KR101754668B1 - 무선통신 시스템에서 링크 동작 모드에 따른 신호 송수신을 위한 중계기 장치 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

무선통신 시스템에서 링크 모드에 따라 신호를 송수신하는 중계기 장치 및 그 방법이 개시된다. 본 발명에 따른 중계기 장치에서, 프로세서는 링크 모드 정보에 기초하여 기지국 및 상기 단말 중 적어도 어느 하나로 신호를 송신하거나 또는 어느 하나로부터 신호를 수신하도록 제어한다. 하나 이상의 안테나는 상기 링크 모드 정보를 수신하며, 상기 프로세서의 제어에 따라 상기 기지국 및 상기 단말 중 적어도 어느 하나로 신호를 송신하거나 또는 어느 하나로부터 신호를 수신한다. 상기 링크 모드 정보는 상기 중계기가 동작할 링크에 대한 정보를 포함할 수 있다.

Description

무선통신 시스템에서 링크 동작 모드에 따른 신호 송수신을 위한 중계기 장치 및 그 방법{RELAY NODE APPARATUS FOR TRANSMITTING AND RECEIVING SIGNAL ACCORDING TO LINK OPERATION MODE IN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM AND METHOD THEREOF}

본 발명은 무선 통신 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 중계기의 링크 동작 모드에 따른 신호 송수신 방법에 관한 것이다.

차세대 통신 시스템인 3GPP LTE-A 시스템에서 중계기에 기지국과 단말 간의 링크 연결을 포워딩하는 역할을 도입하면서 각각의 상향링크 및 하향링크 캐리어 주파수 대역에 속성이 다른 두 가지 종류의 링크가 적용되게 된다. 기지국과 중계기 간의 링크 간에 설정되는 연결 링크 부분을 백홀 링크(backhaul link)라고 정의하여 표현한다. 하향링크 자원을 이용하여 FDD(Frequency Division Duplex) 혹은 TDD(Time Division Duplex) 방식으로 전송이 이루어지는 것을 백홀 하향링크(backhaul downlink)라고 하며, 상향링크 자원을 이용하여 FDD 또는 TDD 방식으로 전송이 이루어지는 것을 백홀 상향링크라고 표현할 수 있다.

중계기는 릴레이 백홀 하향링크(relay backhaul downlink)를 통해 기지국으로부터 정보를 수신할 수 있고, 릴레이 백홀 상향링크를 통해 기지국으로 정보를 전송할 수 있다. 또한, 중계기는 릴레이 액세스 하향링크를 통해 단말로 정보를 전송할 수 있고, 릴레이 액세스 상향링크를 통해 단말로부터 정보를 수신할 수 있다.

이와 같이 중계기가 도입된 3GPP LTE-A 시스템에서, 아직까지 MIMO를 지원하는 중계기가 링크 모드에 따라 신호를 송수신하기 위한 방법이 전혀 개시된 바가 없다.

본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제는 무선통신 시스템에서 중계기가 링크 모드에 따라 신호를 송수신하는 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명에서 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 무선통신 시스템에서 링크 모드에 따라 신호를 송수신하는 중계기 장치를 제공하는 데 있다.

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

상기의 기술적 과제를 달성하기 위한, 무선통신 시스템에서 중계기가 링크 모드에 따라 신호를 송수신하는 방법은, 상기 중계기가 동작할 링크에 대한 정보를 포함하는 링크 모드 정보를 수신하는 단계; 및 상기 수신한 링크 모드 정보에 기초하여 기지국 및 단말 중 적어도 어느 하나로 신호를 송신하거나 또는 적어도 어느 하나로부터 신호를 수신하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 링크 모드 정보는 특정 시간단위 별로 상기 중계기가 동작할 링크 모드에 관한 정보를 포함할 수 있다.

상기 수신한 링크 모드 정보가 특정 시간단위에 대해 지시하는 링크 모드로 스위칭하는 단계를 더 포함하며, 상기 스위칭된 링크 모드에 따라 적어도 상기 기지국 및 상기 단말 중 어느 하나로 신호를 송신하거나 또는 적어도 어느 하나로부터 신호를 수신할 수 있다.

상기 수신한 링크 모드 정보가 제 1 모드를 지시하면, 상기 특정 시간단위에서 상기 기지국과의 링크만을 통해 신호를 송신 또는 수신할 수 있다.

상기 수신한 링크 모드 정보가 제 2 모드를 지시하면, 특정 시간단위에서 상기 단말과의 링크만을 통해 신호를 송신 또는 수신할 수 있다.

상기 수신한 링크 모드 정보가 제 3 모드를 지시하면, 특정 시간단위에서 상기 단말과의 링크를 통해 신호를 전송하며 상기 기지국과의 링크를 통해 신호를 전송할 수 있다.

상기 수신한 링크 모드 정보가 제 4 모드를 지시하면, 특정 시간단위에서 상기 단말과의 링크를 통해 신호를 수신하며 상기 기지국과의 링크를 통해 신호를 수신할 수 있다.

상기 링크 모드 정보는 각 링크 모드 별로 사용되는 안테나 개수 정보를 더 포함할 수 있다.

상기 링크 모드 정보는 상기 중계기의 상향링크 또는 하향링크 전송 안테나 수에 대응하는 사전에 정의된 코드북 테이블을 지시하는 정보, 또는 상기 중계기의 하향링크 전송 또는 하향링크 수신 안테나 수에 대응하는 피드백 모드를 지시하는 정보를 더 포함할 수 있다. 여기서, 상기 코드북 테이블 지시 정보에 기초하여 프리코딩 행렬 지시자(Precoding Matrix Indicator, PMI)를 선택하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 상기 선택한 PMI를 적용하여 상기 기지국 및 상기 단말 중 적어도 어느 하나로 신호를 전송할 수 있다.

상기 링크 모드 정보가 지시하는 각 링크 모드 별로 사용되는 안테나 개수는 사전에 설정될 수 있다. 상기 링크 모드 정보가 지시하는 각 링크 모드 별로 사용되는 안테나 인덱스는 사전에 설정될 수 있다. 상기 링크 모드 정보는 상위 계층 시그널링(higher layer signalling)을 통해 수신될 수 있다.

상기의 다른 기술적 과제를 해결하기 위한, 무선통신 시스템에서 링크 모드에 따라 신호를 송수신하는 중계기 장치는, 링크 모드 정보에 기초하여 기지국 및 상기 단말 중 적어도 어느 하나로 신호를 송신하거나 또는 어느 하나로부터 신호를 수신하도록 제어하는 프로세서; 및 상기 링크 모드 정보를 수신하며, 상기 프로세서의 제어에 따라 상기 기지국 및 상기 단말 중 적어도 어느 하나로 신호를 송신하거나 또는 어느 하나로부터 신호를 수신하는 하나 이상의 안테나를 포함하되, 상기 링크 모드 정보는 상기 중계기가 동작할 링크에 대한 정보를 포함할 수 있다.

상기 프로세서는 상기 수신한 링크 모드 정보에 기초하여 특정 시간단위에서 사용할 링크 모드로 스위칭하도록 제어하며, 상기 하나 이상의 안테나는 스위칭된 링크 모드에 따라 적어도 상기 기지국 및 상기 단말 중 어느 하나로 신호를 송신하거나 또는 어느 하나로부터 신호를 수신할 수 있다.

상기 수신한 링크 모드 정보가 특정 시간단위에서 제 1 모드를 지시하면, 상기 프로세서는 상기 하나 이상의 안테나가 상기 특정 시간단위에서 상기 기지국과의 링크만을 통해 신호를 송신하거나 또는 수신하도록 제어하며, 상기 하나 이상의 안테나는 상기 특정 시간단위에서 상기 기지국과의 링크만을 통해 신호를 송신하거나 또는 수신할 수 있다.

상기 수신한 링크 모드 정보가 특정 시간단위에서 제 2 모드를 지시하면, 상기 프로세서는 상기 하나 이상의 안테나가 상기 특정 시간단위에서 상기 단말과의 링크만을 통해 신호를 송신하거나 또는 수신하도록 제어하며, 상기 하나 이상의 안테나는 상기 특정 시간단위에서 상기 단말과의 링크만을 통해 신호를 송신하거나 또는 수신할 수 있다.

상기 수신한 링크 모드가 상기 특정 시간단위에서 제 3 모드를 지시하면, 상기 프로세서는 상기 하나 이상의 안테나가 상기 특정 시간단위에서 상기 단말 및 상기 기지국과의 각 링크를 통해 신호를 전송하도록 제어하며, 상기 하나 이상의 안테나는 상기 단말 및 상기 기지국과의 각 링크를 통해 신호를 전송할 수 있다.

상기 수신한 링크 모드가 상기 특정 시간단위에서 제 4 모드를 지시하면, 상기 프로세서는 상기 하나 이상의 안테나가 상기 특정 시간단위에서 상기 단말 및 상기 기지국과의 각 링크를 통해 신호를 수신하도록 제어하며, 상기 하나 이상의 안테나는 상기 특정 시간단위에서 상기 단말 및 상기 기지국과의 각 링크를 통해 신호를 수신할 수 있다.

상기 링크 모드 정보는 상기 중계기의 상향링크 또는 하향링크 전송 안테나 수에 대응하는 사전에 정의된 코드북 테이블을 지시하는 정보, 또는 상기 중계기의 하향링크 전송 또는 하향링크 수신 안테나 수에 대응하는 피드백 모드를 지시하는 정보를 더 포함할 수 있다.

상기 프로세서는 코드북 테이블 지시 정보에 기초하여 프리코딩 행렬 지시자(Precoding Matrix Indicator, PMI)를 선택하며, 상기 하나 이상의 안테나는 상기 선택된 PMI가 적용된 신호를 상기 기지국 및 상기 단말 중 적어도 어느 하나로 전송할 수 있다.

본 발명의 다양한 실시예에 의하면, 중계기는 다양한 링크 동작 모드로 신호를 송수신함으로써 통신 성능을 향상시킬 수 있다.

본 발명에서 얻은 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.

본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는, 첨부 도면은 본 발명에 대한 실시예를 제공하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 통신 시스템의 구성을 도시한 블록도,
도 2는 이동통신 시스템의 일 예인 3GPP LTE 시스템에서 사용되는 무선 프레임의 구조를 예시하는 도면,
도 3은 이동통신 시스템의 일 예인 3GPP LTE 시스템의 하향링크 및 상향링크 서브프레임의 구조를 나타낸 도면,
도 4는 본 발명에서 사용되는 하향링크의 시간-주파수 자원 격자 구조(resource grid structure)를 나타낸 도면,
도 5는 일반적인 다중 안테나(MIMO) 통신 시스템의 구성도,
도 6은 N_T개의 송신 안테나에서 수신 안테나 i로의 채널을 도시한 도면,
도 7은 이동통신 시스템의 일 예인 3GPP LTE 시스템에서의 참조신호 패턴을 나타낸 도면,
도 8은 SRS 심볼을 포함하는 상향링크 서브프레임 구성의 일 예를 나타낸 도면,
도 9는 본 발명에 따른 중계기(900)의 구성의 일 예를 나타낸 도면,
도 10은 도 9와 같은 중계기의 구성에 따른 중계기의 신호 송수신 모드를 나타낸 도면,
도 11은 본 발명에 따른 중계기의 구성의 다른 예를 나타낸 도면,
도 12는 도 11와 같은 중계기(1100)의 구성에 따른 중계기의 신호 송수신 모드를 나타낸 도면,
도 13은 본 발명에 따른 중계기의 구성의 다른 예를 나타낸 도면,
도 14는 도 13와 같은 중계기(1300)의 구성에 따른 중계기의 신호 송수신 모드를 나타낸 도면,
도 15는 본 발명에 따른 중계기의 구성의 다른 예를 나타낸 도면,
도 16은 도 15와 같은 중계기(1500)의 구성에 따른 중계기의 신호 송수신 모드를 나타낸 도면,
도 17은 중계기의 다양한 동작 모드를 예시한 도면,
도 18은 전파 지연(propagation delay)을 무시한 경우에 해당하는 기지국 및 중계기 간의 프레임 구조를 나타낸 도면이고, 도 19는 전파 지연을 고려한 경우에 해당하는 기지국 및 중계기 간의 프레임 구조를 나타낸 도면,
도 20은 전파 지연을 무시하고 고정된 타이밍 옵셋을 설정한 기지국 및 중계기 간의 프레임 구조의 일 예를 나타낸 도면이고, 도 21은 전파 지연을 고려하고 타이밍 옵셋을 설정한 기지국 및 중계기간의 프레임 구조의 일 예를 나타낸 도면,
도 22는 PUCCH/R-PUCCH 또는 PUSCH/R-PUSCH 전송 방법의 일 예를 나타낸 도면,
도 23은 본 발명에 따른 중계기의 구성의 다른 예를 나타낸 도면, 그리고,
도 24는 도 23에 도시된 중계기의 구성에 따른 중계기의 신호 송수신 모드를 나타낸 도면이다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다. 이하의 상세한 설명은 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해서 구체적 세부사항을 포함한다. 그러나, 당업자는 본 발명이 이러한 구체적 세부사항 없이도 실시될 수 있음을 안다. 예를 들어, 이하의 상세한 설명은 이동통신 시스템이 3GPP LTE 시스템인 경우를 가정하여 구체적으로 설명하나, 3GPP LTE의 특유한 사항을 제외하고는 다른 임의의 이동통신 시스템에도 적용 가능하다.

몇몇 경우, 본 발명의 개념이 모호해지는 것을 피하기 위하여 공지의 구조 및 장치는 생략되거나, 각 구조 및 장치의 핵심기능을 중심으로 한 블록도 형식으로 도시될 수 있다. 또한, 본 명세서 전체에서 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용하여 설명한다.

아울러, 이하의 설명에 있어서 단말은 UE(User Equipment), MS(Mobile Station), AMS(Advanced Mobile Station) 등 이동 또는 고정형의 사용자단 기기를 통칭하는 것을 가정한다. 또한, 기지국은 Node B, eNode B, Base Station, AP(Access Point) 등 단말과 통신하는 네트워크 단의 임의의 노드를 통칭하는 것을 가정한다.

이동 통신 시스템에서 단말(User Equipment)/중계기(Relay Node)는 기지국으로부터 하향링크(Downlink)/백홀 하향링크를 통해 정보를 수신할 수 있으며, 단말/중계기는 또한 상향링크(Uplink)/백홀 상향링크를 통해 정보를 전송할 수 있다. 단말과 중계기가 전송 또는 수신하는 정보로는 데이터 및 다양한 제어 정보가 있으며, 단말과 중계기가 전송 또는 수신하는 정보의 종류 용도에 따라 다양한 물리 채널이 존재한다.

무선 통신 시스템을 간략화하여 나타내기 위해 하나의 기지국과, 하나의 단말 및 하나의 중계기를 도시하였지만, 무선 통신 시스템(200)은 하나 이상의 기지국 및/또는 하나 이상의 중계기 및/또는 하나 이상의 단말을 포함할 수 있다. 즉, 기지국은 본 발명에서 기술한 매크로 기지국, 펨토 기지국 등 다양한 형태의 기지국을 포함하며, 단말은 매크로 단말, 펨토 단말 등 다양한 형태의 단말을 포함한다.

도 1은 본 발명에 따른 통신 시스템의 구성을 도시한 블록도이다.

본 발명에 따른 통신 시스템은 기지국(100), 중계기(150), 단말(180), 네트워크(미도시)를 포함할 수 있다. 통신 시스템을 간략화하여 나타내기 위해 하나의 기지국(100), 하나의 중계기(200), 하나의 단말(300)을 도시하였지만, 본 발명에 따른 통신 시스템은 복수의 기지국, 복수의 중계기, 복수의 단말을 포함할 수 있다.

도 1을 참조하면, 기지국(100)은 송신(Tx) 데이터 프로세서(105), 심볼 변조기(110), 송신기(115), 송수신 안테나(120), 프로세서(125), 메모리(130), 수신기(135), 심볼 복조기(140), 수신 데이터 프로세서(145)를 포함할 수 있다. 그리고, 중계기(150)도 송신(Tx) 데이터 프로세서(155), 심볼 변조기(160), 송신기(165), 송수신 안테나(170), 프로세서(175), 메모리(176), 수신기(177), 심볼 복조기(178), 수신 데이터 프로세서(179)를 포함할 수 있다. 또한, 단말(180)은 송신(Tx) 데이터 프로세서(182), 심볼 변조기(184), 송신기(186), 송수신 안테나(188), 프로세서(190), 메모리(192), 수신기(194), 심볼 복조기(196), 수신 데이터 프로세서(198)를 포함할 수 있다.

안테나(120, 170 및 188)가 각각 기지국(100), 중계기(150) 및 단말(180)에서 하나로 도시되어 있지만, 기지국(100), 중계기(150) 및 단말(180)은 복수 개의 안테나를 구비하고 있다. 따라서, 본 발명에 따른 기지국(100), 중계기(150) 및 단말(180)은 MIMO(Multiple Input Multiple Output) 시스템을 지원한다. 본 발명에 따른 기지국(100), 중계기(150) 및 단말(180)은 SU-MIMO(Single User-MIMO) MU-MIMO(Multi User-MIMO) 방식 모두를 지원할 수 있다.

하향링크 상에서, 기지국(100)의 송신 데이터 프로세서(105)는 트래픽 데이터를 수신하고, 수신한 트래픽 데이터를 포맷하여 코딩하고, 코딩된 트래픽 데이터를 인터리빙하고 변조하여(또는 심볼 매핑하여), 변조 심볼들("데이터 심볼들")을 제공한다. 심볼 변조기(110)는 이 데이터 심볼들과 파일럿 심볼들을 수신 및 처리하여, 심볼들의 스트림을 제공한다. 기지국(100)의 심볼 변조기(110)는, 데이터 및 파일럿 심볼들을 다중화하여 이를 송신기(115)로 전송한다. 이때, 각각의 송신 심볼은 데이터 심볼, 파일럿 심볼, 또는 제로(null) 신호 값일 수도 있다. 각각의 심볼 주기에서, 파일럿 심볼들이 연속적으로 송신될 수도 있다. 파일럿 심볼들은 주파수 분할 다중화(FDM), 직교 주파수 분할 다중화(OFDM), 시분할 다중화(TDM), 또는 코드 분할 다중화(CDM) 심볼일 수 있다. 기지국(100)의 송신기(115)는 심볼들의 스트림을 수신하여 이를 하나 이상의 아날로그 신호들로 변환하고, 또한, 이 아날로그 신호들을 추가적으로 조절하여(예를 들어, 증폭, 필터링, 및 주파수 업컨버팅(upconverting) 하여, 무선 채널을 통한 송신에 적합한 하향링크 신호를 발생시킨다. 이어서, 하향링크 신호는 안테나(120)를 통해 중계기(150) 및/또는 단말(180)로 전송된다.

중계기(150)의 수신 안테나(170)는 기지국(100)으로부터 하향링크 신호 및/또는 단말(180)로부터 상향링크 신호를 수신하여 수신된 신호를 수신기(177)로 제공한다. 수신기(177)은 수신된 신호를 조정하고(예를 들어, 필터링, 증폭, 및 주파수 다운컨버팅(downconverting)), 조정된 신호를 디지털화하여 샘플들을 획득한다. 심볼 복조기(178)는 수신된 파일럿 심볼들을 복조하여 채널 추정을 위해 이를 프로세서(175)로 제공한다.

중계기(150)의 프로세서(175)는 기지국(100) 및/또는 단말(180)으로부터 수신한 하향링크/상향링크 신호를 복조하여 처리한 후, 송신 안테나(170)를 통해 단말(110) 및/또는 기지국(100)으로 전송해 줄 수 있다.

단말(180)에서, 안테나(188)는 기지국(100) 및/또는 중계기(150)로부터의 하향링크 신호를 수신하여 수신된 신호를 수신기(194)로 제공한다. 수신기(194)는 수신된 신호를 조정 하여(예를 들어, 필터링, 증폭, 및 주파수 다운컨버팅(downconverting))하고, 조정된 신호를 디지털화하여 샘플들을 획득한다. 심볼 복조기(198)는 수신된 파일럿 심볼들을 복조하여 채널 추정을 위해 이를 프로세서(190)로 제공한다.

또한, 심볼 복조기(196)는 프로세서(190)로부터 하향링크에 대한 주파수 응답 추정치를 수신하고, 수신된 데이터 심볼들에 대해 데이터 복조를 수행하여, (송신된 데이터 심볼들의 추정치들인) 데이터 심볼 추정치를 획득하고, 데이터 심볼 추정치들을 수신(Rx) 데이터 프로세서(198)로 제공한다. 수신 데이터 프로세서(150)는 데이터 심볼 추정치들을 복조(즉, 심볼 디-매핑(demapping)) 하고, 디인터리빙(deinterleaving)하고, 디코딩하여, 전송된 트래픽 데이터를 복구한다.

심볼 복조기(196) 및 수신 데이터 프로세서(198)에 의한 처리는 각각 기지국(100)에서의 심볼 변조기(110) 및 송신 데이터 프로세서(105)에 의한 처리에 대해 상보적이다.

단말(180)은 상향링크 상에서, 송신 데이터 프로세서(182)는 트래픽 데이터를 처리하여, 데이터 심볼들을 제공한다. 심볼 변조기(184)는 데이터 심볼들을 수신하여 파일럿 심볼들과 함께 다중화하여, 변조를 수행하여, 심볼들의 스트림을 송신기(186)로 제공한다. 송신기(186)는 심볼들의 스트림을 수신 및 처리하여, 상향링크 신호를 발생시키고, 이러한 상향링크 신호는 안테나(135)를 통해 기지국(100) 또는 중계기(150)로 전송된다.

기지국(100)에서, 단말(180) 및/또는 중계기(150)로부터 상향링크 신호가 안테나(130)를 통해 수신되고, 수신기(190)는 수신한 상향링크 신호를 처리되어 샘플들을 획득한다. 이어서, 심볼 복조기(195)는 이 샘플들을 처리하여, 상향링크에 대해 수신된 파일럿 심볼들 및 데이터 심볼 추정치를 제공한다. 수신 데이터 프로세서(197)는 데이터 심볼 추정치를 처리하여, 단말기(180) 및/또는 중계기(150)로부터 전송된 트래픽 데이터를 복구한다.

기지국(100), 중계기(150), 단말(180) 각각의 프로세서(125, 175, 190)는 각각 기지국(100), 중계기(150), 단말(180)에서의 동작을 지시(예를 들어, 제어, 조정, 관리 등)한다. 각각의 프로세서들(125, 175, 190)은 프로그램 코드들 및 데이터를 저장하는 메모리들(130, 176, 192)과 연결될 수 있다. 메모리(130, 176, 192)는 각각 프로세서(125, 175, 190)에 연결되어 오퍼레이팅 시스템, 어플리케이션, 및 일반 파일(general files)들을 저장한다.

프로세서(125, 175, 190)는 컨트롤러(controller), 마이크로 컨트롤러(microcontroller), 마이크로 프로세서(microprocessor), 마이크로 컴퓨터(microcomputer) 등으로도 호칭될 수 있다. 한편, 프로세서(125, 175, 190)는 하드웨어(hardware) 또는 펌웨어(firmware), 소프트웨어, 또는 이들의 결합에 의해 구현될 수 있다. 하드웨어를 이용하여 본 발명의 실시예를 구현하는 경우에는, 본 발명을 수행하도록 구성된 ASICs(application specific integrated circuits) 또는 DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays) 등이 프로세서(125, 175, 190)에 구비될 수 있다.

한편, 펌웨어나 소프트웨어를 이용하여 본 발명의 실시예들을 구현하는 경우에는 본 발명의 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차 또는 함수 등을 포함하도록 펌웨어나 소프트웨어가 구성될 수 있으며, 본 발명을 수행할 수 있도록 구성된 펌웨어 또는 소프트웨어는 프로세서(125, 175, 190) 내에 구비되거나 메모리(130, 176, 192)에 저장되어 프로세서(125, 175, 190)에 의해 구동될 수 있다.

기지국(100), 중계기(150) 및 단말(180)이 무선 통신 시스템(네트워크) 사이의 무선 인터페이스 프로토콜의 레이어들은, 통신 시스템에서 잘 알려진 OSI(open system interconnection) 모델의 하위 3개 레이어를 기초로 제 1 레이어(L1), 제 2 레이어(L2), 및 제 3 레이어(L3)로 분류될 수 있다. 물리 레이어는 상기 제 1 레이어에 속하며, 물리 채널을 통해 정보 전송 서비스를 제공한다. RRC(Radio Resource Control) 레이어는 상기 제 3 레이어에 속하며 단말(180)과 네트워크 사이의 제어 무선 자원들을 제공한다. 기지국(100), 중계기(150) 및 단말(180)은 무선 통신 네트워크와 RRC 레이어를 통해 RRC 메시지들을 교환한다.

도 2는 이동통신 시스템의 일 예인 3GPP LTE 시스템에서 사용되는 무선 프레임의 구조를 예시하는 도면이다.

도 2를 참조하면, 하나의 무선 프레임(radio frame)은 10ms(327200Ts)의 길이를 가지며 10개의 균등한 크기의 서브프레임(subframe)으로 구성되어 있다. 각각의 서브프레임은 1ms의 길이를 가지며 2개의 슬롯(slot)으로 구성되어 있다. 각각의 슬롯은 0.5ms(15360Ts)의 길이를 가진다. 여기에서, Ts 는 샘플링 시간을 나타내고, Ts=1/(15kHz×2048)=3.2552×10^-8(약 33ns)로 표시된다. 슬롯은 시간 영역에서 복수의 OFDM 심볼 혹은 SC-FDMA 심볼을 포함하고, 주파수 영역에서 복수의 자원블록(Resource Block)을 포함한다.

LTE 시스템에서 하나의 자원블록은 12개의 부반송파×7(6)개의 OFDM 심볼 혹은 SC-FDMA(Single Carrier-Frequency Division Multiple Access) 심볼을 포함한다. 데이터가 전송되는 단위시간인 TTI(Transmission Time Interval)는 하나 이상의 서브프레임 단위로 정해질 수 있다. 상술한 무선 프레임의 구조는 예시에 불과하고, 무선 프레임에 포함되는 서브프레임의 수 또는 서브프레임에 포함되는 슬롯의 수, 슬롯에 포함되는 OFDM 심볼 혹은 SC-FDMA 심볼의 수는 다양하게 변경될 수 있다.

도 3은 이동통신 시스템의 일 예인 3GPP LTE 시스템의 하향링크 및 상향링크 서브프레임의 구조를 나타낸 도면이다.

도 3의 (a)를 참조하면, 하나의 하향링크 서브프레임은 시간 영역에서 2개의 슬롯을 포함한다. 하향링크 서브프레임 내의 첫 번째 슬롯의 앞선 최대 3 OFDM 심볼들이 제어채널들이 할당되는 제어영역(control region)이고, 나머지 OFDM 심볼들은 PDSCH(Physical Downlink Shared Channel)가 할당되는 데이터 영역이 된다.

3GPP LTE에서 사용되는 하향링크 제어채널들은 PCFICH(Physical Control Format Indicator Channel), PDCCH(Physical Downlink Control Channel), PHICH(Physical Hybrid-ARQ Indicator Channel) 등이 있다. 서브프레임의 첫 번째 OFDM 심볼에서 전송되는 PCFICH는 서브프레임 내에서 제어채널들의 전송에 사용되는 OFDM 심볼의 수(즉, 제어 영역의 크기)에 관한 정보를 나른다. PDCCH를 통해 전송되는 제어정보를 하향링크 제어정보(Downlink Control Information, DCI)라고 한다. DCI는 상향링크 자원 할당 정보, 하향링크 자원 할당 정보 및 임의의 단말 그룹들에 대한 상향링크 전송 파워 제어 명령 등을 가리킨다. PHICH는 상향링크 HARQ(Hybrid Automatic Repeat Request)에 대한 ACK(Acknowledgement)/NACK(Not-Acknowledgement) 신호를 나른다. 즉, 단말이 전송한 상향링크 데이터에 대한 ACK/NACK 신호는 PHICH 상으로 전송된다.

이제 하향링크 물리채널인 PDCCH에 대해 기술한다.

기지국은 PDCCH를 통해 PDSCH의 자원 할당 및 전송 포맷(이를 DL grant라고도 한다), PUSCH의 자원 할당 정보(이를 UL grant라고도 한다), 임의의 단말 그룹 내 개별 단말들에 대한 전송 파워 제어 명령의 집합 및 VoIP(Voice over Internet Protocol)의 활성화 등을 전송할 수 있다. 복수의 PDCCH가 제어영역 내에서 전송될 수 있으며, 단말은 복수의 PDCCH를 모니터링할 수 있다. PDCCH는 하나 또는 몇몇 연속적인 CCE(Control Channel Elements)의 집합(aggregation)으로 구성된다. 하나 또는 몇몇 연속적인 CCE의 집합으로 구성된 PDCCH는 서브블록 인터리빙(subblock interleaving)을 거친 후에 제어 영역을 통해 전송될 수 있다. CCE는 무선채널의 상태에 따른 부호화율을 PDCCH에게 제공하기 위해 사용되는 논리적 할당 단위이다. CCE는 복수의 자원 요소 그룹(resource element group)에 대응된다. CCE의 수와 CCE들에 의해 제공되는 부호화율의 연관 관계에 따라 PDCCH의 포맷 및 가능한 PDCCH의 비트 수가 결정된다.

PDCCH를 통해 전송되는 제어정보를 하향링크 제어정보(downlink control information, DCI)라고 한다. 다음 표 1은 DCI 포맷에 따른 DCI를 나타낸다.

DCI 포맷 0은 상향링크 자원 할당 정보를 가리키고, DCI 포맷 1∼2는 하향링크 자원 할당 정보를 가리키고, DCI 포맷 3, 3A는 임의의 단말 그룹들에 대한 상향링크 TPC(transmit power control) 명령을 가리킨다.

LTE 시스템에서 기지국이 PDCCH를 전송을 위해 자원을 매핑하는 방안에 대해 간단히 살펴본다.

일반적으로, 기지국은 PDCCH를 통하여 스케줄링 할당 정보 및 다른 제어 정보를 전송할 수 있다. 물리 제어 채널은 하나의 집합(aggregation) 또는 복수 개의 연속 제어 채널 요소(CCE: Control Channel Element)로 전송될 수 있다. 하나의 CCE는 9개의 자원 요소 그룹(Resource Element Group, REG)들을 포함한다. PCFICH(Physical Control Format Indicator CHhannel) 또는 PHICH(Physical Hybrid Automatic Repeat Request Indicator Channel)에 할당되지 않은 RBG의 개수는 N_REG이다. 시스템에서 이용가능한 CCE는 0부터 N_CCE-1까지 이다(여기서

이다). PDCCH는 다음 표 2에 나타낸 바와 같이 다중 포맷을 지원한다. n개의 연속 CCE들로 구성된 하나의 PDCCH는 i mod n =0을 수행하는 CCE부터 시작한다(여기서 i는 CCE 번호이다). 다중 PDCCH들은 하나의 서브프레임으로 전송될 수 있다.

표 2를 참조하면, 기지국은 제어 정보 등을 몇 개의 영역으로 보낼 지에 따라 PDCCH 포맷을 결정할 수 있다. 단말은 CCE 단위로 제어 정보 등을 읽어서 오버헤드를 줄일 수 있다. 마찬가지로, 중계기도 R-CCE 단위로 제어 정보 등을 읽을 수 있다. LTE-A 시스템에서는, 임의의 중계기를 위한 R-PDCCH를 전송하기 위해 R-CCE(Relay-Control Channel Element) 단위로 자원 요소(Resource Element, RE)를 매핑할 수 있다.

도 3의 (b)를 참조하면, 상향링크 서브프레임은 주파수 영역에서 제어 영역 및 데이터 영역으로 나누어질 수 있다. 제어 영역은 상향링크 제어 정보를 나르는 PUCCH(Physical Uplink Control CHannel)로 할당된다. 데이터 영역은 사용자 데이터를 나르기 위한 PUSCH(Physical Uplink Shared CHannel)로 할당된다. 단일 반송파 특성을 유지하기 위하여, 하나의 단말은 PUCCH 및 PUSCH를 동시에 전송하지 않는다. 하나의 단말을 위한 PUCCH는 하나의 서브프레임에서 RB 페어로 할당된다. RB 페어에 속하는 RB들은 각 2개의 슬롯에서 서로 다른 부반송파를 차지하고 있다. PUCCH에 할당된 RB 페어는 슬롯 경계(slot boundary)에서 주파수 호핑된다.

도 4는 본 발명에서 사용되는 하향링크의 시간-주파수 자원 격자 구조(resource grid structure)를 나타낸 도면이다.

각 슬롯에서 전송되는 하향링크 신호는

×

개의 부반송파(subcarrier)와

개의 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 심볼로 구성되는 자원 격자(resource grid) 구조로 이용한다. 여기서,

은 하향링크에서의 자원 블록(RB: Resource Block)의 개수를 나타내고,

는 하나의 RB을 구성하는 부반송파의 개수를 나타내고,

는 하나의 하향링크 슬롯에서의 OFDM 심볼의 개수를 나타낸다.

의 크기는 셀 내에서 구성된 하향링크 전송 대역폭에 따라 달라지며

≤

≤

을 만족해야 한다. 여기서,

는 무선 통신 시스템이 지원하는 가장 작은 하향링크 대역폭이며

는 무선 통신 시스템이 지원하는 가장 큰 하향링크 대역폭이다.

=6이고

=110일 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 하나의 슬롯 내에 포함된 OFDM 심볼의 개수는 순환 전치(CP: Cyclic Prefix)의 길이 및 부반송파의 간격에 따라 다를 수 있다. 다중안테나 전송의 경우에, 하나의 안테나 포트 당 하나의 자원 격자가 정의될 수 있다.

각 안테나 포트에 대한 자원 격자 내의 각 요소는 자원 요소(RE: Resource Element)라고 불리우며, 슬롯 내의 인덱스 쌍 (k,l)에 의해 유일하게 식별된다. 여기서, k는 주파수 영역에서의 인덱스이고, l는 시간 영역에서의 인덱스이며 k는 0,...,

중 어느 하나의 값을 갖고, l는 0,...,

중 어느 하나의 값을 갖는다.

도 4에 도시된 자원 블록은 어떤 물리 채널과 자원 요소들 간의 매핑(mapping) 관계를 기술하기 위해 사용된다. RB는 물리 자원 블록(PRB: Physical Resource Block)과 가상 자원 블록(VRB: Virtual Resource Block)으로 나눌 수 있다. 상기 하나의 PRB는 시간 영역의

개의 연속적인 OFDM 심볼과 주파수 영역의

개의 연속적인 부반송파로 정의된다. 여기서

과

는 미리 결정된 값일 수 있다. 예를 들어

과

는 다음 표 3과 같이 주어질 수 있다. 따라서 하나의 PRB는

×

개의 자원 요소로 구성된다. 하나의 PRB는 시간 영역에서는 하나의 슬롯에 대응되고 주파수 영역에서는 180kHz에 대응될 수 있지만 이에 한정되는 것은 아니다.

PRB는 주파수 영역에서 0에서

까지의 값을 갖는다. 주파수 영역에서의 PRB 넘버(number) n_PRB와 하나의 슬롯 내에서의 자원 요소 (k,l) 사이의 관계는

를 만족한다.

상기 VRB의 크기는 PRB의 크기와 같다. VRB는 로컬형 VRB(Localized VRB, LVRB)와 분산형 VRB(Distributed VRB, DVRB)로 나뉘어 정의될 수 있다. 각 타입의 VRB에 대해, 하나의 서브프레임 내의 두 개의 슬롯에 있는 한 쌍의 VRB는 단일 VRB 넘버 n_VRB가 함께 할당된다.

상기 VRB은 PRB과 동일한 크기를 가질 수 있다. 두 가지 타입의 VRB이 정의되는데, 첫째 타입은 로컬형 VRB(Localized VRB, LVRB)이고, 둘째 타입은 분산형 VRB(Distributed VRB, DVRB)이다. 각 타입의 VRB에 대해, 한 쌍(pair)의 VRB이 단일의 VRB 인덱스 (이하, VRB 넘버(number)로 지칭될 수도 있다)를 가지고 1개의 서브프레임의 2개의 슬롯에 걸쳐 할당된다. 다시 말하면, 하나의 서브프레임을 구성하는 2개의 슬롯 중 제 1 슬롯에 속하는

개의 VRB들은 각각 0부터

중 어느 하나의 인덱스 (Index)를 할당 받고, 위의 2개의 슬롯 중 제 2 슬롯에 속하는

개의 VRB들도 마찬가지로 각각 0부터

중 어느 하나의 인덱스를 할당받는다.

이하에서 일반적인 다중 안테나(MIMO) 기술을 개괄적으로 살펴보도록 한다. MIMO는 "Multi-Input Multi-Output"의 줄임 말로 지금까지 한 개의 송신안테나와 한 개의 수신안테나를 사용했던 것에서 탈피하여, 다중 송신 안테나와 다중 수신 안테나를 채택해 송수신 데이터 효율을 향상시킬 수 있는 방법을 말한다. 즉, 무선통신 시스템의 송신단 혹은 수신단에서 다중안테나를 사용하여 용량증대 혹은 성능개선을 꾀하는 기술이다. 이하에서는 "MIMO"를 "다중안테나"라 칭하기로 한다.

다중안테나 기술이란, 하나의 전체 메시지를 수신하기 위해 단일 안테나 경로에 의존하지 않고 여러 안테나에서 수신된 단편적인 데이터 조각을 한데 모아 완성하는 기술을 응용한 것이다. 이를 통해, 특정 범위에서 데이터 전송 속도를 향상시키거나 특정 데이터 전송 속도에 대해 시스템 범위를 증가시킬 수 있다.

차세대 이동통신은 기존 이동통신에 비해 훨씬 높은 데이터 전송률을 요구하므로 효율적인 다중안테나 기술이 반드시 필요할 것으로 예상된다. 이와 같은 상황에서 MIMO 통신 기술은 이동통신 단말과 중계기 등에 폭넓게 사용할 수 있는 차세대 이동통신 기술이며, 데이터 통신 확대 등으로 인해 한계 상황에 따라 다른 이동통신의 전송량 한계를 극복할 수 있는 기술로서 관심을 모으고 있다.

한편, 현재 연구되고 있는 다양한 전송효율 향상 기술 중 송수신단 모두에 다수의 안테나를 사용하는 다중 안테나(MIMO) 기술은 추가적인 주파수 할당이나 전력증가 없이도 통신 용량 및 송수신 성능을 획기적으로 향상시킬 수 있는 방법으로서 현재 가장 큰 주목을 받고 있다.

도 5는 일반적인 다중 안테나(MIMO) 통신 시스템의 구성도이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 송신 안테나의 수를 N_T개로, 수신 안테나의 수를 N_R개로 동시에 늘리게 되면, 송신기나 수신기에서만 다수의 안테나를 사용하게 되는 경우와 달리 안테나 수에 비례하여 이론적인 채널 전송 용량이 증가하므로, 전송 레이트를 향상시키고, 주파수 효율을 획기적으로 향상시킬 수 있다. 채널 전송 용량의 증가에 따른 전송 레이트는 하나의 안테나를 이용하는 경우의 최대 전송 레이트(R_o)에 다음과 같은 레이트 증가율(R_i)이 곱해진 만큼으로 이론적으로 증가할 수 있다. 레이트 증가율(R_i)은 다음 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.

상술한 바와 같은 다중 안테나 시스템에 있어서의 통신 방법을 보다 구체적인 방법으로 설명하기 위해 이를 수학적으로 모델링하는 경우 다음과 같이 나타낼 수 있다.

먼저, 도 5에 도시된 바와 같이 N_T개의 송신 안테나와 N_R개의 수신 안테나가 존재하는 것을 가정한다.

먼저, 송신 신호에 대해 살펴보면, 이와 같이 N_T개의 송신 안테나가 있는 경우 최대 전송 가능한 정보는 N_T개 이므로, 이를 다음 수학식 2와 같은 벡터로 나타낼 수 있다.

한편, 각각의 전송 정보 S₁, S₂, ...,

에 있어 전송 전력을 달리할 수 있으며, 이 경우 각각의 전송 전력을 P₁, P₂, ...,

라 하면, 전송 전력이 조정된 전송 정보는 다음 수학식 3과 같은 벡터로 나타낼 수 있다.

또한,

를 전송 전력의 대각행렬 P로 다음 수학식 4와 같이 나타낼 수 있다.

한편, 전송 전력이 조정된 정보 벡터 는 그 후 가중치 행렬 W가 곱해져 실제 전송되는 N_T개의 전송 신호 x1, x2, ...,

를 구성한다. 여기서, 가중치 행렬은 전송 정보를 전송 채널 상황 등에 따라 각 안테나에 적절히 분배해 주는 역할을 수행한다. 이와 같은 전송 신호 x₁, x₂, ... ,

를 벡터 x를 이용하여 다음 수학식 5와 같이 나타낼 수 있다.

상기 수학식 5에서, wij는 i번째 송신 안테나와 j번째 전송 정보간의 가중치를 나타내며, W는 이를 행렬로 나타낸 것이다. 이와 같은 행렬 W를 가중치 행렬(Weight Matrix) 또는 프리코딩 행렬(Precoding Matrix)라 부른다.

한편, 상술한 바와 같은 전송 신호(x)는 공간 다이버시티를 사용하는 경우와 공간 멀티플렉싱을 사용하는 경우로 나누어 생각해 볼 수 있다.

공간 멀티플렉싱을 사용하는 경우는 서로 다른 신호를 다중화하여 보내게 되므로, 정보 벡터 s의 원소들이 모두 다른 값을 가지게 되는 반면, 공간 다이버시티를 사용하게 되면 같은 신호를 여러 채널 경로를 통하여 보내게 되므로 정보 벡터 s의 원소들이 모두 같은 값을 갖게 된다.

물론, 공간 멀티플렉싱과 공간 다이버시티를 혼합하는 방법도 고려 가능하다. 즉, 예를 들어 3 개의 송신 안테나를 통하여 같은 신호를 공간 다이버시티를 이용하여 전송하고, 나머지는 각각 다른 신호를 공간 멀티플렉싱하여 보내는 경우도 고려할 수 있다. 다음으로, 수신신호는 N_R개의 수신 안테나가 있는 경우, 각 안테나의 수신신호 y₁, y₂, ...,

을 벡터 y로 다음 수학식 6과 같이 나타내기로 한다.

한편, 다중 안테나 통신 시스템에 있어서의 채널을 모델링하는 경우, 채널은 송수신 안테나 인덱스에 따라 구분할 수 있으며, 송신 안테나 j로부터 수신 안테나 i를 거치는 채널을 h_ij로 표시하기로 한다. 여기서, h_ij의 인덱스의 순서가 수신 안테나 인덱스가 먼저, 송신안테나의 인덱스가 나중임에 유의한다. 이러한 채널은 여러 개를 한데 묶어서 벡터 및 행렬 형태로도 표시 가능하다. 벡터 표시의 예를 들어 설명하면 다음과 같다.

도 6은 N_T개의 송신 안테나에서 수신 안테나 i로의 채널을 도시한 도면이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 총 N_T개의 송신 안테나로부터 수신안테나 i로 도착하는 채널은 다음 수학식 7과 같이 표현 가능하다.

또한, 상기 수학식 7과 같은 행렬 표현을 통해 N_T개의 송신 안테나로부터 NR개의 수신 안테나를 거치는 채널을 모두 나타내는 경우 다음 수학식 8과 같이 나타낼 수 있다.

한편, 실제 채널은 위와 같은 채널 행렬 H를 거친 후에 백색 잡음(AWGN: Additive White Gaussian Noise)가 더해지게 되므로, N_R개의 수신 안테나 각각에 더해지는 백색 잡음 n1, n2, ...,

을 백터로 표현하면 다음 수학식 9와 같다.

상술한 바와 같은 전송 신호, 수신 신호, 채널, 및 백색 잡음의 모델링을 통해 다중 안테나 통신 시스템에서의 각각은 다음 수학식 10과 같은 관계를 통해 나타낼 수 있다.

한편, 채널의 상태를 나타내는 채널 행렬 H의 행(row)과 열(column)의 수는 송수신 안테나 수에 의해서 결정된다. 채널 행렬 H는 앞서 살펴본 바와 같이 행의 수는 수신 안테나의 수 N_R과 같아지고, 열의 수는 송신 안테나의 수 NT와 같아지게 된다. 즉, 채널 행렬 H는 N_R×N_T 행렬이 된다.

일반적으로, 행렬의 랭크(rank)는 서로 독립인(independent) 행 또는 열의 개수 중에서 최소 개수로 정의된다. 따라서, 행렬의 랭크는 행 또는 열의 개수보다 클 수 없게 된다. 수식적으로 예를 들면, 채널 행렬 H의 랭크(rank(H))는 다음 수학식 11과 같이 제한된다.

이하에서 이동통신 시스템에서 송신단 및 수신단 사이에서 송수신되는 참조신호(Reference Signal, RS)에 대해 설명한다.

이동통신 시스템에서 송신단이 수신단으로 패킷(혹은 신호)을 전송할 때, 송신단이 전송하는 패킷은 무선 채널을 통해서 전송되기 때문에 전송과정에서 신호의 왜곡이 발생할 수 있다. 이렇게 왜곡된 신호를 수신단에서 올바로 수신하기 위해서, 수신단은 채널 정보를 알아내어 수신 신호에서 그 채널 정보만큼 전송 신호의 왜곡을 보정함으로써 올바른 신호를 수신할 수 있는 것이다. 이렇게 채널의 정보를 알아내기 위해서는 송신단과 수신단에서 모두 알고 있는 신호를 전송할 필요가 있다. 즉, 수신단에서 알고 있는 신호가 채널을 통해 수신될 때 그 신호의 왜곡 정도를 가지고 채널의 정보를 알아내는 방법을 주로 사용하는데, 이때 전송되는 송신측과 수신측이 모두 알고 있는 신호를 참조신호 또는 파일럿 신호(Pilot Signal)라고 한다.

기존에는 송신단이 수신단으로 패킷을 전송할 때, 지금까지 한 개의 송신안테나와 한 개의 수신안테나를 사용했었다. 그러나 또한, 최근 대부분의 이동통신 시스템에서는 다중 송신안테나와 다중 수신안테나를 채택해 송수신 데이터 효율을 향상시킬 수 있는 방법을 사용한다. 이동통신 시스템의 송신단 혹은 수신단에서 용량증대, 통신 성능을 개선하기 위해서 다중안테나를 사용하여 데이터를 송수신하는 경우에, 각 송신안테나 별로 별도의 참조신호가 존재한다. 수신단은 알고 있는 각 송신 안테나 별 참조신호를 이용하여 각 송신안테나로부터 전송된 신호를 잘 수신할 수 있다.

이동통신 시스템에서 참조신호는 그 목적에 따라 크게 두 가지로 구분될 수 있다. 참조신호에는 채널 정보 획득을 위한 목적을 위한 것과 데이터 복조를 위해 사용되는 것이 있다. 전자는 단말이 하향링크로의 채널 정보를 획득할 수 있는데 그 목적이 있으므로, 광대역으로 전송될 필요가 있으며, 특정 서브 프레임에서 하향링크 데이터를 수신하지 않는 단말이라도 그 참조신호를 수신하고 측정할 수 있어야 한다. 또한 이러한 채널 측정용 참조신호는 핸드 오버의 측정 등을 위해서도 사용될 수 있다. 후자는 기지국이 하향링크 신호를 전송할 때 해당 자원에 함께 보내는 참조신호로서, 단말은 해당 참조신호를 수신함으로써 채널 추정을 할 수 있고, 따라서 데이터를 복조할 수 있게 된다. 이러한 복조용 참조신호는 데이터가 전송되는 영역에 전송되어야 한다.

도 7은 이동통신 시스템의 일 예인 3GPP LTE 시스템에서의 참조신호 패턴을 나타낸 도면이다.

도 7의 (a)는 normal CP(Cyclic Prefix)가 적용된 경우의 참조신호 패턴을 도시한 도면이고, 도 7의 (b)는 extended CP가 적용된 경우의 참조신호 패턴을 도시한 도면이다.

이동통신 시스템의 일 예인 LTE Release-8 시스템에서는 유니캐스트 서비스(unicast service)를 위해서 두 가지 종류의 하향링크 참조신호가 정의되어 있다. 채널 상태에 대한 정보 획득 및 핸드오버 등의 측정 등을 공동 참조신호(Common Reference Signal, CRS라)와 데이터 복조를 위해 사용되는 전용 참조신호(Dedicated Reference Signal, DRS) (UE-specific 참조신호에 해당함)라고 불리우는 두 가지의 참조신호가 있다. LTE Release-8 시스템에서 단말-특정(UE-specific) 참조신호는 데이터 복조용으로만 사용되며 CRS는 채널 정보 획득 및 데이터 복조의 두 가지 목적으로 다 사용된다. 이 CRS는 셀-특정(cell-specific) 참조신호로서, 기지국은 광대역에 걸쳐 매 서브 프레임마다 CRS를 전송한다. 셀-특정(Cell-specific) CRS는 기지국의 전송 안테나 개수에 따라서 최대 4개의 안테나 포트에 대한 참조신호가 전송된다.

도 7의 (a) 및 도 7의 (b)에 도시된 바와 같이, 4개 안테나 포트에 대한 CRS(1, 2, 3, 4는 각각 안테나 포트 별로의 참조신호인 R0, R1, R2, R3를 나타냄)는 1RB 에서 시간-주파수 자원이 중첩되지 않도록 할당된다. LTE 시스템에서 CRS가 시간-주파수 자원에 맵핑될 때에는, 주파수 축에서 한 안테나 포트에 대한 참조신호는 6 RE(Resource Element)당 1개의 RE에 맵핑되어 전송된다. 한 RB가 주파수 축에서 12개의 RE로 구성되어 있으므로 한 안테나 포트에 대한 RE는 한 RB당 2개의 RE가 사용된다.

도 7의 (a) 및 도 7의 (b)에 도시된 바와 같이, DRS("D")는 PDSCH의 단일-안테나 포트 전송을 위해 지원된다. 단말은 상위 계층으로부터 단말-특정(UE-specific) RS가 있는지 없는지에 대한 정보 등을 수신할 수 있다. 데이터 복조가 필요하다면, 단말로 단말-특정(UE-specific) RS가 자원요소를 통해 전송된다. 한편, 자원블록(RS)으로의 RS 매핑 규칙은 다음 수학식 12 내지 수학식 14와 같이 나타낼 수 있다. 다음 수학식 12는 CRS 매핑 규칙을 나타내기 위한 식이다. 그리고, 수학식 13은 normal CP가 적용되는 DRS의 매핑 규칙을 나타내기 위한 식이고, 수학식 14는 extended CP가 적용되는 DRS의 매핑 규칙을 나타내기 위한 식이다.

상기 수학식 12 내지 수학식 14에서, k 및 p는 각각 부반송파 인덱스 및 안테나 포트를 나타낸다.

, n_s,

는 각각 하향링크에 할당된 RB의 수, 슬롯 인덱스의 수, 셀 ID의 수를 나타낸다. RS의 위치는 주파수 도메인 관점에서 V_shift 값에 따라 달라진다.

차세대 이동통신 시스템의 표준인 3GPP LTE-A 시스템에서는 데이터 전송률 향상을 위해 기존 시스템에서는 지원되지 않았던 CoMP(Coordinated Multi Point) 방식, Multi User-MIMO(MU-MIMO) 방식을 지원할 것으로 예상된다. 여기서, CoMP 시스템은 음영 지역에 있는 단말 및 기지국(셀 또는 섹터) 간의 통신성능을 향상시키기 위해 2개 이상의 기지국 혹은 셀이 서로 협력하여 단말과 통신하는 시스템을 말한다.

CoMP 방식은 데이터 공유를 통한 협력적 MIMO 형태의 조인트 프로세싱(CoMP-Joint Processing, CoMP-JP) 및 협력 스케줄링/빔포밍(CoMP-Coordinated Scheduling/beamforming, CoMP-CS/CB) 방식으로 구분할 수 있다.

하향링크의 경우 조인트 프로세싱(CoMP-JP) 방식에서, 단말은 CoMP를 수행하는 각 기지국으로부터 데이터를 순간적으로 동시에 수신할 수 있으며, 각 기지국으로부터의 수신한 신호를 결합하여 수신 성능을 향상시킬 수 있다. 이와 달리, 협력 스케줄링/빔포밍 방식(CoMP-CS)에서, 단말은 빔포밍을 통해 데이터를 순간적으로 하나의 기지국을 통해서 수신할 수 있다.

상향링크의 경우 조인트 프로세싱(CoMP-JP) 방식에서, 각 기지국은 단말로부터 PUSCH 신호를 동시에 수신할 수 있다. 이와 달리, 협력 스케줄링/빔포밍 방식(CoMP-CS)에서, 하나의 기지국만이 PUSCH를 수신하는데 이때 협력 스케줄링/빔포밍 방식을 사용하기로 하는 결정은 협력 셀(혹은 기지국)들에 의해 결정된다.

MU-MIMO 기술은 기지국이 각 안테나 자원을 다른 단말에게 할당하는 것으로, 안테나 별로 고속 데이터 전송률이 가능한 단말을 선택하여 스케줄링하는 방식이다. 이러한 MU-MIMO 방식은 시스템 처리율(system throughput)을 향상시키는 기술이다.

도 8은 SRS 심볼을 포함하는 상향링크 서브프레임 구성의 일 예를 나타낸 도면이다.

도 8을 참조하면, 사운딩 참조신호(Sounding Reference Signal, SRS)는 상향링크 데이터 및/또는 제어 정보 전송과 관련이 없으며, 주로 상향링크 상에서 주파수-선택적 스케줄링이 가능하도록 채널 품질을 평가하는데 사용된다. 그러나, SRS는 최근에 스케줄링되지 않은 단말에 대해서는 다양한 기능들을 제공하거나 전력 제어를 향상시키는 등과 같은 다른 목적으로 사용될 수도 있다. SRS는 상향링크 채널 측정에 사용되는 참조신호로, 각 단말이 기지국으로 전송하는 파일럿 신호로서, 각 단말로부터 기지국까지의 채널 상태를 기지국이 추정하는데 이용된다. SRS를 전송하는 채널은 각 단말 상태에 따라 각 단말마다 서로 다른 전송 대역폭 및 전송 주기를 가질 수 있다. 채널 추정 결과를 바탕으로 기지국은 매 서브프레임마다 어떤 단말의 데이터 채널을 스케줄링할 것인지 여부를 결정할 수 있다.

무선채널은 상향링크 및 하향링크 간에 상호적 관계(reciprocal)에 있다는 가정하에서 SRS는 하향링크 채널 품질을 추정하는데 사용될 수 있다. 이러한 가정은 상향링크와 하향링크가 동일한 주파수 영역을 공유하며 시간 영역에서는 분리된 시간 분할 듀플렉스(Time Division Duplex, TDD) 시스템에서 유효하다. 셀 내 단말에 의해 SRS가 전송되는 서브프레임은 셀-특정(cell-specific) 방송 시그널링에 의해 지시된다. 4 비트 크기의 셀-특정 'srsSubframeConfiguration' 파라미터가 각 무선 프레임 내에서 SRS가 전송될 수 있는 15개의 가능한 서브프레임 세트를 지시한다. 이러한 구성은 SRS 오버헤드를 조정하는데 있어 유연성을 제공한다. 도 8에 도시한 바와 같이, 단말은 SRS를 구성된 서브프레임에서 마지막 SC-FDMA 심볼을 통해 전송할 수 있다.

따라서, SRS 및 데이터 복조용 참조신호(DeModulation-Reference Signal, DM-RS)는 서브프레임에서 서로 다른 SC-FDMA 심볼에 위치하게 된다. 동일한 서브프레임의 마지막 SC-FDMA로 전송되는 여러 단말의 사운딩 참조신호들은 주파수 위치에 따라 구분이 가능하다. 단말의 PUSCH 데이터는 SRS를 위해 설계된 SC-FDMA 심볼을 통해서는 전송되지 않기 때문에, 최악의 경우 매 서브프레임 마다 SRS 심볼을 가짐으로써 7%의 사운딩 오버헤드가 발생하게 된다.

SRS는 카작(Constant Amplitude Zero Auto Correlation, CAZAC) 시퀀스 등에 의해서 생성되며, 여러 단말로부터 전송된 사운딩 참조신호들은 아래 수학식 15에 따른 서로 다른 순환 천이(cyclic shift) 값(α)을 갖는 CAZAC 시퀀스(

)이다. 여기서

는 SRS 시퀀스이다.

여기서

는 상위 계층에 의하여 각 단말에 설정되는 값으로, 0 내지 7 사이의 정수 값을 갖는다. 하나의 CAZAC 시퀀스로부터 순환 천이를 통하여 발생된 CAZAC 시퀀스들은 각자 자신과 다른 순환 천이 값을 갖는 시퀀스들과 영의 상관 값(zero-correlation)을 갖는 특성이 있다. 이러한 특성을 이용하여 동일한 주파수 영역의 SRS들은 CAZAC 시퀀스 순환 천이 값에 따라 구분될 수 있다. 각 단말의 SRS는 기지국에서 설정하는 파라미터에 따라 주파수 상에 할당된다. 단말은 상향링크 데이터 전송 대역폭 전체로 SRS를 전송할 수 있도록 사운딩 참조신호의 주파수 호핑(hopping)을 수행한다.

이하 중계기 타입에 대해 설명한다. 중계기의 대역(또는 스펙트럼) 사용과 관련하여, 백홀 링크가 액세스 링크와 동일한 주파수 대역에서 동작하는 경우를 '인-밴드(in-band)'라고 하고, 백홀 링크와 액세스 링크가 상이한 주파수 대역에서 동작하는 경우를 '아웃-밴드(out-band)'라고 한다. 인-밴드 및 아웃-밴드 경우 모두에서 기존의 LTE 시스템(예를 들어, release-8)에 따라 동작하는 단말이 도너 셀(doner cell)에 접속할 수 있어야 한다.

단말에서 중계기를 인식하는지 여부에 따라 중계기는 트랜스패런트(transparent) 중계기 또는 논-트랜스패런트(non-transparent) 중계기로 분류될 수 있다. 트랜스패런트는 단말이 중계기를 통하여 네트워크와 통신하는지 여부를 인지하지 못하는 경우를 의미하고, 논-트랜스패런트는 단말이 중계기를 통하여 네트워크와 통신하는지 여부를 인지하는 경우를 의미한다.

중계기의 제어와 관련하여, 도너 셀의 일부로 구성되는 중계기 또는 스스로 셀을 제어하는 중계기로 구분될 수 있다.

도너 셀의 일부로서 구성되는 중계기는 중계기 식별자(ID)를 가질 수는 있지만, 중계기 자신의 셀 식별자(identity)를 가지지 않는다. 도너 셀이 속하는 기지국에 의하여 RRM(Radio Resource Management)의 적어도 일부가 제어되면 (RRM의 나머지 부분들은 중계기에 위치하더라도), 도너 셀의 일부로서 구성되는 중계기라 한다. 바람직하게는, 이러한 중계기는 레거시 단말을 지원할 수 있다. 예를 들어, 스마트 리피터(Smart repeaters), 디코드-앤-포워드 중계기(decode-and-forward relays), L2(제2계층) 중계기들의 다양한 종류들 및 타입-2 중계기가 이러한 중계기에 해당한다.

스스로 셀을 제어하는 중계기의 경우에, 중계기는 하나 또는 여러개의 셀들을 제어하고, 중계기에 의해 제어되는 셀들 각각에 고유의 물리계층 셀 식별자가 제공되며, 동일한 RRM 메커니즘을 이용할 수 있다. 단말 관점에서는 중계기에 의하여 제어되는 셀에 액세스하는 것과 일반 기지국에 의해 제어되는 셀에 액세스하는 것에 차이점이 없다. 바람직하게는, 이러한 중계기에 의해 제어되는 셀은 레거시 단말을 지원할 수 있다. 예를 들어, 셀프-백홀링(Self-backhauling) 중계기, L3(제3계층) 중계기, 타입-1 중계기 및 타입-1a 중계기가 이러한 중계기에 해당한다.

타입-1 중계기는 인-밴드 중계기로서 복수개의 셀들을 제어하고, 이들 복수개의 셀들의 각각은 단말 입장에서 도너 셀과 구별되는 별개의 셀로 보인다. 또한, 복수개의 셀들은 각자의 물리 셀 ID(LTE release-8에서 정의함)를 가지고, 중계기는 자신의 동기화 채널, 참조신호 등을 전송할 수 있다. 단일-셀 동작의 경우에, 단말은 중계기로부터 직접 스케줄링 정보 및 HARQ 피드백을 수신하고 중계기로 자신의 제어 채널(스케줄링 요청(SR), CQI, ACK/NACK 등)을 전송할 수 있다. 또한, 레거시 단말(LTE release-8 시스템에 따라 동작하는 단말)들에게 타입-1 중계기는 레거시 기지국(LTE release-8 시스템에 따라 동작하는 기지국)으로 보인다. 즉, 하위 호환성(backward compatibility)을 가진다. 한편, LTE-A 시스템에 따라 동작하는 단말들에게는, 타입-1 중계기는 레거시 기지국과 다른 기지국으로 보여, 성능 향상을 제공할 수 있다.

타입-1a 중계기는 아웃-밴드로 동작하는 것 외에 전술한 타입-1 중계기와 동일한 특징들을 가진다. 타입-1a 중계기의 동작은 L1(제1계층) 동작에 대한 영향이 최소화 또는 없도록 구성될 수 있다.

타입-2 중계기는 인-밴드 중계기로서, 별도의 물리 셀 ID를 가지지 않으며, 이에 따라 새로운 셀을 형성하지 않는다. 타입-2 중계기는 레거시 단말에 대해 트랜스패런트하고, 레거시 단말은 타입-2 중계기의 존재를 인지하지 못한다. 타입-2 중계기는 PDSCH를 전송할 수 있지만, 적어도 CRS 및 PDCCH는 전송하지 않는다.

한편, 중계기가 인-밴드로 동작하도록 하기 위하여, 시간-주파수 공간에서의 일부 자원이 백홀 링크(Un)를 위해 예비되어야 하고 이 자원은 액세스 링크(Uu)를 위해서 사용되지 않도록 설정할 수 있다. 이를 자원 분할(resource partitioning)이라 한다.

중계기에서의 자원 분할에 있어서의 일반적인 원리는 다음과 같이 설명할 수 있다. 백홀 하향링크 및 액세스 하향링크가 하나의 반송파 주파수 상에서 시간분할다중화(Time Division Multiplexing; TDM) 방식으로 다중화될 수 있다(즉, 특정 시간에서 백홀 하향링크 또는 액세스 하향링크 중 하나만이 활성화된다). 유사하게, 백홀 상향링크 및 액세스 상향링크는 하나의 반송파 주파수 상에서 TDM 방식으로 다중화될 수 있다 (즉, 특정 시간에서 백홀 상향링크 또는 액세스 상향링크 중 하나만이 활성화된다).

FDD 에서의 백홀 링크 다중화는, 백홀 하향링크 전송은 하향링크 주파수 대역에서 수행되고, 백홀 상향링크 전송은 상향링크 주파수 대역에서 수행되는 것으로 설명할 수 있다. TDD 에서의 백홀 링크 다중화는, 백홀 하향링크 전송은 기지국과 중계기의 하향링크 서브프레임에서 수행되고, 백홀 상향링크 전송은 기지국과 중계기의 상향링크 서브프레임에서 수행되는 것으로 설명할 수 있다.

인-밴드 중계기의 경우에, 예를 들어, 소정의 주파수 대역에서 기지국으로부터의 백홀 하향링크 수신과 단말로의 액세스 하향링크 전송이 동시에 이루어지면, 중계기의 송신단으로부터 전송되는 신호가 중계기의 수신단에서 수신될 수 있고, 이에 따라 중계기의 RF 전단(front-end)에서 신호 간섭 또는 RF 재밍(jamming)이 발생할 수 있다. 유사하게, 소정의 주파수 대역에서 단말로부터의 액세스 상향링크의 수신과 기지국으로의 백홀 상향링크의 전송이 동시에 이루어지면, 중계기의 RF 전단에서 신호 간섭이 발생할 수 있다. 따라서, 중계기에서 하나의 주파수 대역에서의 동시 송수신은 수신 신호와 송신 신호간에 충분한 분리(예를 들어, 송신 안테나와 수신 안테나를 지리적으로 충분히 이격시켜(예를 들어, 지상/지하에) 설치함)가 제공되지 않으면 구현하기 어렵다.

이와 같은 신호 간섭의 문제를 해결하는 한 가지 방안은, 중계기가 도너 셀로부터 신호를 수신하는 동안에 단말로 신호를 전송하지 않도록 동작하게 하는 것이다. 즉, 중계기로부터 단말로의 전송에 갭(gap)을 생성하고, 이 갭 동안에는 단말(레거시 단말 포함)이 중계기로부터의 어떠한 전송도 기대하지 않도록 설정할 수 있다. 이러한 갭은 MBSFN (Multicast Broadcast Single Frequency Network) 서브프레임을 구성함으로써 설정할 수 있다

이하에서 다수의 안테나를 갖고 MIMO 방식을 지원하는 중계기에서의 동작을 설명한다. 특히, 중계기 안테나를 백홀 링크(Uu)/액세스 링크(Un)사이에 적절하게 분배하여 운영하는 방법과 이를 위해 시그널링하는 방법에 대해 설명한다.

도 9는 본 발명에 따른 중계기(900)의 구성의 일 예를 나타낸 도면이다.

도 9를 참조하면, 중계기(900)는 기저대역 프로세서(910)(baseband processor), 필터/DAC(Digital to Analog Converter)(920, 925), 전력 증폭기(930, 935), 스위치(940, 945), 듀플렉서(950, 955), 송수신 안테나 1(960), 송수신 안테나 2(965), 저잡음 증폭기(Low Noise Amplifier, LNA)(970, 975), 필터/ADC(Analog to Digital Converter)(980, 985), 스위치(990, 995), 국부 발진기(Local Oscillator, LO)(997, 999)를 포함할 수 있다. 여기서, 필터/DAC(Digital to Analog Converter)(920, 925), 전력 증폭기(930, 935), 스위치(940, 945), 듀플렉서(950, 955), 송수신 안테나 1(960), 송수신 안테나 2(965), 저잡음 증폭기(Low Noise Amplifier, LNA)(970, 975), 필터/ADC(Analog to Digital Converter)(980, 985), 스위치(990, 995), 국부 발진기(Local Oscillator, LO)(997, 999)는 RF 체인(chain)(또는 RF 모듈(Radio Frequency Module) 등)에 구성된 요소라고 할 수 있다. RF 체인에서 송수신 안테나 1(960), 송수신 안테나 2(965) 구성을 제외한 나머지 구성은 도 1에 도시한 송신기(165) 및 수신기(177) 구성에 대응될 수 있다.

무선 통신에서 특정 주파수 대역의 전파가 사용되는데, 기저대역 프로세서(910)는 신호 송신 과정에서 원래 신호(기저대역(baseband) 신호)를 높은 주파수 대역의 신호로 변조하고, 신호 수신 과정에서는 수신한 고주파 신호를 기저대역 신호로 복조하는 기능을 수행한다. 기저대역 프로세서(910)는 기저대역에서 처리된 신호를 고주파수 대역의 신호로 변조하는 "RF(Radio Frequency) 칩"으로 구현될 수도 있고, 기저대역 신호를 처리하는 기저대역 칩과 신호 송수신 과정에서 기저대역에서 처리된 신호를 고주파수 대역으로 변조하거나 수신한 신호를 저주파수 대역으로 복조하여 기저대역 신호로 처리하는 RF 칩이 결합된 "RF 및 기저대역 칩"으로 구현될 수도 있다.

상술한 바와 같이, 기저대역 프로세서(910)는 신호 송신 과정에서 원래 신호를 높은 주파수 대역의 신호로 처리하고, 반대로 신호 수신 과정에서는 높은 주파수 대역의 신호를 기저대역의 신호로 처리하며 변조/복조하는 기능을 각각 수행한다.

필터/DAC(Digital to Analog Converter)(920, 925)는 각각 기저대역 프로세서(910)에서 출력된 신호를 아날로그 신호로 변환하는 기능을 수행하며, 전력 증폭기(930, 935)는 변환된 아날로그 신호를 증폭하는 기능을 수행한다.

스위치(940, 945)는 전력 증폭기(930, 935)로부터 입력받은 신호를 듀플렉서(950, 955)로 연결해 주는 기능을 수행하며, 중계기의 링크 동작 모드에 따라 전력 증폭기(930, 935)로부터 입력받은 신호를 듀플렉서(950, 955)의 상향링크 주파수 대역(f2)으로 교차(cross)하여 전송하거나 또는 하향링크 주파수 대역(f1)으로 비-교차(non-cross)적으로 전송해준다. 설명의 편의를 위해 이하에서 f1 주파수 대역을 하향링크 대역(downlink band), f2 주파수 대역을 상향링크 대역(uplink band)이라고 가정한다.

각 안테나(960, 965)는 두 개의 분리된 또는 인접한 주파수 대역(f1, f2)의 신호를 분리해 주는 듀플렉서(950, 955)(또는 RF 듀플렉서)를 포함할 수 있다. 도 9에 도시한 바와 같이, 각 안테나(960, 965) 별로 대응하는 RF chain이 존재할 수 있다. 각 안테나(960, 965)는 중계기 외부로부터 신호를 수신하거나 또는 중계기 외부로 신호를 송신할 수 있다.

듀플렉서(950, 955)는 교차-스위칭 가능한 스위치(940, 945)와 연결되어 저잡음 증폭기(970, 975)로 신호를 출력하거나, 전력 증폭기(930, 935)로부터 신호를 입력받을 수 있다. 그리고, 듀플렉서(950, 955)는 f1 주파수 대역의 하향링크 신호를 각 안테나(960, 965)로 전송할 수 있고, 듀플렉서(950, 955)는 각 안테나(960, 965)가 수신한 신호 중 f2 주파수 대역의 상향링크 신호를 분리하여 저잡음 증폭기(970, 975)로 출력할 수 있다.

일반적으로, RF(고주파) 수신단에서 수신된 전력은 감쇄 및 잡음의 영향으로 인해 매우 낮은 전력레벨을 갖고 있다. 그렇기 때문에 반드시 증폭이 필요한데, 이미 외부에서 많은 잡음을 포함돼 전송된 신호이기 때문에 무엇보다도 잡음을 최소화하는 증폭기능이 필요하다. 저잡음 증폭기(970, 975)는 잡음지수(Noise Figure, NF)가 낮도록 동작점과 매칭 포인트를 잡아서 설계된 증폭기로서, 보통 1.5-2.5 사이의 NF 값이 요구된다. 저잡음 증폭기(970, 975)는 RF 증폭기 중 가장 기본적인 증폭기로서, 저잡음 특성을 만들기 위해 낮은 잡음지수를 가지는 트랜지스터(Tr) 과 저항 등의 열잡음 소자를 적게 사용하면서 전류역시 작게 사용한다. 이를 통해, 저잡음 증폭기(970, 975)는 복소 매칭(conjugate matching)을 통해 최대한의 이득을 확보할 수 있다.

국부 발진기(Local Oscillator, LO)(997, 999)는 시스템에 클럭(clock)을 제공하기 위해서 적어도 2 종류 이상의 클럭 생성하며, 예를 들어 도 9에서와 같이 f1, f2 주파수 대역의 주파수 신호가 생성된다. 특히 국부 발진기(Local Oscillator, LO)(997, 999)로부터 출력되는 LO 출력신호는 2개의 접점 Cross-switch(990, 995)를 통하여 두 회로에 다른 클럭(clock)을 수시로 제공된다. 이러한 클럭은 전력 증폭기(930, 935)로 입력되는 신호에 대한 업-컨버팅(up-converting), 저잡음 증폭기(970, 975)로부터 출력되는 신호에 대한 다운-컨버팅(down-converting)을 수행하는데 이용된다.

도 9에 도시된 바와 같이, 중계기(900)는 2개의 안테나(960, 965)에 총 4개의 스위치(940, 945, 990, 995)를 가지고 있다. 이러한 4개의 스위치(940, 945, 990, 995)를 어떻게 구성하느냐에 따라서 중계기(900)의 링크 동작 모드가 결정된다. 도 9에 나타낸 것과 같이 모든 스위치(940, 945, 990, 995)를 교차하지 않는 형태(non-cross type)으로 설정해두면, 중계기는 두 안테나(960, 965)에서 모두 단말로의 액세스 링크를 통해 신호를 송수신하게 된다. 여기서, 중계기와 단말 간의 링크를 액세서 링크라고 하며, 이하에서는 액세스 링크를 Uu 링크라고 정의하여 사용한다.

상기 도 9에서 설명의 편의를 위해 2개의 안테나와 이에 대응하는 RF 체인만을 도시하였으나 이는 동일한 설계방법을 이용하여 다수의 안테나까지 확장 가능하다.

도 10은 도 9와 같은 중계기의 구성에 따른 중계기의 신호 송수신 모드를 나타낸 도면이다.

도 10을 참조하면, 도 9에 도시된 송수신 안테나 1(960)은 a1으로 표시하였고, 송수신 안테나 2(965)는 a2로 표시하였다. 도 10에서, f1(a1)은 중계기가 송수신 안테나 1(960)을 이용하여 f1 주파수 대역을 통해 단말로 신호를 전송하는 것을 의미하고, f1(a2)는 중계기가 송수신 안테나 2(965)를 이용하여 f1 주파수 대역을 통하여 단말로 신호를 전송하는 것을 의미한다. 또한, f2(a1)은 중계기가 송수신 안테나 1(960)을 이용하여 f2 주파수 대역을 통하여 단말로부터 신호를 수신하는 것을 의미하고, f2(a2)는 중계기가 송수신 안테나 2(965)를 이용하여 f2 주파수 대역을 통하여 단말로부터 신호를 수신하는 것을 의미한다.

도 9에 나타낸 것과 같이 모든 스위치(940, 945, 990, 995)를 교차하지 않는 형태(non-cross type)으로 설정되었기 때문에, 중계기(900)는 단말 간의 Uu 링크를 통해 신호를 송수신하는 모드로 동작하게 된다.

도 11은 본 발명에 따른 중계기의 구성의 다른 예를 나타낸 도면이다.

도 11을 참조하면, 도 11에 도시된 중계기(1100)의 구성은 도 9에 도시된 중계기(900)의 구성과 거의 동일하다. 다만, 중계기(900)의 구성과 차이점으로, 도 11에서의 스위치(1140, 1145, 1190, 1195)가 교차하는 타입(cross type)으로 구성되어, 안테나와 주파수 자원을 모두 기지국과 중계기 간의 백홀 링크를 위해 사용된다. 이하에서는 백홀 링크를 Un 링크라고 정의하여 사용한다.

즉, 중계기(1100)의 전력 증폭기(1130, 1135)로부터 출력된 신호는 스위치(1140, 1145)를 통해 교차되어 듀플렉서(1150, 1155)의 상향링크 주파수 대역 신호를 분리해 내는 f2 주파수 대역단으로 연결된다. 듀플렉서(1150, 1155)는 입력받은 f2 주파수 대역의 상향링크 신호를 각 안테나(1160, 1165)로 전송하고, 각 안테나(1160, 1165)는 이 신호를 기지국으로 전송할 수 있다. 그리고, 각 안테나(1160, 1165)가 기지국으로부터 수신한 f1 주파수 대역의 하향링크 신호는 스위치(1140, 1145)에서 교차되어 저잡음 증폭기(1170, 1175)로 연결된다. 따라서, 도 11에 도시한 바와 같은 스위치(1140, 1145)의 구성에 의해, 중계기(1100)는 기지국과만 신호를 송수신하는 모드로 동작하게 된다.

도 12는 도 11와 같은 중계기(1100)의 구성에 따른 중계기의 신호 송수신 모드를 나타낸 도면이다.

도 12를 참조하면, 마찬가지로, 도 11에 도시된 송수신 안테나 1(1160)은 a1으로 표시하였고, 송수신 안테나 2(1165)는 a2로 표시하였다. 도 12에서 f1(a1)은 기지국이 송수신 안테나 1(1160)을 이용하여 f1 주파수 대역을 통하여 중계기로 전송하는 것을 의미하고, f1(a2)는 기지국이 송수신 안테나 2(1165)를 이용하여 f1 주파수 대역을 통하여 중계기로 전송하는 것을 의미한다. 또한, f2(a1)은 기지국이 송수신 안테나 1(1160)을 이용하여 f2 주파수 대역을 통하여 중계기로부터 신호를 수신하는 것을 의미하고, f2(a2)는 기지국이 송수신 안테나 2(1165)를 이용하여 f2 주파수 대역을 통하여 중계기 간에 신호를 수신하는 것을 의미한다.

도 11에 나타낸 것과 같이 모든 스위치(1040, 1045, 1090, 1095)가 교차하는 형태(cross type)로 설정되었기 때문에, 중계기(1200)는 기지국 간의 Un 링크만을 통해 신호를 송수신하는 모드로 동작하게 된다.

도 13은 본 발명에 따른 중계기의 구성의 다른 예를 나타낸 도면이다.

도 13을 참조하면, 도 13에 도시된 중계기(1300)의 구성은 도 9에 도시된 중계기(900)의 구성과 거의 동일하다. 다만, 중계기(900)의 구성과 차이점으로, 도 13에서의 송수신 안테나 2(1365)의 RF 체인에서 스위치(1345, 1395)가 교차하는 타입(cross type)으로 구성되어 있다. 따라서, 송수신 안테나 2(1365)만 교차 타입(Cross type)으로 스위치를 구성하여, 송수신 안테나 2(1365)만 Un 링크에 사용되고, 송수신 안테나 1(1360)은 Uu 링크에 사용할 수 있도록 설정할 수 있다.

중계기(1300)는 송수신 안테나 1(1360)에서는 단말과 신호를 송수신하는 Uu 링크 모드로 동작하지만, 송수신 안테나 2(1365)에서는 기지국과 신호를 송수신하는 Un 링크로 동작하게 된다. 즉, 중계기는 2개의 안테나(1360, 1365)에서 각각 Un 링크 및 Uu 링크 모드로 동작할 수 있다.

도 14는 도 13와 같은 중계기(1300)의 구성에 따른 중계기의 신호 송수신 모드를 나타낸 도면이다.

도 13과 관련하여 설명한 것과 같이, 중계기는 각 안테나에서 다른 링크 동작 모드로 신호를 송수신할 수 있다. 도 14의 (a)는 도 13의 중계기(1300)가 full duplex 중계기인 경우의 링크 동작 모드를 나타내고 있다. 도 14의 (a)를 참고하면, 중계기는 기지국으로부터 송수신 안테나 2(1365)를 통해 f1 주파수 대역의 하향링크 신호를 수신하는 동시에 이를 송수신 안테나 1(1360)을 통해 단말로 전송할 수 있다. 그리고, 중계기는 송수신 안테나 1(1360)을 통해 f2 주파수 대역의 상향링크 신호를 단말로부터 수신하는 동시에 이를 송수신 안테나 2(1365)를 통해 기지국으로 전송해 줄 수 있다.

그러나, Half-duplex 중계기는 기지국으로부터 신호를 수신하는 동시에 단말로 신호를 전송하거나, 단말로부터 신호를 수신하는 동시에 기지국으로 신호를 전송하는 양방향 송수신 모드 동작하는 것이 가능하지 않다. 따라서, f1 주파수 대역(carrier)를 Un 링크와 Uu 링크를 동시에 사용할 수 없고, 마찬가지로 f2 주파수 대역(carrier)을 Un 링크와 Uu 링크를 동시에 사용할 수 없다. 따라서, 중계기는 전송 모드만으로 동작하거나 수신 모드만으로 동작할 수 있다.

도 14의 (b)는 도 13의 도시된 구성을 갖는 중계기(1300)가 Half-duplex 중계기인 경우의 링크 동작 모드를 나타낸다. 도 14의 (b)와 같이, 중계기는 전송 모드만으로 동작할 수 있다. 또는, 도 14의 (b)에 도시하지는 않았지만 그 반대의 경우로 중계기는 수신 모드로만 동작할 수 있다.

도 15는 본 발명에 따른 중계기의 구성의 다른 예를 나타낸 도면이다.

도 15를 참조하면, 도 13에 도시된 중계기(1300)의 구성과 차이점으로, 송수신 안테나 1(1560)에 해당하는 RF 체인에서 스위치(1540, 1590)가 교차하는 타입(cross type)으로 구성될 수 있다. 따라서, 송수신 안테나 1(1560)에 해당하는 RF 체인에서의 스위치(1540, 1590)만 교차 타입(Cross type)으로 구성함으로써 송수신 안테나 1(1560)만 Un 링크에 사용되고, 송수신 안테나 2(1565)에 해당하는 RF 체인에서의 스위치(1545, 1595)는 비-교차 타입(non-cross type)으로 구성하여Uu 링크에 사용되도록 설정될 수 있다. 따라서, 중계기(1500)는 송수신 안테나 1(1560)에서는 기지국과 신호를 송수신하는 Un 링크 모드로 동작하지만, 송수신 안테나 2(1565)에서는 단말과 신호를 송수신하는 Uu 링크 모도로 동작하게 된다.

도 16은 도 15와 같은 중계기(1500)의 구성에 따른 중계기의 신호 송수신 모드를 나타낸 도면이다.

도 16의 (a)는 도 15의 중계기(1500)가 full duplex 중계기인 경우의 링크 동작 모드를 나타내고 있다. 도 15의 (a)를 참고하면, 중계기는 기지국으로부터 송수신 안테나 1(1560)를 통해 f1 주파수 대역의 하향링크 신호를 수신하는 동시에 이를 송수신 안테나 2(1565)를 통해 단말로 전송할 수 있다. 그리고, 중계기는 단말로부터 송수신 안테나 2(1565)을 통해 f2 주파수 대역의 상향링크 신호를 수신하는 동시에 이를 송수신 안테나 1(1560)을 통해 기지국으로 전송해 줄 수 있다.

도 16의 (b)는 도 15의 도시된 구성을 갖는 중계기(1500)가 Half-duplex 중계기인 경우의 링크 동작 모드를 나타낸다. Half-duplex 중계기는 기지국으로부터 신호를 수신하는 동시에 단말로 신호를 전송하거나, 단말로부터 신호를 수신하는 동시에 기지국으로 신호를 전송하는 양방향 송수신 모드 동작하는 것이 가능하지 않다. 따라서, f1 주파수 대역(carrier)를 Un 링크와 Uu 링크를 동시에 사용할 수 없고, 마찬가지로 f2 주파수 대역(carrier)을 Un 링크와 Uu 링크를 동시에 사용할 수 없다. 따라서, 중계기는 전송 모드만으로 동작하거나 수신 모드만으로 동작할 수 있다.

도 16의 (b)와 같이, 중계기는 수신 모드만으로 동작할 수 있다. 또는, 도 16의 (b)에 도시하지는 않았지만 그 반대의 경우로 중계기는 전송 모드로만 동작할 수 있다. 앞서 언급한 바와 같이, 지금까지 설명의 편의를 위해 중계기에서 2개의 안테나 RF 체인만을 도시하였으나, 이는 동일한 설계방법을 이용하여 다수의 안테나까지 확장 가능하다. 이하에서는 4개의 안테나를 갖는 중계기의 동작에 대해 설명한다. 실제로 3GPP LTE-A 시스템에서 MIMO 방식은 최대 8개의 안테나까지 지원할 수 있도록 설계되어 있으나, 설명의 편의를 위해 4개의 안테나를 예로 들어 설명한다.

도 17은 중계기의 다양한 링크 동작 모드를 예시한 도면이다.

도 17의 (a)는 중계기가 Un 링크 모드(즉, 기지국과만 백홀 링크을 통해 신호를 송수신하는 모드로서, 이하 '제 1 모드'라 칭함)로만 동작하는 경우를 나타낸다. 도 17의 (a)에 도시된 바와 같이, 중계기는 4개의 송수신 안테나(a1, a2, a3, a4)를 통해 f1 주파수 대역의 하향링크 신호를 기지국으로부터 수신하고, 4개의 송수신 안테나(a1, a2, a3, a4)를 통해 f2 주파수 대역의 상향링크 신호를 기지국으로 전송할 수 있다. 도 17의 (b)는 Uu 링크 모드(즉, 단말과만 액세스 링크를 통해 신호를 송수신하는 모드로서 이하 '제 2 모드')로만 동작하는 경우를 나타낸다. 도 17의 (b)에 도시한 바와 같이, 중계기는 4개의 송수신 안테나(a1, a2, a3, a4)를 통해 f1 주파수 대역의 하향링크 신호를 단말로 전송하고, 4개의 송수신 안테나(a1, a2, a3, a4)를 통해 f2 주파수 대역의 상향링크 신호를 단말로부터 수신할 수 있다.

도 17의 (c)는 중계기가 전송 모드로만 동작하는 경우(이하 '제 3 모드'라고 칭함)를 나타낸다. 도 17의 (c)에서, 중계기는 2개의 송수신 안테나(a1, a2)를 통해 f2 주파수 대역의 상향링크 신호를 기지국으로 전송하고, 나머지 2개의 송수신 안테나(a3, a4)를 통해 f1 주파수 대역의 하향링크 신호를 단말로 전송할 수 있다. 도 17의 (d)는 중계기가 수신 모드로만 동작하는 경우(이하 '제 4 모드'라고 칭함)를 나타낸다. 중계기는 도 17의 (d)에 도시된 바와 같이 도 17의 (c)의 경우와 반대로, 중계기는 2개의 송수신 안테나(a1, a2)를 통해 f1 주파수 대역의 하향링크 신호를 기지국으로 수신하고, 나머지 2개의 송수신 안테나(a3, a4)를 통해 f2 주파수 대역의 상향링크 신호를 단말로부터 수신할 수 있다. 중계기는 도 17의 (c)와 같은 전송 모드와 도 17의 (d)에 도시된 수신 모드를 서로 스위칭하면서 동작할 수 있다.

이와 같이, 다수의 송수신 안테나를 구비한 중계기가 송수신 안테나 수에 따라 가변적으로 동작하기 위해서는 이에 따른 시그널링이 필요할 수 있다. 이하에서는 이러한 시그널링에 대해 설명한다.

먼저, 중계기의 Un 상향링크 전송(즉, 기지국으로 상향링크 전송)의 관점에서 필요한 시그널링을 설명한다. 만약, 도 17에서 중계기가 제 1 모드에서 제 3 모드로 링크 동작 모드를 변경하거나 또는 그 반대로 링크 동작 모드를 변경하고자 할 때는(즉, 중계기가 Un 링크에서 상향링크 전송에 사용하는 안테나 수가 4개에서 2개로 변경하고자 하거나 또는 그 반대로 변경하고자 할 경우) 링크 동작 모드의 변경 정보를 기지국이 중계기에게 알려주거나, 중계기가 기지국에 알려줘서 사전에 이러한 링크 동작 모드의 변경 정보를 공유할 필요가 있다. 따라서, 중계기는 공유된 링크 동작 모드의 변경에 맞는 PMI를 선택하여 상향링크 전송을 수행할 수 있다. 즉, 4개의 안테나를 사용하는 링크 동작 모드에서는 사전에 설정되어 있는 4Tx 코드북에서 PMI를 선택하고, 2개의 안테나를 사용하는 링크 동작 모드에서는 사전에 설정되어 있는 2Tx 코드북에서 PMI를 선택하여 사용할 수 있다. 선택적으로, 기지국은 어느 안테나가 사용되는지 여부도 중계기에게 알려줄 수 있다(혹은 중계기가 기지국에 어느 안테나가 사용되는지 여부를 알려줄 수도 있다).

만약, 중계기의 상향링크 전송의 경우, 몇 개의 안테나가 사용되는지 기지국 및/또는 중계기가 알 수 없다면 큰 혼란이 초래될 수 있으며 심각한 통신 성능 열화가 발생할 수 있다. 이러한 이유 때문에, 링크 동작 모드 변경에 대한 시그널링과 함께 사용하는 안테나 수를 시그널링해 주는 것이 바람직할 수 있다. 특히, 링크 동작 모드 변경을 용이하게 하고 시그널링 오버헤드를 줄이기 위해서 링크 동작 모드의 변경 시 사용하는 안테나의 개수를 사전에 상위 계층 시그널링을 통해 설정해 놓을 수 있다. 예를 들어, 기지국은 사전에 사용되는 안테나 개수의 변경을 4개의 안테나(4Tx)에서 2개의 안테나(2Tx)로 설정해 놓거나 또는 2개의 안테나(2Tx)에서 4개의 안테나(4Tx)로 설정해 놓으면, 링크 동작 모드 변경시 사용되는 안테나 수를 추가적으로 중계기에 시그널링해 줄 필요가 없다.

일 예로서, 제 1 모드에서 중계기가 Uu 하향링크(즉, 단말로 하향링크 전송)로 전송하지 않는 서브프레임에서 Un 상향링크 전송(즉, 기지국으로 상향링크 전송)을 사용할 수 있는 안테나의 수와, 제 3 모드에서 중계기가 Uu 하향링크 전송을 수행하는 서브프레임에서의 Un 상향링크 전송에 사용할 수 있는 안테나 수를 상위 계층 시그널링을 통해 서로 다른 숫자로 설정할 수 있다. 기지국은 설정된 사용가능한 안테나 수를 중계기에게 상위 계층 시그널링을 통해 알려줄 수 있다. 이 경우, 기지국과 중계기는 각 서브프레임에서 중계기가 Un 상향링크 전송에 활용할 수 있는 안테나 수를 파악할 수 있으며, 이에 따라 중계기는 각 서브프레임의 UL grant에 있는 프리코딩 행렬 지시자(Precoding Matrix Indicator, PMI)가 지시하는 프리코딩 행렬(precoding matrix)을 파악할 수 있게 된다.

특히, 기지국과 중계기가 하향링크와 상향링크에서 각각 Un 링크로 할당된 서브프레임과 Uu 링크로 할당된 서브프레임을 신호 교환을 통해 알 수 있다면, 기지국 및 중계기는 각 서브프레임에서 하향링크 및 상향링크에서 어떤 링크(Un 링크, Uu 링크)가 활성화되어 있는지 여부를 알 수 있으므로, 별도의 추가 시그널링 없이 안테나 개수의 변화를 파악할 수 있게 된다.

다음으로, 중계기의 Un 링크 하향링크 수신의 관점에서 필요한 시그널링을 설명한다. 도 17에서, 중계기의 동작모드가 제 1 모드(도 17의 (a) 해당)에서 제 4 모드(도 17의 (d)에 해당)로 변경되거나 또는 그 반대로 변경하고자 할 때에는(즉, 중계기가 Un 링크에서 하향링크 수신에 사용하는 안테나 수가 4개에서 2개로 변경하거나 그 반대로 2개에서 4개로 변경하고자 할 경우), 기지국이 이러한 모드 변경 정보를 중계기에게 알려주거나, 또는 중계기가 기지국에 알려줘야 각 모드에 적합한 PMI를 선택하여 하향링크 전송을 수행할 수 있다. 이 경우, 모드 변경 시그널링과 함께 사용하는 안테나 수도 시그널링해주는 것이 바람직할 수 있다.

특히, 링크 동작 모드 변경을 용이하게 하고 시그널링 오버헤드를 줄이기 위해서, 링크 동작 모드 변경시 사용하는 안테나의 개수를 상위 계층 시그널링을 통해 사전에 지정해 놓을 수 있다. 예를 들어, 기지국은 사전에 사용되는 안테나 개수의 변경을 4개의 안테나(4Tx)에서 2개의 안테나(2Tx)로 설정해 놓거나 또는 2개의 안테나(2Tx)에서 4개의 안테나(4Tx)로 설정해 놓으면, 링크 동작 모드 변경시 사용되는 안테나 수를 추가적으로 중계기에 시그널링해 줄 필요가 없다.

일 예로서, 제 1 모드에서 중계기가 Uu 상향링크를 수신(즉, 단말로부터 상향링크 수신)하지 않는 서브프레임에서의 Un 하향링크 수신(즉, 기지국으로부터 하향링크 수신)을 위해 사용할 수 있는 안테나의 수와, 제 4 모드에서 중계기가 Uu 상향링크 수신을 수행하는 서브프레임에서의 Un 하향링크 전송에 사용할 수 있는 안테나 수를 상위 계층 시그널링을 통해 서로 다른 숫자로 설정할 수 있다. 기지국은 설정된 사용가능한 안테나 수를 중계기에게 상위 계층 시그널링을 통해 알려줄 수 있다. 이 경우, 기지국과 중계기는 각 서브프레임에서 중계기가 Un 하향링크 전송에 활용할 수 있는 안테나 수를 파악할 수 있으며, 이에 따라 중계기는 각 서브프레임에서 설정할 수 있는 최대의 전송 스트림 수(즉, 해당 Un 링크의 랭크(rank))를 파악할 수 있게 된다.

특히, 기지국과 중계기가 하향링크 및 상향링크에서 각각 Un 링크로 할당된 서브프레임과 Uu 링크로 할당된 서브프레임을 신호 교환을 통해 알 수 있다면, 각 서브프레임에서 하향링크 및 상향링크에서 어떤 링크가 활성화되어 있는지 여부를 알 수 있기 때문에 별도의 추가 시그널링 없이 안테나 개수의 변화를 파악할 수 있다. 중계기는 이러한 Un 링크의 수신 안테나 수가 변화하는 점을 채널상태정보(Channel Status Information, CSI)(예를 들어, PMI/CQI/RI) 측정 및 보고에 반영할 수 있다. 반영하는 방법의 일 예로서, 중계기는 Uu 상향링크에서 신호 수신 여부에 따라 Un 링크 서브프레임을 두 개의 그룹으로 나누고 각 그룹 별로 채널 상태 추정을 서로 다르게 수행한 다음, 각 그룹 별로 측정 결과를 기지국에게 피드백할 수 있다.

다음으로, 중계기의 Uu 상향링크 수신 관점에서 필요한 시그널링을 설명한다. 만약, 중계기의 링크 동작 모드가 제 2 모드에서 제 3 모드로 변경되는 경우, 중계기의 전송 안테나가 4개에서 2개로 줄어드는 점을 감안하여 단말이 측정 및 측정 보고를 수행할 필요가 있다. 즉, 피드백 보고는 단말이 수행하도록 하는 모드로 변경될 필요가 있다. 따라서, 단말은 특정 서브프레임에서는 4 Tx 안테나에 대한 참조신호(Reference Signal, RS) 측정과 그에 대한 피드백 정보(CQI, PMI, RI(Rank Indicator))를 하고, 또 다른 서브프레임에서는 2 Tx 안테나에 대한 측정 및 피드백 정보 전송을 수행한다. 단말은 측정 및 측정 보고를 위한 피드백에 관한 정보를 수신하고 그에 따른 동작을 수행하게 된다. 특히, 중계기는 Un 링크로 할당된 서브프레임의 할당 패턴(subframe allocation pattern) 정보와 중계기 액세스 서브프레임의 스케줄링 계획에 기초하여 특정 서브프레임에서 어떤 모드로 동작해야하는지를 암시적으로(implicitly) 알 수 있다. 이와 달리, 중계기는 어떤 모드로 동작하는지 대한 정보를 명시적으로 시그널링받을 수도 있다.

이하에서 중계기의 링크 동작 모드에 따라 필요한 시그널링을 정리하여 설명한다. 먼저, Un/Uu 상향링크를 위해 코드북 테이블 지시(Codebook Table Indication, CTI) 시그널링이 필요할 수 있다. 중계기가 사용하는 안테나의 수가 변화하기 때문에 코드북 테이블 결정을 위한 관련 시그널링이 필요할 수 있다. 이때, 중계기가 사용하는 안테나 수는 지정된 개수로 사전에 정의될 수 있다. 예를 들어, 안테나 수의 변화는 안테나 인덱스 0, 1, 2(즉, 3개의 안테나)가 사용되는 모드에서 안테나 인덱스 0, 1, 2, 3(즉, 4개의 안테나)이 사용되는 모드로 변경되거나 또는 그 반대로 변경되는 것으로 정의될 수 있다. 또한, 안테나 수의 변화는 안테나 인덱스 0, 1(즉, 2개의 안테나)가 사용되는 모드에서 안테나 인덱스 0, 1, 2, 3(즉, 4개의 안테나)가 사용되는 모드로 변경되거나 또는 그 반대로 변경되는 것으로 정의될 수 있다. 또한, 안테나 수의 변화는 안테나 인덱스 0(즉, 1개의 안테나)가 사용되는 모드에서 안테나 인덱스 0, 1, 2, 3(즉, 4개의 안테나)가 사용되는 모드로 변경되거나 또는 그 반대로 변경되는 것으로 정의될 수 있다.

다음으로, Un/Uu 하향링크를 위해 피드백 모드 지시(Feedback Mode Indication, FMI) 시그널링이 필요할 수 있다. 중계기가 사용하는 안테나의 수가 변화하기 때문에 피드백을 위한 관련 시그널링도 필요할 수 있다. 이때, 중계기가 사용하는 안테나 수는 고정된 방식으로 또는 반-고정적인(semi-static) 방식으로 사전에 정의될 수 있다. 고정적인 방식 또는 반-고정적인 방식으로, 안테나 수의 변화는 안테나 인덱스 0, 1, 2(즉, 3개의 안테나)가 사용되는 모드에서 안테나 인덱스 0, 1, 2, 3(즉, 4개의 안테나)이 사용되는 모드로 변경되거나 또는 그 반대로 변경될 수 있다. 또한, 안테나 수의 변화는 안테나 인덱스 0, 1(즉, 2개의 안테나)가 사용되는 모드에서 안테나 인덱스 0, 1, 2, 3(즉, 4개의 안테나)가 사용되는 모드로 변경되거나 또는 그 반대로 변경될 수 있다. 또한, 안테나 수의 변화는 안테나 인덱스 0(즉, 1개의 안테나)가 사용되는 모드에서 안테나 인덱스 0, 1, 2, 3(즉, 4개의 안테나)가 사용되는 모드로 변경되거나 또는 그 반대로 변경될 수 있다. 중계기는 링크 동작 모드가 변경되는 서브프레임을 서브프레임 할당 시그널링을 통해 암시적으로 알 수 있다.

다음 표 4는 중계기가 인덱스 n인 서브프레임에서의 특정 링크 동작 모드가 인덱스 n+1인 서브프레임에서 다른 링크 동작 모드로 변경되는 경우에 필요한 시그널링에 대해 나타내고 있다.

표 4를 참조하면, 중계기가 인덱스 n인 서브프레임에서의 제 1 모드로 동작하다가 인덱스 n+1인 서브프레임에서 제 2 모드로 변경되는 경우에는 모드 변경 정보를, 제 3 모드로 변경되는 경우에는 Un 상향링크를 위한 코드북 테이블 지시(CTI)를, 제 4 모드로 변경되는 경우에는 Un 상향링크를 위한 피드백 모드 지시(FMI)의 시그널링이 필요할 수 있다. 또한, 중계기가 인덱스 n인 서브프레임에서의 제 2 모드로 동작하다 인덱스 n+1인 서브프레임에서 제 1 모드로 변경되는 경우에는 모드 변경 정보를, 제 3 모드로 변경되는 경우에는 Uu 하향링크를 위한 FMI를, 제 4 모드로 변경되는 경우에는 Uu 상향링크를 위한 CTI의 시그널링이 필요하다.

그리고, 중계기가 인덱스 n인 서브프레임에서의 제 3 모드로 동작하다 인덱스 n+1인 서브프레임에서 제 1 모드로 변경되는 경우에는 Un 상향링크를 위한 CTI를, 제 2 모드로 변경되는 경우에는 Uu 하향링크를 위한 FMI를, 제 4 모드로 변경되는 경우에는 모드 변경 정보의 시그널링이 필요할 수 있다. 마지막으로, 중계기가 인덱스 n인 서브프레임에서의 제 4 모드로 동작하다 인덱스 n+1인 서브프레임에서 제 1 모드로 변경되는 경우에는 Un 하향링크를 위한 FMI를, 제 2 모드로 변경되는 경우에는 Uu 상향링크를 위한 CTI를, 제 3 모드로 변경되는 경우에는 모드 변경 정보의 시그널링이 필요할 수 있다.

도 18은 전파 지연(propagation delay)을 무시한 경우에 해당하는 기지국 및 중계기 간의 프레임 구조를 나타낸 도면이고, 도 19는 전파 지연을 고려한 경우에 해당하는 기지국 및 중계기 간의 프레임 구조를 나타낸 도면이다.

도 18에 도시된 프레임 구조는 중계기가 제 1 모드(도 17의 (a)에 도시) 및 제 2 모드(도 17의 (b)에 도시)로만 동작할 경우에 Un 상향링크 서브프레임에 미치는 영향을 설명하기 위해 도시된 것이다. 중계기가 안테나 1를 통해 Uu 하향링크 전송을 하고 있는 경우, 예를 들어, 중계기가 단말로 Uu 하향링크 서브프레임의 첫 번째 및 두 번째 심볼에서 PDCCH를 전송하고 있는 경우에는 도 17의 (b)에 도시한 제 2 모드로 동작하는 것이다. 이 경우 Uu 상향링크 전송의 유무에 상관없이 상향링크 전송 전력 증폭기는 Uu 링크만으로 사용될 수 있으며, Un 상향링크 전송에 사용될 수 없다. Un 상향링크 전송을 할 수 없기 때문에 도 18에서와 같이 Un 상향링크 서브프레임 시간에 전송할 수 있는 심볼의 개수가 제한되게 된다.

만약, 도 18에 도시한 바와 같이, 기지국과 중계기 간의 신호 전송에 따른 전파 지연이 없고, Un 하향링크 수신 서브프레임 경계(boundary)(1810)가 Uu 하향링크 전송 서브프레임 경계(1820)와 타이밍이 정렬(alignment)되고, 마찬가지로 Un 상향링크 전송 서브프레임 경계(1810)가 Uu 상향링크 수신 서브프레임 경계(1820)와 타이밍이 정렬된다면, 중계기가 Un 상향링크 서브프레임을 이용하여 전송할 수 있는 최대 심볼의 개수는 10개 된다. 즉, 중계기는 도 18에 도시한 인덱스 3 내지 인덱스 12까지의 심볼에 해당하는 최대 10개의 심볼을 통해 Un 상향링크 신호를 전송할 수 있다.

그러나, 도 19에 도시한 바와 같이, 전파 지연을 고려한다면 중계기가 Un 상향링크 서브프레임을 이용하여 전송할 수 있는 최대 심볼의 개수는 9개가 된다. 즉, 중계기는 도 19에 도시한 인덱스 4 내지 인덱스 12까지의 심볼에 해당하는 최대 9개의 심볼을 통해 Un 상향링크 신호를 전송할 수 있다.

도 20은 전파 지연을 무시하고 고정된 타이밍 옵셋을 설정한 기지국 및 중계기 간의 프레임 구조의 일 예를 나타낸 도면이고, 도 21은 전파 지연을 고려하고 타이밍 옵셋을 설정한 기지국 및 중계기간의 프레임 구조의 일 예를 나타낸 도면이다.

도 20 및 도 21에 도시된 프레임 구조에서는 도 18 및 도 19의 경우보다 동일한 조건에서 이용가능한 심볼 수를 더 확보하기 위해서 타이밍 옵셋(timing offset)이 설정되었다. 도 21과 도시된 프레임 구조에서, 중계기는 Un 상향링크 신호를 11개의 심볼(인덱스 3 내지 인덱스 13인 심볼)을 통해 전송할 수 있다. 또한, 도 22에 도시된 프레임 구조에서, 중계기는 Un 상향링크 신호를 10개의 심볼(인덱스 4 내지 인덱스 13인 심볼)을 통해 전송할 수 있다. 그러나, 여기에 전파 지연이 더 커지게 된다면 이로 인한 Un 상향링크에 타이밍 조정(timing adjustment) 값이 더 커지게 되어 더 많은 심볼을 사용할 수 없게 될 수도 있다.

도 18 내지 도 21에서 도시한 프레임 구조에서, Un 상향링크 서브프레임의 심볼 수가 변하는 점은 R-PUCCH(Relay-Physical Uplink Contol CHannel) 전송 및 다중화에 영향을 줄 수 있다. 특히, R-PUCCH 심볼이 펑처링(puncturing) 될 경우 R-PUCCH 및 PUCCH와 직교성이 훼손될 수 있다. 이 경우, 심볼 수를 변하지 않도록 하기 위해서 Un 상향링크 전송 안테나 1개 또는 2개를 R-PUCCH 전송을 위해서 항상 예약(reserve) 해두는 방법을 고려할 수 있다.

도 22는 PUCCH/R-PUCCH 또는 PUSCH/R-PUSCH 전송 방법의 일 예를 나타낸 도면이다.

도 22를 참조하면, 안테나 7(a7), 안테나 8(a8)을 항상 Un 상향링크 전송 안테나로 예약해두면, 안테나 7(a7), 안테나 8(a8)은 항상 Un 하향링크 수신 용으로 쌍으로 예약된다는 것을 의미한다. 만약 Un 상향링크 전송 안테나 수를 줄이고 Uu 하향링크 전송 안테나 수를 늘리고자 한다면 안테나 5(a5), 안테나 6(a6)을 Uu 링크로 구성하면 된다. 따라서, 도 22의 예 에서는 Uu 하향링크 전송 안테나를 6개까지 늘릴 수 있다. 이렇게 예약된 안테나 7(a7), 안테나 8(a8)은 Un 상향링크 R-PUCCH 전송에 사용될 수 있다. Un 상향링크 R-PUSCH(Relay-Physical Uplink Shared CHannel) 전송은 필요에 따라 R-PUCCH 처럼 예약하여 사용할 수 도 있다. 그러나, 사전에 예약하지 않더라도 짧아진 서브프레임(shortened subframe) 구조를 이용해서 R-PUSCH를 전송할 수 있다. 물론 전파 지연에 따른 이용가능하지 않은 심볼로 인해 자원의 감소될 수는 있다.

만약, 중계기가 Un 상향링크를 통해 R-PUCCH와 R-PUSCH를 동시에 전송하여야 한다면 R-PUCCH는 안테나 7(a7), 안테나 8(a8)로 전송하고 R-PUSCH는 그 외 사용가능한 안테나로 전송할 수 있다. 물론 이 경우에도 R-PUSCH은 처음 몇 개 심볼을 통해서 전송될 수는 없다.

도 23은 본 발명에 따른 중계기의 구성의 다른 예를 나타낸 도면이다.

도 23을 참고하면, 안테나 5과 관련된 RF 체인(2310) 및 안테나 6과 관련된 RF 체인(2320)은 RF 송신 모듈로만 기능한다. 즉, 안테나 5 및 안테나 6는 중계기가 단말로 Uu 하향링크 전송(예를 들어, PDCCH 전송)하는 데만 사용될 수 있다. 만약, 더 많은 안테나가 필요한 경우 중계기는 다른 안테나를 조합하여 다중안테나 전송을 수행할 수 있다.

안테나 5 및 안테나 6과 달리, 도 23에 도시된 안테나 1 내지 안테나 4와 연결된 RF 체인은 각각 듀플렉서, 송신 모듈 및 수신 모듈을 모두 포함하고 있으며 Un, Uu 링크에 각각 사용될 수 있도록 설계되었다. 이러한 중계기 구성의 가장 큰 특징은 총 수신 모듈(LNA 등 포함)의 수(N_rx) 보다 총 송신 모듈(PA 등 포함)의 수(N_tx)가 더 많게 설계한다는 것이다. 즉, Uu 하향링크 전송 전용 안테나의 수(N_crs) 만큼 더 많이 설계할 수 있다.

도 23에서, 총 수신 모듈의 수는 4(N_rx = 4), Uu 하향링크 전송 전용 안테나의 수는 2개(N_crs), 총 송신 모듈위 수는 6(N_tx)(여기서, N_tx = N_rx + N_crs = 6)이다. 송수신기(transceiver)가 하나의 RF 체인에 포함된 경우 송신기(transmitter) 가 f_i (i=1, 2)를 사용해서 전송하면, receiver는 f_j (i != j, j=1, 2)를 통해 수신해야만 하는 제약이 생기는 데, 안테나 5, 안테나 6은 이러한 제약을 받지 않고 Uu 하향링크 PDCCH, CRS 등을 송신할 수 있다는 장점이 있다.

도 24는 도 23에 도시된 중계기의 구성에 따른 중계기의 신호 송수신 모드를 나타낸 도면이다.

도 24의 (a)를 참조하면, 4개의 안테나(a1, a2, a3, a4)는 기지국이 Un 하링크를 통해 f1 주파수 대역의 하향링크 신호를 전송하는데, 중계기가 Un 상향링크를 통해 f2 주파수 대역의 상향링크 신호를 전송하는데 사용될 수 있다. 그리고, half-duplex 중계기 이외의 중계기는 나머지 2개의 안테나(a5, a6)는 중계기가 Uu 하향링크를 통해 f1 주파수 대역의 하향링크 신호를 전송하는데 전용으로 할당될 수 있다. 중계기는 2개의 안테나(a5, a6)를 통해 Uu 하향링크 CRS(Common Reference Signal)을 전송할 수 있다.

중계기가 half-duplex 중계기라면 도 24의 (b) 및 (c)에 도시한 모드로 동작하게 된다. 즉, 중계기 Un 하향링크 수신 동작을 수행하지 않고, Uu 하향링크 전송 동작만을 수행한다. 여기서, half-duplex 중계기의 정의에는 Un 링크와 Uu 링크에 사용되는 안테나가 다르더라도(공간 분리(spatial separation)가 충분치 않은 경우에는) 같은 주파수로 수신과 송신을 동시에 수신할 수 없다는 가정을 포함하고 있다.

도 24의 (b)에 도시된 바와 같이, 중계기는 결국 Un 링크와 Uu 링크에서 동시에 신호를 전송하는 모드로 동작할 수 있다. 중계기는 Un 상향링크에서 4개의 안테나(a1, a2, a3, a4)를 통해 f2 주파수 대역의 상향링크 신호를 전송하며, 동시에 Uu 하향링크에서 2개의 안테나(a5, a6)를 통해 f1 주파수 대역의 하향링크 신호를 전송할 수 있다.

도 24의 (c)는 안테나 5(a5) 및 안테나 6(a6)에 덧붙여 안테나 1(a1)을 Uu 하향링크로 사용하는 예를 도시하고 있다.

도 24의 (d)는 안테나 1, 2, 5, 6(a1, a2, a5, a6)을 Uu 하향링크로 사용하는 경우의 예를 나타낸 것으로, 중계기는 단말로 4개의 안테나(a1, a2, a5, a6)를 통해 Uu 하향링크 전송을 수행할 수 있다. 이때 중계기의 CRS 전송은 안테나 5(a5) 안테나 6(a6)으로 제한될 수 있다. 그리고, 안테나 1(a1), 안테나 2(a2)는 DM-RS(DeModulation-Reference Signal)를 전송하도록 구성되거나, 또는 안테나 1, 2, 5, 6(a1, a2, a5, a6)에 CSI-RS(Chanel State Information-RS)를 전송하도록 구성하는 방법 등과 같이 다양하게 구성될 수 있다.

한편, 도 24의 (b)에서, 중계기는 4개의 안테나(a1, a2, a3, a4)를 Un 상향링크 전송에 사용되는 반면, 도 24의 (d)에서처럼, 중계기는 2개의 안테나(a3, a4)만 Un 상향링크 전송에 사용할 수 있다. 이와 같이, 전송 안테나가 변하는 경우 이에 대한 정보를 중계기와 기지국 간에 시그널링 방법 등을 통해 상호 공유할 필요가 있다. 앞서 언급한 도 17과 관련하여 제안된 방법은 도 24의 경우에도 적용될 수 있다.

도 24의 (e)에서와 같이, 중계기는 안테나(a1, a2, a3, a5, a6)을 통해 Uu 하향링크 신호를 전송할 수 있고, 안테나 4(a4)를 통해 Un 상향링크 신호를 전송할 수 있다. 또한, 도 24의 (f)에 도시한 바와 같이, 중계기는 모든 안테나(a1, a2, a3, a4, a5, a6)를 Uu 하향링크 전송으로 사용할 수 있다.

이상에서 설명된 실시예들은 본 발명의 구성요소들과 특징들이 소정 형태로 결합된 것들이다. 각 구성요소 또는 특징은 별도의 명시적 언급이 없는 한 선택적인 것으로 고려되어야 한다. 각 구성요소 또는 특징은 다른 구성요소나 특징과 결합되지 않은 형태로 실시될 수 있다. 또한, 일부 구성요소들 및/또는 특징들을 결합하여 본 발명의 실시예를 구성하는 것도 가능하다. 본 발명의 실시예들에서 설명되는 동작들의 순서는 변경될 수 있다. 어느 실시예의 일부 구성이나 특징은 다른 실시예에 포함될 수 있고, 또는 다른 실시예의 대응하는 구성 또는 특징과 교체될 수 있다. 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함시킬 수 있음은 자명하다.

본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

Claims (21)

1. 무선통신 시스템에서 중계기가 링크 모드에 따라 신호를 송수신하는 방법에 있어서,
   상기 중계기가 동작할 링크에 대한 정보를 포함하는 링크 모드 정보를 수신하는 단계; 및
   상기 수신한 링크 모드 정보에 기초하여 기지국 및 단말 중 적어도 어느 하나로 신호를 송신하거나 또는 적어도 어느 하나로부터 신호를 수신하는 단계를 포함하는되
   상기 링크 모드가 제 1 모드인 경우, 상기 중계기의 모든 안테나는 백홀 링크 모드(Backhaul link mode)로 동작하되, 상기 모든 안테나는 제 1주파수에서 신호를 상기 기지국으로 송신하고, 제 2주파수에서 신호를 상기 기지국으로부터 수신하고,
   상기 링크 모드가 제 2 모드인 경우, 상기 중계기의 모든 안테나는 액세스 링크 모드(Access link mode)로 동작하되, 상기 모든 안테나는 상기 제 1주파수에서 신호를 상기 단말로 송신하고, 상기 제 2주파수에서 신호를 상기 단말에서부터 수신하고,
   상기 링크 모드가 제 3모드인 경우, 상기 중계기의 모든 안테나는 송신(Tx) 모드로 동작하되, 상기 모든 안테나 중 절반의 안테나는 상기 제 1주파수에서 백홀 링크 모드로 신호를 상기 기지국으로 송신하고, 나머지 안테나는 상기 제 2주파수에서 액세스 링크 모드로 신호를 상기 단말로 송신하고,
   상기 링크 모드가 제 4모드인 경우, 상기 중계기의 모든 안테나는 수신(Rx)모드로 동작하되, 상기 모든 안테나 중 절반의 안테나는 상기 제 1주파수에서 백홀 링크 모드로 신호를 상기 기지국으로부터 수신하고, 나머지 안테나는 상기 제 2 주파수에서 액세스 링크 모드로 신호를 상기 단말로부터 수신하는 것을 특징으로 하는,
   링크 모드에 따른 신호 송수신 방법.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 링크 모드 정보는 특정 시간단위 별로 상기 중계기가 동작할 링크 모드에 관한 정보를 포함하는, 링크 모드에 따른 신호 송수신 방법.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 수신한 링크 모드 정보가 특정 시간단위에 대해 지시하는 링크 모드로 스위칭하는 단계를 더 포함하며,
   상기 스위칭된 링크 모드에 따라 상기 특정 시간단위에서 적어도 상기 기지국 및 상기 단말 중 어느 하나로 신호를 송신하거나 또는 어느 하나로부터 신호를 수신하는, 링크 모드에 따른 신호 송수신 방법.
4. 제 1항에 있어서,
   상기 수신한 링크 모드 정보가 특정 시간단위에서 제 1 모드를 지시하면, 상기 특정 시간단위에서 상기 기지국과의 링크만을 통해 백홀 링크 모드로 신호를 송신하거나 또는 수신하는, 링크 모드에 따른 신호 송수신 방법.
5. 제 1항에 있어서,
   상기 수신한 링크 모드 정보가 특정 시간단위에서 제 2 모드를 지시하면, 상기 특정 시간단위에서 상기 단말과의 링크만을 통해 액세스 링크 모드로 신호를 송신하거나 또는 수신하는, 링크 모드에 따른 신호 송수신 방법.
6. 제 1항에 있어서,
   상기 수신한 링크 모드 정보가 특정 시간단위에서 제 3 모드를 지시하면, 상기 특정 시간단위에서 상기 기지국에게 백홀 링크 모드를 통해 신호를 전송하고, 및 상기 단말에게과는 액세스 링크 모드의 각 링크를 통해 신호를 전송하는, 링크 모드에 따른 신호 송수신 방법.
7. 제 1항에 있어서,
   상기 수신한 링크 모드 정보가 특정 시간단위에서 제 4 모드를 지시하면, 상기 특정 시간단위에서 상기 단말 및 상기 기지국과의으로부터 백홀 링크 모드를 통해 신호를 수신하고, 상기 단말로부터 액세스 링크 모드를 통해 각 링크를 통해 신호를 수신하는, 링크 모드에 따른 신호 송수신 방법.
8. 제 1항에 있어서,
   상기 링크 모드 정보는 상기 중계기의 상향링크 또는 하향링크 전송 안테나 수에 대응하는 사전에 정의된 코드북 테이블을 지시하는 정보, 또는 상기 중계기의 하향링크 전송 또는 하향링크 수신 안테나 수에 대응하는 피드백 모드를 지시하는 정보를 더 포함하는, 링크 모드에 따른 신호 송수신 방법.
9. 제 8항에 있어서,
   상기 코드북 테이블 지시 정보에 기초하여 프리코딩 행렬 지시자(Precoding Matrix Indicator, PMI)를 선택하는 단계를 더 포함하며,
   상기 선택한 PMI를 적용하여 상기 기지국 및 상기 단말 중 적어도 어느 하나로 신호를 전송하는, 링크 모드에 따른 신호 송수신 방법.
10. 제 1항에 있어서,
    상기 링크 모드 정보가 지시하는 각 링크 모드 별로 사용되는 안테나 개수는 사전에 설정되는, 링크 모드에 따른 신호 송수신 방법.
11. 제 1항에 있어서,
    상기 링크 모드 정보가 지시하는 각 링크 모드 별로 사용되는 안테나 인덱스는 사전에 설정되는, 링크 모드에 따른 신호 송수신 방법.
12. 제 1항에 있어서,
    상기 링크 모드 정보는 상위 계층 시그널링(higher layer signalling)을 통해 수신되는, 링크 모드에 따른 신호 송수신 방법.
13. 무선통신 시스템에서 링크 모드에 따라 신호를 송수신하는 중계기 장치에 있어서,
    링크 모드 정보에 기초하여 기지국 및 단말 중 적어도 어느 하나로 신호를 송신하거나 또는 어느 하나로부터 신호를 수신하도록 제어하는 프로세서; 및
    상기 링크 모드 정보를 수신하며, 상기 프로세서의 제어에 따라 상기 기지국 및 상기 단말 중 적어도 어느 하나로 신호를 송신하거나 또는 어느 하나로부터 신호를 수신하는 하나 이상의 안테나를 포함하되,
    상기 링크 모드 정보는 상기 중계기가 동작할 링크에 대한 정보를 포함하고
    상기 링크 모드가 제 1 모드인 경우, 상기 중계기의 모든 안테나는 백홀 링크 모드(Backhaul link mode)로 동작하되, 상기 모든 안테나는 제 1주파수에서 신호를 상기 기지국으로 송신하고, 제 2주파수에서 신호를 상기 기지국으로부터 수신하고,
    상기 링크 모드가 제 2 모드인 경우, 상기 중계기의 모든 안테나는 액세스 링크 모드(Access link mode)로 동작하되, 상기 모든 안테나는 상기 제 1주파수에서 신호를 상기 단말로 송신하고, 상기 제 2주파수에서 신호를 상기 단말에서부터 수신하고,
    상기 링크 모드가 제 3모드인 경우, 상기 중계기의 모든 안테나는 송신(Tx) 모드로 동작하되, 상기 모든 안테나 중 절반의 안테나는 상기 제 1주파수에서 백홀 링크 모드로 신호를 상기 기지국으로 송신하고, 나머지 안테나는 상기 제 2주파수에서 액세스 링크 모드로 신호를 상기 단말로 송신하고,
    상기 링크 모드가 제 4모드인 경우, 상기 중계기의 모든 안테나는 수신(Rx)모드로 동작하되, 상기 모든 안테나 중 절반의 안테나는 상기 제 1주파수에서 백홀 링크 모드로 신호를 상기 기지국으로부터 수신하고, 나머지 안테나는 상기 제 2 주파수에서 액세스 링크 모드로 신호를 상기 단말로부터 수신하는 것을 특징으로 하는,
    중계기 장치.
14. 제 13항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 수신한 링크 모드 정보에 기초하여 특정 시간단위에서 사용할 링크 모드로 스위칭 하도록 제어하며,
    상기 하나 이상의 안테나는 스위칭 된 링크 모드에 따라 적어도 상기 기지국 및 상기 단말 중 어느 하나로 신호를 송신하거나 또는 적어도 어느 하나로부터 신호를 수신하는, 중계기 장치.
15. 제 13항에 있어서,
    상기 링크 모드 정보는 특정 시간단위 별로 상기 중계기가 동작할 링크 모드에 관한 정보를 포함하는, 중계기 장치.
16. 제 13항에 있어서,
    상기 수신한 링크 모드 정보가 특정 시간단위에서 제 1 모드를 지시하면, 상기 프로세서는 상기 하나 이상의 안테나가 상기 특정 시간단위에서 상기 기지국과의 링크만을 통해 백홀 링크 모드로 신호를 송신하거나 또는 수신하도록 제어하며, 상기 하나 이상의 안테나는 상기 특정 시간단위에서 상기 기지국과의 링크만을 통해 백홀 링크 모드로 신호를 송신하거나 또는 수신하는, 중계기 장치.
17. 제 13항에 있어서,
    상기 수신한 링크 모드 정보가 특정 시간단위에서 제 2 모드를 지시하면, 상기 프로세서는 상기 하나 이상의 안테나가 상기 특정 시간단위에서 상기 단말과의 링크만을 통해 액세스 링크 모드로 신호를 송신하거나 또는 수신하도록 제어하며, 상기 하나 이상의 안테나는 상기 특정 시간단위에서 상기 단말과의 링크만을 통해 액세스 링크 모드로 신호를 송신하거나 또는 수신하는, 중계기 장치.
18. 제 13항에 있어서,
    상기 수신한 링크 모드 정보가 특정 시간단위에서 제 3 모드를 지시하면, 상기 프로세서는 상기 하나 이상의 안테나가 상기 특정 시간단위에서 상기 단말 및 상기 기지국과의 각 링크를 통해 신호를 전송하도록 제어하며, 상기 하나 이상의 안테나는 상기 특정 시간 단위에서 상기 기지국에게 백홀 링크 모드를 통해 신호를 전송하고, 상기 단말에게는 액세스 링크 모드를 통해 신호를 전송하는상기 단말 및 상기 기지국과의 각 링크를 통해 신호를 전송하는, 중계기 장치.
19. 제 13항에 있어서,
    상기 수신한 링크 모드 정보가 특정 시간단위에서 제 4 모드를 지시하면, 상기 프로세서는 상기 하나 이상의 안테나가 상기 특정 시간단위에서 상기 단말 및 상기 기지국과의 각 링크를 통해 신호를 수신하도록 제어하며, 상기 하나 이상의 안테나는 상기 특정 시간단위에서 상기 기지국으로부터 백홀 링크 모드를 통해 신호를 수신하고, 상기 단말로부터 액세스 링크 모드를 통해 신호를 수신하는상기 단말 및 상기 기지국과의 각 링크를 통해 신호를 수신하는, 중계기 장치.
20. 제 13항에 있어서,
    상기 링크 모드 정보는 상기 중계기의 상향링크 또는 하향링크 전송 안테나 수에 대응하는 사전에 정의된 코드북 테이블을 지시하는 정보, 또는 상기 중계기의 하향링크 전송 또는 하향링크 수신 안테나 수에 대응하는 피드백 모드를 지시하는 정보를 더 포함하는, 중계기 장치.
21. 제 20항에 있어서,
    상기 프로세서는 코드북 테이블 지시 정보에 기초하여 프리코딩 행렬 지시자(Precoding Matrix Indicator, PMI)를 선택하며,
    상기 하나 이상의 안테나는 상기 선택된 PMI가 적용된 신호를 상기 기지국 및 상기 단말 중 적어도 어느 하나로 전송하는, 중계기 장치.

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