(57)【要約】  本発明は、無線通信システムにおいて最適のビーム方向を保持するための装置及び方法が提供される。前記方法は、送信ノードによって送信される多数の基準信号を用いて、望ましい送信ビームとして第１送信ビームを決定する過程と、望ましい送信ビームを指示する情報を生成する過程と、前記送信ノードに前記望ましい送信ビームを指示する情報を送信する過程と、前記第１送信ビームを通じて前記送信ノードからの伝送を受信する過程と、送信ビームの変更が必要か否かを判断する過程と、前記送信ビームの変更が必要であれば、ビーム変更要請を生成し、前記ビーム変更要請を前記送信ノードに送信する過程と、を含む。
2014526217.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線通信システムにおける受信ノードの動作方法であって、
送信ノードによって送信される多数の基準信号を用いて、望ましい送信ビームとして第１送信ビームを決定する過程と、
望ましい送信ビームを指示する情報を生成する過程と、
前記送信ノードに前記望ましい送信ビームを指示する情報を送信する過程と、
前記第１送信ビームを通じて前記送信ノードからの伝送を受信する過程と、
送信ビームの変更が必要か否かを判断する過程と、
前記送信ビームの変更が必要であれば、ビーム変更要請を生成し、前記ビーム変更要請を前記送信ノードに送信する過程と、を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記送信ビームの変更が必要か否かを判断する過程は、
ＨＡＲＱ技法が適用されたデータのデコードを試みる過程と、
前記デコードが失敗すると、前記第１送信ビームが受信信号の強さを最大化する送信ビームかどうかを判断する過程と、
前記第１送信ビームが受信信号の強さを最大化する送信ビームでなければ、前記送信ビームの変更が必要であると判断する過程と、を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記送信ビームの変更が必要か否かを判断する過程は、
前記第１送信ビームが受信信号の強さを最大化する送信ビームかどうかを判断する過程と、
前記第１送信ビームが受信信号の強さを最大化する送信ビームでなければ、前記送信ビームの変更が必要であると判断する過程と、を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記送信ビームの変更が必要であると判断される条件は、前記第１送信ビーム及び受信信号の強さを最大化する送信ビームの不一致、データデコードの失敗、前記第１送信ビームに適用時に受信信号の強さが臨界値未満の少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記送信ビームの変更が必要か否かを判断する過程は、
前記第１送信ビームが受信信号の強さを最大化する送信ビームかどうかを判断する過程を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記送信ノードによって送信される前記多数の基準信号を用いて前記望ましい送信ビームとして前記第１送信ビームを決定する過程は、
前記送信ノードによって送信される多数の基準信号を用いて望ましい受信ビームとして第１受信ビームを、前記望ましい送信ビームとして前記第１送信ビームを決定する過程を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記第１送信ビームが受信信号の強さを最大化する送信ビームかどうかを判断する過程は、
前記多数の基準信号を用いて各送信ビーム及び前記各送信ビームが適用される時、受信信号の強さを最大化する受信ビームの対応関係を示す第１ビームのペアリストを生成する過程と、
前記第１ビームのペアリストを生成するための前記多数の基準信号以外の他の基準信号を用いて第２ビームのペアリストを生成する過程と、
前記第２ビームのペアリストから前記第１受信ビームを含む少なくとも一つのビームの対のうち前記第１送信ビームを使用したときより大きな受信信号の強さを提供する前記ビームの対が存在するかどうかを判断する過程と、
前記ビームの対に含まれた第２送信ビームが前記第１送信ビームと相違すると、前記第１送信ビームが受信信号の強さを最大化する送信ビームでないことを判断する過程と、を含むことを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記送信ビームの変更が必要か否かを判断する過程は、
前記望ましい送信ビームの決定のための前記多数の基準信号以外の他の基準信号を用いて前記第１受信ビームに対して受信信号の強さを最大化する第２送信ビームを決定する過程と、
前記第２送信ビーム及び前記第１送信ビームが相違すると、前記第１送信ビームが受信信号の強さを最大化する送信ビームでないことを判断する過程と、を含むことを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項９】
前記送信ビームの変更が必要か否かを判断する過程は、
前記第１送信ビームの受信信号の強さが臨界値未満かどうかを判断する過程を含むことを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項１０】
前記送信ビームの変更が必要な場合、前記望ましい受信ビームが同一の範囲で望ましい送信ビームを再選択する過程をさらに含むことを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項１１】
前記送信ノードによって送信される前記多数の基準信号を用いて前記望ましい送信ビームとして前記第１送信ビームを決定する過程は、
前記送信ノードによって送信される前記多数の基準信号のそれぞれの信号の強さを測定する過程と、
前記望ましい送信ビームとして測定された信号の強さのうち最も大きな信号の強さを持つ送信ビームである前記第１送信ビームを選択する過程と、を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記望ましい送信ビームを指示する情報は、前記望ましい送信ビームのインデックスを含むことが特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記送信ビームの変更が必要な場合、望ましい送信ビームとして第２送信ビームを決定する過程をさらに含み、
前記ビーム変更要請は、前記望ましい送信ビームのインデックスを含むことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記送信ノードによって送信される前記多数の基準信号を用いて前記望ましい送信ビームとして前記第１送信ビームを決定する過程は、
前記送信ノードによって送信される前記多数の基準信号のそれぞれの信号の強さを測定する過程と、
前記望ましい送信ビームとして測定された信号の強さのうち最も大きな信号の強さを持つ送信ビームであるＮ個の送信ビームを選択する過程と、を含み、
前記第１送信ビームは、前記Ｎ個の送信ビームのうち最も大きな信号の強さを持つ送信ビームであることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記望ましい送信ビームを指示する情報は、前記望ましい送信ビームのインデックスおよび前記望ましいビームに対する測定結果を含むことを特徴とする、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記ビーム変更要請は、前記ビーム変更が必要であることを知らせる指示子を含むことが特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
無線通信システムにおいて送信ノードの動作方法であって、
対応する送信ビームを通じて多数の基準信号を送信する過程と、
受信ノードから、前記基準信号に基づいて前記受信ノードにより生成された望ましい送信ビームを指示する情報を受信する過程と、
前記望ましい送信ビームを指示する情報に基づいて受信端への信号送信のための送信ビームとして第１送信ビームを決定する過程と、
前記第１送信ビームを用いて前記受信ノードに信号を送信する過程と、
前記受信ノードからビーム変更要請を受信する過程と、
前記受信ノードへの信号送信のための送信ビームとして第２送信ビームを決定する過程と、
前記第２送信ビームを前記受信ノードへの信号送信のための送信ビームとして追加または変更する過程と、を含むことを特徴とする方法。
【請求項１８】
前記第２送信ビームを前記受信ノードへの信号送信のための送信ビームとして追加または変更する過程は、
ビーム追加が可能なのか判断する過程と、
前記ビーム追加が可能であれば、前記送信ノードへの信号送信のために使用される送信ビームとして前記第２送信ビームを追加する過程と、
前記ビーム追加が可能でなければ、前記送信ノードへの信号送信のために使用される送信ビームを前記第１送信ビームから前記第２送信ビームに変更する過程と、を含むことを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記ビーム追加が可能なのか判断する過程は、
前記受信ノードに送信される信号のために少なくとも一つのＲＦチェーンを追加に割り当てることができるかどうかを判断する過程を含むことを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記ビーム追加が可能なのか判断する過程は、
前記受信ノードから受信される前記望ましい送信ビームを指示する情報に基づいて前記ビーム追加が可能なのか判断する過程を含むことを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２１】
前記望ましい送信ビームを指示する情報は、望ましい送信ビームのインデックスを含め、
前記第１送信ビームは、前記望ましい送信ビームを指示する情報に含まれた前記望ましい送信ビームのインデックスに基づいて決定されることを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項２２】
前記ビーム変更要請は、前記望ましい送信ビームのインデックスを含み、
前記第２送信ビームは、前記ビーム変更要請に含まれた前記望ましい送信ビームのインデックスに基づいて決定されることを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２３】
前記望ましい送信ビームを指示する情報は、多数の望ましい送信ビームのインデックスおよび前記多数の望ましいビームに対する測定結果を含み、
前記第１送信ビームは、前記多数の望ましい送信ビームのインデックスおよび前記多数の望ましいビームに対する測定結果に基づいて決定されることを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項２４】
前記ビーム変更要請は、前記ビームの変更が必要であることを知らせる指示子を含み、
前記第２送信ビームは、前記多数の望ましい送信ビームのインデックスおよび前記多数の望ましいビームに対する測定結果に基づいて決定されることを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
第１項ないし第１６項のいずれか１項に記載の方法を行うように構成された受信ノード。
【請求項２６】
第１７項ないし第２４項のいずれか１項に記載の方法を行うよう構成された送信ノード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信システムに関し、特に、超高周波(ＳＨＦ：Ｓｕｐｅｒ Ｈｉｇｈ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ)帯域を使用する無線通信システムにおいて適応的にビームフォーミングを行なうための装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
益々増加する無線データトラフィック(ｔｒａｆｆｉｃ)の需要を満たすため、無線通信システムはより高いデータ伝送率を支援するための方向に発展している。例えば、現在、商用化が始まる４Ｇ（４ｔｈ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ）システムは、データ伝送率の増加のために主に周波数の効率性(ｓｐｅｃｔｒａｌ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ)を改善する方向で技術開発を追求していた。しかし、前記周波数の効率性改善技術だけでは急増する無線データトラフィックの需要を満たすのが困難になった。
【０００３】
前述の問題点を解決するための一つの方案として、非常に広い周波数帯域を使用することがある。現在、移動通信セルラー（ｃｅｌｌｕｌｅｒ）システムにおいて使用される周波数帯域は一般的に１０ＧＨｚ以下である。しかし、高周波帯域(例:３０ＧＨｚないし１５０ＧＨｚ)でより広い周波数帯域を確保することが相対的に容易である。前記高周波帯域はミリメートル(ｍｉｌｌｉｍｅｔｅｒ)波帯域として指称されうる。
【０００４】
しかし、前記高周波帯域の使用は、無線通信のための周波数が高くなるほど電波経路の損失は増加するという短所を持っている。これによって、無線通信のための周波数が高くなるほど電波到達距離は相対的に短くなって、これによってサービス領域(ｃｏｖｅｒａｇｅ)が減少する。しかし、前述の短所を解決するための技術として、ビームフォーミング（ｂｅａｍ ｆｏｒｍｉｎｇ）技術がある。
【０００５】
前記ビームフォーミングは、送信ビームフォーミングおよび受信ビームフォーミングに区分されうる。前記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電波の到達領域を特定した方向に集中させる。無線波(ｒａｄｉｏ  ｗａｖｅ)の到達領域は、多数のアンテナを用いて特定の方向に集中される。一般的に、多数のアンテナを含む構造は、アンテナアレイ(ａｎｔｅｎｎａ  ａｒｒａｙ)、アレイに含まれているそれぞれのアンテナは、アレイエレメント(ａｒｒａｙ  ｅｌｅｍｅｎｔ)と称される。前記送信ビームフォーミングを適用する場合、意図された方向への信号伝送距離が増加されるとともに意図された方向以外の他の方向への信号伝送距離が減少される。したがって、意図された方向以外の他の方向に位置した他のユーザーに対する干渉が減少する。受信ビームフォーミングは、受信側で受信アンテナアレイを用いて電波の受信を特定方向に集中させる。これによって、意図された方向から受信される信号強度が増加し、前記意図された方向以外の方向から入ってくる信号を排斥することにより、前記意図された方向以外の方向からの干渉信号が効率的に遮断される。
【０００６】
前述のように、広い周波数帯域を確保するため、超高周波、すなわち、ミリメートル(ｍｍ)波(ｗａｖｅ)システムの導入が予想される。この場合、電波経路の損失を克服するため、ビームフォーミング技術が採用されうる。したがって、ユーザーが移動し、電波環境が変化する移動通信環境でビームフォーミングを効果的に行なうための技術が必要である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、前述の問題点及び短所を解決するためのものであって、以下の利点のうち少なくとも一つを提供する。したがって、本発明の目的は、無線通信システムにおいて移動通信環境でビームフォーミングを効果的に行なうための装置及び方法を提供することにある。
【０００８】
本発明の他の目的は、無線通信システムにおいて周期的なビーム獲得手順の限界を克服するための装置及び方法を提供することにある。
【０００９】
本発明のさらに他の目的は、無線通信システムにおいてビーム選択の誤りに対応してビーム変更手順を行うための装置及び方法を提供することにある。
【００１０】
本発明のさらに他の目的は、無線通信システムにおいてビーム獲得手順のための基準信号以外の他の基準信号を用いてビーム選択の誤りの発生を認知するための装置及び方法を提供することにある。
【００１１】
本発明のさらに他の目的は、無線通信システムにおいてビーム獲得手順のための基準信号以外の他の基準信号を用いて望ましいビームを再選択するための装置及び方法を提供することにある。
【００１２】
前記目的を達成するための本発明の第１態様によれば、無線通信システムにおいて受信方法が提供される。前記方法は、送信ノードによって送信される多数の基準信号を用いて望ましい送信ビームとして第１送信ビームを決定する過程と、望ましい送信ビームを指示する情報を生成する過程と、前記送信ノードに前記望ましい送信ビームを指示する情報を送信する過程と、前記第１送信ビームを通じて前記送信ノードからの伝送を受信する過程と、送信ビームの変更が必要か否かを判断する過程と、前記送信ビームの変更が必要であれば、ビーム変更要請を生成し、前記ビーム変更要請を前記送信ノードに送信する過程と、を含む。
【００１３】
前記目的を達成するための本発明の第２態様によれば、無線通信システムにおいて送信方法が提供される。前記方法は、対応する送信ビームを通じて多数の基準信号を送信する過程と、受信ノードから前記基準信号に基づいて前記受信ノードにより生成された望ましい送信ビームを指示する情報を受信する過程と、前記望ましい送信ビームを指示する情報に基づいて前記受信端への信号送信のための送信ビームとして第１送信ビームを決定する過程と、前記第１送信ビームを用いて前記受信ノードに信号を送信する過程と、前記受信ノードからビーム変更要請を受信する過程と、前記受信ノードへの信号送信のための送信ビームとして第２送信ビームを決定する過程と、前記第２送信ビームを前記受信ノードへの信号送信のための送信ビームとして追加または変更する過程と、を含む。
【００１４】
前記目的を達成するための本発明の第３態様によれば、無線通信システムにおいて受信ノードが提供される。前記受信ノードは、送信部及び受信部を制御し、送信ノードによって送信される多数の基準信号を用いて、望ましい送信ビームとして第１送信ビームを決定し、望ましい送信ビームを指示する情報を生成し、前記送信ノードに前記望ましい送信ビームを指示する情報を送信し、前記第１送信ビームを通じて前記送信ノードからの伝送を受信するように制御し、送信ビームの変更が必要か否かを判断し、前記送信ビームの変更が必要であれば、ビーム変更要請を生成し、前記ビーム変更要請を前記送信ノードに送信するように制御する制御部、前記送信ノードに前記望ましい送信ビームを指示する情報及び前記ビーム変更要請を送信する送信部、前記第１送信ビームを通じて前記送信ノードからの伝送を受信する受信部を含む。
【００１５】
前記目的を達成するための本発明の第４態様によれば、無線通信システムにおいて送信ノードが提供される。前記送信ノードは、
受信ノードへの多数の基準信号の伝送のため少なくとも一つの送信ビームを適用するビームフォーミング部、前記受信ノードから望ましい送信ビームを指示する情報を受信し、ビーム変更要請を受信する受信部、
前記ビームフォーミング部および前記受信部を制御し、対応する送信ビームを通じて多数の基準信号を送信するように制御し、受信ノードから、前記基準信号に基づいて前記受信ノードにより生成された望ましい送信ビームを指示する情報を受信するように制御し、前記望ましい送信ビームを指示する情報に基づいて前記受信端への信号送信のための送信ビームとして第１送信ビームを決定し、前記第１送信ビームを用いて前記受信ノードに信号を送信するよう制御し、前記受信ノードからビーム変更要請を受信するように制御し、前記受信ノードへの信号送信のための送信ビームとして第２送信ビームを決定し、前記第２送信ビームを前記受信ノードへの信号送信のための送信ビームとして追加または変更する制御部を含む。
【００１６】
本発明の他の態様、利益、主要な特徴は、以下添付された本発明の実施例及び図面とともに説明される詳細な説明から当業者に明白に認識されるだろう。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
本発明の実施例による本発明の前述の態様(ａｓｐｅｃｔ)及び他の態様、特徴、利益は、次のような図面とともに説明された詳細な説明から明らかに認識されるだろう。
【図１】本発明の実施例による無線通信システムにおいて基地局及び端末の距離によるビーム領域を示す図面である。
【図２】本発明の実施例による無線通信システムにおいてビーム選択の誤りが発生する例を示す図面である。
【図３】本発明の実施例による無線通信システムにおいて好みのビーム決定の例を示す図面である。
【図４】本発明の第１実施例による無線通信システムにおけるビーム獲得手順及びビーム変更手順のためのシグナリングを示す図面である。
【図５】本発明の第２実施例による無線通信システムにおけるビーム獲得手順及びビーム変更手順のためのシグナリングを示す図面である。
【図６】本発明の実施例による無線通信システムにおいて端末の動作手順を示す図面である。
【図７】本発明の実施例による無線通信システムにおいて基地局の動作手順を示す図面である。
【図８】本発明の実施例による無線通信システムにおいて端末のブロック構成を示す図面である。
【図９】本発明の実施例による無線通信システムにおいて基地局のブロック構成を示す図面である。  前記図面において参照番号は同一、または類似した要素、特徴、構造を説明するために使用される。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
１）以下、図面を参考した説明は、請求範囲及びこれと同等のことによって定義される本発明の実施例の包括的な理解を助けるために提供される。以下の説明は理解を助けるため様々な具体的な細部事項を含むが、単に例示として取り扱われるだけである。したがって、本発明の思想や範囲を外れない限度内で実施例の様々な変形および修正が可能であることはいうまでもない。また、広く知られた機能及び構造の説明は明確性のために省略されるだろう。
【００１９】
以下、詳細な説明および請求項で使用される用語及び単語は、書誌的(ｂｉｂｌｉｏｇｒａｐｈｉｃａｌ)意味として制限されるものではなく、単に発明の明瞭で、かつ一貫した理解のために発明者によって使用されただけである。したがって、本発明の実施例に対する以下の説明が説明の目的として提供されただけのものであって、発明を制限する目的でないことは当業者に明白であると言える。
【００２０】
以下、本発明の実施例は、無線通信システムにおいて移動通信環境でビームフォーミングを効果的に行なうための技術について説明する。以下、本発明は、ＯＦＤＭ(Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ)/ＯＦＤＭＡ(Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ)方式の無線通信システムを例に挙げて説明する。しかし、本発明はこれに制限されるものではない。本発明の実施例は、高周波(ＳＨＦ:Ｓｕｐｅｒ Ｈｉｇｈ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ)帯域を使用する無線通信システムとして具現されうる。しかし、本発明はこれに制限されるものではない。本発明の実施例は２つのノード間のあらゆる方向の無線通信(例:送信端および受信端間の無線通信)に適用されうる。例えば、前記ノードは基地局、端末、中継局などを含むことができる。説明の便宜のため、本発明の実施例は、基地局(送信端として)から端末(受信端として)への送信のためのビームフォーミングの脈絡で説明される。しかし、前述のように、本発明はこれに制限されない。
【００２１】
図１は、本発明の実施例による無線通信システムにおいて基地局及び端末の距離によるビーム領域を示している。
【００２２】
前記図１を参照すると、基地局１００が端末１１０と通信するためビームフォーミングを行なうとき、ビーム１２０が形成される。前記ビーム１２０は、前記端末１１０がビームフォーミングされた信号を効果的に受信できる領域に存在する。前記ビーム１２０は、前記基地局１００から拡張(ｅｘｔｅｎｄ)され、前記ビーム１２０の境界を定義するビーム幅(ｂｅａｍ ｗｉｄｔｈ)を持つ。前記ビーム幅はビームフォーミングされた、信号の強さが３ｄＢだけ減少された位置に対応する、前記基地局１００から拡張された境界である３ｄＢ-ビーム幅であることがある。前記ビーム幅は角度(ｄｅｇｒｅｅ)と定義されうる。ビーム１２０の有効距離(ｖａｌｉｄ ｄｉｓｔａｎｃｅ)ｘ１３０は、前記基地局１００及び前記端末１１０間の距離ｄ１４０、前記ビーム幅によって決定されうる。前記有効距離ｘ１３０は、前記ビーム１２０の垂直的交差領域(ｐｅｒｐｅｎｄｉｃｕｌａｒ ｃｒｏｓｓ ｓｅｃｔｉｏｎ)の距離である。前記有効距離ｘ１３０は、前記端末１１０が移動する場合、前記ビーム１２０のためのビーム獲得手順間の動作周期の有効性を決定するために使用されうる。前記ビーム獲得手順は、周期的に行なわれ、前記ビーム獲得手順の各繰り返しは、前記端末１１０のための前記ビーム１２０を選択および適用するために使用されうる。効率性のため、動作周期は、前記端末１１０の移動にもかかわらず選択されたビーム１２０が望ましいビームとして保持されるように十分に長くなければならない。
【００２３】
ビーム幅が与えられた場合、前記基地局１００からの前記距離ｄ１４０が減少するほど、前記有効距離ｘ１３０は短くなる。また、前記基地局１００からの距離ｄ１４０が与えられた場合、ビーム幅が狭いほど、前記有効距離ｘ１３０は短くなる。例えば、３ｄＢビーム幅が１０°または２０°の場合、前記端末１１０の移動速度が均一であれば、前記基地局１００及び前記端末１１０間の距離ｄ１４０によってビーム１２０の有効距離ｘ１３０が計算されうる。また、前記有効距離ｘ１３０が計算されると、前記端末１１０の移動速度によって前記有効距離ｘ１３０を移動するために所要される時間も計算されうる。以下、表１は、前記端末１００の移動速度、有効距離ｘ１３０、及び前記基地局１００及び前記端末１１０間の距離ｄ１４０によって有効距離ｘ１３０だけ移動するために必要な所要時間を計算した結果を示す。以下、表１において周波数帯域は２８ＧＨｚと仮定した。
【００２４】
【表１】
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【００２５】
前記表１に示すように、前記端末１００が１２０ｋｍ／ｈ以上の高速で移動しても有効距離ｘ１３０に対応する距離を移動するため、少なくとも数百ｍｓｅｃが所要される。一般的な通信システムの１つのフレームの区間は、１０ｍｓｅｃ以下に設計されることを考慮するとき、数百ｍｓｅｃの所要時間は、相対的に長い時間である。また、数百ｍｓｅｃは、チャネルの変化を適応的に考慮して再伝送を行なうＨＡＲＱ(Ｈｙｂｒｉｄ  ＡｕｔｏｍａｔｉｃＲｅｐｅａｔ  ｒｅＱｕｅｓｔ)再伝送技法の再伝送周期を考慮するとき、相対的に長い時間である。すなわち、前記端末１００の移動による好みのビームの変化率は、チャネルの変化率より遅いので、ビーム獲得手順周期がＨＡＲＱ再伝送周期より長いことがシステムオーバーヘッド及び効率性の側面で適することが分かる。
【００２６】
ビームフォーミングが行なわれるとき、ビーム選択の誤りが発生することがある。ビーム選択の誤りは、ビーム獲得手順においてビームが誤って選択された場合はもちろん、端末の移動および周辺環境の変化の少なくとも一つによって、以前のビーム獲得手順で選択されたビームと現在望ましいビームが相違した場合を意味する。ここで、前記望ましいビームは、最適の通信品質を保障するビーム又は臨界値以上の通信品質を保障するビームを意味する。前記通信品質は、信号の強さ、チャンネル品質の少なくとも一つに対応しうる。前記信号の強さ、前記チャネル品質の少なくとも一つは、Ｒｅｃｅｉｖｅｄ Ｓｉｇｎａｌ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ Ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ（ＲＳＳＩ）、ａ Ｓｉｇｎａｌ ｔｏ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ−ｐｌｕｓ−Ｎｏｉｓｅ  Ｒａｔｉｏ（ＳＩＮＲ）、ａ Ｓｉｇｎａｌ−ｔｏ−Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ（ＳＮＲ）、ａ Ｃａｒｒｉｅｒ ｔｏ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ−ｐｌｕｓ−Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ（ＣＩＮＲ）、ａ Ｃａｒｒｉｅｒ ｔｏ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ Ｒａｔｉｏ（ＣＩＲ）、ａ ＢｉｔＥｒｒｏｒ Ｒａｔｅ（ＢＥＲ）の少なくとも一つによって決定されうる。前記ビーム選択の誤りが発生すると、アンテナ利得が減少するので、受信信号の強さが減少するようになり、通信品質の劣化が惹起されうる。
【００２７】
前記図１を参照して説明した有効距離に対応する距離を移動するための端末の所要時間は、同一のビーム領域の一方の境界から反対側の境界まで移動する場合の時間である。しかし、端末がいつも同一のビーム領域の一方の境界から反対側の境界まで移動することはないので、前記表１に示す所要時間は最大値を示す。したがって、端末が一つのビーム領域から他の一つのビーム領域に両者の境界を越えて移動する場合、前記所要時間は短くなるはずである。
【００２８】
図２は、本発明の実施例による無線通信システムにおいてビーム選択の誤りが発生する例を示している。
【００２９】
前記図２に示すように、送信ビーム-Ａ２１０の境界付近に位置した端末２２０が送信ビーム-Ｂ２１２方向に移動する場合、前記端末２２０の移動速度が遅くても、ビーム獲得手順の動作周期の経過前に前記端末２２０が望ましいビームが変更され得、その結果、ビーム選択の誤りが発生することがある。ここで、前記図１を参照して説明したように、前記ビーム獲得手順は、ＨＡＲＱ再伝送周期より長い周期を持つものと仮定する。
【００３０】
前記ビーム選択の誤りは、ユーザーの移動でない周辺環境の変化から発生することがある。すなわち、端末が移動してビーム領域を外れていなくても、周辺に存在する障害物、例えば、自動車、建物等によってビーム獲得手順の周期の経過前に望ましいビームの方向が変更されうる。例えば、前記図２に示すように、端末２３０が送信ビーム-Ｃ２１４の領域内で固定された位置を保持し、自動車２４０が前記端末２３０及び前記基地局２００のＬＯＳ（Ｌｉｎｅ  ｏｆ  Ｓｉｇｈｔ）経路上に進入すると、前記端末２３０の望ましいビームが変更されうる。これは、前記端末２３０は、ＬＯＳ方向のビームだけではないＮＬＯＳ（Ｎｏｎ−ＬＯＳ）、すなわち、反射体を反射して伝播されるビームの方向を望ましいことがあることを仮定したものである。
【００３１】
前述のように、様々な場合にビーム選択の誤りが発生することがある。前記ビーム選択の誤りを解消するための最も直観的、かつ簡単な方案は、前記ビーム獲得手順の周期を非常に短く定義することである。しかし、前記ビーム獲得手順の周期が短くなるほど、ビーム獲得手順の頻度が高まり、不要なビーム獲得手順が頻繁に行なわれ、同時に前記ビーム獲得手順のための上向きリンクフィードバックのためのシステムのオーバーヘッドが増加する。また、頻繁なビーム獲得手順によって、端末の電力消耗が増加されうる。したがって、本発明は、単にビーム獲得手順の周期を短くする方案の他に効果的にビーム選択の誤りを解消するための方策を提案する。
【００３２】
図３は、本発明の実施例による無線通信システムにおいて好みのビーム決定の例を示している。
【００３３】
前記図３を参照すると、基地局３００は、端末３１０に送信するため使用するビームを決定するために送信ビームの方向に対応する多数の基準信号(ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ  ｓｉｇｎａｌ)を送信する。ここで、前記基準信号は、予め約束されたシーケンス(ｓｅｑｕｅｎｃｅ)から構成された信号であって、プリアンブル(ｐｒｅａｍｂｌｅ)、ミッドアンブル（ｍｉｄａｍｂｌｅ）、訓練信号(ｔｒａｉｎｉｎｇ ｓｉｇｎａｌ)などと指称されうる。前記端末３１０は、互いに異なるビーム方向に送信された基準信号を受信し、各基準信号に対する信号の強さを測定する。前記信号の強さは、ＲＳＳＩ、ＳＩＮＲ、ＳＮＲ、ＣＩＮＲ、ＣＩＲ、ＢＥＲのいずれかに対応することができる。前記信号の強さは、信号品質で代替されうる。前記端末３１０は、測定された信号の強さを比較した後、最も大きな信号の強さを持つ送信ビームを選択する。これにより、最適の送信ビームが決定される。
【００３４】
また、前記端末３１０は、最適の受信ビームを決定することができる。最適の受信ビームを決定しようとする場合、基準信号は、前記基地局３００の送信ビームの個数及び前記端末３１０の受信ビームの個数の積に対応する回数だけ繰り返して送信されなければならない。すなわち、前記端末３１０は、決定された送信ビームが適用された基準信号に対して受信ビームを変更して繰り返して受信し、各受信ビームに対応される信号の強さを測定した後、最も大きな信号の強さを持つ受信ビームを選択する。前述のような受信信号の強さの測定および比較を通じて、望ましい送/受信ビームの対(ｐａｉｒ)が決定されうる。例えば、前記図３の場合、本発明は、送信ビーム-Ｅ３２５および受信ビーム-Ｂ３３２が最も大きな受信信号の強さを持つ望ましい送/受信ビームの対として選択されたことを仮定する。
【００３５】
前記送信ビーム-Ｅ３２５及び前記受信ビーム-Ｂ３３２が最適の送/受信ビームとして決定されれば、前記端末３１０は、前記送信ビーム-Ｅ３２５が好み送信ビームであることを前記基地局３００に知らせるため、前記基地局３００に情報をフィードバックする。以後、データの伝送時又は次のビーム獲得手順が進行される前に望ましい送/受信ビームの対が変更された場合、すなわち、ビーム選択の誤りが発生した場合、前記端末３１０は、望ましい送/受信ビームの対を再び選択し、前記基地局３００に再選択された送信ビームを知らせなければならない。しかし、前記端末３１０は、前記基地局３００が前記再選択された送信ビームを直ちに適用できるかどうかを確信できず、再選択された送信ビームに相応した受信ビームの再選択が依然として必要である。したがって、再選択された送信ビーム適用の不確実性及び前記受信ビーム再選択の必要性を解消するため、追加的な制御信号の交換が必要である。したがって、前記基地局３００及び前記端末３１０は、追加的な制御信号の交換を通じて再選択された送信ビームの適用可否を明らかに把握し、再選択された送信ビームに対応する受信ビームを再選択することができる。
【００３６】
追加的に本発明の実施例によって、前記追加的な制御信号の交換を除去してシグナリングオーバーヘッドを減らすための技法が提案される。前記追加的な制御信号の交換を除去するための方案は、受信ビームの選好度が維持される範囲で送信ビームを再選択することである。前記端末３１０の受信ビームは、前記基地局３００の送信ビームに比べて広いビーム幅を持つのが一般的である。したがって、一つの望ましい受信ビームに対して多数の望ましい送信ビームが存在することがある。すなわち、受信ビームの対送信ビームの関係は、１対多の関係であることがある。例えば、前記図３の場合、本発明は、受信ビーム及び送信ビームの対応関係が下記表２の通りであると仮定する。
【００３７】
【表２】
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前記表２に示すように、前記端末３１０は、受信ビーム-Ａ３３１に対して送信ビーム-Ａ３２１、送信ビーム-Ｄ３２４を好み、受信ビーム-Ｂ３３２に対して送信ビーム-Ｃ３２３、送信ビーム-Ｅ３２５、送信ビーム-Ｆ３２６を好み、受信ビーム-Ｃ３３３に対して送信ビーム-Ｇ３２７、送信ビーム-Ｈ３２８を好み、受信ビーム-Ｆ３３６に対して送信ビーム-Ｆ３２６が望ましい。ここで、前記端末３１０は、受信ビーム-Ｄ３３４、受信ビーム-Ｅ３３５に対してどのような送信ビームも好まない。
【００３８】
前記端末３１０は、ビーム獲得手順の際、各送信ビーム別に最も受信信号の強さが大きい受信ビームを決定して送/受信ビームの対のペアリストを生成する。例えば、前記送/受信ビームの対のペアリストは、前記表２に示したペアリストと同一であることがある。これによって、前記端末３１０がビーム選択の誤りを判断した場合、前記端末３１０は、現在使用中の受信ビームを含む送/受信ビームの対の中で最も信号の強さが大きいビームの対を選択する。そして、前記端末３１０は、再選択された送信ビーム情報として選択されたビームの対に含まれた送信ビームを知らせる前記基地局３００に知らせるため、前記基地局３００に情報をフィードバックする。この場合、受信ビームは変更されないので、前記端末３１０の動作において再選択された送信ビームが適用されるかどうかが大きな問題とならず、受信ビームの再選択が必要ではない。
【００３９】
前記図３を参照して具体的な例を挙げて説明すると、次のとおりである。前記図３でビーム獲得手順を通じて決定された最適の送/受信ビームの対は送信ビーム-Ｅ３２５および受信ビーム-Ｂ３２３である。この時、前記ビーム獲得手順のうち、前記端末３１０は、送/受信ビームの対のペアリストを生成および保存する。以後、前記端末３１０は、他の目的または他の端末のビーム獲得手順のために伝送される基準信号を用いてビーム選択の誤りの発生を認知する。すなわち、前記端末が前記基地局から前記ビーム獲得手順以外の他の目的で送信された信号を基準信号として用いるか、又は前記端末は、前記端末３１０の他の端末のためのビーム獲得手順のための基準信号を用いることができる。他の目的または他の端末のためのビーム獲得手順のために基準信号を用いる場合、前記端末３１０は毎フレーム、少なくとも一つの基準信号を受信することができる。
【００４０】
前記ビーム選択の誤りの認知過程を詳しく説明すると、次のとおりである。前記端末３１０は、前記基準信号を用いて送/受信ビームの対のペアリストを新たに生成し、前記受信ビーム-Ｂ３２３を含む送/受信ビームの対の中で一番大きな信号の強さを持つビームの対を検索する。受信ビーム-Ｂ３２３を含み、最も強い信号の強さを持つビームの対が検索される場合、前記ビーム獲得手順を通じて決定された送/受信ビームの対と相違すると、前記端末３１０はビーム選択の誤りが発生すると判断する。この場合、前記端末３１０は、再選択された送信ビームの情報として、前記受信ビーム-Ｂ３２３を含み、最も強い信号の強さを持つものと検索されたビームの対に含まれた送信ビームを示す情報を前記基地局３００にフィードバックする。これを通じて、前記端末３１０は再選択された送信ビームの適用可否の確認および受信ビームの再選択なしに前記基地局３００の信号を受信することができる。
【００４１】
他の例として、前記端末３１０は送/受信ビームの対のペアリストを新たに生成することなく、前記ビーム選択の誤りの発生可否を判断することができる。具体的に、前記端末３１０は、好み受信ビームを適用した場合、受信信号の強さを最大化する送信ビームを選択した後、前記送信ビームが前記ビーム獲得手順を通じて決定された送信ビームと同一かどうか確認することにより前記ビーム選択の誤りの発生可否を判断することができる。ここで、前記受信信号の強さを最大化する送信ビームを選択した場合、前記端末３１０はどのような送信ビームも選択することができる。他の例として、受信信号の強さを最大化する送信ビームを選択した場合、前記端末３１０は、送信/受信ビームの対のペアリストに属する望ましい受信ビームに対応する送信ビームの範囲で選択を制限することができる。そして、前記好み受信ビームを適用した場合、前記端末３１０は、受信信号の強さを最大化する送信ビームを示す情報を前記基地局３００にフィードバックする。
【００４２】
前述のビーム選択の誤りを判断する過程において、前記端末３１０は、前記受信信号の強さを最大化する送信ビーム及び前記ビーム獲得手順を通じて決定された送信ビームが相違した場合、前記ビーム選択の誤りを判断する。しかし、本発明の他の実施例によって、前記端末３１０が前記ビーム選択の誤り発生を判断するため、第１追加条件が満たされることが必要なことがある。前記第１追加条件は、前記ビーム獲得手順を通じて決定された送信ビームの信号の強さが第１臨界値未満であることを含みうる。例えば、受信信号の強さを最大化する前記再選択された送信ビーム及び前記ビーム獲得手順を通じて決定された送信ビームが相違しても、前記ビーム獲得手順を通じて決定された送信ビームを適用した場合の信号の強さが第１臨界値以上であれば、前記端末３１０はビーム選択の誤りが発生しなかったと判断することができる。他の例として、前記再選択された送信ビーム及び前記ビーム獲得手順を通じて決定された送信ビームが相違し、前記ビーム獲得手順を通じて決定された送信ビームを適用した場合の信号の強さが前記第１臨界値未満であれば、前記端末３１０は、ビーム選択の誤りが発生したと判断することができる。
【００４３】
前述の第１追加条件に追加的又は代替的に、前記端末３１０が前記ビーム選択の誤り発生を判断するため、第２追加条件が満たされることが必要なことがある。前記第２追加条件は、前記ビーム獲得手順を通じて決定された送信ビームの信号の強さ及び再選択された送信ビームの信号の強さ間の差が、第２臨界値を超えることを含みうる。例えば、前記ビーム獲得手順を通じて決定された送信ビームの信号の強さ及び再選択された送信ビームの信号の強さ間の差が、前記第２臨界値以下であれば、受信信号の強さを最大化する前記再選択された送信ビームが前記ビーム獲得手順を通じて決定された送信ビームと相違しても、前記端末３１０は、ビーム選択の誤りが発生しなかったと判断することができる。他の例として、前記ビーム獲得手順を通じて決定された送信ビームの信号の強さ及び再選択された送信ビームの信号の強さ間の差が、前記第２臨界値を超え、受信信号の強さを最大化する前記再選択された送信ビームが前記ビーム獲得手順を通じて決定された送信ビームと相違すると、前記端末３１０はビーム選択の誤りが発生したと判断することができる。
【００４４】
前述のとおり、本発明の実施例による基地局及び端末は一定周期にしたがって基準信号を用いたビーム獲得手順を行うとともにビーム選択の誤り発生時に行われるビーム変更の手順を通じて一時的または不規則的に発生可能なビームの変化を克服できる。
【００４５】
以下、本発明は、前述のビーム獲得手順及びビーム変更手順が行なわれる場合の実施例を説明する。例えば、本発明の実施例によるビーム変更手順は、ビーム選択の誤りが発生した場合に行なわれるか、又はＨＡＲＱ初期伝送または再伝送が失敗し、同時にビーム選択の誤りが発生した場合に行われうる。以下、図４は、前記ＨＡＲＱの伝送失敗及びビーム選択の誤り発生を前記ビーム変更手順の遂行条件とする実施例を、以下、図５は、ビーム選択の誤り発生を前記ビーム変更手順の遂行条件とする実施例を示す。
【００４６】
図４は、本発明の第１実施例による無線通信システムにおいてビーム獲得手順及びビーム変更手順のためのシグナリングを示している。
【００４７】
前記図４を参照すると、ステップ４０１及びステップ４０３において、ビーム獲得手順が行われる。前記ステップ４０１において、基地局４００は互いに異なる送信ビームを適用した基準信号を順次送信し、端末４１０は、互いに異なる受信ビームを適用して前記基準信号を受信する。すなわち、前記基地局４００は、多数の基準信号を送/受信ビームの個数だけビーム方向を変更しながら繰り返して伝送する。ここで、前記ビーム獲得手順のための以下ステップ４０３の様々な代替的具現が存在する。
【００４８】
ステップ４０３の第１代替案(ａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅ)において、前記端末４１０は、前記基準信号を用いて望ましいビームを選択し、前記望ましいビームの情報をフィードバックする。すなわち、前記端末４１０は、前記基地局４００が送信した基準信号それぞれの信号の強さを測定し、測定された信号の強さの中で最も大きい信号の強さを持つビーム方向を選択し、選択されたビームのインデックスまたは基準信号のインデックスを前記基地局４００にフィードバックする。
【００４９】
前記ステップ４０３の第２代替案において、最も大きい信号の強さを持つ望ましいビームを選択することに代えて、前記端末４１０は、最適のＮ個のビームを選択し、選択されたＮ個のビームのインデックスまたは選択されたＮ個の基準信号のインデックスを前記基地局４００にフィードバックすることができる。また、前記端末４１０は、Ｎ個の基準信号の測定、望ましいビーム又は基準信号の指示子、選択されたＮ個のビームのランク、選択されたＮ個の信号のランクの少なくとも一つをさらに含むことができる。この場合、前記基地局４００は、前記Ｎ個のビームのうち最適の一つを用いることができる。ここで、前記Ｎは、固定された数字であるか、又は前記Ｎは、臨界値を超える信号の強さを持つ基準信号の個数であることがある。
【００５０】
ここで、前述の前記ステップ４０３の代替的具現は、後述するビーム変更手順のための代替具現に対応する。また、前記信号の強さは、チャネル品質として代替されうる。前記ステップ４０１及び前記ステップ４０３は、一定周期によって繰り返して行なわれうる。但し、ビーム獲得手順の周期は、前述のようにＨＡＲＱ再伝送周期より遥かに長く設定されることが望ましい。
【００５１】
以後、ステップ４０５において前記基地局４００は、前記端末４１０にデータを初期伝送する。ここで、前記データはＨＡＲＱ技法が適用される。この時、説明の便宜のため、本発明は、前記端末４１０が初期伝送された前記データのデコード(ｄｅｃｏｄｉｎｇ)を失敗したと仮定する。次に、ステップ４０７において前記デコードを失敗した前記端末４１０は、前記基地局４００にＮＡＣＫ（Ｎｏｎ ＡＣＫｎｏｗｌｅｄｇｅ）を送信する。前記ＨＡＲＱ技法によれば、ＮＡＣＫが送信された場合、基地局は、前記データを再伝送し、前記端末は初期伝送された信号および再伝送された信号の結合を通じて受信性能を向上させる。一般的にデコード失敗の原因は、予想されるチャネル及び実際のチャネルの差異による信号変調および符号化の誤った選択である。また、図２を参照して説明したように、前記デコード失敗の原因は、ビーム選択の誤りであることがある。したがって、本発明の実施例による前記基地局４００及び前記端末４１０は、再伝送に先立ち、ビーム選択の誤りの発生可否を判断し、ビーム選択の誤りが発生した場合、ビーム変更手順を行う。
【００５２】
前記ビーム変更手順は、前記ビーム獲得手順に比べて相対的に簡略にビームの方向を修正するための手順である。前記ビーム変更手順の間、ビームの変更または追加がなされる。ビーム獲得手順の周期が到来しなかったとしても、基準信号は他の目的または他の端末のために毎フレームごとに送信されうる。したがって、前記端末４１０は、毎フレーム前記他の目的または前記他の端末のための基準信号を用いて望ましいビームを決定でき、ビーム選択の誤りが発生したかどうかを判断することができる。前記基地局４００は、前記端末４１０のためにビーム方向を変更するか、又は追加できる。前記ビーム変更手順の具体的な具現は、ビーム獲得手順の具現に対応する。説明の便宜のため、前記ビーム選択の誤りが発生すると仮定する。
【００５３】
ビーム選択の誤りの発生を判断した前記端末４１０は、ステップ４０９において、前記基地局４００にビーム変更要請(ｂｅａｍ ｃｈａｎｇｅ ｒｅｑｕｅｓｔ)を送信する。前記ビーム変更要請に含まれる情報は様々な実施例によって異なりうる。前記ステップ４０３の第１代替案の具現が行なわれる場合、前記ビーム変更要請は再選択された送信ビームの情報、ビームの変更及び追加のいずれかを指定する情報の少なくとも一つを含むことができる。したがって、前記基地局４００は前記端末４１０のためのビーム方向を代替するか、又は追加することができる。前記図４に示すように、ビーム-Ｂがビーム-Ｃに代替されるか、又はビーム-Ｃが追加されうる。
【００５４】
前記ステップ４０３の第２代替案の具現が行なわれる場合、前記ビーム変更要請は、ビーム選択の誤りの発生に対する指示子(ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ)のみを含むことができる。前記ビーム選択の誤りの発生を知らせる指示子は、少ない量の情報、例えば、１ビットの情報を用いて伝達されうる。この場合、シグナリングの量を減らすため、前記ビーム選択の誤りの発生を知らせる前記指示子は、ステップ４０７のＮＡＣＫメッセージのような他のメッセージに含まれうる。また、この場合、前記ビーム選択の誤りの発生を知らせる指示子を受信することによって、前記基地局４００は、前記ステップ４０３で受信されたＮ個の基準信号の測定に基づいて、前記端末４１０のためのビームの方向を交替または追加することができる。前記図４に示すように、ビーム-Ｂがビーム-Ｃと交替されるか、又はビーム-Ｃが追加されうる。
【００５５】
前記ビーム変更手順の遂行後、ステップ４１１において、前記基地局４００は前記端末４１０にデータを再伝送する。この時、本発明は、前記端末４１０が初期に伝送された信号および再伝送された信号の結合を通じて前記データのデコードを成功したと仮定する。次に、ステップ４１３において、前記デコードを成功した前記端末４１０は、前記基地局４００にＡＣＫ（ＡＣＫｎｏｗｌｅｄｇｅ）を送信する。
【００５６】
以後、ビーム獲得手順の周期が経過すると、前記基地局４００及び前記端末４１０はビーム獲得処理を行う。すなわち、ステップ４１５において、基地局４００は、送/受信ビームのそれぞれを適用した基準信号を順次送信し、前記端末４１０は互いに異なる受信ビームを適用して前記基準信号を受信する。また、ステップ４１７において、前記端末４１０は、前記基準信号を用いて望ましいビーム又は望ましいＮ個のビームを選択し、前記望ましいビーム又は優先順位及び測定結果の少なくとも一つとともに望ましいＮ個のビームをフィードバックする。
【００５７】
前記図４を参照して説明した実施例においてビーム変更手順は、ビーム獲得手順の周期の間にＨＡＲＱ再伝送が要請され、ビーム選択の誤りが発生した場合に行なわれる。しかし、前記図４のような実施例は、初期伝送時に発生したビーム選択の誤りを解決できない。したがって、本発明の他の実施例によって、ＨＡＲＱ再伝送と関係なくビーム選択の誤りが発生する場合に前記ビーム変更手順が行われうる。この場合、データの初期伝送性能の向上が期待される。前記本発明の他の実施例は、以下図５に示されたとおりである。
【００５８】
図５は、本発明の第２実施例による無線通信システムにおいてビーム獲得手順及びビーム変更手順のためのシグナリングを示している。
【００５９】
前記図５を参照すると、ステップ５０１及びステップ５０３においてビーム獲得手順が行われる。ステップ５０１において、基地局５００は、送/受信ビームのそれぞれを適用した基準信号を順次送信し、端末５１０は互いに異なる受信ビームを適用して前記基準信号を受信する。すなわち、前記基地局５００は、多数の基準信号を送/受信ビームの個数だけビームの方向を変更しながら繰り返して伝送する。ここで、前記ビーム獲得手順のための以下ステップ５０３の様々な代替的具現が存在する。
【００６０】
ステップ５０３の第１代替案において、前記端末５１０は、前記基準信号を用いて望ましいビームを選択し、前記望ましいビームの情報をフィードバックする。すなわち、前記端末５１０は、前記基地局５００が送信した基準信号のそれぞれの信号の強さを測定し、測定された信号の強さの中で最も大きな信号の強さを持つビーム方向を選択し、選択されたビームのインデックスまたは基準信号のインデックスを前記基地局５００にフィードバックする。  
【００６１】
前記ステップ５０３の第２代替案において、最も大きな信号の強さを持つ望ましいビームを選択することに代わって、前記端末５１０は最適のＮ個のビームを選択し、選択されたＮ個のビームのインデックスまたは選択されたＮ個の基準信号のインデックスを前記基地局５００にフィードバックすることができる。また、前記端末５１０は、Ｎ個の基準信号の測定、望ましいビーム又は基準信号の指示子、選択されたＮ個のビームのランク、選択されたＮ個の信号のランクの少なくとも１つをさらに含むことができる。この場合、前記基地局５００は、前記Ｎ個のビームのうち最適の一つを用いることができる。ここで、前記Ｎは固定された数字であるか、又は前記Ｎは臨界値を超える信号の強さを持つ基準信号の個数であることがある。
【００６２】
ここで、前述の前記ステップ５０３の代替的具現は、後述するビーム変更手順のための代替具現に対応する。また、前記信号の強さは、チャネル品質に代替されうる。前記ステップ５０１及び前記ステップ５０３は、一定周期にしたがって繰り返して行なわれうる。但し、ビーム獲得手順の周期は、前述のように、ＨＡＲＱ再伝送周期より遥かに長く設定されることが望ましい。
【００６３】
前記ビーム獲得手順以後、前記ビーム獲得手順の周期が到来しなかったとしても、前記端末５１０は、ビーム選択の誤りの発生可否を判断することができる。すなわち、基準信号は他の目的または他の端末のために前記基地局５００によって毎フレーム送信されうる。したがって、前記端末４１０は、毎フレーム前記他の目的または前記他の端末のための基準信号を用いて望ましいビームを決定することができ、ビーム選択の誤りが発生したかどうかを判断することができる。これによって、前記基地局５００は、前記端末５１０のためにビームの方向を変更するか、追加できる。前記ビーム変更手順の具体的な具現は、ビーム獲得手順の具現に対応する。説明の便宜のため、前記ビーム選択の誤りが発生すると仮定する。
【００６４】
ステップ５０５において、前記端末５１０は、前記ビーム選択の誤りが発生することを判断した後、前記基地局５００にビーム変更要請を送信する。前記ビーム変更要請に含まれる情報は、様々な実施例によって異なりうる。前記ステップ５０３の第１代替案の具現が行なわれる場合、前記ビーム変更要請は再選択された送信ビームの情報、ビームの変更及び追加のいずれかを指定する情報の少なくとも一つを含むことができる。これによって、前記基地局５００は、前記端末５１０のためのビーム方向を交替または追加する。前記図５に示すように、ビーム-Ｂがビーム-Ｃに交替されるか、又はビーム-Ｃが追加されうる。
【００６５】
前記ステップ５０３の第２代替案の具現が行なわれる場合、前記ビーム変更要請は、ビーム選択の誤りの発生に対する指示子(ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ)のみを含むことができる。前記ビーム選択の誤りの発生を知らせる指示子は少ない量の情報、例えば、１ビットの情報を用いて伝達されうる。この場合、シグナリングの量を減らすため、前記ビーム選択の誤りの発生を知らせる前記指示子は、ステップ５０７のＮＡＣＫメッセージのような他のメッセージに含まれうる。また、この場合、前記ビーム選択の誤りの発生を知らせる指示子を受信することによって、前記基地局５００は、前記ステップ５０３で受信されたＮ個の基準信号の測定に基づいて、前記端末５１０のためのビームの方向を交替または追加することができる。前記図５に示すように、ビーム-Ｂがビーム-Ｃと交替されるか、又はビーム-Ｃが追加されうる。
【００６６】
以後、ビーム獲得手順の周期が経過すると、前記基地局５００及び前記端末５１０は、ビーム獲得処理を行う。すなわち、ステップ５０７において基地局５００は、送/受信ビームのそれぞれを適用した基準信号を順次送信し、前記端末５１０は互いに異なる受信ビームを用いて前記基準信号を受信する。また、ステップ５０９において、前記端末５１０は、前記基準信号を用いて望ましいビーム又は望ましいＮ個のビームを選択し、前記望ましいビーム又は優先順位及び測定結果の少なくとも一つとともに望ましいＮ個のビームをフィードバックする。
【００６７】
以下、本発明は、前述のようにビームフォーミングを行なう端末および基地局の動作ならびに構成を、図面を参照して詳しく説明する。
【００６８】
図６は、本発明の実施例による無線通信システムにおける端末の動作手順を示している。
【００６９】
前記図６を参照すると、前記端末はステップ６０１でビーム獲得手順を通じて好み送/受信ビーム又は望ましい受信ビームのための望ましいＮ個の送信ビームを決定する。前記ビーム獲得手順は、予め定義された時間間隔によって周期的に行なわれる。具体的に、前記端末は基地局で互いに異なる送信ビームを適用した基準信号を順次的に受信するが、同一の送信ビームが適用された基準信号を互いに異なる受信ビームを適用する。これを通じて、前記端末は望ましい送/受信ビームの対または望ましい受信ビームのための望ましいＮ個の送信ビームを決定する。これによって、前記端末は、前記基地局からの下向きリンク信号に前記望ましい受信ビームを適用する。
【００７０】
前記望ましい送/受信ビームの対または望ましい受信ビームのための望ましいＮ個の送信ビームを決定した後、前記端末はステップ６０３に進み、望ましい送信ビームを指示する情報を基地局にフィードバックする。受信ビームは、前記端末によって使用されるので、前記望ましい受信ビームを指示する情報はフィードバックされない。ここで、前記望ましいビームを指示する情報をフィードバックするための多数の代替的具現が存在する。前記望ましいビームを指示する情報をフィードバックするための第１代替案によれば、前記送信ビームを指示する情報は、望ましいビームのインデックスまたは望ましいビームに対応する基準信号のインデックスを含むことができる。前記望ましいビームを指示する情報をフィードバックするための第２代替案によれば、前記望ましいＮ個の送信ビームを指示する情報は、望ましいＮ個のビームのインデックスまたは望ましいＮ個の送信ビームに対応するＮ個の基準信号のインデックスを含むことができる。前記望ましいＮ個のビームを指示する情報は、Ｎ個の基準信号の測定、望ましいビーム又は基準信号の指示子、選択されたＮ個のビームのランク、選択されたＮ個の信号のランクの少なくとも１つをさらに含むことができる。この場合、前記基地局は、望ましい送信ビームとしてＮ個のビームのうち最適の一つを用いることができる。ここで、前記Ｎは、固定された数字であるか、又は前記Ｎは、臨界値を超える信号の強さを持つ基準信号の個数であることがある。ここで、前記望ましい送信ビームを指示する情報をフィードバックするための前記代替的具現は、後述する送信ビームの変更を要請するための代替的具現に対応される。
【００７１】
次に、前記端末は、ステップ６０５に進み、送/受信ビームの対のペアリストを生成する。前記送/受信ビームの対のペアリストは、各送信ビームに対して受信信号の強さを最大化する受信ビームを選択した結果を示す。例えば、前記送/受信ビームの対のペアリストは、前記表２のように構成されうる。すなわち、端末の受信ビームは、基地局の送信ビームに比べて広いビーム幅を持つのが一般的なので、受信ビームの対送信ビームの関係は１対多の関係であることがある。すなわち、一つの受信ビームに対して多数の望ましい送信ビームが存在することがある。前記ステップ６０５は、前記ステップ６０１または前記ステップ６０３と同時に、又は前記ステップ６０３に先立ち行われうる。
【００７２】
以後、前記端末はステップ６０７に進み、ビームの変更が必要かどうか判断する。前記ビーム変更が行なわれる条件は、具体的な実施例によって異なりうる。例えば、前記図４を参照して説明した実施例が行なわれる場合、すなわち、ＨＡＲＱ技法が適用されたデータのデコードが失敗し、同時に、ビーム選択の誤りが発生した場合、前記端末は、前記ビーム変更が必要であると判断できる。他の例として、前記図５を参照して説明した実施例のように行なわれる場合、すなわち、単にビーム選択の誤りが発生した場合、前記端末は、前記ビームの変更が必要であると判断することができる。 
【００７３】
前記ビーム選択の誤りの発生可否を判断するため、前記端末は、前記端末のビーム獲得手順のため使用される基準信号以外の他の基準信号を用いることができる。例えば、前記端末は、前記端末のビーム獲得手順のための基準信号以外の他の基準信号を用いて送/受信ビームの対のペアリストを新たに生成し、既に選択された望ましい受信ビームを含む送/受信ビームの対の中で最も大きな信号の強さを持つビームの対を検索した後、前記最も大きな信号の強さを持つものと検索されたビームの対が前記ビーム獲得手順を通じて決定された望ましい送/受信ビームの対と相違すると、ビーム選択の誤りが発生すると判断する。他の例として、前記端末は。、好み受信ビームを適用した場合、受信信号の強さを最大化する送信ビームを再び決定した後、前記送信ビームが前記ビーム獲得手順を通じて決定された望ましい送信ビームと相違すると、ビーム選択の誤りが発生すると判断する。前記ビーム選択の誤りを判断するにおいて、前記受信信号の強さを最大化する送信ビーム及び前記ビーム獲得手順を通じて決定された望ましい送信ビームが相違しても、前記ビーム獲得手順を通じて決定された送信ビームを適用した場合の信号の強さが臨界値以上であれば、前記端末はビーム選択の誤りが発生しなかったと判断することができる。すなわち、前記ビーム選択の誤りの発生条件として、前記ビーム獲得手順を通じて決定された送信ビームを適用した場合の信号の強さが臨界値未満のものが追加されうる。
【００７４】
前記ビーム変更が必要であれば、前記端末はステップ６０９に進み、基地局にビーム変更要請を送信する。前記ビーム変更要請に含まれる情報は、具体的な実施例によって異なりうる。前記望ましい送信ビームを指示する情報をフィードバックするための第１代替案が行なわれる場合、前記ビーム変更要請は、前記再選択された望ましい送信ビームの情報、ビームの変更及び追加のうちいずれかを指定する情報の少なくとも一つを含むことができる。この時、前記端末は望ましい受信ビームが同一の範囲で送信ビームを再選択する。すなわち、前記端末は、前記ステップ６０１で決定された望ましい受信ビームが適用されるとき、受信信号の強さを最大化する送信ビームを望ましい送信ビームとして再選択する。
【００７５】
前記望ましい送信ビームを指示する情報をフィードバックするための第２代替案が行なわれる場合、前記ビーム変更の要請は、単にビーム選択の誤りが発生することを知らせる指示子のみを含むことができる。前記ビーム選択の誤りの発生を知らせる指示子は、少ない量の情報、例えば、１ビットの情報を用いて伝達されうる。この場合、シグナリング量を減らすため、前記ビーム選択の誤りの発生を知らせる前記指示子は、ＮＡＣＫメッセージのような他のメッセージに含まれることができる。
【００７６】
以後、前記端末は、ステップ６１１に進み、ビーム獲得手順の周期が経過したか否か判断する。すなわち、前記ビーム獲得手順は、予め定義された時間間隔によって定期的に行なわれる。もし、前記ビーム獲得手順の周期が経過しなければ前記端末は、前記ステップ６０７に戻る。もし、前記ビーム獲得手順の周期が経過すれば、前記端末は、前記ステップ６０１に戻ってビーム獲得手順を再び行う。
【００７７】
図７は、本発明の実施例による無線通信システムにおいて基地局の動作手順を示している。
【００７８】
前記図７を参照すると、前記基地局は、ステップ７０１でビーム獲得手順を通じて端末の好み送信ビームを決定する。前記ビーム獲得手順は予め定義された時間間隔によって周期的に行なわれる。具体的に、前記基地局は互いに異なる送信ビームを適用した基準信号を順次送信し、前記端末から前記端末が望ましい送信ビームを指示する情報を受信する。本発明の実施例によって、前記望ましい送信ビームを指示する情報は、前記端末によって好まれるビームのインデックス、又は前記端末によって好まれるビームに対応する基準信号のインデックスを含むことができる。これによって、前記基地局は、前記望ましい送信ビームを指示する情報に基づいて望ましい送信ビームを識別し、前記端末への下向きリンク信号に前記望ましい送信ビームを適用する。
【００７９】
本発明の他の実施例によって、前記望ましい送信ビームを指示する情報は、望ましいＮ個のビームのインデックスまたは望ましいＮ個の送信ビームに対応するＮ個の基準信号のインデックスを含むことができる。前記望ましいＮ個のビームを指示する情報は、Ｎ個の基準信号の測定、望ましいビーム又は基準信号の指示子、選択されたＮ個のビームのランク、選択されたＮ個の信号のランクの少なくとも１つをさらに含むことができる。この場合、前記基地局は、望ましい送信ビームとしてＮ個のビームのうち最適の一つを用いることができる。ここで、前記Ｎは、固定された数字であるか、又は前記Ｎは、臨界値を超える信号の強さを持つ基準信号の個数であることがある。これによって、前記基地局は前記望ましい送信ビームを指示する情報に基づいて望ましい送信ビームを識別し、前記端末への下向きリンク信号に前記望ましい送信ビームを適用する。
【００８０】
以後、前記基地局は、ステップ７０３に進み、前記端末からビーム変更要請が受信されたかどうかを判断する。一実施例によって、前記ビーム変更要請は、前記端末が望ましい送信ビームが変更されたことを知らせる信号であって、再選択された望ましい送信ビームの情報、ビームの変更/追加を指定する情報の少なくとも一つを含むことができる。他の実施例によって、前記ビーム変更要請は、単にビーム選択の誤りの発生に対する指示子(ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ)のみを含むことができる。前記ビーム選択の誤りの発生を知らせる指示子は、少ない量の情報、例えば、１ビットの情報を用いて伝達されうる。この場合、シグナリングの量を減らすため、前記ビーム選択の誤りの発生を知らせる前記指示子は、ＮＡＣＫメッセージのような他のメッセージに含まれうる。
【００８１】
ここで、前記端末のビームの変更/追加指定に前記基地局が拘束されかどうかは具体的な実施例によって異なりうる、但し、前記端末のビームの変更/追加指定に前記基地局が拘束されても、前記基地局のリソース不足によりビームの追加が不可能であればビームの変更のみ許される。また、前記ビームの変更/追加を指定する情報が含まれない場合、前記基地局はいつでもビームの追加が可能かどうかを優先的に判断することができる。もし、前記ビーム変更要請が受信されなければ、前記基地局は、以下ステップ７１１に進む。
【００８２】
一方、前記ビーム変更要請が受信されれば、前記基地局はステップ７０５に進み、ビーム追加が可能なのか判断する。前記ビームの追加可否は、前記基地局のＲＦ（ＲａｄｉｏＦｒｅｑｕｅｎｃｙ)リソースの使用可否によって判断されうる。すなわち、前記ビームの追加が可能であるためには、前記基地局は多数のＲＦチェーン(ｃｈａｉｎ)を備えなければならず、前記端末への下向きリンク信号に少なくとも一つのＲＦチェーンを追加に割り当てることができなければならない。追加的又は代替的に、前記基地局は、ビーム獲得手順の間に前記端末からフィードバックされた望ましい送信ビームを指示する情報に基づいて、ビームの追加が可能であるかどうかを判断することができる。もし、前記ビームの追加が可能であれば、前記基地局はステップ７０７に進み、前記ステップ７０１で決定された望ましい送信ビームに再選択された望ましい送信ビームを追加する。ここで、前記再選択された望ましい送信ビームは、前記ビーム変更要請に含まれうるか、又は前記ビーム獲得手順の間に前記端末からフィードバックされた前記望ましい送信ビームを指示する情報に基づいて前記基地局によって決定されたビームであることがある。一方、前記ビームの追加が可能でなければ、前記基地局は、ステップ７０９に進み、前記ステップ７０１で決定された望ましい送信ビームを再選択された望ましい送信ビームに交替する。ここで、前記再選択された望ましい送信ビームは、前記ビーム変更要請に含まれうるか、又は前記ビーム獲得手順の間に前記端末からフィードバックされた前記望ましい送信ビームを指示する情報に基づいて前記基地局によって決定されたビームであることがある。
【００８３】
以後、前記基地局はステップ７１１に進み、ビーム獲得手順の周期が経過したか否かを判断する。すなわち、前記ビーム獲得手順は、予め定義された時間間隔によって周期的に行なわれる。もし、前記ビーム獲得手順の周期が経過しなければ、前記基地局は、前記ステップ７０３に戻る。もし、前記ビーム獲得手順の周期が経過すれば、前記基地局は、前記ステップ７０１に戻ってビーム獲得手順を再び行う。
【００８４】
図８は、本発明の実施例による無線通信システムにおいて端末のブロック構成を示している。本発明の実施例によって前記端末は追加的であるか又は他の構成要素を含むことができる。同様に２つ以上の構成要素の機能が一つの単一の構成要素として集積されうる。
【００８５】
前記図８に示すように、前記端末は、アンテナアレイ(ａｎｔｅｎｎａ ａｒｒａｙ)８１０、ビームフォーミング部８２０、受信ＲＦチェーン８３０、モデム８４０、送信部８５０、制御部８６０を含んで構成される。
【００８６】
前記アンテナアレイ８１０は多数のアンテナの集合体であって、多数のアレイエレメントを含む。前記ビームフォーミング部８２０は、前記アンテナアレイ８１０を構成する多数のアンテナを通じて受信される信号に対して受信ビームフォーミングを行なう。例えば、前記ビームフォーミング部８２０は、多数の増幅器、多数の位相変換器、信号合算機を含む。すなわち、前記ビームフォーミング部８２０は、前記多数のアンテナのそれぞれを通じて受信された信号の位相を調節して合算することにより受信ビームフォーミングを行なう。前記受信ＲＦチェーン８３０は、ＲＦ帯域のアナログ受信信号をベースバンドデジタル信号に変換する。例えば、前記受信ＲＦチェーン８３０は、増幅器、ミキサー(ｍｉｘｅｒ)、オシレータ(ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ)、ＡＤＣ(Ａｎａｌｏｇ ｔｏ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｏｎｖｅｒｔｏｒ)、フィルター(ｆｉｌｔｅｒ)などを含むことができる。前記アンテナアレイ８１０、前記ビームフォーミング部８２０は、受信部(ｒｅｃｅｉｖｅｒ)と通称されうる。また、前記受信部は、前記受信部の具体的な具現によって異なりうる。例えば、前記端末は、前記ビームフォーミング部８２０を含まないことがある。
【００８７】
前記モデム８４０は、システムの物理階層規格によってベースバンド信号およびビット列間の変換機能を行なう。例えば、ＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｇｏｎａｌ ＦｒｅｑｕｅｎｃｙＤｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ)方式による場合、データの送信時、前記モデム８４０は、送信ビット列を符号化及び変調することにより複素シンボルを生成し、前記複素シンボルを副搬送波にマッピングした後、ＩＦＦＴ（Ｉｎｖｅｒｓｅ ＦａｓｔＦｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ)演算およびＣＰ挿入を通じてＯＦＤＭシンボルを構成する。また、データの受信時、前記モデム８４０は、前記受信ＲＦチェーン８３０から提供されるベースバンド信号をＯＦＤＭシンボル単位に分割し、ＦＦＴ（Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）演算を通じて副搬送波にマッピングされた信号を復元した後、復調および復号化を通じて受信ビット列を復元する。前記送信部８５０は、前記モデム８４０から提供される送信信号をＲＦ帯域信号に変換して前記基地局へ送信する。具体的に示されていないが、前記送信部８５０は送信ＲＦチェーン、アンテナなどを含む。
【００８８】
前記制御部８６０は、前記端末の全般的な機能を制御する。前記制御部８６０は、前記端末によって行なわれるのと同様に説明される動作を行なうように制御するか、又は行うことができる。例えば、前記制御部８６０は、送信トラフィックパケット及びメッセージを生成して前記モデム８４０に提供し、前記モデム８４０から提供される受信トラフィックパケット及びメッセージを解釈する。特に、前記制御部８６０は、ビーム獲得手順及びビーム変更手順を行なうように制御する。前記ビーム獲得手順及び前記ビーム変更手順のための前記制御部８６０の動作を察してみると、次の通りである。
【００８９】
前記ビーム獲得手順のため、前記制御部８６０は、基地局で互いに異なる送信ビームを適用した基準信号を順次的に受信するが、同一の送信ビームが適用された基準信号を互いに異なる受信ビームを適用するように前記ビームフォーミング部８２０を制御する。そして、前記制御部８６０は、受信信号の強さを最大化する基地局の送信ビーム及び端末の受信ビーム、すなわち、望ましい送/受信ビームの対を決定する。これによって、前記制御部８６０は、望ましい送信ビームを指示する情報を生成し、前記モデム８４０及び前記送信部８５０を通じて前記望ましい送信ビームを指示する情報を基地局に送信する。以後、前記制御部８６０は、前記望ましい受信ビームで受信ビームフォーミングを行なうように前記ビームフォーミング部８２０を制御する。前記ビーム獲得手順は予め定義された時間間隔によって周期的に行なわれる。
【００９０】
前記ビーム変更手順のため、前記ビーム獲得手順後、前記制御部８６０は、送/受信ビームの対のペアリストを生成する。そして、前記制御部８６０は、前記ビーム獲得手順の周期が経過する前にビームの変更が必要かどうか判断する。前記ビーム変更が行なわれる条件は具体的な実施例によって異なりうる。例えば、前記条件はビーム選択の誤り発生を含み、ＨＡＲＱ技法が適用されたデータのデコード失敗をさらに含むことができる。前記ビーム選択の誤りの発生可否を判断するために前記制御部８６０は、前記端末のビーム獲得手順のための基準信号以外の他の基準信号を用いることができる。前記ビーム変更が必要であれば、前記制御部８６０は望ましい送信ビームを再選択し、再選択された望ましい送信ビームを基地局に知らせるため、ビーム変更要請を送信する。前記ビーム変更要請は単に前記再選択された望ましい送信ビームの情報、ビームの変更/追加を指定する情報の少なくとも一つを含むことができる。他の実施例によって、前記ビーム変更要請は、ビーム選択の誤りの発生に対する指示子(ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ)のみを含むことができる。前記ビーム選択の誤りの発生を知らせる指示子は、少ない量の情報、例えば、１ビットの情報を用いて伝達されうる。この場合、シグナリング量を減らすため、前記ビーム選択の誤りの発生を知らせる前記指示子は、ＮＡＣＫメッセージのような他のメッセージに含まれうる。この時、前記制御部８６０は、受信ビームを保持することができる。
【００９１】
図９は、本発明の実施例による無線通信システムにおいて基地局のブロック構成を示している。
【００９２】
前記図９を参照すると、前記基地局はモデム９１０、受信部９２０、多数の送信ＲＦチェーン(９３０−１ないし９３０−Ｎ)、ビームフォーミング部９４０、アンテナアレイ９５０、制御部９６０を含んで構成される。本発明の実施例によって、前記基地局は追加的であるか、又は他の構成要素を含むことができる。同様に２つ以上の構成要素の機能が一つの構成要素として集積されうる。
【００９３】
前記モデム９１０は、システムの物理階層規格によってベースバンド信号およびビット列間の変換機能を行なう。例えば、ＯＦＤＭ方式による場合、データの送信時、前記モデム９１０は、送信ビット列を符号化及び変調することにより複素シンボルを生成し、前記複素シンボルを副搬送波にマッピングした後、ＩＦＦＴ演算およびＣＰ挿入を通じてＯＦＤＭシンボルを構成する。また、データ受信時、前記モデム９１０は、ベースバンド信号をＯＦＤＭシンボル単位に分割し、ＦＦＴ演算を通じて副搬送波にマッピングされた信号を復元した後、復調および復号化を通じて受信ビット列を復元する。前記受信部９１０は、端末から受信されるＲＦ信号をベースバンドデジタル信号に変換する。具体的に示されていないが、前記受信部９２０は、アンテナ、受信ＲＦチェーンなどを含む。
【００９４】
前記多数の送信ＲＦチェーン(９３０−１ないし９３０−Ｎ)は、前記モデム９１０から提供されるベースバンドデジタル信号列(ｓｔｒｅａｍ)をＲＦ帯域のアナログ信号に変換する。例えば、前記多数の送信ＲＦチェーン(９３０−１ないし９３０−Ｎ)のそれぞれは、増幅器、ミキサー、オシレータ、ＤＡＣ（Ｄｉｇｉｔａｌ  ｔｏ  ＡｎａｌｏｇＣｏｎｖｅｒｔｏｒ)、フィルターなどを含むことができる。前記基地局は、前記多数の送信ＲＦチェーン(９３０−１ないし９３０−Ｎ)の個数だけの送信ビームを同時に形成することができる。
【００９５】
前記ビームフォーミング部９４０は、前記多数の送信ＲＦチェーン(９３０−１ないし９３０−Ｎ)から提供される送信信号について送信ビームフォーミングを行なう。例えば、前記ビームフォーミング部９４０は多数の位相変換器、多数の増幅器、信号合算機を含む。すなわち、前記ビームフォーミング部８２０は、前記多数の送信ＲＦチェーン(９３０−１ないし９３０−Ｎ)のそれぞれから提供される送信信号を前記アンテナアレイ９５０に含まれた前記多数のアンテナの個数だけ分岐し、各分岐された信号の位相を調節する。また、前記ビームフォーミング部８２０は、同一のアンテナで送信される信号を合算する。前記アンテナアレイ９５０は、多数のアンテナの集合体として多数のアレイエレメントを含み、前記ビームフォーミング部９４０から提供される信号を無線チャンネルで放射する。前記多数の送信ＲＦチェーン(９３０−１ないし９３０−Ｎ)、前記ビームフォーミング部９４０、前記アンテナアレイ９５０は、送信部として通称されうる。
【００９６】
前記制御部９６０は、前記基地局の全般的な機能を制御する。前記制御部９６０は、前記基地局によって行なわれるように説明される動作を行なうように制御するか、又は行うことができる。例えば、前記制御部９６０は、送信トラフィックパケットやメッセージを生成して前記モデム９１０に提供し、前記モデム９１０から提供される受信トラフィックパケットやメッセージを解釈する。特に、前記制御部９６０は、ビーム獲得手順及びビーム変更手順を行なうように制御する。前記ビーム獲得手順及び前記ビーム変更手順のための前記制御部９６０の動作を察しみると、次の通りである。
【００９７】
前記ビーム獲得手順のため、前記制御部９６０は、前記モデム９１０を制御して基準信号を繰り返して送信するが、前記基準信号に互いに異なる送信ビームを適用するように前記ビームフォーミング部９４０を制御する。そして、前記制御部９６０は、前記受信部９２０を通じて受信される望ましい送信ビームを指示する情報に基づいて端末が望ましい送信ビームを確認する。以後、前記制御部９６０は、前記端末への下向きリンク信号に前記端末が望ましい送信ビームを適用するように前記ビームフォーミング部９４０を制御する。前記ビーム獲得手順は予め定義された時間間隔によって周期的に行なわれる。
【００９８】
前記ビーム変更手順のため、前記受信部９２０を通じて前記端末からビーム変更要請に受信されれば、前記制御部９６０は、ビーム追加が可能なのか判断する。前記ビームの追加が可能であるように、前記多数の送信ＲＦチェーン(９３０−１ないし９３０−Ｎ)の少なくとも一つが前記端末への下向きリンク信号に追加に割り当てられなければならない。追加的又は代替的に前記制御部９６０は、ビーム獲得手順の間、前記受信部９２０を通じて受信された望ましい送信ビームを指示する情報に基づいて、ビームの追加が可能かどうかを判断することができる。もし、前記ビームの追加が可能であれば、前記制御部９６０は、前記端末が望ましい送信ビームに前記ビーム変更要請に含まれた再選択された望ましい送信ビームを追加する。ここで、前記再選択された望ましい送信ビームは、前記ビーム変更要請に含まれうるか、又は前記ビーム獲得手順の間に前記受信部９２０を通じて受信された前記望ましい送信ビームを指示する情報に基づいて前記制御部９６０によって決定されたビームであることがある。一方、前記ビームの追加が可能でなければ、前記制御部９６０は、前記端末が望ましい送信ビームを前記ビーム変更要請に含まれた再選択された望ましい送信ビームで交替する。ここで、前記再選択された望ましい送信ビームは、前記ビーム変更要請に含まれうるか、又は前記ビーム獲得手順の間に前記受信部９２０を通じて受信された前記望ましい送信ビームを指示する情報に基づいて前記制御部９６０によって決定されたビームであることがある。
【００９９】
本発明の実施例は、送信ビームを使用する基地局及び受信ビームを使用する端末の観点から説明された。しかし、本発明はこれに制限されるものではない。本発明の実施例は、端末が受信ビームを使用しない場合も同様に適用されうる。この場合、選択されたビームの対の代わりに、送信ビームのみが選択されうる。
【０１００】
無線通信システムにおいて周期期的に行なわれるビーム獲得手順の他にビーム選択の誤りに対応したビーム変更手順を追加的に行なうことにより、瞬時的または一時的なビームの不一致現象に速やかに対処することができる。
【０１０１】
２）適切な実施例に対する参照とともに発明が説明された。しかし、当業者にとって以下の特許請求の範囲によって定義される発明の範囲から外れない限度内で形態及び具体的な内容の多様な変化が可能であることは自明であると言える。
【符号の説明】
【０１０２】
１００  基地局
１１０  端末
１２０  ビーム
１３０  有効距離（ｘ）
１４０  距離ｄ
２００  基地局
２２０  端末
２３０  端末
２４０  自動車
３００  基地局
３１０  端末
４００  基地局
４１０  端末
５００  基地局
５１０  端末
８２０  ビームフォーミング部
８３０  チェーン
８４０  モデム
８５０  送信部
８６０  制御部
９１０  モデム
９２０  受信部
９４０  ビームフォーミング部
９５０  アンテナアレイ
９６０  制御部
【図１】
2014526217.tif 000005
【図２】
2014526217.tif 000006
【図３】
2014526217.tif 000007
【図４】
2014526217.tif 000008
【図５】
2014526217.tif 000009
【図６】
2014526217.tif 000010
【図７】
2014526217.tif 000011
【図８】
2014526217.tif 000012
【図９】
2014526217.tif 000013
【国際調査報告】
2014526217.tif 000014
2014526217.tif 000015