KR102199523B1 - 무선 통신 시스템에서 빔포밍을 이용한 통신 방법 및 장치 - Google Patents
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Abstract
무선 통신 시스템에서 빔포밍을 이용한 통신 방법 및 장치를 개시한다. 본 발명의 방법은, 단말로부터 기지국으로 전송할 상향링크 데이터의 발생을 감지하는 과정과, 단말이 상향링크의 최적 송수신 빔에 대한 정보를 가지고 있지 않은 경우, 스케줄링 요청 채널을 위해 할당된 상향링크의 자원 영역 중 상향링크의 모든 송신 빔들에 대응하는 모든 채널 구간들에서 상기 스케줄링 요청 신호를 반복 전송하는 과정과, 단말이 상향링크의 최적 송수신 빔에 대한 정보를 가지고 있는 경우, 스케줄링 요청 채널을 위해 할당된 상향링크의 자원 영역 중 상향링크의 최적 송수신 빔에 대응하는 적어도 하나의 채널 구간에서 스케줄링 요청 신호를 전송하는 과정을 포함한다.
Description
본 발명은 통신 시스템에서 신호의 송수신에 관한 것으로서, 특히, 빔포밍을 사용하는 무선 통신 시스템에서 상향링크 충돌 기반 액세스 채널(Uplink Contention based Access Channel)의 송수신 방법 및 장치에 관한 것이다.
무선 통신 시스템은 계속적으로 증가하는 무선 데이터 트래픽 수요를 충족시키기 위해 보다 높은 데이터 전송률을 지원하기 위한 방향으로 발전하여 왔다. 기존의 무선 통신 시스템은 데이터 전송률 증가를 위해 주로 주파수 효율성(spectral efficiency)을 개선하는 방향으로 기술 개발을 추구하였다. 그러나 스마트폰 및 태블릿 PC(Personal Computers)에 대한 수요 증가와 이를 바탕으로 다량의 트래픽을 요구하는 응용 프로그램의 폭발적 증가로 인해 데이터 트래픽에 대한 요구가 더욱 가속화되면서, 이러한 주파수 효율성 개선 기술 만으로는 폭증하는 무선 데이터 트래픽 수요를 만족시키기 어렵게 되었다.
이러한 문제점을 해결하기 위한 하나의 방법은 매우 넓은 주파수 대역을 사용하는 것인데, 기존의 이동 통신 셀룰러 시스템에서 사용하고 있는 10GHz 미만의 주파수 대역에서는 넓은 주파수 대역의 확보가 매우 어렵기 때문에 더 높은 주파수 대역에서 이러한 광대역 주파수를 확보해야 할 필요성이 있다. 하지만, 무선 통신을 위한 전송 주파수가 높아질수록 전파 경로 손실은 증가한다. 이로 인하여 전파 도달거리는 상대적으로 짧아져 서비스 영역(coverage)의 감소를 초래하게 된다. 이를 해결하기 위한, 즉 전파 경로 손실 완화 및 전파의 전달 거리를 증가시키기 위한 중요 기술 중 하나가 빔포밍(beamforming) 기술이다.
빔포밍은 송신단에서 수행되는 송신 빔포밍 및 수신단에서 수행되는 수신 빔포밍으로 구분될 수 있다. 송신 빔포밍은 일반적으로 다수의 안테나를 이용하여 각 안테나로부터 송신되는 신호를 특정한 방향(즉 공간)으로 집중시켜 지향성(directivity)을 증대시킨다. 다수의 안테나가 집합된 형태를 배열 안테나(array antenna), 배열 안테나에 포함되어 있는 안테나를 요소 안테나(antenna element) 혹은 어레이 요소(array element)라 하기로 한다. 안테나 어레이는 선형 어레이(linear array), 평면 어레이(planar array) 등 다양한 형태로 구성될 수 있다. 송신 빔포밍을 사용하면 신호의 지향성 증대를 통해 전파 도달 거리를 증가시킬 수가 있고, 또한 특정 방향 이외의 다른 방향으로는 신호가 거의 전송되지 않기 때문에 다른 사용자에게 미치는 간섭이 매우 줄어들게 되는 장점이 있다.
수신 측에서도 수신 배열 안테나를 이용하여 수신 빔포밍을 수행할 수 있다. 수신 빔포밍은 전파의 수신을 특정 방향으로 집중시켜 상기 특정 방향으로 들어오는 수신 신호의 감도를 증가시키고 다른 방향으로 들어오는 신호를 배제함으로써 간섭 신호를 차단한다.
넓은 주파수 대역을 확보하기 위해 초고주파, 다시 말해 밀리미터(mm) 웨이브(wave) 시스템이 도입되고 전송 주파수가 높아질수록 전파의 파장은 짧아진다. 따라서 반 파장 간격으로 안테나를 구성하는 경우, 동일한 면적 내에 더 많은 안테나들로 배열 안테나를 구성할 수 있다. 즉, 초고주파 대역에서 동작하는 통신 시스템은 낮은 주파수 대역에서 빔포밍 기술을 사용하는 것에 비해 상대적으로 더 높은 안테나 이득을 얻을 수 있으므로 빔포밍 기술을 적용하기에 유리하다.
빔포밍은 기본적으로 기지국과 단말에서 송수신 빔을 정확하게 측정하고 가장 적합한 빔들을 보고(report)하는 빔 선택(beam selection) 기술을 필요로 한다. 하지만 상향링크로 단말이 기지국에 충돌 기반의 액세스 채널을 전송시 상황에 따라 이러한 빔 선택 과정이 미리 완료되었을 수도 있고, 혹은 이러한 빔 선택 과정을 다시 수행해야 할 수도 있다. 따라서 이러한 여러 경우를 모두 지원할 수 있는 상향링크 액세스 채널의 송수신 절차 및 채널 구조를 필요로 하게 되었다.
본 발명은 통신 시스템에서 정보를 송수신하기 위한 방법 및 장치를 제공한다.
본 발명은 빔포밍을 사용하는 무선 통신 시스템에서 상향링크의 충돌 기반 액세스 채널을 송수신하는 방법 및 장치를 제공한다.
본 발명은 빔포밍을 사용하는 무선 통신 시스템에서 상향링크 스케줄링 요청 채널을 송수신하는 방법 및 장치를 제공한다.
본 발명은 빔포밍을 사용하는 무선 통신 시스템에서 빔 선택의 사전 수행 여부에 관계없이 상향링크 스케줄링 요청 절차를 수행하는 방법 및 장치를 제공한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 방법은; 무선 통신 시스템에서 빔포밍을 이용한 통신 방법에 있어서, 단말로부터 기지국으로 전송할 상향링크 데이터의 발생을 감지하는 과정과, 스케줄링 요청 채널을 위해 할당된 상향링크의 자원 영역 중 상향링크의 최적 송수신 빔에 대응하는 적어도 하나의 채널 구간에서 스케줄링 요청 신호를 전송하는 과정을 포함한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 장치는; 무선 통신 시스템에서 빔포밍을 이용한 통신을 수행하는 단말 장치에 있어서, 단말로부터 기지국으로 전송할 상향링크 데이터의 발생을 감지하는 제어기와, 스케줄링 요청 채널을 위해 할당된 상향링크의 자원 영역 중 상향링크의 최적 송수신 빔에 대응하는 적어도 하나의 채널 구간에서 스케줄링 요청 신호를 전송하는 송신기를 포함한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 빔포밍 기반의 신호 송수신 시나리오를 예시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 기지국과 단말간의 빔포밍 기반 통신의 예를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 스케줄링 요청 절차를 도시한 순서도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 스케줄링 요청 채널의 구조를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스케줄링 요청 채널의 구조를 도시한 것이다.
도 6는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스케줄링 요청 채널의 구조를 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스케줄링 요청 채널의 구조를 도시한 것이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스케줄링 요청 채널의 구조를 도시한 것이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따라 스케줄링 요청을 전송하는 단말의 동작을 나타낸 흐름도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따라 단말로부터 스케줄링 요청을 수신하는 기지국의 동작을 나타낸 흐름도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따라 스케줄링 요청을 수행하기 위한 기지국 및 단말의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 기지국과 단말간의 빔포밍 기반 통신의 예를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 스케줄링 요청 절차를 도시한 순서도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 스케줄링 요청 채널의 구조를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스케줄링 요청 채널의 구조를 도시한 것이다.
도 6는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스케줄링 요청 채널의 구조를 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스케줄링 요청 채널의 구조를 도시한 것이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스케줄링 요청 채널의 구조를 도시한 것이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따라 스케줄링 요청을 전송하는 단말의 동작을 나타낸 흐름도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따라 단말로부터 스케줄링 요청을 수신하는 기지국의 동작을 나타낸 흐름도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따라 스케줄링 요청을 수행하기 위한 기지국 및 단말의 구성을 나타낸 블록도이다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
빔포밍을 기반으로 동작하는 초고주파 대역 무선통신 시스템에서, 초고주파 대역의 채널 전파특성으로 인해 나타나는 큰 전파손실(propagation loss) 및 투과손실(penetration loss) 등을 극복하기 위하여 하향링크와 더불어 상향링크에도 빔이득의 극대화를 위한 빔포밍을 운용할 필요가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 빔포밍 기반의 신호 송수신 시나리오를 예시한 것이다.
도 1을 참조하면, 기지국(100)은 한 개의 셀(cell)(10)과 셀(10)에 속하는 복수의 섹터(sector)(20)로 구성된 서비스 영역을 가질 수 있다. 한 개 셀(10)에 속하는 섹터(20)의 수는 한 개 또는 그 이상으로 여러 가지 경우가 가능하다. 기지국(100)은 셀(10)의 각 섹터(20)별로 다중 빔을 운용할 수 있다. 기지국(100)은, 빔이득(beamforming gain)을 획득하면서 한 개 이상의 단말을 지원하기 위하여 하향링크/상향링크에 대해 한 개 이상의 송신빔/수신빔을 서로 다른 방향으로 동시에 또는 순차적으로 서로 다른 방향으로 스위핑(sweeping)하면서 형성(form)한다.
일 예로서 기지국(100)은 N개의 방향으로 향하는 N개의 수신빔들을 N개의 슬롯들 동안 동시에 형성한다. 다른 예로서 기지국(100)은 N개의 방향으로 향하는 N개의 수신빔들을 N개의 슬롯들 동안 스위핑하면서 순차적으로 형성한다. 구체적으로 제1 수신빔은 제1 슬롯에서만 형성되고, 제2 수신빔은 제2 슬롯에서만 형성되고, 제i 수신빔은 제i 슬롯에서만 형성되고, 제N 수신빔은 제N 슬롯에서만 형성된다.
단말(110)은 단말(100)의 구조적인 제약으로 인해, 일반적으로 기지국(100)에서 비하여 작은 빔이득을 지원하는 넓은 빔폭을 운용하도록 구현될 수 있다. 구현에 따라서 단말(110)은 하향링크/상향링크에 대해 한 개 이상의 수신빔/송신빔을 지원 가능하다.
상향링크에서의 빔포밍은 단말의 송신 빔포밍과 기지국의 수신 빔포밍의 조합을 기반으로 이루어지고, 단말과 기지국 각각의 구조에 따라 여러 방향으로 발생하는 하나 이상의 단말 송신빔과 하나 이상의 기지국 수신빔 중 최적의 빔 조합을 선택하여 단말과 기지국 양측이 상기 빔 조합에 대한 정보를 인식하는 상향링크 빔 트래킹(tracking) 절차를 수반하게 된다. 상향링크에서 단말의 송신빔들과 기지국의 수신빔들에 대한 최적의 빔 조합을 선택하기 위한 상향링크 빔 트래킹을 위해서는, 미리 정해지는 상향링크 기준 신호가 사용될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 기지국과 단말간의 빔포밍 기반 통신의 예를 도시한 것이다. 여기에서 기지국(200)는 하나의 섹터 내에서 상향링크(UL)에 대해 서로 다른 방향을 향하는 다수의 수신빔(202)을 운용하며, 단말들(210,220,230)은 각각 한 개 이상의 송신빔을 지원한다.
도 2를 참조하면, 기지국(200)은 다수의 빔포밍 된 신호(즉 수신 빔들)를 동시에 서로 다른 방향에서 수신하거나, 서로 다른 방향으로 향하는 한 개 이상의 수신빔을 시간 상 순차적으로 스위핑(sweeping)(210)하여 형성함으로써 수신빔들을 통해 다수의 신호를 수신할 수 있다.
단말(210,220,230)은 단말(210,220,230)의 형상과 복잡도에 따른 제약 하에서 가능한 최대의 빔포밍 이득 확보를 위한 구현에 따라서, 송신 빔포밍을 지원하지 않으면서 전방향(omnidirectional) 송신을 지원하거나, 송신 빔포밍을 지원하면서 특정 빔포밍 패턴(pattern)을 한 번에 한 가지만 적용하여 송신하거나, 송신 빔포밍을 지원하면서 다수의 송신 빔포밍 패턴을 서로 다른 방향으로 동시에 적용할 수 있다.
송신 빔포밍을 지원하지 않는 단말(도시하지 않음)에 대해서, 기지국(200)은 단말의 송신 빔 별로 상향링크 기준 신호에 대한 채널품질을 측정하고 측정결과를 바탕으로 기지국(200)의 다수 수신빔 중 상기 단말에 대한 최적의 수신빔을 선택한다. 송신 빔포밍을 지원하는 단말(210,220,230)의 경우, 기지국(200)은 단말(210,220,230)의 송신 빔포밍 패턴 별로 기지국(200)의 다수 수신빔에 따른 각 조합의 채널품질을 측정하고, 기지국 수신빔들과 단말 송신빔들의 조합들 중 최상의 한 개, 상위 몇 개, 또는 모두의 조합들을 선정하여 관리하며, 상황에 따라 적절한 빔 조합을 단말(210,220,230)에 스케줄링한다.
다수 단말(210,220,230)이 기지국(200)에 접속하는 다중접속 하에서, 여러 단말(210,220,230)이 자원 할당을 기지국(200)에게 요청하기 위한 신호로서, 일 예로 상향링크 레인징(Uplink Ranging: UL RNG) 또는 랜덤 액세스 채널(Random Access Channel: RACH)가 사용될 수 있다.
단말이 충돌 기반의 액세스 채널을 통해 기지국으로 액세스 신호를 전송할 때, 단말은 상향링크 빔 트래킹 절차의 수행 여부에 따라 상향링크의 최적 송수신 빔에 대응하는 자원 구간을 사용할 수 있다. 충돌 기반의 액세스 채널의 일 예로는 스케줄링 요청 채널이 있다. 즉, 단말은 상향링크로 전송할 데이터를 가지고 있을 때, 액세스 채널을 통해 기지국에게 상향링크 데이터의 전송에 필요한 자원을 요청할 수 있다. 이를 위해 단말은 기지국에게 충돌 기반(contention-based) 혹은 비-충돌(contention-free) 기반으로 스케줄링 요청을 전송한다. 충돌 기반의 스케줄링 요청 채널은 단말이 임의로 전송 가능하기 때문에, 상향링크 빔 트래킹(즉 상향링크 빔의 선택) 절차가 수행된 이후, 혹은 이전에 발생할 수 있다. 따라서 상향링크 빔 트래킹 절차의 수행 여부에 따라 스케줄링 요청 채널이 전송되는 자원 영역이 결정되어야 한다.
이하에서는 스케줄링 요청 채널의 예를 들어 본 발명의 실시예들을 설명할 것이나, 후술되는 실시예들이 충돌 기반의 상향링크 액세스 채널들에 적용 가능함은 자명함에 유의하여야 한다.
단말이 스케줄링 요청 시 상향링크 빔 정보의 획득과 관련하여 다음과 같은 세 가지 상황을 고려할 수 있다.
첫째, 단말은 상향링크 최적 빔(들)에 대한 정보를 모르고 있는 경우. 즉, 사전에 상향링크 빔 선택 과정을 수행하였는가의 여부와 상관없이 단말은 스케줄링 요청 시 사용할 수 있는 상향링크 빔 정보를 가지고 있지 않다.
둘째, 단말이 상향링크 최적 송신 빔(들)에 대한 정보를 알고 있는 경우. 즉, 사전에 상향링크 빔 선택 과정을 통해 단말은 기지국으로부터 상향링크 최적 송신 빔에 대한 정보를 받았으며, 상기 최적 송신 빔은 스케줄링 요청 시 사용될 수 있다.
셋째, 단말이 상향링크 최적 송수신 빔(들)에 대한 정보를 알고 있는 경우. 즉, 사전에 상향링크 빔 선택 과정을 통해 단말은 기지국으로부터 상향링크 최적 송수신 빔에 대한 정보를 받았으며, 상기 최적 송수신 빔은 스케줄링 요청 시 사용될 수 있다.
스케줄링 요청 시 상향링크 최적 송신 혹은 수신 빔을 사용 가능한지에 대한 판단은, 단말이 주기적으로 상향링크 빔 선택 과정을 수행하고 있는지에 대한 여부, 마지막으로 상향링크 빔 선택 과정을 수행한 시점과 현재의 스케줄링 요청 시점과의 시간 차이를 고려한 예상되는 빔 변화 등을 고려하여 이루어질 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 스케줄링 요청 절차를 도시한 순서도이다. 여기에서는 상기한 3 가지의 경우를 모두 지원할 수 있는 스케줄링 요청 절차를 도시하였다.
도 3을 참조하면, 과정 302에서 기지국은 상향링크 데이터의 전송을 위한 스케줄링 요청에 사용되기 위한 구성 정보를 셀 내의 단말들에게 방송(broadcast)한다. 일 예로서 스케줄링 요청은 상향링크 대역폭(BandWidth: BW)의 요청을 포함할 수 있으며, 구성 정보는 스케줄링 요청 채널의 구성을 나타낸다. 과정 304에서 단말은 상기 구성 정보를 디코딩하고, 미래의 상향링크 데이터의 발생시 사용될 수 있도록 저장한다.
과정 306에서 상향링크 데이터가 발생하면, 단말은 스케줄링 요청을 위해 랜덤하게 혹은 미리 정해진 규칙대로 특정 시간에 할당된 스케줄링 요청 채널을 선택하여 스케줄링 요청을 위한 신호, 일 예로서 스케줄링 요청 시퀀스 혹은 대역폭 요청(Bandwidth Request: BR) 시퀀스를 전송한다. 상기 신호는 미리 정해지는 시퀀스 풀로부터 랜덤하게 선택된 시퀀스가 되거나, 혹은 단말 혹은 사용자 식별자(ID)를 기반으로 선택될 수 있다.
과정 308에서 기지국이 상기 스케줄링 요청 신호의 검출에 성공하면, 과정 310에서 기지국은 상기 스케줄링 요청 신호의 검출 성공 및 상향링크 스케줄링 그랜트에 필요한 정보를 단말에게 전송한다. 상기 정보는 일 예로서 상기 과정 308에서 검출한 스케줄링 요청 신호, 상기 스케줄링 요청 신호가 검출된 자원 위치에 해당하는 상향링크 송신 빔에 대한 정보, 스케줄링 요청에 대한 응답으로 필요한 상향링크 그랜트(Grant) 중 적어도 하나를 나타낼 수 있다. 상기 상향링크 그랜트는 일 예로서 상향링크 데이터의 전송에 사용 가능한 자원 할당을 나타낸다. 단말은 상기 수신된 정보를 참조하여 이후의 상향링크 전송 절차를 수행할 수 있다.
도 3의 스케줄링 요청 절차에서 스케줄링 요청 채널의 신호는 적어도 하나의 상향링크 송수신 빔을 통해 전송될 수 있다. 하기에서는 스케줄링 요청 채널의 신호가 전송되는 상향링크 송수신 빔에 대한 실시예들을 설명한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 스케줄링 요청 채널의 구조를 도시한 것이다. 여기에서는 단말이 상향링크 최적 송수신 빔에 대한 정보를 알고 있지 않은 경우, 즉 상향링크 빔 선택 과정이 이루어지지 않은 상태에서 스케줄링 요청을 전송하는 경우에 사용되는 채널 구조를 도시하였다.
도 4를 참조하면, 통신은 서브프레임(402)의 단위로 이루어지며, 시분할 이중화(Time Division Duplex: TDD)가 적용되는 경우 각 서브프레임(402)은 하향링크(Downlink: DL) 영역(404)와 상향링크 영역(408)으로 분할된다. 각 상향링크 구간(406) 내의 소정 시간-주파수 자원 영역(408)은 스케줄링 요청 채널로 할당된다.
스케줄링 요청 채널의 자원 영역(408)은 단말 송신 빔들과 기지국 수신 빔들에 매핑되는 복수의 채널 구간들(즉 복수의 전송 시점들(transmission opportunities)(410)로 구성된다. 각 채널 구간은 특정한 하나의 단말 송신 빔과 하나의 기지국 수신 빔에 매핑된다. 각 N개의 채널 구간들은 단말의 N개의 송신 빔들에 매핑되며, N개의 채널 구간들은 기지국 수신 빔들의 개수 M에 따라 M번 반복된다. 따라서 단말은 최대 N개의 송신 빔들을 스케줄링 요청을 위해 사용할 수 있으며, 기지국은 최대 M개의 수신 빔들을 스케줄링 요청의 수신을 위해 사용할 수 있다. 모든 송신 빔들과 모든 수신 빔들을 지원하기 위해, 스케줄링 요청 채널의 자원 영역(408)은 복수의 서브프레임에 나누어 배치될 수 있다.
단말은 상향링크 최적 빔에 대한 정보를 가지고 있지 않기 때문에, 단말은 전 방향에 대해 하나의 상향링크 수신 빔에 대응하는 각 수신 빔 구간 내에서 N개의 송신 빔들을 스위핑(sweep)하면서 N개의 채널 구간들을 통해 순차적으로 스케줄링 요청 신호를 N번 전송한다. 스케줄링 요청 신호는 하나의 채널 구간을 점유하여 전송될 수 있다. 구체적으로 채널 구간 #1에서 단말은 송신 빔 #1을 통해 스케줄링 요청 신호를 전송하며, 채널 구간 #n에서 단말은 송신 빔 #n을 통해 스케줄링 요청 신호를 전송한다. 여기서 스케줄링 요청 신호는 랜덤하게 선택된 시퀀스가 되거나 혹은 단말 혹은 사용자 ID를 기반으로 선택된 BR 시퀀스가 될 수 있다. 단말은 모든 수신 빔 구간 내에서 송신 빔들을 스위핑한다.
여기에서는 자원 영역(408)이 복수의 수신 빔 구간들로 나뉘어지고, 단말이 각 수신 빔 구간 내에서 모든 송신 빔들을 스위핑하는 것으로 설명하였으나, 반대의 경우도 가능함은 물론이다. 다시 말해서 자원 영역(408)은 복수의 송신 빔 구간들로 나뉘어지고, 단말은 각 송신 빔 구간 내에서 해당하는 하나의 송신 빔을 사용하여 스케줄링 요청 신호를 M번 반복 전송할 수 있다. 그러면 기지국은 각 송신 빔 구간 내에서 M개의 수신 빔들을 순차적으로 사용하여 스케줄링 요청 신호의 수신을 시도할 수 있다.
기지국은 스케줄링 요청 채널의 자원 영역(408) 내에서 모든 방향에 대해 수신 빔들을 스위핑하면서, 셀 내의 단말들로부터 송신될 수 있는 스케줄링 요청 신호를 감시(monitor)한다. 구체적으로 처음 N개의 채널 구간들에서 기지국은 수신 빔 #1을 통해 단말로부터 전송되는 스케줄링 요청 신호가 있는지를 판단하며, 다음 N개의 채널 구간들에서 기지국은 수신 빔 #2를 통해 단말로부터 전송되는 스케줄링 요청 신호가 있는지를 판단하고, 마지막 M개의 채널 구간들에서 기지국은 수신 빔 #M을 통해 단말로부터 전송되는 스케줄링 요청 신호가 있는지를 판단한다.
스케줄링 요청 채널의 자원 영역(408)의 구성은 기지국이 방송하는 구성 정보에 의해 단말들에게로 알려진다. 일 예로서 구성 정보는, 스케줄링 요청 채널을 위한 자원 영역(408)의 시간 및 주파수 위치, M과 N의 값들, 사용 가능한 스케줄링 요청 신호(즉 스케줄링 요청 시퀀스 혹은 BR 시퀀스)들, 송수신 관련 파라미터들 중 적어도 하나를 포함한다. 추가적으로 기지국은 단말이 스케줄링 요청 신호를 전송할 스케줄링 요청 채널 내의 채널 구간 개수를 지시할 수 있다. 다시 말해서 기지국은 구성 정보 혹은 별도의 정보를 통해 하나 혹은 그 이상의 채널 구간을 사용하여 스케줄링 요청 신호를 전송할 것을 지시한다.
단말은 상기 구성 정보를 참조하여, 자원 영역(408)의 모든 채널 구간들을 통해 모든 송신 빔들을 사용하여 스케줄링 요청 신호를 전송한다. 기지국은 자원 영역(408)의 각 채널 구간에서 해당하는 기지국 수신 빔을 사용하여 단말로부터의 스케줄링 요청 신호를 검출하려고 시도하게 되며, 스케줄링 요청 신호를 성공적으로 검출할 시, 검출된 신호에 대한 정보, 상기 신호가 검출된 자원 위치에 대한 상향링크 송신 빔에 대한 정보(일 예로 해당 채널 구간의 인덱스 혹은 빔 인덱스), 그 외 스케줄링 요청에 대한 응답으로 필요한 정보를 단말에게로 전송한다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스케줄링 요청 채널의 구조를 도시한 것이다. 여기에서는 단말이 상향링크 최적 송신 빔에 대한 정보를 알고 있는 경우에 사용되는 채널 구조를 도시하였다.
도 5를 참조하면, 스케줄링 요청 채널의 구조는 도 4의 경우와 유사하다. 즉 스케줄링 요청 채널은 상향링크 구간(502) 내의 특정 자원 영역(504)에 할당되며, 스케줄링 요청 채널의 자원 영역(504)은 단말 송신 빔들과 기지국 수신 빔들에 매핑되는 복수의 채널 구간들(다시 말해서 전송 시점들)로 구성된다. NxM개의 채널 구간들은 N개의 단말 송신 빔과 M개의 기지국 수신 빔에 매핑된다. 상기 채널 구간들 중 하나의 기지국 수신 빔에 매핑되는 구간은 수신 빔 구간이라 칭한다. 즉 처음 N개의 채널 구간들은 첫번째 수신 빔 구간이 되며, 자원 영역(504)은 M개의 수신 빔 구간을 포함한다. 각 수신 빔 구간은 N개의 송신 빔 구간들에 대응하는 N개의 채널 구간들, 즉 N개의 송신 빔 구간들로 구성된다. 모든 송신 빔들과 모든 수신 빔들을 지원하기 위해, 스케줄링 요청 채널의 자원 영역(504)은 복수의 서브프레임에 나누어 배치될 수 있다.
기지국은 스케줄링 요청 채널의 자원 영역(504)에 대한 구성을 나타내는 구성 정보를 셀 내의 단말들에게로 방송한다. 일 예로서 구성 정보는, 스케줄링 요청 채널을 위한 자원 영역(504)의 시간 및 주파수 위치, M과 N의 값들, 사용 가능한 스케줄링 요청 신호(즉 스케줄링 요청 시퀀스 혹은 BR 시퀀스), 송수신 관련 파라미터들 중 적어도 하나를 포함한다. 추가적으로 기지국은 단말이 스케줄링 요청 신호를 전송할 스케줄링 요청 채널 내의 채널 구간 개수를 지시할 수 있다. 다시 말해서 기지국은 구성 정보 혹은 별도의 정보를 통해 하나 혹은 그 이상의 채널 구간을 사용하여 스케줄링 요청 신호를 전송할 것을 지시한다.
단말은 스케줄링 요청을 위한 하나의 스케줄링 요청 신호를 랜덤하게 혹은 사용자 ID와 같은 정보를 기반으로 선택한 후, NxM 개의 채널 구간들 중에서 선택된 채널 구간들을 통해 상기 스케줄링 요청 신호를 전송한다. 단말은 상향링크의 최적 송신 빔을 알고 있기 때문에 스케줄링 요청 신호를 전송하기 위해 모든 송신 빔들을 사용할 필요가 없다. 따라서 각 수신 빔에 대응하는 전송 구간, 즉 기지국의 하나의 수신 빔에 대해 단말의 송신 빔들을 변화시켜 가며 전송하는 수신 빔 구간(506)에서 단말은 선택된 하나 혹은 그 이상의 송신 빔 구간을 통해 스케줄링 요청 신호를 전송한다.
구체적으로 단말은 각 수신 빔 구간(506) 내에서 랜덤하게 선택된 하나 혹은 그 이상의 송신 빔 구간을 통해 스케줄링 요청 신호를 전송한다. 이러한 경우 단말의 스케줄링 요청 신호가 다른 사용자가 전송하는 신호와 충돌할 확률을 최소화할 수 있다. 즉 어느 하나의 수신 빔 구간에서 단말의 스케줄링 요청 신호가 다른 사용자의 신호와 충돌이 발생하였더라도, 기지국은 다른 수신 빔 구간에서 다른 수신 빔을 사용하여 상기 단말의 스케줄링 요청 신호를 성공적으로 수신할 수 있다.
도 5의 예를 참조하면, 수신 빔 구간 Rx#1에서 단말은 임의로 선택한 송신 빔 구간 #4를 통해 스케줄링 요청 신호를 전송하며, 수신 빔 구간 Rx#2에서 단말은 임의로 선택한 송신 빔 구간 #2를 통해 스케줄링 요청 신호를 전송하며, 수신 빔 구간 Rx#3에서 단말은 임의로 선택한 송신 빔 구간 #2를 통해 스케줄링 요청 신호를 전송하며, 수신 빔 구간 Rx#4에서 단말은 임의로 선택한 송신 빔 구간 #1를 통해 스케줄링 요청 신호를 전송하며, 수신 빔 구간 Rx#5에서 단말은 임의로 선택한 송신 빔 구간 #3을 통해 스케줄링 요청 신호를 전송하며, 수신 빔 구간 Rx#6에서 단말은 임의로 선택한 송신 빔 구간 #1를 통해 스케줄링 요청 신호를 전송한다.
일 실시예로서 각 선택된 송신 빔 구간에 매핑되는 송신 빔과 관계없이, 선택된 송신 빔 구간에서 단말은 상향링크 최적 송신 빔을 사용하여 스케줄링 요청 신호를 전송할 수 있다. 예를 들어 수신 빔 구간 Rx#1에서 단말은 임의로 선택한 송신 빔 구간 #4를 통해 스케줄링 요청 신호를 전송할 때, 송신 빔 구간 #4에 매핑되는 송신 빔 #4가 아닌, 빔 선택 과정을 통해 선택한 최적 송신 빔 #1을 사용한다. 마찬가지로 수신 빔 구간 Rx#2에서 단말은 임의로 선택한 송신 빔 구간 #2를 통해 스케줄링 요청 신호를 전송할 때, 송신 빔 구간 #2에 매핑되는 송신 빔 #2가 아닌, 자신이 선택한 최적 송신 빔 #1을 사용한다. 이후의 구간들에서도 마찬가지로 동작한다.
다른 실시예로서 각 선택된 송신 빔 구간에서 단말은 해당 송신 빔 구간에 매핑되는 상향링크 송신 빔을 사용하여 스케줄링 요청 신호를 전송할 수 있다.
기지국은 스케줄링 요청 채널의 자원 영역(504) 내에서 모든 방향에 대해 수신 빔들을 스위핑하면서, 셀 내의 단말들로부터 송신될 수 있는 스케줄링 요청 신호를 감시한다. 즉 기지국은 자원 영역(504)의 각 채널 구간에서 해당하는 기지국 수신 빔을 사용하여 단말로부터의 스케줄링 요청 신호를 검출하려고 시도하게 된다. 스케줄링 요청 신호를 성공적으로 검출할 시, 기지국은 검출된 신호에 대한 정보, 상기 신호가 검출된 자원 위치에 대한 상향링크 송신 빔 및 수신 빔에 대한 정보(일 예로 해당 채널 구간의 인덱스 혹은 송신 빔 인덱스와 수신 빔 인덱스), 그 외 스케줄링 요청에 대한 응답으로 필요한 정보를 단말에게로 전송한다.
변형된 실시예로서, 자원 영역(504)은 복수의 송신 빔 구간들로 나뉘어지고, 각 송신 빔 구간은 연속된 복수의 수신 빔 구간들로 이루어진다. 단말은 복수의 송신 빔 구간들 중 랜덤하게 선택된 하나 혹은 그 이상의 송신 빔 구간 내에서 해당하는 송신 빔을 사용하여 스케줄링 요청 신호를 M번 반복 전송할 수 있다. 기지국은 각 송신 빔 구간 내에서 M개의 수신 빔들을 순차적으로 사용하여 스케줄링 요청 신호의 수신을 시도할 수 있다.
도 6는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스케줄링 요청 채널의 구조를 도시한 것이다. 여기에서는 단말이 상향링크 최적 송신 빔에 대한 정보를 알고 있는 경우에 사용되는 채널 구조의 다른 예를 도시하였다.
도 6을 참조하면, 스케줄링 요청 채널의 구조는 도 4 및 도 5의 경우와 유사하다. 즉 스케줄링 요청 채널은 상향링크 구간(602) 내의 특정 자원 영역(604)에 할당되며, 스케줄링 요청 채널의 자원 영역(604)은 단말 송신 빔들과 기지국 수신 빔들에 매핑되는 복수의 채널 구간들(다시 말해서 전송 시점들)로 구성된다. NxM개의 채널 구간들은 N개의 단말 송신 빔과 M개의 기지국 수신 빔에 매핑된다. 상기 채널 구간들 중 하나의 기지국 수신 빔에 매핑되는 구간은 수신 빔 구간이라 칭한다. 즉 처음 N개의 채널 구간들은 첫번째 수신 빔 구간이 되며, 자원 영역(604)은 M개의 수신 빔 구간을 포함한다. 각 수신 빔 구간은 N개의 송신 빔 구간들에 대응하는 N개의 채널 구간들, 즉 N개의 송신 빔 구간들로 구성된다.
기지국은 스케줄링 요청 채널의 자원 영역(604)에 대한 구성을 나타내는 구성 정보를 셀 내의 단말들에게로 방송한다. 일 예로서 구성 정보는, 스케줄링 요청 채널을 위한 자원 영역(604)의 시간 및 주파수 위치, M과 N의 값들, 사용 가능한 스케줄링 요청 신호(즉 스케줄링 요청 시퀀스 혹은 BR 시퀀스), 송수신 관련 파라미터들 중 적어도 하나를 포함한다. 추가적으로 기지국은 단말이 스케줄링 요청 신호를 전송할 스케줄링 요청 채널 내의 채널 구간 개수를 지시할 수 있다. 다시 말해서 기지국은 구성 정보 혹은 별도의 정보를 통해 하나 혹은 그 이상의 채널 구간을 사용하여 스케줄링 요청 신호를 전송할 것을 지시한다.
단말은 스케줄링 요청을 위한 하나의 스케줄링 요청 신호를 랜덤하게 혹은 사용자 ID와 같은 정보를 기반으로 선택한 후, NxM 개의 채널 구간들 중에서 선택된 채널 구간들을 통해 상기 스케줄링 요청 신호를 전송한다. 단말은 상향링크의 최적 송신 빔을 알고 있기 때문에 스케줄링 요청 신호를 전송하기 위해 모든 송신 빔들을 사용할 필요가 없다. 따라서 각 수신 빔에 대응하는 전송 구간, 즉 기지국의 하나의 수신 빔에 대해 단말의 송신 빔들을 변화시켜 가며 전송하는 수신 빔 구간(606)에서 단말은 선택된 하나 혹은 그 이상의 송신 빔 구간을 통해 스케줄링 요청 신호를 전송한다.
구체적으로 단말은 모든 수신 빔 구간(606) 내에서 공통으로 선택된 하나 혹은 그 이상의 송신 빔 구간을 통해 스케줄링 요청 신호를 전송한다. 즉 각 송신 빔 구간은 해당하는 수신 빔 구간 내에서 동일한 자원 위치를 가진다. 이러한 경우 기지국은 여러 수신 빔들을 통해 수신한 스케줄링 요청 신호를 결합(combining)함으로써, 상기 단말의 스케줄링 요청 신호가 다른 사용자가 전송하는 신호와 충돌이 나지 않았을 경우 상기 스케줄링 요청 신호의 수신 성능을 최대화 할 수 있다.
도 6의 예를 참조하면, 모든 수신 빔 구간들 Rx#1~6에서 단말은 임의로 선택한 송신 빔 구간 #3을 통해 스케줄링 요청 신호를 전송한다. 일 실시예로서 선택된 송신 빔 구간에 매핑되는 송신 빔과 관계없이, 선택된 송신 빔 구간에서 단말은 상향링크 최적 송신 빔을 사용하여 스케줄링 요청 신호를 전송할 수 있다. 예를 들어 수신 빔 구간들에서 단말은 임의로 선택한 송신 빔 구간 #3을 통해 스케줄링 요청 신호를 전송할 때, 송신 빔 구간 #3에 매핑되는 송신 빔 #4가 아닌, 빔 선택 과정을 통해 선택한 최적 송신 빔 #1을 사용한다. 다른 실시예로서 단말은 임의로 선택한 송신 빔 구간을 통해 스케줄링 요청 신호를 전송할 시, 임의로 선택한 송신 빔을 사용할 수 있다.
기지국은 스케줄링 요청 채널의 자원 영역(604) 내에서 모든 방향에 대해 수신 빔들을 스위핑하면서, 셀 내의 단말들로부터 송신될 수 있는 스케줄링 요청 신호를 감시한다. 즉 기지국은 자원 영역(604)의 각 채널 구간에서 해당하는 기지국 수신 빔을 사용하여 단말로부터의 스케줄링 요청 신호를 검출하려고 시도하게 된다. 스케줄링 요청 신호를 성공적으로 검출할 시, 기지국은 검출된 신호에 대한 정보, 상기 신호가 검출된 자원 위치에 대한 상향링크 송신 빔에 대한 정보(일 예로 해당 채널 구간의 인덱스 혹은 빔 인덱스), 그 외 스케줄링 요청에 대한 응답으로 필요한 정보를 단말에게로 전송한다.
변형된 실시예로서, 자원 영역(604)은 복수의 송신 빔 구간들로 나뉘어지고, 각 송신 빔 구간은 연속된 복수의 수신 빔 구간들로 이루어진다. 단말은 복수의 송신 빔 구간들 중 적어도 하나의 최적 송신 빔에 대응하는 적어도 하나의 송신 빔 구간 내에서, 해당하는 송신 빔을 사용하여 스케줄링 요청 신호를 M번 반복 전송할 수 있다. 기지국은 각 송신 빔 구간 내에서 M개의 수신 빔들을 순차적으로 사용하여 스케줄링 요청 신호의 수신을 시도할 수 있다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스케줄링 요청 채널의 구조를 도시한 것이다. 여기에서는 단말이 상향링크 최적 송신 빔과 최적 수신 빔에 대한 정보를 모두 알고 있는 경우에 사용되는 채널 구조를 도시하였다.
도 7을 참조하면, 스케줄링 요청 채널의 구조는 도 4 내지 도 6의 경우와 유사하다. 즉 스케줄링 요청 채널은 상향링크 구간(702) 내의 특정 자원 영역(704)에 할당되며, 스케줄링 요청 채널의 자원 영역(704)은 단말 송신 빔들과 기지국 수신 빔들에 매핑되는 복수의 채널 구간들(다시 말해서 전송 시점들)로 구성된다. NxM개의 채널 구간들은 N개의 단말 송신 빔과 M개의 기지국 수신 빔에 매핑된다. 상기 채널 구간들 중 하나의 기지국 수신 빔에 매핑되는 구간은 수신 빔 구간이라 칭한다. 즉 처음 N개의 채널 구간들은 첫번째 수신 빔 구간이 되며, 자원 영역(704)은 M개의 수신 빔 구간을 포함한다. 각 수신 빔 구간은 N개의 송신 빔들에 대응하는 N개의 채널 구간들, 즉 N개의 송신 빔 구간들로 구성된다.
기지국은 스케줄링 요청 채널의 자원 영역(704)에 대한 구성을 나타내는 구성 정보를 셀 내의 단말들에게로 방송한다. 일 예로서 구성 정보는, 스케줄링 요청 채널을 위한 자원 영역(704)의 시간 및 주파수 위치, M과 N의 값들, 사용 가능한 스케줄링 요청 신호(즉 스케줄링 요청 시퀀스 혹은 BR 시퀀스), 송수신 관련 파라미터들 중 적어도 하나를 포함한다. 추가적으로 기지국은 단말이 스케줄링 요청 신호를 전송할 스케줄링 요청 채널 내의 채널 구간 개수를 지시할 수 있다. 다시 말해서 기지국은 구성 정보 혹은 별도의 정보를 통해, 하나 혹은 그 이상의 채널 구간을 사용하여 스케줄링 요청 신호를 전송할 것을 지시한다.
단말은 스케줄링 요청을 위한 하나의 스케줄링 요청 신호를 랜덤하게 혹은 사용자 ID와 같은 정보를 기반으로 선택한 후, NxM 개의 채널 구간들 중에서 상향링크의 최적 송수신 빔에 해당하는 채널 구간을 통해 상기 스케줄링 요청 신호를 전송한다. 즉 단말은 상향링크의 최적 송신 빔과 최적 수신빔을 알고 있기 때문에 스케줄링 요청 신호를 전송하기 위해 모든 송신 빔들을 사용하여 스케줄링 요청 신호를 반복 전송할 필요가 없다. 따라서 특정한 하나의 수신 빔에 대응하는 전송 구간, 즉 기지국의 하나의 수신 빔에 대해 단말의 송신 빔들을 변화시켜 가며 전송하는 수신 빔 구간(606)에서 단말은 특정한 하나의 송신 빔 구간을 통해 스케줄링 요청 신호를 전송한다.
구체적으로 단말은 상향링크 최적 수신 빔에 해당하는 하나의 수신 빔 구간 내에서 상향링크 최적 송신 빔에 해당하는 하나의 송신 빔 구간을 통해 스케줄링 요청 신호를 전송한다. 도 7의 예를 참조하면, 단말에 대해 결정된 상향링크 최적 송신 빔은 송신 빔 #2이고, 상향링크 최적 수신 빔은 수신 빔 #3이다. 단말은 수신 빔 구간들 Rx#3 내의 송신 빔 구간 #2를 통해 스케줄링 요청 신호를 전송한다. 선택된 송신 빔 구간에서 단말은 상향링크 최적 송신 빔을 사용하여 스케줄링 요청 신호를 전송한다. 다시 말해서 단말은 송신 빔 구간 #2에서 송신 빔 #2를 사용하여 스케줄링 요청 신호를 전송한다.
기지국이 스케줄링 요청 신호의 전송을 위해 하나 이상의 채널 구간을 사용할 것을 지시한 경우, 단말은 하나 이상의 최적 송수신 빔 쌍(pair)에 대응하는 하나 이상의 채널 구간을 통해 스케줄링 요청 신호를 전송할 수 있다.
다른 실시예로서 단말은, 상향링크 최적 수신 빔에 해당하는 하나의 수신 빔 구간 내에서, 임의로 선택한 상향링크 송신 빔에 해당하는 하나의 송신 빔 구간을 통해 스케줄링 요청 신호를 전송할 수 있다. 도 7의 예를 참조하면, 단말에 대해 결정된 상향링크 최적 송신 빔은 송신 빔 #1이고, 상향링크 최적 수신 빔은 수신 빔 #3이다. 단말은 상향링크 최적 수신 빔에 대응하는 수신 빔 구간들 Rx#3 내에서 임의로 선택한 송신 빔 구간 #2를 통해 스케줄링 요청 신호를 전송한다.
또 다른 실시예로서 단말은, 임의로 선택된 상향링크 수신 빔에 해당하는 하나의 수신 빔 구간 내에서, 임의로 선택한 상향링크 송신 빔에 해당하는 하나의 송신 빔 구간을 통해 스케줄링 요청 신호를 전송할 수 있다. 도 7의 예를 참조하면, 단말에 대해 결정된 상향링크 최적 송신 빔은 송신 빔 #1이고, 상향링크 최적 수신 빔은 수신 빔 #3이다. 단말은 상향링크 최적 수신 빔에 대응하는 수신 빔 구간들 Rx#3 내에서 임의로 선택한 송신 빔 구간 #2를 통해 스케줄링 요청 신호를 전송한다.
기지국은 스케줄링 요청 채널의 자원 영역(704) 내에서 모든 방향에 대해 수신 빔들을 스위핑하면서, 셀 내의 단말들로부터 송신될 수 있는 스케줄링 요청 신호를 감시한다. 즉 기지국은 자원 영역(704)의 각 채널 구간에서 해당하는 기지국 수신 빔을 사용하여 단말로부터의 스케줄링 요청 신호를 검출하려고 시도하게 된다. 스케줄링 요청 신호를 성공적으로 검출할 시, 기지국은 검출된 신호에 대한 정보, 상기 신호가 검출된 자원 위치에 대한 상향링크 송신 빔 및 수신 빔에 대한 정보(일 예로 해당 채널 구간의 인덱스 혹은 송신 빔 인덱스와 수신 빔 인덱스), 그 외 스케줄링 요청에 대한 응답으로 필요한 정보를 단말에게로 전송한다.
도 4 내지 도 7에서 도시된 스케줄링 요청 채널의 구조에서는 사용자 간 신호들의 충돌 확률은 서로 다르기 때문에 단말이 선택할 수 있는 스케줄링 요청 신호가 도 4 내지 도 7에서 서로 다르게 지정될 수 있다. 즉, 전체 스케줄링 요청 신호들 중 도 4 내지 도 7에서 사용되는 신호 셋이 각각 다르게 지정되며, 기지국은 각 경우에 대한 신호 셋들을 구성 정보를 통해 셀 내의 단말들에게 방송할 수 있다. 각 단말은 상향링크의 빔 선택 과정이 완료되었는지의 여부, 상향링크의 최적 송/수신 빔에 대한 정보를 알고 있는지의 여부에 따라, 서로 다른 신호 셋으로부터 스케줄링 요청 신호를 선택한다.
또한 도 4 내지 도 7의 예에서는 자원 영역(408,504,604,704)이 복수의 수신 빔 구간들로 나뉘어지고, 단말이 각 수신 빔 구간 내에서 모든 송신 빔들을 스위핑하는 것으로 설명하였으나, 반대의 경우도 가능함은 물론이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스케줄링 요청 채널의 구조를 도시한 것이다. 여기에서는 단말이 상향링크 최적 송신 빔에 대한 정보를 알고 있는 경우에 사용되는 채널 구조를 도시하였다.
도 8을 참조하면, 스케줄링 요청 채널은 상향링크 구간(802) 내의 특정 자원 영역(804)에 할당되며, 스케줄링 요청 채널의 자원 영역(804)은 단말 송신 빔들과 기지국 수신 빔들에 매핑되는 복수의 채널 구간들(다시 말해서 전송 시점들)로 구성된다. MxN개의 채널 구간들은 M개의 기지국 수신 빔들과 N개의 단말 송신 빔들에 매핑된다. 상기 채널 구간들 중 하나의 단말 송신 빔에 매핑되는 구간은 송신 빔 구간이라 칭한다. 즉 처음 M개의 채널 구간들은 첫번째 송신 빔 구간이 되며, 자원 영역(804)은 N개의 송신 빔 구간들을 포함한다. 각 송신 빔 구간은 M개의 수신 빔들에 대응하는 M개의 채널 구간들, 즉 M개의 수신 빔 구간들로 구성된다.
기지국은 스케줄링 요청 채널의 자원 영역(804)에 대한 구성을 나타내는 구성 정보를 셀 내의 단말들에게로 방송한다. 일 예로서 구성 정보는, 스케줄링 요청 채널을 위한 자원 영역(804)의 시간 및 주파수 위치, M과 N의 값들, 사용 가능한 스케줄링 요청 신호(즉 스케줄링 요청 시퀀스 혹은 BR 시퀀스), 송수신 관련 파라미터들 중 적어도 하나를 포함한다. 추가적으로 기지국은 단말이 스케줄링 요청 신호를 전송할 스케줄링 요청 채널 내의 채널 구간 개수를 지시할 수 있다. 다시 말해서 기지국은 구성 정보 혹은 별도의 정보를 통해, 하나 혹은 그 이상의 채널 구간을 사용하여 스케줄링 요청 신호를 전송할 것을 지시한다.
단말은 스케줄링 요청을 위한 하나의 스케줄링 요청 신호를 랜덤하게 혹은 사용자 ID와 같은 정보를 기반으로 선택한 후, 랜덤하게 선택된 하나의 송신 빔 구간을 통해 상기 스케줄링 요청 신호를 전송한다. 상기 스케줄링 요청 신호는 선택된 송신 빔 구간의 M개의 수신 빔 구간들 동안, 하나의 송신 빔, 다시 말해서 단말의 최적 송신 빔을 사용하여 M번 반복 전송된다. 다른 실시예로서 단말은 상향링크의 최적 송신 빔에 대응하는 송신 빔 구간 내에서, 스케줄링 요청 신호를 전송할 수 있다. 또 다른 실시예로서 단말이 상향링크의 최적 송신 및 수신 빔들을 모두 알고 있는 경우, 단말은 상향링크의 최적 송신 빔에 대응하는 송신 빔 구간 내의 상향링크의 최적 수신 빔에 대응하는 수신 빔 구간 동안, 스케줄링 요청 신호를 전송할 수 있다.
구체적으로, 단말은, 상향링크 최적 송신 빔에 해당하는 하나의 송신 빔 구간(일 예로서 송신 빔 구간 #2) 내에서, 랜덤하게 선택된 하나의 수신 빔 구간을 통해 스케줄링 요청 신호를 전송할 수 있다. 다른 실시예로서 단말은, 상향링크 최적 송신 빔에 해당하는 하나의 송신 빔 구간 내에서, 복수의(혹은 모든) 수신 빔 구간들을 통해 스케줄링 요청 신호를 반복하여 전송할 수 있다. 또 다른 실시예로서 단말은, 임의로 선택된 하나의 송신 빔 구간 내에서, 임의로 선택한 하나의 수신 빔 구간을 통해 스케줄링 요청 신호를 전송할 수 있다.
기지국은 스케줄링 요청 채널의 자원 영역(804) 내에서 모든 방향에 대해 수신 빔들을 스위핑하면서, 셀 내의 단말들로부터 송신될 수 있는 스케줄링 요청 신호를 감시한다. 즉 기지국은 자원 영역(804)의 각 채널 구간에서 해당하는 기지국 수신 빔을 사용하여 단말로부터의 스케줄링 요청 신호를 검출하려고 시도하게 된다. 스케줄링 요청 신호를 성공적으로 검출할 시, 기지국은 검출된 신호에 대한 정보, 상기 신호가 검출된 자원 위치에 대한 상향링크 송신 빔 및 수신 빔에 대한 정보(일 예로 해당 채널 구간의 인덱스 혹은 송신 빔 인덱스와 수신 빔 인덱스), 그 외 스케줄링 요청에 대한 응답으로 필요한 정보를 단말에게로 전송한다.도 8의 예에서 단말은 6번의 상향링크 송신 빔 전송 기회를 가지며, 각 송신 빔 전송 기회에 대한 기지국의 하향링크 수신 빔 스윕 개수는 4번이다. 송신 빔 구간들의 개수와는 관계없이, 단말은 1번의 송신 빔 전송 기회만을 사용할 수도 있다. 즉 단말이 상향링크 최적 송신 빔을 알지 못하는 경우, 단말은 특정 송신 빔으로 그에 해당하는 송신 빔 구간에서 스케줄링 요청 신호를 전송하고 기지국으로부터 응답을 수신하지 못하면, 다른 송신 빔을 사용하여 그에 해당하는 송신 빔 구간에서 스케줄링 요청 신호를 전송한다. 이러한 동작은 N개의 단말 송신 빔들에 대하여 반복될 수 있다.
다른 실시예로서, 단말이 상향링크 최적 송신 빔을 알고 있는 경우에도, 단말이 최적 송신 빔을 사용하여 전송한 스케줄링 요청 신호에 대한 응답을 기지국으로부터 수신하지 못한 경우, 단말은 다른 송신 빔들을 사용하여 스케줄링 요청 신호를 다시 전송할 수 있다.
실제 통신 환경에서 앞서 설명한 도 4 내지 도 8의 방식들 중 적어도 2개의 방식들이 조합되어 사용될 수 있다. 일 실시예로서 단말이 기지국에 처음 접속할 때 단말은 도 4 혹은 도 5의 방식에 따라 기지국으로 스케줄링을 요청할 수 있으며, 단말과 기지국이 통신을 수행하는 도중에 자원 할당이 필요한 경우 단말은 도 6, 도 7 혹은 도 8의 방식에 따라 기지국으로 스케줄링을 요청할 수 있다. 다른 실시예로서 단말은 최적 송/수신 빔을 알지 못하는 경우에 도 4 혹은 도 5의 방식을 사용할 수 있으며, 최적 송/수신 빔이 결정된 이후에는 도 6, 도 7 혹은 도 8의 방식을 사용할 수 있다. 또 다른 실시예로서 단말은 미리 정해지는 조건 혹은 통신 환경에 따라 선택된 도 4 내지 도 8 중 어느 하나의 방식에 따라 스케줄링 요청을 수행할 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따라 스케줄링 요청을 전송하는 단말의 동작을 나타낸 흐름도이다.
도 9를 참조하면, 과정 902에서 단말은 기지국으로 전송할 상향링크 데이터가 발생하였음을 감지하고, 과정 904에서 상향링크 최적 송수신 빔에 대한 정보를 가지고 있는지를 판단한다. 구체적으로 단말은 상향링크에 대한 빔 트래킹 과정, 즉 빔 선택 과정이 완료되고, 상향링크의 최적 송신 빔 및/또는 최적 수신 빔에 대한 정보가 저장되어 있는지를 판단한다. 상향링크의 최적 송신 빔 및/또는 최적 수신 빔에 대한 정보를 가지고 있다면 과정 906으로 진행하고, 그렇지 않다면 과정 908로 진행한다.
과정 906에서 단말은 스케줄링 요청 채널을 위해 할당된 상향링크의 자원 영역 중 상향링크의 최적 송/수신 빔에 대응하는 적어도 하나의 채널 구간에서 스케줄링 요청을 위한 신호(즉 스케줄링 요청 시퀀스)를 전송한다. 일 예로서 단말은 도 5 혹은 도 6에 따라, 스케줄링 요청 채널을 위한 자원 영역 내의 각 수신 빔 구간 중 선택된 하나 혹은 그 이상의 채널 구간에서 스케줄링 요청 신호를 전송한다. 상기 선택된 채널 구간은 복수의 수신 빔 구간들 내에서 각각 임의로 선택되거나, 혹은 복수의 수신 빔 구간들 내에서 동일한 위치를 가지도록 선택될 수 있다. 일 실시예로서 단말은 기지국으로부터 수신한 구성 정보에 따라, 도 5 혹은 도 6에 따른 채널 구간을 선택한다. 또한 상기 스케줄링 요청 신호는 상기 선택된 하나 혹은 그 이상의 채널 구간에서, 상향링크의 최적 송신 빔을 사용하여 전송된다. 다른 예로서 단말은 도 7에 따라, 상향링크의 최적 송신 빔 및 최적 수신 빔에 대응하는 하나의 채널 구간 내에서 스케줄링 요청 신호를 전송한다. 스케줄링 요청 신호의 전송시 상향링크의 최적 송신 빔이 사용될 수 있다.
과정 908에서 단말은 스케줄링 요청 채널을 위해 할당된 상향링크의 자원 영역 중 상향링크의 모든 송신 빔들과 모든 수신 빔들에 대응하는 모든 채널 구간들에서 스케줄링 요청을 위한 신호(즉 스케줄링 요청 시퀀스)를 전송한다. 상기 스케줄링 요청 신호는 해당 채널 구간들에 대응하는 상향링크의 송신 빔들을 사용하여 전송된다.
과정 910에서 단말은 스케줄링 요청 신호의 전송에 대한 응답을 기지국으로부터 수신한다. 도시하지 않을 것이지만, 만일 스케줄링 요청 신호를 전송한 이후 소정 시간 이내에 기지국으로부터 응답이 수신되지 않으면, 단말은 과정 904로 복귀하거나 혹은 상향링크 데이터의 전송을 종료할 수 있다.
도 10 본 발명의 일 실시예에 따라 단말로부터 스케줄링 요청을 수신하는 기지국의 동작을 나타낸 흐름도이다.
도 10을 참조하면, 과정 1002에서 기지국은 스케줄링 요청 채널을 위해 할당된 상향링크의 자원 영역 중 모든 채널 구간들에서 셀 내의 단말들 중 하나로부터 전송되는 스케줄링 요청 신호가 검출되는지를 감시한다. 과정 1004에서 스케줄링 요청 신호가 검출되면, 과정 1006에서 기지국은 상기 스케줄링 요청 신호에 대한 응답을 해당 단말에게 전송한다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따라 스케줄링 요청을 수행하기 위한 기지국 및 단말의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 11의 구성이 단말에 적용되는 경우, 제어부(1102)는 송신기(1104)와 수신기(1106)를 제어하여 상향링크의 빔 선택 과정을 수행할 수 있으며, 그 결과 획득한 상향링크의 최적 송신 빔 및/또는 최적 수신 빔에 대한 정보를 메모리(1108)에 저장한다. 기지국으로 전송할 상향링크의 데이터가 발생하였음을 감지하면, 제어부(1102)는 상향링크의 최적 송수신 빔에 대한 정보가 메모리(1108)에 저장되어 있는지를 판단하고, 만일 저장되어 있지 않으면, 송신기(1104)를 제어하여 스케줄링 요청 채널을 위해 할당된 상향링크의 자원 영역 중 상향링크의 모든 송신 빔들과 모든 수신 빔들에 대응하는 모든 채널 구간들에서 스케줄링 요청 신호를 전송한다. 반면 상향링크의 최적 송신 빔에 대한 정보, 혹은 상향링크의 최적 송/수신 빔에 대한 정보가 메모리(1108)에 저장되어 있으면, 제어부(1102)는 송신기(1104)를 제어하여, 스케줄링 요청 채널을 위해 할당된 상향링크의 자원 영역 중 상향링크의 최적 송/수신 빔에 대응하는 적어도 하나의 채널 구간에서 스케줄링 요청 신호를 전송한다.
수신기(1106)는 기지국으로부터 방송되는 스케줄링 요청 채널에 대한 구성 정보를 제어부(1102)로 전달하며, 스케줄링 요청 신호에 대한 응답이 기지국으로부터 수신되면 이를 제어부(1102)로 전달하여 상향링크의 데이터 전송 요청 절차를 계속하여 수행할 수 있도록 한다.
도 11의 구성이 기지국에 적용되는 경우, 수신기(1106)는 스케줄링 요청 채널을 위해 할당된 상향링크의 자원 영역 중 모든 채널 구간들에서 셀 내의 단말들 중 하나로부터 전송되는 스케줄링 요청 신호가 검출되는지를 감시하고, 스케줄링 요청 신호가 검출되면, 이를 제어부(1102)에게 전달한다. 제어부(1102)는 상기 스케줄링 요청 신호에 대한 응답을 송신기(1104)를 통해 해당 단말에게 전송한다. 메모리(1108)는 제어부(1102)의 동작을 위해 필요한 프로그램 코드, 셀 내의 단말들에 대해 저장된 상향링크의 최적 송수신 빔에 대한 정보, 스케줄링 요청을 전송한 단말에 대한 관련 정보 등을 저장할 수 있다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능하다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
Claims (14)
- 무선 통신 시스템에서 빔포밍을 이용한 통신 방법에 있어서,
단말로부터 기지국으로 전송할 상향링크 데이터의 발생을 감지하는 과정과,
상향링크의 자원 할당을 요청하기 위한 스케줄링 요청 신호를 전송하는 과정을 포함하고,
상기 스케줄링 요청 신호는 적어도 하나의 단말 송신 빔 및 적어도 하나의 기지국 수신 빔에 대응하는 적어도 하나의 채널 구간에서 전송되고,
상기 적어도 하나의 채널 구간은 스케줄링 요청 채널을 위해 할당된 상향링크의 자원 영역 중 선택되는 통신 방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 단말이 상기 상향링크의 최적 단말 송신 빔 및 최적 기지국 수신 빔에 대한 정보를 가지고 있지 않은 경우, 스케줄링 요청 채널을 위해 할당된 상향링크의 자원 영역 중 상향링크의 모든 단말 송신 빔들에 대응하는 모든 채널 구간들에서 스케줄링 요청 신호를 반복 전송하는 과정을 더 포함하는 통신 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 스케줄링 요청 신호는,
상기 자원 영역 중 상향링크의 기지국 수신 빔들에 대응하는 수신 빔 구간들의 각각 내에서 임의로 선택된 적어도 하나의 송신 빔 구간을 통해, 상향링크의 최적 단말 송신 빔을 사용하여 전송되는 통신 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 스케줄링 요청 신호는,
상기 자원 영역 중 상향링크의 기지국 수신 빔들에 대응하는 수신 빔 구간들의 각각 내에서 동일한 시간 및 주파수 자원의 위치로 선택된 복수의 송신 빔 구간들 중 적어도 하나의 송신 빔 구간을 통해, 상향링크의 최적 단말 송신 빔을 사용하여 전송되는 통신 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 스케줄링 요청 신호는,
상기 자원 영역 내의 상향링크의 단말 송신 빔들과 기지국 수신 빔들에 대응하는 복수의 채널 구간들 중 임의로 선택된 상향링크의 단말 송신 빔과 상향링크의 최적 기지국 수신 빔에 대응하는 하나의 채널 구간을 통해, 상향링크의 최적 단말 송신 빔과 최적 기지국 수신 빔을 사용하여 전송되는 통신 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 스케줄링 요청 신호는,
상기 자원 영역 내의 상향링크의 단말 송신 빔들과 기지국 수신 빔들에 대응하는 복수의 채널 구간들 중 상향링크의 최적 단말 송신 빔과 최적 기지국 수신 빔에 대응하는 하나의 채널 구간을 통해, 상기 상향링크의 최적 단말 송신 빔과 최적 기지국 수신 빔을 사용하여 전송되는 통신 방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 기지국으로부터, 상기 자원 영역의 시간 및 주파수 위치와, 상기 자원 영역의 채널 영역들에 대응되는 상향링크 단말 송신 빔들과 기지국 수신 빔들의 개수, 사용 가능한 스케줄링 요청 신호들, 송수신 관련 파라미터들, 상기 스케줄링 요청 신호를 전송할 채널 구간의 개수 중 적어도 하나를 포함하는 구성 정보를 수신하는 통신 방법.
- 무선 통신 시스템에서 빔포밍을 이용한 통신을 수행하는 단말 장치에 있어서,
송수신기; 및
상기 송수신기에 연결된 적어도 하나의 프로세서를 포함하고,
상기 적어도 하나의 프로세서는,
단말로부터 기지국으로 전송할 상향링크 데이터의 발생을 감지하고,
상향링크의 자원 할당을 요청하기 위한 스케줄링 요청 신호를 전송하도록 구성되고,
상기 스케줄링 요청 신호는 적어도 하나의 단말 송신 빔 및 적어도 하나의 기지국 수신 빔에 대응하는 적어도 하나의 채널 구간에서 전송되고,
상기 적어도 하나의 채널 구간은 스케줄링 요청 채널을 위해 할당된 상향링크의 자원 영역 중 선택되는 단말 장치.
- 제 8 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 프로세서는,
상기 단말이 상기 상향링크의 최적 단말 송신 빔 및 최적 기지국 수신 빔에 대한 정보를 가지고 있지 않은 경우, 스케줄링 요청 채널을 위해 할당된 상향링크의 자원 영역 중 상향링크의 모든 단말 송신 빔들에 대응하는 모든 채널 구간들에서 스케줄링 요청 신호를 반복 전송하도록 추가로 구성되는 단말 장치.
- 제 8 항에 있어서, 상기 스케줄링 요청 신호는,
상기 자원 영역 중 상향링크의 기지국 수신 빔들에 대응하는 수신 빔 구간들의 각각 내에서 임의로 선택된 적어도 하나의 송신 빔 구간을 통해, 상향링크의 최적 단말 송신 빔을 사용하여 전송되는 단말 장치.
- 제 8 항에 있어서, 상기 스케줄링 요청 신호는,
상기 자원 영역 중 상향링크의 기지국 수신 빔들에 대응하는 수신 빔 구간들의 각각 내에서 동일한 시간 및 주파수 자원의 위치로 선택된 복수의 송신 빔 구간들 중 적어도 하나의 송신 빔 구간을 통해, 상향링크의 최적 단말 송신 빔을 사용하여 전송되는 단말 장치.
- 제 8 항에 있어서, 상기 스케줄링 요청 신호는,
상기 자원 영역 내의 상향링크의 단말 송신 빔들과 기지국 수신 빔들에 대응하는 복수의 채널 구간들 중 임의로 선택된 상향링크의 단말 송신 빔과 상향링크의 최적 기지국 수신 빔에 대응하는 하나의 채널 구간을 통해, 상향링크의 최적 단말 송신 빔과 최적 기지국 수신 빔을 사용하여 전송되는 단말 장치.
- 제 8 항에 있어서, 상기 스케줄링 요청 신호는,
상기 자원 영역 내의 상향링크의 단말 송신 빔들과 기지국 수신 빔들에 대응하는 복수의 채널 구간들 중 상향링크의 최적 단말 송신 빔과 최적 기지국 수신 빔에 대응하는 하나의 채널 구간을 통해, 상기 상향링크의 최적 단말 송신 빔과 최적 기지국 수신 빔을 사용하여 전송되는 단말 장치.
- 제 8 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 프로세서는, 상기 기지국으로부터, 상기 자원 영역의 시간 및 주파수 위치와, 상기 자원 영역의 채널 영역들에 대응되는 상향링크 단말 송신 빔들과 기지국 수신 빔들의 개수, 사용 가능한 스케줄링 요청 신호들, 송수신 관련 파라미터들, 상기 스케줄링 요청 신호를 전송할 채널 구간의 개수 중 적어도 하나를 포함하는 구성 정보를 수신하도록 추가로 구성되는 단말 장치.
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