KR102195688B1

KR102195688B1 - 빔포밍을 지원하는 무선 통신 시스템에서 피드백 정보 처리 방법 및 장치

Info

Publication number: KR102195688B1
Application number: KR1020140019438A
Authority: KR
Inventors: 손재승; 김찬홍; 설지윤; 김태영; 이건국
Original assignee: 삼성전자 주식회사
Priority date: 2014-02-20
Filing date: 2014-02-20
Publication date: 2020-12-28
Anticipated expiration: 2034-02-20
Also published as: US9287958B2; WO2015126159A1; US20150236774A1; KR20150098324A

Abstract

본 발명은 빔포밍을 지원하는 무선 통신 시스템에서 피드백 정보 처리 방법 및 장치에 관한 것으로, 본 발명의 빔포밍을 지원하는 무선 통신 시스템에서 단말의 빔 결정 방법은 기지국으로부터 전송되는 적어도 하나의 송신 빔 각각에 대한 기준 신호를 상기 단말의 수신 빔 각각에 대해 수신하는 단계, 상기 송신 빔 및 수신 빔으로 이루어지는 빔 조합에 대한 수신 전력 관련 정보를 계산하는 단계, 상기 계산 결과, 미리 결정된 임계 값 이상인 빔 조합들을 대상으로, 각각의 빔 조합에 대한 채널 용량을 계산하는 단계, 및 상기 계산 결과에 기반하여 최상의 빔(Best Beam) 관련 정보를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

빔포밍을 지원하는 무선 통신 시스템에서 피드백 정보 처리 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR PROCESSING A FEEDBACK INFORMATION IN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM SUPPORTING BEAMFORMING}

본 발명은 빔포밍을 지원하는 무선 통신 시스템에서 피드백 정보 처리 방법 및 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로 아날로그 빔포밍과 디지털 빔포밍을 사용하는 혼합 빔포밍(Hybrid Beamforming) 무선 통신 시스템에서 피드백 정보 처리 방법 및 장치에 관한 것이다.

일반적으로 무선 통신 시스템은 사용자의 활동성을 보장하면서 음성 서비스를 제공하기 위해 개발되었다. 그러나 무선 통신 시스템은 점차로 음성뿐 아니라 데이터 서비스까지 영역을 확장하고 있으며, 현재에는 고속의 데이터 서비스를 제공할 수 있는 정도까지 발전하였다. 그러나 현재 서비스가 제공되고 있는 무선 통신 시스템에서는 자원의 부족 현상 및 사용자들이 보다 고속의 서비스를 요구하므로, 보다 발전된 무선 통신 시스템이 요구되고 있다.

동일한 맥락에서 스마트폰 등과 같은 무선 단말의 이용으로 인해 무선 통신 사용자들이 사용하는 평균 데이터의 양은 기하급수적으로 증가하고 있다. 이와 함께 더 높은 데이터 송신률에 대한 사용자들의 요구도 지속적으로 늘어나고 있다.

일반적으로 높은 데이터 송신률을 제공하는 방법으로는 더 넓은(Wide) 주파수 대역을 사용하여 통신을 제공하는 방법과 주파수 사용 효율을 높이는 방법이 있다.

그러나 후자의 방법으로 더 높은 평균 데이터 송신률을 제공하는 것은 매우 어렵다. 그 이유는 현 세대의 통신 기술들이 이미 이론적인 한계치에 가까운 주파수 사용 효율을 제공하고 있어서 기술 개량을 통해 그 이상으로 주파수 사용 효율을 높이는 것이 어렵기 때문이다.

따라서 데이터 송신률을 높이는 실현 가능한 방법은 더 넓은 주파수 대역을 통해 데이터 서비스를 제공하는 방향이라 할 수 있다. 이 때 고려해야 하는 것은 가용 주파수 대역이다. 현재의 주파수 분배 정책 상 1GHz 이상의 광대역 통신이 가능한 대역은 한정적이며, 현실적으로 선택 가능한 주파수 대역은 30GHz 이상의 밀리미터파 대역뿐이다.

이런 높은 주파수 대역의 신호는 종래의 셀룰러 시스템들이 사용하는 2GHz 대역의 신호와는 달리 거리에 따른 신호 감쇄가 매우 심하게 발생한다. 이러한 신호 감쇄로 인해 종래 셀룰러 시스템과 동일한 전력을 사용하는 기지국의 경우 서비스를 제공하는 커버리지가 상당히 감소하게 된다. 이에 따른 문제를 해결하기 위해서 송수신 전력을 좁은 공간에 집중하여 안테나의 송수신 효율을 높이는 빔 포밍(beamforming) 기법이 널리 사용된다.

그런데, 종래의 빔포밍을 지원하는 무선 통신 시스템에서는 배열 안테나 별로 최적의 아날로그 빔(Tx Beam ID)을 선택해야 하고, 다수개의 배열 안테나들에 연결되는 신호에 적용되는 디지털 프리코딩 벡터를 결정해야 하는데, 이들을 처리하는데 걸리는 시간으로 인한 지연(delay)이 발생할 우려가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 초고주파 빔포밍 기술에 기반한 무선 통신 시스템에서 피드백 지연(Feedback delay)을 줄일 수 있는 방법 및 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 초고주파 빔포밍 기술에 기반한 무선 통신 시스템에서 최적의 아날로그 빔 방향 및 프리코딩 매트릭스 인덱스(Precoding Matrix Index, PMI) 계산 시 복잡도를 줄일 수 있는 장치 및 방법을 제공하는 것을 그 또 다른 목적으로 한다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 빔포밍을 지원하는 무선 통신 시스템에서 단말의 빔 결정 방법은 기지국으로부터 전송되는 적어도 하나의 송신 빔 각각에 대한 기준 신호를 상기 단말의 수신 빔 각각에 대해 수신하는 단계, 상기 송신 빔 및 수신 빔으로 이루어지는 빔 조합에 대한 수신 전력 관련 정보를 계산하는 단계, 상기 계산 결과, 미리 결정된 임계 값 이상인 빔 조합들을 대상으로, 각각의 빔 조합에 대한 채널 용량을 계산하는 단계, 및 상기 계산 결과에 기반하여 최상의 빔(Best Beam) 관련 정보를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 빔포밍을 지원하는 무선 통신 시스템에서 단말의 빔 결정 방법은 기지국으로부터 전송되는 적어도 하나의 송신 빔 각각에 대한 기준 신호를 상기 단말의 수신 빔 각각에 대해 수신하는 단계, 상기 송신 빔 및 수신 빔으로 이루어지는 아날로그 빔 조합들 중, 채널 용량을 최대로 하는 미리 설정된 개수의 아날로그 빔 조합을 선택하는 단계, 상기 선택된 빔 조합에 채널 용량을 계산하는 단계, 및 상기 계산 결과에 기반하여 최상의 빔(Best Beam) 관련 정보를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 빔포밍을 지원하는 무선 통신 시스템에서 단말의 빔 결정 방법은 기지국으로부터 전송되는 적어도 하나의 송신 빔 각각에 대한 기준 신호를 상기 단말의 수신 빔 각각에 대해 수신하는 단계, 상기 송신 빔 및 수신 빔으로 이루어지는 빔 조합에 대한 채널 용량을 계산하는 단계, 및 상기 계산 결과에 기반하여 최상의 빔(Best Beam) 관련 정보를 결정하는 단계를 포함하며, 상기 계산 단계는 동일한 식별자를 가지는 송신 빔이 전송되는 적어도 하나의 서브캐리어에 대한 채널 상태를 평균화하고, 상기 평균화된 채널 상태에 기반하여 채널 용량을 계산하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 빔포밍을 지원하는 무선 통신 시스템에서 단말의 피드백 정보 전송 방법은 적어도 하나 이상의 프레임을 포함하는 제1 수퍼프레임(superframe)에서, 기지국으로부터 전송되는 적어도 하나의 송신 빔 각각을 상기 단말의 수신 빔 각각에 대해 수신하는 단계, 상기 송신 빔 및 수신 빔으로 이루어지는 빔 조합에 대한 제1 피드백 정보를 생성하고, 미리 정해진 타이밍에 상기 기지국으로 전송하는 단계, 상기 제1 수퍼프레임 도래 후, 제2 수퍼프레임에 포함된 제1 프레임이 경과하는 동안 상기 기지국으로부터 전송되는 송신 빔을 상기 단말의 수신 빔 각각에 대해 수신하는 단계, 및 상기 제1 수퍼프레임 및 상기 제2 수퍼프레임에 포함된 제1 프레임에 기반하여 제2 피드백 정보를 생성하고, 미리 정해진 타이밍에 상기 기지국으로 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 빔포밍을 지원하는 무선 통신 시스템에서 빔을 결정하는 단말은 기지국과 신호를 송수신하는 송수신부, 및 기지국으로부터 전송되는 적어도 하나의 송신 빔 각각을 상기 단말의 수신 빔 각각에 대해 수신하고, 상기 송신 빔 및 수신 빔으로 이루어지는 빔 조합에 대한 수신 전력 관련 정보를 계산하며, 상기 계산 결과 미리 결정된 임계 값 이상인 빔 조합을 대상으로 각각의 빔 조합에 대한 채널 용량을 계산하고, 상기 계산 결과에 기반하여 최상의 빔(Best Beam) 관련 정보를 결정하도록 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 빔포밍을 지원하는 무선 통신 시스템에서 빔을 결정하는 단말은 기지국과 신호를 송수신하는 송수신부, 및 기지국으로부터 전송되는 적어도 하나의 송신 빔 각각을 상기 단말의 수신 빔 각각에 대해 수신하고, 상기 송신 빔 및 수신 빔으로 이루어지는 아날로그 빔 조합들 중 채널 용량을 최대로 하는 미리 설정된 개수의 아날로그 빔 조합을 선택하며, 상기 선택된 빔 조합에 채널 용량을 계산하고, 상기 계산 결과에 기반하여 최상의 빔(Best Beam) 관련 정보를 결정하도록 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 빔포밍을 지원하는 무선 통신 시스템에서 빔을 결정하는 단말은 기지국과 신호를 송수신하는 송수신부, 및 기지국으로부터 전송되는 적어도 하나의 송신 빔 각각을 상기 단말의 수신 빔 각각에 대해 수신하고, 상기 송신 빔 및 수신 빔으로 이루어지는 빔 조합에 대한 채널 용량을 계산하며, 상기 계산 결과에 기반하여 최상의 빔(Best Beam) 관련 정보를 결정하는 제어부를 포함하며, 상기 제어부는 동일한 식별자를 가지는 송신 빔이 전송되는 적어도 하나의 서브캐리어에 대한 채널 상태를 평균화하고, 상기 평균화된 채널 상태에 기반하여 채널 용량을 계산하는 것을 특징으로 한다.

그리고 본 발명의 빔포밍을 지원하는 무선 통신 시스템에서 피드백 정보를 전송하는 단말은 기지국과 신호를 송수신하는 송수신부, 및 적어도 하나 이상의 프레임을 포함하는 제1 수퍼프레임(superframe)에서 기지국으로부터 전송되는 적어도 하나의 송신 빔 각각을 상기 단말의 수신 빔 각각에 대해 수신하고, 상기 송신 빔 및 수신 빔으로 이루어지는 빔 조합에 대한 제1 피드백 정보를 생성하고 미리 정해진 타이밍에 상기 기지국으로 전송하며, 상기 제1 수퍼프레임 도래 후 제2 수퍼프레임에 포함된 제1 프레임이 경과하는 동안 상기 기지국으로부터 전송되는 송신 빔을 상기 단말의 수신 빔 각각에 대해 수신하고, 상기 제1 수퍼프레임 및 상기 제2 수퍼프레임에 포함된 제1 프레임에 기반하여 제2 피드백 정보를 생성하고 미리 정해진 타이밍에 상기 기지국으로 전송하도록 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 따른 초고주파 대역을 사용하는 혼합 빔포밍에 기반한 무선 통신 시스템에서 빔 측정 기준 신호(Beam Measurement Reference Signal, BM-RS)를 사용하여 최상의 빔 식별자(best beam ID) 및 PMI 등을 피드백하는 경우, 피드백 지연(feedback delay)를 줄일 수 있다. 이에 따라, 피드백 지연(feedback delay) 및 처리 지연(processing delay)에 따른 성능 열화를 방지 할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 적용되는 초고주파 대역 시스템의 빔 포밍 기술을 도시하는 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따라 1 슬롯(slot) 기준시 빔 측정 기준 신호(BM-RS)의 프레임 구조(frame structure)를 도시하는 도면.
도 3은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 피드백 정보 전송 과정을 도시하는 순서도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 초고주파 대역 빔포밍 송신단 구조를 도시하는 블록도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 피드백 방법을 도시하는 도면.
도 6은 단말이 피드백(feedback) 주기를 결정하고 결정된 피드백 주기 따라 피드백 정보를 전송하는 과정을 도시하는 순서도.
도 7은 기지국이 단말의 피드백 주기를 결정하고 단말이 상기 결정된 주기에 따라 피드백 정보를 전송하는 과정을 도시하는 순서도.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 저복잡도 알고리즘을 고려하는 경우 MIMO 피드백에 대한 블록 다이어그램을 도시하는 도면.
도 9는 본 발명의 실시예에 따라, 상기한 첫 번째 카테고리 및 두 번째 카테고리에 따라 최상의 빔을 선택하는 알고리즘을 도시하는 도면.
도 10은 선택된 빔 조합들 중 최상의 빔을 선택하는 경우 사용하기 위해 필요한 채널을 도시하는 도면.
도 11은 채널 용량을 계산해야 하는 채널의 개수를 줄이는 방법의 일 예시를 도시하는 도면.
도 12는 채널 용량을 계산해야 하는 채널의 개수를 줄이는 방법의 또 다른 예시를 도시하는 도면.
도 13은 무빙 윈도우를 사용하는 경우 자동 이득 제어 정보를 가변시키는 과정을 도시하는 도면.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 단말(수신기)의 내부 구조를 도시하는 블록도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예들을 상세히 설명한다. 이 때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 또한 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다.

본 명세서에서 실시 예를 설명함에 있어서 본 발명이 속하는 기술 분야에 익히 알려져 있고 본 발명과 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 발명의 요지를 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다.

마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다. 또한, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다. 각 도면에서 동일한 또는 대응하는 구성요소에는 동일한 참조 번호를 부여하였다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

이 때, 처리 흐름도 도면들의 각 블록과 흐름도 도면들의 조합들은 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들에 의해 수행될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방식으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 지향할 수 있는 컴퓨터 이용 가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장되는 것도 가능하므로, 그 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장된 인스트럭션들은 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능하다. 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에 탑재되는 것도 가능하므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되어 컴퓨터로 실행되는 프로세스를 생성해서 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 수행하는 인스트럭션들은 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능하다.

또한, 각 블록은 특정된 논리적 기능(들)을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있다. 또, 몇 가지 대체 실행 예들에서는 블록들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 블록들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하고 또는 그 블록들이 때때로 해당하는 기능에 따라 역순으로 수행되는 것도 가능하다.

이 때, 본 실시 예에서 사용되는 '~부'라는 용어는 소프트웨어 또는 FPGA또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, '~부'는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 '~부'는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '~부'는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 '~부'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들, 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 '~부'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '~부'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '~부'들로 더 분리될 수 있다. 뿐만 아니라, 구성요소들 및 '~부'들은 디바이스 또는 보안 멀티미디어카드 내의 하나 또는 그 이상의 CPU들을 재생시키도록 구현될 수도 있다.

이하에서는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 아날로그 빔포밍과 디지털 빔포밍을 사용하는 혼합 빔포밍(Hybrid Beamforming) 무선 통신 시스템에서 피드백 정보 처리 방안에 대해 기술하도록 한다.

우선, 도 1은 본 발명의 실시예에 적용되는 초고주파 대역 시스템의 빔 포밍 기술을 도시하는 도면이다.

무선 통신 시스템은 계속적으로 증가하는 무선 데이터 트래픽 수요를 충족시키기 위해 보다 높은 데이터 전송률을 지원하기 위한 방향으로 발전하여 왔다.

현재까지의 4G 시스템은 데이터 전송률 증가를 위해 주로 주파수 효율성(spectral efficiency)을 개선하는 방향으로 기술 개발을 추구하였으나, 이러한 주파수 효율성 개선 기술 만으로는 폭증하는 무선 데이터 트래픽 수요를 만족시키기 어렵게 되었다.

이러한 문제점을 해결하기 위한 하나의 방법은 매우 넓은 주파수 대역을 사용하는 것인데, 현재 이동 통신 셀룰라 시스템에서 사용하고 있는 주파수(<5GHz)에서는 넓은 주파수 대역 확보가 매우 어렵기 때문에 더 높은 주파수에서 이러한 광대역 주파수를 확보해야 할 필요성이 있다.

하지만, 무선 통신을 위한 전송 주파수가 높아질수록 전파 경로 손실은 증가한다. 이로 인하여 전파 도달거리는 상대적으로 짧아져 서비스 영역(coverage)의 감소를 초래하게 된다. 이를 해결하기 위한, 즉 전파 경로 손실 완화 및 전파의 전달 거리를 증가시키기 위한 중요 기술 중 하나가 도 1에 도시된 빔포밍(beamforming) 기술이다.

송신 빔포밍은 일반적으로 다수의 안테나를 이용하여 각 안테나로부터 송신되는 신호를 특정한 방향으로 집중시키는 방법이다. 도 1의 기지국(100)을 송신기로 예시하는 경우, 도 1에서 도시되는 바와 같이 기지국(100)은 서로 다른 빔의 방향으로 기준 신호(Reference signal)를 송신한다. 상기 기준 신호(Reference signal) 내부에 빔 간 구분을 위하여, 빔 식별자(beam ID)를 포함 할 수도 있으며 수신기에서는 수신되는 기준 신호(Reference signal)가 어느 OFDM 심볼(symbol) 에 해당하느냐에 따라서 beam ID를 알 수도 있다. 즉 프레임(frame) 구조를 바탕으로도 beam ID를 판단 할 수 있다. 상기한 바와 같이, 상기 서로 다른 빔 ID를 가지는 신호는 각각 특정한 방향으로 집중되어 있다.

이하에서 기술되는 본 발명의 실시예에서는 다수의 안테나가 집합된 형태를 배열 안테나(array antenna), 배열 안테나에 포함되어 있는 안테나를 요소 안테나(antenna element)라 하기로 한다.

송신 빔포밍을 사용하면 신호의 전파 도달 거리를 증가시킬 수가 있고, 또한 해당 방향 이외의 다른 방향으로는 신호가 거의 전송되지 않기 때문에 다른 사용자에게 미치는 간섭이 매우 줄어들게 되는 장점이 있다.

한편, 수신 측에서도 수신 배열 안테나를 이용하여 수신 빔포밍을 수행할 수 있는데, 이 또한 전파의 수신을 특정 방향으로 집중시켜 해당 방향으로 들어오는 수신 신호 감도를 증가시키고 해당 방향 이외의 방향으로 들어오는 신호를 수신 신호에서 배제함으로써 간섭 신호를 차단한다. 도 1에서 도시되는 바와 같이, 사용자 단말(200)은 기지국으로부터 전송되는 송신 빔을 수신하는 경우, 사용자 단말(200)의 수신 배열 안테나를 특정 방향으로 집중 시켜 상기 송신 빔의 수신 신호 감도를 증가시킬 수 있다.

전송 주파수가 높아질수록 전파의 파장은 짧아지므로 반 파장 간격으로 안테나를 구성하는 경우, 동일한 면적 내에 더 많은 요소 안테나들로 배열 안테나를 구성할 수 있다. 즉, 고주파수 대역에서 동작하는 통신 시스템은 낮은 주파수 대역에서 빔포밍 기술을 사용하는 것에 비해 상대적으로 더 높은 안테나 이득을 얻을 수 있으므로 빔포밍 기술을 적용하기에 유리한 시스템이다.

도 1에서 도시되는 바와 같이, 기지국(100)이 각 빔 포밍 방향 별로 빔 식별자(Beam ID)를 전송하면 사용자 단말(200)은 사용자에게 가장 적합한 기지국(100)의 송신 빔 식별자(Tx Beam ID)와 사용자 단말(200)의 수신 빔 식별자(Rx Beam ID)를 알 수 있다.

상기한 빔 포밍을 지원하는 무선 통신 시스템에서는 배열 안테나 별로 최적의 아날로그 빔(Tx Beam ID)을 선택해야 하고, 다수개의 배열 안테나들에 연결되는 신호에 적용되는 디지털 프리코딩 벡터를 결정해야 한다.

상기의 과정을 거쳐 결정된 아날로그 빔 및 프리코딩 벡터는 기지국으로 전송 되어 사용자의 OFDMA(Orthogonal frequency-division multiple access) 기술과 함께 사용자 스케쥴링(scheduling)에 사용될 수 있다.

이 경우, 아날로그 빔 및 디지털 프리코딩 벡터를 결정해야 하는데 이를 위해 혼합 빔포밍(hybrid beam forming) 시스템에서는 빔 측정(Beam Measurement, BM) 기준 신호(Reference Signal, RS)를 이용할 수 있다.

본 발명에 적용되는 빔 포밍을 지원하는 무선 통신 시스템에서의 하나의 프레임(frame)은, LTE 시스템에서와 같이 적어도 하나의 슬롯(slot) 들로 구성될 수 있다. 이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 빔 측정 기준 신호의 프레임 구조에 대해 설명하도록 한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따라 1 슬롯(slot) 기준시 빔 측정 기준 신호(BM-RS)의 프레임 구조(frame structure)를 도시하는 도면이다.

도 2에서 도시되는 바와 같이, 빔 측정 기준 신호의 프레임 구조는 시간축으로

개의 OFDM 심볼(symbol)을 사용하며, 기지국은 각 OFDM 심볼 별(아날로그 빔 방향 별)로 BM-RS를 전송할 수 있다.

또한, 상기 빔 측정 기준 신호의 프레임 구조는 주파수 축으로는

개의 서브 캐리어(subcarrier)를 사용하며, 기지국에서는 각 주파수 별(antenna port) 별로 반복하여 빔 측정 기준 신호(BM-RS)를 전송할 수 있다.

한편, 단말에서는 몇 개의 아날로그 빔이 지원 가능한지를 기지국에서는 알 수가 없으므로 단말의 아날로그 빔은 BM-RS 구조에 고려가 되어 있지 않다.

도 3은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 피드백 정보 전송 과정을 도시하는 순서도이다.

우선, 도 3a는 본 발명의 실시예에 따른 제1 무선 통신 시스템에서의 MIMO(Multi Input Multi Output) 피드백 지연(latency)을 도시하는 순서도이다. 상기의 제1 무선 통신 시스템은 빔포밍 기술이 적용되지 않는 무선 통신 시스템을 포함할 수 있다.

우선, 기지국은 S310 단계에서, 단말의 채널 측정을 위한 기준 신호를 전송한다. 그러면, 단말은 S320 단계에서 상기 기지국으로부터 전송되는 기준 신호를 측정하고 피드백 정보를 생성한다. 상기 피드백 정보는 예를 들어, 채널 상태 정보, 프리코딩 매트릭스 인덱스 정보, 랭크 인덱스 정보 등을 포함할 수 있다.

이 경우, 단말이 기지국이 전송한 기준 신호를 측정하는데 걸리는 시간인 측정 시간(measuring time)과, 피드백 정보를 생성하는데 걸리는 시간(Processing time)을 합쳐 피드백 지연(Feedback latency)이라고 칭할 수 있다.

피드백 정보가 생성되면, 단말은 S330 단계에서 업링크 채널을 통해 상기 생성된 피드백 정보를 기지국으로 전송할 수 있다.

그러면, 기지국은 S340 단계에서, 다운링크 정보 예를 들어, 스케쥴링 정보 등을 단말에 전송할 수 있다.

다음으로, 도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 제2 무선 통신 시스템에서의 MIMO(Multi Input Multi Output) 피드백 지연(latency)을 도시하는 순서도이다. 상기의 제2 무선 통신 시스템은 빔포밍 기술이 적용되는 무선 통신 시스템을 포함할 수 있다.

기지국은 S350 단계 내지 S360 단계를 통해, 단말의 빔 측정을 위한 빔 측정 기준 신호 즉 BM-RS를 전송할 수 있다. 이 경우, 기지국은 모든 송신 빔에 대한 기준 신호를 전송할 수 있다.

그러면, 단말은 상기 기지국으로부터 전송되는 각 빔에 대한 모든 기준 신호를 측정하고 피드백 정보를 생성한다. 상기 피드백 정보는 예를 들어, 채널 상태 정보, 프리코딩 매트릭스 인덱스 정보, 랭크 인덱스 정보 등을 포함할 수 있다.

피드백 정보가 생성되면, 단말은 S370 단계에서 업링크 채널을 통해 상기 생성된 피드백 정보를 기지국으로 전송할 수 있다.

그러면, 기지국은 S380 단계에서, 다운링크 정보 예를 들어, 스케쥴링 정보 등을 단말에 전송할 수 있다.

도 3b에서 확인할 수 있는 바와 같이, 제1 무선 통신 시스템과는 다르게, 제2 무선 통신 시스템(예를 들어, H-BF 시스템)에서는 단말이 가지고 있는 모든 아날로그 빔 방향에 대하여 BM-RS를 수신해야(상기 설명과 같이 BM-RS에는 Tx 아날로그 빔만 고려하여 설계됨) 하기 때문에 제1 무선 통신 시스템에는 없는 시간이 추가적으로 필요하게 된다.

또한 제1 무선 통신 시스템에서는 디지털 프리코딩에 대한 조합만 고려하면 되었으나, 제2 무선 통신 시스템에서는 아날로그 빔 및 디지털 프리코딩의 조합까지 고려해야 하므로 처리 시간(processing time) 또한 제1 무선 통신 시스템에 비해 늘어나는 문제점이 있다.

상기의 두 가지 요소에 의해, 빔포밍을 사용하는 제2 무선 통신 시스템에서의 MIMO 피드백 지연(feedback latency)이 빔포밍을 사용하지 않는 제1 무선 통신 시스템에 비해 늘어나게 된다.

본 발명에서는 이러한 상황에서의 피드백 지연(Feedback delay)을 줄일 수 있는 방법과, 최적 아날로그 빔 방향 계산시 복잡도를 줄일 수 있는 장치 및 방법을 제안한다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 초고주파 대역 빔포밍 송신단 구조를 도시하는 블록도이다.

도 4에서 도시되는 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 혼합 빔포밍 시스템(H-BF system)에서는 아날로그 빔포밍 부(410)와 디지털 프리코더 부(420)로 구성된 하이브리드 빔포밍 구조를 고려한다.

아날로그 빔포밍 부(410)는 N_T개의 배열 안테나들(411)로 구성되며, 하나의 배열 안테나에는 N_T ^RF개의 요소 안테나(412)로 구성되어 빔포밍을 적용하여 데이터를 전송한다.

각 배열 안테나(411)는 서비스 영역 내의 전 방향으로 아날로그 빔을 형성할 수 있으며, 아날로그 빔 방향은 사전에 결정된다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 배열 안테나(411)는 1개 내지 다수 개(또는, 방향)의 빔을 전송할 수 있지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 이 경우, 수신단(단말)은 각 배열 안테나에서 전송되는 빔의 빔 인덱스가 동일하더라도, 상기 빔이 전송되는 자원 예를 들어, 시간 및 주파수를 이용하여 어떠한 배열 안테나에서 송신되는 빔인지를 구분할 수 있다.

한편, 도면에는 도시되지 않았지만 수신단은 송신단과 구조가 같으며 다만 각 배열 안테나 별로 요소 안테나의 수는 작을 수도 있다.

송신단은 사전에 결정된 아날로그 빔들이 적용된 BM(Beam Measurement) RS(Reference Signal)들을 전송하며, 단말들(수신단)은 자신에게 적합한 송수신단의 아날로그 빔을 선택할 수 있다.

또한, 도 4와 같은 빔포밍 구조에서는 송수신단별로 다수개의 배열 안테나들(411)이 존재하고, 각 배열 안테나 별로 아날로그 빔들을 형성할 수 있으므로 배열 안테나 별로 아날로그 빔을 선택해야 한다. 다수개의 아날로그 빔 외에도 다수개의 배열 안테나들을 사용하므로 기저 대역에서 디지털 프리코딩을 적용할 수 있다.

이와 같이, 디지털 프리코딩을 적용하기 위해, 도 4의 도시에서는 N_T개의 배열 안테나들로 구성되므로, N_T 차원의 디지털 코드북 중에서 선호하는 프리코딩 벡터를 적용할 수 있을 것이다.

이를 위하여, 송신단 및 수신단은 BM RS신호들을 이용하여 아날로그 빔 및 디지털 프리코딩 벡터을 결정한다.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 다양한 실시예에 대해 설명하도록 한다.

상기 설명한 바와 같이 수신단은 모든 아날로그 빔 조합만큼의 BM RS를 수신 한 후 최상의 빔(Best Beam ID) 및 PMI 등을 결정할 수 있다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 단말(수신단)은 도 5에 도시된 무빙 윈도우(moving window)와 같은 개념을 사용하여 최상의 빔(best beam) ID 및 PMI를 피드백(feedback)할 수 있다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 피드백 방법을 도시하는 도면이다.

수신단이 모든 아날로그 빔 조합만큼의 BM RS를 수신하여 피드백하는 방법의 경우, 단말에서 모든 아날로그 빔 방향에 대하여 BM-RS를 수신을 해야한다. 이에 따라 측정 및 버퍼링(measuring&buffering latency)(510)이라는 지연이 발생할 수 있다.

또한 모든 가능한 아날로그 빔 및 디지털 프리코더간 조합에 대하여 최상의 빔(best beam) ID 및 PMI를 선택하는 처리 시간(processing time)(520) 이라는 지연 시간이 경과한 후에야 송수신 최상의 빔(TRx best beam) ID 및 PMI를 알 수 있고, 이에 따라 MIMO 피드백(MIMO feedback)을 수행(530)할 수 있다.

상기 MIMO 피드백을 수행한 후 다음 순서의 MIMO feedback을 수행하기 위해서는 단말은 다시 모든 아날로그 빔 방향에 대하여 BM-RS 수신(540) 및 처리(processing)(550) 후에야 MIMO 피드백(MIMO feedback)(560) 이 가능해진다.

하지만 본 발명의 실시예에서 제안하는 무빙 윈도우(Moving window)(570)를 고려하는 경우, 단말은 모든 아날로그 빔 방향에 대하여 BM-RS 수신을 기다리지 않을 수 있다. 즉, 단말은 과거에 수신한 BM-RS(580) 및 새롭게 수신한 BM-RS(590)를 바탕으로 새롭게 업데이트 된 빔 조합에 대해서만 송수신 최상의 빔(TRx best beam) ID 및 PMI를 계산 후 MIMO 피드백(MIMO feedback)을 수행할 수 있다.

예를 들어, 단말은 제1 피드백 주기(571)에서는 BM-RS #1 부터 BM-RS #M_r까지의 모든 BM-RS를 수신한 후, 송수신 최상의 빔(TRx best beam) ID 및 PMI를 계산하여 그 결과를 피드백한다.

이후, 단말은 상기 제1 피드백 주기(571)가 경과한 후에는 무빙 윈도우를 1개의 프레임만큼(본 발명의 실시예에서는 1개의 슈퍼 프레임이 9개의 프레임을 포함한다고 가정함) 이동(572) 시킨다. 제1 피드백 주기(571) 경과 후 1개의 프레임만큼 무빙 윈도우가 이동된 상태를 본 발명의 실시예에서는 제2 피드백 주기(572)라고 칭할 수 있다.

단말은 제2 피드백 주기(572)의 최초 프레임에서 다시 BM-RS #1을 수신하게 되며, 단말은 제1 피드백 주기(571)에서 수신한 BM-RS #2 부터 BM-RS #M_r까지의 BM-RS와, 제2 피드백 주기(572)에서 수신한 BM-RS #1에 기반하여 송수신 최상의 빔(TRx best beam) ID 및 PMI의 변동 사항이 있는지 여부를 확인할 수 있다. 제 1 피드백 주기 동안의 빔 조합에 대해서는 송수신 최상의 빔(TRx best beam) ID 및 PMI에 대해서는 이미 계산을 했으므로 추가 연산이 필요 없으며 제 2 피드백 주기 동안에 수신한 BM-RS 관련된 조합에 대해서만 송수신 최상의 빔(TRx best beam) ID 및 PMI를 계산해보면 된다. 그리고 단말은 송수신 최상의 빔(TRx best beam) ID 및 PMI의 변동 사항이 있는 경우에 한하여 그 결과를 기지국(송신단)으로 피드백할 수 있다. 변동 사항이 있더라도 피드백 할 수 있으며 이는 기지국 및 단말 간 약속을 통해 정할 수 있다.

이와 같은 방법에 따르는 경우, 모든 아날로그 빔 조합만큼의 BM RS를 수신하는 기술에 비해 피드백 지연(feedback latency)를 줄일 수 있다.

이 경우, BM RS 수신 시, 기존 BM RS 신호와 새롭게 수신된 BM RS 신호와 계산할 수 있는 빔의 조합의 수([Equation 1)는 다음과 같다.

[Equation 1]

이때

= Rx 체인 수,

= Tx 체인 수,

= Rx 빔 수,

= Tx 빔 수

이하에서는 도 6 및 도 7을 통해 기지국 및 단말 사이의 MIMO 피드백(MIMO feedback) 주기 관련 절차에 대해 설명하도록 한다.

우선, 도 6은 단말이 피드백(feedback) 주기를 결정하고 결정된 피드백 주기 따라 피드백 정보를 전송하는 과정을 도시하는 순서도이다.

우선, 기지국은 602 단계에서, 시스템 정보(system information)를 단말에 전송할 수 있다. 이 경우, 기지국이 단말에 전송하는 시스템 정보는 기지국에서 운용 가능한 체인(chain) 의 수(예를 들어, port 의 수), 운용 가능한 아날로그 빔의 수(예를 들어 체인 1개당 빔의 수), 또는 BM-RS 타입(type) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 BM-RS type은 프레임(frame) 구조 상 BM-RS의 위치에 따라 구분될 수 있다. 예를 들어, 상기 BM-RS type은 BM-RS를 전송하는 방법으로, 인접한 주파수(또는 서브캐리어)를 통해 상기 BM-RS를 전송할 것인지 또는 일정한 간격을 두고 상기 BM-RS를 전송할 것인지를 지시할 수 있다.

그러면, 단말은 603 단계에서, 기지국이 전송하는 시스템 정보(System information) 및 무빙 윈도우(moving window) 사용 여부를 고려하여, 피드백 주기를 결정할 수 있다. 그리고 단말은 604 단계에서, 상기 결정된 피드백 주기를 기지국으로 전송한다.

그러면, 기지국은 605 단계에서, 각 사용자 단말 별 피드백(feedback) 주기를 바탕으로 사용자를 그룹화(grouping)하여 단말에 통보할 수 있다.

그러면, 606 단계에서, 단말은 기지국에서 요청하는 피드백(feedback)이 SISO(Single Input Single Output) 모드인지 또는 MIMO(Multi Input Multi Output) 모드인지를 확인한다.

MIMO 모드인 경우, 단말은 607 단계로 진행하여 기지국이 요청한 피드백 주기에 따라 MIMO 피드백을 기지국으로 전송한다. 반면, SISO 모드인 경우, 단말은 608 단계로 진행하여 기지국이 요청한 피드백 주기에 따라 SISO 피드백을 기지국으로 전송한다.

도 7은 기지국이 단말의 피드백 주기를 결정하고 단말이 상기 결정된 주기에 따라 피드백 정보를 전송하는 과정을 도시하는 순서도이다.

우선, 단말은 702 단계에서 사용자 단말 정보(아날로그 빔 수, moving window 지원 여부)를 기지국으로 전송할 수 있다.

그러면, 기지국은 703 단계에서, BS 시스템 정보(System information) 및 단말의 무빙 윈도우(moving window) 사용 여부를 고려하여 단말의 피드백 주기를 결정한다.

그리고 기지국은 704 단계에서, 각 사용자 단말 별 피드백 주기를 바탕으로 사용자를 그룹화(grouping) 하고, 각 사용자 단말에 상기 그룹화 결과를 통보할 수 있다.

그러면, 705 단계에서, 단말은 기지국에서 요청하는 피드백(feedback)이 SISO(Single Input Single Output) 모드인지 또는 MIMO(Multi Input Multi Output) 모드인지를 확인한다.

MIMO 모드인 경우, 단말은 706 단계로 진행하여 기지국이 요청한 피드백 주기에 따라 MIMO 피드백을 기지국으로 전송한다. 반면, SISO 모드인 경우, 단말은 707 단계로 진행하여 기지국이 요청한 피드백 주기에 따라 SISO 피드백을 기지국으로 전송한다.

단말은, 상기한 본 발명의 실시예에 따라 계산된 빔의 조합 중에서 최상의 빔(Best beam ID) 및 PMI 등을 계산한다. 그리고 단말은 피드백(feedback) 주기 마다 업링크 피드백(uplink feedback)(도 3에서 도시)을 통해 기지국으로 전송한다.

하지만 여전히 계산해야 하는 아날로그 빔 및 디지털 프리코딩 조합이 많기 때문에, 모든 조합을 고려하여 최상의 빔을 선택하고자 한다면 여전히 처리 시간(processing time)을 많이 소비할 수 있다.

이에 따라, 이하에서는 빔 선택(beam selection) 시 필요한 처리 시간(processing time)을 줄일 저복잡도 알고리즘을 제안하고자 한다.

본 발명의 실시예에 따른 복잡도 감소 방법은 두 가지 카테고리로 분류 할 수 있다.

첫 번째 카테고리는 최상의 빔(best beam)을 선택하는 경우, 사용할 빔(beam) 후보들을 줄이는 방법(Beam search space)이다.

두 번째 카테고리는 선택된 빔 조합들 중 최상의 빔(best beam selection) 시 사용할 정보 양(Simplified BM-RS measurement)을 줄이는 방법이다.

우선, 도 8을 통해 본 발명에서 제안하는 빔 선택(beam selection) 시 사용할 빔(beam) 후보들을 줄이는 방법을 도시하도록 한다.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 저복잡도 알고리즘을 고려하는 경우 MIMO 피드백에 대한 블록 다이어그램을 도시하는 도면이다.

본 발명의 실시예에 따른 빔 서치 영역(Beam search space) 감소 방법은 모든 아날로그 빔 및 디지털 프리코딩 조합에 대하여 최상의 빔(best beam) 및 PMI를 찾는 것이 아니고, 필터링을 거쳐 선택된 특정 빔들에 대해서만 최상의 빔(best beam) 및 PMI를 찾는 것이다.

상기한 필터링은 적어도 한 번 이상의 단계를 거칠 수 있다.

도 8을 참고하여 설명하면, 송수신단에 대한 모든 빔에 대해 조합 가능한 후보들(810) 중에서, 1차 필터링을 거쳐 N개의 최상의 빔(best beam) 후보(820)를 선택할 수 있다. 더 나아가서, 2차 필터링을 거쳐 M개의 최상의 빔 패어(best beam pair) 후보(830)를 선택할 수도 있다.

상기의 1차 필터링 방법 및 2차 필터링 방법에 대한 예시를 설명하도록 한다.

1차 필터링 방법에 대해 설명하면, 단말은 기지국으로부터 전송되는 BM-RS를 수신 할 때, 기지국과 단말의 체인(chain) 사이의 채널 전력(channel power)을 측정할 수 있다. 이 때, 단말은 특정 기준을 넘지 못하는 예를 들어, 미리 설정된 수신 신호 세기를 넘지 못하는 빔 조합에 대해서는 최상의 빔을 선택하기 위한 빔 후보군에서 제외할 수 있다. 단말은 이와 같은 방법을 통해, 전체의 빔 조합에서 N 개의 후보군 만을 선택할 수 있다.

2차 필터링 방법에 대해 설명하면, 이는 기지국과 단말 사이의 체인(chain) 들의 전체 전력(power)을 최대로 하는 M개의 최상의 빔 페어(Best beam pair) 후보를 선별하는 방법이다.

상기한 1차 필터링 방법 및 2차 필터링 방법은 같이 또는 독립적으로 사용 할 수 있다. 예를 들어, 가능한 모든 경우의 빔 조합에서, 1차 필터링 방법을 수행한 후 이를 대상으로 다시 2차 필터링 방법을 수행하거나 또는 이의 역순으로 필터링 방법을 수행할 수 있다. 또는, 가능한 모든 경우의 빔 조합에서 1차 필터링 방법만을 적용하거나, 또는 2차 필터링 방법만을 적용할 수도 있다.

또한, 필터링 방법은 다른 기준을 적용하여 필터링을 적용할 수 있다. 예를 들어, 상기한 채널 전력(channel power) 대신에, SNR(Sinal to Noise Ratio) 또는 SINR(Signal to Interference-plus-Noise Ratio)를 적용할 수 있을 것이다.

이하에서는 상기한 필터링 방법 중, 2차 필터링 방법을 수행하는 일 실시예에 대해 기술하도록 한다.

하기의 수식([Equation 2)은 M개의 최상의 빔 패어(Best beam pair)를 선택하기 위해, 2차 필터링을 수행하는 경우 사용할 수 있는 수식에 대한 예시이다.

[Equation 2]

위 수식 2에서

는 기지국의 송신 아날로그 빔 포밍 행렬이며

는 단말의 수신 아날로그 빔 포밍 행렬이다.

단말에서는 각 수신 아날로그 빔 별 BM-RS를 수신하게 되면

개의 채널 정보(

)를 알 수 있다.

는 기지국의 송신 chain(i) 별 아날로그 빔 인덱스(index) 이며 이는 기지국이 지원 가능한 전체

개의 아날로그 빔 중 그 하나를 의미한다.

는 휴대 단말의 수신 chain(j) 별 아날로그 빔 인덱스(index) 이며 이는 전체

개의 아날로그 빔 중 그 하나를 의미한다.

단말은 송수신기 간의 모든 빔 조합 중, 송수신기 간 체인(chain) 별 수신 채널 전력를 최대로 하는 M개의 빔 조합을 선택할 수 있다. 이를 위해, 단말은 Sum of squared Frobenius norm

를 최대로 하는 송수신기 간 M개의 아날로그 빔 조합 (

을, 수신된 BM-RS를 사용하여 찾을 수 있다.

상기한 방법에 따라, 즉 첫 번째 카테고리 방법에 따라, 단말은 최상의 빔 패어를 선택하기 위한 후보 군을 줄일 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 두 번째 카테고리는 선택된 빔 조합들(후보군) 중 최상의 빔 선택(best beam selection) 시 사용할 정보 양(Simplified BM-RS measurement)을 감소하여 계산 복잡도를 줄이는 것이다.

이를 위해, 모든

기저대역 채널(baseband channel)(H_bb) 별 채널 용량(channel capacity)을 구한 후 전체 채널에 대한 용량(capacity)을 최대로 하는 빔 조합

을 최상의 빔으로 선택하는 경우, 복잡도가 너무 높아서 시간이 많이 소모된다는 문제점이 있다.

따라서 송신 빔과 수신 빔으로 이루어지는 각각의 조합에 대한 채널 용량을 계산하는 경우, 상기 계산의 복잡도를 낮출 필요가 있다.

도 9는 본 발명의 실시예에 따라, 상기한 첫 번째 카테고리 및 두 번째 카테고리에 따라 최상의 빔을 선택하는 알고리즘을 도시하는 도면이다.

우선, 910은 빔 서치 공간을 의미하며, 본 발명의 첫 번째 카테고리에 따라 서치해야 할 공간을 줄이는 방법을 도시한다.

상기한 바와 같이, 1차 필터링 방법으로는 920과 같이 SINR을 최대로 하는 송수신기 간 M개의 아날로그 빔 조합을 빔 서치 공간으로 한정할 수 있다. 또는 본 발명의 다른 실시예에 따르면 930과 같이, 기지국과 단말의 체인(chain) 사이의 채널 전력 정보 등을 이용하여 수신 전력을 최대로 하거나 또는 미리 설정된 임계치를 넘는 조합만을 빔 서치 공간으로 한정할 수도 있다.

다음으로 940~960은 본 발명의 두 번째 카테고리에 따라 채널 용량 계산 시 복잡도를 줄이기 위한 방법을 도시한다.

940은 모든 톤(또는 주파수, 또는 서브캐리어)에 대한 총합 용량을 계산하는 방법으로, 종래 기술의 문제점에 해당할 수 있다.

950은 복수 개의 톤 그룹에 대한 총합 용량만을 이용하는 방법이다. 이는 임의 빔에 대한 BM-RS가 적어도 하나의 서브캐리어(바람직하게는 6개)를 통해 전송되는 점에 착안하여, 동일한 BM-RS가 전송되는 서브캐리어들에 대한 채널 값을 평균화하여 채널 용량을 계산하는 복잡도를 줄이는 방법이다.

960은 기본적으로는 950 방법에 따르되, 일정 기준 또는 랜덤하게 동일한 BM-RS가 전송되는 서브캐리어들 중 일부를 채널 값 평균화에 반영하지 않음으로 채널 용량을 계산하는 복잡도를 줄이는 방법이다.

상기한 두 번째 카테고리 수행 방법에 대해서는 도 10 내지 도 12를 참고하여 구체적으로 설명하도록 한다.

우선, 도 10은 선택된 빔 조합들 중 최상의 빔을 선택하는 경우 사용하기 위해 필요한 채널을 도시하는 도면이다.

필요한 채널을 식([Equation 3)으로 도시하면 하기의 수식 3과 같다.

[Equation 3]

상기 수식 3에서, P는 디지털 프리코딩 매트릭스이며, n은 프리코딩 매트릭스의 인덱스를 의미한다.

상기 수식 3 및 도 10에서 도시되는 바와 같이, 최상의 빔을 선택하기 위해서는, N_ch개 채널 별 채널 용량(channel capacity)을 계산해야 한다.

그러나, 채널 용량을 계산하기 위해서는 상대적으로 많은 처리 시간(processing time)이 필요하게 되어, 이를 계산 량을 줄일 필요가 있는 것이다.

이를 위해, 본 발명의 실시예에서는 도 10에서 도시되는 바와 같이, 채널 용량을 계산해야 하는 채널의 개수를 줄이는 방법을 제안하고자 한다. 다시 말해, 본 발명의 실시예에서는 특정 기준에 따라 그룹화된 서브 캐리어(주파수)들에 대한 채널 값을 평균화하고, 상기 평균화된 값에 기반하여 채널 용량을 계산한다.

채널 용량을 계산해야 하는 채널의 개수를 N_ch개에서 N_ave개로 줄이는 첫 번째 방법을 도 11을 통해 설명하도록 한다.

도 11에서는 채널 용량을 계산해야 하는 채널의 개수를 줄이기 위해, N_ave개 채널(도 10에 도시)의 평균 공분산 채널 매트릭스(covariance channel matrix)

를 계산한 후,

에 대한 총합 채널 용량(sum channel capacity) 만을 계산하여, 최종의 최상 빔(best beam) 및 PMI를 선택하는 방법을 도시한다.

보다 구체적으로 설명하면, 도 11의 가로 축은 송신 빔의 방향을 의미하고, 세로 축은 주파수를 의미할 수 있다.

종래에는 하나의 빔 방향 및 하나의 주파수로 이루어지는 채널(작은 사각형 하나) 각각에 대해 채널 용량을 계산하였다. 이러한 경우, 계산해야 할 채널의 개수가 많을 뿐만 아니라, 계산 복잡도가 높아 처리 시간(processing time)이 많이 소모된다는 문제점이 있었다.

본 발명의 실시예에서는 저복잡도의 채널 용량 계산 방법을 제안하기 위해, 복수 개의 채널들(1110, 1120, 1130, 1140, 1150, 1160)에 대한 채널 값을 평균화한 후, 상기 평균된 채널 값에 기반하여 채널 용량을 계산한다. 즉, Tx 빔 0번에 대해서는 BM-RS가 6개의 주파수(0, 4, 8, 12, 16, 20)로 나누어져서 단말에 전송되는데, 단말은 상기 6개의 주파수를 통한 채널 값을 평균화한 후에, Tx 빔 0번에 대한 채널 용량을 계산한다.

이에 대한 구체적인 과정을 수학식을 통해 설명하면 하기와 같다.

수식([Equation 4) 는 평균 공분산 채널 매트릭스(covariance channel matrix)

를 사용한 채널 용량(channel capacity)을 계산하기 위한 수식이다.

[Equation 4]

이 경우, 상기 평균 공분산 채널 매트릭스(covariance channel matrix)

는 수식

[Equation 5를 통해 계산할 수 있다.

[Equation 5]

상기 수식 5에서, H_bb는 기저대역의 채널이며 P는 디지털 프리코딩 매트릭스이며, n은 프리코딩 매트릭스의 인덱스를 의미한다. 기존에는 최상의 빔을 선택하기 위해서는, N_ch개 채널 별 채널 용량(channel capacity)을 계산해야 했다면 본 실시 예에서는 N_group의 채널 별 채널 용량만 계산하면 된다. 이때 N_group=N_ch/N_avg로써 채널 용량 계산에 필요한 그룹의 수 이며 N_avg는 평균 채널을 계산하는데 필요한 채널의 수 이다.

채널 용량을 계산해야 하는 채널의 개수를 N_ch개에서 N_ch/N_sparse 개로 줄이는 두 번째 방법을 도 12를 통해 설명하도록 한다.

도 12는 구체적으로 N_ch 개 채널 정보 중 N_ch/N_sparse 개의 채널 들에 대해서만 총합 용량(sum capacity)을 최대로 하는 빔 조합을 최상의 빔(best beam) 및 PMI로 사용하는 방법을 도시한다.

도 11과 마찬가지로, 도 12 가로 축은 송신 빔의 방향을 의미하고, 세로 축은 주파수를 의미할 수 있다.

예를 들어, 복수 개의 채널들(1210, 1220, 1230, 1240, 1250, 1260)에 대한 채널 용량을 계산하는 경우, 이 중 일부를 제외(1220, 1240, 1260)하고 나머지 채널들(1210, 1230, 1250)에 대해서만 채널 용량을 계산하는 방법이다.

이를 위해, 채널 값 평균 시 제외되는 채널은 미리 설정된 규칙에 따라 결정될 수 있다. 예를 들어, BM-RS가 전송되는 복수 개의 주파수들 중에서, 서로 번갈아 가면서 채널 용량 계산에 반영 또는 미반영 될 수 있다. 예를 들어, 동일한 BM-RS가 전송되는 주파수 인덱스가 0, 4, 8, 12, 16, 20 인 경우, 0, 8, 16에 대응하는 채널을 채널 용량 계산에 반영하거나, 또는 4, 12, 20에 대응하는 채널을 채널 용량 계산에 반영할 수도 있다.

또는, 채널 용량 계산에 반영하는 채널을 랜덤하게 선택할 수도 있다.

본 발명에서는 상기한 선택 방법에 대해 특정 실시예로 한정짓지는 않을 것이다.

본 발명의 도 12에 도시된 실시예에 따른 채널 평균화 방법을 수식으로 도시하면 하기의 수식 6과 같다.

[Equation 6]

상기 수식 6에서, H_bb는 기저대역의 채널이며 P는 디지털 프리코딩 매트릭스이며, n은 프리코딩 매트릭스의 인덱스를 의미한다. 기존에는 최상의 빔을 선택하기 위해서는, N_ch개 채널 별 채널 용량(channel capacity)을 계산해야 했다면 본 실시 예에서는 N_sparse 단위로 채널 별 채널 용량만 계산하면 된다.

한편, 무빙 윈도우(Moving window) 개념을 사용 하여 최상의 빔(best beam) 후보를 필터링 하는 방법을 사용 할 경우, BM-RS 수신 시 사용되는 자동 이득 제어(Automatic gain control, AGC) 값을 필터링 시 고려할 필요가 있다.

그 이유는, 도 13에서 도시되는 바와 같이, 단말에서 BM-RS를 수신하여 채널 정보를 저장 시에 사용하는 AGC 값이 모두 다를 수 있기 때문이다. 또는 수신 심 스윕(Rx beam sweep)을 수행하는 동안에는 같은 AGC 값을 사용할 수 있다.

하지만 무빙 윈도우(moving window)를 고려하는 경우, 이러한 AGC 값의 차이를 고려할 경우 상기의 수식 2는 하기의 수식 7 과 같이 AGC 값을 고려하도록 수정될 수 있다.

[Equation 7]

이때 G는 AGC 값에 대한 매트릭스이다. G 메트릭스의 크기는 [N^r _cx N^t _c]이며

는 element wise product이다.

또한 정확한 채널 용량(channel capacity) 계산을 위해 BM-RS 수신 시 각 휴대 단말의 수신 체인(chain) 별로 측정된 잡음(noise)을 수식에 반영할 필요가 있다. 이를 반영하면 상기의 수식 3은 하기의 수식 8과 같이 변경될 수 있다.

[Equation 8]

는 각 수신 체인 별로 측정된 잡음의 variance이다.

도 14는 본 발명의 실시예에 따른 단말(수신기)의 내부 구조를 도시하는 블록도이다. 도 14에서 도시되는 바와 같이, 본 발명의 단말은 송수신부(1410), 제어부(1420)를 포함할 수 있다.

송수신부(1410)는 기지국(송신기)과 신호를 송수신할 수 있다. 구체적으로 송수신부(1410)는 도 4의 기지국 구조에서 도시된 바와 마찬가지로, 혼합 빔포밍 시스템(H-BF system)에서의 아날로그 빔포밍 부와 디지털 프리코더 부로 구성된 하이브리드 빔포밍 구조를 포함할 수 있다. 구체적인 구조는 도 4에 도시된 구조에 상응하므로 생략하기로 한다. 이 경우, 아날로그 빔포밍 부는 N_R개의 배열 안테나들로 구성되며, 하나의 배열 안테나에는 N^RF _R개의 요소 안테나로 구성되어 빔포밍을 적용하여 데이터를 송수신할 수 있다.

제어부(1420)는 단말이 본 발명의 실시예에 따라 동작할 수 있도록 각 블록 간 신호 흐름을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(1420)는 단말이 최상의 송신 빔 및 수신 빔의 조합을 선택하는 일련의 과정을 제어할 수 있다. 이를 위해, 제어부(1420)는 빔 조합 후보 선택부(1430)와, 채널 용량 계산부(1440)를 더 구비할 수 있다.

빔 조합 후보 선택부(1430)는 송수신부(1410)가 기지국으로부터 전송되는 적어도 하나의 송신 빔 각각을 상기 단말의 수신 빔 각각에 대해 수신하는 경우, 상기 송신 빔 및 수신 빔으로 이루어지는 빔 조합에 대한 수신 전력 관련 정보를 계산할 수 있다. 이 경우, 상기 상기 수신 전력 관련 정보는 빔 조합에 대한 수신 신호 세기, SNR(Sinal to Noise Ratio) 또는 SINR(Signal to Interference-plus-Noise Ratio) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 그리고 빔 조합 후보 선택부(1430)는 상기 계산 결과, 미리 결정된 임계 값 이상인 빔 조합을 빔 조합 후보로 선택하여 채널 용량 계산부(1440)에 출력할 수 있다. 그러면, 채널 용량 계산부(1440)는 상기 선택된 후보들에 대해서만 채널 용량을 계산할 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 빔 조합 후보 선택부(1430)는 기지국으로부터 전송되는 적어도 하나의 송신 빔 각각을 상기 단말의 수신 빔 각각에 대해 수신하는 경우, 상기 송신 빔 및 수신 빔으로 이루어지는 아날로그 빔 조합들 중, 채널 용량을 최대로 하는 미리 설정된 개수의 아날로그 빔 조합을 빔 조합 후보로 선택하여 채널 용량 계산부(1440)에 출력할 수 있다. 그러면, 채널 용량 계산부(1440)는 상기 선택된 후보들에 대해서만 채널 용량을 계산할 수 있다.

채널 용량 계산부(1440)는 빔 조합 후보 선택부(1430)로부터 출력되는 적어도 하나의 빔 조합 후보들에 대해 채널 용량을 계산할 수 있다. 이 경우, 채널 용량 계산부(1440)는 동일한 식별자를 가지는 송신 빔이 전송되는 적어도 하나의 서브캐리어에 대한 채널 상태를 평균화하고, 상기 평균화된 채널 상태에 기반하여 채널 용량을 계산할 수 있다.

보다 구체적으로, 채널 용량 계산부(1440)는 본 발명의 일 실시예에 따르면, 동일한 식별자를 가지는 송신 빔이 전송되는 모든 서브 캐리어에 대한 채널 상태를 평균화하고, 상기 평균화된 채널 상태에 기반하여 채널 용량을 계산할 수 있다.

또는, 채널 용량 계산부(1440)는 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 동일한 식별자를 가지는 송신 빔이 전송되는 적어도 하나의 서브캐리어 중, 임의의 서브캐리어를 제외한 나머지 서브캐리어에 대한 채널 용량을 계산할 수도 있다. 이 경우, 채널 용량 계산부(1440)는 상기 계산 결과, 채널 용량이 가장 큰 빔 조합을 기지국으로 피드백할 수 있다.

한편, 상기에서는 제어부(1420)가 빔 조합 후보 선택부(1430)와, 채널 용량 계산부(1440)를 구비하고, 서로 다른 기능을 수행하는 것으로 기술하였지만 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 빔 조합 후보 선택부(1430)가 수행하는 기능을 제어부(1420)가 직접 수행하도록 구현될 수도 있다.

상기한 본 발명의 실시예에 따른 초고주파 대역을 사용하는 혼합 빔포밍에 기반한 무선 통신 시스템에서 빔 측정 기준 신호(Beam Measurement Reference Signal, BM-RS)를 사용하여 최상의 빔 식별자(best beam ID) 및 PMI 등을 피드백하는 경우, 피드백 지연(feedback delay)를 줄일 수 있다. 이에 따라, 피드백 지연(feedback delay) 및 처리 지연(processing delay)에 따른 성능 열화를 방지 할 수 있다.

본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

Claims

빔포밍을 지원하는 무선 통신 시스템에서 단말의 빔 결정 방법에 있어서,
기지국으로부터 전송되는 적어도 하나의 송신 빔 각각에 대한 기준 신호를 상기 단말의 수신 빔 각각에 대해 수신하는 단계;
상기 송신 빔 및 수신 빔으로 이루어지는 빔 조합에 대한 수신 전력 관련 정보를 계산하는 단계;
상기 수신 전력 관련 정보가 미리 결정된 임계 값 이상인 빔 조합들을 선택하는 단계; 및
상기 선택된 빔 조합에 대한 채널 용량에 기반하여, 상기 선택된 빔 조합으로부터 최상의 빔(Best Beam) 관련 정보를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 단말의 빔 결정 방법.
제1항에 있어서, 상기 최상의 빔 관련 정보는,
송수신 최상의 빔 식별자와, 상기 송수신 최상의 빔 식별자에 대한 프리코딩 매트릭스 인덱스를 포함하는 것을 특징으로 하는 단말의 빔 결정 방법.
제2항에 있어서, 상기 송수신 최상의 빔 식별자는,
아날로그 빔 및 디지털 프리코딩 조합에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 단말의 빔 결정 방법.
제1항에 있어서, 상기 수신 전력 관련 정보는,
상기 빔 조합에 대한 수신 신호 세기, SNR(Sinal to Noise Ratio) 또는 SINR(Signal to Interference-plus-Noise Ratio) 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 단말의 빔 결정 방법.
빔포밍을 지원하는 무선 통신 시스템에서 단말의 빔 결정 방법에 있어서,
기지국으로부터 전송되는 적어도 하나의 송신 빔 각각에 대한 기준 신호를 상기 단말의 수신 빔 각각에 대해 수신하는 단계;
상기 송신 빔 및 수신 빔으로 이루어지는 아날로그 빔 조합들 중, 채널 용량을 최대로 하는 미리 설정된 개수의 아날로그 빔 조합을 선택하는 단계; 및
상기 선택된 빔 조합에 대한 채널 용량에 기반하여, 상기 선택된 빔 조합으로부터 최상의 빔(Best Beam) 관련 정보를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 단말의 빔 결정 방법.
제5항에 있어서, 상기 최상의 빔 관련 정보는,
송수신 최상의 빔 식별자와, 상기 송수신 최상의 빔 식별자에 대한 프리코딩 매트릭스 인덱스를 포함하며,
상기 송수신 최상의 빔 식별자는 아날로그 빔 및 디지털 프리코딩 조합에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 단말의 빔 결정 방법.
빔포밍을 지원하는 무선 통신 시스템에서 단말의 빔 결정 방법에 있어서,
기지국으로부터 전송되는 적어도 하나의 송신 빔 각각에 대한 기준 신호를 상기 단말의 수신 빔 각각에 대해 수신하는 단계;
상기 송신 빔 및 수신 빔으로 이루어지는 빔 조합에 대한 채널 용량을 계산하는 단계; 및
상기 계산 결과에 기반하여 상기 빔 조합으로부터 최상의 빔(Best Beam) 관련 정보를 결정하는 단계를 포함하며,
상기 계산 단계는,
동일한 식별자를 가지는 송신 빔이 전송되는 적어도 하나의 서브캐리어에 대한 채널 상태를 평균화하고, 상기 평균화된 채널 상태에 기반하여 채널 용량을 계산하는 것을 특징으로 하는 단말의 빔 결정 방법.
제7항에 있어서, 상기 계산 단계는,
동일한 식별자를 가지는 송신 빔이 전송되는 모든 서브 캐리어에 대한 채널 상태를 평균화하고, 상기 평균화된 채널 상태에 기반하여 채널 용량을 계산하는 것을 특징으로 하는 단말의 빔 결정 방법.
제7항에 있어서, 상기 계산 단계는,
동일한 식별자를 가지는 송신 빔이 전송되는 적어도 하나의 서브캐리어 중, 임의의 서브캐리어를 제외한 나머지 서브캐리어들에 대한 채널 용량을 계산하는 단계;
상기 계산 결과에 기반하여, 채널 용량이 가장 큰 빔 조합을 피드백하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 단말의 빔 결정 방법.
빔포밍을 지원하는 무선 통신 시스템에서 단말의 피드백 정보 전송 방법에 있어서,
적어도 하나 이상의 프레임을 포함하는 제1 수퍼프레임(superframe)에서, 기지국으로부터 전송되는 적어도 하나의 송신 빔 각각에 대한 기준 신호를 상기 단말의 수신 빔 각각에 대해 수신하는 단계;
상기 송신 빔 및 수신 빔으로 이루어지는 빔 조합에 대한 제1 피드백 정보를 생성하고, 미리 정해진 타이밍에 상기 기지국으로 전송하는 단계;
상기 제1 수퍼프레임 도래 후, 제2 수퍼프레임에 포함된 제1 프레임이 경과하는 동안 상기 기지국으로부터 전송되는 송신 빔에 대한 기준 신호를 상기 단말의 수신 빔 각각에 대해 수신하는 단계; 및
상기 제1 수퍼프레임 및 상기 제2 수퍼프레임에 포함된 제1 프레임에 기반하여 제2 피드백 정보를 생성하고, 상기 제1 피드백 정보로부터 변경이 있는 경우에 상기 제2 피드백 정보를 상기 기지국으로 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 단말의 피드백 정보 전송 방법.
제10항에 있어서, 상기 제2 피드백 정보 생성 단계는,
상기 제1 수퍼프레임에 포함된 프레임 중 상기 제2 수퍼프레임에 포함된 제1 프레임에 대응하는 프레임을 제외한 나머지 프레임, 및 상기 제2 수퍼프레임에 포함된 제1 프레임에 기반하여 상기 제2 피드백 정보를 생성하는 것을 특징으로 하는 단말의 피드백 정보 전송 방법.
제10항에 있어서,
상기 제1 피드백 정보에 대한 자동 이득 제어(Automatic gain control, AGC) 정보와, 상기 제2 피드백 정보에 대한 자동 이득 제어 정보는 동일하거나 또는 상이한 것을 특징으로 하는 단말의 피드백 정보 전송 방법.
빔포밍을 지원하는 무선 통신 시스템에서 빔을 결정하는 단말에 있어서,
기지국과 신호를 송수신하는 송수신부; 및
기지국으로부터 전송되는 적어도 하나의 송신 빔 각각에 대한 기준 신호를 상기 단말의 수신 빔 각각에 대해 수신하고, 상기 송신 빔 및 수신 빔으로 이루어지는 빔 조합에 대한 수신 전력 관련 정보를 계산하며, 상기 수신 전력 관련 정보가 미리 결정된 임계 값 이상인 빔 조합들을 선택하고, 상기 선택된 빔 조합에 대한 채널 용량에 기반하여, 상기 선택된 빔 조합으로부터 최상의 빔(Best Beam) 관련 정보를 결정하도록 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 단말.
제13항에 있어서, 상기 최상의 빔 관련 정보는,
송수신 최상의 빔 식별자와, 상기 송수신 최상의 빔 식별자에 대한 프리코딩 매트릭스 인덱스를 포함하는 것을 특징으로 하는 단말
제14항에 있어서, 상기 송수신 최상의 빔 식별자는,
아날로그 빔 및 디지털 프리코딩 조합에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 단말.
제13항에 있어서, 상기 수신 전력 관련 정보는,
상기 빔 조합에 대한 수신 신호 세기, SNR(Sinal to Noise Ratio) 또는 SINR(Signal to Interference-plus-Noise Ratio) 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 단말.
빔포밍을 지원하는 무선 통신 시스템에서 빔을 결정하는 단말에 있어서,
기지국과 신호를 송수신하는 송수신부; 및
기지국으로부터 전송되는 적어도 하나의 송신 빔 각각에 대한 기준 신호를 상기 단말의 수신 빔 각각에 대해 수신하고, 상기 송신 빔 및 수신 빔으로 이루어지는 아날로그 빔 조합들 중 채널 용량을 최대로 하는 미리 설정된 개수의 아날로그 빔 조합을 선택하며, 상기 선택된 빔 조합에 대한 채널 용량에 기반하여, 상기 선택된 빔 조합으로부터 최상의 빔(Best Beam) 관련 정보를 결정하도록 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 단말.
제17항에 있어서, 상기 최상의 빔 관련 정보는,
송수신 최상의 빔 식별자와, 상기 송수신 최상의 빔 식별자에 대한 프리코딩 매트릭스 인덱스를 포함하며,
상기 송수신 최상의 빔 식별자는 아날로그 빔 및 디지털 프리코딩 조합에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 단말
빔포밍을 지원하는 무선 통신 시스템에서 빔을 결정하는 단말에 있어서,
기지국과 신호를 송수신하는 송수신부; 및
기지국으로부터 전송되는 적어도 하나의 송신 빔 각각에 대한 기준 신호를 상기 단말의 수신 빔 각각에 대해 수신하고, 상기 송신 빔 및 수신 빔으로 이루어지는 빔 조합에 대한 채널 용량을 계산하며, 상기 계산 결과에 기반하여 상기 빔 조합으로부터 최상의 빔(Best Beam) 관련 정보를 결정하는 제어부를 포함하며,
상기 제어부는 동일한 식별자를 가지는 송신 빔이 전송되는 적어도 하나의 서브캐리어에 대한 채널 상태를 평균화하고, 상기 평균화된 채널 상태에 기반하여 채널 용량을 계산하는 것을 특징으로 하는 단말.
제19항에 있어서, 상기 제어부는,
동일한 식별자를 가지는 송신 빔이 전송되는 모든 서브 캐리어에 대한 채널 상태를 평균화하고, 상기 평균화된 채널 상태에 기반하여 채널 용량을 계산하는 것을 특징으로 하는 단말.
제19항에 있어서, 상기 제어부는,
동일한 식별자를 가지는 송신 빔이 전송되는 적어도 하나의 서브캐리어 중, 임의의 서브캐리어를 제외한 나머지 서브캐리어들에 대한 채널 용량을 계산하고, 상기 계산 결과에 기반하여 채널 용량이 가장 큰 빔 조합을 피드백하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 단말.
빔포밍을 지원하는 무선 통신 시스템에서 피드백 정보를 전송하는 단말에 있어서,
기지국과 신호를 송수신하는 송수신부; 및
적어도 하나 이상의 프레임을 포함하는 제1 수퍼프레임(superframe)에서 기지국으로부터 전송되는 적어도 하나의 송신 빔 각각에 대한 기준 신호를 상기 단말의 수신 빔 각각에 대해 수신하고, 상기 송신 빔 및 수신 빔으로 이루어지는 빔 조합에 대한 제1 피드백 정보를 생성하고 미리 정해진 타이밍에 상기 기지국으로 전송하며, 상기 제1 수퍼프레임 도래 후 제2 수퍼프레임에 포함된 제1 프레임이 경과하는 동안 상기 기지국으로부터 전송되는 송신 빔에 대한 기준 신호를 상기 단말의 수신 빔 각각에 대해 수신하고, 상기 제1 수퍼프레임 및 상기 제2 수퍼프레임에 포함된 제1 프레임에 기반하여 제2 피드백 정보를 생성하고 상기 제1 피드백 정보로부터 변경이 있는 경우에 상기 제2 피드백 정보를 상기 기지국으로 전송하도록 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 단말.
제22항에 있어서, 상기 제어부는,
상기 제1 수퍼프레임에 포함된 프레임 중 상기 제2 수퍼프레임에 포함된 제1 프레임에 대응하는 프레임을 제외한 나머지 프레임, 및 상기 제2 수퍼프레임에 포함된 제1 프레임에 기반하여 상기 제2 피드백 정보를 생성하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 단말.
제22항에 있어서,
상기 제1 피드백 정보에 대한 자동 이득 제어(Automatic gain control, AGC) 정보와, 상기 제2 피드백 정보에 대한 자동 이득 제어 정보는 동일하거나 또는 상이한 것을 특징으로 하는 단말.