KR101218726B1 - 부분 전이중 중계 방식을 이용한 동기 신호 수신 방법 - Google Patents

부분 전이중 중계 방식을 이용한 동기 신호 수신 방법 Download PDF

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Abstract

개시된 기술은 부분 전이중 중계 방식을 이용한 동기 신호 수신 방법에 관한 것으로, 보다 자세하지만 제한됨 없이는, 3GPP LTE-A 시스템의 타입 1 릴레이가 부분 전이중 중계 방식을 이용하여 기지국으로부터 동기 신호를 수신하는 방법에 관한 것이다. 실시예들 중에서, 무선 통신 시스템에서 기지국(eNodeB)과 동일한 대역을 사용하여 신호를 송신하는 릴레이(Relay)가 상기 기지국으로부터 동기 신호를 수신하는 방법은 상기 릴레이와 연결된 단말에게 제1 신호를 송신하는 동시에 상기 기지국으로부터 동기 신호를 수신하는 단계; 상기 수신된 신호에 포함된 자기간섭(self-interference) 성분을 제거하는 단계; 및 상기 자기간섭 성분이 제거된 수신 신호를 복호화하는 단계를 포함한다.

Description

부분 전이중 중계 방식을 이용한 동기 신호 수신 방법{METHOD FOR RECEIVING SYNCHRONIZATION SIGNAL USING PARTIAL FULL DUPLEX RELAY SCHEME}
개시된 기술은 부분 전이중 중계 방식을 이용한 동기 신호 수신 방법에 관한 것으로, 보다 자세하지만 제한됨 없이는, 3GPP LTE-A 시스템의 타입 1 릴레이가 부분 전이중 중계 방식을 이용하여 기지국으로부터 동기 신호를 수신하는 방법에 관한 것이다.
3GPP(3rd Generation Partnership Project) LTE-A(Long Term Evolution-Advanced) 시스템은 3.9세대 이동통신 규격으로 불리는 LTE에서 데이터 전송률, 다중안테나 기술 등을 향상시킨 것으로 4세대 이동통신으로 불린다. 도 1은 타입 1 릴레이(Type 1 relay)가 사용되는 3GPP LTE-A 시스템의 예시도이다. 도 1을 참조하면, 타입 1 릴레이(110)가 사용되는 3GPP LTE-A 시스템(100)은 기지국(eNodeB 또는 eNB, 120)과 릴레이(110), 그리고 단말기(User Equipment 또는 UE, 130)로 구성될 수 있다. 기지국(120)과 릴레이(110) 사이의 링크는 백홀 링크, 릴레이(110)와 단말(130) 사이의 링크를 엑세스 링크라고 한다. 릴레이(110)는 단말(130)에게 기지국(120)처럼 인식되며 릴레이(110)가 접속하고 있는 기지국(120)과 독립적인 셀과 같이 동작한다. 릴레이(110)는 백홀 링크를 이용하여 자신에게 접속하고 있는 단말(130)에게 전송할 정보를 기지국(120)로부터 수신하여 엑세스 링크를 통해 단말(130)에게 재전송해준다. 이러한 과정을 통하여 단말(130)은 기지국(120)으로부터 직접 신호를 수신하는 것보다 더욱 정확한 정보를 수신할 수 있다. 따라서, 3GPP LTE-A 시스템(100)은 음영지역을 해소할 수 있다는 장점이 있다. 그러나, 타입 1 릴레이(110)는 동시에 송수신할 수 없다는 문제점이 있다.
개시된 기술이 이루고자 하는 기술적 과제는 부분 전이중 중계 방식을 이용한 동기 신호 수신 방법을 제공하는 데 있다.
상기의 기술적 과제를 이루기 위하여 개시된 기술의 제1 측면은 무선 통신 시스템에서 기지국(eNodeB)과 동일한 대역을 사용하여 신호를 송신하는 릴레이(Relay)가 상기 기지국으로부터 동기 신호를 수신하는 방법에 있어서, 상기 릴레이와 연결된 단말에게 제1 신호를 송신하는 동시에 상기 기지국으로부터 동기 신호를 수신하는 단계; 상기 수신된 신호에 포함된 자기간섭(self-interference) 성분을 제거하는 단계; 및 상기 자기간섭 성분이 제거된 수신 신호를 복호화 하는 단계를 포함하는 동기 신호 수신 방법을 제공한다.
개시된 기술의 실시 예들은 다음의 장점들을 포함하는 효과를 가질 수 있다. 다만, 개시된 기술의 실시 예들이 이를 전부 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 개시된 기술의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
개시된 기술의 일 실시예에 따른 동기 신호 수신 방법은 기지국이 송신하는 동기 신호를 릴레이가 수신할 수 있다는 장점이 있다. 또한, 개시된 기술에 따르면, 동기 신호를 수신한 릴레이는 우수한 셀 ID 검출 성능을 가지며, 종래와 같이 새로운 동기 신호를 추가하거나, 릴레이의 프레임 타이밍에 오프셋을 적용하지 않고도 효율적으로 기지국과 동기화 할 수 있다는 장점을 갖는다.
도 1은 타입 1 릴레이(Type 1 relay)가 사용되는 3GPP LTE-A 시스템의 예시도이다.
도 2는 타입 1 릴레이가 기지국에서 송신하는 동기 신호를 수신하지 못하는 문제점을 나타낸 예시도이다.
도 3은 타입 1 릴레이가 기지국으로부터 동기 신호를 수신할 수 없는 문제점을 해결하기 위한 종래의 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 타입 1 릴레이가 기지국으로부터 동기 신호를 수신할 수 없는 문제점을 해결하기 위한 또 다른 종래의 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 개시된 기술의 일 실시예에 따라 타입 1 릴레이가 기지국으로부터 동기 신호를 수신할 수 없는 문제점을 해결하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 모든 서브프레임의 완벽한 채널 추정이 가능하다고 가정했을 때의 셀 ID 검출 성능을 나타내는 그래프이다.
도 7은 개시된 기술의 일 실시예에 따른 동기신호 수신 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 8은 FDD 모드에서 채널 추정이 가능한 서브프레임을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 TDD 모드에서 채널 추정이 가능한 서브프레임을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 개시된 기술의 일 실시예에 따른 동기 신호 수신 방법을 적용한 경우 셀 ID 검출 성능을 나타내는 그래프이다.
도 11은 개시된 기술의 일 실시예에 따른 동기 신호 수신 방법을 적용한 경우의 누적 구간에 따른 셀 ID 검출 성능을 나타내는 그래프이다.
개시된 기술에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 개시된 기술의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 개시된 기술의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
한편, 본 출원에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
“제1”, “제2” 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않은 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.
여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 개시된 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.
도 2는 타입 1 릴레이가 기지국에서 송신하는 동기 신호를 수신하지 못하는 문제점을 나타낸 예시도이다. 릴레이(110)를 사용하는 3GPP LTE-A 시스템(100)은 단말(130)에게 더욱 정확한 정보를 전달할 수 있으며, 음영지역을 해소할 수 있다는 장점이 있다. 그러나, 타입 1 릴레이(110)를 사용하는 환경에서, 릴레이(110)가 기지국(120)과 단말(130)에 동시에 송수신을 하면, 자기간섭(self-interference)현상이 발생할 수 있다. 타입 1 릴레이(110)는 백홀 링크와 엑세스 링크에 동일한 대역을 사용하는 인밴드 릴레이(inband relay)이다. 즉, 타입 1 릴레이(110)는 기지국(120)으로부터 데이터를 수신할 때와 단말(130)에 데이터를 송신할 때 동일한 대역을 사용한다. 따라서, 타입 1 릴레이(110)가 단말(130)에 데이터를 송신하는 동시에 기지국(120)로부터 데이터를 수신하게 되면, 릴레이(110)의 송신 안테나에서 단말(130)를 향하여 송신된 데이터가 릴레이(110)의 수신 안테나에서 수신되는 자기간섭 현상이 발생한다. 자기 간섭 현상이 발생하는 경우에 타입 1 릴레이(110)는 기지국(120)이 송신하는 신호를 정확하게 수신할 수 없으므로 타입 1 릴레이(110)는 동시에 송수신할 수 없다는 특징을 갖는다.
도 2를 참조하여 자기간섭 현상을 자세하게 살펴보면, FDD(Frequency Division Duplex) 모드에서는 #0, #5번 째 서브프레임에서 기지국(120)과 릴레이(110)가 동기 신호인 PSS(Primary Synchronization Signal)와 SSS(Secondary Synchronization Signal)를 송신한다. 기지국(120)은 자신에게 속해있는 단말(130)과 릴레이(110)를 위하여 동기 신호를 송신하고, 릴레이(110)도 자신에게 속해있는 단말(130)을 위하여 동기 신호를 송신할 필요가 있다. 그러나, 인밴드 릴레이인 타입 1 릴레이(110)는 단말(130)을 위하여 동기 신호를 송신 할 타이밍에 기지국(120)이 동기 신호를 송신하면, 기지국(120)으로부터 동기 신호를 수신할 수 없다. 릴레이(110)가 동기 신호를 수신하지 못하면 기지국(120)의 셀 ID와 보호구간의 길이 등을 알 수 없으므로 타입 1 릴레이(110)는 기지국(120)이 송신하는 신호를 복조할 수 없는 문제점이 발생한다.
도 3은 타입 1 릴레이가 기지국으로부터 동기 신호를 수신할 수 없는 문제점을 해결하기 위한 종래의 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 3의 방법에서는 기지국(120)이 릴레이(110)를 위한 새로운 동기 신호를 사용한다. 도 3을 참조하면, 상술한 문제점을 해결하기 위하여, 타입 1 릴레이(110)가 기지국(120)이 송신하는 신호를 수신할 수 있는 백홀 서브프레임인 #3 서브프레임에서 기지국(120)이 릴레이(110)를 위한 새로운 동기 신호를 전송한다. 이와 같은 방법은 타입 1 릴레이(110)가 기지국(120)으로부터 동기 신호를 수신할 수 없는 문제를 해결할 수 있지만 새로운 동기 신호를 통신 규약에 새롭게 정의하고 추가해야 하는 문제점과 전체 셀의 데이터 전송률이 감소한다는 문제점 등이 있다.
도 4는 타입 1 릴레이가 기지국으로부터 동기 신호를 수신할 수 없는 문제점을 해결하기 위한 또 다른 종래의 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 4가 나타내는 방법은 기지국(120)과 타입 1 릴레이(110)의 프레임 타이밍에 고정된 오프셋을 적용하여 기지국(120)이 송신하는 동기 신호를 타입 1 릴레이(110)가 수신할 수 있도록 하는 방식이다. 즉, 도4를 예를 들어 설명하면, 릴레이(110)는 한 서브프레임만큼 오프셋을 가지고 단말(130)에게 먼저 동기 신호를 전송하므로, 이후 서브프레임에서, 자기간섭 없이 기지국(120)로부터 동기 신호를 수신할 수 있다. 그러나 이와 같은 방법을 FDD 모드에 적용하는 것은 문제가 되지 않지만 글로벌 동기화(global synchronization)를 지원해야 하는 TDD 모드에는 적용할 수 없다는 문제점이 있다. 또한, 글로벌 동기화를 지원할 때에 얻을 수 있는 이점인 TDOA(Time Difference Of Arrival)과 CoMP(Coordinated Multi-Point transmission and reception)를 이용할 수 없으며 오프셋이 서로 다른 릴레이에 의한 추가적인 간섭도 발생할 수 있는 문제점이 있다.
도 5는 개시된 기술의 일 실시예에 따라 타입 1 릴레이가 기지국으로부터 동기 신호를 수신할 수 없는 문제점을 해결하는 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 5의 방법에서는 부분 전이중 중계 방식(partial full duplex relay scheme)을 기초로 타입 1 릴레이(110)가 기지국(120)으로부터 동기 신호를 수신한다. 본 실시예에서 제안하는 동기 신호 수신 방법은, 기지국(120)과 타입 1 릴레이(110)가 동기 신호를 송신하는 타이밍에서, 릴레이(110)가 동기 신호를 송신하는 동시에 수신도 할 수 있도록 하는 부분 전이중 중계 방식(partial full duplex relay scheme)이다. 따라서 릴레이(110)는 기지국(120)에서 송신하는 동기 신호를 수신할 수 있으며, 동시에 릴레이(110)에 접속하고 있는 단말(130)에게도 동기 신호를 송신할 수 있다. 그러나 릴레이(110)가 데이터를 송신하는 동시에 수신을 하기 때문에 자기간섭이 발생하여 기지국(120)에서 송신한 동기 신호를 정확하게 수신할 수 없는 문제점이 발생한다. 이때, 타입 1 릴레이(110)가 수신한 신호는 수학식 1과 같다.
Figure 112011012172469-pat00001
여기서 NS는 서브프레임 번호를,
Figure 112011012172469-pat00002
는 타입 1 릴레이(110)가 수신한 NS번 째 서브프레임 신호를 의미하고,
Figure 112011012172469-pat00003
는 기지국(120)과 타입 1 릴레이(110) 사이의 NS번 째 서브프레임의 채널 주파수 응답 (CFR: Channel Frequency Response)을 의미하며,
Figure 112011012172469-pat00004
는 기지국(120)에서 송신하는 NS번 째 서브프레임 신호를 의미한다. 또한,
Figure 112011012172469-pat00005
는 타입 1 릴레이(110)의 송신 안테나와 수신 안테나 사이에 NS번 째 서브프레임의 채널 주파수 응답을 의미하고,
Figure 112011012172469-pat00006
는 타입 1 릴레이(110)가 송신하는 NS번 째 서브프레임 신호를 의미하며, W[k]는 백색 잡음 (AWGN: Additive White Gaussian Noise)을 의미한다. 수학식 1에서 확인할 수 있듯이, 타입 1 릴레이(110)는 자신이 송신한 신호가 수신 안테나에서 수신되는 자기간섭 성분
Figure 112011012172469-pat00007
에 의하여 기지국(120)이 송신한 동기 신호를 정확히 수신할 수 없다. 이와 같은 문제점을 해결하기 위해서 자기간섭 성분을 제거하는 과정이 필요하며 서브프레임의 채널 추정이 가능하다는 전제 하에 자기간섭 성분을 제거한 신호는 수학식 2와 같다.
Figure 112011012172469-pat00008
여기서,
Figure 112011012172469-pat00009
는 NS번째 서브프레임에서 릴레이(110)가 수신한 신호에서 자기간섭 성분이 제거된 신호를,
Figure 112011012172469-pat00010
는 타입 1 릴레이(110)에서 추정한 송신 안테나와 수신 안테나 사이의 NS번 째 서브프레임의 채널 주파수 응답을 의미한다. 수학식 2와 같이 정확하게 모든 서브프레임의 채널 추정이 가능한 경우에는 완전하게 자기간섭 성분을 제거할 수 있다. 한편, 추가적으로 타입 1 릴레이(110)의 송신 안테나와 수신 안테나의 위치를 공간적으로 이격 하는 경우 자기 간섭 현상을 보다 감소시킬 수 있다. 본 실시예에 따라, 타입 1 릴레이(110)가 기지국(120)로부터 동기 신호를 수신하는 구체적인 방법은 도 7을 참조하여 후술한다.
도 6은 모든 서브프레임의 완벽한 채널 추정이 가능하다고 가정했을 때의 셀 ID 검출 성능을 나타내는 그래프이다. 도 6의 그래프는 자기간섭 성분이 없는 경우(Non Self-Interference)와, 도 5와 같이 부분 전이중 중계 방식(partial full duplex relay scheme)을 적용하여 자기간섭 성분이 발생한 경우 자기간섭 성분을 제거한 때(with Self-Interference Cancellation)와 자기간섭 성분을 제거하지 않은 때(w/o Self-Interference Cancellation)의 셀 ID 검출 성능을 보여준다. 도 6을 살펴보면, 부분 전이중 중계 방식에 자기간섭 성분 제거 방식을 적용하면, 간섭이 없는 경우와 동일한 셀 ID 검출 결과를 얻을 수 있다는 것을 확인할 수 있다. 즉, 모든 서브프레임에서 채널 추정이 완벽하게 이루어질 수 있다고 가정하면, 타입 1 릴레이(110)는 자기간섭 성분의 영향을 받지 않고 기지국(120)으로부터 동기 신호를 수신할 수 있다. 그러나, 동기 신호를 수신하는 서브프레임에서는 타입 1 릴레이(110)가 송신하는 신호뿐만 아니라 기지국(120)이 송신하는 신호도 수신되므로, 타입 1 릴레이(110)의 송신 안테나와 수신 안테나 간의 채널을 정확하게 추정하기가 힘들다. 따라서, 도 5와 같은 부분 전이중 중계 방식을 적용하기 위해서는, 릴레이의 송신 안테나와 수신 안테나 간의 채널을 정확하게 추정할 수 있는 방안이 추가적으로 요구된다.
도 7은 개시된 기술의 일 실시예에 따른 동기신호 수신 방법을 설명하기 위한 순서도이다. 도 7은 무선 통신 시스템에서 기지국(eNodeB)과 동일한 대역을 사용하여 신호를 송신하는 릴레이(Relay)가 기지국으로부터 동기 신호를 수신하는 방법을 나타낸다. 일 실시예에 따라, 무선 통신 시스템은 도 1과 같은 3GPP LTE-A 시스템을 포함하며, 릴레이는 타입 1 릴레이(110)를 포함한다.
S710 단계에서 릴레이(110)는 릴레이(110)의 송신 안테나와 릴레이(110)의 수신 안테나 간의 채널을 추정한다. 릴레이(110)는 기지국(120)로부터 수신되는 신호에서 자기간섭 성분을 제거하기 위하여 자신의 송신 안테나와 수신 안테나 간의 채널을 추정할 필요가 있다. 채널 추정이 정확할수록, 자기간섭 성분을 정확히 추정할 수 있기 때문에, 정확히 채널을 추정하는 것은 중요하다. 릴레이(110)의 송신 안테나와 수신 안테나 간의 채널은 다른 간섭 성분이 없는 경우에 보다 정확히 추정될 수 있다. 따라서, 릴레이(110)는 일 실시예에 따라, 기지국(120) 또는 단말(130)이 릴레이(120)에게 신호를 송신하지 않는 서브프레임에서 채널 추정을 수행한다. 예컨대, 기지국(120) 또는 단말(130)이 릴레이(110)를 향하여 송신하는 신호가 없는 서브프레임에서, 릴레이(110)가 단말(130)에게 제2 신호를 송신한다. 릴레이는 기지국(120) 또는 단말(130)에서 송신된 간섭 성분이 없으므로, 자신이 송신한 제2 신호만을 수신 안테나에서 수신할 수 있다. 릴레이(110)는 수신된 제2 신호를 이용하여 자신의 송신 안테나와 수신 안테나 간의 채널을 추정한다. 릴레이(110)는 자신이 송신한 제2 신호에 대한 정보를 가지고 있으므로, 이를 기초로 송신 안테나와 수신 안테나 간의 채널을 추정할 수 있다. 이때 사용되는 채널 추정 방법에 대하여는 특별한 한정이 없으며, 공지의 다양한 채널 추정 방법이 사용될 수 있다.
릴레이(110)는 이와 같이 추정된 송신 안테나와 수신 안테나 간의 채널을 이용하여 S730 단계에서 자기간섭 성분을 산출할 수 있다. 채널 상태는 시간에 따라 변할 수 있기 때문에 일반적으로, 채널 추정은 실제 자기간섭이 발생한 때(즉, S720 단계에서 동기 신호를 수신한 때)의 서브프레임과 인접한 서브프레임에서 수행되나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
S710 단계에서 추정된 송수신 안테나간 채널은 실제 자기간섭이 발생한 때의 채널 상태와 다를 수 있으나, 릴레이(110)의 송신 안테나와 수신 안테나 간의 채널은 준-정적(quasi-static)인 성격을 가지므로 인접한 서브프레임 간의 채널 주파수 응답은 차이가 크지 않다. 따라서, 자기간섭 성분 제거 시, 수 서브프레임이 떨어진 서브프레임에서 추정된 채널을 사용하더라도 성능 열화를 크게 발생시키지 않는다. 또한, 셀 ID 검출 과정 등은 비트 단위까지 복조를 수행하는 과정이 아니라 상관도를 이용하여 결정하는 과정이기 때문에 비트 단위의 정보 복조 성능보다 간섭의 영향을 적게 받는다. 따라서 자기간섭 성분을 제거할 서브프레임이 아닌 인접한 서브프레임에서 추정된 채널을 사용하더라도 릴레이(110)는 해당 서브프레임의 동기 신호로부터 셀 ID를 검출할 수 있다.
또한, 일 실시예에 따라, 자기간섭 성분의 영향을 줄이기 위하여, 릴레이(110)의 송신 안테나와 릴레이(110)의 수신 안테나는 공간적으로 소정 거리 이상 분리되어 설치될 수 있다.
S720 단계에서 릴레이(110)는 기지국(120)으로부터 동기 신호를 수신한다. 이때, 개시된 기술에 따르면, 릴레이(110)는 종래 기술과 달리 릴레이(110)와 연결된 단말(130)에게 제1 신호(예컨대, 단말에게 전달할 동기 신호)를 송신하는 동시에 기지국(120)으로부터 동기 신호를 수신한다. 즉, 종래의 타입 1 릴레이는 동시에 송수신을 하지 못하였으나, 개시된 기술의 일 실시예에 따른 릴레이(110)는 기지국(120)이 동기 신호를 송신하는 서브프레임 동안에는 동시에 송수신이 가능한, 부분 전이중 중계(partial full duplex relay)방식을 사용한다. 릴레이(110)는 단말(130)에게 제1 신호를 송신하는 동시에 기지국(120)으로부터 동기 신호를 수신하므로, 기지국(120)이 송신한 동기 신호뿐 아니라, 자신이 송신한 제1 신호도 수신한다. 따라서, 릴레이(110)가 기지국에서 송신한 동기 신호를 복호화 하기 위해서는 수신한 신호에서 자신이 송신한 제1 신호의 성분, 즉 자기간섭 성분을 제거할 필요가 있다.
S730 단계에서, 릴레이(110)는 수신된 신호에 포함된 자기간섭(self-interference) 성분을 제거한다. 일 실시예에 따라, 릴레이(110)가 자기 간섭 성분을 제거하는 과정은 다음과 같을 수 있다. 우선, 릴레이(110)는 수신된 신호에 포함된 자기간섭 성분을 산출한다. 자기간섭 성분은 릴레이(110) 자신이 송신한 제1 신호가 수신 안테나에서 수신된 성분으로, S710 단계에서 추정된 송수신 안테나 간의 채널을 이용하여 산출될 수 있다. 산출된 자기간섭 성분은 수학식 3과 같이 표현될 수 있다.
Figure 112011012172469-pat00011
여기서,
Figure 112011012172469-pat00012
는 S710 단계에서 릴레이(110)가 추정한 송신 안테나와 수신 안테나 사이의 NS'번째 서브프레임의 채널 주파수 응답,
Figure 112011012172469-pat00013
는 S720 단계에서 릴레이가 송신한 NS번째 서브프레임의 신호이고, NS'번째 서브프레임은 제2 신호가 송신되는 서브프레임, NS번째 서브프레임은 제1 신호 및 동기 신호가 송신되는 서브프레임을 의미한다. 자기간섭 성분이 산출되면, 릴레이(110)는 산출된 자기간섭 성분을 S720 단계에서 수신한 신호에서 제거한다. 자기간섭 성분이 제거된 수신 신호는 수학식 4와 같이 표현될 수 있다.
Figure 112011012172469-pat00014
여기서,
Figure 112011012172469-pat00015
는 NS번째 서브프레임에서 릴레이(110)가 수신한 신호에서 자기간섭 성분의 추정치가 제거된 신호를, Δ는 추정 오차를 의미한다.
수신된 신호에서 자기간섭 성분이 제거되면, 릴레이(110)는 자기간섭 성분이 제거된 수신 신호를 복호화한다(S740). 이때 사용되는 복호 방법에 대하여는 특별한 한정이 없으며, 공지의 다양한 복호 방법이 사용될 수 있다.
도 8은 FDD 모드에서 채널 추정이 가능한 서브프레임을 설명하기 위한 도면이다. 도 8을 참조하면, FDD 모드에서는 #0, #4, #5, #9 번째 서브프레임에서는 동기 신호, PBCH(Physical Broadcast Channel), 및 페이징(paging) 신호를 기지국(120)로부터 수신하므로 채널 추정을 수행할 수 없다. MBSFN 서브프레임에서도 릴레이(110)는 기지국(120)로부터 데이터를 수신하기 때문에 채널 추정이 불가능하다. 따라서, 두 가지 경우를 제외한 서브프레임에서 정확한 채널 추정이 가능하며, 도 8의 실시예의 경우, #1, #6번째 서브프레임에서 타입 1 릴레이(110)의 송신 안테나와 수신 안테나 간의 채널 주파수 응답을 추정할 수 있다. 릴레이(110)는 추정된 채널 주파수 응답을 이용하여 자기간섭 성분을 제거할 수 있다. 이러한 과정은 수학식 5와 같다.
Figure 112011012172469-pat00016
여기서 N's는 채널 추정이 이루어지는 서브프레임 번호를 의미한다. Δ FDD 는 채널 추정 값과 실제 자기간섭 제거 과정이 이루어지는 서브프레임의 채널이 달라서 발생하는 오차 값을 의미한다. 모든 서브프레임의 채널을 정확하게 추정할 수 있다고 가정한 도 6의 성능과 달리, 도 8에서는 인접 서브프레임에서 채널을 추정하기 때문에 셀 ID 검출 성능의 열화가 다소 발생할 수 있다.
도 9는 TDD 모드에서 채널 추정이 가능한 서브프레임을 설명하기 위한 도면이다. 도 9를 참조하면, TDD 모드에서는 타입 1 릴레이(110)가 #0, #1, #5, #6 번 째 서브프레임에서 동기 신호, PBCH, 및 페이징 신호를 기지국(120)로부터 수신하므로 채널 추정을 수행할 수 없으며, MBSFN 서브프레임에서도 기지국(120)로부터 데이터를 수신하기 때문에 채널 추정이 불가능하다. 도 9를 참조하여, 채널 추정이 가능한 서브프레임을 살펴보면, TDD 모드에서는 릴레이(110)가 기지국(120)과는 별도의 셀과 같이 동작하기 때문에 릴레이(110)의 UL/DL 구성이 기지국(120)과 다를 수 있다. 이때, 기지국(120)이 UL을 지원하며 릴레이(110)가 DL을 지원하는 서브프레임에서는, 릴레이(110)가 데이터를 송신하고 있기 때문에 릴레이(110)의 송신 안테나와 수신 안테나 간의 채널 추정이 가능하다. 도 9의 경우, #3, #8 번째 서브프레임에서 채널 주파수 응답의 추정이 가능하며, 이를 이용하여 릴레이(110)는 자기간섭 성분을 제거할 수 있다. 릴레이(110)가 자기간섭 성분을 제거하는 과정은 수학식 6과 같다.
Figure 112011012172469-pat00017
Δ TDD 는 채널 추정 값과 실제 자기간섭 성분 제거 과정이 이루어지는 서브프레임의 채널이 달라서 발생하는 오차 값을 의미한다. 따라서 이상적으로 완벽하게 채널을 알고 있다고 가정한 도 6의 성능과 달리 도 9의 경우 셀 ID 검출 성능의 열화가 다소 발생할 수 있다.
FDD 모드에서는 자기간섭 성분의 제거가 이루어지는 서브프레임과 채널 추정이 이루어지는 서브프레임이 하나의 서브프레임만큼 떨어져있지만, TDD 모드에서는 2 내지 3개의 서브프레임만큼 떨어져있기 때문에 FDD 모드보다 TDD 모드에서의 성능 열화가 더 클 수 있다. 도 10 내지 도 11에서는 성능 열화가 더 클 수 있는 TDD 모드에서의 성능 평가 결과를 살펴본다.
도 10은 개시된 기술의 일 실시예에 따른 동기 신호 수신 방법을 적용한 경우 셀 ID 검출 성능을 나타내는 그래프이다. 도 10의 그래프는 자기간섭 성분이 없는 경우(Non Self-Interference)와, 부분 전이중 중계 방식(partial full duplex relay scheme)을 적용하여 자기간섭 성분이 발생한 경우 자기간섭 성분을 제거한 때(with Self-Interference Cancellation)와 자기간섭 성분을 제거하지 않은 때(w/o Self-Interference Cancellation)의 셀 ID 검출 성능을 보여준다. 도 10을 참조하면, SIR이 6dB 이상이면, 개시된 기술의 일 실시예에 따라 도 9의 채널추정 방법을 적용한 경우, 간섭이 없는 경우와 동일한 셀 ID 검출 결과를 얻을 수 있는 것을 확인할 수 있다. 반면, 자기간섭 성분을 제거하지 않은 경우는 SIR이 15dB 이상이 되어야 간섭이 없는 환경과 동일한 성능을 갖는 것을 확인할 수 있다.
도 11은 개시된 기술의 일 실시예에 따른 동기 신호 수신 방법을 적용한 경우의 누적 구간에 따른 셀 ID 검출 성능을 나타내는 그래프이다. 도 11은 SIR이 10dB인 경우, 자기간섭 성분이 없는 경우(Non Self-Interference)와, 부분 전이중 중계 방식(partial full duplex relay scheme)을 적용하여 자기간섭 성분이 발생한 경우 개시된 기술의 일 실시예에 따라 자기간섭 성분을 제거한 때(with Self-Interference Cancellation)와 자기간섭 성분을 제거하지 않은 때(w/o Self-Interference Cancellation)의 누적 구간에 따른 셀 ID 검출 성능을 나타낸다. 도 11을 살펴보면, 개시된 기술의 일 실시예에 따라 도 9의 채널추정 방법을 적용한 경우, SIR이 10dB일 때, 100ms의 누적 구간을 적용하면 간섭이 없는 경우와 동일한 셀 ID 검출 결과를 얻을 수 있는 것을 확인할 수 있다.
도 10과 도 11의 그래프를 통하여 확인할 수 있듯이, 개시된 기술의 일 실시예에 따른 동기 신호 수신 방법은 기지국(120)이 송신하는 동기 신호를 타입 1 릴레이(110)가 수신할 수 있고, 우수한 셀 ID 검출 성능을 갖기 때문에, 새로운 동기 신호를 추가하거나, 릴레이의 프레임 타이밍에 오프셋을 적용하지 않고 기지국(120)과 동기화 할 수 있다는 장점을 갖는다.
이러한 개시된 기술인 시스템 및 장치는 이해를 돕기 위하여 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 개시된 기술의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (9)

  1. 무선 통신 시스템에서 기지국(eNodeB)과 동일한 대역을 사용하여 신호를 송신하는 릴레이(Relay)가 상기 기지국으로부터 동기 신호를 수신하는 방법에 있어서,
    상기 릴레이와 연결된 단말에게 제1 신호를 송신하는 동시에 상기 기지국으로부터 동기 신호를 수신하는 단계;
    상기 릴레이의 송신 안테나와 상기 릴레이의 수신 안테나 간의 채널을 추정하는 단계;
    상기 수신된 신호에 포함된 자기간섭(self-interference) 성분을 제거하는 단계; 및
    상기 자기간섭 성분이 제거된 수신 신호를 복호화 하는 단계를 포함하고,
    상기 추정하는 단계는,
    상기 릴레이가 상기 단말에게 제2 신호를 송신하는 서브프레임에서, 자신이 송신한 상기 제2 신호를 수신하는 단계; 및
    상기 수신된 제2 신호를 기초로 상기 릴레이의 송신 안테나와 상기 릴레이의 수신 안테나 간의 채널을 추정하는 단계를 포함하고,
    상기 제2 신호를 송신하는 서브프레임은,
    상기 기지국이 동기신호를 송신하지 않는 서브프레임인 동기 신호 수신방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서, 상기 제거하는 단계는,
    상기 릴레이의 송신 안테나와 상기 릴레이의 수신 안테나 간의 채널을 기초로 상기 자기간섭 성분을 산출하는 단계;
    상기 산출된 자기간섭 성분을 상기 수신된 신호에서 제거하는 단계를 포함하는 동기 신호 수신 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 무선 통신 시스템은, 3GPP(3rd Generation Partnership Project) LTE-A(Long Term Evolution-Advanced) 시스템을 포함하고,
    상기 릴레이는, 타입 1 릴레이를 포함하는 동기 신호 수신 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 릴레이는,
    상기 릴레이의 송신 안테나와 상기 릴레이의 수신 안테나가 공간적으로 소정 거리 이상 분리되어 설치된 동기 신호 수신 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 자기간섭 성분은,
    Figure 112011012172469-pat00018
    (여기서,
    Figure 112011012172469-pat00019
    는 상기 릴레이에서 추정한 송신 안테나와 수신 안테나 사이의 NS'번째 서브프레임의 채널 주파수 응답,
    Figure 112011012172469-pat00020
    는 상기 릴레이가 송신하는 NS번 째 서브프레임의 신호로 상기 제1 신호를 의미함)로 산출되는 동기 신호 수신 방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 자기간섭 성분이 제거된 수신 신호는,
    Figure 112011012172469-pat00021
    (여기서,
    Figure 112011012172469-pat00022
    는 NS번째 서브프레임에서 상기 릴레이가 수신한 신호에서 자기간섭 성분이 제거된 신호,
    Figure 112011012172469-pat00023
    는 상기 기지국과 상기 릴레이 간의 NS번째 서브프레임의 채널 주파수 응답,
    Figure 112011012172469-pat00024
    는 상기 동기 신호로 상기 기지국이 송신한 NS번째 서브프레임 신호, 상기 NS번째 서브프레임은 상기 동기 신호가 송신되는 서브프레임, W[k]는 백색 잡음, Δ는 추정 오차를 의미함)로 표현되는 동기 신호 수신 방법.
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