KR20240041939A - 다중경로 중계기 시스템들 - Google Patents

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KR20240041939A
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에릭 제임스 블랙
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피보탈 컴웨어 인코포레이티드
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Abstract

5G 통신 네트워크와 같은 무선 통신 네트워크는 무선 통신 기지국과 기지국의 서비스 영역 내의 하나 이상의 사용자 장비 디바이스 사이의 대역폭을 향상시키기 위해 MIMO 기술들을 이용할 수 있다. RF 신호 중계기들은 MIMO 기지국과 MIMO 사용자 장비 사이의 통신을 위한 하나 이상의 추가적인 물리적 채널을 제공하는 데 이용될 수 있다. 이들 RF 신호 중계기들은 주변 환경 내의 MIMO 채널 다이버시티를 증가시키는 것으로 간주될 수 있다.

Description

다중경로 중계기 시스템들
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 이전에 출원된, 2021년 7월 7일자로 출원된 미국 가특허 출원 제63/219,318호에 기초한 실용 특허 출원이다. 본 가출원의 출원일의 혜택은 35 U.S.C. §119(e) 하에서 청구되며, 본 가출원의 내용은 그 전체가 본 명세서에 참조로 포함된다.
기술분야
본 발명은 일반적으로 RF 신호 중계기들(signal repeaters)을 이용하여, FR1 또는 FR2 주파수 대역들에서 동작하는 5G 통신 네트워크와 같은 무선 통신 네트워크 내에서 MIMO 통신을 개선하는 것에 관한 것이다.
무선 통신 네트워크들은 무선 통신 기지국과 기지국의 서비스 영역 내의 하나 이상의 사용자 장비 디바이스 사이의 대역폭을 향상시키기 위해 MIMO 기술들을 이용할 수 있다. 무선 통신 네트워크들은, 예를 들어, 5G 통신 네트워크들을 포함할 수 있고, 이들은 전형적으로 "FR1" 및 "FR2"로서 표시되는 2개의 주파수 대역에서 동작한다. FR1은 대략 7.125 GHz 아래의 주파수들에 대응하고, FR2는 24.25 GHz 위의 "밀리미터파" 주파수들에 대응한다.
MIMO 시나리오에서, MIMO 기지국은 다수의 공간 계층들을 통해 다수의 데이터 스트림들을 송신할 수 있는 다수의 송신기 라디오 체인들을 포함할 수 있고, 각각의 MIMO 사용자 장비 디바이스는 다수의 공간 계층들을 통해 그러한 다수의 데이터 스트림들을 동시에 수신할 수 있는 다수의 수신기 라디오 체인들을 포함할 수 있다. 일반적으로 말하면, MIMO 기지국이 M개의 송신 라디오 체인을 제공하고, 단일 MIMO 사용자 장비 디바이스가 N개의 수신 라디오 체인을 제공하는 경우, 시스템은 min(M,N)과 동일한 다수의 계층들에 걸쳐 MIMO 기지국과 단일 사용자 장비 사이의 통신을 명목상으로 지원한다. MIMO 기지국과 단일 사용자 장비 사이의 이러한 통신을 위한 대역폭을 향상시키기 위해, 기지국은 개재하는 환경을 통한 기지국으로부터 사용자 장비로의 물리적 송신 경로에 대응하는 개별 "채널"에 각각의 계층을 할당하려고 시도한다. 예를 들어, 하나의 송신 경로는 기지국으로부터 사용자 장비로의 RF 신호의 직접적인 가시선 전파(direct line-of-sight propagation)일 수 있는 반면, 제2, 제3 등의 송신 경로들은, 예를 들어, 개재하는 환경 내의 구조물들로부터의 하나 이상의 반사로 인해, 기지국으로부터 사용자 장비로의 RF 신호들의 다중경로 또는 비-가시선 전파에 대응할 수 있다.
실제로, 실제 또는 이용가능한 공간 계층들의 수는 공간 계층들의 공칭 수 min(M,N)보다 작을 수 있다. 이는 개재하는 환경이 MIMO 공간 계층들에 할당될 수 있는 적절한 물리적 채널들의 직교 세트를 제공하지 않는 경우에 발생할 수 있다. 따라서, 예를 들어, 기지국 및 사용자 장비 디바이스가 금속성 비흡수 벽들을 갖는 차폐된 방 내에 인클로징되는 바람직하지만 비실용적인 시나리오에서, 차폐된 방은 벽들로부터의 반사들에 의해 다중경로가 풍부한 환경을 제공하고, 채널들은 모든 또는 대부분의 공칭 공간 계층들에 대해 이용가능할 수 있다. 한편, 무반향 챔버들(anechoic chambers) 내의 또는 실세계 환경들 내의 테스트들은 종종 기지국과 사용자 장비 사이의 가시선 송신을 위한 2개의 직교 RF 편파들에 대응하는 2개 이하의 이용가능한 공간 계층들을 나타낸다. 이것은 개재하는 환경 내의 적절한 주변 반사 구조물들의 전형적인 부재로 인한 것이다.
도 1은 MIMO 기지국, 중계기 및 MIMO 사용자 장비 디바이스를 포함하는 MIMO 통신 시스템을 도시한다.
도 2 내지 도 4는 프로세스 흐름들을 도시한다.
본 발명의 다양한 실시예들의 설명
본 발명은 이제, 그 일부를 형성하고, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예들을 예시로서 도시하는 첨부 도면들을 참조하여 이하에서 더 완전히 설명될 것이다. 그러나, 본 발명은 많은 상이한 형태들로 구현될 수 있고, 본 명세서에 개시된 실시예들로 제한되는 것으로 해석되어서는 안되며, 오히려, 이들 실시예들은 본 개시내용이 철저하고 완전하며, 본 기술분야의 통상의 기술자에게 본 발명의 범위를 충분히 전달하도록 제공된다. 다른 것들 중에서, 본 발명은 방법들 또는 디바이스들로서 구현될 수 있다. 따라서, 본 발명은 전적으로 하드웨어 실시예, 전적으로 소프트웨어 실시예, 또는 소프트웨어 및 하드웨어 양태들을 결합한 실시예의 형태를 취할 수 있다. 따라서, 이하의 상세한 설명은 제한적인 의미로 해석되어서는 안 된다.
명세서 및 청구항들 전체에 걸쳐, 다음의 용어들은, 문맥이 명백히 달리 지시하지 않는 한, 본 명세서에서 명시적으로 연관된 의미들을 취한다. 본 명세서에서 이용되는 "일 실시예에서"라는 문구는 반드시 동일한 실시예를 지칭하는 것은 아니지만, 그럴 수도 있다. 유사하게, 본 명세서에서 이용되는 "다른 실시예에서"라는 문구는 반드시 상이한 실시예를 지칭하는 것은 아니지만, 그럴 수도 있다. 본 명세서에서 이용될 때, 용어 "또는"은 포괄적인 "또는" 연산자이며, 문맥이 명확히 달리 지시하지 않는 한, 용어 "및/또는"과 등가이다. 용어 "~에 기초하여"는 배타적이지 않고, 문맥이 명백히 달리 지시하지 않는 한, 설명되지 않은 추가적인 인자들에 기초하는 것을 허용한다. 또한, 명세서 전체에 걸쳐, 단수 표현("a", "an" 및 "the")의 의미는 복수의 참조를 포함한다. "에서(in)"의 의미는 "에서(in)" 및 "상에(on)"를 포함한다.
이하에서는 본 발명의 일부 양태들의 기본적인 이해를 제공하기 위해 본 발명의 실시예들을 간단히 설명한다. 이러한 간단한 설명은 광범위한 개요로서 의도되지 않는다. 이것은 핵심적이거나 중요한 요소들을 식별하거나, 범위를 기술하거나 다른 방식으로 좁히는 것으로 의도되지 않는다. 그의 목적은 나중에 제시되는 보다 상세한 설명에 대한 서두로서 일부 개념들을 간략화된 형태로 제시하는 것에 불과하다.
간단히 말해서, 본 발명의 실시예들은 하나 이상의 RF 신호 중계기를 통해 기지국과 사용자 장비 사이의 통신을 위한 추가 경로들을 제공함으로써 MIMO 기지국과 MIMO 사용자 장비 디바이스 사이의 향상된 MIMO 통신을 제공한다. 위에서 논의된 바와 같이, 실세계 환경들은 종종 기지국과 사용자 장비 사이의 가시선 송신을 위한 2개의 직교 RF 편파에 대응하는 2개 이하의 이용가능한 공간 계층을 나타내며, 이는 기지국과 사용자 장비 사이의 그리고 그를 둘러싸는 주변 환경 내의 적절한 주변 반사 구조물들의 공통적 부족으로 인한 것이다. 본 발명의 실시예들은 RF 신호 중계기들을 이용하여, MIMO 기지국과 MIMO 사용자 장비 사이의 통신을 위한 하나 이상의 추가적인 물리적 채널을 제공한다. 이들 RF 신호 중계기들은 주변 환경 내의 채널 다이버시티를 증가시키는 것으로 간주될 수 있다. 필요한 채널 다이버시티를 제공할 기회에 의존하기보다는, 채널은 이제 추가적인 공간 계층들의 존재를 강제하도록 엔지니어링될 수 있다. 일부 접근법들에서, 이 기술은 "핫스팟(hotspot)" ??칭(quenching)을 위해, 즉, MIMO 기지국의 서비스 영역 내의 특정 영역에 대해 MIMO 기지국과 고밀도의 사용자 장비 디바이스들 사이의 통신을 위한 추가적인 채널 다이버시티를 제공하기 위해 이용될 수 있다.
예시적인 MIMO 통신 시스템
이제 도 1을 참조하면, 예시적인 MIMO 시나리오가 도시되어 있다. 이러한 시나리오에서, MIMO 기지국(100)은 MIMO 사용자 장비(120)와 통신하며, 다중경로 MIMO 통신이 RF 중계기(110)에 의해 촉진된다.
MIMO 기지국(100)은, 예를 들어, 기지국의 커버리지 영역 내의 수신자들과의 FR1 또는 FR2 통신을 위한 5G MIMO gNB 기지국일 수 있다. 다른 실시예들에서, MIMO 기지국(100)은 4G MIMO eNB 기지국일 수 있다. 이들은 비제한적인 예들이며, 실시예들은 MIMO 통신 원리들과 호환가능한 임의의 무선 통신 프로토콜들에 대해 고려된다.
예시적인 예에서, MIMO 기지국(100)은 적어도 2개의 MIMO 공간 채널, 즉, 기지국(100)과 사용자 장비(120) 사이의 제1 경로(151)에 대응하는 제1 MIMO 공간 채널, 및 2개의 세그먼트(152a 및 152b)를 갖는 제2 경로(152)에 대응하는 제2 MIMO 공간 채널을 이용하여 MIMO 사용자 장비(120)와 통신한다. 제2 경로의 세그먼트(152a)는 MIMO 기지국(100)과 RF 중계기(110) 사이의 경로이고, 제2 경로의 세그먼트(152b)는 RF 중계기(110)와 사용자 장비(120) 사이의 경로이다. 따라서, 예시적인 예에서, 제1 경로(151)는 기지국(100)과 사용자 장비(120) 사이의 가시선 경로인 반면, 제2 경로(152a, 152b)는 RF 중계기(110)를 통한 기지국(100)과 사용자 장비(120) 사이의 비-가시선 경로이다.
MIMO 기지국은 충분한 각도 분해능(angular resolution)을 갖는 하나 이상의 빔형성 안테나(beamforming antenna)를 가짐으로써 별개의 경로들(151, 152)에 대한 별개의 공간 채널들을 구별할 수 있다. 예를 들어, MIMO 기지국은 경로(151)를 따라(즉, 사용자 장비(110)의 방향으로) 빔폭(101w)을 갖는 제1 빔(101) 및 경로(152a)를 따라(즉, RF 중계기(110)의 방향으로) 빔폭(102w)을 갖는 제2 빔(102)을 제공할 수 있다. 공간 채널들은 기지국(100)에서 볼 때 사용자 장비(120)와 RF 중계기(110) 사이의 대응 각도(subtended angle)(100w)가 사용자 장비(120) 및 RF 중계기(110)를 각각 향하는 빔들(101, 102)의 빔폭들(101w, 102w)을 초과하는 경우에 구별될 수 있다.
일부 접근법들에서, MIMO 기지국(100)의 하나 이상의 빔형성 안테나는 하나 이상의 어레이 안테나를 포함할 수 있다. 전형적인 어레이 안테나는 영역 Mλ × Nλ을 갖는 물리적 개구(aperture)를 형성하는 요소들의 어레이일 수 있고, 여기서 λ는 통신 시스템의 동작 주파수에 대응하는 파장이고, M 및 N은 1보다 크거나 같은 수들이다. M 및 N은 정수들, 반정수들(half-integers), 또는 다른 분수들일 수 있다. 빔형성 능력은 어레이 안테나의 전체 치수들에 의존한다. 예를 들어, 4λ × 4λ 개구는 약 12°의 각도 분해능을 제공할 것이다.
사용자 장비 측으로부터의 MIMO 통신에 관하여, MIMO 사용자 장비(120)는 충분한 각도 분해능을 갖는 하나 이상의 빔형성 안테나를 가짐으로써 별개의 경로들(151, 152)에 대한 별개의 공간 채널들을 유사하게 구별할 수 있다. 예를 들어, MIMO 사용자 장비는 경로(151)를 따라(즉, 기지국(100)의 방향으로) 빔폭(121w)을 갖는 제1 빔(121), 및 경로(152b)를 따라(즉, RF 중계기(110)의 방향으로) 빔폭(122w)을 갖는 제2 빔(122)을 제공할 수 있다. 공간 채널들은 사용자 장비(120)에서 볼 때 기지국(100)과 RF 중계기(110) 사이의 대응 각도(120w)가 기지국(100) 및 RF 중계기(110)를 향해 각각 투사된 빔들(121, 122)의 빔폭들(121w, 122w)을 초과하는 경우에 구별될 수 있다.
일부 접근법들에서, MIMO 사용자 장비(120)의 하나 이상의 빔형성 안테나는 하나 이상의 어레이 안테나를 포함할 수 있다. 전형적인 어레이 안테나는 영역 Mλ × Nλ을 갖는 물리적 개구를 형성하는 요소들의 어레이일 수 있고, 여기서 λ는 통신 시스템의 동작 주파수에 대응하는 파장이고, M 및 N은 1보다 크거나 같은 수들이다. M 및 N은 정수들, 반정수들, 또는 다른 분수들일 수 있다. 예를 들어, 4λ × 4λ 개구는 약 12°의 각도 분해능을 제공할 것이다. 일부 시나리오들에서, MIMO 사용자 장비는 공간 채널들을 구별하기 위해 보다 높은 각도 분해능을 제공하는 비교적 더 큰 개구를 갖는 고정된 무선 장비일 수 있는 반면, 다른 시나리오들에서, MIMO 사용자 장비는 모바일 폰과 같은 보다 작은 디바이스일 수 있고, 후자의 경우에, 각도 분리(120w)는 90° 이상일 필요가 있을 수 있다.
도 1의 예시적인 시나리오에서, RF 중계기(110)는 포스트(post), 폴(pole), 빌딩 코너, 또는 RF 중계기의 설치에 적합한 임의의 다른 구조물일 수 있는 구조물(110a) 상에 설치되는 디바이스이다. RF 중계기는 기지국(100)으로부터 신호들을 수신하고, 수신된 신호들을 사용자 장비(120)로 재방송하도록 구성된다. 중계기는 기지국(100)을 가리키는 빔을 제공하는 도너(donor) 안테나(예를 들어, 110d)와, 예를 들어, 사용자 장비(120)를 포함하는 재방송 서비스 영역을 커버하는 빔을 제공하는 서비스 안테나(예를 들어, 110s)를 포함할 수 있다. 도너 안테나 및/또는 서비스 안테나는 홀로그래픽 빔형성 안테나들과 같은 전자적으로 조정가능한 안테나들일 수 있다. 다양한 RF 중계기 구조들이, 예를 들어, 미국 특허 제10,425,905호에 기술되어 있으며, 이 특허는 본 명세서에 참조로 포함된다.
도 1의 예시적인 예는 제1 채널(151)이 가시선 채널이고 제2 채널(152)이 중계기(110)를 통해 지향되는 비-가시선 채널인 2개의 공간 채널들(151 및 152)을 도시하지만, 다른 실시예들에서, 양쪽 채널들은 비-가시선일 수 있다. 예를 들어, 제1 채널은 환경 내의 주변 반사 구조물에 의해 반사될 수 있거나, 제1 채널은 도시되지 않은 제2 중계기를 통해 지향될 수 있다. 또 다른 실시예들에서, 기지국(100)과 사용자 장비(120) 사이의 MIMO 통신은 3개의 채널들을 통해 발생할 수 있고, 여기서 제1 채널은 경로(151)에 대응하는 가시선 채널이고, 제2 채널은 중계기(110)를 경유하는 경로(152a, 152b)에 대응하는 비-가시선 채널이고, 제3 채널은 다른 중계기를 경유하는 제3 경로에 대응하는 비-가시선 채널(도시되지 않음)이다.
일부 접근법들에서, 하나보다 많은 사용자 장비 디바이스가 영역 내에 실질적으로 공동 위치될 수 있고, 실시예들은 이러한 실질적으로 공동 위치된 사용자 장비 디바이스들에 대한 대역폭을 증가시키기 위해 "핫스팟 ??칭"을 제공하는 MIMO 기술들을 이용한다. 도 1의 예시적인 시나리오에서, 2개의 사용자 장비 디바이스(120, 120')는 제1 경로(151)와 제2 경로(152b)의 교차점에 공동 위치될 수 있다. 따라서, 사용자 장비 디바이스들(120, 120') 중 어느 하나 또는 둘 다는 제1 경로(151) 및 제2 경로(152b)에 의해 지원되는 제1 및 제2 공간 계층들 중 어느 하나 또는 둘 다에 액세스할 수 있다. 예를 들어, 사용자 장비 디바이스(120)는 MIMO 기지국(100)과의 통신을 위해 제1 공간 계층을 이용할 수 있는 한편, 사용자 장비 디바이스(120')는 MIMO 기지국(100)과의 통신을 위해 제2 공간 계층을 이용할 수 있다.
예시적인 프로세스 흐름들
이제 도 2를 참조하면, 예시적인 실시예가 프로세스 흐름도로서 도시된다. 프로세스(200)는 도 1의 MIMO 사용자 장비(120 또는 120')와 같은 MIMO 사용자 장비 디바이스의 동작을 위한 프로세스이다. 프로세스(200)는 하위-동작들(211 및 212) 중 하나 또는 둘 다를 수행하는 동작(210)을 포함한다. 하위-동작(211)은 MIMO 사용자 장비와 MIMO 기지국 사이의 제1 경로에 대응하는 제1 다운링크 MIMO 공간 채널을 통해 MIMO 기지국으로부터 제1 다운링크 정보를 수신하는 것이다. 예를 들어, 도 1에서, MIMO 사용자 장비(120)는 제1 경로(151)에 대응하는 제1 다운링크 MIMO 공간 채널을 통해 제1 다운링크 정보를 수신할 수 있다. 하위-동작(212)은 무선 중계기에 의해 제공되는 MIMO 사용자 장비와 MIMO 기지국 사이의 제2 경로에 대응하는 제2 다운링크 MIMO 공간 채널을 통해 MIMO 기지국으로부터 제2 다운링크 정보를 수신하는 것이다. 예를 들어, 도 1에서, MIMO 사용자 장비(120)는 제2 경로(152b)에 대응하는 제2 다운링크 MIMO 공간을 통해 제2 다운링크 정보를 수신할 수 있다. 대안적으로, 제1 경로(151)와 제2 경로(152b)의 교차점에 공동 위치되는 별개의 MIMO 사용자 장비(120')는 제2 경로(152b)에 대응하는 제2 다운링크 MIMO 공간 채널을 통해 제2 다운링크 정보를 수신할 수 있다.
프로세스(200)는 다른 무선 중계기에 의해 제공되는 MIMO 사용자 장비와 MIMO 기지국 사이의 제3 경로에 대응하는 제3 MIMO 공간 채널을 통해 MIMO 기지국으로부터 제3 다운링크 정보를 수신하는 동작(220)을 선택적으로 더 포함한다.
프로세스(200)는 하위-동작들(231 및 232) 중 하나 또는 둘 다를 수행하는 동작(230)을 선택적으로 더 포함한다. 하위-동작(231)은 제1 경로에 대응하는 제1 업링크 MIMO 공간 채널을 통해 MIMO 기지국에 제1 업링크 정보를 송신하는 것이다. 예를 들어, 도 1에서, MIMO 사용자 장비(120)는 제1 경로(151)에 대응하는 제1 업링크 MIMO 공간 채널을 통해 제1 업링크 정보를 송신할 수 있다. 하위-동작(232)은 제2 경로에 대응하는 제2 업링크 MIMO 공간 채널을 통해 MIMO 기지국에 제2 업링크 정보를 송신하는 것이다. 예를 들어, 도 1에서, MIMO 사용자 장비(120)는 제2 경로(152b)에 대응하는 제2 업링크 MIMO 공간을 통해 제2 업링크 정보를 송신할 수 있다. 대안적으로, 제1 경로(151)와 제2 경로(152b)의 교차점에 공동 위치된 별개의 MIMO 사용자 장비(120')는 제2 경로(152b)에 대응하는 제2 업링크 MIMO 공간 채널을 통해 제2 업링크 정보를 송신할 수 있다.
이제 도 3을 참조하면, 예시적인 실시예가 프로세스 흐름도로서 도시된다. 프로세스(300)는 도 1의 MIMO 기지국(100)과 같은 MIMO 기지국의 동작을 위한 프로세스이다. 프로세스(300)는 MIMO 기지국과 MIMO 장비 사이의 제1 경로에 대응하는 제1 다운링크 MIMO 공간 채널을 통해 MIMO 기지국으로부터 제1 MIMO 사용자 장비로 제1 다운링크 정보를 송신하는 동작(311)을 포함한다. 예를 들어, 도 1에서, MIMO 기지국(100)은 MIMO 기지국(100)과 MIMO 사용자 장비(120) 사이의 제1 경로(151)에 대응하는 제1 다운링크 MIMO 공간 채널을 통해 다운링크 정보를 MIMO 사용자 장비(120)에 송신할 수 있다. 프로세스(300)는 무선 중계기에 의해 제공되는 MIMO 기지국과 MIMO 사용자 장비 사이의 제2 경로에 대응하는 제2 다운링크 MIMO 공간 채널을 통해 MIMO 기지국으로부터 제2 MIMO 사용자 장비로 제2 다운링크 정보를 송신하는 동작(312)을 더 포함한다. 예를 들어, 도 1에서, MIMO 기지국(100)은 무선 중계기(110)에 의해 제공되는 MIMO 기지국(100)과 MIMO 사용자 장비(120) 사이의 제2 경로(152a, 152b)에 대응하는 제2 다운링크 MIMO 공간 채널을 통해 동일한 MIMO 사용자 장비(120)에 제2 다운링크 정보를 더 송신할 수 있다. 대안적으로, MIMO 기지국(100)은 제2 경로(152a, 152b)에 대응하는 제2 다운링크 MIMO 공간 채널을 통해, 제1 경로(151)와 제2 경로(152b)의 교차점에 공동 위치된 상이한 MIMO 사용자 장비(120')에 제2 다운링크 정보를 송신할 수 있다.
프로세스(300)는 다른 무선 중계기에 의해 제공되는 제1 MIMO 사용자 장비와 MIMO 기지국 사이의 제3 경로에 대응하는 제3 MIMO 공간 채널을 통해 MIMO 기지국으로부터 제1 MIMO 사용자 장비로 제3 다운링크 정보를 송신하는 동작(320)을 선택적으로 더 포함한다.
프로세스(300)는 제1 경로에 대응하는 제1 업링크 MIMO 공간 채널을 통해 제1 MIMO 사용자 장비로부터 제1 업링크 정보를 수신하는 동작(331)을 선택적으로 더 포함한다. 예를 들어, 도 1에서, MIMO 기지국(100)은 MIMO 기지국(100)과 MIMO 사용자 장비(120) 사이의 제1 경로(151)에 대응하는 제1 업링크 MIMO 공간 채널을 통해 MIMO 사용자 장비(120)로부터 업링크 정보를 수신할 수 있다. 프로세스(300)는 제2 경로에 대응하는 제2 업링크 MIMO 공간 채널을 통해 제2 MIMO 사용자 장비로부터 제2 업링크 정보를 수신하는 동작(332)을 선택적으로 더 포함한다. 예를 들어, 도 1에서, MIMO 기지국(100)은 무선 중계기(110)에 의해 제공되는 MIMO 기지국(100)과 MIMO 사용자 장비(120) 사이의 제2 경로(152a, 152b)에 대응하는 제2 다운링크 MIMO 공간 채널을 통해 동일한 MIMO 사용자 장비(120)로부터 제2 다운링크 정보를 더 수신할 수 있다. 대안적으로, MIMO 기지국(100)은 제1 경로(151)와 제2 경로(152b)의 교차점에 공동 위치된 상이한 MIMO 사용자 장비(120')로부터 제2 경로(152a, 152b)에 대응하는 제2 다운링크 MIMO 공간 채널을 통해 제2 업링크 정보를 수신할 수 있다.
이제 도 4를 참조하면, 예시적인 실시예가 프로세스 흐름도로서 도시된다. 프로세스(400)는 도 1의 RF 중계기(110)와 같은 RF 중계기의 동작을 위한 프로세스이다. 프로세스(400)는 MIMO 기지국으로부터 제1 MIMO 사용자 장비로의 제1 경로에 대응하는 제1 다운링크 MIMO 공간 채널을 통해 제1 MIMO 사용자 장비와 통신하고 있는 MIMO 기지국으로부터, MIMO 기지국으로부터 무선 중계기를 통해 제2 MIMO 사용자 장비로의 제2 경로에 대응하는 제2 다운링크 MIMO 공간 채널을 통해 제2 MIMO 사용자 장비에 통신될 다운링크 정보를 수신하는 동작(410), 및 수신된 다운링크 정보를 제2 MIMO 공간 채널을 통해 제2 MIMO 사용자 장비에 송신하는 동작(420)을 포함한다. 예를 들면, 도 1에서, 중계기(110)는, 제1 경로(151)에 대응하는 제1 다운링크 MIMO 공간 채널을 통해 MIMO 사용자 장비(120)와 통신하고 있는 MIMO 기지국(100)으로부터, 제2 경로(152a, 152b)에 대응하는 제2 다운링크 MIMO 공간 채널을 통해 동일한 MIMO 사용자 장비(120)에 통신될 다운링크 정보를 수신할 수 있다. 대안적으로, 중계기(110)는 제1 경로(151)에 대응하는 제1 다운링크 MIMO 공간 채널을 통해 MIMO 사용자 장비(120)와 통신하고 있는 MIMO 기지국(100)으로부터, 제2 경로(152a, 152b)에 대응하는 제2 다운링크 MIMO 공간 채널을 통해 상이한 MIMO 사용자 장비(120')에 통신될 다운링크 정보를 수신할 수 있고, 여기서 사용자 장비(120, 120')는 제1 경로(151)와 제2 경로(152b)의 교차점에 공동 위치된다.
프로세스(400)는 제2 경로에 대응하는 제2 업링크 MIMO 공간 채널을 통해 제2 MIMO 사용자 장비로부터 업링크 정보를 수신하는 동작(430), 및 수신된 업링크 정보를 제2 업링크 MIMO 공간 채널을 통해 MIMO 기지국에 송신하는 동작(440)을 선택적으로 더 포함한다. 예를 들어, 도 1에서, 제2 MIMO 사용자 장비는 제1 경로(121)에 대응하는 제1 MIMO 공간 채널을 통해 MIMO 기지국과 통신하고 있는 동일한 MIMO 사용자 장비(120)일 수 있다. 대안적으로, 도 1에서, 제2 MIMO 사용자 장비는 제1 경로(151)와 제2 경로(152b)의 교차점에서 사용자 장비(120)와 공동 위치되는 상이한 MIMO 사용자 장비(120')일 수 있다.
하나 이상의 실시예(도면들에 도시되지 않음)에서, 컴퓨팅 디바이스는, ASIC(Application Specific Integrated Circuit)들, FPGA(Field Programmable Gate Array)들, PAL(Programmable Array Logic)들 등, 또는 이들의 조합과 같은, 하나 이상의 CPU 대신에 하나 이상의 내장된 로직 하드웨어 디바이스를 포함할 수 있다. 내장된 로직 하드웨어 디바이스들은 액션들을 수행하기 위해 내장된 로직을 직접 실행할 수 있다. 또한, 하나 이상의 실시예(도면들에 도시되지 않음)에서, 컴퓨터 디바이스는 CPU 대신에 하나 이상의 하드웨어 마이크로컨트롤러를 포함할 수 있다. 하나 이상의 실시예에서, 하나 이상의 마이크로컨트롤러는 액션들을 수행하기 위해 그들 자신의 내장된 로직을 직접 실행하고, 액션들을 수행하기 위해 그들 자신의 내부 또는 메모리 및 그들 자신의 외부 입력 및 출력 인터페이스들(예를 들어, 하드웨어 핀들 및/또는 무선 송수신기들), 예컨대, 시스템 온 칩(System On a Chip)(SOC), 외부 메모리 등에 액세스할 수 있다. 도시되지는 않았지만, 내부 메모리 및/또는 외부 메모리는 컴퓨터 판독가능 명령어들, 데이터 구조들, 프로그램 모듈들 또는 다른 데이터와 같은 정보의 저장을 위한 하나 이상의 컴퓨터 판독가능 저장 매체(CRM) 디바이스들을 포함할 수 있다. CRM 디바이스들은 정보의 일시적 및/또는 비일시적 저장을 제공할 수 있다. 추가적으로, 하나 이상의 실시예에서, 계산 자원들은 클라우드 컴퓨팅 플랫폼 등에 걸쳐 분산될 수 있다.
발명의 다양한 실시예들에 대한 조항들
1. MIMO 사용자 장비를 동작하는 방법으로서,
MIMO 사용자 장비와 MIMO 기지국 사이의 제1 경로에 대응하는 제1 다운링크 MIMO 공간 채널을 통해 MIMO 기지국으로부터 제1 다운링크 정보를 수신하는 단계; 및
무선 중계기에 의해 제공되는 MIMO 사용자 장비와 MIMO 기지국 사이의 제2 경로에 대응하는 제2 다운링크 MIMO 공간 채널을 통해 MIMO 기지국으로부터 제2 다운링크 정보를 수신하는 단계
중 하나 또는 둘 다를 포함하는, 방법.
2. 조항 1의 방법으로서, 방법은 제1 다운링크 정보를 수신하는 단계 및 제2 다운링크 정보를 수신하는 단계 둘 다를 포함하는, 방법.
3. 조항 1의 방법으로서, 방법은 제1 다운링크 정보를 수신하는 단계를 포함하고, 제2 다운링크 정보를 수신하는 단계를 포함하지 않는, 방법.
4. 조항 1의 방법으로서, 방법은 제2 다운링크 정보를 수신하는 단계를 포함하고, 제1 다운링크 정보를 수신하는 단계를 포함하지 않는, 방법.
5. 조항 1의 방법으로서, 제1 경로는 가시선 경로이고, 제2 경로는 비-가시선 경로인, 방법.
6. 조항 1의 방법으로서, MIMO 사용자 장비는 모바일 사용자 장비인, 방법.
7. 조항 1의 방법으로서, MIMO 사용자 장비는 고정 무선 액세스(fixed wireless access)(FWA) 단말인, 방법.
8. 조항 1의 방법으로서, MIMO 기지국은 5G MIMO 기지국인, 방법.
9. 조항 8의 방법으로서, 5G MIMO 기지국은 5G FR1 주파수 대역에서 동작하는 5G MIMO 기지국인, 방법.
10. 조항 8의 방법으로서, 5G MIMO 기지국은 5G FR2 주파수 대역에서 동작하는 5G MIMO 기지국인, 방법.
11. 조항 1의 방법으로서, MIMO 기지국은 4G MIMO 기지국인, 방법.
12. 조항 1의 방법으로서, 무선 중계기는 MIMO 기지국으로부터 제2 다운링크 정보를 수신하도록 구성된 도너 안테나 및 제2 다운링크 정보를 MIMO 사용자 장비에 송신하도록 구성된 서비스 안테나를 포함하는, 방법.
13. 조항 12의 방법으로서, 도너 안테나는 조정가능한 빔형성 안테나인, 방법.
14. 조항 13의 방법으로서, 조정가능한 빔형성 안테나는 홀로그래픽 빔형성 안테나인, 방법.
15. 조항 12의 방법으로서, 서비스 안테나는 조정가능한 빔형성 안테나인, 방법.
16. 조항 15의 방법으로서, 조정가능한 빔형성 안테나는 홀로그래픽 빔형성 안테나인, 방법.
17. 조항 1의 방법으로서,
MIMO 사용자 장비는 선택된 각도 분해능을 제공하는 빔형성 안테나 시스템을 포함하고;
제1 경로와 제2 경로 사이의 각도 분리는 선택된 각도 분해능보다 큰, 방법.
18. 조항 17의 방법으로서, 선택된 각도 분해능은 90° 미만인, 방법.
19. 조항 17의 방법으로서, 선택된 각도 분해능은 약 12°인, 방법.
20. 조항 17의 방법으로서, 선택된 각도 분해능은 90°이상인 방법.
21. 조항 17의 방법으로서, 빔형성 안테나 시스템은 Mλ × Nλ의 개구를 갖는 어레이 안테나를 포함하고, M은 1보다 크고, N은 1보다 크거나 같고, λ는 빔형성 안테나 시스템의 동작 주파수에 대응하는 파장인, 방법.
22. 조항 2의 방법으로서,
다른 무선 중계기에 의해 제공되는 MIMO 사용자 장비와 MIMO 기지국 사이의 제3 경로에 대응하는 제3 MIMO 공간 채널을 통해 MIMO 기지국으로부터 제3 다운링크 정보를 수신하는 단계를 더 포함하는, 방법.
23. 조항 1의 방법으로서,
제1 경로에 대응하는 제1 업링크 MIMO 공간 채널을 통해 MIMO 기지국에 제1 업링크 정보를 송신하는 단계; 및
제2 경로에 대응하는 제2 업링크 MIMO 공간 채널을 통해 MIMO 기지국에 제2 업링크 정보를 송신하는 단계
중 하나 또는 둘 다를 더 포함하는, 방법.
24. 조항 23의 방법으로서, 방법은 제1 업링크 정보를 송신하는 단계 및 제2 업링크 정보를 송신하는 단계 둘 다를 포함하는 방법.
25. 조항 23의 방법으로서, 방법은 제1 업링크 정보를 수신하는 단계를 포함하고, 제2 업링크 정보를 송신하는 단계를 포함하지 않는, 방법.
26. 조항 23의 방법으로서, 방법은 제2 업링크 정보를 송신하는 단계를 포함하고, 제1 업링크 정보를 송신하는 단계를 포함하지 않는, 방법.
27. 조항 23의 방법으로서, 제1 업링크 MIMO 공간 채널은 제1 다운링크 MIMO 공간 채널과 동일하고, 제2 업링크 MIMO 공간 채널은 제2 다운링크 MIMO 공간 채널과 동일한, 방법.
28. MIMO 사용자 장비로서,
MIMO 사용자 장비로 하여금 조항 1 내지 조항 27 중 어느 하나의 방법을 수행하게 하는 명령어들을 저장하고 있는 하나 이상의 메모리에 결합된 하나 이상의 프로세서를 포함하는, MIMO 사용자 장비.
29. MIMO 사용자 장비로 하여금 조항 1 내지 조항 27 중 어느 하나의 방법을 수행하게 하는 명령어들을 저장하는 컴퓨터 판독가능 매체.
30. MIMO 기지국을 동작하는 방법으로서,
MIMO 기지국과 제1 MIMO 사용자 장비 사이의 제1 경로에 대응하는 제1 다운링크 MIMO 공간 채널을 통해 MIMO 기지국으로부터 제1 MIMO 사용자 장비로 제1 다운링크 정보를 송신하는 단계; 및
무선 중계기에 의해 제공되는 MIMO 기지국과 MIMO 사용자 장비 사이의 제2 경로에 대응하는 제2 다운링크 MIMO 공간 채널을 통해 MIMO 기지국으로부터 제2 MIMO 사용자 장비로 제2 다운링크 정보를 송신하는 단계를 포함하는, 방법.
31. 조항 30의 방법으로서, 제2 MIMO 사용자 장비는 제1 MIMO 사용자 장비인, 방법.
32. 조항 30의 방법으로서, 제1 MIMO 사용자 장비 및 제2 MIMO 사용자 장비는 제1 경로와 제2 경로의 교차점에 공동 위치된 상이한 MIMO 사용자 장비인, 방법.
33. 조항 30의 방법으로서, 제1 경로는 가시선 경로이고, 제2 경로는 비-가시선 경로인, 방법.
34. 조항 30의 방법으로서, 제1 또는 제2 MIMO 사용자 장비는 모바일 사용자 장비인, 방법.
35. 조항 30의 방법으로서, 제1 또는 제2 MIMO 사용자 장비는 고정 무선 액세스(FWA) 단말인, 방법.
36. 조항 30의 방법으로서, MIMO 기지국은 5G MIMO 기지국인, 방법.
37. 조항 36의 방법으로서, 5G MIMO 기지국은 5G FR1 주파수 대역에서 동작하는 5G MIMO 기지국인, 방법.
38. 조항 36의 방법으로서, 5G MIMO 기지국은 5G FR2 주파수 대역에서 동작하는 5G MIMO 기지국인, 방법.
39. 조항 30의 방법으로서, MIMO 기지국은 4G MIMO 기지국인, 방법.
40. 조항 30의 방법으로서,
MIMO 기지국은 선택된 각도 분해능을 제공하는 빔형성 안테나 시스템을 포함하고;
제1 경로와 제2 경로 사이의 각도 분리는 선택된 각도 분해능보다 큰, 방법.
41. 조항 40의 방법으로서, 선택된 각도 분해능은 30° 이하인, 방법.
42. 조항 40의 방법으로서, 선택된 각도 분해능은 15° 이하인, 방법.
43. 조항 40의 방법으로서, 선택된 각도 분해능은 5° 이하인, 방법.
44. 조항 40의 방법으로서, 빔형성 안테나 시스템은 Mλ × Nλ의 개구를 갖는 어레이 안테나를 포함하고, M은 1보다 크고, N은 1보다 크거나 같고, λ는 빔형성 안테나 시스템의 동작 주파수에 대응하는 파장인, 방법.
45. 조항 30의 방법으로서, 무선 중계기는 MIMO 기지국으로부터 제2 다운링크 정보를 수신하도록 구성된 도너 안테나 및 제2 다운링크 정보를 제2 MIMO 사용자 장비에 송신하도록 구성된 서비스 안테나를 포함하는, 방법.
46. 조항 45의 방법으로서, 도너 안테나는 조정가능한 빔형성 안테나인, 방법.
47. 조항 46의 방법으로서, 조정가능한 빔형성 안테나는 홀로그래픽 빔형성 안테나인, 방법.
48. 조항 45의 방법으로서, 서비스 안테나는 조정가능한 빔형성 안테나인, 방법.
49. 조항 48의 방법으로서, 조정가능한 빔형성 안테나는 홀로그래픽 빔형성 안테나인 방법.
50. 조항 30의 방법으로서,
다른 무선 중계기에 의해 제공되는 제1 MIMO 사용자 장비와 MIMO 기지국 사이의 제3 경로에 대응하는 제3 MIMO 공간 채널을 통해 MIMO 기지국으로부터 제1 MIMO 사용자 장비로 제3 다운링크 정보를 송신하는 단계를 더 포함하는, 방법.
51. 조항 30의 방법으로서,
제1 경로에 대응하는 제1 업링크 MIMO 공간 채널을 통해 제1 MIMO 사용자 장비로부터 제1 업링크 정보를 수신하는 단계; 및
제2 경로에 대응하는 제2 업링크 MIMO 공간 채널을 통해 제2 MIMO 사용자 장비로부터 제2 업링크 정보를 수신하는 단계를 더 포함하는, 방법.
52. 조항 51의 방법으로서, 제2 MIMO 사용자 장비는 제1 MIMO 사용자 장비인, 방법.
53. 조항 51의 방법으로서, 제1 MIMO 사용자 장비 및 제2 MIMO 사용자 장비는 제1 경로와 제2 경로의 교차점에 공동 위치된 상이한 MIMO 사용자 장비인, 방법.
54. 조항 51의 방법으로서, 제1 업링크 MIMO 공간 채널은 제1 다운링크 MIMO 공간 채널과 동일하고, 제2 업링크 MIMO 공간 채널은 제2 다운링크 MIMO 공간 채널과 동일한, 방법.
55. MIMO 기지국으로서,
MIMO 기지국으로 하여금 조항 30 내지 조항 54 중 어느 하나의 방법을 수행하게 하는 명령어들을 저장하고 있는 하나 이상의 메모리에 결합된 하나 이상의 프로세서를 포함하는, MIMO 기지국.
56. MIMO 기지국으로 하여금 조항 30 내지 조항 54 중 어느 하나의 방법을 수행하게 하는 명령어들을 저장하는 컴퓨터 판독가능 매체.

Claims (26)

  1. 무선 중계기를 동작하는 방법으로서,
    MIMO 기지국으로부터 제1 MIMO 사용자 장비로의 제1 경로에 대응하는 제1 다운링크 MIMO 공간 채널을 통해 상기 제1 MIMO 사용자 장비와 통신하고 있는 상기 MIMO 기지국으로부터, 상기 MIMO 기지국으로부터 상기 무선 중계기를 통해 제2 MIMO 사용자 장비로의 제2 경로에 대응하는 제2 다운링크 MIMO 공간 채널을 통해 상기 제2 MIMO 사용자 장비에 통신될 다운링크 정보를 수신하는 단계; 및
    상기 수신된 다운링크 정보를 상기 제2 MIMO 공간 채널을 통해 상기 제2 MIMO 사용자 장비에 송신하는 단계를 포함하는, 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 MIMO 사용자 장비는 상기 제1 MIMO 사용자 장비인, 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 MIMO 사용자 장비 및 상기 제2 MIMO 사용자 장비는 상기 제1 경로와 상기 제2 경로의 교차점에 공동 위치된 상이한 MIMO 사용자 장비인, 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 경로는 가시선 경로이고, 상기 제2 경로는 비-가시선 경로인, 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 또는 제2 MIMO 사용자 장비는 모바일 사용자 장비인, 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 또는 제2 MIMO 사용자 장비는 고정 무선 액세스(fixed wireless access)(FWA) 단말인, 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 MIMO 기지국은 5G MIMO 기지국인, 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 5G MIMO 기지국은 5G FR1 주파수 대역에서 동작하는 5G MIMO 기지국인, 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 5G MIMO 기지국은 5G FR2 주파수 대역에서 동작하는 5G MIMO 기지국인, 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 MIMO 기지국은 4G MIMO 기지국인, 방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 무선 중계기는 상기 MIMO 기지국으로부터 상기 다운링크 정보를 수신하도록 구성된 다운링크 도너 안테나 및 상기 다운링크 정보를 상기 제2 MIMO 사용자 장비에 송신하도록 구성된 다운링크 서비스 안테나를 포함하는, 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 다운링크 도너 안테나는 조정가능한 빔형성 안테나인, 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 조정가능한 빔형성 안테나는 홀로그래픽 빔형성 안테나인, 방법.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 다운링크 서비스 안테나는 조정가능한 빔형성 안테나인, 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 조정가능한 빔형성 안테나는 홀로그래픽 빔형성 안테나인, 방법.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 제1 MIMO 사용자 장비는 상기 제1 경로에 대응하는 제1 업링크 MIMO 공간 채널을 통해 상기 MIMO 기지국과 통신하고, 상기 방법은,
    상기 제2 경로에 대응하는 제2 업링크 MIMO 공간 채널을 통해 상기 제2 MIMO 사용자 장비로부터 업링크 정보를 수신하는 단계; 및
    상기 수신된 업링크 정보를 상기 제2 업링크 MIMO 공간 채널을 통해 상기 MIMO 기지국에 송신하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제2 MIMO 사용자 장비는 상기 제1 MIMO 사용자 장비인, 방법.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 제1 MIMO 사용자 장비 및 상기 제2 MIMO 사용자 장비는 상기 제1 경로와 상기 제2 경로의 교차점에 공동 위치된 상이한 MIMO 사용자 장비인, 방법.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 제1 업링크 MIMO 공간 채널은 상기 제1 다운링크 MIMO 공간 채널과 동일하고, 상기 제2 업링크 MIMO 공간 채널은 상기 제2 다운링크 MIMO 공간 채널과 동일한, 방법.
  20. 제16항에 있어서,
    상기 무선 중계기는 상기 제2 MIMO 사용자 장비로부터 상기 업링크 정보를 수신하도록 구성된 업링크 서비스 안테나 및 상기 업링크 정보를 상기 MIMO 기지국에 송신하도록 구성된 업링크 도너 안테나를 포함하는, 방법.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 업링크 도너 안테나는 조정가능한 빔형성 안테나인, 방법.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 조정가능한 빔형성 안테나는 홀로그래픽 빔형성 안테나인, 방법.
  23. 제20항에 있어서,
    상기 업링크 서비스 안테나는 조정가능한 빔형성 안테나인, 방법.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 조정가능한 빔형성 안테나는 홀로그래픽 빔형성 안테나인, 방법.
  25. 무선 중계기로서,
    상기 무선 중계기로 하여금 MIMO 사용자 장비를 동작하는 방법을 수행하게 하는 명령어들을 저장하고 있는 하나 이상의 메모리에 결합된 하나 이상의 프로세서를 포함하고, 상기 MIMO 사용자 장비를 동작하는 방법은,
    상기 MIMO 사용자 장비와 MIMO 기지국 사이의 제1 경로에 대응하는 제1 다운링크 MIMO 공간 채널을 통해 상기 MIMO 기지국으로부터 제1 다운링크 정보를 수신하는 단계; 및
    무선 중계기에 의해 제공되는 상기 MIMO 사용자 장비와 상기 MIMO 기지국 사이의 제2 경로에 대응하는 제2 다운링크 MIMO 공간 채널을 통해 상기 MIMO 기지국으로부터 제2 다운링크 정보를 수신하는 단계를 포함하는, 무선 중계기.
  26. 무선 중계기로 하여금 MIMO 사용자 장비를 동작하는 방법을 수행하게 하는 명령어들을 저장하는 컴퓨터 판독가능 매체로서,
    상기 MIMO 사용자 장비를 동작하는 방법은,
    상기 MIMO 사용자 장비와 MIMO 기지국 사이의 제1 경로에 대응하는 제1 다운링크 MIMO 공간 채널을 통해 상기 MIMO 기지국으로부터 제1 다운링크 정보를 수신하는 단계; 및
    무선 중계기에 의해 제공되는 상기 MIMO 사용자 장비와 상기 MIMO 기지국 사이의 제2 경로에 대응하는 제2 다운링크 MIMO 공간 채널을 통해 상기 MIMO 기지국으로부터 제2 다운링크 정보를 수신하는 단계를 포함하는, 컴퓨터 판독가능 매체.
KR1020247004363A 2021-07-07 2022-07-07 다중경로 중계기 시스템들 KR20240041939A (ko)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
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