KR20100049025A

KR20100049025A - 무선 네트워크에서의 공간 분할 다중 액세스의 제공

Info

Publication number: KR20100049025A
Application number: KR1020107000975A
Authority: KR
Inventors: 샤오-동 리; 피터 엠. 디네; 패트릭 리에 친 체옹; 네일 맥고완; 지안 밍
Original assignee: 노오텔 네트웍스 리미티드
Priority date: 2007-07-16
Filing date: 2008-07-16
Publication date: 2010-05-11
Also published as: US8982779B2; CN101868988B; JP2010534020A; WO2009037580A2; JP5277246B2; EP2168401A2; EP2168401B1; EP3493427A1; CA2690990A1; US20100173639A1; EP2168401A4; CN101868988A; CA2690990C; WO2009037580A3

Abstract

무선 네트워크에서 공간 분할 다중 액세스를 제공하기 위하여, 셀 세그먼트 내에서 복수의 빔이 전송된다. 대응하는 복수의 빔 내에서 상이한 정보 세트들이 전송되며, 정보 세트들 중 하나 이상이 셀 세그먼트 내의 이동국의 위치에 따라서 이동국에 의해 검출될 수 있다. 이동국에 의해 상이한 정보 세트들 중 어느 정보 세트가 검출되는지에 응답하는 지시가 수신되며, 수신된 지시에 따라서 복수의 빔 중에서 빔 선택이 수행된다.

Description

무선 네트워크에서의 공간 분할 다중 액세스의 제공{PROVIDING SPACE DIVISION MULTIPLE ACCESS IN A WIRELESS NETWORK}

본 발명은 일반적으로 무선 네트워크에서의 공간 분할 다중 액세스(SDMA)의 제공에 관한 것이다.

이동국들이 다른 이동국들과, 또는 유선 네트워크들에 결합된 유선 단말기들과 통신을 수행하는 것을 가능하게 하기 위한 다양한 무선 액세스 기술들이 제안되거나 구현되어 왔다. 무선 액세스 기술들의 예는 3GPP(Third Generation Partnership Project)에 의해 정의되는 GSM(Global System for Mobile communications) 또는 UMTS(Universal Mobile Telecommunications System) 기술들; 3GPP2에 의해 정의되는 CDMA 2000(Code Division Multiple Access 2000); 또는 기타 무선 액세스 기술들을 포함한다.

스펙트럼 효율을 개선하거나, 서비스를 개선하거나, 비용을 낮추는 것 등을 위한 무선 액세스 기술들의 계속적인 발전의 일부로서, 새로운 표준들이 제안되어 왔다. 그러한 하나의 새로운 표준은 UMTS 무선 네트워크를 향상시키고자 하는 3GPP로부터의 LTE(Long Term Evolution) 표준이다.

3GPP LTE 표준들은 효율적인 공간 분할 다중 액세스(SDMA) 솔루션들을 아직 개발하지 못하였다. SDMA는 다중 빔 안테나들을 이용하여 상이한 빔들을 상이한 지리 영역들로 전송함으로써 상이한 지리 영역들에서 무선 주파수(RF) 자원들(예컨대, 주파수들, 타임 슬롯들 등)을 재사용할 수 있는 기술을 지칭한다. LTE 표준들에서의 부적합한 SDMA 솔루션들로 인해, SDMA와 관련된 효율들은 통상의 LTE 무선 네트워크들에서 이용 가능하지 않다.

일반적으로, 바람직한 실시예에 따르면, 무선 네트워크에서 공간 분할 다중 액세스를 제공하기 위한 방법은 셀 세그먼트 내에서 복수의 빔을 전송하는 단계, 및 상이한 정보 세트들을 대응하는 복수의 빔 내에서 전송하는 단계를 포함하고, 이동국의 위치에 따라 이동국에 의해 정보 세트들 중 하나 또는 양자가 검출 가능하다. 이동국에 의해 복수의 정보 세트 중 어느 정보 세트가 검출되는지에 응답하는 수신된 지시에 따라 복수의 빔 중에서 빔 선택이 수행된다.

다른 또는 대안 특징들은 아래의 설명으로부터, 도면들로부터 그리고 청구항들로부터 명백해질 것이다.

도 1은 바람직한 실시예에 따라, 공간 분할 다중 액세스(SDMA) 기술이 구현되는 무선 네트워크를 포함하는 통신 네트워크의 블록도이다.
도 2는 바람직한 실시예에 따라, 신호들을 무선 네트워크의 대응 빔들 내에 인코딩하기 위한 코드워드들을 포함하는 예시적인 코드북을 나타낸다.
도 3A-3B는 바람직한 실시예에 따라, 상이한 프리코딩 행렬 인덱스 값들에 따라 코딩된 파일럿들을 각각 포함하는 예시적인 기준 신호 구조들을 나타낸다.
도 4는 바람직한 실시예에 따라, 다운링크 빔 선택을 수행하는 프로세스의 흐름도이다.
도 5는 바람직한 실시예에 따라, 업링크 빔 선택을 수행하는 프로세스의 흐름도이다.

아래의 설명에서는, 소정 실시예들의 이해를 제공하기 위해 다양한 상세들이 설명된다. 그러나, 소정 실시예들은 그러한 상세들 없이도 실시될 수 있으며, 설명되는 실시예들로부터의 다양한 변경들 또는 수정들이 가능할 수 있다는 것을 이 분야의 기술자들은 이해할 것이다.

도 1은 바람직한 실시예들에 따른 공간 분할 다중 액세스(SDMA) 메커니즘이 제공되는 예시적인 무선 네트워크를 나타낸다. 무선 네트워크는 대응하는 셀 섹터(108)에서 다수의 빔(공간 빔들)(104, 106)을 생성하기 위한 안테나 어레이 또는 다른 어셈블리(다중 빔 안테나)(102)를 포함하는 기지국(100)을 포함한다. 도 1에는 2개의 빔(104, 106)만이 도시되지만, 다른 실시예들에서는 둘보다 많은 빔이 셀 섹터 내에 제공될 수 있다는 점에 유의한다. SDMA는 다중 빔 안테나들을 이용하여 상이한 빔들을 셀 섹터의 상이한 지리 영역들로 전송함으로써 상이한 지리적 영역들에서 무선 주파수(RF) 자원들(예컨대, 주파수들, 타임 슬롯들 등)이 재사용되게 할 수 있다. "빔"(또는 "공간 빔")은 특정 지리 경로를 따라 전송되는 무선 신호(또는 무선 신호들)를 지칭한다. 빔 패턴은 빔의 커버리지 영역을 지칭한다.

셀 섹터는 셀룰러 네트워크의 셀의 일 섹션이다. 대안 구현들에서는, 셀 섹터에 다수의 빔을 제공하는 것이 아니라, 셀에 다수의 빔이 제공될 수 있다는 점에 유의한다. 본 명세서에서 사용될 때, "셀 세그먼트"는 셀 섹터 또는 셀을 지칭할 수 있다. SDMA를 제공하기 위하여, 그러한 셀 세그먼트 내에 다수의 빔이 생성된다.

도 1에는 하나의 기지국만이 도시되지만, 통상적으로 무선 네트워크는 다수의 기지국을 포함한다는 점에 유의한다. 일부 구현들에서, 무선 네트워크는 3GPP에 의해 정의되는 바와 같은 LTE 무선 네트워크이다. 대안 구현들에서는 다른 타입의 무선 네트워크들이 사용될 수 있다. "LTE 무선 네트워크"에 대한 언급은 LTE에 대한 현재 표준들에 의해 또는 LTE로부터 진화되는 후속 표준들에 의해 정의되는 무선 네트워크를 지칭한다. 더욱이, 계속되는 설명에서는 LTE 무선 네트워크들을 참조하지만, 바람직한 실시예들에 따른 기술들은 비-LTE 무선 네트워크들에도 적용될 수 있다는 점에 유의한다.

이동국(110)은 셀 섹터 내의 이동국(110)의 위치에 따라 셀 섹터(108) 내의 빔들(104, 106) 중 하나 또는 양자를 이용하여 통신할 수 있다. 도시된 바와 같이, 이동국(110)은 빔(106)을 이용하여 통신하기 위한 위치에 있다. 이동국(110)은 빔(104)을 이용하여 통신하기 위해 셀 섹터(108) 내의 다른 위치로 이동할 수 있다. 대안으로, 이동국(110)은 빔들(104, 106) 사이의 오버랩 영역(105)에 있는 위치로 이동할 수 있는데, 이 경우에 이동국(110)은 양 빔들(104, 106)을 이용하여 통신할 수 있다.

LTE 무선 네트워크에서, 기지국(100)은 안테나 어레이(102)를 포함하는 기지 송수신기국을 포함하는 강화 노드(enhanced node) B를 포함한다. 기지국(100)은 또한 강화 노드(B)와 협력하는 무선 네트워크 제어기를 포함한다. 무선 네트워크 제어기 및/또는 강화 노드(B)는 다음 작업들, 즉 무선 자원 관리, 이동국들의 이동성을 관리하기 위한 이동성 관리, 트래픽의 라우팅 등 중 하나 이상을 수행할 수 있다. 하나의 무선 네트워크 제어기가 다수의 노드(B)에 액세스할 수 있거나, 하나의 노드(B)가 둘 이상의 무선 액세스 제어기에 의해 액세스될 수 있다는 점에 유의한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 기지국(100)은 저장 장치(124)에 접속되는 하나 이상의 중앙 처리 유닛(CPU)(122)을 포함한다. 더욱이, 기지국은 LTE 무선 네트워크에서 SDMA에 대한 지원을 가능하게 하기 위한 바람직한 실시예들에 따른 작업들을 포함하는 기지국(100)의 작업들을 수행하기 위해 CPU(들)(122) 상에서 실행될 수 있는 소프트웨어(126)를 포함한다.

기지국(100)은 서빙 및/또는 패킷 데이터 네트워크(PDN) 게이트웨이(112)에 접속되는데, 이 게이트웨이(112)는 강화 노드(B)에 대한 사용자 평면 인터페이스를 종료시키며, 인터넷 또는 다른 타입의 네트워크와 같은 패킷 데이터 네트워크일 수 있는 외부 네트워크(114)에 대한 패키지 라우팅 및 전송을 담당한다.

도 1에 도시된 배열은 예시의 목적으로 제공된다. 다른 구현들에서는 다른 무선 네트워크 배열들이 사용된다.

바람직한 실시예들에 따르면, 다운링크 빔 선택을 가능하게 하기 위해, 기지국(100)은 셀 섹터(108) 내의 이동국들에 의한 수신을 위해 셀 섹터(108) 내의 대응 빔들(예를 들어, 104, 106) 상에서 상이한 정보 세트들을 전송할 수 있다. 다운링크 빔 선택은 (기지국(100)에서 이동국으로의) 다운링크 데이터의 통신을 수행하기 위해 이동국의 위치에 따라 빔들(104, 106) 중 하나(또는 양 빔들 104, 106)를 선택하는 것을 지칭한다. 특정 이동국(예를 들어, 110)에 대한 다운링크 빔 선택은 특정 이동국으로부터 수신되는 지시들에 응답하여 기지국(100)에서 수행되며, 그러한 지시들은 특정 이동국에 의해 정보 세트들 중 어느 정보 세트가 수신되었는지에 따라 특정 이동국에 의해 생성된다.

예컨대, 빔(106)에 대응하는 영역에 위치하는 이동국(110)은 빔(106) 내에서 전송되는 정보 세트를 수신하지만, 빔(104) 내에서 전송되는 정보 세트를 수신하지 못할 것이다. 반면, 빔(104)에 대응하는 영역에 위치하는 이동국은 빔(104) 내에서 전송되는 정보 세트를 수신하지만, 빔(106) 내에서 전송되는 정보 세트를 수신하지 못할 것이다. 빔들(104, 106) 사이의 오버랩 영역(105)에 위치하는 이동국은 빔들(104, 106) 내에서 전송되는 양 정보 세트들을 수신할 수 있을 것이다.

이동국에 의해 검출되는 정보 세트(들)에 따라, 이동국은 대응하는 지시를 기지국(100)으로 전송할 것이다. 이동국에 의해 전송되는 지시는 이동국에 의해 정보 세트(들) 중 어느 것이 검출되는지에 따라 달라질 것이다. 이동국으로부터 수신되는 지시에 기초하여, 기지국(100)은 다운링크 데이터를 이동국으로 전송하기 위해 복수의 빔 중에서 빔 선택을 수행한다. 이동국으로부터 기지국(100)에 의해 수신되는 지시는 기지국(100)으로 하여금, 이동국이 다운링크 방향에서 수신할 수 있는 빔을 식별할 수 있게 한다.

바람직한 실시예들에 따르면, LTE 무선 네트워크에 의해 지원되는 SDMA 동작은 이동국에 투명하다. 즉, SDMA 지원을 제공하기 위해 LTE 무선 네트워크 내의 이동국들에 대한 변경을 행할 필요가 없으며, 이는 SDMA의 전개와 관련된 비용을 줄인다. 이동국은 기지국에 의해 전송되는 정보 세트들을 검출할 수 있으며, 그러나 이동국은 정보 세트들이 상이한 빔들 내에서 전송되었음을 인식할 필요가 없고, 이동국은 이동국이 어느 빔으로 통신하고 있는지를 식별하도록 구성될 필요가 없다.

바람직한 실시예들에서, 빔들(104, 106) 내에서 전송되는 정보 세트들은 소정의 코딩 스킴에 따라 코딩되는 파일럿(기준) 신호들을 포함하는 기준 신호 구조들을 포함한다. 파일럿(기준) 신호는, 기지국에 의해 전송되고, 이동국에 의해 무선 네트워크 시스템을 취득하고 다른 작업들을 수행하는 데 사용되는 신호이다. 일부 실시예들에서, 소정의 코딩 스킴은 기준 신호 구조 내의 파일럿 신호들을 코딩하기 위해 선택적으로 사용될 수 있는 대응 코드워드들을 포함하는 다수의 엔트리를 갖는 코드북의 사용을 포함한다.

일부 구현들에서, 빔들(104, 106)의 각각 내에서 전송되는 각각의 정보 세트는 셀 섹터(108)의 모든 파일럿 신호를 포함한다. 따라서, 예컨대, 기지국(100)이 셀 섹터(108) 내에서 2개의 파일럿 신호를 전송하는 경우, 양 파일럿 신호들은 각각의 대응하는 빔(104, 106) 내에서 전송되는 각각의 정보 세트 내에서 전송될 것이다. 그러나, 상이한 정보 세트들 내의 파일럿 신호들에는 (코드북의 상이한 코드워드들을 이용하여) 상이한 코딩들이 적용되며, 따라서 빔(104)에 대응하는 영역 내의 이동국은 (제1 코드워드를 이용하여) 제1 코딩이 행해진 파일럿 신호들을 포함하는 정보 세트를 수신하는 반면, 빔(106)에 대응하는 영역 내의 이동국은 (제2 코드워드를 이용하여) 제2의 상이한 코딩이 행해진 파일럿 신호들을 갖는 정보 세트를 수신할 것이다.

도 2는 예시적인 코드워드들을 포함하는 다수의 엔트리를 구비하는 예시적인 코드북을 나타낸다. 코드북은 4개의 코드북 인덱스(0, 1, 2, 3)에 대응하는 행들 및 2개의 랭크(1, 2)에 대응하는 2개의 열을 갖는 행렬로서 배열된다. 코드북의 실제 데이터 구조는 다를 수 있으므로, 도 2의 배열은 예시적으로 제공된다. 랭크 1에 대응하는 4개의 엔트리(4개의 각각의 코드워드를 포함함) 및 랭크 2에 대응하는 3개의 엔트리(3개의 각각의 코드워드를 포함함)가 존재한다. "랭크 2"는 기지국과 이동국 사이에서 데이터를 통신하는 데 사용되는 특정 무선 채널이 2개의 계층을 사용할 수 있음을 지시하는데, 이는 기지국과 특정 이동국 사이의 현재 RF 채널이 2개의 계층을 지원할 수 있고, (바람직한 구현들에서) 이들 2개 계층은 양 빔들(104, 106)을 동시에 이용할 것임을 의미한다. 이러한 이동국에 대한 데이터의 동시 전송은 데이터 통신의 처리량이 배가됨을 의미한다. 한편, "랭크 1"은 기지국과 이동국 사이에서 데이터를 통신하는 무선 채널에 대해 하나의 계층만이 사용될 수 있음을 의미한다. 하나의 계층만이 사용 가능한 경우, 이동국으로 전송되는 데이터는 빔들(104, 106) 중 하나 내에서만 전송된다. 랭크 2는 이동국이 다수의 빔(예컨대, 104, 106) 사이의 오버랩 영역(105)과 같은 오버랩 영역 내에 위치할 때 가능하다는 점에 유의한다.

코드북 인덱스 0 및 랭크 1에 의해 식별되는 코드북 내의 엔트리는

의 값을 갖는데, 이는 제1 파일럿 신호 및 제2 파일럿 신호가 ("+1"의 값에 대응하는) 동일한 양의 위상에서 전송됨을 의미한다.

한편, 코드북 인덱스 1 및 랭크 1에 의해 식별되는 코드북의 엔트리에 포함된 코드워드는

의 값을 갖는데, 이는 제1 파일럿 신호가 양의 위상을 갖는 반면, 제2 파일럿 신호가 음의 위상을 가짐을 의미한다(이들은 각각 코드워드의 "+1" 및 "-1"의 값들에 대응한다).

코드북 인덱스 2 및 랭크 1과 연관된 엔트리에 대응하는 코드워드는

의 값을 가지며, 이는 제1 파일럿 신호가 ("+1"의 값에 대응하는) 양의 위상을 갖는 반면, 제2 파일럿 신호가 ("j"의 값에 대응하는) 90도 벗어난 위상을 가짐을 의미한다.

코드북 내의 랭크 2 엔트리들과 관련된 코드워드들은 유사하게 해석되는데, 다만 랭크 2 코딩이 행해지는 파일럿 신호들은 랭크 1 코딩이 행해지는 파일럿 신호들에서와 같이 단지 하나의 빔을 통해서가 아니라 2개의 빔을 통해서 전송된다.

도 3A-3B는 상이한 빔들(예컨대, 104, 106)을 통해 전송되는 기준 신호 구조들(300, 302)의 형태의 2개의 상이한 정보 세트를 나타낸다. 기준 신호 구조들(300, 302) 각각의 수평축은 타임 슬롯들을 나타내는 반면, 기준 신호 구조들(300, 302) 각각의 수직축은 (상이한 주파수들의) 서브캐리어들을 나타낸다. 도 3A는 (R0 및 R1로서 표현되는) 파일럿 신호들에 적용되는 코딩이 코드북 인덱스 0 및 랭크 1에 대응하는 코드북 엔트리 내에 포함된 코드워드에 의해 적용되는 코딩에 종속하는 기준 신호 구조를 나타낸다. 도 3B는 (R0 및 R1로서 표현되는) 파일럿 신호들에 적용되는 코딩이 코드북 인덱스 1 및 랭크 1에 대응하는 코드북 엔트리 내에 포함된 코드워드에 의해 적용되는 코딩에 종속하는 기준 신호 구조를 나타낸다.

기준 신호 구조들(300, 302)은, 기준 신호 구조(300) 내의 파일럿 신호(R1)가 (코드북 인덱스 0, 랭크 1의 코드워드에 따라) +1의 위상을 갖는 반면, 기준 신호 구조(302) 내의 파일럿 신호(R1)는 (코드북 인덱스 1, 랭크 1의 코드워드에 따라) -1의 위상을 갖는다는 점에서 상이하다. R0 파일럿 신호는 양 기준 신호 구조들(300, 302)에서 동일한 위치들을 차지하며, R0 파일럿 신호는 양 기준 신호 구조들(300, 302)에서 동일한 +1의 위상을 갖는다. 그러나, R1 파일럿 신호들은 기준 신호 구조들(300, 302)에서 동일한 위치들을 차지하지만, 기준 신호 구조들(300, 302)에서 180도만큼 벗어난 위상을 갖는다.

이동국에 의해 기지국(100)으로 보고되는 지시는 이동국에 의해 어느 기준 신호 구조가 검출되는지에 의존한다. 즉, 이동국에 의해 제1 정보 세트가 검출되는 경우, 제1 지시가 전송된다. 그러나, 이동국에 의해 제2 정보 세트가 검출되는 경우, 제2 지시가 전송된다. 이동국에 의해 제1 및 제2 정보 세트들(예를 들어, 빔 1 또는 빔 2에 대응하는 기준 신호 구조들)의 조합이 수신되는 경우, 두 세트의 상대적 강도에 따라, 더 강한 세트에 대응하는 어느 하나의 빔이 이동국에 의해 지시되거나, 신호들이 동등한 강도를 갖는 경우에는 어느 빔에도 대응하지 않는 제3 지시가 제공될 수 있다.

일부 바람직한 실시예들에서, 이동국에 의해 보고되는 지시는 프리코딩(precoding) 행렬 인덱스(PMI)이다. 하나의 예시적인 구현에서, 빔 2로부터의 큰 간섭 없이, 빔 1에 대응하는 영역 내에만 존재하는 이동국은 코드북 인덱스 0, 랭크 1의 코드워드에 대응하는

과 같은 제1 PMI를 보고할 것이다. 한편, (빔 1로부터의 큰 간섭 없이) 빔 2 내에만 위치하는 이동국은 코드북 인덱스 1, 랭크 1의 코드워드에 대응하는

와 같은 제2 PMI를 보고할 것이다. 일부 사례들에서, 이동국은

또는

과 같은 다른 랭크 1 PMI를 보고할 수 있다. 그러한 다른 랭크 1 PMI가 보고되는 경우, 이는 이동국이 1개보다 많은 빔을 볼 수 있음을 지시한다. 이러한 시나리오에서는, 양 빔을 이용하여 동일 데이터가 이동국으로 다중화되는 다이버시티 모드가 이용된다(시간 다이버시티, 공간 다이버시티, 블록 코드 다이버시티 또는 이들의 소정 조합을 이용함). 일 구현에서, 사용되는 다이버시티 모드는 공간 주파수 블록 코딩(SFBC) 모드이다. 이동국은 2개의 빔 사이의 오버랩 영역(예를 들어, 도 1의 105) 내에 위치하는 경우에 양 빔을 볼 수 있다.

이동국이, RF 채널이 2개의 계층을 지원할 수 있음을 검출하는 경우, 그리고 이동국이 2개의 빔 사이의 오버랩 영역(예를 들어, 105)에 위치하는 경우, 이동국은 도 2의 코드북 내에 표시된 코드워드들 중 하나에 대응하는 PMI들과 같은 랭크 2 PMI를 보고할 수 있다. 이러한 시나리오에서, 기지국은 상이한 데이터를 이동국으로 동시에 전송하기 위해 양 빔을 사용하는 다중 입력 다중 출력(MIMO) 모드를 이용하여 처리량을 향상시킬 것이다.

도 4는 기지국(100)이 다운링크 빔 선택을 수행하는 절차의 메시지 흐름도이다. 기지국은 (402에서) 주어진 셀 섹터에서 대응 빔들 내에서 기준 신호 구조들을 전송한다. 이동국이 어느 곳에 위치하는지에 따라, 이동국은 (2개의 빔이 존재하는 것으로 가정할 때) 빔들 중 하나 또는 빔들 중 다른 하나 또는 양 빔을 수신할 수 있다. 대안 구현들에서는 둘보다 많은 빔이 기지국에 의해 전송될 수 있다는 점에 유의한다.

이동국에 의해 검출되는 기준 신호 구조들에 기초하여, 이동국은 (404에서) PMI를 기지국(100)으로 전송한다. 이동국은 다른 정보도 기지국으로 전송할 수 있는데, 그러한 다른 정보는 빔 품질을 나타내는 메트릭들을 포함할 수 있다. 예컨대, 빔 품질을 나타내는 메트릭은 채널 품질 지시자(CQI)의 형태일 수 있다. 이동국에 의해 기지국으로 전송되는 다른 정보는 이동국이 통신하고 있는 RF 채널에 의해 지원되는 계층들의 수를 지시하기 위한 랭크 정보(예컨대, 랭크 1 또는 랭크 2)도 포함할 수 있다. PMI, CQI 및 랭크 정보는 하나의 제어 메시지 내에서 또는 복수의 제어 메시지 내에서 이동국에 의해 기지국(100)으로 전송될 수 있다. 예컨대, PMI, CQI 및 랭크 정보는 물리적 업링크 제어 채널(PUCCH)에서 또는 소정의 다른 제어 채널에서 전송될 수 있다.

수신된 PMI 및 다른 정보에 기초하여, 기지국(100)은 (406에서) 다운링크 빔 선택을 수행할 수 있다. 빔 선택은 기지국이 이동국과 다운링크 데이터를 통신하기 위해 빔들 중 하나 또는 빔들 중 다른 하나 또는 양 빔을 선택하는 것을 포함할 수 있다. PMI는 이동국이 볼 수 있는 빔(들)을 기지국(100)에 알려준다. CQI 정보는 이동국에 의해 검출된 빔(들)의 품질을 기지국(100)에 알려주고, 랭크 정보는 현재 RF 채널에 의해 지원되는 계층들의 수를 기지국(100)에 알려주다. 위의 정보를 이용하여, 기지국(100)은 다운링크 데이터의 전송에 사용하기 위한 빔(들)을 선택할 수 있다.

빔 선택은 또한, 기지국이 이동국과 다운링크 데이터를 통신하기 위한 모드를 선택하는 것을 포함하는데, 이 모드는 단일 입력 다중 출력(SIMO) 모드일 수 있다(이 모드에서는 각각의 이동국과 통신하기 위해 하나의 빔이 사용된다-다수의 이동국과 다운링크 데이터를 통신하기 위해 다수의 빔이 사용될 수 있다는 점에 유의한다). 또 하나의 동작 모드는 다이버시티 모드 또는 SFBC 모드인데, 이 모드에서는 동일 데이터가 다수의 빔 내에서 전송되지만, 통신 성능 및 셀 커버리지의 향상을 위해 상이한 위상들에서 전송된다. 또 하나의 가능한 모드는 MIMO 모드인데, 이 모드에서는 사용자당 처리량을 개선하기 위하여 상이한 빔들 상에서 상이한 데이터가 동시에 이동국으로 전송된다. 모드 선택은 PMI, CQI 및 랭크 정보에도 기초한다.

빔 및 모드 선택(406)은 기지국(100) 내의 다운링크 스케쥴러(도 1의 소프트웨어(126)의 일부)에 의해 수행될 수 있다는 점에 유의한다.

406에서 수행된 모드 및 빔 선택에 기초하여, 기지국은 (408에서) 다운링크 스케쥴링 허가 메시지를 이동국으로 전송하는데, 이 허가 메시지는 동작 모드(예컨대, MIMO 모드, SIMO 모드 또는 SFBC 모드)를 지시하기 위한 필드를 포함할 수 있다. 허가 메시지는 또한 이동국이 어느 코드워드를 사용할지를 지시할 것이다. 예컨대, 허가 메시지는 (1) 제1 빔 내에서 전송되는 다운링크 데이터에 적용되는 제1 코드워드를 이용하는 SIMO 모드를 지시하기 위한 제1 값, (2) 제2 빔 내의 다운링크 데이터에 적용되는 제2 코드워드를 이용하는 SIMO 모드를 지시하기 위한 제2 값, (3) 전송 다이버시티를 수행하기 위한 SFBC 모드를 지시하기 위한 제3 값, 및 (4) 대응하는 랭크 2 코드워드를 이용하는 MIMO 모드를 지시하기 위한 제4 값을 가질 수 있는 특정 필드를 포함할 수 있다.

위에서는 기지국(100)이 (1) 다운링크 데이터의 통신을 위해 이동국이 수신할 수 있는 빔을 식별하고, (2) 기지국이 다운링크 데이터를 전송하기 위해 사용할 빔(들)을 선택하는 것을 가능하게 하기 위한 기술이 설명되었다.

바람직한 실시예에서, 기지국이, 이동국이 (이동국에서 기지국(100)으로의) 업링크 데이터에 대해 어느 빔을 사용할지를 결정하는 것을 가능하게 하기 위해, 이동국은 업링크 기준 신호를 전송한다. 일례에서, 이러한 업링크 기준 신호는 사운딩 기준 신호로서 참조된다. 도 5에 도시된 바와 같이, 이동국은 (502에서) 사운딩 기준 신호를 기지국(100)으로 전송한다. 이어서, 기지국(100)은 (504에서) 이동국이 제1 빔 내에서 사운딩 기준 신호를 전송하였는지 또는 제2 빔 내에서 전송하였는지를 결정하며, 따라서 기지국은 적절한 빔을 선택하여, (506에서) 이동국으로부터 업링크 데이터를 수신할 수 있다.

기지국(100)은 셀 섹터(108) 내의 이동국들에 의한 업링크 데이터의 통신을 위한 스케쥴링을 수행하기 위한 업링크 스케쥴러(소프트웨어(126)의 일부)를 포함할 수 있다. 업링크 스케쥴러는 업링크 빔 선택을 독립적으로 또는 다운링크 스케쥴러와 연계하여 수행할 수 있다. 업링크 및 다운링크 스케쥴러들이 연계하여 동작할 때, 스케쥴러들은 이동국이 빔의 영역 내에 위치하는지의 여부를 확인할 수 있다. 예컨대, 업링크 및 다운링크 스케쥴러들 양자가 이동국에 대한 특정 빔을 선택하는 경우, 이것은 이동국이 특정 빔에 대응하는 영역 내에 명백히 존재함을 의미한다. 그러나, 업링크 및 다운링크 스케쥴러들이 이동국에 대해 일치하지 않는 빔들을 선택하는 경우, 스케쥴러들은 추가적인 분석을 수행하여, 빔들 중 어느 빔이 업링크 및 다운링크 방향들 양자에 대해 선택할 올바른 빔인지를 결정해야 할 수 있다. 또한, 상이한 기지국들 사이의 핸드오버 동안, 업링크 및 다운링크 빔 선택들 양자가 고려되어야 한다.

일부 실시예들에서, 다운링크 제어 신호들이 기지국(100)에 의해 다음과 같이 전송될 수 있다. 예를 들어, 주요 동기화 채널(P-SCH) 및 보조 동기화 채널(S-SCH)과 같은 동기화 신호들이 프리코딩 벡터 스위칭(PVS) 전송 다이버시티 스킴과 같은 다이버시티 스킴을 이용하여 양 빔들(104, 106) 상에서 전송될 수 있다.

다른 다운링크 제어 신호들이 SFBC 다이버시티 전송을 이용하여 양 빔들(104, 106) 상에서 전송될 수 있다. 그러한 다른 제어 신호들의 예는 PCFICH(physical control format indicator channel), PHICH(physical hybrid automatic repeat request indicator channel) 및 PBCH(physical channel)를 포함한다.

또 하나의 다운링크 제어 채널은 PDCCH(physical downlink control channel)이다. 셀 섹터 내의 이동국들의 수가 크지 않은 경우(예컨대, 소정의 사전 정의된 임계치 아래인 경우), 양 빔들 내에서 PDCCH를 전송하기 위해 기지국(100)에 의해 SFBC 다이버시티 전송이 이용될 수 있다. 그러나, 비교적 많은 수의 이동국이 존재하는 경우, 이동국들의 위치에 따라서, 상이한 이동국들에 대한 PDCCH들이 상이한 빔들 내에서 전송될 수 있다. 일례에서, 셀 섹터 내에 위치하는 이동국들의 3개 그룹, 즉 (1) 그룹 1: 2개의 빔 사이의 오버랩 영역 내의 이동국들, (2) 그룹 2: 제1 빔 영역 내의 이동국들, 및 (3) 그룹 3: 제2 빔 영역 내의 이동국들이 식별될 수 있다. 제1 빔은 기지국(100)에 의해 PDCCH들을 그룹 1 및 2 내의 이동국들로 전송하는 데 사용되는 반면, 제2 빔은 기지국(100)에 의해 PDCCH들을 그룹 1 및 3 내의 이동국들로 전송하는 데 사용될 것이다.

SFBC 다이버시티 모드를 이용하여 전송될 수 있는 또 하나의 다운링크 제어 신호는 이동국으로부터의 랜덤 액세스 채널(RACH)에 응답하여 기지국에 의해 이동국으로 전송되는 랜덤 액세스 응답 메시지이다. RACH는 호 또는 다른 통신 세션을 설정하기 위해 이동국에 의해 전송된다.

본 설명에서는 특정의 예시적인 다운링크 채널들이 참조되었지만, 상이한 구현들은 상이한 제어 채널들을 사용할 수 있다는 점에 유의한다.

일부 실시예들에서, 업링크 제어 신호들은 다음과 같이 기지국(100)에 의해 수신될 수 있다. 업링크 랜덤 액세스 채널(RACH)이 양 빔들 내에서 기지국에 의해 수신된다(따라서, 빔 선택이 수행될 필요가 없다). 또한, PUCCH도 양 빔들 내에서 기지국에 의해 선택될 수 있거나, PUCCH는 어느 하나의 빔 내에서 수신될 수 있는데, 이 경우에 상이한 빔들의 사용자들은 동일한 PUCCH 자원들을 할당받을 수 있으며, 따라서 (업링크 데이터와 유사하게) PUCCH 용량이 증가한다.

본 설명에서는 특정의 예시적인 업링크 채널들이 참조되었지만, 상이한 구현들은 상이한 제어 채널들을 사용할 수 있다는 점에 유의한다.

일부 실시예들에서는, 업링크 데이터 또는 제어 시그널링의 통신을 위해, 2개의 이동국이 2개의 상이한 빔 내에서 동일한 자원 블록(타임 슬롯 및 서브캐리어의 동일 조합)을 할당받는다. 그러한 시나리오에서 기지국(100)이 업링크 데이터 또는 제어 시그널링을 신뢰성 있게 수신할 수 있기 위하여, 기지국(100)은 2개의 직교 복조 기준 신호를 이동국들에 할당할 수 있다. 하나의 이동국에 의해 전송되는 복조 기준 신호는 시프트되지 않지만, 다른 이동국에 의해 전송되는 복조 기준 신호에는 절반 길이의 순환 시프트가 적용될 것이다. 복조 기준 신호 및 순환 시프트의 적용은 3GPP 36.211 사양에 기술되어 있다. 이동국들로부터의 업링크 데이터 및/또는 제어 시그널링과 연관된 직교 복조 기준 신호들은 기지국(100)이 2개의 빔 내에서의 이동국들의 상호 RF 간섭 또는 분리를 정확하게 결정하는 것을 가능하게 할 것이다.

업링크 전송을 위해 각각의 이동국에 의해 사용되는 직교 복조 기준 신호는 기지국에 의해 업링크 스케쥴링 허가 메시지 내에서 지시된다. 허가 메시지는 다중 사용자 MIMO(MU-MIMO) 모드에 대해 업링크 복조 기준 신호에 적용될 순환 시프트를 지시하기 위한 파라미터를 포함할 수 있다. 제1 값을 갖는 파라미터는 순환 시프트가 없음을 지시하는 반면, 제2 값을 갖는 파라미터는 직교 복조 기준 신호들을 제공하기 위한 절반 길이 순환 시프트를 지시한다.

도 1의 기지국(100) 내의 소프트웨어(126)와 같은 전술한 소프트웨어의 명령어들은 프로세서 상에서 실행될 수 있다. 소프트웨어는 도 1의 이동국(100) 내의 프로세서에 의해서도 실행될 수 있다. 프로세서는 마이크로프로세서, 마이크로컨트롤러, 프로세서 모듈 또는 서브시스템(하나 이상의 마이크로프로세서 또는 마이크로컨트롤러를 포함함), 또는 다른 제어 또는 컴퓨팅 장치를 포함한다. "프로세서"는 단일 컴포넌트 또는 복수의 컴포넌트를 지칭할 수 있다.

데이터 및 (소프트웨어의) 명령어들은 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 또는 컴퓨터 사용 가능 저장 매체로서 구현되는 각각의 저장 장치들에 저장된다. 저장 매체들은 동적 또는 정적 랜덤 액세스 메모리(DRAM 또는 SRAM), 소거 가능하고 프로그래밍 가능한 판독 전용 메모리(EPROM), 전기적으로 소거 가능하고 프로그래밍 가능한 판독 전용 메모리(EEPROM) 및 플래시 메모리와 같은 반도체 메모리 장치들을 포함하는 상이한 형태의 메모리; 고정식, 플로피 및 이동식 디스크와 같은 자기 디스크; 테이프를 포함하는 다른 자기 매체; 및 컴팩트 디스크(CD) 또는 디지털 비디오 디스크(DVD)와 같은 광학 매체를 포함한다.

위의 설명에서, 본 발명의 이해를 제공하기 위해 다양한 상세들이 설명되었다. 그러나, 본 발명은 그러한 상세들 없이도 실시될 수 있다는 것을 이 분야의 기술자들은 이해할 것이다. 본 발명은 제한된 수의 실시예들과 관련하여 개시되었지만, 이 분야의 기술자들은 그들로부터의 다양한 수정 및 변경을 인식할 것이다. 첨부된 청구범위는 그러한 수정들 및 변경들을 본 발명의 진정한 사상 및 범위 내에 있는 것으로서 커버하는 것을 의도한다.

Claims

무선 네트워크에서 공간 분할 다중 액세스를 제공하는 방법으로서,
셀 세그먼트 내에서 복수의 빔을 전송하는 단계;
상이한 정보 세트들을 대응하는 복수의 빔 내에서 송신하는 단계 - 상기 정보 세트들 중 하나 이상이 상기 셀 세그먼트 내의 이동국의 위치에 따라서 상기 이동국에 의해 검출될 수 있음 -;
상기 이동국에 의해 상기 상이한 정보 세트들 중 어느 정보 세트가 검출되는지에 응답하는 지시를 수신하는 단계; 및
상기 수신된 지시에 따라서 상기 복수의 빔 중에서 빔 선택을 수행하는 단계
를 포함하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 지시를 수신하는 단계는,
상기 이동국에 의해 상기 정보 세트들 중 제1 정보 세트가 검출되고, 상기 정보 세트들 중 제2 정보 세트는 검출되지 않는 경우에, 제1 지시를 수신하는 단계;
상기 이동국에 의해 상기 제2 정보 세트가 검출되고, 상기 제1 정보 세트는 검출되지 않는 경우에, 제2 지시를 수신하는 단계; 및
상기 이동국에 의해 상기 제1 및 제2 정보 세트들 양자가 검출되는 경우에 제3 지시를 수신하는 단계
를 포함하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 지시를 수신하는 단계는 프리코딩(precoding) 행렬 인덱스를 수신하는 단계를 포함하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 전송, 송신, 수신 및 수행하는 단계들은 LTE(Long Term Evolution) 무선 네트워크 내의 기지국에 의해 수행되는 방법.
제1항에 있어서,
상기 이동국으로부터, 상기 대응하는 복수의 빔과 관련된 하나 이상의 신호 품질 메트릭(metric)을 수신하는 단계
를 더 포함하고,
상기 빔 선택을 수행하는 단계는 또한 상기 하나 이상의 신호 품질 메트릭에 따르는 방법.
제5항에 있어서, 상기 하나 이상의 신호 품질 메트릭을 수신하는 단계는 하나 이상의 채널 품질 표시자(CQI)를 수신하는 단계를 포함하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 상이한 정보 세트들을 송신하는 단계는 상이한 기준 신호 구조들을 송신하는 단계를 포함하고, 상기 상이한 기준 신호 구조들의 각각은 파일럿들의 동일한 세트를 갖는 방법.
제7항에 있어서, 상기 상이한 기준 신호 구조들은 상기 파일럿들의 세트들 중 적어도 하나의 파일럿에 대해 상이한 위상들을 사용하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 빔 선택을 수행하는 단계는 다운링크 빔 선택을 수행하는 단계를 포함하고,
상기 방법은,
기지국에 의해, 상기 이동국으로부터 기준 신호들을 수신하는 단계; 및
상기 기지국에 의해 상기 기준 신호들에 기초하여, 상기 복수의 빔 중에서 업링크 데이터를 전달하기 위한 빔을 결정하는 단계
를 더 포함하는 방법.
제1항에 있어서,
무선 채널에 의해 지원될 수 있는 계층들의 수를 나타내는 랭크 정보를 수신하는 단계; 및
상기 지시 및 랭크 정보에 기초하여 동작 모드를 선택하는 단계
를 더 포함하는 방법.
제10항에 있어서, 상기 모드를 선택하는 단계는 단일 입력 다중 출력(SIMO) 모드, 다이버시티 모드 및 다중 입력 다중 출력(MIMO) 모드 중에서 선택하는 단계를 포함하는 방법.
제1항에 있어서,
복조 기준 신호에 적용할 순환 시프트의 양을 지시하는 메시지를 상기 이동국으로 송신하는 단계; 및
상기 이동국으로부터 상기 순환 시프트의 양이 적용된 복조 기준 신호를 수신하는 단계
를 더 포함하는 방법.
제12항에 있어서,
상기 적용된 순환 시프트의 양은 없으며(none),
상기 방법은, 제2 메시지를 제2 이동국으로 송신하는 단계를 더 포함하고, 상기 제2 메시지는 상기 제2 이동국에 의해 송신되는 복조 기준 신호에 적용될 0이 아닌(non-zero) 순환 시프트를 나타내는 방법.
기지국으로서,
셀 세그먼트에서 통신될 복수의 빔을 생성하기 위한 안테나 어셈블리; 및
프로세서 - 상기 프로세서는,
각각의 빔 내에서 상이한 정보 세트들을 셀 섹터 내의 이동국으로 전송하고 - 상기 이동국은 상기 셀 섹터 내의 상기 이동국의 위치에 따라서 상기 정보 세트들 중 하나 이상을 검출할 수 있음 -,
상기 이동국에 의해 상기 상이한 정보 세트들 중 어느 정보 세트가 검출되는지에 응답하는 지시를 수신하고,
상기 수신된 지시에 따라서 상기 복수의 빔 중에서 다운링크 데이터를 상기 이동국으로 전달하기 위한 하나 이상의 빔을 선택함 -
를 포함하는 기지국.
제14항에 있어서,
상기 프로세서는 또한,
상기 이동국으로부터 랭크 정보 및 빔 품질 메트릭들을 수신하고,
복수의 모드 중에서 상기 다운링크 데이터를 전달하기 위한 모드를 선택하는 기지국.
제15항에 있어서, 상기 선택되는 모드는 단일 입력 다중 출력(SIMO) 모드, 다이버시티 모드 및 다중 입력 다중 출력(MIMO) 모드 중 하나인 기지국.
제14항에 있어서,
상기 프로세서는 또한,
상기 이동국으로부터 사운딩(sounding) 기준 신호를 수신하고,
상기 수신된 사운딩 기준 신호에 기초하여, 상기 복수의 빔 중 어느 빔을 업링크 데이터의 통신에 사용할지를 결정하는 기지국.
제14항에 있어서, 상기 프로세서는 소정의 제어 신호들을 다이버시티 모드로 상기 이동국에 전달하는 기지국.
명령어들을 포함하는 적어도 하나의 컴퓨터 판독 가능 저장 매체를 포함하는 물품으로서,
상기 명령어들은 기지국에 의해 실행될 때에 상기 기지국으로 하여금,
셀 세그먼트 내에서 복수의 빔을 전송을 야기하고;
상이한 정보 세트들을 대응하는 복수의 빔 내에서 송신하고 - 상기 정보 세트들 중 하나 이상이 상기 셀 세그먼트 내의 이동국의 위치에 따라서 상기 이동국에 의해 검출될 수 있음 -;
상기 이동국에 의해 상기 상이한 정보 세트들 중 어느 정보 세트가 검출되는지에 응답하는 지시를 수신하고;
상기 수신된 지시에 따라서 상기 복수의 빔 중에서 빔 선택을 수행하게 하는, 물품.
제19항에 있어서, 상기 명령어들은 실행시에 상기 기지국으로 하여금 데이터를 전달하기 위한 모드를 더 선택하게 하며, 상기 선택되는 모드는 단일 입력 다중 출력(SIMO) 모드, 다이버시티 모드 및 다중 입력 다중 출력(MIMO) 모드 중 하나인 물품.