KR20180096242A

KR20180096242A - 최적 빔 표시 및 가이드 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20180096242A
Application number: KR1020170022706A
Authority: KR
Inventors: 강영명
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2017-02-21
Filing date: 2017-02-21
Publication date: 2018-08-29
Anticipated expiration: 2037-02-21
Also published as: AU2018226241B2; US20200007209A1; CN110291730A; AU2018226241A1; US11031984B2; EP3570464B1; EP3570464A1; CN110291730B; EP3570464A4; KR102509019B1; WO2018155844A1

Abstract

본 발명은 최적 빔 표시 및 가이드 방법 및 장치에 관한 것이다. 본 발명은 5G 통신 기술 및 IoT 관련 기술을 기반으로 지능형 서비스 (예를 들어, 스마트 홈, 스마트 빌딩, 스마트 시티, 스마트 카 혹은 커넥티드 카, 헬스 케어, 디지털 교육, 소매업, 보안 및 안전 관련 서비스 등)에 적용될 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 단말의 제어 방법은, 단말의 복수의 빔들 중에서 안테나 이득이 가장 좋은 중심 빔과 상기 단말의 현재 사용 빔이 동일한지 여부를 판단하는 단계; 상기 단말의 현재 사용 빔과 상기 중심 빔이 동일하지 않은 경우, 상기 단말의 현재 사용 빔과 상기 중심 빔 사이의 각도를 계산하는 단계; 및 상기 단말의 현재 사용 빔과 상기 중심 빔 사이의 각도에 따른 최적의 빔 방향을 지시하는 정보를 출력하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

최적 빔 표시 및 가이드 방법 및 장치{MEHTOD AND APPARATUS FOR INDICAITING DIRECTION OF BEST BEAM}

본 발명은 최적 빔 표시 및 가이드 방법 및 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로 고주파(millimeter wave)를 사용하여 빔포밍(beamforming)을 하는 무선 통신 시스템에서 신호 수신 강도가 좋은 최적의 빔(beam) 방향을 탐지하여 사용자에게 최적의 빔(beam)의 방향을 표시해주는 방법 및 장치에 관한 것이다.

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) 이후의 시스템이라 불리어지고 있다. 높은 데이터 전송률을 달성하기 위해, 5G 통신 시스템은 초고주파(mmWave) 대역 (예를 들어, 60기가(60GHz) 대역과 같은)에서의 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, 인터넷은 인간이 정보를 생성하고 소비하는 인간 중심의 연결 망에서, 사물 등 분산된 구성 요소들 간에 정보를 주고 받아 처리하는 IoT(Internet of Things, 사물인터넷) 망으로 진화하고 있다. 클라우드 서버 등과의 연결을 통한 빅데이터(Big data) 처리 기술 등이 IoT 기술에 결합된 IoE (Internet of Everything) 기술도 대두되고 있다. IoT를 구현하기 위해서, 센싱 기술, 유무선 통신 및 네트워크 인프라, 서비스 인터페이스 기술, 및 보안 기술과 같은 기술 요소 들이 요구되어, 최근에는 사물간의 연결을 위한 센서 네트워크(sensor network), 사물 통신(Machine to Machine, M2M), MTC(Machine Type Communication)등의 기술이 연구되고 있다. IoT 환경에서는 연결된 사물들에서 생성된 데이터를 수집, 분석하여 인간의 삶에 새로운 가치를 창출하는 지능형 IT(Internet Technology) 서비스가 제공될 수 있다. IoT는 기존의 IT(information technology)기술과 다양한 산업 간의 융합 및 복합을 통하여 스마트홈, 스마트 빌딩, 스마트 시티, 스마트 카 혹은 커넥티드 카, 스마트 그리드, 헬스 케어, 스마트 가전, 첨단의료서비스 등의 분야에 응용될 수 있다.

이에, 5G 통신 시스템을 IoT 망에 적용하기 위한 다양한 시도들이 이루어지고 있다. 예를 들어, 센서 네트워크(sensor network), 사물 통신(Machine to Machine, M2M), MTC(Machine Type Communication) 등의 기술이 5G 통신 기술의 빔 포밍, MIMO, 및 어레이 안테나 등의 기법에 의해 구현되고 있는 것이다. 앞서 설명한 빅데이터 처리 기술로써 클라우드 무선 액세스 네트워크(cloud RAN)가 적용되는 것도 5G 기술과 IoT 기술 융합의 일 예라고 할 수 있을 것이다.

한편, 무선 통신에서 사용자의 요구수준에 맞는 품질(QoS: quality of service)를 제공하기 위해서는 수신 신호의 강도가 중요하며, 수신 신호의 강도가 높을수록 좋은 품질을 보장할 수 있다.

본 발명에서는 고주파 빔포밍(beamforming)을 지원하는 단말에서 최적 빔(best beam or good beam)의 방향을 측정하여 이를 단말의 화면에 출력하거나 또는 소리로 출력하고, 이를 바탕으로 사용자의 파지 변경을 유도하여 최종적으로 사용자 서비스 품질을 향상시키는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 빔포밍을 사용하는 환경에서 빔포밍 가능 범위(scan range) 이내에 있거나 빔포밍 가능 범위를 벗어난 경우에도, 최적빔을 탐색하여 사용자에게 알림(indication)을 보내주는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 그리고, 사용자의 잦은 파지 변경을 회피하기 위한 최적빔 그룹화 기법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 실시 예에 따른 단말의 제어 방법은, 단말의 복수의 빔들 중에서 안테나 이득이 가장 좋은 중심 빔과 상기 단말의 현재 사용 빔이 동일한지 여부를 판단하는 단계; 상기 단말의 현재 사용 빔과 상기 중심 빔이 동일하지 않은 경우, 상기 단말의 현재 사용 빔과 상기 중심 빔 사이의 각도를 계산하는 단계; 및 상기 단말의 현재 사용 빔과 상기 중심 빔 사이의 각도에 따른 최적의 빔 방향을 지시하는 정보를 출력하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 상기 최적의 빔 방향을 지시하는 정보를 출력하는 단계는, 상기 최적의 빔 방향을 지시하는 정보를 출력하도록 설정되어 있는 경우에 상기 최적의 빔 방향을 지시하는 정보를 출력하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 상기 단말의 현재 사용 빔과 상기 중심 빔 사이의 각도는, 상기 단말의 현재 사용 빔과 상기 중심 빔 사이의 방위각(azimuth) 차이 및 상기 단말의 현재 사용 빔과 상기 중심 빔 사이의 고도각(elevation) 차이 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

또한, 상기 방법은, 상기 단말과 통신을 수행하는 네트워크 엔티티가 상기 단말의 빔 탐색 범위를 벗어난 상태인 경우, 상기 빔 탐색 범위를 벗어나기 전의 최적의 빔 방향을 추정하는 단계; 상기 빔 탐색 범위를 벗어나기 전의 최적의 빔 방향을 이용하여, 상기 단말의 회전 방향 및 각도를 계산하는 단계; 및 상기 단말의 회전 방향 및 각도에 따른 최적의 빔 방향을 지시하는 정보를 출력하는 단계를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 단말의 현재 사용 빔과 상기 중심 빔 사이의 각도를 계산하는 단계는, 상기 단말의 복수의 빔들 중 신호 강도가 미리 설정된 임계값보다 큰 빔들을 빔 그룹으로 설정하는 단계; 상기 단말의 현재 사용 빔이 상기 빔 그룹에 포함되는지 판단하는 단계; 및 상기 단말의 현재 사용 빔이 상기 빔 그룹에 포함되지 않는 경우, 상기 단말의 현재 사용 빔과 상기 중심 빔 사이의 각도를 계산하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 상기 단말의 현재 사용 빔과 상기 중심 빔 사이의 각도를 계산하는 단계는, 상기 단말의 현재 사용 빔이 상기 좋은 빔 그룹에 포함되지 않는 경우, 상기 단말의 현재 사용 빔과 상기 빔 그룹에 속하는 빔들 사이의 각도 차이를 계산하는 단계; 상기 빔 그룹에 속하는 빔들 중 상기 단말의 현재 사용 빔과 각도 차이가 가장 작은 빔을 최적의 빔으로 선택하는 단계; 및 상기 단말의 현재 사용 빔과 상기 최적의 빔 사의의 각도를 상기 단말의 현재 사용 빔과 상기 중심 빔 사이의 각도로 결정하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 상기 최적의 빔 방향을 지시하는 정보는 상기 단말이 회전할 방향을 나타내는 정보, 상기 단말이 회전할 각도를 나타내는 정보, 및 상기 최적의 빔 방향을 나타내는 지시선 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 실시 예에 따른 단말은, 신호를 송수신하고, 복수의 빔들을 포함하는 송수신부; 및 상기 단말의 복수의 빔들 중에서 안테나 이득이 가장 좋은 중심 빔과 상기 단말의 현재 사용 빔이 동일한지 여부를 판단하고, 상기 단말의 현재 사용 빔과 상기 중심 빔이 동일하지 않은 경우, 상기 단말의 현재 사용 빔과 상기 중심 빔 사이의 각도를 계산하고, 상기 단말의 현재 사용 빔과 상기 중심 빔 사이의 각도에 따른 최적의 빔 방향을 지시하는 정보를 출력하는 제어부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 제어부는, 상기 최적의 빔 방향을 지시하는 정보를 출력하도록 설정되어 있는 경우에 상기 최적의 빔 방향을 지시하는 정보를 출력할 수 있다.

또한, 상기 제어부는, 상기 단말과 통신을 수행하는 네트워크 엔티티가 상기 단말의 빔 탐색 범위를 벗어난 상태인 경우, 상기 빔 탐색 범위를 벗어나기 전의 최적의 빔 방향을 추정하고, 상기 빔 탐색 범위를 벗어나기 전의 최적의 빔 방향을 이용하여, 상기 단말의 회전 방향 및 각도를 계산하고, 상기 단말의 회전 방향 및 각도에 따른 최적의 빔 방향을 지시하는 정보를 출력할 수 있다.

또한, 상기 제어부는, 상기 단말의 복수의 빔들 중 신호 강도가 미리 설정된 임계값보다 큰 빔들을 빔 그룹으로 설정하고, 상기 단말의 현재 사용 빔이 상기 빔 그룹에 포함되는지 판단하고, 상기 단말의 현재 사용 빔이 상기 빔 그룹에 포함되지 않는 경우, 상기 단말의 현재 사용 빔과 상기 중심 빔 사이의 각도를 계산할 수 있다.

또한, 상기 제어부는, 상기 단말의 현재 사용 빔이 상기 빔 그룹에 포함되지 않는 경우, 상기 단말의 현재 사용 빔과 상기 빔 그룹에 속하는 빔들 사이의 각도 차이를 계산하고, 상기 빔 그룹에 속하는 빔들 중 상기 단말의 현재 사용 빔과 각도 차이가 가장 작은 빔을 최적의 빔으로 선택하고, 상기 단말의 현재 사용 빔과 상기 최적의 빔 사의의 각도를 상기 단말의 현재 사용 빔과 상기 중심 빔 사이의 각도로 결정할 수 있다.

또한, 상기 단말은, 상기 송수신부와 연결되어 신호를 송수신하는 안테나; 및 상기 안테나와 연결된 안테나 방향 조정부를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 안테나의 방향을 상기 최적의 빔 방향으로 조정하도록 상기 안테나 방향 조정부를 제어할 수 있다.

본 발명은 고주파 빔포밍(beamforming)을 지원하는 단말에서 최적 빔(best beam or good beam)의 방향을 측정하여 이를 단말의 화면에 출력하거나 또는 소리로 출력하고, 이를 바탕으로 사용자의 파지 변경을 유도하여 최종적으로 사용자 서비스 품질을 향상시키는 방법을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은 빔포밍을 사용하는 환경에서 빔포밍 가능 범위(scan range) 이내에 있거나 빔포밍 가능 범위를 벗어난 경우에도, 최적빔을 탐색하여 사용자에게 알림(indication)을 보내주는 방법을 제공할 수 있다. 그리고, 사용자의 잦은 파지 변경을 회피하기 위한 최적빔 그룹화 기법을 제공할 수 있다.

본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 단말의 블록 구성도를 도시하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 단말의 블록 구성도의 다른 일 예이다.
도 3은 전방향 방사 특성의 신호 세기에 대한 예시 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 고주파 신호의 신호 세기에 대한 예시 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 단말의 방향에 따른 신호 세기에 대한 예시 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 단말에 최적빔 지시 정보를 표시하는 일 예를 도시한 도면이다.
도 7 내지 도 14는 본 발명의 일 실시 예에 따른 최적 빔 표시 정보의 일 예들을 도시한 도면이다.
도 15는 본 발명의 일 실시 예에 따른 최적빔 알고리즘의 일 예를 도시하는 도면이다.
도 16은 본 발명의 일 실시 예에 따른 빔 탐색 범위 내의 최적빔 안내 방법의 일 예를 도시한 도면이다.
도 17은 본 발명의 일 실시 예에 따른 빔 별 신호의 강도의 일 예를 도시한 도면이다.
도 18은 빔 탐색 범위를 벗어난 경우의 단말 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 19는 본 발명의 일 실시 예에 따른 빔 탐색 범위를 벗어난 경우의 최적빔 안내 방법의 일 예를 도시한 도면이다.
도 20은 본 발명의 일 실시 예에 따른 빔 그룹핑 방법의 일 예를 도시한 도면이다.

실시 예를 설명함에 있어서 본 명세서의 실시 예가 속하는 기술 분야에 익히 알려져 있고 본 명세서의 실시 예와 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 명세서의 실시 예의 요지를 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다.

본 명세서에서 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있는 것을 의미할 수도 있고, 중간에 다른 구성 요소가 존재하여 전기적으로 연결되어 있는 것을 의미할 수도 있다. 아울러, 본 명세서에서 특정 구성을 "포함" 한다고 기술하는 내용은 해당 구성 이외의 구성을 배제하는 것이 아니며, 추가적인 구성이 본 발명의 실시 또는 본 발명의 기술적 사상의 범위에 포함될 수 있음을 의미한다.

그리고, 본 발명의 실시 예에 나타나는 구성부들은 서로 다른 특징적인 기능을 나타내기 위해 독립적으로 도시되는 것으로, 각 구성부들이 분리된 하드웨어나 하나의 소프트웨어 구성 단위로 이루어짐을 의미하지 않는다. 즉, 각 구성부는 설명의 편의상 각각의 구성부로 나열하여 포함한 것으로 각 구성부 중 적어도 두 개의 구성부가 하나의 구성부를 이루거나, 하나의 구성부가 복수 개의 구성부로 나뉘어져 기능을 수행할 수 있다. 각 구성부의 통합된 실시 예 및 분리된 실시 예도 본 발명의 본질에서 벗어나지 않는 한 본 발명의 권리 범위에 포함된다.

또한, 일부의 구성 요소는 본 발명에서 본질적인 기능을 수행하는 필수적인 구성 요소는 아니고 단지 성능을 향상시키기 위한 선택적 구성 요소일 수 있다. 본 발명은 단지 성능 향상을 위해 사용되는 구성 요소를 제외한 본 발명의 본질을 구현하는데 필수적인 구성부만을 포함하여 구현될 수 있고, 단지 성능 향상을 위해 사용되는 선택적 구성 요소를 제외한 필수 구성 요소만을 포함한 구조도 본 발명의 권리범위에 포함된다.

하기에서 본 명세서의 실시 예를 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 명세서의 실시 예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 이하 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서의 실시 예의 실시 예를 설명하기로 한다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

이 때, 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.

이 때, 본 실시 예에서 사용되는 '~부'라는 용어는 소프트웨어 또는 FPGA또는 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 발명의 자세한 설명에 앞서, 본 명세서에서 사용되는 몇 가지 용어들에 대해 해석 가능한 의미의 예를 제시한다. 하지만, 아래 제시하는 해석 예로 한정되는 것은 아님을 주의하여야 한다.

기지국(base station)은 단말과 통신하는 일 주체로서, BS, BTS(base transceiver station), NodeB(NB), eNodB(eNB), AP(access point), 등으로 지칭될 수도 있다.

단말(UE: user equipment)은 기지국과 통신하는 일 주체로서, UE, 디바이스(device), 이동국(MS: mobile station), 이동 장비(ME: mobile equipment), 터미널(terminal), 단말기 등으로 지칭될 수도 있다.

한편, 무선 통신에서 사용자의 요구수준에 맞는 품질(QoS: quality of service)를 제공하기 위해서는 수신 신호의 강도가 중요하며, 수신 신호의 강도가 높을수록 좋은 품질을 보장할 수 있다. 수신 신호를 높이는 대표적인 기법은 신호 세기(signal strength)를 측정(measurement) 하여 강한 신호가 수신되는 방향을 찾아내고 신호가 강하게 수신되는 방향으로 안테나를 조정하는 것이다. 신호 강도를 측정하기 위해서 대표적으로 AOA(angle of arrival) 기술을 사용할 수 있다. 이 기술은 다수의 안테나를 사용하여 각각의 안테나 별 신호 도착 시간의 차이를 구하여 송신 신호의 방향을 추정하는 방식이다.

이와 같이 신호의 방향성을 추정하기 위해 사용하는 AOA 기술은 위성 통신을 비롯하여 주로 2.4 GHz 및 5 GHz 대역에서 전방사(omni direction) 특성을 가진 Bluetooth, Wi-Fi, LTE 등의 무선통신 시스템에 적용 될 수 있다.

그런데, 최근 들어 고주파를 사용하는 무선통신 기술이 주목 받고 있다. 대표적으로 약 60 GHz Wi-Fi를 들 수 있는데, 기존 Wi-Fi보다 약 10 배 이상 빠를 뿐 아니라 신호간 간섭에 강해 안정적인 무선 속도 확보가 가능하다. 이러한 고주파 기술은 비단 Wi-Fi 뿐 아니라 5세대 셀룰러 통신의 중요 대안으로 거론되고 있다.

그리고, 고주파를 사용하는 초고속 무선통신 기기를 사용한다면 상황이 달라질 수 있다. 무선 통신 주파수가 올라가면 대역폭 확보가 용이해 전송 속도를 늘릴 수 있으나, 무선 통신 범위는 좁아지게 된다. 예를 들면 약 2.4 GHz 대역을 사용하는 BLE 보다 약 60 GHz 대역을 사용하는 초고속 Wi-Fi 기술은 거리에 따른 신호 손실이 100 배 이상 심할 수 있다. 그리고, 이와 같은 고주파 대역(예를 들면, 약 28 GHz - 38 GHz 대역)에서는 신호 손실 극복을 위해 배열 안테나(array antenna)를 사용하여 빔포밍(beamforming)을 하는 기법을 적용할 수 있다. 이 경우에, 송수신 안테나의 방향성이 매우 중요할 수 있다. 따라서, 초고주파의 최적빔을 측정하는 방법에 있어서, 빔포밍 부분은 중요하게 고려되어야 한다.

이에, 본 발명에서는 빔포밍을 사용하는 고주파 통신 시스템에서 최적빔의 방향을 단말의 화면에 표시하거나 또는 음성으로 알림을 보내어, 단말이 강한 신호를 수신하게 하여 서비스 품질을 올리는 수단을 제공하도록 한다.

한편, 신호 강도 표기법 관점에서 살펴보면, 종래 기술은 단말이 신호의 세기에 따라 그 크기만을 표시하였으나, 본 발명에서는 단말이 신호 세기뿐만 아니라 최적빔 방향을 사용자에게 알려주어, 사용자 파지 변경을 유도하고 서비스 품질을 향상시킬 수 있다.

이때, 설명의 편의를 위해서 안테나 이득이 가장 좋은 빔 또는 신호 수신 강도가 가장 좋은 빔을 중심 빔, 최적의 빔 등이라고 하고, 중심 빔이 아닌 빔을 외곽 빔, 안테나 이득이 좋지 않은 빔 등이라고 칭하도록 한다.

이하, 본 발명에 대해서 구체적으로 살펴보도록 한다. 한편, 이하에서는 설명의 편의를 위해서 단말의 수신 신호의 세기를 고려하는 것을 예시적으로 설명하도록 하겠으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 단말의 송신 신호의 세기를 고려하는 경우에도 동일하게 적용될 수 있음은 물론이다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 단말의 블록 구성도를 도시하는 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 단말의 블록 구성도의 다른 일 예이다.

도 1 및 도 2를 참고하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 단말은 송수신부(110) 및 단말의 전반적인 동작을 제어하는 제어부(120)를 포함할 수 있다.

상기 단말의 제어부(120)는 후술할 실시 예들 중 어느 하나의 동작을 수행하도록 단말을 제어한다. 예를 들면, 제어부(120)는 단말이 현재 사용하고 있는 빔이 외곽 빔인지 판단하고, 외곽 빔인 경우, 중심 빔 방향의 각도를 계산할 수 있다. 그리고 제어부(120)는 상기 계산된 각도에 따라 최적빔 지시 정보를 결정하고 이를 출력하도록 제어할 수 있다.

또한, 단말의 송수신부(110)는 후술할 실시 예들 중 어느 하나의 동작에 따라 신호를 송수신할 수 있다. 그리고, 상기 송수신부(110)는 데이터 통신 장치일 수 있으며, 특히 고주파용 신호를 송수신하기 위한 고주파용 데이터 통신 장치일 수 있다. 여기서, 고주파는 약 28 GHz, 약 39 Ghz, 약 60 GHz, 약 70 GHz 대역 등을 포함할 수 있다.

그리고, 상기 송수신부(110)에는 적어도 하나의 안테나(115)가 연결되어 있을 수 있다. 그리고 상기 적어도 하나의 안테나(115)를 통해 다른 네트워크 엔티티(예를 들면, 기지국 또는 다른 단말 등)에게 신호를 송신하거나, 다른 네트워크 엔티티로부터 신호를 수신할 수 있다. 이때, 상기 적어도 하나의 안테나(115)는 배열 안테나(array antenna)일 수 있다. 이에, 상기 송수신부(110)는 복수의 빔을 통해 신호를 송수신할 수 있으며, 각 빔들의 수신 신호 강도는 서로 다를 수 있다. 이에, 제어부(120)는 최적의 빔(beam)을 선택하고 이를 상기 최적의 빔에 대한 정보를 출력하도록 제어할 수 있다.

또한, 상기 제어부(120)는 알고리즘 저장 장치(130)를 포함할 수 있다. 또는 상기 알고리즘 저장 장치(130)는 제어부(120)와 별개의 구성 요소로 단말에 존재할 수도 있다. 이때, 알고리즘 저장 장치(130)는 빔포밍과 관련된 알고리즘이 저장될 수 있으며, 알고리즘 저장 장치(130)에 빔포밍 알고리즘 저장부(133)와 최적빔 알고리즘 저장부(135)이 포함될 수 있다. 상기 빔포밍 알고리즘 저장부(133)는 빔포밍 기능과 관련된 알고리즘이 저장될 수 있으며, 최적빔 알고리즘 저장부(135)는 단말의 최적의 빔을 결정하는 알고리즘이 저장될 수 있다. 이때, 최적빔 알고리즘은 신호 수신 강도가 좋은 최적의 빔 방향을 탐지하여 사용자에게 최적의 빔의 방향을 표시해주는 알고리즘에 대한 것일 수 있다.

한편, 상기 제어부(120) 및 상기 송수신부(110)는 반드시 별도의 장치로 구현되어야 하는 것은 아니고, 단일 칩과 같은 형태로 하나의 구성부로 구현될 수 있음은 물론이다.

제어부(120)는 프로세서, 단일 칩, 다수의 칩, 또는 다수의 전기 부품 상에 구현될 수 있다. 예를 들어, 전용 또는 임베디드 프로세서, 단일 목적 프로세서, 컨트롤러, ASIC, 기타 등등을 비롯하여 여러 가지 아키텍처가 제어부(120)에 대해 사용될 수 있다.

또한, 도시되지 않았지만, 단말은 표시부, 신호 입력부, 위치 센서, 방향 센서, 스피커 등을 포함할 수 있다. 표시부는 단말의 동작 상태 등을 표시하여 사용자가 인지할 수 있도록 할 수 있으며, 스피커는 소리 신호를 출력할 수 있다. 그리고 입출력부는 사용자로부터 입력 신호를 수신할 수 있다. 실시 예에 따라서, 단말은 표시부와 신호 입력부가 합쳐진 터치 스크린(touch screen)을 포함할 수도 있다. 그리고, 단말의 현재 위치에 대한 정보를 센싱하는 위치 센서와, 상기 단말의 방향 정보를 센싱하는 방향 센서 등을 포함할 수 있다.

그리고, 실시 예에 따라서, 도시되지 않았지만, 단말은 안테나(115)의 조정을 위한 안테나 방향 조정부를 더 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 안테나 방향 조정부는 모터 등을 포함할 수 있으며, 안테나(115)와 기계적(mechanical)으로 연결되어 있을 수 있다. 그리고, 제어부(120)의 제어 신호에 따라서, 안테나 방향 조정부는 안테나(115)의 방향을 최적의 빔 방향으로 조정할 수 있다. 이때, 상기 안테나(115) 방향의 조정은 기계적 조정(mechanical tilt)으로 이루어질 수 있다.

도 3은 전방향 방사 특성의 신호 세기에 대한 예시 도면이며, 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 고주파 신호의 신호 세기에 대한 예시 도면이고, 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 단말의 방향에 따른 신호 세기에 대한 예시 도면이다.

도 3을 참고하면, 빔포밍을 사용하지 않는 기존의 단말들의 경우, 신호가 도 3에 예시된 것과 같이 전방사(omni directional) 특성을 가질 수 있다. 따라서, 단말들에게는 수신 신호의 크기만이 중요하므로, 단말은 표시부에 수신 신호 강도의 크기만을 표시할 수 있다. 예를 들면, 단말은 수신 신호의 크기가 가장 큰 경우 막대 그래프를 많이 표시하고, 수신 신호의 크기가 작아질수록 막대 그래프를 적게 표시함으로써, 수신 신호의 크기를 표시할 수 있다.

도 4를 참고하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 고주파 신호의 경우, 직진성(directional)이 강한 특성이 있다. 그리고, 빔포밍을 고려하는 경우에 도 4에 예시된 것과 같이 수신 신호는 방향성을 가질 수 있다. 따라서, 단말의 안테나(115) 방향을 기지국 방향으로 하는 경우에 수신 신호의 크기가 클 수 있으며, 단말의 안테나(115) 방향을 기지국의 반대 방향으로 하는 경우에 수신 신호의 크기가 매우 작거나 단말과 기지국의 연결이 끊어질 수 있다.

예를 들면, 도 5를 참고하면, 도 5의 (a)에 예시된 것과 같이 사용자가 단말의 방향을 조정할 수 있다. 이 경우, 단말의 방향에 따라서 도 5의 (b)에 예시된 것과 같이 단말의 수신 신호 세기가 변화할 수 있다. 또한, 도시되지 않았지만, 단말의 안테나(115)와 연결된 안테나 방향 조정부가 기계적 조정으로 안테나(115)의 방향을 조정할 수도 있다. 이 경우, 안테나(115) 방향이 조정됨으로써, 단말의 수신 신호 세기가 변화할 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 고주파 신호를 사용하는 무선 통신 시스템의 경우, 신호의 세기와 함께 방향성도 중요하게 고려하여야 한다.

도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 단말에 최적빔 지시 정보를 표시하는 일 예를 도시한 도면이고, 도 7 내지 도 14는 본 발명의 일 실시 예에 따른 최적빔 지시 정보의 일 예들을 도시한 도면이다.

상술한 것과 같이, 고주파 신호를 사용하는 통신 환경에서는 신호의 세기와 함께 신호의 방향성도 중요하게 고려되어야 한다. 따라서, 사용자가 신호의 세기와 함께, 현재보다 신호의 세기가 강한 방향도 함께 인지할 수 있도록 하는 정보를 알려주는 것이 필요할 수 있다. 이 경우에 사용자는 신호의 세기가 강한 방향으로 단말의 방향(즉, 단말 안테나(115)의 방향)을 조정함으로써 단말이 더 강한 신호를 수신하도록 하여 서비스 품질을 개선하고, 통신 효율을 증가시킬 수 있다.

이를 위해서, 도 6에 예시된 것과 같이 최적빔 알고리즘에 의해 결정된 최적빔 지시 정보(610)가 단말의 표시부(600)에 표시될 수 있다. 상기 최적빔 지시 정보(610)는 최적빔 방향 정보, 최적빔 사용자 가이드 정보, 최적빔 알림 정보, 최적빔 표시 정보, 신호 세기 및 방향 정보, 최적빔 지시자(best beam indicator), 중심빔 지시 정보 등과 같이 지칭될 수 있으며, 단말의 현재 방향보다 신호의 세기가 강한 방향에 대한 정보를 표시하는 것이면 이에 해당할 수 있다. 또는 실시 예에 따라서 상기 최적빔 지시 정보(610)는 단말의 현재 방향보다 신호의 세기가 강한 방향에 대한 정보와 현재의 신호의 세기에 대한 정보를 포함하여 지칭할 수도 있다.

한편, 도 6에서는 단말의 표시부(600)의 제어 표시창(즉, 단말의 현재 상태를 표시하는 부분으로, 현재 시간, 배터리 상태, 단말의 연결 상태 등 단말의 상태를 계속하여 표시하는 부분을 의미한다)에 메인 식별 정보(main indicator)로 상기 최적빔 지시 정보(610)가 표시되는 것이 예시되어 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다. 예를 들면, 최적빔 지시 정보(610)는 단말의 화면 내부에 플로팅(floating) 아이콘 형태로 표시될 수도 있다.

이와 같은 최적빔 지시 정보(610)는 단말의 표시부(600) 상에 2차원(2D)/3차원(3D) 아이콘 형태, 지시선 형태 등으로 표시될 수 있다. 또는 실시 예에 따라서, 최적빔 지시 정보(610)는 스피커를 통해 음성 등과 같은 소리 신호로 출력될 수도 있다. 예를 들면, 신호의 세기가 강한 방향이 단말의 우측인 경우, 단말은 "우측" 또는 "오른쪽" 등과 같은 음성 신호를 출력함으로써 최적빔 지시 정보(610)를 사용자에게 알려줄 수 있다.

도 7 내지 도 9를 참고하면, 단말은 최적빔 지시 정보(610)를 단말의 표시부(600) 상에 아이콘 형태로 표시할 수 있다. 즉, 단말의 현재 방향에 따른 신호의 세기를 나타내는 정보를 그래프, 부채꼴, 동심원, 다각형(삼각형, 사각형 등) 등과 같은 아이콘 형태로 표시할 수 있다. 그리고, 단말의 현재 방향보다 신호의 세기가 강한 방향(즉, 최적빔 방향)에 대한 정보를, 상기 신호의 세기를 나타내는 정보의 우측, 좌측, 상측, 하측 등에 또는 상기 신호의 세기를 나타내는 정보 상에 그래프, 화살표 등의 아이콘 형태로 표시하여 나타낼 수 있다.

도 7을 참고하면, 신호의 세기를 나타내는 정보를 부채꼴 형태의 그래프로 표시할 수 있다. 그리고 상기 부채꼴 형태의 그래프의 좌측과 우측에 단말의 현재 방향보다 신호의 세기가 강한 방향(즉, 최적빔 방향)에 대한 정보를 아이콘 형태로 표시할 수 있다.

예를 들면, 도 7의 (a)을 참고하면, 부채꼴 형태의 그래프가 전부 표시됨으로써 현재 신호의 세기가 가장 강한 것을 나타낼 수 있다.

그리고 도 7의 (b)는 부채꼴 형태의 그래프의 일부 표시됨으로써 신호의 세기가 중간 정도임을 나타낼 수 있다. 이때, 상기 신호의 세기를 나타내는 정보의 우측에 아이콘이 표시될 수 있다. 이 경우, 상기 신호의 세기를 나타내는 정보의 우측에 표시되는 아이콘은, 현재보다 우측 방향의 신호 강도가 더 강한 것임을 의미할 수 있다. 이에 따르면 사용자는 단말의 방향을 우측으로 회전시키는 경우에 더 강한 신호를 수신할 수 있음을 인지할 수 있다. 그리고 그에 따라 사용자가 단말을 우측으로 회전시키는 경우 더 강한 신호를 수신할 수 있다.

또한, 도 7의 (c)는 부채꼴 형태의 그래프의 최소 부분만이 표시되거나 또는 표시되지 않음으로써 신호의 세기가 약한 것을 나타낼 수 있다. 이때, 상기 신호의 세기를 나타내는 정보 상에 상방향을 지시하는 화살표 형태의 아이콘이 표시될 수 있다. 또는 도시되지 않았지만, 실시 예에 따라서 상기 신호의 세기를 나타내는 정보의 상측에 아이콘이 표시될 수도 있다. 이 경우, 상기 신호의 세기를 나타내는 정보 상에 표시된 방향을 지시하는 화살표 형태의 아이콘은, 현재보다 상방향의 신호 강도가 더 강한 것임을 의미할 수 있다.

그리고, 도 7의 (d)는 신호의 세기가 중간 정도임을 나타낼 수 있다. 그리고, 상기 신호의 세기를 나타내는 정보의 좌측에 아이콘이 표시되어서 현재보다 좌측 방향의 신호 강도가 더 강한 것임을 나타낼 수 있다. 또한, 도 7의 (e)는 신호의 세기가 약한 것을 나타낼 수 있다. 그리고, 상기 신호의 세기를 나타내는 정보 상에 하방향을 지시하는 화살표 형태의 아이콘이 표시되어서 현재보다 하방향의 신호 강도가 더 강한 것임을 나타낼 수 있다.

이들과 같은 경우에도 사용자는 각각 단말의 방향을 상방향, 좌측 방향, 하방향으로 회전시키는 경우에 더 강한 신호를 수신할 수 있음을 인지할 수 있고, 그에 따라 단말의 방향이 조정되는 경우에 더 강한 신호를 수신할 수 있다.

한편, 실시 예에 따라서 최적빔 지시 정보(610)는 단말의 현재 방향보다 신호의 세기가 강한 방향에 대한 정보뿐만 아니라, 상기 방향에 대한 정보와 함께 단말의 방향을 얼마나 이동시켜야 하는지에 대한 정보도 상기 최적빔 지시 정보(610)에 포함될 수 있다.

도 7의 (b)를 참고하여 설명하면, 신호 세기를 표시하는 정보(710)의 우측에, 우측 방향의 신호 강도가 더 강한 것임을 나타내는 정보(720)가 표시될 수 있다. 이때, 상기 우측 방향의 신호 강도가 더 강한 것임을 나타내는 정보(720)의 크기를 조정함으로써 단말의 방향을 얼마나 이동시켜야 하는지에 대한 정보를 나타낼 수 있다. 예를 들면, 도시된 것과 같이 4 개의 아이콘으로 신호의 세기가 강한 방향을 나타내는 경우에는 단말을 우측 방향으로 90도 회전 시켜야 함을 의미할 수 있다. 그리고 3 개의 아이콘으로 신호의 세기가 강한 방향을 나타내는 경우에는 단말을 우측 방향으로 60도 회전시켜야 함을 의미할 수 있다. 그리고 1 개의 아이콘으로 신호의 세기가 강한 방향을 나타내는 경우에는 단말을 우측 방향으로 20도 회전시켜야 함을 의미할 수 있다.

또한, 실시 예에 따라서 상기 최적빔 지시 정보(610)는 소리 신호를 포함할 수 있다. 예를 들면, 도 7의 (b)와 같은 경우에, 단말의 현재 방향보다 신호의 세기가 강한 방향이 우측임을 표시하는 아이콘과 함께, 우측 방향이 신호 세기가 강한 방향임을 알리는 소리 신호를 출력할 수 있다. 예를 들면, "우측", "오른쪽", "우측 XX도 회전", "우측 XX도 회전 시 UHD 영상 시청 가능", "우측 XX도 회전 시 다운로드 속도 향상", "우측 XX도 회전 시 Y배 다운로드 속도 향상" 등과 같은 음성 신호를 출력하는 것일 수 있다. 또는 상기 소리 신호는 최적의 빔 방향에 따라 미리 설정된 소리 신호일 수도 있다. 예를 들면, 단말의 현재 방향보다 우측 방향의 신호 세기가 강한 경우 단말은 짧은 소리 신호를 한 번 출력하고, 좌측 방향의 신호 세기가 강한 경우 단말은 짧은 소리 신호를 두 번 출력하고, 상측 방향의 신호 세기가 강한 경우 단말은 긴 소리 신호를 한 번 출력하고, 하측 방향의 신호 세기가 강한 경우 단말은 긴 소리 신호를 두 번 출력하여줄 수도 있다.

다음으로 도 8을 참고하면, 신호의 세기를 나타내는 정보를 동심원 형태의 그래프로 표시할 수 있다. 그리고 상기 동심원 형태의 그래프의 좌측, 우측, 상측 및 하측 에 단말의 현재 방향보다 신호의 세기가 강한 방향(즉, 최적빔 방향)에 대한 정보를 아이콘 형태로 표시할 수 있다. 그리고 상기 방향에 대한 정보는 화살표 형태의 아이콘일 수 있다.

예를 들면, 도 8의 (a)을 참고하면, 동심원 형태의 그래프가 전부 표시됨으로써 현재 신호의 세기가 가장 강한 것을 나타낼 수 있다.

그리고 도 8의 (b)는 동심원 형태의 그래프의 일부 표시됨으로써 신호의 세기가 중간 정도임을 나타낼 수 있다. 이때, 상기 신호의 세기를 나타내는 정보의 우측에 아이콘이 표시될 수 있다. 실시 예에 따라 상기 아이콘은 화살표 형태일 수 있다. 이 경우, 상기 신호의 세기를 나타내는 정보의 우측에 표시되는 아이콘은, 현재보다 우측 방향의 신호 강도가 더 강한 것임을 의미할 수 있다. 이에 따르면 사용자는 단말의 방향을 우측으로 회전시키는 경우에 더 강한 신호를 수신할 수 있음을 인지할 수 있다. 그리고 그에 따라 사용자가 단말을 우측으로 회전시키는 경우 더 강한 신호를 수신할 수 있다.

또한, 도 8의 (c)는 동심원 형태의 그래프의 최소 부분만이 표시되거나 또는 표시되지 않음으로써 신호의 세기가 약한 것을 나타낼 수 있다. 이때, 상기 신호의 세기를 나타내는 정보의 상측에 아이콘이 표시될 수도 있다. 이 경우, 상기 신호의 세기를 나타내는 정보 상에 표시된 방향을 지시하는 화살표 형태의 아이콘은, 현재보다 상방향의 신호 강도가 더 강한 것임을 의미할 수 있다.

그리고, 도 8의 (d)는 신호의 세기가 중간 정도임을 나타낼 수 있다. 그리고, 상기 신호의 세기를 나타내는 정보의 좌측에 아이콘이 표시되어서 현재보다 좌측 방향의 신호 강도가 더 강한 것임을 나타낼 수 있다. 또한, 도 8의 (e)는 신호의 세기가 약한 것을 나타낼 수 있다. 그리고, 상기 신호의 세기를 나타내는 정보의 하측에 아이콘이 표시되어서 현재보다 하방향의 신호 강도가 더 강한 것임을 나타낼 수 있다.

한편, 도 9를 참고하면, 신호 세기를 표시하는 정보의 우측에, 우측 방향의 신호 강도가 더 강한 것임을 나타내는 정보가 표시될 수 있다. 이때, 상기 우측 방향의 신호 강도가 더 강한 것임을 나타내는 정보의 크기를 조정함으로써 단말의 방향을 얼마나 이동시켜야 하는지에 대한 정보를 나타낼 수 있다. 예를 들면, 화살표의 크기 또는 화살표의 개수를 통해 단말의 방향을 얼만큼 이동시켜야 하는지에 대한 정보를 표시할 수 있다. 즉, 화살표의 크기가 크거나 또는 화살표의 개수가 많은 경우 단말을 많이 회전시켜야 함을 나타낼 수 있고, 화살표의 크기가 작거나 또는 화살표의 개수가 적은 경우 단말을 적게 회전시켜야 함을 나타낼 수 있다.

예를 들면, 도 9의 (a)에서와 같이 단말의 현재 방향보다 신호의 세기가 강한 방향에 대한 정보가 표시되지 않은 경우 단말의 방향을 조정할 필요가 없음을 나타낼 수 있다. 그리고 도 9의 (b)에서와 같이 단말의 현재 방향보다 신호의 세기가 강한 방향에 대한 정보로써, 우측 방향을 지시하는 하나의 화살표가 표시될 수 있다. 이 경우, 우측 방향을 지시하는 하나의 화살표는 단말을 우측 방향으로 약 30도 회전시키는 경우에 강한 신호를 수신할 수 있음을 의미할 수 있다. 그리고, 도 9의 (c)에서와 같이 우측 방향을 지시하는 두 개의 화살표가 표시되는 경우에는 단말을 우측 방향으로 약 60도 회전시키는 경우에 강한 신호를 수신할 수 있음을 의미할 수 있다. 또한, 도 9의 (d)에서와 같이 우측 방향을 지시하는 세 개의 화살표가 표시되는 경우에는 단말을 우측 방향으로 약 90도 회전시키는 경우에 강한 신호를 수신할 수 있음을 의미할 수 있다.

또한, 실시 예에 따라서 상기 최적빔 지시 정보(610)는 소리 신호를 포함할 수 있다. 소리 신호에 대해서는 도 7과 관련된 부분에서 설명하였으므로, 그 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

도 10을 참고하면, 단말은 최적빔 지시 정보(610)를 단말의 표시부(600) 상에 지시선 형태(1010, 1020)로 표시할 수 있다.

이때, 지시선(1010, 1020)은 단말의 표시부 상에 표시될 수 있으며, 제1 지시선(1010) 및 제2 지시선(1020)의 두 개의 지시선으로 구성될 수 있다. 그리고, 제1 지시선(1010)은 현재 단말의 방향 또는 현재 단말의 안테나(115)의 방향을 지시하는 것일 수 있으며, 제2 지시선(1020)은 최적의 신호 방향(최적의 빔 방향)을 지시하는 것일 수 있다. 또는 반대로 제1 지시선(1010)이 최적의 빔 방향을 지시하고, 제2 지시선(1020)이 단말의 방향을 지시하는 것일 수 있다. 그러나, 이에 한정하는 것은 아니고, 신호의 세기가 강한 방향을 좀 더 정밀하게 제공하기 위해서 3 개 이상의 지시선이 표시될 수 있다. 또는, 신호의 세기가 가장 강한 방향을 지시하는 1 개의 지시선만이 표시되고, 사용자는 상기 지시선을 단말의 상측면과 수직이 되도록 조정하여 강한 신호를 수신하도록 할 수도 있다.

지시선(1010, 1020)이 2 개로 구성되는 실시 예를 살펴보면, 도 10의 첫 번째 그림에서 예시된 것과 같이 제1 지시선(1010)과 제2 지시선(1020)이 일치하지 않는 경우에는 수신 신호가 약할 수 있다. 이 경우, 단말의 표시부에는 흐린 영상(예를 들면, SD 영상)이 표시되거나 또는 파일의 다운로드 속도가 매우 느릴 수 있다. 한편, 최적의 빔 방향을 지시하는 제2 지시선(1020)이 현재 단말의 방향을 지시하는 제1 지시선(1010)의 우측에 표시되므로, 사용자는 단말을 우측으로 회전시키는 경우에 신호의 세기가 강해질 것임을 인지할 수 있다. 이에, 사용자가 단말을 우측으로 회전시킴에 따라 신호의 세기는 점점 강해질 수 있다. 이는 상술한 것과 같이, 고주파 신호(mm wave)의 직진성에 기인하는 것으로, 단말의 안테나(115)의 방향(즉 수신기의 빔)과 이에 수신되는 신호 방향(즉, 송신기의 빔)이 마주보는 경우에 신호가 강해지기 때문이다.

따라서, 도 10의 마지막 그림에서 예시된 것과 같이 제1 지시선(1010)과 제2 지시선(1020)이 일치하도록 단말이 회전된 경우, 단말에는 강한 신호가 수신될 수 있다. 그에 따라서 단말의 표시부에는 선명한 영상(예를 들면, HD 영상 또는 UHD 영상)이 표시되거나 또는 파일의 다운로드 속도가 향상될 수 있다.

또한, 실시 예에 따라서, 최적빔 지시 정보(610)는 상기 지시선(1010, 1020)과 함께 소리 신호를 포함할 수 있다. 소리 신호에 대해서는 도 7과 관련된 부분에서 설명하였으므로, 그 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

도 11을 참고하면, 단말은 최적빔 지시 정보(610)를 단말의 표시부(600) 상에 3차원 아이콘(1110)으로 표시할 수 있다.

예를 들면, 상기 3차원 아이콘(1110)은 신호의 세기가 강한 경우에는 원형(또는 구형)으로 표시될 수 있다. 그리고, 단말의 현재 신호의 세기가 약한 경우에는, 3차원 아이콘(1110)이 단말의 현재 방향보다 신호의 세기가 강한 방향으로 돌출된 찌그러진 모양으로 표시될 수 있다. 즉, 도 11의 첫 번째 그림에서와 같이 단말의 현재 방향보다 신호의 세기가 강한 방향이 우측인 경우에, 3차원 아이콘(1110)은 우측이 돌출된 찌그러진 모양으로 표시될 수 있다. 그리고 단말이 회전하여 신호의 세기가 강한 방향으로 단말의 방향(단말의 안테나의 방향)이 조정되는 경우에, 상기 돌출된 정도가 감소할 수 있다. 그리고 도 11의 마지막 그림에서와 같이 단말의 방향이 신호의 세기가 강한 방향과 일치하게 되는 경우 3차원 아이콘(1110)은 원형으로 표시될 수 있다.

또한, 실시 예에 따라서, 최적빔 지시 정보(610)는 상기 3차원 아이콘(1110)과 함께 소리 신호를 포함할 수 있다. 소리 신호에 대해서는 도 7과 관련된 부분에서 설명하였으므로, 그 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

도 12를 참고하면, 단말은 최적빔 지시 정보(610)를 단말의 표시부(600) 상에 아이콘 형태로 표시할 수 있다. 이때, 단말의 현재 방향에 따른 신호의 세기에 대한 정보를 나타내는 아이콘과 함께, 단말의 현재 방향보다 신호의 세기가 강한 방향(즉, 최적빔 방향)에 대한 정보를 나타내는 아이콘이 상기 최적빔 지시 정보(610)로 표시될 수 있다. 또한, 실시 예에 따라서 단말은 도 12에서와 같이 상기 최적빔 방향에 대한 정보 상에, 상기 최적빔 방향으로 회전하게 되는 경우에 고품질 신호 수신이 가능하다는 정보(1210)를 추가로 표시할 수 있다. 예를 들면, 우측 방향이 최적빔 방향인 경우, 단말은 신호의 세기를 나타내는 정보의 우측에, 최적빔 방향을 나타내기 위한 아이콘을 표시할 수 있다. 그리고 상기 최적빔 방향을 나타내는 아이콘과 함께, 우측으로 단말을 회전하는 경우에 고품질 신호를 수신할 수 있음(1210)을 나타낼 수 있다. 가령, 우측으로 단말을 회전하는 경우에 고품질 영상의 시청이 가능한 경우 단말은 최적빔 방향을 나타내는 아이콘과 함께 "HD" 또는 "UHD" 등과 같은 아이콘(1210)을 추가로 표시할 수 있다.

또한, 도시되지 않았지만, 현재 파일을 다운로드 하는 경우에 단말은 표시부(600) 상에 다운로드를 완료하기까지 남은 시간을 표시하고 있을 수 있다. 이 경우, 최적빔 지시 정보(610)는 최적빔 방향을 나타내는 아이콘과 함께, 상기 방향으로 단말을 회전하는 경우에 다운로드를 완료하기까지 남게 되는 시간을 표시하여 줄 수도 있다. 예를 들면, 단말은 표시부(600) 상에 단말의 현재 방향에 따르면 다운로드를 완료하기까지 5 분이 남았음을 표시하고 있을 수 있다. 그리고, 우측 방향이 최적빔 방향임을 나타내는 아이콘이 표시부 상에 표시되고, 우측으로 단말을 회전하는 경우 다운로드까지 2분이 남게 됨을 표시부 상에 표시하여 줄 수 있다.

그리고, 도 13을 참고하면, 단말은 최적빔 지시 정보(610)를 단말의 표시부(600) 상에 아이콘 형태로 표시할 수 있다. 이때, 최적빔 지시 정보(610)는 단말의 각 방향에 대한 신호의 세기에 대한 정보(1310, 1313, 1315)와 최적빔 방향에 대한 정보(1320)를 포함할 수 있다.

예를 들면, 최적빔 지시 정보(610)는 단말의 방향을 3 개로 구분하고, 각 방향 별로 신호의 세기를 아이콘의 크기로 표시할 수 있다. 즉, 신호의 세기가 약한 방향으로는 아이콘의 크기를 작게 표시하고(1310), 신호의 세기가 중간인 방향으로는 아이콘의 크기를 중간으로 표시할 수 있다(1313). 그리고 신호의 세기가 강한 방향으로는 아이콘의 크기를 크게 표시할 수 있다(1315). 도 13의 예시에서는 단말의 우측 방향의 신호의 세기가 가장 강한 것임을 아이콘 크기(1310, 1313, 1315)를 통해 사용자가 인지할 수 있다.

이에 더하여, 최적빔 지시 정보(610)는 단말을 어느 방향으로 변경하는 경우에 최적의 빔을 수신할 수 있는지에 대한 정보(1320)를 추가로 표시할 수도 있다. 도 13의 예시에서는 단말의 우측 방향 신호의 세기가 가장 강하므로, 단말을 우측으로 회전하도록 유도하기 위한 아이콘(1320)이 신호의 세기를 나타내는 정보(1315)와 함께 표시될 수 있다. 한편, 단말의 방향을 변경할 필요가 없는 경우에는 상기 최적빔 방향에 대한 정보(1320)는 표시되지 않을 수 있다.

도 14는 단말의 신호 세기에 대한 정보와 최적빔 방향에 대한 정보를 함께 표시하는 아이콘의 일 예를 나타내는 도면이다. 예를 들면, 현재 신호가 약하거나 없는 경우 도 14의 (a)에서와 같이 아무런 표시도 하지 않을 수 있다. 그리고, 신호의 세기가 강한 경우에는 도 14의 (e)와 같이 전 영역을 표시할 수 있다. 한편, 단말을 상하 회전(즉, 단말을 180도 회전 경우)을 하는 경우에 신호의 세기가 강해질 것임을 단말이 인지한 경우, 도 14의 (b)와 같이 상측 및 하측 영역을 표시하여 줄 수 있다. 또는 단말을 좌우 회전(즉, 단말을 수직 방향으로 회전하도록 하는 경우)을 하는 경우에 신호의 세기가 강해질 것임을 단말이 인지한 경우, 도 14의 (c)와 같이 좌측 및 우측 영역을 표시하여 줄 수 있다. 그리고, 신호의 세기가 강한 영역이 단말의 우측, 좌측, 상측, 하측인 경우 각각 도 14의 (d), (h), (f), (g)에서와 같이 우측, 좌측, 상측, 하측 영역을 표시하여 단말의 방향 전환을 유도할 수 있다.

한편, 도시되지 않았지만, 실시 예에 따라서 단말은 단말의 현재 통신의 종류를 상기 신호의 세기와 함께 표시할 수 있다. 예를 들면, 현재 통신이 고주파 대역을 사용하는 5G(5 generation) 또는 NR(new radio)인 경우, 5G 또는 NR을 신호의 세기와 함께 표시할 수 있다. 또는 현재 통신이 LTE 또는 3G인 경우 이에 대한 정보를 상기 신호의 세기와 함께 표시할 수도 있다.

또한, 실시 예에 따라서 상기 최적빔 지시 정보(610)를 미리 설정된 조건이 만족되는 경우에 한하여 표시부 또는 스피커를 통하여 출력할 수 있다. 예를 들면, 단말은 사용자의 입력이 존재하는 경우에 한하여 최적빔 지시 정보(610)를 표시부 또는 스피커를 통하여 출력할 수 있다. 즉, 단말은 입력부를 통해 미리 설정된 신호가 인가된 경우에 한해 최적빔 지시 정보(610)를 표시부 상에 표시하거나 스피커를 통해 소리 신호를 출력할 수 있다.

예를 들면, 사용자가 터치 스크린 상의 신호 세기를 나타내는 아이콘을 터치하는 경우에 한하여 단말은 최적빔 방향을 나타내는 아이콘을 표시부에 출력할 수 있다. 또는 사용자가 터치 스크린 상의 신호 세기를 나타내는 아이콘을 터치하는 경우에 한하여 단말은 최적빔 방향을 나타내는 소리 신호를 출력할 수 있다. 또는 단말은 신호 세기를 나타내는 아이콘과 최적빔 방향에 대한 정보를 나타내는 아이콘을 함께 표시하고 있는 중에, 사용자로부터 특정 신호의 입력이 있는 경우에 최적빔 방향을 나타내는 소리 신호를 출력할 수도 있다.

또는, 실시 예에 따라서 현재 신호의 세기가 미리 설정된 임계값보다 낮게 되는 경우에 한하여 단말은 상기 최적빔 지시 정보(610)를 출력할 수도 있다. 또는 실시 예에 따라서 최적빔 지시 정보(610)를 표시할지 여부를 사용자가 설정할 수 있어, 상기 설정이 온(on)되어 있는 경우에는 최적빔 지시 정보(610)를 출력하지만 상기 설정이 오프(off)되어 있는 경우에는 최적빔 지시 정보(610)를 출력하지 않을 수 있다. 또는 실시 예에 따라서 단말의 실행 어플리케이션의 종류에 따라서 최적빔 지시 정보(610)가 표시될 수 있다. 예를 들면, 단말에 이미 존재하여 신호의 송수신이 필요 없는 파일을 실행하는 어플리케이션이 구동 중인 경우에는, 신호의 세기에 따라서 서비스의 품질이 달라지지 않을 수 있다. 이러한 경우에는 최적빔 지시 정보(610)를 표시하여 사용자가 단말의 방향을 조정할 수 있도록 알려줄 필요성이 적기 때문에, 단말은 최적빔 지시 정보(610)를 출력하지 않을 수 있다.

이는 사용자의 편의에 따라서 단말이 상기 최적빔 지시 정보(610)를 출력하도록 하기 위한 것이다. 예를 들면, 사용자가 단말에서 게임 어플리케이션을 실행 중인 경우에, 단말의 표시부에 추가로 최적빔 지시 정보(610)가 출력되는 경우 사용자는 이 정보가 게임에 방해가 된다고 생각할 수도 있다. 또는, 게임 어플리케이션이 실행 중인 경우와 같이 사용자가 집중을 하고 있는 경우에, 최적빔 지시 정보(610)가 출력되더라도 사용자가 단말의 방향을 조정하기 힘들 수 있다. 따라서 사용자의 편의에 따라서 특정 조건이 만족하는 경우에만 단말이 최적빔 지시 정보(610)를 출력하도록 제어할 수 있다.

다음으로, 최적빔 지시 정보(610)를 출력하기 위하여 단말의 빔포밍 알고리즘에 대해서 살펴보도록 한다.

도 15는 본 발명의 일 실시 예에 따른 최적빔 알고리즘의 일 예를 도시하는 도면이다.

도 15를 참고하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 최적빔 알고리즘(BBI algorithms: best beam indicator algorithms)은 크게 3 가지로 분류될 수 있다.

즉, 최적빔 알고리즘에는 빔 탐색 범위(scan range) 내의 최적빔 안내 알고리즘(1510), 빔 탐색범위(scan range)를 벗어난 경우의 최적빔 안내 알고리즘(1520), 사용자 개입을 최소화 하기 위한 빔 그룹핑(beam grouping) 알고리즘(1530)이 포함될 수 있다.

빔 탐색 범위 내의 최적빔 안내 알고리즘(1510)은 단말이 빔 탐색 범위 내에 위치하는 경우에 최적 빔을 안내하는 알고리즘이다. 그리고 빔 탐색 범위(scan range)를 벗어난 경우의 최적빔 안내 알고리즘(1520)은 단말이 빔 탐색 범위를 벗어나는 경우에 최적 빔을 안내하는 알고리즘이다. 그리고, 빔 그룹핑(beam grouping) 알고리즘(1530)은 잦은 최적빔 방향 표시에 따른 사용자의 지나친 개입을 막기 위하여 임계값을 기반으로 빔들을 그룹핑하여 같은 그룹에 속하는 빔에 있는 경우 최적빔 방향을 표시하지 않는 방법에 관한 알고리즘이다.

이하, 각 알고리즘들에 대해서 구체적으로 살펴보도록 한다.

도 16은 본 발명의 일 실시 예에 따른 빔 탐색 범위 내의 최적빔 안내 방법의 일 예를 도시한 도면이고, 도 17은 본 발명의 일 실시 예에 따른 빔 별 신호의 강도의 일 예를 도시한 도면이다.

도 16을 참고하면, 1610 단계에서 단말이 현재 사용하고 있는 빔이 외곽 빔인지 확인할 수 있다. 즉, 단말의 현재 방향에 따라서 사용하고 있는 빔 중에서 가장 수신 성능이 좋은 빔이 외곽의 빔인지 확인할 수 있다.

예를 들면, 도 17에서와 같이 단말의 빔이 구성될 수 있다. 이 경우, 0 번의 빔이 중심 빔이고, 1 내지 6 번 빔이 외곽 빔이며, 7 내지 18 번 빔이 최외곽 빔일 수 있다. 중심 빔은 안테나 이득이 가장 좋은 빔을 의미하고, 외곽 빔(및 최외곽 빔)은 중심 빔 대비 안테나 이득이 작은 빔을 의미한다. 이때, 중심 빔인 0 번 빔의 수신 강도에 비하여 최외곽 빔인 7 내지 18 번 빔의 수신 강도는 약 6 dB 정도 낮을 수 있다. 이는 예를 들면 단말의 파일 다운로드 속도의 약 4배 차이가 발생할 수 있는 정도일 수 있다.

이때, 단말이 기지국으로부터 신호를 수신하는데 사용하는 빔이 예를 들면 15 번 빔일 수 있다. 이 경우, 단말은 현재 사용하고 있는 빔이 외곽 빔임을 확인할 수 있다.

그리고 단말은 1620 단계에서 그 외곽 빔과 중심 빔의 방위각(azimuth)의 차이 및/또는 고도각(elevation) 차이를 추정(계산, 측정)할 수 있다. 여기서, 단말은 안테나의 빔 방향과 각 방향에 대한 안테나 이득을 미리 알고 있기 때문에, 단말이 현재 사용하는 빔이 외곽 빔이라는 것을 알 수 있다. 또한, 단말은 현재 사용 중인 외곽 빔과 중심 빔과의 각도 차이도 알아낼 수 있다. 나아가, 수신 되는 신호의 각도를 추정하여 좀 더 정확한 중심 빔과의 현재 사용 중인 외곽 빔과의 각도 차이를 알아 낼 수도 있다. 그리고, 상기 현재 사용 중인 외곽 빔과 중심 빔과의 각도 차이를 이용하여 최적빔 지시 정보(610)를 생성할 수 있다.

예를 들면, 도 17에서와 같은 빔들을 사용하는 시스템에서 단말이 현재 사용하는 빔이 15 번 빔인 상황이라고 하자. 이때, 0 번 빔이 중심 빔이고, 0 번 빔 대비 우측으로 30 도를 담당하는 15번 빔의 안테나 이득은 중심 빔인 0 번 빔 대비 약 6dB 작을 수 있다. 그러면, 0 번 빔과 15 번 빔의 방위각(azimuth) 차이인 우측 30 도만큼 단말 위치를 조정하도록 최적빔 지시 정보(610)를 생성할 수 있다.

그리고, 단말은 1640 단계에서 상기 생성한 최적빔 지시 정보(610)를 출력할 수 있다. 상기 도 17의 예시에 따르면, 단말의 방향을 우측 30 도만큼 조정하는 경우, 신호의 이득은 6 dB 증가할 수 있다. 한편 상기 최적빔 지시 정보(610)를 출력하는 방법에 대해서는 상기 도 6 내지 도 14와 관련된 부분에서 설명하였으므로 그 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

한편, 실시 예에 따라서, 단말은 1630 단계에서 최적빔 지시 정보(610)를 출력하도록 설정되어 있는지 여부를 판단할 수 있다. 만약 최적빔 지시 정보(610)를 출력하도록 설정되어 있지 않은 경우에 단말은 1650 단계에서 최적빔 지시 정보(610)를 출력하지 않을 수 있다. 그리고, 상기 1630 단계에서 판단 결과 최적빔 지시 정보(610)를 출력하도록 설정되어 있는 경우, 단말은 1640 단계에서 상기 최적빔 지시 정보(610)를 출력할 수 있다.

또한, 실시 예에 따라서, 단말은 1640 단계 이후, 기계적 조정(mechanical tilt)으로 안테나(115) 방향을 최적빔 방향으로 조정할 수도 있다.

도 18은 빔 탐색 범위를 벗어난 경우의 단말 동작을 설명하기 위한 도면이고, 도 19는 본 발명의 일 실시 예에 따른 빔 탐색 범위를 벗어난 경우의 최적빔 안내 방법의 일 예를 도시한 도면이다.

도 19를 참고하면, 1910 단계에서 단말은 다른 네트워크 엔티티(예를 들면, 기지국)가 단말의 빔 탐색 범위를 벗어난 것을 인지할 수 있다. 예를 들면, 도 18을 참고하면, 1810 상태에서 기지국(1830)의 빔(1831)이 단말의 빔 탐색 범위(scan range) 내의 최외곽 빔(1817)이 벗어나 있을 수 있다. 이와 같은 경우, 단말(1810)에는 신호가 수신되지 않을 수 있다.

이 경우, 1920 단계에서 단말(1810)은 빔 탐색 범위를 벗어나기 전 최적빔의 방위각(azimuth) 및/또는 고도각(elevation)을 추정할 수 있다. 그리고, 단말은 1930 단계에서 상기 추정 값(및 상기 단말의 현재 방향)을 이용하여 최적빔 지시 정보(610)를 결정할 수 있다. 즉, 단말(1810)은 빔 탐색 범위를 벗어나기 전의 최적빔의 방위각(azimuth) 및/또는 고도각(elevation)에 대한 히스토리 정보를 저장하고 있을 수 있다. 그리고, 단말(1810)이 빔 탐색 범위를 벗어나게 되는 경우에 상기 히스토리 정보에 저장된 최적빔의 방위각(azimuth) 및/또는 고도각(elevation)을 이용하여 최적빔 지시 정보(610)를 결정할 수 있다. 예를 들면, 1810 상태의 단말은 빔 탐색 범위를 벗어나기 이전에 최적빔이 단말의 좌측 방향에 존재하고 있음을 저장하고 있을 수 있다. 그리고, 단말은 상기 최적빔의 방위각(azimuth) 및/또는 고도각(elevation)에 대한 정보도 저장하고 있을 수 있다. 이에 따라서 단말은 어느 방향으로 단말을 얼만큼 회전시키는 경우에 신호 세기가 강해질 것인지에 대한 정보를 계산하여 최적빔 지시 정보(610)를 결정할 수 있다.

그리고 단말(1810)은 1950 단계에서 상기 최적빔 지시 정보(610)를 단말의 표시부에 표시(1815)하여 줄 수 있다. 그에 따라서 사용자가 단말(1810)의 방향을 회전시켜주는 경우 1820 상태로 변경될 수 있다. 이 경우, 1820 상태의 단말이 사용하게 되는 빔(1825)은 기지국(1830)의 빔 탐색 범위(scan range) 내의 빔(1835)과 일치하게 되어 강한 신호를 수신할 수 있다.

실시 예에 따라서, 단말은 가장 강한 신호를 기지국으로부터 수신하기 위하여, 단말의 빔 중에서 중심 빔(1825)이 기지국의 빔(1835)과 일치하도록 상기 최적빔 지시 정보(610)를 결정할 수 있다. 예를 들면, 1810 상태의 단말은 자신의 중심 빔(1825)과 기지국(1830)의 송신 빔 사이의 방위각(azimuth)의 차이 및/또는 고도각(elevation) 차이를 계산하여 단말의 위치 조정 값을 결정할 수 있다. 그리고 단말은 상기 결정된 위치 조정 값에 따라 최적빔 지시 정보(610)를 출력할 수 있다.

또는, 실시 예에 따라서 단말은 1920 단계 및 1930 단계에서 최적빔을 획득하기 위해서 단말을 회전시켜야 하는 방향에 대한 정보만을 계산할 수 있다. 그리고, 상기 방향에 대한 정보만을 단말이 출력하여 줄 수 있다. 이후, 기지국이 단말의 빔 탐색 범위 내에 들어오게 되는 경우에 상기 도 16 및 도 17과 관련하여 설명한 빔 탐색 범위 내의 최적빔 안내 방법을 이용하여 정확한 단말의 조정 위치를 결정할 수도 있을 것이다.

한편, 실시 예에 따라서, 단말(1810)은 1950 단계 이후, 기계적 조정(mechanical tilt)으로 안테나(115) 방향을 최적빔 방향으로 조정할 수도 있다.

도 20은 본 발명의 일 실시 예에 따른 빔 그룹핑 방법의 일 예를 도시한 도면이다.

단말이 최적빔 지시 정보(610)를 자주 출력하는 경우에, 단말의 위치 조정을 위한 사용자의 지나친 개입을 유발할 수 있다. 이 경우 단말은 최적빔 지시 정보(610)를 지나치게 자주 출력하는 것을 방지하기 위하여, 임계값 기반으로 좋은 빔(good beam)들을 그룹핑하여 좋은 빔(good beam)들 내부의 변화는 출력하지 않을 수 있다.

도 20을 참고하면, 단말은 2010 단계에서 빔 별로 수신 강도를 측정할 수 있다. 예를 들면, 단말은 빔 별로 채널 CQI(channel quality index)를 측정할 수 있다.

그리고, 측정된 빔 별 수신 강도를 미리 설정된 임계값 이상인지 여부를 판단하여 좋은 빔(good beam)과 나쁜 빔(bad beam)으로 그룹화 할 수 있다. 한편, 상기 임계값은 서비스의 QoS(quality of service) 수준에 따라 설정될 수 있다.

이를 위해서, 단말은 2020 단계에서 각 빔 별 CQI가 미리 설정된 임계값(THR)보다 큰지(또는 이상인지) 여부를 판단할 수 있다. 그리고 CQI가 미리 설정된 임계값보다 큰 빔의 경우, 단말은 2030 단계에서 상기 빔을 좋은 빔(good beam)으로 분류할 수 있다. 그리고 CQI가 미리 설정된 임계값 이하인 경우, 단말은 2040 단계에서 상기 빔을 나쁜 빔(bad beam)으로 분류할 수 있다.

한편, 도면에서는 빔을 좋은 빔(good beam)과 나쁜 빔(bad beam)의 두 개로 구분하는 것이 예시되어 있으나, 이에 한정하는 것은 아니고 빔을 3 개 이상의 그룹으로 그룹화할 수도 있음은 물론이다. 예를 들면, 단말은 제1 임계값과 제2 임계값 2 개의 임계값을 이용해 빔을 수신 상태가 가장 좋은 제1 그룹, 수신 상태가 보통인 제2 그룹, 수신 상태가 나쁜 제3 그룹으로 구분할 수도 있을 것이다.

이후, 단말은 2050 단계에서 현재 단말의 사용 빔이 좋은 빔 집합에 포함되어 있는지 여부를 판단할 수 있다. 그리고, 상기 현재 사용 빔이 좋은 빔 집합에 포함되어 있는 경우 단말은 2060 단계에서 현 상태를 유지할 수 있다. 즉, 단말은 최적빔 지시 정보(610)를 출력하지 않을 수 있다.

그리고, 2050 단계에서 판단 결과 현재 단말의 사용 빔이 좋은 빔 집합에 포함되어 있지 않은 경우, 단말은 2070 단계에서 단말의 현재 사용 빔과 최적의 빔 사이의 각도를 계산할 수 있다. 즉, 단말은 현재 사용 빔과 중심 빔의 방위각(azimuth)의 차이 및/또는 고도각(elevation) 차이를 계산할 수 있다. 그리고, 상기 현재 사용 중인 빔과 중심 빔과의 각도 차이를 이용하여 최적빔 지시 정보(610)를 생성하고, 이를 출력할 수 있다.

한편, 실시 예에 따라서, 단말은 2070 단계에서 현재 빔과 좋은 빔 집합에 속하는 좋은 빔들 사이의 각도 차를 계산할 수 있다. 그리고, 단말은 2080 단계에서 사용자의 움직임을 최소화 하기 위해서, 단말은 좋은 빔들 중에서 현재 빔과 각도 차가 가장 작은 빔을 최적빔으로 선택할 수 있다. 그리고, 단말은 상기 선택한 최적빔에 대한 정보를 포함하는 최적빔 지시 정보(610)를 결정하고 이를 출력할 수도 있다. 한편, 실시 예에 따라서, 단말은 2080 단계 이후, 기계적 조정(mechanical tilt)으로 안테나(115) 방향을 최적빔 방향으로 조정할 수도 있다.

도 17을 참고하면, 단말은 0 번 내지 18 번 빔의 수신 성능을 측정할 수 있다. 이때, 각 빔의 수신 성능을 미리 설정된 임계값과 비교하여, 상기 임계값보다 빔의 수신 성능이 좋은지 판단할 수 있다. 예를 들면, 0 번 빔 내지 6 번 빔은 임계값보다 수신 성능이 좋은 빔들일 수 있다. 그리고 7 번 내지 18 번 빔은 임계값보다 수신 성능이 좋지 않은 빔들일 수 있다. 이에, 단말은 0 번 빔 내지 6 번 빔을 좋은 빔 그룹으로 그룹핑할 수 있다. 그리고, 단말은 7 번 내지 18 번 빔을 나쁜 빔 그룹으로 그룹핑할 수 있다.

이때, 단말이 사용하는 빔이 상기 0 내지 6 번의 좋은 빔들 중 하나인 경우에, 단말은 최적빔 지시 정보(610)를 출력하지 않을 수 있다. 반면, 단말이 현재 사용하는 빔이 예를 들면 15 번 빔일 수 있다. 이때, 상기 15 번 빔은 좋은 빔 그룹에 속해 있지 않으므로, 단말은 좋은 빔들(즉 0 번 내지 6 번 빔들)과 15 번 빔의 각도 차이를 계산할 수 있다. 이 경우, 15 번 빔과 3 번 빔의 각도 차이가 가장 작으므로, 단말은 3 번 빔을 단말의 최적빔으로 선택할 수 있다. 그리고 단말은 상기 3번 빔 방향으로 단말의 방향을 조정하도록 하기 위한 최적빔 지시 정보(610)를 출력할 수 있다.

또는 실시 예에 따라서 단말은 신호의 강도가 가장 강한 0 번 빔을 최적빔으로 선택할 수도 있다. 그리고, 단말은 상기 0 번 빔 방향으로 단말의 방향을 조정하도록 하기 위한 최적빔 지시 정보(610)를 출력할 수도 있다.

이상에서와 같이, 본원 발명의 일 실시 예에 따른 단말은 빔 북(beam book)에 기반하여 최적의 빔을 선택하는 알고리즘을 제공할 수 있다. 그리고 탐색 범위 내와 탐색 범위 외부에 대한 각각의 최적화 알고리즘을 제공할 수 있고, 사용자 개입 최소화를 위해 최적 빔 그룹핑을 통해 최적빔 지시 정보 출력을 최소화할 수 있다.

앞서 설명한 기지국이나 단말의 동작들은 해당 프로그램 코드를 저장한 메모리 장치를 기지국 또는 단말 장치 내의 임의의 구성부에 구비함으로써 실현될 수 있다. 즉, 기지국 또는 단말 장치의 제어부는 메모리 장치 내에 저장된 프로그램 코드를 프로세서 혹은 CPU(central processing unit)에 의해 읽어내어 실행함으로써 앞서 설명한 동작들을 실행할 수 있다.

본 명세서에서 설명되는 엔터티, 기지국 또는 단말 장치의 다양한 구성부들과, 모듈(module)등은 하드웨어(hardware) 회로, 일 예로 상보성 금속 산화막 반도체(complementary metal oxide semiconductor) 기반 논리 회로와, 펌웨어(firmware)와, 소프트웨어(software) 및/혹은 하드웨어와 펌웨어 및/혹은 머신 판독 가능 매체에 삽입된 소프트웨어의 조합과 같은 하드웨어 회로를 사용하여 동작될 수도 있다. 일 예로, 다양한 전기 구조 및 방법들은 트랜지스터(transistor)들과, 논리 게이트(logic gate)들과, 주문형 반도체와 같은 전기 회로들을 사용하여 실시될 수 있다.

본 명세서와 도면에 개시된 실시 예는 기술 내용을 쉽게 설명하고, 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

한편, 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

110: 송수신부 120: 제어부
115: 안테나 130: 알고리즘 저장 장치
610: 최적빔 지시 정보

Claims

단말의 제어 방법에 있어서,
단말의 복수의 빔들 중에서 안테나 이득이 가장 좋은 중심 빔과 상기 단말의 현재 사용 빔이 동일한지 여부를 판단하는 단계;
상기 단말의 현재 사용 빔과 상기 중심 빔이 동일하지 않은 경우, 상기 단말의 현재 사용 빔과 상기 중심 빔 사이의 각도를 계산하는 단계; 및
상기 단말의 현재 사용 빔과 상기 중심 빔 사이의 각도에 따른 최적의 빔 방향을 지시하는 정보를 출력하는 단계;
를 포함하는 단말의 제어 방법.
제1 항에 있어서, 상기 최적의 빔 방향을 지시하는 정보를 출력하는 단계는,
상기 최적의 빔 방향을 지시하는 정보를 출력하도록 설정되어 있는 경우에 상기 최적의 빔 방향을 지시하는 정보를 출력하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 단말의 제어 방법.
제1 항에 있어서,
상기 단말의 현재 사용 빔과 상기 중심 빔 사이의 각도는, 상기 단말의 현재 사용 빔과 상기 중심 빔 사이의 방위각(azimuth) 차이 및 상기 단말의 현재 사용 빔과 상기 중심 빔 사이의 고도각(elevation) 차이 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 단말의 제어 방법.
제1 항에 있어서,
상기 단말과 통신을 수행하는 네트워크 엔티티가 상기 단말의 빔 탐색 범위를 벗어난 상태인 경우, 상기 빔 탐색 범위를 벗어나기 전의 최적의 빔 방향을 추정하는 단계;
상기 빔 탐색 범위를 벗어나기 전의 최적의 빔 방향을 이용하여, 상기 단말의 회전 방향 및 각도를 계산하는 단계; 및
상기 단말의 회전 방향 및 각도에 따른 최적의 빔 방향을 지시하는 정보를 출력하는 단계;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 단말의 제어 방법.
제1 항에 있어서, 상기 단말의 현재 사용 빔과 상기 중심 빔 사이의 각도를 계산하는 단계는,
상기 단말의 복수의 빔들 중 신호 강도가 미리 설정된 임계값보다 큰 빔들을 빔 그룹으로 설정하는 단계;
상기 단말의 현재 사용 빔이 상기 빔 그룹에 포함되는지 판단하는 단계; 및
상기 단말의 현재 사용 빔이 상기 빔 그룹에 포함되지 않는 경우, 상기 단말의 현재 사용 빔과 상기 중심 빔 사이의 각도를 계산하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 단말의 제어 방법.
제5 항에 있어서, 상기 단말의 현재 사용 빔과 상기 중심 빔 사이의 각도를 계산하는 단계는,
상기 단말의 현재 사용 빔이 상기 빔 그룹에 포함되지 않는 경우, 상기 단말의 현재 사용 빔과 상기 빔 그룹에 속하는 빔들 사이의 각도 차이를 계산하는 단계;
상기 빔 그룹에 속하는 빔들 중 상기 단말의 현재 사용 빔과 각도 차이가 가장 작은 빔을 최적의 빔으로 선택하는 단계; 및
상기 단말의 현재 사용 빔과 상기 최적의 빔 사의의 각도를 상기 단말의 현재 사용 빔과 상기 중심 빔 사이의 각도로 결정하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 단말의 제어 방법.
제1 항에 있어서,
상기 최적의 빔 방향을 지시하는 정보는 상기 단말이 회전할 방향을 나타내는 정보, 상기 단말이 회전할 각도를 나타내는 정보, 및 상기 최적의 빔 방향을 나타내는 지시선 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 단말의 제어 방법.
단말에 있어서,
신호를 송수신하고, 복수의 빔들을 포함하는 송수신부; 및
상기 단말의 복수의 빔들 중에서 안테나 이득이 가장 좋은 중심 빔과 상기 단말의 현재 사용 빔이 동일한지 여부를 판단하고, 상기 단말의 현재 사용 빔과 상기 중심 빔이 동일하지 않은 경우, 상기 단말의 현재 사용 빔과 상기 중심 빔 사이의 각도를 계산하고, 상기 단말의 현재 사용 빔과 상기 중심 빔 사이의 각도에 따른 최적의 빔 방향을 지시하는 정보를 출력하는 제어부;
를 포함하는 단말.
제8 항에 있어서, 상기 제어부는,
상기 최적의 빔 방향을 지시하는 정보를 출력하도록 설정되어 있는 경우에 상기 최적의 빔 방향을 지시하는 정보를 출력하는 것을 특징으로 하는 단말.
제8 항에 있어서,
상기 단말의 현재 사용 빔과 상기 중심 빔 사이의 각도는, 상기 단말의 현재 사용 빔과 상기 중심 빔 사이의 방위각(azimuth) 차이 및 상기 단말의 현재 사용 빔과 상기 중심 빔 사이의 고도각(elevation) 차이 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 단말.
제8 항에 있어서, 상기 제어부는,
상기 단말과 통신을 수행하는 네트워크 엔티티가 상기 단말의 빔 탐색 범위를 벗어난 상태인 경우, 상기 빔 탐색 범위를 벗어나기 전의 최적의 빔 방향을 추정하고, 상기 빔 탐색 범위를 벗어나기 전의 최적의 빔 방향을 이용하여, 상기 단말의 회전 방향 및 각도를 계산하고, 상기 단말의 회전 방향 및 각도에 따른 최적의 빔 방향을 지시하는 정보를 출력하는 것을 특징으로 하는 단말.
제8 항에 있어서, 상기 제어부는,
상기 단말의 복수의 빔들 중 신호 강도가 미리 설정된 임계값보다 큰 빔들을 빔 그룹으로 설정하고, 상기 단말의 현재 사용 빔이 상기 빔 그룹에 포함되는지 판단하고, 상기 단말의 현재 사용 빔이 상기 빔 그룹에 포함되지 않는 경우, 상기 단말의 현재 사용 빔과 상기 중심 빔 사이의 각도를 계산하는 것을 특징으로 하는 단말.
제12 항에 있어서, 상기 제어부는,
상기 단말의 현재 사용 빔이 상기 빔 그룹에 포함되지 않는 경우, 상기 단말의 현재 사용 빔과 상기 빔 그룹에 속하는 빔들 사이의 각도 차이를 계산하고, 상기 빔 그룹에 속하는 빔들 중 상기 단말의 현재 사용 빔과 각도 차이가 가장 작은 빔을 최적의 빔으로 선택하고, 상기 단말의 현재 사용 빔과 상기 최적의 빔 사의의 각도를 상기 단말의 현재 사용 빔과 상기 중심 빔 사이의 각도로 결정하는 것을 특징으로 하는 단말.
제8 항에 있어서,
상기 최적의 빔 방향을 지시하는 정보는 상기 단말이 회전할 방향을 나타내는 정보, 상기 단말이 회전할 각도를 나타내는 정보, 및 상기 최적의 빔 방향을 나타내는 지시선 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 단말.
제8 항에 있어서,
상기 송수신부와 연결되어 신호를 송수신하는 안테나; 및
상기 안테나와 연결된 안테나 방향 조정부를 더 포함하고,
상기 제어부는, 상기 안테나의 방향을 상기 최적의 빔 방향으로 조정하도록 상기 안테나 방향 조정부를 제어하는 것을 특징으로 하는 단말.