(57)【要約】  無線通信システムでビームフォーミングを行う際にビーム方向を維持するためにビームフォーミングを行う装置は、前記装置の前記移動及び動作のうち少なくとも一つの変化量を測定する検出部と、前記移動及び動作のうち少なくとも一つによるビーム方向の変化を補正することで相手の装置とビーム方向を一致させるためのビーム制御パラメータを決定するプロセッサと、を含む。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線通信システムでビームフォーミングを行う方法において、
少なくとも一つの動作認識センサを利用して装置の移動及び動きのうち少なくとも一つを示す少なくとも一つの物理量を測定する過程と、
基準方向の基準値と少なくとも一つの物理量との間の差を示す差分値を算出する過程と、
前記差分値を利用して相手の装置のビーム方向を一致させるためのビーム制御パラメータを決定する過程と、
前記ビーム制御パラメータに応じてビーム方向を調節する過程と、を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記少なくとも一つの物理的な値は、３次元空間での動作又は移動の方向、動作又は移動の距離、動作又は移動の速度、動作又は移動の加速度、傾きの方向、傾きの角度、傾きの角速度、傾きの角加速度、回転の方向、回転の角度、回転の角速度、回転の角加速度、北（Ｎ）を基準とする水平方向での装置の現在方向、方向の変化、位置座標、位置座標の変化、高度、高度の変化のうち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３】
前記少なくとも一つの動作認識センサは、加速度センサ、ジャイロセンサ、地磁気センサ、高度センサ、ＧＰＳモジュールのうち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４】
前記ビーム方向を調節する過程は、
各アンテナ経路に送信される信号列に前記ビーム制御パラメータによって指示されるビームフォーミングベクトル又はビームフォーミング行列をかけ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５】
前記ビーム方向を調節する過程は、
前記ビーム制御パラメータによって指示されるアンテナ別信号の位相及び大きさの値に応じて各アンテナ経路に送信される信号の位相及び大きさを調節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】
前記ビーム方向を調節する過程は、
前記ビーム制御パラメータによって指示されるアンテナの姿勢制御値に応じて各アンテナの信号放射方向を調節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】
前記ビーム方向を調節する過程は、前記ビーム制御パラメータによって指示されるアンテナグループを活性化させ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８】
前記ビーム制御パラメータを決定する過程は、基準方向のビーム制御パラメータ及び前記差分値を入力変数とする予め定義された規則に応じて前記ビーム制御パラメータ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９】
前記ビーム制御パラメータを決定する過程は、基準方向のビーム制御パラメータに対する変化量に応じたビーム制御パラメータを定義するマッピングテーブルを利用して新たな前記ビーム制御パラメータ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１０】
請求項１乃至請求項９のうちいずれか一つの方法を実施するように構成された装置。
【請求項１１】
移動通信システムにおけるユーザ局の動作方法において、
前記ユーザ局の移動及び動作を測定するための少なくとも一つの動作認識センサに対する情報を含む第１制御メッセージを生成する過程と、
前記第１制御メッセージを基地局に送信する過程と、を含むことを特徴とする方法。
【請求項１２】
前記ユーザ局の移動及び動作によるビーム方向の変化を補正することでビーム方向を基準方向に維持するように制御するビーム固定技法を支援することを知らせる第２制御メッセージを送信する過程を更に含むことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
請求項１１及び請求項１２のうちいずれか一つの方法を実施するように構成された装置。
【請求項１４】
移動通信システムにおける基地局の動作方法において、
ユーザ局の移動及び動作を測定するための少なくとも一つの動作認識センサに対する情報を含む第１制御メッセージを受信する過程と、
前記第１制御メッセージを介して前記ユーザ局で使用可能な少なくとも一つの動作認識センサに対する情報を獲得する過程と、を含むことを特徴とする方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の方法を実施するように構成された装置。
【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するものであり、特に無線通信システムおけるビームフォーミング（ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ）を行う際にビーム方向を維持するための装置及びその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信システムの送信端はアンテナを利用して電気的信号を発生し、同じシステムの受信端は無線チャネルを介して前記送信端から発生した電気的信号を受信する。送受信アンテナの利得（Ｇａｉｎ）を介して得られる受信端での受信信号の利得をモデルとしてＦｒｉｉｓ式がよく使用される。
【０００３】
図１は、無線通信システムにおける送信端及び受信端を示す図である。前記図１に示したように、Ｇｔのアンテナ利得を有する送信端１００及びＧｒのアンテナ利得を有する受信端１２０が距離ｄだけ離れている場合、前記Ｆｒｉｉｓ式は下記＜数式１＞のようになる。
【０００４】
【数１】
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【０００５】
前記＜数式１＞において、前記Ｐｒは受信信号の電力、前記Ｐｔは送信信号の電力、前記Ｇｔは送信機のアンテナ利得、前記Ｇｒは受信機のアンテナ利得、前記λは波長の長さ、前記ｄは送信機と受信機間の距離を意味する。
【０００６】
前記＜数式１＞は自由空間（Ｆｒｅｅ  ｓｐａｃｅ）で適用可能な式である。よって、実際にシステムに適用する際、無線チャネルの特性に応じて若干の変形が加えられる。前記＜数式１＞は、受信機で受信される電力が送信機と受信機のアンテナの利得値に比例することを示している。
【０００７】
図２は、無線通信システムにおけるアンテナの電力放射形状を示す図である。前記図２の（ａ）は無指向性（Ｉｓｏｔｒｏｐｉｃ）アンテナの電力の放射形状を示し、（ｂ）は方向性（ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ）がある指向性アンテナの電力の放射形状を示す。前記図２の（ａ）を参照すると、無指向性アンテナから放射される電力は円（Ｃｉｒｃｌｅ）又は球（ｓｐｈｅｒｅ）状の放射形状を有する。一方、前記図２の（ｂ）を参照すると、指向性アンテナから放射される電力は扇形（ｆａｎ）又は円錐（ｃｏｎｅ）状を有する。前記図２の（ａ）及び（ｂ）において、アンテナから放射される電力値が同じである場合、（ｂ）のような指向性アンテナは特定方向に電力を集中させるため、（ｂ）のような指向性アンテナを介して送信された信号は（ａ）のような無指向性アンテナを介して送信された信号より広く伝播される。上述したアンテナ指向性に応じた受信程度を数値化したものが＜数式１＞に示したＦｒｉｉｓ式に含まれたアンテナ利得値である。即ち、アンテナビームの範囲が狭くなるほどアンテナの利得値は大きくなる。しかし、特性方向及び範囲にビームの電力が集中するため、サービスする領域の面積は減少する。即ち、前記アンテナ利得及びサービス面積は一般に反比例関係を有する。
【０００８】
上述したような信号の放射形状を利用し、無線通信システムの性能を向上させることができる。望みの信号の放射形状を形成する技術を一般にビームフォーミングという。前記ビームフォーミングはアンテナ又は一つ以上の多重アンテナを利用してビームに方向性を付与することで送受信利得を上げ、その結果、特定の受信者に対する信号の受信強度を高める技術である。即ち、ビームフォーミング技術はアンテナ利得及びサービスの方向／範囲をいかに設定するのかの問題であるといえる。
【０００９】
図３は、無線通信システムにおけるビームフォーミング技術を適用した基地局のビームを示す図である。前記図３参照すると、基地局は多数のセクタ（ｓｅｃｔｏｒ）（例えば、第１セクタ、第２セクタ、第３セクタ）を含み、各セクタで方向性を有する多数のビームを形成する。前記ビームフォーミングが適用される場合には信号の範囲が狭いため、一つの基地局セル又はセクタをサービスするためにはセル又はセクタの個数より多い個数のビームが使用されるべきである。例えば、前記図３の場合、第１ビーム乃至第３ビームが第１セクタで形成される。基地局が狭い範囲のビームフォーミングを行うほど、ユーザ局（ｕｓｅｒ  ｓｔａｔｉｏｎ）はよりよいチャネル状態を得ることができる。
【００１０】
前記ビームフォーミングを適用するために、ユーザ局は前記基地局の多数のビームのうちから最もよいビームを選択し、動作や移動に応じて新しいビームを更に選択すべきである。ビームの幅が狭くなるほど新しいビームがより頻繁に選択されることになる。また、ユーザ局もビームフォーミングを行う場合、基地局のビーム方向とユーザ局のビーム方向が一致すると最もよいチャネル状態を得ることができる。しかし、固定されている基地局とは異なって前記ユーザ局は移動可能であり、更に前記基地局に対向する機器の方向も容易に変更可能である。よって、前記ユーザ局のビーム方向及び基地局のビーム方向が外れる現象が頻繁に発生する可能性がある。
【００１１】
図４ａ乃至図４ｄは、本発明の実施形態による無線通信システムにおける基地局及びユーザ局のビーム方向を示す図である。
【００１２】
前記図４ａを参照すると、基地局４１０の送受信のためのビーム方向及びユーザ局４２０の送受信のためのビーム方向が一致する。前記基地局４１０のビーム方向が前記ユーザ局４２０に向かうと、前記ユーザ局４２０は前記基地局４１０のビーム範囲の中に置かれる。また、データ送受信の信頼度及び効率を上げるために、前記ユーザ局４２０も前記基地局４１０に向かうビームを形成する。前記図４ａに示したように、前記基地局４１０及び前記ユーザ局４２０のビーム方向が一致すると最適の通信品質が得られる。
【００１３】
一般に、前記基地局及び前記ユーザ局間のビーム方向を一致させるためにビーム訓練（ｂｅａｍ  ｔｒａｉｎｉｎｇ）が使用される。前記ビーム訓練はダウンリンク及びアップリンクで区分される。ダウンリンクの場合、前記基地局で特定方向のビーム訓練用基準信号（Ｂｅａｍ  ｔｒａｉｎｉｎｇ  ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ  ｓｉｇｎａｌ）にビーム訓練のための特定コード（Ｓｅｑｕｅｎｃｅ）を割り当て、前記基準信号を特定方向のビームとして伝送する。それによって、前記ユーザ局は前記基地局から伝送された一つ以上のビーム訓練用基準信号のうちから最もよい通信品質を有する基準信号の特定コード値を前記基地局に知らせる。上述した過程を介し、前記基地局及び前記ユーザ局の一致したビーム方向が決定される。
【００１４】
アップリングの場合、逆にユーザ局から特定方向のビーム訓練用基準信号にビーム訓練のための特定コードを割り当て、前記基準信号を特定方向のビームとして伝送する。それによって、前記基地局は前記ビーム訓練用基準信号のうちから最もよい通信品質を有する基準信号の特定コード値をユーザ局に知らせる。
【００１５】
ビーム訓練方法は固定された基地局及びユーザ局に適用するにふさわしいが、短い時間の間ユーザ局が頻繁に動作するか移動する場合、前記ビーム訓練方法を利用したビーム一致方法を適用することは難しい。前記図４ｂ、前記図４ｃ、前記図４ｄはそのような問題点を具体的に示す。前記図４ｂ、前記図４ｃ、前記図４ｄは前記ユーザ局４２０の動作及び移動によってビーム方向が外れる状況を示す。前記図４ｂを参照すると、前記ユーザ局４１０が傾くことで、前記傾いた程度だけ前記基地局４１０及び前記ユーザ局４２０のビーム方向の不一致（ｍｉｓａｌｉｇｎｅｄ）が発生する。前記図４ｃを参照すると、前記ユーザ局４２０が回転することで、前記回転した程度だけ前記基地局４１０及び前記ユーザ局４２０のビーム方向の不一致が発生する。前記図４ｄ参照すると、前記ユーザ局４２０が移動することで、前記移動した程度だけ前記基地局４１０及び前記ユーザ局４２０のビーム方向の不一致が発生する。
【００１６】
前記図４ｂ、前記図４ｃ、前記図４ｄに示した例示のように、ユーザの動作や移動に応じて前記基地局４１０及び前記ユーザ局４２０間にビーム方向の不一致が発生する。不一致が発生した場合、前記基地局４１０及び前記ユーザ局４２０の通信品質が深刻に悪化する恐れがある。更に、前記ユーザの動作や移動は比較的短い時間の間に頻繁に発生するため、通常のビーム訓練技法では克服することが難しい。詳しくは、前記ユーザ局４２０のビーム方向に対する変化を感知するために、前記基地局４１０は非常に短い周期で前記ユーザ局４２０のビーム方向の変化を確認するビーム訓練手順を行い、それによって頻繁な制御メッセージの交換が行われる。前記ユーザ局４２０のビーム変化方向に対する正確な情報が要求されるほど前記制御メッセージ交換手順が頻繁に起こり、前記手順はシステムオーバーヘッドが増加する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の目的は上述した問題点及び短所を解決するためのものであって、以下のような利点のうち少なくとも一つを提供する。本発明の一実施形態は、無線通信システムにおけるビームフォーミングを行うユーザ局のビーム方向を維持するための装置及びその方法を提供する。
【００１８】
本発明の他の実施形態は、無線通信システムにおけるユーザ局の動作認識センサに関する制御メッセージを提供し受信するための装置及びその方法を提供する。
【００１９】
本発明のまた他の実施形態は、無線通信システムにおけるユーザ局の動作に応じてビーム方向を補正するための装置及びその方法を提供する。
【００２０】
本発明の更に他の実施形態は、ハイブリッド（ｈｙｂｒｉｄ）ビームフォーミングのための装置及びその方法を提供する。
【００２１】
本発明の更に他の実施形態は、無線通信システムにおけるユーザ局の動作を測定するための装置及びその方法を提供する。
【００２２】
本発明の更に他の実施形態は、無線通信システムにおける動作認識センサを利用してユーザ局の動作を測定するための装置及びその方法を提供する。
【００２３】
前記目的を達成するための本発明の態様によると、通信システムにおけるビームフォーミングを行う装置が提供される。前記装置は、前記装置の移動及び動作のうち少なくとも一つを示す少なくとも一つの物理量を測定する少なくとも一つの動作認識センサと、前記少なくとも一つの物理量と基準値との差分値を算出し、前記差分値を利用して相手の装置とビーム方向を一致させるためのビーム制御パラメータを決定した後、前記ビーム制御パラメータに応じてビーム方向を調節するように制御するプロセッサと、を含むことを特徴とする。
【００２４】
前記目的を達成するための本発明の他の態様によると、通信システムにおけるビームフォーミングを行う方法が提供される。前記方法は、少なくとも一つの動作認識センサを利用して前記装置の移動及び動作のうち少なくとも一つを示す少なくとも一つの物理量を測定する過程と、前記少なくとも一つの物理量と基準値との差分値を算出する過程と、前記差分値を利用して相手の装置とビーム方向を一致させるためのビーム制御パラメータを決定する過程と、前記ビーム制御パラメータに応じてビーム方向を調節する過程と、を含むことを特徴とする。
【００２５】
前記目的を達成するための本発明のまた他の態様によると、無線通信システムにおけるユーザ局の動作方法が提供される。前記方法は、前記ユーザ局の移動及び動作を測定するための少なくとも一つの動作認識センサに対する情報を含む第１制御メッセージを生成する過程と、前記第１制御メッセージを基地局に送信する過程と、を含むことを特徴とする。
【００２６】
前記目的を達成するための本発明の更に他の態様によると、無線通信システムにおける基地局の動作方法が提供される。前記方法は、ユーザ局の移動及び動作を測定するための少なくとも一つの動作認識センサに対する情報を含む第１制御メッセージを受信する過程と、前記第１制御メッセージを介して前記ユーザ局で使用可能な少なくとも一つの動作認識センサに対する情報を獲得する過程と、を含むことを特徴とする。
【００２７】
前記目的を達成するための本発明の更に他の態様によると、無線通信システムにおけるユーザ局装置が提供される。前記装置は、前記ユーザ局の移動及び動作を測定するための少なくとも一つの動作認識センサに対する情報を含む第１制御メッセージを生成する制御部と、前記第１制御メッセージを基地局に送信する送信部と、を含むことを特徴とする。
【００２８】
前記目的を達成するための本発明の更に他の態様によると、無線通信システムにおける基地局装置が提供される。前記装置は、ユーザ局の移動及び動作を測定するための少なくとも一つの動作認識センサに対する情報を含む第１制御メッセージを受信する送受信部と、前記第１制御メッセージを介して前記ユーザ局で使用可能な少なくとも一つの動作認識センサに対する情報を獲得する制御部と、を含むことを特徴とする。
【００２９】
前記目的を達成するための本発明の更に他の態様によると、無線通信システムでビーム固定を行うための複合装置（ａｒｔｉｃｌｅ  ｏｆ  ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ）が提供される。前記装置は、少なくとも一つの動作認識センサを利用して前記装置の移動及び動作のうち少なくとも一つを示す少なくとも一つの物理量を測定する過程と、基準方向の基準値及び少なくとも一つの物理量の間の差を示す差分値を算出する過程と、前記差分値を利用して相手の装置とビーム方向を一致させるためのビーム制御パラメータを決定する過程と、前記ビーム制御パラメータに応じてビーム方向を調節する過程と、を実施する少なくとも一つのプログラムを含む機械で判読可能な媒体（ｍａｃｈｉｎｅ  ｒｅａｄａｂｌｅ  ｍｅｄｉｕｍ）を含む。
【００３０】
前記目的を達成するための本発明の更に他の態様によると、ハイブリッドビームフォーミングのための装置が提供される。前記装置は情報ビット列を複素シンボルに変換する符号化部及び変調部、多数の経路それぞれでビームフォーミングパラメータを前記複素シンボルにかける多数のプリコーダー、多数の経路それぞれで複素シンボルをデジタル信号であるＯＦＤＭシンボルに変換する多数のＩＦＦＴ（Ｉｎｖｅｒｓｅ  Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）演算部を含む。前記装置は多数の経路それぞれでデジタル信号をアナログ信号に変換する多数のＤＡＣ（Ｄｉｇｉｔａｌ  ｔｏ  Ａｎａｌｏｇ  Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）、多数の経路それぞれでアナログ信号をＲＦ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号に変換する多数のミキサー（ｍｉｘｅｒ）を含む。前記装置は、多数の経路それぞれでＲＦ信号の大きさ及び位相を変更する多数の位相・大きさ変換部を更に含む。各経路の位相・大きさ変換部は、多数のアンテナのうち他の一つにＲＦ信号を提供する。追加的に、前記装置は多数の経路から合算されたＲＦ信号それぞれを送信する多数のアンテナを含む。
【００３１】
前記目的を達成するための本発明の更に他の態様によると、ハイブリッドビームフォーミングのための方法が提供される。情報ビット列は符号化部及び変調部で複素シンボルに変換される。前記複素シンボルは、多数の経路それぞれの多数のプリコーダーでビームフォーミングパラメータにかけられる。前記複素シンボルは、多数の経路それぞれの多数のＩＦＦＴ演算部でデジタル信号であるＯＦＤＭシンボルに変換される。デジタル信号は、前記多数の経路それぞれの多数のＤＡＣでアナログ信号に変換される。アナログ信号は、多数の経路それぞれの多数のミキサーでＲＦ信号に変換される。ＲＦ信号の大きさ及び移送は、多数の経路それぞれの多数の位相・大きさ変換部で変換される。各経路の位相・大きさ変換部は、多数のアンテナのうち他の一つにＲＦ信号を提供する。多数の経路から合算されたＲＦ信号それぞれは多数のアンテナを介して送信される。
【００３２】
本発明の実施形態による本発明の上述した態様（ａｓｐｅｃｔ）及び他の態様、特徴、利益は、以下のような図面と共に説明される詳細な説明から明白に認識されるはずである。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】無線通信システムにおける送信端及び受信端を示す図である。
【図２】無線通信システムにおけるアンテナの電力放射形状を示す図である。
【図３】無線通信システムにおけるビームフォーミング技術を適用した基地局のビームを示す図である。
【図４ａ】本発明の実施形態による無線通信システムにおける基地局及びユーザ局のビーム方向の例を示す図である。
【図４ｂ】本発明の実施形態による無線通信システムにおける基地局及びユーザ局のビーム方向の例を示す図である。
【図４ｃ】本発明の実施形態による無線通信システムにおける基地局及びユーザ局のビーム方向の例を示す図である。
【図４ｄ】本発明の実施形態による無線通信システムにおける基地局及びユーザ局のビーム方向の例を示す図である。
【図５】本発明の実施形態による無線通信システムでセンサを利用してユーザ局の動作及び移動を測定する過程を示す図である。
【図６】本発明の実施形態による無線通信システムでユーザ局の動作に応じて補正されるビーム方向を示す図である。
【図７】本発明の実施形態による無線通信システムでビーム不一致を制御するために必要な機能ブロックを示す図である。
【図８ａ】本発明の実施形態による無線通信システムのビームフォーミング方式によるブロック構成を示す図である。
【図８ｂ】本発明の実施形態による無線通信システムのビームフォーミング方式によるブロック構成を示す図である。
【図８ｃ】本発明の実施形態による無線通信システムのビームフォーミング方式によるブロック構成を示す図である。
【図９】本発明の実施形態による無線通信システムでビーム制御のためのシグナリング手順を示す図である。
【図１０】本発明の第１実施形態による無線通信システムでビーム固定技法を行う手順を示す図である。
【図１１】本発明の第２実施形態による無線通信システムでビーム固定技法を行う手順を示す図である。
【図１２】本発明の他の実施形態による無線通信システムでビーム固定技法を行う装置のブロック構成を示す図である。
【図１３】本発明の実施形態による無線通信システムで基地局及びユーザ局間のシグナリングを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。同じであるか類似した構成要素は、互いに異なる図面に図示されていても同じであるか類似した参照番号で指示される。発明の要旨を不明確にすることを回避するために、該当技術分野で知られている構造又は手順に対する詳細な説明は省略されてもよい。
【００３５】
以下の説明及び特許請求の範囲で使用される用語及び単語は書誌的な意味に制限されず、単に発明の明確性及び理解を助けるための使用されるものである。よって、当業者にとって以下で説明される本発明の実施形態は単に説明の目的であって、特許請求の範囲及びこれと同等なものによって定義される発明を制限するためではない。
【００３６】
以下、本発明は無線通信システムにおけるユーザ局のビーム方向を維持するための技術について説明する。
【００３７】
本発明の実施形態によってビーム方向の不一致を克服するために、ユーザ局の動作及び移動を測定する過程が必要である。前記ユーザ局の動作及び移動は多様な方式によって測定される。例えば、前記ユーザ局の動作及び移動は後述する本発明の実施形態によるセンサ（ｓｅｎｓｏｒ）によって測定される。
【００３８】
加速度センサ（Ａｃｃｅｌａｒａｔｉｏｎ  ｓｅｎｓｏｒ）は、重力の変化を感知することで３次元空間での動作又は移動で発生する加速度を測定するセンサである。前記加速度センサを利用すると、３次元空間での装置の傾き、移動方向、距離、速度、加速度などが測定される。
【００３９】
ジャイロセンサ（Ｇｙｒｏ  ｓｅｎｓｏｒ）は、３次元回転軸で物体が静止しようとする状態を維持する性質を利用して３次元回転軸に対する回転に対する精度を測定するセンサである。前記ジャイロセンサを利用すると、３次元空間での装置の回転角度、回転角速度、回転角加速度などが測定される。
【００４０】
地磁気センサ（Ｃｏｍｐａｓｓ  ｓｅｎｓｏｒ）は羅針盤の原理を利用するもので、装置の現在方向及び方向の変化などを測定する。
【００４１】
ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）は、衛星から伝送する位置信号を受信して装置の正確な現在位置を緯度及び経度座標値として測定する装置である。前記ＧＰＳを利用すると、装置の現在の位置情報及び位置変化が測定される。
【００４２】
高度センサ（Ａｌｔｉｔｕｄｅ  ｓｅｎｓｏｒ）は圧力を測定するセンサを介して大気圧を測定し、それを介して海抜で表示される絶対的な高度値を測定する。
【００４３】
上述したセンサのうち少なくとも一つを利用すると、前記ユーザ局の動作又は移動などの情報が３次元空間で測定される。但し、本発明が前記列挙されたセンサに限られることはなく、測定のために他のセンサが使用されてもよい。
【００４４】
図５は、本発明の実施形態による無線通信システムでセンサを利用してユーザ局の動作及び移動を測定する過程を示す図である。即ち、前記図５は上述したセンサのうち少なくとも一つを利用してユーザ局の傾き、回転、移動、位置変化などを測定する過程を示す。
【００４５】
前記図５の（ａ）は、本発明の実施形態によって加速度センサを利用して３次元空間を構成する３つの軸（例えば、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸）での傾斜角度を測定する方式を示す。前記図５の（ａ）を参照すると、１軸加速度センサを利用する場合、垂直方向（ｚ軸）での勾配を示すθｚ値を測定することができる。２軸又は３軸加速度センサを利用する場合、水平方向（ｘ軸及びｙ軸）での勾配を示すθｘ、θｙ値を測定することができる。また、時間による角度変化量である角速度ｄθ／ｄｔ値、角加速度（ｄ２θ）／（ｄ２ｔ）値も測定される。前記加速センサは地磁気センサと一緒に使用されてもよい。前記地磁気センサは、水平方向での絶対的な方向の基準（ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ）を知らせる。よって、１軸加速度センサと地磁気センサを一緒に使用すると、３軸加速度センサを使用する場合と同じ結果が得られる。また、前記加速度センサのみを使用すると、角度、角速度、角加速度の相対的な変化値が分かる。しかし、前記加速度センサ及び前記地磁気センサが一緒に使用される場合、角度、角速度、角加速度の絶対的な値の変化が分かるため、前記地磁気センサは前記加速度センサの基準方向を設定するのに使用される。
【００４６】
前記図５の（ｂ）は、本発明の実施形態によってジャイロセンサを利用して３次元空間を構成する３つの軸（例えば、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸）での回転角度を測定する方式を示す。前記ジャイロセンサを利用する場合、ｘ（Ｐｉｔｃｈ）、ｙ（Ｒｏｌｌ）、ｚ（Ｙａｗ）軸での回転角度であるθ１、θ２、θ３値が測定される。測定しようとする回転軸の個数に応じて１軸、２軸、３軸のジャイロセンサのうち一つが使用される。また、時間による回転変化量である回転角速度ｄθ／ｄｔ値、回転角加速度（ｄ２θ）／（ｄ２ｔ）値も測定される。前記ジャイロセンサは前記地磁気センサと一緒に使用されてもよい。前記地磁気センサは、水平方向での絶対的な方向の基準を知らせる。しかし、前記ジャイロセンサのみを使用する場合には回転角度、回転角速度、回転角加速度の相対的な値のみを分かることに対し、前記ジャイロセンサ及び前記地磁気センサが一緒に使用される場合には回転角度、回転角速度、回転角加速度の絶対的な値の変化が求められるため、前記地磁気センサは前記ジャイロセンサの基準方向を設定するのに使用されてもよい。
【００４７】
前記図５の（ｃ）は、本発明の実施形態によってＧＰＳ、地磁気センサ、高度センサ及び加速度センサを利用して３次元を構成する３つの軸（例えば、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸）での小さい動作、移動状態などを測定する方式を示す。前記ＧＰＳ、前記地磁気センサ、前記高度センサ及び前記加速度センサを利用すると、高度（ｚ軸）及び地表面（ｘ軸及びｙ軸）方向での位置が測定される。また、前記ＧＰＳ、前記地磁気センサ、前記高度センサ及び前記加速度センサを利用すると、時間による位置変化量である速度ｄｘ／ｄｔ値、ｄｙ／ｄｔ値、ｄｚ／ｄｔ値及び加速度（ｄ２ｘ）／（ｄ２ｔ）値、（ｄ２ｙ）／（ｄ２ｔ）値、（ｄ２ｚ）／（ｄ２ｔ）値も測定される。前記ＧＰＳを利用する場合、静止状態の動作の変化を精密に測定するよりは速度を有して水平方向に移動する装置の位置変化を測定するのにより有利であり、相対的な座標値ではなく絶対的な緯度及び経度座標値が提供されるため、基準位置を別途に定義する必要がない。前記地磁気センサを利用する場合、速度を有して水平方向に移動する装置の方向変化の測定が容易である。前記高度センサを利用する場合、垂直方向での動作や移動に対する絶対的な高度値が測定される。一方、前記加速度センサの場合、静止状態での垂直及び水平方向の動作変化が測定され、速度を有して移動する装置の位置変化も測定される。但し、前記加速度センサの場合、絶対的な座標値ではなく相対的な位置の変化量を提供するため基準位置を定義すべきである。前記ＧＰＳ、前記地磁気センサ、前記高度センサを前記加速度センサと一緒に使用する場合、水平及び垂直方向での絶対的な基準位置及び基準方向が分かるため絶対的な座標値が測定される。
【００４８】
図６は、本発明の実施形態による無線通信システムでユーザ局の回転に応じて補正されるビーム方向を示す図である。
【００４９】
前記図６を参照すると、基地局及びユーザ局間のビーム方向が一致すると、前記ユーザ局は一致したビーム方向（ａｌｉｇｎｅｄ  ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）を基準方向６０１として設定する。例えば、前記ビーム方向の基準方向６０１の設定は上述したビーム訓練によって行われる。他の例として、ビーム方向の基準方向６０１は前記一致したビーム方向は前記基地局及び前記ユーザ局間の位置情報に基づいて設定される。その他、多の技法が前記基準方向６０１を設定するために採用されてもよい。例えば、絶対的な位置や方向が分かるＧＰＳ、地磁気センサ、高度センサなどを使用する場合、前記ユーザ局は正確な３次元方向の位置や方向を前記基準方向６０１として決める。他の例として、加速度センサ又はジャイロセンサを使用する場合、前記ユーザ局は前記基準方向６０１に対応する基準値を「０」と設定し、相対的な角度や回転角を測定する。
【００５０】
次に、前記ユーザ局の動作によって引き起こされる傾き、回転、そして前記ユーザ局の移動に応じてビーム方向が変化すると、前記ユーザ局は前記基準方向に対する変化量を測定する。即ち、前記ユーザ局は３次元方向に物理的変化値を測定する。前記３次元方向の物理的変化値は水平（例えば、ｘ軸、ｙ軸）及び垂直（例えば、ｚ軸）の方向での角度、角速度、角加速度、回転角度、回転角速度、回転角加速度、移動距離、移動速度、移動加速度などの形態で測定される。前記物理的変化量は多様な技法を介して測定される。本発明の実施形態によって、前記物理的変化量は様々な種類のセンサを利用して測定される。例えば、前記センサは加速度センサ、地磁気センサ、角速度センサ、高度センサ、ジャイロセンサ、ＧＰＳのうち少なくとも一つを含む。
【００５１】
そして、前記ユーザ局は前記物理的変化値に応じてビーム方向を補正することで前記基準方向６０１に前記ビーム方向を維持する。例えば、ユーザが通話中に首を回したり動かしたりする場合、基地局と一致したユーザ局のビーム方向が変わる。もし、空間をｘ軸、ｙ軸、ｚ軸の直行方向として表現する場合、ビーム方向が前記基準方向６０１からｚ軸に３０度の角度を回転したのであれば、前記ユーザ局のビーム方向を前記ｚ軸に−３０度だけ回すと前記ユーザ局のビーム方向は前記基準方向６０１に維持される。それによって、ユーザ局のビーム方向が３０度回転したとしても、基地局は前記ユーザ局のビーム方向の回転とは関係なく従来のビーム方向に前記ユーザ局との通信を行う。言い換えると、ユーザ局の動作や移動から引き起こさせる物理的方向及び位置の変化に対して、本発明が提案するユーザ局が直接ビーム方向を補正するアルゴリズムを実行すると、前記基地局はまるで物理的に動かないようにユーザ局との通信を行う効果が発生する。この場合、前記基地局と前記ユーザ局間のアップリンク及びダウンリンク通信において、システムオーバーヘッドのない効果的なビームフォーミングが行われる。
【００５２】
上述したビーム方向を維持する技術は、基地局及びユーザ局間の最上の通信品質を維持するユーザ局のビーム方向を基準方向として設定した後、ビーム方向を変更する際に物理的変化値を測定し、前記測定された物理的変化値に基づいてビーム方向を補正する過程を含む。本発明では、上述したようにビーム方向を維持する技術を「ビーム固定（ｂｅａｍ  ｌｏｃｋｉｎｇ）技法」と称する。前記ビーム固定技法は、ビームフォーミング技術を使用する無線通信システムで移動可能ないかなる局（ｓｔａｔｉｏｎ）にも適用可能である。
【００５３】
図７は、本発明の実施形態による無線通信システムでビーム不一致を制御するために必要な機能ブロックを示す図である。
【００５４】
前記図７を参照すると、前記ビーム不一致を制御するために基準ビーム・方向設定ブロック７１０、基準値記憶ブロック７２０、センサブロック７３０、演算ブロック７４０、ビーム制御ブロック７５０、アンテナブロック７６０が必要である。
【００５５】
前記基準ビーム・方向設定ブロック７１０は、基地局及びユーザ局間の通信品質を最大化する最適のビーム及びビーム方向のうち少なくとも一つを選択する。前記基準ビーム・方向設定ブロック７１０は、前記最適のビーム方向をビーム固定手順のための基準方向として設定する。前記通信品質を最大化する最適のビーム又は方向を選択する方法の一例は、上述したビーム訓練手順である。前記基準ビーム・方向設定ブロック７１０の基準方向を設定する動作は、ビーム固定技法とは独立的に行われる。例えば、前記基準方向の設定は一定時間間隔に周期的に行われるか、又は予め定義されたイベント（ｅｖｅｎｔ）が発生すると行われる。
【００５６】
前記基準値記憶ブロック７２０はメモリなどのような記憶手段であって、前記基準ビーム・方向設定ブロック７１０によって設定された基準ビーム及びビーム方向のうち少なくとも一つを物理的数値で表現した基準値（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ  ｖａｌｕｅ）を記憶する。前記基準値は位置情報に基づいた絶対値の形態を有するか、又は前記基準値は零点（ｚｅｒｏ  ｐｏｉｎｔ）として設定される。前記基準値の具体的な形態は、ユーザ局に使用可能なセンサの種類に応じて異なり得る。ＧＰＳ、地磁気センサ、高度センサなどが使用される場合、前記基準値は前記絶対値の形態で定義される。詳しくは、ＧＰＳが使用される場合、前記基準値は水平方向のユーザの位置を示す緯度及び経度で表現される。また、地磁気センサが使用される場合、前記基準値は水平方向の北を基準に回転角で表示される角度で表現される。また、高度センサが使用される場合、前記基準値は垂直方向の海水面を基準にする高度値として表現される。加速度センサ、ジャイロセンサなどが使用される場合、前記基準値は前記相対値の形態で定義される。詳しくは、前記加速度センサ又はジャイロセンサだけでは絶対的な方向値が測定されないため、前記最も通信品質が優秀なビーム及びビーム方向のうち少なくとも一つが零点として設定される。
【００５７】
前記センサブロック７３０は、ユーザ局の動作や移動による前記ユーザ局のビーム方向の変化を感知する。前記センサブロック７３０は上述した加速度センサ、ジャイロセンサ、地磁気センサ、高度センサ、ＧＰＳのうち少なくとも一つを含む。また、前記センサブロック７３０は前記列挙したセンサ以外にも動作、移動などを感知する他のセンサを含んでもよい。前記センサブロック７３０は一定時間間隔に応じて繰り返し３次元空間の水平（例えば、ｘ軸、ｙ軸）及び垂直（例えば、ｚ軸）の方向での角度、角速度、角加速度、回転角度、回転角速度、回転角加速度、移動距離、移動速度、移動加速度のうち少なくとも一つの値を測定する。前記センサブロック７３０の出力値は、前記ユーザ局に具備されたセンサの種類及び特性に応じて前記基準値がいかなる形態に定義されているのかに応じて異なり得る。例えば、前記センサブロック７３０の出力値が速度値（例えば、移動速度、角速度、回転角速度）であって前記基準値が移動距離、角度、回転角度である場合、前記センサブロック７３０は測定された速度値を積分することで前記基準値の形態に変換される。但し、本発明の他の実施形態によって、前記変換のための演算は前記センサブック７３０ではなく別途のブロックによって行われてもよい。他の例として、前記センサブロック７３０の出力値が加速度値（例えば、移動加速度、角加速度、回転加速度）であって前記基準値が移動距離、角度、回転角度である場合、前記出力は時間軸での２回の積分を介して前記基準値の形態に変換される。
【００５８】
前記演算ブロック７４０は、前記センサブロック７３０の出力値及び前記基準値記憶ブロック７２０に記憶された基準値間の差分値を計算する。即ち、前記演算ブロック７４０は前記差分値を計算し、前記差分値を利用して偏差値を決定した後、前記偏差値を出力する。前記偏差値は、実際にビーム固定技法を適用するためにユーザ局のビーム方向を調整する前記ビーム制御ブロック７５０の入力として提供される。前記変化値は、前記センサブロック７３０で出力値が発生する周期で決定及び出力される。
【００５９】
前記ビーム制御ブロック７５０は、前記演算ブロック７４０から出力される前記偏差値を利用して前記偏差値が「０」又は特定臨界値未満になるようにビームフォーミングを行う。言い換えると、前記ビーム制御ブロック７５０は前記演算ブロック７４０から出力される前記偏差値を利用して前記偏差値が「０」又は特定臨界値未満になるようにビームフォーミングパラメータを計算し、アンテナに入力される信号を制御する。前記偏差値は３次元空間での角度、回転角度などの値で与えられる。前記偏差値が移動距離、座標などの値で与えられる場合、前記ビーム制御ブロック７５０は三角関数技法であるｓｉｎｅ，ｃｏｓｉｎｅ，ｔａｎｇｅｎｔの逆三角関数を利用して実際のビームの方向が不一致する変化値を角度値、回転角度値などに変換する。但し、前記変換のための演算はビーム制御ブロック７５０ではなく別途のブロックによって行われる。前記ビーム制御ブロック７５０の具体的な構成はビームフォーミングの方式によって異なり得る。例えば、前記ビーム制御ブロック７５０はデジタルビームフォーミング（Ｄｉｇｉｔａｌ  ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ）、アナログムフォーミング（Ａｎａｌｏｇ  ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ）、混合ムフォーミング（Ｈｙｂｒｉｄ  ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ）、機械的にアンテナの方向を変えるビームフォーミングのうち少なくとも一つの方式による。もし、前記アンテナブロック７６０が互いに異なる固定されたビーム方向を有する多数のアンテナグループを含む場合、前記ビーム制御ブロック７５０はアンテナグループを活性化又は不活性化することでビームを構成する。この場合、前記ビーム制御ブロック７５０は活性化されるアンテナグループのインデックスを選択する。
【００６０】
前記アンテナブロック７６０は、信号を放射する多数のアンテナを含む。前記アンテナブロック７６０はアンテナアレイで構成される。前記アンテナブロック７６０は、前記ビーム制御ブロック７５０のビームフォーミングに応じて送受信ビームを形成する。
【００６１】
図８ａ乃至図８ｃは、本発明の実施形態による無線通信システムのビームフォーミング方式によるブロック構成を示す図である。
【００６２】
ビームフォーミングは、ビームフォーミングが行われる時点に応じてデジタルビームフォーミング及びアナログビームフォーミングで分類される。前記デジタルビームフォーミング及び前記アナログビームフォーミングの差は、ビーム方向を決定するビームフォーミングパラメータがＤＡＣ以前に決定されるのか又は前記ＤＡＣ以降に決定されるかである。前記デジタルビームフォーミングの場合、ＤＡＣ以前に前記ビームフォーミングパラメータがビット列（ｂｉｔ  ｓｔｒｅａｍ）にかけられる。一方、前記アナログビームフォーミングの場合、ＤＡＣ以降にビームフォーミングパラメータが各アンテナを介して送信される信号それぞれの大きさ又は位相を調節する。また、前記デジタルビームフォーミング及び前記アナログビームフォーミング全て行う場合、混合ビームフォーミングも可能である。
【００６３】
図８ａは、デジタルビームフォーミングを行う装置のブロック構成を示す図である。前記図８ａを参照すると、情報（ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）ビット列は符号化部８１１及び変調部８１２を介して複素シンボル（ｃｏｍｐｌｅｘ  ｓｙｍｂｏｌ）列に変換される。前記ビット列は「０」又は「１」の値を有する連続した情報値を意味し、前記ビット列は各独立した経路に入力される一つ以上のビット列であってもよい。アンテナ別に独立したビット列が伝送される場合、複素シンボルが多重化されて各経路に提供され、全てのアンテナで同じビット列が伝送される場合、同じ複素シンボルが全ての経路に提供される。前記複素シンボルは、各経路のプリコーダー（ｐｒｅｃｏｄｅｒ）８１３−１乃至８１３−Ｎによってビームフォーミングパラメータ（Ｗｄ１，…，ＷｄＮ）にかけられる。次に、前記複素シンボルはＩＦＦＴ演算機８１４−１乃至８１４−Ｎ、Ｐ／Ｓ（Ｐａｒａｌｌｅ  ｔｏ  Ｓｅｒｉａｌ）変換機８１５−１乃至８１５−Ｎ、ＣＰ（ｃｙｃｌｉｃ  ｐｒｅｆｉｘ）挿入機８１６−１乃至８１６−Ｎを介してＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）シンボルに変換される。次に、デジタル信号である前記ＯＦＤＭシンボルはＤＡＣ８１７−１乃至８１７−Ｎによってアナログ信号に変換される。次に、各経路のアナログ信号はミキサー（ｍｉｘｅｒ）８１９−１乃至８１９−ＮによってＲＦ帯域信号に変換され、電力増幅器（ＰＡ：Ｐｏｗｅｒ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）８２０−１乃至８２０−Ｎを介して増幅された後、第１アンテナ乃至第Ｎアンテナそれぞれを介して送信される。上述したように、ビームフォーミングの場合には各アンテナ別にＤＡＣ８１９が具備され、ビームフォーミングパラメータは前記ＤＡＣ８１９以前に複素シンボルにかけられる。よって、前記デジタルビームフォーミングパラメータは、アンテナがＮ個である場合Ｗｄ１，…，ＷｄＮとなり、前記パラメータの各因子も複素数である。また、多数のアンテナグループが一つのアンテナを構成する場合、ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｉｎｐｕｔ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｏｕｔｐｕｔ）技術が適用される。この場合、アンテナグループ別にＷｄ１，…，ＷｄＮのビームフォーミングパラメータが定義され、前記ビームフォーミングパラメータの各因子は複素数で構成される行列又はベクトル値となる。前記ＭＩＭＯ技法が適用される場合、前記ビームフォーミングのためのプリコーダー８１３−１乃至８１３−Ｎの他、前記ＭＩＭＯ技法のためのプリコーダーブロックが更に追加される。
【００６４】
図８ｂは、アナログビームフォーミングを行う装置のブロック構成を示す図である。前記図８ｂを参照すると、情報ビット列は符号化部８２１及び変調部８２２を介して複素シンボルに変換される。前記ビット列は「０」又は「１」の値を有する連続した情報値を意味する。前記複素シンボルはＩＦＦＴ演算機８２３、Ｐ／Ｓ変換機８２４、ＣＰ挿入機８２５を介してＯＦＤＭシンボルに変換される。次に、デジタル信号である前記ＯＦＤＭシンボルはＤＡＣ８２６によってアナログ信号、ミキサー８２７を介してＲＦ帯域信号に変換される。前記ＲＦ帯域信号は各アンテナの経路として入力され、位相／大きさ変換機８２８−１乃至８２８−Ｎによって大きさ及び位相が変化され、電力増幅器８２９−１乃至８２９−Ｎを介して増幅された後、第１アンテナ乃至第Ｎアンテナそれぞれを介して送信される。上述したように、アナログビームフォーミングは情報ビット列をチャネルコーディング、変調、アナログ変換した後、アンテナから伝送される前にアナログ信号の大きさ又は位相を変化させることで各アンテナから伝送されるビームの方向を決定する。例えば、ビームフォーミングパラメータがそれぞれのアンテナ別Ｗｄ１，…，ＷｄＮである場合、前記ビームフォーミングパラメータの各因子はアンテナ別信号の大きさの値及び位相値のうち少なくとも一つを含む。前記アナログビームフォーミングは前記大きさの値及び前記位相値を同時に変えるか、前記位相値のみを調整してもよい。また、多数のアンテナグループが一つのアンテナを構成する場合、ＭＩＭＯ技術が適用される。この場合、アンテナグループ別にＷｄ１，…，ＷｄＮのビームフォーミングパラメータが定義され、前記ビームフォーミングパラメータの各因子はアンテナグループ別信号の大きさ又は位相値のうち少なくとも一つ以上で構成される行列又はベクトル値となる。
【００６５】
図８ｃは、混合ビームフォーミングを行う装置のブロック構成を示す図である。前記図８ｃを参照すると、情報ビット列は符号化部８３１及び変調部８３２を介して複素シンボルに変換される。前記ビット列は「０」又は「１」の値を有する連続した情報値を意味し、前記ビット列は各独立した経路に入力される一つ以上のビット列であってもよい。前記複素シンボルは、前記図８ａと類似して各経路のプリコーダー８３３−１乃至８３３−Ｎによってビームフォーミングパラメータ（Ｗｄ１，…，ＷｄＮ）にかけられる。次に、前記複素シンボルはＩＦＦＴ演算機８３４−１乃至８３４−Ｎ、Ｐ／Ｓ変換機８３５−１乃至８３５−Ｎ、ＣＰ挿入機８３６−１乃至８３６−Ｎを介してＯＦＤＭシンボルに変換される。次に、デジタル信号である前記ＯＦＤＭシンボルはＤＡＣ８３７−１乃至８３７−Ｎによってアナログ信号に変換された後、ミキサー８３８−１乃至８３８−ＮによってＲＦ帯域信号に変換される。次に、デジタルビームフォーミングされた各経路の信号は、前記８ｂに類似して各アンテナ経路の位相／大きさ変換機８４１−１１乃至８４１−１Ｎ，…，８４１−Ｎ１乃至８４１−ＮＮによって大きさ及び位相が変化され、同じアンテナを介して送信される信号は合算機８４２−１乃至８４２−Ｎによって合算される。合算された信号は各アンテナ経路の電力増幅器８４３−１１乃至８４３−１Ｎ，…，８４３−Ｎ１乃至８４３−ＮＮを介して増幅された後、第１アンテナ乃至第Ｎアンテナそれぞれを介して送信される。上述したように、混合ビームフォーミングは前記デジタルビームフォーミング及び前記アナログビームフォーミング全て含む。この場合、ビームフォーミングパラメータはデジタルビームフォーミングのためのＷｄ１，…，ＷｄＮ及びアナログビームフォーミングのためのＷａ１，…，ＷａＮを含み、２種類のビームフォーミングパラメータは独立的に又は特定関係式でビームフォーミングを制御する。
【００６６】
前記図８ａ乃至図８ｃは送信ビームフォーミングのためのブロック構成を示す。受信ビームフォーミングの場合、前記ＤＡＣがＡＤＣに、プリコーダーがポストコーダー（ｐｏｓｔ−ｃｏｄｅｒ）に、前記符号化が復号化に、前記変調が復調に代替され、電力増幅器の方向及び信号の移動方向が右側から左側に変更される。
【００６７】
図９は、本発明の実施形態による無線通信システムでビーム制御のためのシグナリング手順を示す図である。
【００６８】
前記図９を参照すると、ステップ９０１で基地局９１０及びユーザ局９２０はビーム訓練を行う。前記基地局９１０及び前記ユーザ局９２０はそれぞれビームフォーミングを行う。前記ユーザ局９２０は前記基地局９１０が保有した互いに異なる方向の送信ビームのうち最も受信状態が優秀な一つのビームを選択し、前記基地局９１０は前記ユーザ局９２０が保有した互いに異なる方向の送信ビームのうちから最も受信状態が優秀な一つのビームを選択する。上述したように、最も優秀な状態のビーム方向を決定する手順は前記ビーム訓練と称される。前記ビーム訓練はデータの交換を行う前又はデータ交換が始まった後も周期的に又は必要に応じて行われる。
【００６９】
前記ビーム訓練を介して送受信効率が優秀な選好ビーム（Ｐｒｅｆｅｒｅｎｃｅ  Ｂｅａｍ）を選択した後、ステップ９０３で前記ユーザ局９２０は前記選好ビームの方向を基準方向（ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ  ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）として設定する。前記基準方向は前記ユーザ局９２０にいかなるセンサが装着されたのかに応じて絶対的な値又は相対的な値として設定される。
【００７０】
前記基準方向を設定した後、ステップ９０５で前記ユーザ局９２０は前記基地局９１０の助けなしで独自的にビーム不一致制御（ｂｅａｍ  ｍｉｓａｌｉｇｎｍｅｎｔ  ｃｏｎｔｒｏｌ）の手順を行う。言い換えると、前記ユーザ局９２０は本発明の実施形態によるビーム固定技法によってビーム不一致を克服する。詳しくは、ユーザの動作や移動に応じて前記基地局９１０及び前記ユーザ局９２０間のビーム方向に不一致が発生すると、前記ユーザ局９２０は前記不一致を補正するためにビーム不一致制御手順を行う。これを介し、前記基地局９１０及び前記ユーザ局９２０間のビームの一致状態が維持されることで送受信効率が極大化される。
【００７１】
次に、ステップ９０７において、前記基地局９１０及び前記ユーザ局９２０はビーム訓練手順を更に行う。ここで、前記ステップ９０７は予め定義されたビーム訓練手順の周期に応じて、又は必要に応じて行われる。即ち、前記ビーム固定技法を介してビームの一致状態を維持しても、前記基地局９１０及び前記ユーザ局９２０は前記ビーム訓練手順を比較的長い周期に応じて行うことで、安定的なビームの一致状態を保証する。前記ビーム訓練手順が更に行われた後、前記ユーザ局９２０はステップ９０９でビーム一致のための新たな基準方向を設定し、ステップ９１１でビーム不一致制御手順を行う。
【００７２】
前記ビームの基準方向ないつでもビーム訓練過程を介して再設定可能であり、再設定の後には新たな基準方向値を介して前記ビーム不一致を制御する手順を行う。
【００７３】
前記ビーム訓練手順及びビーム固定のためのビーム不一致制御手順には時間的に先後関係があり得る。しかし、本発明の他の実施形態によって、前記ビーム訓練手順及びビーム不一致制御手順は独立的に行われてもよい。この場合、ユーザ局は前記ビーム不一致制御手順をセンサを利用して持続的に行い、ビーム訓練手順は前記ビーム不一致制御手順とは関係なくビームの基準方向を更新する手順としての意味を有する。よって、本発明の実施形態によるビーム固定手順はビーム訓練手順を必ずしも含まない。
【００７４】
以下、上述したようなビーム固定技法を行う装置の動作及びその構成を図面を参照して詳細に説明する。
【００７５】
以下の説明において、本発明はビーム固定技法を行う手順の前に基地局及びユーザ局間にビームの基準方向が設定されていることを仮定する。前記基準ビーム方向は基地局とユーザ局間に最初に設定されるか、周期的に再設定されるか、必要な場合には再設定されてもよい。例えば、前記装置は多数の候補方向にビーム方向を設定しながら訓練用基準信号を繰り返し送信し、ビーム方向が一致する候補方向を選択する。追加的に、前記装置はより狭い幅のビームを使用するためにビームの幅を再調整（ｒｅｆｉｎｅｍｅｎｔ）する。
【００７６】
図１０は、本発明の第１実施形態による無線通信システムでビーム固定技法を行う手順を示す図である。
【００７７】
前記図１０を参照すると、装置はステップ１００１で少なくとも一つの動作認識センサを介してユーザの移動や動作に応じた前記装置の移動及び動作に対する物理量を測定する。例えば、前記少なくとも一つの認識センサは、前記図５を参照して説明した加速度センサ、地磁気センサ、ジャイロセンサ、高度センサ、ＧＰＳのうち少なくとも一つを含む。前記物理量は、時間の変化によって発生する３次元方向（ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸）での傾き、回転又は移動で発生する絶対的な角度値、回転角度値、位置値のうち少なくとも一つを含む。詳しくは、前記物理的な値は動作及び移動のうち少なくとも一つによって発生する３次元空間での動作又は移動の方向、動作又は移動の距離、動作又は移動の速度、動作又は移動の加速度、傾きの方向、傾きの角度、傾きの角速度、傾きの角加速度、回転の方向、回転の角度、回転の角速度、回転の角加速度、北（Ｎ）を基準とする水平方向での装置の現在方向、方向の変化、位置座標、位置座標の変化、高度、高度の変化のうち少なくとも一つを含む。
【００７８】
次に、前記装置はステップ１００３に進行し、前記少なくとも一つの動作認識センサを介して測定された物理量と基準値との差分値を算出する。ここで、前記基準値はビームの基準方向に対応する物理量を意味する。即ち、前記装置はステップ１００１で測定された移動又は動作によって前記基準値から前記角度、回転角度、位置などの物理量がいかに変化したのかを算出する。例えば、前記装置は下記＜数式２＞に基づいて偏差（ｄｅｖｉａｔｉｏｎ）値を計算する。
【００７９】
【数２】
2014527749.tif 000004
【００８０】
前記＜数式２＞において、前記Ｄは偏差、前記Ｖは少なくとも一つの動作認識センサを介して測定された値、前記Ｒは基準値を意味する。
【００８１】
他の例として、前記装置は下記＜数式３＞に基づいて偏差値を計算する。
【００８２】
【数３】
2014527749.tif 000005
【００８３】
前記＜数式３＞において、前記Ｄは偏差、前記Ｖは少なくとも一つの動作認識センサを介して測定された値、前記Ｒは基準値、前記ｆ（）は前記偏差値の処理が容易であるように（Ｖ−Ｒ）の値を加工するための関数を意味する。例えば、前記（Ｖ−Ｒ）は負の実数になり得るため、常に意味のあるＤ値を誘導するために前記ｆ（）は前記Ｄをいつも正の実数にする絶対値を取る関数となる。他の例として、前記Ｄ値が確率的な標準偏差値になるようにするために、前記ｆ（）は（Ｖ−Ｒ）に対する二乗値を求める関数であるか、又はＶ及びＲそれぞれの二乗の差分値の二乗を求める関数であってもよい。
【００８４】
次に、前記電子装置はステップ１００５に進行し、前記ステップ１００３で算出された差分値を利用してビームの不一致が発生するのかを判断する。例えば、前記Ｄ値が０である場合、ビーム方向の不一致は発生しない。また、Ｄ値が０ではなくても、変化量の大きさが微小であるとビーム方向の不一致は発生しない。即ち、前記Ｄ値が臨界値Ｄ’を超過しない場合、前記装置はビーム方向の不一致が発生していないと判断する。例えば、前記Ｄ値の物理的変化量に対するパラメータを（ａ、ｂ、ｃ）とし、臨界値Ｄ’値の物理的変化量に対するパラメータを（ａ’、ｂ’、ｃ’）とすると、ａ≧ａ’、ｂ≧ｂ’、ｃ≧ｃ’のうち少なくとも一つを満足する場合にのみビーム方向に対する不一致が発生したと判断する。前記（ａ、ｂ、ｃ）値はユーザ局で使用可能なセンサの種類に応じて異なり、前記３次元での物理的変化値は水平（例えば、ｘ軸、ｙ軸）及び垂直（例えば、ｚ軸）の方向での角度、角速度、角加速度、回転角度、回転角速度、回転角加速度、移動距離、移動速度、移動加速度などの形態で測定される。また、前記（ａ、ｂ、ｃ）値が基準値とは異なる種類の物理的な値を有する場合、前記（ａ、ｂ、ｃ）値を実際のビーム方向を示す値に変換する手順が必要である。例えば、前記（ａ、ｂ、ｃ）値が時間変化量の値として与えられる場合、前記装置は積部演算を介して新たな（ａ１、ｂ１、ｃ１）値に変換する。
【００８５】
もし、前記ビームの不一致が発生しないと、前記装置は前記ステップ１００１に戻って前記装置の移動及び動作に対する物理的な値を測定する。
【００８６】
一方、前記ビーム方向の不一致が発生すると、前記装置はステップ１００７に進行してビーム方向を補正するためのビーム制御パラメータを算出する。言い換えると、前記装置は前記ステップ１００３で算出した差分値をビームフォーミング制御し得る値に変換する。この際、前記ビーム制御パラメータの具体的な形態はビームフォーミングの方式によって異なり得る。例えば、前記ビーム制御パラメータはデジタル端で使用される複素数で構成されるビームフォーミング行列、ビームフォーミングベクトルのうち少なくとも一つになり得る。又は、前記ビーム制御パラメータは前記ビームフォーミング行列又はベクトルをインデックス値としてマッピングした送信端のプリコーディング（ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ）コードブックのインデックス値又は受信端のポストコーディング（ｐｏｓｔｃｏｄｉｎｇ）コードブック（ｃｏｄｅｂｏｏｋ）のインデックス値になり得る。他の例として、アナログビームフォーミングが行われる場合、前記ビーム制御パラメータはアンテナ別位相及び大きさの値になり得る。また他の例として、アンテナが物理的に動作するビームフォーミングが行われる場合、前記制御パラメータは回転量、勾配量などの物理的姿勢制御（ａｔｔｉｔｕｄｅ  ｃｏｎｔｒｏｌ）値になり得る。更に他の例として、事前に各ビーム方向に対応するアンテナ、アンテナ束又はアンテナアレイ（ａｒｒａｙ）が具備されており、各ビーム方向に対してビームのインデックス又はアンテナのインデックスが割り当てられた場合、前記ビーム制御パラメータは前記ビームのインデックス及び前記アンテナのインデックスのうち少なくとも一つを含む。
【００８７】
前記ビーム制御パラメータは、物理的変化値を入力変数とする関数の結果値として解析される。詳しくは、基準方向でのビーム制御パラメータをＷとすると、Ｗ＝［Ｗ１，…，ＷＮ］で表現される。即ち、Ｎ個のアンテナ又はＮ個のアンテナグループ別にそれぞれビームフォーミングを介してビームを形成する場合、前記ＷはＮ個のベクトル値で表現される。前記ベクトル値は上述したビーム制御パラメータとなる。前記ビーム制御パラメータは、前記＜数式１＞及び前記＜数式２＞のＤ値を入力変数とする関数値によって決定される。即ち、前記ビーム制御パラメータは下記＜数式４＞のように表現される。
【００８８】
【数４】
2014527749.tif 000006
【００８９】
前記＜数式４＞において、前記Ｗはビーム制御パラメータ、前記Ｄはセンサから測定された値及び基準値間偏差、前記ｆ（）は前記Ｄから前記Ｗを算出する関数である。前記ｆ（）はビームフォーミング方式及びユーザ局で使用可能なセンサの種類に応じて多様に定義される。
【００９０】
前記ビーム制御パラメータを算出した後、前記装置はステップ１００９に進行してビーム制御パラメータを利用してビーム方向を制御する。言い換えると、前記装置は前記ステップ１００７で算出されたビーム制御パラメータをビームフォーミングに適用する。それによって、前記装置は前記ステップ１００５で判断されたビームの不一致を解消する。
【００９１】
前記図１０に示していないが、前記装置は前記ステップ１００１で動作及び移動を測定する前に基準方向を設定してもよい。例えば、前記装置はビーム訓練手順を介して前記順方向を設定する。例えば、前記装置は多数の候補方向にビーム方向を設定しながら訓練用基準信号を繰り返し送信し、ビーム方向が一致する候補方向を選択する。追加的に、前記装置はより狭い幅のビームを使用するためにビームを再調整する。
【００９２】
前記図１０に示していないが、前記装置は前記ステップ１００１で動作及び移動を測定する前に前記動作及び前記移動が発生するのか否かを判断する。この場合、前記動作又は前記移動が発生すると、前記装置は前記ステップ１００１乃至ステップ１００９を行う。
【００９３】
図１１は、本発明の第２実施形態による無線通信システムでビーム固定技法を行う手順を示す図である。
【００９４】
前記図１１を参照すると、装置はステップ１１０１で少なくとも一つの動作認識センサを介してユーザの移動や動作に応じた前記装置の移動及び動作に対する物理量を測定する。例えば、前記少なくとも一つの動作認識センサは、前記図５を参照して説明した加速度センサ、地磁気センサ、ジャイロセンサ、高度センサ、ＧＰＳのうち少なくとも一つを含む。前記時間の変化によって発生する３次元方向（ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸）での傾き、回転又は移動で発生する絶対的な角度値、回転角度値、位置値のうち少なくとも一つを含む。詳しくは、前記物理的な値は動作及び移動のうち少なくとも一つによって発生する３次元空間での動作又は移動の方向、動作又は移動の距離、動作又は移動の速度、動作又は移動の加速度、傾きの方向、傾きの角度、傾きの角速度、傾きの角加速度、回転の方向、回転の角度、回転の角速度、回転の角加速度、北（Ｎ）を基準とする水平方向での装置の現在方向、方向の変化、位置座標、位置座標の変化、高度、高度の変化のうち少なくとも一つを含む。
【００９５】
次に、前記装置はステップ１１０３に進行し、前記少なくとも一つの動作認識センサを介して測定された物理量と基準値との差分値を算出する。ここで、前記基準値はビームの基準方向に対応する物理量を意味する。即ち、前記装置はステップ１１０１で測定された移動又は動作によって前記基準値から前記角度、回転角度、位置などの物理量がいかに変化したのかを算出する。例えば、前記装置は前記＜数式２＞又は前記＜数式３＞に基づいて偏差値を計算する。
【００９６】
次に、前記装置はステップ１１０５に進行してビーム方向を補正するためのビーム制御パラメータを算出する。言い換えると、前記装置は前記ステップ１１０３で算出した差分値をビームフォーミング制御し得る値に変換する。この際、前記ビームフォーミングパラメータの具体的な形態はビームフォーミングの方式によって異なり得る。例えば、前記ビーム制御パラメータはデジタル端で使用される複素数で構成されるビームフォーミング行列、ビームフォーミングベクトルのうち少なくとも一つになり得る。又は、前記ビーム制御パラメータは前記ビームフォーミング行列又はベクトルをインデックス値としてマッピングした送信端のプリコーディングコードブックのインデックス値又は受信端のポストコーディングコードブックのインデックス値になり得る。他の例として、アナログビームフォーミングが行われる場合、前記ビーム制御パラメータはアンテナ別位相及び大きさの値になり得る。また他の例として、アンテナが物理的に動作するビームフォーミングが行われる場合、前記制御パラメータは回転量、勾配量などの物理的姿勢制御値になり得る。更に他の例として、事前に各ビーム方向に対応するアンテナ、アンテナ束又はアンテナアレイが具備されており、各ビーム方向に対してビームのインデックス又はアンテナのインデックスが割り当てられた場合、前記ビーム制御パラメータは前記ビームのインデックス及び前記アンテナのインデックスのうち少なくとも一つを含む。
【００９７】
前記ビーム制御パラメータを算出した後、前記装置はステップ１１０７に進行してビーム制御パラメータを利用してビーム方向を制御する。言い換えると、前記装置は前記ステップ１１０７で算出されたビーム制御パラメータをビームフォーミングに適用する。それによって、前記装置は前記ステップ１１０５で判断されたビームの不一致を解消する。
【００９８】
前記図１１に示していないが、前記装置は前記ステップ１１０１で動作及び移動を測定する前に基準方向を設定してもよい。例えば、前記装置はビーム訓練手順を介して前記順方向を設定する。例えば、前記装置は多数の候補方向にビーム方向を設定しながら訓練用基準信号を繰り返し送信し、ビーム方向が一致する候補方向を選択する。追加的に、前記装置はより狭い幅のビームを使用するためにビームを再調整する。
【００９９】
前記図１１に示していないが、前記装置は前記ステップ１１０１で動作及び移動を測定する前に前記動作及び前記移動が発生するのか否かを判断する。この場合、前記動作又は前記移動が発生すると、前記装置は前記ステップ１１０１乃至ステップ１１０９を行う。
【０１００】
図１２は、本発明の実施形態による無線通信システムでビーム固定技法を行う装置のブロック構成を示す図である。
【０１０１】
前記図１２に示すように、電子装置はメモリ（ｍｅｍｏｒｙ）１２１０、センシング部１２２０、プロセッサ１２３０、通信インタフェース（ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）１２４０、ビームフォーミング部１２５０を含んで構成される。
【０１０２】
前記メモリ１２１０は前記装置が動作するのに必要なプログラム、マイクロコード、設定情報、システム情報、トラフィックデータなどを記憶する。特に、前記メモリ１２１０はビーム固定技法のための値を記憶する。詳しくは、前記メモリ１２１０は基準方向に関する物理的な値、例えば、勾配の方向、勾配の角度、回転角度値、位置座標値、高度のうち少なくとも一つを記憶する。また、前記メモリ２１０は前記センシング部１２２０によって測定される値、例えば、３次元空間での動作又は移動の方向、動作又は移動の距離、動作又は移動の速度、動作又は移動の加速度、傾きの方向、傾きの角度、傾きの角速度、傾きの角加速度、回転の方向、回転の角度、回転の角速度、回転の角加速度、北（Ｎ）を基準とする水平方向での装置の現在方向、方向の変化、位置座標、位置座標の変化、高度、高度の変化のうち少なくとも一つを記憶する。また、前記メモリ１２１０はビームパラメータを算出するための関数、ルックアップテーブル（ｌｏｏｋ−ｕｐ  ｔａｂｌｅ）などを記憶する。
【０１０３】
前記センシング部１２２０は少なくとも一つの動作認識センサを含み、前記少なくとも一つの動作認識センサを介して前記装置の移動及び動作を示す物理量を測定し、測定結果を前記プロセッサ１２３０に提供する。センシング部１２２０は加速度センサ１２２１、ジャイロセンサ１２２２、地磁気センサ１２２３、高度センサ１２２４、ＧＰＳモジュール１２２５のうち少なくとも一つを含む。前記図１２は前記加速度センサ１２２１、前記ジャイロセンサ１２２２、前記地磁気センサ１２２３、前記高度センサ１２２４、前記ＧＰＳモジュール１２２５の全てが含まれると示したが、本発明の他の実施形態によって一部少なくとも一つのセンサが排除されてもよい。前記物理量は３次元方向（ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸）での傾き、回転又は移動で発生する絶対的な角度値、回転角度値、位置値又は前記値の時間変化量のうち少なくとも一つを含む。
【０１０４】
前記プロセッサ１２３０は、前記装置の全般的な動作を制御する。即ち、前記プロセッサ１２３０は前記メモリ１２０の読み書き動作を制御し、前記センシング部１２２０から提供される測定結果を処理し、前記通信インタフェース１２４０に送信データを提供し、前記通信インタフェース１２４０から提供される受信データを処理し、前記ビームフォーミング部１２５０のビームフォーミングを制御する。特に、本発明の実施形態によって前記プロセッサ１２３０はビーム固定技法を行う。前記ビーム固定技法のために、前記プロセッサ１２３０はビーム固定部１２３２及びビームフォーミング制御部１２３４を含む。
【０１０５】
前記ビーム固定部１２３２はビームの基準方向を設定し、ビームの基準方向が維持されるようにビーム固定手順を行う。詳しくは、前記ビーム固定部１２３２はビーム方向が一致する際の情報、即ち、基準値を決定する。前記ビーム固定部１２３２は前記基準値を決定するために前記センシング部１２２０から絶対的な位置や方向値を得るか、又は前記基準値を「０」と設定する。そして、前記ビーム固定部１２３２は前記センシング部１２２０から提供される測定結果を利用して装置の移動、動作、傾き、回転などを認識し、前記基準値に対する差分値を算出する。ここで、前記基準値はビームの基準方向に対応する物理量を意味する。例えば、前記ビーム固定部１２３２は前記＜数式２＞に基づいて偏差値を計算する。次に、前記ビーム固定部１２３２は前記差分値を利用してビーム方向を基準方向に一致させる新たなビーム制御パラメータを算出し、前記ビーム制御パラメータを前記ビームフォーミング制御部１２３４に提供する。例えば、前記ビーム制御パラメータは前記＜数式４＞に基づいて算出される。上述した動作において、前記ビーム固定部１２３２は一定時間間隔に応じて周期的に前記差分値を算出するか、動作又は移動が発生する際にのみ前記差分値を算出する。次に、前記ビーム固定部１２３２は前記差分値を算出してからビームの不一致可否を判断し、前記ビームの不一致が発生した場合にのみ前記新たなビーム制御パラメータの算出可否を判断する。前記ビームフォーミング制御部１２３４は、前記ビーム固定部１２３２から提供されるビーム制御パラメータに応じて前記ビームフォーミング部１２５０を制御する。
【０１０６】
前記通信インタフェース１２４０は、システムの物理階層規格に応じて送信ビット列を基底帯域信号に、基底帯域信号を受信ビット列に変換する。前記通信インタフェース１２４０はチャネルコーディング（ｃｈａｎｎｅｌ  ｃｏｄｉｎｇ）及びディコーディング（ｄｅｃｏｄｉｎｇ）、データ変調（ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）及び復調、多重アンテナマッピングのためのプリコーディング、ポストコーディング、Ａ／Ｄ（Ａｎａｌｏｇ／Ｄｉｇｉｔａｌ  ｃｏｎｖｅｒｔｏｒ）、Ｄ／Ａ（Ｄｉｇｉｔａｌ／Ａｎａｌｏｇ  ｃｏｎｖｅｒｔｏｒ）、ＦＦＴ（Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）、ＩＦＦＴ、デジタルビームフォーミングなどの機能を行う。例えば、ＯＦＤＭ方式による場合、データを送信する際に前記通信インタフェース１２４０は送信ビット列を符号化及び変調することで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演算及びＣＰ挿入を介してＯＦＤＭシンボルを構成する。
【０１０７】
前記ビームフォーミング部１２５０は多数の構成要素を含み、各構成要素は各アンテナ経路で信号の位相及び大きさを調節する。即ち、前記ビームフォーミング部１２５０は前記プロセッサ１２３０から提供されるアンテナ別信号の位相及び大きさの値に応じて各アンテナ経路に送信される信号の位相及び大きさを調節することでビームフォーミングを行う。前記図１２において、各アンテナに対応する経路は一つと示しており、各経路での前記ビームフォーミング部１２５０の構成要素もアンテナ当たり１つと示されている。しかし、本発明の他の実施形態によって、各アンテナに対して送信経路及び受信経路が別途に構成されてもよい。この場合、前記ビームフォーミング部１２５０の構成要素はアンテナ当たり２つずつ存在する。
【０１０８】
前記図１２に示していないが、前記装置は相手の装置とのビーム訓練を行うビーム訓練部を更に含む。例えば、前記装置のビーム基準方向を決定する場合、前記ビーム訓練部は多数の候補方向にビーム方向を設定しながら訓練用基準信号を繰り返し送信し、相手の装置からフィードバックされる方向を基準方向として選択する。逆に、相手の装置のビーム基準方向を決定する場合、前記ビーム訓練部は相手の装置から送信される多数の訓練用基準信号を受信し、最もよい通信品質を有する一つの訓練用基準信号のコード値を相手の装置に通知する。追加的に、前記ビーム訓練部はより狭い幅のビームを使用するためにビームを再調整する。本発明の実施形態によって、前記ビーム訓練部は前記ビーム固定部１２３２が動作する前に前記ビーム訓練を介して基準方向を設定してもよい。
【０１０９】
前記図１２は、アナログビームフォーミングを行う実施形態による装置のブロック構成を示す図である。本発明の実施形態によって、ビームフォーミングはデジタルビームフォーミング、アンテナを物理的に動かすビームフォーミング、事前に定義された各ビーム方向に対応するアンテナ、アンテナ束又はアンテナアレイのうち一つを選択するビームフォーミン部１２５０は両略されてもよく、前記プロセッサ１２４０は送信信号にコードブックをかけることでビームフォーミングを行う。前記アンテナを物理的に動かすビームフォーミングの場合、前記ビームフォーミング部１２５０の構成要素それぞれはアンテナの位置及び角度を制御する。前記予め定義された各ビーム方向に対応するアンテナ、アンテナ束又はアンテナアレイのうち一つを選択するビームフォーミングの場合、前記ビームフォーミング部１２５０は前記プロセッサ１２４０によって選択されたアンテナグループに信号を送受信するように制御する。
【０１１０】
上述したようにユーザ局でビーム固定を行う場合、基地局は前記ビーム固定を行わないユーザ局に比べビーム訓練を稀に行う。即ち、前記基地局はビーム固定を行うユーザ局及びビーム固定を行わないユーザ局を区分する必要がある。前記基地局が特定ユーザ局がビーム固定を行うのか否かを知るために、制御情報交換手順が要求される。例えば、ユーザ局でビーム固定技法が支援されるのか否かは、ユーザ局に対する能力交渉（ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ  ｎｅｇａｔｉｏｎ）手順を介して前記基地局に知らされる。
【０１１１】
図１３は、本発明の実施形態による無線通信システムで基地局及びユーザ局間のシグナリングを示す図である。前記図１３を参照すると、ステップ１３０１でユーザ局１３２０はビーム固定技法が支援されるのか否かを示す情報を含む能力情報を基地局１３１０に送信する。詳しくは、前記ユーザ局１３２０は移動及び動作によるビーム方向の変化を補正することでビーム方向を基準方向に維持するように制御するビーム固定技法を支援することを知らせる制御メッセージを生成し、前記制御メッセージを前記基地局１３１０に送信する。例えば、前記ビーム固定技法が支援されるのか否かを示す情報は下記＜表１＞のように構成される。
【０１１２】
【表１】
2014527749.tif 000007
【０１１３】
他の例として、前記ビーム固定技法が支援されるのか否かを示す情報は下記＜表２＞のようなより具体的な項目を更に含んでもよい。
【０１１４】
【表２】
2014527749.tif 000008
【０１１５】
ステップ１３０３において、前記能力情報を受信した前記基地局１３１０は前記能力情報を受信したことを通知する確認（ａｃｋｎｏｗｌｅｄｇｅ）メッセージを前記ユーザ局１３２０に送信する。例えば、前記確認メッセージは下記＜表３＞のように構成される。
【０１１６】
【表３】
2014527749.tif 000009
【０１１７】
但し、本発明の他の実施形態によって前記ステップ１３０３は省略されてもよい。
【０１１８】
本発明の他の実施形態によって、前記図１３に示したシグナリング手順を介して前記＜表１＞乃至＜表３＞の例より詳細なビーム固定能力に対する情報が交換される。例えば、下記＜表４＞のような動作認識センサに対する具体的な性能を示す情報が交換される。
【０１１９】
【表４】
2014527749.tif 000010
【０１２０】
なお、下記＜表５＞乃至＜表９＞のような該当動作認識センサに対する詳細な情報が更に含まれる。
【０１２１】
【表５】
2014527749.tif 000011
【０１２２】
【表６】
2014527749.tif 000012
【０１２３】
【表７】
2014527749.tif 000013
【０１２４】
【表８】
2014527749.tif 000014
【０１２５】
【表９】
2014527749.tif 000015
【０１２６】
前記＜表１＞乃至＜表９＞に示した項目のうち少なくとも一つが一つのメッセージを構成する。即ち、前記基地局１３１０又は前記ユーザ局１３２０は前記＜表１＞乃至＜表９＞に示した項目の全部又は一部を送信するために少なくとも一つの制御メッセージを送信する。例えば、前記ユーザ局１３２０はセンサに対する情報のみを含むメッセージを送信する。
【０１２７】
なお、前記図１３に示していないが、前記基地局１３１０は上述したシグナリングを介して前記ユーザ局１３２０がビーム固定技法を支援することを確認し、前記ユーザ局１３２０に対するビーム訓練手順の周期を調節する。この場合、前記ユーザ局１３２０のビーム訓練周期は前記ビーム固定技法を支援しないユーザ局のビーム訓練周期より長い。
【０１２８】
この場合、本発明の実施形態によって、前記ビーム訓練手順の周期を調節するために前記基地局１３１０は前記周期を知らせるメッセージを送信する。本発明の他の実施形態によってビーム固定技法が支援される場合のための周期が予め定義されている場合、前記基地局１３１０及び前記ユーザ局１３２０は別途のシグナリングなしに前記ビーム訓練手順の周期を調節する。
【０１２９】
前記図１３に示したようなシグナリングのために、前記基地局１３１０は前記＜表１＞乃至＜表９＞のうち少なくとも一つのような情報を含むメッセージを生成及び解析する制御部、前記メッセージを送信する送受信部を含む。また、前記端末１３２０は前記＜表１＞乃至＜表９＞のうち少なくとも一つのような情報を含むメッセージを生成及び解析する制御部、前記メッセージを送信する送受信部を含む。
【０１３０】
無線通信システムでビームフォーミングを行う装置の移動及び動作によるビーム方向の変更を補正してビーム方向を基準方向に維持することで、急激にビーム方向が変化する状況でも効果的なビームフォーミングを行うことができる。
【０１３１】
上述した方法論を行うためのコード又は命令語を含むソフトウェア構成要素（ｓｏｆｔｗｅａｒ  ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ）が少なくとも一つのメモリ装置（例えば、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、固定又は移動式メモリ）に記憶されて使用する準備ができた場合、全体又は一部がローディング（ｌｏａｄｉｎｇ）されて（例えば、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）として）ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）によって実行される。
【０１３２】
一方、本発明の詳細な説明では具体的な実施形態について説明したが、本発明の範囲を逸脱しない範囲内で多様な変形が可能であることはもちろんである。よって、本発明の範囲は説明された実施形態に限って決められてはならず、後述する特許請求の範囲だけでなく、この特許請求の範囲と均等なものによって決められるべきである。
【符号の説明】
【０１３３】
１１０  送信端
１２０  受信端
４１０  基地局
４２０  ユーザ局
【図１】
2014527749.tif 000016
【図２】
2014527749.tif 000017
【図３】
2014527749.tif 000018
【図４ａ】
2014527749.tif 000019
【図４ｂ】
2014527749.tif 000020
【図４ｃ】
2014527749.tif 000021
【図４ｄ】
2014527749.tif 000022
【図５】
2014527749.tif 000023
【図６】
2014527749.tif 000024
【図７】
2014527749.tif 000025
【図８ａ】
2014527749.tif 000026
【図８ｂ】
2014527749.tif 000027
【図８ｃ】
2014527749.tif 000028
【図９】
2014527749.tif 000029
【図１０】
2014527749.tif 000030
【図１１】
2014527749.tif 000031
【図１２】
2014527749.tif 000032
【図１３】
2014527749.tif 000033
【国際調査報告】
2014527749.tif 000034
2014527749.tif 000035