JP6298073B2 - 無線通信システムにおけるビームフォーミングを利用した制御チャネルの送受信方法及び装置 - Google Patents

無線通信システムにおけるビームフォーミングを利用した制御チャネルの送受信方法及び装置 Download PDF

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Description

本発明は、無線通信システムにおける信号の送受信に関し、特に、無線通信システムでビームフォーミングを使用して制御チャネルを送受信する方法及び装置に関する。
継続的に増加する無線データトラフィック（traffic）需要を満たすために、無線通信システムは、より高いデータ伝送率をサポートするための方向に発展している。現在、商用化し始めた４Ｇ（４th Generation）移動通信システムは、データ伝送率増加のために主に周波数効率性（spectral efficiency）を改善する方向に技術開発を追求してきた。しかし、上記周波数効率性の改善技術だけでは、急増する無線データトラフィック需要を満足させることは難しくなった。
上述した問題点を解決するための一案として、非常に広い周波数帯域を使用することがある。現在移動通信セルラー（celluler）システムで使用される周波数帯域は、一般的に１０ＧＨｚ以下であり、広い周波数帯域確保が非常に難しい。したがって、より高い周波数帯域で広域周波数を確保する必要性がある。しかし、無線通信のための周波数が高くなるほど電波経路損失は増加する。これによって、電波到達距離は相対的に短くなり、サービス領域（coverage）が減少する。したがって、広い周波数帯域を確保するために導入された超高周波、すなわちミリメートル（mm）ウェーブ（wave）システムで、電波経路損失を緩和させ、電波の伝達距離を増加させるための重要技術の一つとして、ビームフォーミング（beamforming）技術がある。
ビームフォーミングは、送信端で遂行される送信ビームフォーミング及び受信端で遂行される受信ビームフォーミングに区分されることができる。送信ビームフォーミングは、一般的に、複数のアンテナを利用して電波の到達領域を特定の方向に集中させて指向性（directivity）を増大させる。この時、複数のアンテナが集合した形態は、アンテナアレイ（antenna array）、アレイに含まれている各アンテナはアレイエレメント（array element）と称される。アンテナアレイは、線形アレイ（linear array）、平面アレイ（planar array）など、多様な形態で構成されることができる。送信ビームフォーミングを使用すれば、信号の指向性増大を通して伝送距離が増加する。さらには、指向する方向以外の他の方向には信号がほとんど伝送されないので、他の受信端に対する信号干渉が大きく減少する。受信端は、受信アンテナアレイを利用して受信信号に対するビームフォーミングを遂行することができる。受信ビームフォーミングは、電波の受信を特定方向に集中させて、該当方向に入ってくる受信信号感度を増加させ、他の方向から入力される信号を受信信号から排除することによって、干渉信号を遮断する利得を提供する。
上記のように動作するビームフォーミングに基づく通信システムにおいて、物理チャネルの特性によってビームフォーミング技術を物理チャネルに効果的に適用し、またビームフォーミングを使用して物理チャネル信号を伝送する際に効率的なリソース構成と制御情報シグナリングを定義する必要がある。
本発明は、通信システムで信号を送受信するための方法及び装置を提供する。
本発明は、通信システムでビームフォーミングを使用して物理制御チャネルを送受信する方法及び装置を提供する。
本発明は、ビームフォーミングに基づく無線通信システムで、スケジューリング割り当てチャネルに対する端末の探索及び検出の複雑度を減少させる方法及び装置を提供する。
本発明の好ましい実施形態による方法は、無線通信システムでビームフォーミングを利用して制御チャネルを送信するための方法であって、制御チャネルを通して伝送する複数の制御情報を決定し、上記制御情報のビームフォーミング伝送に使用される送信ビームを割り当てるステップと、上記制御情報のうち同一の送信ビームに割り当てられた少なくとも一つの制御情報を時間-周波数リソースで構成される制御チャネル領域内の一つのビーム領域に配置することによって、上記制御情報を上記制御チャネル領域にマッピングさせるステップと、上記制御チャネル領域内の少なくとも一つのビーム領域を指示する少なくとも一つのビーム領域情報を上記制御チャネル領域にマッピングさせるステップと、上記制御チャネル領域を通して、対応する割り当てられた送信ビームを使用して、上記マッピングされたビーム領域情報と上記マッピングされた制御情報を伝送するステップとを含む。
本発明の他の実施形態による方法は、無線通信システムでビームフォーミングを利用して制御チャネルを受信するための方法であって、予め定められる時間-周波数リソースで構成される制御チャネル領域のうちビーム領域情報を伝送可能な予め定められる位置で、所望の送信ビームに対応するビーム領域情報を検出するステップと、上記制御チャネル領域は、同一の送信ビームに割り当てられた少なくとも一つの制御情報が配置された少なくとも一つのビーム領域を含み、上記ビーム領域情報を利用して、上記ビーム領域情報により指示されるビーム領域内で所望の制御情報を検出するステップと、上記制御情報を利用してデータパケットを受信するステップとを含む。
本発明の一実施形態による装置は、無線通信システムでビームフォーミングを利用して制御チャネルを送信するための基地局装置であって、制御チャネルを通して伝送する複数の制御情報を決定する制御チャネル生成部と、上記制御情報のビームフォーミング伝送に使用される送信ビームを割り当て、上記制御情報のうち同一の送信ビームに割り当てられた少なくとも一つの制御情報を時間-周波数リソースで構成される制御チャネル領域内の一つのビーム領域に配置することによって、上記制御情報を上記制御チャネル領域にマッピングさせ、上記制御チャネル領域内の少なくとも一つのビーム領域を指示する少なくとも一つのビーム領域情報を上記制御チャネル領域にマッピングさせる制御部と、上記制御チャネル領域を通して上記マッピングされたビーム領域情報と上記マッピングされた制御情報を対応する割り当てられた送信ビームを使用して伝送する送信部とを含む。
本発明の他の実施形態による装置は、無線通信システムでビームフォーミングを利用して制御チャネルを受信するための端末装置であって、予め定められる時間-周波数リソースで構成される制御チャネル領域の信号を受信する受信部と、上記制御チャネル領域の受信された信号のうちビーム領域情報を伝送可能な予め定められる位置の信号から、所望の送信ビームに対応するビーム領域情報を検出し、上記制御チャネル領域は同一の送信ビームに割り当てられた少なくとも一つの制御情報が配置された少なくとも一つのビーム領域を含み、上記ビーム領域情報を利用して上記ビーム領域情報により指示されるビーム領域内で所望の制御情報を検出する制御チャネル検出部とを含む。
本発明の他の目的、利点、及び顕著な特徴は、添付の図面及び本発明の実施形態からなされた以下の詳細な説明から、この分野の当業者に明確になるはずである。
本発明を詳細に説明するのに先立って、本明細書の全般にわたって使用される特定の単語及び語句の定義を開示することが望ましい。“含む（include）”及び “備える（comprise）”という語句だけではなく、その派生語（derivatives thereof）は、限定ではなく、含みを意味する。“又は（or）”という用語は、“及び／又は（and／or）”の意味を包括する。“関連した（associated with）”及び“それと関連した（associated therewith）”という語句だけではなく、その派生語句は、“含む（include）”、“含まれる（be included within）”、“相互に連結する（interconnect with）”、“包含する（contain）”、“包含される（be contained within）”、“連結する（connect to or with）”、“結合する（couple to or with）”、“疎通する（be communicable with）”、“協力する（cooperate with）”、“相互配置する（interleave）”、“並置する（juxtapose）”、“近接する（be proximate to）”、“接する（be bound to or with）”、“有する（have）”、及び“特性を有する（have a property of）”などを意味することができる。制御器は、少なくとも１つの動作を制御する装置、システム又はその部分を意味するもので、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、又は、それらのうちの２つ以上の組合せで実現することができる。特定の制御器に関連する機能は、集中しているか、あるいは近距離、または遠距離に分散されることもあることに留意すべきである。特定の単語及び語句に関するこのような定義は、本明細書の全般にわたって規定されるもので、当業者には、大部分の場合ではなくても、多くの場合において、このような定義がそのように定義された単語及び語句の先行使用にはもちろん、将来の使用にも適用されるものであることが自明である。
本発明の一実施形態によるビームフォーミングに基づく通信を概略的に表す図である。 本発明の一実施形態によるＰＤＣＣＨの伝送領域を示す図である。 本発明の一実施形態によるＰＤＣＣＨの割り当てを示す図である。 本発明の一実施形態によるＰＤＣＣＨの割り当てを示す図である。 本発明の一実施形態によるＰＤＣＣＨの割り当てを示す図である。 本発明の一実施形態による制御チャネル領域の構成を示す図である。 本発明の一実施形態によるＰＤＣＣＨの割り当てを示す図である。 本発明の他の実施形態による制御チャネル領域の構成を示す図である。 本発明の一実施形態による基地局による制御情報の送信動作を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態による端末による制御情報の受信動作を示すフローチャートである。 本発明の他の実施形態による制御チャネル領域の構成を示す図である。 本発明の他の実施形態による端末による制御情報の受信動作を示すフローチャートである。 本発明の他の実施形態による制御チャネル領域の構成を示した図である。 本発明の他の実施形態による制御チャネル領域の構成を示した図である。 本発明の他の実施形態による制御チャネル領域の構成を示した図である。 本発明の一実施形態による基地局の送信構造を示した図である。 本発明の一実施形態による端末の受信構造を示した図である。
本発明の実施形態の上述した及び他の様相、特徴、及び利点は、以下の添付図面が併用された後述の詳細な説明から、より一層明らかになるだろう。
図面中、同一の図面参照符号が同一の構成要素、特性、又は構造を意味することは、容易に理解できるであろう。
下記で論議される図１乃至図１３及び本明細書で本発明の原理を記述するのに使用される様々な実施形態は、ただ例示的なものであって、本発明の範囲を限定するものと解釈すべきではない。当業者であれば、本発明の原理が適切に配置されたシステム又は装置で具現することができるものであることは自明である。
添付の図面を参照した下記の説明は、特許請求の範囲の記載及びこれと均等なものの範囲内で定められるような本発明の実施形態の包括的な理解を助けるために提供され、この理解を助けるための様々な特定の詳細を含むが、これらは単なる実施形態にすぎない。したがって、本発明の範囲及び趣旨を逸脱することなく、ここに説明した実施形態の様々な変更及び修正が可能であるということは、当該技術分野における通常の知識を有する者には明らかであろう。また、明瞭性と簡潔性の観点から、当業者に良く知られている機能や構成に関する具体的な説明を省略する。以下の説明及び特許請求の範囲で使用する用語及び単語は、辞典的意味に限定されるものではなく、本発明の理解を明確且つ一貫性があるようにするために使用される。したがって、本発明の実施形態の説明が単に実例を提供するためのものであって、特許請求の範囲及びこれと均等なものに基づいて定義される発明をさらに限定する目的で提供されるものでないことは、本発明の技術分野における通常の知識を持つ者には明らかであろう。
本願明細書に記載の各要素は、文脈中に特に明示しない限り、複数形を含むことは、当業者には理解できるであろう。したがって、例えば、“コンポーネント表面（a component surface）”との記載は、１つ又は複数の表面を含む。
“実質的に（substantially）”という用語は、提示された特徴、パラメータ、又は値が正確に設定される必要はないが、許容誤差、測定誤り、測定精度限界及び当業者に知られているか、あるいは当業者によって実験なしに得られる要素を含む偏差又は変化が、これら特性が提供しようとする効果を排除しない範囲内で発生することを意味する。
後述する本発明の実施形態は、セルラー移動通信システムでビームフォーミング技術を使用して制御チャネルを送受信する技術に関する。下記では、制御チャネルの例として、ダウンリンク（Downlink:ＤＬ）及びアップリンク（Uplink:ＵＬ）に伝送されるデータパケットの割り当て情報を提供するダウンリンクスケジューリング割り当てチャネルであるＰＤＣＣＨ（Physical Downlink Control Channel）を説明する。すなわち、本発明の後述する実施形態は、割り当てられた複数の制御チャネルの送信のために、ビームフォーミングを使用する全ての種類の通信システムに適用され得ると解析されるべきである。例えば、本発明の実施形態は、ＰＤＣＣＨのみだけでなくＨＡＲＱ（Hybrid Automatic Retransmission Request）のためのＡＣＫ（Acknowledgement）及びＮａｃｋ（Non-Acknowledgement）を伝送できるＰＨＩＣＨ（Physical HARQ Indication Channel）、短文データチャネル（Short-Data Channel）、専用基準信号（Dedicated Reference Signal（ＲＳ））のうち少なくとも一つにも適用され得る。
ダウンリンクでのＰＤＣＣＨは、超高周波帯域における電波経路損失を克服するためにビームフォーミングを使用して伝送されることができる。ダウンリンクビームフォーミングは、基地局の少なくとも一つの送信ビーム及び／または端末の少なくとも一つの受信ビームを通して行われることができる。
図１は、本発明の一実施形態によるビームフォーミングに基づく通信を概略的に示した図である。図示するように、基地局１００は、一つ又はそれ以上のセクタで構成されたセルをサービスカバレッジとして運用し、デジタル及び／またはアナログビームフォーミング構造を通して複数の送信ビーム１１２を形成する。基地局１００は、複数のビームフォーミングされた信号を同時にまたは連続的にスイーピング（sweeping）１１０しながら伝送する。
基地局１００のセル内に位置する端末１２０は、具現によって受信ビームフォーミングをサポートせずに全方向に（omnidirectional）信号を受信するか、または、受信ビームフォーミングをサポートしながら特定ビームフォーミングパターン（pattern）を一回に一つだけサポートして受信するか、または受信ビームフォーミングをサポートしながら複数のビームフォーミングパターンを相異なる方向に同時にサポート可能な構造を有することができる。
受信ビームフォーミングをサポートしない構造を有する場合、端末１２０は、基地局１００から送信ビーム別に送出される基準信号（Reference Signal:ＲＳ）に対するチャネル品質を測定し、その測定結果を報告するか又はその測定結果によって選択された少なくとも一つの最適の送信ビームを基地局１００に報告することによって、基地局１００の複数の送信ビーム１１２のうち端末１２０に対する最適の送信ビームを通信に使用することができる。受信ビームフォーミングをサポートする構造を有する場合、端末１２０は、受信ビーム１２２別に基地局１００の複数の送信ビーム１１２に対するチャネル品質を測定し、基地局の送信ビームと端末の受信ビームの全ての組み合せに対して、全体又は上位いくつかの測定結果を基地局１００に報告することによって、最適の送／受信ビームの組み合せを通信に使用することができる。端末１２０が同時にいくつかの基地局の送信ビームを受信可能であるか、または、いくつかの基地局の送信ビームと端末の受信ビームの組み合せをサポート可能な場合、基地局１００は、反復伝送または同時伝送を通したダイバーシティ伝送を考慮したビーム選択を遂行することができる。以上のように、基地局１００と端末１２０が送受信に使用する最適のビームを選択する手順をビーム選択手順又はビームトラッキング手順と称する。
端末１２０は、基地局１００に対して決定された一つ又はそれ以上の最適の送信ビームに対する情報を周期的又は非周期的に基地局１００にフィードバックする。基地局１００は、端末１２０に対するデータ伝送のスケジューリング割り当て以前に、端末１２０から最適の送信ビーム又は最適の送受信ビームの組み合せに対する情報を獲得する。端末１２０が一つの基地局（又はセクタ又は遠隔無線端（Remote Radio Head:ＲＲＨ））と通信する場合だけでなく、一つ以上の基地局（又はセクタ又はＲＲＨ）と通信する場合にも同様に、端末１２０は、各基地局に対して選択した最適の送信ビーム又は最適の送受信ビームの組み合せに対する情報を該当基地局又は全ての基地局又は選択された基地局に報告する。
基地局１００は、フィードバックを通して獲得したＰ個の最適の送信ビームのうち選択された送信ビームを通して端末１２０のためのＰＤＣＣＨを送信することができる。端末１２０が受信ビームフォーミングを遂行するためには、基地局１００が選択した送信ビームを知る必要があるため、基地局１００がＰＤＣＣＨの送信ビームを選択する規則は、ＰＤＣＣＨの送信前に基地局１００と端末１２０との間に予め約束されていなければならない。一実施形態として、基地局１００は、Ｐ個の最適の送信ビームのうち最も最適の一つの送信ビームを選択してＰＤＣＣＨの伝送に使用する。ここで“最適”の条件は、各送信ビームに対して測定された受信信号強度、受信信号対干渉及び雑音比（Signal to Interference and Noise Ratio:ＳＩＮＲ）、基地局の送信ＲＦチェイン個数、基地局の選好度など多様なメトリック（metric）に基づいて判定されることができる。基地局１００は、端末１２０に通知されたアルゴリズムを使用してＰＤＣＣＨのための送信ビームを選択するか、又は端末１２０のＰＤＣＣＨのために選択した送信ビームに対する情報（ビームインデックス）を端末１２０に通知することができる。
基地局１００で予め定められるビーム幅のビームを使用してＰＤＣＣＨを伝送し、端末１２０がフィードバックした最適の送信ビームのビーム幅がＰＤＣＣＨに対して定められたビーム幅と相異なる場合、基地局１００はＰＤＣＣＨの伝送以前に基地局１００と端末１２０との間に約束された送信ビーム選択規則によって、ＰＤＣＣＨのための送信ビームを選択する。一例で、基地局は、フィードバックを受けたＰ個の最適の送信ビームのビーム幅がＰＤＣＣＨのためのビーム幅より狭い場合、Ｐ個の最適の送信ビームのうち最も最適の送信ビームを含むさらに広いビーム幅の送信ビームをＰＤＣＣＨ伝送のために選択できる。
基地局１００が端末別に相異なるビーム幅を使用してＰＤＣＣＨを伝送できる場合、すなわちシステムでＰＤＣＣＨの伝送のために一つ以上のビーム種類をサポートする場合、基地局１００はＰＤＣＣＨの伝送以前に端末１２０との間にＰＤＣＣＨのために使用するビーム種類を決定する。
図２は、本発明の一実施形態によるＰＤＣＣＨの伝送領域を示す。ここではＴＤＤ（Time Division Duplex）構造のサブフレームを図示するが、ＦＤＤ（Frequency Division Duplex）が使用される場合にも類似の説明が適用されることに留意すべきである。
図２を参照すれば、予め定められる時間長を有する一つのサブフレーム２００は、制御チャネルが含まれる制御チャネル領域２０６とダウンリンクデータ２０８が伝送されるダウンリンクデータ領域２０２及びアップリンクデータ２１０が伝送されるアップリンクデータ領域２０４を含んで構成される。データ領域２０２，２０４にＮ個のデータパケット２０８，２１０が伝送される場合、データパケット２０８，２１０のスケジューリング情報（又は、スケジューリング割り当て）を各々通知するＮ個のＰＤＣＣＨがサブフレーム２００の前部に配置された制御チャネル領域２０６内に含まれる。各データパケット２０８，２１０は、相異なる送信ビームを通して相異なる端末に伝送されることができ、制御チャネル領域２０６はスケジューリング結果によって多様な送信ビームを通して伝送されるＰＤＣＣＨを含む。
各端末は、自分のＰＤＣＣＨのみを成功的に復号化することができる。また、端末は、予め獲得した最適の送信ビーム情報によって自分の最適の送信ビームに送信される信号に対してのみ復号化を試みる。
図３Ａ及び図３Ｂは、本発明の一実施形態によるＰＤＣＣＨの割り当てを示す。
図３Ａを参照すれば、一つのフレーム３００は予め定められる個数のサブフレーム３０２を含み、各サブフレーム３０２の前部にはＰＤＣＣＨを含む制御チャネル領域３０４が位置する。制御チャネル領域３０４は、後続するダウンリンク／アップリンクデータ領域に含まれるデータパケットに対するスケジューリング情報を表すＰＤＣＣＨを含み、ＰＤＣＣＨは、同一のビームに割り当てられたＰＤＣＣＨが隣接するように制御チャネル領域３０４内に配置される。
図３Ｂを参照すれば、相異なるユーザ又は相異なるデータパケット（又は制御パケット）に対するスケジューリング割り当てを指示する１６個のＰＤＣＣＨであるＰＤＣＣＨ０〜ＰＤＣＣＨ１５が制御チャネル領域３０４に含まれ、同一のビームに割り当てられたＰＤＣＣＨは論理的に隣接するように配置される。一例でＰＤＣＣＨは、各々一つ又はそれ以上の時間-周波数単位で構成されることができ、時間軸及び／または周波数軸上で論理的に隣接するように配置される。具体的にダウンリンク送信ビーム０に割り当てられたＰＤＣＣＨ０乃至２は連続して配置３１０され、送信ビーム２に割り当てられたＰＤＣＣＨ３乃至７は連続して配置３１２され、送信ビーム３に割り当てられたＰＤＣＣＨ８乃至９は連続して配置３１４され、送信ビーム５に割り当てられたＰＤＣＣＨ１０乃至１５は連続して配置３１６される。各ＰＤＣＣＨに割り当てられる送信ビームは基地局スケジューリングを通して、該当する端末の最適の送信ビームを考慮して決定されることができる。
ビーム領域３１０，３１２，３１４，３１６は、各々一つの送信ビームに割り当てられた複数のＰＤＣＣＨが配置される領域を意味し、ビームインデックスの昇順又は降順で整列されることができる。図３Ｂでは、ビーム領域３１０，３１２，３１４，３１６がビームインデックスの昇順で整列される例を示す。
同一のビーム領域３１０，３１２，３１４，３１６内に含まれたＰＤＣＣＨは、基地局により個別符号化（Separate coding）されるか、又は統合符号化（Joint coding）されることができる。個別符号化は、基地局が各ＰＤＣＣＨを個別に符号化するため、各ユーザ別にリンク適応化（link adaptation）が可能であるという長所を有するが、ユーザ別にＰＤＣＣＨに対するリソース位置及び符号化に適用されたＭＣＳ（Modulation and Coding Scheme）情報などを各端末に通知すべきであるため、シグナリングオーバーヘッドを増加させる。シグナリングを省略したり減少させる場合は、端末が自分のＰＤＣＣＨをブラインド検出（blind detection）すべきであるため、端末の計算複雑度が増加することがある。統合符号化は、該当ビーム領域から伝送されるＰＤＣＣＨのうち最もロバストに（robust）伝送されなければならないＰＤＣＣＨに基づいてＭＣＳを選択するので、リンク適応化の側面では非効率的であるが、全てのＰＤＣＣＨに対するリソース位置及び一つのＭＣＳ情報だけを端末に通知すればよいため、シグナリングオーバーヘッドを減少させるか又は端末の計算複雑度を下げることができる。
ＰＤＣＣＨが個別符号化される場合、同一のビームに割り当てられたＰＤＣＣＨは、論理的に隣接して配置されないことがあり、あるＰＤＣＣＨの間にどの制御情報も載せずに伝送される論理的時間-周波数リソースが存在できる。
他の実施形態として、ＰＤＣＣＨが割り当てられたビーム領域（３１０乃至３１６）は、アンテナアレイ（Antenna Array）インデックスに基づいて分かれることができ、アンテナアレイインデックスの昇順又は降順で整列されることができる。
図３Ｃは、本発明の他の実施形態によるＰＤＣＣＨの割り当てを示した図である。
図３Ｃを参照すれば、各サブフレーム３０２ａの前部にはＰＤＣＣＨを含む制御チャネル領域３０４ａが位置する。制御チャネル領域３０４ａは、後続するダウンリンク／アップリンクデータ領域に含まれるデータパケットに対するスケジューリング情報を表すＰＤＣＣＨを含み、ＰＤＣＣＨは、同一のビームに割り当てられたＰＤＣＣＨが隣接するように制御チャネル領域３０４ａ内に配置される。
図示された例で、相異なるユーザ又は相異なるデータパケット（又は制御パケット）に対するスケジューリング割り当てを指示する１６個のＰＤＣＣＨであるＰＤＣＣＨ０〜ＰＤＣＣＨ１５が制御チャネル領域３０４ａに含まれ、各ビーム領域３２０，３２２，３２４内でＰＤＣＣＨは、論理的に隣接するように配置される。具体的にダウンリンク送信ビーム０に割り当てられたＰＤＣＣＨ０乃至２は、ビーム領域０ ３２０内に配置され、送信ビーム５に割り当てられたＰＤＣＣＨ１０乃至１５はビーム領域（２）内に配置される。特にビーム領域１ ３２２は、送信ビーム２及び３に割り当てられたＰＤＣＣＨ３乃至９を含むことができる。すなわちＰＤＣＣＨ３，５，６，７，９は、送信ビーム２を通して伝送され、ＰＤＣＣＨ４，８は送信ビーム３を通して伝送される。したがって、ビーム領域１ ３２２のＰＤＣＣＨは、基地局により統合符号化（joint coding）される。
ＰＤＣＣＨが多様なビーム幅のビームで伝送されることができる場合、各ビーム領域は最も広いビーム幅に基づいて形成され、各ビーム領域は、該当ビームに含まれるより小さなビーム幅のビームに割り当てられたＰＤＣＣＨを含むことができる。
制御チャネル領域を受信する端末が各ビーム領域を認識できるように、基地局は、制御チャネル領域を通して各ビーム領域に対する情報を伝送する。上記各ビーム領域に対する情報を伝送するリソース領域は、ＰＣＦＩＣＨ（Physical Control Format Indicator Channel）又はＰＢＦＩＣＨ（Physical Beam region Format Indicator Channel）と称される。ＰＣＦＩＣＨ上のビーム領域情報は、シーケンス形態で構成されるか又はメッセージ形態で構成されることができ、該当ビーム領域に自分のＰＤＣＣＨが割り当てられた全ての端末が上記ＰＣＦＩＣＨの情報を成功的に受信するように、ロバストに符号化される。ＰＣＦＩＣＨは、各ビーム領域に対応して送信され、図３Ｃに開示されたビーム領域１ ３２２に対しては、相異なる周波数-時間リソースを占める２個のＰＣＦＩＣＨが伝送される。
図４Ａは、本発明の一実施形態による制御チャネル領域の構成を示した図である。
図４Ａを参照すれば、制御チャネル領域４００は、一つ又はそれ以上のＰＣＦＩＣＨとそれに対応する一つ又はそれ以上の制御チャネル、一例としてＰＤＣＣＨを含む。制御チャネル領域５００の（最大）サイズは、予め定められるか、またはシステム情報や制御情報を通して基地局から端末にシグナリングされることができる。各ＰＣＦＩＣＨは、時間領域で該当するＰＤＣＣＨが属したビーム領域の前部に配置され、対応するビーム領域に対する情報を含む。ＰＣＦＩＣＨに伝送されるビーム領域情報は、一例で該当ビーム領域にマッピングされる送信ビームを指示するビームインデックス、該当ビーム領域のサイズ、該当ビーム領域内で伝送される制御チャネルの種類（タイプ又はフォーマット）と位置、制御チャネルで伝送される制御情報のサイズ、該当制御チャネルに適用されたＭＣＳのうち少なくとも一つを含む。上記該当ビーム領域のサイズは、一例として該当ビーム領域に属した制御チャネルのリソースサイズ、及び／または該当ビーム領域を構成するＯＦＤＭシンボルの個数として指示されることができる。上記制御チャネルの位置は、一例として上記制御チャネルが位置する最初のリソース単位を指示する開始オフセットであり得る。
他の実施形態として、各ビーム領域の前部に配置される各ＰＣＦＩＣＨは、制御チャネル領域４００内に存在する全てのビーム領域４０２，４０４，４０６に対する情報（ビームインデックス及び該当ビーム領域のサイズ）を共通的に含むことができる。したがって、端末は、何れか一つのＰＣＦＩＣＨ（一例で、最初のＰＣＦＩＣＨ又は自分の最適の送信ビームに送信されるＰＣＦＩＣＨ）だけを復号化することで、全てのビーム領域４０２，４０４，４０６又は自分の最適の送信ビームに対応するビーム領域に対する情報を得ることができる。この時、特定ＰＣＦＩＣＨは、実際に伝送されないＰＤＣＣＨに対する情報（図示される例で送信ビームｂ１に割り当てられたＰＤＣＣＨ）に対する情報を含むことができ、この場合、送信ビームｂ１に割り当てられたＰＤＣＣＨが存在しないことを指示できる。
具体的に、制御チャネル領域４００は、送信ビーム０（ｂ０）に割り当てられた２個のＰＤＣＣＨを含む第１のビーム領域４０２と、送信ビーム２（ｂ２）に割り当てられた１個のＰＤＣＣＨを含む第２のビーム領域４０４及び送信ビーム３（ｂ３）に割り当てられた３個のＰＤＣＣＨを含む第３のビーム領域４０６を含む。第１のビーム領域４０２の最前部には、第１のビーム領域４０２を表すビーム領域情報４０８が位置し、ビーム領域情報４０８以後に送信ビーム０（ｂ０）に割り当てられた２個のＰＤＣＣＨ４１０が位置する。第２のビーム領域４０４の最前部には、第２のビーム領域４０４を表すビーム領域情報が位置し、その後に送信ビーム２（ｂ２）に割り当てられたＰＤＣＣＨが位置する。第３のビーム領域４０６の最前部には、第３のビーム領域を表すビーム領域情報が位置し、その後に、送信ビーム３（ｂ３）に割り当てられた３個のＰＤＣＣＨが配置される。この時、各ビーム領域情報は、対応するＰＤＣＣＨと同一の送信ビームを使用して伝送されることができる。一例として最初のビーム領域情報４０８は、最初のＰＤＣＣＨ４１０と同様に送信ビーム０を通して伝送される。
制御チャネル領域４００内でＰＣＦＩＣＨのビーム領域情報が伝送されることができる各リソース単位（resource unit）は、一つ又はそれ以上の時間単位（一例でＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）シンボル）及び一つ又はそれ以上の周波数単位（一例で副搬送波）で構成されることができる。ＰＣＦＩＣＨを通して伝送されるビーム領域情報のフォーマットは、ＰＣＦＩＣＨの受信以前に端末に通知され、上記ビーム領域情報のサイズは上記フォーマットによって予め定められる。一例として上記ビーム領域情報のフォーマットは固定的に定められるか、又は放送チャネル（ＢＣＨ）のシステム情報を通して基地局から端末に通知される。
ＰＣＦＩＣＨが伝送されることができるリソース位置は、予め約束された基準によって定められることができる。一例としてＰＤＣＣＨのスケジューリング情報の可能なサイズを考慮して、ＰＣＦＩＣＨは、毎４番目のリソース単位で伝送されるように制限される。すると、端末は、所望のＰＣＦＩＣＨを検出するために制御チャネル領域４００内の全てのリソース単位を検出する代わりに、毎４番目のリソース単位だけを検出すればよい。
端末が所望のＰＤＣＣＨが含まれたビーム領域の位置を検出するために、ＰＣＦＩＣＨを伝送可能な全てのリソース単位（一例として制御チャネル領域のうち毎４番目のリソース単位）に対してＰＣＦＩＣＨの復号化を遂行する。端末は、自分の最適の送信ビーム（例えば、送信ビーム＃ｂ）に対するＰＣＦＩＣＨの復号化に成功すれば、該当する復号化されたビーム領域情報を利用して、正確な位置で自分のＰＤＣＣＨを検出する。そうでない場合は、端末は、次のＰＣＦＩＣＨが伝送される前までスリープ（sleep）することができる。
端末は、検出されたＰＤＣＣＨの復号化に成功してＰＤＣＣＨに含まれたスケジューリング情報が自分に割り当てられたことを確認すれば、上記スケジューリング情報に基づいて、以後のデータ領域からデータパケット又は制御パケットを復号化する。そうでない場合、端末は、次のＰＣＦＩＣＨが伝送される前までスリープすることができる。
各ＰＣＦＩＣＨは、対応するビーム領域の送信ビームを所望する端末のみにより検出されるように構成されることができる。一実施形態として、端末が所望するＰＣＦＩＣＨの伝送位置を検出する複雑度を下げるために、基地局は、上記端末のビーム領域情報が含まれるリソース単位内のＲＳ（Reference signal）に上記端末のビーム情報を載せて伝送する。ＲＳは、予め定められるパターンによって、上記ビーム領域情報が含まれるリソース単位内に挿入される。一例として、基地局は、ＲＳを上記端末の送信ビームに対するビームインデックスとマッピングされるシーケンスでスクランブリングして伝送し、端末は、受信されたＲＳを上記シーケンスでディスクランブリングすることで、自分のビーム領域情報が含まれたリソース単位を容易に検出できる。すなわち、端末は、ＰＤＣＣＨに適用されることとして予め知られている送信ビームにマッピングされるシーケンスで、ＰＣＦＩＣＨが伝送されることができるリソース単位内で受信されたＲＳを各々ディスクランブリングしてＲＳに基づく信号電力を測定し、測定された信号電力が閾値を超過するＲＳを含むリソース単位でＰＣＦＩＣＨの復号化を試みる。
図４Ｂは、本発明の一実施形態による制御チャネル領域の構成を示した図である。
図４Ｂを参照すれば、制御チャネル領域４２０は、複数のＰＢＦＩＣＨと一つ又はそれ以上の制御チャネル、一例としてＰＤＣＣＨを含む。制御チャネル領域４２０の（最大）サイズは予め定められるか、または、システム情報や制御情報を通して基地局から端末にシグナリングされることができる。制御チャネル領域４２０は、基地局がサポートする複数の送信ビームに対応する複数のビーム領域４１２，４１４，４１６，４１８を含み、各ビーム領域４１２，４１４，４１６，４１８の前部には、対応するビーム領域に対する情報を含むＰＢＦＩＣＨが配置される。各ＰＢＦＩＣＨに伝送されるビーム領域情報は、一例で、該当ビーム領域にマッピングされるビームを指示するビームインデックス、該当ビーム領域のサイズ、該当ビーム領域内で伝送される制御チャネルの種類（タイプ又はフォーマット）と位置、制御チャネルに伝送される制御情報のサイズ、該当制御チャネルに適用されたＭＣＳのうち少なくとも一つを含む。上記該当ビーム領域のサイズは、一例として該当ビーム領域に属した制御チャネルのリソースサイズ、該当ビーム領域に属したＰＨＩＣＨのリソースサイズ、及び／または該当ビーム領域を構成するＯＦＤＭシンボルの個数として指示され得る。
他の実施形態として、各ビーム領域の前部に配置される各ＰＢＦＩＣＨは、全てのビーム領域４１２，４１４，４１６，４１８に対する情報（ビームインデックス及び／または該当ビーム領域のサイズ）を共通的に含み得る。したがって、端末は、何れか一つのＰＢＦＩＣＨだけを復号化することで、全てのビーム領域４１２，４１４，４１６，４１８に対する情報を得ることができる。この時、各ＰＢＦＩＣＨは実際に伝送されないＰＤＣＣＨに対する情報（図示された例で送信ビームｂ１に割り当てられたＰＤＣＣＨ）に対する情報を含むことができ、この場合、送信ビームｂ１に割り当てられたＰＤＣＣＨが存在しないことを指示することができる。また、各ＰＢＦＩＣＨがビームインデックスを含む代わりに、端末はＰＢＦＩＣＨが検出された順序（位置）からそれに対応する送信ビームを認知することができる。
具体的に、制御チャネル領域４２０は、一つのＰＢＦＩＣＨ及び送信ビーム０（ｂ０）に割り当てられた２個のＰＤＣＣＨを含む第１のビーム領域４１２と、一つのＰＢＦＩＣＨを含む第２のビーム領域４１４と、一つのＰＢＦＩＣＨ及び送信ビーム２（ｂ２）に割り当てられた１個のＰＤＣＣＨを含む第３のビーム領域４１６と、一つのＰＢＦＩＣＨ及び送信ビーム３（ｂ３）に割り当てられた３個のＰＤＣＣＨを含む第４のビーム領域４１８を含む。各ビーム領域４１２，４１４，４１６，４１８のチャネルは、該当する送信ビームを使用して伝送される。一例として第１のビーム領域４１２のＰＢＦＩＣＨ４２２及びＰＤＣＣＨ４２４は送信ビーム０を使用して伝送される。
図５は、本発明の他の実施形態による制御チャネル領域の構成を示した図である。
図５を参照すれば、制御チャネル領域５００は、一つ又はそれ以上のＰＣＦＩＣＨ５０２とそれに対応する一つ又はそれ以上の制御チャネル、一例としてＰＤＣＣＨ５０４を含む。制御チャネル領域５００のサイズは予め定められるか、またはシステム情報や制御情報を通して基地局から端末にシグナリングされることができる。
ＰＣＦＩＣＨ５０２は、制御チャネル領域５００の前部に、連続して配置され、ＰＤＣＣＨ５０４は、時間領域でＰＣＦＩＣＨ５０２に後続して配置される。一実施形態としてＰＣＦＩＣＨ５０２は、対応するＰＤＣＣＨ５０４と同一の順序で配列されることができる。各ＰＣＦＩＣＨは、対応するビーム領域に対する情報（ビームインデックス及び該当ビーム領域のサイズ／位置等）を含む。
他の実施形態として、制御チャネル領域の前部に配置される複数のＰＣＦＩＣＨ５０２のそれぞれは、全てのビーム領域５０６，５０８，５１０に対する情報（ビームインデックス及び該当ビーム領域のサイズ）を共通的に含むことができる。したがって、端末は、何れか一つのＰＣＦＩＣＨを復号化することで、全てのビーム領域に対する情報を得ることができる。この時、各ＰＣＦＩＣＨは、実際に伝送されないＰＤＣＣＨに対する情報（図示された例で送信ビームｂ１に割り当てられたＰＤＣＣＨ）に対する情報を含むことができ、この場合、送信ビームｂ１に割り当てられたＰＤＣＣＨが存在しないことを指示することができる。
具体的に制御チャネル領域５００内で、送信ビーム０（ｂ０）と関連したＰＣＦＩＣＨ０と送信ビーム２（ｂ２）と関連したＰＣＦＩＣＨ２と送信ビーム３（ｂ３）と関連したＰＣＦＩＣＨ３が配置され、以後に送信ビーム０（ｂ０）に割り当てられた２個のＰＤＣＣＨ５０６と送信ビーム２（ｂ２）に割り当てられたＰＤＣＣＨ５０８と送信ビーム３（ｂ３）に割り当てられた３個のＰＤＣＣＨ５１０が配置される。ここで、ＰＣＦＩＣＨは、対応するビーム領域と同一の順序で配置されるか、又は、対応するビーム領域の順序にかかわらず独立的に配置されることができる。他の実施形態としてＰＣＦＩＣＨ５０２は、対応するビーム領域に対する識別情報（ビームインデックス）を含むことができる。この時、各ＰＣＦＩＣＨのビーム領域情報は、対応するＰＤＣＣＨと同一の送信ビームを使用して伝送される。一例として、ビーム領域５０６に対応する第１のビーム領域情報は、送信ビーム０を通して伝送される。
図５の構造でＰＣＦＩＣＨのビーム領域情報は、該当ビーム領域のサイズのみだけでなく、該当ビーム領域の位置に対する情報も含む。上記ビーム領域の位置は、一例として上記ビーム領域が始まるリソース単位を指示する開始オフセットと上記ビーム領域が占有するリソース単位の個数として指示されることができる。
図６は、本発明の一実施形態による基地局による制御情報送信動作を示すフローチャートである。ここでは、制御情報の一例としてＰＤＣＣＨを通して伝送されるスケジューリング情報に対して説明する。
図６を参照すれば、ステップ６０２で、基地局は、通信を所望する端末に対するスケジューリングを遂行し、上記スケジューリング結果によって、伝送されるデータパケットに対応するＰＤＣＣＨのスケジューリング情報を生成し、上記ＰＤＣＣＨの送信に使用される送信ビームを割り当てる。ステップ６０４で、基地局は、上記ＰＤＣＣＨに対するＰＣＦＩＣＨのビーム領域情報を生成する。ここで、各ＰＣＦＩＣＨは、同一の送信ビームを使用して伝送される少なくとも一つのＰＤＣＣＨが伝送されるリソース領域、すなわちビーム領域のサイズ及び／または位置を指示する。上記スケジューリング情報の生成及びビーム領域情報の生成は、情報ビットの発生、符号化、変調などを含むことができる。
ステップ６０６で、基地局は、サブフレームの前部に位置する制御チャネル領域内に、同一の送信ビームに割り当てられたＰＤＣＣＨのスケジューリング情報を配置する。ステップ６０８で基地局は上記制御チャネル領域内の上記ＰＤＣＣＨの前部に上記ＰＣＦＩＣＨを配置する。ここでＰＣＦＩＣＨは、図４Ａ及び図４Ｂの構造によって、対応する同一の送信ビームに割り当てられたＰＤＣＣＨの前部に配置されるか、又は図５の構造によって、全てのＰＤＣＣＨの前部に連続するように配置されることができる。一実施形態としてＰＣＦＩＣＨとＰＤＣＣＨは、対応する送信ビームのビームインデックスの順序で配置されることができる。
ステップ６１０で、基地局は、制御チャネル領域を通してＰＣＦＩＣＨ及びＰＤＣＣＨを対応する送信ビームを使用して伝送する。この時、各ＰＣＦＩＣＨは、対応するＰＤＣＣＨと同一の送信ビームを使用して伝送されることができる。
図７は、本発明の一実施形態による端末による制御情報の受信動作を示すフローチャートである。
図７を参照すれば、ステップ７０２で、端末は、基地局が同時に伝送可能な送信ビームの最大個数（Ｂ）によって、最大Ｂ個のＰＣＦＩＣＨリソース単位に対する復号化を順次に試みる。他の実施形態として端末は、現在サブフレームで割り当てられたＰＣＦＩＣＨ向けの送信ビームの個数（Ｂ）に基づいて、最大Ｂ個のＰＣＦＩＣＨリソース単位を復号化することができる。上記現在サブフレームのＰＣＦＩＣＨ向けの送信ビームの個数は、固定的に定められるか又はシステム情報を通して基地局から放送されることができる。
一例で、図４Ａ及び図４Ｂの構造が使用される場合、端末は制御チャネル領域内でＰＣＦＩＣＨが伝送されることができる全てのリソース単位、一例で、毎４番目のリソース単位で検出された信号に対して順次に復号化を試みる。他の例で図５の構造が使用される場合、端末は制御チャネル領域の前部中、Ｂ個のＰＣＦＩＣＨリソース単位で検出された信号に対して順次に復号化を試みる。上記送信ビームの最大個数（Ｂ）は基地局の構造、一例としてＲＦ（Radio Frequency）経路（chain）の個数によって定められることができる。端末は、一例で基地局が放送するシステム情報から使用可能な送信ビームの最大個数を予め獲得することができる。
ステップ７０４で、端末は、ビームトラッキング手順を通して獲得した基地局の最適の送信ビーム（ビームインデックス＃ｂ）（又は端末のＰＤＣＣＨに割り当てられた送信ビーム）を参照して、送信ビーム＃ｂを使用して伝送されるＰＣＦＩＣＨの復号化に成功したか否かを判定する。一実施形態として端末は、最大ビーム個数（Ｂ）まで、毎ＰＣＦＩＣＨリソース単位ごとにＰＣＦＩＣＨ復号化を続けて遂行しながら、復号化が成功したＰＣＦＩＣＨに対する送信ビームインデックスを確認し、復号化に成功したＰＣＦＩＣＨの送信ビームインデックスが自分の最適の送信ビームインデックスと同一である場合、上記ＰＣＦＩＣＨに基づいて対応する制御チャネル、一例でＰＤＣＣＨの復号化を遂行する。他の実施形態として、端末は、各ＰＣＦＩＣＨリソース単位内の予め定められる位置で検出されたＲＳを、送信ビーム＃ｂに対応するシーケンスでディスクランブリングした後にディスクランブリングされたシーケンスの信号電力を測定することによって、最大の信号電力を有するＰＣＦＩＣＨリソース単位を選択し、上記選択されたＰＣＦＩＣＨリソース単位で検出されたビーム領域情報を復号化してエラーが発生したか否かを判定する。復号化の結果、エラーが存在しなかった場合、端末は上記ＰＣＦＩＣＨのビーム領域情報を利用して対応するＰＤＣＣＨを検出及び復号化する。一方、ＰＣＦＩＣＨの復号化の結果、エラーが発生した場合、端末は動作を終了して残りの制御チャネル領域の間にスリープすることができる。上記ＰＣＦＩＣＨリソース単位でビーム領域情報の復号化に成功すると、ステップ７０６で、端末は、上記復号化されたビーム領域情報を利用して対応するビーム領域のＰＤＣＣＨに対する復号化を試みる。一例でＰＣＦＩＣＨがＰＤＣＣＨと同一の順序で配置された場合、端末は上記選択されたＰＣＦＩＣＨリソース単位が２番目に配置されたことを感知すれば、２番目に配置されたビーム領域で検出された制御情報を端末の識別子を利用して順次に復号化することで、各制御情報に対するエラーの発生可否を判定する。ステップ７０８で、端末は、上記対応するビーム領域で自分に割り当てられた制御情報の復号化に成功したか否かを判定する。上記対応するビーム領域でエラーが存在しない制御情報が検出されなかった場合は、端末は割り当てられたＰＤＣＣＨが存在しないことと判定して動作を終了する。
一方、上記対応するビーム領域で制御情報の復号化に成功すると、ステップ７１０で、端末は、上記制御情報を利用してデータパケットを受信及び復号化する。所望の制御情報が獲得された以後、端末は制御チャネル領域内の以後に存在するＰＣＦＩＣＨ及び制御チャネルに対する検出及び復号化を省略（skip）し、上記制御チャネル領域の残った区間の間にスリープできる。
図８は、本発明の他の実施形態による制御チャネル領域の構成を示した図である。
図８を参照すれば、制御チャネル領域８００は、複数のＰＣＦＩＣＨ８０２と一つ又はそれ以上のＰＤＣＣＨ８０４を含む。制御チャネル領域８００のサイズは、予め定められるか、又は、システム情報や制御情報を通して基地局から端末にシグナリングされることができる。ＰＣＦＩＣＨ８０２は、基地局が伝送可能な全ての送信ビームに対応するように構成され、一つ又はそれ以上のＰＤＣＣＨ８０４は、ＰＣＦＩＣＨ８０２に後続して配置されることができる。各ＰＣＦＩＣＨは、対応するビーム領域に対する情報（ビームインデックス及び／または該当ビーム領域のサイズ／位置等）を含む。全ての送信ビームに対するＰＣＦＩＣＨが伝送され、ＰＣＦＩＣＨの配置順序が予め定められた場合、各ＰＣＦＩＣＨはビームインデックスを含まない。端末は、ＰＣＦＩＣＨの順序（位置）からそれに対応するビームインデックスを認知することができる。ＰＣＦＩＣＨがビームインデックスの順序で伝送される場合、端末は所望する送信ビーム、一例として（ｂ２）のＰＤＣＣＨに対する情報を獲得するために、３番目に位置するＰＣＦＩＣＨを検出することができる。
ＰＣＦＩＣＨ８０２が配置される全体領域のサイズは、基地局で同時に伝送可能な送信ビームの最大個数（Ｎ）によって固定的に定められることができる。特定送信ビーム、一例として送信ビーム１（ｂ１）に対して割り当てられたＰＤＣＣＨが存在しない場合、送信ビーム１に対応するＰＣＦＩＣＨのビーム領域情報は、ＰＤＣＣＨの未割り当て、すなわち送信ビーム１に割り当てられたＰＤＣＣＨが存在しないことを指示する情報フィールドを含むように設定されることができる。端末は、受信すべきダウンリンク送信ビームを予め知っており、各ＰＣＦＩＣＨのビーム領域情報のサイズは事前に定められているので、端末は自分が復号化すべきＰＣＦＩＣＨの位置を正確に分かる。端末は、全てのＰＣＦＩＣＨ８０２を復号化する代わりに、自分の最適の送信ビーム、一例として送信ビーム１に対応するＰＣＦＩＣＨだけを復号化することで、受信複雑度を減少させることができる。
具体的に、端末に有効な基地局の送信ビームが送信ビーム０（ｂ０）乃至送信ビーム３（ｂ３）である場合、制御チャネル領域８００内で送信ビーム０（ｂ０）と関連したＰＣＦＩＣＨ０と送信ビーム１（ｂ１）と関連したＰＣＦＩＣＨ１と送信ビーム２（ｂ２）と関連したＰＣＦＩＣＨ２と送信ビーム３（ｂ３）と関連したＰＣＦＩＣＨ３が配置され、以後に、送信ビーム０（ｂ０）に割り当てられた２個のＰＤＣＣＨ８０６と送信ビーム２（ｂ２）に割り当てられたＰＤＣＣＨ８０８と送信ビーム３（ｂ３）に割り当てられた３個のＰＤＣＣＨ８１０が配置される。送信ビーム１（ｂ１）に割り当てられたＰＤＣＣＨが存在しないので、基地局は、送信ビーム１（ｂ１）と関連したＰＣＦＩＣＨ１を該当ビーム領域（すなわちＰＤＣＣＨ）が存在しないことを指示するように設定されることができる。
他の実施形態として、制御チャネル領域の前部に配置される複数のＰＣＦＩＣＨ８０２の各々は、全てのビーム領域８０６，８０８，８１０に対する情報（ビームインデックス及び／または該当ビーム領域のサイズ等）を共通的に含むことができる。したがって、端末は、何れか一つのＰＣＦＩＣＨを復号化することで、全てのビーム領域に対する情報を得ることができる。この時、各ＰＣＦＩＣＨは、実際に伝送されないＰＤＣＣＨに対する情報（図示された例で送信ビームｂ１に割り当てられたＰＤＣＣＨ）に対する情報を含むことができ、この場合、送信ビームｂ１に割り当てられたＰＤＣＣＨが存在しないことを指示できる。送信ビームｂ１に割り当てられた端末は、ｂ１のＰＣＦＩＣＨを受信し、上記受信されたＰＣＦＩＣＨに基づいて、自分に割り当てられたＰＤＣＣＨが存在しないことを認知すると、制御チャネル領域の残った部分を無視できる。
図９は、本発明の他の実施形態による端末による制御情報の受信動作を示すフローチャートである。
図９を参照すれば、ステップ９０２で、端末は、基地局が同時に伝送可能な送信ビームの最大個数（Ｂ）によって、制御チャネル領域の時間的に前に位置するＢ個のＰＣＦＩＣＨリソース単位のうち受信しようとする最適の送信ビーム＃ｂに対応するＰＣＦＩＣＨリソース単位で検出された信号に対して復号化を遂行する。一例として端末は、Ｂ個のＰＣＦＩＣＨリソース単位のうちｂ番目のＰＣＦＩＣＨリソース単位を検出する。他の実施形態として、現在サブフレームで伝送され得るＰＣＦＩＣＨの個数、すなわちＰＣＦＩＣＨのための送信ビームの個数は、固定的に定められるか又はシステム情報を通して基地局から放送されることができる。
ステップ９０４で、端末は、上記最適の送信ビーム＃ｂに対応するＰＣＦＩＣＨリソース単位でビーム領域情報の復号化に成功したか否かを判定し、復号化に失敗した場合は動作を終了する。
上記最適の送信ビーム＃ｂに対応する上記ＰＣＦＩＣＨリソース単位でビーム領域情報の復号化に成功したら、ステップ９０６で、端末は、上記ビーム領域情報に基づいて少なくとも一つの制御チャネル、一例でＰＤＣＣＨが存在するかを判定する。一実施形態として上記ビーム領域情報は、対応するＰＤＣＣＨが存在しないことを明示的に指示するか、又はどの指示子も含まないことによって、対応するＰＤＣＣＨが存在しないことを暗黙的に表すことができる。上記ビーム領域情報に基づいて最適の送信ビーム＃ｂに対応するＰＤＣＣＨが存在しないと判定した場合、端末は動作を終了できる。一実施形態として上記端末は、次のＰＣＦＩＣＨが伝送される前までスリープできる。他の実施形態として上記端末は上記制御チャネル領域の残った区間の間にスリープできる。
上記ビーム領域情報が最適の送信ビーム＃ｂに対応するＰＤＣＣＨが存在することを指示すれば、ステップ９０８で、端末は、上記ビーム領域情報が指示するビーム領域内のＰＤＣＣＨに対する復号化を試みる。一例でＰＤＣＣＨが個別符号化（separate coding）されていて、上記ビーム領域情報が２番目のビーム領域を指示する場合、端末は、２番目のビーム領域で検出されたＰＤＣＣＨの制御情報を端末の識別子を利用して順次に復号化することで、各制御情報に対するエラーの発生可否を判定する。ＰＤＣＣＨが統合符号化（joint coding）された場合、端末は、該当ビーム領域を復号化し、成功した場合、端末の識別子に基づいて該当ＰＤＣＣＨが自分の制御情報を含むか否かを判定する。
ステップ９１０で、端末は、上記対応するビーム領域で自分に割り当てられたＰＤＣＣＨの制御情報の復号化に成功したか否かを判定する。上記対応するビーム領域でエラーが存在しない制御情報が検出された場合、端末は、割り当てられたＰＤＣＣＨが存在しないと判定して動作を終了する。
一方、上記対応するビーム領域で制御情報の復号化に成功したら、ステップ９１２で、端末は、上記ＰＤＣＣＨの制御情報を利用してデータパケットを受信及び復号化する。所望の制御情報が獲得された以後、端末は上記所望のＰＤＣＣＨ以後、上記制御チャネル領域の残った区間の間スリープできる。
一つのビーム領域内に含まれたＰＤＣＣＨが個別符号化される場合、端末がＰＤＣＣＨ復号化を試みるリソース領域を意味する探索領域（search space）は、ＰＤＣＣＨに適用される送信ビームインデックスに基づいて定められることができる。送信ビームインデックスに基づく探索領域は、追加的に端末のＩＤを利用して、さらに狭まくなることができる。他の実施形態として、端末は、端末のＩＤに基づいて探索領域を設定し、端末ＩＤに基づく探索領域をＰＤＣＣＨの送信ビームインデックスを利用してさらに狭めることができる。
ＰＤＣＣＨのスケジューリング情報は、端末別（user-specific）探索領域を通して伝送されるか又は共通探索領域（common search space）を通して伝送されることができる。端末別探索領域が使用される場合、端末は、端末ＩＤに基づいて探索領域を設定できる。共通探索領域が使用される場合、端末は、送信ビームインデックスに基づいて探索領域を設定できる。
図１０は、本発明の他の実施形態による制御チャネル領域の構成を示した図である。
図１０を参照すれば、制御チャネル領域１００２は、時間領域でサブフレーム１０００の前部に位置し、ＰＣＦＩＣＨとそれに対応するビーム領域は制御チャネル領域１００２の時間-周波数領域上で周波数軸を優先して順次に配置される。図示された例で制御チャネル領域１００２は、横軸の４個の時間単位（一例でＯＦＤＭシンボル）と縦軸の５個の周波数単位（一例で副搬送波）で構成され、ＰＣＦＩＣＨは、１＊１のリソース単位、すなわち１個の時間単位と１個の周波数単位で構成され、ビーム領域は一つ又はいくつかのリソース単位で構成されることができる。最初のＰＣＦＩＣＨ１００４は、制御チャネル領域１０００の最初のリソース単位を占有し、それに対応する最初のビーム領域１００４ａは周波数領域で最初のＰＣＦＩＣＨ１００４の以後に３個のリソース単位を占有する。２番目のＰＣＦＩＣＨ１００６は、最初のビーム領域１００４ａの以後に一つのリソース単位を占有し、それに対応する２番目のビーム領域１００６ａは、周波数領域で２番目のＰＣＦＩＣＨ１００６の以後に、又は次の時間単位の最前から５個のリソース単位を占有する。
ＰＣＦＩＣＨに伝送されるビーム領域情報は、一例で該当ビーム領域のサイズ（又は該当ビーム領域に属したＰＤＣＣＨの個数）、該当ビーム領域内で伝送されるＰＤＣＣＨの種類、ＰＤＣＣＨに伝送されるスケジューリング情報のサイズ、ＰＤＣＣＨに適用されたＭＣＳのうち少なくとも一つを含む。
端末は、制御チャネル領域１００２の各リソース単位を順次に復号化して、所望の送信ビーム識別子に対応するＰＣＦＩＣＨのビーム領域情報が検出されると、その後のリソース位置からＰＤＣＣＨの復号化を試み始める。検出を試みるＰＤＣＣＨの個数、すなわち、次のＰＣＦＩＣＨまでの長さはビーム領域情報により指示される。
図１１Ａは、本発明の他の実施形態による制御チャネル領域の構成を示した図である。
図１１Ａを参照すれば、制御チャネル領域１１０２は、時間領域でサブフレーム１１００の前部に位置し、全てのＰＣＦＩＣＨとそれに対応するビーム領域は、制御チャネル領域１１０２の時間-周波数領域上で周波数軸を優先して順次に配置される。すなわち、全てのＰＣＦＩＣＨがまず配置された後、それに対応するビーム領域が配置される。図示された例で制御チャネル領域１１０２は、横軸の４個の時間単位（一例でＯＦＤＭシンボル）と縦軸の５個の周波数単位（一例で副搬送波）で構成され、ＰＣＦＩＣＨは１＊１のリソース単位、すなわち１個の時間単位と１個の周波数単位で構成され、ビーム領域は、一つ又はいくつかのリソース単位で構成されることができる。制御チャネル領域１１０２内で４個のＰＣＦＩＣＨ１１０４，１１０６，１１０８，１１１０が周波数軸に沿って配置され、それに対応する４個のビーム領域１１０４ａ，１１０６ａ、１１０８ａ、１１１０ａは、その後に周波数軸に沿って配置される。各時間単位の最後の周波数単位以後には、次の時間単位の最初周波数単位が使用される。各ＰＣＦＩＣＨに伝送されるビーム領域情報は、一例で、該当ビーム領域に使用されたビームインデックス、該当ビーム領域の位置及びサイズ、該当ビーム領域内で伝送される制御チャネルの種類、制御チャネルに伝送されるスケジューリング情報のサイズ、制御チャネルに適用されたＭＣＳのうち少なくとも一つを含む。
端末は、制御チャネル領域１１０２のＰＣＦＩＣＨリソース単位のうち、所望の送信ビーム識別子に対応するＰＣＦＩＣＨリソース単位のビーム領域情報を検出し、上記ビーム領域情報が指示するリソース位置からＰＤＣＣＨの復号化を試み始める。検出を試みるＰＤＣＣＨの個数、すなわち、次のビーム領域までの長さはビーム領域情報により指示される。
図１１Ｂは、本発明の他の実施形態による制御チャネル領域の構成を示した図である。
図１１Ｂを参照すれば、制御チャネル領域１１０２は、時間領域でサブフレーム１１００の前部に位置し、全てのＰＣＦＩＣＨとそれに対応するビーム領域は、制御チャネル領域１１０２の時間-周波数領域上で周波数軸を優先して順次に配置される。すなわち、全てのＰＣＦＩＣＨがまず配置された後、それに対応するビーム領域が配置される。図示された例で制御チャネル領域１１０２は、横軸の４個の時間単位（一例でＯＦＤＭシンボル）と縦軸の５個の周波数単位（一例で副搬送波）で構成され、ＰＣＦＩＣＨは１＊１のリソース単位、すなわち１個の時間単位と１個の周波数単位で構成され、ビーム領域は一つ又はいくつかのリソース単位で構成されることができる。
制御チャネル領域１１０２内で端末が使用可能な基地局の全ての送信ビームに対応する５個のＰＣＦＩＣＨ１１１４，１１１６，１１１８，１１２０，１１２２が周波数軸に沿って配置され、４個のビーム領域１１１４ａ，１１１６ａ，１１２０ａ，１１２２ａは、その後に周波数軸に沿って配置される。各時間単位の最後の周波数単位以後には、次の時間単位の最初周波数単位が使用される。各ＰＣＦＩＣＨに伝送されるビーム領域情報は、一例で該当ビーム領域の位置及びサイズ、該当ビーム領域内で伝送される制御チャネルの種類、制御チャネルで伝送される制御情報のサイズ、制御チャネルに適用されたＭＣＳのうち少なくとも一つを含む。この時、特定ＰＣＦＩＣＨ１１１８は、実際に伝送されないＰＤＣＣＨに対する情報（図示された例で送信ビームｂ１に割り当てられたＰＤＣＣＨ）に対する情報を含むことができ、この場合、送信ビームｂ１に割り当てられたＰＤＣＣＨが存在しないこと（参照記号‘Ｘ’で示す）を指示する。選択可能な実施形態として、各ＰＣＦＩＣＨに伝送されるビーム領域情報は、該当ビーム領域に対応する情報だけではなく、全てのビーム領域に対する情報を共通的に含むことができる。
端末は、制御チャネル領域１１０２のＰＣＦＩＣＨリソース単位のうち、所望の送信ビーム識別子に対応するＰＣＦＩＣＨリソース単位のビーム領域情報を検出し、上記ビーム領域情報が指示するリソース位置からＰＤＣＣＨの復号化を試み始める。検出を試みるＰＤＣＣＨの個数、すなわち、次のビーム領域までの長さはビーム領域情報により指示される。他の実施形態として、端末は、最初のＰＣＦＩＣＨ又は自分の最適の送信ビームに伝送されるＰＣＦＩＣＨだけを検出することによって、所望の送信ビームに対応するビーム領域情報を検出できる。
図１２は、本発明の一実施形態による基地局の送信構造を示した図である。図示するように基地局は、制御チャネル生成部１２０２とビームフォーミング送信部１２０４及び制御部１２０６を含んで構成される。
図１２を参照すれば、制御チャネル生成部１２０２は、制御部１２０６によるスケジューリング結果によって、複数の端末のためのＰＤＣＣＨのスケジューリング情報を生成し、上記ＰＤＣＣＨのための送信ビームを割り当て、同一の送信ビームに割り当てられたＰＤＣＣＨが伝送されるビーム領域に対するＰＣＦＩＣＨのビーム領域情報を生成する。以後、制御チャネル生成部１２０２は、上述した本発明の実施形態のうちいずれか一つによってＰＣＦＩＣＨ及びＰＤＣＣＨを制御チャネル領域内に割り当てる。ビームフォーミング送信部１２０４は、制御部の制御下でＰＣＦＩＣＨ及びＰＤＣＣＨの情報１２０８を該当する端末の送信ビームを使用して伝送する。図示しないが、データチャネル送信部は、上記ＰＤＣＣＨのスケジューリング情報によって該当する端末にデータパケットを送信する。
図１３は、本発明の一実施形態による端末の受信構造を示した図である。示すように端末は、受信部１３０２と制御チャネル検出部１３０４及び制御部１３０６を含んで構成される。
図１３を参照すれば、受信部１３０２は、制御部１３０６の制御下で制御チャネル領域の信号１３０８を検出して制御チャネル検出部１３０４に伝達する。制御チャネル検出部１３０４は、制御部１３０６の制御によって、上述した本発明の実施形態のうち何れか一つによって端末に関連したＰＣＦＩＣＨのビーム領域情報を検出して、検出されたビーム領域情報が指示するビーム領域内でＰＤＣＣＨを検出する。図示しないが、データチャネル受信部は、上記検出されたＰＤＣＣＨのスケジューリング情報によってデータパケットを受信する。
提案された無線通信システムでビームフォーミングを利用した制御チャネルの送受信方法及び装置は、コンピュータ読取可能な記録媒体(computer readable recording medium)でコンピュータ読取可能なコード(computer readable code)として具現されることができる。コンピュータ読取可能な記録媒体は、コンピュータシステムにより読取可能なデータを保存することができる任意のデータ保存デバイスである。記録媒体としては、例えば、ＲＯＭ(read only memory)と、ＲＡＭ(random access memory)と、光ディスク、マグネチックテープ(magnetic tape)、フロッピー（登録商標）ディスク(floppy disk)、ハードディスク、不揮発性メモリーなどを含み、上記媒体は、また、キャリアウェーブ(carrier wave)(インターネットを通したデータ送信等）の形態で具現されることができる。コンピュータ読取可能な記録媒体は、また、ネットワーク接続されたコンピュータシステムを通して分散されることができ、したがって、コンピュータ読取可能なコードは分散方式で保存及び実行される。
一方、本発明の詳細な説明では具体的な実施形態に関し説明したが、本発明の範囲から逸脱しない限度内で多様な変形が可能である。したがって、本発明の範囲は説明された実施形態に限定されて定められず、後述する特許請求の範囲だけでなくこの特許請求の範囲と均等なものにより定められるべきである。
１００ 基地局
１１０ スイーピング
１１２ 送信ビーム
１２０ 端末
１２２ 受信ビーム
２００ サブフレーム
２０２ データ領域
２０４ データ領域
２０６ 制御チャネル領域
２０８ データパケット
２１０ データパケット
３００ フレーム
３０２ サブフレーム
３０２ａ サブフレーム
３０４ 制御チャネル領域
３０４ａ 制御チャネル領域
３１０ ビーム領域
３１２ ビーム領域
３１４ ビーム領域
３１６ ビーム領域
３２０ ビーム領域
３２２ ビーム領域
３２４ ビーム領域
４００ 制御チャネル領域
４０２ ビーム領域
４０４ ビーム領域
４０６ ビーム領域
４０８ ビーム領域情報
４１０ ＰＤＣＣＨ
４１２ ビーム領域
４１４ ビーム領域
４１６ ビーム領域
４１８ ビーム領域
４２０ 制御チャネル領域
４２２ ＰＢＦＩＣＨ
４２４ ＰＤＣＣＨ
５００ 制御チャネル領域
５０２ ＰＣＦＩＣＨ
５０４ ＰＤＣＣＨ
５０６ ビーム領域
５０８ ビーム領域
５１０ ビーム領域
８００ 制御チャネル領域
８０２ ＰＣＦＩＣＨ
８０４ ＰＤＣＣＨ
８０６ ビーム領域
８０８ ビーム領域
８１０ ビーム領域
１０００ サブフレーム
１００２ 制御チャネル領域
１００４ ＰＣＦＩＣＨ
１００４ａ ビーム領域
１００６ ＰＣＦＩＣＨ
１００６ａ ビーム領域
１１００ サブフレーム
１１０２ 制御チャネル領域
１１０４ ＰＣＦＩＣＨ
１１０４ａ ビーム領域
１１０６ ＰＣＦＩＣＨ
１１０６ａ ビーム領域
１１０８ ＰＣＦＩＣＨ
１１０８ａ ビーム領域
１１１０ ＰＣＦＩＣＨ
１１１０ａ ビーム領域
１１１４ ＰＣＦＩＣＨ
１１１４ａ ビーム領域
１１１６ ＰＣＦＩＣＨ
１１１６ａ ビーム領域
１１１８ ＰＣＦＩＣＨ
１１２０ ＰＣＦＩＣＨ
１１２０ａ ビーム領域
１１２２ ＰＣＦＩＣＨ
１１２２ａ ビーム領域
１２０２ 制御チャネル生成部
１２０４ ビームフォーミング送信部
１２０６ 制御部
１２０８ ＰＣＦＩＣＨ及びＰＤＣＣＨの情報
１３０２ 受信部
１３０４ 制御チャネル検出部
１３０６ 制御部
１３０８ 信号

Claims (18)

  1. 無線通信システムでビームフォーミングを利用して制御チャネルを送信するための方法であって、
    制御チャネルを通して伝送する複数の制御情報を決定し、前記制御情報のビームフォーミング伝送に使用される送信ビームを決定するステップと、
    制御チャネル領域内の少なくとも一つのビーム領域を指示する少なくとも一つのビーム領域情報と、前記複数の制御情報を前記制御チャネル領域内のビーム領域にマッピングさせるステップと、前記制御情報のうち同一の送信ビームに対応する少なくとも一つの制御情報は、前記制御チャネル領域内の一つのビーム領域内に配置され、
    前記制御チャネル領域の各ビーム領域に対応する送信ビームを使用して、前記マッピングされたビーム領域情報と前記マッピングされた制御情報を伝送するステップとを含むことを特徴とする制御チャネル送信方法。
  2. 前記各ビーム領域情報は、
    該当ビーム領域のサイズ、該当ビーム領域の位置、該当ビーム領域に属した制御チャネルの個数、該当ビーム領域内で伝送される制御チャネルの種類、該当ビーム領域内で伝送される制御チャネルの位置、該当制御チャネルに伝送されるスケジューリング情報のサイズ、制御チャネルに適用された変調及び符号化方式（ＭＣＳ）のうち少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項１に記載の制御チャネル送信方法。
  3. 前記制御チャネル領域は、
    同一の送信ビームに割り当てられた少なくとも一つの制御情報を含む一つ又はそれ以上のビーム領域と、
    前記ビーム領域のそれぞれの前に配置される該当ビーム領域に関連した一つ又はそれ以上のビーム領域情報を含むことを特徴とする請求項１に記載の制御チャネル送信方法。
  4. 前記制御チャネル領域は、
    同一の送信ビームに割り当てられた少なくとも一つの制御情報を含む一つ又はそれ以上のビーム領域と、
    前記ビーム領域全体の前に配置され、前記ビーム領域に各々関連した一つ又はそれ以上のビーム領域情報を含むことを特徴とする請求項１に記載の制御チャネル送信方法。
  5. 前記ビーム領域情報は、
    前記ビーム領域と同一の順序で配置されることを特徴とする請求項３又は４に記載の制御チャネル送信方法。
  6. 前記制御チャネル領域は、
    同一の送信ビームに割り当てられた少なくとも一つの制御情報を含む一つ又はそれ以上のビーム領域と、
    前記ビーム領域全体の前に配置され、基地局の送信ビームに各々関連した複数のビーム領域情報を含み、
    前記各ビーム領域情報は、対応する送信ビームに割り当てられた制御情報が存在するか否かを指示する情報を含むことを特徴とする請求項１に記載の制御チャネル送信方法。
  7. 前記各ビーム領域情報は、
    対応する送信ビームとマッピングされるシーケンスでスクランブルされた基準信号（ＲＳ）を含むことを特徴とする請求項１に記載の制御チャネル送信方法。
  8. 前記ビーム領域の各々は、
    対応する送信ビームに含まれるより小さなビーム幅のビームに割り当てられた制御情報を含むことを特徴とする請求項１に記載の制御チャネル送信方法。
  9. 無線通信システムでビームフォーミングを利用して制御チャネルを受信するための方法であって、
    予め定められる時間-周波数リソースで構成される制御チャネル領域のうち予め定められるリソース位置のうち少なくとも一つで、所望の送信ビームに対応するビーム領域情報を検出するステップと、前記制御チャネル領域は、同一の送信ビームに割り当てられた少なくとも一つの制御情報が配置された少なくとも一つのビーム領域を含み、
    前記ビーム領域情報を利用して前記ビーム領域情報により指示されるビーム領域内で所望の制御情報を検出するステップとを含むことを特徴とする制御チャネル受信方法。
  10. 前記各ビーム領域情報は、
    該当ビーム領域のサイズ、該当ビーム領域の位置、該当ビーム領域に属した制御チャネルの個数、該当ビーム領域内で伝送される制御チャネルの種類、該当ビーム領域内で伝送される制御チャネルの位置、該当制御チャネルに伝送されるスケジューリング情報のサイズ、制御チャネルに適用された変調及び符号化方式（ＭＣＳ）のうち少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項９に記載の制御チャネル受信方法。
  11. 前記制御チャネル領域は、
    同一の送信ビームに割り当てられた少なくとも一つの制御情報を含む一つ又はそれ以上のビーム領域と、
    前記ビーム領域それぞれの前に配置される該当ビーム領域に関連した一つ又はそれ以上のビーム領域情報を含むことを特徴とする請求項９に記載の制御チャネル受信方法。
  12. 前記制御チャネル領域は、
    同一の送信ビームに割り当てられた少なくとも一つの制御情報を含む一つ又はそれ以上のビーム領域と、
    前記ビーム領域全体の前に配置され、前記ビーム領域に各々関連した一つ又はそれ以上のビーム領域情報を含むことを特徴とする請求項９に記載の制御チャネル受信方法。
  13. 前記ビーム領域情報は、
    前記ビーム領域と同一の順序で配置されることを特徴とする請求項１１又は１２に記載の制御チャネル受信方法。
  14. 前記制御チャネル領域は、
    同一の送信ビームに割り当てられた少なくとも一つの制御情報を含む一つ又はそれ以上のビーム領域と、
    前記ビーム領域全体の前に配置され、基地局の送信ビームに各々関連した複数のビーム領域情報を含み、
    前記各ビーム領域情報は、対応する送信ビームに割り当てられた制御情報が存在するか否かを指示する情報を含むことを特徴とする請求項９に記載の制御チャネル受信方法。
  15. 前記各ビーム領域情報は、
    対応する送信ビームとマッピングされるシーケンスでスクランブルされた基準信号（ＲＳ）を含むことを特徴とする請求項９に記載の制御チャネル受信方法。
  16. 前記ビーム領域の各々は、
    対応する送信ビームに含まれるより小さなビーム幅のビームに割り当てられた制御情報を含むことを特徴とする請求項９に記載の制御チャネル受信方法。
  17. 無線通信システムでビームフォーミングを利用して制御チャネルを送信するための基地局装置であって、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の方法を実行するように構成されることを特徴とする基地局装置。
  18. 無線通信システムでビームフォーミングを利用して制御チャネルを受信するための端末装置であって、請求項９乃至１６のいずれか一項に記載の方法を実行するように構成されることを特徴とする端末装置。
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