(57)【要約】【課題】無線通信システムにおける基地局がビームフォーミングを用いて信号を送信する方法を提供する。【解決手段】基地局のアレイアンテナに対応する複数個の単一ビームを通して複数個の基準信号を送信するステップと、移動局から前記複数個の基準信号のうちの少なくとも二つの基準信号の組み合わせに対して測定されたチャンネル品質に対する情報を受信するステップと、前記受信された情報に基づいて前記複数個の単一ビームのうちの重畳する単一ビームを選択し、前記選択された単一ビームを重畳した重畳ビームを形成するように前記アレイアンテナを構成するステップと、前記重畳ビームを通して前記移動局と通信するステップと、を含み、前記複数個の基準信号は、前記複数個の単一ビームの各々にマッピングされ、相異なるリソースを使用して送信されることを特徴とする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線通信システムにおける基地局がビームフォーミングを用いて信号を送信する方法であって、
基地局のアレイアンテナに対応する複数個の単一ビームを通して複数個の基準信号を送信するステップと、
移動局から前記複数個の基準信号のうちの少なくとも二つの基準信号の組み合わせに対して測定されたチャンネル品質に対する情報を受信するステップと、
前記受信された情報に基づいて前記複数個の単一ビームのうちの重畳する単一ビームを選択し、前記選択された単一ビームを重畳した重畳ビームを形成するように前記アレイアンテナを構成するステップと、
前記重畳ビームを通して前記移動局と通信するステップと、を含み、
前記複数個の基準信号は、前記複数個の単一ビームの各々にマッピングされ、相異なるリソースを使用して送信されることを特徴とする信号送信方法。
【請求項２】
前記少なくとも二つの基準信号の組み合わせに対して測定されたチャンネル品質に基づいてビーム重畳を遂行することを指示する情報を前記移動局から受信するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の信号送信方法。
【請求項３】
前記重畳ビームに対して使用する変調及び符号化方式（ＭＣＳ）レベルを決定する動作を含むリンク適応化動作及び前記重畳ビームを通して送信されるバーストに関連したバーストスケジューリングを遂行するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の信号送信方法。
【請求項４】
前記少なくとも二つの基準信号の組み合わせに対するチャンネル品質は、前記移動局が前記基地局から受信した基準情報に基づいて測定され、
前記基準情報は、前記少なくとも二つの基準信号の組み合わせに対するチャンネル品質を測定するための時間情報及び前記基地局が前記移動局と通信できる単一ビームの最大個数に対する情報を含むことを特徴とする請求項１に記載の信号送信方法。
【請求項５】
前記選択された単一ビームの最大個数は、前記基地局に含まれたＲＦチェーンの個数に対応することを特徴とする請求項１に記載の信号送信方法。
【請求項６】
無線通信システムにおける移動局がビームフォーミングを用いて信号を受信する方法であって、
基地局から複数個の基準信号を受信するステップと、
前記複数個の基準信号のうちの少なくとも二つの基準信号の組み合わせに対してチャンネル品質を測定するステップと、
前記測定されたチャンネル品質に対する情報を前記基地局に送信するステップと、
前記送信された情報に基づいて前記基地局により形成された重畳ビームを通して前記基地局と通信するステップと、を含み、
前記複数個の基準信号は、前記基地局のアレイアンテナに対応する複数個の単一ビームの各々にマッピングされ、相異なるリソースを使用して送信され、
前記重畳ビームは、前記送信された情報に基づいて前記複数個の単一ビームから選択された単一ビームが重畳されることにより形成されることを特徴とする信号受信方法。
【請求項７】
前記少なくとも二つの基準信号の組み合わせに対して測定されたチャンネル品質に基づいてビーム重畳を遂行することを指示する情報を前記基地局に送信するステップをさらに含むことを特徴とする請求項６に記載の信号受信方法。
【請求項８】
前記重畳ビームに対して使用する変調及び符号化方式（ＭＣＳ）レベルに対する情報及び前記重畳ビームを通して送信されるバーストに関連したバーストスケジューリング情報を前記基地局から受信するステップをさらに含むことを特徴とする請求項６に記載の信号受信方法。
【請求項９】
前記少なくとも二つの基準信号の組み合わせに対するチャンネル品質は、前記移動局が前記基地局から受信した基準情報に基づいて測定され、
前記基準情報は、前記少なくとも二つの基準信号の組み合わせに対するチャンネル品質を測定するための時間情報及び前記基地局が前記移動局と通信できる単一ビームの最大個数に対する情報を含むことを特徴とする請求項６に記載の信号受信方法。
【請求項１０】
前記選択された単一ビームの最大個数は、前記基地局に含まれたＲＦチェーンの個数に対応することを特徴とする請求項６に記載の信号受信方法。
【請求項１１】
無線通信システムにおける基地局であって、
基地局のアレイアンテナに対応する複数個の単一ビームを通して複数個の基準信号を送信し、移動局から前記複数個の基準信号のうちの少なくとも二つの基準信号の組み合わせに対して測定されたチャンネル品質に対する情報を受信する送受信部と、
前記受信された情報に基づいて前記複数個の単一ビームのうちの重畳する単一ビームを選択し、前記選択された単一ビームを重畳した重畳ビームを形成するように前記アレイアンテナを構成し、前記重畳ビームを通して前記移動局と通信するように前記送受信部を制御する制御部と、を含み、
前記複数個の基準信号は、前記複数個の単一ビームの各々にマッピングされ、相異なるリソースを使用して送信されることを特徴とする基地局。
【請求項１２】
前記送受信部は、前記少なくとも二つの基準信号の組み合わせに対して測定されたチャンネル品質に基づいてビーム重畳を遂行することを指示する情報を前記移動局から受信することを特徴とする請求項１１に記載の基地局。
【請求項１３】
前記制御部は、前記重畳ビームに対して使用する変調及び符号化方式（ＭＣＳ）レベルを決定する動作を含むリンク適応化動作及び前記重畳ビームを通して送信されるバーストに関連したバーストスケジューリングを遂行することを特徴とする請求項１１に記載の基地局。
【請求項１４】
前記少なくとも二つの基準信号の組み合わせに対するチャンネル品質は、前記移動局が前記基地局から受信した基準情報に基づいて測定され、
前記基準情報は、前記少なくとも二つの基準信号の組み合わせに対するチャンネル品質を測定するための時間情報及び前記基地局が前記移動局と通信できる単一ビームの最大個数に対する情報を含むことを特徴とする請求項１１に記載の基地局。
【請求項１５】
前記選択された単一ビームの最大個数は、前記基地局に含まれたＲＦチェーンの個数に対応することを特徴とする請求項１１に記載の基地局。
【請求項１６】
無線通信システムにおける移動局であって、
基地局から複数個の基準信号を受信する送受信部と、
前記複数個の基準信号のうちの少なくとも二つの基準信号の組み合わせに対してチャンネル品質を測定し、前記測定されたチャンネル品質に対する情報を前記基地局に送信し、前記送信された情報に基づいて前記基地局により形成された重畳ビームを通して前記基地局と通信するように前記送受信部を制御する制御部と、を含み、
前記複数個の基準信号は、前記基地局のアレイアンテナに対応する複数個の単一ビームの各々にマッピングされ、相異なるリソースを使用して送信され、
前記重畳ビームは、前記送信された情報に基づいて前記複数個の単一ビームから選択された単一ビームが重畳されることにより形成されることを特徴とする移動局。
【請求項１７】
前記送受信部は、前記少なくとも二つの基準信号の組み合わせに対して測定されたチャンネル品質に基づいてビーム重畳を遂行することを指示する情報を前記基地局に送信することを特徴とする請求項１６に記載の移動局。
【請求項１８】
前記送受信部は、前記重畳ビームに対して使用する変調及び符号化方式（ＭＣＳ）レベルに対する情報及び前記重畳ビームを通して送信されるバーストに関連したバーストスケジューリング情報を前記基地局から受信することを特徴とする請求項１６に記載の移動局。
【請求項１９】
前記少なくとも二つの基準信号の組み合わせに対するチャンネル品質は、前記移動局が前記基地局から受信した基準情報に基づいて測定され、
前記基準情報は、前記少なくとも二つの基準信号の組み合わせに対するチャンネル品質を測定するための時間情報及び前記基地局が前記移動局と通信できる単一ビームの最大個数に対する情報を含むことを特徴とする請求項１６に記載の移動局。
【請求項２０】
前記選択された単一ビームの最大個数は、前記基地局に含まれたＲＦチェーンの個数に対応することを特徴とする請求項１６に記載の移動局。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は通信システムにおける信号の送受信に関し、特に、ビームフォーミング基盤の無線移動通信システムにおける複数のビームを通じて信号を送受信する方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信システムは増加し続けている無線データトラフィック需要を満たすために、より高いデータ転送率をサポートするための方向に発展してきた。既存の無線通信システムはデータ転送率の増加のために主に周波数効率性（spectral efficiency）を改善する方向に技術開発を追求した。しかしながら、スマートフォン及びタブレットＰＣに対する需要増加と、これに基づいて多量のトラフィックを要求する応用プログラムの爆発的な増加によってデータトラフィックに対する要求がより加速化するにつれて、このような周波数効率性の改善技術だけでは急増する無線データトラフィック需要を満たすことが困難になった。
【０００３】
このような問題点を解決するための１つの方法は非常に広い周波数帯域を使用することであるが、既存の移動通信セルラーシステムで使用している１０ＧＨｚ未満の周波数帯域では広い周波数帯域の確保が非常に難しいので、より高い周波数帯域でこのような広域周波数を確保しなければならない必要性がある。しかしながら、無線通信のための転送周波数が高まるほど電波経路損失は増加する。これによって、電波到達距離は相対的に短くなってサービス領域（coverage）の減少をもたらすようになる。これを解決するための、即ち電波経路損失緩和及び電波の伝達距離を増加させるための重要技術のうちの１つがビームフォーミング（beamforming）技術である。
【０００４】
ビームフォーミングは送信端で遂行される送信ビームフォーミング及び受信端で遂行される受信ビームフォーミングに区分できる。送信ビームフォーミングは、一般的に多数のアンテナを用いて各アンテナから送信される信号を特定の方向（即ち、空間）に集中させて指向性（directivity）を増大させる。多数のアンテナが集合された形態を配列アンテナ（array antenna）、配列アンテナに含まれているアンテナを要素アンテナ（antenna element）、またはアレイ要素（array element）とする。アンテナアレイは、線形アレイ（linear array）、平面アレイ（planar array）など、多様な形態に構成できる。送信ビームフォーミングを使用すれば、信号の指向性増大を通じて電波到達距離を増加させることができ、また特定方向の以外の他の方向には信号がほとんど転送されないので、他のユーザに及ぼす干渉が非常に減るという長所がある。
【０００５】
受信側でも受信配列アンテナを用いて受信ビームフォーミングを遂行することができる。受信ビームフォーミングは電波の受信を特定方向に集中させて上記特定方向に入る受信信号の感度を増加させ、他の方向に入る信号を排除することによって、干渉信号を遮断する。
【０００６】
広い周波数帯域を確保するために、超高周波、言い換えると、ミリメートル（ｍｍ）ウェーブ（wave）システムが導入され、転送周波数が高まるほど電波の波長は短くなる。したがって、半波長間隔でアンテナを構成する場合、同一の面積内に、より多いアンテナで配列アンテナを構成することができる。即ち、超高周波帯域で動作する通信システムは、低い周波数帯域でビームフォーミング技術を使用することに比べて相対的に一層高いアンテナ利得を得ることができるので、ビームフォーミング技術の適用に有利である。
【０００７】
ビームフォーミング技術を使用すれば、ビームフォーミング利得を最大化して受信信号対雑音比（Signal to Noise Ratio：ＳＮＲ）のような性能指数（performance index）を最適化できるが、多重経路電波特性（multipath propagation）が減ってダイバーシティ利得を得ることができないという限界がある。また、端末の移動性（mobility）やチャンネル状況（channel condition）及びビームに対する測定／選択後、実際割当時までの遅延に従うビーム情報不一致などによって、ビームフォーミングに対する性能的な感度を発生することができる。
これによって、従来の研究も主にビームフォーミングを適用するに当たって、ビームフォーミング利得を最大化して受信ＳＮＲのような性能指数（performance index）を最適化するビームフォーミング係数（beamforming weight coefficients）の決定に限定されていたという問題点が存在した。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特表２００８−５４７２８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、通信システムにおける情報を送受信するための方法及び装置を提供する。
本発明は、ビームフォーミングを使用する無線通信システムにおける複数のビームを重畳するための方法及び装置を提供する。
【００１０】
本発明は、特定ビーム特性を有するビームを基本単位（unit）にして運用されるビームフォーミング基盤無線移動通信システムにおける隣接する多数方向のビームを重畳（superposition）する方法及び装置に関するものである。
【００１１】
本発明は、アナログ（analog）とディジタル（digital）ビームフォーミングの組合せからなる複合（hybrid）ビームフォーミング構造で多数方向のビームを重畳して１つの重畳ビームとして運用する方法及び装置を提供する。
【００１２】
本発明は、ビームフォーミング基盤無線移動通信システムにおけるユーザの移動性及びチャンネル状況の変化特性に対する推定に基づいて多数のビームを重畳する方法及び装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の好ましい実施形態に従う方法は、無線通信システムにおけるビームフォーミングを用いた信号送信方法であって、所定のトリガー条件と第２ノードのチャンネル状況によって、第１ノードの複数の単位ビームを重畳した重畳ビームを使用するビーム重畳モードをイネーブルするか否かを判断するステップと、上記ビーム重畳モードをイネーブルしないと判断された場合、複数の単位ビームのうちの１つまたはそれ以上の最適ビームを選択するステップと、上記選択された最適ビームを通じて上記第２ノードのための信号を送信するステップと、上記ビーム重畳モードをイネーブルすると判断された場合、上記第１ノードのビームフォーミング部を調節して複数の単位ビームを重畳した重畳ビームを形成するステップと、上記重畳ビームを通じて上記第２ノードのための信号を送信するステップとを含む。
【００１４】
本発明の好ましい実施形態に従う装置は、無線通信システムにおけるビームフォーミングを用いた信号送信装置であって、所定のトリガー条件と第２ノードのチャンネル状況によって、第１ノードの複数の単位ビームを重畳した重畳ビームを使用するビーム重畳モードをイネーブルするか否かを判断し、上記ビーム重畳モードをイネーブルしないと判断された場合、複数の単位ビームのうちの１つ、またはそれ以上の最適ビームを選択し、上記ビーム重畳モードをイネーブルすると判断された場合、ビームフォーミング係数を調節するビームフォーミング制御器と、上記ビームフォーミング制御器の制御下に上記選択された最適ビームを通じて上記端末のための信号を送信または受信し、上記ビームフォーミング係数によって複数の単位ビームを重畳した重畳ビームを形成し、上記重畳ビームを通じて上記第２ノードのための信号を送信するビームフォーミング部を含む。
【００１５】
本発明の他の実施形態に従う方法は、無線通信システムにおけるビームフォーミングを用いた信号受信方法であって、所定のトリガー条件と第２ノードにより測定されたチャンネル状況によって、第１ノードの複数の単位ビームを重畳した重畳ビームを使用する上記第１ノードのビーム重畳モードをイネーブルするか否かを判断するステップと、上記ビーム重畳モードをイネーブルしないと判断された場合、上記第１ノードの複数の単位ビームに対するチャンネル品質を測定し、上記チャンネル品質測定値に基づいて１つまたはそれ以上の最適ビームを選択するステップと、上記選択された最適ビームに対するチャンネル品質測定値を示す第１チャンネル品質情報（ＣＱＩ）を上記第１ノードに報告するステップと、上記ビーム重畳モードをイネーブルすると判断された場合、所定の個数の隣接した単位ビームに対する統合チャンネル品質測定値を推定するステップと、上記隣接した単位ビームに対する上記統合チャンネル品質測定値を示す第２チャンネル品質情報（ＣＱＩ）を上記第１ノードに報告するステップとを含む。
【００１６】
本発明の他の実施形態に従う装置は、無線通信システムにおけるビームフォーミングを用いた信号受信装置であって、所定のトリガー条件と第２ノードにより測定されたチャンネル状況によって、第１ノードの複数の単位ビームを重畳した重畳ビームを使用する上記第１ノードのビーム重畳モードをイネーブルするか否かを判断し、上記ビーム重畳モードをイネーブルしないと判断された場合、上記第１ノードの複数の単位ビームに対するチャンネル品質を測定し、上記チャンネル品質測定値に基づいて１つまたはそれ以上の最適ビームを選択し、上記ビーム重畳モードをイネーブルすると判断された場合、所定の個数の隣接した単位ビームに対する統合チャンネル品質測定値を推定するビームフォーミング制御器と、上記選択された最適ビームに対するチャンネル品質測定値を示す第１チャンネル品質情報（ＣＱＩ）を上記第１ノードに報告し、上記隣接した単位ビームに対する上記統合チャンネル品質測定値を示す第２チャンネル品質情報（ＣＱＩ）を上記第１ノードに報告する送信機とを含む。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態に従うビームフォーミング基盤の信号送受信シナリオを例示した図である。
【図２】本発明の一実施形態に従ってビームフォーミングをサポートするための基地局送信端物理階層（ＰＨＹ）のブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態に従うビームフォーミング基盤の基地局と端末間の通信のシナリオの一例を示す図である。
【図４】多数の単位ビームの例を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態に従う重畳ビームに対するビームパターンの例を示す図である。
【図６】本発明の一実施形態に従って基準信号転送のためのフレーム構造の一例を示す図である。
【図７】本発明の一実施形態に従ってビーム重畳モードを運営する基地局の動作を示すフローチャートである。
【図８】本発明の一実施形態に従ってビーム重畳モードを運営する端末の動作を示すフローチャートである。
【図９Ａ】本発明の一実施形態に従う送／受信ビームフォーミング構造の一例を示す図である。
【図９Ｂ】本発明の一実施形態に従う送／受信ビームフォーミング構造の一例を示す図である。
【図１０】本発明の一実施形態に従って互いに隣接した２つのビームと互いに隣接した３個のビームが重畳された重畳ビームのビームパターンを示す図である。
【図１１】本発明の一実施形態に従って互いに隣接した２つのビームと互いに隣接した３個のビームが重畳された重畳ビームのビームパターンを示す図である。
【図１２Ａ】本発明の他の実施形態に従ってビーム重畳モードを運営する端末の動作を示すフローチャートである。
【図１２Ｂ】本発明の他の実施形態に従ってビーム重畳モードを運営する端末の動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、添付した図面を参照して本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。本発明を説明するに当たって、関連した公知機能または構成に対する具体的な説明が本発明の要旨を曖昧にすることができると判断される場合、その詳細な説明は省略する。そして、後述する用語は本発明の機能を考慮して定義された用語であって、これは、ユーザ、運用者の意図または慣例などによって変わることがある。したがって、その定義は本明細書の全般に亘る内容に基づいて決定されるべきである。
【００１９】
ビームフォーミング基盤無線移動通信システムにおいて、特定ビーム特性（即ち、ビーム幅、ビーム利得）を有する基本単位の狭いビームを重畳して運用するための技術を開示する。基本単位の狭いビームはユーザの移動性及びチャンネル状況の変化特性に対する推定に基づいて隣接する多数方向で重畳できる。一例として、アナログ（analog）とディジタル（digital）ビームフォーミングの組合からなる複合（hybrid）ビームフォーミング構造で、特定ビーム特性を有する隣接する多数の単位ビーム（unit beams）を重畳して実際信号の送受信に使われるビーム幅を増加させることによって、ビームフォーミングに対する安定性（reliability）を向上させることができる。ここで、単位ビームは重畳したビームに比べて相対的に狭い（narrow）ビーム幅を有するという点で、狭いビーム（narrow beam）と称することができる。重畳したビームは単位ビームに比べて相対的に広い（wide）ビーム幅を有する、広いビーム（wide beam or broad beam）となる。
【００２０】
ＷｉＧｉｇ（Wireless Gigabit）のような従来の技術では、多重送受信アンテナを用いた多重送受信ビーム運用（Multiple Input Multiple Output：ＭＩＭＯ）をサポートせず、基本的に１つのＲＦ（Radio Frequency）経路（path）で多数個のＲＦ／アンテナ素子を通じてのアナログアレイによりビームフォーミングを運用する。ビームフォーミングは受信側で最も受信信号が強い１つのビームを選択してフィードバックすることによって運用される。これは、主に室内で移動性無しで数メートル以内の近接距離で一般的に可視線（Line of Sight：ＬｏＳ）のチャンネル経路を有する環境で適用可能な技術である。一方、数十ｋｍ／ｈの移動性や端末の速い回転を有するか、または障害物による非−可視線（Non-Los：ＮＬｏＳ）経路特性またはチャンネルフェーディング（fading）による急激なチャンネル状況の変更がなされる室外の無線移動通信では、特定方向へのビーム利得を最大化しながら指向性（directivity）を有する狭いビーム幅のビームフォーミング運用だけではユーザ環境に従う大きい性能の劣化に従う感度が増大できる。
【００２１】
一方、ビームフォーミング構造に対する考慮やシステム運用上の問題点の考慮無しで、単純に１つ以上の互いに異なるビーム幅を運用することができる。しかしながら、この場合、互いに異なる方向の互いに異なるビーム幅のビームに対する各々のチャンネル状況を推定するために別途の基準信号（reference signal）が必要であり、このような基準信号の送受信によってオーバーヘッド（overhead）が増加する。併せて、各基準信号に対する別途のチャンネル状況推定プロセス（process）によって複雑度が増加し、互いに異なるビーム幅別に各々別個の基準信号及びシンボル／フレーム構造が必要であるという更に他の複雑度の問題が発生する。また、互いに異なるビーム幅を運用するために、互いに異なるアナログ／ディジタルビームフォーミング係数に対する互いに異なる設計と各々に対するテーブルの格納及び運用、ビームフォーミング構造（beamforming structure）のビーム幅に従う可変的運用による複雑度の増加が発生する。
【００２２】
したがって、後述する本発明では、比較的狭いビーム幅を有する複数の単位ビームを運用するビームフォーミング基盤無線移動通信システムにおいて、与えられたビーム重畳条件によって隣接した単位ビームを重畳して１つの広いビームとして動作するようにする。このような本発明は互いに異なるビーム幅を有する複数のビームを運用するビームフォーミング構造に比べて、同一なビーム特性の単位ビームを使用するので、ビームフォーミング及び基準信号の送受信による複雑度を増加させずにビームフォーミングに対する安定性を向上させることができる。
【００２３】
図１は、本発明の一実施形態に従うビームフォーミング基盤の信号送受信シナリオを例示したものである。ここでは、２つの通信ノードの間にビームフォーミングを用いて信号を送信または受信するための構造を図示した。上記通信ノードは、一例に、基地局と端末であってもよい。
【００２４】
図１を参照すると、基地局１００は１つのセル（cell）１０と、セル１０に該当する１つまたはそれ以上のセクタ（sector）２０から構成されたサービス領域を有する。１つセル１０に属するセクタ２０の数は１つまたはそれ以上で、さまざまな場合が可能である。各セルまたは各セクタ２０別に多重ビームが運用できる。基地局１００は、ビーム利得（beamforming gain）を獲得しながら１つ以上の端末をサポートするためにダウンリンク（Downlink：ＤＬ）／アップリンク（Uplink：ＵＬ）に対して１つ以上の送信ビーム／受信ビームを互いに異なる方向に同時にまたは時間的に互いに異なる方向にスイーピング（sweeping）しながら形成（form）する。一例として、基地局１００はＮ個の方向に向かうＮ個の受信ビームをＮ個のスロットの間同時に形成する。他の例として、基地局１００はＮ個の方向に向かうＮ個の受信ビームをＮ個のスロットの間スイーピングしながら順次に形成する。具体的に、第１受信ビームは第１スロットのみで形成され、第２受信ビームは第２スロットのみで形成され、第ｉ受信ビームは第ｉスロットのみで形成され、第Ｎ受信ビームは第Ｎスロットのみで形成される。
【００２５】
端末１１０は、端末１１０の構造的な制約によって、一般的に基地局１００に比べて小さいビーム利得をサポートする広いビーム幅を運用する。具現によって端末１１０はダウンリンク／アップリンクに対して１つ以上の受信ビーム／送信ビームをサポート可能である。
【００２６】
基地局１００と端末１１０は、１つ以上のビームのうち、互いに相対通信局（correspondent station）の方向に向かう最適のビームを選択し、選択されたビームを通じて信号を送受信することができる。
【００２７】
図２は、本発明の一実施形態に従ってビームフォーミングをサポートするための基地局送信端物理階層（ＰＨＹ）のブロック図（block diagram）を示すものである。ここでは、アナログビームフォーミング及びディジタルビームフォーミングを同時に適用するハイブリッド構造を例として図示した。
【００２８】
図２を参照すると、Ｌ個のレイヤに該当するＬ個のディジタル信号はレイヤ別に符号化器（ＥＮＣ）２０２と変調器（ＭＯＤ）２０４を経てＭＩＭＯ符号化器２０６に入力され、ＭＩＭＯ符号化器２０６から出力されたＭｔ個のストリームはプリコーダー２０８によりプリコーディングされてＮｆ個のＲＦ経路に対応するＮｆ個のプリコーディングされた信号に変換される。プリコーディングされた信号の各々は、ＩＦＦＴ２１０、並列／直列変換器（Parallel to Serial converter：Ｐ／Ｓ）２１２と循環プリフィクス（Cyclic Prefix：ＣＰ）挿入器２１４及びディジタルアナログ変換器（Digital to Analog Converter：ＤＡＣ）２１６からなるＲＦ経路を経て出力される。ＲＦ経路から出力された信号は周波数変換器２１８を通じてＲＦ帯域に変換された後、アナログビームフォーミング部２２０に入力される。
【００２９】
アナログビームフォーミング部２２０は、多数個の位相変換器（Phase Shifter）と電力増幅器（Power Amplifier：ＰＡ）／可変利得増幅器（Variable Gain Amplifier：ＶＧＡ）を通じて、入力されるＲＦ信号を多数個のアンテナ素子（antenna element）に対する位相（phase）と振幅（amplitude）に制御することによって特定ビーム幅を有し、特定方向に転送されるビームを形成する。上記形成されたビームは、ビームフォーミング利得を増加させるために多数のアンテナ素子をグルーピングして構成されたアンテナアレイ（antenna array）２２２を通じて転送される。
【００３０】
また、ＤＡＣ２１６の以前のＩＦＦＴ２１０を含むＲＦ経路とＭＩＭＯ符号化器２０６及びプリコーダー２０８によるディジタルビームフォーミングを通じて、追加的なビームフォーミング利得の確保、多重ユーザ運用、周波数帯域選択的（frequency selective）割当、多重ビーム形成などの機能を得ることができる。図１の構造は、多数ブロックの変更と組合を通じて種々の形態に変形できる。
【００３１】
このようなハイブリッドビームフォーミング構造に基づいて形成されるビームは、基準信号／データチャンネル（data channel）／制御チャンネル（control channel）のチャンネル特性に従って、または端末の移動性及びチャンネル特性を考慮して、またはアップリンク（uplink：ＵＬ）／ダウンリンク（downlink：ＤＬ）や送信（transmit）／受信（receive）に従って互いに異なるように運用できる。各ビームは特定方向に特定ビーム幅とビーム方向及びビーム利得を有するようにアナログ／ディジタル端のビームフォーミング係数（coefficients）を調節することにより生成される。この際、アンテナ入力電力が同一に設定される場合、ビーム幅を広く生成することによって、該当ビームの指向方向に対する最大ビーム利得が小さくなる相関関係を有するようになる。
【００３２】
ハイブリッドビームフォーミング構造において、アナログビームフォーミング部２２０はアンテナ素子別位相及びサイズ加重値（magnitude weight）を調整して、基地局のセル（cell）またはセクタ（sector）を併せるように（span or cover）特定ビーム利得を有するビームを多数の方向に均一に形成する。多数のビームは特定方向に同一な最大ビーム利得を有するようにビーム幅及びビーム方向が設定される。本発明の実施形態で各ビームは特定ビーム特性（即ち、ビーム幅、ビーム利得）を有する単位ビームとなる。
【００３３】
一実施形態として、アナログビームフォーミング部２２０は、実際にＨＰＢＷ（Half Power Beam-Width）が同一なビームがセル／セクタを併せる互いに異なる方向にステアリング（steering）されるように、アンテナ素子別位相及び大きさ加重値（magnitude weight）に関連したビームフォーミング係数を調節することにより単位ビームを形成する。一例として、アナログビームフォーミング部２２０は、アンテナ素子別に非均一ビーム加重値（non-uniform beam weight）を設定して互いに異なる方向へのビームが同一なビーム幅（ＨＰＢＷ）を有するようにする。
【００３４】
他の実施形態として、アナログビームフォーミング部２２０は、実際には正確に同一なＨＰＢＷを有しないが、特定方向への最大ビーム利得（array gain）が同一な多数のビームをビームスペース（beam space）で波数（wave number）が均一であるように形成することができる。一例として、アナログビームフォーミング部２２０は、アンテナ素子の個数に比例するサイズ（size）のディジタルフーリエ変換（Digital Fourier Transform：ＤＦＴ）行列のコラム（column）から同一なビーム利得を有する互いに異なる方向への直交したビームセットを形成することができる。
【００３５】
本発明の一実施形態に従って、幾つかの単位ビームは所定の条件下で１つの重畳ビームに重畳できる。単位ビームの重畳はアナログ（analog）−ディジタル（digital）ハイブリッド（hybrid）ビームフォーミング構造に基づいてアナログ端のビームフォーミングを通じて形成された単位アナログビームに対し、ディジタル端のＲＦ経路に各々マッピング（mapping）されるアナログビームをディジタル端で組み合わせることにより遂行される。一実施形態として、１つのＲＦ経路に特定方向への単位ビームがマッピングされることができ、したがって、重畳可能な単位ビームの個数はビームフォーミング構造に従うＲＦ経路の個数（Ｎｆ）により制限され、単位ビームの重畳を通じて形成される重畳ビームの最大ビーム幅は各単位ビームのビーム幅と送信端のＲＦ経路の個数によって定まるようになる。
【００３６】
具体的に、アナログビームフォーミング部２２０は、アレイアンテナ加重値（array antenna weights）に該当する係数の調節を通じて特定のビーム幅とビーム利得を有する単位ビームを形成することができ、波数に該当する値に対してオフセット（offset）を与えて各単位ビームをステアリングすることができる。
図３は、本発明の一実施形態に従うビームフォーミング基盤の基地局と端末間の通信のシナリオの一例を示すものである。
【００３７】
図３を参照すると、基地局３００は多数のビームフォーミングされた信号を同時にまたは連続してスイーピング（sweeping）３０５して転送する。端末３１０は具現によって受信ビームフォーミングをサポートせず全方向に（omnidirectional）信号を受信するか、または受信ビームフォーミングをサポートし、かつ特定ビームフォーミングパターン（pattern）を一回に１つだけサポートするか、または受信ビームフォーミングをサポートしながら多数のビームフォーミングパターンを互いに異なる方向に同時にサポートすることができる。
【００３８】
受信ビームフォーミングをサポートしない場合、端末３１０は基地局送信ビーム別に送出される基準信号に対するチャンネル品質を測定し、測定結果に基づいて多数の基地局送信ビームのうち、端末３１０に対する１つまたはそれ以上の最適のビーム３０２を選択する。選択された最適のビーム３０２に対する情報及びそれに対するチャンネル品質情報（Channel Quality Information：ＣＱＩ）は基地局３００に報告される。
【００３９】
受信ビームフォーミングをサポートする場合、端末３１０は、端末３１０の受信ビームパターン別に多数の基地局送信ビームに対するチャンネル品質を測定し、基地局送信ビーム３０２と端末受信ビーム３１２との組合のうち、全体または上位幾つに対する測定結果を基地局に報告する。基地局３００は、端末３１０の報告に基づいて端末に適切な送信ビームを割り当てる。端末３１０が同時に多数個の基地局送信ビームを受信可能であるか、または多数個の基地局送信ビームと端末受信ビームとの組合をサポート可能な場合、基地局３００は反復転送または同時転送を通じてのダイバーシティ転送を考慮して１つまたはそれ以上のビームを選択することができる。
【００４０】
アナログビームフォーミングのための単位ビームは、基地局のセル／セクタを併せるように形成された特定ビーム特性を有し、互いに異なる方向に向けるように形成される。ダウンリンク（Downlink）の場合、基地局は多数個の送信ビームに対して端末に対して最適の１つの送信ビームを通じて信号を送信するか、または端末の移動性やチャンネル状況の変更に対する推定に基づいてビーム強靭性（robustness）を増大させるために単位ビームを重畳（superposition）したより広いビーム（以下、重畳ビームと称する）を通じて信号を送信することができる。各単位ビーム及び重畳ビームは、データトラフィックの転送または制御信号の転送のために使用できる。
【００４１】
図３の例を参照すると、基地局３００は端末３１０に対してｉ番目ビーム３０２を選択し、追加的に両側のｉ−１番目とｉ＋１番目のビームを同時に使用して、同一な信号を端末３１０に転送する。即ち、３個の単位ビームを重畳することによって、より広いビーム幅を有する重畳ビームが形成される。重畳される単位ビームの最大個数は基地局３００のＲＦ経路個数によって制限される。実際にチャンネル変化に強靭な（robust）ビーム形成に必要な重畳されるビームの個数は、端末の移動性やチャンネル状況の変更に基づいて定める。一例に、端末または基地局は、ＣＩＮＲ（Carrier to Interference and Noise Ratio）／ＲＳＳＩ（Receive Signal Strength Indicator）のようなチャンネル測定値に対する平均または標準偏差（standard deviation）が特定しきい値（threshold）条件を満たすように所定の個数の単位ビームを重畳することができる。
【００４２】
図４は、多数の単位ビームの例を示すものである。図４を参照すると、１６×１ＵＬＡ（Uniform Linear Array）アンテナ構造に対してＤＦＴ行列のようなビーム係数に基づいて１８０度セクタが均一な波数を有する１６個のビーム領域に分けられるように多数の単位ビーム４０２が形成された。各単位ビームは特定方向に同一な最大ビーム利得を有し、全体１８０度セクタを各々のビームが同一なビーム利得範囲内で均一にサポートする。
【００４３】
図５は、本発明の一実施形態に従う重畳ビームに対するビームパターンの例を示すものである。ここでは、図４の単位ビームを０度方向を中心に隣接した両側２つずつの単位ビームを追加して重畳した重畳ビームのビームパターン５０２を図示した。重畳ビームに対する各ビームパターン５０２は、アナログ端で全体アンテナに対する利得が同一であるように、重畳するビームの個数に従ってビームフォーミング係数に対して正規化（normalization）された。このような正規化の影響で、重畳ビームに対する特定方向への指向性が小さくなりながらビーム幅が増大する一方、特定方向への最大ビーム利得は減少するようになる。したがって、重畳する単位ビームの個数は、指向性とビームフォーミング利得のトレードオフ（trade-off）を考慮して設定されることが好ましい。追加的に、重畳ビームのビーム利得の減少を考慮して、変調及び符号化方式（Modulation and Coding Scheme：ＭＣＳ）レベルの設定を含むリンク適応化（link adaptation）が遂行できる。言い換えると、リンク適応化は重畳ビームの使用により発生できるビームフォーミング利得の減少を補償するために遂行される。
【００４４】
重畳ビームの形成、言い換えると、ビーム重畳は端末の移動性及び／又はチャンネル状況によってビームフォーミングに対する安定性の向上が必要であると判断される時に遂行できる。送信機（ダウンリンクの場合は基地局であり、アップリンクの場合は端末である）は、選択された単位ビームに隣接した１つまたはそれ以上の単位ビームを重畳することによって、より広いビーム、即ち重畳ビームを形成する。ビーム重畳モード（Beam Superposition Mode）は重畳ビームを使用して信号を送信するモードを意味し、選択された１つの単位ビームを使用する単位ビームモード（即ち、単一ナロービームモード（single narrow beam mode））と区別される。ビーム重畳モードを実行するか否か（enable／disable）を定義するトリガー条件は、所定の時間の間のチャンネル品質しきい値及び重畳ビームに対するチャンネル品質と選択された１つの最適単位ビームに対するチャンネル品質の比較により定義できる。ここで、チャンネル品質は、一例としてＣＩＮＲ／ＲＳＳＩのようなチャンネル測定値の平均及び／又は標準偏差を意味する。ビーム重畳モードのトリガー判断のために、端末は一例にドップラー速度の推定値とＣＩＮＲ／ＲＳＳＩの平均／標準偏差などの報告メトリック（Report Metric）を基地局に周期的またはイベントトリガード（event-triggered）でフィードバックすることができる。
【００４５】
ビーム重畳モードのトリガーが決定されれば、送信機は重畳を遂行するビームの個数を決定し、重畳するビームを選択する。一実施形態として、送信機はビーム重畳によるチャンネル品質（ＣＩＮＲ／ＲＳＳＩの平均または標準偏差）を考慮する。上記チャンネル品質は受信機から報告される。追加的な実施形態として、送信機はビーム幅の増加（安定性の向上）及びビーム利得減少の間のトレードオフをより考慮することができる。
【００４６】
ビーム重畳モードのトリガーによる単位ビームと重畳ビームとの間の切換（transition）はビーム重畳モードのトリガー条件と報告メトリックによって遂行できる。ビーム重畳モードは、一例として基地局によりトリガーされるか、または端末によりトリガーできる。基地局によりトリガーされる場合、基地局は所定のトリガー条件と端末からの報告メトリックに基づいてビーム重畳を実行するか否かを決定する。端末によりトリガーされる場合、端末は所定のトリガー条件とチャンネル品質の測定結果によってビーム重畳するか否かを判断し、ビーム重畳のオン／オフ（ON／OFF）を基地局に要請する。
【００４７】
他の実施形態として、ダウンリンクビームフォーミングにおいて、端末は所定のトリガー条件と基地局送信ビームと端末受信ビーム組合に対するチャンネル品質の測定結果によって端末の受信ビームを重畳するか否かを判断し、端末受信ビーム重畳のオン／オフを遂行することができる。アップリンクビームフォーミングにおいて、基地局は所定のトリガー条件と端末で端末の単位送信ビーム別に転送する基準信号（reference signal）に対するチャンネル品質の測定結果によって端末送信ビーム重畳のオン／オフを端末に要請することができる。他の実施形態として、アップリンクビームフォーミングにおいて、端末は所定のトリガー条件と基地局からのチャンネル品質フィードバックに基づいてビーム重畳を実行するか否かを決定する。更に他の実施形態として、アップリンクビームフォーミングにおいて、基地局は所定のトリガー条件と端末送信ビームと基地局受信ビームとの組合に従うチャンネル品質の測定に基づいてアップリンクに対する基地局の受信ビーム重畳をオン／オフして運用することができる。
【００４８】
ビーム重畳モードの実行のために、端末は各単位ビームまたは重畳ビームに対するチャンネル品質を測定しなければならない。端末は各単位ビームにマッピングされる基準信号の組合から重畳ビームに対する統合（overall）チャンネル品質を推定することができる。または、端末は所定の個数の隣接した単位ビームに各々マッピングされる基準信号のチャンネル品質測定値を組み合わせることによって、上記隣接した単位ビームを含む重畳ビームに対する統合チャンネル品質を推定することができる。
図６は、本発明の一実施形態に従って基準信号転送のためのフレーム構造の一例を示すものである。
【００４９】
図６を参照すると、所定の時間単位（例えば、１ｍｓ）のサブフレーム６０２は、各セクタ別にダウンリンク区間のミッドアンブル（midamble）６０４を通じて基準信号６０６を転送する。基準信号６０６は互いに異なる方向の単位ビームに各々マッピングされる複数のパイロット信号を含む。図示された例において、基準信号６０６は４個の基準信号シンボルＲＳ−１乃至ＲＳ−４で構成され、各基準信号シンボルは周波数により区分される４個のパイロット信号を含み、各パイロット信号は１つの単位ビームにマッピングされる。一例に、４番目の基準信号シンボルはビームｂ１３〜ｂ１６にマッピングされるパイロット信号を含む。
【００５０】
端末は、各単位ビームにマッピングされるパイロット信号から特定の１つの単位ビームに対するチャンネル品質を測定するか、または単位ビームにマッピングされるパイロット信号の組合から上記単位ビームの重畳により生成される重畳ビームに対するチャンネル品質を推定することができる。このような測定（または、推定）に基づいて端末はＣＩＮＲまたはＲＳＳＩのようなチャンネル品質メトリック（metric）に対する瞬時（instant）または時間的な平均値（average）／分散（variance）／標準偏差（standard deviation）を測定してアップデートし、予測（prediction）する。他の実施形態として、端末はミッドアンブルに対する測定に基づいて時間／周波数に対するチャンネル変化を推定して端末の移動速度に比例するドップラー速度のような移動性値を推定し、推定された値に基づいて端末の移動速度とそれに従うビームに対する感度増加可能性を間接的に予測することもできる。
【００５１】
端末は、上記したチャンネル品質の測定／推定に基づいて、基地局で設定したトリガー条件に従うビーム重畳モードの可否（enable／disable）を判断し、その判断結果に従ってビーム重畳モードのオン／オフをＵＬ ＭＡＣ（Media Access Control）メッセージやＵＬ制御チャンネル（control channel）を用いて基地局に要請（request）し、またビーム重畳モードの実行に関連したビーム別チャンネル品質情報を基地局に報告（report）することができる。
【００５２】
基地局は、端末の要請及び報告に従って端末に対するビーム重畳モードを実行するか否かを判断し、これによってビーム重畳モードで多数ビームの重畳を通じてデータ（または、制御信号）を送信するか、または単位ビームモードで特定の１つの単位ビームを通じてデータ（または、制御信号）を送信することができる。他の実施形態として、基地局により提供されたビーム重畳モードの遷移のためのトリガー条件を使用して端末がビーム重畳モードの遷移をトリガーすることができる。更に他の実施形態として、端末は基地局からのビーム別基準信号から測定／推定したチャンネル品質を周期的／非周期的に基地局に報告し、トリガー条件に従う基地局の指示によってビーム重畳モードのスイッチングを遂行することができる。
【００５３】
以下の＜表１＞に基地局が提供するビーム重畳モードのトリガー条件を示すビーム重畳モード情報の一例を示す。基地局は、以下のビーム重畳モード情報に含まれるパラメータのうちの少なくとも１つをセル内の端末に周期的及び／又はイベントトリガードで放送（broadcast）及び／又はユニキャスト転送（unicast）することができる。
【００５４】
【表１】
2018166336.tif 000003
【００５５】
−ビーム重畳割当しきい値（Beam Superposition Allocation Threshold）は単位ビームモードからビーム重畳モードへの遷移を決定するための、個別単位ビームに対するＲＳＳＩ／ＣＩＮＲの最大標準偏差に対するしきい値を示すｄＢ単位の値である。一例として、ビーム別ＲＳＳＩ／ＣＩＮＲは単位ビームモードからビーム重畳モードに遷移されるまでの時間の間、または予め定まる所定時間の間、測定できる（Threshold of the maximum of the standard deviations of the individual Unit Beam RSSI/CINR measurements overtime to trigger mode transition from single beam to beam superposition）。
【００５６】
−ビーム重畳解除しきい値（Beam Superposition Release Threshold）は、ビーム重畳モードから単位ビームモードへの遷移を決定するための、個別単位ビームに対するＲＳＳＩ／ＣＩＮＲの最大標準偏差に対するしきい値を示すｄＢ単位の値である。一例として、ビーム別ＲＳＳＩ／ＣＩＮＲはビーム重畳モードから単位ビームモードに遷移されるまでの時間の間、または予め定まる所定時間の間、測定できる。（Threshold of the maximum of the standard deviations of the individual Unit Beam RSSI/CINR measurements overtime to trigger mode transition from beam  superposition to single beam）
【００５７】
−ビーム重畳割当タイマー（Beam Superposition Allocation Timer）は、ビーム重畳モードのトリガーリングイベントのためにチャンネル測定値の平均及び標準偏差を測定するために要求される最小時間を示すサブフレーム、またはフレーム単位の値である。即ち、ビーム重畳割当タイマーはチャンネル測定のために要求されるサブフレーム／フレームの最小個数を示す（Minimum required number of subframes/frames to measure the average and standard deviation for the event of beam superposition triggering）。
【００５８】
−ビーム重畳解除タイマー（Beam Superposition Release Timer）は、単位ビームモードへのイベントトリガーリングのためにチャンネル測定値の平均及び標準偏差を測定するために要求される最小時間を示すサブフレーム、またはフレーム単位の値である。即ち、ビーム重畳解除タイマーはチャンネル測定のために要求されるサブフレーム／フレームの最小個数を示す（Minimum required number of subframes/frames to measure the average and standard deviation for the event triggering from beam position to single beam）。一実施形態として、ビーム重畳割当タイマーとビーム重畳解除タイマーは同一の１つのパラメータに代替できる。
【００５９】
−ビーム重畳最大個数（Max Number of Beam Supported for Superposition）は、ビーム重畳を通じて端末を同時にサポートすることができる隣接ビームの最大個数を意味する（Maximum number of adjacent beams that could be concurrently supported for an MS with beam superposition）。前述したように、ビーム重畳最大個数は基地局のＲＦ経路個数によって制限できる。
【００６０】
図７は、本発明の一実施形態に従ってビーム重畳モードを運営する基地局の動作を示すフローチャートである。ここでは、ダウンリンク送信ビーム重畳のための基地局の動作を図示したが、アップリンク送信ビーム重畳のための端末の動作やはり同様になされることができることに留意すべきである。
【００６１】
図７を参照すると、ステップ７０２で、基地局はビーム重畳モード情報をセル内の端末に放送またはユニキャスト転送する。一実施形態として、上記ビーム重畳モード情報はシステム情報に含まれて転送されることができ、予め定まるシステム情報の転送周期によって転送されるか、または所定のトリガーリング条件によって非周期的に転送できる。ビーム重畳モード情報は、単位ビームモードとビーム重畳モードとの間のトリガー条件を示す少なくとも１つのパラメータであって、一例に、ビーム重畳割当しきい値、ビーム重畳解除しきい値、ビーム重畳割当タイマー、ビーム重畳解除タイマー、ビーム重畳最大個数のうち、少なくとも１つを含む。ステップ７０４で、基地局は予め定まる基準信号の転送周期によって端末が単位ビーム別、または重畳ビーム別チャンネル品質を測定することができるように、単位ビーム別に基準信号を持続的に送信する。
【００６２】
ステップ７０６で、基地局はスケジューリングを通じて端末に対するビーム重畳モードが決定されたか否かを判断する。一実施形態として、基地局は予め定まるスケジューリング周期によってスケジューリングを遂行して端末に対してビーム重畳モードを遂行するか否かを決定することができる。他の実施形態として、基地局は予め定まるビーム重畳モードの決定周期によって、または予め定まるトリガーリング条件によって端末に対してビーム重畳モードを適用するか否かを判断することができる。ビーム重畳モードの適用決定は、端末に転送するダウンリンクデータ／制御信号が存在するか否か、基地局と端末のビーム重畳サポートの可否、基地局の使用可能なビーム個数、端末から最近所定期間の間報告されたビーム別チャンネル品質に対するトリガー条件の判断などに基づいてなされることができる。
【００６３】
一例として、基地局は単位ビームモードで動作している端末からビーム重畳割当タイマーの間報告されたＲＳＳＩ／ＣＩＮＲ測定値の標準偏差がビーム重畳割当しきい値を超過する場合、上記端末に対してビーム重畳モードをイネーブル、即ち活性化すると決定する。また、基地局はビーム重畳モードで動作している端末からビーム重畳解除タイマーの間報告されたＲＳＳＩ／ＣＩＮＲ測定値の標準偏差がビーム重畳解除しきい値を超過する場合、ビーム重畳モードを解除、即ちディセーブルし、単位ビームモードでサービスすると決定する。
一実施形態として、基地局で使われるビーム重畳モードのトリガー条件は端末で使われるトリガー条件とは相異することがある。
【００６４】
ビーム重畳モードで端末をサービスすると決定された場合、またはビーム重畳モードで端末を既にサービスしている場合、ステップ７０８に進行し、単位ビームモードで端末をサービスすると決定されるか、または単位ビームモードで端末を既にサービスしている場合、ステップ７１８に進行する。
【００６５】
ステップ７０８で、基地局はビーム重畳モードをイネーブルすると決定された端末からビーム重畳モードのオフが要請されたか否かを判断する。一例として、基地局は端末からビーム重畳モードのオフを要請するＵＬ ＭＡＣメッセージ、またはＵＬ制御チャンネルメッセージが受信されたかを判断する。端末でビーム重畳モードを使用しないと決定した場合、基地局での決定に関わらず、基地局はビーム重畳モードをディセーブルすることができる。ビーム重畳モードのオフが要請された場合、ステップ７１０に進行し、そうでない場合、ステップ７２０に進行する。
【００６６】
選択可能な実施形態として、基地局はステップ７０６の判断を省略し、端末からの要請によってビーム重畳モードを実行するか否かを判断することができる。即ち、基地局はビーム重畳モードを判断する代わり、端末からビーム重畳モードのオフ要請が受信される時、ステップ７１０に進行し、ビーム重畳モードのオン要請が受信される時、ステップ７２０に進行することができる。
【００６７】
選択可能な他の実施形態として、基地局は端末からの要請に関わらず、基地局の判断によってビーム重畳モードを実行するか否かを判断することができる。即ち、基地局は、ステップ７０６で、ビーム重畳モードで端末をサービスすると決定された場合、ステップ７２０に進行し、単位ビームモードで端末をサービスすると決定された場合、ステップ７１０に進行する。
【００６８】
更に他の実施形態として、基地局はステップ７０６でビーム重畳モードと決定された時、ステップ７１８に進行して端末からビーム重畳モードのオン要請が受信されたか否かを判断することができる。また、ステップ７０６で単位ビームモードと決定された時、基地局はステップ７０８に進行して端末からビーム重畳モードのオフ要請が受信されたかを判断することができる。
【００６９】
ステップ７１０からステップ７１６は、単位ビームモードの動作に対応する。ステップ７１０からステップ７１６のうちの少なくとも一部、一例として、ステップ７１０とステップ７１２は単位ビームモードのイネーブルが決定される以前に既に完了するか、または単位ビームモードと決定された以後に遂行できる。選択可能な実施形態として、基地局は単位ビームモードと決定された時、端末に単位ビームモードのためのＣＱＩの転送を要請することができる。上記単位ビームモードのためのＣＱＩ一例として、複数のビームの各々に対する信号品質を意味する。
【００７０】
ステップ７１０で、基地局は端末から基地局の単位ビームのうち、上位のチャンネル品質を有するＮ個のビームに対するビームインデックス、即ちＮ個の最適ビームインデックス及び／又は上記Ｎ個の最適ビームに対するチャンネル品質情報（ＣＱＩ）を受信する。ここで、報告を遂行するビームの個数Ｎは予め定まるか、または基地局から放送される制御情報により指示できる。上記ＣＱＩは、一例として各最適ビームに対するＣＩＮＲ及び／又はＲＳＳＩを含むことができる。ステップ７１２で、基地局は端末の最適ビームインデックスとそのＣＱＩに基づいてデータバーストの転送のために使用する１つの単位ビームを選択する。一例として、基地局は使用可能な単位ビームのうち、端末に対して最上のチャンネル品質を有する１つの単位ビームを選択する。
【００７１】
ステップ７１４で、基地局は選択された単位ビームを通じてバーストを転送する時に使用するＭＣＳレベルを決定する動作を含むリンク適応化動作と共に、バースト転送のための資源割当を決定するバーストスケジューリングを遂行する。ステップ７１６で、基地局は選択された単位ビームを通じて端末にデータバーストを転送し、予め定まる転送周期のうち、少なくとも１つによってステップ７０２、７０４、７０６のうち、いずれか１つに進行する。
【００７２】
ステップ７１８で、基地局はビーム重畳モードをディセーブルすると決定された端末からビーム重畳モードのオンが要請されたかを判断する。一例として、基地局は端末からビーム重畳モードのオンを要請するＵＬ ＭＡＣメッセージ、またはＵＬ制御チャンネルメッセージが受信されたか否かを判断する。端末でビーム重畳モードを使用すると決定した場合、基地局での決定に関わらず、基地局はビーム重畳モードをイネーブルすることができる。ビーム重畳モードのオンが要請された場合、ステップ７２０に進行し、そうでない場合、単位ビームモードで動作するためにステップ７１０に進行する。
【００７３】
ステップ７２０からステップ７２８は、ビーム重畳モードの動作に対応する。ステップ７２０からステップ７２８のうちの少なくとも一部、一例としてステップ７２０とステップ７２２は、ビーム重畳モードのイネーブルが決定される以前に既に完了するか、またはビーム重畳モードと決定された以後に遂行できる。選択可能な実施形態として、基地局はビーム重畳モードと決定された時、端末にビーム重畳モードのためのＣＱＩの転送を要請することができる。上記ビーム重畳モードのためのＣＱＩの一例として所定の個数のビームに対する信号品質、または信号品質の和（または、平均）を示す。即ち、上記ビーム重畳モードのためのＣＱＩは所定の個数の重畳するビームに対する平均的な信号品質を示すことができる。
【００７４】
ステップ７２０で、基地局は端末から所定のしきい値を満たす隣接ビームの個数（Ｍ）に対する情報を受信する。選択可能な実施形態として、ステップ７２０は省略されることができ、基地局はステップ７２２を通じて重畳するビームの個数を認識することができる。ステップ７２２で、基地局は端末から、基地局の単位ビームのうち、最適のチャンネル品質を有する１つの単位ビームとそれを中心とする隣接したビームを含むＭ個の隣接ビームに対するＣＱＩを受信する。追加的に、端末はＭ個の隣接ビームに対するビームインデックスを共に報告することができる。一例として、重畳する隣接ビーム個数が３個であり、端末が基地局の単位ビームのうち、ビーム＃７が最も良好なチャンネル品質、即ちＣＩＮＲ／ＲＳＳＩを有すると判断すれば、ビーム＃７を中心にビーム＃６、７、８に対するインデックスとそれのＣＱＩが基地局に報告される。ここで、ＣＱＩはビーム＃６、７、８の各々の信号品質を含むか、またはビーム＃６、７、８の合計または平均信号品質を含むことができる。
【００７５】
ステップ７２４で、基地局はアナログビームフォーミング部のビームフォーミング係数を調整し、ディジタルビームフォーミング部を制御することによって、ステップ７２２で受信したＭ個の隣接ビームが重畳するように調整する。具体的な実施形態として、単位ビームの重畳はアナログ−ディジタルハイブリッド構造下でアナログビームフォーミング部で生成された単位アナログビームをディジタル部のＲＦチェーン／経路にマッピングすることによりなされる。選択可能な、または組合可能な実施形態として、アナログビームフォーミング部で重畳対象のアナログ単位ビームに対するビーム係数の和に該当する値を各アンテナ素子別大きさ及び位相加重値（amplitude and phase weight）に設定することによって、単位ビームの重畳が可能である。即ち、単位ビームを生成するための大きさ及び位相加重値の和と全体アンテナ素子が同一な電力を有するようにするための正規化因子（normalization factor）をアナログ−ディジタル端に反映してビーム重畳がなされることができる。
【００７６】
図２の構成例を参照すると、ディジタル端の各ＲＦ経路に重畳しようとする単位アナログビームに対する利得に該当するアナログビーム加重値を設定し、ディジタルビームフォーミング部からの同一なデータを多数のＲＦ経路にマッピングして転送することによって、ビーム重畳がなされるようになる。
【００７７】
ステップ７２６で、基地局はＭ個の隣接ビームを重畳することにより形成された重畳ビームを通じてバーストを転送する時に使用するＭＣＳレベルを決定する動作を含むリンク適応化動作と共に、バースト転送のための資源割当を決定するバーストスケジューリングを遂行する。ステップ７２８で、基地局は形成された重畳ビームを通じて端末にデータバーストを転送し、予め定まる転送周期のうち、少なくとも１つによってステップ７０２、７０４、７０６のうちのいずれか１つに進行する。
【００７８】
図８は、本発明の一実施形態に従ってビーム重畳モードを運営する端末の動作を示すフローチャートである。ここでは、ダウンリンク受信ビーム重畳のための端末の動作を図示したが、アップリンク受信ビーム重畳のための基地局の動作やはり同様になされることができることに留意すべきである。
【００７９】
図８を参照すると、ステップ８０２で、端末は予め定まるシステム情報の転送周期によって基地局から放送またはユニキャスト転送されるビーム重畳モード情報を受信する。ビーム重畳モード情報は、単位ビームモードとビーム重畳モードとの間のトリガー条件を示す少なくとも１つのパラメータであって、一例に、ビーム重畳割当しきい値、ビーム重畳解除しきい値、ビーム重畳割当タイマー、ビーム重畳解除タイマー、ビーム重畳最大個数のうち、少なくとも１つを含む。ステップ８０４で、端末は予め定まる基準信号の転送周期によって基地局が単位ビーム別に順次に、または同時に送信する基準信号を受信する。
【００８０】
ステップ８０６で、端末は上記基準信号に基づいて単位ビーム及び隣接ビームに対するチャンネル品質を測定または推定する。具体的に、端末は各単位ビームに対するチャンネル品質を測定し、また上位少なくとも１つの単位ビームとそれに隣接した所定の個数の隣接ビームの組合に対するチャンネル品質を推定する。上記ビーム組合に対するチャンネル品質は、該当重畳ビームに対するチャンネル品質となる。
【００８１】
ステップ８０８で、端末は基地局から受信されたスケジューリング情報に基づいて、基地局が端末のためにビーム重畳モードを遂行すると決定したか否かを判断する。他の実施形態として、端末は予め定まるビーム重畳モードの決定周期によって、または所定のトリガーリング条件によって基地局から転送されるビーム重畳モードに対する指示信号を受信し、上記指示信号によりビーム重畳モードが決定されたかを判断することができる。ビーム重畳モードと決定された場合、またはビーム重畳モードが既に適用されている場合、ステップ８１０に進行し、そうでない場合、ステップ８１６に進行する。
【００８２】
選択可能な実施形態として、端末はステップ８０８を省略し、端末での判断によってビーム重畳モードを実行するか否かを判断することができる。即ち、端末は基地局からビーム重畳モードに対する指示を受信する代わりに、ビーム重畳モードのオフ条件、またはオン条件を満たすか否かを判断し、もしオフ条件を満たす場合、ステップ８１２に進行し、オン条件を満たす場合、ステップ８１８に進行することができる。
【００８３】
選択可能な他の実施形態として、端末は端末での判断に関わらず、基地局の指示によってビーム重畳モードを実行するか否かを判断することができる。即ち、端末はステップ８０８で、ビーム重畳モードで動作することを基地局から指示を受けた場合、ステップ８２０に進行し、単位ビームモードで動作することを基地局から指示を受けた場合、ステップ８１４に進行する。
【００８４】
更に他の実施形態として、端末はステップ８０８でビーム重畳モードと指示された時、ステップ８１６に進行してビーム重畳モードのオン条件を満たしたか否かを判断することができる。また、ステップ８０８で単位ビームモードと指示された時、端末はステップ８１０に進行してビーム重畳モードのオフ条件を満たしたか否かを判断することができる。
【００８５】
ステップ８１０で、端末はステップ８０２で受信したビーム重畳モード情報に含まれたトリガー条件に基づいてビーム重畳モードのオフ条件を満たしたか否かを決定する。一例として、端末はビーム重畳解除タイマーの間の最適の１つの単位ビーム、または特定チャンネル品質以上を満たす単位ビームのうち、少なくとも１つの単位ビームのＲＳＳＩ／ＣＩＮＲ測定値の標準偏差がビーム重畳解除しきい値以内の場合、ビーム重畳モードを解除、即ちディセーブルし、単位ビームモードで動作すると決定する。他の例として、端末は最適の単一単位ビームに対するチャンネル品質（ＣＩＮＲ平均／標準偏差）と、最適の単一単位ビームを中心とする所定の個数の隣接単位ビームに対する重畳ビームのチャンネル品質を比較して、よりよいチャンネル品質を示すビームモードを使用すると決定することができる。
【００８６】
ビーム重畳モードのオフ条件を満たした場合、端末はビーム重畳モードをディセーブルし、単位ビームモードで動作するためにステップ８１２に進行し、そうでない場合、ステップ８２０に進行する。
【００８７】
ステップ８１２で、端末はビーム重畳モードのオフを要請する所定のメッセージ、一例として、ＵＬ ＭＡＣメッセージ、またはＵＬ制御チャンネルメッセージを基地局に転送する。選択可能な実施形態として、端末は単位ビームモードと決定された時、基地局から単位ビームモードのためのＣＱＩ要請を受信することができる。上記単位ビームモードのためのＣＱＩは、一例として、複数のビームの各々に対する信号品質を意味する。
【００８８】
ステップ８１４で、端末は基地局の全ての単位ビームのうち、上位のチャンネル品質を有するＮ個のビームに対するビームインデックス、即ちＮ個の最適ビームインデックスを基地局に報告する。端末はＮ個の最適ビームインデックスと共に、最適ビームに対するチャンネル品質を示すチャンネル品質情報（ＣＱＩ）、即ちＣＩＮＲ及び／又はＲＳＳＩを追加的に基地局に転送することができる。ここで、報告を遂行するビームの個数Ｎは予め定まるか、または基地局から放送される制御情報により指示できる。
【００８９】
ステップ８２８で、端末は基地局のバーストスケジューリングによってスケジューリングされた場合、ステップ８１４のＮ個のビームのうち、選択された１つの単位ビームを通じて基地局から転送されるデータバーストを受信する。以後、端末は予め定まる転送周期のうち、少なくとも１つによってステップ８０２、８０４、８０８のうち、いずれか１つに進行する。
【００９０】
一方、ステップ８１６で端末はステップ８０２で受信したビーム重畳モード情報のトリガー条件に基づいてビーム重畳モードのオン条件を満たしたか否かを決定する。一例として、端末はビーム重畳割当タイマーの間の最適の１つの単位ビームまたは特定チャンネル品質以上を満たす単位ビームのＲＳＳＩ／ＣＩＮＲ測定値の標準偏差がビーム重畳割当しきい値を超過する場合、ビーム重畳モードをイネーブルすると決定する。他の例として、端末は最適の単一単位ビームに対するチャンネル品質（ＣＩＮＲ平均／標準偏差）と、最適の単一単位ビームを中心とする所定の個数の隣接単位ビームに対する重畳ビームのチャンネル品質を比較して、よりよいチャンネル品質を示すビームモードを使用すると決定することができる。
ビーム重畳モードのオン条件を満たす場合、端末はビーム重畳モードをイネーブルするためにステップ８１８に進行する。
【００９１】
ステップ８１８で、端末はビーム重畳モードのオンを要請するＵＬ ＭＡＣメッセージ、またはＵＬ制御チャンネルメッセージを基地局に転送する。選択可能な実施形態として、端末はビーム重畳モードと決定された時、基地局からビーム重畳モードのためのＣＱＩ要請を受信することができる。上記ビーム重畳モードのためのＣＱＩは、一例として、所定の個数のビームに対する信号品質、または信号品質の和（または、平均）を示す。
【００９２】
ステップ８２０で、端末は重畳する隣接ビームの個数（Ｍ）を推定する。併せて、端末は上記重畳する隣接ビームを識別する。推定された隣接ビームの個数に対する情報は基地局に報告できる。一例に、端末はチャンネル品質測定値が所定のしきい値を超過する隣接ビームを選択することができ、上記しきい値は予め定まるか、または基地局からシグナルできる。また、端末は基地局からシグナリングされたビーム重畳最大個数以内で上記Ｍの値を決定することができる。ステップ８２４で、端末はＭ個の隣接ビームに対するＣＱＩを測定及び推定する。一例として、端末は基地局の全ての単位ビームのうち、最上のチャンネル品質を有する１つのビームとそれの隣接ビームを含むＭ個の隣接ビームの各々に対するチャンネル品質を測定し、全体隣接ビームのチャンネル品質測定値を組み合わせてＭ個の隣接ビームの全体に対するチャンネル品質を推定する。ステップ８２６で、端末はＭ個の隣接ビームに対するチャンネル品質を示す統合ＣＱＩを基地局に報告する。追加的に、端末は重畳を望む隣接ビームのインデックス及び上記隣接ビームの個数（Ｍ）を基地局に報告することができる。
【００９３】
ステップ８２８で、端末は基地局のバーストスケジューリングによってスケジューリングされた場合、ステップ８２４のＭ個の隣接ビームが重畳された重畳ビームを通じて基地局から転送されるデータバーストを受信する。以後、端末は予め定まる転送周期のうち、少なくとも１つによってステップ８０２、８０４、８０８のうち、いずれか１つに進行する。
【００９４】
図７及び図８の実施形態では、基地局でビーム重畳モードをスケジューリングし、端末でビーム重畳モードのイネーブル／ディセーブルを決定する動作を図示した。他の実施形態として、基地局が単独にビーム重畳モードを決定するか、または端末が単独にビーム重畳モードを決定することも可能である。
図９（図９ａ及び図９ｂで構成される）は、本発明の一実施形態に従う送／受信ビームフォーミング構造の一例を示すものである。
【００９５】
図９ａに示すように、送信機９００はディジタルビームフォーミング部９１０と、アナログビームフォーミング部９２２とから構成され、これらはＩＦＦＴ ９１６、Ｐ／Ｓ ９１８、及びＤＡＣ ９２０で各々構成されたＮＲＦ、Ｔｘ個のＲＦ経路により相互接続される。ディジタルビームフォーミング部９１０は、ＭＩＭＯ符号化器９１２と基底帯域（Base Band：ＢＢ）プリコーダー９１４を含み、アナログビームフォーミング部９２２は、周波数変換器９２４とＲＦ経路別位相変換／電力増幅器９２６、９２８、及び結合器９３０とアンテナアレイ９３２で構成される。他の実施形態として、アナログビームフォーミング部９２２は周波数変換器９２４とアンテナアレイ９３２を除外した構成を有すると定義できる。
【００９６】
送信機９００は、ディジタルビームフォーミング部９１０とアナログビームフォーミング部９２２を制御し、ハイブリッドビームフォーミングとビーム重畳のために必要な情報を獲得及び受信機９５０との間で交換し、ディジタルビームフォーミング部９１０とアナログビームフォーミング部９２２を制御するために必要な情報、一例としてビームフォーミング係数行列などを決定するビームフォーミング制御器９３４をさらに含む。ビームフォーミング制御器９３４は、所定のトリガー条件及び相対通信局、即ち受信機９５０とのシグナリングを通じてビーム重畳モードのイネーブル／ディセーブルを判断し、それによってアナログビームフォーミング部のビームフォーミング係数を調整し、ディジタルビームフォーミング部のＲＦ経路マッピングを制御する。
【００９７】
送信機９００により形成されたビームは、ビーム空間有効チャンネル（Beam Space Effective Channel）Ｈｅｆｆを形成するＭＩＭＯチャンネル６４０を通じて受信機９５０に到達する。
【００９８】
図９ｂを参照すると、受信機９５０は送信機９００と類似するように、アナログビームフォーミング部９５２とディジタルビームフォーミング部９６８とから構成され、これらはアナログディジタル変換器（Analogto Digital Converter：ＡＤＣ）９６２、直列／並列変換器（Serial to Parallel Converter：Ｓ／Ｐ）９６４及びＦＦＴ９６６で各々構成されたＮＲＦ、Ｒｘ個のＲＦ経路により相互接続される。アナログビームフォーミング部９５２は、アンテナアレイ９５４とＲＦ経路別低雑音増幅（Low Noise Amplifier：ＬＮＡ）９５６／位相変換器９５８及び周波数変換器９６０で構成される。他の実施形態として、アナログビームフォーミング部９５２はアンテナアレイ９５４と周波数変換器９６０を除外した構成を有すると定義できる。ディジタルビームフォーミング部９６８は、基底帯域結合器９７０とＭＩＭＯ復号化器９７２を含んで構成される。
【００９９】
受信機９５０は、ディジタルビームフォーミング部９６８とアナログビームフォーミング部９５２を制御し、ハイブリッドビームフォーミングとビーム重畳のために必要な情報を生成及び送信機９３４との間で交換し、ディジタルビームフォーミング部９６８とアナログビームフォーミング部９５２を制御するために必要な情報、一例としてビームフォーミング係数行列などを決定するビームフォーミング制御器９７４をさらに含む。ビームフォーミング制御器９７４は、所定のトリガー条件及び相対通信局、即ち送信機９００とのシグナリングを通じてビーム重畳モードのイネーブル／ディセーブルを判断し、それによってアナログビームフォーミング部のビームフォーミング係数を調整し、ディジタルビームフォーミング部のＲＦ経路マッピングを制御する。
ダウンリンクで送信機９００は基地局となり、受信機９５０は端末となる。アップリンクで送信機９００は端末となり、受信機９５０は基地局となる。
【０１００】
送信機９００は、アナログビームフォーミングを通じて指向性を有する互いに異なる方向への特定ビーム幅を有する多数の単位ビームを形成し、特定トリガー条件及び／又は受信機９５０からの要請によって上記多数の単位ビームのうち、隣接した複数のビームを重畳して重畳ビームを生成する。受信機９５０は、送信機９００から単位ビームを通じて送出される基準信号を受信して測定し、特定トリガー条件及び／又は測定結果によってビーム重畳モードのイネーブル／ディセーブルを決定する。また、受信機９５０はビーム重畳モードの動作に必要とする情報（ビーム重畳モードのイネーブル／ディセーブル、チャンネル品質情報など）を送信機９００に報告することができる。
【０１０１】
図１０及び図１１は、本発明の一実施形態に従って互いに隣接した２つのビームと互いに隣接した３個のビームが重畳した重畳ビームのビームパターンを示すものである。図５と類似するように、重畳ビームに対する各ビームパターンは、アナログ端で全体アンテナに対する利得が同一であるように、重畳するビームの個数によってビームフォーミング係数に対して正規化（normalization）される。図示したように、重畳ビームは図４の単位ビームに比べてより広いビーム幅で安定性ある通信を可能にする。
【０１０２】
ダウンリンクで基地局が送信ビームを重畳して信号を送信することと類似するように、端末はダウンリンク信号に対する受信ハイブリッドビームフォーミングを通じて受信ビームを重畳することができる。この場合、端末は端末の受信ビーム重畳を考慮して基地局の送信ビーム重畳に対してトリガーするか否かを判断する。端末で受信ビーム重畳が可能な場合、端末の移動性やチャンネル変化（channel variation／fluctuation）が大きい場合にも端末は基地局の１つの送信ビームに対して端末の受信ビームを重畳することによって、受信信号の安定性を獲得することができるので、基地局の送信ビーム重畳を必要としないことがある。
【０１０３】
また、基地局が送信ビーム重畳モードを運用する場合、端末は基地局の１つ以上隣接送信ビームに対する重畳送信だけでなく、端末の１つ以上受信ビームに対する重畳受信までを考慮して、基地局で重畳を遂行するビームのインデックスやビームの個数を決定することができる。この際、端末の受信ビーム重畳は、基地局の送信ビーム重畳と類似するように、隣接した受信ビームを重畳することにより具現されるか、または端末で互いに異なる方向の１つ以上の受信ビームを自体的にダイバーシティ（diversity）受信することにより具現できる。
【０１０４】
図１２（図１２ａ及び図１２ｂで構成される）は、本発明の他の実施形態に従ってビーム重畳モードを運営する端末の動作を示すフローチャートである。以下では、ダウンリンクビーム重畳に対する動作を説明したので、送信ビームは基地局送信ビームを意味し、受信ビームは端末受信ビームを意味する。
【０１０５】
図１２を参照すると、ステップ１２０２で、端末は基地局から放送またはユニキャスト転送されるビーム重畳モード情報を受信する。ビーム重畳モード情報は、単位ビームモードとビーム重畳モードとの間のトリガー条件を示すパラメータセットであって、一例に、ビーム重畳割当しきい値、ビーム重畳解除しきい値、ビーム重畳割当タイマー、ビーム重畳解除タイマー、ビーム重畳最大個数のうち、少なくとも１つを含む。他の実施形態として、ビーム重畳モード情報は、基地局送信ビーム重畳モードのトリガー条件を示すパラメータセットと端末受信ビーム重畳モードのトリガー条件を示すパラメータセットを全て含むことができる。ステップ１２０４で、端末は基地局が単位ビーム別に順次に、または同時に送信する基準信号を受信する。
【０１０６】
ステップ１２０６で、端末は送信ビーム、隣接送信ビーム、及び隣接受信ビームに対するチャンネル品質を測定または推定する。具体的に、端末は各送信ビームと各受信ビームに対するチャンネル品質を測定し、また上位少なくとも１つの送信ビームとそれに隣接した所定の個数の送信ビームと、上位少なくとも１つの送信ビームとそれに隣接した所定の個数の受信ビームとの組合に対するチャンネル品質を推定する。
【０１０７】
ステップ１２０８で、端末は基地局から受信されたスケジューリング情報を通じて、基地局が端末のために基地局送信ビーム重畳モードを遂行すると決定したかを判断する。基地局送信ビーム重畳モードと決定された場合、ステップ１２１０に進行し、そうでない場合、ステップ１２１６に進行する。
【０１０８】
ステップ１２１０で、端末はステップ１２０２で受信したビーム重畳モード情報のトリガー条件に基づいて基地局送信ビーム重畳モードのオフ条件を満たしたか否かを決定する。具体的な例として、端末はビーム重畳解除タイマーの間の最適の１つの単位ビームまたは特定チャンネル品質以上を満たす単位ビームのうち、少なくとも１つの単位ビームのＲＳＳＩ／ＣＩＮＲ測定値の標準偏差がビーム重畳解除しきい値以内の場合、ビーム重畳モードを解除、即ちディセーブルし、単位ビームモードで動作すると決定する。ビーム重畳モードのオフ条件を満たす場合、ビーム重畳モードをディセーブルし、単位ビームモードで動作するためにステップ１２１２に進行し、そうでない場合、ステップ１２２２に進行する。
【０１０９】
ステップ１２１２で、端末は基地局送信ビーム重畳モードのオフを要請するメッセージを基地局に転送する。ステップ１２１４で、端末は基地局の全ての送信ビームのうち、上位のチャンネル品質を有するＮ個の送信ビームに対するビームインデックス、即ちＮ個の最適送信ビームインデックスを基地局に報告する。端末は、Ｎ個の最適送信ビームインデックスと共に、最適送信ビームに対するチャンネル品質を示すチャンネル品質情報（ＣＱＩ）、即ちＣＩＮＲ及び／又はＲＳＳＩを追加的に基地局に転送することができる。ここで、報告を遂行するビームの個数Ｎは予め定まるか、または基地局から放送される制御情報により指示できる。
【０１１０】
ステップ１２３２で、端末は基地局のバーストスケジューリングによりスケジューリングされた場合、ステップ１２１４のＮ個の送信ビームのうち、選択された１つの送信ビームを通じて基地局から転送されるデータバーストを受信する。
【０１１１】
ステップ１２１６で、端末はステップ１２０２で受信したビーム重畳モード情報のトリガー条件に基づいて基地局送信ビーム重畳モードのオン条件を満たしたかを決定する。具体的な例として、端末はビーム重畳割当タイマーの間のＲＳＳＩ／ＣＩＮＲ測定値の標準偏差がビーム重畳割当しきい値を超過する場合、ビーム重畳モードをイネーブルすると決定する。ビーム重畳モードのオン条件を満たす場合、ステップ１２１８に進行する。
【０１１２】
ステップ１２１８で、端末は送信ビーム重畳無しで受信ビームに対する重畳のみで受信信号の安定性を獲得することができると判断されれば、言い換えると、送信ビーム重畳無しで受信ビームに対する重畳のみで送信ビーム重畳モードのオフ条件を満たせば、送信ビーム重畳無しで受信ビーム重畳モードを遂行すると決定する。一例として、端末は端末の移動性（一例として、ドップラー速度など）やチャンネル変化が所定のしきい値以内の場合、基地局の送信ビーム重畳を必要としないと判断することができる。基地局の送信ビーム重畳及び端末の受信ビーム重畳を全て遂行しないと判断した場合、ステップ１２３０で端末は受信ビーム重畳を通じて基地局からのダウンリンク信号を受信するように端末の受信ビームフォーミング部を設定（即ち、制御）し、ステップ１２１４に進行する。
【０１１３】
ステップ１２１８で、送信ビーム重畳無しで受信ビーム重畳のみで送信ビーム重畳モードのオフ条件を満たさない場合、端末は基地局の送信ビーム重畳と端末の受信ビーム重畳を全て遂行すると判断してステップ１２２０に進行する。ステップ１２２０で、端末はビーム重畳モードのオンを要請するメッセージを基地局に転送する。ステップ１２２２で、端末は所定のしきい値を満たす隣接ビームの個数（Ｍ）を推定する。具体的に、端末はチャンネル品質測定値が所定のしきい値を超過する隣接ビームの個数を決定することができる。ステップ１２２４で、端末はＭ個の隣接送信ビーム及びＮ個の隣接受信ビームに対するＣＱＩを測定及び推定する。具体的に、端末は基地局の全ての送信ビームのうち、最上位のチャンネル品質を有する１つの送信ビームとその隣接送信ビームを含むＭ個の隣接送信ビームの各々に対するチャンネル品質を測定し、全体隣接送信ビームのチャンネル品質測定値を組み合わせてＭ個の隣接送信ビームの全体に対するチャンネル品質を推定する。同様に、端末は端末の全ての受信ビームのうち、最上位のチャンネル品質を有する１つの受信ビームとその隣接受信ビームを含むＮ個の隣接受信ビームの各々に対するチャンネル品質を測定し、全体隣接受信ビームのチャンネル品質測定値を組み合わせてＮ個の隣接受信ビームの全体に対するチャンネル品質を推定する。
【０１１４】
ステップ１２２６で、端末は所定の安定性条件（reliability criteria）を満たす、送信ビーム重畳のための送信ビーム及び受信ビーム重畳のための受信ビームの対（pair(s)）を探索及び選択する。具体的な例として、端末は隣接送信ビーム及び隣接受信ビームの対のうち、最上のチャンネル品質を有する１つまたはそれ以上の対を選択する。ステップ１２２８で、端末は要求しようとする隣接送信ビームの個数（Ｍ）とＭ個の隣接ビームに対するチャンネル品質を示す統合ＣＱＩを基地局に報告する。
【０１１５】
ステップ１２３２で、端末は基地局のバーストスケジューリングに従ってスケジューリングされた場合、ステップ１２２４のＭ個の隣接送信ビームが重畳された重畳送信ビームを通じて基地局から転送されるデータバーストをＮ個の隣接受信ビームが重畳された重畳受信ビームを通じて受信する。
【０１１６】
以上、ダウンリンクに対して基地局送信ビームと端末の受信ビームの重畳について詳細に説明したが、以上の動作や手続きはアップリンクに対して基地局受信ビームと端末の送信ビームを重畳する場合にも類似するように適用可能であることは勿論である。
【０１１７】
一方、本発明の詳細な説明では具体的な実施形態に関して説明したが、本発明の範囲から外れない限度内で種々の変形が可能である。したがって、本発明の範囲は説明された実施形態に限定されて定まってはならず、後述する特許請求範囲だけでなく、この特許請求範囲と均等なものにより定まらなければならない。
【符号の説明】
【０１１８】
１０  セル
２０  セクタ
１００  基地局
１１０  端末
２０２  符号化器
２０４  変調器
２０６  ＭＩＭＯ符号化器
２０８  プリコーダー
２１０  ＩＦＦＴ
２１２  直列変換器
２１４  循環プリフィクス
２１６  ディジタルアナログ変換器
２１８  周波数変換器
２２０  アナログビームフォーミング部
２２２  アンテナアレイ
３００  基地局
３０２  基地局送信ビーム
３０５  スイーピング
３１０  端末
３１２  端末受信ビーム
９００  送信機
９１０  ディジタルビームフォーミング部
９１２  ＭＩＭＯ符号化器
９１４  基底帯域
９１６  ＩＦＦＴ
９１８  Ｐ／Ｓ
９２０  ＤＡＣ
９２２  アナログビームフォーミング部
９２４  周波数変換器
９２６  電力増幅器
９２８  電力増幅器
９３０  結合器
９３２  アンテナアレイ
９３４  ビームフォーミング制御器
９５０  受信機
９５２  アナログビームフォーミング部
９５４  アンテナアレイ
９５６  経路別低雑音増幅
９５８  位相変換器
９６０  周波数変換器
９６２  アナログディジタル変換器
９６４  並列変換器
９６６  ＦＦＴ
９６８  ディジタルビームフォーミング部
９７０  基底帯域結合器
９７２  ＭＩＭＯ復号化器
９７４  ビームフォーミング制御器
【図１】
2018166336.tif 000004
【図２】
2018166336.tif 000005
【図３】
2018166336.tif 000006
【図４】
2018166336.tif 000007
【図５】
2018166336.tif 000008
【図６】
2018166336.tif 000009
【図７】
2018166336.tif 000010
【図８】
2018166336.tif 000011
【図９Ａ】
2018166336.tif 000012
【図９Ｂ】
2018166336.tif 000013
【図１０】
2018166336.tif 000014
【図１１】
2018166336.tif 000015
【図１２Ａ】
2018166336.tif 000016
【図１２Ｂ】
2018166336.tif 000017