JP6466338B2

JP6466338B2 - ビームフォーミングベースの無線通信システムにおける送受信ビームパターン変更によるビーム利得補償の運用のための方法及び装置

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Publication number: JP6466338B2
Application number: JP2015543989A
Authority: JP
Inventors: ジ−ユン・ソル; テ−ヨン・キム; ヒュン−キュ・ユ
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2012-11-23
Filing date: 2013-11-25
Publication date: 2019-02-06
Anticipated expiration: 2033-11-25
Also published as: US9998929B2; EP2923450A4; US9407336B2; JP2016506112A; US20140146863A1; KR20140066484A; KR102011995B1; EP2923450B1; US20160352396A1; CN104919715A; US9967004B2; CN104919715B; US20170201893A1; EP2923450A1; WO2014081257A1

Description

本発明は、アナログビームフォーミング（ａｎａｌｏｇｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ）、デジタルビームフォーミング（ｄｉｇｉｔａｌｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ）、又はそれらの組み合わせによるハイブリッドビームフォーミング（ｈｙｂｒｉｄｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ）に関する。

第４世代までの無線移動通信システムでは、１ＧＨｚ以下又は１〜３ＧＨｚ周波数帯域で等方性（ｉｓｏｔｒｏｐｉｃ）又は全方向性（ｏｍｎｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ）送受信を基本として制御チャネル及びデータを送受信する。そし、特定のチャネル条件を満足するユーザに対して一部のリソースをデジタルビームフォーミングを介して割り当てる選択的な機能をサポートする場合もある。セルラーシステムではチャネル特性に応じて自然に発生するマルチパス伝搬（ｍｕｌｔｉｐａｔｈｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ）特性及び複数個の送受信アンテナを介したＭＩＭＯ（ＭｕｌｔｉｐｌｅＩｎｐｕｔＭｕｌｔｉｐｌｅＯｕｔｐｕｔ）のような送受信ダイバーシティ（ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ）を適用して追加的な性能利得を獲得する方法に関する研究が進められた。

これに対し、ミリ波のような超高周波帯域では、チャネル特性及び送受信ビームフォーミングの適用によってチャネルのマルチパス伝搬特性が減少してビームフォーミング利得を得ることができるが、一方で、送受信ダイバーシティのサポートに困難が発生する。そのため、研究も主にビームフォーミングを適用することにおいてビームフォーミング利得を最大化して受信ＳＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ−ｔｏ−ＮｏｉｓｅＲａｔｉｏ）のような性能指数（ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｉｎｄｅｘ）を最適化するビーム係数（ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇｗｅｉｇｈｔｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）の決定に限定されていた。従来の技術はＭＩＭＯをサポートせず、基本的に１つのＲＦ経路（ｐａｔｈ）を有し複数個のＲＦ／アンテナ素子によるアナログアレイ（ａｎａｌｏｇａｒｒａｙ）を介したビームフォーミングに基づいて運用される。この時、特定のビームパターンに対して複数の方向でスウィーピング（ｓｗｅｅｐｉｎｇ）を行って受信側で最も受信信号の強い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ビームフォーミング運用が行われる。これは主に室内で移動性がなく数メートル以内の近接距離で通常ＬｉｎｅｏｆＳｉｇｈｔ（ＬｏＳ）をチャネル経路として有する環境で適用可能な技術である。

数十ｋｍ／ｈの移動性や端末の迅速なローテーションを有したり障害物によるＮＬｏＳ（Ｎｏｎ−Ｌｉｎｅ−ｏｆ−Ｓｉｇｈｔ）経路特性又はチャネルフェージング（ｆａｄｉｎｇ）による急激なチャネル状況の変更が行われる室外の無線通信では、特定の方向へのビーム利得を最大化しつつ指向性（ｄｉｒｅｃｔｉｖｉｔｙ）を有する狭いビーム幅のビームフォーミングの運用だけではユーザ環境による大きな性能の劣化によって感度が増大し得る。上述のようなビームフォーミング技術を使用する場合、無線通信システムは、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（ＳＮＲ：ＳｉｇｎａｌｔｏＮｏｉｓｅＲａｔｉｏ）のような性能指数（ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｉｎｄｅｘ）を最適化できる。

しかし、ビームフォーミング技術を使用する場合、無線通信システムは、マルチパス伝搬特性（ｍｕｌｔｉｐａｔｈｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ）が減少してダイバーシティ利得を得られない限界がある。また、端末の移動性やチャネル状況及びビームに対する測定／選択後、実際の割り当てまでの遅延によるビーム情報の不一致などによりビームフォーミングに対する性能的な感度が発生し得る。すなわち、ビームフォーミングに基づいて動作する超高周波帯域無線移動通信システムで、超高周波帯域のチャネル電波特性によって現れる大きな電波損失（ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎｌｏｓｓ）及び透過損失（ｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎｌｏｓｓ）、小さなマルチパス伝搬特性、並びにビームフォーミングの適用によって発生する強い指向性によってチャネルのフェージング（ｆａｄｉｎｇ）及び障害物に対して敏感であるという問題点がある。

これにより、互いに異なるコーディング利得（ｃｏｄｉｎｇｇａｉｎ）を有するデータチャネル（ｄａｔａｃｈａｎｎｅｌ）と制御チャネル（ｃｏｎｔｒｏｌｃｈａｎｎｅｌ）の間、アップリンクとダウンリンクの間（又は送信と受信）、又はブロードキャストチャネル（ｂｒｏａｄｃａｓｔｃｈａｎｎｅｌ）及びユニキャストチャネル（ｕｎｉｃａｓｔｃｈａｎｎｅｌ）に対して互いに異なるビーム幅及びビーム利得を有する１つ以上のビームパターンをチャネル状況や適用するリソースの特性を考慮して異なるように運用をする場合を仮定したシステムを設計する場合もある。

しかし、このように互いに異なるビーム幅及びビーム利得を有するビームパターンを運用する場合、それぞれのビームパターンによってビーム幅とビーム利得の間のトレードオフによって特定の方向へのビーム利得の差が発生するようになる問題点がある。

本発明の目的は、ビームフォーミングベースの無線通信システムにおける送受信ビームパターン変更によるビーム利得補償の運用のための方法及び装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、互いに異なるビーム幅及びビーム利得を有する１つ以上のビームパターンでアップ／ダウンリンクに対する送受信を行うビームフォーミングベースのシステムにおける互いに異なる送／受信ビームパターンの運用によるビーム利得差を考慮した効果的なビームフォーミング運用方法及び装置を提案することにある。

本発明の第１態様によれば、ビームフォーミングを使用する無線通信システムの端末装置の動作方法において、複数のダウンリンク送信ビームを用いて伝送される基準信号を受信する過程と、前記受信された基準信号のチャネル品質情報を測定する過程と、前記チャネル品質情報をビームフォーミング利得補償情報によって補償して有効チャネル品質情報を生成する過程と、を含む。前記チャネル品質情報又は有効チャネル品質情報は、ＣＩＮＲ（ＣａｒｒｉｅｒｔｏＩｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅａｎｄＮｏｉｓｅＲａｔｉｏ）、ＲＳＳＩ（ＲｅｃｅｉｖｅＳｉｇｎａｌＳｔｒｅｎｇｔｈＩｎｄｉｃａｔｏｒ）などのチャネル品質情報又はｐｏｓｔ−ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇＣＩＮＲ、ＣＩＮＲ値から推定されたサポート可能なＭＣＳレベルなどの有効チャネル品質情報などを含むことができる。

本発明の第２態様によれば、ビームフォーミングを使用する無線通信システムの基地局装置の動作方法において、複数のダウンリンク送信ビームを用いて基準信号を伝送する過程と、前記基準信号の送信に応答する有効チャネル品質情報を受信する過程と、を含み、前記有効チャネル品質情報は、端末で前記伝送された基準信号に対する受信チャネル品質情報をビームフォーミング利得補償情報によって補償したチャネル品質情報である。

本発明の第３態様によれば、ビームフォーミングを使用する無線通信システムの端末装置において、複数のダウンリンク送信ビームを用いて伝送される基準信号を受信する受信部と、前記受信された基準信号のチャネル品質情報を測定し、前記チャネル品質情報をビームフォーミング利得補償情報によって補償して有効チャネル品質情報を生成する制御部と、を含む。

本発明の第４態様によれば、ビームフォーミングを使用する無線通信システムの基地局装置において、複数のダウンリンク送信ビームを用いて基準信号を伝送する伝送部と、前記基準信号の送信に応答する有効チャネル品質情報を受信する受信部と、を含み、前記有効チャネル品質情報は、端末で前記伝送された基準信号に対する受信チャネル品質情報をビームフォーミング利得補償情報によって補償したチャネル品質情報である。

本発明の第５態様によれば、ビームフォーミングを使用する無線通信システムの基地局装置の動作方法において、複数のダウンリンク送信ビームを用いて基準信号を伝送する過程と、前記伝送された基準信号に対するチャネル品質情報を受信する過程と、前記チャネル品質情報をビームフォーミング利得補償情報によって補償して有効チャネル品質情報を生成する過程と、を含む。

本発明の第６態様によれば、ビームフォーミングを使用する無線通信システムの端末装置の動作方法において、複数のダウンリンク送信ビームを用いて伝送される基準信号を受信する過程と、前記受信された基準信号のチャネル品質情報を測定する過程と、前記チャネル品質情報を基地局に伝送する過程と、を含む。

本発明の第７態様によれば、ビームフォーミングを使用する無線通信システムの基地局装置において、複数のダウンリンク送信ビームを用いて基準信号を伝送する伝送部と、前記伝送された基準信号に対するチャネル品質情報を受信する受信部と、前記チャネル品質情報をビームフォーミング利得補償情報によって補償して有効チャネル品質情報を生成する制御部と、を含む。

本発明の第８態様によれば、ビームフォーミングを使用する無線通信システムの端末装置において、複数のダウンリンク送信ビームを用いて伝送される基準信号を受信する受信部と、前記受信された基準信号のチャネル品質情報を測定する制御部と、前記チャネル品質情報を基地局に伝送する伝送部と、を含む。
本発明の他の見地、利益、主な特徴は以下添付された本発明の実施形態及び図面と共に説明される詳細な説明によって当業者に明白に認識されるであろう。

下記の本発明の具体的な説明を記載する前に、本特許文献全般にわたって用いられた特定の単語及び句について定義することが効果的であろう。用語「含む（ｉｎｃｌｕｄｅ）」、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」及びそれらの派生語らは制限なく含む（ｉｎｃｌｕｓｉｏｎｗｉｔｈｏｕｔｌｉｍｉｔａｔｉｏｎ）ことを意味する。用語「又は（ｏｒ）」は包括的な意味であって、「及び／又は」を意味する。「〜と関連付けられた（ａｓｓｏｃｉａｔｅｄｗｉｔｈ）」及び「それとともに関連付けられた（ａｓｓｏｃｉａｔｅｄｔｈｅｒｅｗｉｔｈ）」だけでなくそれらの派生語は「含む（ｉｎｃｌｕｄｅ）」、「何かの内に含まれる（ｂｅｉｎｃｌｕｄｅｄｗｉｔｈｉｎ）」、「何かと互いに接続する（ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｗｉｔｈ）」、「含む（ｃｏｎｔａｉｎ）」、「何かの内部に含まれる（ｂｅｃｏｎｔａｉｎｅｄｗｉｔｈｉｎ）」、「何かに、あるいは何かと接続される（ｃｏｎｎｅｃｔｔｏｏｒｗｉｔｈ）」、「何かに、あるいは何かと結合される（ｃｏｕｐｌｅｔｏｏｒｗｉｔｈ）」、「何かと通信可能である（ｂｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｂｌｅｗｉｔｈ）」、「何かと協力する（ｃｏｏｐｅｒａｔｅｗｉｔｈ）」、「挟まれる（ｉｎｔｅｒｌｅａｖｅ）」、「〜と並置する（ｊｕｘｔａｐｏｓｅ）」、「何かに隣接する（ｂｅｐｒｏｘｉｍａｔｅｔｏ）」、「何かに、あるいは何かと縛られる（ｂｅｂｏｕｎｄｔｏｏｒｗｉｔｈ）」、「持つ（ｈａｖｅ）」、「ある特性を持つ（ｈａｖｅａｐｒｏｐｅｒｔｙｏｆ）」、あるいはそれと類似したものを意味する場合がある。そして、用語「制御機（ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）」は少なくとも１つの動作を制御するある装置（ｄｅｖｉｃｅ）、システム（ｓｙｓｔｅｍ）またはその一部（ｓｙｓｔｅｍｏｒｐａｒｔｔｈｅｒｅｏｆ）を意味し、そのような装置は、ハードウェア、ファームウェアまたはソフトウェア（ｈａｒｄｗａｒｅ、ｆｉｒｍｗａｒｅｏｒｓｏｆｔｗａｒｅ）に、またはそれらの少なくとも２つの組み合わせに具現されることもできる。ある特定の制御器に関連した機能は、局所的か、又は遠隔か（ｌｏｃａｌｌｙｏｒｒｅｍｏｔｅｌｙ）によって集中化または分散化されることもできる（ｂｅｃｅｎｔｒａｌｉｚｅｄｏｒｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ）。特定の単語及び句に対する定義は本特許文書全般にわたって提供され、当業者であれば、ほとんどの場合ではないが、多くの場合、そのような定義がそのように定義された単語及び句に対する従来の使用だけでなく、将来にも適用されるということを理解すべきである。

本発明及び本発明の利点のより完全な理解のために、同じ符号が同じ部分を示す添付図面と関連した後述の説明が参照されるであろう。
本発明の実施形態によるビームフォーミングをサポートするための基地局送信側物理層（ＰＨＹ）のブロックダイヤグラム（ｂｌｏｃｋｄｉａｇｒａｍ）の例を示す図である。本発明の実施形態によるビームフォーミングをサポートするための端末受信側物理層（ＰＨＹ）のブロックダイヤグラム（ｂｌｏｃｋｄｉａｇｒａｍ）の例を示す図である。本発明の実施形態による１つの基地局セクタ内で複数の送信ビームを運用する基地局と複数の受信ビームをサポートする端末の間の通信の例を示す図である。本発明の実施形態による１６ｘ１ＵＬＡ（ＵｎｉｆｏｒｍＬｉｎｅａｒＡｒｒａｙ）に対してＤＦＴ（ＤｉｓｃｒｅｔｅＦｏｕｒｉｅｒＴｒａｎｓｆｏｒｍ）行列のようなビーム係数に基づいて１８０度セクタを波数が均一に１６個に分けられるように複数の基本単位ビームを形成した例を示す図である。本発明の実施形態による１６ｘ１ＵＬＡに対してＤＦＴ行列のようなビーム係数に基づいて０度方向に対する基本単位ビームを中心に隣接する両側２つの単位ビームを重ねて追加して行った場合のビームパターン（ｐａｔｔｅｒｎ）の例を示す図である。本発明の実施形態による各セクタ別に伝送される信号のフレーム（ｆｒａｍｅ）構造の一例及び該当フレーム構造内でアップ／ダウンリンクに対する基地局と端末のそれぞれの互いに異なる送／受信ビームパターン運用動作の例を示す図である。本発明の実施形態による端末のチャネル品質測定とビーム利得差値の補償を考慮したＭＣＳ（ＭｏｄｕｌａｔｉｏｎａｎｄＣｏｄｉｎｇＳｃｈｅｍｅ）レベル選定動作の例を示す図である。本発明の実施形態による端末がダウンリンクのＭＣＳレベルを決定する場合の端末の動作過程を示すフローチャートである。本発明の実施形態による端末がダウンリンクのＭＣＳレベルを決定する場合の基地局の動作過程を示すフローチャートである。本発明の実施形態による基地局がダウンリンクのＭＣＳレベルを決定する場合の端末の動作過程を示す第１フローチャートである。本発明の実施形態による基地局がダウンリンクのＭＣＳレベルを決定する場合の基地局の動作過程を示す第１フローチャートである。本発明の実施形態による基地局がダウンリンクのＭＣＳレベルを決定する場合の端末の動作過程を示す第２フローチャートである。本発明の実施形態による基地局がダウンリンクのＭＣＳレベルを決定する場合の基地局の動作過程を示す第２フローチャートである。本発明の実施形態による端末及び基地局がダウンリンクのＭＣＳレベルを決定する場合の端末の動作過程を示すフローチャートである。本発明の実施形態による端末及び基地局がダウンリンクのＭＣＳレベルを決定する場合の基地局の動作過程を示すフローチャートである。本発明の実施形態による基地局がアップリンクのＭＣＳレベルを決定する場合の端末の動作過程を示すフローチャートである。本発明の実施形態による基地局がアップリンクのＭＣＳレベルを決定する場合の基地局の動作過程を示すフローチャートである。

本特許明細書で本発明の原理を説明するために使用される図１乃至図１７は例示のためのものに過ぎず、発明の範囲を制限するためのものと解釈されてはならない。当業者は本発明の原理が任意の適切に配列されたシステム又は装置によって具現され得ることを理解するはずである。以下、本発明の好ましい実施形態を添付された図面の参照とともに詳細に説明する。なお、本発明を説明するにあたって、関連した公知機能又は構成についての具体的な説明が本発明の要旨を不明確にする可能性があると判断された場合、その詳細な説明を省略する。

以下、本発明はビームフォーミングベースの無線通信システムにおける送受信ビームパターン変更によるビーム利得補償の運用のための方法及び装置について説明する。

本発明は、ダウンリンクに対して指向性を有する１つ以上のビームパターン（ｅ．ｇ．，ビーム幅、ビーム利得）のビームを運用するビームフォーミングベースの無線移動通信システムにおけるマルチビームの運用及びビームパターン変更による基準信号（ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓｉｇｎａｌ）制御／データチャネル間のビーム利得差に対する補償によって効率的なビームフォーミング運用を行う方法及び装置に関する。

無線通信システムは、持続的に増加する無線データトラフィック需要を満たすために、より高いデータ伝送率をサポートするための方向に発展している。例えば、無線通信システムは、データ伝送率を増加させるために、ＯＦＤＭＡ（ＯｒｔｈｏｇｏｎａｌＦｒｅｑｕｅｎｃｙＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅＡｃｃｅｓｓ）、ＭＩＭＯ（ＭｕｌｔｉｐｌｅＩｎｐｕｔＭｕｌｔｉｐｌｅＯｕｔｐｕｔ）などの通信技術に基づいてスペクトル効率（ＳｐｅｃｔｒａｌＥｆｆｉｃｉｅｎｃｙ）を改善する方向に技術開発が進められている。

しかし、スマートフォン及びタブレットＰＣに対する需要の増加及びそれに伴う多量のトラフィックを要求するアプリケーションプログラムの爆発的増加によって、データトラフィックに対する要求がさらに加速化し、スペクトル効率を改善する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な問題が発生する。上記問題点を克服するための方法として、超高周波帯域を使用する無線通信システムへの関心が急増している。

超高周波帯域を介して無線通信をサポートする場合、超高周波帯域の周波数の特性上、経路の損失、反射損失などの電波損失が増加する問題点がある。そのため、超高周波帯域を使用する無線通信システムは、電波損失によって電波の到達距離が短くなり、サービス領域（ｃｏｖｅｒａｇｅ）が減少する問題が発生する。

そのため、超高周波帯域を使用する無線通信システムは、ビームフォーミング技術を用いて電波の経路損失を緩和し電波の伝達距離を増加させることによって、サービス領域を増大させることができる。

ビームフォーミングシステムにおいて、送信ビームフォーミングは、複数のアンテナを用いて電波の到達領域を特定の方向に集中させて指向性（ｄｉｒｅｃｔｉｖｉｔｙ）を増大させる方法である。この時、複数のアンテナが集合された形態をアンテナアレイ（ａｎｔｅｎｎａａｒｒａｙ）、アレイに含まれるアンテナはアレイエレメント（ａｒｒａｙｅｌｅｍｅｎｔ）という。

このようなアンテナアレイは、線形アレイ（ｌｉｎｅａｒａｒｒａｙ）、平面アレイ（ｐｌａｎａｒａｒｒａｙ）を含む様々な形態を含むことができる。送信ビームフォーミングを使用すれば信号の指向性の増大によって伝送距離を増加させることができ、また、当該方向以外の他の方向には信号がほとんど伝送されないため、当該ユーザ以外のユーザに対する信号干渉を大幅に低減できる。

一方、受信側でも受信アンテナアレイを用いて受信信号に対するビームフォーミングを行うことができるが、これも電波の受信を特定の方向に集中させて当該方向に入ってくる受信信号の感度を増加させ、当該方向以外の方向から入ってくる信号を受信信号から排除することによって干渉信号を遮断できる。

高周波数帯域無線通信システムは、高周波数帯域での高い電波経路損失を緩和するためにビームフォーミング技術を使用し、さらにデータと制御信号の間の不均衡を減らすために全ての場合に対してビームフォーミングを適用する必要がある。このようなビームフォーミング技術を使用するための技術としては、ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌａｎｄＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＥｎｇｉｎｅｅｒｓ（ＩＥＥＥ）８０２．１１ａｄで適用されたＳｅｃｔｏｒＬｅｖｅｌＳｗｅｅｐ（ＳＬＳ）方式及びＢｅａｍＲｅｆｉｎｅｍｅｎｔＰｒｏｔｏｃｏｌ（ＢＲＰ）方式が考慮されている。

ＩＥＥＥ８０２．１１ａｄ規格は、ＷｉｒｅｌｅｓｓＬＡＮ（ＷＬＡＮ）ベースの技術であって、６０ＧＨｚの超高周波帯域で半径１０〜２０メートル内の非常に小さいサービス領域を提供する。この時、超高周波帯域で発生する電波伝搬特性問題を解決するためにビームフォーミング技術を使用する。

ＩＥＥＥ８０２．１１ａｄ規格で定義されたＳＬＳ方式は、ビームフォーミングを行おうとする端末が複数の方向に同じセクタフレームを繰り返し送出し、相手端末はＱｕａｓｉ−ｏｍｎｉアンテナでそれぞれのセクタフレームを受信した後、最も感度の良い方向に対してフィードバックを行う。この過程を通して該当端末は相手端末での最も感度が良い方向に関する情報を獲得してビームフォーミングを行うことができる。

ＩＥＥＥ８０２．１１ａｄ規格で定義されたＢＲＰ方式は、ＳＬＳを行った後、送受信ビームフォーミング利得を向上させるために２端末間の送受信ビーム方向をさらに細かく微調整する技術である。一般に、２端末がＳＬＳによって最適の送信ビームを検索した後、送信ビームに最も適した受信ビームを探すためにＢＲＰを利用する。また、繰り返し過程を介して送受信ビーム方向の組み合わせを微調整する。
本発明のハイブリッドビームフォーミングシステムでビームフォーミング利得差補償について説明すると下記の通りである。

まず、選択されたＭＩＭＯ／Ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ（ＢＦ）モード（シングルビーム又はマルチビームの使用有無、伝送ビームの個数、サポートされるビームパターン及びビームフォーミング利得、又はＭＩＭＯ伝送モード（例に、ＭＩＭＯ−Ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ、ＭＩＭＯ−ＳｐａｔｉａｌＭｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ、ＭＩＭＯ−ＳｐａｃｅＴｉｍｅＣｏｄｉｎｇ等））によって、使用されるパイロット（ｐｉｌｏｔ）副搬送波（ｓｕｂｃａｒｒｉｅｒ）のパワーブースティング（ｂｏｏｓｔｉｎｇ）／デブースティング（ｄｅｂｏｏｓｔｉｎｇ）レベルは互いに異なるビームフォーミングパターンのアレイビームフォーミング差によって既存に使用されていた基準電力レベル（例えば、プリアンブル（ｐｒｅａｍｂｌｅ）／ミッドアンブル（ｍｉｄａｍｂｌｅ）／ＣＳＩ−ＲＳ（ＣｈａｎｎｅｌＳｔａｔｅＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＲｅｆｅｒｅｎｃｅＳｉｇｎａｌ）から測定された）に対して異なる。これはＡＧＣ（ＡｄａｐｔｉｖｅＧａｉｎＣｏｎｔｒｏｌ）デザインに影響を与え、ＣＩＮＲ／ＲＳＳＩ測定／フィードバックを必要とする。

有効（ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ）ＣＩＮＲの予測のために、ベースライン（ｂａｓｅｌｉｎｅ）ＭＩＭＯ／ＢＦモード（又は使用されたビームパターン及びビームフォーミング利得）を予め定義する。この場合、選択された又はスケジュールされたハイブリッドＭＩＭＯ／ＢＦモードに応じて基地局はビームフォーミング利得変化を補償する。

以降、基地局は、端末に伝送ＭＩＭＯ／ＢＦモードを知らせる。また、前記基地局は、端末に基準信号を伝送するための特定のビームフォーミングパターンを知らせる。

すると、基地局は、有効ＣＩＮＲの予測を続けるためにＭＩＭＯ／ＢＦ（又は使用されるビームパターン及びビームフォーミング利得）モードを端末に知らせることになり、端末は基準信号と異なるビーム（又はビームペア）の使用によるビームフォーミング利得変化を補償できる。

代案として、端末は、サポート可能な受信ＭＩＭＯ／ＢＦモード又はサポート可能な受信ビームパターン及びビーム利得を基地局に知らせる。以降、端末は、ＣＱＩ報告又は有効ＣＩＮＲの報告時、特定の基地局送信ビームパターンに対して使用される特定端末受信ビームパターンを知らせ、これは互いに異なるビーム（又はビームペア）の使用によるビームフォーミング利得変化を該当端末に対して基地局で補償できる。

図１は、本発明の実施形態によるビームフォーミングをサポートするための基地局送信側物理層（ＰＨＹ）のブロックダイヤグラム（ｂｌｏｃｋｄｉａｇｒａｍ）の例を示す図である。

上記図１は、一般的なビームフォーミングサポート構造を示すためにアナログビームフォーミング（ａｎａｌｏｇｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ）及びデジタルビームフォーミング（ｄｉｇｉｔａｌｂｅａｍｆｏｍｉｎｇ）を同時に適用するハイブリッド（ｈｙｂｒｉｄ）構造を例として示す図である。

上記図１を参照すると、図示のように、送信側は、Ｋ個のチャネル符号部１００−１乃至１００−Ｋ、ＭＩＭＯ符号部１１０、プリコーディング部１２０、Ｎ_Ｔ個のＲＦ経路１３０−１乃至１３０−Ｎ_Ｔ、Ｎ_Ｔ個のアンテナ部１５０−１乃至１５０−Ｎ_Ｔ、ビーム設定部１６０、制御部１７０及びアナログビーム形成部１９０を含んで構成される。

Ｋ個のチャネル符号部１００−１乃至１００−Ｋは、それぞれチャネル符号器（ｃｈａｎｎｅｌｅｎｃｏｄｅｒ）及び変調器（ｍｏｄｕｌａｔｏｒ）を含んで構成され、受信側に伝送する信号を符号化及び変調して出力する。

ＭＩＭＯ符号部１１０は、Ｎ_Ｔ個のアンテナ部１５０−１乃至１５０−Ｎ_Ｔを介して信号を伝送するために、Ｋ個のチャネル符号部１００−１乃至１００−Ｋから提供された変調信号をＮ_Ｔ個のストリームを介して伝送する信号に多重化して出力する。

プリコーディング部１２０は、ＭＩＭＯ符号部１１０から提供されたＮ_Ｔ個の信号をデジタルビームフォーミングのためのプリコードにプリコーディングしてそれぞれのＲＦ経路１３０−１乃至１３０−Ｎ_Ｔに提供する。

Ｎ_Ｔ個のＲＦ経路１３０−１乃至１３０−Ｎ_Ｔは、それぞれプリコーディング部１２０から提供された信号を該当アンテナ部１５０−１乃至１５０−Ｎ_Ｔを介して出力するために処理する。この時、Ｎ_Ｔ個のＲＦ経路１３０−１乃至１３０−Ｎ_Ｔは、同一に構成される。そのため、以下の説明では、第１ＲＦ経路１３０−１の構成を代表として説明する。この時、残りのＲＦ経路１３０−２乃至１３０−Ｎ_Ｔは第１ＲＦ経路１３０−１の構成と同一に構成される。

第１ＲＦ経路１３０−１は、Ｎ_Ａ個の変調部１３２−１１乃至１３２−１Ｎ_Ａ、アナログビーム形成部１９０及びＮ_Ａ個のの電力増幅器１４０−１１乃至１４０−１Ｎ_Ａを含んで構成される。ここで、Ｎ_Ａは、第１アンテナ部１５０−１を構成するアンテナ要素（ａｎｔｅｎｎａｅｌｅｍｅｎｔ）の個数を示す。

Ｎ_Ａ個の変調部１３２−１１乃至１３２−１Ｎ_Ａは、それぞれプリコーディング部１２０から提供された信号を通信方式に従って変調して出力する。例えば、Ｎ_Ａ個の変調部１３２−１１乃至１３２−１Ｎ_Ａは、それぞれＩＦＦＴ（ＩｎｖｅｒｓｅＦａｓｔＦｏｕｒｉｅｒＴｒａｎｓｆｏｒｍ）演算器及びデジタル−アナログ変換器（ＤｉｇｉｔａｌｔｏＡｎａｌｏｇＣｏｎｖｅｒｔｅｒ）を含んで構成される。ＩＦＦＴ演算器は、ＩＦＦＴ演算を介してプリコーディング部１２０から提供された信号を時間領域の信号に変換する。デジタル−アナログ変換器は、ＩＦＦＴ演算器から提供された時間領域の信号をアナログ信号に変換して出力する。この時、Ｎ_Ａ個のの変調部１３２−１１乃至１３２−１Ｎ_Ａは、それぞれ並／直列変換器（Ｐ／Ｓ：ＰａｒａｌｌｅｌｔｏＳｅｒｉａｌｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）及びＣＰ挿入器（ＣｙｃｌｉｃＰｒｅｆｉｘａｄｄｅｒ）をさらに含む。

アナログビーム形成部１９０は、ビーム設定部１６０から提供された送信ビーム方向を示す制御信号に応じてＮ_Ａ個の変調部１３２−１１乃至１３２−１Ｎ_Ａから提供されたＮ_Ａ個のの送信信号の送信ビーム方向を変更して出力する。

例えば、アナログビーム形成部１９０は、複数個の位相シフタ１３４−１１乃至１３４−１Ｎ_Ａ、１３６−１１乃至１３６−１Ｎ_Ａ及び結合部１３８−１１乃至１３８−１Ｎ_Ａを含んで構成される。Ｎ_Ａ個の変調部１３２−１１乃至１３２−１Ｎ_Ａは、それぞれ出力信号をＮ_Ａ個の信号に分離してそれぞれの位相シフタ１３４−１１乃至１３４−１Ｎ_Ａ、１３６−１１乃至１３６−１Ｎ_Ａに出力する。

それぞれの位相シフタ１３４−１１乃至１３４−１Ｎ_Ａ、１３６−１１乃至１３６−１Ｎ_Ａは、ビーム設定部１６０から提供された送信ビーム方向を示す制御信号に応じてＮ_Ａ個の変調部１３２−１１乃至１３２−１Ｎ_Ａから提供された信号の位相を変更する。

結合部１３８−１１乃至１３８−１Ｎ_Ａは、アンテナ要素に該当する位相シフタ１３４−１１乃至１３４−１Ｎ_Ａ、１３６−１１乃至１３６−１Ｎ_Ａの出力信号を結合して出力する。

電力増幅器１４０−１１乃至１４０−１Ｎ_Ａは、それぞれ結合部１３８−１１乃至１３８−１Ｎ_Ａから提供された信号の電力を増幅して第１アンテナ部１５０−１を介して外部に出力する。

ビーム設定部１６０は、制御部１７０の制御に応じて信号を伝送するために使用する送信ビーム方向を選択し、選択した送信ビーム方向による制御信号をアナログビーム形成部190に提供する。

例えば、ビーム設定部１６０は、制御部１７０の制御に応じて基準信号又はプリアンブル／ミッドアンブル又はデータを伝送する送信ビーム方向による制御信号をアナログビーム形成部１９０に提供する。

別の例として、ビーム設定部１６０は、制御部１７０の制御に応じて端末から提供された各送信ビーム方向によるチャネル情報を考慮して受信側と最適の伝送効率を得ることができる送信ビーム方向を選択する。

制御部１７０は、送信ビーム方向を選択するように設定部１６０を制御する。例えば、制御部１７０は、送信側がサポートできるそれぞれの送信ビーム方向を介して基準信号又はデータを伝送するように設定部１６０を制御する。別の例として、制御部１７０は、受信側から提供された送信ビーム方向に対するチャネル情報を考慮して最適の送信ビーム方向を選択するように設定部１６０を制御する。

送信側は、受信側から受信側が選択した最適の送信ビーム方向を提供されることもできる。この場合、ビーム設定部１６０は、受信側が選択した最適の送信ビーム方向による制御信号及びデータをアナログビーム形成部１９０に提供する。
前記送信側の制御部１７０は、相手ノード（例えば、サービング基地局、隣接基地局又は端末）に制御メッセージを伝送できる。

すなわち、前記デジタル−アナログ変換器以後のアナログビームフォーミングブロックの場合、複数個の位相シフタ（ＰｈａｓｅＳｈｉｆｔｅｒ）、電力増幅器（ＰＡ：ＰｏｗｅｒＡＭＰ）、及び可変利得増幅器（ＶＧＡ：ＶａｒｉａｂｌｅＧａｉｎＡｍｐｌｉｆｉｅｒ）を通して複数個のアンテナ成分（ａｎｔｅｎｎａｅｌｅｍｅｎｔ）に対する位相（ｐｈａｓｅ）と信号強度（ａｍｐｌｉｔｕｄｅ）の制御を介して特定の方向に伝送されるビームを形成する。

この時、一般に、複数のアンテナ成分をグループ化してアンテナアレイ（ａｎｔｅｎｎａａｒｒａｙ）を構成することによってビームフォーミング利得を増加させる。一方、前記デジタル−アナログ変換器以前の複数のＩＦＦＴを含むＲＦ経路とＭＩＭＯ符号部、プリコーディング部の運用によって追加的なビームフォーミング利得確保以外にも多重ユーザ運用、周波数帯域選択的（ｆｒｅｑｕｅｎｃｙｓｅｌｅｃｔｉｖｅ）割り当て、マルチビーム形成などの機能を得ることもできる。実際のビームフォーミング構造は、これらの複数のブロックの変更と組み合わせによって様々な形態をなすことができる。

ここでは、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アナログビームフォーミングを介して互いに異なるビーム幅及びビーム利得を有する１つ以上のビームを基準信号（ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓｉｇｎａｌ）／データチャネル（ｄａｔａｃｈａｎｎｅｌ）／制御チャネル（ｃｏｎｔｒｏｌｃｈａｎｎｅｌ）によって、又は端末の移動性及びチャネル特性を考慮して、又はアップリンク（ｕｐｌｉｎｋ）／ダウンリンク（ｄｏｗｎｌｉｎｋ）若しくは送信（ｔｒａｎｓｍｉｔ）／受信（ｒｅｃｅｉｖｅ）によって互いに異なるように運用する場合を考慮する。

このように、選択されたビームは、特定の方向に特定のビーム幅（ｂｅａｍｗｉｄｔｈ）及びビーム利得（ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇｇａｉｎ）を有するようにアナログ／デジタル段のビームフォーミング係数（ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）を調節して生成するようになる。この時、一般に、同じアンテナ入力パワーを有するように設定する場合、ビーム幅を広く生成することによって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。

図１のブロック図及び前記ビームフォーミング構造／動作に対する説明は一部の構成要素（ｅ．ｇ．，ＦＦＴ、ＬＮＡ、ＡＤＣ等）の変更を除いてビームフォーミング受信側に対して同様に適用が可能である。

図２は、本発明の実施形態によるビームフォーミングをサポートするための端末受信側物理層（ＰＨＹ）のブロックダイヤグラム（ｂｌｏｃｋｄｉａｇｒａｍ）の例を示す図である。

上記図２を参照すると、図示のように、受信側は、Ｎ_Ｒ個のアンテナ部２００−１乃至２００−Ｎ_Ｒ、Ｎ_Ｒ個のＲＦ経路２１０−１乃至２１０−Ｎ_Ｒ、後処理部２２０、ＭＩＭＯ復号部２３０、Ｔ個のチャネル復号部２４０−１乃至２４０−Ｔ、チャネル推定部２５０、制御部２６０及びビーム設定部２７０を含んで構成される。

Ｎ_Ｒ個のＲＦ経路２１０−１乃至２１０−Ｎ_Ｒは、それぞれ対応するアンテナ部２００−１乃至２００−Ｎ_Ｒを介して受信された信号を処理する。この時、Ｎ_Ｒ個のＲＦ経路２１０−１乃至２１０−Ｎ_Ｒは同一に構成される。そのため、以下の説明では、第１ＲＦ経路２１０−１の構成を代表として説明する。この時、残りのＲＦ経路２１０−２乃至２１０−Ｎ_Ｒは、第１ＲＦ経路２１０−１の構成と同一に構成される。

第１ＲＦ経路２１０−１は、アナログビーム形成部２８０及びＮ_Ｂ個の復調部２１８−１１乃至２１８−１Ｎ_Ｂを含んで構成される。ここで、Ｎ_Ｂは、第１アンテナ部２００−１を構成するアンテナ要素（ａｎｔｅｎｎａｅｌｅｍｅｎｔ）の個数を示す。

アナログビーム形成部２８０は、ビーム設定部２７０から提供された送信ビーム方向によって第１アンテナ部２００−１を構成するアンテナ要素から提供されたＮ_Ｂ個の受信信号の方向を変更して出力する。例えば、アナログビーム形成部２８０は、複数個の位相シフタ２１２−１１乃至２１２−１Ｎ_Ｂ、２１４−１１乃至２１４−１Ｎ_Ｂ及び結合部２１６−１１乃至２１６−１Ｎ_Ｂを含んで構成される。

第１アンテナ部２００−１を構成するアンテナ要素は、受信信号をＮ_Ｂ個の信号に分離してそれぞれの位相シフタ２１２−１１乃至２１２−１Ｎ_Ｂ、２１４−１１乃至２１４−１Ｎ_Ｂに出力する。それぞれの位相シフタ２１２−１１乃至２１２−１Ｎ_Ｂ、２１４−１１乃至２１４−１Ｎ_Ｂは、ビーム設定部２７０から提供された受信ビーム方向によって第１アンテナ部２００−１を構成するアンテナ要素から提供された信号の位相を変更する。結合部２１６−１１乃至２１６−１Ｎ_Ｂは、アンテナ要素に該当する位相シフタ２１４−１１乃至２１２−１Ｎ_Ｂ、２１４−１１乃至２１４−１Ｎ_Ｂの出力信号を結合して出力する。

Ｎ_Ｂ個の復調部２１８−１１乃至２１８−１Ｎ_Ｂは、それぞれ結合部２１６−１１乃至２１６−１Ｎ_Ｂから提供された受信信号を通信方式に従って復調して出力する。例えば、Ｎ_Ｂ個の復調部２１８−１１乃至２１８−１Ｎ_Ｂは、それぞれアナログ−デジタル変換器（ＡｎａｌｏｇｔｏＤｉｇｉｔａｌＣｏｎｖｅｒｔｏｒ）及びＦＦＴ（ＦａｓｔＦｏｕｒｉｅｒＴｒａｎｓｆｏｒｍ）演算器を含んで構成される。アナログ−デジタル変換器は、結合部２１６−１１乃至２１６−１Ｎ_Ｂから提供された受信信号をデジタル信号に変換する。ＦＦＴ演算器は、ＦＦＴ演算を介してアナログ−デジタル変換器から提供された信号を周波数領域の信号に変換する。

後処理部２２０は、Ｎ_Ｒ個のＲＦ経路２１０−１乃至２１０−Ｎ_Ｒから提供された信号を送信側のプリコーディング方式に従ってポストデコーディング（ｐｏｓｔｄｅｃｏｄｉｎｇ）してＭＩＭＯ復号部２３０に提供する。

ＭＩＭＯ復号部２３０は、後処理部２２０から提供されたＮ_Ｒ個の受信信号をＴ個のチャネル復号部２４０−１乃至２４０−Ｔで復号できるようにＴ個の信号に多重化して出力する。

Ｔ個のチャネル復号部２４０−１乃至２４０−Ｔは、それぞれ復調器（ｄｅｍｏｄｕｌａｔｏｒ）及びチャネル復号器（ｃｈａｎｎｅｌｄｅｃｏｄｅｒ）を含んで構成され、送信側に提供された信号を復調及び復号化する。

チャネル推定部２５０は、送信側でそれぞれの送信ビーム方向を介して伝送する基準信号に基づいてチャネル情報を推定する。この時、チャネル推定部２５０は、スキャンイベントが発生する場合、それぞれの送信ビーム方向に対するチャネル情報を推定する。ここで、チャネル情報は、信号対雑音比（ＳＮＲ、ＣＩＮＲ（ＣａｒｒｉｅｒｐｏｗｅｒＩｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅａｎｄＮｏｉｓｅｐｏｗｅｒＲａｔｉｏ）及びＲＳＳＩ（ＲｅｃｅｉｖｅＳｉｇｎａｌＳｔｒｅｎｇｔｈＩｎｄｉｃａｔｏｒ）のうち少なくとも１つを含む。

制御部２６０は、チャネル推定部２５０で推定したそれぞれの送信ビーム方向のチャネル情報を送信側に伝送する。例えば、制御部２６０は、チャネル状態の良好な送信ビーム方向のチャネル情報を送信側に伝送する。

別の例として、受信側が受信ビームフォーミングをサポートする場合、制御部２６０は、受信ビーム方向別にチャネル状態が基準値以上の送信ビーム方向のチャネル情報を送信側に伝送できる。

また、制御部２６０は、チャネル推定部２５０で推定した各送信ビーム方向によるチャネル情報を考慮して送信側と最適の伝送効率を得ることができる送信ビーム方向を選択することもできる。

例えば、制御部２６０は、チャネル推定部２５０で推定した各送信ビーム方向によるチャネル情報を考慮して送信側と最適の伝送効率を得ることができる送信ビーム方向を選択する。

図３は、本発明の実施形態による１つの基地局セクタ内で複数の送信ビームを運用する基地局と複数の受信ビームをサポートする端末の間の通信の例を示す図である。
上記図３を参照すると、基地局３１０は、複数のビームフォーミング信号を同時に又は連続的にスウィーピング（ｓｗｅｅｐｉｎｇ）して伝送する。

端末３２０は、実装によっては、受信ビームフォーミングをサポートすることなく全方向で受信したり（ｏｍｎｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ）、受信ビームフォーミングをサポートするが受信機構造の制約のため特定のビームフォーミングパターン（ｐａｔｔｅｒｎ）を一度に１つのみサポートして受信したり、受信ビームフォーミングをサポートしつつ複数のビームフォーミングパターンを互いに異なる方向で同時に受信可能である。

受信ビームフォーミングをサポートしない端末は、基地局の送信ビーム別に基準信号（ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓｉｇｎａｌ）に対するチャネル品質を測定し、これを報告して基地局の複数の送信ビームのうち該当端末に最適のビームを選択する。

受信ビームフォーミングをサポートする端末は、端末の受信ビームパターン別に基地局の複数の送信ビームに対するチャネル品質を測定し、基地局送信ビームと端末の受信ビームの組み合わせ毎に全体又は上位数個の結果を基地局に報告し、これに基づいて基地局が適切な送信ビームを端末に割り当てるようにする。

この時、端末で同時に基地局の複数の送信ビーム受信することが可能であるか、複数の基地局送信ビームと端末受信ビームの組み合わせをサポート可能な場合、基地局で繰り返し伝送又は同時伝送を介したダイバーシティ伝送を考慮したビーム選択を行うことができる。

本発明は、上記図１に対する説明のように、ハイブリッドビームフォーミング構造に基づいてアナログビームフォーミングを介して互いに異なるビーム幅及びビーム利得を有する１つ以上のビームを基準信号（ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓｉｇｎａｌ）／データチャネル（ｄａｔａｃｈａｎｎｅｌ）／制御チャネル（ｃｏｎｔｒｏｌｃｈａｎｎｅｌ）によって、又は端末の移動性及びチャネル特性を考慮し、又はアップリンク（ｕｐｌｉｎｋ）／ダウンリンク（ｄｏｗｎｌｉｎｋ）若しくは送信（ｔｒａｎｓｍｉｔ）／受信（ｒｅｃｅｉｖｅ）によって互いに異なるように運用する場合を考慮する。

図３では、該当端末に対してデータ送受信のためのＭＣＳ（ＭｏｄｕｌａｔｉｏｎａｎｄＣｏｄｉｎｇＳｃｈｅｍｅ）レベル設定を含むリンク適応（ｌｉｎｋａｄａｐｔａｔｉｏｎ）運用のための基準信号に対しては狭い（ｎａｒｒｏｗ）ビーム幅を有するビームを介してスウィーピングして基地局で伝送し、該当端末に対する実際のデータの送／受信は基地局で広いビーム幅を有するビームを介して送信又は受信する。

図４は、本発明の実施形態による１６ｘ１ＵＬＡに対してＤＦＴ行列のようなビーム係数に基づいて１８０度セクタを波数が均一に１６個に分けられるように複数の基本単位ビームを形成した例を示す図である。

上記図４を参照すると、各基本単位ビームは、特定の方向に同じ最大ビーム利得を有し、全体１８０度セクタをそれぞれのビームが同じビーム利得範囲内で均一にサポートするように形成された場合が図示されている。

図５は、本発明の実施形態による１６ｘ１ＵＬＡに対してＤＦＴ行列のようなビーム係数に基づいて０度方向に対する基本単位ビームを中心に隣接する両側２つの単位ビームを重ねて追加して行った場合のビームパターン（ｐａｔｔｅｒｎ）の例を示す図である。

上記図５を参照すると、選択されたビームを重ねるにあたってアナログ段で全体アンテナに対する使用電力が同一に重なるビームの数によってビーム係数に対する正規化（ｎｏｒｍａｌｉｚａｔｉｏｎ）を適用した場合を例に示す図である。このような正規化の影響によって単位ビームの重複によって特定の方向への指向性が小さくなるとともにビーム幅が増大する効果が現れるが、一方で、特定の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、実際の運用時に重なる単位ビームの個数設定においてこのようなトレードオフを考慮して行うことができ、追加的に重なったビームのビーム利得減少影響を考慮したＭＣＳ設定などのリンク適応（ｌｉｎｋａｄａｐｔａｔｉｏｎ）が行われることができる。

それぞれの信号伝送方向に対して互いに異なるビームパターンを運用する別の方法として、アンテナアレイ（ａｎｔｅｎｎａａｒｒａｙ）に対して特定のビーム幅及びビーム利得を持つようにプリコーディング又はビーム利得係数（ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇｗｅｉｇｈｔｏｒｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）を設定したりサブアレイ（ｓｕｂ−ａｒｒａｙ）を構成して使用するアンテナエレメント（ｅｌｅｍｅｎｔ）数やビーム利得係数を異なるように運用する様々な方法が考慮できる。この場合にも、上記の説明と同じようにビーム幅とビーム利得の間のトレードオフが発生する場合がある。

図６は、本発明の実施形態による各セクタ別に伝送される信号のフレーム（ｆｒａｍｅ）構造の一例及び該当フレーム構造内でアップ／ダウンリンクに対する基地局と端末のそれぞれの互いに異なる送／受信ビームパターン運用動作の例を示す図である。

上記図６では、ダウンリンク（ｄｏｗｎｌｉｎｋ）に対してミッドアンブル又はＣＳＩ−ＲＳのような基準信号を介して互いに異なる方向に相対的に狭いビーム幅を有する基本単位ビームにマッピングされたパイロット（ｐｉｌｏｔ）信号を伝送する場合の例を示す。

上記図６を参照すると、基地局は、互いに異なるビーム方向に関する基地局送信（ＢＳＴｘ）ビームパターン情報をブロードキャストする、または端末にユニキャストする。前記基地局送信ビームパターン情報は、ビーム幅、ビームフォーミング利得などを含む。また、基地局は基準信号（ＣＳＩ−ＲＳ）に対する基地局送信ビームパターン及びＣＱＩ（ＲＳＳＩ／ＣＩＮＲ又は有効ＣＩＮＲ）の測定／報告時に使用すると推定される特定の基地局送信ビームパターン情報をブロードキャスト又はユニキャストする。

上記図６を参照すると、基地局から互いに異なる方向に伝送される狭いビーム幅の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つのビーム又は１つ以上の重なって生成されたり、それに相応する広いビーム幅で生成されるビームに対して端末はチャネル品質を測定し推定を行う。

このような測定に基づいて、端末は、ダウンリンクに対するＣＩＮＲ（Ｃａｒｒｉｅｒ−ｔｏ−ＩｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅａｎｄＮｏｉｓｅＲａｔｉｏ）又はＲＳＳＩ（ＲｅｃｅｉｖｅＳｉｇｎａｌＳｔｒｅｎｇｔｈＩｎｄｉｃａｔｏｒ）のようなチャネル品質メトリック（ｍｅｔｒｉｃ）に対する瞬時又は時間的な平均値（ａｖｅｒａｇｅ）／分散（ｖａｒｉａｎｃｅ）／標準偏差（ｓｔａｎｄａｒｄｄｅｖｉａｔｉｏｎ）を測定してアップデートし予測（ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ）できる。

端末は、このような測定／推定によって獲得した情報に基づいて自らにデータを送受信する時にサポート可能な適切なＭＣＳレベルを選択して基地局に有効ＣＩＮＲ（又はＭＣＳレベル）値として報告する。

前記端末は、基地局から受信したビーム利得の差情報を用いてチャネル品質（ｅ．ｇ．，ＣＩＮＲ、ＲＳＳＩ）測定のために使用した基準信号に対するビーム利得情報と実際の基地局でデータの伝送時に使用したり基準として仮定するビームの利得値差を補償してチャネル品質を予測し、これによる最適のＭＣＳレベルを選定できる。
図７は、本発明の実施形態による端末のチャネル品質測定とビーム利得差値の補償を考慮したＭＣＳレベル選定動作の例を示す図である。

上記図７で、基地局７００は、セル／セクタ内の全体端末（端末７５０を例に挙げて説明する）に有効ＣＩＮＲに対する推定及び報告時に適用する基準信号対比実際のデータに適用されるビーム利得の差値をブロードキャスト（ｂｒｏａｄｃａｓｔ）したり、各端末別にユニキャスト（ｕｎｉｃａｓｔ）形態で知らせる動作を行う。

端末７５０のＣＩＮＲ測定部７５２は、基地局が伝送した基準信号に対してチャネル推定を行ってＣＩＮＲを測定する。ＣＩＮＲ測定部７５２は、基地局から互いに異なる方向に伝送される狭いビーム幅の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つのビーム又は１つ以上の重ねて生成されたり、それに相応する広いビーム幅で生成されるビームに対してチャネル品質を測定して推定を行う。
ビーム選択部７５３は、ＣＩＮＲ測定部７５２の測定結果に基づいて基地局送信（ＢＳＴ_Ｘ）、端末受信（ＭＳＲ_Ｘ）ビームを選択する。

ＣＩＮＲ予測部７５４は、基地局から受信したビーム利得の差情報を用いてチャネル品質（ｅ．ｇ．，ＣＩＮＲ、ＲＳＳＩ）測定のために使用した基準信号に対するビーム利得情報と実際基地局でデータ伝送の際に使用したり基準として仮定するビームの利得値差を補償してチャネル品質を予測する。

ＭＣＳ選択部７５５は、前記予測値と受信したデータバースト（ｄａｔａｂｕｒｓｔ）に対するデコード（ｄｅｃｏｄｉｎｇ）の成否を示すＡＣＫ／ＮＡＣＫ情報に基づいて最適のＭＣＳレベルを選択して前記基地局７００のＣＩＮＲ修正部７０４に有効ＣＩＮＲの形態で伝送する。ＣＩＮＲしきい値調節部７５７は、前記ＡＣＫ／ＮＡＣＫ統計値を基づいて各ＭＣＳレベルを選定するＣＩＮＲのしきい値を調節する。前記選択されたＭＣＳレベルは、ＣＩＮＲしきい値調節部７５７でのしきい値範囲内で選択される。復調部７５６は、基地局７００が伝送したバーストを復調及びデコードし、これによるＡＣＫ／ＮＡＣＫ情報を前記ＭＣＳ選択部７５５に提供する。

前記ビーム選択部７５３のビーム選択情報は、基地局７００のビーム選択部７０２に提供され前記基地局７００がビーム選択を行わせることができる。この場合、有効ＣＩＮＲに対する推定及び報告時に適用する基準信号対比実際データに適用されるビーム利得の差値が基地局７００のＣＩＮＲ修正部７０４に提供され得る。

この場合、ＣＩＮＲ修正部７０４でビーム利得差が補償されたチャネル品質修正値がＭＣＳ選択部７０６に提供され、前記ＭＣＳ選択部７０６で選択されたＭＣＳレベルに応じて、変調部７０８はバーストを変調及び符号化して伝送する。

これと別の方式で、基地局が各端末別に適用するビームパターンに応じて特定の基準ビームペア対比ビーム利得差値を端末にブロードキャスト又はユニキャスト形態で知らせ、端末でビーム利得補償に適用するビームパターンを定期的／非定期的に知らせる方式で運用することもできる。

一方、端末で測定したチャネル品質値自体を基地局に報告し、基地局でリンク適応（ｌｉｎｋａｄａｐｔａｔｉｏｎ）を考慮したスケジューリングの際は内部的にビームパターン差によるビーム利得値を補償してスケジューリングを行う動作で運用することができる。

下記表１及び表２は、基地局で端末にビームパターンによる特定の基準ビームペア対比ビーム利得の差値を伝達するメッセージに含ませることができる情報テーブルの例を示す。

上記動作において受信側での信号からＣＩＮＲの推定は次のような式で求めることができる。

ここで、Ν_BS、Ν_beaｍは、それぞれ基地局の数及び基地局当たりビームの数である。
ρ_d、ρ_jは、それぞれデータトーンｋでの好ましい信号及び干渉信号チャネル係数である。
Η、ν、ωは、それぞれチャネル行列、受信機ＢＦ（ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ）重み値、送信機ＢＦ重み値である。
χ_kは、伝送されたミッドアンブルシンボルを示す。
Β_pは、トーン別ミッドアンブルパワーブスート（ｐｏｗｅｒｂｏｏｓｔｉｎｇｆａｃｔｏｒ）である。
n_kは、トーンｋで熱雑音（ｔｈｅｒｍａｌｎｏｉｓｅ）を示す。
この時、基準信号から測定される受信信号及び干渉信号のそれぞれの信号強度は下記式のように表すことができる。

ＣＩＮＲを推定する一実施形態であって、データチャネル（ｄａｔａｃｈａｎｎｅｌ）に対する受信信号及び干渉信号はそれぞれ下記式のように表すことができる。

前記値から推定されるＣＩＮＲ値は、次のような式で表すことができる。

ここで、

は、信号電力、干渉電力及びノイズ電力である。

は、互いに異なる基地局（ＢＳ）送信ビーム、端末（ＭＳ）受信ビーム方向を有するｎ番目のビームペア（Ν_b）に対してそれぞれ基準信号に対する端末受信ビーム利得、データに対する端末受信ビーム利得、基準信号に対する基地局送信ビーム利得、データに対する基地局送信ビーム利得である。

この時、同じ送信方向に対して基地局のビームパターン（ｂｅａｍｗｉｄｔｈ、ＢＦｇａｉｎ）差によるビーム利得差値は上記と類似した方式で、一例として、下記式のように求めることができる。

基地局は、上記方式のように計算されたビームパターンによるビーム利得差値を上述のように端末に伝達して補償を行うようにするか、または該当値をリソーススケジューリングに考慮して運用できる。

前記方式は、基地局で各ビーム送信方向に対して互いに異なるように運用できる１つ以上のビームパターン（ビーム幅、ビーム利得等）に関する情報を端末に知らせ、端末で特定の基地局送信ビーム及び端末受信ビームを選択する時、同じ送／受信方向に対してビームパターンの変更によるビーム利得差を補償して運用する方法の例に関するものである。

その他の運用方法として、端末で各ビーム受信方向に対して互いに異なるように運用できる１つ以上のビームパターン（ビーム幅、ビーム利得等）に関する情報を基地局に知らせ、基地局で特定の基地局送信ビーム及び端末受信ビームを選択するにあたって同じ送／受信方向に対してビームパターンの変更によるビーム利得差を補償して運用することもできる。

図８は、本発明の実施形態による端末がダウンリンクのＭＣＳレベルを決定する場合の端末の動作過程を示すフローチャートである。
上記図８を参照すると、前記端末は、基地局がブロードキャスト（ｂｒｏａｄｃａｓｔ）又はユニキャスト（ｕｎｉｃａｓｔ）する基地局送信ビームフォーミング利得補償情報を受信する（ステップ８０５）。前記基地局送信ビームフォーミング利得補償情報は、ビーム幅／ビームフォーミング利得を含む基準信号に対する基地局送信ビームサポート情報、データに対する基地局送信ビーム仮定情報、基地局送信ビームパターンなどを含むことができる。

次いで、前記端末は、基地局の基準信号に対するチャネル推定を行う（ステップ８１０）。前記チャネル推定値に基づいて好ましい基地局送信ビーム及び端末受信ビームを決定する（ステップ８１５）。このステップは、前記端末が受信ビームフォーミングをサポートする場合を仮定したもので、前記基地局が送信ビームスウィーピングを行い端末が受信ビームスウィーピングを行う間、前記端末が基地局送信ビーム及び端末受信ビームに対してチャネル品質を決定し、最も良いチャネル品質を有する基地局送信ビーム及び端末受信ビームを好ましい基地局送信ビーム及び端末受信ビームに決定することを示す。

次いで、前記端末は、前記好ましい基地局送信ビーム及び端末受信ビームに基づいて、制御チャネル又はデータチャネルの伝送に使用され得る基地局送信ビーム及び端末受信ビームに対するビームフォーミング利得変化を補償してＣＩＮＲ値を決定する（ステップ８２０）。この場合、前記端末は、端末受信ビームフォーミング利得補償情報を具備していると仮定する。前記端末受信ビームフォーミング利得補償情報はビーム幅／ビームフォーミング利得を含む端末受信ビームパターン、基準信号に対する端末受信ビームサポート情報、データに対する端末受信ビーム仮定情報などを含むことができる。

次いで、前記端末は、決定されたＣＩＮＲ値に対するＭＣＳレベルを決定する（ステップ８２５）。

次いで、前記端末は、決定されたＭＣＳレベルを有効ＣＩＮＲとして前記基地局に伝送する（ステップ８３０）。

次いで、前記端末は、基地局から最終的に決定してデータバーストを伝送する決定されたＭＣＳレベルを用いてダウンリンクバーストに対して復調及びデコードを行う（ステップ８３５）。以降、本アルゴリズムを終了する。

図９は、本発明の実施形態による端末がダウンリンクのＭＣＳレベルを決定する場合の基地局の動作過程を示すフローチャートである。
上記図９を参照すると、前記基地局は、基地局送信ビームフォーミング利得情報をブロードキャスト又はユニキャストする（ステップ９０５）。前記基地局送信ビームフォーミング利得補償情報はビーム幅／ビームフォーミング利得を含む基準信号に対する基地局送信ビームサポート情報、データに対する基地局送信ビーム仮定情報、基地局送信ビームパターンなどを含むことができる。

次いで、前記基地局は、基準信号をブロードキャストする（ステップ９０７）。前記基準信号を用いて端末はチャネル推定を行って最も良いチャネル品質を有する基地局送信ビーム及び端末受信ビームを好ましい基地局送信ビーム及び端末受信ビームに決定できる。
次いで、前記基地局は、端末から有効ＣＩＮＲを受信する（ステップ９１０）。

次いで、前記基地局は、前記有効ＣＩＮＲによって選択されたＭＣＳレベルを用いてダウンリンクバーストに対して変調及びエンコードを行う（ステップ９１５）。
次いで、前記基地局は、本アルゴリズムを終了する。
図１０は、本発明の実施形態による基地局がダウンリンクのＭＣＳレベルを決定する場合の端末の動作過程を示す第１フローチャートである。

上記図１０を参照すると、前記端末は、基地局がブロードキャスト又はユニキャストする基地局送信ビームフォーミング利得補償情報を受信する（ステップ１０１０）。前記基地局送信ビームフォーミング利得補償情報は、ビーム幅／ビームフォーミング利得を含む基準信号に対する基地局送信ビームサポート情報、データに対する基地局送信ビーム仮定情報、基地局送信ビームパターンなどを含むことができる。

また、前記端末は、前記基地局に端末受信ビームフォーミング利得補償情報を伝送し（ステップ１０１５）、前記端末受信ビームフォーミング利得補償情報は、ビーム幅／ビームフォーミング利得を含む端末受信ビームパターン、基準信号に対する端末受信ビームサポート情報、データに対する端末受信ビーム仮定情報などを含むことができる。

次いで、前記端末は、基地局の基準信号に対するチャネル推定を行う（ステップ１０２０）。前記チャネル推定値に基づいて好ましい基地局送信ビーム及び端末受信ビームを決定する（ステップ１０２５）。このステップは、前記端末が受信ビームフォーミングをサポートする場合を仮定したもので、前記基地局が送信ビームスウィーピングを行い端末が受信ビームスウィーピングを行う間、前記端末が基地局送信ビーム及び端末受信ビームに対してチャネル品質を決定し、最も良いチャネル品質を有する基地局送信ビーム及び端末受信ビームを好ましい基地局送信ビーム及び端末受信ビームに決定することを示す。

次いで、前記端末は、前記好ましい基地局送信ビーム及び端末受信ビームに対するＣＩＮＲ情報を基地局に伝送する（ステップ１０３０）。

次いで、前記端末は、前記基地局からＭＣＳレベルを受信し（ステップ１０３５）、受信したＭＣＳレベルを用いてダウンリンクバーストに対して復調及びデコードを行う（ステップ１０４０）。

次いで、本アルゴリズムを終了する。

図１１は、本発明の実施形態による基地局がダウンリンクのＭＣＳレベルを決定する場合の基地局の動作過程を示す第１フローチャートである。

上記図１１を参照すると、前記基地局は、基地局送信ビームフォーミング利得情報をブロードキャスト又はユニキャストする（ステップ１１０５）。前記基地局送信ビームフォーミング利得補償情報は、ビーム幅／ビームフォーミング利得を含む基準信号に対する基地局送信ビームサポート情報、データに対する基地局送信ビーム仮定情報、基地局送信ビームパターンなどを含むことができる。

また、前記基地局は、前記端末から端末受信ビームフォーミング利得補償情報を受信することができる（ステップ１１１０）、前記端末受信ビームフォーミング利得補償情報はビーム幅／ビームフォーミング利得を含む端末受信ビームパターン、基準信号に対する端末受信ビームサポート情報、データに対する端末受信ビーム仮定情報などを含むことができる。

次いで、前記基地局は、基準信号をブロードキャストする（ステップ１１１２）。前記基準信号を用いて端末はチャネル推定を行って最も良いチャネル品質を有する基地局送信ビーム及び端末受信ビームを好ましい基地局送信ビーム及び端末受信ビームに決定できる。

次いで、前記基地局は、端末の決定された好ましい基地局送信ビーム及び端末受信ビームに対するＣＩＮＲ情報を前記端末から受信する（ステップ１１１５）。

次いで、前記基地局は、前記好ましい基地局送信ビーム及び端末受信ビームに対するＣＩＮＲ情報に基づいて、制御チャネル又はデータチャネルの伝送に使用され得る基地局送信ビーム及び端末受信ビームに対するビームフォーミング利得変化を補償してＣＩＮＲ値を決定する（ステップ１１２０）。

次いで、前記基地局は、決定されたＣＩＮＲ値に対するＭＣＳレベルを決定する（ステップ１１２５）。

次いで、前記基地局は、決定されたＭＣＳレベルを前記端末に伝送する（ステップ１１３０）。

次いで、前記基地局は、決定されたＭＣＳレベルを用いてダウンリンクバーストに対して変調及びエンコードを行う（ステップ１１３５）。

次いで、前記基地局は、本アルゴリズムを終了する。

図１２は、本発明の実施形態による基地局がダウンリンクのＭＣＳレベルを決定する場合の端末の動作過程を示す第２フローチャートである。

上記図１２を参照すると、前記端末は、基地局がブロードキャスト又はユニキャストする基地局送信ビームフォーミング利得補償情報を受信する（ステップ１２１０）。前記基地局送信ビームフォーミング利得補償情報は、ビーム幅／ビームフォーミング利得を含む基準信号に対する基地局送信ビームサポート情報、データに対する基地局送信ビーム仮定情報、基地局送信ビームパターンなどを含むことができる。

また、前記端末は、前記基地局に端末受信ビームフォーミング利得補償情報を伝送できる（ステップ１２１５）、前記端末受信ビームフォーミング利得補償情報は、ビーム幅／ビームフォーミング利得を含む端末受信ビームパターン、基準信号に対する端末受信ビームサポート情報、データに対する端末受信ビーム仮定情報などを含むことができる。

以降、前記端末は、基地局の基準信号に対するチャネル推定を行う（ステップ１２２０）。前記チャネル推定値に基づいて好ましい基地局送信ビームを決定する（ステップ１２２５）。このステップは、前記基地局が送信ビームスウィーピングを行う間、前記端末が基地局送信ビームに対してチャネル品質を決定し、最も良いチャネル品質を有する基地局送信ビームを好ましい基地局送信ビームに決定することを示す。
以降、前記端末は、前記好ましい基地局送信ビームに対するＣＩＮＲ情報を基地局に伝送する（ステップ１２３０）。

次いで、前記端末は、前記基地局からＭＣＳレベルを受信して（ステップ１２３５）、受信したＭＣＳレベルを用いてダウンリンクバーストに対して復調及びデコードを行う（ステップ１２４０）。
次いで、前記端末は、本アルゴリズムを終了する。

図１３は、本発明の実施形態による基地局がダウンリンクのＭＣＳレベルを決定する場合の基地局の動作過程を示す第２フローチャートである。
上記図１３を参照すると、前記基地局は、基地局送信ビームフォーミング利得情報をブロードキャスト又はユニキャストする（ステップ１３０５）。前記基地局送信ビームフォーミング利得補償情報は、ビーム幅／ビームフォーミング利得を含む基準信号に対する基地局送信ビームサポート情報、データに対する基地局送信ビーム仮定情報、基地局送信ビームパターンなどを含むことができる。

また、前記基地局は、前記端末から端末受信ビームフォーミング利得補償情報を受信することができる（ステップ１３１０）、前記端末受信ビームフォーミング利得補償情報は、ビーム幅／ビームフォーミング利得を含む端末受信ビームパターン、基準信号に対する端末受信ビームサポート情報、データに対する端末受信ビーム仮定情報などを含むことができる。

次いで、前記基地局は、基準信号をブロードキャストする（ステップ１３１２）。前記基準信号を用いて端末はチャネル推定を行って最も良いチャネル品質を有する基地局送信ビームを好ましい基地局送信ビームに決定できる。

次いで、前記基地局は、端末の決定された好ましい基地局送信ビームに対するＣＩＮＲ情報を前記端末から受信する（ステップ１３１５）。

次いで、前記基地局は、前記好ましい基地局送信ビーム及び特定端末受信ビームに対するＣＩＮＲ情報に基づいて、制御チャネル又はデータチャネルの伝送に使用され得る基地局送信ビーム及び端末受信ビームに対するビームフォーミング利得変化を補償してＣＩＮＲ値を決定する（ステップ１３２０）。

次いで、前記基地局は、決定されたＣＩＮＲ値に対するＭＣＳレベルを決定する（ステップ１３２５）。

次いで、前記基地局は、決定されたＭＣＳレベルを前記端末に伝送する（ステップ１３３０）。

次いで、前記基地局は、決定されたＭＣＳレベルを用いてダウンリンクバーストに対して変調及びエンコードを行う（ステップ１３３５）。

次いで、前記基地局は、本アルゴリズムを終了する。

図１４は、本発明の実施形態による端末及び基地局がダウンリンクのＭＣＳレベルを決定する場合の端末の動作過程を示すフローチャートである。
上記図１４を参照すると、前記端末は、基地局がブロードキャスト又はユニキャストする基地局送信ビームフォーミング利得補償情報を受信する（ステップ１４１０）。前記基地局送信ビームフォーミング利得補償情報は、ビーム幅／ビームフォーミング利得を含む基準信号に対する基地局送信ビームサポート情報、データに対する基地局送信ビーム仮定情報、基地局送信ビームパターンなどを含むことができる。

また、前記端末は、前記基地局に端末受信ビームフォーミング利得補償情報を伝送できる（ステップ１４１５）、前記端末受信ビームフォーミング利得補償情報は、ビーム幅／ビームフォーミング利得を含む端末受信ビームパターン、基準信号に対する端末受信ビームサポート情報、データに対する端末受信ビーム仮定情報などを含むことができる。

以降、前記端末は、基地局の基準信号に対するチャネル推定を行う（ステップ１４２０）。前記チャネル推定値に基づいて好ましい基地局送信ビーム及び端末受信ビームを決定する（ステップ１４２５）。このステップは、前記端末が受信ビームフォーミングをサポートする場合を仮定したもので、前記基地局が送信ビームスウィーピングを行い端末が受信ビームスウィーピングを行う間、前記端末が基地局送信ビーム及び端末受信ビームに対してチャネル品質を決定し、最も良いチャネル品質を有する基地局送信ビーム及び端末受信ビームを好ましい基地局送信ビーム及び端末受信ビームに決定することを示す。

次いで、前記端末は、前記好ましい基地局送信ビーム及び端末受信ビームに基づいて、制御チャネル又はデータチャネルの伝送に使用され得る基地局送信ビーム及び端末受信ビームに対するビームフォーミング利得変化を補償してＣＩＮＲ値を決定する（ステップ１４３０）。

次いで、前記端末は、決定されたＣＩＮＲ値に対するＭＣＳレベルを決定する（ステップ１４３５）。

次いで、前記端末は、決定されたＭＣＳレベルを有効ＣＩＮＲとして前記基地局に伝送する（ステップ１４４０）。

次いで、前記端末は、前記基地局から更新されたＭＣＳレベルを受信し（ステップ１４４５）、更新されたＭＣＳレベルを用いてダウンリンクバーストに対して復調及びデコードを行う（ステップ１４５０）。

次いで、前記端末は、本アルゴリズムを終了する。

図１５は、本発明の実施形態による端末及び基地局がダウンリンクのＭＣＳレベルを決定する場合の基地局の動作過程を示すフローチャートである
上記図１５を参照すると、前記基地局は、基地局送信ビームフォーミング利得情報をブロードキャスト又はユニキャストする（ステップ１５０５）。前記基地局送信ビームフォーミング利得補償情報は、ビーム幅／ビームフォーミング利得を含む基準信号に対する基地局送信ビームサポート情報、データに対する基地局送信ビーム仮定情報、基地局送信ビームパターンなどを含むことができる。

また、前記基地局は、前記端末から端末受信ビームフォーミング利得補償情報を受信することができる（ステップ１５１０）。前記端末受信ビームフォーミング利得補償情報は、ビーム幅／ビームフォーミング利得を含む端末受信ビームパターン、基準信号に対する端末受信ビームサポート情報、データに対する端末受信ビーム仮定情報などを含むことができる。

次いで、前記基地局は、基準信号をブロードキャストする（ステップ１５１２）。前記基準信号を用いて端末はチャネル推定を行って最も良いチャネル品質を有する基地局送信ビーム及び端末受信ビームを好ましい基地局送信ビーム及び端末受信ビームに決定できる。

次いで、前記基地局は、端末の決定された好ましい基地局送信ビーム及び端末受信ビームに対するＣＩＮＲ情報を前記端末から受信する（ステップ１５１５）。また、前記基地局は、前記端末から有効ＣＩＮＲを受信して端末が決定したＭＣＳレベルを獲得できる（ステップ１５２０）。

次いで、前記基地局は、前記好ましい基地局送信ビーム及び端末受信ビームに対するＣＩＮＲ情報に基づいて、制御チャネル又はデータチャネルの伝送に使用され得る基地局送信ビーム及び端末受信ビームに対するビームフォーミング利得変化を補償してＣＩＮＲ値を決定する（ステップ１５２５）。

次いで、前記基地局は、決定されたＣＩＮＲ値に対するＭＣＳレベルを決定して前記端末から受信した有効ＣＩＮＲに含まれるＭＣＳレベルを更新する（ステップ１５３０）。

次いで、前記基地局は、更新されたＭＣＳレベルを前記端末に伝送する（ステップ１５３５）。

次いで、前記基地局は、更新されたＭＣＳレベルを用いてダウンリンクバーストに対して変調及びエンコードを行う（ステップ１５４０）。

次いで、前記基地局は、本アルゴリズムを終了する。

図１６は、本発明の実施形態による基地局がアップリンクのＭＣＳレベルを決定する場合の端末の動作過程を示すフローチャートである。

上記図１６を参照すると、前記端末は、端末送信ビームフォーミング利得補償情報を基地局に伝送する（ステップ１６０５）、前記端末送信ビームフォーミング利得補償情報は、ビーム幅／ビームフォーミング利得を含む基準信号に対する端末送信ビームサポート情報、データに対する端末送信ビーム仮定情報、端末送信ビームパターンなどを含むことができる。

次いで、前記端末は、基準信号を伝送する（ステップ１６１０）。

次いで、前記端末は、基地局が決定した有効ＣＩＮＲを受信する（ステップ１６１５）。

次いで、前記端末は、前記有効ＣＩＮＲからＭＣＳレベルを獲得する（ステップ１６２０）。

次いで、前記端末は、獲得したＭＣＳレベルを用いてアップリンクバーストに対して変調及びエンコードを行う（ステップ１６３０）。

次いで、前記端末は、本アルゴリズムを終了する。

図１７は、本発明の実施形態による基地局がアップリンクのＭＣＳレベルを決定する場合の基地局の動作過程を示すフローチャートである。
上記図１７を参照すると、前記基地局は、端末送信ビームフォーミング利得補償情報を受信する（ステップ１７０５）。前記端末送信ビームフォーミング利得補償情報は、ビーム幅／ビームフォーミング利得を含む基準信号に対する端末送信ビームサポート情報、データに対する端末送信ビーム仮定情報、端末送信ビームパターンなどを含むことができる。

次いで、前記基地局は、端末の基準信号に対してチャネル推定を行う（ステップ１７１０）。好ましい基地局受信ビーム及び端末送信ビームを決定する（ステップ１７１５）。

このステップは、前記端末が送信ビームスウィーピングを行い前記基地局が受信ビームスウィーピングを行う間、前記基地局が基地局受信ビーム及び端末送信ビームに対してチャネル品質を決定し、最も良いチャネル品質を有する基地局受信ビーム及び端末送信ビームを好ましい基地局受信ビーム及び端末送信ビームに決定することを示す。

次いで、前記基地局は、決定された好ましい基地局受信ビーム及び端末送信ビームに基づいて、制御チャネル又はデータチャネルの伝送に使用され得る基地局受信ビーム端末送信ビームに対するビームフォーミング利得変化を補償してＣＩＮＲ値を決定する（ステップ１７２０）。

次いで、前記基地局は、決定されたＣＩＮＲ値によるＭＣＳレベルを決定する（ステップ１７２５）。

次いで、前記基地局は、決定されたＭＣＳレベルを有効ＣＩＮＲとして端末に伝送する（ステップ１７３０）。

次いで、前記基地局は、決定されたＭＣＳレベルを用いてアップリンクバーストに対して復調及びデコードを行う（ステップ１７３５）。

次いで、前記基地局は、本アルゴリズムを終了する。

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、本発明の範囲から逸脱しない限度内で様々な変形が可能であることは勿論である。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められてはならず、後述する特許請求の範囲のみでなくこの特許請求の範囲と均等なものによって定められるべきである。

１００−１チャネル符号部
１１０ＭＩＭＯ符号部
１２０プリコーディング部
１３０−１、１３０−２経路
１３２−１１変調部
１３４−１１位相シフタ
１３８−１１結合部
１４０−１１電力増幅器
１５０−１第１アンテナ部
１６０ビーム設定部
１７０制御部
１９０アナログビーム形成部
２００−１第１アンテナ部
２１０−１、２１０−２経路
２１２−１１位相シフタ
２１６−１１結合部
２１８−１１復調部
２２０後処理部
２３０ＭＩＭＯ復号部
２４０−１チャネル復号部
２５０チャネル推定部
２６０制御部
２７０ビーム設定部
２８０アナログビーム形成部
３１０基地局
３２０端末
７００基地局
７０２ビーム選択部
７０４ＣＩＮＲ修正部
７０６ＭＣＳ選択部
７０６ＭＣＳ選択部
７０８変調部
７５０端末
７５２ＣＩＮＲ測定部
７５３ビーム選択部
７５４ＣＩＮＲ予測部
７５５ＭＣＳ選択部
７５６復調部
７５７ＣＩＮＲしきい値調節部

Claims

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端末の方法において、
基地局からビームフォーミング利得補償情報を受信する過程と、
前記基地局の第１ダウンリンク送信ビームを用いて伝送される基準信号を前記基地局から受信する過程と、
前記受信された基準信号に基づいてチャネル品質情報を決定する過程と、
前記チャネル品質情報及び前記ビームフォーミング利得補償情報に基づいて有効チャネル品質情報を決定する過程と、を含み、
前記ビームフォーミング利得補償情報は、
前記基準信号のための前記第１ダウンリンク送信ビームの第１利得とデータの伝送のための前記基地局の第２ダウンリンク送信ビームの第２利得の間の差を含み、
前記有効チャネル品質情報は、前記チャネル品質情報、前記ビームフォーミング利得補償情報及び第１ダウンリンク受信ビームの第３利得と第２ダウンリンク受信ビームの第４利得の間の差に基づいて決定され、
前記第１ダウンリンク受信ビームは前記基準信号を受信するために利用され、
前記第２ダウンリンク受信ビームは前記データを受信するために利用される
ことを特徴とする方法。
前記第１ダウンリンク送信ビームのビーム幅は前記第２ダウンリンク送信ビームのビーム幅と異なる請求項１に記載の方法。
前記有効チャネル品質情報を前記基地局に伝送する過程と、
前記第２ダウンリンク送信ビームを用いて伝送される前記データを受信する過程と、
前記有効チャネル品質情報に基づいて、前記データを復調する過程と、をさらに含む請求項１に記載の方法。
ビームフォーミングを使用する無線通信システムの端末の装置において、
基地局からビームフォーミング利得補償情報を受信し、前記基地局の第１ダウンリンク送信ビームを用いて伝送される基準信号を受信する送受信機と、
前記受信された基準信号に基づいてチャネル品質情報を決定し、前記チャネル品質情報及び前記ビームフォーミング利得補償情報に基づいて有効チャネル品質情報を決定する少なくとも１つのプロセッサーと、を含み、
前記ビームフォーミング利得補償情報は、
前記基準信号のための前記第１ダウンリンク送信ビームの第１利得とデータの伝送のための前記基地局の第２ダウンリンク送信ビームの第２利得の間の差を含み、
前記有効チャネル品質情報は、前記チャネル品質情報、前記ビームフォーミング利得補償情報及び第１ダウンリンク受信ビームの第３利得と第２ダウンリンク受信ビームの第４利得の間の差に基づいて決定され、
前記第１ダウンリンク受信ビームは前記基準信号を受信するために利用され、
前記第２ダウンリンク受信ビームは前記データを受信するために利用される
ことを特徴とする装置。
前記第１ダウンリンク送信ビームのビーム幅は前記第２ダウンリンク送信ビームのビーム幅と異なる請求項４に記載の装置。
前記送受信機は、
前記有効チャネル品質情報を前記基地局に伝送し、
前記第２ダウンリンク送信ビームを用いて伝送される前記データを受信するように追加的に構成され、
前記少なくとも１つのプロセッサーは前記有効チャネル品質情報に基づいて、前記データを復調するように追加的に構成される請求項４に記載の装置。
ビームフォーミングを使用する無線通信システムの基地局の方法において、
ビームフォーミング利得補償情報を端末に伝送する過程と、
前記基地局の第１ダウンリンク送信ビームを用いて基準信号を伝送する過程と、
前記ビームフォーミング利得補償情報及び前記基準信号に基づいて決定される有効チャネル品質情報を受信する過程と、を含み、
前記ビームフォーミング利得補償情報は、
前記基準信号のための前記第１ダウンリンク送信ビームの第１利得とデータの伝送のための前記基地局の第２ダウンリンク送信ビームの第２利得の間の差を含み、
前記有効チャネル品質情報は、チャネル品質情報、前記ビームフォーミング利得補償情報及び第１ダウンリンク受信ビームの第３利得と第２ダウンリンク受信ビームの第４利得の間の差に基づいて決定され、
前記第１ダウンリンク受信ビームは前記基準信号を受信するために利用され、
前記第２ダウンリンク受信ビームは前記データを受信するために利用される
ことを特徴とする方法。
前記第１ダウンリンク送信ビームのビーム幅を前記第２ダウンリンク送信ビームのビーム幅と異なる請求項７に記載の方法。
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基地局の装置において、
端末にビームフォーミング利得補償情報を伝送し、
前記基地局の第１ダウンリンク送信ビームを用いて基準信号を伝送し、
前記基準信号及び前記ビームフォーミング利得補償情報に基づいて決定される有効チャネル品質情報を受信するように構成される送受信機と、を含み、
前記ビームフォーミング利得補償情報は、
前記基準信号のための前記第１ダウンリンク送信ビームの第１利得とデータの伝送のための前記基地局の第２ダウンリンク送信ビームの第２利得の差を含み、
前記有効チャネル品質情報は、チャネル品質情報、前記ビームフォーミング利得補償情報及び第１ダウンリンク受信ビームの第３利得と第２ダウンリンク受信ビームの第４利得の間の差に基づいて決定され、
前記第１ダウンリンク受信ビームは前記基準信号を受信するために利用され、
前記第２ダウンリンク受信ビームは前記データを受信するために利用される
ことを特徴とする装置。
前記第１ダウンリンク送信ビームのビーム幅は前記第２ダウンリンク送信ビームのビーム幅と異なる請求項９に記載の装置。