KR100852419B1 - 공간 분할 다중 접속 방식을 이용한 중계 방법 및 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공간 분할 다중 접속 방식을 이용한 중계 방법 및 시스템에 관한 것이다.

이를 위하여 본 발명은 하나 이상의 중계 안테나를 이용하여 관할하는 중계 영역 내에 위치한 단말기와 무선 통신을 수행하는 하나 이상의 중계기 및 중계 안테나와 일대일로 대응되는 하나 이상의 기지국 안테나를 포함하며, 기지국 안테나를 통하여 중계기와 무선 통신을 위한 신호를 송수신하는 기지국을 포함하는 중계 시스템을 제공한다. 또한, 본 발명은 기지국에 포함된 다수의 안테나 중 일대일로 연결된 기지국 안테나로부터 파일럿 신호를 수신하여, 관할하는 중계 영역으로 송출하고, 단말기로부터 위치 정보가 포함된 중계 영역 확인 정보를 수신하여 기지국 안테나로 전송하며, 기지국 안테나로부터 전달되는 데이터 스트림을 공간 분할 다중 접속 방식을 이용하여 송출하는 중계 방법을 제공한다.

본 발명에 의하면, 다중 안테나를 포함하는 기지국과 중계기를 효율적으로 결합시켜 섹터 용량을 증가시킬 수 있으며, OFDM 시스템에서도 부채널 구조에 상관없이 SDMA를 이용한 데이터 스트림 송수신을 용이하게 구현할 수 있다.

다중 안테나, MIMO, 중계기, 공간분할다중접속, SDMA, 광중계기

Description

공간 분할 다중 접속 방식을 이용한 중계 방법 및 시스템{Method and System for Repeating with Spatial Division Multiplexing}

도 1은 단일 안테나를 이용한 기지국과 광중계기 사이의 연결 방법을 간략하게 나타낸 도면,

도 2는 다중 안테나를 이용하는 기지국과 광중계기 사이의 연결 방법을 간략하게 나타낸 도면,

도 3은 다중 안테나를 이용하는 기지국과 RF 중계기 사이의 연결 방법을 간략하게 나타낸 도면,

도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따라 공간 분할 다중 접속 방식을 이용하는 기지국과 중계기 사이의 연결 구조를 간략하게 나타낸 도면,

도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따라 공간 분할 다중 접속 방식을 이용하는 기지국과 중계기 사이의 연결 구조를 간략하게 나타낸 도면,

도 6은 본 발명의 실시예에 따라 공간 분할 다중 접속 방식을 이용한 중계 방법을 설명하기 위한 기지국, 중계기 및 단말기 사이의 신호 흐름도이다.

본 발명은 공간 분할 다중 접속 방식을 이용한 중계 방법 및 시스템에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 공간 분할 다중 접속 방식을 이용하는 이동통신 시스템에서 기지국과 중계기 사이의 연결 구조 및 중계 방법에 관한 것이다.

무선 전송 기술 중에서 다중 안테나를 이용하여 섹터 처리량(Throughput)을 향상시키기 위한 기술들이 많이 연구되었다. 섹터 처리량을 향상시키기 위한 다양한 기술 중 공간 분할 다중 접속(SDM: Spatial Division Multiplexing, 이하 'SDM'이라 칭함) 기법은 다수의 안테나에 각기 다른 신호를 전송하여 멀티플렉싱 이득(Multiplexing Gain)을 획득하는 방법이다.

또한, 최근에는 다중 안테나를 직교하거나 상호 간 간섭이 적은 다수의 빔(Beam)을 형성하여, 각각의 데이터 스트림을 실어 전송하는 프리코딩(Precoding) SDM 기법도 용량을 증가시키는 기술로써 많이 사용되고 있다. SDM이나 프리코딩 SDM 기법은 하나의 단말기에 여러 스트림을 전송하거나, 여러 대의 단말기로 데이터 스트림을 동시에 전송할 수 있다. 이와 같은 방식을 공간 분할 다중 접속 방식(SDMA: Spatial Division Multiplexing Access, 이하 'SDMA'이라 칭함)이나 프리코딩 SDMA라고 칭한다. SDMA 방식 또는 프리코딩 SDMA 방식은 하향 링크를 통하여 단말기로 데이터 스트림을 송신하거나, 단말기로부터 상향 링크를 통하여 데이트 스트림을 수신할 때 적용될 수 있다.

SDMA 또는 프리코딩 SDMA를 통하여 최대의 전송 이득을 얻기 위해서는 최대한 다수의 데이터 스트림을 동시에 전송하여야 하며, 이는 다중 전송에 참여하는 단말기들의 수신 신호대 잡음비(SNR: Signal-to-Noise Ratio)가 높아야 가능하다.

이 때, 기지국과 가까운 지역에 위치한 단말기는 수신 신호대 잡음비가 높아, SDMA 방식을 적용하는 것은 용이하나, 기지국에서 멀리 떨어진 지역에 위치한 단말기의 수신 신호대 잡음비는 낮아지게 되어, SDMA 방식을 적용하는 것은 용이하지 않다. 이에 따라, 기지국은 셀 내의 일부 영역(기지국과 가까운 영역)에서만 SDMA 방식을 이용할 수 있으므로, 섹터 용량을 증대시키기 위한 본래의 목적에 부합되지 않는다.

한편, 이동통신 시스템에서는 셀 내의 음영 지역 해소 또는 커버리지(Coverage)의 확장을 위하여 중계기(Repeater)를 이용한다. 음영 지역에 설치되는 중계기는 수신 신호대 잡음비를 향상시켜 음영 지역을 해소시키고, 기지국의 셀 반경 외부 지역에 설치되는 중계기는 기지국의 커버리지를 확장시킨다.

이와 같은 중계기로써 광중계기, RF 중계기, 마이크로 웨이브(Microwave) 중계기 등이 사용된다. 이 때, 중계기와 기지국 사이의 연결은 다양한 방식으로 이루어질 수 있다.

도 1은 단일 안테나를 이용한 기지국과 광중계기 사이의 연결 방법을 간략하게 나타낸 도면이다.

단일 안테나를 이용하는 기지국과 음영 지역에 위치한 광중계기(제1 중계기 및 제2 중계기)는 광케이블(Optical Fiber)을 이용하여 연결된다. 여기서, 제1 중계기는 기지국 내의 음영 지역에 설치된 광중계기이며, 제2 중계기는 기지국의 커버리지 확장을 위하여 기지국의 셀 반경 외부 지역에 설치되는 광중계기이다.

이 때, 기지국의 변복조기는 송출할 RF 신호를 디지털이나 아날로그 신호로 변환한 뒤, 단일 안테나에 연결된 광케이블을 통하여 제1 중계기 및 제2 중계기로 전송한다. 제1 중계기 및 제2 중계기는 수신된 디지털이나 아날로그 신호를 다시 RF 신호로 변환하고, 이를 증폭시켜 담당하는 중계 영역으로 송출한다.

도 1과 같이 종래 사용되는 단일 안테나를 이용하는 기지국과 광중계기 사이의 연결 방법에 따라, 다수의 안테나를 이용하여 데이터를 송수신하는 MIMO(Multi-Input Multi-Out) 방식의 기지국과 광중계기 사이의 연결 방법을 추정할 수 있다.

도 2는 다중 안테나를 이용하는 기지국과 광중계기 사이의 연결 방법을 간략하게 나타낸 도면이다.

다중 안테나를 이용하는 기지국과 음영 지역에 위치한 광중계기도 광케이블을 이용하여 연결된다. 이 때, 각각의 광중계기는 기지국과 동일한 숫자의 안테나를 포함하여야 하며, 광중계기의 다중 안테나와 기지국의 다중 안테나가 일대일로 매칭되어야 한다.

이와 같은 연결에 따라, 중계 영역에 위치한 단말기로 SDMA 방식을 이용한 데이터 스트림 전송이 가능하다. 그러나, 이와 같은 연결을 위하여 다수의 안테나 및 다수의 광케이블이 이용됨에 따라, 많은 설치 비용이 소모된다는 문제점이 발생하게 된다.

도 3은 다중 안테나를 이용하는 기지국과 RF 중계기 사이의 연결 방법을 간략하게 나타낸 도면이다.

RF 중계기를 이용하는 중계 시스템에서 기지국과 RF 중계기 사이의 RF 신호 전송은 무선을 통하여 수행된다. 이에 따라, 중계 시스템 구현에 있어서, 광케이블 의 설치 비용은 절감할 수 있으며, 중계 시스템의 설계도 용이하게 수행할 수 있다.

다중 안테나를 이용하는 기지국과 음영 지역에 위치한 RF 중계기는 기지국의 다중 안테나와 동일한 숫자의 수신 안테나를 이용하여, 기지국으로부터 RF 신호를 수신한다. 그리고, 수신된 신호를 각각 증폭시킨 뒤, 기지국의 다중 안테나와 동일한 숫자의 송신 안테나를 통하여 중계 영역으로 각각 송출한다. 즉, RF 중계기는 기지국의 다중 안테나 숫자와 동일한 수의 수신 안테나 및 송신 안테나를 포함하여야 한다. 이에 따라, 기지국과 RF 중계기 사이의 연결은 SDMA 방식을 이용한 데이터 스트림의 전송은 가능하며, 광케이블 설치 비용의 절감, 중계 시스템 설계의 용이성 등의 장점이 있으나, 각 중계기가 다수의 안테나를 보유해야함에 따른 설치 비용이 많이 발생하는 문제점을 갖게 된다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 섹터 용량의 증가를 위한 다중 안테나 기지국의 중계 시스템 구현시, 단일 안테나를 사용하는 기지국에서의 중계 시스템 구현에 비하여 경제적 부담이 없으며, 공간 분할 다중 접속 방식을 효율적으로 이용할 수 있는 기지국과 중계기 사이의 연결 구조 및 이를 이용한 중계 방법을 제공한다.

이러한 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 중계 시스템은 음영 지역이나 셀의 외부에 위치한 단말기와 무선 통신을 수행하는 중계 시스템으로서, 하나의 중계 안테나를 이용하여 관할하는 중계 영역 내에 위치한 단말기와 무선 통신을 수행하는 하나 이상의 중계기; 및 중계기 수보다 많은 기지국 안테나를 포함하고, 각각의 기지국 안테나는 중계 안테나와 일대일로 대응되어 있되, 각각 상이한 중계 안테나와 대응되어 무선 통신을 위한 신호를 송수신하는 기지국을 포함한다.

또한, 본 발명의 제2 실시예에 따른 중계 시스템은 음영 지역이나 셀의 외부에 위치한 단말기와 무선 통신을 수행하는 중계 시스템으로서, 두 개 이상의 중계 안테나를 이용하여 관할하는 중계 영역 내에 위치한 단말기와 무선 통신을 수행하는 하나 이상의 중계기; 및 하나 이상의 중계기의 모든 중계 안테나의 수보다 많은 기지국 안테나를 포함하고, 각각의 기지국 안테나는 하나의 중계 안테나와 일대일로 대응되어 있되, 각각 상이한 중계 안테나와 대응되어 무선 통신을 위한 신호를 송수신하는 기지국을 포함한다.

또한, 본 발명에 따른 중계 방법은 기지국으로부터 수신되는 데이터 스트림을 관할하는 중계 영역 내에 위치한 단말기로 전송하는 중계기에서의 중계 방법으로서, (a) 기지국에 포함된 다수의 안테나 중 일대일로 연결된 기지국 안테나로부터 파일럿 신호를 수신하여, 관할하는 중계 영역으로 송출하는 단계; (b) 단말기로부터 위치 정보가 포함된 중계 영역 확인 정보를 수신하여, 일대일로 연결된 기지국 안테나로 전송하는 단계; 및 (c) 기지국 안테나로부터 전달되는 데이터 스트림을 공간 분할 다중 접속 방식을 이용하여 송출하는 단계를 포함한다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명 이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따라 공간 분할 다중 접속 방식을 이용하는 기지국과 중계기 사이의 연결 구조를 간략하게 나타낸 도면이다.

본 발명의 실시예에 따른 기지국과 중계기 사이의 연결 구조에 있어서, 기지국은 N 개의 다중 안테나를 포함하고 있으며, 중계기는 단일 안테나를 포함한다. 그리고, 중계기의 단일 안테나는 기지국의 각 안테나와 일대일로 연결된다. 이에 따라, 기지국은 N 개의 중계기를 수용할 수 있다.

그리고, 공간 분할 다중 접속 방식을 이용하기 위하여 기지국의 안테나와 중계기의 안테나는 하나씩 독립적으로 연결된다. 기지국의 안테나와 중계기의 안테나가 독립적으로 연결됨에 따라, 각 기지국 안테나별 신호는 각 중계기를 간섭하지 않고 전달된다.

이와 같이 기지국의 안테나와 중계기의 안테나를 독립적으로 연결하기 위하여 광케이블을 이용하고, 중계기는 광중계기를 이용하는 것이 바람직하다. 이 때, 각 안테나별로 다른 주파수를 사용하는 마이크로 웨이브(Microwave) 중계기도, 신호 전송에 있어서 상호 간 간섭이 발생하지 않으므로 사용 가능하다. 그러나, RF 중계기에서는 기지국의 제1 안테나의 RF 신호가 제2 중계기에서도 수신될 수 있으므로, 기지국의 안테나와 중계기의 안테나가 독립적으로 연결되지 않는다. 이에 따라, 본 발명의 제1 실시예에 따른 기지국과 중계기 사이의 연결 구조에 있어서, RF 중계기를 사용하는 것은 바람직하지 않다.

도 4와 같이 도시된 기지국과 중계기 사이의 연결 구조에 있어서, 단말기는 기지국 안테나 식별자를 이용하여 현재 위치한 중계 영역을 확인할 수 있다. 예로써, 제1 중계 영역에 위치한 단말기는 제1 기지국 안테나에서 전송되는 파일럿(Pilot) 신호를 제1 중계기를 통하여 수신하게 된다. 그리고, 제2 중계 영역에 위치한 단말기는 제2 기지국 안테나로부터 전송되는 파일럿 신호를 제2 중계기를 통하여 수신하게 된다.

다수의 안테나를 포함하는 기지국에서 각각의 안테나를 이용하여 상이한 데이터를 송수신하는 MIMO(Multi-Input Multi-Out) 방식을 이용하기 위하여, 각각의 기지국 안테나는 고유의 파일럿 신호를 송출한다. 이에 따라, 각 중계 영역에 위치한 단말기들은 수신된 파일럿 신호의 전력을 비교하여, 전력이 큰 파일럿 신호가 몇 번째 기지국 안테나 식별자를 포함하고 있는지를 확인한다. 이에 따라, 단말기는 자신이 기지국의 몇 번째 안테나와 연결된 중계기의 영역에 위치하였는지를 확인할 수 있게 된다.

여기서, 중계 영역에 속하지 않은 단말기는 각 안테나별 파일럿 신호가 균일 하게 수신되므로, 비중계 영역 즉, 기지국 영역에 위치하여 기지국 안테나로부터 직접 데이터 스트림을 수신함을 확인할 수 있다.

이 때, 중계 영역의 확인을 위하여, 파일럿 신호가 아닌 다른 단말기와의 동기를 위한 트레이닝(Training) 신호를 이용하는 것도 가능하다.

자신이 위치한 중계 영역을 확인한 단말기는 확인된 중계 영역에 관한 정보를 포함하는 중계 영역 확인 정보를 생성한 후, 기지국으로 피드백시키고, 피드백 정보를 수신한 기지국은 수신된 중계 영역 확인 정보를 이용하여 공간 분할 다중 접속 방식을 통한 데이터 스트림 전송을 수행한다. 여기서, 기지국 영역에 위치한 단말기도 기지국으로부터 직접 데이터 스트림을 수신함을 표시하는 중계 영역 확인 정보를 기지국으로 피드백한다.

기지국은 다수의 단말기들로부터 수신된 중계 영역 확인 정보를 이용하여 송수신시 상호 간 간섭이 발생하지 않는 안테나별 단말기들을 선택한다. 그리고, SDMA 방식을 이용하여 각각의 안테나별로 선택된 단말기로 데이터 스트림을 동시에 송수신한다.

직교 주파수 분할 다중 방식(OFMDA: Orthogonal Frequency Multiplexing Division Access)에서의 SDM은 주로 부반송파들이 인접되어 밴드(Band)를 이루고 있는 부채널(Subchannel) 구조에서 사용된다. 밴드 부채널 구조는 단말기의 이동 속도가 낮은 영역에서 적용 가능하다. 부반송파들이 떨어져 있는 다이버시티 부채널 구조에서는 부반송파마다 채널 특성이 다르므로 SDM을 사용하기 힘들다. 그러나, 도 4에 따른 구조에서는 이미 각 중계 영역별로 단말기들이 구분되어 있고, 이 는 부채널 구조에 상관없는 구분이므로, SDM이 효율적으로 적용될 수 있다. 즉, 부채널 구조와는 무관하게 SDM이 적용되며, 단말기의 이동 속도에도 강인한 다이버시티 부채널 구조를 사용할 수 있으므로, 이동성(Mobility)에도 강인한 특성을 가지게 된다.

도 4에 따른 기지국과 중계기 사이의 연결 구조는 기존의 단일 안테나 기지국과 동일하게, 기지국과 각 중계기를 연결함에 있어서 하나의 광케이블이 배선되며, 중계기도 하나의 RF 송수신 모듈이 설치된다. 이에 따라, 기존의 단일 안테나 기지국에서의 중계기 설치 비용과 동일한 비용으로 중계기 설치가 가능하다.

도 4에 따른 기지국과 중계기 사이의 연결 구조는 중계기가 하나의 안테나만 사용한다. 그러나, 중계기가 다수의 안테나를 포함하고 MIMO 방식을 이용하여 데이터 스트림을 송수신할 수 있다.

도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따라 공간 분할 다중 접속 방식을 이용하는 기지국과 중계기 사이의 연결 구조를 간략하게 나타낸 도면이다.

도 5에는 2 개의 중계 안테나를 사용하는 중계기와 4개의 기지국 안테나를 포함하는 기지국 사이의 연결 구조가 도시되어 있다. 이 때, 각각의 중계 안테나는 기지국 안테나에 각각 연결된다. 즉, 도 5에 도시된 예와 같이 제1 기지국 안테나와 제2 기지국 안테나는 제1 중계기로 연결되고, 제3 기지국 안테나와 제4 기지국 안테나는 제2 중계기로 연결된다.

이와 같은 연결 구조를 통하여, 각 중계 영역에 위치한 단말기들은 중계 안테나로부터 전달되는 기지국의 파일럿 신호를 통하여 기지국 안테나 식별자를 확인 함으로써, 자신이 기지국의 몇 번째 안테나와 연결된 중계기의 영역에 위치하였는지 여부와 어떤 안테나를 통하여 기지국으로부터 전달되는 데이터 스트림을 수신하는지 여부를 확인할 수 있다. 이와 같이 단말기에서의 중계 영역 확인이 완료되면, 확인된 중계 영역에 관한 정보를 포함하는 중계 영역 확인 정보를 생성한 후 기지국으로 전송한다.

광케이블을 통하여 연결된 중계 안테나로부터 중계 영역 확인 정보를 수신한 기지국은 중계 영역별 또는 기지국 안테나별로 단말기를 구분하여, 상호 간 간섭없이 SDMA 방식이 수행될 수 있도록 스케줄링 작업을 수행한다.

이 때, 도 4에 따른 기지국과 중계기 사이의 연결 구조에서는 중계 영역에 하나의 안테나만 설치하는 반면, 도 5에 따른 구조는 다중 안테나를 사용하므로, 도 4에 비하여 중계 영역에서의 단말기당 최대 데이터 전송률(Peak Data Rate)을 높일 수 있다.

여기서, 도 4와 도 5에 따른 기지국과 중계기 사이의 연결 구조에서, 중계 영역에는 기지국 안테나 중 일부의 안테나 신호만이 전송된다. 이 때, 해당 기지국으로부터 서비스를 제공받는 모든 단말기가 수신해야하는 공통 제어 정보가 기지국의 제1 안테나로만 전송되면, 일부 중계 영역의 단말기에서는 공통 제어 정보를 수신하지 못하는 상황이 발생할 수 있다.

이와 같은 상황을 방지하기 위하여, 본 발명에 따른 기지국과 중계기 연결 구조에서는 공통 제어 정보를 전송함에 있어서 모든 기지국의 안테나를 이용하여야 한다. 이에 따라, 순환 지연 다이버시티(Cyclic Delay Diversity)에 따라, 모든 기 지국 안테나를 통하여 공통 제어 정보를 순환 지연시켜 전송함으로써, 기지국 영역 및 중계기가 관할하는 중계 영역에 위치한 모든 단말기가 공통 제어 정보를 수신할 수 있도록 한다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따라 공간 분할 다중 접속 방식을 이용한 중계 방법을 설명하기 위한 기지국, 중계기 및 단말기 사이의 신호 흐름도이다.

도 4 또는 도 5와 같이 다수의 중계기와 광케이블을 이용하여 연결된 기지국에서는 포함된 다수의 안테나를 이용하여 각각의 기지국 안테나 식별자를 포함하는 파일럿 신호를 각각 송출한다(S610).

파일럿 신호는 광케이블을 통해 각 안테나와 일대일로 대응되어 있는 중계기로 전달된다. 중계기에서는 전달된 파일럿 신호를 증폭한 뒤, 중계 영역에 위치한 불특정 단말기로 송출한다. 이 때, 중계기가 다수의 안테나를 포함하는 경우, 중계기에는 안테나 숫자만큼의 파일럿 신호가 전송되고, 기지국 안테나와 일대일로 연결된 중계 안테나를 통하여 증폭된 각각의 파일럿 신호가 송출된다.

파일럿 신호를 송출한 중계기의 중계 영역에 위치하는 단말기는 중계 안테나로부터 송출된 파일럿 신호를 수신한다(S620)

파일럿 신호를 수신한 단말기는 수신된 안테나의 파일럿 신호의 전력 값을 비교함으로써, 기지국의 몇 번째 안테나와 연결된 중계기의 영역에 위치하였는지에 관한 정보를 확인한다(S630).

그리고, 단말기는 위치한 중계 영역을 기지국으로 통보하기 위하여, 위치한 중계 영역에 대한 정보를 포함하는 중계 영역 확인 정보를 생성한 후(S640), 중계 기로 전송한다. 중계기는 수신된 중계 영역 확인 정보를 광케이블을 이용하여 기지국으로 전달한다(S640).

기지국은 피드백된 중계 영역 확인 정보를 통하여, 단말기의 위치 정보 즉, 단말기를 관할하고 있는 중계기의 정보를 확인한다(S650).

그리고, 기지국은 중계 영역 확인 정보를 이용하여, 송수신시 상호 간 간섭이 발생하지 않는 단말기들을 구분하고(S660), SDMA을 이용하여 단말기로 데이터 스트림을 송신한다(S670).

여기서, 중계기가 관할하는 중계 영역에 속하지 않고, 기지국 안테나로부터 직접 데이터 스트림을 수신하는 단말기는 S620 단계에서 기지국 안테나로부터 직접 파일럿 신호를 수신하고, S640 단계에서 기지국으로 직접 중계 영역 정보를 전송하며, S670 단계에서 기지국 안테나로부터 직접 데이터 스트림을 수신한다.

그리고, 도 6에 있어서 S670 단계는 기지국에서 단말기로 데이터 스트림을 전송하는 하향 링크 전송만을 설명하였으나, 상향 링크 전송을 통하여 단말기에서 기지국으로 데이터 스트림을 전송할 수도 있다.

또한, 도 6에 있어서, 파일럿 신호를 전송하는 S620 단계, 중계 영역 정보를 전달하는 S640 단계 및 데이터 스트림을 전송하는 S670 단계에서, 기지국과 중계기 사이에 실선으로 표시된 부분은 광케이블 등의 유선망을 통하여 파일럿 신호, 중계 영역 정보 및 데이터 스트림이 전송되는 것을 의미하며, 중계기와 단말기, 기지국과 단말기 사이의 점선으로 표시된 부분은 무선망을 통하여 파일럿 신호, 중계 영역 정보 및 데이터 스트림이 전송되는 것을 의미한다.

그러나, 마이크로 웨이브 중계기를 사용하는 경우, 실선으로 표시된 기지국과 중계기 사이의 파일럿 신호, 중계 영역 정보 및 데이터 스트림 송수신은 무선으로 수행된다.

이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 장치 및 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 다중 안테나를 포함하는 기지국과 중계기를 효율적으로 결합시켜 섹터 용량을 증가시킬 수 있으며, OFDM 전송을 사용하는 이동통신 시스템에서도 부채널 구조에 상관없이 공간 분할 다중 접속 방식을 이용한 데이터 스트림 송수신을 용이하게 구현할 수 있다.

또한, 기지국의 용량 증대를 위하여 안테나 수를 증가시키지 않으므로, 종래 하나의 안테나를 포함하는 기지국에서의 중계기 설치시와 비슷한 비용으로 중계 시스템을 구현할 수 있는 경제적 효과도 기대할 수 있다.

Claims (12)

1. 음영 지역이나 셀의 외부에 위치한 단말기와 무선 통신을 수행하는 중계 시스템에 있어서,

   하나의 중계 안테나를 이용하여 관할하는 중계 영역 내에 위치한 단말기와 무선 통신을 수행하는 하나 이상의 중계기; 및

   상기 중계기 수보다 많은 기지국 안테나를 포함하고, 각각의 기지국 안테나는 상기 중계 안테나와 일대일로 대응되어 있되, 각각 상이한 중계 안테나와 대응되어 무선 통신을 위한 신호를 송수신하는 기지국

   을 포함하는 중계 시스템.
2. 음영 지역이나 셀의 외부에 위치한 단말기와 무선 통신을 수행하는 중계 시스템에 있어서,

   두 개 이상의 중계 안테나를 이용하여 관할하는 중계 영역 내에 위치한 단말기와 무선 통신을 수행하는 하나 이상의 중계기; 및

   상기 하나 이상의 중계기의 모든 중계 안테나의 수보다 많은 기지국 안테나를 포함하고, 각각의 기지국 안테나는 하나의 중계 안테나와 일대일로 대응되어 있되, 각각 상이한 중계 안테나와 대응되어 무선 통신을 위한 신호를 송수신하는 기지국

   을 포함하는 중계 시스템.
3. 제2항에 있어서,

   상기 중계기의 제1 안테나―여기서, 제1 안테나는 상기 중계 안테나 중 임의로 선정된 하나의 안테나임―는 제1 기지국 안테나―여기서, 제1 기지국 안테나는 다수의 기지국 안테나 중 임의로 선정된 기지국 안테나임―와 연결되고, 상기 중계기의 제2 안테나―여기서, 제2 안테나는 상기 중계 안테나에서 제1 안테나를 제외한 나머지 중계 안테나 중 임의로 선정된 안테나임―는 상기 제1 기지국 안테나를 제외한 나머지 기지국 안테나 중 임의로 선정된 기지국 안테나와 연결되는 것을 특징으로 하는 중계 시스템.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   공간 분할 다중 접속 방식(SDAMA: Spatial Division Multiplexing Access)을 이용하여 상기 단말기와의 무선 통신을 수행하는 것을 특징으로 하는 중계 시스템.
5. 제4항에 있어서,

   상기 중계기는 광중계기이며, 상기 중계 안테나와 상기 기지국 안테나는 광케이블을 이용하여 연결되는 것을 특징으로 하는 중계 시스템.
6. 제4항에 있어서,

   상기 중계기는 마이크로 웨이브 중계기이며,

   상기 다수의 기지국 안테나는 각각 다른 주파수를 이용하여 상기 일대일로 대응되는 중계 안테나로 상기 무선 통신을 위한 신호를 송수신하는 것을 특징으로 하는 중계 시스템.
7. 제4항에 있어서,

   상기 기지국은,

   순환 지연 다이버시티(Cyclic Delay Diversity)에 따라 상기 기지국 안테나 전부를 이용하여, 상기 중계 시스템 내의 모든 단말기로 전송하기 위한 공통 제어 정보를 송출하는 것을 특징으로 하는 중계 시스템.
8. 기지국으로부터 수신되는 데이터 스트림을 관할하는 중계 영역 내에 위치한 단말기로 전송하는 중계기에서의 중계 방법에 있어서,

   (a) 상기 기지국에 포함된 다수의 안테나 중 일대일로 연결된 기지국 안테나로부터 파일럿 신호를 수신하여, 상기 관할하는 중계 영역으로 송출하는 단계;

   (b) 상기 단말기로부터 위치 정보가 포함된 중계 영역 확인 정보를 수신하여, 상기 일대일로 연결된 기지국 안테나로 전송하는 단계; 및

   (c) 상기 기지국 안테나로부터 전달되는 데이터 스트림을 공간 분할 다중 접속 방식을 이용하여 송출하는 단계

   를 포함하는 중계 방법.
9. 제8항에 있어서,

   상기 단계 (a)는,

   상기 중계기가 두 개 이상의 중계 안테나로 포함함에 따라, 일대일로 연결된 두 개 이상의 기지국 안테나로부터 파일럿 신호가 각각 전송되면, 상기 두 개 이상의 중계 안테나를 통해 상기 파일럿 신호를 각각 송출하는 것을 특징으로 하는 중계 방법.
10. 제8항에 있어서,

    상기 단계 (a) 및 상기 단계 (c)에서 상기 기지국 안테나로부터의 파일럿 신호와 상기 데이터 스트림을 수신하거나, 상기 단계 (b)에서 상기 기지국 안테나로 상기 중계 영역 확인 정보를 전송함에 있어서, 상기 기지국 안테나와 상기 중계 안테나를 일대일로 연결하는 광케이블을 이용하는 것을 특징으로 하는 중계 방법.
11. 제8항에 있어서,

    상기 단계 (b)는,

    상기 단말기에서 수신된 파일럿 신호에 포함된 전력 비교를 통하여 확인되는 상기 단말기의 위치 정보가 포함된 중계 영역 확인 정보를 수신하는 것을 특징으로 하는 중계 방법.
12. 제8항에 있어서,

    상기 단계 (b)와 상기 단계 (c) 사이에,

    기지국을 통하여 상기 중계 영역 확인 정보에 포함된 상기 단말기의 위치 정보를 확인하는 단계; 및

    상기 단말기가 위치한 중계 영역에 따라, 상기 데이터 스트림 송수신시 상호 간 간섭이 발생하지 않는 단말을 구분하는 단계

    를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 중계 방법.

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