KR20110034317A - 다중 주파수 대역으로 정보를 전송하는 통신 장치 및 그 방법 - Google Patents

다중 주파수 대역으로 정보를 전송하는 통신 장치 및 그 방법 Download PDF

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KR20110034317A
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김성철
김성진
박창순
박세형
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삼성전자주식회사
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Abstract

막히거나 바뀐 빔 방향을 찾는데 필요한 정보 및 기타 원활한 데이터 통신에 필요한 정보를 포함하는 제어정보를 전송하는 통신 장치, 단말장치, 및 그의 통신 방법이 개시된다. 여기서, 제어 정보는 빔 트랙킹 정보, 빔 서칭 정보 등을 포함하며, 높은 신뢰도를 요구하는 정보이므로, 채널 상태를 감지하여 제어 정보가 전송 될 수 있도록 한다.
빔 트랙킹, 빔 서칭, 60GHz, 초고속 통신

Description

다중 주파수 대역으로 정보를 전송하는 통신 장치 및 그 방법{COMMUNICATION APPARATUS FOR TRANSMISSION INFORMATION USING MULTI-FREQUENCY AND METHOD THREOF}
본 발명의 실시예들은 특정 주파수 대역에서 데이터 또는 제어정보를 빔포밍(Beam-forming)을 수행하여 전송하는 기술에 관한 것이다.
최근, 영상 기술의 발달에 따라 전송되는 데이터의 용량이 커지고 있으며, 또한, 고해상도의 영상을 실시간으로 수신하고자 하는 사용자의 요구가 증가하고 있다. 특히, 고해상도를 갖는 비압축 고선명 디지털 영상(Uncompressed HD video)을 실시간 또는 수초 내에 전송하기 위해서는 수G~수십Gbps의 전송 속도가 요구된다. 이를 위해, 비압축 고선명 디지털 영상(Uncompressed HD video)을 고속으로 전송하는 연구가 활발히 진행되고 있다.
이때, 60GHz로 데이터를 전송하는 경우, 고주파의 직진성, 거리손실, 및 O2(산소 분자)로 흡수되는 특성으로 인해 Air에서의 데이터 손실이 발생하게 된다. 이에 따라, 고속 전송을 요구하는 정보는 고속으로 전송하고, 고 신뢰도를 요구하는 정보 는 자유공간에서의 손실(Free Space Loss)을 최소화하여 전송할 수 있는 기술이 필요하다.
빔포밍을 위한 통신 방법은, 채널 상태 정보를 기초로 제1 주파수 대역 및 제2 주파수 대역에 대한 통신 모드를 결정하는 단계, 통신 모드에 따라 데이터를 위한 주파수 대역 및 제어 정보를 위한 주파수 대역을 할당하는 단계, 및 데이터를 위한 주파수 대역을 통하여 데이터를 수신하고, 제어 정보를 위한 주파수 대역을 통하여 제어 정보를 전송하는 단계를 포함한다.
여기서, 제1 주파수 대역은, 60GHz 및 그 이상의 고주파 대역이고, 제2 주파수 대역은, 2.4GHz, 또는 5GHz 등 60GHz 미만의 저주파 대역일 수 있다.
그리고, 통신모드는, 고주파 모드, 저주파 모드, 및 혼용 모드 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이때, 고주파 모드는, 데이터를 고주파 대역으로 수신, 제어 정보를 고주파 대역으로 전송하고, 저주파 모드는, 데이터를 저주파 대역으로 수신, 제어 정보를 저주파 대역으로 전송하고, 혼용 모드는, 데이터를 고주파 대역으로 수신, 제어 정보를 저주파 대역으로 전송하는 모드일 수 있다.
또한, 결정하는 단계는, 결정된 통신모드에 따라 할당된 주파수 대역을 통하여 수신된 데이터를 기초로 결정된 통신 모드를 변경하는 단계를 포함할 수 있다.
빔포밍을 위한 통신 장치는, 채널 상태 정보를 기초로 제1 주파수 대역 및 제2 주파수 대역에 대한 통신 모드를 결정하는 결정부, 통신 모드에 따라 데이터를 위한 주파수 대역 및 제어 정보를 위한 주파수 대역을 할당하는 제어부, 및 데이터를 위한 주파수 대역을 통하여 데이터를 수신하고, 제어 정보를 위한 주파수 대역 을 통하여 제어 정보를 전송하는 송수신부를 포함한다.
빔포밍을 위한 통신 장치는, 참조 신호를 전송하는 단계, 참조신호를 기초로 결정된 통신모드에 따라 할당된 주파수 대역을 통하여 전송된 제어 정보를 수신하는 단계, 및 결정된 통신모드에 따라 할당된 주파수 대역을 통하여 데이터를 전송하는 단계를 포함한다. 여기서, 결정된 통신 모드는, 참조 신호 또는 데이터를 이용하여 획득된 채널 상태 정보를 기초로 제1 주파수 대역 및 제2 주파수 대역에 대한 통신 모드일 수 있다.
단말 장치와 통신 장치 사이의 채널 상태를 고려하여 데이터와 제어 정보를 전송하기 위한 주파수 대역을 할당함으로써, 데이터의 고속 전송 및 제어 정보의 전송에 따른 신뢰도를 향상시킬 수 있다.
또한, 제어 정보를 빔포밍하지 않고 저주파 대역으로 전송함으로써 제어 정보의 손실을 감소시킬 수 있다.
또한, 채널 상태를 고려하여 저주파 대역으로 데이터 또는 제어 정보를 송수신함에 따라 전송 전력 효율을 향상시킬 수 있다.
최근, 고해상도의 데이터를 고속으로 전송하는 서비스에 대한 사용자의 관심이 많은 연구를 기반으로 증가하고 있다. 고속으로 데이터를 전송하기 위해서는 대역폭이 넓어 많은 데이터를 빠르게 보낼 수 있는 60GHz이상의 고주파 전송이 이용 될 수 있다.
도 1은 고주파 대역에서 빔포밍을 수행하는 통신 시스템을 도시한 도면이다.
빔포밍은 전송하고자 하는 방향으로 빔을 형성하는 기술이다. 즉, 도 1을 참조하면, 단말 장치(20)는 정보를 전송하고자 하는 통신 장치(10)로 빔을 형성한다. 이때, 통신 장치 역시 정보를 전송하고자 하는 단말장치로 빔을 형성할 수 있다.
1. 60 GHz 빔포밍 기술
빔포밍을 위해 방향성 안테나(directional antenna)가 이용되는데, 방향성 안테나를 사용하여 정보를 전송하는 경우, 전력 손실의 보완이 가능하므로 자유공간 손실로 인해 전파 도달 거리의 감소를 줄일 수 있다. 특히, 통신 장치 또는 단말 장치에 다수의 안테나가 구비된 경우, 안테나 어레이(Antenna Array) 기술을 사용하여 빔을 형성하면, 빔 방향을 적응적으로 바꾸어 줄 수 있다. 이때, 안테나 개수가 증가할수록 전파 도달 거리가 길어지고, 안테나 개수가 증가하게 되면, 빔형성이 샤프해져서 전송하고자 하는 방향으로 전력 이득을 높일 수 있다.
이러한 이유에서, 60GHz 주파수 대역에서 빔포밍 기술을 사용하게 되면, 정보를 전송하고자 하는 방향으로 빔을 형성하여 정보를 전송하므로 다른 방향으로 정보가 전달되지 않게 할 수 있다.
2. 빔 서칭 ( Beam - Searching ) 기술
통신 장치와 단말 장치 간에 빔포밍 기술을 사용하여 정보를 송수신하는 경우, 통신 장치와 단말 장치 사이에 장애물이 존재하거나, 통신 장치 및 단말 장치 중 어느 하나가 이동하거나, 혹은 통신 장치 및 단말 장치 중 어느 하나의 각도 변 경으로 인해 빔 경로가 막히거나 바뀌는 빔 블로킹(Beam Blocking) 상황이 발생한다.
빔 블로킹이 발생하게 되면, 통신 장치 및 단말 장치 간에 송수신 되는 정보가 끊기는 상황이 발생하게 된다. 즉, 정보가 고용량의 비디오 영상인 경우, 빔 블로킹으로 인해 실시간으로 영상을 수신하는 도중에 심각한 화질 왜곡이 발생하게 된다. 이렇듯, 통신 장치와 단말 장치 간의 통신 도중에 정보의 끊김을 감소시키기 위해 바뀌어진 빔 방향을 찾거나, 혹은 빔 방향이 막힌 경우, 정보를 전송할 수 있는 새로운 빔 방향을 찾는 기술이 이용된다.
빔 서칭(Beam-Searching)은 전송하고자 하는 방향으로 빔 패턴을 형성하는 초기 단계부터 최적의 빔 방향을 찾는 기술로, 단말 장치 혹은 통신 장치의 약간의 이동으로 인해 빔 방향의 일부가 바뀐 경우에 빔 서칭을 통해 빔 방향을 찾으면 시간 손실이 크다. 이에 따라, 점진적으로 빔 방향이 바뀌는 경우에는 처음부터 빔의 방향을 찾는 빔 서칭 보다는 바뀐 방향에 대해서 점진적으로 빔 방향을 찾는 빔 트랙킹 기술을 이용할 수 있다.
3. 빔 트랙킹 ( Beam - Tracking ) 기술
빔 트랙킹 기술은, 통신 장치와 단말 장치 간의 채널 상태를 모니터링하여, 점차적으로 변화가 발생한 채널 방향을 감지하여 새로운 방향으로 빔을 조절해 가는 기술이다.
보다 상세하게는, 빔 트랙킹은, 빔 방향이 바뀐 경우, 현재 빔 방향의 주변 빔 방향을 탐색하여 바뀐 빔 방향을 찾는다. 이렇듯, 전체가 아닌 주변 빔 방향을 탐색하여 바뀐 빔 방향을 찾으므로 빔 트랙킹은 짧은 순간에 수행될 수 있다. 이를 통해, 통신 장치 혹은 단말 장치에서 빔 방향이 막히거나 바뀐 경우에도 끊김없이 정보를 송수신 할 수 있다.
또한, 통신 장치와 단말 장치가 모두 다중 안테나를 가지고 있을 때의 빔 트랙킹은 아래와 같다. 이때, 통신 장치와 단말 장치가 모두 다중 안테나 어레이를 통해 빔포밍을 수행하고 있는 경우를 가정한다. 여기서, 통신 장치와 단말 장치의 안테나 수는 동일할 수도 있고, 서로 다를 수도 있으며, 안테나의 수가 하나인 경우도 고려할 수 있다.
또한, 단말 장치의 빔이 바뀌면, 통신 장치의 빔도 바뀌는 것을 가정한다. 즉, 단말 장치의 빔과 통신 장치의 빔은 상호 페어(pair)로, BeamPair(i)-{Tx-Beam(i), Rx-Beam(i)}로 존재한다. 이때, 서로 다른 단말 장치의 빔에 대해 동일한 통신 장치 빔이 존재할 수 있고, 서로 다른 통신 장치 빔에 대해 동일한 단말 장치 빔이 존재할 수 있다. 정보를 전송할 때, 최적의 성능을 달성하기 위한 빔 조합으로 BeamPair_opt = [Tx-Beam_opt, Rx-Beam_opt]를 사용한다.
또한, 통신 장치와 단말 장치 사이에 장애물이 존재하여 현재의 빔 조합인 BeamPair_now가 최적이 아닌 경우, 통신 장치는 단말 장치의 송신 빔을 바꾸라고 지시하는 신호를 단말 장치로 전송하고, 통신 장치 역시 단말 장치에 지시한 송신 빔에 해당하는 수신 빔으로 바꾼다.
이때, 통신 장치와 단말 장치 사이에 장애물이 갑작스럽게 출현한 경우, 통신 장치 및 단말 장치에서 송수신 빔을 빠르게 바꾸어야 하나, 빔의 방향을 바꾸기 위해 이용되는 제어 정보 역시 장애물이나 단말의 방향 변화로 인해 전송이 불가능한 상황이 발생한다. 이를 위해, 통신 장치에서 제어 정보를 전송할 때, MCS(Modulation Coding Scheme)를 낮추거나 wider 빔을 사용할 수 있다.
그러나, MCS를 낮추거나, wider 빔을 사용하게 되면, 60GHz 주파수 대역의 특성 상 전송 효율이 떨어지게 되므로 통신 장치와 단말 장치가 제어 정보를 송수신하는데 오랜 시간이 소요된다. 이에 따라, 전송 효율의 저하를 최소화하면서 제어 정보를 신뢰성 있게 전송할 수 있는 새로운 빔 트랙킹 기술이 요구된다.
이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 통신 장치와 단말 장치 간의 채널 상태에 따라 복수의 주파수 대역을 통하여 제어 정보 또는 데이터를 고속으로, 그리고, 신뢰성 있게 전송할 수 있는 빔 트랙킹 기술에 대해 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 통신 장치(200)는 송수신부(210), 결정부(230), 및 제어부(250)를 포함한다.
송수신부(210)는 단말 장치(300)로부터 통신 장치(200)와 단말 장치(300) 사이의 채널 상태를 감지하기 위한 참조 신호(Reference signal)를 수신하고, 후술될 제어부(250)에서 할당된 주파수 대역을 통하여 제어 정보를 단말 장치(300)로 전송한다. 여기서, 제어 정보는, 높은 신뢰도를 요구하는 정보로서, 새로운 빔을 찾는 데 이용되는 빔 트랙킹 정보, 빔 서칭 정보를 포함한다.
그리고, 송수신부(210)는, 단말 장치(300)로부터 할당된 주파수 대역을 통하여 데이터를 수신한다. 여기서, 데이터는 고속 전송을 요구하는 정보로서 단말 장 치(300)에서 통신 장치(200)로 전송된다.
결정부(230)는 송수신부(210)를 통해 수신된 참조신호 또는 데이터를 이용하여 채널 상태 정보를 획득하고, 획득된 채널 상태 정보를 기초로 데이터 및 제어 정보를 송수신하기 위한 통신 모드를 결정한다. 여기서, 채널 상태 정보는, 참조신호 또는 데이터를 포함하는 신호의 세기(Power), SNR(Signal to Noise Ratio), 단말 장치(300) 또는 통신 장치(200)의 이동성(Mobility), 및 통신 장치(200)와 단말 장치(300) 사이의 거리 중 적어도 하나를 포함한다.
이하에서는, 설명의 편의를 위해 채널 상태 정보가 참조신호의 세기인 경우를 예로 들어 설명하기로 한다.
보다 상세하게는, 결정부(230)는 도 3에 도시된 바와 같이, 송수신부(210)를 통해 참조신호의 세기와 기설정된 복수의 기준 범위들(th1, th2)을 비교하여, 데이터 또는 제어 정보를 송수신 하기 위한 통신 모드를 결정한다. 여기서, 통신 모드는, 고주파 모드, 저주파 모드, 혼용 모드를 포함한다.
즉, 결정부(230)는 참조신호의 세기가 고주파 기준범위(th1) 이상이면, 현재 통신 모드를 고주파 모드(410)로 결정, 참조신호의 세기가 고주파 기준범위(th1) 미만이고, 저주파 기준범위(th2) 이상이면, 현재 통신 모드를 혼용 모드(430)로 결정, 참조신호의 세기가 고주파 기준범위(th2) 미만이면, 현재 통신 모드를 저주파 모드(450)로 결정한다.
여기서, 고주파 모드는, 데이터 및 제어 정보를 고주파 대역으로 송수신하는 모드이고, 저주파 모드는, 데이터 및 제어 정보를 저주파 대역으로 송수신하는 모드이고, 혼용 모드는, 데이터는 고주파 대역으로 수신하고, 제어 정보는 저주파 대역으로 전송하는 모드이다.
또한, 결정부(230)는 현재 통신 모드에 따라 할당된 주파수 대역을 통하여 수신된 신호의 세기와 기설정된 복수의 기준 범위(th1, th2)들을 비교하여 현재 통신 모드를 유지 할지 또는 변경할지 여부를 결정한다.
보다 상세하게는, 현재 통신 모드가 혼용 모드(430)인 경우를 예로 들면, 결정부(230)는 수신신호의 세기가 고주파 기준 범위(th1) 이상이면, 현재 통신 모드를 혼용 모드(430)에서 고주파 모드(410)로 변경한다. 이때, 결정부(230)는 수신신호의 세기가 고주파 기준 범위(th1) 미만이고, 저주파 기준 범위(th2) 이상이면, 현재 통신 모드를 혼용 모드로 그대로 유지한다.
동일한 방법으로, 결정부(230)는 수신신호의 세기와 기설정된 복수의 기준 범위(th1,th2) 들을 비교하여, 도 4와 같이, 현재 통신 모드를 혼용 모드(430)에서 저주파 모드(450)로, 고주파 모드(410)에서 저주파 모드(450)로, 고주파 모드(410)에서 혼용 모드(430)로, 저주파 모드(450)에서 혼용 모드(430)로, 그리고 저주파 모드(450)에서 고주파 모드(410)로 변경 또는 유지할 수 있다.
제어부(250)는 결정부(230)에서 결정된 통신 모드에 따라 데이터를 위한 주파수 대역 및 제어 정보 위한 주파수 대역을 할당한다. 그러면, 송수신부(210)는 할당된 주파수 대역을 통하여 새로운 빔 방향을 찾기 위한 제어 정보를 단말 장치(300)로 전송한다. 이때, 제어 정보는, 단말 장치(300)에서 통신 장치(200)로 데이터를 전송할 수 있도록 현재 통신 모드에 따라 할당된 주파수 대역 정보를 포함한다.
또한, 제어부(250)는 결정된 통신 모드가 고주파 모드이면, 제어 정보를 빔포밍한다. 그러면, 송수신부(210)는 빔포밍된 제어 정보를 할당된 주파수 대역을 통하여 단말 장치(300)로 전송한다.
이상에서는, 통신 모드가 3개로 기설정되어, 기설정된 복수의 기준 범위(th1, th2)들을 비교하여 현재 통신 모드를 결정 및 변경하는 것에 대하여 설명하였으나, 통신 모드가 2개로 설정되어, 하나의 기준 범위(th)를 이용하여 현재 통신 모드를 결정 및 변경할 수 있다.
보다 상세하게는, 통신 모드가 고주파 모드(510)와 혼용 모드(530)를 포함하는 경우, 도 5에 도시된 바와 같이, 결정부(230)는 수신된 신호의 세기가 기준 범위(th)이상이면, 현재 통신 모드를 고주파 모드(510)로, 기준 범위(th) 미만이면, 현재 통신 모드를 혼용 모드(530)로 결정한다.
그러면, 제어부(250)는 앞에서 설명한 바와 동일한 방법으로, 결정된 통신 모드에 따라 주파수 대역을 할당하고, 송수신부(210)는 할당된 주파수 대역을 통하여 제어 정보를 전송한다. 이때, 제어부(250)는 결정된 현재 통신 모드가 고주파 모드인 경우, 제어 정보를 빔포밍하여 송수신부(210)를 통해 단말 장치(300)로 전 송한다.
또한, 결정부(230)는 수신된 신호의 세기와 기준 범위를 비교하여, 도 5와 같이, 현재 통신 모드를 고주파 모드(510)에서 혼용 모드(530)로, 혼용 모드(530)에서 고주파 모드(510)로 변경 또는 유지할 수 있다.
마찬가지로, 통신 모드가 저주파 모드(610)와 혼용 모드(630)를 포함하는 경우, 도 6에 도시된 바와 같이, 결정부(230)는 수신된 신호의 세기가 기준 범위(th) 미만이면, 현재 통신 모드를 저주파 모드(610)로, 기준 범위(th) 이상이면, 현재 통신 모드를 혼용 모드(630)로 결정한다. 그러면, 앞에서 설명한 바와 동일한 방법으로, 제어부(250)는 결정된 통신 모드에 따라 주파수 대역을 할당하고, 송수신부(210)는 할당된 주파수 대역을 통하여 제어 정보를 전송한다.
또한, 결정부(230)는 수신된 신호의 세기와 기준 범위를 비교하여, 도 6과 같이, 현재 통신 모드를 저주파 모드(610)에서 혼용 모드(630)로, 혼용 모드(630)에서 저주파 모드(610)로 변경 또는 유지할 수 있다.
도 7은 통신 모드에 따라 할당된 주파수 대역을 통하여 정보들을 송수신하는 통신 장치의 동작을 설명하기 위해 제공되는 흐름도이다. 도 7에서는 설명의 편의를 위해 통신 모드가, 고주파 모드, 저주파 모드, 혼용 모드를 포함하는 경우에 대해서 설명하기로 한다. 이때, 앞에서 설명한 바와 같이, 통신 모드는, 고주파 모드, 저주파 모드, 혼용 모드 중 적어도 2개가 포함되도록 기설정될 수 있다.
먼저, 송수신부(210)는 단말 장치(300)로부터 참조신호를 수신한다(S710).
이어, 결정부(230)는 수신된 참조신호를 이용하여 참조신호의 세기를 획득하 고, 획득된 참조신호의 세기와 기설정된 복수의 기준 범위들을 비교하여 현재 통신 모드를 결정한다(S720).
즉, 결정부(230)는 참조신호의 세기와 기설정된 복수의 기준 범위들(th1, th2)을 비교하여 현재 통신 모드를 고주파 모드, 저주파 모드, 혼용 모드 중 어느 하나로 결정한다.
이때, 고주파 모드는, 데이터를 고주파 대역으로 수신하고, 제어 정보를 고주파 대역으로 전송하는 모드이고, 저주파 모드는, 데이터를 저주파 대역으로 수신하고, 제어 정보를 저주파 대역으로 전송하는 모드이고, 혼용 모드는, 데이터는 고주파 대역으로 수신하고, 제어 정보는 저주파 대역으로 전송하는 모드이다. 여기서, 저주파 대역은 2.4GHz 및 5GHz 중 적어도 하나를 포함하고, 고주파 대역은 60GHz 이상을 포함한다.
그리고, 제어부(250)는 결정된 현재 통신 모드에 따라 데이터를 위한 주파수 대역 및 제어 정보를 위한 주파수 대역을 할당한다(S730).
이어, 제어부(250)는 할당된 주파수 대역을 통하여 제어 정보를 빔포밍하여 혹은 빔포밍하지 않고 전송한다(S740). 여기서, 제어 정보의 일 예로는 빔 트랙킹 정보, 빔 서칭 정보를 들 수 있다.
그리고, 결정부(230)는 할당된 주파수 대역을 통하여 수신된 데이터를 기초로 현재 통신 모드의 유지 또는 변경 여부를 결정한다(S750).
구체적으로, 결정부(230)는 데이터가 포함된 신호의 세기와 기설정된 복수의 기준 범위들(th1, th2)을 비교하여, 도 4와 같이, 채널 상태가 나빠지면, 현재 통신 모드를 혼용 모드(430)에서 저주파 모드(450)로, 고주파 모드(410)에서 저주파 모드(450)로, 고주파 모드(410)에서 혼용 모드(430)로 변경하고, 채널 상태가 좋아지면, 현재 통신 모드를 저주파 모드(450)에서 혼용 모드(430)로, 저주파 모드(450)에서 고주파 모드(410)로, 혼용 모드에서 고주파 모드로 변경할 수 있다. 이때, 수신된 신호의 세기가 현재 통신 모드에 해당되면, 결정부(230)는 현재 통신 모드를 그대로 유지한다.
이어, 제어부(250)는 현재 통신 모드가 변경되면, 변경된 통신 모드에 따라 데이터를 위한 주파수 대역 및 제어 정보를 위한 주파수 대역을 할당한다(S760). 이때, S750단계에서, 현재 통신 모드가 변경 없이 유지되는 경우, 제어부(250)는 S730단계에서 할당된 주파수 대역을 통하여 제어 정보를 단말 장치(300)로 전송한다.
그리고, 제어부(250)는 변경된 통신 모드에 따라 할당된 주파수 대역을 통하여 제어 정보를 빔포밍하거나, 빔포밍하지 않고 단말 장치(300)로 전송한다(S770). 여기서, 제어 정보는, 단말 장치(300)에서 통신 장치(200)로 데이터를 전송할 수 있도록 변경된 통신 모드에 따라 할당된 주파수 대역 정보를 포함한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 단말 장치의 구성을 도시한 도면이다. 단말 장치에서는, 설명의 편의를 위해 통신 모드가, 고주파 모드, 저주파 모드, 혼용 모드를 포함하는 경우에 대해서 설명하기로 한다.
도 8을 참조하면, 단말 장치(300)는 송수신부(310) 및 제어부(330)를 포함한다.
송수신부(310)는 통신 장치(200)와 단말 장치(300) 사이의 채널 상태를 감지하기 이용되는 참조 신호를 통신 장치(200)로 전송하고, 통신 장치(200)로부터 제어 정보를 수신한다. 여기서, 제어 정보는, 통신 장치(200)에서 결정된 현재 통신 모드에 따라 할당된 주파수 대역 정보를 포함하고, 제어 정보의 일 예로는 빔 트랙킹 정보, 빔 서칭 정보를 들 수 있다.
또한, 송수신부(310)는 통신 장치(200)에서 결정된 현재 통신 모드에 따라 할당된 주파수 대역을 통하여 데이터를 통신 장치(200)로 전송한다. 여기서, 통신 모드는, 고주파 모드, 저주파 모드, 혼용 모드를 포함한다. 이때, 송수신부(310)는 현재 통신 모드가 고주파 모드 또는 혼용 모드인 경우, 빔포밍된 데이터를 전송하고, 현재 통신 모드가 저주파 모드인 경우, 빔포밍 되거나 혹은 빔포밍 되지 않은 데이터를 통신 자치(200)로 전송한다.
보다 상세하게는, 고주파 모드는, 데이터를 고주파 대역으로 전송하고, 제어 정보를 고주파 대역으로 수신하는 모드이고, 저주파 모드는, 데이터를 저주파 대역으로 전송하고, 제어 정보를 저주파 대역으로 수신하는 모드이고, 혼용 모드는, 데이터를 고주파 대역으로 전송하고, 제어 정보를 저주파 대역으로 수신하는 모드이다.
제어부(330)는 송수신부(310)를 통해 수신된 제어 정보로부터 통신 장치(200)에서 결정 또는 변경된 현재 통신 모드에 따라 할당된 주파수 대역을 나타 내는 주파수 대역 정보를 획득한다.
제어부(330)는 획득된 주파수 대역 정보를 이용하여 현재 통신 모드가 고주파 모드이면, 데이터를 빔포밍한다. 그러면, 송수신부(310)는 빔포밍된 데이터를 현재 통신 모드에 따라 할당된 주파수 대역을 통하여 통신 장치(200)로 전송한다.
이때, 제어부(330)는 현재 통신 모드가 혼용 모드 이면, 데이터를 빔포밍하고 통신 장치(200)로 전송되도록 송수신부(310)를 제어한다.
또한, 제어부(330)는 현재 통신 모드가 저주파 모드 이면, 데이터를 빔포밍하거나 혹은 빔포밍하지 않고 통신 장치(200)로 전송되도록 송수신부(310)를 제어한다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 단말 장치의 동작을 설명하기 위해 제공되는 흐름도이다.
먼저, 송수신부(310)는 통신 장치(200)로부터 제어 정보를 수신한다(S910). 여기서, 제어 정보는, 단말 장치(300)에서 통신 장치(200)로 데이터를 전송할 수 있도록 결정 또는 변경된 통신 모드에 따라 할당된 주파수 대역 정보를 포함한다.
이어, 제어부(330)는 수신된 제어 정보로부터 주파수 대역 정보를 획득한다(S930).
그리고, 획득된 주파수 대역 정보를 기초로 현재 통신 모드가 고주파 모드이면(S950:YES), 제어부(330)는 데이터를 빔포밍한다(S970). 그러면, 송수신부(310)는 주파수 대역 정보를 기초로 현재 통신 모드에 따라 할당된 주파수 대역을 통하여 빔포밍된 데이터를 통신 장치(200)로 전송한다.
즉, 현재 통신 모드가 고주파 모드 또는 혼용 모드이면, 제어부(330)는 데이터를 빔포밍하고, 빔포밍된 데이터를 고주파 대역으로 전송되도록 송수신부(310)를 제어한다.
이때, 현재 통신 모드가 고주파 모드가 아닌(S950:NO), 저주파 모드이면, 제어부(330)는 주파수 대역 정보를 기초로 할당된 주파수 대역을 통하여 빔포밍되지 않은 데이터를 통신 장치(200)로 전송한다(S990).
도 10는 무선 통신 시스템에서 통신 모드에 따라 송수신되는 신호들을 도시한 도면이다.
도 10에 따르면, 현재 통신 모드가 고주파 모드인 경우, 실선 및 점선으로 표시된 신호들은 고주파 대역으로 전송되고, 혼용 모드인 경우, 실선으로 표시된 신호들은 고주파 대역으로, 점선으로 표시된 신호들은 저주파 대역으로 전송되며, 저주파 모드인 경우, 실선 및 점선으로 표시된 신호들은 저주파 대역으로 전송된다. 여기서, 실선 및 점선으로 표시된 신호들은 빔 서칭 또는 빔 트랙킹 수행을 위해 송수신 되는 신호들이고, 특히, 점선으로 표시된 신호들은 높은 신뢰도를 요구하는 제어 정보이다.
지금까지, 통신 장치(200)와 단말 장치(300) 사이의 채널 상태를 고려하여 데이터 및 제어 정보를 송수신하기 위한 통신 모드를 결정하는 것에 관하여 설명하였으나, 이는 실시예에 불과하며, 채널 상태를 고려하여 제어 정보를 전송하기 위한 통신 모드를 결정하고, 데이터의 성질을 고려하여 데이터를 전송하기 위한 통신 모드를 결정할 수 있다.
보다 상세하게는, 앞에서 설명한 것과 동일한 방법으로, 통신 장치(200)에서 채널 상태 정보와 기설정된 기준 범위들을 이용하여 제어 정보를 고주파 대역으로 전송할지 또는 저주파 대역으로 전송할지 여부를 결정한다. 여기서, 고주파 대역은 60GHz 이상의 주파수 대역을 포함하고, 저주파 대역은, 2.4GHz, 5GHz 주파수 대역을 포함한다.
그리고, 제어 정보를 전송할 주파수 대역을 결정한 이후에, 통신 장치(200)에서는 단말 장치(300)에서 전송될 데이터의 성질에 따라 데이터를 고주파 대역으로 전송할지 또는 저주파 대역으로 전송할지 여부를 결정할 수 있다. 여기서, 데이터의 성질은, 고속 전송을 요구하는 데이터인지 혹은 고 신뢰도를 요구하는 데이터인지를 나타내는 정보를 포함한다.
즉, 데이터가 텍스트를 포함하는 뉴스인 경우, 데이터의 성질은, 고 신뢰도를 요구하는 정보를 포함하고, 데이터가 스포츠와 같이 빠른 재생이 필요한 영상을 포함하는 경우, 데이터의 성질은, 고속 전송을 요구하는 데이터를 포함한다.
보다 상세하게는, 통신 장치(200)는 데이터의 성질이 고속 전송을 요구하는 데이터이면, 데이터를 위한 주파수 대역을 고주파 대역으로 할당하고, 데이터의 성질이 고 신뢰도를 요구하는 데이터이면, 데이터를 위한 주파수 대역을 저주파 대역으로 할당한다.
그리고, 통신 장치(200)는 할당된 주파수 대역을 나타내는 주파수 대역 정보를 제어 정보에 포함시켜 단말 장치(300)로 전송한다. 이때, 데이터의 성질은 데이터에 포함된 메타 정보를 이용하여 획득할 수 있다.
이상에서는, 통신 장치(200)에서 채널 상태를 고려하여 제어 정보를 위한 주파수 대역을 할당하고, 데이터의 성질을 고려하여 데이터를 위한 주파수 대역을 할당하는 것으로 설명하였으나, 통신 장치(200)에서 채널 상태를 고려하여 제어 정보를 위한 주파수 대역을 할당하고, 단말 장치(300)에서 데이터의 성질을 고려하여 데이터를 위한 주파수 대역을 할당할 수 있다.
또한, 단말 장치(300)에서 채널 상태를 고려하여 제어 정보를 위한 주파수 대역을 할당하고, 데이터의 성질을 고려하여 데이터를 위한 주파수 대역을 할당할 수 있다.
또한, 통신 모드에서 저주파 대역으로 2.4GHz를 설명하였으나, 2.4GHz 대신 5GHz가 사용될 수 있다.
또한, 통신 모드가 3개로 기설정된 경우에 대하여 설명하였으나, 이는 실시예에 불과하며, 통신 모드는 4개 이상으로 기설정될 수 있다. 이에 따라, 기준 범위들 또한 3개 이상으로 기설정될 수 있다.
또한, 이상에서는, 채널 상태 정보와 기준 범위를 비교함에 있어서, '이상' 또는 '미만'이라는 표현을 사용하여 설명하였으나, 이는 설명의 편의를 위한 실시예에 불과할 뿐, '초과' 또는 '이하'를 사용하여 채널 상태 정보와 기준 범위를 비교할 수 있다.
여기서, 도 5에 도시된 바와 같이, 통신 채널 상태의 기준 범위(th)를 고정시킴으로 인해 모드전환이 빈번하게 일어나는 것을 방지하기 위해서, 기준 범위의 아래 위로 허용 범위(margin)을 설정할 수 있다. 즉, 예를 들어, 현재 모드가 고주 파 모드인 경우, 신호의 세기가 기준 신호의 세기의 하위 허용 범위보다 낮을 경우에만 혼용 모드로 변경되고, 현재 모드가 혼용 모드인 경우, 신호의 세기가 기준 신호의 상위 허용 범위보다 높을 경우에만 고주파 모드로 변경될 수 있다. 마찬가지로, 도 3 및 도 6에서도 도 5에서와 같이 동일한 방법으로 허용 범위(margin)을 두어 기준 범위를 설정할 수 있다.
또한, 이상에서는, 통신 장치(200) 및 단말 장치(300)의 동작을 구분하여 설명하였으나, 이는 설명의 편의를 위한 실시예일 뿐, 단말 장치(300)에서 통신 모드를 결정하고, 결정된 통신 모드에 따라 할당된 주파수 대역을 통하여 데이터 및 제어 정보를 송수신할 수 있다. 즉, 통신 시스템은 통신 장치(200)와 단말 장치(300)간의 통신 이외에 단말 장치(300)들 간의 통신을 포함할 수 있다.
또한, 통신 장치(200)는 TV, PC 등의 디스플레이 장치를 포함할 수 있다. 그리고, 단말 장치의 일 예로는 셋탑박스(Set-top Box), DVD Player, 게임기, 게임 콘솔, 캠코더, 카메라 등의 영상신호를 처리하는 영상장치, PMP(portable multimedia player), MP3 Player 등의 멀티미디어 장치, 및 DMB 폰, 모바일 폰 등의 휴대장치가 될 수 있다.
또한, 다중 주파수 대역으로 정보를 송수신하는 통신 장치, 단말 장치, 이를 포함하는 통신 시스템 및 방법은, 60GHz 대역에서 고속 전송에 용이하므로 홈 네트워크에 적용될 수 있다. 이러한 경우, 홈 네트워크 중앙 서버가 통신 장치가 될 수 있으며, 중앙 서버와 연결된 적어도 하나의 디바이스들은 단말 장치가 될 수 있다.
또한, 이상에서는, 고주파 대역 및 저주파 대역으로 설명하였으나, 주파수 대역은 통신 시스템의 설계에 따라서 3개 이상으로 구분될 수 있으므로, 고주파 대역은 제1 주파수 대역, 저주파 대역은 제2 주파수 대역으로 표현될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 따른 통신 장치, 단말 장치, 및 그의 간섭 정렬 방법은 다양한 컴퓨터로 구현되는 동작을 수행하기 위한 프로그램 명령을 포함하는 컴퓨터 판독 가능 매체를 포함한다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체는 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.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기 설명된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
도 1은 고주파 대역에서 빔포밍을 수행하는 통신 시스템을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 3 내지 도 6은 통신 모드에 따라 할당된 주파수 대역을 통하여 정보를 전송하는 통신 장치를 설명하기 위해 제공되는 도면이다.
도 7은 통신 모드에 따라 할당된 주파수 대역을 통하여 정보들을 송수신하는 통신 장치의 동작을 설명하기 위해 제공되는 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 단말 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 단말 장치의 동작을 설명하기 위해 제공되는 흐름도이다.
도 10는 무선 통신 시스템에서 통신 모드에 따라 송수신되는 신호들을 도시한 도면이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
200: 통신 장치
300: 단말 장치
210, 310: 송수신부
230: 결정부
250, 330: 제어부

Claims (10)

  1. 채널 상태 정보를 기초로 제1 주파수 대역 및 제2 주파수 대역에 대한 통신 모드를 결정하는 단계;
    상기 통신 모드에 따라 상기 데이터를 위한 주파수 대역 및 상기 제어 정보를 위한 주파수 대역을 할당하는 단계; 및
    상기 데이터를 위한 주파수 대역을 통하여 상기 데이터를 수신하고, 상기 제어 정보를 위한 주파수 대역을 통하여 상기 제어 정보를 전송하는 단계
    를 포함하는 빔포밍을 위한 통신 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 주파수 대역은, 60GHz 이상의 고주파 대역이고, 상기 제2 주파수 대역은, 2.4GHz, 또는 5GHz의 저주파 대역인 빔포밍을 위한 통신 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 통신모드는, 고주파 모드, 저주파 모드, 및 혼용 모드 중 적어도 하나를 포함하고,
    상기 고주파 모드는, 상기 데이터를 고주파 대역으로 수신, 상기 제어정보를 고주파 대역으로 전송하고, 상기 저주파 모드는, 상기 데이터를 저주파 대역으로 수신, 상기 제어정보를 저주파 대역으로 전송하고, 상기 혼용 모드는, 상기 데이터 를 고주파 대역으로 수신, 상기 제어정보를 상기 저주파 대역으로 전송하는 모드인 빔포밍을 위한 통신 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 채널 상태 정보는, 상기 단말 장치로부터 수신된 신호의 세기, 상기 수신된 신호의 SNR, 상기 단말 장치의 이동성 및 상기 단말 장치와 상기 통신 장치 간의 거리 중 적어도 하나를 포함하는 빔포밍을 위한 통신 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 결정하는 단계는,
    상기 결정된 통신모드에 따라 할당된 주파수 대역을 통하여 수신된 데이터를 기초로 상기 결정된 통신모드를 변경하는 단계
    를 포함하는 빔포밍을 위한 통신 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 결정하는 단계는,
    상기 채널 상태 정보 및 기설정된 적어도 하나의 기준 범위(threshold region)를 이용하여 상기 통신모드를 결정하는 빔포밍을 위한 통신 방법.
  7. 채널 상태 정보를 기초로 제 1 주파수 대역 및 제2 주파수 대역에 대한 통신 모드를 결정하는 결정부;
    상기 통신 모드에 따라 상기 데이터를 위한 주파수 대역 및 상기 제어 정보를 위한 주파수 대역을 할당하는 제어부; 및
    상기 데이터를 위한 주파수 대역을 통하여 상기 데이터를 수신하고, 상기 제어 정보를 위한 주파수 대역을 통하여 상기 제어 정보를 전송하는 송수신부
    를 포함하는 빔포밍을 위한 통신 장치.
  8. 참조 신호를 전송하는 단계;
    상기 참조신호를 기초로 결정된 통신모드에 따라 할당된 주파수 대역을 통하여 전송된 제어 정보를 수신하는 단계; 및
    상기 결정된 통신모드에 따라 할당된 주파수 대역을 통하여 데이터를 전송하는 단계
    를 포함하고,
    상기 결정된 통신 모드는, 상기 참조 신호 또는 상기 데이터를 이용하여 획득된 채널 상태 정보를 기초로 제1 주파수 대역 및 제2 주파수 대역에 대한 통신 모드인 빔포밍을 위한 통신 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 주파수 대역은, 60GHz이상의 고주파 대역이고, 상기 제2 주파수 대역은, 2.4GHz, 또는 5GHz의 저주파 대역이고,
    상기 참조 신호는, 통신 장치와 단말 장치 사이의 채널 상태를 감지하기 위한 신호인 빔포밍을 위한 통신 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 통신모드는, 고주파 모드, 저주파 모드, 및 혼용 모드 중 적어도 하나를 포함하고,
    상기 고주파 모드는, 상기 데이터를 고주파 대역으로 전송, 상기 제어정보를 고주파 대역으로 수신하고, 상기 저주파 모드는, 상기 데이터를 저주파 대역으로 전송, 상기 제어정보를 저주파 대역으로 수신하고, 상기 혼용 모드는, 상기 데이터를 고주파 대역으로 전송, 상기 제어정보를 상기 저주파 대역으로 수신하는 빔포밍을 위한 통신 방법.
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