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KR102306128B1 - 가상 빔 식별자 설정 방법 및 장치, 가상 빔 식별자를 이용해 자원을 할당하는 방법 및 장치 - Google Patents

가상 빔 식별자 설정 방법 및 장치, 가상 빔 식별자를 이용해 자원을 할당하는 방법 및 장치 Download PDF

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KR102306128B1
KR102306128B1 KR1020150079465A KR20150079465A KR102306128B1 KR 102306128 B1 KR102306128 B1 KR 102306128B1 KR 1020150079465 A KR1020150079465 A KR 1020150079465A KR 20150079465 A KR20150079465 A KR 20150079465A KR 102306128 B1 KR102306128 B1 KR 102306128B1
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virtual
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김일규
박윤옥
방영조
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한국전자통신연구원
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Abstract

기지국은, 상기 다수의 송신 빔 각각을 위한 빔 식별자를 설정한다. 상기 기지국은, 상기 다수의 송신 빔 중 공간적으로 서로 겹치는 영역을 가질 수 있는 송신 빔의 최대 개수 및 상기 빔 식별자에 기초해, 상기 다수의 송신 빔 각각을 위한 가상 빔 식별자를 설정한다. 그리고 상기 기지국은, 상기 가상 빔 식별자를 이용해 자원을 할당한다.

Description

가상 빔 식별자 설정 방법 및 장치, 가상 빔 식별자를 이용해 자원을 할당하는 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR CONFIGURING VIRTUAL BEAM IDENTIFIER, AND METHOD AND APPARATUS FOR ALLOCATING RESOURCE USING THE VIRTUAL BEAM IDENTIFIER}
본 발명은 가상 빔 식별자를 설정하는 방법 및 장치, 그리고 가상 빔 식별자를 이용해 자원을 할당하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
스마트 단말 사용이 기하급수적으로 증가하고 있고, 앞으로 예상되는 서비스도 현재보다는 훨씬 높은 전송률을 요구할 것으로 예측되고 있다. 상기와 같은 요구사항을 만족시키기 위해, 현재 5세대 이동 통신 시스템 개발에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 특히, 5세대 이동 통신 시스템에 적용될 후보 기술 중 하나로써, 밀리미터파 주파수 대역을 이동 무선 통신 시스템에 적용하는 방안이 고려되고 있다. 밀리미터파 주파수 대역은 현재 가용한 주파수 자원 부족으로 인해 5세대 이동통신시스템에 적용될 여지가 많지만, 전파특성상 회절 및 투과에 의한 전파손실이 크고 특히 강우감쇠 손실이 크다는 단점을 가진다. 하지만 밀리미터파 주파수 대역은 지향성이 뛰어나며, 광대역전송이 가능하고, 안테나 및 송수신장치의 소형화 및 경량화가 가능하다는 장점을 가진다.
밀리미터파 주파수 대역을 이동무선통신에 적용할 경우에, 1GHz 이상의 넓은 대역폭은 다수개의 주파수 할당(FA: Frequency Assignment)으로 나뉘어 사용될 수 있고, 빔 형성 기술을 이용하여 공간 자원도 활용될 수 있다. 이로 인해, 밀리미터파 주파수 대역을 이동무선통신에 적용하는 기술은 무선 용량을 획기적으로 높일 수 있는 기술로 예상되고 있다.
한편, 밀리미터 주파수의 특성상, 밀리미터파 무선통신 시스템은 기존의 이동무선통신 시스템에 비해, 빔 포밍을 통한 더 정밀한 빔을 특정 빔 서비스 영역에 있는 단말에게 송신할 수는 있지만, 빔 가장자리에서의 빔 간 간섭의 영향을 완벽하게 차단할 수는 없다. 따라서 상기와 같은 상황에서 빔 가장자리에서 발생하는 빔 간 간섭의 영향을 최소화하여 수신 성능을 개선시키기 위한 방법이 필요하다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 빔 간 주파수 자원이 겹치는 것을 방지하고 빔 간 간섭을 최소화 하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 빔 간 간섭에 의한 수신 성능 열화를 완화시키기 위해, 효율적인 빔 간 자원 할당을 통해, 자원이 최대한 서로 겹치지 않도록 하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 각 빔의 빔 식별자를 설정하는 방법 및 장치, 그리고 설정된 빔 식별자를 기반으로 가상 빔 식별자를 생성하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 단말을 위한 자원을 각 FA에 분산하고, 가상 빔 식별자를 오프셋으로 하는 주파수 홉핑(frequency hopping)을 수행하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 다수의 송신 빔을 송신하는 기지국이 자원을 할당하는 방법이 제공된다. 상기 자원 할당 방법은, 상기 다수의 송신 빔 각각을 위한 빔 식별자를 설정하는 단계; 상기 다수의 송신 빔 중 공간적으로 서로 겹치는 영역을 가질 수 있는 송신 빔의 최대 개수 및 상기 빔 식별자에 기초해, 상기 다수의 송신 빔 각각을 위한 가상 빔 식별자를 설정하는 단계; 및 상기 가상 빔 식별자를 이용해 자원을 할당하는 단계를 포함한다.
상기 가상 빔 식별자를 설정하는 단계는, 상기 최대 개수가 K(단, K는 2 이상의 자연수)인 경우에, 상기 빔 식별자 각각에 대하여, 상기 빔 식별자의 값에 모듈로(modulo) K 연산을 적용해 나머지를 계산하는 단계; 및 상기 빔 식별자 각각에 대한 상기 나머지를, 상기 다수의 송신 빔 각각을 위한 상기 가상 빔 식별자의 값으로 설정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 빔 식별자를 설정하는 단계는, MxN 개(단, M, N은 자연수)의 송신 안테나 요소(element)에 의해 형성되는 상기 MxN 개의 송신 빔을 K개씩 묶어, P개(단, P는 자연수)의 빔 세트를 생성하는 단계; 및 상기 P개의 빔 세트를 위한 빔 식별자들을, 상기 P개의 빔 세트의 위치에 따라 그 값이 증가하도록, 설정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 P개의 빔 세트를 위한 빔 식별자들을 설정하는 단계는, 상기 P개의 빔 세트 중 J번째(단, J는 자연수) 빔 세트 내의 송신 빔들을 위한 K개의 빔 식별자를, 상기 J번째 빔 세트 내의 송신 빔들의 위치에 따라 그 값이 증가하도록, 설정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 M과 상기 N은 동일한 2 이상의 자연수일 수 있다.
상기 K는 4일 수 있다.
상기 J번째 빔 세트는 2x2 개의 송신 빔을 포함할 수 있다.
상기 자원을 할당하는 단계는, 상기 다수의 송신 빔 중 단말이 속한 제1 송신 빔이 사용하는 주파수 할당(FA: Frequency Assignment)의 개수만큼, 상기 단말을 위한 제1 주파수 자원을 분할하는 단계; 및 상기 분할된 자원들을, 상기 다수의 가상 빔 식별자 중 상기 제1 송신 빔을 위한 제1 가상 빔 식별자를 이용해, 상기 단말에게 할당하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 분할된 자원들을 상기 단말에게 할당하는 단계는, 상기 분할된 자원들 각각을, 상기 제1 가상 빔 식별자를 오프셋으로 하는 주파수 홉핑(frequency hopping)을 통해, 상기 제1 송신 빔이 사용하는 FA 각각으로 분산하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 기지국은 밀리미터파 무선 통신 시스템에 포함될 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 기지국의 가상 빔 식별자 설정 방법 이 제공된다. 상기 가상 빔 식별자 설정 방법은, MxN 개(단, M, N은 자연수)의 송신 안테나 요소(element)를 통해 MxN 개의 송신 빔을 형성하는 단계; 상기 MxN 개의 송신 빔을 위한 MxN 개의 빔 식별자를 설정하는 단계; 및 상기 MxN 개의 송신 빔 중 공간적으로 서로 겹치는 영역을 가질 수 있는 송신 빔의 최대 개수 및 상기 빔 식별자에 기초해, 상기 MxN 개의 송신 빔을 위한 MxN 개의 가상 빔 식별자를 설정하는 단계를 포함한다.
상기 가상 빔 식별자를 설정하는 단계는, 상기 최대 개수가 K개(단, K는 2 이상의 자연수)인 경우에, 상기 MxN 개의 빔 식별자 각각의 값에 모듈로(modulo) K 연산을 적용해 그 나머지를 계산하는 단계; 및 상기 빔 식별자 각각에 대한 나머지를, 상기 MxN 개의 송신 빔을 위한 상기 MxN 개의 가상 빔 식별자 각각의 값으로 설정하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 기지국이 제공된다. 상기 기지국은 메모리; 및 상기 메모리와 연결되는 프로세서를 포함한다.
상기 프로세서는, 다수의 송신 안테나 요소에 의해 형성되는 다수의 송신 빔을 위한 다수의 빔 식별자를 설정하고, 상기 다수의 송신 빔 중 공간적으로 서로 겹치는 영역을 가질 수 있는 송신 빔의 최대 개수 및 상기 빔 식별자에 기초해, 상기 다수의 송신 빔을 위한 다수의 가상 빔 식별자를 설정할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 빔 식별자와 가상 빔 식별자를 결정하고, 각 단말을 위한 자원을 각 FA로 분산한 후, 이를 기반으로 가상 빔 식별자를 오프셋으로 하여 자원 할당을 수행할 수 있다. 이를 통해, 주파수 다이버시티 효과를 얻을 수 있고 빔 간 간섭을 최소화할 수 있고, 결과적으로 수신 성능을 개선시킬 수 있다.
도 1은 3차원 빔 포밍(beamforming)을 이용하는 밀리미터파 무선 통신 시스템을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른, 빔 식별자와 가상 빔 식별자를 설정하는 방법을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른, 빔을 위한 다중 FA와 가상 빔 식별자를 이용해, 각 단말의 자원을 할당하는 방법을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른, 기지국의 구성을 나타내는 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 단말(terminal)은, 이동 단말(mobile terminal, MT), 이동국(mobile station, MS), 진보된 이동국(advanced mobile station, AMS), 고신뢰성 이동국(high reliability mobile station, HR-MS), 가입자국(subscriber station, SS), 휴대 가입자국(portable subscriber station, PSS), 접근 단말(access terminal, AT), 사용자 장비(user equipment, UE) 등을 지칭할 수도 있고, 단말, MT, MS, AMS, HR-MS, SS, PSS, AT, UE 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.
또한, 기지국(base station, BS)은, 진보된 기지국(advanced base station, ABS), 고신뢰성 기지국(high reliability base station, HR-BS), 노드B(node B), 고도화 노드B(evolved node B, eNodeB), 접근점(access point, AP), 무선 접근국(radio access station, RAS), 송수신 기지국(base transceiver station, BTS), MMR(mobile multihop relay)-BS, 기지국 역할을 수행하는 중계기(relay station, RS), 기지국 역할을 수행하는 고신뢰성 중계기(high reliability relay station, HR-RS), 소형 기지국, 매크로 기지국 등을 지칭할 수도 있고, BS, ABS, HR-BS, 노드B, eNodeB, AP, RAS, BTS, MMR-BS, RS, HR-RS, 소형 기지국, 매크로 기지국 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.
도 1은 3차원 빔 포밍(beamforming)을 이용하는 밀리미터파 무선 통신 시스템을 나타내는 도면이다. 구체적으로, 도 1은 밀리미터파 이동무선통신 환경에서 기지국의 3차원 빔포밍 안테나(AT1)를 통해 형성된 각 빔이 특정 빔 서비스 영역을 커버하는 경우를 예시하고 이다.
기지국은 3차원 빔포밍 안테나(AT1)를 포함한다. 3차원 빔포밍 안테나(AT1)는 다수의 송신 안테나 요소(element)(AE1a~AE1p)를 포함할 수 있다. 기지국은 3차원 빔포밍 안테나(AT1)를 이용해 다수의 섹터를 관리할 수 있다. 도 1에서는 설명의 편의를 위해, 기지국이 3개의 섹터를 관리하는 경우를 예시하였다. 예를 들어, 기지국은 다수의 송신 안테나 요소(AE1a~AE1p)에 의해 형성된 다수의 빔을 특정 섹터에 대응하는 섹터 서비스 영역(Rs1)에 송신할 수 있다. 구체적으로, 각 송신 안테나 요소(APE1a~AE1p)는 독립적으로 운용되어 3차원 빔을 형성할 수 있고, 각 빔을 이용해 각 빔에 대응하는 빔 서비스 영역 내에 위치한 단말로 신호를 송신할 수 있다. 즉, 하나의 송신 안테나 요소(AE1a~AE1p)는 하나의 빔을 생성할 수 있고, 하나의 빔은 하나의 서비스 영역을 커버할 수 있다.
한편, 각 빔은 다수의 주파수 할당(FA: Frequency Assignment)으로 구성될 수 있다. 구체적으로, 각 빔은 전체 FA 중 일부 또는 전부를 사용할 수 있다. 도 1에서는 전체 FA(Fa1~Fa8)의 개수가 8개인 경우를 예시하였다. 기지국은 각 송신 안테나 요소(AE1a~AE1p)에 의해 형성된 각 빔을 이용해 하나의 빔 서비스 영역을 커버하고, 다수의 빔을 이용해 하나의 섹터에 대응하는 섹터 서비스 영역(Rs1)을 커버할 수 있다.
한편, 각 송신 안테나 요소(AE1a~AE1p)에 의해 형성되는 각 빔은 기존 시스템에 비해 더욱 정밀하지만, 사이드로브(sidelobe) 빔 때문에, 각 빔 영역의 가장자리에서의 빔 간 간섭이 완벽하게 제거될 수는 없다. 따라서 빔의 가장자리에 위치한 단말은 다수의 빔을 동시에 수신할 수 밖에 없다. 만약 독립적으로 운용되는 빔에 자원이 독립적으로 할당된다면, 빔 가장자리에 위치한 단말은 빔 중앙에 위치한 단말에 비해, 빔 간 자원 할당이 겹쳐져, 심각한 빔 간 간섭 현상을 겪을 수 밖에 없다. 이는 수신 성능의 열화로 이어져, 결국 빔 가장자리에 위치한 단말은 적절한 전송률을 만족시키지 못 할 수도 있다. 따라서 상기와 같은 환경에서 빔 간 간섭을 피할 수 있는 자원 할당 방안이 필요하다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른, 빔 식별자(ID: identifier, 이하 '빔ID')와 가상 빔 식별자(이하, '가상 빔ID')를 설정하는 방법을 나타내는 도면이다. 구체적으로, 도 2는 도 1에서 상술한 3차원 빔포밍 환경(예, 3차원 빔포밍 밀리미터파 이동 통신 상향링크 환경 등)에서 기지국이 빔ID를 설정하고 가상 빔ID를 설정하는 방법을 나타내는 도면이다. 도 2에서는 설명의 편의를 위해, 기지국이 4 X 4 송신 안테나를 사용하는 경우를 가정한다. 기지국은 섹터 당 최대 16개의 송신 빔을 송신할 수 있다. 다만 이는 예시일 뿐이며, 기지국이 4 X 4 송신 안테나와 다른 M X N (단, M, N은 자연수) 송신 안테나를 사용하는 경우에도 본 발명은 적용될 수 있다.
각 송신 안테나 요소(AE1a~AE1p)에 의해 형성되는 각 3차원 송신 빔은 공간적으로 서로 분리되어 각 빔 서비스 영역을 커버하기 때문에, 특정 위치에 있는 단말 입장에서는 최대 4개의 송신 빔이 서로 겹쳐질 수 있다. 예를 들어, 4개의 송신 안테나 요소(AE1a, AE1b, AE1e, AE1f)에 의해 형성되는 4개의 송신 빔은 공간적으로 서로 겹치는 영역을 가질 수도 있다. 이하에서는 공간적으로 서로 겹칠 수 있는 송신 빔의 최대 개수(이하 '제1 최대 개수')가 4개인 경우를 예로 들어, 본 발명의 실시예를 설명한다. 다만, 이는 예시일 뿐이며, 제1 최대 개수가 4개가 아닌 K개(단, K는 2 이상의 자연수)인 경우에도 본 발명은 적용될 수 있다.
기지국은 4 X 4개의 송신 안테나 요소(AE1a~AE1p)에 의해 형성되는 4 X 4 개의 송신 빔에게 빔ID를 할당한다(S10). 구체적으로, 기지국은 제1 최대 개수가 4개이므로, 16개의 송신 안테나 요소(AE1a~AE1p)를 2 X 2 송신 안테나 단위로 묶을 수 있다. 예를 들어, 기지국은 4개의 송신 안테나 요소(AE1a, AE1b, AE1e, AE1f)에 의해 형성되는 4개의 송신 빔을 하나의 빔 세트(BES1a)로 묶을 수 있고, 4개의 송신 안테나 요소(AE1i, AE1j, AE1m, AE1n)에 의해 형성되는 4개의 송신 빔을 하나의 빔 세트(BES1b)로 묶을 수 있고, 4개의 송신 안테나 요소(AE1c, AE1d, AE1g, AE1h)에 의해 형성되는 4개의 송신 빔을 하나의 빔 세트(BES1c)로 묶을 수 있고, 4개의 송신 안테나 요소(AE1k, AE1l, AE1o, AE1p)에 의해 형성되는 4개의 송신 빔을 하나의 빔 세트(BES1d)로 묶을 수 있다. 그리고 기지국은 빔ID가 서로 구별될 수 있도록, 4개의 빔 세트(BES1a~BES1d)에 대한 빔ID를 설정할 수 있다. 구체적으로, 기지국은 4개의 빔 세트(BES1a~BES1d)를 위한 빔ID들을, 4개의 빔 세트(BES1a~BES1d)의 위치에 따라 그 값이 증가하도록 설정할 수 있다. 도 2에서는 기지국이 왼쪽부터 시작하여 아래쪽 방향으로, 빔 세트(BES1a~BES1d)를 위한 빔ID들을 설정하는 경우를 예시하였다. 즉, 기지국은 빔 세트(BES1a), 빔 세트(BES1b), 빔 세트(BES1c), 그리고 빔 세트(BES1d) 순서로, 빔ID(0~15)를 설정할 수 있다. 다만, 이는 예시일 뿐이며, 기지국은 도 2에 예시된 방향과 다른 방향(예, 빔 세트(BES1a)->빔 세트(BES1c)-> 빔 세트(BES1b)-> 빔 세트(BES1d) 방향, 또는 빔 세트(BES1a)->빔 세트(BES1d)-> 빔 세트(BES1c)-> 빔 세트(BES1b) 방향 등)으로 빔ID들을 설정할 수도 있다. 한편, 기지국은 각 빔 세트(BES1a~BES1d) 내의 4개의 송신 빔들을 위한 4개의 빔ID를, 각 빔 세트(BES1a~BES1d) 내의 4개의 송신 빔들의 위치에 따라 그 값이 증가하도록 설정할 수 있다. 도 2에서는 기지국이 왼쪽 위쪽, 오른쪽 위쪽, 왼쪽 아래쪽, 그리고 오른쪽 아래쪽 방향으로, 각 빔 세트(BES1a~BES1d) 내의 4개의 송신 빔들을 위한 4개의 빔ID를 설정하는 경우를 예시하였다. 예를 들어, 기지국은 빔 세트(BES1a) 내의 4개의 송신 빔들에 대하여, 왼쪽 위쪽 송신 빔(즉, 송신 안테나 요소(AE1a)에 의해 형성된 송신 빔)을 위한 빔ID의 값을 0으로 설정하고, 오른쪽 위쪽 송신 빔(즉, 송신 안테나 요소(AE1b)에 의해 형성된 송신 빔)을 위한 빔ID의 값을 1로 설정하고, 왼쪽 아래쪽 송신 빔(즉, 송신 안테나 요소(AE1e)에 의해 형성된 송신 빔)을 위한 빔ID의 값을 2로 설정하고, 오른쪽 아래쪽 송신 빔(즉, 송신 안테나 요소(AE1f)에 의해 형성된 송신 빔)을 위한 빔ID의 값을 3으로 설정할 수 있다. 다만, 이는 예시일 뿐이며, 기지국은 도 2에 예시된 방향과 다른 방향(예, 왼쪽 위쪽 -> 왼쪽 아래쪽 -> 오른쪽 위쪽 -> 오른쪽 아래쪽 방향, 또는 왼쪽 위쪽 -> 오른쪽 아래쪽 -> 왼쪽 아래쪽 -> 오른쪽 위쪽 방향 등)으로 각 빔 세트(BES1a~BES1d) 내의 송신 빔들을 위한 빔ID를 설정할 수도 있다.
기지국은 상술한 방식으로 설정된 빔ID에 모듈로(modulo) 4 연산(operation)을 적용하여, 각 송신 빔을 위한 가상 빔ID를 생성한다(S11). 구체적으로, 기지국은 송신 빔을 위한 빔ID의 값이 0, 4, 8, 또는 12 인 경우에, 송신 빔을 위한 가상 빔ID의 값을 0(빔ID에 대한 나머지 값)으로 설정하고, 송신 빔을 위한 빔ID의 값이 1, 5, 9, 또는 13 인 경우에, 송신 빔을 위한 가상 빔ID의 값을 1(빔ID에 대한 나머지 값)로 설정하고, 송신 빔을 위한 빔ID의 값이 2, 6, 10, 또는 14 인 경우에, 송신 빔을 위한 가상 빔ID의 값을 2(빔ID에 대한 나머지 값)로 설정하고, 송신 빔을 위한 빔ID의 값이 3, 7, 11, 또는 15 인 경우에, 송신 빔을 위한 가상 빔ID의 값을 3(빔ID에 대한 나머지 값)으로 설정할 수 있다. 한편, 제1 최대 개수가 4개가 아닌 K개인 경우에, 기지국은 각 송신 빔을 위한 가상 빔ID를 생성하기 위해, 모듈로 K 연산을 수행할 수 있다. 도 2에 예시된 바와 같이, 어떤 방향으로 2 X 2 송신 빔이 묶이는지 상관 없이, 묶여진 2 X 2 송신 빔들은 항상 0, 1, 2, 3으로 구별 가능한 가상 빔ID를 가진다. 한편, 기지국은 빔 간 자원 충돌을 최대한 방지하기 위하여, 가상 빔ID를 주파수 홉핑 오프셋으로써 사용할 수 있다. 기지국이 가상 빔ID를 오프셋으로 하는 주파수 홉핑을 통해 자원을 할당하는 방법에 대해서, 도 3을 참고하여 자세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른, 송신 빔을 위한 다중 FA와 가상 빔ID를 이용해, 각 단말의 자원을 할당하는 방법을 나타내는 도면이다. 구체적으로, 도 3은 기지국이 도 2에서와 같이 생성된 가상 빔ID를 이용해, 빔 간 간섭이 최소화되도록, 자원을 할당하는 방법을 나타내는 도면이다. 도 3에서는 설명의 편의를 위해서, 하나의 섹터 내에는 16개의 빔 서비스 영역이 존재하고, 각 송신 빔은 다수의 FA를 지원할 수 있다고 가정한다.
기지국은 각 단말(10~40)을 위한 자원 영역을 각 단말(10~40)이 속한 송신 빔을 위한 전체 주파수 자원 영역으로 분산한 후, 자원을 각 단말(10~40)에게 할당한다. 구체적으로, 기지국은 특정 가상 빔 서비스 영역에 속한 각 단말(10~40)을 위한 주파수 자원 영역(RES1~RES3)을, 특정 가상 빔에 의해 사용되는 할당 가능 FA의 개수(M1, M2, M3, M4) 만큼 분할할 수 있다(S20, S30, S40, S50). 여기서 가상 빔 서비스 영역은 가상 빔ID에 대응하는 빔 서비스 영역을 의미한다. 예를 들어, 0의 가상 빔 ID에 대응하는 가상 빔 서비스 영역은, 0의 빔ID, 4의 빔ID, 8의 빔ID, 또는 12의 빔ID에 대응하는 빔 서비스 영역일 수 있다. 도 3에서는 단말(10)이 0의 가상 빔ID에 대응하는 가상 빔 서비스 영역 내에 위치하고, 단말(20)이 1의 가상 빔ID에 대응하는 가상 빔 서비스 영역 내에 위치하고, 단말(30)이 2의 가상 빔ID에 대응하는 가상 빔 서비스 영역 내에 위치하고, 단말(40)이 3의 가상 빔ID에 대응하는 가상 빔 서비스 영역 내에 위치하는 경우를 가정하였다. 구체적으로, 기지국은 단말(10)을 위한 주파수 자원 영역(RES1)을 단말(10)이 속한 송신 빔(0의 가상 빔ID를 가짐)에 의해 사용되는 FA(Fa1~FaM1)의 개수(M1) 만큼 분할하고(S20), 단말(20)을 위한 주파수 자원 영역(RES2)을 단말(20)이 속한 송신 빔(1의 가상 빔ID를 가짐)에 의해 사용되는 FA(Fa1~FaM2)의 개수(M2) 만큼 분할할 수 있다(S30). 또한, 기지국은 단말(30)을 위한 주파수 자원 영역(RES3)을 단말(30)이 속한 송신 빔(2의 가상 빔ID를 가짐)에 의해 사용되는 FA(Fa1~FaM3)의 개수(M3) 만큼 분할하고(S40), 단말(40)을 위한 주파수 자원 영역(RES4)을 단말(40)이 속한 송신 빔(3의 가상 빔ID를 가짐)에 의해 사용되는 FA(Fa1~FaM4)의 개수(M4) 만큼 분할할 수 있다(S50). 여기서, 각 송신 빔을 위한 할당 가능 FA의 개수(M1~M4)는 서로 같거나 다를 수 있고, 전체 FA의 개수(예, 8개) 보다 같거나 작을 수 있다.
기지국은 분할된 주파수 자원 영역(AFa1~AFaM1, BFa1~BFaM2, CFa1~CFaM3, DFa1~DFaM4) 각각을, 가상 빔ID를 오프셋으로 하는 주파수 홉핑을 통해, 각 송신 빔을 위한 FA(Fa1~FaM1, Fa1~FaM2, Fa1~FaM3, Fa1~FaM4)로 분산한다(S21, S31, S41, S51). 구체적으로, 기지국은 분할된 주파수 자원 영역(AFa1~AFaM1)을, 가상 빔ID의 값(0)을 오프셋으로 하는 주파수 홉핑을 통해, 단말(10)에게 할당할 수 있다(S21). 이를 통해, 단말(10)은 각 FA(Fa1~FaM1) 내의 주파수 자원 영역 중 오프셋의 값(0)에 대응하는 주파수 자원 영역(1~2번째 행의 자원, AFa1~AFaM1)을 할당 받을 수 있다. 또한, 기지국은 분할된 주파수 자원 영역(BFa1~BFaM2)을, 가상 빔ID의 값(1)을 오프셋으로 하는 주파수 홉핑을 통해, 단말(20)에게 할당할 수 있다(S31). 이를 통해, 단말(20)은 각 FA(Fa1~FaM2) 내의 주파수 자원 영역 중 오프셋의 값(1)에 대응하는 주파수 자원 영역(3~4번째 행의 자원, BFa1~BFaM2)을 할당 받을 수 있다. 또한, 기지국은 분할된 주파수 자원 영역(CFa1~CFaM3)을, 가상 빔ID의 값(2)을 오프셋으로 하는 주파수 홉핑을 통해, 단말(30)에게 할당할 수 있다(S41). 이를 통해, 단말(30)은 각 FA(Fa1~FaM3) 내의 주파수 자원 영역 중 오프셋의 값(2)에 대응하는 주파수 자원 영역(5~6번째 행의 자원, CFa1~CFaM3)을 할당 받을 수 있다. 또한, 기지국은 분할된 주파수 자원 영역(DFa1~DFaM4)을, 가상 빔ID의 값(3)을 오프셋으로 하는 주파수 홉핑을 통해, 단말(40)에게 할당할 수 있다(S51). 이를 통해, 단말(40)은 각 FA(Fa1~FaM4) 내의 주파수 자원 영역 중 오프셋의 값(3)에 대응하는 주파수 자원 영역(7~8번째 행의 자원, DFa1~DFaM4)을 할당 받을 수 있다.
도 3에서와 같이, 기지국이 각 단말(10~40)을 위한 자원을 각 단말(10~40)이 속한 송신 빔을 위한 다수의 FA(Fa1~FaM1, Fa1~FaM2, Fa1~FaM3, Fa1~FaM4)로 분산하면, 주파수 다이버시티 효과를 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 기지국이 간섭 빔들에 대해 자원을 할당하는 경우에, 빔 간 주파수 자원을 더 정밀하게 할당함으로써, 서로 자원 충돌이 발생하지 않도록 제어할 수 있다. 또한, 기지국은 할당 가능 FA의 개수(M1~M4) 만큼 분할된 주파수 자원(AFa1~AFaM1, BFa1~BFaM2, CFa1~CFaM3, DFa1~DFaM4)에 대해 최종적으로 가상 빔ID를 오프셋으로 하는 주파수 홉핑을 수행함으로써, 빔 간 자원 충돌을 방지할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른, 기지국(100)의 구성을 나타내는 도면이다.
기지국(100)은 빔ID 설정부(110), 가상 빔ID 설정부(120), 자원 할당부(130), 프로세서(140), 메모리(150), 및 RF(Radio Frequency) 변환기(160)을 포함한다.
빔ID 설정부(110)는 각 송신 빔을 위한 빔ID를 설정한다. 구체적으로, 빔ID 설정부(110)는 본 명세서에서 설명한 빔ID 설정과 관련된 절차, 기능, 및 방법들을 수행할 수 있다.
가상 빔ID 설정부(120)는 각 송신 빔을 위한 가상 빔ID를 설정한다. 구체적으로, 가상 빔ID 설정부(120)는 본 명세서에서 설명한 가상 빔ID 설정과 관련된 절차, 기능, 및 방법들을 수행할 수 있다.
자원 할당부(130)는 가상 빔ID를 이용해 자원을 할당한다. 구체적으로, 자원 할당부(130)는 본 명세서에서 설명한 자원 할당과 관련된 절차, 기능, 및 방법들을 수행할 수 있다.
프로세서(140)는 본 명세서에서 설명한 기지국과 관련된 기능, 절차, 및 방법들을 구현하도록 구성될 수 있다. 한편, 기지국(100)의 각 구성은 프로세서(140)에 의해 실행(제어)될 수 있다.
메모리(150)는 프로세서(140)와 연결되고, 프로세서(140)의 동작과 관련된 다양한 정보를 저장한다.
RF 변환기(160)는 프로세서(140)와 연결되고, 무선 신호를 송신 또는 수신한다. 그리고 기지국(100)은 단일 안테나 또는 다중 안테나를 가질 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 3차원 빔 포밍을 통해 특정 빔 서비스 영역으로 정밀한 빔을 형성하여 송신하는 밀리미터파 무선통신 환경에서, 빔 가장자리에서 발생하는 빔 간 간섭을 줄일 수 있다. 밀리미터파 무선통신 시스템은 3차원 빔포밍을 통해 공간적으로 서로 분리된 빔 서비스 영역에 정밀한 빔을 송신할 수는 있지만, 사이드로브빔에 의해 발생되는 빔 가장자리에서의 빔 간 간섭 현상을 완벽하게 제거할 수 있을 정도의 정밀한 빔을 형성할 수는 없다. 하지만, 상술한 자원 할당 방법에 따르면, 빔 가장자리에서 발생할 수 있는 빔 간 간섭 현상을 최소화할 수 있고, 빔 간 간섭에 의한 수신 성능 열화를 극복할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 기지국(100)은 각 송신 빔의 빔ID를 설정하고, 설정된 빔ID를 기반으로 가상 빔ID를 생성하고, 단말을 위한 주파수 자원을 단말이 속한 송신 빔을 위한 할당 가능 FA의 개수 만큼 분할하고, 분할된 주파수 자원에 대해 가상 빔ID를 기반으로 주파수 홉핑을 수행한다. 이를 통해, 주파수 다이버시티 효과를 얻을 수 있고, 빔 간 주파수 자원의 중복으로 인해 발생되는 빔 간 간섭 효과를 최소화할 수 있어, 최종적으로 단말의 수신 성능을 개선시킬 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (20)

  1. 다수의 송신 빔을 송신하는 기지국이 자원을 할당하는 방법으로서,
    상기 다수의 송신 빔 각각을 위한 빔 식별자를 설정하되, 상기 송신 빔 각각은 고유한 빔 식별자를 갖는 단계;
    상기 다수의 송신 빔 중 공간적으로 서로 겹치는 영역을 가질 수 있는 송신 빔의 최대 개수 및 상기 빔 식별자에 기초해, 상기 다수의 송신 빔 각각을 위한 가상 빔 식별자를 설정하는 단계; 및
    상기 가상 빔 식별자를 이용해 상기 자원을 할당하는 단계를 포함하고,
    상기 가상 빔 식별자를 설정하는 단계는,
    상기 다수의 송신 빔을, 공간적으로 인접한 송신 빔들을 포함하는 빔 세트로 묶는 단계; 및
    상기 빔 세트 내의 송신 빔 각각에 상이한 상기 가상 빔 식별자를 할당하되, 상기 빔 세트에 포함된 상기 가상 빔 식별자는 다른 빔 세트에 포함된 상기 가상 빔 식별자와 동일하고, 상기 빔 세트 내의 송신 빔 각각의 상기 가상 빔 식별자는, 상기 빔 세트에 인접한 빔 세트의 송신 빔 중, 상기 빔 세트 내의 송신 빔과 인접한 송신 빔의 상기 가상 빔 식별자와 다르게 할당되는 단계를 포함하고,
    상기 기지국은, 상기 다수의 송신 빔 중 적어도 하나의 송신 빔이, 인접한 빔 세트의 적어도 하나의 인접한 송신 빔과 부분적으로 겹치도록 송신하는,
    자원 할당 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 가상 빔 식별자를 설정하는 단계는,
    상기 최대 개수가 K(단, K는 2 이상의 자연수)인 경우에, 상기 빔 식별자 각각에 대하여, 상기 빔 식별자의 값에 모듈로(modulo) K 연산을 적용해 나머지를 계산하는 단계; 및
    상기 빔 식별자 각각에 대한 상기 나머지를, 상기 다수의 송신 빔 각각을 위한 상기 가상 빔 식별자의 값으로 설정하는 단계를 포함하는
    자원 할당 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 빔 식별자를 설정하는 단계는,
    MxN 개(단, M, N은 자연수)의 송신 안테나 요소(element)에 의해 형성되는 상기 MxN 개의 송신 빔을 K개씩 묶어, P개(단, P는 자연수)의 빔 세트를 생성하는 단계; 및
    상기 P개의 빔 세트를 위한 빔 식별자들을, 상기 P개의 빔 세트의 위치에 따라 그 값이 증가하도록, 설정하는 단계를 포함하는
    자원 할당 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 P개의 빔 세트를 위한 빔 식별자들을 설정하는 단계는,
    상기 P개의 빔 세트 중 J번째(단, J는 자연수) 빔 세트 내의 송신 빔들을 위한 K개의 빔 식별자를, 상기 J번째 빔 세트 내의 송신 빔들의 위치에 따라 그 값이 증가하도록, 설정하는 단계를 포함하는
    자원 할당 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 M과 상기 N은 동일한 2 이상의 자연수이고,
    상기 K는 4이고,
    상기 J번째 빔 세트는 2x2 개의 송신 빔을 포함하는
    자원 할당 방법.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 자원을 할당하는 단계는,
    상기 다수의 송신 빔 중 단말이 속한 제1 송신 빔이 사용하는 주파수 할당(FA: Frequency Assignment)의 개수만큼, 상기 단말을 위한 제1 주파수 자원을 분할하는 단계; 및
    상기 분할된 자원들을, 상기 다수의 가상 빔 식별자 중 상기 제1 송신 빔을 위한 제1 가상 빔 식별자를 이용해, 상기 단말에게 할당하는 단계를 포함하는
    자원 할당 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 분할된 자원들을 상기 단말에게 할당하는 단계는,
    상기 분할된 자원들 각각을, 상기 제1 가상 빔 식별자를 오프셋으로 하는 주파수 홉핑(frequency hopping)을 통해, 상기 제1 송신 빔이 사용하는 FA 각각으로 분산하는 단계를 포함하는
    자원 할당 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 기지국은 밀리미터파 무선 통신 시스템에 포함되는
    자원 할당 방법.
  9. MxN 개(단, M, N은 자연수)의 송신 안테나 요소(element)를 통해 MxN 개의 송신 빔을 형성하는 단계;
    상기 MxN 개의 송신 빔을 위한 MxN 개의 빔 식별자를 설정하는 단계; 및
    상기 MxN 개의 송신 빔 중 공간적으로 서로 겹치는 영역을 가질 수 있는 송신 빔의 최대 개수 및 상기 빔 식별자에 기초해, 상기 MxN 개의 송신 빔을 위한 MxN 개의 가상 빔 식별자를 설정하는 단계를 포함하고,
    상기 가상 빔 식별자를 설정하는 단계는,
    상기 송신 빔을, 공간적으로 인접한 송신 빔들을 포함하는 빔 세트로 묶는 단계; 및
    상기 빔 세트 내의 송신 빔 각각에 상이한 상기 가상 빔 식별자를 할당하되, 상기 빔 세트에 포함된 상기 가상 빔 식별자는 다른 빔 세트에 포함된 상기 가상 빔 식별자와 동일하고, 상기 빔 세트 내의 송신 빔 각각의 상기 가상 빔 식별자는, 상기 빔 세트에 인접한 빔 세트의 송신 빔 중, 상기 빔 세트 내의 송신 빔과 인접한 송신 빔의 상기 가상 빔 식별자와 다르게 할당되는 단계를 포함하고,
    기지국은, 인접한 빔 세트의 적어도 2 개의 인접한 송신 빔이 서로 부분적으로 겹치도록 상기 송신 빔을 송신하는,
    기지국의 가상 빔 식별자 설정 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 가상 빔 식별자를 설정하는 단계는,
    상기 최대 개수가 K개(단, K는 2 이상의 자연수)인 경우에, 상기 MxN 개의 빔 식별자 각각의 값에 모듈로(modulo) K 연산을 적용해 그 나머지를 계산하는 단계; 및
    상기 빔 식별자 각각에 대한 나머지를, 상기 MxN 개의 송신 빔을 위한 상기 MxN 개의 가상 빔 식별자 각각의 값으로 설정하는 단계를 포함하는
    기지국의 가상 빔 식별자 설정 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 빔 식별자를 설정하는 단계는,
    상기 MxN 개의 송신 빔을 K개씩 묶어, P개(단, P는 자연수)의 빔 세트를 생성하는 단계; 및
    상기 P개의 빔 세트를 위한 빔 식별자들을, 상기 P개의 빔 세트의 위치에 따라 그 값이 증가하도록, 설정하는 단계를 포함하는
    기지국의 가상 빔 식별자 설정 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 P개의 빔 세트를 위한 빔 식별자들을 설정하는 단계는,
    상기 P개의 빔 세트 중 J번째(단, J는 자연수) 빔 세트 내의 송신 빔들을 위한 K개의 빔 식별자를, 상기 J번째 빔 세트 내의 송신 빔들의 위치에 따라 그 값이 증가하도록, 설정하는 단계를 포함하는
    기지국의 가상 빔 식별자 설정 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 M과 상기 N은 동일한 2 이상의 자연수이고,
    상기 K는 4이고,
    상기 J번째 빔 세트는 2x2 개의 송신 빔을 포함하는
    기지국의 가상 빔 식별자 설정 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 기지국은 밀리미터파 무선 통신 시스템에 포함되는
    기지국의 가상 빔 식별자 설정 방법.
  15. 메모리; 및
    상기 메모리와 연결되는 프로세서를 포함하고,
    상기 프로세서는,
    다수의 송신 안테나 요소에 의해 형성되는 다수의 송신 빔을 위한 다수의 빔 식별자를 설정하고, 상기 다수의 송신 빔 중 공간적으로 서로 겹치는 영역을 가질 수 있는 송신 빔의 최대 개수 및 상기 빔 식별자에 기초해, 상기 다수의 송신 빔을 위한 다수의 가상 빔 식별자를 설정하고,
    상기 가상 빔 식별자를 설정하는 것은,
    상기 다수의 송신 빔을, 공간적으로 인접한 송신 빔들을 포함하는 빔 세트로 묶는 것; 및
    상기 빔 세트 내의 송신 빔 각각에 상이한 상기 가상 빔 식별자를 할당하되, 상기 빔 세트에 포함된 상기 가상 빔 식별자는 다른 빔 세트에 포함된 상기 가상 빔 식별자와 동일하고, 상기 빔 세트 내의 송신 빔 각각의 상기 가상 빔 식별자는, 상기 빔 세트에 인접한 빔 세트의 송신 빔 중, 상기 빔 세트 내의 송신 빔과 인접한 송신 빔의 상기 가상 빔 식별자와 다르게 할당되는 것을 포함하고,
    기지국은, 상기 다수의 송신 빔 중 적어도 하나의 송신 빔이, 인접한 빔 세트의 적어도 하나의 인접한 송신 빔과 부분적으로 겹치도록 송신하는,
    기지국.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 최대 개수가 K개(단, K는 2 이상의 자연수)인 경우에, MxN 개(단, M, N은 자연수)의 빔 식별자 각각의 값에 모듈로(modulo) K 연산을 적용해 그 나머지를 계산하고, 상기 빔 식별자 각각에 대한 나머지를 MxN 개의 송신 빔을 위한 MxN 개의 가상 빔 식별자 각각의 값으로 설정하는
    기지국.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 MxN 개의 송신 빔을 K개씩 묶어 P개(단, P는 자연수)의 빔 세트를 생성하고, 상기 P개의 빔 세트를 위한 빔 식별자들을 상기 P개의 빔 세트의 위치에 따라 그 값이 증가하도록 설정하는
    기지국.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 P개의 빔 세트 중 J번째(단, J는 자연수) 빔 세트 내의 송신 빔들을 위한 K개의 빔 식별자를, 상기 J번째 빔 세트 내의 송신 빔들의 위치에 따라 그 값이 증가하도록, 설정하는
    기지국.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 MxN 개의 송신 빔 중 단말이 속한 제1 송신 빔이 사용하는 주파수 할당(FA: Frequency Assignment)의 개수만큼, 상기 단말을 위한 제1 주파수 자원을 분할하고, 상기 분할된 자원들을 상기 MxN 개의 가상 빔 식별자 중 상기 제1 송신 빔을 위한 제1 가상 빔 식별자를 이용해 상기 단말에게 할당하는
    기지국.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 분할된 자원들 각각을, 상기 제1 가상 빔 식별자를 오프셋으로 하는 주파수 홉핑(frequency hopping)을 통해, 상기 제1 송신 빔이 사용하는 FA 각각으로 분산하는
    기지국.
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