JP2023532052A - 人工知能に基づいて同期を獲得する中継装置及びその中継装置の動作方法 - Google Patents

Abstract

【要約】中継装置及び中継装置の動作方法が提供される。前記方法は、学習用下りリンク信号に複数の無線電波環境をそれぞれ適用した学習用下りリンク信号セットを基に、前記ＴＤＤ中継器の下りリンクＥＶＭ（Ｅｒｒｏｒ Ｖｅｃｔｏｒ Ｍａｇｎｉｔｕｄｅ）が最小値を有する下りリンク同期制御信号を導き出すためのディープラーニングを行う段階と、前記ディープラーニングによって学習された人工知能プログラムを用いて基地局から受信した下りリンク信号に対応する下りリンクオン（ＯＮ）同期制御信号及び下りリンクオフ（ＯＦＦ）同期制御信号をそれぞれ第１時点及び第２時点に出力する段階と、前記下りリンクオン（ＯＮ）同期制御信号及び前記下りリンクオフ（ＯＦＦ）同期制御信号によるＴＤＤアンテナスイッチングに基づいて、前記基地局から受信した下りリンク信号を前記第１時点から前記第２時点までの時間区間に端末に中継する段階と、を含む。

Description

本発明は、中継装置及び中継装置の動作方法に関する。より具体的に、本発明は、人工知能に基づいてＴＤＤ（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｄｕｐｌｅｘ）同期を獲得する中継装置及びその中継装置の動作方法に関する。

無線通信システムにおいて、中継装置（ｒｅｌａｙ ｄｅｖｉｃｅ）又は中継器（ｒｅｐｅａｔｅｒ）は、基地局の追加増設なしに基地局のカバレッジを拡大し、これと同時に陰影地域を解消するために広く用いられている。このために、中継器は、前記基地局と端末（又はユーザ端末）間の上りリンク／上りリンク信号の送受信を中継する役割を果たす。

特に、ＬＴＥ（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）のＴＤＤ方式、５Ｇ ＮＲ（Ｎｅｗ Ｒａｄｉｏ）のＴＤＤ方式などＴＤＤ方式によれば、中継器は、信号の送受信を同時に行わず、基地局の動作によって送信と受信を交互に行える。このとき、中継器は、基地局及び端末間の信号送受信タイミング（例えば、ＤＬ（ｄｏｗｎｌｉｎｋ）区間、ＵＬ（ｕｐｌｉｎｋ）区間など）に合わせてアンテナモジュールをスイッチングして、中継器が基地局（又は端末）と信号送受信するためのアンテナモジュールが送信信号処理モジュール又は受信信号処理モジュールと接続されるように構成されることができる。

このような中継動作のために、中継器は、基地局に対する同期（ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ）を獲得する必要がある。即ち、中継器は、基地局及び端末間の信号中継のためのアンテナモジュールのスイッチングのために、基地局の信号送信タイミング又は信号受信タイミングを同期させる必要がある。

そのための一例として、大韓民国特許公開公報第１０-２０２０-０１２５８５５号では、ＴＤＤ中継器が同期を獲得する方法を示している。この場合、中継器は、基地局から送られた同期信号（例えば、ＰＳＳ（Ｐｒｉｍａｒｙ Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ Ｓｉｇｎａｌ）、ＳＳＳ（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ Ｓｉｇｎａｌ）、ＰＢＣＨ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｂｒｏａｄｃａｓｔ Ｃｈａｎｎｅｌ）信号など）を検出し、該当同期信号からＴＤＤフレーム構造及びＴＤＤフレームタイミングを獲得する必要がある。

但し、このような動作を実現するために、該当中継器は、特定通信事業者のＴＤＤフレーム構造に関する情報がなければならず、それだけでなく、該当ＴＤＤフレーム構造に対して３ＧＰＰ（登録商標）標準に定義された物理階層技術を実現できなければならないうえに、このような要求事項を実質的に実現するために多くのコストを必要とするという問題がある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、基地局及び端末間の中継性能を最大化できる中継装置及び中継装置の動作方法を提供することにある。

本発明が解決しようとする課題は、以上で言及した課題に制限されず、言及していない更に他の課題は、以下の記載から通常の技術者が明確に理解できるだろう。

上述した課題を解決するための本発明の一側面によって基地局と端末を中継するＴＤＤ（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｄｕｐｌｅｘ）中継器は、前記基地局と信号を送受信するためのドナーアンテナと、前記端末と信号を送受信するためのサービスアンテナと、前記ドナーアンテナ及び前記サービスアンテナに対するＴＤＤアンテナスイッチングを制御し、前記ＴＤＤ中継器の動作を制御するコントローラと、を含み、前記コントローラは、学習用下りリンク信号に複数の無線電波環境をそれぞれ適用した学習用下りリンク信号セットを基に、前記ＴＤＤ中継器の下りリンクＥＶＭ（Ｅｒｒｏｒ Ｖｅｃｔｏｒ Ｍａｇｎｉｔｕｄｅ）が最小値を有する下りリンク同期制御信号を導き出すためのディープラーニングを行い、前記ディープラーニングによって学習された人工知能プログラムを用いて基地局から受信した下りリンク信号に対応する下りリンクオン（ＯＮ）同期制御信号及び下りリンクオフ（ＯＦＦ）同期制御信号をそれぞれ第１時点及び第２時点に出力し、前記下りリンクオン（ＯＮ）同期制御信号及び前記下りリンクオフ（ＯＦＦ）同期制御信号によるＴＤＤアンテナスイッチングに基づいて、前記基地局から受信した下りリンク信号を前記第１時点から前記第２時点までの時間区間に端末に中継できる。

このとき、前記複数の無線電波環境は、多重経路、前記多重経路別の時間遅延、ドップラー拡散、フェージング、干渉及び減衰のうちの２つ以上の調整された環境を含むことができる。

また、本発明において、前記コントローラは、学習用上りリンク信号に前記複数の無線電波環境をそれぞれ適用した学習用上りリンク信号セットを基に、前記ＴＤＤ中継器の上りリンクＥＶＭが最小値を有する上りリンク同期制御信号を導き出すためのディープラーニングを行い、前記ディープラーニングによって学習された人工知能プログラムを用いて前記端末から受信した上りリンク信号に対応する上りリンクオン（ＯＮ）同期制御信号及び上りリンクオフ（ＯＦＦ）同期制御信号をそれぞれ第３時点及び第４時点に出力し、前記上りリンクオン（ＯＮ）同期制御信号及び前記上りリンクオフ（ＯＦＦ）同期制御信号によるＴＤＤアンテナスイッチングに基づいて、前記端末から受信した上りリンク信号を前記第３時点から前記第４時点までの時間区間に前記基地局に中継するように設定することができる。

一方、前記ＴＤＤ中継器は、前記基地局から送られた同期信号の検出なしに前記ＴＤＤ中継器の動作方法を用いて前記基地局に対する同期を獲得できる。ここで、前記同期信号は、３ＧＰＰ（登録商標）（３ｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ Ｐｒｏｊｅｃｔ）５Ｇ ＮＲ（５ｔｈ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｎｅｗ Ｒａｄｉｏ）標準によって定義されたＰＳＳ（Ｐｒｉｍａｒｙ Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ Ｓｉｇｎａｌ）、ＳＳＳ（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ Ｓｉｇｎａｌ）、及びＰＢＣＨ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｂｒｏａｄｃａｓｔ Ｃｈａｎｎｅｌ）信号のうちの少なくとも１つを含むことができる。また、前記ＴＤＤ中継器は、区間遅延が１つのシンボル区間よりも小さいＬ０（Ｌａｙｅｒ ０）中継器を含むことができる。

上述した課題を解決するための本発明の他の側面によるＴＤＤ（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｄｕｐｌｅｘ）中継器の動作方法は、学習用下りリンク信号に複数の無線電波環境をそれぞれ適用した学習用下りリンク信号セットを基に、前記ＴＤＤ中継器の下りリンクＥＶＭ（Ｅｒｒｒｏｒ Ｖｅｃｔｏｒ Ｍａｇｎｉｔｕｄｅ）が最小値を有する下りリンク同期制御信号を導き出すためのディープラーニングを行う段階と、前記ディープラーニングによって学習された人工知能プログラムを用いて基地局から受信した下りリンク信号に対応する下りリンクオン（ＯＮ）同期制御信号及び下りリンクオフ（ＯＦＦ）同期制御信号をそれぞれ第１時点及び第２時点に出力する段階と、前記下りリンクオン（ＯＮ）同期制御信号及び前記下りリンクオフ（ＯＦＦ）同期制御信号によるＴＤＤアンテナスイッチングに基づいて、前記基地局から受信した下りリンク信号を前記第１時点から前記第２時点までの時間区間に端末に中継する段階とを含むことができる。

上述した課題を解決するための本発明の更に他の側面によるコンピュータプログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納され、前述したＴＤＤ中継器の動作方法をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラムを含むことができる。

本発明のその他の具体的な事項は、詳細な説明及び図面に含まれている。

本発明に係る中継装置は、開発及び検証にかかるコストを最小化し、基地局及び端末間の中継性能を最大化できる。

また、本発明に係る中継装置は、低遅延（約２μｓ以内）で基地局及び端末間の中継を行える。

本発明の効果は、以上で言及した効果に制限されず、言及していない更に他の効果は、以下の記載から通常の技術者が明確に理解できるだろう。

本発明に係る中継器の動作方法を簡単に示す図である。 本発明に係る中継器の構造及びこれを含む通信システムを簡単に示す図である。 本発明の一例に係るディープラーニングを通じたＡＩモデリング方法を簡単に示す図である。 本発明に係る好適なＤＬ／ＵＬ同期制御信号タイミングを示す図である。 不適切なＤＬ／ＵＬ同期制御信号タイミングを示す図である。 本発明に係る中継器の動作方法を示すフローチャートである。

本発明の利点及び特徴、そしてそれらを達成する方法は、添付の図面と共に詳細に後述されている実施例を参照すれば明確になる。しかし、本発明は、以下で開示される実施例に制限されるものではなく、互いに異なる多様な形態にて実現することができる。但し、本実施例は本発明の開示を完全なものにし、本発明が属する技術分野における通常の技術者に本発明の範疇を完全に理解させるために提供されるものであり、本発明は請求の範囲により定義されるに過ぎない。

本明細書で用いられた用語は、実施例を説明するためのものであり、本発明を制限しようとするものではない。本明細書において、単数型は特に言及しない限り複数型も含む。明細書で用いられる「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」及び／又は「含んでいる（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は、言及された構成要素以外に１つ以上の他の構成要素の存在又は追加を排除しない。明細書全体に亘って同一の図面符号は同一の構成要素を示し、「及び／又は」は言及された構成要素のそれぞれ及び１つ以上の全ての組み合わせを含む。たとえ、「第１」、「第２」などが多様な構成要素を叙述するために用いられていても、これらの構成要素は、これらの用語により制限されないのは当然である。これらの用語は、単に１つの構成要素を他の構成要素と区別するために用いる。従って、以下で言及される第１構成要素は、本発明の技術的思想内で第２構成要素でもあり得るのは言うまでもない。

他の定義がなければ、本明細書で用いられる全ての用語（技術及び科学的用語を含む）は、本発明が属する技術分野における通常の技術者が共通して理解できる意味として用いられる。また、一般に用いられる辞典に定義されている用語は、明白に特に定義されていない限り、理想的に又は過度に解釈されない。

以下、添付の図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。

本発明の説明に先立ち、本発明で活用する用語は、次のように定義できる。

基地局（ｂａｓｅ ｓｔａｔｉｏｎ）：無線通信ネットワークと接続され、端末に無線通信サービスを提供する通信設備である。一例として、ＬＴＥ（ｌｏｎｇ ｔｅｒｍ ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）システムによるｅＮＢ（ｅｖｏｌｖｅ d ＮｏｄｅＢ）、５Ｇ ＮＲ（ｎｅｗ ｒａｄｉｏ）システムによるｇＮＢを含むことができる。

端末：基地局から無線通信サービスの提供を受ける通信装置である。別名、ユーザ機器（ｕｓｅｒ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ；ＵＥ）とも称することができる。一例として、スマートフォン、ノートパソコン、ウェアラブル装置などを含むことができる。

中継器（ｒｅｌａｙ ｄｅｖｉｃｅ、ｒｅｐｅａｔｅｒ）：基地局と端末間の無線通信サービスを中継する通信装置である。一例として、ＬＴＥシステムによるリレイ（ｒｅｌａｙ）装置、５Ｇ ＮＲシステムによるＩＡＢ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ａｃｃｅｓｓ Ｂａｃｋｈａｕｌｅｄ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ）装置を含むことができる。

上りリンク（ｕｐｌｉｎｋ；ＵＬ）：端末が基地局に信号を送信するのに用いる通信リンクである。一例として、上りリンク信号は、ＰＵＣＣＨ（ｐｈｙｓｉｃａｌ ｕｐｌｉｎｋ ｃｏｎｔｒｏｌ ｃｈａｎｎｅｌ）、ＰＵＳＣＨ（ｐｈｙｓｉｃａｌ ｕｐｌｉｎｋ ｓｈａｒｅｄ ｃｈａｎｎｅｌ）などのチャネルを介して送信できる。

下りリンク（ｄｏｗｎｌｉｎｋ；ＤＬ）：基地局が端末に信号を送信するのに用いる通信リンクである。一例として、下りリンク信号は、ＰＤＣＣＨ（ｐｈｙｓｉｃａｌ ｄｏｗｎｌｉｎｋ ｃｏｎｔｒｏｌ ｃｈａｎｎｅｌ）、ＰＤＳＣＨ（ｐｈｙｓｉｃａｌ ｄｏｗｎｌｉｎｋ ｓｈａｒｅｄ ｃｈａｎｎｅｌ）などのチャネルを介して送信できる。

以下、添付の図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。

図１は、本発明に係る中継器の動作方法を簡単に示す図である。

図１に示すように、中継器１０は、基地局１及び端末１００間の信号送受信を中継する役割を果たす。より具体的には、前記中継器１０は、前記基地局１が前記基地局１から前記端末１００に送信しようとする下りリンク信号（例えば、制御信号、データ信号など）を受信して前記端末１００に送信できる。また、前記中継器１０は、前記端末１００が前記端末１００から前記基地局１に送信しようとする上りリンク信号（例えば、制御信号、データ信号など）を受信して前記基地局１に送信できる。

本発明において、「信号中継」とは、中継器が送信端から受信した信号を受信端が受信できるように信号処理して伝送（又は放送）する一連の動作を含むことができる。一例として、「信号中継」は、中継器が送信端から受信した信号の強度、前記信号の内容などに基づいて受信信号の送出信号の強度を調節して受信端に伝送（又は放送）することを含むことができる。他の例として、「信号中継」は、中継器が送信端から受信した信号情報を中継器－受信端のチャネル状態に応じて新たに変調して前記受信端に伝送（又は放送）することを含むことができる。このとき、送信端－受信端のペアは、基地局－端末のペア、端末－基地局のペアなどを含むことができる。

以下では、各図面を参照して本発明に係る中継器について詳細に説明する。

図２は、本発明に係る中継器の構造及びこれを含む通信システムを簡単に示す図である。

本発明に係る中継器の説明に先立ち、図２に活用された用語は、次のように定義できる。

ＡＮＴ（ａｎｔｅｎｎａ）：特定周波数帯域の電磁波を送信又は受信するための信号変換装置である。一例として、中継器が含むＡＮＴは、（１）基地局と信号を送受信するためのドナーＡＮＴ及び（２）端末と信号を送受信するためのサービスＡＮＴを含むことができる。

ＢＰＦ（ｂａｎｄ ｐａｓｓ ｆｉｌｔｅｒ）：入力された信号内の特定周波数帯域の信号のみを通過させ、残りの周波数帯域の信号を遮断するフィルタである。即ち、ＢＰＦは、入力信号のうち特定周波数帯域の信号のみを出力する変換装置である。

ＬＮＡ（ｌｏｗ ｎｏｉｓｅ ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）：微弱な無線信号を増幅させ、雑音を最小化するように設計された低雑音増幅器である。一般に、ＬＮＡは、アンテナによって受信した微弱な無線信号をダウンコンバータ（ｄｏｗｎ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）又はその他の受信機回路で処理するために適当なレベルの信号に増幅する役割を果たせる。このために、ＬＮＡは、無線通信システムの受信機の入口端であるＡＮＴの直後に設けられることができる。一例として、ＬＮＡは、ＡＮＴと受信機周波数ダウンコンバータ（ｍｉｘｅｒ）との間に設けることができる。

ＰＡ（ｐｏｗｅｒ ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）、ＡＭＰ：電力増幅器であって、本発明の実施例によってＰＡはＨＰＡ（ｈｉｇｈ ｐｏｗｅｒ ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）と称することもできる。

ＤＮＣ（ｄｏｗｎ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）：入力信号を低い周波数帯域の信号に変換する周波数帯域変換器である。

ＵＰＣ（ｕｐ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）：入力信号を高い周波数帯域の信号に変換する周波数帯域変換器である。

ＡＤＣ（ａｎａｌｏｇ ｔｏ ｄｉｇｉｔａｌ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）：アナログ信号をデジタル信号に変換する装置である。

ＤＡＣ（ｄｉｇｉｔａｌ ｔｏ ａｎａｌｏｇ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）：（信号処理された） デジタル信号をアナログ信号に変換する装置である。

ＤＥＴ（Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）：ＴＤＤ ＲＦ信号エンベロープ（Ｅｎｖｅｌｏｐｅ）検出装置である。

カプラ（Ｃｏｕｐｌｅｒ）：信号結合又は分配器であって、本発明の場合、カプラは、ドナー／サービスアンテナを介して入力される信号をＡＩ基盤同期獲得モジュールに分配して提供できる。

図２に示すように、本発明に係るＴＤＤ中継器１０は、５Ｇ基地局１及び５Ｇ端末１００間の信号中継のために、ドナーアンテナ１１、サービスアンテナ１２、第１ＲＦブロック１３、デジタルブロック１４、第２ＲＦブロック１５、コントローラ１６及びＡＩ基盤同期獲得モジュール１７を含むことができる。このとき、ＴＤＤ中継器の各構成要素は、次のように構成できる。

ドナーアンテナ１１は、ＴＤＤ中継器１０と５Ｇ基地局１との間の信号送受信を行える。即ち、ＴＤＤ中継器１０は、前記ドナーアンテナ１１を介して、前記５Ｇ基地局１からＤＬ信号を受信するか、前記５Ｇ基地局１にＵＬ信号を送信できる。

サービスアンテナ１２は、ＴＤＤ中継器１０と５Ｇ端末１００との間の信号送受信を行える。即ち、ＴＤＤ中継器１０は、前記サービスアンテナ１２を介して、前記５Ｇ端末１００からＵＬ信号を受信するか、前記５Ｇ端末１００にＤＬ信号を送信できる。

第１ＲＦブロック１３、デジタルブロック１４、第２ＲＦブロック１５は、それぞれ、ＤＬ信号を中継するためのＤＬ中継パートとＵＬ信号を中継するためのＵＬ中継パートを含むことができる。このとき、コントローラ１６は、ＴＤＤ ＲＦスイッチを制御してドナーアンテナ１１及びサービスアンテナ１２が前記第１ＲＦブロック１３、前記デジタルブロック１４、前記第２ＲＦブロック１５内のＤＬ中継パート又はＵＬ中継パートと電気的に接続されるように設定できる。これにより、前記第１ＲＦブロック１３、前記デジタルブロック１４、前記第２ＲＦブロック１５は、ＴＤＤ ＲＦスイッチの制御によってＤＬ信号中継又はＵＬ信号中継のための信号処理を行える。

より具体的には、第１ＲＦブロック１３は、ドナーアンテナ１１と接続されているＢＰＦ、ＢＰＦと接続されているＴＤＤ ＲＦスイッチ、前記ＴＤＤ ＲＦスイッチと接続されているＤＬ／ＵＬ中継パートを含むことができる。ここで、ＢＰＦ素子は、ドナーアンテナ１１と接続されて不要な周波数帯域の信号を最小化することによって干渉信号の除去及び原信号の復元の効率性を向上させることができる。このとき、前記ＢＰＦ素子は、実施例によって前記第１ＲＦブロック１３内に含まれるか、含めないようにできる。

そして、第１ＲＦブロック１３内のＤＬ中継パートは、ＤＬ ＬＮＡ、ＤＬ ＤＮＣ、ＡＤＣを含むように構成できる。これにより、前記第１ＲＦブロック１３は、基地局から受信したＤＬ信号の雑音を最小化して増幅し、増幅された無線周波数帯域の信号を低い周波数帯域（例えば、中間周波数帯域）の信号に変換し、変換されたアナログ信号をデジタル信号に変換できる。

また、第１ＲＦブロック１３内のＵＬ中継パートは、ＤＡＣ、ＵＬ ＵＰＣ、ＵＬ ＰＡを含むように構成できる。これにより、前記第１ＲＦブロック１３は、信号処理されたデジタル信号をアナログ信号に変換し、前記アナログ信号を高い周波数帯域（例えば、無線周波数帯域）に変換し、前記変換された信号を増幅して基地局に伝送できる。

前記第１ＲＦブロック１３と同様に、第２ＲＦブロック１５は、サービスアンテナ１２と接続されているＢＰＦ、ＢＰＦと接続されているＴＤＤ ＲＦスイッチ、前記ＴＤＤ ＲＦスイッチと接続されているＤＬ／ＵＬ中継パートを含むことができる。ここで、ＢＰＦ素子は、サービスアンテナ１２と接続されて不要な周波数帯域の信号を最小化することによって、干渉信号の除去及び原信号の復元の効率性を向上させることができる。このとき、前記ＢＰＦ素子は、実施例によって前記第２ＲＦブロック１５内に含まれるか、含めないようにできる。

そして、第１ＲＦブロック１３と同様に、第２ＲＦブロック１５内のＤＬ中継パートは、ＤＡＣ、ＤＬ ＵＰＣ、ＤＬ ＰＡを含むように構成できる。このとき、ＤＬ ＵＰＣ、ＤＬ ＰＡは、前述したＵＬ ＵＰＣ、ＵＬ ＰＡと同様に伝送信号を処理できる。

また、第１ＲＦブロック１３と同様に、第２ＲＦブロック１５内のＵＬ中継パートは、ＵＬ ＬＮＡ、ＵＬ ＤＮＣ、ＡＤＣを含むように構成できる。このとき、ＵＬ ＬＮＡ、ＵＬ ＤＮＣ、ＡＤＣは、前述したＤＬ ＬＮＡ、ＤＬ ＤＮＣ、ＡＤＣと同様に受信信号を処理できる。

デジタルブロック１４は、第１ＲＦブロック１３及び第２ＲＦブロック１５と接続され、ＤＬ中継パートのための信号処理又はＵＬ中継パートのための信号処理を行える。より具体的には、前記デジタルブロック１４は、デジタル信号に変換されたＤＬ信号（又はＵＬ信号）から干渉信号を除去して原信号のみを抽出できる。このために、デジタルブロック１４内のＤＬ中継パートは、第１ＲＦブロック１３から提供されたデジタル信号に対してフィルタリング及びＤＬフィードバック（例えば、ＤＬ信号がＤＬドナーアンテナに受信されて発生する干渉）の除去を行うことができる。これと同様に、前記デジタルブロック１４内のＵＬ中継パートは、第２ＲＦブロック１５から提供されたデジタル信号に対してフィルタリング及びＵＬフィードバック（例えば、ＵＬ信号がＵＬサービスアンテナに受信されて発生する干渉）の除去を行うことができる。

コントローラ１６は、ＴＤＤ中継器１０内の全ての構成要素と電気的に接続され、前記全ての構成要素の動作を制御できる。具体的な一例として、前記コントローラ１６は、第１ＲＦブロック１３及び第２ＲＦブロック１５を制御し、特に前記第１ＲＦブロック１３及び第２ＲＦブロック１５内のＴＤＤ ＲＦスイッチを制御できる。

本発明に係るＡＩ（Ａｒｉｔｉｆｉｃａｌ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ）基盤同期獲得モジュール１７は、基地局から受信したＤＬ信号に基づいて同期獲得を実現できる。実施例によって、前記ＡＩ基盤同期獲得モジュール１７は、前記基地局から受信したＤＬ信号だけでなく、端末から受信したＵＬ信号も共に考慮して同期獲得を実現することもできる。

より具体的には、ＡＩ基盤同期獲得モジュール１７は、ドナーアンテナ１１と（実施例によってサービスアンテナ１２も追加的に）接続されて受信される信号を感知できる。このために、前記ＡＩ基盤同期獲得モジュール１７は、ＢＰＦ素子、ＡＭＰ素子、ＤＥＴ素子を含んでアンテナを介して受信した信号を適切に感知できる。次に、前記ＡＩ基盤同期獲得モジュール１７は、感知された信号を予め学習されたＡＩアルゴリズムに入力して出力値としてＤＬ同期制御信号を（実施例によってＵＬ同期制御信号も共に）出力できる。

本発明において、ＤＬ同期制御信号（又はＵＬ同期制御信号）は、ＴＤＤ中継器内のＤＬ中継パート（又はＵＬ中継パート）のＯＮ／ＯＦＦ状態を制御する信号を含むことができる。一例として、ＤＬ／ＵＬ ＯＮ同期制御信号は、ＴＤＤ中継器のＤＬ／ＵＬ中継パート内の増幅回路を動作させ、ＤＬ／ＵＬ ＯＦＦ同期制御信号は、ＴＤＤ中継器のＤＬ／ＵＬ中継パート内の増幅回路を停止させることができる。他の例として、ＤＬ／ＵＬ ＯＮ同期制御信号は、ＴＤＤ ＲＦスイッチがＤＬ／ＵＬ中継パートと接続されるように動作させ、ＤＬ／ＵＬ ＯＦＦ同期制御信号は、前記ＴＤＤ ＲＦスイッチとＤＬ／ＵＬ中継パートとの接続を解除させることができる。

このような動作のために、本発明に係るＡＩアルゴリズムは、以下のような方法により学習できる。

図３は、本発明の一例に係るディープラーニングによるＡＩモデリング方法を簡単に示す図である。

本発明に係るＡＩモデリング（又はＡＩモデル学習）は、別途に生成された信号に多様な無線電波環境を適用させ、中継器のＥＶＭ（Ｅｒｒｏｒ Ｖｅｃｔｏｒ Ｍａｇｎｉｔｕｄｅ）性能が最大化するＤＬ／ＵＬ同期制御信号を出力するようにＡＩモデルを学習するシステムを含むことができる。

より具体的には、図３に示すように、ＡＩモデリングのために、別途にＴＤＤ基地局信号が生成されるか、追加的に前記ＴＤＤ基地局信号と同期化されたＴＤＤ端末信号を生成できる。即ち、本発明に係るＡＩモデリングを構築するために、任意に生成されたＴＤＤ基地局信号（又は追加的に任意に生成されたＴＤＤ端末信号）を活用できる。

無線チャネルシミュレータは、このように生成された信号に多様な無線電波環境をそれぞれ適用して学習用信号セットを生成できる。本発明において、無線チャネルシミュレータは、前記信号に対して、多重経路、前記多重経路別の時間遅延、ドップラー拡散、フェージング、干渉及び減衰のうちの２つ以上の調整された環境を適用できる。このとき、無線チャネルシミュレータ統制器（ＰＣ）は、前記無線チャネルシミュレータに適用される電波環境シナリオを統制できる。

このように生成された学習用信号セットは、コンピュータに適用され、前記コンピュータは、ＤＬ（又は追加的にＵＬ）同期制御信号を変化させながら、ＤＬ（又は追加的にＵＬ）ＥＶＭ値を確認できる。好適な一例として、ＤＬ ＥＶＭ測定は、基本的に行われ、補完的にＵＬ ＥＶＭ測定が行われることができる。

ＥＶＭ値は、中継器のオン／オフ動作によるＲｉｓｉｎｇ／Ｆａｌｌｉｎｇ時間などによって変動し得る。これにより、本発明に係るＡＩモデリングによると、前記のような方法を繰り返し行って特定のＤＬ／ＵＬ信号に対して最適なＥＶＭ値を導き出せるＤＬ／ＵＬ同期制御信号を獲得できる。

因みに、ＥＶＭは、本来意図した送信信号と実際に送信された信号間の差であるエラーベクトル（Ｅｒｒｏｒ Ｖｅｃｔｏｒ）の大きさを意味し、これは送信システムの性能による信号品質の低下を示す性能指標として用いられる。従って、ＥＶＭ性能が最大の場合、該当ＥＶＭ値は最小になり得る。

本発明に係る具体的な動作についての説明のために、ＥＶＭ性能が最大の場合のＤＬ／ＵＬ同期制御信号のタイミングと、そうでない場合のＤＬ／ＵＬ同期制御信号のタイミングを例として詳細に説明する。

図４は、本発明に係る好適なＤＬ／ＵＬ同期制御信号タイミングを示す図であり、図５は、図４とは異なり、不適切なＤＬ／ＵＬ同期制御信号タイミングを示す図である。

図４及び図５において、「ＤＬ信号」は、ＴＤＤ中継器が基地局から受信したＤＬ信号を端末に中継した時間区間を意味し、「ＵＬ信号」は、ＴＤＤ中継器が端末から受信したＵＬ信号を基地局に中継した時間区間を意味し得る。

図４の場合、中継器は、ＤＬ／ＵＬ ＯＮ／ＯＦＦ同期制御信号を好適に導き出したため、前記中継器は（基地局から送られた）ＤＬ信号及び（端末から送られた）ＵＬ信号の両方を伝送（中継）できる。これにより、前記中継器のＥＶＭ性能も最大化できる。

一方、図５の場合、中継器は、ＤＬ／ＵＬ ＯＮ／ＯＦＦ同期制御信号を適切に導き出せないため、前記中継器は（基地局から送られた）ＤＬ信号及び（端末から送られた）ＵＬ信号の一部を伝送（中継）できない。これにより、前記中継器のＥＶＭ性能も低くならざるを得ない。

このように、本発明に係るＴＤＤ中継器は、周辺基地局から受信した信号に基づいたディープラーニングによって学習されたＡＩシステムを用いることによって、特定基地局のＤＬ信号に対して最適なＥＶＭを導き出せるＤＬ同期制御信号を獲得できる。特に、基地局は、固定局（ｆｉｘｅｄ ｓｔａｔｉｏｎ）として常に一定位置に固定されているうえに、通信事業者の特性上、該当基地局のＴＤＤフレーム構造は、動的に多様に変更されるというよりも一定のパターンを有するか、一定のアルゴリズムによって静的に（ｓｔａｔｉｃ）管理できる。従って、本発明に係るＴＤＤ中継器は、ＡＩモデリングによって前記特定基地局のＤＬ信号に対して最適なＥＶＭを導き出せるＤＬ同期制御信号を獲得でき、これにより高い性能のＤＬ中継動作を実現できる。

なお、本発明に係るＴＤＤ中継器が用いるＡＩシステムは、周辺に位置する１つ以上の端末から受信した信号を追加的に用いたディープラーニングによって学習できる。即ち、図３に示すように、ＴＤＤ端末信号によるＵＬ同期制御信号を導き出し、これに対するＵＬ ＥＶＭ性能を測定する動作を繰り返し行うことによって、前記ＡＩシステムは、特定のＵＬ信号に対して最適なＥＶＭ値を導き出せるＵＬ同期制御信号を獲得できる。このとき、全体的なＴＤＤフレーム構造は、基地局によって管理されることを考慮して、前記獲得されるＵＬ同期制御信号は、前述した方法によって獲得されるＤＬ同期制御信号と衝突しない場合に限って活用できる。

上述した技術の内容に基づいた中継装置の動作方法をまとめると、次の通りである。

図６は、本発明に係る中継器の動作方法を示すフローチャートである。本発明において、後述する動作方法は、基地局と信号を送受信するためのドナーアンテナ、端末と信号を送受信するためのサービスアンテナ、及び前記ドナーアンテナ及び前記サービスアンテナに対するＴＤＤアンテナスイッチングを制御し、前記ＴＤＤ中継器の動作を制御するコントローラを含む中継器によって実行できる。このとき、前記コントローラは、図３に示す第１ＲＦブロック、デジタルブロック、第２ＲＦブロック、コントローラ及びＡＩ基盤同期獲得モジュールを何れも含むことができる。

図６に示すように、本発明に係る中継器の動作方法は、ＤＬ／ＵＬ ＥＶＭ性能を考慮したディープラーニング実行段階（Ｓ６１０）、ＡＩプログラムを用いてＤＬ／ＵＬ同期を獲得する段階（Ｓ６２０）、及び獲得されたＤＬ／ＵＬ同期によって信号中継を行う段階（Ｓ６３０）を含むことができる。

好適な一例として、Ｓ６１０段階で、図３に示すように、本発明に係る中継器は、学習用下りリンク信号に複数の無線電波環境をそれぞれ適用した学習用下りリンク信号セットを基に、前記ＴＤＤ中継器の下りリンクＥＶＭ（Ｅｒｒｒｏｒ Ｖｅｃｔｏｒ Ｍａｇｎｉｔｕｄｅ）が最小値を有する下りリンク同期制御信号を導き出すためのディープラーニングを行える。

ここで、複数の無線電波環境は、以下の環境のうちの２つ以上の調整された環境を含むことができる。

－多重経路

－多重経路別の時間遅延

－ドップラー拡散

－フェージング

－干渉

－減衰

追加的な例として、Ｓ６１０段階で本発明に係る中継器は、学習用上りリンク信号に前記複数の無線電波環境をそれぞれ適用した学習用上りリンク信号セットを基に、前記ＴＤＤ中継器の上りリンクＥＶＭが最小値を有する上りリンク同期制御信号を導き出すためのディープラーニングを行える。

次に、Ｓ６２０段階で本発明に係る中継器は、基地局から受信した信号（又は追加的に端末から受信した信号）をＡＩプログラムの入力値として活用してＤＬ／ＵＬ同期を獲得できる。具体的に、前記中継器は、上述したディープラーニングによって学習された人工知能プログラムを用いて基地局から受信した下りリンク信号に対応する下りリンクオン（ＯＮ）同期制御信号及び下りリンクオフ（ＯＦＦ）同期制御信号をそれぞれ第１時点及び第２時点に出力できる。または、前記中継器は、上述したディープラーニングによって学習された人工知能プログラムを用いて前記端末から受信した上りリンク信号に対応する上りリンクオン（ＯＮ）同期制御信号及び上りリンクオフ（ＯＦＦ）同期制御信号をそれぞれ第３時点及び第４時点に出力できる。

次に、Ｓ６３０段階で、本発明に係る中継器は、獲得されたＤＬ／ＵＬ同期によって信号中継を行える。具体的に、前記中継器は、前記下りリンクオン（ＯＮ）同期制御信号及び前記下りリンクオフ（ＯＦＦ）同期制御信号によるＴＤＤアンテナスイッチングに基づいて、前記基地局から受信した下りリンク信号を前記第１時点から前記第２時点までの時間区間に端末に中継できる。または、前記中継器は、前記上りリンクオン（ＯＮ）同期制御信号及び前記上りリンクオフ（ＯＦＦ）同期制御信号によるＴＤＤアンテナスイッチングに基づいて、前記端末から受信した上りリンク信号を前記第３時点から前記第４時点までの時間区間に前記基地局に中継できる。

このような同期獲得動作によって、本発明に係るＴＤＤ中継器は、基地局から送られた同期信号の検出なしに前記ＴＤＤ中継器の動作方法を用いて前記基地局に対する同期を獲得できる。

ここで、同期信号とは、３ＧＰＰ（登録商標）（３ｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ Ｐｒｏｊｅｃｔ）５Ｇ ＮＲ（５ｔｈ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｎｅｗ Ｒａｄｉｏ）標準によって定義されたＰＳＳ（Ｐｒｉｍａｒｙ Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ Ｓｉｇｎａｌ）、ＳＳＳ（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ Ｓｉｇｎａｌ）、及びＰＢＣＨ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｂｒｏａｄｃａｓｔ Ｃｈａｎｎｅｌ）信号のうちの少なくとも１つを含むことができる。

これにより、本発明に係る中継器は、区間遅延が１つのシンボル区間よりも小さい値（例えば、最大２ｕｓ）に設定されるＬ０（Ｌａｙｅｒ ０）中継器を含むことができる。このとき、１つのシンボル区間の長さは、基地局によって設定されたニューマロロジー（又は副搬送波間隔（ｓｕｂｃａｒｒｉｅｒ ｓｐａｃｉｎｇ、ＳＣＳ））によって対応的に設定できる。

更に、本発明に係るコンピュータプログラムは、コンピュータと結合して、前述した多様な中継装置の動作方法を実行させるためにコンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納できる。

前述したプログラムは、コンピュータがプログラムを読み込んでプログラムとして実現した前記方法を実行させるために、前記コンピュータのプロセッサ（ＣＰＵ）が前記コンピュータの装置インターフェースを介して読み取られるＣ、Ｃ＋＋、ＪＡＶＡ（登録商標）、機械語などのコンピュータ言語でコード化されたコード（Ｃｏｄｅ）を含むことができる。このようなコードは、前記方法を実行するのに必要な機能を定義した関数などと関連する機能的なコード（Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ Ｃｏｄｅ）を含むことができ、前記機能を前記コンピュータのプロセッサが所定の手順通りに実行させるのに必要な実行手順関連の制御コードを含むことができる。また、このようなコードは、前記機能を前記コンピュータのプロセッサが実行させるのに必要な追加の情報やメディアが前記コンピュータの内部又は外部メモリのどの位置（アドレス）で参照されるべきかに対するメモリ参照関連のコードを更に含むことができる。更に、前記コンピュータのプロセッサが前記機能を実行させるために、遠隔（Ｒｅｍｏｔｅ）にある任意の他のコンピュータやサーバなどと通信が必要な場合、コードは前記コンピュータの通信モジュールを用いて遠隔にある任意の他のコンピュータやサーバなどとどのように通信すべきか、通信時に如何なる情報やメディアを送受信すべきかなどに対する通信関連のコードを更に含むことができる。

本発明の実施例と関連して説明された方法又はアルゴリズムの段階は、ハードウェアで直接実現できるか、ハードウェアによって実行されるソフトウェアモジュールで実現できるか、それらの結合によって実現できる。ソフトウェアモジュールは、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ＲＯＭ）、ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ＲＯＭ）、フラッシュメモリ（Ｆｌａｓｈ Ｍｅｍｏｒｙ）、ハードディスク、着脱型ディスク、ＣＤ－ＲＯＭ、又は本発明の属する技術分野において周知となっている任意の形態のコンピュータ読み取り可能な記録媒体に常に存在できる。

以上、添付の図面を参照して本発明の実施例を説明したが、本発明の属する技術分野における通常の技術者は、本発明がその技術的思想や必須な特徴を変更することなく、他の具体的な形態に実施され得るということが理解できるだろう。従って、以上で述べた実施例はあらゆる面で例示的なものであり、制限的ではないものとして理解すべきである。

Claims (10)

1. 基地局と端末を中継するＴＤＤ（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｄｕｐｌｅｘ）中継器であって、
   前記基地局と信号を送受信するためのドナーアンテナと、
   前記端末と信号を送受信するためのサービスアンテナと、
   前記ドナーアンテナ及び前記サービスアンテナに対するＴＤＤアンテナスイッチングを制御し、前記ＴＤＤ中継器の動作を制御するコントローラと、を含み、
   前記コントローラは、
   学習用下りリンク信号に複数の無線電波環境をそれぞれ適用した学習用下りリンク信号セットを基に、前記ＴＤＤ中継器の下りリンクＥＶＭ（Ｅｒｒｏｒ Ｖｅｃｔｏｒ Ｍａｇｎｉｔｕｄｅ）が最小値を有する下りリンク同期制御信号を導き出すためのディープラーニングを行い、
   前記ディープラーニングによって学習された人工知能プログラムを用いて基地局から受信した下りリンク信号に対応する下りリンクオン（ＯＮ）同期制御信号及び下りリンクオフ（ＯＦＦ）同期制御信号をそれぞれ第１時点及び第２時点に出力し、
   前記下りリンクオン（ＯＮ）同期制御信号及び前記下りリンクオフ（ＯＦＦ）同期制御信号によるＴＤＤアンテナスイッチングに基づいて、前記基地局から受信した下りリンク信号を前記第１時点から前記第２時点までの時間区間に端末に中継するように設定されることを特徴とする、ＴＤＤ中継器。
2. 前記複数の無線電波環境は、
   多重経路、前記多重経路別の時間遅延、ドップラー拡散、フェージング、干渉及び減衰のうちの２つ以上の調整された環境を含むことを特徴とする、請求項１に記載のＴＤＤ中継器。
3. 前記コントローラは、
   学習用上りリンク信号に前記複数の無線電波環境をそれぞれ適用した学習用上りリンク信号セットを基に、前記ＴＤＤ中継器の上りリンクＥＶＭが最小値を有する上りリンク同期制御信号を導き出すためのディープラーニングを行い、
   前記ディープラーニングによって学習された人工知能プログラムを用いて前記端末から受信した上りリンク信号に対応する上りリンクオン（ＯＮ）同期制御信号及び上りリンクオフ（ＯＦＦ）同期制御信号をそれぞれ第３時点及び第４時点に出力し、
   前記上りリンクオン（ＯＮ）同期制御信号及び前記上りリンクオフ（ＯＦＦ）同期制御信号によるＴＤＤアンテナスイッチングに基づいて、前記端末から受信した上りリンク信号を前記第３時点から前記第４時点までの時間区間に前記基地局に中継するように設定されることを特徴とする請求項１に記載のＴＤＤ中継器。
4. 前記基地局から送られた同期信号の検出なしに前記ＴＤＤ中継器の動作方法を用いて前記基地局に対する同期を獲得することを特徴とする、請求項３に記載のＴＤＤ中継器。
5. 前記同期信号は、
   ３ＧＰＰ（登録商標）（３ｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ Ｐｒｏｊｅｃｔ）５Ｇ ＮＲ（５ｔｈ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｎｅｗ Ｒａｄｉｏ）標準によって定義されたＰＳＳ（Ｐｒｉｍａｒｙ Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ Ｓｉｇｎａｌ）、ＳＳＳ（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ Ｓｉｇｎａｌ）、及びＰＢＣＨ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｂｒｏａｄｃａｓｔ Ｃｈａｎｎｅｌ）信号のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする、請求項４に記載のＴＤＤ中継器。
6. 区間遅延が１つのシンボル区間よりも小さいＬ０（Ｌａｙｅｒ ０）中継器を含むことを特徴とする、請求項４に記載のＴＤＤ中継器。
7. ＴＤＤ（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｄｕｐｌｅｘ）中継器の動作方法であって、
   学習用下りリンク信号に複数の無線電波環境をそれぞれ適用した学習用下りリンク信号セットを基に、前記ＴＤＤ中継器の下りリンクＥＶＭ（Ｅｒｒｏｒ Ｖｅｃｔｏｒ Ｍａｇｎｉｔｕｄｅ）が最小値を有する下りリンク同期制御信号を導き出すためのディープラーニングを行う段階と、
   前記ディープラーニングによって学習された人工知能プログラムを用いて基地局から受信した下りリンク信号に対応する下りリンクオン（ＯＮ）同期制御信号及び下りリンクオフ（ＯＦＦ）同期制御信号をそれぞれ第１時点及び第２時点に出力する段階と、
   前記下りリンクオン（ＯＮ）同期制御信号及び前記下りリンクオフ（ＯＦＦ）同期制御信号によるＴＤＤアンテナスイッチングに基づいて、前記基地局から受信した下りリンク信号を前記第１時点から第２時点までの時間区間に端末に中継する段階と、
   を含むことを特徴とする、ＴＤＤ中継器の動作方法。
8. 前記複数の無線電波環境は、
   多重経路、前記多重経路別の時間遅延、ドップラー拡散、フェージング、干渉及び減衰のうちの２つ以上の調整された環境を含むことを特徴とする、請求項７に記載のＴＤＤ中継器の動作方法。
9. 学習用上りリンク信号に前記複数の無線電波環境をそれぞれ適用した学習用上りリンク信号セットを基に、前記ＴＤＤ中継器の上りリンクＥＶＭが最小値を有する上りリンク同期制御信号を導き出すためのディープラーニングを行う段階と、
   前記ディープラーニングによって学習された人工知能プログラムを用いて前記端末から受信した上りリンク信号に対応する上りリンクオン（ＯＮ）同期制御信号及び上りリンクオフ（ＯＦＦ）同期制御信号をそれぞれ第３時点及び第４時点に出力する段階と、
   前記上りリンクオン（ＯＮ）同期制御信号及び前記上りリンクオフ（ＯＦＦ）同期制御信号によるＴＤＤアンテナスイッチングに基づいて、前記端末から受信した上りリンク信号を前記第３時点から前記第４時点までの時間区間に前記基地局に中継する段階と、
   を更に含むことを特徴とする、請求項７に記載のＴＤＤ中継器の動作方法。
10. コンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納され、請求項７～請求項９の何れか一項に記載のＴＤＤ（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｄｕｐｌｅｘ）中継器の動作方法をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラム。