station 721 may transmit coverage information indicating that it has not received the measurement report from the fourth terminal 734 to the operating device.
  • the second base station 722 may not receive a measurement report from the fourth terminal 734.
  • the second base station 722 may transmit coverage information indicating that it has not received a measurement report from the fourth terminal 734 to the operating device.
  • the operating device can determine a region other than the coverage of each base station (e.g., the first base station 721 and the second base station 722) as a beam-deficient region.
  • the operating device may change the beamforming operation configuration to service the fourth terminal 734.
  • the operating device may add a beam (e.g., beam 744) operated at the first base station 721.
  • the operating device may control to increase the beam width of some of the beams of the first base station 721 for beam coverage expansion.
  • the operating device may change the lens of the antenna used for beamforming at the first base station 721 based on the location of the fourth terminal 734. For example, if the operating device determines that the beam of the fourth terminal 734 is not covered by the beams of the first base station 721 or the second base station 722, it may notify the user of the server or the operating device that the base station needs to be added have.
  • FIG. 7B shows another example of self-configuring beamforming in a wireless communication system according to various embodiments of the disclosure.
  • the wireless communication environment 750 may include a base station 770 and a terminal 780.
  • the base station 770 may perform beamforming communications through the first beam 791, the second beam 792, and the third beam 793.
  • an obstacle e.g., building 760
  • Terminal 780 may send a measurement report to base station 770.
  • the terminal may include the channel quality of the signal transmitted through each beam at the base station 770.
  • channel quality is described using RSRP as an example.
  • the terminal 780 may measure the first RSRP of the signal transmitted via the first beam 791, the second RSRP of the signal transmitted via the second beam 792, and the third RSRP of the signal transmitted via the third beam 793 .
  • the base station 770 may receive measurement results for at least one of the first beam 791, the second beam 792, or the third beam 793.
  • 7B shows only the terminal 780, but measurement by another terminal may be performed. Due to the presence of the building 760, the second RSRP value for the second beam 792 may not be measured high.
  • the base station 770 may determine that the second beam 792 is not available for data transmission / reception via beamforming, as the statistical information of the second RSRP obtained via the measurement report or the measurement result for the second beam 792 is not received have.
  • the base station 770 may determine the second beam 792 as a spare beam.
  • a beam deficiency may occur in the service area through a particular beam.
  • the terminal 780 is not located within the coverage of another base station except for the base station 770
  • beam depletion may occur in the area where the terminal 780 is located.
  • An operating device that controls base station 770 may modify the beamforming operating configuration for base station 770 or other base stations to extend the current beam coverage to cover the area where the beam depletion has occurred.
  • the operating device may increase the number of RF chains operating at the base station 770.
  • the operating device can control the base station so that the beam covers many directions, by forming a beam over a low frequency band.
  • Figs. 7A-7B are only examples of self-configuring beamforming for optimizing the beamforming network, and are not limited to the specific situation of Figs. 7A-7B. Operations of an operating device, a base station, or a terminal for self-configuring beamforming according to various embodiments may be applied in other situations (e.g., three or more adjacent base stations).
  • Figure 8 shows a flow diagram of a beamforming network operating device for beamforming network design in a wireless communication system in accordance with various embodiments of the present disclosure.
  • the operating device can determine the beam operation configuration.
  • the operating device can determine the coverage of the beamforming network through coverage monitoring.
  • the operating device may determine the beam operating configuration based on the determined coverage.
  • the determined beam operating configuration may be a beam operating configuration in which the beam control configuration of each of the base stations connected to the operating device outputs maximum beam coverage.
  • the operating device can determine whether an additional base station is needed. That is, the operating device can determine whether or not an area not covered by the change in the beam operating configuration exists. For example, the operating device can search for a terminal to service a terminal of a new user who joined the service. The operating device can retrieve the identifier of the terminal based on the measurement report received from each of the base stations connected to the operating device. For another example, the operating device can determine, from the location information of the terminal, whether the terminal is located within the coverage of the beamforming network to service the terminal. The location information of the terminal may be input as pre-information or may be obtained through a separate sensor.
  • step 805 may be performed. If the operating device determines that an additional base station is needed, step 807 may be performed.
  • the operating device may update the beam operation configuration.
  • the operating device may update the beam operating configuration for at least one of the base stations connected to the operating device.
  • the operating device may update the beam control software located in at least one base station.
  • the operating device can provide notification if an additional base station is needed.
  • the notification may indicate information about the additional base station (e.g., the number of additional base stations, hardware information for the additional base station, the area where the additional base station needs to be installed, and the beam forming area to be covered by the additional base station). Areas where additional base stations are required may correspond to areas where beam deficiency occurs as described with reference to Figs. 6 to 7B.
  • the operating device may indicate through a user interface (UI) in the display that the expansion of the base station is required and information about the area where the expansion is required.
  • the operating device may send information about the additional base station to another device (e.g., a carrier's server).
  • the operation for the beamforming network design shown in FIG. 8 is shown as a one-time operation, but it may be repeatedly included in step 605 of FIG. 6, according to various embodiments.
  • the operating device may perform coverage monitoring to determine the need for additional base stations each time a beam shortage occurs.
  • RF planning can be performed.
  • Network planning tools can be used for RF planning.
  • information about the default setting of the additional base station and related parameters may be provided to the operating device.
  • the operating device can determine or change the beamforming operation configuration according to the default settings of the additional base station.
  • the operating device reports the actual operation performance of the additional base station whenever the coverage monitoring is performed, and updates the setting of the additional base station using the network design tool calibration .
  • the operating device or base station can change the coverage of the beamforming network by changing the radiation range of the antenna in operation at the base station, i. E., The range of beams that can be used at the antenna.
  • the beam organization chart 900 shows all the beams that can be formed.
  • Each of the beams in the beam diagram can be a three-dimensional beam.
  • each beam may additionally be considered for elevation and azimuth.
  • Each of the beams in the beam organization chart 900 includes a user requirement (e.g., required throughput, data rate), requirements of each base station antenna (e.g., At least one of: antenna gain, equivalent isotropic radiated power (EIRP), effective radiated power (ERP)), number of antenna elements in an antenna array, and beamwidth . ≪ / RTI >
  • a user requirement e.g., required throughput, data rate
  • requirements of each base station antenna e.g., At least one of: antenna gain, equivalent isotropic radiated power (EIRP), effective radiated power (ERP)
  • EIRP equivalent isotropic radiated power
  • ERP effective radiated power
  • the operating device can control the tuning base station to identify beams located within an electrically adjustable range (hereinafter referred to as the tuning range) at the antenna of the base station (hereinafter, the tuning base station) corresponding to the issue area.
  • the coordinating base station may perform beamforming communications over the beams identified within the first tuning range 910. [ Because each of the first tuning range 910 inner beams has a higher displacement than the azimuth, the tuning base station can perform effective elevation beamforming.
  • the operating device can detect a change in the environment of the beam forming network according to the coverage monitoring. For example, the operating device may receive an input for a new user next to a building located within the first adjustment range 910. The operating device may extend the coverage to provide service to the next building to service the terminal of the new user. The operating device may change the beam operating configuration to extend the bearing coverage. The operating device can change the adjustment range of the adjustment base station from the first adjustment range 910 to the second adjustment range 920 in the beam operation configuration. The operating device is able to perform effective azimuth beamforming since the beams within each of the second tuning ranges 920 are more displaced in azimuth than altitudes. The operating device can operate beams having various azimuths in response to a change in the beam forming network environment. At this time, the altitude of the terminal located in the building located within the first adjustment range 910 may be assumed to be within a certain range (e.g., +/- 15 degrees) at the reference line (0 deg.).
  • a certain range e.g.
  • the base station can change the coverage of the beamforming network by adaptively changing the lens when the antenna operating in the base station performs beamforming through the lens. That is, the base station can shape the beam by adjusting the output phase.
  • an antenna of a base station can perform beamforming through a first lens.
  • 10 shows the lens phase mask 1011 of the first lens and the output phase mask 1012 of the first lens.
  • the first lens may be referred to as a mirror lens.
  • the base station can obtain a high gain through the first lens instead of acquiring a relatively narrow coverage in the altitude range and the azimuth range.
  • the base station can perform beamforming in a fixed (e.g., backhaul) network via the first lens.
  • the antenna of the base station can perform beamforming through the second lens.
  • 10 shows the lens phase mask 1021 of the second lens and the output phase mask 1022 of the second lens.
  • the second lens may be referred to as a 2D parabola lens.
  • the base station can obtain a relatively wide coverage in the altitude range and the azimuth range instead of obtaining the low gain through the second lens.
  • the base station can perform beamforming through the second lens when it wants to extend the coverage in all directions.
  • the antenna of the base station can perform beamforming through the third lens.
  • 10 shows the lens phase masks 1031 and 1033 of the third lens and the output phase masks 1032 and 1034 of the third lens.
  • the third lens may be referred to as a straight lens.
  • the base station can obtain a high gain through the third lens instead of obtaining a relatively narrow coverage in one of the altitude range or the azimuth range.
  • the base station can perform beamforming through the third lens when it is desired to extend the coverage in a certain direction (e.g., horizontal or vertical).
  • the antenna of the base station can perform beamforming through the fourth lens.
  • 10 shows the lens phase masks 1041 and 1043 of the fourth lens, and the output phase masks 1042 and 1044 of the fourth lens.
  • the fourth lens may be referred to as a hyperbolic lens.
  • the base station can obtain a high gain through the fourth lens instead of obtaining a relatively narrow coverage in one of the altitude range or the azimuth range.
  • the base station can perform beamforming through the fourth lens when it is desired to extend the coverage in a certain direction (e.g., horizontal or vertical).
  • a computer-readable storage medium storing one or more programs (software modules) may be provided.
  • One or more programs stored on a computer-readable storage medium are configured for execution by one or more processors in an electronic device.
  • the one or more programs include instructions that cause the electronic device to perform the methods in accordance with the embodiments of the present disclosure or the claims of the present disclosure.
  • Such programs may be stored in a computer readable medium such as a random access memory, a non-volatile memory including flash memory, a read only memory (ROM), an electrically erasable programmable ROM but are not limited to, electrically erasable programmable read only memory (EEPROM), magnetic disc storage device, compact disc-ROM (CD-ROM), digital versatile discs An optical storage device, or a magnetic cassette. Or a combination of some or all of these. In addition, a plurality of constituent memories may be included.
  • a computer readable medium such as a random access memory, a non-volatile memory including flash memory, a read only memory (ROM), an electrically erasable programmable ROM but are not limited to, electrically erasable programmable read only memory (EEPROM), magnetic disc storage device, compact disc-ROM (CD-ROM), digital versatile discs An optical storage device, or a magnetic cassette. Or a combination of some or all of these.
  • a plurality of constituent memories may be included.
  • the program may also be stored on a communication network, such as the Internet, an Intranet, a local area network (LAN), a wide area network (WAN), a communication network such as a storage area network (SAN) And can be stored in an attachable storage device that can be accessed.
  • a storage device may be connected to an apparatus performing an embodiment of the present disclosure via an external port. Further, a separate storage device on the communication network may be connected to an apparatus performing the embodiments of the present disclosure.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

본 개시(disclosure)는 LTE(Long Term Evolution)와 같은 4G(4th generation) 통신 시스템 이후 보다 높은 데이터 전송률을 지원하기 위한 5G(5th generation) 또는 pre-5G 통신 시스템에 관련된 것이다. 본 개시의 다양한 실시 예들에 따르면, 무선 통신 시스템에서 적어도 하나의 기지국과 연결되는 운용 장치(operating device)는 적어도 하나의 송수신기와, 적어도 하나의 송수신기와 결합되는 적어도 하나의 프로세서를 포함하고, 상기 적어도 하나의 프로세서는, 상기 적어도 하나의 기지국의 빔들에 의한 커버리지를 결정하고, 단말에 제공될 수 있는 빔들의 개수가 임계값 이상이거나 상기 커버리지 외 다른 단말이 위치하는 경우, 상기 적어도 하나의 기지국에 대한 빔 운용 구성(beam operation configuration)을 변경할 수 있다. 본 연구는 2017년도 정부(과학기술정보통신부)의 재원으로 '범부처 Giga KOREA 사업'의 지원을 받아 수행된 연구이다(No.GK17N0100, 밀리미터파 5G 이동통신 시스템 개발).

Description

무선 통신 시스템에서 빔포밍을 운용하기 위한 장치 및 방법
본 개시(disclosure)는 일반적으로 무선 통신 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로 무선 통신 시스템에서 빔포밍을 운용하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
본 연구는 2017년도 정부(과학기술정보통신부)의 재원으로 '범부처 Giga KOREA 사업'의 지원을 받아 수행된 연구이다(No.GK17N0100, 밀리미터파 5G 이동통신 시스템 개발).
4G(4th generation) 통신 시스템 상용화 이후 증가 추세에 있는 무선 데이터 트래픽 수요를 충족시키기 위해, 개선된 5G(5th generation) 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템을 개발하기 위한 노력이 이루어지고 있다. 이러한 이유로, 5G 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템은 4G 네트워크 이후(Beyond 4G Network) 통신 시스템 또는 LTE(Long Term Evolution) 시스템 이후(Post LTE) 시스템이라 불리어지고 있다.
높은 데이터 전송률을 달성하기 위해, 5G 통신 시스템은 초고주파(mmWave) 대역(예를 들어, 60기가(60GHz) 대역과 같은)에서의 구현이 고려되고 있다. 초고주파 대역에서의 전파의 경로손실 완화 및 전파의 전달 거리를 증가시키기 위해, 5G 통신 시스템에서는 빔포밍(beamforming), 거대 배열 다중 입출력(massive MIMO), 전차원 다중입출력(Full Dimensional MIMO, FD-MIMO), 어레이 안테나(array antenna), 아날로그 빔형성(analog beam-forming), 및 대규모 안테나(large scale antenna) 기술들이 논의되고 있다.
또한 시스템의 네트워크 개선을 위해, 5G 통신 시스템에서는 진화된 소형 셀, 개선된 소형 셀(advanced small cell), 클라우드 무선 액세스 네트워크(cloud radio access network, cloud RAN), 초고밀도 네트워크(ultra-dense network), 기기 간 통신(Device to Device communication, D2D), 무선 백홀(wireless backhaul), 이동 네트워크(moving network), 협력 통신(cooperative communication), CoMP(Coordinated Multi-Points), 및 수신 간섭제거(interference cancellation) 등의 기술 개발이 이루어지고 있다.
이 밖에도, 5G 시스템에서는 진보된 코딩 변조(Advanced Coding Modulation, ACM) 방식인 FQAM(Hybrid Frequency Shift Keying and Quadrature Amplitude Modulation) 및 SWSC(Sliding Window Superposition Coding)과, 진보된 접속 기술인 FBMC(Filter Bank Multi Carrier), NOMA(Non Orthogonal Multiple Access), 및 SCMA(Sparse Code Multiple Access) 등이 개발되고 있다.
5G 통신 시스템은, 초고주파 대역(예: mmWave)의 특성으로 인한 경로 손실의 문제를 극복하기 위해, 빔포밍 기법을 이용하여 신호 이득을 높이도록 운용되고 있다. 한편, 빔의 공간적으로 제한적인 특성에 따라, 일부 지역에서는 서비스 가능한 빔들이 충분한 반면, 다른 지역에서는 서비스 가능한 빔이 부족할 수 있다. 부족한 빔에 따른 서비스 단절(outage) 또는 과잉 빔에 따른 비효율성(inefficiency) 문제가 발생할 수 있다.
상술한 바와 같은 논의를 바탕으로, 본 개시(disclosure)는, 무선 통신 시스템에서 최적의 네트워크 환경을 위한 장치 및 방법을 제공한다.
또한, 본 개시는, 무선 통신 시스템에서 최적의 빔포밍 운용을 위한 장치 및 방법을 제공한다.
또한, 본 개시는, 무선 통신 시스템에서 빔포밍 효율성(efficiency)을 증가시키기 위한 장치 및 방법을 제공한다.
또한, 본 개시는, 무선 통신 시스템에서 환경 변화에 따른 최적의 네트워크를 설계(design)하기 위한 장치 및 방법을 제공한다.
또한, 본 개시는, 무선 통신 시스템에서 빔 커버리지를 증가시키기 위한 장치 및 방법을 제공한다.
또한, 본 개시는, 무선 통신 시스템에서 빔포밍 운용 구성(beamforming operation configuration)을 변경하기 위한 장치 및 방법을 제공한다.
본 개시의 다양한 실시 예들에 따르면, 무선 통신 시스템에서 적어도 하나의 기지국과 연결되는 운용 장치(operating device)는 적어도 하나의 송수신기와, 적어도 하나의 송수신기와 결합되는 적어도 하나의 프로세서를 포함하고, 상기 적어도 하나의 프로세서는, 상기 적어도 하나의 기지국의 빔들에 의한 커버리지를 결정하고, 단말에 제공될 수 있는 빔들의 개수가 임계값 이상이거나 상기 커버리지 외 다른 단말이 위치하는 경우, 상기 적어도 하나의 기지국에 대한 빔 운용 구성(beam operation configuration)을 변경할 수 있다.
본 개시의 다양한 실시 예들에 따르면, 무선 통신 시스템에서 기지국의 장치는, 적어도 하나의 송수신기와, 적어도 하나의 송수신기와 결합되는 적어도 하나의 프로세서를 포함하고, 상기 적어도 하나의 프로세서는, 기지국에 연결된 단말들 각각으로부터 수신되는 측정 보고에 기반하여, 상기 기지국의 빔들에 의한 커버리지를 결정하고, 단말에 제공될 수 있는 빔들의 개수가 임계값 이상이거나 상기 커버리지 외 다른 단말이 위치한 경우, 상기 기지국에 대한 빔 운용 구성을 변경할 수 있다.
본 개시의 다양한 실시 예들에 따르면, 무선 통신 시스템에서 적어도 하나의 기지국과 연결되는 운용 장치의 방법은, 상기 적어도 하나의 기지국의 빔들에 의한 커버리지를 결정하는 과정과, 단말에 제공될 수 있는 빔들의 개수가 임계값 이상이거나 상기 커버리지 외 다른 단말이 위치하는 경우, 상기 적어도 하나의 기지국에 대한 빔 운용 구성을 변경하는 과정을 포함할 수 있다.
본 개시의 다양한 실시 예들에 따르면, 무선 통신 시스템에서 기지국의 방법은 상기 기지국에 연결된 단말들 각각으로부터 수신되는 측정 보고에 기반하여, 상기 기지국의 빔들에 의한 커버리지를 결정하는 과정과, 단말에 제공될 수 있는 빔들의 개수가 임계값 이상이거나 상기 커버리지 외 다른 단말이 위치한 경우, 상기 기지국에 대한 빔 운용 구성을 변경하는 과정을 포함할 수 있다.
본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 장치 및 방법은, 상황 변화에 따라 빔포밍 구성을 변경함으로써, 효율적인 빔포밍 네트워크 환경을 제공할 수 있게 한다.
본 개시에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템을 도시한다.
도 2는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 빔포밍 네트워크 운용 장치(operating device)의 구성을 도시한다.
도 3은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 기지국의 구성을 도시한다.
도 4는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 단말의 구성을 도시한다.
도 5a 내지 5c는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 통신부의 구성을 도시한다.
도 6은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 자가-구성 빔포밍(self-organizing beamforming)을 위한 빔포밍 네트워크 운용 장치의 흐름도를 도시한다.
도 7a는, 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 자가 구성 빔포밍의 예를 도시한다.
도 7b는, 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 자가 구성 빔포밍의 다른 예를 도시한다.
도 8은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 빔포밍 네트워크 설계를 위한 빔포밍 네트워크 운용 장치의 흐름도를 도시한다.
도 9는, 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 빔포밍 운용 구성의 변경의 예를 도시한다.
도 10은, 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 빔포밍 운용 구성의 변경의 다른 예를 도시한다.
본 개시에서 사용되는 용어들은 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 다른 실시 예의 범위를 한정하려는 의도가 아닐 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 용어들은 본 개시에 기재된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다. 본 개시에 사용된 용어들 중 일반적인 사전에 정의된 용어들은, 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 동일 또는 유사한 의미로 해석될 수 있으며, 본 개시에서 명백하게 정의되지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 경우에 따라서, 본 개시에서 정의된 용어일지라도 본 개시의 실시 예들을 배제하도록 해석될 수 없다.
이하에서 설명되는 본 개시의 다양한 실시 예들에서는 하드웨어적인 접근 방법을 예시로서 설명한다. 하지만, 본 개시의 다양한 실시 예들에서는 하드웨어와 소프트웨어를 모두 사용하는 기술을 포함하고 있으므로, 본 개시의 다양한 실시 예들이 소프트웨어 기반의 접근 방법을 제외하는 것은 아니다.
이하 본 개시는 무선 통신 시스템에서 빔포밍 네트워크를 구성하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다. 구체적으로, 본 개시는 무선 통신 시스템에서 환경 변화에 따라 자체적으로(by itself) 빔포밍 네트워크를 구성(configure)하기 위한 기술을 설명한다.
이하 설명에서 사용되는 정보와 관련된 표현(예: 측정 정보, 신호 정보, 커버리지 정보(coverage information), 빔 제어 정보(beam control information))을 지칭하는 용어, 네트워크 객체(network entity)들을 지칭하는 용어(예: 네트워크 노드(network node), 송수신 포인트(transmission/reception point, TRP)), 네트워크 환경의 상태를 지칭하는 용어(예: 빔 부족(beam deficiency), 빔 과잉(overflow)(또는 빔 과밀(overcrowding)), 빔 적정 상태(beam reasonable state)), 장치의 구성 요소를 지칭하는 용어 등은 설명의 편의를 위해 예시된 것이다. 따라서, 본 개시가 후술되는 용어들에 한정되는 것은 아니며, 동등한 기술적 의미를 가지는 다른 용어가 사용될 수 있다.
또한, 본 개시는, 일부 통신 규격(예: 3GPP(3rd Generation Partnership Project))에서 사용되는 용어들을 이용하여 다양한 실시 예들을 설명하지만, 이는 설명을 위한 예시일 뿐이다. 본 개시의 다양한 실시 예들은, 다른 통신 시스템에서도, 용이하게 변형되어 적용될 수 있다.
도 1은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템을 도시한다. 도 1은 무선 통신 환경 100에서 무선 채널을 이용하는 노드(node)들의 일부로서, 빔포밍 네트워크 운용 장치 110, 제1 기지국 121, 제2 기지국 122, 제1 단말 131, 제2 단말 132를 예시한다. 무선 통신 환경 100은, 빔포밍을 통해 구성되는 네트워크 환경을 나타낸다. 이하, 사용되는 '셀(cell)'의 용어는, 기지국(base station)에서 서비스 범위(service range)를 가리킬 수 있다. 기지국은 하나의 셀(one cell)을 커버할 수도 있고, 다수의 셀들(multiple cells)을 커버할 수도 있다. 여기서, 다수의 셀들은 지원하는 주파수(frequency), 커버하는 섹터(sector)의 영역에 의해 구분될 수 있다. 이하 설명에서, 기지국은 셀을 포함하는 용어로 사용되거나, 셀은 기지국을 지칭하는 용어로 사용될 수도 있다. 서빙 셀(serving cell)은 단말과 상위 계층 시그널링(예: RRC(radio resource control)) signaling)을 제공하는 셀로써, 하나의 셀이거나 다수의 셀들을 가리킬 수 있다.
도 1을 참고하면, 빔포밍 네트워크 운용 장치 110은 빔포밍 운용을 구성하기(configuring) 위한 장치일 수 있다. 빔포밍 네트워크 운용 장치 110은, 자가 구성 빔포밍(self-organizing beamforming, SOB) 제어 장치, 빔포밍 네트워크 구성(beamforming network configuration) 장치, 빔포밍 네트워크 설계(beamforming network design) 장치, 빔 조직 장치(beam organizer), 빔 배치(beam deployment) 장치, 빔 관리(beam management) 장치, 빔 균형(beam balancing) 장치, 또는 운용 장치(operating device)로 지칭될 수 있다. 이하, 빔포밍 네트워크 운용 장치 110은, 운용 장치 110으로 지칭되어 서술된다.
운용 장치 110은, 각 기지국에 의한 빔포밍을 제어함으로써, 최적의 빔포밍 네트워크 환경을 구성하기 위한 장치일 수 있다. 운용 장치 110은, 각 기지국에서 빔포밍을 통해 커버 가능한 영역, 즉 빔 커버리지(beam coverage)를 결정할 수 있다. 운용 장치 110은, 네트워크 환경 변화를 추적하기 위해 빔 커버리지를 결정할 수 있다. 운용 장치 110은, 빔 커버리지를 통해 서비스가 불가능한 지역, 수요에 비해 많은 빔이 제공되는 지역, 사용량이 적은 빔의 영역 등을 결정하고, 이에 따라 빔포밍 네트워크 환경을 재설계할 수 있다. 이하, 본 개시는 빔포밍 운용 장치 110이 각 기지국의 빔 커버리지를 결정하고, 빔포밍 네트워크를 재구성하기 위한 동작들을 수행하는 것으로 서술되나, 이에 한정되지 않는다. 다양한 실시 예들에 따른 각 기지국의 빔 커버리지를 결정하거나 빔포밍 네트워크를 재구성하는 동작들 중 일부는, 후술하는 기지국(예: 제1 기지국 121, 제2 기지국 122)에 의해 수행되거나 빔포밍 운용 장치 110보다 상위 노드(upper node)의 장치에 의해 수행될 수 있다.
제1 기지국 121 또는 제2 기지국 122는, 커버리지 내 단말에게 무선 접속을 제공하는 네트워크 인프라스트럭쳐(infrastructure)이다. 제1 기지국 121 또는 제2 기지국 122는 신호를 송신할 수 있는 거리에 기초하여 일정한 지리적 영역으로 정의되는 커버리지(coverage)를 가진다. 본 개시에서, 커버리지는 빔포밍을 통해 신호를 송신할 수 있는 범위(range), 즉 빔 커버리지(beam coverage)를 의미할 수 있다. 제1 기지국 121 또는 제2 기지국 122는 기지국(base station) 외에 '액세스 포인트(access point, AP)', '이노드비(eNodeB, eNB)', '5G 노드(5th generation node)', '5G 노드비(5G NodeB, NB)', '무선 포인트(wireless point)', '송수신 포인트(transmission/reception point, TRP)', '분산 유닛(distributed unit, DU)', '무선 유닛(radio unit, RU), 원격 무선 장비(remote radio head, RRH) 또는 이와 동등한 기술적 의미를 가지는 다른 용어로 지칭될 수 있다.
제1 단말 131 및 제2 단말 132는 사용자에 의해 사용되는 장치로서, 해당 사업자의 기지국과 무선 채널(wireless channel)을 통해 통신을 수행한다. 경우에 따라, 제1 단말 131 및 제2 단말 132 중 적어도 하나는 사용자의 관여 없이 운용될 수 있다. 예를 들어, 제1 단말 131은 기계 타입 통신(machine type communication, MTC)을 수행하는 장치로서, 사용자에 의해 휴대되지 아니할 수 있다. 제1 단말 131 및 제2 단말 132 각각은 단말(terminal) 외 '사용자 장비(user equipment, UE)', '고객 댁내 장치'(customer premises equipment, CPE), '이동국(mobile station)', '가입자국(subscriber station)', '원격 단말(remote terminal)', '무선 단말(wireless terminal)', '전자 장치(electronic device)', 또는 '사용자 장치(user device)' 또는 이와 동등한 기술적 의미를 가지는 다른 용어로 지칭될 수 있다. 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 단말(예: 제1 단말 131, 제2 단말 132)은, 예를 들면, 스마트폰, 태블릿 PC, 이동 전화기, 영상 전화기, 전자책 리더기, 데스크탑 PC, 랩탑 PC, 넷북 컴퓨터, 워크스테이션, 서버, PDA, PMP(portable multimedia player), MP3 플레이어, 의료기기, 카메라, 또는 웨어러블 장치 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
제1 기지국 121, 제2 기지국 122, 제1 단말 131, 제2 단말 132는 밀리미터 파(mmWave) 대역(예: 28GHz, 30GHz, 38GHz, 60GHz)에서 무선 신호를 송신 및 수신할 수 있다. 이때, 채널 이득의 향상을 위해, 제1 기지국 121, 제2 기지국 122, 제1 단말 131, 제2 단말 132는 빔포밍(beamforming)을 수행할 수 있다. 여기서, 빔포밍은 송신 빔포밍 및 수신 빔포밍을 포함한다. 즉, 제1 기지국 121, 제2 기지국 122, 제1 단말 131, 제2 단말 132는 송신 신호 또는 수신 신호에 방향성(directivity)을 부여할 수 있다. 제1 기지국 121는 제1 빔 141, 제2 빔 142, 제3 빔 143을 통해, 제2 기지국 122는 제 4빔 144, 제5 빔 145, 제6 빔 146, 제7 빔 147을 통해 빔포밍을 수행할 수 있다. 도 1에는 도시되지 않았으나, 제1 단말 131 또는 제2 단말 132도 빔을 통해 빔포밍을 수행할 수 있다.
빔포밍 기반 통신 시스템에서는, 빔의 지향적인 특성에 따라, 거리뿐만 아니라 단말 위치한 곳의 방향에 따라 서비스 영역이 정의될 수 있다. 이하, 임의의 사업자가 제공하는 서비스에 가입한 단말(예: 제1 단말 131, 제2 단말 132)이, 사업자의 서버로부터 제공되는 데이터를 기지국(예: 제1 기지국 121 또는 제2 기지국 122)을 통해 수신하는 상황이 설명된다.
제1 단말 131은, 제1 기지국 121의 제2 빔 142, 제3 빔 143 또는 제2 기지국 122의 제4 빔 144, 제5 빔 145를 통한 서비스 영역에 위치할 수 있다. 제1 단말은 제2 빔 142, 제3 빔 143, 제4 빔 144, 제5 빔 145 중 적어도 하나를 통해 하향링크 데이터를 수신할 수 있다. 제1 단말이 제1 기지국 121의 제2 빔 142를 통해 하향링크 데이터를 수신한다면, 제3 빔 143, 제4 빔 144, 제5 빔 145는 제1 단말에 대한 여유(free) 빔(또는 여분(extra) 빔, 추가(additional) 빔, 예비(spare) 빔, 더미(dummy) 빔, 잔여(remaining) 빔으로 지칭될 수 있다)일 수 있다. 다른 단말의 존재를 고려하지 않았을 때, 상술한 바와 같은 여유 빔이 발생하는 상황(이하, 빔 과잉(beam overflow))은 전체 빔포밍 네트워크 관점에서 비효율적일 수 있다. 따라서, 다양한 실시 예들에 따른 운용 장치 110은, 빔포밍 네트워크를 효율적으로 운용하기 위해, 빔포밍 운용 방식을 재구성(reconfigure)할 수 있다.
제2 단말 132는 건물 내부에 위치할 수 있다. 상기 건물은 제2 기지국 122의 제7 빔 147를 통한 서비스 영역에 위치할 수 있다. 건물 내 상대적으로 낮은 층에 위치한 단말(미도시), 즉 고도(elevation)가 낮은 곳에 위치한 단말은 제7 빔 147을 통해 하향링크 데이터를 수신할 수 있다. 반면, 건물 내 상대적으로 높은 층에 위치한 단말, 즉 고도가 높은 곳에 위치한 제2 단말 132는 제7 빔 147을 통해 하향링크 데이터를 수신할 수 없다. 따라서, 다양한 실시 예들에 따른 운용 장치 110은, 단말의 서비스 단절(outage)을 예방(prevent)하기 위해, 빔포밍 운용 방식(scheme)을 재구성할 수 있다.
도 1 에서는, 분리형 배치(deployment)로서, 운용 장치 110이 제1 기지국 121 또는 제2 기지국 122와 별도의 장치인 것으로 도시되었다. 일부 실시 예들에서, 운용 장치 110은, 다양한 실시 예들에 따른 빔포밍 네트워크 구성을 위한 별도의 네트워크 엔티티(network entity)일 수 있다. 예를 들어, 운용 장치 110은 제1 기지국 121 및 제2 기지국 122보다 상위 노드의 네트워크 엔티티이거나, 기지국에 부착된 별도의 장치일 수 있다. 다른 일부 실시 예들에서, 운용 장치 110은, 무선 액세스 네트워크(radio access network, RAN)에서, 상위 계층(upper layers)(예: PDCP(packet data convergence protocol), RRC)의 기능을 수행하도록 구성되는 CU일 수 있고, 제1 기지국 121 또는 제2 기지국 122는, 하위 계층(lower layers)(예: MAC(medium access control), PHY(physical))의 기능을 수행하도록 구성되는 DU(또는 TRP)일 수 있다. 다른 일부 실시 예들에서, 도 1에 도시된 바와 달리, 운용 장치 110은 일체형 배치(deployment)로서, 제1 기지국 121 또는 제2 기지국 122에 포함되어 구성될 수도 있다. 운용 장치 110은, 특정 기지국(예: 제1 기지국 121)에 위치하여, 다양한 실시 예들에 따른 빔포밍 네트워크 구성을 위한 동작들을 수행하기 위해, 다른 기지국(예: 제2 기지국 122)과 정보(예: 커버리지 정보, 빔 정보 및 수신 세기 정보)를 송수신하는 시그널링을 수행할 수 있다.
이하 본 개시에서는, 설명의 편의를 위해, 운용 장치 110이 제1 기지국 121 및 제2 기지국 122와 독립된 장치로 설명하나, 이에 한정되지 않는다.
도 2는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 빔포밍 네트워크 운용 장치(operating device)의 구성을 도시한다. 도 2에 예시된 구성은 빔포밍 네트워크 운용 장치 110의 구성으로서 이해될 수 있다. 이하 사용되는 '…부', '…기' 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어, 또는, 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
도 2를 참고하면, 빔포밍 네트워크 운용 장치(이하, 운용 장치)는 통신부 210, 백홀 통신부 220, 저장부 230, 및 제어부 240을 포함한다.
통신부 210은 정보를 송수신하기 위한 기능들을 수행할 수 있다. 구체적으로, 통신부 210은 네트워크 내 다른 노드들과 통신을 수행하기 위한 인터페이스를 제공할 수 있다. 즉, 통신부 210은 운용 장치에서 다른 노드, 예를 들어, 서버, 센서 장치, 상위 네트워크 노드 등으로 송신되는 비트열을 물리적 신호로 변환하고, 기지국으로부터 수신되는 물리적 신호를 비트열로 변환한다.
통신부 210은, 유선 통신 환경에서, 신호를 송수신하기 위한 기능들을 수행할 수 있다. 통신부 210은, 전송 매체(transmission medium)(예: 구리선, 광섬유)를 통해 장치와 장치간의 직접적인 연결을 제어하기 위한, 유선 인터페이스를 포함할 수 있다. 예를 들어, 통신부 210은 구리선을 통해 다른 장치에게 전기적 신호를 전달하거나, 전기적 신호와 광신호간 변환을 수행할 수 있다.
통신부 210은, 무선 통신 환경에서, 신호를 송수신하기 위한 기능들을 수행할 수도 있다. 예를 들어, 통신부 210은 시스템의 물리 계층 규격에 따라 기저대역 신호 및 비트열 간 변환 기능을 수행할 수 있다. 또한, 통신부 210은 다수의 송수신 경로(path)들을 포함할 수 있다.
통신부 210은 상술한 바와 같이 신호를 송신 및 수신한다. 이에 따라, 통신부 210은 '송신부', '수신부' 또는 '송수신부'로 지칭될 수 있다. 또한, 이하 설명에서, 송신 및 수신은 통신부 210에 의해 상술한 바와 같은 처리가 수행되는 것을 포함하는 의미로 사용된다.
다양한 실시 예들에 따라, 통신부 210은 각 기지국으로부터 커버리지 정보(coverage information)을 수신할 수 있다. 커버리지 정보는, 각 기지국이 빔포밍을 통해 서비스 가능한 영역을 결정하기 위해 고려되는 파라미터들, 제어(예: 빔포밍 운용 구성의 변경)가 필요한 영역을 가리키는 정보, 또는 추가 제어가 요구되는 파라미터들을 나타내는 정보를 포함할 수 있다. 다양한 실시 예들에 따라, 통신부 210은 빔포밍 운용 구성을 변경하기 위해 필요한 빔포밍 파라미터들 또는 하드웨어 정보(예: 렌즈 정보)를 각 기지국에게 제공할 수 있다.
백홀통신부 220은 네트워크 내 다른 노드들(예: 도 1의 제1 기지국 121, 제2 기지국 122)과 통신을 수행하기 위한 인터페이스를 제공한다. 즉, 백홀통신부 220은 운용 장치에서 다른 노드, 예를 들어, 다른 접속 노드, 기지국, 상위 노드, 코어망 등으로 송신되는 비트열을 물리적 신호로 변환하고, 다른 노드로부터 수신되는 물리적 신호를 비트열로 변환한다.
저장부 230은 운용 장치의 동작을 위한 기본 프로그램, 응용 프로그램, 설정 정보 등의 데이터를 저장한다. 저장부 230은 휘발성 메모리, 비휘발성 메모리 또는 휘발성 메모리와 비휘발성 메모리의 조합으로 구성될 수 있다. 그리고, 저장부 230은 제어부 240의 요청에 따라 저장된 데이터를 제공한다.
제어부 240은 운용 장치의 전반적인 동작들을 제어한다. 예를 들어, 제어부 240은 통신부 210 또는 백홀 통신부 220을 통해 신호를 송신 및 수신한다. 또한, 제어부 240은 저장부 230에 데이터를 기록하고, 읽는다. 이를 위해, 제어부 240은 적어도 하나의 프로세서(processor)를 포함할 수 있다. 다양한 실시 예들에 따라, 제어부 240은 운용 장치에서 제어 가능한 기지국들 각각의 커버리지를 모니터링하는 커버리지 관찰부 241 및 환경 변화에 따른 빔포밍 네트워크를 재구성하기 위한 빔 운용 구성부 243을 포함할 수 있다. 커버리지 관찰부 241 또는 빔 운용 구성부 243은, 저장부 230에 저장된 명령어 집합 또는 코드로서, 적어도 일시적으로 제어부 240에 상주된(resided) 명령어/코드 또는 명령어/코드를 저장한 저장 공간이거나, 또는, 제어부 240을 구성하는 회로(circuitry)의 일부일 수 있다. 다양한 실시 예들에 따라, 제어부 240은 후술하는 다양한 실시 예들에 따른 동작들을 수행하도록 운용 장치를 제어할 수 있다.
도 2는 빔포밍 네트워크 운용 장치가, 통신부 210와 백홀 통신부 220를 포함하는 것으로 도시되었으나, 일부 실시 예들에 따라, 통신부 210 및 백홀 통신부 220 중 하나는 생략되어 구성될 수도 있다.
도 3은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 기지국(base station)의 구성을 도시한다. 도 3에 예시된 구성은 제1 기지국 121 또는 제2 기지국 122의 구성으로서 이해될 수 있다. 이하 사용되는 '…부', '…기' 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어, 또는, 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
도 3을 참고하면, 기지국은 무선통신부 310, 백홀통신부 320, 저장부 330, 제어부 340를 포함한다.
무선통신부 310은 무선 채널을 통해 신호를 송수신하기 위한 기능들을 수행한다. 예를 들어, 무선통신부 310은 시스템의 물리 계층 규격에 따라 기저대역 신호 및 비트열 간 변환 기능을 수행한다. 예를 들어, 데이터 송신 시, 무선통신부 310은 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심벌들을 생성한다. 또한, 데이터 수신 시, 무선통신부 310은 기저대역 신호를 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열을 복원한다. 또한, 무선통신부 310은 기저대역 신호를 RF(radio frequency) 대역 신호로 상향변환한 후 안테나를 통해 송신하고, 안테나를 통해 수신되는 RF 대역 신호를 기저대역 신호로 하향변환한다.
이를 위해, 무선통신부 310은 송신 필터, 수신 필터, 증폭기, 믹서(mixer), 오실레이터(oscillator), DAC(digital to analog convertor), ADC(analog to digital convertor) 등을 포함할 수 있다. 또한, 무선통신부 310은 다수의 송수신 경로(path)들을 포함할 수 있다. 나아가, 무선통신부 310은 다수의 안테나 요소들(antenna elements)로 구성된 적어도 하나의 안테나 어레이(antenna array)를 포함할 수 있다. 하드웨어의 측면에서, 무선통신부 310은 디지털 유닛(digital unit) 및 아날로그 유닛(analog unit)으로 구성될 수 있으며, 아날로그 유닛은 동작 전력, 동작 주파수 등에 따라 다수의 서브 유닛(sub-unit)들로 구성될 수 있다.
무선통신부 310은 상술한 바와 같이 신호를 송신 및 수신한다. 이에 따라, 무선통신부 310의 전부 또는 일부는 '송신부', '수신부' 또는 '송수신부'로 지칭될 수 있다. 또한, 이하 설명에서, 무선 채널을 통해 수행되는 송신 및 수신은 무선통신부 310에 의해 상술한 바와 같은 처리가 수행되는 것을 포함하는 의미로 사용된다.
백홀통신부 320은 네트워크 내 다른 노드들(예: 도 1의 빔포밍 네트워크 운용 장치 110)과 통신을 수행하기 위한 인터페이스를 제공한다. 즉, 백홀통신부 320은 기지국에서 다른 노드, 예를 들어, 다른 접속 노드, 다른 기지국, 상위 노드, 코어망 등으로 송신되는 비트열을 물리적 신호로 변환하고, 다른 노드로부터 수신되는 물리적 신호를 비트열로 변환한다.
저장부 330은 기지국의 동작을 위한 기본 프로그램, 응용 프로그램, 설정 정보 등의 데이터를 저장한다. 저장부 330은 휘발성 메모리, 비휘발성 메모리 또는 휘발성 메모리와 비휘발성 메모리의 조합으로 구성될 수 있다. 그리고, 저장부 330은 제어부 340의 요청에 따라 저장된 데이터를 제공한다.
제어부 340은 기지국의 전반적인 동작들을 제어한다. 예를 들어, 제어부 340은 무선통신부 310를 통해 또는 백홀통신부 320을 통해 신호를 송신 및 수신한다. 또한, 제어부 340은 저장부 330에 데이터를 기록하고, 읽는다. 그리고, 제어부 340은 통신 규격에서 요구하는 프로토콜 스택(protocol stack)의 기능들을 수행할 수 있다. 이를 위해, 제어부 340은 적어도 하나의 프로세서(processor)를 포함할 수 있다. 다양한 실시 예들에 따라, 제어부 340은 커버리지 정보 생성부 341을 포함할 수 있다. 커버리지 정보 생성부 341은 기지국에 의해 서비스 가능한 영역(예: 빔포밍 서비스 영역)을 나타내는 커버리지 정보를 생성할 수 있다. 제어부 340은, 생성된 커버리지 정보를 송신하도록 무선 통신부 310을 제어할 수 있다. 여기서, 커버리지 정보 생성부 341은 저장부 330에 저장된 명령어 집합 또는 코드로서, 적어도 일시적으로 제어부 340에 상주된(resided) 명령어/코드 또는 명령어/코드를 저장한 저장 공간이거나, 또는, 제어부 340를 구성하는 회로(circuitry)의 일부일 수 있다. 다양한 실시 예들에 따라, 제어부 340는 기지국이 후술하는 다양한 실시 예들에 따른 동작들을 수행하도록 제어할 수 있다.
도 4는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 단말(user equipment)의 구성을 도시한다. 도 4에 예시된 구성은 제1 단말 131 또는 제2 단말 132의 구성으로서 이해될 수 있다. 이하 사용되는 '…부', '…기' 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어, 또는, 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
도 4를 참고하면, 단말은 통신부 410, 저장부 420, 제어부 430을 포함한다.
통신부 410은 무선 채널을 통해 신호를 송수신하기 위한 기능들을 수행한다. 예를 들어, 통신부 410은 시스템의 물리 계층 규격에 따라 기저대역 신호 및 비트열 간 변환 기능을 수행한다. 예를 들어, 데이터 송신 시, 통신부 410은 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심벌들을 생성한다. 또한, 데이터 수신 시, 통신부 410은 기저대역 신호를 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열을 복원한다. 또한, 통신부 410은 기저대역 신호를 RF 대역 신호로 상향변환한 후 안테나를 통해 송신하고, 안테나를 통해 수신되는 RF 대역 신호를 기저대역 신호로 하향변환한다. 예를 들어, 통신부 410은 송신 필터, 수신 필터, 증폭기, 믹서, 오실레이터, DAC, ADC 등을 포함할 수 있다.
또한, 통신부 410은 다수의 송수신 경로(path)들을 포함할 수 있다. 나아가, 통신부 410은 다수의 안테나 요소들로 구성된 적어도 하나의 안테나 어레이를 포함할 수 있다. 하드웨어의 측면에서, 통신부 410은 디지털 회로 및 아날로그 회로(예: RFIC(radio frequency integrated circuit))로 구성될 수 있다. 여기서, 디지털 회로 및 아날로그 회로는 하나의 패키지로 구현될 수 있다. 또한, 통신부 410은 다수의 RF 체인들을 포함할 수 있다. 나아가, 통신부 410은 빔포밍을 수행할 수 있다.
또한, 통신부 410은 서로 다른 주파수 대역의 신호들을 처리하기 위해 서로 다른 통신 모듈들을 포함할 수 있다. 나아가, 통신부 410은 서로 다른 다수의 무선 접속 기술들을 지원하기 위해 다수의 통신 모듈들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 서로 다른 무선 접속 기술들은 블루투스 저 에너지(bluetooth low energy, BLE), Wi-Fi(Wireless Fidelity), WiGig(WiFi Gigabyte), 셀룰러 망(예: LTE(Long Term Evolution) 등을 포함할 수 있다. 또한, 서로 다른 주파수 대역들은 극고단파(SHF:super high frequency)(예: 2.5GHz, 5Ghz) 대역, mm파(millimeter wave)(예: 38GHz, 60GHz 등) 대역을 포함할 수 있다. 다양한 실시 예들에 따라, 통신 모듈은 적어도 하나의 센서를 포함할 수 있다. 통신 모듈에 실장된 (mounted) 센서는, 통신 모듈 내 프로세서(예: CP(communication processor)에게 지향성 제어를 위한 동작에 측정 정보(또는 센서 정보)를 제공할 수 있다.
통신부 410은 상술한 바와 같이 신호를 송신 및 수신한다. 이에 따라, 통신부 410의 전부 또는 일부는 '송신부', '수신부' 또는 '송수신부'로 지칭될 수 있다. 또한, 이하 설명에서 무선 채널을 통해 수행되는 송신 및 수신은 통신부 410에 의해 상술한 바와 같은 처리가 수행되는 것을 포함하는 의미로 사용된다.
저장부 420은 단말의 동작을 위한 기본 프로그램, 응용 프로그램, 설정 정보 등의 데이터를 저장한다. 저장부 420은 휘발성 메모리, 비휘발성 메모리 또는 휘발성 메모리와 비휘발성 메모리의 조합으로 구성될 수 있다. 그리고, 저장부 420은 제어부 430의 요청에 따라 저장된 데이터를 제공한다.
제어부 430은 단말의 전반적인 동작들을 제어한다. 예를 들어, 제어부 430은 통신부 410를 통해 신호를 송신 및 수신한다. 또한, 제어부 430은 저장부 420에 데이터를 기록하고, 읽는다. 그리고, 제어부 430은 통신 규격에서 요구하는 프로토콜 스택의 기능들을 수행할 수 있다. 이를 위해, 제어부 430은 적어도 하나의 프로세서 또는 마이크로(micro) 프로세서를 포함하거나, 또는, 프로세서의 일부일 수 있다. 또한, 통신부 410의 일부 및 제어부 430은 CP라 지칭될 수 있다. 제어부 430은 통신을 수행하기 위한 다양한 모듈들을 포함할 수 있다. 다양한 실시 예들에 따라, 제어부 430은, 기지국에 액세스(access)하기 위해, 프리앰블(preamble)을 전송하도록 제어할 수 있다. 프리앰블은 전방향(omni-directional) 또는 지향성(directional) 통신 방식으로 전송될 수 있다. 다양한 실시 예들에 따라, 제어부 430은 단말이 후술하는 다양한 실시 예들에 따른 동작들을 수행하도록 제어할 수 있다.
도 5a 내지 5c는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 통신부의 구성을 도시한다. 도 5a 내지 5c는 도 3의 무선통신부 310, 또는 도 4의 통신부 410의 상세한 구성에 대한 예를 도시한다. 구체적으로, 도 5a 내지 5c는 도 3의 무선통신부 310, 또는 도 4의 통신부 410의 일부로서, 빔포밍을 수행하기 위한 구성 요소들을 예시한다. 일부 실시 예들에 따라, 도 5a 내지 5c는 도 2의 통신부 210의 구성 요소들을 예시할 수도 있다.
도 5a를 참고하면, 통신부 210, 무선통신부 310, 또는 통신부 410은 부호화 및 변조부 502, 디지털 빔포밍부 504, 다수의 송신 경로들 506-1 내지 506-N, 아날로그 빔포밍부 508를 포함한다.
부호화 및 변조부 502는 채널 인코딩을 수행한다. 채널 인코딩을 위해, LDPC(low density parity check) 코드, 컨볼루션(convolution) 코드, 폴라(polar) 코드 중 적어도 하나가 사용될 수 있다. 부호화 및 변조부 502는 성상도 맵핑(constellation mapping)을 수행함으로써 변조 심벌들을 생성한다.
디지털 빔포밍부 504은 디지털 신호(예: 변조 심벌들)에 대한 빔포밍을 수행한다. 이를 위해, 디지털 빔포밍부 404은 변조 심벌들에 빔포밍 가중치들을 곱한다. 여기서, 빔포밍 가중치들은 신호의 크기 및 위상을 변경하기 위해 사용되며, '프리코딩 행렬(precoding matrix)', '프리코더(precoder)' 등으로 지칭될 수 있다. 디지털 빔포밍부 404는 다수의 송신 경로들 506-1 내지 506-N로 디지털 빔포밍된 변조 심벌들을 출력한다. 이때, MIMO(multiple input multiple output) 전송 기법에 따라, 변조 심벌들은 다중화되거나, 다수의 송신 경로들 506-1 내지 506-N로 동일한 변조 심벌들이 제공될 수 있다.
다수의 송신 경로들 506-1 내지 506-N은 디지털 빔포밍된 디지털 신호들을 아날로그 신호로 변환한다. 이를 위해, 다수의 송신 경로들 506-1 내지 506-N 각각은 IFFT(inverse fast fourier transform) 연산부, CP(cyclic prefix) 삽입부, DAC, 상향 변환부를 포함할 수 있다. CP 삽입부는 OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 방식을 위한 것으로, 다른 물리 계층 방식(예: FBMC(filter bank multi-carrier))이 적용되는 경우 제외될 수 있다. 즉, 다수의 송신 경로들 506-1 내지 506-N은 디지털 빔포밍을 통해 생성된 다수의 스트림(stream)들에 대하여 독립된 신호처리 프로세스를 제공한다. 단, 구현 방식에 따라, 다수의 송신 경로들 506-1 내지 506-N의 구성 요소들 중 일부는 공용으로 사용될 수 있다.
아날로그 빔포밍부 508은 아날로그 신호에 대한 빔포밍을 수행한다. 이를 위해, 디지털 빔포밍부 504는 아날로그 신호들에 빔포밍 가중치들을 곱한다. 여기서, 빔포밍 가중치들은 신호의 크기 및 위상을 변경하기 위해 사용된다. 구체적으로, 다수의 송신 경로들 506-1 내지 506-N 및 안테나들 간 연결 구조에 따라, 아날로그 빔포밍부 508는 도 5b 또는 도 5c와 같이 구성될 수 있다.
도 5b를 참고하면, 아날로그 빔포밍부 508로 입력된 신호들은 위상/크기 변환, 증폭의 연산을 거쳐, 안테나들을 통해 송신된다. 이때, 각 경로의 신호는 서로 다른 안테나 집합들 즉, 안테나 어레이들을 통해 송신된다. 첫번째 경로를 통해 입력된 신호의 처리를 살펴보면, 신호는 위상/크기 변환부들 512-1-1 내지 512-1-M에 의해 서로 다른 또는 동일한 위상/크기를 가지는 신호열로 변환되고, 증폭기들 514-1-1 내지 514-1-M에 의해 증폭된 후, 안테나들을 통해 송신된다.
도 5c를 참고하면, 아날로그 빔포밍부 508로 입력된 신호들은 위상/크기 변환, 증폭의 연산을 거쳐, 안테나들을 통해 송신된다. 이때, 각 경로의 신호는 동일한 안테나 집합, 즉, 안테나 어레이를 통해 송신된다. 첫번째 경로를 통해 입력된 신호의 처리를 살펴보면, 신호는 위상/크기 변환부들 512-1-1 내지 512-1-M에 의해 서로 다른 또는 동일한 위상/크기를 가지는 신호열로 변환되고, 증폭기들 514-1-1 내지 514-1-M에 의해 증폭된다. 그리고, 하나의 안테나 어레이를 통해 송신되도록, 증폭된 신호들은 안테나 요소를 기준으로 합산부들 516-1-1 내지 516-1-M에 의해 합산된 후, 안테나들을 통해 송신된다.
도 5b는 송신 경로 별 독립적 안테나 어레이가 사용되는 예를, 도 5c 송신 경로들이 하나의 안테나 어레이를 공유하는 예를 나타낸다. 그러나, 다른 실시 예에 따라, 일부 송신 경로들은 독립적 안테나 어레이를 사용하고, 나머지 송신 경로들은 하나의 안테나 어레이를 공유할 수 있다. 나아가, 또 다른 실시 예에 따라, 송신 경로들 및 안테나 어레이들 간 스위치 가능한(switchable) 구조를 적용함으로써, 상황에 따라 적응적으로 변화할 수 있는 구조가 사용될 수 있다.
이하, 도 6 내지 도 10을 통해, 다양한 실시 예들에 따른 자가 구성 빔포밍을 위한 구체적인 동작들이 서술된다. 본 개시에서 자가 구성 빔포밍은, 빔포밍 네트워크의 커버리지를 결정하는 커버리지 모니터링(coverage monitoring) 및 네트워크의 상태 변화에 따른 빔포밍 운용 방식의 재구성(또는 재설계)을 포함한다.
자가 구성 빔포밍 (SOB)
도 6은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 자가 구성 빔포밍을 위한 빔포밍 네트워크 운용 장치의 흐름도를 도시한다. 이하, 빔포밍 네트워크 운용 장치(이하, 운용 장치)는, 도 1의 빔포밍 네트워크 운용 장치 110을 예시한다.
도 6을 참고하면, 601 단계에서, 운용 장치는 커버리지 모니터링을 수행할 수 있다. 운용 장치는 빔포밍 네트워크의 빔 커버리지를 모니터링할 수 있다. 빔포밍 네트워크는 운용 장치 및 운용 장치에 의해 제어 가능한 기지국들, 각 기지국의 단말들을 포함하는 무선 통신망을 의미한다. 즉, 운용 장치는 기지국의 빔 커버리지를 모니터링할 수 있다.
운용 장치는 빔 커버리지를 결정할 수 있다. 빔 커버리지는 각 기지국 에서 빔포밍을 통해 서비스 가능한 영역을 포함할 수 있다. 운용 장치는, 각 기지국의 배치(deployment)에 대한 정보, 각 기지국에서 운용되는 빔들에 대한 정보, 또는 각 기지국으로부터 수신되는 정보 중 적어도 하나에 기반하여, 각 기지국의 빔 커버리지를 결정할 수 있다. 일부 실시 예들에서, 운용 장치는, 각 기지국의 빔 커버리지를 통해 운용 장치에 의한 빔포밍 네트워크의 전체 커버리지(total coverage)를 결정할 수 있다. 다른 일부 실시 예들에서, 운용 장치는 빔포밍 네트워크 상에서 빔포밍 운용 구성을 변경할지 여부의 판단을 위해 필요한 빔 커버리지를 결정할 수 있다.
운용 장치는, 이슈 영역(issue area)을 결정할 수 있다. 여기서, 이슈 영역은, 여유 빔의 수가 많거나 새로운 기지국이 추가된 영역과 같이, 빔포밍 운용 구성의 변경 여부의 판단이 필요한 영역일 수 있다. 운용 장치는, 빔포밍 운용 구성의 변경 여부를 결정하기 위해, 이슈 영역에 인접한 기지국들 각각의 빔 커버리지를 결정할 수 있다. 이하, 이슈 영역을 결정하기 위한 구체적인 예들이 서술된다.
입력(input) 정보
운용 장치는, 입력 정보에 따라 이슈 영역을 결정할 수 있다. 여기서, 입력 정보는 다른 장치(예: 서버, 센서)로부터 수신되거나 사용자의 수동적인 입력에 의해 획득되는 정보일 수 있다. 운용 장치는 수신된 입력 정보에 따라 설정될 수 있다. 예를 들어, 운용 장치는, 빔포밍 네트워크 내 새로운 건물(building)의 존재(신축) 또는 부재(예: 철거), 건물의 높이 변화(예: 간판 설치, 증축), 나무의 위치와 같이, 환경 및 지형 지물의 변화를 가리키는 입력 정보를 수신할 수 있다. 운용 장치는 이전 정보 대비 새로운 정보가 입력되는 것과 같이, 상태 변화가 발생한 건물의 위치를 이슈 영역으로 결정할 수 있다.
다른 예를 들어, 운용 장치는 신규 단말에 대한 입력 정보를 수신할 수 있다. 여기서, 신규 단말이란 운용 장치의 사업자(operator)의 서비스에 새로 가입한 단말을 의미할 수 있다. 신규 단말에 대한 입력 정보는, 새로 가입한 단말에 대한 식별자(identifier, ID) 또는 단말에 대한 위치 정보일 수 있다. 운용 장치는, 신규 단말의 위치를 이슈 영역으로 결정할 수 있다. 단말이 CPE인 경우, 단말의 위치는 서비스에 가입한 사용자에 의해 설정되는 주소에 따라 결정될 수 있다. 단말이 이동 단말인 경우, 단말의 위치는, 단말의 이동성(UE mobility) 정보를 통해 획득되는 통계 정보(statistical information)에 기반하여 결정될 수 있다.
또 다른 예를 들어, 운용 장치는 기지국의 위치, 새로운 기지국의 추가 또는 기존 기지국의 제거, 또는 기지국의 하드웨어 변경(예: 안테나 종류 변경)을 나타내는 입력 정보를 수신할 수 있다. 운용 장치는 상태 변화(추가, 제거, 변경)가 발생한 기지국의 위치를 이슈 영역으로 결정할 수 있다.
또 다른 예를 들어, 운용 장치는 트래픽의 양에 대한 입력 정보를 수신할 수 있다. 구체적으로, 운용 장치는 트래픽이 많은 곳, 즉 임계값 이상의 트래픽이 발생하는 지역, 또는 트래픽이 많을 것으로 예상되는 지역을 가리키는 입력 정보를 수신할 수 있다. 여기서 지역은, 셀 단위 또는 섹터 단위일 수 있다. 일 실시 예에 따라, 임계값은 시간, 지역, 인접 기지국들의 수 중 적어도 하나에 기반하여 적응적으로(adaptively) 설정될 수 있다. 운용 장치는 트래픽의 양이 기준보다 급증하거나 급감하는 지역을 이슈 영역으로 결정할 수 있다.
또 다른 예를 들어, 운용 장치는 기상 요건에 따른 전파 환경의 변화 및 해당 지역을 나타내는 입력 정보를 수신할 수 있다. 날씨가 급변하여 무선 채널의 상태가 불안정(unstable)해지거나, 기상 요건이 악화되어 잡음(noise) 또는 간섭(interference)의 정도가 심해지고 신호의 수신 감도가 약해질 수 있다. 즉, 기상 조건에 따라 커버리지가 달라질 수 있다. 운용 장치는, 입력 정보에 따라 커버리지의 변화가 예상되는 지역을 이슈 영역으로 결정할 수 있다.
커버리지 정보(coverage information)
운용 장치는, 커버리지 정보에 따라 이슈 영역을 결정할 수 있다. 운용 장치는 기지국으로부터 커버리지 정보를 수신할 수 있다. 여기서, 커버리지 정보는, 빔 운용 구성을 통해 형성되는 커버리지를 결정하기 위한 정보일 수 있다. 커버리지 정보는 각 기지국이 빔포밍을 통해 서비스 가능한 영역, 즉 빔 커버리지를 설계하기 위한 정보일 수 있다. 서비스 가능 여부는 데이터를 송신/수신할 수 있는지 여부뿐만 아니라 지정된 전송 속도(transmission rate) 또는 품질(예: QoS(quality of service))를 만족하는지 여부를 포함할 수 있다.
운용 장치는 단말의 측정 결과를 포함하는 커버리지 정보를 수신할 수 있다. 여기서, 측정 결과는 기지국에서 단말에게 전송하는 신호(예: 기준 신호, 동기 신호)를 통해 단말이 측정한 채널 품질을 포함한다. 기준 신호는, 예를 들어, 기준 신호는 BRS(beam reference signal), BRRS(beam refinement reference signal), CRS(cell-specific reference signal), CSI-RS(channel state information-reference signal), DM-RS(demodulation-RS), MRS(measurement reference signal) 중 하나일 수 있다. 단말은, 수신된 신호의 채널 품질을 측정할 수 있다. 예를 들어, 채널 품질은 BRSRP(beam reference signal received power), RSRP(reference signal received power), 외에 RSRQ(reference signal received quality), RSRI(received signal strength indicator), SINR(signal to interference and noise ratio), CINR(carrier to interference and noise ratio), SNR(signal to noise ratio), EVM(error vector magnitude), BER(bit error rate), BLER(block error rate) 중 적어도 하나일 수 있다.
단말은, 각 기지국에서 빔을 달리하여 전송되는 신호들 각각에 대한 채널 품질을 측정하여, 채널 품질 값들을 결정할 수 있다. 단말은, 측정 결과를 포함하는 측정 보고(measurement report, MR) 메시지를 생성할 수 있다. 예를 들어, 단말은 채널 품질 값들 모두를 포함하는 측정 보고 메시지를 생성할 수 있다. 다른 예를 들어, 단말은 가장 채널 품질이 좋은 신호(예: RSRP가 가장 큰)의 빔 또는 상기 빔의 채널 품질 값을 포함하는 측정 보고 메시지를 생성할 수 있다. 또 다른 예를 들어, 단말은, 채널 품질 값들 중 상위 N개(N은, 2이상의 정수)에 대응하는 빔들 또는 상기 빔들 각각의 채널 품질 값을 포함하는 측정 보고 메시지를 생성할 수 있다. 또 다른 예를 들어, 단말은 일정 수준 이상의 채널 품질을 갖는 빔들 또는 상기 빔들 각각의 채널 품질 값을 포함하는 측정 보고 메시지를 생성할 수도 있다. 측정되는 채널 품질이 좋은 순서는, 측정 파라미터가 신호 크기 관련 채널 품질인 경우 값이 큰 순서, 측정 파라미터가 오류율 관련 채널 품질인 경우, 값이 작은 순서에 따라 결정될 수 있다.
단말은 측정 보고 메시지를 기지국에게 전송할 수 있다. 기지국은 측정 보고 메시지로부터, 커버리지 정보를 생성할 수 있다. 일부 실시 예들에서, 기지국은, 측정 보고 메시지 내 측정 결과를 모두 포함하는 커버리지 정보를 생성할 수 있다. 즉, 각 기지국은, 해당 셀에 대한 측정 결과를 포함하는 커버리지 정보를 생성할 수 있다. 다른 일부 실시 예들에서, 기지국은, 측정 결과로부터 셀 단위로 특정 가능한 사항(item)(예: 여유 빔)을 결정하고, 결정된 사항을 포함하는 커버리지 정보를 생성할 수 있다. 기지국은, 커버리지 정보를 운용 장치에게 전송할 수 있다.
운용 장치는, 기지국으로부터 커버리지 정보를 수신할 수 있다. 운용 장치는 커버리지 정보로부터 이슈 영역을 결정할 수 있다. 다양한 실시 예들에 따라, 운용 장치는 커버리지 정보로부터 채널의 변화의 발생을 감지할 수 있다. 운용 장치는 채널 변화가 발생하는 지역을 이슈 영역으로 결정할 수 있다. 예를 들어, 운용 장치는 건물이 지어짐에 따라 기지국의 빔에 대한 RSRP가 감소함을 감지할 수 있다. 운용 장치는 상기 기지국의 빔과 관련된 영역을 이슈 영역으로 결정할 수 있다. 다른 예를 들어, 운용 장치는 커버리지를 형성하는 빔들(즉, 측정에 이용되는 빔들) 중 데이터 전송에 사용되지 않는 빔을 식별할 수 있다. 운용 장치는 데이터 전송에 사용되지 않는 빔과 관련된 영역을 이슈 영역으로 결정할 수 있다. 데이터 전송에 사용되지 않는 빔이 식별됨은, 예시적으로, 단말이 이동했거나 단말이 다른 기지국에 의한 서빙 빔을 통해 서비스를 제공받거나, 커버리지 밖에 위치함을 의미할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따라, 운용 장치는, 커버리지 정보로부터, 현재 빔 운용 구성에 따른 빔포밍 네트워크의 전체 커버리지를 결정할 수 있다. 운용 장치는, 전체 커버리지를 결정한 뒤 이슈 영역을 결정할 수 있다. 예를 들어, 운용 장치는 기존 단말의 이동성을 확장하기 위해 전체 커버리지 외 영역을 확장할 필요가 있다. 새로운 단말은 현재 빔포밍 운용 구성에 따라 형성되는 전체 커버리지 외 지역에 위치할 수 있다. 운용 장치는 전체 커버리지 영역 중 경계 부분을 이슈 영역으로 결정할 수 있다. 또 다른 예를 들어, 운용 장치는 새로운 단말(예: 새로운 서비스에 가입한 사용자의 단말)을 감지할 수 있다. 운용 장치는 커버리지 정보로부터, 각 기지국이 수신한 측정 보고 메시지 내 새로운 단말의 식별자를 포함하는지 여부를 결정할 수 있다. 운용 장치는, 새로운 단말의 식별자가 측정 보고 메시지에 포함되는 지 여부에 따라, 새로운 단말에게 서비스 제공이 가능한지 여부를 결정할 수 있다. 운용 장치는, 현재 빔포밍 운용 구성(즉, 현재 빔포밍 네트워크의 전체 커버리지)을 통해 새로운 단말에게 서비스 제공이 가능한지 여부를 결정할 수 있다. 운용 장치는 전체 커버리지를 이슈 영역으로 결정할 수 있다.
운용 장치는 기지국의 특성 정보를 포함하는 커버리지 정보를 수신할 수 있다. 여기서, 기지국의 특성은, 커버리지를 결정하는 기지국의 설정들 또는 제어 가능한 하드웨어 정보를 포함할 수 있다. 일부 실시 예들에서, 특성 정보는 기지국의 빔 제어 구성을 포함할 수 있다. 예를 들어, 빔 제어 구성은, 기지국에서 운용 중인 빔들에 대한 설정 정보(예: 개수, 폭, 방향), 빔 탐색 범위(beam scan range), 빔포밍을 위해 운용 중인 하드웨어 구성(예: RF 체인들의 수, 안테나 수, 렌즈 유무, 사용중인 렌즈), 안테나 특성(예: 종류, 개수, 이득), 또는 전력 정보를 포함할 수 있다. 다른 일부 실시 예들에서, 특성 정보는 셀 유형(type)을 포함할 수 있다. 셀 유형은 기지국에서 형성하는 셀의 유형을 의미한다. 예를 들어, 셀 유형은, 기지국이 펨토 기지국(또는 소형 기지국)인지 매크로 기지국인지 여부, CA(carrier aggregation) 수행 시 PCell(Primary cell)을 지원하는 기지국으로 동작하는지 여부, DC(dual connectivity) 수행 시 기지국이 MCG(master cell group)을 제공하는 기지국(마스터 기지국) 동작하는지 여부를 포함할 수 있다. 운용 장치는 특성 정보를 통해, 기지국의 설정 또는 하드웨어 구성의 변경에 따른 이슈 영역을 결정할 수 있다.
부하 정보(load information)
운용 장치는, 부하 정보에 따라 이슈 영역을 결정할 수 있다. 운용 장치는 기지국의 트래픽 양을 나타내는 부하 정보를 수신할 수 있다. 운용 장치는 트래픽의 양에 기반하여 이슈 영역을 결정할 수 있다. 예를 들어, 운용 장치는 트래픽이 많은 곳, 즉 일정값 이상의 트래픽이 급변하는 지역을 이슈 영역으로 결정할 수 있다. 트래픽의 양은 기지국에서 데이터 채널(data channel)을 위해 운용되는 빔의 지리적 정보에 기반하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 운용 장치는 각 기지국의 스케줄러(scheduler)의 자원 할당량에 기반하여 각 기지국의 셀 내에서 트래픽 제어가 필요한 이슈 영역을 결정할 수 있다. 특정 빔과 관련된 자원에 부하가 집중되는 경우, 운용 장치는 특정 빔과 관련된 영역을 이슈 영역으로 결정할 수 있다.
입력 정보, 커버리지 정보, 또는 부하 정보를 통해 이슈 영역을 결정하는 실시 예들이 상술되었으나, 이러한 기재들로 본 개시의 권리범위가 한정되지 않는다. 상술한 예들 외에 다른 정보들이 이슈 영역을 결정하기 위해 추가적으로 이용될 수 있음은 물론이다. 또한, 실시 예들에 따라 이슈 영역이 별도로 특정되지 않은 때에는, 운용 장치는 빔포밍 네트워크의 전체 커버리지를 이슈 영역으로 결정할 수 있다. 또한, 상술한 실시 예들에서는, 운용 장치가 커버리지 정보, 부하 정보로부터 이슈 영역을 결정하는 것으로 도시하였으나, 각 기지국에서 해당 셀 내 이슈 영역을 결정하고 운용 장치에게 커버리지 정보를 통해 결정된 이슈 영역을 운용 장치에게 제공할 수도 있다.
603 단계에서, 운용 장치는, 이슈 영역에서 빔 과잉이거나 빔 부족(이하, 빔 과잉/빔 부족)이 발생하는지, 아니면 이슈 영역에서의 네트워크 상태가 빔 적정 상태인지 여부를 결정할 수 있다.
빔 과잉은, 단말에 서비스를 제공하기 위한 빔들의 개수가 임계값을 초과한 상태를 의미한다. 다시 말해, 단말에 빔 과잉이 발생함은, 상기 단말에 제공될 수 있는 빔들의 개수가 임계값을 초과함을 의미한다. 일부 실시 예들에서, 상기 단말에 제공될 수 있는 빔들은 기지국의 동일성과 상관없이, 상기 단말을 서비스하기 위해 중첩적으로 할당될 수 있는 빔들을 지칭할 수 있다. 다른 일부 실시 예들에서, 상기 단말에 제공될 수 있는 빔들의 개수는 상이한 기지국에 의해 제공되는 빔들의 개수를 의미할 수 있다. 예를 들어, 도 1의 제1 단말 131과 같이, 서로 다른 기지국에 의해 서비스 가능한 빔들의 개수가 2개이고, 임계값이 1인 경우, 도 1의 제1 단말 131이 위치에서 빔 과잉이 발생할 수 있다. 다양한 실시 예들에 따라, 상기 임계값은, 서비스의 특성, 협력 빔포밍 수행 여부, 인접 단말의 수, 인접 기지국의 수, 또는 사용자 설정 중 적어도 하나에 기반하여 결정될 수 있다.
빔 부족은, 단말에 서비스를 제공하기 위한 빔이 없거나 단말에게 서비스 제공을 위해 필요한 빔들의 개수가 임계값 미만인 상태를 의미한다. 예를 들어, 도 1의 제2 단말 132와 같이 서비스 가능한 빔이 없는 때, 도 2의 제2 단말 132의 위치(또는 고도)에서 빔 부족이 발생할 수 있다.
빔 적정 상태는, 빔 과잉 및 빔 부족이 발생하지 않은 상태를 의미할 수 있다. 다양한 실시 예들에 따라, 단말 당 서비스 가능한 빔의 개수가 일정 범위 내인 경우, 단말을 포함하는 이슈 영역의 네트워크 상태는 빔 적정 상태일 수 있다. 상기 일정 범위는 서비스의 특성, 협력 빔포밍 수행 여부, 인접 단말의 수, 인접 기지국의 수, 또는 사용자 설정 중 적어도 하나에 기반하여 결정될 수 있다.
이슈 영역에서 빔 과잉 또는 빔 부족이 발생하는지, 아니면 이슈 영역에 대한 네트워크 상태가 빔 적정 상태인지 여부는, 셀 단위로 결정되거나 하나의 운용 장치에 의해 특정되는 빔포밍 네트워크 단위로 결정될 수 있다. 다양한 실시 예들에 따라, 셀 단위로 결정되는 때 각 기지국은, 기지국에서 빔 과잉 또는 빔 부족이 발생하는 영역과 관련된 빔(예: 여유 빔 또는 빔 부족 지역에 인접한 빔)을 가리키는 지시 정보를 운용 장치에게 전송할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따라, 운용 장치는 커버리지 정보에 기반하여 이슈 영역에서 빔 과잉/빔 부족의 발생 여부를 결정할 수 있다. 예를 들어, 운용 장치는 동일 단말에 대하여 채널 품질(예: RSRP)이 임계값 이상인 빔들이 다수 존재하는 때, 빔 과잉이 발생한다고 결정할 수 있다. 구체적인 운용 장치의 동작은, 후술하는 도 7a를 통해 서술된다. 다른 예를 들어, 운용 장치는 이슈 영역과 관련된 빔에 대한 측정 결과를 수신하지 못하는 때 또는 이슈 영역과 관련된 빔들 각각에 대한 측정 결과가 모두 임계값 이하인 때, 빔 부족이 발생한다고 결정할 수 있다. 구체적인 운용 장치의 동작은, 후술하는 도 7a 또는 7b를 통해 서술된다.
또한, 운용 장치는 부하 정보에 기반하여, 이슈 영역에서 빔 과잉/빔 부족의 발생 여부를 결정할 수 있다. 운용 장치는, 부하 정보, 각 기지국에 의해 서비스를 제공받는 단말의 수, 각 기지국에서 운용 중인 빔의 개수, 인접 기지국 간의 커버리지 분담 여부 등에 기반하여 이슈 영역에서 빔 과잉/빔 부족의 발생 여부를 결정할 수 있다.
운용 장치는, 이슈 영역에 빔 과잉 또는 빔 부족이 발생하는 경우, 605 단계를 수행할 수 있다. 빔 과잉 또는 빔 부족을 해소하기 위해, 운용 장치는 빔포밍 운용 구성을 변경하여 커버리지를 확장하거나 커버리지 내 빔 효율성을 증가시켜야 하기 때문이다. 운용 장치는, 이슈 영역에 빔 과잉 및 빔 부족이 발생하지 않는 경우, 601 단계를 다시 수행할 수 있다. 즉, 운용 장치는 현재 빔포밍 운용 구성을 유지할 수 있다.
605 단계에서, 운용 장치는 빔포밍 운용 구성을 변경할 수 있다. 빔포밍 운용 구성은 빔포밍 운용 방식의 구성(또는 설정)을 의미한다. 운용 장치는, 빔포밍 운용 방식을 재구성할 수 있다.
일부 실시 예들에서, 운용 장치는, 기지국에서 운용되는 빔들의 개수, 각 빔 폭, 빔의 방향을 변경할 수 있다. 예를 들어, 운용 장치는 빔 과잉이 발생한 때, 여유 빔을 운용하지 않도록 기지국을 제어할 수 있다. 다른 예를 들어, 운용 장치는 빔 부족이 발생한 때, 빔 폭을 넓히도록 기지국을 제어할 수 있다. 또 다른 예를 들어, 운용 장치는 빔 부족이 발생한 때, 운용 장치는 여유 빔을 형성하는 안테나가 다른 방향을 향하도록, 즉 빔 부족이 발생한 영역을 가리키도록 기지국을 제어할 수 있다.
다른 일부 실시 예들에서, 운용 장치는 빔 탐색 범위를 변경할 수 있다. 운용 장치는, 빔 스위핑(beam sweeping)을 수행하는 빔들의 구성을 변경하도록 기지국을 제어할 수 있다. 예를 들어, 운용 장치는, 어느 기지국의 한 섹터 내 단말이 없다고 판단되는 때, 즉 해당 섹터 내 빔들이 모두 데이터 전송에 사용되지 않은 때, 기지국의 빔 탐색 범위에서 해당 섹터 내 빔들을 제외할 수 있다. 빔 탐색 시간은 감소할 수 있다. 이하, 데이터 전송에 사용되지 않는 빔들은 미사용 빔으로 지칭될 수 있다.
또 다른 일부 실시 예들에서, 운용 장치는 기지국에서 빔을 형성하는 RF 체인 구성을 변경할 수 있다. 예를 들어, 운용 장치는 빔 부족이 발생한 이슈 영역을 커버하기 위해, 기지국 내 비활성 상태의 RF 체인들을 활성화할 수 있다. 활성화된 RF 체인들을 통해 보다 직진성이 강한 빔이 형성될 수 있다. 해당 빔의 도달 거리가 증가함에 따른 빔포밍 커버리지는 이슈 영역을 커버할 수 있다. 다른 예를 들어, 운용 장치는, 기지국에서 빔을 형성하는 RF 체인들 중 적어도 하나를 변경할 수 있다. 운용 장치는, 빔 과잉이 발생한 때, 이슈 영역을 가리키는 RF 체인들 중 적어도 하나 RF 체인이 다른 방향(예: 위상 변이(phase shift))을 가리키도록, 기지국을 제어할 수 있다.
또 다른 일부 실시 예들에서, 운용 장치는 기지국에서 빔을 형성하기 위해 사용하는 안테나의 렌즈를 변경할 수 있다. 여기서, 안테나는 능동 렌즈 안테나(active lens antenna)일 수 있다. 운용 장치는, 렌즈 별 위상 마스크(phase mask)의 특성에 따라 안테나의 렌즈를 조절함으로써, 이슈 영역에서의 빔 과잉 또는 빔 부족을 해소할 수 있다. 렌즈에 대한 구체적인 설명은 도 10을 통해 서술된다.
상술한 빔포밍 운용 구성의 변경 동작들은 운용 장치에 의해 수행되는 것으로 서술되었으나 이에 한정되지 않는다. 실시 예들에 따라, 운용 장치는 기지국에게 변경의 여부만을 가리키고, 각 기지국에서 605 단계의 빔포밍 운용 구성의 변경 동작을 수행할 수도 있다.
운용 장치는 빔포밍 운용 구성을 변경한 뒤, 601 단계를 다시 수행할 수 있다. 운용 장치는 상술한 601 단계 내지 605 단계의 동작들을 반복적으로 수행함으로써, 빔포밍 운용 방식을 상황에 따라 적응적으로 설정할 수 있다. 다시 말해, 운용 장치는 반복적으로 커버리지 모니터링을 수행하여, 모니터링할 때마다 최적의 빔포밍 네트워크 환경을 설계할 수 있다. 운용 장치를 통해, 자가 구성 빔포밍이 수행될 수 있다. 일부 실시 예들에서, 커버리지 모니터링의 주기는, 단말이 기지국에게 측정 보고를 수행하는 주기보다 길거나 같게 설정될 수 있다.
도 6에서는, 하나의 운용 장치가 다수의 기지국들을 제어하는 것으로 서술되었으나, 이에 한정되지 않는다. 즉, 계층적 구조(hierarchical structure)를 통해 다수의 운용 장치들을 제어하는 별도의 장치가, 광역으로 네트워크 환경 내 빔포밍 운용 방식을 재구성할 수도 있다.
도 7a는, 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 자가 구성 빔포밍의 예를 도시한다.
도 7a를 참고하면, 무선 통신 환경 700은, 제1 기지국 721, 제2 기지국 722, 제1 단말 731, 제2 단말 732, 제3 단말 733, 제4 단말 734, 및 운용 장치(미도시)를 포함할 수 있다. 제1 기지국 721은 제1 빔 741, 제2 빔 742, 및 제3 빔 743을 이용하여 커버리지 내 적어도 하나의 단말과 통신을 수행할 수 있다. 제2 기지국 722는 제4 빔 751, 제5 빔 752, 및 제6 빔 753을 이용하여 커버리지 내 적어도 하나의 단말과 통신을 수행할 수 있다. 이하, 제1 단말 731의 서빙 기지국은 제1 기지국 721이고, 제2 단말 732, 및 제3 단말 733의 서빙 기지국은 제2 기지국 722이고, 제4 단말 734는 제1 기지국 721 및 제2 기지국 722의 빔 커버리지 밖에 위치한 상황이 가정된다.
서빙 기지국은, 각 단말로부터 수신되는 측정 보고에 기반하여 빔 과잉/빔 부족의 발생 여부를 결정할 수 있다. 측정 보고는, 단말의 서빙 기지국에서 전송되는 신호에 대한 측정 결과 또는 이웃 기지국(neighboring base station)에서 전송되는 신호에 대한 측정 결과를 포함할 수 있다.
서빙 기지국은 측정 결과로부터 서빙 빔을 결정할 수 있다. 예를 들어, 제1 단말 731은 제1 기지국 721에서 전송되는 기준 신호들 각각의 채널 품질 측정할 수 있다. 여기서, 기준 신호들은 각각 빔을 달리하여(예: 제1 빔 741, 제2 빔 742, 및 제3 빔 743) 전송되는 신호들일 수 있다. 제1 단말 731은 측정 결과를 제1 기지국 721에게 전송할 수 있다. 측정 결과는 제2 기지국 722에서 전송되는 신호에 대해 측정된 채널 품질을 포함하지 않을 수 있다. 제1 단말 731은 제2 기지국 722의 빔 커버리지 밖으로, 채널 품질이 낮기 때문이다. 서빙 기지국인 제1 기지국 721은, 채널 품질이 가장 우수한(예: RSRP가 가장 큰) 기준 신호에 대응하는 빔으로 제1 빔 741을 식별할 수 있다. 제1 단말 731은 제1 기지국 721의 제1 빔 741을 통해 빔포밍 통신을 수행할 수 있다. 즉, 제1 빔 741은 제1 단말 731의 서빙 빔(serving beam)이다. 마찬가지로, 제3 단말 733은 제2 기지국의 제6빔 753을 통해 빔포밍 통신을 수행할 수 있다. 제6 빔 753은 제3 단말 733의 서빙 빔이다.
서빙 기지국은 측정 결과로부터 빔 과잉의 발생을 결정할 수 있다. 서빙 기지국은, 측정 결과로부터 여유 빔을 결정할 수 있다. 예를 들어, 제1 기지국 721은, 제1 단말 731, 제2 단말 732, 및 제3 단말 733 각각으로부터의 측정 결과에 기반하여 여유 빔을 결정할 수 있다. 제1 기지국 721은, 제3 빔 743을 통해 전송되는 기준 신호에 대한 제1 단말 731의 측정 결과, 제3 빔 743을 통해 전송되는 기준 신호에 대한 제2 단말 732의 측정 결과, 또는 제3 빔 743을 통해 전송되는 기준 신호에 대한 제3 단말 733의 측정 결과 중 적어도 하나를 수신할 수 있다. 제1 기지국 721은, 제3 빔 743이 측정 보고에는 이용되지만, 빔포밍을 통한 데이터의 송수신에는 이용되지 않음을 결정할 수 있다. 제1 기지국 721은, 제3 빔 743을 여유 빔(또는 미사용 빔)으로 결정할 수 있다. 이와 같이, 서빙 기지국은 서빙 기지국 내 단말들로부터의 측정 결과들에 기반하여, 측정의 대상이나 데이터 채널(data channel)을 이용하지 않는 빔을 여유 빔으로 결정할 수 있다. 한편, 서빙 기지국이 직접 여유 빔을 결정하는 것으로 서술하였으나, 서빙 기지국이 측정 결과를 포함하는 커버리지 정보를 운용 장치에게 전송함으로써, 운용 장치가 여유 빔을 결정할 수도 있다.
운용 장치는, 하나의 셀뿐만 아니라 다른 셀을 고려하여 빔 과잉의 발생 여부를 결정할 수 있다. 예를 들어, 제2 단말 732는 제1 기지국 721과 제2 기지국 722에서 전송되는 기준 신호들 각각의 채널 품질 측정할 수 있다. 제1 기지국 721의 빔들 중 제2 단말 732에서 측정된 채널 품질이 가장 높은 빔은 제2 빔 742일 수 있다. 제2 기지국 722의 빔들 중 제2 단말 732에서 측정된 채널 품질이 가장 높은 빔은 제5 빔 745일 수 있다. 제2 빔 742에 대한 RSRP는, 제5 빔 752에 대한 RSRP보다 작을 수 있다. 제2 단말 732는 측정 결과를 서빙 기지국인 제2 기지국 722에게 전송할 수 있다. 제2 기지국 722는, 채널 품질이 가장 우수한(예: RSRP가 가장 큰) 기준 신호에 대응하는 빔으로 제5 빔 752를 식별할 수 있다. 제2 단말 732는 제5 빔 752를 통해 빔포밍 통신을 수행할 수 있다. 제2 기지국 722는, 제2 빔 742에 대한 정보 또는 제5 빔 752에 대한 정보 중 적어도 하나를 포함하는 커버리지 정보를 운용 장치에게 전송할 수 있다. 예를 들어, 커버리지 정보는 제2 빔 742에 대한 RSRP 또는 제5 빔 752에 대한 RSRP 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 다른 예를 들어, 커버리지 정보는 제2 빔 742을 가리키는 인덱스 또는 제5 빔 752를 가리키는 인덱스 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
운용 장치는, 하나의 단말에 대하여 채널 품질이 일정 수준 이상 보장되는 빔들이 적어도 2개 이상인 때, 빔 과잉이 발생했다고 결정할 수 있다. 예를 들어, 운용 장치는, 제2 빔 742에 대한 RSRP 및 제5 빔 752에 대한 RSRP가 임계값 이상이라고 결정할 수 있다. 운용 장치는, 커버리지 정보로부터 제2 빔 742를 임시(temp) 여유 빔으로 결정할 수 있다. 일 실시 예들에 따라, 운용 장치는 RSRP가 임계값 이상인 빔들을 임시 여유 빔으로 결정할 수 있다. 이후, 운용 장치는, 제2 빔 742에 대한 측정 보고가 수신되지 않거나 수신되더라도 데이터 송수신에 이용되지 않는 경우, 제2 빔 742를 최종적으로 여유 빔으로 결정할 수 있다.
운용 장치는, 하나의 셀뿐만 아니라 다른 셀을 고려하여 빔 부족의 발생 여부를 결정할 수 있다. 운용 장치는, 각 기지국으로부터 빔 부족이 발생한 영역을 빔 결핍 지역(beam deficiency area)으로 결정할 수 있다. 예를 들어, 제4 단말 734는 운용 장치의 사업자가 제공하는 서비스에 새로이 가입한 단말일 수 있다.
실시 예들에 따라, 운용 장치가 제4 단말 734의 위치 정보를 미리 획득할 수 있다. 이 때, 제4 단말 734가 위치한 영역은 이슈 영역일 수 있다. 운용 장치는, 제4 단말 734가 위치한 영역이, 빔포밍 네트워크의 전체 커버리지 밖에 위치한 경우, 제4 단말 734가 위치한 영역을 빔 결핍 지역으로 결정할 수 있다.
다른 실시 예들에 따라, 운용 장치가 제4 단말 734의 위치 정보를 별도로 획득하지 않은 경우, 운용 장치의 빔포밍 네트워크 상에서 제4 단말 734를 서비스하기 위해, 각 기지국은 제4 단말 734에게 서비스를 제공하기 위한 빔을 탐색할 수 있다. 제1 기지국 721은 제4 단말 734로부터 측정 보고를 수신하지 않을 수 있다. 제1 기지국 721은 제4 단말 734로부터 측정 보고를 수신하지 않았음을 나타내는 커버리지 정보를 운용 장치에게 전송할 수 있다. 제2 기지국 722는 제4 단말 734로부터 측정 보고를 수신하지 않을 수 있다. 제2 기지국 722는 제4 단말 734로부터 측정 보고를 수신하지 않았음을 나타내는 커버리지 정보를 운용 장치에게 전송할 수 있다. 운용 장치는, 기지국 모두 제4 단말 734에 대한 측정 보고를 수신하지 못한 때, 각 기지국(예: 제1 기지국 721, 제2 기지국 722)의 커버리지 외 지역을 빔 결핍 지역으로 결정할 수 있다.
운용 장치는 제4 단말 734를 서비스하기 위해, 빔포밍 운용 구성을 변경할 수 있다. 예를 들어, 운용 장치는 제1 기지국 721에서 운용되는 빔(예: 빔 744)을 추가할 수 있다. 다른 예를 들어, 운용 장치는, 빔 커버리지 확장을 위해 제1 기지국 721의 빔들 중 일부의 빔 폭을 증가시키도록 제어할 수 있다. 또 다른 예를 들어, 운용 장치는, 제1 기지국 721에서 빔 형성을 위해 사용되는 안테나의 렌즈를, 제4 단말 734의 위치에 기반하여 변경할 수 있다. 또 다른 예를 들어, 운용 장치는 제1 기지국 721 또는 제2 기지국 722의 빔들로 제4 단말 734의 빔이 커버되지 않는다고 판단한 경우, 기지국의 증설이 필요함을 서버 또는 운용 장치의 사용자에게 통지할 수 있다.
도 7b는, 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 자가 구성 빔포밍의 다른 예를 도시한다.
도 7b를 참고하면, 무선 통신 환경 750은 기지국 770과 단말 780을 포함할 수 있다. 기지국 770은, 제1 빔 791, 제2 빔 792, 및 제3 빔 793을 통해 빔포밍 통신을 수행할 수 있다. 도 7b에서는, 제2 빔 792의 전파 경로(path)에 장애물(예: 건물 760)이 위치한 상황이 설명된다.
단말 780은, 기지국 770에게 측정 보고를 전송할 수 있다. 단말은, 기지국 770에서 각 빔을 통해 전송되는 신호의 채널 품질을 포함할 수 있다. 이하, 설명의 편의를 위해 채널 품질은 RSRP를 예로 서술된다.
단말 780은, 제1 빔 791을 통해 전송되는 신호의 제1 RSRP, 제2 빔 792을 통해 전송되는 신호의 제2 RSRP, 제3 빔 793을 통해 전송되는 신호의 제3 RSRP를 측정할 수 있다.
기지국 770은, 제1 빔 791, 제2 빔 792, 또는 제3 빔 793 중 적어도 하나에 대한 측정 결과를 수신할 수 있다. 도 7b는 단말 780만을 도시하였으나, 다른 단말에 의한 측정이 수행될 수도 있다. 건물 760의 존재로 인해, 제2 빔 792에 대한 제2 RSRP 값은 높게 측정되지 않을 수 있다.
기지국 770은, 측정 보고를 통해 획득되는 제2 RSRP의 통계 정보 또는 제2 빔 792 에 대한 측정 결과가 수신되지 않음에 따라, 제2 빔 792가 빔포밍을 통한 데이터 송수신에 이용되지 못함을 결정할 수 있다. 기지국 770은, 제2 빔 792를 여유 빔으로 결정할 수 있다.
도 7b의 건물 760과 같은 장애물로 인해 특정 빔이 여유 빔으로 결정되는 때, 특정 빔을 통한 서비스 영역에서 빔 결핍이 발생할 수 있다. 예를 들어, 기지국 770을 제외한 다른 기지국의 커버리지 내에 단말 780이 위치하지 않은 때, 단말 780이 위치한 영역에서 빔 결핍이 발생할 수 있다. 기지국 770을 제어하는 운용 장치는, 기지국 770 또는 다른 기지국에 대한 빔포밍 운용 구성을 변경하여, 상기 빔 결핍이 발생한 지역을 커버하도록, 현재 빔 커버리지를 확장할 수 있다. 예를 들어, 운용 장치는 기지국 770에서 운용되는 RF 체인의 수를 증가시킬 수 있다. 다른 예를 들어, 운용 장치는, 주파수가 낮은 대역을 통해 빔을 형성함으써, 빔이 많은 방향을 커버하도록 기지국을 제어할 수 있다.
도 7a 내지 도 7b에서 실시된 예는 빔포밍 네트워크를 최적화하기 위한 자가 구성 빔포밍의 예시일 뿐, 도 7a 내지 도 7b의 구체적인 상황에 한정되지 않는다. 다양한 실시 예들에 따른 자가 구성 빔포밍을 위한 운용 장치, 기지국, 또는 단말의 동작들은, 다른 상황(예: 인접 기지국이 3개 이상)에서도 적용될 수 있다.
도 8은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 빔포밍 네트워크 설계를 위한 빔포밍 네트워크 운용 장치의 흐름도를 도시한다.
도 8을 참고하면, 801 단계에서, 운용 장치는 빔 운용 구성을 결정할 수 있다. 운용 장치는, 커버리지 모니터링을 통해 빔포밍 네트워크의 커버리지를 결정할 수 있다. 운용 장치는, 결정된 커버리지에 기반하여 빔 운용 구성을 결정할 수 있다. 여기서, 결정된 빔 운용 구성은, 운용 장치에 연결된 기지국들 각각의 빔 제어 구성이 최대 빔 커버리지를 출력하기 위한 빔 운용 구성일 수 있다.
803 단계에서, 운용 장치는 추가 기지국이 필요한지 여부를 결정할 수 있다. 즉, 운용 장치는, 빔 운용 구성의 변경으로 커버되지 않는 영역이 존재하는지 여부를 결정할 수 있다. 예를 들어, 운용 장치는, 서비스에 새로 가입한 사용자의 단말을 서비스하기 위해, 단말을 탐색할 수 있다. 운용 장치는, 운용 장치에 연결된 기지국들 각각으로부터 수신되는 측정 보고에 기반하여, 단말의 식별자를 검색할 수 있다. 다른 예를 들어, 운용 장치는 상기 단말을 서비스하기 위해, 단말의 위치 정보로부터, 빔포밍 네트워크의 커버리지 내 상기 단말이 위치하는지 여부를 결정할 수 있다. 단말의 위치 정보는 사전 정보로써 입력되거나 별도의 센서를 통해 획득될 수 있다.
운용 장치는 추가 기지국이 필요하지 않다고 결정하는 경우, 805 단계를 수행할 수 있다. 운용 장치는 추가 기지국이 필요하다고 결정하는 경우, 807 단계를 수행할 수 있다.
805 단계에서, 운용 장치는 빔 운용 구성을 갱신할 수 있다. 운용 장치는, 운용 장치에 연결되는 기지국들 중 적어도 하나의 기지국에 대한 빔 운용 구성을 갱신할 수 있다. 운용 장치는 적어도 하나의 기지국 내 위치한 빔 제어 소프트웨어(beam control software)를 업데이트 할 수 있다.
807 단계에서, 운용 장치는 추가 기지국이 필요한 경우, 알림을 제공할 수 있다. 여기서, 알림은 추가 기지국에 대한 정보(예: 추가로 필요한 기지국들의 개수, 추가 기지국에 대한 하드웨어 정보, 추가 기지국의 설치 필요 지역, 추가 기지국에서 커버해야 하는 빔포밍 지역)를 나타낼 수 있다. 추가 기지국이 필요한 지역은, 도 6 내지 7b를 통해 서술된 빔 결핍이 발생하는 영역에 대응할 수 있다. 일부 실시 예들에서, 운용 장치는 디스플레이 내 사용자 인터페이스(UI)를 통해, 기지국의 증설이 필요함을 나타내고, 증설이 필요한 지역에 대한 정보를 표시할 수 있다. 다른 일부 실시 예들에서, 운용 장치는 다른 장치(예: 사업자의 서버)에게 추가 기지국에 대한 정보를 전송할 수 있다.
도 8에 도시된 빔포밍 네트워크 설계를 위한 동작은 일회성 동작으로 도시되었으나, 다양한 실시 예들에 따라, 도 6의 605 단계에 포함되어 반복적으로 수행될 수 있다. 예를 들어, 운용 장치는, 커버리지 모니터링을 수행하여 빔 부족 발생 시마다 추가 기지국의 필요 여부를 결정할 수 있다.
도 8에는 도시되지 않았으나, 추가 기지국이 필요한 때, RF 플래닝(RF planning)이 수행될 수 있다. RF 플래닝을 위해 네트워크 설계 도구(tool)가 이용될 수 있다. 빔포밍 네트워크를 위해, 추가 기지국의 기본(default) 설정 및 관련 파라미터들에 대한 정보가 운용 장치에게 제공될 수 있다. 운용 장치는 추가 기지국의 기본 설정에 따라 빔포밍 운용 구성을 결정 또는 변경할 수 있다. 운용 장치는, 네트워크 설계의 안정성을 위해, 커버리지 모니터링을 수행할 때마다, 추가 기지국의 실제 운용 성능을 보고하고, 망 설계 툴(tool) 캘리브레이션(calibration)을 이용하여, 추가 기지국의 설정을 갱신할 수 있다.
도 9는, 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 빔포밍 운용 구성의 변경의 예를 도시한다. 운용 장치 또는 기지국은, 기지국에서 운용 중인 안테나의 방사 범위, 즉 안테나에서 사용될 수 있는 빔들의 범위를 변경함으로써, 빔포밍 네트워크의 커버리지를 변화시킬 수 있다.
도 9를 참고하면, 빔 조직도 900은 형성 가능한 전체 빔들을 나타낸다. 빔 조직도 내 빔들 각각은, 3차원(3-dimensional) 빔일 수 있다. 각 빔은 기존의 지향성 외에 고도(elevation) 및 방위(azimuth)가 추가적으로 고려될 수 있다.
빔 조직도 900 내 빔들 각각은, 사용자 요구 조건(user requirement)(예: 요구 출력량(throughput), 데이터 속도(data rate)), 링크 버짓(link budget)의 계산에 따른 각 기지국 안테나의 요구 사항(예: 안테나 이득, 등가 등방 복사 전력(equivalent isotropic radiated power, EIRP), 실효 복사 전력(effective radiated power, ERP)), 안테나 어레이 내 안테나 요소들(antenna elements)의 개수, 빔폭(beamwidth) 중 적어도 하나에 기반하여 결정될 수 있다.
운용 장치는, 이슈 영역에 대응하는 기지국(이하, 조정 기지국)의 안테나에서, 전기적으로 조정 가능한 범위(electric steering range)(이하, 조정 범위) 내에 위치한 빔들을 식별하도록 조정 기지국을 제어할 수 있다. 조정 기지국은, 제1 조정 범위 910 내에서 식별되는 빔들을 통해 빔포밍 통신을 수행할 수 있다. 제1 조정 범위 910 내 빔들 각각은 방위보다 고도의 변위가 더 크므로, 조정 기지국은 효과적인 고도 빔포밍(elevation beamforming)을 수행할 수 있다.
운용 장치는, 커버리지 모니터링에 따라 빔포밍 네트워크의 환경 변화를 감지할 수 있다. 예를 들어, 운용 장치는 제1 조정 범위 910 내에 위치한 건물 옆에 신규 사용자에 대한 입력을 수신할 수 있다. 운용 장치는 신규 사용자의 단말을 서비스하기 위해, 커버리지를 확장하여 옆 건물에게 서비스를 제공할 수 있다. 운용 장치는, 방위 커버리지를 확장하기 위해, 빔 운용 구성을 변경할 수 있다. 운용 장치는, 빔 운용 구성으로, 조정 기지국의 조정 범위를 제1 조정 범위 910에서 제2 조정 범위 920으로 변경할 수 있다. 운용 장치는, 제2 조정 범위 920 내 빔들 각각은 고도보다 방위의 변위가 더 크므로, 조정 기지국은 효과적인 방위 빔포밍(azimuth beamforming)을 수행할 수 있다. 운용 장치는, 빔포밍 네트워크 환경의 변화에 대응하여 방위가 다양한 빔들을 운용할 수 있다. 이 때, 제1 조정 범위 910 내에 위치한 건물에 위치한 단말의 고도는 기준선(0°)에서 일정 범위(예: ±15°) 내일 것이 전제될 수 있다.
도 10은, 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 빔포밍 운용 구성의 변경의 다른 예를 도시한다. 기지국은, 기지국에서 운용 중인 안테나가 렌즈를 통해 빔포밍을 수행하는 경우, 렌즈를 적응적으로 변경함으로써, 빔포밍 네트워크의 커버리지를 변화시킬 수 있다. 즉, 기지국은, 출력 위상을 조절하여 빔을 쉐이핑(shaping)할 수 있다.
도 10을 참고하면, 다양한 실시 예들에 따라, 기지국의 안테나는 제1 렌즈를 통해 빔포밍을 수행할 수 있다. 도 10은, 제1 렌즈의 렌즈 위상 마스크 1011, 제1 렌즈의 출력 위상 마스크 1012를 도시한다. 제1 렌즈는 미러(mirror) 렌즈로 지칭될 수 있다. 기지국은, 제1 렌즈를 통해 고도 범위 및 방위 범위에서 상대적으로 좁은 커버리지를 획득하는 대신, 높은 이득을 얻을 수 있다. 기지국은, 제1 렌즈를 통해, 고정적인(fixed) 시스템(예: 백홀(backhaul))망에서 빔포밍을 수행할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따라, 기지국의 안테나는 제2 렌즈를 통해 빔포밍을 수행할 수 있다. 도 10은, 제2 렌즈의 렌즈 위상 마스크 1021, 제2 렌즈의 출력 위상 마스크 1022를 도시한다. 제2 렌즈는 2D 파라볼라(parabola) 렌즈로 지칭될 수 있다. 기지국은, 제2 렌즈를 통해 낮은 이득을 얻는 대신, 고도 범위 및 방위 범위에서 상대적으로 넓은 커버리지를 획득할 수 있다. 기지국은, 모든 방향에서 커버리지를 확장하고자 할 때, 제2 렌즈를 통해, 빔포밍을 수행할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따라, 기지국의 안테나는 제3 렌즈를 통해 빔포밍을 수행할 수 있다. 도 10은, 제3 렌즈의 렌즈 위상 마스크 1031, 1033, 제3 렌즈의 출력 위상 마스크 1032, 1034를 도시한다. 제3 렌즈는 직진(straight) 렌즈로 지칭될 수 있다. 기지국은, 고도 범위 또는 방위 범위 중 하나에서 상대적으로 좁은 커버리지를 획득하는 대신, 제3 렌즈를 통해 높은 이득을 얻을 수 있다. 기지국은, 특정 방향(예: 수평 또는 수직)에서 커버리지를 확장하고자 할 때, 제3 렌즈를 통해, 빔포밍을 수행할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따라, 기지국의 안테나는 제4 렌즈를 통해 빔포밍을 수행할 수 있다. 도 10은, 제4 렌즈의 렌즈 위상 마스크 1041, 1043, 제4 렌즈의 출력 위상 마스크 1042, 1044를 도시한다. 제4 렌즈는 쌍곡선(hyperbolic) 렌즈로 지칭될 수 있다. 기지국은, 고도 범위 또는 방위 범위 중 하나에서 상대적으로 좁은 커버리지를 획득하는 대신, 제4 렌즈를 통해 높은 이득을 얻을 수 있다. 기지국은, 특정 방향(예: 수평 또는 수직)에서 커버리지를 확장하고자 할 때, 제4 렌즈를 통해, 빔포밍을 수행할 수 있다.
본 개시에서, 특정 상태의 발생 여부를 판단하기 위해, 이상 또는 이하의 표현이 사용되었으나, 이는 일 예를 표현하기 위한 기재일 뿐 초과 또는 미만의 기재를 배제하는 것이 아니다. '이상'으로 기재된 조건은 '초과', '이하'로 기재된 조건은 '미만', '이상 및 미만'으로 기재된 조건은 '초과 및 이하'로 대체될 수 있다.
본 개시의 청구항 또는 명세서에 기재된 실시 예들에 따른 방법들은 하드웨어, 소프트웨어, 또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합의 형태로 구현될(implemented) 수 있다.
소프트웨어로 구현하는 경우, 하나 이상의 프로그램(소프트웨어 모듈)을 저장하는 컴퓨터 판독 가능 저장 매체가 제공될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 저장 매체에 저장되는 하나 이상의 프로그램은, 전자 장치(device) 내의 하나 이상의 프로세서에 의해 실행 가능하도록 구성된다(configured for execution). 하나 이상의 프로그램은, 전자 장치로 하여금 본 개시의 청구항 또는 명세서에 기재된 실시 예들에 따른 방법들을 실행하게 하는 명령어(instructions)를 포함한다.
이러한 프로그램(소프트웨어 모듈, 소프트웨어)은 랜덤 액세스 메모리 (random access memory), 플래시(flash) 메모리를 포함하는 불휘발성(non-volatile) 메모리, 롬(read only memory, ROM), 전기적 삭제가능 프로그램가능 롬(electrically erasable programmable read only memory, EEPROM), 자기 디스크 저장 장치(magnetic disc storage device), 컴팩트 디스크 롬(compact disc-ROM, CD-ROM), 디지털 다목적 디스크(digital versatile discs, DVDs) 또는 다른 형태의 광학 저장 장치, 마그네틱 카세트(magnetic cassette)에 저장될 수 있다. 또는, 이들의 일부 또는 전부의 조합으로 구성된 메모리에 저장될 수 있다. 또한, 각각의 구성 메모리는 다수 개 포함될 수도 있다.
또한, 프로그램은 인터넷(Internet), 인트라넷(Intranet), LAN(local area network), WAN(wide area network), 또는 SAN(storage area network)과 같은 통신 네트워크, 또는 이들의 조합으로 구성된 통신 네트워크를 통하여 접근(access)할 수 있는 부착 가능한(attachable) 저장 장치(storage device)에 저장될 수 있다. 이러한 저장 장치는 외부 포트를 통하여 본 개시의 실시 예를 수행하는 장치에 접속할 수 있다. 또한, 통신 네트워크상의 별도의 저장장치가 본 개시의 실시 예를 수행하는 장치에 접속할 수도 있다.
상술한 본 개시의 구체적인 실시 예들에서, 개시에 포함되는 구성 요소는 제시된 구체적인 실시 예에 따라 단수 또는 복수로 표현되었다. 그러나, 단수 또는 복수의 표현은 설명의 편의를 위해 제시한 상황에 적합하게 선택된 것으로서, 본 개시가 단수 또는 복수의 구성 요소에 제한되는 것은 아니며, 복수로 표현된 구성 요소라 하더라도 단수로 구성되거나, 단수로 표현된 구성 요소라 하더라도 복수로 구성될 수 있다.
한편 본 개시의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 개시의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 개시의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (15)

  1. 무선 통신 시스템에서, 적어도 하나의 기지국과 연결되는 운용 장치(operating device)의 방법에 있어서,
    상기 적어도 하나의 기지국의 빔들에 의한 커버리지를 결정하는 과정과,
    단말에 제공될 수 있는 빔들의 개수가 임계값 이상이거나 상기 커버리지 외 다른 단말이 위치하는 경우, 상기 적어도 하나의 기지국에 대한 빔 운용 구성(beam operation configuration)을 변경하는 과정을 포함하는 방법.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 적어도 하나의 기지국에 의한 커버리지를 결정하는 과정은,
    상기 적어도 하나의 기지국 각각에서 전송되는 기준 신호들 각각에 대한 측정에 기반하여 상기 적어도 하나의 기지국에 의한 커버리지를 결정하는 과정을 포함하고,
    상기 기준 신호들 각각은, 상기 적어도 하나의 기지국 각각에서 다른 빔을 통해 전송되는 방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 측정에 기반하여, 상기 커버리지 외 상기 다른 단말이 위치하는지 여부를 결정하는 과정을 더 포함하는 방법.
  4. 청구항 3에 있어서, 상기 커버리지 외 상기 다른 단말이 위치하는지 여부를 결정하는 과정은,
    상기 측정이 상기 다른 단말에 의해 수행되지 않는 경우, 상기 커버리지 외 상기 다른 단말이 위치하지 않는 것으로 결정하는 과정과
    상기 측정이 상기 다른 단말에 의해 수행되는 경우, 상기 커버리지 외 상기 다른 단말이 위치하는 것으로 결정하는 과정을 포함하는 방법.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 커버리지 외 상기 단말이 위치하는지 여부를 결정하는 과정은,
    상기 측정에 대한 메시지에 상기 다른 단말의 식별자가 포함되는지 여부에 따라, 상기 측정이 상기 다른 단말에 의해 수행되는지 여부를 결정하는 과정을 포함하는 방법.
  6. 청구항 2에 있어서,
    상기 측정에 기반하여, 상기 단말에 제공될 수 있는 빔들의 개수가 상기 임계값 이상인지 여부를 결정하는 과정을 더 포함하고,
    상기 단말은 상기 결정된 커버리지 내에 위치하는 방법.
  7. 청구항 6에 있어서, 상기 단말에 제공될 수 있는 빔들 각각은, 상기 기준 신호들 각각에 수신 신호 세기가 품질 임계값을 초과하는 기준 신호에 대응하는 방법.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 단말에 제공될 수 있는 빔들 각각은, 상이한 기지국에 의해 상기 단말에게 제공되는 빔이고,
    상기 임계값은 2인 방법.
  9. 청구항 1에 있어서, 상기 빔 운용 구성을 변경하는 과정은,
    상기 적어도 하나의 기지국 중 제1 기지국의 안테나의 렌즈를 변경하는 과정을 포함하고,
    상기 안테나는 능동 렌즈 안테나(active lens antenna)인 방법.
  10. 청구항 1에 있어서, 상기 빔 운용 구성을 변경하는 과정은,
    상기 적어도 하나의 기지국에서 운용되는 빔들 중 적어도 하나의 빔의 빔폭(beamwidth)을 변경하는 과정을 포함하는 방법.
  11. 청구항 1에 있어서, 상기 빔 운용 구성을 변경하는 과정은,
    상기 적어도 하나의 기지국 중 제2 기지국의 RF(radio frequency) 체인의 수를 변경하는 과정을 포함하는 방법.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 변경된 빔 운용 구성을 통해 새로운 커버리지를 결정하는 과정과,
    상기 새로운 커버리지 외 상기 단말이 위치한 경우, 새로운 기지국의 추가가 필요함을 가리키는 알림 메시지를 전송하는 과정을 더 포함하는 방법.
  13. 무선 통신 시스템에서, 기지국의 방법에 있어서,
    상기 기지국에 연결된 단말들 각각으로부터 수신되는 측정 보고에 기반하여, 상기 기지국의 빔들에 의한 커버리지를 결정하는 과정과,
    단말에 제공될 수 있는 빔들의 개수가 임계값 이상이거나 상기 커버리지 외 다른 단말이 위치한 경우, 상기 기지국에 대한 빔 운용 구성(beam operation configuration)을 변경하는 과정을 포함하는 방법.
  14. 무선 통신 시스템에서, 적어도 하나의 기지국과 연결되는 운용 장치(operating device)는, 적어도 하나의 송수신기와, 적어도 하나의 송수신기와 결합되는 적어도 하나의 프로세서를 포함하고, 상기 운용 장치는 청구항 1 내지 12의 방법을 수행하도록 구성되는 장치.
  15. 무선 통신 시스템에서, 기지국의 장치에 있어서,
    적어도 하나의 송수신기와,
    적어도 하나의 송수신기와 결합되는 적어도 하나의 프로세서를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 프로세서는, 기지국에 연결된 단말들 각각으로부터 수신되는 측정 보고에 기반하여, 상기 기지국의 빔들에 의한 커버리지를 결정하고,
    단말에 제공될 수 있는 빔들의 개수가 임계값 이상이거나 상기 커버리지 외 다른 단말이 위치한 경우, 상기 기지국에 대한 빔 운용 구성(beam operation configuration)을 변경하는 장치.
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