KR102021089B1 - 업링크신호 전송 장치 및 업링크신호 전송 방법 - Google Patents

업링크신호 전송 장치 및 업링크신호 전송 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102021089B1
KR102021089B1 KR1020160079312A KR20160079312A KR102021089B1 KR 102021089 B1 KR102021089 B1 KR 102021089B1 KR 1020160079312 A KR1020160079312 A KR 1020160079312A KR 20160079312 A KR20160079312 A KR 20160079312A KR 102021089 B1 KR102021089 B1 KR 102021089B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
base station
symbol
uplink signal
beamforming
random access
Prior art date
Application number
KR1020160079312A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20180000950A (ko
Inventor
최창순
박해성
반승영
Original Assignee
에스케이텔레콤 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 에스케이텔레콤 주식회사 filed Critical 에스케이텔레콤 주식회사
Priority to KR1020160079312A priority Critical patent/KR102021089B1/ko
Priority to US16/302,819 priority patent/US11019664B2/en
Priority to CN201680085944.0A priority patent/CN109196786B/zh
Priority to ES16906407T priority patent/ES2869289T3/es
Priority to PCT/KR2016/015425 priority patent/WO2017222132A1/ko
Priority to EP16906407.8A priority patent/EP3444958B1/en
Priority to JP2018561939A priority patent/JP6873161B2/ja
Publication of KR20180000950A publication Critical patent/KR20180000950A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102021089B1 publication Critical patent/KR102021089B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/08—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the receiving station
    • H04B7/0868—Hybrid systems, i.e. switching and combining
    • H04B7/088—Hybrid systems, i.e. switching and combining using beam selection
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W74/00—Wireless channel access
    • H04W74/08—Non-scheduled access, e.g. ALOHA
    • H04W74/0833—Random access procedures, e.g. with 4-step access
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/0404—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas the mobile station comprising multiple antennas, e.g. to provide uplink diversity
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/0408—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas using two or more beams, i.e. beam diversity
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/0413—MIMO systems
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/06—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station
    • H04B7/0613—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using simultaneous transmission
    • H04B7/0615—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using simultaneous transmission of weighted versions of same signal
    • H04B7/0617—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using simultaneous transmission of weighted versions of same signal for beam forming
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/06—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station
    • H04B7/0686—Hybrid systems, i.e. switching and simultaneous transmission
    • H04B7/0695—Hybrid systems, i.e. switching and simultaneous transmission using beam selection
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W16/00—Network planning, e.g. coverage or traffic planning tools; Network deployment, e.g. resource partitioning or cells structures
    • H04W16/24—Cell structures
    • H04W16/28—Cell structures using beam steering
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W56/00—Synchronisation arrangements
    • H04W56/001—Synchronization between nodes
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W72/00—Local resource management
    • H04W72/04—Wireless resource allocation
    • H04W72/044—Wireless resource allocation based on the type of the allocated resource
    • H04W72/046—Wireless resource allocation based on the type of the allocated resource the resource being in the space domain, e.g. beams
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W74/00—Wireless channel access
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W74/00—Wireless channel access
    • H04W74/002—Transmission of channel access control information
    • H04W74/004—Transmission of channel access control information in the uplink, i.e. towards network
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W74/00—Wireless channel access
    • H04W74/02—Hybrid access
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W74/00—Wireless channel access
    • H04W74/08—Non-scheduled access, e.g. ALOHA
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W74/00—Wireless channel access
    • H04W74/08—Non-scheduled access, e.g. ALOHA
    • H04W74/0866—Non-scheduled access, e.g. ALOHA using a dedicated channel for access
    • H04W74/0891—Non-scheduled access, e.g. ALOHA using a dedicated channel for access for synchronized access
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W56/00—Synchronisation arrangements
    • H04W56/001—Synchronization between nodes
    • H04W56/0015—Synchronization between nodes one node acting as a reference for the others

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)
  • Radio Transmission System (AREA)

Abstract

본 발명은, MIMO 시스템에서 기지국/단말 간 접속을 위한 업링크신호 전송에 있어서, 빔 포밍을 이용하여 업링크신호 전송 성능을 향상시킬 수 있는 향상시킬 수 있는 업링크신호 전송 장치 및 업링크신호 전송 방법을 개시하고 있다.

Description

업링크신호 전송 장치 및 업링크신호 전송 방법{UPLINK SIGNAL TRANSMITTING APPARATUS AND METHOD}
본 발명은, MIMO 시스템에서의 업링크신호 전송 기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 MIMO 시스템에서 기지국/단말 간 접속을 위한 업링크신호 전송에 있어서, 빔 포밍을 이용한 새로운 업링크신호 전송 방식을 제안함으로써 업링크신호 전송 성능을 향상시킬 수 있는 기술에 관한 것이다.
최근에는, 송신장치의 안테나 수 및 수신장치의 안테나 수를 다수 개 구비하는 것을 전제로 빔 포밍 기술 기반의 통신을 수행함으로써, 주파수나 파워를 추가로 사용하지 않더라도 송신안테나 수 및 수신안테나 수와 비례하는 전송용량 이득을 기대할 수 있는 다양한 기술들이 등장하였으며, 그 대표적인 기술로는 MIMO(Multiple Input Multiple Output) 기술이 있다.
MIMO 기술의 통신 시스템(이하, MIMO 시스템)에서 전송용량 이득을 얻는 가장 큰 부분은, 빔 포밍을 통한 다이버시티(Divercity) 이득과 멀티플렉싱(Multiplexing) 이득이다.
이를 위해 MIMO 시스템에서 사용하는 빔 포밍 기술은 아날로그 빔 포밍, 디지털 빔 포밍, 하이브리드 빔 포밍 등으로 나뉜다. MIMO 시스템에서는, 안테나 개수만큼 RF 체인이 필요해 설치 비용이 증가하는 디지털 빔 포밍 기술과 성능 이득이 한정된 아날로그 빔 포밍 기술의 단점 때문에, 이들 두 빔 포밍 기술을 결합한 형태의 하이브리드 빔 포밍 기술을 주로 사용한다.
이와 같은 빔 포밍 기술을 기반으로 통신하는 송/수신장치 간에는, 신호 전송 시, 송신장치에서 형성 가능한 여러 방향의 안테나 빔들과 수신장치에서 형성 가능한 여러 방향의 안테나 빔들 중 서로 빔 포밍 방향이 일치하는 안테나 빔을 통해 전송해야만 빔 포밍 이득을 기대할 수 있다.
헌데, 현재까지의 빔 포밍 기술에서는, 송/수신장치 예컨대 기지국/단말 간 접속을 위해 단말이 기지국으로 전송하는 업링크신호(예:Random Access Preamble)의 전송에 대하여, 빔 포밍을 이용하는 구체적인 방식이 제안되어 있지 않고 있다.
따라서, MIMO 시스템에서 단말이 기지국으로 업링크신호를 전송할 때, 단말 및 기지국 간의 빔 포밍 방향의 불일치로 인한 빔 포밍 이득 저하로 업링크신호가 기지국에 성공적으로 도달하지 못하는 문제가 발생할 수 있다.
이에, 단말의 업링크신호가 기지국에 성공적으로 도달하지 못하는 전송 실패가 발생하지 않고 업링크신호 전송 성능을 향상시킬 수 있는, 구체적인 방안이 요구되고 있다.
이에, 본 발명에서는, MIMO 시스템에서 빔 포밍을 이용한 새로운 업링크신호 전송 방식을 제안하고자 한다.
본 발명은 상기한 사정을 감안하여 창출된 것으로서, 본 발명에서 도달하고자 하는 목적은, MIMO 시스템에서 기지국/단말 간 접속을 위한 업링크신호의 전송 성능을 향상시키는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 1 관점에 따른 업링크신호 전송 장치는, 무선자원 내 각 심볼 별로 서로 다른 방향을 갖는 다수의 송신 안테나빔을 상이하게 형성하는 기지국에 대하여, 빔포밍 동기화를 수행하는 빔포밍동기화수행부; 상기 빔포밍 동기화 과정에서 적어도 하나의 송신 안테나빔을 선택하는 선택부; 상기 선택한 적어도 하나의 송신 안테나빔에 대하여, 심볼위치 및 빔식별자를 확인하는 확인부; 및 상기 확인한 적어도 하나의 심볼위치 및 빔식별자를 기초로, 특정 무선자원 내의 각 심볼 중 상기 적어도 하나의 심볼위치에서 심볼위치와 매칭된 빔식별자를 이용하여 상기 기지국으로 랜덤액세스를 위한 업링크신호를 전송하는 신호전송제어부를 포함한다.
바람직하게는, 상기 특정 무선자원은, 주기적으로 할당되는 업링크 랜덤액세스채널 서브프레임이며, 상기 기지국은, 상기 업링크 랜덤액세스채널 서브프레임 내 각 심볼 별로, 상기 빔포밍 동기화 수행 시 각 심볼 별로 형성한 송신 안테나빔 패턴과 동일한 패턴으로 수신 안테나빔을 형성할 수 있다.
바람직하게는, 상기 선택부는, 상기 빔포밍 동기화를 통해 상기 기지국과 빔포밍 동기화된 특정 송신 안테나빔을 선택할 수 있다.
바람직하게는, 상기 선택부는, 상기 기지국에 대한 빔포밍 동기화 수행 중, 상기 무선자원 내 각 심볼 별로 송신 안테나빔을 하나씩 선택할 수 있다.
바람직하게는, 상기 선택부는, 상기 기지국에 대한 빔포밍 동기화 수행 중에 상기 무선자원 내 각 심볼 별로, 심볼에서 형성된 다수의 송신 안테나빔 중 신호수신품질이 가장 우수한 하나의 송신 안테나빔을 선택할 수 있다.
바람직하게는, 상기 신호전송제어부는, 비경쟁(Non-Contention) 기반 랜덤액세스 상황인 경우, 상기 특정 송신 안테나빔의 심볼위치 및 빔식별자를 기초로, 상기 특정 무선자원 내의 각 심볼 중 상기 심볼위치에서 상기 빔식별자를 이용하여 상기 기지국으로 랜덤액세스를 위한 업링크신호를 전송할 수 있다.
바람직하게는, 상기 신호전송제어부는, 경쟁(Contention) 기반 랜덤액세스 상황인 경우, 상기 무선자원 내 각 심볼 별로 하나씩 선택한 송신 안테나빔 각각의 심볼위치 및 빔식별자를 기초로, 상기 특정 무선자원 내 상기 각각의 심볼위치에서 심볼위치와 매칭된 빔식별자를 이용하여 상기 기지국으로 랜덤액세스를 위한 업링크신호를 전송할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 2 관점에 따른 업링크신호 전송 방법에 있어서, 무선자원 내 각 심볼 별로 서로 다른 방향을 갖는 다수의 송신 안테나빔을 상이하게 형성하는 기지국과의 빔포밍 동기화 과정에서, 적어도 하나의 송신 안테나빔을 선택하는 선택단계; 상기 선택한 적어도 하나의 송신 안테나빔에 대하여, 심볼위치 및 빔식별자를 확인하는 확인단계; 및 상기 확인한 적어도 하나의 심볼위치 및 빔식별자를 기초로, 특정 무선자원 내의 각 심볼 중 상기 적어도 하나의 심볼위치에서 심볼위치와 매칭된 빔식별자를 이용하여 상기 기지국으로 랜덤액세스를 위한 업링크신호를 전송하는 신호전송단계를 포함한다.
바람직하게는, 상기 특정 무선자원은, 주기적으로 할당되는 업링크 랜덤액세스채널 서브프레임이며, 상기 기지국은, 상기 업링크 랜덤액세스채널 서브프레임 내 각 심볼 별로, 상기 빔포밍 동기화 수행 시 각 심볼 별로 형성한 송신 안테나빔 패턴과 동일한 패턴으로 수신 안테나빔을 형성할 수 있다.
바람직하게는, 상기 선택단계는, 상기 빔포밍 동기화를 통해 상기 기지국과 빔포밍 동기화된 특정 송신 안테나빔을 선택할 수 있다.
바람직하게는, 상기 선택단계는, 상기 기지국에 대한 빔포밍 동기화 수행 중, 상기 무선자원 내 각 심볼 별로 송신 안테나빔을 하나씩 선택할 수 있다.
바람직하게는, 상기 신호전송단계는, 비경쟁(Non-Contention) 기반 랜덤액세스 상황인 경우, 상기 특정 송신 안테나빔의 심볼위치 및 빔식별자를 기초로, 상기 특정 무선자원 내의 각 심볼 중 상기 심볼위치에서 상기 빔식별자를 이용하여 상기 기지국으로 랜덤액세스를 위한 업링크신호를 전송할 수 있다.
바람직하게는, 상기 신호전송단계는, 경쟁(Contention) 기반 랜덤액세스 상황인 경우, 상기 무선자원 내 각 심볼 별로 하나씩 선택한 송신 안테나빔 각각의 심볼위치 및 빔식별자를 기초로, 상기 특정 무선자원 내 상기 각각의 심볼위치에서 심볼위치와 매칭된 빔식별자를 이용하여 상기 기지국으로 랜덤액세스를 위한 업링크신호를 전송할 수 있다.
이에, 본 발명의 업링크신호 전송 장치 및 업링크신호 전송 방법에 의하면, MIMO 시스템에서 기지국/단말 간 접속을 위한 업링크신호의 전송 성능을 향상시키는 효과를 도출한다.
도 1은 본 발명이 적용되는 MIMO 시스템을 보여주는 예시도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 업링크신호 전송 장치의 구성을 보여주는 예시도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명에서 업링크 랜덤액세스채널을 통한 업링크신호 전송 구조를 보여주는 실시예들이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 업링크신호 전송 방법이 진행되는 흐름을 보여주는 예시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명이 적용되는 빔 포밍 기술을 사용하는 MIMO 시스템을 보여주는 예시도이다.
MIMO(Multiple Input Multiple Output) 기술은, 주파수나 파워를 추가로 사용하지 않더라도 송신안테나 수 및 수신안테나 수와 비례하는 전송용량 이득을 기대할 수 있는 기술로서, 전송용량 이득을 얻는 가장 큰 부분은 빔 포밍을 통한 다이버시티(Divercity) 이득과 멀티플렉싱(Multiplexing) 이득이다.
이를 위해 MIMO 시스템에서 사용하는 빔 포밍 기술은 디지털 빔 포밍, 아날로그 빔 포밍, 하이브리드 빔 포밍 등으로 나뉜다.
디지털 빔 포밍의 경우 형성할 수 있는 빔의 개수가 RF 체인의 개수에 의해 결정되며, 디지털 빔 포밍에 의해 형성된 다수의 빔은, 수신단의 다이버시티를 향상시켜 신호품질(SINR: Signal to Interference Noise Ratio)를 높이는 수단으로 사용될 수 있고, 또한 다수 수신단을 다른 빔으로 분리시켜 각각 다른 신호를 수신하도록 하는 멀티플렉싱으로 사용될 수 있다.
반면, 아날로그 빔 포밍의 경우 아날로그 빔 포밍에 의해 형성된 다수의 빔은 수신단의 다이버시티를 향상시켜 신호품질(SINR)를 높이는 수단으로만 한정 사용될 수 있다.
결국, MIMO 시스템에서는, 전술한 바와 같이 안테나 개수만큼 RF 체인이 필요해 설치 비용이 증가하는 디지털 빔 포밍 기술과 성능 이득이 한정된 아날로그 빔 포밍 기술의 단점 때문에, 이들 두 빔 포밍 기술을 결합한 형태의 하이브리드 빔 포밍 기술을 주로 사용한다.
이에 따라, 이하에서는 본 발명에서도 하이브리드 빔 포밍 기술을 언급하여 설명하도록 하겠다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명이 적용되는 빔 포밍 기술 예컨대 하이브리드 빔 포밍 기술을 사용하는 MIMO 시스템에서는, 송/수신장치 예컨대 기지국 및 단말 간에 신호 전송 시, 송신장치에서 형성 가능한 여러 방향의 안테나 빔들과 수신장치에서 형성 가능한 여러 방향의 안테나 빔들 중 서로 빔 포밍 방향이 일치하는 안테나 빔을 통해 전송해야만 빔 포밍 이득을 기대할 수 있다.
헌데, 현재까지의 빔 포밍 기술에서는, 기지국/단말 간 접속을 위해 단말이 기지국으로 전송하는 업링크신호(예:Random Access Preamble)의 전송에 대하여, 빔 포밍을 이용하는 구체적인 방식이 제안되어 있지 않고 있다.
따라서, MIMO 시스템에서 단말이 기지국으로 업링크신호를 전송할 때, 단말 및 기지국 간의 빔 포밍 방향의 불일치로 인한 빔 포밍 이득 저하로 업링크신호가 기지국에 성공적으로 도달하지 못하는 문제가 발생할 수 있다.
이에, 본 발명에서는, MIMO 시스템에서 빔 포밍을 이용한 새로운 업링크신호 전송 방식을 제안하고자 한다.
구체적으로는, 본 발명에서 제안하는 업링크신호 전송 장치를 통해, 빔 포밍을 이용한 새로운 업링크신호 전송 방식을 실현하고자 한다.
도 1을 참조하여 설명하면, MIMO 시스템에서는 기본적으로 기지국(10)은 안테나를 다수 개 구비하고, 단말(100) 역시 안테나를 다수 개 구비하고 있다.
이하에서는, 설명의 편의를 위해, 기지국(10)은 8개의 안테나를 구비한 것으로 가정하고, 단말(100)은 4개의 안테나를 구비한 것으로 가정하겠다.
여기서, 본 발명에서 제안하는 업링크신호 전송 장치는, 단말(100)과 동일한 장치이거나 또는 단말(100) 내부에서 동작하는 내부장치일 수 있다.
이하에서는, 설명의 편의를 위해, 업링크신호 전송 장치가 단말(100)과 동일한 장치인 것으로 가정하여, 필요 시 동일 참조번호를 사용하여 설명하겠다.
그리고, 본 발명이 적용되는 MIMO 시스템에서 기지국(10)은, 무선자원 내 각 심볼 별로 서로 다른 방향을 갖는 다수의 송신 안테나빔을 상이하게 형성한다.
본 발명에서 제안하는 업링크신호 전송 장치로서의 단말(100)은, 무선자원 내 각 심볼 별로 서로 다른 방향을 갖는 다수의 송신 안테나빔을 상이하게 형성하는 기지국(10)에 대해, 빔포밍 동기화를 수행한다.
단말(100)은, 전술과 같이 기지국(10)에 대해 빔포밍 동기화를 수행하는 과정에서, 적어도 하나의 송신 안테나빔을 선택한다.
그리고, 단말(100)은, 선택한 적어도 하나의 송신 안테나빔에 대하여, 심볼위치 및 빔식별자를 확인한다.
이후, 단말(100)은, 앞서 확인한 적어도 하나의 심볼위치 및 빔식별자를 기초로, 특정 무선자원 내의 각 심볼 중 상기 적어도 하나의 심볼위치에서 심볼위치와 매칭된 빔식별자를 이용하여 기지국(10)으로 업링크신호, 예컨대 Random Access Preamble을 전송한다.
여기서, 단말(100)이 업링크신호(예: Random Access Preamble)를 전송하는 특정 무선자원는, 주기적으로 할당되는 업링크 랜덤액세스채널 서브프레임인 것이 바람직하다.
즉, 본 발명에서 제안하는 업링크신호 전송 장치로서의 단말(100)은, 기지국(10)과의 빔포밍 동기화 과정에서 선택한 적어도 하나의 송신 안테나빔에 대한 심볼위치 및 빔식별자를 확인한 후, 확인한 적어도 하나의 심볼위치 및 빔식별자를 기초로, 업링크 랜덤액세스채널 서브프레임 내 각 심볼 중 앞서 확인해 둔 심볼위치에서 심볼위치와 매칭된 빔식별자를 이용하여 기지국(10)으로 업링크신호를 전송하는 것이다.
이때, 본 발명에서 기지국(10)은, 업링크 랜덤액세스채널 서브프레임 내 각 심볼 별로, 단말(100)과의 빔포밍 동기화 수행 시 각 심볼 별로 형성한 송신 안테나빔 패턴과 동일한 패턴으로 수신 안테나빔을 형성한다.
결국, 본 발명에서는, 기지국(10)이 빔포밍 동기화 수행 시 각 심볼 별로 형성한 송신 안테나빔 패턴과 동일하게 업링크 랜덤액세스채널 서브프레임 내 각 심볼 별로 수신 안테나빔을 형성하는 것을 전제로 하고, 단말(100)은 기지국(10)과의 빔포밍 동기화 수행 시 선택(결정)한 송신 안테나빔(=수신 안테나빔)에 빔 포밍시킨 업링크신호를 기지국(10)으로 전송하게 되는 것이다.
이렇게 되면, 단말(100)이 기지국(10)으로의 업링크신호 전송 시 기지국(10)으로 빔 포밍시켜 전송하기 때문에, 단말(100) 및 기지국(10) 간의 빔 포밍 방향의 불일치로 인해 업링크신호가 기지국(10)에 성공적으로 도달하지 못하는 문제가 발생하는 일 없이, 업링크신호 전송 성능을 향상시킬 수 있다.
이하에서는, 본 발명에서 제안하는 빔 포밍을 이용한 업링크신호 전송 방식을 보다 구체적으로 설명하여, 전술과 같은 효과들이 도출되는 과정을 설명하겠다.
먼저, 도 2를 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 업링크신호 전송 장치를 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 이때, 설명의 편의를 위해, 본 발명의 업링크신호 전송 장치가 단말(100)과 동일한 장치인 것으로 가정하여, 필요 시 동일 참조번호를 사용하여 설명하겠다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 업링크신호 전송 장치(100)는, 무선자원 내 각 심볼 별로 서로 다른 방향을 갖는 다수의 송신 안테나빔을 상이하게 형성하는 기지국(10)에 대하여, 빔포밍 동기화를 수행하는 빔포밍동기화수행부(110)와, 상기 빔포밍 동기화 과정에서 적어도 하나의 송신 안테나빔을 선택하는 선택부(120)와, 상기 선택한 적어도 하나의 송신 안테나빔에 대하여, 심볼위치 및 빔식별자를 확인하는 확인부(130)와, 상기 확인한 적어도 하나의 심볼위치 및 빔식별자를 기초로, 특정 무선자원 내의 각 심볼 중 상기 적어도 하나의 심볼위치에서 심볼위치와 매칭된 빔식별자를 이용하여 기지국(10)으로 업링크신호를 전송하는 신호전송제어부(140)를 포함한다.
빔포밍동기화수행부(110)는, 기지국(10)에 대해 빔포밍 동기화를 수행한다.
본 발명이 적용되는 빔 포밍 기술 예컨대 하이브리드 빔 포밍 기술을 사용하는 MIMO 시스템에서는, 기지국 및 단말 간에, 기지국에서 형성 가능한 여러 방향의 안테나 빔들 및 단말에서 형성 가능한 여러 방향의 안테나 빔들 간에 채널 환경이 가장 우수한 최적의 빔을 선택하여 동기화하는 것이 매우 중요하다.
이에, 본 발명의 업링크신호 전송 장치(100) 즉 단말(100)은, 기지국(10)과의 빔포밍 동기화를 수행하게 된다.
그리고, 이러한 기지국(10) 및 단말(100) 간의 빔포밍 동기화는, 동기화를 위해 지정된 무선자원에서 주기적으로 전송되는 동기신호를 기반으로 수행된다.
물론, 기지국 및 단말 간에는, 채널 환경이 가장 우수한 최적의 빔을 선택하여 동기화하는 빔포밍 동기화 외에도, 타이밍 동기화가 수행될 것이다. 하지만, 본 발명에서는, 기지국 및 단말 간 타이밍 동기화에 대한 설명은 생략하도록 하겠다.
빔포밍 동기화 수행 과정을 간단히 설명하면, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 무선자원의 매 프레임(예: 서브프레임0~49, 10ms) 마다 지정된 위치의 서브프레임(a)을 동기화를 위한 다운링크 동기채널로 할당함으로써, 다운링크 동기채널을 통해 장치 간 동기화를 위한 동기신호를 5ms 마다 주기적으로 전송할 수 있다.
이하에서는, 설명의 편의를 위해, 장치 간 동기화를 위한 서브프레임(a)을 동기화 서브프레임이라 명명하겠다.
여기서, 동기화 서브프레임(a)은, 다수의 심볼 예를 들면 14개의 ODFM 심볼로 이루어진다.
이에, 기지국(10)은, 장치 간 동기화를 위한 무선자원 즉 동기화 서브프레임(a) 내 각 심볼 별로 서로 다른 방향을 갖는 다수의 송신 안테나빔을 상이하게 형성한다.
즉, 전술한 예시와 같이 기지국(10)이 8개의 안테나를 구비하고 동기화 서브프레임(a)이 14개의 ODFM 심볼로 이루어진 경우라면, 기지국(10)은, 동기화 서브프레임(a) 내 하나의 심볼에서 서로 다른 방향을 갖는 8개의 송신 안테나빔을 형성하되, 동기화 서브프레임(a) 내 14개 ODFM 심볼 별로 8개의 송신 안테나빔을 상이하게 형성하는 것이다.
이렇게 되면, 기지국(10)은 동기화 서브프레임(a)에서 총 112개(8*14)의 송신 안테나빔을 형성할 수 있다.
이에, 기지국(10)은, 전술과 같이 동기화 서브프레임(a)에서 형성한 112개의 송신 안테나빔을 통해 빔포밍 동기화를 위한 동기신호 구체적으로는 BRS(Beam Reference Signal)를 송신하는 방식으로, 단말(100)과의 빔포밍 동기화를 수행한다.
본 발명의 업링크신호 전송 장치(100) 즉 단말(100)은, 자신이 구비하고 있는 다수의 안테나 각각을 통해서, 동기화 서브프레임(a) 내 각 심볼 별로 서로 다른 방향의 수신 안테나빔을 형성한다.
전술한 예시와 같이 단말(100)이 4개의 안테나를 구비한 경우라면, 단말(100)은, 동기화 서브프레임(a) 내 하나의 심볼에서 서로 다른 방향을 갖는 4개의 수신 안테나빔을 형성하되, 동기화 서브프레임(a) 내 14개 ODFM 심볼 별로 4개의 송신 안테나빔을 상이하게 형성할 수 있다.
이에, 단말(100) 즉 빔포밍동기화수행부(110)는, 전술과 같이 동기화 서브프레임(a)에서 형성한 다수의 수신 안테나빔을 통해 빔포밍 동기화를 위한 동기신호 즉 BRS를 수신하는 방식으로, 기지국(100)과의 빔포밍 동기화를 수행할 수 있다.
이때, 본 발명에서는, 기지국(10)이 송신하고 단말(100)이 수신한 BRS를 기반으로 기지국(10) 및 단말(100) 간 채널 환경(신호수신품질)이 가장 우수한 최적의 빔 즉 기지국(10)의 최적 송신 안테나빔/단말(100)의 최적 수신 안테나빔을 선택/동기화하는 구체적인 절차에 제한이 없으며, 다양한 절차를 통해 빔포밍 동기화가 수행될 것이다.
선택부(120)는, 전술의 빔포밍동기화수행부(110)에서 수행한 빔포밍 동기화 과정에서, 적어도 하나의 송신 안테나빔을 선택한다.
제1실시예에 따르면, 선택부(120)는, 전술의 빔포밍 동기화를 통해 기지국(10)과 빔포밍 동기화된 특정 송신 안테나빔, 즉 기지국(10)의 최적 송신 안테나빔을 선택할 수 있다.
한편, 제2실시예에 따르면, 선택부(120)는, 기지국(10)에 대한 빔포밍 동기화 수행 중, 무선자원 즉 동기화 서브프레임(a) 내 각 심볼 별로 송신 안테나빔을 하나씩 선택할 수 있다.
보다 구체적으로, 선택부(120)는, 기지국(10)에 대한 빔포밍 동기화 수행 중에 동기화 서브프레임(a) 내 각 심볼 별로, 심볼에서 형성된 다수의 송신 안테나빔 중 신호수신품질이 가장 우수한 하나의 송신 안테나빔을 선택할 수 있다.
즉, 선택부(120)는, 기지국(10)에 대한 빔포밍 동기화 수행 중에 동기화 서브프레임(a) 내 14개의 ODFM 심볼 각각에서, 신호수신품질(채널 환경)이 가장 우수한 기지국(10)의 송신 안테나빔을 하나씩 선택하는 것이다.
이렇게 되면, 선택부(120)가 선택한 14개 기지국(10)의 송신 안테나빔 중에는, 기지국(10)과 빔포밍 동기화된 기지국(10)의 최적 송신 안테나빔도 포함되어 있을 것이다.
확인부(130)는, 선택부(120)가 선택한 적어도 하나의 송신 안테나빔에 대하여, 심볼위치 및 빔식별자를 확인한다.
이에, 제1실시예의 경우라면, 확인부(130)는, 기지국(10)의 최적 송신 안테나빔이 송신된 동기화 서브프레임(a) 내 심볼위치와, 기지국(10)의 최적 송신 안테나빔이 갖는 빔식별자를 확인할 것이다.
도 3을 참조하여 설명하면, 기지국(10)의 최적 송신 안테나빔이 송신된 동기화 서브프레임(a) 내 심볼위치(topt)와, 기지국(10)의 최적 송신 안테나빔이 갖는 빔식별자(#4)가 확인될 수 있다.
한편, 제2실시예의 경우라면, 확인부(130)는, 14개 기지국(10)의 송신 안테나빔 별로, 동기화 서브프레임(a) 내 심볼위치 및 빔식별자를 확인할 것이다.
이렇게 되면, 도 4에서 알 수 있듯이, 14개 기지국(10)의 송신 안테나빔 별로 확인되는 심볼위치 및 빔식별자 중에는, 기지국(10)의 최적 송신 안테나빔에 대한 심볼위치(topt) 및 빔식별자(#4)도 포함되어 있을 것이다.
신호전송제어부(140)는, 확인부(130)에서 확인한 적어도 하나의 심볼위치 및 빔식별자를 기초로, 특정 무선자원 내의 각 심볼 중 상기 적어도 하나의 심볼위치에서 심볼위치와 매칭된 빔식별자를 이용하여 기지국(10)으로 업링크신호, 예컨대 Random Access Preamble을 전송한다.
여기서, 업링크신호를 전송하는 특정 무선자원는, 주기적으로 할당되는 업링크 랜덤액세스채널 서브프레임인 것이 바람직하다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 무선자원의 매 프레임(예: 서브프레임0~49, 10ms) 마다 지정된 위치의 서브프레임(b)을 업링크신호 전송을 위한 업링크 랜덤액세스채널(PRACH: Physical Random Access Channel)로 할당함으로써, 기지국과의 접속이 요구되는 단말(100)이 PRACH를 통해 업링크신호를 전송할 수 있다.
이하에서는, 설명의 편의를 위해, 서브프레임(b)을 PRACH라 명명하겠다.
여기서, PRACH(b)는, 다수의 심볼 예를 들면 14개의 ODFM 심볼로 이루어진다.
이에, 기지국(10)은, 업링크신호 전송을 위한 특정 무선자원 즉 PRACH(b) 내 각 심볼 별로 서로 다른 방향을 갖는 다수의 송신 안테나빔을 상이하게 형성한다.
여기서 중요한 점은, 본 발명에서 기지국(10)은, 업링크 랜덤액세스채널 서브프레임 즉 PRACH(b) 내 각 심볼 별로, 빔포밍 동기화 수행 시 각 심볼 별로 형성한 송신 안테나빔 패턴과 동일한 패턴으로 수신 안테나빔을 형성하는 것이다.
즉, 전술한 예시와 같이 기지국(10)이 8개의 안테나를 구비하고 PRACH(b)가 14개의 ODFM 심볼로 이루어진 경우라면, 기지국(10)은, 동기화 서브프레임(a) 내 각 심볼에서 형성한 송신 안테나빔 패턴과 동일하게, PRACH(b) 내 하나의 심볼에서 서로 다른 방향을 갖는 8개의 수신 안테나빔을 형성하되, PRACH(b) 내 14개 ODFM 심볼 별로 8개의 수신 안테나빔을 상이하게 형성하는 것이다.
이렇게 되면, 기지국(10)은, 동기화 서브프레임(a)에서와 동일한 패턴으로, PRACH(b)에서 총 112개(8*14)의 수신 안테나빔을 형성할 수 있다.
다시 본 발명의 업링크신호 전송 장치(100) 즉 단말(100) 내 신호전송제어부(140)를 설명하면, 신호전송제어부(140)는, 단말(100)에서 기지국(10)과의 접속 즉 랜덤액세스가 요구되는지 확인한다.
이때, 랜덤액세스가 요구되는 경우는, 단말(100)이 네트워크에 초기 접속하는 경우(RRC connection establishment), 단말(100)이 네트워크에 재접속 하는 경우(RRC connection re-establishment), 핸드오버의 경우(Handover), 데이터 전송을 재 시작하는 경우(Restart of up/downlink data transmission) 등이다.
신호전송제어부(140)는, 단말(100)에서 랜덤액세스가 요구되는 것으로 확인하면, 확인부(130)에서 확인한 적어도 하나의 심볼위치 및 빔식별자를 기초로, 특정 무선자원 즉 PRACH(b) 내의 각 심볼 중 상기 적어도 하나의 심볼위치에서 심볼위치와 매칭된 빔식별자를 이용하여 기지국(10)으로 업링크신호를 전송한다.
보다 구체적으로 설명하면, 신호전송제어부(140)는, 단말(100)이 비경쟁(Non-Contention) 기반 랜덤액세스 상황인 경우, 특정 송신 안테나빔 즉 전술한 제1실시예에서 언급한 기지국(10)의 최적 송신 안테나빔의 심볼위치(topt) 및 빔식별자(#4)를 기초로, PRACH(b) 내의 각 심볼 중 심볼위치(topt)에서 빔식별자(#4)를 이용하여 기지국(10)으로 업링크신호를 전송한다.
비경쟁 기반 랜덤액세스는, 단말(100)이 업링크신호를 전송하여 랜덤액세스 동작을 수행하기 이전에, 네트워크가 단말(100)에 단말(100) 만 사용할 수 있는 Preamble sequence를 할당해주는 방식이다. 따라서, 단말(100)이 비경쟁 기반 랜덤액세스 상황인 경우라면, 단말(100)의 업링크신호 전송 시 충돌이 발생될 우려가 없다.
여기서 비경쟁 기반 랜덤액세스 상황은, 랜덤액세스가 요구되는 경우들 중에서, 핸드오버의 경우(Handover), 다운링크 데이터 전송을 재 시작하는 경우(Restart of downlink data transmission)로 정의된다.
이에, PRACH(b)에서 빔 포밍시킨 업링크신호를 한번만 전송하는 제1실시예의 업링크신호 전송 방식은, 단말(100)이 비경쟁 기반 랜덤액세스 상황인 경우에 적합한 실시예이다.
구체적으로, 신호전송제어부(140)는, 단말(100)에서 비경쟁 기반 랜덤액세스 상황인 경우, 제1실시예에 따라 확인한 기지국(10)의 최적 송신 안테나빔의 심볼위치(topt) 및 빔식별자(#4)를 기초로, PRACH(b) 내의 각 심볼 중 심볼위치(topt)에서 빔식별자(#4)를 이용하여 기지국(10)으로 업링크신호를 전송한다.
즉, 신호전송제어부(140)는, 비경쟁 상황의 경우, PRACH(b)에서 빔 포밍시킨 업링크신호를 한번만 전송하는 본 발명의 업링크신호 전송 방식으로, 랜덤액세스 동작을 수행하는 것이다.
이렇게 되면, 도 3에 도시된 바와 같이, 기지국(10)이 동기화 서브프레임(a) 내 각 심볼 별로 형성한 송신 안테나빔 패턴과 동일하게 PRACH(b) 내 각 심볼 별로 수신 안테나빔을 형성하는 것을 전제로 하고, 단말(100)은 PRACH(b) 내 기지국(10)의 최적 수신 안테나빔(송신 안테나빔)이 형성되는 시점(topt)에, 기지국(10)의 최적 수신 안테나빔(송신 안테나빔)으로 빔 포밍시킨 업링크신호를 기지국(10)으로 전송하게 된다.
한편, 신호전송제어부(140)는, 단말(100)이 경쟁(Contention) 기반 랜덤액세스 상황인 경우, 전술한 제2실시예에 따라 동기화 서브프레임(a) 내 각 심볼 별로 하나씩 선택한 송신 안테나빔 각각의 심볼위치 및 빔식별자를 기초로, PRACH(b) 내의 각 심볼 별로 심볼위치와 매칭된 빔식별자를 이용하여 기지국(10)으로 업링크신호를 전송한다.
경쟁 기반 랜덤액세스는, 단말(100) 외에도 기지국(10)의 셀 내에 있는 여러 단말들이 Preamble sequence를 공유하는 방식이다. 따라서, 단말(100)이 경쟁 기반 랜덤액세스 상황인 경우라면, 단말(100)의 업링크신호 전송 시 단말(100)과 동일한 Preamble sequence를 공유하는 다른 단말의 업링크신호와 충돌이 발생될 우려가 있다.
여기서 경쟁 기반 랜덤액세스 상황은, 랜덤액세스가 요구되는 경우들 중에서, 단말(100)이 네트워크에 초기 접속하는 경우(RRC connection establishment), 단말(100)이 네트워크에 재접속 하는 경우(RRC connection re-establishment), 업링크 데이터 전송을 재 시작하는 경우(Restart of uplink data transmission)로 정의된다.
이에, PRACH(b)에서 빔 포밍시킨 업링크신호를 심볼 마다 한번씩 전송하는 제2실시예의 업링크신호 전송 방식은, 단말(100)이 경쟁 기반 랜덤액세스 상황인 경우에 적합한 실시예이다.
구체적으로, 신호전송제어부(140)는, 단말(100)에서 경쟁 기반 랜덤액세스 상황인 경우, 제2실시예에 따라 동기화 서브프레임(a) 내 각 심볼 별로 하나씩 선택/확인한 기지국(10)의 송신 안테나빔 각각의 심볼위치 및 빔식별자를 기초로, PRACH(b) 내의 각 심볼 별로 심볼위치에 매칭된 빔식별자를 이용하여 기지국(10)으로 업링크신호를 전송한다.
즉, 신호전송제어부(140)는, 경쟁 상황의 경우, PRACH(b)에서 빔 포밍시킨 업링크신호를 심볼 마다 한번씩 전송하는 본 발명의 업링크신호 전송 방식으로, 랜덤액세스 동작을 수행하는 것이다.
이렇게 되면, 도 4에 도시된 바와 같이, 기지국(10)이 동기화 서브프레임(a) 내 각 심볼 별로 형성한 송신 안테나빔 패턴과 동일하게 PRACH(b) 내 각 심볼 별로 수신 안테나빔을 형성하는 것을 전제로 하고, 단말(100)은 PRACH(b) 내 매 심볼마다, 기지국(10)의 우수한 수신 안테나빔(송신 안테나빔)으로 빔 포밍시킨 업링크신호를 기지국(10)으로 전송하게 된다.
따라서, 경쟁 기반 랜덤액세스 상황에서는, 단말(100)이 PRACH(b) 내 매 심볼마다, 기지국(10)의 우수한 수신 안테나빔(송신 안테나빔)으로 빔 포밍시킨 업링크신호를 여러 번 전송하기 때문에, 설정 다른 단말과의 업링크신호 출동이 발생하더라도 다른 심볼에서 전송한 업링크신호가 있기 때문에 업링크신호 전송 성능을 높일 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명에서 제안하는 업링크신호 전송 장치 즉 단말(100은, 비경쟁 기반 랜덤액세스 상황 및 경쟁 기반 랜덤액세스 상황에 적합하게, PRACH(b)에서 빔 포밍시킨 업링크신호를 전송하기 때문에, 단말(100) 및 기지국(10) 간의 빔 포밍 방향의 불일치로 인해 업링크신호가 기지국(10)에 성공적으로 도달하지 못하는 문제가 발생하는 일 없이, 업링크신호 전송 성능을 향상시킬 수 있다.
이하에서는, 도 5를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 업링크신호 전송 방법에 대해 구체적으로 설명하겠다.
설명의 편의를 위해, 업링크신호 전송 장치로서 앞선 설명과 일치되도록 단말(100)을 언급하여 설명하겠다.
먼저, 업링크신호 전송 장치로서의 단말(100)은, 기지국(10)과의 빔포밍 동기화를 주기적으로 수행하게 된다(S100).
빔포밍 동기화 수행 과정을 간단히 설명하면, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 기지국(10)은, 장치 간 동기화를 위한 무선자원 즉 동기화 서브프레임(a) 내 각 심볼 별로 서로 다른 방향을 갖는 다수의 송신 안테나빔을 상이하게 형성한다.
즉, 전술한 예시와 같이 기지국(10)이 8개의 안테나를 구비하고 동기화 서브프레임(a)이 14개의 ODFM 심볼로 이루어진 경우라면, 기지국(10)은, 동기화 서브프레임(a) 내 하나의 심볼에서 서로 다른 방향을 갖는 8개의 송신 안테나빔을 형성하되, 동기화 서브프레임(a) 내 14개 ODFM 심볼 별로 8개의 송신 안테나빔을 상이하게 형성하는 것이다.
이렇게 되면, 기지국(10)은 동기화 서브프레임(a)에서 총 112개(8*14)의 송신 안테나빔을 형성할 수 있다.
이에, 기지국(10)은, 전술과 같이 동기화 서브프레임(a)에서 형성한 112개의 송신 안테나빔을 통해 빔포밍 동기화를 위한 동기신호 구체적으로는 BRS(Beam Reference Signal)를 송신하는 방식으로, 단말(100)과의 빔포밍 동기화를 수행한다.
본 발명의 업링크신호 전송 장치(100) 즉 단말(100)은, 자신이 구비하고 있는 다수의 안테나 각각을 통해서, 동기화 서브프레임(a) 내 각 심볼 별로 서로 다른 방향의 수신 안테나빔을 형성한다.
전술한 예시와 같이 단말(100)이 4개의 안테나를 구비한 경우라면, 단말(100)은, 동기화 서브프레임(a) 내 하나의 심볼에서 서로 다른 방향을 갖는 4개의 수신 안테나빔을 형성하되, 동기화 서브프레임(a) 내 14개 ODFM 심볼 별로 4개의 송신 안테나빔을 상이하게 형성할 수 있다.
이에, 단말(100)은, 전술과 같이 동기화 서브프레임(a)에서 형성한 다수의 수신 안테나빔을 통해 빔포밍 동기화를 위한 동기신호 즉 BRS를 수신하는 방식으로, 기지국(100)과의 빔포밍 동기화를 수행할 수 있다.
이때, 본 발명에서는, 기지국(10)이 송신하고 단말(100)이 수신한 BRS를 기반으로 기지국(10) 및 단말(100) 간 채널 환경(신호수신품질)이 가장 우수한 최적의 빔 즉 기지국(10)의 최적 송신 안테나빔/단말(100)의 최적 수신 안테나빔을 선택/동기화하는 구체적인 절차에 제한이 없으며, 다양한 절차를 통해 빔포밍 동기화가 수행될 것이다.
한편, 본 발명에 따른 단말(100)의 업링크신호 전송 방법은, 기지국(10)과의 빔포밍 동기화 과정에서, 적어도 하나의 송신 안테나빔을 선택한다(S110).
제1실시예에 따르면, 본 발명에 따른 단말(100)의 업링크신호 전송 방법은, 전술의 빔포밍 동기화를 통해 기지국(10)과 빔포밍 동기화된 특정 송신 안테나빔, 즉 기지국(10)의 최적 송신 안테나빔을 선택할 수 있다.
한편, 제2실시예에 따르면, 본 발명에 따른 단말(100)의 업링크신호 전송 방법은, 기지국(10)에 대한 빔포밍 동기화 수행 중, 동기화 서브프레임(a) 내 각 심볼 별로 신호수신품질(채널 환경)이 가장 우수한 기지국(10)의 송신 안테나빔을 하나씩 선택할 수 있다.
그리고, 본 발명에 따른 단말(100)의 업링크신호 전송 방법은, 선택한 적어도 하나의 송신 안테나빔에 대하여, 심볼위치 및 빔식별자를 확인한다.
이에, 제1실시예의 경우라면, 본 발명에 따른 단말(100)의 업링크신호 전송 방법은, 기지국(10)의 최적 송신 안테나빔이 송신된 동기화 서브프레임(a) 내 심볼위치(topt)와, 기지국(10)의 최적 송신 안테나빔이 갖는 빔식별자(#4)를 확인할 것이다.
한편, 제2실시예의 경우라면, 본 발명에 따른 단말(100)의 업링크신호 전송 방법은, 14개 기지국(10)의 송신 안테나빔 별로, 동기화 서브프레임(a) 내 심볼위치 및 빔식별자를 확인할 것이다.
이후, 본 발명에 따른 단말(100)의 업링크신호 전송 방법은, 단말(100)에서 기지국(10)과의 접속 즉 랜덤액세스가 요구되는지 확인한다(S120).
본 발명에 따른 단말(100)의 업링크신호 전송 방법은, 단말(100)에서 랜덤액세스가 요구되는 것으로 확인하면(S120 Yes), 단말(100)이 비경쟁 기반 랜덤액세스 상황인지 경쟁 기반 랜덤액세스 상황인지 판단한다(S130).
본 발명에 따른 단말(100)의 업링크신호 전송 방법은, 단말(100)이 비경쟁 기반 랜덤액세스 상황인 경우(S130 비경쟁), 전술한 제1실시예에서 언급한 기지국(10)의 최적 송신 안테나빔의 심볼위치(topt) 및 빔식별자(#4)를 기초로, PRACH(b) 내의 각 심볼 중 심볼위치(topt)에서 빔식별자(#4)를 이용하여 기지국(10)으로 업링크신호를 전송한다(S140).
즉, 본 발명에 따른 단말(100)의 업링크신호 전송 방법은, 비경쟁 상황의 경우, PRACH(b)에서 빔 포밍시킨 업링크신호를 한번만 전송하는 본 발명의 업링크신호 전송 방식으로, 랜덤액세스 동작을 수행하는 것이다.
여기서 중요한 점은, 본 발명에서 기지국(10)은, 업링크 랜덤액세스채널 서브프레임 즉 PRACH(b) 내 각 심볼 별로, 빔포밍 동기화 수행 시 각 심볼 별로 형성한 송신 안테나빔 패턴과 동일한 패턴으로 수신 안테나빔을 형성하는 것이다.
즉, 전술한 예시와 같이 기지국(10)이 8개의 안테나를 구비하고 PRACH(b)가 14개의 ODFM 심볼로 이루어진 경우라면, 기지국(10)은, 동기화 서브프레임(a) 내 각 심볼에서 형성한 송신 안테나빔 패턴과 동일하게, PRACH(b) 내 하나의 심볼에서 서로 다른 방향을 갖는 8개의 수신 안테나빔을 형성하되, PRACH(b) 내 14개 ODFM 심볼 별로 8개의 수신 안테나빔을 상이하게 형성하는 것이다.
결국, 기지국(10)은, 동기화 서브프레임(a)에서와 동일한 패턴으로, PRACH(b)에서 총 112개(8*14)의 수신 안테나빔을 형성할 수 있다.
이렇게 되면, 도 3에 도시된 바와 같이, 기지국(10)이 동기화 서브프레임(a) 내 각 심볼 별로 형성한 송신 안테나빔 패턴과 동일하게 PRACH(b) 내 각 심볼 별로 수신 안테나빔을 형성하는 것을 전제로 하고, 단말(100)은 PRACH(b) 내 기지국(10)의 최적 수신 안테나빔(송신 안테나빔)이 형성되는 시점(topt)에, 기지국(10)의 최적 수신 안테나빔(송신 안테나빔)으로 빔 포밍시킨 업링크신호를 기지국(10)으로 전송하게 된다.
한편, 본 발명에 따른 단말(100)의 업링크신호 전송 방법은, 단말(100)이 경쟁 기반 랜덤액세스 상황인 경우(S130 경쟁), 전술한 제2실시예에 따라 동기화 서브프레임(a) 내 각 심볼 별로 하나씩 선택/확인한 기지국(10)의 송신 안테나빔 각각의 심볼위치 및 빔식별자를 기초로, PRACH(b) 내의 각 심볼 별로 심볼위치에 매칭된 빔식별자를 이용하여 기지국(10)으로 업링크신호를 전송한다(S150).
즉, 본 발명에 따른 단말(100)의 업링크신호 전송 방법은, 경쟁 상황의 경우, PRACH(b)에서 빔 포밍시킨 업링크신호를 심볼 마다 한번씩 전송하는 본 발명의 업링크신호 전송 방식으로, 랜덤액세스 동작을 수행하는 것이다.
이렇게 되면, 도 4에 도시된 바와 같이, 기지국(10)이 동기화 서브프레임(a) 내 각 심볼 별로 형성한 송신 안테나빔 패턴과 동일하게 PRACH(b) 내 각 심볼 별로 수신 안테나빔을 형성하는 것을 전제로 하고, 단말(100)은 PRACH(b) 내 매 심볼마다, 기지국(10)의 우수한 수신 안테나빔(송신 안테나빔)으로 빔 포밍시킨 업링크신호를 기지국(10)으로 전송하게 된다.
따라서, 경쟁 기반 랜덤액세스 상황에서는, 단말(100)이 PRACH(b) 내 매 심볼마다, 기지국(10)의 우수한 수신 안테나빔(송신 안테나빔)으로 빔 포밍시킨 업링크신호를 여러 번 전송하기 때문에, 설정 다른 단말과의 업링크신호 출동이 발생하더라도 다른 심볼에서 전송한 업링크신호가 있기 때문에 업링크신호 전송 성능을 높일 수 있다.
이러한 본 발명에 따른 단말(100)의 업링크신호 전송 방법은, 단말이 오프되지 않는 한(S160 No), 전술의 각 단계 동작들을 반복 수행한다.
결국, 본 발명에 따르면, MIMO 시스템에서 기지국/단말 간 접속을 위한 업링크신호 전송에 있어서, 빔 포밍을 이용한 새로운 업링크신호 전송 방식을 제안함으로써 업링크신호 전송 성능을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 업링크신호 전송 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
지금까지 본 발명을 바람직한 실시 예를 참조하여 상세히 설명하였지만, 본 발명이 상기한 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 또는 수정이 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 사상이 미친다 할 것이다.
본 발명에 따른 업링크신호 전송 장치 및 업링크신호 전송 방법에 따르면, 기지국/단말 간 접속을 위한 업링크신호 전송에 있어서, 빔 포밍을 이용하여 전송 성능을 향상시킨다는 점에서, 기존 기술의 한계를 뛰어 넘음에 따라 관련 기술에 대한 이용만이 아닌 적용되는 장치의 시판 또는 영업의 가능성이 충분할 뿐만 아니라 현실적으로 명백하게 실시할 수 있는 정도이므로 산업상 이용가능성이 있는 발명이다.
10 : 기지국
100 : 단말(업링크신호 전송 장치)
110 : 빔포밍동기화수행부 120 : 선택부
130 : 확인부 140 : 신호전송제어부

Claims (13)

  1. MIMO 시스템에서 빔포밍 기반의 랜덤액세스를 위한 업링크신호 전송 장치에 있어서,
    무선자원 내 각 심볼 별로 서로 다른 방향을 갖는 다수의 송신 안테나빔을 상이하게 형성하는 기지국에 대하여, 빔포밍 동기화를 수행하는 빔포밍동기화수행부;
    상기 빔포밍 동기화 과정에서 적어도 하나의 송신 안테나빔을 선택하는 선택부;
    상기 선택한 적어도 하나의 송신 안테나빔에 대하여, 심볼위치 및 빔식별자를 확인하는 확인부; 및
    상기 확인한 적어도 하나의 심볼위치 및 빔식별자를 기초로, 특정 무선자원 내의 각 심볼 중 상기 적어도 하나의 심볼위치에서 심볼위치와 매칭된 빔식별자를 이용하여 상기 기지국으로 랜덤액세스를 위한 업링크신호를 전송하는 신호전송제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 업링크신호 전송 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 특정 무선자원은, 주기적으로 할당되는 업링크 랜덤액세스채널 서브프레임이며,
    상기 기지국은,
    상기 업링크 랜덤액세스채널 서브프레임 내 각 심볼 별로, 상기 빔포밍 동기화 수행 시 각 심볼 별로 형성한 송신 안테나빔 패턴과 동일한 패턴으로 수신 안테나빔을 형성하는 것을 특징으로 하는 업링크신호 전송 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 선택부는,
    상기 빔포밍 동기화를 통해 상기 기지국과 빔포밍 동기화된 특정 송신 안테나빔을 선택하는 것을 특징으로 하는 업링크신호 전송 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 선택부는,
    상기 기지국에 대한 빔포밍 동기화 수행 중, 상기 무선자원 내 각 심볼 별로 송신 안테나빔을 하나씩 선택하는 것을 특징으로 하는 업링크신호 전송 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 선택부는,
    상기 기지국에 대한 빔포밍 동기화 수행 중에 상기 무선자원 내 각 심볼 별로, 심볼에서 형성된 다수의 송신 안테나빔 중 신호수신품질이 가장 우수한 하나의 송신 안테나빔을 선택하는 것을 특징으로 하는 업링크신호 전송 장치.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 신호전송제어부는,
    비경쟁(Non-Contention) 기반 랜덤액세스 상황인 경우,
    상기 특정 송신 안테나빔의 심볼위치 및 빔식별자를 기초로, 상기 특정 무선자원 내의 각 심볼 중 상기 심볼위치에서 상기 빔식별자를 이용하여 상기 기지국으로 랜덤액세스를 위한 업링크신호를 전송하는 것을 특징으로 하는 업링크신호 전송 장치.
  7. 삭제
  8. MIMO 시스템에서 빔포밍 기반의 랜덤액세스를 위한 업링크신호 전송 방법에 있어서,
    무선자원 내 각 심볼 별로 서로 다른 방향을 갖는 다수의 송신 안테나빔을 상이하게 형성하는 기지국과의 빔포밍 동기화 과정에서, 적어도 하나의 송신 안테나빔을 선택하는 선택단계;
    상기 선택한 적어도 하나의 송신 안테나빔에 대하여, 심볼위치 및 빔식별자를 확인하는 확인단계; 및
    상기 확인한 적어도 하나의 심볼위치 및 빔식별자를 기초로, 특정 무선자원 내의 각 심볼 중 상기 적어도 하나의 심볼위치에서 심볼위치와 매칭된 빔식별자를 이용하여 상기 기지국으로 랜덤액세스를 위한 업링크신호를 전송하는 신호전송단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 업링크신호 전송 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 특정 무선자원은, 주기적으로 할당되는 업링크 랜덤액세스채널 서브프레임이며,
    상기 기지국은,
    상기 업링크 랜덤액세스채널 서브프레임 내 각 심볼 별로, 상기 빔포밍 동기화 수행 시 각 심볼 별로 형성한 송신 안테나빔 패턴과 동일한 패턴으로 수신 안테나빔을 형성하는 것을 특징으로 하는 업링크신호 전송 방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 선택단계는,
    상기 빔포밍 동기화를 통해 상기 기지국과 빔포밍 동기화된 특정 송신 안테나빔을 선택하는 것을 특징으로 하는 업링크신호 전송 방법.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 선택단계는,
    상기 기지국에 대한 빔포밍 동기화 수행 중, 상기 무선자원 내 각 심볼 별로 송신 안테나빔을 하나씩 선택하는 것을 특징으로 하는 업링크신호 전송 방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 신호전송단계는,
    비경쟁(Non-Contention) 기반 랜덤액세스 상황인 경우,
    상기 특정 송신 안테나빔의 심볼위치 및 빔식별자를 기초로, 상기 특정 무선자원 내의 각 심볼 중 상기 심볼위치에서 상기 빔식별자를 이용하여 상기 기지국으로 랜덤액세스를 위한 업링크신호를 전송하는 것을 특징으로 하는 업링크신호 전송 방법.
  13. 삭제
KR1020160079312A 2016-06-24 2016-06-24 업링크신호 전송 장치 및 업링크신호 전송 방법 KR102021089B1 (ko)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160079312A KR102021089B1 (ko) 2016-06-24 2016-06-24 업링크신호 전송 장치 및 업링크신호 전송 방법
US16/302,819 US11019664B2 (en) 2016-06-24 2016-12-28 Uplink signal transmission device and uplink signal transmission method
CN201680085944.0A CN109196786B (zh) 2016-06-24 2016-12-28 上行链路信号发送装置及上行链路信号发送方法
ES16906407T ES2869289T3 (es) 2016-06-24 2016-12-28 Dispositivo de transmisión de señal de enlace ascendente y procedimiento de transmisión de señal de enlace ascendente
PCT/KR2016/015425 WO2017222132A1 (ko) 2016-06-24 2016-12-28 업링크신호 전송 장치 및 업링크신호 전송 방법
EP16906407.8A EP3444958B1 (en) 2016-06-24 2016-12-28 Uplink signal transmission device and uplink signal transmission method
JP2018561939A JP6873161B2 (ja) 2016-06-24 2016-12-28 アップリンク信号伝送装置及びアップリンク信号伝送方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160079312A KR102021089B1 (ko) 2016-06-24 2016-06-24 업링크신호 전송 장치 및 업링크신호 전송 방법

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180130182A Division KR102021086B1 (ko) 2018-10-29 2018-10-29 업링크신호 전송 장치 및 업링크신호 전송 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20180000950A KR20180000950A (ko) 2018-01-04
KR102021089B1 true KR102021089B1 (ko) 2019-09-11

Family

ID=60783526

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160079312A KR102021089B1 (ko) 2016-06-24 2016-06-24 업링크신호 전송 장치 및 업링크신호 전송 방법

Country Status (7)

Country Link
US (1) US11019664B2 (ko)
EP (1) EP3444958B1 (ko)
JP (1) JP6873161B2 (ko)
KR (1) KR102021089B1 (ko)
CN (1) CN109196786B (ko)
ES (1) ES2869289T3 (ko)
WO (1) WO2017222132A1 (ko)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108282863A (zh) * 2017-01-05 2018-07-13 华为技术有限公司 一种上行测量信号的指示方法及装置
US10939441B2 (en) 2018-01-31 2021-03-02 Qualcomm Incorporated Autonomous uplink with analog beams
US20220039122A1 (en) * 2018-09-21 2022-02-03 Lg Electronics Inc. Method for performing uplink transmission and reception in wireless communication system, and device therefor
US20220039033A1 (en) * 2020-07-29 2022-02-03 Qualcomm Incorporated User equipment timing misalignment reporting in non-terrestrial networks

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4089928A1 (en) * 2011-07-28 2022-11-16 Samsung Electronics Co., Ltd. Apparatus and method for beamforming in wireless communication system
CN103891161B (zh) * 2011-10-19 2017-05-03 三星电子株式会社 无线通信***中的上行链路控制方法和装置
KR20130125903A (ko) * 2012-05-10 2013-11-20 삼성전자주식회사 통신시스템에서 빔포밍을 수행하는 방법 및 장치
KR20140056561A (ko) 2012-10-29 2014-05-12 한국전자통신연구원 다중 빔을 운영하는 이동통신시스템에서 기지국 및 단말의 동작 방법
US9468022B2 (en) * 2012-12-26 2016-10-11 Samsung Electronics Co., Ltd. Method and apparatus for random access in communication system with large number of antennas
KR102139223B1 (ko) * 2013-07-02 2020-08-11 삼성전자주식회사 빔포밍 시스템에서 동기 설정 및 신호 송수신 방법 및 장치
AU2014355189B2 (en) * 2013-11-27 2018-02-01 Telefonaktiebolaget L M Ericsson (Publ) Network node, wireless device, methods therein, for sending and detecting, respectively, synchronization signal and an associated information
CN104734759B (zh) * 2013-12-20 2019-12-03 中兴通讯股份有限公司 Mimo波束赋形通信***中波束识别方法、相关设备及***
KR20150088742A (ko) * 2014-01-23 2015-08-03 (주)휴맥스 홀딩스 Lte 스몰셀의 온 오프 정보 송수신 장치
US10355761B2 (en) 2014-10-07 2019-07-16 Mediatek Inc. Beam administration methods for cellular/wireless networks
CN105723752B (zh) * 2014-10-20 2019-12-06 华为技术有限公司 信息传输方法、设备和***
US20160119958A1 (en) 2014-10-27 2016-04-28 Nokia Solutions And Networks Oy Random access channel with a grid of beams for communication systems
KR101563469B1 (ko) 2015-06-17 2015-10-27 중앙대학교 산학협력단 스위치드 빔포밍을 통해 랜덤 액세스를 수행하는 이동 단말 및 그 제어 방법과, 기지국의 제어 방법
WO2017022870A1 (en) * 2015-08-03 2017-02-09 Samsung Electronics Co., Ltd. Method and apparatus for initial access in wireless communication system
CN107852705B (zh) * 2015-08-20 2022-05-06 苹果公司 发送波束成形
EP3384709A1 (en) * 2015-12-01 2018-10-10 Nokia Solutions and Networks Oy Transmission of synchronization information

Also Published As

Publication number Publication date
EP3444958B1 (en) 2021-03-31
EP3444958A1 (en) 2019-02-20
US11019664B2 (en) 2021-05-25
JP2019525513A (ja) 2019-09-05
CN109196786A (zh) 2019-01-11
CN109196786B (zh) 2021-10-08
KR20180000950A (ko) 2018-01-04
JP6873161B2 (ja) 2021-05-19
US20190306886A1 (en) 2019-10-03
EP3444958A4 (en) 2019-10-30
WO2017222132A1 (ko) 2017-12-28
ES2869289T3 (es) 2021-10-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10425968B2 (en) Apparatus and method for differential beamforming based random access in wireless communication system
KR101563469B1 (ko) 스위치드 빔포밍을 통해 랜덤 액세스를 수행하는 이동 단말 및 그 제어 방법과, 기지국의 제어 방법
EP3048852B1 (en) Method and apparatus for improving beam finding in a wireless communication system
US9907093B2 (en) Method and apparatus for random access in communications system
US10893544B2 (en) Beam refinement in two-step random access channel (RACH) procedure
US9426765B2 (en) Method of handling uplink synchronization and related communication device
US10893542B2 (en) Random access method in BDMA system and random access method in pattern/polarized BDMA system
CN117394892A (zh) 默认上行链路波束确定的方法及其用户设备
US10212737B2 (en) Radio communication terminal, radio base station and radio communication method
US10477590B2 (en) Apparatus and method for random access in a wireless communication systems
KR102021089B1 (ko) 업링크신호 전송 장치 및 업링크신호 전송 방법
EP3103304B1 (en) Random access procedure
CN108282902B (zh) 随机接入方法、基站和用户设备
US20170290056A1 (en) Random access message transmission using multiple symbols
CN107969034B (zh) 一种ue、基站中的随机接入的方法和装置
KR20160082925A (ko) 통신 시스템에서의 랜덤 접속 방법 및 장치
KR20170139867A (ko) 동기신호 전송 장치 및 동기신호 전송 방법
KR102021086B1 (ko) 업링크신호 전송 장치 및 업링크신호 전송 방법
KR20240099361A (ko) 무선 통신 시스템에서 랜덤 액세스 채널의 자기 최적화를 위한 방법 및 시스템
US11832312B2 (en) Method and apparatus for random access in wireless communication system
EP3494659B1 (en) Beam based random access
KR20180089371A (ko) 동기신호 수신 장치 및 동기신호 수신 방법
US20230060540A1 (en) Beam management during initial access
WO2017113132A1 (zh) 一种随机接入方法及基站
US8995408B2 (en) Wireless base station and wireless communication method

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
A107 Divisional application of patent
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant