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KR101474732B1 - 빔 id 전송 장치 및 방법 - Google Patents

빔 id 전송 장치 및 방법 Download PDF

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KR101474732B1
KR101474732B1 KR1020130120578A KR20130120578A KR101474732B1 KR 101474732 B1 KR101474732 B1 KR 101474732B1 KR 1020130120578 A KR1020130120578 A KR 1020130120578A KR 20130120578 A KR20130120578 A KR 20130120578A KR 101474732 B1 KR101474732 B1 KR 101474732B1
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KR
South Korea
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transmission
training
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KR1020130120578A
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조용수
구본우
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중앙대학교 산학협력단
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Abstract

빔 트레이닝 시스템이 개시된다. 전송 장치는 복수의 1차원 서브 어레이들 중에서 트레이닝 서브 어레이를 선택한다. 전송 장치는 트레이닝 서브 어레이를 이용하여 형성 가능한 복수의 전송 장치 빔들 중에서 선택된 전송 트레이닝 빔의 ID 및 트레이닝 서브 어레이의 ID를 수신 장치로 전송한다. 전송 트레이닝 빔의 ID 및 트레이닝 서브 어레이의 ID는 빔 트레이닝을 위하여 사용된다.

Description

빔 ID 전송 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR TRANSMITTING BEAM ID}
하기의 실시예들은 빔의 ID를 전송하는 전송 장치 및 방법에 관한 것으로, 구체적으로는 물리계층에서 빔의 ID를 검출할 수 있도록 OFDM 심볼에 빔의 ID에 대한 정보를 포함시켜 전송하는 전송 장치 및 방법에 관한 것이다.
밀리미터 웨이브 대역으로 칭하여지는 수십 기가 대역에서의 전파는 높은 경로 손실을 겪으며 짧은 파장으로 높은 직진성을 가진다. 밀리미터 웨이브 대역에서는 짧은 파장으로 인하여 많은 안테나 소자를 가진 소형 어레이 안테나의 구성이 가능하다. 이와 같이 많은 수의 안테나 소자를 가진 전송 어레이를 이용하면 빔의 폭, 즉 HPBW (half power beam width)가 매우 작은 많은 수의 빔을 형성할 수 있다. 또한 수백 개의 안테나 소자를 가지고 수직과 수평 양 방향의 빔을 형성하는 삼차원 (3-D) 빔포밍이 가능하다. 이 경우 송신 측과 수신 측의 빔, 즉 SNR (signal to noise ratio)을 최대로 하는 한 쌍의 빔을 정렬시켰을 경우 매우 큰 이득을 얻을 수 있다.
따라서 "빔 트레이닝", 즉 송신 측과 수신 측의 한 쌍의 최적의 빔을 찾아내는 것은 빔포밍 성능을 최대로 하기 위한 필수적인 과정이다. 다중경로 존재 시에는 이에 해당하는 최적의 빔이 몇 쌍 존재하여 이를 찾아내는 것이 필수적이다. 일반적으로 빔 트레이닝은 많은 수의 반복 과정을 통하여 이루어지며 개략적으로 송신국과 수신국 안테나 빔 수의 곱에 비례하는 만큼의 시간이 소요된다. 특히 빔 수가 많은 경우에는 많은 시간이 소요되는 단점이 있다. 따라서 효과적인 빔포밍을 수행하기 위해서는 짧은 시간 내에 빔 트레이닝을 수행하는 기술이 필수적으로 요구된다.
하기의 실시예들의 목적은 빔 ID를 전송하고, 전송된 빔 ID를 물리 계층에서 검출하는 것이다.
하기의 실시예들의 목적은 빔 탐색을 효율적으로 하는 것이다.
하기의 실시예들의 목적은 빔 탐색 시간을 단축하는 것이다.
예시적 실시예에 따르면, 복수의 1차원 서브 어레이로 구성된 2차원 전송 어레이를 구비하는 전송 장치에 있어서, 상기 복수의 1차원 서브 어레이들 중에서 선택된 트레이닝 서브 어레이를 이용하여 형성 가능한 복수의 전송 장치 빔들 중에서 선택된 전송 트레이닝 빔의 ID 및 상기 트레이닝 서브 어레이의 ID를 상기 전송 트레이닝 빔을 이용하여 수신 장치로 전송하는 전송부를 포함하고, 상기 전송된 전송 트레이닝 빔의 ID 및 트레이닝 서브 어레이의 ID는 상기 전송 어레이를 이용하여 형성 가능한 전송 빔들 중에서, 상기 전송 장치로부터 상기 수신 장치로 데이터를 전송하기 위하여 사용되는 데이터 전송 빔을 포함하는 데이터 송수신 빔 쌍(pair)을 선택하기 위하여 사용되는 전송 장치가 제공된다. 전송 트레이닝 빔의 ID 및 트레이닝 서브 어레이의 ID를 상위계층에서 특별한 시퀀스를 사용하지 않고 메시지 형태로도 전송이 가능하나, 이 경우에는 간섭문제를 해결하기 어렵고, 탐색시간이 길어지며, 셀 ID와의 연계가 어렵다는 단점이 있다. 따라서 본 발명에서는 상위계층이 아닌 물리계층에서 전송 트레이닝 빔의 ID 및 트레이닝 서브 어레이의 ID를 시퀀스를 사용하여 전송하는 방법을 제안한다.
여기서, 상기 전송부는 상기 전송 트레이닝 빔의 ID 및 상기 트레이닝 서브 어레이의 ID에 기반하여 골드 시퀀스를 생성하고, 상기 생성된 골드 시퀀스를 상기 수신 장치로 전송할 수 있다.
그리고, 상기 전송부는 상기 전송 트레이닝 빔의 ID에 기반하여 골드 시퀀스를 생성하고, 상기 생성된 골드 시퀀스를 상기 트레이닝 서브 어레이의 ID에 따라 주파수 영역에서 간격을 두어 매핑하고, 상기 매핑된 골드 시퀀스를 상기 수신 장치로 전송할 수 있다.
또한, 상기 전송부는 상기 전송 트레이닝 빔의 ID에 기반하여 Chu 시퀀스를 생성하고, 상기 생성된 Chu 시퀀스를 상기 트레이닝 서브 어레이의 ID에 따라 주파수 영역에서 순환 이동시키고, 상기 순환 이동된 Chu 시퀀스를 상기 수신 장치로 전송할 수 있다.
여기서, 상기 전송부는 상기 전송 트레이닝 빔의 ID 및 상기 트레이닝 서브 어레이의 ID에 기반하여 Chu 시퀀스를 생성하고, 상기 생성된 Chu 시퀀스를 상기 수신 장치로 전송할 수 있다.
그리고, 상기 전송부는 상기 전송 트레이닝 빔의 ID 및 상기 트레이닝 서브 어레이의 ID에 기반하여 생성된 제1 Chu 시퀀스를 제2 Chu 시퀀스를 이용하여 확산 시퀀스를 생성하고, 상기 확산 시퀀스를 상기 수신 장치로 전송할 수 있다.
또한, 상기 전송부는 상기 전송 트레이닝 빔의 ID 및 상기 트레이닝 서브 어레이의 ID에 기반하여 생성된 제1 엠(m) 시퀀스를 제2 엠 시퀀스를 이용하여 확산 시퀀스를 생성하고, 상기 확산 시퀀스를 상기 수신 장치로 전송할 수 있다.
또 다른 예시적 실시예에 따르면, 복수의 1차원 서브 어레이로 구성된 2차원 전송 어레이를 구비하는 전송 장치로부터, 상기 복수의 1차원 서브 어레이들 중에서 선택된 트레이닝 서브 어레이를 이용하여 형성 가능한 복수의 전송 장치 빔들 중에서 선택된 전송 트레이닝 빔을 이용하여 전송된 상기 전송 트레이닝 빔의 ID 및 상기 트레이닝 서브 어레이의 ID를 수신하는 수신부를 포함하고, 상기 전송된 전송 트레이닝 빔의 ID 및 트레이닝 서브 어레이의 ID는 상기 전송 어레이를 이용하여 형성 가능한 전송 빔들 중에서, 상기 전송 장치로부터 상기 수신 장치로 데이터를 전송하기 위하여 사용되는 데이터 전송 빔을 포함하는 데이터 송수신 빔 쌍(pair)을 선택하기 위하여 사용되는 수신 장치가 제공된다.
여기서, 상기 수신부는 상기 전송 트레이닝 빔의 ID 및 상기 트레이닝 서브 어레이의 ID에 기반하여 생성된 골드 시퀀스를 수신할 수 있다.
그리고, 상기 수신부는 상기 전송 트레이닝 빔의 ID에 기반하여 생성되고, 트레이닝 서브 어레이의 ID에 따라 주파수 영역에서 간격을 두어 매핑된 골드 시퀀스를 수신할 수 있다.
또한, 상기 수신부는 상기 전송 트레이닝 빔의 ID에 기반하여 생성되고, 상기 트레이닝 서브 어레이의 ID에 따라 주파수 영역에서 순환 이동된 Chu 시퀀스를 수신할 수 있다.
여기서, 상기 수신부는 상기 전송 트레이닝 빔의 ID 및 상기 트레이닝 서브 어레이의 ID에 기반하여 생성된 Chu 시퀀스를 수신할 수 있다.
그리고, 상기 수신부는 상기 전송 트레이닝 빔의 ID 및 상기 트레이닝 서브 어레이의 ID에 기반하여 생성된 제1 Chu 시퀀스를 제2 Chu 시퀀스를 이용하여 확산된 확산 시퀀스를 수신할 수 있다.
또한, 상기 수신부는 상기 전송 트레이닝 빔의 ID 및 상기 트레이닝 서브 어레이의 ID에 기반하여 생성된 제1 엠(m) 시퀀스를 제2 엠 시퀀스를 이용하여 확산된 확산 시퀀스를 수신할 수 있다.
하기의 실시예들에 따르면, 빔 ID를 전송하고, 전송된 빔 ID를 물리 계층에서 검출할 수 있다.
하기의 실시예들에 따르면, 빔 탐색을 효율적으로 할 수 있다.
하기의 실시예들에 따르면, 빔 탐색 시간을 단축할 수 있다.
도 1은 전송 어레이를 이용하는 전송 장치와 수신 어레이를 이용하는 수신 장치간에 한 쌍의 최적 빔을 찾는 빔 트레이닝을 도시한 도면이다.
도 2는 예시적 실시예에 따른 전송 장치의 구조를 도시한 블록도이다.
도 3은 예시적 실시예에 따라서 전송 장치로부터 수신 장치로 전송되는 프레임의 구조를 도시한 도면이다.
도 4는 하향 링크에서 전송 트레이닝 빔을 선택하는 예시적 실시예를 도시한 도면이다.
도 5는 또 다른 예시적 실시예에 따라서 전송 장치로부터 수신 장치로 전송되는 프레임의 구조를 도시한 도면이다.
도 6은 전송 트레이닝 빔을 선택하는 또 다른 예시적 실시예를 도시한 도면이다.
도 7은 또 다른 예시적 실시예에 따라서 전송 장치로부터 수신 장치로 전송되는 프레임의 구조를 도시한 도면이다.
도 8은 또 다른 예시적 실시예에 따라서 전송 장치로부터 수신 장치로 전송되는 프레임의 구조를 도시한 도면이다.
도 9는 예시적 실시예에 따른 수신 장치의 구조를 도시한 블록도이다.
도 10은 상향 링크에서 전송 트레이닝 빔을 선택하는 예시적 실시예를 도시한 도면이다.
도 11은 또 다른 예시적 실시예에 따라서 전송 장치로부터 수신 장치로 전송되는 프레임의 구조를 도시한 도면이다.
도 12는 상향 링크에서 전송 트레이닝 빔을 선택하는 예시적 실시예를 도시한 도면이다.
도 13은 또 다른 예시적 실시예에 따라서 전송 장치로부터 수신 장치로 전송되는 프레임의 구조를 도시한 도면이다.
이하, 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 전송 어레이를 이용하는 전송 장치와 수신 어레이를 이용하는 수신 장치간에 한 쌍의 최적 빔을 찾는 빔 트레이닝을 도시한 도면이다.
전송 장치(110)는 전송 어레이(120)를 구비한다. 일측에 따르면, 이동통신 시스템의 기지국, 릴레이 등이 도 1의 전송 장치(110)로 동작할 수 있다. 전송 어레이(120)는 복수의 안테나 소자 등이 결합되어 데이터를 전송하거나, 수신하기 위하여 사용되는 배열 안테나이다. 일측에 따르면, 전송 어레이(120)는 안테나 소자들이 2차원 형상으로 배열된 안테나일 수 있다.
전송 장치(110)는 전송 어레이(120)를 이용하여 전송 빔(131, 132, 133, 134)을 형성할 수 있다. 여기서, 전송 빔(131, 132, 133, 134)은 사전에 결정되어 있을 수 있다. 일측에 따르면, 전송 장치(110)는 전송 어레이(120)를 이용하여 형성할 수 있는 전송 빔(131, 132, 133, 134)들 중에서 적어도 하나를 데이터 전송 빔으로 선택할 수 있다. 전송 장치(110)는 데이터 전송 빔을 이용하여 데이터를 수신 장치(140)로 전송할 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 사전에 결정된 전송 빔(131, 132, 133, 134)들 중에서 데이터를 전송하기 위한 데이터 전송 빔을 선택하는 기술을 스위치드 빔포밍(switched beamforming)기술이라고 한다.
수신 장치(140)는 수신 어레이(150)를 구비한다. 일측에 따르면, 이동통신 시스템의 단말기 등이 도 1의 수신 장치(140)로 동작할 수 있다. 수신 어레이(150)는 복수의 안테나 소자 등이 결합되어 데이터를 전송하거나, 수신하기 위하여 사용되는 배열 안테나이다. 일측에 따르면, 수신 어레이(150)는 안테나 소자들이 2차원 형상으로 배열된 안테나일 수 있다.
수신 장치(140)는 수신 어레이(150)를 이용하여 수신 빔(161, 162, 163)을 형성할 수 있다. 역기서, 수신 빔(161, 162, 163)은 사전에 결정되어 있을 수 있다. 일측에 따르면, 수신 빔(161, 162, 163) 들 중에서 적어도 하나가 데이터 수신 빔으로 선택될 수 있다. 수신 장치(140)는 데이터 수신 빔을 이용하여 데이터를 전송 장치(110)로부터 수신할 수 있다.
도 1에 도시된 실시예를 참고하면, 데이터 송수신을 위하여 선택할 수 있는 데이터 전송 빔 및 데이터 수신 빔의 조합은 12가지(데이터 전송 빔 4 X 데이터 수신 빔 3) 이다. 일측에 따르면, 전송 장치(110) 및 수신 장치(140)는 데이터 전송 빔 및 데이터 수신 빔이 가질 수 있는 12가지의 모든 조합을 차례대로 탐색하여 데이터 전송 빔과 데이터 수신 빔을 결정할 수 있다.
예를 들어, 전송 장치(110)가 전송 빔(131, 132, 133, 134)들 중에서 전송 트레이닝 빔(132)을 선택하여 전송 신호를 수신 장치(140)로 전송할 수 있다. 수신 장치(140)는 수신 빔(161, 162, 163)들 중에서 수신 트레이닝 빔(161)을 선택하여 전송 신호를 수신하고, 수신된 전송 신호에 대한 SNR(Signal to Noise Ration) 또는 SINR(Signal to Interference and Noise Ratio)를 생성하여 전송 장치(110)로 피드백할 수 있다. 전송 장치(110)는 수신 장치(140)로부터 수신한 SNR, SINR 등에 기반하여 전송 트레이닝 빔(132) 및 수신 트레이닝 빔(161)으로 구성된 송수신 빔 쌍(pair)의 데이터 전송 성능을 평가할 수 있다. 일측에 따르면, 전송 장치(110)는 모든 송수신 빔 쌍(pair)에 대하여 데이터 전송 성능을 평가하고, 데이터 전송 성능이 가장 우수한 송수신 빔 쌍에 포함된 전송 빔을 데이터 전송 빔으로, 데이터 전송 성능이 가장 우수한 송수신 빔 쌍에 포함된 수신 빔을 데이터 수신 빔으로 선택할 수 있다.
수신 장치(140)가 데이터를 최초로 송수신 하거나, 수신 장치(140)가 이동한 경우에는 전송 장치(110)와 수신 장치(140)는 최적의 성능을 발휘할 수 있는 데이터 전송 빔과 데이터 수신 빔을 탐색해야 한다. 그러나, 데이터 전송 빔과 데이터 수신 빔을 탐색하는 "빔 트레이닝" 절차는 많은 시간이 소요된다.
예를 들어, 전송 장치(110)는 수신 장치(140)와 동기를 수행하기 위한 동기 신호를 전송하고, 그 이후에 "빔 트레이닝"을 수행할 수 있다. 이 경우, 수신 장치(140)가 전송 장치(110)에 동기화 한 이후에나 빔 트레이닝이 수행되므로 빔 트레이닝이 완료될 때 까지는 많은 시간이 소요된다.
도 2는 예시적 실시예에 따른 전송 장치의 구조를 도시한 블록도이다.
예시적 실시예에 따른 전송 장치(200)는 전송부(210) 및 수신부(220)를 포함한다.
전송 장치(200)는 2차원의 전송 어레이(230)를 구비하고, 전송 어레이(230)를 이용하여 데이터 전송 빔을 형성한다. 전송 장치(200)는 데이터 전송 빔을 이용하여 데이터를 수신 장치(270)로 전송한다. 수신 장치(270)도 복수의 수신 어레이(280)를 구비하고, 수신 어레이(280)를 이용하여 데이터 수신 빔을 형성한다. 수신 장치(270)는 데이터 수신 빔을 이용하여 데이터를 전송 장치(200)로부터 수신한다.
전송 장치(200)의 전송 어레이(230)는 여러 방향으로 빔을 형성할 수 있다. 이하의 명세서에서는 전송 어레이(230)가 생성할 수 있는 빔을 전송 빔 이라 할 수 있다. 이 경우, 데이터 전송 빔은 "빔 트레이닝" 절차를 이용하여 전송 빔 중에서 선택될 수 있다. 또한, 수신 장치(270)의 수신 어레이(280)도 여러 방향으로 빔을 형성할 수 있다. 이하의 명세서에서는 수신 어레이(280)가 생성할 수 있는 빔을 수신 빔 이라 할 수 있다. 이 경우, 데이터 수신 빔은 "빔 트레이닝" 절차를 이용하여 수신 빔 중에서 선택될 수 있다.
일측에 따르면, 전송부(210)는 전송 어레이(230)를 구성하는 복수의 서브 어레이(240, 250, 260) 들 중에서 트레이닝 서브 어레이를 선택할 수 있다. 전송부(210)는 선택된 트레이닝 서브 어레이가 생성할 수 있는 전송 장치 빔들 중에서, 전송 트레이닝 빔을 선택할 수 있다. 전송부(210)는 트레이닝 서브 어레이의 ID 및 전송 트레이닝 빔의 ID를 전송 트레이닝 빔을 이용하여 수신 장치(270)로 전송할 수 있다.
수신 장치(200)는 전송 트레이닝 빔을 이용하여 전송된 트레이닝 서브 어레이의 ID 및 전송 트레이닝 빔의 ID를 수신할 수 있다. 수신 장치(200)는 트레이닝 서브 어레이의 ID 및 전송 트레이닝 빔의 ID를 알고 있으므로, "빔 트레이닝" 절차를 신속하게 수행할 수 있다.
일측에 따르면, 전송부(210)는 전송 트레이닝 빔의 ID 및 트레이닝 서브 어레이의 ID를 물리 계층으로 전송할 수 있다. 여기서, 전송 트레이닝 빔의 ID 및 트레이닝 서브 어레이의 ID를 물리 계층으로 전송한다는 것은 수신 장치(270)가 전송 트레이닝 빔의 ID 및 트레이닝 서브 어레이의 ID를 상위 계층이 아닌, 물리 계층에서 디코딩할 수 있도록 전송한다는 의미이다.
일측에 따르면, 전송부(210)는 전송 트레이닝 빔의 ID에 대한 정보 및 트레이닝 서브 어레이의 ID에 대한 정보를 포함하는 심볼을 수신 장치(270)로 전송할 수 있다. 이 경우, 수신 장치(270)는 해당 심볼을 물리 계층에서 검출하여 전송 트레이닝 빔의 ID 및 트레이닝 서브 어레이의 ID를 물리 계층에서 디코딩할 수 있다.
도 1에 도시된 발명은 이동통신 시스템의 하향 링크는 물론 상향 링크에도 적용 가능하다. 하향 링크의 경우에는 기존의 동기 신호(Synchronization Signal; SS)를 사용하여 동기화 및 셀 ID 탐색이 완료된 이후에 "빔 트레이닝"을 수행할 수 있다. 하향 링크에서 전송 트레이닝 빔의 ID 및 트레이닝 서브 어레이의 ID 전송을 위하여 사용되는 심볼을 빔 ID 프리앰블(BIDP)이라고 할 수 있다. 수신 장치(270)는 스위치드 빔포밍 방식 또는 디지털 빔포밍 방식 모두 사용할 수 있다.
상향 링크의 경우, 상향링크 프리앰블을 사용하여 상향 링크 동기화가 완료된 이후에 "빔 트레이닝"을 수행할 수 있다. 일측에 따르면, 랜덤 엑세스 과정에서 TSTID(Temporary Station Identifier) 뿐만 아니라 전송 트레이닝 빔의 ID 및 트레이닝 서브 어레이의 ID를 실어서 동시에 송신할 수 있다. 이 때, 기지국은 다른 기지국들와 유기적으로 연결되어 있어 단말기에서 상향링크로 전송한 전송 트레이닝 빔의 ID 및 트레이닝 서브 어레이의 ID가 인접한 기지국 모두에 수신되고, 이 수신된 빔을 MME(Mobility Management Entity)에서 처리하여 서빙 기지국과 최적의 전송 트레이닝 빔 및 트레이닝 서브 어레이를 결정할 수 있다. 이는 단말기에서는 ADC 등의 하드웨어 구현의 용이성을 고려하여 스위치드 빔포밍을 사용하고, 기지국에서는 하드웨어의 제약사항이 적은 디지털 방식의 적응 빔포밍을 사용할 경우에 적합하나, 기지국에서 스위치드 빔포밍을 적용할 경우에도 적용이 가능하다.
이하 도 1 내지 도 9에서는 본 발명이 이동통신 시스템의 하향 링크에 적용된 실시예에 대하여 설명하고, 도 10 내지 도 13에서는 본 발명이 이동통신 시스템의 상향 링크에 적용된 실시예에 대하여 설명한다.
도 1 내지 도 9와 같이 하향 링크에 본 발명이 적용되는 경우, 이동통신 시스템의 기지국(110)이 전송 장치로 동작하고, 이동통신 시스템의 단말기(140)가 수신 장치로 동작할 수 있다.
전송부(210)는 여러 가지 기법을 이용하여 전송 트레이닝 빔의 ID 및 트레이닝 서브 어레이의 ID를 수신 장치(270)로 전송할 수 있다.
1) 골드 시퀀스를 이용하여 전송하는 실시예 1
일측에 따르면, 전송부(210)는 하기 수학식 1에 따라 전송 트레이닝 빔의 ID 및 트레이닝 서브 어레이의 ID에 기반하여 골드 시퀀스를 생성하고, 생성된 골드 시퀀스를 수신 장치(270)로 전송할 수 있다.
[수학식 1]
Figure 112013091535731-pat00001

여기서,
Figure 112013091535731-pat00002
은 생성된 골드 시퀀스이다.
Figure 112013091535731-pat00003
는 골드 시퀀스가 변조되는 부 반송파의 인덱스로서,
Figure 112013091535731-pat00004
이다. n은
Figure 112013091535731-pat00005
이다. N은 골드 시퀀스의 길이이다.
Figure 112013091535731-pat00006
는 길이가 N인 서로 다른 m 시퀀스이다. N은 빔 ID 프리앰블을 주파수 영역에서 순환 이동시켜 셀 ID를 구분하는 파라미터이다.
Figure 112013091535731-pat00007
는 셀 ID의 총 개수이다. S는 골드 시퀀스를 결정하는 파라미터로,
Figure 112013091535731-pat00008
이다. a와 b는 트레이닝 서브 어레이의 ID와 전송 트레이닝 빔의 ID를 구분하는 파라미터로서
Figure 112013091535731-pat00009
이고,
Figure 112013091535731-pat00010
이다.
Figure 112013091535731-pat00011
는 전송 빔의 총 개수,
Figure 112013091535731-pat00012
은 트레이닝 서브 어레이의 총 개수이다.
2) 골드 시퀀스를 이용하여 전송하는 실시예 2
일측에 따르면, 전송부(210)는 하기 수학식 2에 따라서 전송 트레이닝 빔의 ID에 기반하여 골드 시퀀스를 생성하고, 생성된 골드 시퀀스를 상기 트레이닝 서브 어레이의 ID에 따라 주파수 영역에서 간격을 두어 매핑할 수 있다. 전송부(210)는 매핑된 골드 시퀀스를 수신 장치(270)로 전송할 수 있다.
[수학식 2]
Figure 112013091535731-pat00013

여기서,
Figure 112013091535731-pat00014
는 생성된 골드 시퀀스이다.
Figure 112013091535731-pat00015
는 길이가 N인 서로 다른 m 시퀀스이다. m은 시퀀스 인덱스로서
Figure 112013091535731-pat00016
이다. n은 셀 ID를 구분하는 파라미터로서
Figure 112013091535731-pat00017
이다. a와 b는 트레이닝 서브 어레이의 ID와 전송 트레이닝 빔의 ID를 구분하는 파라미터로서
Figure 112013091535731-pat00018
이고,
Figure 112013091535731-pat00019
이다.
Figure 112013091535731-pat00020
는 주파수 영역에서 맵핑되는 부 반송파의 인덱스를 나타내며,
Figure 112013091535731-pat00021
로 결정된다.
실시예 1), 2)에서 설명된 것과 같이, 골드 시퀀스를 이용하여 빔 ID 프리앰블을 생성할 경우, 시퀀스의 길이가 길어질수록 상호 상환 특성이 우수하다. 따라서, 골드 시퀀스를 이용하여 전송 트레이닝 빔의 ID 및 트레이닝 서브 어레이의 ID를 구분하면 많은 수의 전송 트레이닝 빔의 ID 및 트레이닝 서브 어레이의 ID를 구분할 수 있다.
3) Chu 시퀀스를 이용하여 전송하는 실시예 1
전송부(210)는 하기 수학식 3 내지 수학식 4에 따라 전송 트레이닝 빔의 ID에 기반하여 Chu 시퀀스를 생성한다. 전송부(210)는 생성된 Chu 시퀀스를 트레이닝 서브 어레이의 ID에 따라 주파수 영역에서 순환 이동시키고, 순환 이동된 Chu 시퀀스를 수신 장치로 전송한다.
[수학식 3]
Figure 112013091535731-pat00022

[수학식 4]
Figure 112013091535731-pat00023

수학식 3, 4에서,
Figure 112013091535731-pat00024
는 주파수 영역에서 순환 이동된 Chu 시퀀스이다. k는 부 반송파의 인덱스로서
Figure 112013091535731-pat00025
이다. 여기서,
Figure 112013091535731-pat00026
는 Chu 시퀀스의 길이를 나타내며 홀수이다.
Figure 112013091535731-pat00027
는 루트인덱스로, 전송 트레이닝 빔의 ID를 구분하는 파라미터이고,
Figure 112013091535731-pat00028
는 루트인덱스에 대응된다.
Figure 112013091535731-pat00029
는 루트인덱스의 총 수를 나타낸다. s는 Chu 시퀀스를 순환 이동시켜 셀 ID와 트레이닝 서브 어레이의 ID를 구분하는 파라미터로서,
Figure 112013091535731-pat00030
로 결정된다.
Figure 112013091535731-pat00031
는 셀 ID의 총 수 이고,
Figure 112013091535731-pat00032
는 트레이닝 서브 어레이의 총 수를 나타낸다.
실시예 3)을 이용하면, Chu 시퀀스의 특성상 PAPR 성능이 우수하고, 상대적으로 많은 개수의 전송 트레이닝 빔의 ID 및 트레이닝 서브 어레이를 구분할 수 있다. 또한, 다중 빔 및 다중 사용자 환경에서 전송 트레이닝 빔의 ID를 구분하기 쉽다.
4) Chu 시퀀스를 이용하여 전송하는 실시예 2
일측에 따르면, 전송부(210)는 하기 수학식 5 내지 수학식 7에 따라 전송 트레이닝 빔의 ID 및 트레이닝 서브 어레이의 ID에 기반하여 Chu 시퀀스를 생성하고, 생성된 Chu 시퀀스를 수신 장치(270)로 전송할 수 있다.
[수학식 5]
Figure 112013091535731-pat00033

[수학식 6]
Figure 112013091535731-pat00034

[수학식 7]
Figure 112013091535731-pat00035

수학식 5 내지 7에서,
Figure 112013091535731-pat00036
는 수신 장치(270)로 전송되는 Chu 시퀀스이다. 또한, k는 부 반송파의 인덱스이고,
Figure 112013091535731-pat00037
는 Chu 시퀀스의 길이를 나타내며 홀수이다.
Figure 112013091535731-pat00038
는 루트인덱스로, 셀 ID를 구분하는 파라미터이다.
Figure 112013091535731-pat00039
는 루트인덱스에 대응되며
Figure 112013091535731-pat00040
는 셀 ID의 총 수를 나타낸다.
Figure 112013091535731-pat00041
는 빔 탐색 구간으로, 검출 과정에서 이 구간 내에서 높은 상관값을 가질 경우 해당 구간에 대응되는 전송 트레이닝 빔의 ID와 트레이닝 서브 어레이의 ID를 검출한다. s는 빔 탐색 구간을 전송 트레이닝 빔의 ID와 트레이닝 서브 어레이의 ID의 개수만큼 구분하는 파라미터이다.
Figure 112013091535731-pat00042
는 전송 빔의 총 수를 나타내며,
Figure 112013091535731-pat00043
는 트레이닝 서브 어레이의 총 수를 나타낸다. 여기서,
Figure 112013091535731-pat00044
가 항상 1 보다 큰 자연수가 되도록
Figure 112013091535731-pat00045
의 값을 결정할 수 있다. 또한, N은 부 반송파의 개수 또는 FFT의 크기이다.
실시예 3)를 이용하면, 시간 영역에서 빔 트레이닝을 수행한다. 따라서, 푸리에 변환을 하지 않아 복잡도가 낮고, 채널의 영향을 크게 받지 않는다. 또한, 타이밍 옵셋이 CP(Circular Prefix) 보다 작은 경우에도 타이밍 옵셋에 의한 영향을 받지 않는 장점이 있다.
5) 확산을 이용하여 전송하는 실시예 1
일측에 따르면, 전송부(210)는 수학식 8 내지 수학식 12에 따라 전송 트레이닝 빔의 ID 및 트레이닝 서브 어레이의 ID에 기반하여 생성된 제1 츄 시퀀스를 제2 츄 시퀀스를 이용하여 확산 시퀀스를 생성하고, 생성된 확산 시퀀스를 수신 장치(270)로 전송할 수 있다.
[수학식 8]
Figure 112013091535731-pat00046

[수학식 9]
Figure 112013091535731-pat00047

[수학식 10]
Figure 112013091535731-pat00048

[수학식 11]
Figure 112013091535731-pat00049

[수학식 12]
Figure 112013091535731-pat00050

수학식 8 내지 수학식 12에서,
Figure 112013091535731-pat00051
는 트레이닝 서브 어레이의 ID를 구분하는 빔 시퀀스이고 길이가
Figure 112013091535731-pat00052
인 Chu 시퀀스를 이용하여 생성된다. 이다.
Figure 112013091535731-pat00053
와
Figure 112013091535731-pat00054
는 루트 인덱스에 대응되는 파라미터이다.
Figure 112013091535731-pat00055
는 루트 인덱스의 총 수를 나타낸다.
Figure 112013091535731-pat00056
는 빔 시퀀스의 순서를 순환 이동시키는 파라미터로
Figure 112013091535731-pat00057
의 조합을 이용하여 전송 트레이닝 빔의 ID와 트레이닝 서브 어레이의 ID를 구분할 수 있다. C는 스프레딩 시퀀스로 길이가
Figure 112013091535731-pat00058
인 Chu 시컨스로 생성된다.
Figure 112013091535731-pat00059
는 루트 인덱스이고, p는 루트 인덱스에 대응되는 파라미터이다.
Figure 112013091535731-pat00060
는 루트 인덱스의 총 수를 나타낸다.
Figure 112013091535731-pat00061
는 스프레딩 시퀀스를 순환 이동시키는 파라미터로
Figure 112013091535731-pat00062
의 조합을 이용하여 셀 ID를 구분할 수 있다.
실시예 5)를 이용하면, 빔 시퀀스와 스프레딩 시퀀스를 m 시퀀스를 이용하여 생성하며, 두 시퀀스의 관계가 Kasami 시퀀스의 작은 집합의 관계가 되도록 생성할 수 있다.
6) 확산을 이용하여 전송하는 실시예 2
일측에 따르면, 전송부(210)는 수학식 13 내지 수학식 15에 따라 전송 트레이닝 빔의 ID 및 트레이닝 서브 어레이의 ID에 기반하여 생성된 제1 m 시퀀스를 제2 m 시퀀스를 이용하여 확산 시퀀스를 생성한다. 전송부(210)는 생성된 확산 시퀀스를 수신 장치(270)로 전송할 수 있다.
[수학식 13]
Figure 112013091535731-pat00063

[수학식 14]
Figure 112013091535731-pat00064

[수학식 15]
Figure 112013091535731-pat00065

수학식 13 내지 수학식 15에 있어서, B는 길이가
Figure 112013091535731-pat00066
인 m 시퀀스로서 빔 시퀀스를 나타낸다. 여기서, 각 시퀀스 값들은
Figure 112013091535731-pat00067
개씩 연속하여 맵핑된다. s는 빔 시퀀스를 순환 이동시키는 파라미터로, 전송 트레이닝 빔의 ID 및 트레이닝 서브 어레이의 ID를 구분하여
Figure 112013091535731-pat00068
와 같이 a, b의 조합으로 구성된다. 여기서,
Figure 112013091535731-pat00069
이고,
Figure 112013091535731-pat00070
이다.
Figure 112013091535731-pat00071
은 트레이닝 서브 어레이의 개수이고,
Figure 112013091535731-pat00072
는 전송 빔의 개수를 나타낸다. C는 셀 ID의 정보를 가지는 스프레딩 시퀀스로 길이가 N인 m 시퀀스이다. V는 스프레딩 시퀀스를 순환 이동시켜 셀 ID를 구분하는 역할을 한다.
실시예 6)을 이용하면, 복잡도가 적으며, 여러 개의 동일한 값들을 맵핑하기 때문에 다이버시티 이득을 얻을 수 있다.
이상 설명한 여러 가지 실시예에 따라, 전송부(210)는 전송 트레이닝 빔의 ID에 대한 정보 및 트레이닝 서브 어레이의 ID에 대한 정보를 포함하는 심볼을 수신 장치(270)로 전송할 수 있다. 이 경우, 수신 장치(270)는 해당 심볼을 물리 계층에서 검출하여 전송 트레이닝 빔의 ID 및 트레이닝 서브 어레이의 ID를 물리 계층에서 디코딩할 수 있다.
도 3은 예시적 실시예에 따라서 전송 장치로부터 수신 장치로 전송되는 프레임의 구조를 도시한 도면이다.
일측에 따르면, 전송 장치는 특정 시간 구간 동안에 하나의 트레이닝 서브 어레이의 ID만을 사용하고, 전송 트레이닝 빔을 변경하며 빔 트레이닝을 수행할 수 있다. 즉, 전송 장치가 N개의 전송 빔을 형성할 수 있는 경우에, 전송 장치는 N개의 전송 빔을 하나씩 형성하여 N 번의 스위칭을 수행할 수 있다.
이 경우에, 전송 장치는 도 3에 도시된 프레임(300)을 수신 장치로 전송하여 빔 트레이닝을 수행할 수 있다. 프레임(300)은 동기 신호(SS: Synchronization Signal, 310, 330, 350, 360) 및 빔 ID 프리앰블(BIDP: Beam Identification Preamble, 320, 340, 360)을 포함할 수 있다. 각 BIDP(320, 340, 360)는 숫자에 대응되는 전송 트레이닝 빔의 ID에 대한 정보를 포함한다.
수신 장치는 프레임(300)에 포함된 BIDP(320, 340, 360)를 수신하고, 각 BIDP(320, 340, 360)를 전송하기 위하여 사용된 전송 트레이닝 빔의 ID 및 트레이닝 서브 어레이를 판단할 수 있다. 수신 장치는 판단된 전송 트레이닝 빔의 ID 및 트레이닝 서브 어레이를 이용하여 빔 트레이닝을 효과적으로 수행할 수 있다.
도 4는 하향 링크에서 전송 트레이닝 빔을 선택하는 예시적 실시예를 도시한 도면이다.
도 4의 (a)는 전송 어레이(440)를 이용하여 N 개의 전송 빔(431, 432, 433, 434, 435, 436)을 형성할 수 있는 전송 장치(420)가 M개의 전송 트레이닝 빔을 동시에 이용하여 M개의 전송 트레이닝 빔에 대한 정보를 전송하는 실시예를 도시한 도면이다.
도 4의 (b)는 전송 장치(420)의 전송 어레이(440)를 도시한 도면이다. 전송 어레이(440)는 M개의 서브 어레이(450, 460, 470)로 구성된다. 전송 장치(420)는 각 서브 어레이(450, 460, 470)에서 1개씩, 모두 M개의 전송 트레이닝 빔(451, 462, 471)을 형성한다. 일측에 따르면, 전송 장치(420)가 형성하는 전송 트레이닝 빔(432, 433, 434)은 서로 인접한 방향의 빔일 수 있다.
전송 장치(420)는 도 5에 도시된 프레임들을 이용하여 M개의 전송 트레이닝 빔(432, 433, 434)의 ID를 수신 장치(410)로 전송할 수 있다. 수신 장치(410)는 수신 빔(411)을 이용하여 전송 트레이닝 빔(432, 433, 434)의 ID를 수신하고, 빔 트레이닝을 수행할 수 있다.
도 5는 또 다른 예시적 실시예에 따라서 전송 장치로부터 수신 장치로 전송되는 프레임의 구조를 도시한 도면이다.
각 프레임(510, 520, 530)들은 동기 신호(511, 513, 515, 521, 523, 525, 531, 533, 535) 및 BIDP(512, 514, 516, 522, 524, 526, 532, 534, 536)를 포함한다. 도 5에 도시된 프레임 구조를 참고하면, 전송 장치는 '전송 빔 0'를 전송 트레이닝 빔으로 선택하여 전송 트레이닝 빔의 ID인 '0'을 전송하고, '전송 빔 1'를 전송 트레이닝 빔으로 선택하여 전송 트레이닝 빔의 ID인 '1'을 전송하고, '전송 빔 M-1'를 전송 트레이닝 빔으로 선택하여 전송 트레이닝 빔의 ID인 'M-1'을 전송 한다. 이 때, '전송 빔 0' 내지 '전송 빔 M-1'의 ID는 동시에 전송될 수 있다. 각 BIDP(512, 514, 516)는 트레이닝 서브 어레이의 ID를 포함할 수 있다.
또한, 전송 장치는 '전송 빔 M'를 전송 트레이닝 빔으로 선택하여 전송 트레이닝 빔의 ID인 'M'을 전송하고, '전송 빔 M+1'를 전송 트레이닝 빔으로 선택하여 전송 트레이닝 빔의 ID인 'M+1'을 전송하고, '전송 빔 2M-1'를 전송 트레이닝 빔으로 선택하여 전송 트레이닝 빔의 ID인 '2M-1'을 전송 한다.
도 5에 도시된 프레임 구조를 이용하면, 전송 장치는 특정 시점에 M개의 전송 트레이닝 빔의 ID를 수신 장치로 전송한다. 따라서, N/M 번의 스위칭 만으로 빔 트레이닝을 완료할 수 있다.
도 6은 전송 트레이닝 빔을 선택하는 또 다른 예시적 실시예를 도시한 도면이다.
도 6의 (a)는 전송 어레이(640)를 이용하여 N 개의 전송 빔(631, 632, 633, 634, 635, 636)을 형성할 수 있는 전송 장치(620)가 M개의 전송 트레이닝 빔을 동시에 이용하여 M개의 전송 트레이닝 빔에 대한 정보를 전송하는 실시예를 도시한 도면이다.
도 6에 도시된 실시예는 도 4에 도시된 실시예와 유사하나, 전송 장치(620)는 서로 인접하지 않는 전송 빔들을 전송 트레이닝 빔(631, 633, 635)으로 선택하여 각 전송 트레이닝 빔(631, 633, 635)의 ID를 전송할 수 있다.
이 경우에, 각 전송 트레이닝 빔(631, 633, 635)의 사이드 로브(Side lobe)의 영향이 감소하므로, 빔 트레이닝이 좀더 정확히 수행될 수 있다. 도 6에 도시된 실시예의 전송 장치(620)는 도 7에 도시된 프레임들을 이용하여 전송 트레이닝 빔의 ID를 전송할 수 있다.
도 7은 또 다른 예시적 실시예에 따라서 전송 장치로부터 수신 장치로 전송되는 프레임의 구조를 도시한 도면이다.
각 프레임(710, 720, 730)들은 동기 신호(711, 713, 715, 721, 723, 725, 731, 733, 735) 및 BIDP(712, 714, 716, 722, 724, 726, 732, 734, 736)를 포함한다. 도 7에 도시된 프레임 구조를 참고하면, 전송 장치는 '전송 빔 0'를 전송 트레이닝 빔으로 선택하여 전송 트레이닝 빔의 ID인 '0'을 전송하고, '전송 빔 N/M'를 전송 트레이닝 빔으로 선택하여 전송 트레이닝 빔의 ID인 'N/M'을 전송하고, '전송 빔 N(M-1)/M'를 전송 트레이닝 빔으로 선택하여 전송 트레이닝 빔의 ID인 'N(M-1)/M'을 전송 한다. 이 때, '전송 빔 0' 내지 '전송 빔 N(M-1)/M'의 ID는 동시에 전송될 수 있다.
도 5에 도시된 프레임 구조를 이용하면, 전송 장치는 특정 시점에 서로 방향이 인접하지 않은 M개의 전송 트레이닝 빔의 ID를 수신 장치로 전송할 수 있다. 따라서, N/M 번의 스위칭 만으로 빔 트레이닝을 완료할 수 있다.
도 8은 또 다른 예시적 실시예에 따라서 전송 장치로부터 수신 장치로 전송되는 프레임의 구조를 도시한 도면이다.
각 프레임(810, 820, 830)들은 동기 신호(811, 813, 815, 821, 823, 825, 831, 833, 835) 및 BIDP(812, 814, 816, 822, 824, 826, 832, 834, 836)를 포함한다.
도 8에 도시된 프레임을 이용하면, 전송 장치는 각 서브 어레이마다 하나씩 모두 M개의 전송 트레이닝 빔의 ID를 동시에 전송할 수 있다. 또한, 각 서브 어레이마다 전송 트레이닝 빔을 N번 스위칭하여 전송할 수 있다. N번 스위칭을 하기 때문에 빔 트레이닝 시간은 상대적으로 길다. 그러나, 각 서브 어레이와 수신 장치까지의 채널의 상황이 개별적으로 변경되는 경우, 최적의 빔과 최적의 서브 어레이를 선택할 수 있다.
도 8에서, 전송 트레이닝 빔을 스위칭 하는 순서는 모든 서브 어레이에서 동일하게 하는 방법, 반대로하는 방법 등 여러 가지가 있을 수 있다.
도 9는 예시적 실시예에 따른 수신 장치의 구조를 도시한 블록도이다.
수신 장치(900)는 수신부(910), 검출부(920) 및 전송부(930)를 포함한다.
전송 장치(910)는 전송 어레이(920)를 이용하여 전송 트레이닝 빔의 ID 및 트레이닝 서브 어레이의 ID를 전송한다. 수신부(910)는 수신 어레이(940)를 이용하여 전송 트레이닝 빔의 ID 및 트레이닝 서브 어레이의 ID를 수신한다.
일측에 따르면, 전송 트레이닝 빔의 ID 및 트레이닝 서브 어레이의 ID는 도 2에서 설명한 바와 같이 여러 가지 실시예에 따라 전송될 수 있다.
검출부(920)는 여러 가지 실시예에 따라 전송된 전송 트레이닝 빔의 ID 및 트레이닝 서브 어레이의 ID를 검출한다.
이하 전송 트레이닝 빔의 ID 및 트레이닝 서브 어레이의 ID가 전송된 여러 가지 실시예에 따라서 검출부(920)가 전송 트레이닝 빔의 ID 및 트레이닝 서브 어레이의 ID를 검출하는 실시예에 대하여 설명한다.
1) 골드 시퀀스를 이용하여 전송된 실시예 1
수신부(910)가 전송 트레이닝 빔의 ID 및 트레이닝 서브 어레이의 ID에 기반하여 생성된 골드 시퀀스를 수신한 경우에, 검출부(920)는 하기 수학식 16에 따라 주파수 영역에서 셀 ID와 전송 트레이닝 빔의 ID, 트레이닝 서브 어레이의 ID를 동시에 검출할 수 있다.
[수학식 16]
Figure 112013091535731-pat00073

Figure 112013091535731-pat00074

Figure 112013091535731-pat00075

여기서, Y는 수신 신호이고, k는 부 반송파 인덱스를 나타낸다. n은 셀 ID를 나타내고, s는 a와 b로 구성된 파라미터로, 각각 트레이닝 서브 어레이의 ID 및 전송 트레이닝 빔의 ID를 나타낸다.
2) 골드 시퀀스를 이용하여 전송된 실시예 2
수신부(910)가 전송 트레이닝 빔의 ID에 기반하여 생성되고, 트레이닝 서브 어레이의 ID에 따라 주파수 영역에서 간격을 두어 매핑된 골드 시퀀스를 수신한 경우에, 검출부(920)는 하기 수학식 17에 따라 주파수 영역에서 셀 ID와 전송 트레이닝 빔의 ID, 트레이닝 서브 어레이의 ID를 검출할 수 있다. 검출부(920)는 주파수 영역에서 트레이닝 서브 어레이의 ID와 관련하여 샘플링 후 검출할 수 있다.
[수학식 17]
Figure 112013091535731-pat00076

여기서, Y는 수신 신호이고, m은 샘플링된 부 반송파 인덱스를 나타낸다.
Figure 112013091535731-pat00077
는 트레이닝 서브 어레이의 개수이며,
Figure 112013091535731-pat00078
는 트레이닝 서브 어레이의 ID를 나타낸다. n은 셀 ID를 나타내고, b는 전송 트레이닝 빔의 ID를 나타낸다.
3) Chu 시퀀스를 이용하여 전송된 실시예 1
수신부(910)가 전송 트레이닝 빔의 ID에 기반하여 생성되고, 트레이닝 서브 어레이의 ID에 따라 주파수 영역에서 순환 이동된 Chu 시퀀스를 수신한 경우에, 검출부(920)는 하기 수학식 18에 따라 전송 트레이닝 빔의 ID, 트레이닝 서브 어레이의 ID를 검출할 수 있다.
[수학식 18]
Figure 112013091535731-pat00079

Figure 112013091535731-pat00080

Figure 112013091535731-pat00081

여기서, Y는 수신 신호이고, k는 부 반송파 인덱스를 나타낸다. b는 전송 트레이닝 빔의 ID를 나타내는 파라미터이고, s는 n과 a의 조합으로 구성된다. n과 a는 각각이 셀 ID와 트레이닝 서브 어레이의 ID를 구분하는 파라미터이다.
4) Chu 시퀀스를 이용하여 전송된 실시예 2
수신부(910)가 전송 트레이닝 빔의 ID 및 트레이닝 서브 어레이의 ID에 기반하여 생성된 Chu 시퀀스를 수신한 경우에, 검출부(920)는 하기 수학식 19에 따라 전송 트레이닝 빔의 ID, 트레이닝 서브 어레이의 ID를 검출할 수 있다.
[수학식 19]
Figure 112013091535731-pat00082

Figure 112013091535731-pat00083
Figure 112013091535731-pat00084
Figure 112013091535731-pat00085

여기서 y는 시간영역에서의 수신신호를 나타내며 n은 샘플링 인덱스를 나타내고
Figure 112013091535731-pat00086
은 시간영역에서 높은 상관값을 갖는 인덱스를 나타낸다. q는 셀 ID에 대응되는 루트인덱스를 나타내고
Figure 112013091535731-pat00087
는 루트인덱스의 총 수를 나타낸다. s는 a와 b로 구성된 파라미터로 신호를
Figure 112013091535731-pat00088
의 배수로 순환이동시키는 파라미터이다. a와 b는 각각이 전송 트레이닝 빔의 ID와 트레이닝 서브 어레이의 ID를 나타내고
Figure 112013091535731-pat00089
는 전송 트레이닝 빔의 ID와 트레이닝 서브 어레이의 ID의 구간 길이를 나타낸다.
5) 확산을 이용하여 전송된 실시예 1
수신부(910)가 전송 트레이닝 빔의 ID 및 트레이닝 서브 어레이의 ID에 기반하여 생성된 제1 Chu 시퀀스를 제2 Chu 시퀀스를 이용하여 확산한 확산 시퀀스를 수신한 경우에, 검출부(920)는 하기 수학식 20에 따라 전송 트레이닝 빔의 ID, 트레이닝 서브 어레이의 ID를 검출할 수 있다.
[수학식 20]
Figure 112013091535731-pat00090
Figure 112013091535731-pat00091
여기서, Y는 주파수 영역에서의 수신 신호를 나타내며,
Figure 112013091535731-pat00092
은 확산 시퀀스 길이만큼의 부 반송파 인덱스를 나타낸다.
Figure 112013091535731-pat00093
은 확산 시쿠ㅝㄴ스의 길이이고, m은 빔 시퀀스의 인덱스를 나타낸다.
Figure 112013091535731-pat00094
는 셀 ID에 대응되는 파라미터이고,
Figure 112013091535731-pat00095
는 역확산하여 복원한 빔 시퀀스를 나타낸다.
Figure 112013091535731-pat00096
는 빔 시퀀스의 길이를 나타내며,
Figure 112013091535731-pat00097
는 빔 시퀀스의 루트 인덱스에 대응되는 파라미터이고,
Figure 112013091535731-pat00098
는 빔 시퀀스를 순환 이동시키는 파라미터이다. 검출부(920)는
Figure 112013091535731-pat00099
와
Figure 112013091535731-pat00100
의 조합으로 전송 트레이닝 빔의 ID 및 트레이닝 서브 어레이의 ID를 검출할 수 있다.
6) 확산을 이용하여 전송된 실시예 2
수신부(910)가 전송 트레이닝 빔의 ID 및 트레이닝 서브 어레이의 ID에 기반하여 생성된 제1 m 시퀀스를 제2 m 시퀀스를 이용하여 확산한 확산 시퀀스를 수신한 경우에, 검출부(920)는 하기 수학식 21에 따라 전송 트레이닝 빔의 ID, 트레이닝 서브 어레이의 ID를 검출할 수 있다.
[수학식 21]
Figure 112013091535731-pat00101
Figure 112013091535731-pat00102
Figure 112013091535731-pat00103
Figure 112013091535731-pat00104
Figure 112013091535731-pat00105

여기서, Y는 주파수 영역에서의 수신신호이고 k는 부반송파 인덱스를 나타낸다. C는 역확산 시퀀스이고
Figure 112013091535731-pat00106
는 셀 ID를 나타내는 파라미터이다.
Figure 112013091535731-pat00107
는 역확산된 심볼이고
Figure 112013091535731-pat00108
는 빔 시퀀스의 길이를 나타낸다.
Figure 112013091535731-pat00109
는 를
Figure 112013091535731-pat00111
간격으로 샘플링한 추정된 빔시퀀스를 나타내고 s는 a와 b의 조합으로 구성되어 전송 트레이닝 빔의 ID와 트레이닝 서브 어레이의 ID를 구분하는 파라미터이다. a와 b는 각각 전송 트레이닝 빔의 ID와 트레이닝 서브 어레이의 ID를 구분한다.
일측에 따르면, 검출부(920)는 검출된 전송 트레이닝 빔의 ID 및 트레이닝 서브 어레이의 ID를 이용하여 빔 트레이닝을 수행할 수 있다.
전송부(930)는 빔 트레이닝의 결과로 결정된 데이터 전송 빔에 대한 정보를 전송 장치(910)로 전송할 수 있다. 전송 장치(910)는 데이터 전송 빔을 이용하여 데이터를 전송하고, 수신부(920)는 데이터 전송 빔을 이용하여 전송된 데이터를 데이터 수신 빔을 이용하여 수신할 수 있다.
이하 도 10 내지 도 13에서는 본 발명이 이동통신 시스템의 상향 링크에 적용된 실시예에 대하여 설명한다. 이 경우에, 이동통신 시스템의 기지국이 수신 장치로 동작하고, 이동통신 시스템의 단말기가 전송 장치로 동작할 수 있다.
도 10은 상향 링크에서 전송 트레이닝 빔을 선택하는 예시적 실시예를 도시한 도면이다.
도 10의 (a)는 전송 어레이(1060)를 이용하여 N 개의 전송 빔(1011, 1012, 1013, 1014, 1015, 1016, 1017, 1018)을 형성할 수 있는 전송 장치(1010)가 M개의 전송 트레이닝 빔을 동시에 이용하여 M개의 전송 트레이닝 빔에 대한 정보를 전송하는 실시예를 도시한 도면이다.
도 10의 (b)는 전송 장치(1010)의 전송 어레이(1060)를 도시한 도면이다. 전송 어레이(1060)는 M개의 서브 어레이(1070, 1080, 1090)로 구성된다. 전송 장치(1010)는 각 서브 어레이(1070, 1080, 1090)에서 1개씩, 모두 M개의 전송 트레이닝 빔(1071, 1081, 1091)을 형성한다. 일측에 따르면, 전송 장치(1010)가 형성하는 전송 트레이닝 빔(1011, 1012, 1013)은 서로 인접한 방향의 빔일 수 있다.
전송 장치(1010)는 도 11에 도시된 프레임들을 이용하여 M개의 전송 트레이닝 빔(1011, 1012, 1013)의 ID를 수신 장치들(1020, 1030, 1040)로 전송할 수 있다. 수신 장치들(1020, 1030, 1040)는 수신 빔(1021, 1031, 1041)을 이용하여 전송 트레이닝 빔(1011, 1012, 1013)의 ID를 수신할 수 있다.
일측에 따르면, 각 수신 장치들(1020, 1030, 1040)은 백본 네트워크를 이용하여 서로 연결될 수 있다. 따라서, 어느 하나의 수신 장치가 ID를 수신한 경우에도, 모든 수신 장치들(1020, 1030, 1040)은 ID를 공유할 수 있고, 공유된 ID를 이용하여 최적의 데이터 전송 빔 및 데이터 수신 빔을 결정할 수 있다.
도 11은 또 다른 예시적 실시예에 따라서 전송 장치로부터 수신 장치로 전송되는 프레임의 구조를 도시한 도면이다.
각 프레임(1110, 1120, 1130)들은 랜덤 억세스 프리앰블(Random Access Preamble, 1111, 1112, 1113, 1121, 1122, 1123, 1131, 1132, 1133)들을 포함한다. 각 랜덤 억세스 프리앰블들(1111, 1112, 1113, 1121, 1122, 1123, 1131, 1132, 1133)은 해당 숫자에 대응되는 전송 트레이닝 빔의 ID 및 트레이닝 서브 어레이의 ID를 포함할 수 있다
도 11에 도시된 프레임 구조를 이용하면, 전송 장치는 특정 시점에 M개의 전송 트레이닝 빔의 ID를 수신 장치로 전송한다. 따라서, N/M 번의 스위칭 만으로 빔 트레이닝을 완료할 수 있다.
도 12는 상향 링크에서 전송 트레이닝 빔을 선택하는 예시적 실시예를 도시한 도면이다.
도 12의 (a)는 전송 어레이(1260)를 이용하여 N 개의 전송 빔(1211, 1212, 1213, 1214, 1215, 1216, 1217, 1218, 1219)을 형성할 수 있는 전송 장치(1210)가 M개의 전송 트레이닝 빔을 동시에 이용하여 M개의 전송 트레이닝 빔에 대한 정보를 전송하는 실시예를 도시한 도면이다.
도 12의 (b)는 전송 장치(1210)의 전송 어레이(1260)를 도시한 도면이다. 전송 어레이(1260)는 M개의 서브 어레이(1270, 1280, 1290)로 구성된다. 전송 장치(1210)는 각 서브 어레이(1270, 1280, 1290)에서 1개씩, 모두 M개의 전송 트레이닝 빔(1271, 1281, 1291)을 형성한다.
도 12에 도시된 실시예는 도 10에 도시된 실시예와 유사하나, 전송 장치(1210)는 서로 인접하지 않는 전송 빔들을 전송 트레이닝 빔(1211, 1214, 1217)으로 선택하여 각 전송 트레이닝 빔(1211, 1214, 1217)의 ID를 전송할 수 있다.
이 경우에, 각 전송 트레이닝 빔(1211, 1214, 1217)의 사이드 로브(Side lobe)의 영향이 감소하므로, 빔 트레이닝이 좀더 정확히 수행될 수 있다. 도 12에 도시된 실시예의 전송 장치(1210)는 도 13에 도시된 프레임들을 이용하여 전송 트레이닝 빔의 ID를 전송할 수 있다.
도 13은 또 다른 예시적 실시예에 따라서 전송 장치로부터 수신 장치로 전송되는 프레임의 구조를 도시한 도면이다.
각 프레임(1310, 1320, 1330)들은 랜덤 억세스 프리앰블(Random Access Preamble, 1311, 1312, 1313, 1321, 1322, 1323, 1331, 1332, 1333)들을 포함한다. 각 랜덤 억세스 프리앰블들(1311, 1312, 1313, 1321, 1322, 1323, 1331, 1332, 1333)은 해당 숫자에 대응되는 전송 트레이닝 빔의 ID 및 트레이닝 서브 어레이의 ID를 포함할 수 있다
도 13에 도시된 프레임 구조를 이용하면, 전송 장치는 특정 시점에 M개의 전송 트레이닝 빔의 ID를 수신 장치로 전송한다. 따라서, N/M 번의 스위칭 만으로 빔 트레이닝을 완료할 수 있다. 또한, 서로 인접하지 않은 전송 빔들을 전송 트레이닝 빔으로 선택하므로, 각 전송 트레이닝 빔의 사이드 로브의 영향이 감소하고, 빔 트레이닝이 좀더 정확히 수행될 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.
110: 전송 장치
120: 전송 어레이
131, 132, 133, 134: 전송 빔
140: 수신 장치
150: 수신 어레이
161, 162, 163: 수신 빔

Claims (14)

  1. 복수의 1차원 서브 어레이로 구성된 2차원 전송 어레이를 구비하는 전송 장치에 있어서,
    상기 복수의 1차원 서브 어레이들 중에서 선택된 트레이닝 서브 어레이를 이용하여 형성 가능한 복수의 전송 장치 빔들 중에서 선택된 전송 트레이닝 빔의 ID 및 상기 트레이닝 서브 어레이의 ID를 상기 전송 트레이닝 빔을 이용하여 수신 장치로 전송하는 전송부
    를 포함하고,
    상기 전송된 전송 트레이닝 빔의 ID 및 트레이닝 서브 어레이의 ID는 상기 전송 어레이를 이용하여 형성 가능한 전송 빔들 중에서, 상기 전송 장치로부터 상기 수신 장치로 데이터를 전송하기 위하여 사용되는 데이터 전송 빔을 포함하는 데이터 송수신 빔 쌍(pair)을 선택하기 위하여 사용되는 전송 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전송부는 상기 전송 트레이닝 빔의 ID 및 상기 트레이닝 서브 어레이의 ID에 기반하여 골드 시퀀스를 생성하고, 상기 생성된 골드 시퀀스를 상기 수신 장치로 전송하는 전송 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전송부는 상기 전송 트레이닝 빔의 ID에 기반하여 골드 시퀀스를 생성하고, 상기 생성된 골드 시퀀스를 상기 트레이닝 서브 어레이의 ID에 따라 주파수 영역에서 간격을 두어 매핑하고, 상기 매핑된 골드 시퀀스를 상기 수신 장치로 전송하는 전송 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 전송부는 상기 전송 트레이닝 빔의 ID에 기반하여 Chu 시퀀스를 생성하고, 상기 생성된 Chu 시퀀스를 상기 트레이닝 서브 어레이의 ID에 따라 주파수 영역에서 순환 이동시키고, 상기 순환 이동된 Chu 시퀀스를 상기 수신 장치로 전송하는 전송 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 전송부는 상기 전송 트레이닝 빔의 ID 및 상기 트레이닝 서브 어레이의 ID에 기반하여 Chu 시퀀스를 생성하고, 상기 생성된 Chu 시퀀스를 상기 수신 장치로 전송하는 전송 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 전송부는 상기 전송 트레이닝 빔의 ID 및 상기 트레이닝 서브 어레이의 ID에 기반하여 생성된 제1 Chu 시퀀스를 제2 Chu 시퀀스를 이용하여 확산 시퀀스를 생성하고, 상기 확산 시퀀스를 상기 수신 장치로 전송하는 전송 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 전송부는 상기 전송 트레이닝 빔의 ID 및 상기 트레이닝 서브 어레이의 ID에 기반하여 생성된 제1 엠(m) 시퀀스를 제2 엠 시퀀스를 이용하여 확산 시퀀스를 생성하고, 상기 확산 시퀀스를 상기 수신 장치로 전송하는 전송 장치.
  8. 복수의 1차원 서브 어레이로 구성된 2차원 전송 어레이를 구비하는 전송 장치로부터, 상기 복수의 1차원 서브 어레이들 중에서 선택된 트레이닝 서브 어레이를 이용하여 형성 가능한 복수의 전송 장치 빔들 중에서 선택된 전송 트레이닝 빔을 이용하여 전송된 상기 전송 트레이닝 빔의 ID 및 상기 트레이닝 서브 어레이의 ID를 수신하는 수신부
    를 포함하고,
    상기 전송된 전송 트레이닝 빔의 ID 및 트레이닝 서브 어레이의 ID는 상기 전송 어레이를 이용하여 형성 가능한 전송 빔들 중에서, 상기 전송 장치로부터 상기 수신 장치로 데이터를 전송하기 위하여 사용되는 데이터 전송 빔을 포함하는 데이터 송수신 빔 쌍(pair)을 선택하기 위하여 사용되는 수신 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 수신부는 상기 전송 트레이닝 빔의 ID 및 상기 트레이닝 서브 어레이의 ID에 기반하여 생성된 골드 시퀀스를 수신하는 수신 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 수신부는 상기 전송 트레이닝 빔의 ID에 기반하여 생성되고, 트레이닝 서브 어레이의 ID에 따라 주파수 영역에서 간격을 두어 매핑된 골드 시퀀스를 수신하는 수신 장치.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 수신부는 상기 전송 트레이닝 빔의 ID에 기반하여 생성되고, 상기 트레이닝 서브 어레이의 ID에 따라 주파수 영역에서 순환 이동된 Chu 시퀀스를 수신하는 수신 장치.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 수신부는 상기 전송 트레이닝 빔의 ID 및 상기 트레이닝 서브 어레이의 ID에 기반하여 생성된 Chu 시퀀스를 수신하는 수신 장치.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 수신부는 상기 전송 트레이닝 빔의 ID 및 상기 트레이닝 서브 어레이의 ID에 기반하여 생성된 제1 Chu 시퀀스를 제2 Chu 시퀀스를 이용하여 확산한 확산 시퀀스를 수신하는 수신 장치.
  14. 제8항에 있어서,
    상기 수신부는 상기 전송 트레이닝 빔의 ID 및 상기 트레이닝 서브 어레이의 ID에 기반하여 생성된 제1 엠(m) 시퀀스를 제2 엠 시퀀스를 이용하여 확산한 확산 시퀀스를 수신하는 수신 장치.
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