WO2018155758A1 - 무선 통신 시스템에서 기지국, 단말 및 이의 제어 방법 - Google Patents

무선 통신 시스템에서 기지국, 단말 및 이의 제어 방법 Download PDF

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백인길
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    • H04W84/04—Large scale networks; Deep hierarchical networks
    • H04W84/042—Public Land Mobile systems, e.g. cellular systems

Definitions

  • the present invention relates to a wireless communication system, and more particularly, to a beam training control method in a channel degradation state of a base station and a terminal.
  • a 5G communication system or a pre-5G communication system is called a Beyond 4G network communication system or a post LTE system.
  • 5G communication systems are being considered for implementation in the ultra-high frequency (mmWave) band.
  • mmWave ultra-high frequency
  • beamforming, massive array multiple input / output (FD-MIMO), and FD-MIMO are used in 5G communication systems.
  • Array antenna, analog beam-forming, and large scale antenna techniques are discussed.
  • an advanced small cell in the 5G communication system, an advanced small cell, an advanced small cell, a cloud radio access network (cloud RAN), an ultra-dense network ), Device to Device communication (D2D), wireless backhaul, moving network, cooperative communication, Coordinated Multi-Points (CoMP), and interference cancellation Technology development, etc.
  • cloud RAN cloud radio access network
  • D2D Device to Device communication
  • wireless backhaul moving network
  • cooperative communication Coordinated Multi-Points (CoMP), and interference cancellation Technology development, etc.
  • CoMP Coordinated Multi-Points
  • Hybrid FSK and QAM Modulation FQAM
  • SWSC Slide Window Superposition Coding
  • ACM Advanced Coding Modulation
  • FBMC Fan Bank Multi Carrier
  • NOMA non orthogonal multiple access
  • SCMA sparse code multiple access
  • an object of the present invention is to provide a method for efficiently performing beam training or link adaptation according to a channel degradation situation by at least one of a base station and a terminal.
  • a method of controlling a terminal in a wireless communication system may include performing beam training and based on whether a beam having a maximum channel gain is changed according to a beam training result. And determining whether to stop the trigger for the beam training.
  • the terminal performs beam training, and based on whether the beam having the maximum channel gain is changed according to a result of performing the beam training, It may include a control unit for determining whether to stop the trigger for the beam training.
  • the control method of the base station in the wireless communication system according to the step of performing the beam training (beam training) and the result of the beam training, whether the beam of the maximum channel gain is changed or not Based on the first determination step of determining whether to stop the trigger for the beam training.
  • the base station performs beam training, and based on the result of performing the beam training, based on whether the beam having the maximum channel gain is changed, It may include a control unit for determining whether to stop the trigger for the beam training.
  • the terminal and the base station can control a condition for adaptively performing beam training or link adaptation according to channel conditions.
  • the terminal and the base station can refrain from performing unnecessary aperiodic beam training and link adaptation.
  • 1 is a diagram illustrating a general 5G communication system
  • 3A to 3D are sequence diagrams generally illustrating a method of performing a link adaptation operation.
  • 4A and 4B illustrate an exemplary embodiment in which link adaptation is first performed
  • 5A and 5B illustrate an embodiment in which beam training is preferably performed first
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating a control method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a view for explaining a control method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a flowchart illustrating an operation in a beam lock state of a terminal and a base station according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 9 is a view for explaining a control method according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a flowchart illustrating a method of controlling a beam training trigger condition
  • FIG. 11 is a block diagram showing a configuration of a terminal according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a block diagram illustrating a configuration of a base station according to an embodiment of the present invention.
  • each block of the flowchart illustrations and combinations of flowchart illustrations may be performed by computer program instructions. Since these computer program instructions may be mounted on a processor of a general purpose computer, special purpose computer, or other programmable data processing equipment, those instructions executed through the processor of the computer or other programmable data processing equipment may be described in flow chart block (s). It creates a means to perform the functions. These computer program instructions may be stored in a computer usable or computer readable memory that can be directed to a computer or other programmable data processing equipment to implement functionality in a particular manner, and thus the computer usable or computer readable memory. It is also possible for the instructions stored in to produce an article of manufacture containing instruction means for performing the functions described in the flowchart block (s).
  • Computer program instructions may also be mounted on a computer or other programmable data processing equipment, such that a series of operating steps may be performed on the computer or other programmable data processing equipment to create a computer-implemented process to create a computer or other programmable data. Instructions for performing the processing equipment may also provide steps for performing the functions described in the flowchart block (s).
  • each block may represent a portion of a module, segment, or code that includes one or more executable instructions for executing a specified logical function (s).
  • logical function e.g., a module, segment, or code that includes one or more executable instructions for executing a specified logical function (s).
  • the functions noted in the blocks may occur out of order.
  • the two blocks shown in succession may in fact be executed substantially concurrently, or the blocks may sometimes be executed in the reverse order, depending on the corresponding function.
  • ' ⁇ part' used in the present embodiment refers to software or a hardware component such as an FPGA or an ASIC, and ' ⁇ part' performs certain roles.
  • ' ⁇ ' is not meant to be limited to software or hardware.
  • ' ⁇ Portion' may be configured to be in an addressable storage medium or may be configured to play one or more processors.
  • ' ⁇ ' means components such as software components, object-oriented software components, class components, and task components, and processes, functions, properties, procedures, and the like. Subroutines, segments of program code, drivers, firmware, microcode, circuits, data, databases, data structures, tables, arrays, and variables.
  • the functionality provided within the components and the 'parts' may be combined into a smaller number of components and the 'parts' or further separated into additional components and the 'parts'.
  • the components and ' ⁇ ' may be implemented to play one or more CPUs in the device or secure multimedia card.
  • the terminal may generally include a mobile terminal, and may indicate a device that is subscribed to the mobile communication system and receives a service from the mobile communication system.
  • the mobile terminal may include a smart device such as a smartphone or a tablet PC, which corresponds to an example and the present invention is not limited thereto.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a general 5G communication system 100.
  • a plurality of 5G base stations 130 to 160 may be installed.
  • the 5G communication system 100 may be designed based on the beam coverage of the base station 130-160 antenna, the radiated output of the antenna, such as equivalent isotropic radiated power (EIRP), and the like.
  • EIRP equivalent isotropic radiated power
  • a communication system such as the 5G communication system 100
  • bean training is performed to find a new link, so that the channel of each beam pair between the transmitting end and the receiving end.
  • the condition can be measured.
  • link adaptation may be performed on a channel in which degradation occurs.
  • the beam training may mean that the transmitting end and the receiving end sweep the beam, and measure the channel state between each beam pair.
  • the base station can measure the channel state between each beam pair while fixing the transmission beam and sweeping the reception beam corresponding to the transmission beam of the terminal.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a beam training operation.
  • the base station 200 and the terminal 210 may measure the channel state of each of the beam pairs formed between the beam of the transmitting end and the beam of the receiving end through beam training.
  • the path between the beam of the transmitting end and the beam of the receiving end may be defined as a link for performing wireless communication.
  • the base station 200 and the terminal 210 may determine a beam pair suitable for performing wireless communication based on the measured channel state. For example, the terminal may determine the beam pair having the largest channel gain between the transmitting end and the receiving end as beams for performing communication. The terminal may transmit information on the beam pair having the largest channel gain to the base station.
  • a beam pair having the largest channel gain between the transmitting end and the receiving end is referred to as an optimal beam.
  • the base station 200 and the terminal 210 through the first link 20 May perform wireless communication.
  • the base station 200 and the terminal 210 perform beam training and perform the beam training. Based on the result, the second link 21 may be determined as the optimal beam.
  • the link adaptation may mean determining an optimal transmission rate between the transmitting end and the receiving end or determining transmission power.
  • the link adaptation may mean determining a modulation and coding scheme (MCS) according to a channel state between the terminal and the base station.
  • MCS modulation and coding scheme
  • 3A to 3D are sequence diagrams illustrating a method of performing link adaptation.
  • FIG. 3A is a sequence diagram illustrating a method of performing link adaptation by controlling a transmission rate of downlink data transmission.
  • the base station 300 may transmit data to the terminal 310 based on an arbitrary transmission rate.
  • the base station 300 may transmit data to modulation and coding schemes (MCS) 10 based on the channel state.
  • MCS modulation and coding schemes
  • the base station 300 may transmit a channel state information reference signal (CSI-RS) to the terminal 310.
  • CSI-RS is a reference signal transmitted for at least one terminal belonging to one cell and may be used to measure a channel state.
  • the base station 300 may transmit a common reference signal (CRS) to the terminal 310.
  • CRS may be a reference signal transmitted for all UEs belonging to one cell.
  • the base station 300 may request a CSI report from the terminal 310.
  • the base station 300 may request the CSI report to the terminal 310 through DCI.
  • the terminal 310 generating the feedback information using the CSI-RS received in S305 may transmit a CSI report to the base station 300 in step S315.
  • the terminal 310 may transmit a CSI report including information about a channel quality indicator (CQI), a precoding matrix indicator (PMI), and a rank indicator (RI) to the base station 300.
  • CQI channel quality indicator
  • PMI precoding matrix indicator
  • RI rank indicator
  • the base station 300 may perform adaptive modulation and coding (AMC). According to an embodiment, the base station 300 may change the MCS level based on the received CSI report.
  • AMC adaptive modulation and coding
  • the base station 300 may change the MCS level from 10 to 5 based on the CSI report. Therefore, in step S325, the base station 300 may transmit data to the changed MCS 5.
  • link adaptation may be performed by controlling a transmission rate of uplink data transmission.
  • the terminal 310 may transmit uplink data to the MCS 10.
  • the terminal 310 may transmit a sounding reference signal (SRS) to the base station 300.
  • SRS is for estimating the quality of an uplink channel
  • the base station 300 may perform channel dependent (ie, frequency selective) uplink scheduling using the SRS.
  • the base station 300 may perform adaptive modulation and coding (AMC). For example, the base station 300 may change the MCS level based on the received SRS.
  • AMC adaptive modulation and coding
  • the base station 300 may transmit information about the changed data rate to the terminal 310.
  • the changed data rate is MCS 5
  • the terminal 310 may transmit uplink data to the MCS 5.
  • 3C illustrates a method of performing link adaptation by controlling transmission power. For example, when the power of the terminal 310 is turned on, the terminal 310 performs random access.
  • the terminal 310 may transmit a random access preamble to the base station 300 through a random access channel (RACH).
  • RACH random access channel
  • the terminal 310 may transmit the random access preamble at an arbitrary transmit power.
  • the base station 300 may transmit a random access response (RAR) message to the terminal 310.
  • RAR random access response
  • the terminal 310 may control transmit power (TPC). Specifically, when the RAR is not received, the terminal 310 may control to increase the transmission power for transmitting the random access preamble.
  • step S365 the terminal 310 may transmit the RACHH preamble with increased transmission power.
  • the base station 300 may transmit the RAR to the terminal 310.
  • the base station 300 may include scheduling information and the like in the RAR.
  • the terminal 310 which has succeeded in random access, may transmit message 3 requesting an RRC connection in step S375.
  • 3D illustrates a method of performing link adaptation by controlling the transmission power of the base station 300.
  • the terminal 310 may transmit data to the base station 300 at any transmission power.
  • the terminal 310 may report an available transmission power (power headroom report, PHR).
  • the base station 300 may perform a TPC based on the received PHR.
  • the base station 300 may transmit a TPC command.
  • the base station 300 may transmit the TPC command to the terminal 310 using DCI.
  • step S398 the terminal 310 may transmit data with the changed transmission power based on the received TPC command.
  • the beam determined based on the beam training result is not the optimal beam
  • the link adaptation is performed, the channel degradation cannot be overcome because it is not the link adaptation for the optimal beam.
  • the beam determined based on the beam training result is an optimal beam, it may be unnecessary to perform additional beam training.
  • FIGS. 4A and 4B are diagrams illustrating an example of link adaptation even when an optimal beam is not properly selected.
  • the terminal and the base station may determine the first link 40 and the second link 45 as links having good channel gains based on the beam training results.
  • the reference signal received power (RSRP) of the first link 40 may be ⁇ 40 dBm
  • the RSRP of the second link 41 may be ⁇ 80 dBm.
  • the terminal and the base station may determine the first link 40 as the optimal beam.
  • the RSRP value of the first link 40 may be reduced due to the occurrence of temporary channel degradation.
  • the terminal and the base station perform beam training, and determine the second link 41 as an optimal beam based on the result. There is a possibility.
  • the first link 40 may still be the beam with the best channel gain. Accordingly, the terminal and the base station may perform unnecessary beam training, and determine a link other than the link having the best channel gain as the optimal beam.
  • the terminal and the base station performs the link adaptation for the second link 45, it is not a link adaptation for the optimal beam, and thus still cannot overcome channel degradation.
  • FIGS. 5A and 5B are diagrams showing that it is unnecessary to additionally perform beam training even though the beam determined based on the beam training result is an optimal beam.
  • the terminal and the base station may determine the first link 50 as the optimal beam.
  • the RSRP value of the first link 50 may be decreased.
  • the smaller RSRP value may mean that channel degradation has occurred.
  • the terminal and the base station may be an unnecessary beam training.
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating a control method of a terminal and a base station according to an embodiment of the present invention.
  • the terminal and the base station may perform beam training.
  • the beam training may mean that the terminal and the base station sweep the beam and measure the channel state between each beam pair.
  • the base station can measure the channel state between each beam pair while fixing the transmission beam and sweeping the reception beam corresponding to the transmission beam of the terminal.
  • the beam training may be triggered periodically or aperiodically. When the beam training is triggered aperiodically, it may be when channel degradation occurs. In addition, the beam training may be triggered aperiodically by the terminal or the base station.
  • the terminal may determine whether the optimal beam determined based on the beam training result is changed.
  • the terminal may transmit a result of determining whether the optimal beam is changed to a base station.
  • the terminal may transmit information about the changed optimal beam to the base station only when the optimal beam is changed.
  • the trigger for the beam training may be stopped so that the beam training is not additionally performed.
  • the terminal and the base station may stop the trigger for aperiodic beam training, respectively.
  • stopping the trigger for aperiodic beam training is referred to as beam lock.
  • step S630 when the beam having the maximum channel gain is changed as a result of the determination, at step S630, at least one of transmission power and transmission rate for the beam having the maximum channel gain may be determined for the changed beam.
  • the terminal and the base station may perform link adaptation.
  • the base station may trigger the CSI report of the terminal using the CSI-RS request field included in the DCI, it is possible to adjust the triggering frequency. Accordingly, the base station may increase the number of triggers of the CSI-RS report for the changed beam, in order to determine at least one of the transmission power and the transmission rate for the beam having the maximum channel gain.
  • a reference numeral 700 of FIG. 7 illustrates a process when the optimal beam is not changed based on the beam training result, and may be referred to as a link adaptation priority process.
  • reference numeral 710 illustrates a process in the case where the optimal beam is changed based on the beam training result, and may be referred to as a beam training priority process.
  • the terminal and the base station may perform beam training. For example, when channel degradation occurs, at least one of the terminal and the base station may trigger aperiodic beam training. Accordingly, the terminal and the base station may sweep each beam and measure channel states between each beam pair.
  • the beam having the maximum channel gain and the optimal beam may be determined.
  • the link adaptation priority process 700 may proceed.
  • the terminal and the base station may stop the trigger for the beam training so as not to perform the beam training.
  • the terminal and the base station may stop the trigger for aperiodic beam training, respectively.
  • stopping the trigger for aperiodic beam training is referred to as beam lock.
  • the terminal and the base station may perform link adaptation (S735) for the unchanged optimal beam.
  • the terminal and the base station may determine at least one of the transmission power and the transmission rate for the optimal beam.
  • the base station may trigger the CSI report of the UE by using the CSI-RS request field included in the DCI, it is possible to adjust the triggering frequency. Accordingly, the base station may increase the number of triggers of the CSI-RS report for the changed beam, in order to determine at least one of the transmission power and the transmission rate for the beam having the maximum channel gain.
  • the terminal may measure a channel state based on a trigger of a CSI-RS report of the base station and transmit a CSI-RS report to the base station.
  • the terminal and the base station may repeatedly perform the link adaptation until a predetermined event occurs.
  • the predetermined event may be a case in which a predetermined beam training period arrives or a possible transmission rate does not exist (no rate available).
  • the beam locked state may be a state in which the terminal and the base station are set so as not to trigger aperiodic beam training. Accordingly, the terminal and the base station may stop the link adaptation operation and perform the beam training again when the periodic execution of the beam training performed periodically.
  • the possible transmission rate does not exist, it may be the case that a suitable MCS level cannot be identified for the possible optimal beam.
  • the base station adjusts the MCS level for performing communication through the optimal beam, and the communication may not be possible despite determining the lowest MCS level as a result of the adjustment.
  • an arbitrary service is requested and requires more than a specific MCS level to perform the service using the optimal beam.
  • the streaming service may require a relatively high MCS level.
  • the base station adjusts the MCS level for providing the streaming service through an optimal beam, and it cannot adjust the MCS level sufficient to provide the streaming service, it may be determined that there is no possible transmission rate. .
  • step S740 determines that the predetermined event has occurred. Therefore, when it is determined in step S740 that the predetermined event has occurred, the process proceeds to step S720 to perform beam training.
  • the process may proceed to the beam training priority process 710.
  • the terminal and the base station determine at least one of transmission power and transmission rate for the beam having the maximum channel gain with respect to the changed beam. Can be.
  • the terminal and the base station may perform the link adaptation once for the modified optimal beam.
  • the beam training may be performed again.
  • at least one of the terminal and the base station may trigger aperiodic beam training.
  • the terminal and the base station perform wireless communication based on the determined transmission rate using the optimal beam. It may be (S765).
  • step S765 if the error rate exceeds a threshold or a period of performing periodic beam training arrives (S770) while performing wireless communication, the terminal and the base station may perform beam training again.
  • the terminal when the terminal transmits more than a threshold number of nack signals to the base station for a predetermined time, it may be determined that the error rate exceeds the threshold.
  • the terminal and the base station can perform the beam training again.
  • FIG. 8 is a flowchart illustrating an operation in a beam lock state of a terminal and a base station according to an embodiment of the present invention.
  • the terminal and the base station may perform beam training.
  • the beam training may mean that the terminal and the base station sweep the beam and measure the channel state between each beam pair.
  • the base station can measure the channel state between each beam pair while fixing the transmission beam and sweeping the reception beam corresponding to the transmission beam of the terminal.
  • the beam training may be triggered periodically or aperiodically. When the beam training is triggered aperiodically, it may be when channel degradation occurs. In addition, the beam training may be triggered aperiodically by the terminal or the base station.
  • the terminal may determine whether the optimal beam determined based on the beam training result is changed.
  • the terminal may transmit a result of determining whether the optimal beam is changed to a base station. For example, the terminal may transmit information about the changed optimal beam to the base station only when the optimal beam is changed.
  • the terminal and the base station may perform beam training, and at least one of the terminal and the base station may acquire beam pair information on the beam of the terminal and the beam of the base station obtained through the beam training result. .
  • the terminal and the base station may determine whether the optimal beam is changed by comparing beam pair information according to the previous beam training result and beam pair information obtained by performing the beam training again. Beam training performed results may be shared between the terminal and the base station.
  • the terminal may transmit index information of the optimal beam to the base station as a result of performing the beam training.
  • the beam lock may be entered.
  • the terminal or the base station may determine the optimal MCS or transmission power.
  • the base station may determine the optimal MCS based on the received CSI-RS report. Or, the terminal can determine a suitable transmission power in the optimal beam.
  • step S840 it may be determined whether the determination of the optimal MCS or transmission power for the optimal beam is successful.
  • the terminal and the base station may perform wireless communication based on the optimal MCS or transmission power using the optimal beam.
  • the beam fixed state may be released in step S850.
  • at least one of the terminal and the base station may trigger aperiodic beam training.
  • step S810 even when the beam having the maximum channel gain is changed according to a result of performing the beam training, the beam fixation state may be maintained.
  • the terminal and the base station can still trigger aperiodic beam training.
  • FIG. 9 is a diagram for describing a method of controlling a terminal, according to another exemplary embodiment. Specifically, FIG. 8 describes a method of adaptively learning the triggering condition of beam training.
  • the terminal and the base station may perform beam training. For example, when channel degradation occurs, at least one of the terminal and the base station may trigger aperiodic beam training. Accordingly, the terminal and the base station may sweep each beam and measure channel states between each beam pair.
  • the beam having the maximum channel gain and the optimal beam may be determined.
  • the UE and the base station perform the beam training in step S910.
  • the trigger for the beam training can be stopped.
  • the terminal and the base station may stop the trigger for aperiodic beam training, respectively. In other words, it may be in a beam lock state.
  • the terminal and the base station may perform link adaptation (S915) for the unchanged optimal beam.
  • the terminal and the base station may determine at least one of the transmission power and the transmission rate for the optimal beam.
  • the base station may trigger the CSI report of the UE by using the CSI-RS request field included in the DCI, it is possible to adjust the triggering frequency. Accordingly, the base station may increase the number of triggers of the CSI-RS report for the changed beam, in order to determine at least one of the transmission power and the transmission rate for the beam having the maximum channel gain.
  • the terminal may measure a channel state based on a trigger of a CSI-RS report of the base station and transmit a CSI-RS report to the base station.
  • the link adaptation for the unchanged optimal beam in step S915 may be repeatedly performed until a predetermined event occurs.
  • the predetermined event may mean that a preset beam training period arrives or no rate is available for the optimal beam.
  • the beam locked state may be a state in which the terminal and the base station are set so as not to trigger aperiodic beam training. Accordingly, the terminal and the base station may stop the link adaptation operation and perform the beam training again when the periodic execution of the beam training performed periodically.
  • any one of the terminal and the base station may trigger beam training.
  • While the link adaptation for the unchanged optimal beam of step S915 is performed, a case where the transmission rate is not changed by the link adaptation (S925) may occur.
  • the transmission rate determined by the link adaptation for the optimal beam is the optimal transmission rate for the link, the same transmission rate may be determined even if the link adaptation is repeatedly performed.
  • step S930 it is possible to adjust the threshold value for the beam training.
  • the average block error rate (BLER) is 5%
  • the error burstiness is 100TBs
  • the setting is the BLER threshold is 10%
  • the BLER calculation window is 50TBs.
  • the setting can be controlled to be enhanced.
  • the setting may be controlled to 10% BLER threshold and 200TBs of BLER calculation window.
  • Such beam training threshold adjustment may be performed by at least one of the terminal and the base station. If the terminal adjusts the beam training threshold, the adjusted beam training threshold may be transmitted to the base station. Conversely, when the base station adjusts the beam training threshold value, the adjusted beam training threshold value may be transmitted to the terminal.
  • step S935 based on the adjusted condition, the terminal and the base station may perform wireless communication using the optimal beam.
  • the terminal and the base station can measure the error rate.
  • step S940 when the error rate exceeds the threshold, the terminal and the base station may perform beam training again.
  • the UE and the base station transmit power for the beam having the maximum channel gain with respect to the changed beam and At least one of the transmission rates may be determined.
  • the terminal and the base station may perform the link adaptation once for the modified optimal beam.
  • the beam training may be performed again.
  • at least one of the terminal and the base station may trigger aperiodic beam training.
  • the terminal and the base station may measure an error rate. As a result of the measurement, in step S940, when the error rate exceeds the threshold, the terminal and the base station may perform beam training again.
  • the terminal when the terminal transmits more than a threshold number of nack signals to the base station for a predetermined time, it may be determined that the error rate exceeds the threshold.
  • the terminal and the base station can perform the beam training again.
  • the terminal and the base station may enter the beam fixed state.
  • the beam fixed state may mean a state in which aperiodic beam training is not triggered by at least one of the terminal and the base station.
  • the terminal and the base station may determine the optimal MCS or transmission power. For example, according to the CSI-RS report trigger of the base station, when the terminal transmits a CSI-RS report, the base station may determine the optimal MCS based on the received CSI-RS report. Or, the terminal can determine a suitable transmission power in the optimal beam.
  • the base station may determine whether the MCS level determined based on the CSI report received from the terminal is maintained at the same value.
  • the base station or the terminal may determine whether the transmission power determined through the TPC is maintained at the same value.
  • the terminal and the base station may control the aperiodic beam training condition. For example, at least one of the terminal and the base station may control to enhance the condition of the aperiodic beam training.
  • the terminal and the base station can control the conditions for adaptively performing beam training or link adaptation according to channel conditions.
  • the terminal and the base station since it is possible to refrain from performing unnecessary aperiodic beam training and link adaptation, it is possible to avoid performance degradation that may occur by performing such an unnecessary operation.
  • FIG. 11 is a block diagram illustrating a configuration of a terminal according to an embodiment of the present invention.
  • the terminal 1100 may include a transceiver 1110 and a controller 1120.
  • the transceiver 1110 is a component for transmitting and receiving signals.
  • the terminal 1100 may transmit / receive a signal with a base station through the transceiver 1110.
  • the controller 1120 is a component for overall control of the terminal 1100. In detail, the controller 1120 performs beam training and determines whether to stop the trigger for the beam training based on whether the beam having the maximum channel gain is changed according to the beam training result. Can be.
  • controller 1120 may control to stop the trigger for the beam training so that the beam training is not additionally performed when the beam having the maximum channel gain is not changed.
  • the controller 1120 may determine at least one of transmission power and transmission rate for the beam having the maximum channel gain while stopping the trigger for the beam training.
  • the controller 1120 When at least one of the transmission power and the transmission rate is determined for the changed beam, the controller 1120 performs data transmission and reception based on at least one of the changed beam and the determined transmission power and transmission rate until a predetermined event occurs.
  • the transceiver 1110 may be controlled to perform the same.
  • the preset event may be a case in which a preset beamforming period arrives or an error occurrence rate becomes larger than a preset threshold.
  • the controller 1120 may perform the beam training again.
  • the controller 1120 may control to determine at least one of the transmission power and the transmission rate for the beam having the maximum channel gain with respect to the changed beam once. have. In this case, the controller 1120 may repeatedly determine at least one of the transmission power and the transmission rate until a predetermined event occurs.
  • the predetermined event may be a case in which a predetermined beam training period arrives or at least one of the transmission power and the transmission rate is not changed.
  • FIG. 12 is a block diagram illustrating a configuration of a base station according to an embodiment of the present invention.
  • the base station 1200 may include a transceiver 1210 and a controller 1220.
  • the transceiver 1210 is a component for transmitting and receiving signals.
  • the base station 1200 may transmit and receive a signal to the terminal and the like through the transceiver 1110.
  • the controller 1220 is a component for controlling the base station 1200 as a whole. In detail, the controller 1220 performs beam training and determines whether to stop the trigger for the beam training based on whether the beam having the maximum channel gain is changed according to the beam training result. Can be.
  • the controller 1220 may control to stop the trigger for the beam training so as not to additionally perform the beam training.
  • the controller 1220 may determine at least one of transmission power and transmission rate for the beam having the maximum channel gain while stopping the trigger for the beam training.
  • the controller 1220 When at least one of the transmission power and the transmission rate is determined for the modified beam, the controller 1220 performs data transmission and reception based on at least one of the changed beam and the determined transmission power and transmission rate until a predetermined event occurs.
  • the transceiver 1210 may be controlled to perform the same.
  • the preset event may be a case in which a preset beamforming period arrives or an error occurrence rate becomes larger than a preset threshold.
  • the controller 1220 may perform the beam training again.
  • the controller 1220 may control to determine at least one of the transmission power and the transmission rate for the beam having the maximum channel gain with respect to the changed beam once. have. In this case, the controller 1220 may repeatedly determine at least one of the transmission power and the transmission rate until a predetermined event occurs.
  • the predetermined event may be a case in which a predetermined beam training period arrives or at least one of the transmission power and the transmission rate is not changed.
  • the controller of the terminal or the base station may further include a flash memory or other nonvolatile memory.
  • the nonvolatile memory may store a program for performing each role of the controller.
  • controller of the terminal or the base station may be implemented in a form including a CPU and a random access memory (RAM).
  • the CPU of the controller may copy the above-described programs stored in the nonvolatile memory into the RAM and then execute the copied programs to perform the functions of the terminal or the base station as described above.
  • the control unit is a component in charge of controlling the terminal or the base station.
  • the controller may be used interchangeably with the same meaning as a central processing unit, a microprocessor, a processor, an operating system, and the like.
  • the control unit of the terminal or the base station may be implemented as a single chip system (System-on-a-chip or System on chip, SOC, SoC) together with other functional units such as communication modules included in the terminal or base station.
  • control method of the terminal or the base station may be coded in software and stored in a non-transitory readable medium.
  • Such non-transitory readable media can be mounted and used in a variety of devices.
  • the non-transitory readable medium refers to a medium that stores data semi-permanently and is readable by a device, not a medium storing data for a short time such as a register, a cache, a memory, and the like. Specifically, it may be a CD, a DVD, a hard disk, a Blu-ray disk, a USB, a memory card, a ROM, or the like.

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Abstract

본 개시는 LTE와 같은 4G 통신 시스템 이후 보다 높은 데이터 전송률을 지원하기 위한 5G 또는 pre-5G 통신 시스템에 관련된 것이다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 단말의 제어 방법은 빔 트레이닝(beam training)을 수행하는 단계 및 상기 빔 트레이닝 수행 결과에 따라, 채널 이득이 최대인 빔의 변경 여부에 기반하여, 상기 빔 트레이닝에 대한 트리거의 중단 여부를 결정하는 제1 결정 단계를 포함할 수 있다. 본 연구는 미래창조과학부 '범부처 Giga KOREA 사업'의 지원을 받아 수행하였다.

Description

무선 통신 시스템에서 기지국, 단말 및 이의 제어 방법
본 발명은 무선 통신 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로 기지국 및 단말의 채널 열화 상태에서의 빔 트레이닝 제어 방법에 관한 것이다.
본 연구는 미래창조과학부 '범부처 Giga KOREA 사업'의 지원을 받아 수행하였다.
4G 통신 시스템 상용화 이후 증가 추세에 있는 무선 데이터 트래픽 수요를 충족시키기 위해, 개선된 5G 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템을 개발하기 위한 노력이 이루어지고 있다. 이러한 이유로, 5G 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템은 4G 네트워크 이후 (Beyond 4G Network) 통신 시스템 또는 LTE 시스템 이후 (Post LTE) 시스템이라 불리어지고 있다.
높은 데이터 전송률을 달성하기 위해, 5G 통신 시스템은 초고주파(mmWave) 대역에서의 구현이 고려되고 있다. 초고주파 대역에서의 전파의 경로손실 완화 및 전파의 전달 거리를 증가시키기 위해, 5G 통신 시스템에서는 빔포밍(beamforming), 거대 배열 다중 입출력(massive MIMO), 전차원 다중입출력(Full Dimensional MIMO: FD-MIMO), 어레이 안테나(array antenna), 아날로그 빔형성(analog beam-forming), 및 대규모 안테나 (large scale antenna) 기술들이 논의되고 있다.
또한, 시스템의 네트워크 개선을 위해, 5G 통신 시스템에서는 진화된 소형 셀, 개선된 소형 셀 (advanced small cell), 클라우드 무선 액세스 네트워크 (cloud radio access network: cloud RAN), 초고밀도 네트워크 (ultra-dense network), 기기 간 통신 (Device to Device communication: D2D), 무선 백홀 (wireless backhaul), 이동 네트워크 (moving network), 협력 통신 (cooperative communication), CoMP (Coordinated Multi-Points), 및 수신 간섭제거 (interference cancellation) 등의 기술 개발이 이루어지고 있다.
이 밖에도, 5G 시스템에서는 진보된 코딩 변조(Advanced Coding Modulation: ACM) 방식인 FQAM (Hybrid FSK and QAM Modulation) 및 SWSC (Sliding Window Superposition Coding)과, 진보된 접속 기술인 FBMC(Filter Bank Multi Carrier), NOMA(non orthogonal multiple access), 및SCMA(sparse code multiple access) 등이 개발되고 있다.
한편, 기지국 및 단말 사이의 채널 열화가 발생한 경우, 상기 기지국 및 단말이 빔 트레이닝(beam training) 또는 링크 어댑테이션(link adaptation)을 효율적으로 수행하도록 하기 위한 제어 방법의 필요성이 대두하였다.
상기와 같은 필요성에 의해, 본 발명에서는 기지국 및 단말 중 적어도 하나에 의해, 채널 열화 상황에 따라 빔 트레이닝 또는 링크 어댑테이션을 효율적으로 수행하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른, 무선 통신 시스템에서 단말의 제어 방법은, 빔 트레이닝(beam training)을 수행하는 단계 및 상기 빔 트레이닝 수행 결과에 따라, 채널 이득이 최대인 빔의 변경 여부에 기반하여, 상기 빔 트레이닝에 대한 트리거의 중단 여부를 결정하는 제1 결정 단계를 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시 예에 따른, 무선 통신 시스템에서 단말은, 빔 트레이닝(beam training)을 수행하고, 상기 빔 트레이닝 수행 결과에 따라, 채널 이득이 최대인 빔의 변경 여부에 기반하여, 상기 빔 트레이닝에 대한 트리거의 중단 여부를 결정하는 제어부를 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른, 무선 통신 시스템에서 기지국의 제어 방법은, 빔 트레이닝(beam training)을 수행하는 단계 및 상기 빔 트레이닝 수행 결과에 따라, 채널 이득이 최대인 빔의 변경 여부에 기반하여, 상기 빔 트레이닝에 대한 트리거의 중단 여부를 결정하는 제1 결정 단계를 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른, 무선 통신 시스템에서 기지국은 빔 트레이닝(beam training)을 수행하고, 상기 빔 트레이닝 수행 결과에 따라, 채널 이득이 최대인 빔의 변경 여부에 기반하여, 상기 빔 트레이닝에 대한 트리거의 중단 여부를 결정하는 제어부를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 단말 및 기지국은 채널 상황에 따라 적응적으로 빔 트레이닝 또는 링크 어댑테이션을 수행하기 위한 조건을 제어할 수 있게 된다. 또한, 상기 단말 및 기지국은 불필요한 비주기적인 빔 트레이닝의 수행 및 링크 어댑테이션의 수행을 지양할 수 있게 된다.
도 1은 일반적인 5G 통신 시스템을 도시한 도면,
도 2는 일반적인 빔 트레이닝을 나타낸 도면,
도 3a 내지 도 3d는 일반적으로 링크 어댑테이션 동작을 수행하는 방법을 나타내는 시퀀스도,
도 4a 및 도 4b는 링크 어댑테이션을 먼저 수행하는 것이 바람직한 실시 예를 나타내는 도면,
도 5a 및 도 5b는 빔 트레이닝을 먼저 수행하는 것이 바람직한 실시 예를 나타내는 도면,
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른, 제어 방법을 나타내는 흐름도,
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른, 제어 방법을 설명하기 위한 도면,
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 단말 및 기지국의 빔 잠금 상태에서의 동작을 구체적으로 나타내는 흐름도,
도 9는 본 발명의 다른 실시 예에 따른, 제어 방법을 설명하기 위한 도면,
도 10은 빔 트레이닝 트리거 조건을 제어하는 방법을 나타내는 흐름도,
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른, 단말의 구성을 도시한 블록도, 그리고
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른, 기지국의 구성을 도시한 블록도이다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
본 명세서에서 실시 예를 설명함에 있어서 본 발명이 속하는 기술 분야에 익히 알려져 있고 본 발명과 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 발명의 요지를 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다.
마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다. 또한, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다. 각 도면에서 동일한 또는 대응하는 구성요소에는 동일한 참조 번호를 부여하였다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
이때, 처리 흐름도 도면들의 각 블록과 흐름도 도면들의 조합들은 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들에 의해 수행될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방식으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 지향할 수 있는 컴퓨터 이용 가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장되는 것도 가능하므로, 그 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장된 인스트럭션들은 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능하다. 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에 탑재되는 것도 가능하므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되어 컴퓨터로 실행되는 프로세스를 생성해서 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 수행하는 인스트럭션들은 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능하다.
또한, 각 블록은 특정된 논리적 기능(들)을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있다. 또, 몇 가지 대체 실행 예들에서는 블록들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 블록들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하고 또는 그 블록들이 때때로 해당하는 기능에 따라 역순으로 수행되는 것도 가능하다.
이때, 본 실시 예에서 사용되는 '~부'라는 용어는 소프트웨어 또는 FPGA 또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, '~부'는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 '~부'는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '~부'는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 '~부'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들, 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 '~부'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '~부'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '~부'들로 더 분리될 수 있다. 뿐만 아니라, 구성요소들 및 '~부'들은 디바이스 또는 보안 멀티미디어카드 내의 하나 또는 그 이상의 CPU들을 재생시키도록 구현될 수도 있다.
본 발명에서의 단말은 일반적으로 이동 단말을 포함할 수 있으며, 이동 통신 시스템에 기 가입되어 이동 통신 시스템으로부터 서비스를 제공 받는 기기를 지시할 수 있다. 상기 이동 단말에는 스마트폰, 태블릿 PC 같은 스마트 기기를 포함할 수 있으며, 이는 일 예시에 해당하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
도 1은 일반적인 5G 통신 시스템(100)을 도시한 도면이다. 사용자 단말(110, 120) 이 안정적으로 모바일 통신을 수행하도록 하기 위해, 복수개의 5G 기지국(130 내지 160) 이 설치될 수 있다. 예를 들면, 기지국(130 내지 160) 안테나의 빔 커버리지, 그리고 등가 등방 복사 전력(equivalent isotropic radiated power, EIRP)과 같은 안테나의 방사 출력 등에 기반하여, 5G 통신 시스템(100)이 설계될 수 있다.
상기 5G 통신 시스템(100)과 같은 통신 시스템에서, 송신단 및 수신단 사이의 채널 상태의 열화가 발생하면, 새로운 링크를 찾기 위해 빔 트레이닝(bean training)을 수행하여, 송신단 및 수신단 간의 각 빔 페어의 채널 상태를 측정할 수 있다. 또는, 열화가 발생한 채널에 대해 링크 어댑테이션(link adaptation)이 수행될 수도 있다.
상기 빔 트레이닝은 상기 송신단 및 수신단이 빔(beam)을 스위핑(sweeping)해가며, 각 빔 페어(pair) 사이의 채널 상태를 측정하는 것을 의미할 수 있다. 예를 들면, 기지국은 전송 빔을 고정하고, 단말의 상기 전송 빔에 대응하는 수신 빔을 스위핑하면서 각 빔 페어 사이의 채널 상태를 측정할 수 있다.
예를 들면, 도 2는 빔 트레이닝 동작을 나타내는 도면이다. 기지국(200) 및 단말(210)은 빔 트레이닝을 통해 송신단의 빔과 수신단의 빔 사이에 형성되는 빔 페어들 각각의 채널 상태를 측정할 수 있다. 이 경우, 송신단의 빔과 수신단의 빔 사이의 경로를 무선 통신을 수행하기 위한 링크라고 정의할 수 있다
그리고 기지국(200) 및 단말(210)은 측정된 채널 상태에 기반하여, 무선 통신을 수행하기 적합한 빔 페어를 결정할 수 있다. 예를 들어, 단말은 송신단과 수신단 사이의 채널 이득이 가장 큰 빔 페어를 통신을 수행하기 위한 빔들로 결정할 수 있다. 그리고 상기 단말은 기지국으로 상기 채널 이득이 가장 큰 빔 페어에 대한 정보를 전송할 수 있다. 이하에서는, 상기 송신단과 수신단 사이의 채널 이득이 가장 큰 빔 페어를 최적 빔으로 지칭한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 빔 트레이닝을 수행한 결과에 기반하여, 상기 제1 링크(20)가 최적 빔인 것으로 판단되면, 상기 제1 링크(20)를 통해 기지국(200) 및 단말(210)은 무선 통신을 수행할 수 있다.
또한, 주기적인 빔 트레이닝의 주기가 도래한 경우, 또는 비주기적인 빔 트레이닝이 트리거되거나 채널 열화가 감지된 경우에는, 기지국(200) 및 단말(210)은 빔 트레이닝을 수행하고, 상기 빔 트레이닝 수행 결과에 기반하여, 제2 링크(21)를 최적 빔으로 결정할 수 있다.
한편, 링크 어댑테이션은 송신단 및 수신단 사이의 최적의 전송률을 결정하거나, 전송 전력을 결정하는 것을 의미할 수 있다. 예를 들면, 상기 링크 어댑테이션은 단말과 기지국 사이의 채널 상태에 따라 모듈레이션 코딩 스킴(modulation and coding scheme, MCS))을 결정하는 것을 의미할 수 있다.
도 3a 내지 도 3d는 링크 어댑테이션을 수행하는 방법을 나타내는 시퀀스도이다.
먼저, 도 3a는 다운 링크 데이터 전송의 전송률을 제어함으로써, 링크 어댑테이션을 수행하는 방법을 나타내는 시퀀스도이다. 단계 S300에서, 기지국(300)은 단말(310)로 임의의 전송률에 기반하여 데이터를 전송할 수 있다. 예를 들면, 도 3a에 도시된 바와 같이 기지국(300)은 채널 상태에 기반하여, MCS(modulation and coding schemes) 10으로 데이터를 전송할 수 있다.
그리고 단계 S305에서, 기지국(300)은 단말(310)로 CSI-RS(channel state information reference signal)를 전송할 수 있다. 상기 CSI-RS는 한 개의 셀(cell)에 속한 적어도 하나의 단말을 위해 전송되는 기준신호로써, 채널 상태를 측정하는데 이용될 수 있다.
또는, 기지국(300)은 CRS(common reference signal)을 단말(310)로 전송할 수도 있다. 상기 CRS는 한 개의 셀에 속한 모든 단말을 위해 전송되는 기준신호일 수 있다.
단계 S310에서, 기지국(300)은 단말(310)로 CSI 리포트(report)를 요청할 수 있다. 예를 들면, 기지국(300)은 DCI를 통해 단말(310)로 상기 CSI 리포트(report)를 요청할 수 있다.
S305에서 수신된 CSI-RS를 이용하여 피드백 정보를 생성한 단말(310)은, 단계 S315에서, 기지국(300)으로 CSI 리포트를 전송할 수 있다. 예를 들면, 단말(310)은 CQI(channel quality indicator), PMI (precoding matrix indicator), RI(rank indicator)에 대한 정보를 포함하는 CSI 리포트를 기지국(300)으로 전송할 수 있다.
단계 S320에서, 기지국(300)은 적응 변조 및 코딩(adaptive modulation and coding, AMC)을 수행할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 기지국(300)은 수신된 CSI 리포트에 기반하여, MCS 레벨을 변경할 수 있다.
예를 들면, 기지국(300)은 CSI 리포트에 기반하여 MCS 레벨을 10에서 5로 변경할 수 있다. 따라서, 단계 S325에서, 기지국(300)은 변경된 MCS 5로 데이터를 전송할 수 있다.
한편, 도 3b에 도시된 바와 같이, 업 링크 데이터 전송의 전송률을 제어함으로써, 링크 어댑테이션을 수행할 수도 있다.
예를 들면, 단계 S330에서, 단말(310)이 업 링크 데이터를 MCS 10으로 전송할 수 있다. 그리고 단계 S335에서, 단말(310)은 기지국(300)으로 SRS(sounding reference signal)을 전송할 수 있다. 상기 SRS는 업 링크 채널의 품질을 추정하기 위한 것으로써, 기지국(300)은 상기 SRS를 이용하여 채널 의존적인(다시 말해, 주파수 선택적인) 상향링크 스케줄링을 수행할 수 있다.
단계 S340에서, 기지국(300)은 적응적 변조 및 코딩(adaptive modulation and coding, AMC)을 수행할 수 있다. 예를 들면, 기지국(300)은 수신된 SRS에 기반하여, MCS 레벨을 변경할 수 있다.
그리고 단계 S345에서, 기지국(300)은 단말(310)로 변경된 전송률에 대한 정보를 전송할 수 있다. 예를 들면, 변경된 전송률이 MCS 5인 경우, 단계 S350에서, 단말(310)은 상기 MCS 5로 업 링크 데이터를 전송할 수 있다.
한편, 도 3c는 전송 전력을 제어함으로써, 링크 어댑테이션을 수행하는 방법을 나타낸다. 예를 들면, 단말(310)의 전원이 온(on)되는 경우, 단말(310)은 랜덤 액세스(random access)를 수행하게 된다.
먼저, 단계 S355에서, 단말(310)은, 랜덤 액세스 채널(random access channel, RACH)을 통해, 기지국(300)으로 랜덤 액세스 프리앰블을 전송할 수 있다. 이때, 단말(310)은 임의의 전송 전력으로 상기 랜덤 액세스 프리앰블을 전송할 수 있다.
단말(310)의 기지국(300)에 대한 랜덤 액세스가 성공하게 되면, 기지국(300)은 단말(310)로 랜덤 액세스 응답(random access response, RAR) 메시지를 전송할 수 있다.
단계 S360에서, 단말(310)은 전송 전력을 제어(transmit power control, TPC)할 수 있다. 구체적으로, 상기 RAR이 미수신시, 단말(310)은 상기 랜덤 액세스 프리앰블을 전송하는 전송전력을 증가하도록 제어할 수 있다.
단계 S365에서, 단말(310)은 증가된 전송 전력으로 RACHH 프리앰블을 전송할 수 있다.
그리고 랜덤 액세스에 성공하는 경우, 단계 S370에서, 기지국(300)이 단말(310)로 RAR을 전송할 수 있다. 상기 기지국(300)은 상기 RAR에 스케줄링 정보 등을 포함하여 전송할 수 있다.
랜덤 액세스에 성공한 단말(310)은, 단계 S375에서, RRC 연결을 요청하는 메시지 3를 전송할 수 있다.
한편, 도 3d는 기지국(300)이 전송 전력을 제어함으로써, 링크 어댑테이션을 수행하는 방법을 나타낸다.
먼저, 단계 S380에서, 단말(310)이 기지국(300)으로 임의의 전송전력으로 데이터를 전송할 수 있다. 그리고 단계 S385에서, 단말(310)은 가용 전송 전력 (power headroom report, PHR)을 보고할 수 있다.
단계 S390에서, 기지국(300)은 상기 수신된 PHR에 기반하여, TPC를 수행할 수 있다. 그리고 단계 S395에서, 기지국(300)은 TPC command를 전송할 수 있다. 예를 들면, 상기 기지국(300)은 DCI를 이용하여 상기 TPC command를 단말(310)로 전송할 수 있다.
단계 S398에서, 단말(310)은 수신된 TPC command에 기반하여, 변경된 전송전력으로 데이터를 전송할 수 있다.
그러나 일반적으로 채널 상태의 열화 발생 시에, 도 2에서 설명한 바와 같은 빔 트레이닝을 먼저 수행할지 또는 도 3a 내지 도 3d를 통해 설명한 링크 어댑테이션을 먼저 수행할지에 대한 명확한 기준이 제시되고 있지 않다.
예를 들어, 빔 트레이닝 결과에 기반하여 결정된 빔이 최적 빔이 아닌 경우, 링크 어댑테이션을 수행하면, 최적 빔에 대한 링크 어댑테이션이 아니므로 채널 열화를 극복할 수 없게 된다. 반면, 빔 트레이닝 결과에 기반하여 결정된 빔이, 최적 빔임에도 불구하고 빔 트레이닝을 추가적으로 수행하는 것도 불필요할 수 있다.
구체적으로, 도 4a 및 도 4b은 최적 빔이 제대로 선택되지 않았음에도 링크 어댑테이션을 수행하는 경우의 일 예시를 도시한 도면이다.
먼저, 도 4a에 도시된 바와 같이, 단말 및 기지국은 빔 트레이닝 결과에 기반하여, 제1 링크(40) 및 제2 링크(45)를 채널 이득이 양호한 링크로 결정할 수 있다. 예를 들면, 제1 링크(40)의 기준 신호 수신 전력(reference signal received power, RSRP)은 -40dBm이고, 제2 링크(41)의 RSRP는 -80dBm일 수 있다.
따라서, 단말 및 기지국은 상기 제1 링크(40)를 최적 빔으로 결정할 수 있다.
한편, 도 4b에 도시된 바와 같이, 일시적인 장애물이 상기 제1 링크(40)를 관통하는 경우, 일시적인 채널 열화의 발생으로 상기 제1 링크(40)의 RSRP값이 작아질 수 있다. 이때, 상기 제1 링크(40)의 RSRP 값이 작아짐에 따라 즉시 빔 트레이닝이 트리거된다면, 단말 및 기지국은 빔 트레이닝을 수행하고, 그 결과에 기반하여 상기 제2 링크(41)를 최적 빔으로 결정할 가능성이 존재한다.
그러나 상기 일시적인 장애물이 이동한다면, 상기 제1 링크(40)가 여전히 채널 이득이 가장 양호한 빔일 수 있다. 따라서, 단말 및 기지국은 불필요한 빔 트레이닝을 수행하고, 채널 이득이 가장 양호한 링크가 아닌 다른 링크를 최적 빔으로 결정한 것이 될 수 있다.
또한, 단말 및 기지국이 제2 링크(45)에 대해 링크 어댑테이션을 수행한다면, 최적 빔에 대한 링크 어댑테이션이 아니므로 여전히 채널 열화를 극복할 수 없게 된다.
한편, 도 5a 및 도 5b는 빔 트레이닝 결과에 기반하여 결정된 빔이, 최적 빔임에도 불구하고 빔 트레이닝을 추가적으로 수행하는 것은 불필요하다는 것을 나타내는 도면이다.
도 5a에 도시된 바와 같이, 빔 트레이닝을 수행한 결과에 기반하여 결정된 채널 이득이 양호한 빔이 제1 링크(50) 하나밖에 존재하지 않는 경우를 예로 든다. 따라서, 빔 트레이닝 수행 결과에 기반하여, 단말 및 기지국은 상기 제1 링크(50)를 최적 빔으로 결정할 수 있다.
이때, 도 5b에 도시된 바와 같이, 일시적인 장애물이 상기 제1 링크(50)를 관통하는 경우, 상기 제1 링크(50)의 RSRP값이 작아질 수 있다. RSRP 값이 작아진다는 것은 채널 열화가 발생하였음을 의미할 수 있다.
이때, 빔 트레이닝을 추가적으로 수행하여도, 채널 이득이 양호한 빔을 결정할 수 없다. 따라서, 상기 제1 링크(50)의 RSRP 값이 작아짐에 따라 즉시 빔 트레이닝이 트리거된다면, 단말 및 기지국은 빔 트레이닝을 수행하고도 여전히 제1 링크(50)를 최적 빔으로 결정할 가능성이 존재한다. 따라서, 단말 및 기지국은 불필요한 빔 트레이닝을 수행한 것이 될 수 있다.
이하에서는, 효율적으로 채널 열화를 극복하기 위해, 빔 트레이닝 또는 링크 어댑테이션 중에서 먼저 수행할 동작을 결정하고, 이에 따라 빔 트레이닝 또는 링크 어댑테이션을 수행하는 방법에 대해 설명한다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른, 단말 및 기지국의 제어 방법을 나타내는 흐름도이다.
먼저, 단계 S600에서 단말 및 기지국은 빔 트레이닝(beam training)을 수행할 수 있다. 상기 빔 트레이닝은 상기 단말 및 기지국이 빔(beam)을 스위핑(sweeping)해가며, 각 빔 페어(pair) 사이의 채널 상태를 측정하는 것을 의미할 수 있다. 예를 들면, 기지국은 전송 빔을 고정하고, 단말의 상기 전송 빔에 대응하는 수신 빔을 스위핑하면서 각 빔 페어 사이의 채널 상태를 측정할 수 있다.
상기 빔 트레이닝은 주기적으로 트리거되거나, 비주기적으로 트리거될 수도 있다. 상기 빔 트레이닝이 비주기적으로 트리거되는 경우는 채널의 열화가 발생된 때일 수 있다. 또한, 상기 빔 트레이닝은 단말 또는 기지국에 의해 비주기적으로 트리거될 수 있다.
단계 S610에서, 상기 빔 트레이닝 수행 결과에 따라, 채널 이득이 최대인 빔의 변경 여부 판단할 수 있다. 예를 들면, 단말은 상기 빔 트레이닝 수행 결과에 기반하여 결정되는 최적 빔이 변경되었는지 여부를 판단할 수 있다. 그리고 상기 단말은 상기 최적 빔의 변경 여부에 대한 판단 결과를 기지국으로 전송할 수 있다. 예를 들면, 상기 단말은 상기 최적 빔이 변경된 경우에만, 상기 변경된 최적 빔에 대한 정보를 상기 기지국으로 전송할 수 있다.
판단 결과 상기 채널 이득이 최대인 빔이 변경되지 않은 경우에는, 단계 S620에서, 상기 빔 트레이닝을 추가적으로 수행하지 않도록, 상기 빔 트레이닝에 대한 트리거를 중단할 수 있다. 예를 들면, 상기 단말 및 기지국은 각각 비주기적인 빔 트레이닝에 대한 트리거를 중단할 수 있다. 이하에서는, 비주기적인 빔 트레이닝에 대한 트리거가 중단되는 것을 빔 잠금(beam lock)으로 지칭하도록 한다.
한편, 판단 결과 상기 채널 이득이 최대인 빔이 변경된 경우, 단계 S630에서, 상기 변경된 빔에 대해, 상기 채널 이득이 최대인 빔에 대한 전송 전력 및 전송률 중에서 적어도 하나를 결정할 수 있다. 구체적으로, 상기 단말 및 기지국은 링크 어댑테이션을 수행할 수 있다.
예를 들면, 상기 기지국은 DCI에 포함된 CSI-RS 요청 필드(request field)를 이용하여 단말의 CSI report를 트리거 할 수 있는데, 상기 트리거시키는 빈도를 조절할 수 있다. 따라서, 상기 기지국은 상기 변경된 빔에 대해, 상기 채널 이득이 최대인 빔에 대한 전송 전력 및 전송률 중에서 적어도 하나를 결정하기 위해, 상기 단말이 CSI-RS report의 트리거 횟수를 증가시킬 수 있다.
이하에서는, 도 7에 기반하여, 본 발명의 일 실시 예에 따른, 단말 및 기지국의 제어 방법을 구체적으로 설명한다.
도 7의 도면부호 700은 빔 트레이닝 수행 결과에 기반하여 최적 빔이 변경되지 않은 경우의 프로세스를 도시한 것으로써, 링크 어댑테이션 우선 프로세스로 지칭할 수 있다.
한편, 도면부호 710은 상기 빔 트레이닝 수행 결과에 기반하여 최적 빔이 변경된 경우의 프로세스를 도시한 것으로써, 빔 트레이닝 우선 프로세스로 지칭할 수 있다.
단계 S720에서, 단말 및 기지국은 빔 트레이닝을 수행할 수 있다. 예를 들면, 채널 열화가 발생하면, 단말 및 기지국 중에서 적어도 하나는 비주기적인 빔 트레이닝을 트리거할 수 있다. 이에 따라, 상기 단말 및 기지국은 각 빔을 스위핑(sweeping)해가며, 각 빔 페어 사이의 채널 상태를 측정할 수 있다.
상기 빔 트레이닝 수행 결과에 기반하여, 채널 이득이 최대인 빔, 최적 빔을 결정할 수 있다. 이때, 상기 결정된 최적 빔이 기존의 무선 통신에 이용되는 최적 빔과 동일한 경우, 다시 말해 최적 빔이 상기 빔 트레이닝 수행 후에도 변경되지 않은 경우(S725), 링크 어댑테이션 우선 프로세스(700)로 진행될 수 있다.
상기 링크 어댑테이션 우선 프로세스(700)로 진행하면, 단계 S730에서 상기 단말 및 기지국은 상기 빔 트레이닝을 추가적으로 수행하지 않도록, 상기 빔 트레이닝에 대한 트리거를 중단할 수 있다. 예를 들면, 상기 단말 및 기지국은 각각 비주기적인 빔 트레이닝에 대한 트리거를 중단할 수 있다. 이하에서는, 비주기적인 빔 트레이닝에 대한 트리거가 중단되는 것을 빔 잠금(beam lock)으로 지칭하도록 한다.
빔 잠금 상태에서, 상기 단말 및 기지국은 변경되지 않은 최적 빔에 대해 링크 어댑테이션(S735)을 수행할 수 있다. 예를 들면, 상기 단말 및 기지국은 상기 최적 빔에 대해, 상기 전송 전력 및 전송률 중에서 적어도 하나를 결정할 수 있다.
구체적으로, 상기 기지국은 DCI에 포함된 CSI-RS 요청 필드(request field)를 이용하여 단말의 CSI report를 트리거 할 수 있는데, 상기 트리거시키는 빈도를 조절할 수 있다. 따라서, 상기 기지국은 상기 변경된 빔에 대해, 상기 채널 이득이 최대인 빔에 대한 전송 전력 및 전송률 중에서 적어도 하나를 결정하기 위해, 상기 단말이 CSI-RS report의 트리거 횟수를 증가시킬 수 있다.
상기 단말은 상기 기지국의 CSI-RS report의 트리거에 기반하여, 채널 상태를 측정하고, 상기 기지국으로 CSI-RS report를 전송할 수 있다.
이때, 단계 S740에서, 상기 단말 및 기지국은 기설정된 이벤트가 발생할 때 까지, 상기 링크 어댑테이션을 반복하여 수행할 수 있다. 상기 기설정된 이벤트는 기설정된 빔 트레이닝 주기가 도래하거나, 가능한 전송률이 존재하지 않는 경우(no rate available)일 수 있다.
구체적으로, 상기 빔 잠금 상태는, 상기 단말 및 기지국이 비주기적인 빔 트레이닝을 트리거하지 않도록 설정된 상태일 수 있다. 따라서, 상기 단말 및 기지국은 주기적으로 수행되는 빔 트레이닝의 수행 주기가 도래한 경우에는, 상기 링크 어댑테이션 동작을 중단하고 다시 빔 트레이닝을 수행할 수 있다.
또는 상기 가능한 전송률이 존재하지 않는 경우는, 상기 가능한 상기 최적 빔에 대해 적합한 MCS 레벨을 확인할 수 없는 경우일 수 있다.
예를 들면, 링크 어댑테이션을 수행하여, 상기 기지국이 상기 최적 빔을 통해 통신을 수행하기 위한 MCS 레벨을 조정하고, 조정 결과 가장 낮은 MCS 레벨을 결정하였음에도 불구하고 통신이 불가능한 경우일 수 있다.
또는, 임의의 서비스가 요청되고, 상기 최적 빔을 이용하여 상기 서비스를 수행하기 위해 특정 MCS 레벨 이상을 요구하는 경우가 존재할 수 있다. 예를 들어, 단말로부터 스트리밍 서비스가 요청되는 경우, 상기 스트리밍 서비스는 비교적 높은 MCS 레벨을 요구할 수 있다. 이때, 상기 기지국이 최적 빔을 통해 상기 스트리밍 서비스를 제공하기 위한 MCS 레벨을 조정한 결과, 상기 스트리밍 서비스를 제공하기에 충분한 MCS 레벨로 조정할 수 없는 경우, 가능한 전송률이 존재하지 않는 것으로 판단할 수 있다.
따라서, 단계 S740에서 상기 기설정된 이벤트가 발생한 것으로 판단되면, 단계 S720으로 진행하여 빔 트레이닝을 수행할 수 있다.
한편, 상기 빔 트레이닝 수행 결과에 기반하여, 채널 이득이 최대인 빔, 최적 빔이 변경된 경우(S745), 빔 트레이닝 우선 프로세스(710)로 진행될 수 있다.
구체적으로, 빔 트레이닝 수행 결과에 기반하여, 채널 이득이 최대인 빔이 변경된 경우, 상기 단말 및 기지국은 상기 변경된 빔에 대해, 상기 채널 이득이 최대인 빔에 대한 전송 전력 및 전송률 중에서 적어도 하나를 결정할 수 있다. 예를 들면, 단계 S750에서, 상기 단말 및 기지국은 변경됨 최적 빔에 대해, 링크 어댑테이션을 한 번 수행할 수 있다.
그리고 상기 링크 어댑테이션이 한 번 수행된 결과, 상기 최적 빔에 대해 가능한 전송률이 존재하지 않는 경우(no rate available)(S755), 상기 빔 트레이닝을 재수행할 수 있다. 예를 들면, 상기 단말 및 기지국 중에서 적어도 하나는 비주기적 빔 트레이닝을 트리거할 수 있다.
한편, 상기 링크 어댑테이션이 한 번 수행된 결과, 상기 변경된 최적 빔에 대한 적합한 전송률 등이 결정된 경우(S760), 상기 단말 및 기지국은 상기 최적 빔을 이용하여, 상기 결정된 전송률에 기반하여 무선 통신을 수행할 수 있다(S765).
단계 S765에서, 무선 통신을 수행하는 중에, 에러율이 임계값을 초과하거나 주기적 빔트레이닝의 수행 주기가 도래한 경우(S770), 상기 단말 및 기지국은 빔 트레이닝을 재수행할 수 있다.
예를 들면, 상기 단말이 기설정된 시간 동안 임계 개수 이상의 nack 신호를 기지국으로 전송하는 경우, 에러율이 임계값을 초과하는 것으로 판단할 수 있다. 또는, 전술한 바와 같이, 주기적으로 수행되는 빔 트레이닝의 수행 주기가 도래한 경우에는, 상기 단말 및 기지국은 빔 트레이닝을 다시 수행할 수 있게 된다.
한편, 도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 단말 및 기지국의 빔 잠금 상태에서의 동작을 구체적으로 나타내는 흐름도이다.
먼저, 단계 S800에서 단말 및 기지국은 빔 트레이닝(beam training)을 수행할 수 있다. 상기 빔 트레이닝은 상기 단말 및 기지국이 빔(beam)을 스위핑(sweeping)해가며, 각 빔 페어(pair) 사이의 채널 상태를 측정하는 것을 의미할 수 있다. 예를 들면, 기지국은 전송 빔을 고정하고, 단말의 상기 전송 빔에 대응하는 수신 빔을 스위핑하면서 각 빔 페어 사이의 채널 상태를 측정할 수 있다.
상기 빔 트레이닝은 주기적으로 트리거되거나, 비주기적으로 트리거될 수도 있다. 상기 빔 트레이닝이 비주기적으로 트리거되는 경우는 채널의 열화가 발생된 때일 수 있다. 또한, 상기 빔 트레이닝은 단말 또는 기지국에 의해 비주기적으로 트리거될 수 있다.
단계 S810에서, 상기 빔 트레이닝 수행 결과에 따라, 채널 이득이 최대인 빔의 변경 여부 판단할 수 있다. 단말은 상기 빔 트레이닝 수행 결과에 기반하여 결정되는 최적 빔이 변경되었는지 여부를 판단할 수 있다. 그리고 상기 단말은 상기 최적 빔의 변경 여부에 대한 판단 결과를 기지국으로 전송할 수 있다. 예를 들면, 상기 단말은 상기 최적 빔이 변경된 경우에만, 상기 변경된 최적 빔에 대한 정보를 상기 기지국으로 전송할 수 있다.
예를 들면, 단말 및 기지국은 빔 트레이닝을 수행하고, 단말 및 기지국 중에서 적어도 하나는 상기 빔 트레이닝 수행 결과를 통해 획득한 단말의 빔과 기지국의 빔에 대한 빔 페어(pair) 정보를 획득할 수 있다. 상기 단말 및 기지국은 이전의 빔 트레이닝 수행 결과에 따른 빔 페어 정보와, 다시 빔 트레이닝을 수행하여 획득한 빔 페어 정보를 비교하여 최적 빔의 변경 여부를 확인할 수 있다. 상기 단말 및 기지국 간에서 빔 트레이닝 수행 결과는 공유될 수 있다. 예를 들면, 상기 단말은 빔 트레이닝 수행 결과, 최적 빔의 인덱스 정보를 기지국으로 전송할 수 있다.
판단 결과 상기 채널 이득이 최대인 빔(최적 빔)이 변경되지 않은 경우에는, 단계 S820에서, 빔 잠금(beam lock)로 진입할 수 있다.
상기 빔 잠금 상태에서는, 단계 S830에서, 단말 또는 기지국은 최적의 MCS 또는 전송 전력을 결정할 수 있다. 전술한 바와 같이, 상기 기지국의 CSI-RS report 트리거에 따라, 상기 단말이 CSI-RS report를 전송하면, 상기 기지국은 수신된 CSI-RS report에 기반하여 최적의 MCS를 결정할 수 있다. 또는, 단말은 상기 최적 빔에서의 적합한 전송 전력을 결정할 수 있다.
단계 S840에서, 상기 최적 빔에 대한, 최적의 MCS 또는 전송 전력 결정 성공 여부 판단할 수 있다.
판단 결과, 상기 최적 빔에 대해 최적의 MCS 또는 전송 전력이 결정된 것으로 판단 되면 상기 단말 및 기지국은 상기 최적 빔을 이용하여, 상기 최적의 MCS 또는 전송 전력에 기반하여 무선 통신을 수행할 수 있다.
한편, 상기 최적 빔에 대해 최적의 MCS 또는 전송 전력이 결정되지 않은 것으로 판단되면, 단계 S850에서 빔 고정 상태가 해제될 수 있다. 예를 들면, 상기 단말 및 기지국 중에서 적어도 하나는 비주기적인 빔 트레이닝을 트리거할 수 있다.
또한, 상기 단계 S810에서, 상기 빔 트레이닝 수행 결과에 따라, 채널 이득이 최대인 빔의 변경된 경우에도 빔 고정 해제 상태를 유지할 수 있다. 예를 들면, 상기 단말 및 기지국 중에서 적어도 하나는 여전히 비주기적인 빔 트레이닝을 트리거할 수 있게 된다.
한편, 도 9는 본 발명의 다른 실시 예에 따른, 단말의 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다. 구체적으로, 도 8는 적응적으로 빔 트레이닝의 트리거링 조건을 학습하는 방법에 대해 설명한다.
먼저, 단계 S900에서, 단말 및 기지국은 빔 트레이닝을 수행할 수 있다. 예를 들면, 채널 열화가 발생하면, 단말 및 기지국 중에서 적어도 하나는 비주기적인 빔 트레이닝을 트리거할 수 있다. 이에 따라, 상기 단말 및 기지국은 각 빔을 스위핑(sweeping)해가며, 각 빔 페어 사이의 채널 상태를 측정할 수 있다.
상기 빔 트레이닝 수행 결과에 기반하여, 채널 이득이 최대인 빔, 최적 빔을 결정할 수 있다. 이때, 상기 결정된 최적 빔이 기존의 무선 통신에 이용되는 최적 빔과 동일한 경우, 다시 말해 최적 빔이 상기 빔 트레이닝 수행 후에도 변경되지 않은 경우(S905), 단계 S910에서 상기 단말 및 기지국은 상기 빔 트레이닝을 추가적으로 수행하지 않도록, 상기 빔 트레이닝에 대한 트리거를 중단할 수 있다. 예를 들면, 상기 단말 및 기지국은 각각 비주기적인 빔 트레이닝에 대한 트리거를 중단할 수 있다. 다시 말해, 빔 잠금(beam lock) 상태가 될 수 있다.
빔 잠금 상태에서, 상기 단말 및 기지국은 변경되지 않은 최적 빔에 대해 링크 어댑테이션(S915)을 수행할 수 있다. 예를 들면, 상기 단말 및 기지국은 상기 최적 빔에 대해, 상기 전송 전력 및 전송률 중에서 적어도 하나를 결정할 수 있다.
구체적으로, 상기 기지국은 DCI에 포함된 CSI-RS 요청 필드(request field)를 이용하여 단말의 CSI report를 트리거 할 수 있는데, 상기 트리거시키는 빈도를 조절할 수 있다. 따라서, 상기 기지국은 상기 변경된 빔에 대해, 상기 채널 이득이 최대인 빔에 대한 전송 전력 및 전송률 중에서 적어도 하나를 결정하기 위해, 상기 단말이 CSI-RS report의 트리거 횟수를 증가시킬 수 있다.
상기 단말은 상기 기지국의 CSI-RS report의 트리거에 기반하여, 채널 상태를 측정하고, 상기 기지국으로 CSI-RS report를 전송할 수 있다.
상기 단계 S915의 변경되지 않은 최적 빔에 대한 링크 어댑테이션은 기설정된 이벤트가 발생할 때 까지, 반복하여 수행할 수 있다. 상기 기설정된 이벤트는 기설정된 빔 트레이닝 주기가 도래하거나, 상기 최적 빔에 대해 가능한 전송률이 존재하지 않는 경우(no rate available)를 의미할 수 있다.
구체적으로, 상기 빔 잠금 상태는, 상기 단말 및 기지국이 비주기적인 빔 트레이닝을 트리거하지 않도록 설정된 상태일 수 있다. 따라서, 상기 단말 및 기지국은 주기적으로 수행되는 빔 트레이닝의 수행 주기가 도래한 경우에는, 상기 링크 어댑테이션 동작을 중단하고 다시 빔 트레이닝을 수행할 수 있다.
또는, 상기 최적 빔에 대해 가능한 전송률이 존재하지 않는 것(no rate available) 으로 판단되면, 상기 단말 및 기지국 중에서 어느 하나는 빔 트레이닝을 트리거할 수 있다.
상기 단계 S915의 변경되지 않은 최적 빔에 대한 링크 어댑테이션이 수행되는 동안, 상기 링크 어댑테이션에 의해 전송률이 변경되지 않는 경우(S925)가 발생할 수 있다. 예를 들면, 최적 빔에 대한 링크 어댑테이션에 의해 결정된 전송률이 링크에 대한 최적의 전송률인 경우, 링크 어댑테이션을 반복하여 수행하여도 동일한 전송률이 결정될 수 있다.
이때, 단계 S930에서, 빔트레이닝에 대한 임계값을 조정할 수 있다. 구체적으로, 최적 빔에 대한 링크에서, 평균 블록 에러율(block error rate, BLER)이 5%이고, 에러 간헐성(error burstiness)가 100TBs이고, 설정이 BLER 임계값은 10%이며, BLER 계산 윈도우가 50TBs인 경우를 예로 든다.
링크 어댑테이션에 의해 동일한 전송률이 결정되는 경우, 상기 설정은 강화되도록 제어될 수 있다. 예를 들면, 상기 설정은 BLER 임계값은 10%, BLER 계산 윈도우는 200TBs으로 제어될 수 있다.
이와 같은 빔 트레이닝 임계값 조정은 단말 및 기지국 중에서 적어도 하나에 의해 수행될 수 있다. 그리고 만약 상기 단말이 빔 트레이닝 임계값을 조정하는 경우, 상기 조정된 빔 트레이닝 임계값을 상기 기지국으로 전송할 수 있다. 반대로, 상기 기지국이 빔 트레이닝 임계값을 조정하는 경우, 상기 조정된 빔 트레이닝 임계값을 상기 단말로 전송할 수도 있다.
단계 S935에서, 조정된 조건에 기반하여, 단말 및 기지국은 최적 빔을 이용하여 무선 통신을 수행할 수 있다. 그리고 상기 단말 및 기지국은 에러율을 측정할 수 있다.
측정 결과, 단계 S940에서, 에러율이 임계값을 초과하는 경우, 상기 단말 및 기지국은 빔 트레이닝을 재수행할 수 있다.
한편, 상기 빔 트레이닝 수행 결과에 기반하여, 채널 이득이 최대인 빔, 최적 빔이 변경된 경우(S945), 상기 단말 및 기지국은 상기 변경된 빔에 대해, 상기 채널 이득이 최대인 빔에 대한 전송 전력 및 전송률 중에서 적어도 하나를 결정할 수 있다. 예를 들면, 단계 S950에서, 상기 단말 및 기지국은 변경됨 최적 빔에 대해, 링크 어댑테이션을 한 번 수행할 수 있다.
그리고 상기 링크 어댑테이션이 한 번 수행된 결과, 가능한 전송률이 존재하지 않는 경우(no rate available) (S955), 상기 빔 트레이닝을 재수행할 수 있다. 예를 들면, 상기 단말 및 기지국 중에서 적어도 하나는 비주기적 빔 트레이닝을 트리거할 수 있다.
한편, 상기 링크 어댑테이션이 한 번 수행된 결과, 상기 변경된 최적 빔에 대한 적합한 전송률 등이 결정된 경우(S960), 상기 단말 및 기지국은 상기 최적 빔을 이용하여, 상기 결정된 전송률에 기반하여 무선 통신을 수행할 수 있다(S935).
그리고 단계 S935에서, 상기 단말 및 기지국은 에러율을 측정할 수 있다. 측정 결과, 단계 S940에서, 에러율이 임계값을 초과하는 경우, 상기 단말 및 기지국은 빔 트레이닝을 재수행할 수 있다.
예를 들면, 상기 단말이 기설정된 시간 동안 임계 개수 이상의 nack 신호를 기지국으로 전송하는 경우, 에러율이 임계값을 초과하는 것으로 판단할 수 있다. 또는, 전술한 바와 같이, 주기적으로 수행되는 빔 트레이닝의 수행 주기가 도래한 경우에는, 상기 단말 및 기지국은 빔 트레이닝을 다시 수행할 수 있게 된다.
한편, 도 10은 빔 트레이닝 트리거 조건을 제어하는 방법을 나타내는 흐름도이다. 먼저, 단계 S1000에서, 단말 및 기지국은 빔 고정 상태에 진입할 수 있다. 전술한 바와 같이, 빔 고정 상태는 상기 단말 및 기지국 중에서 적어도 하나에 의해 비주기적인 빔 트레이닝이 트리거되지 않는 상태를 의미할 수 있다.
단계 S1010에서, 상기 단말 및 기지국은 최적의 MCS 또는 전송 전력을 결정할 수 있다. 예를 들면, 상기 기지국의 CSI-RS report 트리거에 따라, 상기 단말이 CSI-RS report를 전송하면, 상기 기지국은 수신된 CSI-RS report에 기반하여 최적의 MCS를 결정할 수 있다. 또는, 단말은 상기 최적 빔에서의 적합한 전송 전력을 결정할 수 있다.
단계 S1020에서, 이전 탐색 결과와 대비하여, 상기 최적의 MCS 또는 전송 전력이 동일한지 여부를 판단할 수 있다. 예를 들면, 기지국은 단말로부터 수신된 CSI report에 기반하여 결정된 MCS 레벨이 동일한 값으로 유지되는지 여부를 판단할 수 있다. 또한, 기지국 또는 단말은 TPC를 통해 결정된 전송 전력이 동일한 값으로 유지되는지 여부를 판단할 수 있다.
단계 S1030에서, 상기 단말 및 기지국은 비주기적 빔 트레이닝 조건을 제어할 수 있다. 예를 들면, 상기 단말 및 기지국 중에서 적어도 하나는 상기 비주기적 빔 트레이닝의 조건을 강화하도록 제어할 수 있다.
상술한 바와 같은 방법에 의해, 단말 및 기지국은 채널 상황에 따라 적응적으로 빔 트레이닝 또는 링크 어댑테이션을 수행하기 위한 조건을 제어할 수 있게 된다. 또한, 불필요한 비주기적인 빔 트레이닝의 수행 및 링크 어댑테이션의 수행을 지양할 수 있게 되므로, 이러한 불필요한 동작을 수행함으로써 발생될 수 있는 성능 저하를 회피할 수 있다.
한편, 도 11은 본 발명의 실시 예에 따른, 단말의 구성을 도시한 블록도이다.
단말(1100)은 송수신부(1110) 및 제어부(1120)를 포함할 수 있다. 상기 송수신부(1110)는 신호를 송수신하기 위한 구성요소이다. 예를 들면, 상기 단말(1100)은 상기 송수신부(1110)를 통해 기지국 등과 신호를 송수신할 수 있다.
제어부(1120)는 상기 단말(1100)을 전반적으로 제어하기 위한 구성요소이다. 구체적으로, 제어부(1120)는 빔 트레이닝(beam training)을 수행하고, 상기 빔 트레이닝 수행 결과에 따라, 채널 이득이 최대인 빔의 변경 여부에 기반하여, 상기 빔 트레이닝에 대한 트리거의 중단 여부를 결정할 수 있다.
또한, 상기 제어부(1120)는 상기 채널 이득이 최대인 빔이 변경되지 않은 경우, 상기 빔 트레이닝을 추가적으로 수행하지 않도록, 상기 빔 트레이닝에 대한 트리거를 중단하도록 제어할 수 있다.
그리고 상기 제어부(1120)는 상기 빔 트레이닝에 대한 트리거를 중단하는 동안, 상기 채널 이득이 최대인 빔에 대한 전송 전력 및 전송률 중에서 적어도 하나를 결정할 수 있다.
상기 전송 전력 및 전송률 중에서 적어도 하나가 상기 변경된 빔에 대해 결정되면, 상기 제어부(1120)는 기설정된 이벤트가 발생할 때 까지, 상기 변경된 빔 및 상기 결정된 전송 전력 및 전송률 중에서 적어도 하나에 기반하여 데이터 송수신을 수행하도록 상기 송수신부(1110)를 제어할 수 있다. 이때, 상기 기설정된 이벤트는, 기설정된 빔 포밍 주기가 도래하거나, 에러 발생률이 기설정된 임계값보다 커지는 경우일 수 있다.
상기 채널 이득이 최대인 빔에 대한 전송 전력 및 전송률 중에서 적어도 하나가 상기 변경된 빔에 대해 결정되지 않는 경우, 제어부(1120)는 상기 빔 트레이닝을 재수행할 수 있다.
한편, 상기 제어부(1120)는 상기 채널 이득이 최대인 빔이 변경된 경우, 상기 변경된 빔에 대해, 상기 채널 이득이 최대인 빔에 대한 전송 전력 및 전송률 중에서 적어도 하나를, 한 번 결정하도록 제어할 수 있다. 이때, 상기 제어부(1120)는 기설정된 이벤트가 발생할 때 까지, 상기 전송 전력 및 전송률 중에서 적어도 하나를 반복하여 결정할 수 있다. 그리고 상기 기설정된 이벤트는, 기설정된 빔 트레이닝 주기가 도래하거나, 상기 전송 전력 및 상기 전송률 중에서 적어도 하나가 변경되지 않는 경우일 수 있다.
한편, 도 12는 본 발명의 실시 예에 따른, 기지국의 구성을 도시한 블록도이다.
기지국(1200)은 송수신부(1210) 및 제어부(1220)를 포함할 수 있다. 상기 송수신부(1210)는 신호를 송수신하기 위한 구성요소이다. 예를 들면, 상기 기지국(1200)은 상기 송수신부(1110)를 통해 단말 등과 신호를 송수신할 수 있다.
제어부(1220)는 상기 기지국(1200)을 전반적으로 제어하기 위한 구성요소이다. 구체적으로, 제어부(1220)는 빔 트레이닝(beam training)을 수행하고, 상기 빔 트레이닝 수행 결과에 따라, 채널 이득이 최대인 빔의 변경 여부에 기반하여, 상기 빔 트레이닝에 대한 트리거의 중단 여부를 결정할 수 있다.
또한, 상기 제어부(1220)는 상기 채널 이득이 최대인 빔이 변경되지 않은 경우, 상기 빔 트레이닝을 추가적으로 수행하지 않도록, 상기 빔 트레이닝에 대한 트리거를 중단하도록 제어할 수 있다.
그리고 상기 제어부(1220)는 상기 빔 트레이닝에 대한 트리거를 중단하는 동안, 상기 채널 이득이 최대인 빔에 대한 전송 전력 및 전송률 중에서 적어도 하나를 결정할 수 있다.
상기 전송 전력 및 전송률 중에서 적어도 하나가 상기 변경된 빔에 대해 결정되면, 상기 제어부(1220)는 기설정된 이벤트가 발생할 때 까지, 상기 변경된 빔 및 상기 결정된 전송 전력 및 전송률 중에서 적어도 하나에 기반하여 데이터 송수신을 수행하도록 상기 송수신부(1210)를 제어할 수 있다. 이때, 상기 기설정된 이벤트는, 기설정된 빔 포밍 주기가 도래하거나, 에러 발생률이 기설정된 임계값보다 커지는 경우일 수 있다.
상기 채널 이득이 최대인 빔에 대한 전송 전력 및 전송률 중에서 적어도 하나가 상기 변경된 빔에 대해 결정되지 않는 경우, 제어부(1220)는 상기 빔 트레이닝을 재수행할 수 있다.
한편, 상기 제어부(1220)는 상기 채널 이득이 최대인 빔이 변경된 경우, 상기 변경된 빔에 대해, 상기 채널 이득이 최대인 빔에 대한 전송 전력 및 전송률 중에서 적어도 하나를, 한 번 결정하도록 제어할 수 있다. 이때, 상기 제어부(1220)는 기설정된 이벤트가 발생할 때 까지, 상기 전송 전력 및 전송률 중에서 적어도 하나를 반복하여 결정할 수 있다. 그리고 상기 기설정된 이벤트는, 기설정된 빔 트레이닝 주기가 도래하거나, 상기 전송 전력 및 상기 전송률 중에서 적어도 하나가 변경되지 않는 경우일 수 있다.
상술한 단말 또는 기지국의 구성요소들은 소프트웨어로 구현될 수 있다. 가령, 단말 또는 기지국의 제어부는 플래시 메모리나 기타 비휘발성 메모리를 더 포함할 수 있다. 이러한 비휘발성 메모리에는 제어부의 각각의 역할을 수행하기 위한 프로그램이 저장될 수 있다.
또한, 단말 또는 기지국의 제어부는 CPU 및 RAM(Random Access Memory)을 포함하는 형태로 구현될 수 있다. 제어부의 CPU는 비휘발성 메모리에 저장된 상술한 프로그램들을 RAM으로 복사한 후, 복사한 프로그램들을 실행시켜 상술한 바와 같은 단말 또는 기지국의 기능을 수행할 수 있다.
제어부는 단말 또는 기지국의 제어를 담당하는 구성이다. 제어부는 중앙처리장치, 마이크로 프로세서, 프로세서, 운용체제(operating system) 등과 동일한 의미로 혼용되어 사용될 수 있다. 또한, 단말 또는 기지국의 제어부는 단말 또는 기지국에 포함된 통신 모듈 등의 다른 기능부와 함께 단일칩 시스템 (System-on-a-chip 또는 System on chip, SOC, SoC)로 구현될 수 있다.
한편, 상술한 다양한 실시 예들에 따른 단말 또는 기지국의 제어 방법은 소프트웨어로 코딩되어 비일시적 판독 가능 매체(non-transitory readable medium)에 저장될 수 있다. 이러한 비일시적 판독 가능 매체는 다양한 장치에 탑재되어 사용될 수 있다.
비일시적 판독 가능 매체란 레지스터, 캐쉬, 메모리 등과 같이 짧은 순간 동안 데이터를 저장하는 매체가 아니라 반영구적으로 데이터를 저장하며, 기기에 의해 판독(reading)이 가능한 매체를 의미한다. 구체적으로는, CD, DVD, 하드 디스크, 블루레이 디스크, USB, 메모리카드, ROM 등이 될 수 있다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안 될 것이다.

Claims (15)

  1. 무선 통신 시스템에서 단말의 제어 방법에 있어서,
    빔 트레이닝(beam training)을 수행하는 단계; 및
    상기 빔 트레이닝 수행 결과에 따라, 채널 이득이 최대인 빔의 변경 여부에 기반하여, 상기 빔 트레이닝에 대한 트리거의 중단 여부를 결정하는 제1 결정 단계; 를 포함하는 제어 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 결정 단계는,
    상기 채널 이득이 최대인 빔이 변경되지 않은 경우, 상기 빔 트레이닝을 추가적으로 수행하지 않도록, 상기 빔 트레이닝에 대한 트리거를 중단하는 단계; 를 더 포함하고,
    상기 중단하는 단계는,
    상기 빔 트레이닝에 대한 트리거를 중단하는 동안, 상기 채널 이득이 최대인 빔에 대한 전송 전력 및 전송률 중에서 적어도 하나를 결정하는 제3 결정 단계; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 결정 단계는,
    상기 채널 이득이 최대인 빔이 변경된 경우, 상기 변경된 빔에 대해, 상기 채널 이득이 최대인 빔에 대한 전송 전력 및 전송률 중에서 적어도 하나를 결정하는 제2 결정 단계; 를 더 포함하고,
    상기 제2 결정 단계는 한 번 수행되고,
    상기 제2 결정 단계 결과 상기 채널 이득이 최대인 빔에 대한 전송 전력 및 전송률 중에서 적어도 하나가 상기 변경된 빔에 대해 결정되지 않는 경우, 상기 빔 트레이닝을 재수행하는 단계; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제3 결정 단계는,
    기설정된 이벤트가 발생할 때 까지, 상기 전송 전력 및 전송률 중에서 적어도 하나를 반복하여 결정하며,
    상기 기설정된 이벤트는,
    기설정된 빔 트레이닝 주기가 도래하거나, 상기 전송 전력 및 상기 전송률 중에서 적어도 하나가 변경되지 않는 경우인 것을 특징으로 하는 제어 방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 전송 전력 및 전송률 중에서 적어도 하나가 상기 변경된 빔에 대해 결정되면, 기설정된 이벤트가 발생할 때 까지, 상기 변경된 빔 및 상기 결정된 전송 전력 및 전송률 중에서 적어도 하나에 기반하여 데이터 송수신을 수행하는 단계; 를 더 포함하고,
    상기 기설정된 이벤트는,
    기설정된 빔 포밍 주기가 도래하거나, 에러 발생률이 기설정된 임계값보다 커지는 경우인 것을 특징으로 하는 제어 방법.
  6. 무선 통신 시스템에서 단말에 있어서,
    빔 트레이닝(beam training)을 수행하고, 상기 빔 트레이닝 수행 결과에 따라, 채널 이득이 최대인 빔의 변경 여부에 기반하여, 상기 빔 트레이닝에 대한 트리거의 중단 여부를 결정하는 제어부; 를 포함하는 단말.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 채널 이득이 최대인 빔이 변경되지 않은 경우, 상기 빔 트레이닝을 추가적으로 수행하지 않도록, 상기 빔 트레이닝에 대한 트리거를 중단하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 단말.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 채널 이득이 최대인 빔이 변경된 경우, 상기 변경된 빔에 대해, 상기 채널 이득이 최대인 빔에 대한 전송 전력 및 전송률 중에서 적어도 하나를 결정하는 것을 특징으로 하는 단말.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 빔 트레이닝에 대한 트리거를 중단하는 동안, 상기 채널 이득이 최대인 빔에 대한 전송 전력 및 전송률 중에서 적어도 하나를 결정하는 것을 특징으로 하는 단말.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제어부는,
    기설정된 이벤트가 발생할 때 까지, 상기 전송 전력 및 전송률 중에서 적어도 하나를 반복하여 결정하며,
    상기 기설정된 이벤트는,
    기설정된 빔 트레이닝 주기가 도래하거나, 상기 전송 전력 및 상기 전송률 중에서 적어도 하나가 변경되지 않는 경우인 것을 특징으로 하는 단말.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 변경된 빔에 대해, 상기 채널 이득이 최대인 빔에 대한 전송 전력 및 전송률을 한 번 결정하도록 제어하고,
    상기 제2 결정 단계 결과 상기 채널 이득이 최대인 빔에 대한 전송 전력 및 전송률 중에서 적어도 하나가 상기 변경된 빔에 대해 결정되지 않는 경우, 상기 빔 트레이닝을 재수행하는 것을 특징으로 하는 단말.
  12. 제8항에 있어서,
    신호를 송수신하는 송수신부; 를 더 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 전송 전력 및 전송률 중에서 적어도 하나가 상기 변경된 빔에 대해 결정되면, 기설정된 이벤트가 발생할 때 까지, 상기 변경된 빔 및 상기 결정된 전송 전력 및 전송률 중에서 적어도 하나에 기반하여 데이터 송수신을 수행하도록 상기 송수신부를 제어하며,
    상기 기설정된 이벤트는,
    기설정된 빔 포밍 주기가 도래하거나, 에러 발생률이 기설정된 임계값보다 커지는 경우인 것을 특징으로 하는 단말.
  13. 무선 통신 시스템에서 기지국의 제어 방법에 있어서,
    빔 트레이닝(beam training)을 수행하는 단계; 및
    상기 빔 트레이닝 수행 결과에 따라, 채널 이득이 최대인 빔의 변경 여부에 기반하여, 상기 빔 트레이닝에 대한 트리거의 중단 여부를 결정하는 제1 결정 단계; 를 포함하고,
    상기 제1 결정 단계는,
    상기 채널 이득이 최대인 빔이 변경되지 않은 경우, 상기 빔 트레이닝을 추가적으로 수행하지 않도록, 상기 빔 트레이닝에 대한 트리거를 중단하는 단계; 및
    상기 채널 이득이 최대인 빔이 변경된 경우, 상기 변경된 빔에 대해, 상기 채널 이득이 최대인 빔에 대한 전송 전력 및 전송률 중에서 적어도 하나를 결정하는 제2 결정 단계; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
  14. 무선 통신 시스템에서 기지국에 있어서,
    빔 트레이닝(beam training)을 수행하고, 상기 빔 트레이닝 수행 결과에 따라, 채널 이득이 최대인 빔의 변경 여부에 기반하여, 상기 빔 트레이닝에 대한 트리거의 중단 여부를 결정하는 제어부; 를 포함하는 기지국.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 채널 이득이 최대인 빔이 변경되지 않은 경우, 상기 빔 트레이닝을 추가적으로 수행하지 않도록, 상기 빔 트레이닝에 대한 트리거를 중단하고,
    상기 채널 이득이 최대인 빔이 변경된 경우, 상기 변경된 빔에 대해, 상기 채널 이득이 최대인 빔에 대한 전송 전력 및 전송률 중에서 적어도 하나를 결정하며,
    상기 빔 트레이닝에 대한 트리거를 중단하는 동안, 상기 채널 이득이 최대인 빔에 대해, 기설정된 이벤트가 발생할 때 까지, 상기 전송 전력 및 전송률 중에서 적어도 하나를 반복하여 결정하고,
    상기 기설정된 이벤트는,
    기설정된 빔 트레이닝 주기가 도래하거나, 상기 전송 전력 및 상기 전송률 중에서 적어도 하나가 변경되지 않는 경우이고,
    상기 제어부는,
    상기 변경된 빔에 대해, 상기 채널 이득이 최대인 빔에 대한 전송 전력 및 전송률 중에서 적어도 하나를 한 번 결정하고,
    상기 제2 결정 단계 결과 상기 채널 이득이 최대인 빔에 대한 전송 전력 및 전송률 중에서 적어도 하나가 상기 변경된 빔에 대해 결정되지 않는 경우, 상기 빔 트레이닝을 재수행하는 하는 것을 특징으로 하는 기지국.
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