KR20110047073A - 주파수 분할 복신 방식의 무선통신시스템에서 프레임 구성 장치 및 방법 - Google Patents

주파수 분할 복신 방식의 무선통신시스템에서 프레임 구성 장치 및 방법 Download PDF

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KR20110047073A
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Abstract

본 발명은 주파수 분할 복신(FDD: Frequency Division Duplex) 방식을 사용하는 무선통신시스템의 중계국에서 동작 전환 갭에 따른 오버헤드를 줄이기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다. 이때, 동작 전환 갭에 따른 오버헤드를 줄이기 위한 방법은, 상위 노드와의 신호 지연 시간을 확인하는 과정과, 상위 노드와 송수신 동작 전환 시간 정보를 교환하는 과정과, 일정한 길이의 하향링크 프레임과 상향링크 프레임을 구성하기 위해 프레임과 프레임 사이에 존재하는 시간 영역과 상기 신호 지연 시간 및 상기 송수신 동작 전환 시간 정보를 고려하여 송수신 동작 전환에 따른 하향링크 프레임의 오버헤드와 상향링크 프레임의 오버헤드를 산출하는 과정과, 상기 하향링크 프레임의 오버헤드와 상향링크 프레임의 오버헤드를 고려하여 통신을 수행하는 과정을 포함한다.
Figure P1020090103829
중계 서비스, 중계국, R-TTI(Relay Transmit/receive Transition Interval), R-RTI(Relay Receive/transmit Transition Interval), 시간 보호 영역

Description

주파수 분할 복신 방식의 무선통신시스템에서 프레임 구성 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR CONFIGURING FRAME STRUTURE IN FDD WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}
본 발명은 중계방식을 사용하는 무선통신시스템에서 중계 서비스를 제공하기 위한 장치 및 방법에 관한 것으로서, 특히, 주파수 분할 복신(FDD: Frequecy Division Duplex) 방식을 사용하는 무선통신시스템에서 중계 서비스를 제공하기 위한 프레임 구성 장치 및 방법에 관한 것이다.
무선통신시스템은 셀의 가장자리나 음영지역에 위치하는 단말에 우수한 무선 채널을 제공하기 위해 중계국을 이용한 중계 서비스를 제공한다. 예를 들어, 상기 무선통신시스템은 하기 도 1에 도시된 바와 같이 중계국을 이용하여 기지국과 단말 간 송수신하는 데이터를 중계한다.
도 1은 종래 기술에 따른 중계방식을 사용하는 무선통신시스템의 구성을 도시하고 있다.
상기 도 1에 도시된 바와 같이 무선통신시스템은 기지국(100), 중계국(110), 단말 1(120) 및 단말 2(130)를 포함하여 구성된다.
상기 기지국(100)은 서비스 영역에 위치하는 단말 1(120)과 직접 통신을 수행한다.
상기 기지국(100)은 상기 중계국(110)을 이용하여 서비스 영역 밖에 위치하여 고속의 서비스를 제공할 수 없는 단말 2(130)과 통신을 수행한다. 즉, 상기 기지국(100)은 상기 중계국(110)을 이용하여 서비스 영역의 외곽에 위치하거나, 건물 등에 의해 차폐현상이 심한 음영지역에 위치하여 채널 상태가 열악한 단말들에 우수한 무선채널을 제공한다.
상술한 바와 같이 중계 서비스를 제공하는 경우, 무선통신시스템은 하기 도 2에 도시된 바와 같이 구성되는 프레임을 이용하여 중계 서비스를 제공한다.
도 2는 종래 기술에 따른 시분할 복신(TDD: Time Division Duplex) 방식의 무선통신시스템에서 중계 서비스를 위한 프레임 구성을 도시하고 있다.
상기 도 2에 도시된 바와 같이 중계 방식을 사용하는 무선통신시스템의 프레임은 하향링크 프레임(220)과 상향링크 프레임(230)으로 구성된다. 이때, 상기 프레임들(220, 230)은 접속 영역(DL Access zone, UL Access zone)(222, 232)과 중계 영역(DL Relay zone, UL Relay zone)(224, 234)으로 구분된다.
기지국 프레임(200)의 하향링크 프레임(220)은 기지국이 직접 링크로 연결된 단말로 신호를 전송하기 위한 접속 영역(222)과 상기 기지국이 중계국으로 신호를 전송하기 위한 중계 영역(224)으로 구성된다.
상기 기지국 프레임(200)의 상향링크 프레임(230)은 상기 기지국이 상기 단말로부터 상향링크 신호를 수신받기 위한 접속 영역(232)과 상기 기지국이 상기 중계국으로부터 상향링크 신호를 수신받기 위한 중계 영역(234)으로 구성된다.
중계국 프레임(210)의 하향링크 프레임(220)은 중계국이 중계 링크로 연결된 단말로 신호를 전송하기 위한 접속 영역(222)과 상기 중계국이 상기 기지국으로부터 신호를 수신받기 위한 중계 영역(224)으로 구성된다. 상기 하향링크 프레임(220)의 접속영역(222)과 중계영역(224) 사이에는 상기 중계국의 동작 전환을 위한 OFDM 심볼 오버헤드인 R-TTG(Relay Transmit/receive Transition Gap)(240)가 존재한다.
상기 중계국 프레임(210)의 상향링크 프레임(230)은 상기 중계국이 상기 단말로부터 상향링크 신호를 수신받기 위한 접속 영역(232)과 상기 중계국이 상기 기지국으로 상향링크 신호를 전송하기 위한 중계 영역(234)으로 구성된다. 상기 상향링크 프레임(230)의 접속영역(232)과 중계영역(234) 사이에는 상기 중계국의 동작 전환을 위한 OFDM 심볼 오버헤드인 R-RTG(Relay Receive/transmit Transition Gap)(260)가 존재한다.
TDD 방식을 사용하는 무선통신시스템의 프레임 구조는 FDD 방식을 사용하는 무선통신시스템의 프레임 구조와 다르게 구성된다. 이에 따라, FDD 방식을 사용하는 무선통신시스템의 프레임 구조에서 R-RTG와 R-TTG에 대한 새로운 정의를 필요로 한다.
따라서, 본 발명의 목적은 중계방식을 사용하는 무선통신시스템에서 중계 서비스를 지원하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 주파수 분할 복식(FDD)방식을 사용하는 무선통신시스템에서 중계 서비스를 지원하기 위한 프레임 구성 방법 및 이를 지원하는 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 주파수 분할 복신방식을 사용하는 무선통신시스템에서 중계국의 동작 전환을 위한 시간 보호 영역을 설정하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제 1 견지에 따르면, 주파수 분할 다중(FDD)방식을 사용하는 무선통신시스템에서 중계국 동작 방법은, 상위 노드와의 신호 지연 시간을 확인하는 과정과, 상위 노드와 송수신 동작 전환 시간 정보를 교환하는 과정과, 일정한 길이의 하향링크 프레임과 상향링크 프레임을 구성하기 위해 프레임과 프레임 사이에 존재하는 시간 영역과 상기 신호 지연 시간 및 상기 송수신 동작 전환 시간 정보를 고려하여 송수신 동작 전환에 따른 하향링크 프레임의 오버헤드와 상향링크 프레임의 오버헤드를 산출하는 과정과, 상기 하향링크 프레임의 오버헤드와 상향링크 프레임의 오버헤드를 고려하여 통신을 수행하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 2 견지에 따르면, 주파수 분할 다중(FDD)방식을 사용하는 무선통신시스템의 중계국 장치는, 하향링크 프레임과 상향링크 프레임의 동작 전환에 따른 오버헤드를 고려하여 중계국의 송수신 동작 전환을 위한 타이밍 신호를 제공하는 타이밍 제어기와, 하향링크 주파수 대역을 통해 신호를 송수신하고, 상기 타이밍 제어기로부터 제공받은 타이밍 신호에 의해 송수신 동작을 전환하는 제 1 송수신 장치와, 상향링크 주파수 대역을 통해 신호를 송수신하고, 상기 타이밍 제어기로부터 제공받은 타이밍 신호에 의해 송수신 동작을 전환하는 제 2 송수신 장치를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이 중계 방식을 사용하는 무선통신시스템의 주파수 분할 복신 방식 프레임에서 불필요한 동작 전환 갭을 제거함으로써, 시스템의 데이터 전송 효율을 높일 수 있는 이점이 있다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의 된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
이하 본 발명은 중계 방식을 사용하는 무선통신시스템에서 동작 전환 갭에 의한 오버헤드를 줄이기 위한 기술에 대해 설명한다.
이하 설명에서 무선통신시스템은 주파수 분할 복신(FDD: Frequency Division Duplexing) 방식을 사용하는 것으로 가정하여 설명한다.
이하 설명에서 무선통신시스템은 두 홉으로 구성되는 것으로 가정한다. 이에 따라, 중계국의 상위 노드는 기지국을 나타내고, 하위 노드는 단말을 나타낸다. 하지만, 다중 홉으로 구성되는 경우에도 동일하게 적용할 수 있다. 이 경우, 중계국의 상위 노드는 기지국 또는 상위 중계국을 나타내고, 하위 노드는 단말 또는 하위 중계국을 나타낸다.
FDD 방식을 사용하는 경우, 무선통신시스템의 송/수신 단은 상향링크와 하향링크의 주파수 대역을 다르게 사용하여 통신을 수행한다. 이에 따라, 상기 무선통신시스템은 하향링크 프레임과 상향링크 프레임을 다르게 구성한다. 먼저, FDD 방식을 사용하는 무선통신시스템의 하향링크 프레임은 하기 도 3에 도시된 바와 같이 구성된다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 무선통신시스템에서 중계 서비스를 위한 하향링크 프레임 구성을 도시하고 있다.
상기 도 3에 도시된 바와 같이 FDD 방식을 사용하는 무선통신시스템의 하향링크 프레임(300)은 접속 영역(DL Access zone)(310)과 중계 영역(DL Relay zone)(320)으로 구성된다.
기지국 하향링크 프레임은 기지국이 직접 링크로 연결된 단말로 신호를 전송하기 위한 접속 영역(310)과 상기 기지국이 중계국으로 신호를 전송하기 위한 중계 영역(320)으로 구성된다. 이때, 상기 기지국은 상기 중계 영역(320) 동안 직접 링크로 연결된 단말로 신호를 전송할 수도 있다.
상기 기지국 하향링크 프레임의 경우, 프레임과 프레임 사이에 Idle_Time(330) 이 존재한다. 상기 Idle_Time(330)은 기지국의 송수신 동작전환을 위해 구간이 아니라 일정한 하향링크 프레임을 구성하기 위해 사용된다. 즉, 상기 Idle_Time(330)은 시스템 대역폭(Bandwidth)이나 CP(Cyclic Prefix)의 길이에 따라 하나의 OFDM 심볼에 대한 길이가 변경되어도 하나의 프레임에 대한 전체 길이를 일정하기 유지하기 위해 사용된다.
중계국 하향링크 프레임은 중계국이 중계 링크로 연결된 단말로 신호를 전송하기 위한 접속 영역(310)과 상기 중계국이 상기 기지국으로부터 신호를 수신받기 위한 중계 영역(320)으로 구성된다.
상기 중계국 하향링크 프레임의 접속영역(310)과 중계영역(320) 사이에는 상기 중계국의 동작 전환을 위한 시간 영역인 RS-TTG(342)가 존재한다. 상기 중계국 하향링크 프레임은 상기 RS-TTG(342)에 따른 OFDM 심볼 오버헤드인 R-TTI(Relay Transmit/receive Transition Interval)(340)를 포함한다. 만일, 상기 R-TTI(340)의 값이 하나 이상의 OFDM 심볼인 경우, 상기 OFDM 심볼은 중계국 하향링크 프레임을 구성하는 접속영역(310) 또는 중계영역(320)에 포함될 수 있다. 예를 들어, 상 기 R-TTI(340)는 하기 <수학식 1>과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112009066651939-PAT00001
여기서, 상기 R-TTI(340)는 중계국의 하향링크 프레임에서 OFDM 심볼 단위의 오버헤드를 나타내고, 상기 RTD는 기지국과 중계국 사이의 신호 지연 시간을 나타내며, 상기 RSTTG는 실제 중계국의 물리장치에서 송신 모드에서 수신 모드로 전환하기 위해 필요한 시간 영역을 나타낸다. 이때, 상기 RSTTG는 중계국의 물리적 능력에 해당한다.
상기 <수학식 1>에서 RSTTG는 일반적으로 RTD/2보다 큰 값을 가지며, 하나의 OFDM 심볼 값보다는 작을 값을 갖는다. 이에 따라, RTD/2가 RSTTG보다 작은 경우(RTD/2 < RSTTG), 상기 R-TTI(340)는 '1'의 값을 갖는다. 즉, 상기 R-TTI(340)는 하나의 OFDM 심볼 크기를 갖는다.
상기 RS-TTG(342)와 RSTTG는 다른 값이다. 이때, 상기 RS-TTG(342)는 중계국 하향링크 프레임의 접속영역(310)과 중계영역(320) 사이에 존재하는 시간 영역을 나타낸다. 상기 RSTTG는 실제 중계국의 물리장치에서 송신 모드에서 수신모드로 전환하기 위한 시간 영역을 나타낸다. 즉, 중계국은 상기 RS-TTG(342)동안 송신 모드에서 수신 모드로 동작을 전환하고, 상기 동작 전환에 소요되는 시간은 RSTTG가 된다. 이에 따라, 상기 RS-TTG(342)는 상기 RSTTG 값보다 항상 크거나 같은 값을 갖는다.
상기 중계국 하향링크 프레임의 중계영역(320)과 다음 하향링크 프레임의 접속 영역 사이에는 상기 중계국의 동작 전환을 위한 시간 영역인 RS-RTG(352)가 존재한다. 상기 중계국 하향링크 프레임은 상기 RS-RTG(352)에 따른 OFDM 심볼 오버헤드인 R-RTI(Relay Receive/transmit Transition Interval)(350)를 포함한다. 만일, 상기 R-RTI(350)의 값이 하나 이상의 OFDM 심볼인 경우, 상기 OFDM 심볼은 중계국 하향링크 프레임을 구성하는 중계 영역(320)에 포함된다.
중계국이 기지국으로부터 신호를 수신받는 경우, RTD/2 시간만큼의 지연이 발생한다. 이에 따라, 상기 중계국 하향링크 프레임의 중계영역(320)과 다음 하향링크 프레임의 접속 영역 사이에는 Idle_Time-RTD/2(354) 만큼의 시간 영역이 존재한다. 이 경우, 상기 R-RTI(350)는 하기 <수학식 2>와 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112009066651939-PAT00002
여기서, 상기 R-RTI(350)는 중계국 하향링크 프레임의 중계 영역(320)에 대한 OFDM 심볼 단위의 오버헤드를 나타내고, 상기 RTD는 기지국과 중계국 사이의 신호 지연 시간을 나타내며, 상기 Idle_Time은 기지국 하향링크 프레임 또는 중계국 하향링크프레임에서 프레임과 프레임 사이에 존재하는 시간 영역을 나타내고, 상기 RSRTG는 실제 중계국의 물리장치에서 수신 모드에서 송신 모드로 전환하기 위해 필요한 시간 영역을 나타낸다. 이때, 상기 RSRTG는 중계국의 물리적 능력에 해당한 다.
상기 <수학식 2>에서 RSRTG 값이 Idle_Time-RTD/2(354)보다 큰 경우(Idle_Time-RTD/2 < RSTTG), 상기 R-RTI(350)는 '0'의 값을 갖는다. 즉, 상기 R-RTI(350)는 중계국 하향링크 프레임의 중계 영역(320)에 오버헤드로 작용하는 OFDM 심볼을 필요로 하지 않는다. 한편, RSRTG 값이 Idle_Time-RTD/2(354)보다 작 경우(Idle_Time-RTD/2 > RSTTG), 상기 R-RTI(350)는 '1'의 값을 갖는다. 즉, 상기 R-RTI(350)는 하나의 OFDM 심볼 크기를 갖는다.
상기 RS-RTG(352)와 RSRTG는 다른 값이다. 즉, 상기 RS-RTG(352)는 중계국 하향링크 프레임의 중계영역(320)과 다음 하향링크 프레임의 접속 영역 사이에 존재하는 시간 영역을 나타낸다. RSRTG는 실제 중계국의 물리장치에서 수신 모드에서 송신 모드로 전환하기 위한 시간 영역을 나타낸다. 즉, 중계국은 상기 RS-RTG(352) 동안 수신 모드에서 송신 모드로 동작을 전환하고, 상기 동작 전환에 소요되는 시간은 RSRTG가 된다. 이에 따라, RS-RTG(352)는 RSRTG 값보다 항상 큰 값을 갖는다.
FDD 방식을 사용하는 무선통신시스템의 상향링크 프레임은 하기 도 4에 도시된 바와 같이 구성된다.
도 4은 본 발명의 실시 예에 따른 무선통신시스템에서 중계 서비스를 위한 상향링크 프레임 구성을 도시하고 있다.
상기 도 4에 도시된 바와 같이 FDD 방식을 사용하는 무선통신시스템의 상향링크 프레임(400)은 접속 영역(UL Access zone)(410)과 중계 영역(UL Relay zone)(420)으로 구성된다.
기지국 상향링크 프레임은 기지국이 직접 링크로 연결된 단말로부터 신호를 수신받기 위한 접속 영역(410)과 상기 기지국이 중계국으로부터 신호를 수신받기 위한 중계 영역(420)으로 구성된다. 이때, 상기 기지국은 상기 중계 영역(420) 동안 직접 링크로 연결된 단말로부터 신호를 수신받을 수도 있다.
상기 기지국 상향링크 프레임의 경우, 프레임과 프레임 사이에 Idle_Time(430) 이 존재한다. 상기 Idle_Time(430)은 기지국의 송수신 동작전환을 위해 구간이 아니라 일정한 상향링크 프레임을 구성하기 위해 사용된다. 즉, 상기 Idle_Time(430)은 시스템 대역폭(Bandwidth)이나 CP의 길이에 따라 하나의 OFDM 심볼에 대한 길이가 변경되어도 하나의 프레임에 대한 전체 길이를 일정하기 유지하기 위해 사용된다.
중계국 상향링크 프레임은 중계국이 중계 링크로 연결된 단말로부터 신호를 수신받기 위한 접속 영역(410)과 상기 중계국이 상기 기지국으로 신호를 전송하기 위한 중계 영역(420)으로 구성된다.
상기 중계국 상향링크 프레임의 접속영역(410)과 중계영역(420) 사이에는 상기 중계국의 동작 전환을 위한 시간 영역인 RS-RTG(452)가 존재한다. 상기 중계국 상향링크 프레임은 상기 RS-RTG(452)에 따른 OFDM 심볼 오버헤드인 R-RTI(450)를 포함한다. 만일, 상기 R-RTI(450)의 값이 하나 이상의 OFDM 심볼인 경우, 상기 OFDM 심볼은 중계국 상향링크 프레임을 구성하는 접속영역(410) 또는 중계영역(420)에 포함될 수 있다.
상기 중계국 상향링크 프레임의 중계영역(420)과 다음 상향링크 프레임의 접 속 영역 사이에는 상기 중계국의 동작 전환을 위한 시간 영역인 RS-TTG(462)가 존재한다. 상기 중계국 상향링크 프레임은 상기 RS-TTG(462)에 따른 OFDM 심볼 오버헤드인 R-TTI(460)를 포함한다. 만일, 상기 R-TTI(460)의 값이 하나 이상의 OFDM 심볼인 경우, 상기 OFDM 심볼은 중계국 상향링크 프레임을 구성하는 중계 영역(420)에 포함된다.
또한, 중계국의 RSTTG와 RSRTG를 더한 값이 기지국 상향링크 프레임의 Idle_Time(430) 값보다 작은 경우, 상기 중계국 상향링크 프레임의 접속 영역(410)은 기지국 상향링크 프레임보다 Tadv(440) 시간만큼 앞서서 위치한다.
이 경우, 상기 중계국 상향링크 프레임의 접속 영역(410)과 중계 영역(420) 사이에는 Tadv-RTD/2의 시간 영역이 존재한다. 즉, 상기 RS-RTG(452)는 Tadv-RTD/2와 같이 나타낼 수 있다.
중계국은 기지국이 상기 기지국 상향링크 프레임의 중계영역(420)의 시작 시점에 상기 중계국이 전송한 신호를 수신받을 수 있도록 RTD/2 시간만큼 앞서 신호를 전송한다. 이에 따라, 상기 중계국 상향링크 프레임의 중계영역(420)과 다음 상향링크 프레임의 접속 영역 사이에는 Idle_Time+RTD/2-Tadv의 시간 영역이 존재한다. 즉, 상기 RS-TTG(462)는 Idle_Time+RTD/2-Tadv와 같이 나타낼 수 있다. 이때, 상기 R-RTI(450)와 R-TTI(460)는 하기 <수학식 3>과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112009066651939-PAT00003
여기서, 상기 R-RTI(450)는 중계국 상향링크 프레임에서 OFDM 심볼 단위의 오버헤드를 나타내고, 상기 R-TTI(460)는 중계국 상향링크 프레임의 중계 영역(420)에 대한 OFDM 심볼 단위의 오버헤드를 나타내며, 상기 Idle_Time(430)은 기지국 상향링크 프레임에서 프레임과 프레임 사이에 존재하는 시간 영역을 나타내고, 상기 RSRTG는 실제 중계국의 물리장치에서 수신 모드에서 송신 모드로 전환하기 위해 필요한 시간 영역을 나타내며, 상기 RSTTG는 실제 중계국의 물리장치에서 송신 모드에서 수신 모드로 전환하기 위해 필요한 시간 영역을 나타낸다. 이때, 상기 RSRTG와 RSTTG는 중계국의 물리적 능력에 해당한다.
상기 <수학식 3>에 따라, 중계국의 동작 전환을 위한 시간의 총 합(RSTTG+RSRTG)이 Idle_Time(430)보다 작은 경우, 상기 중계국은 Idle_Time(430) 시간을 이용하여 동작을 전환할 수 있다. 예를 들어, 상기 중계국 상향링크 프레임은 Idle_Time(430)을 이용하여 동작을 전환할 수 있도록 Tadv(440)를 결정할 수 있다. 상기 중계국 상향링크 프레임의 접속 영역(410)이 기지국 상향링크 프레임보다 Tadv(440) 시간만큼 앞서서 위치하는 경우, 상기 중계국 상향링크 프레임의 접속 영역(410)과 중계 영역(420) 사이에는 중계국이 동작을 전환할 수 있는 Tadv-RTD/2의 시간 영역이 존재한다. 또한, 상기 중계국 상향링크 프레임의 중계영역(420)과 다음 상향링크 프레임의 접속 영역 사이에는 중계국이 동작을 전환할 수 있는 Idle_Time+RTD/2-Tadv의 시간 영역이 존재한다. 이에 따라, 상기 중계국 상향링크 프레임은 상기 <수학식 3>과 같이 중계국의 동작 전환에 따른 오버헤드가 발생하지 않는다.
상기 중계국 상향링크 프레임의 경우, 프레임과 프레임 사이에 R_Idle_Time 이 존재한다. 상기 R_Idle_Time은 중계국의 송수신 동작전환을 위해 구간이 아니라 일정한 상향링크 프레임을 구성하기 위해 사용된다. 이때, 상기 R_Idle_Time은 하기 <수학식 4>와 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112009066651939-PAT00004
여기서, 상기 R_Idle_Time은 중계국 상향링크 프레임에서 프레임과 프레임 사이에 존재하는 시간 영역을 나타내고, 상기 Idle_Time(430)은 기지국 상향링크 프레임에서 프레임과 프레임 사이에 존재하는 시간 영역을 나타내며, 상기 Tadv(440)는 상기 중계국 상향링크 프레임의 접속 영역(410)을 앞당긴 시간 영역을 나타낸다.
상기 <수학식 4>에서 상기 Tadv(440)가 0이면 상기 R_Idle_Time는 기지국 상향링크 프레임의 Idle_Time(430)과 같은 값을 갖게 된다.
중계국의 RSTTG와 RSRTG 값이 기지국 상향링크 프레임의 Idle_Time(430) 값보다 큰 경우, 상기 중계국은 Idle_Time(430) 시간을 이용하여 동작을 전환할 수 없다. 이에 따라, 상기 R-RTI(450)와 R-TTI(460) 중 어느 하나는 '1'의 값을 갖는다. 즉, 상기 R-RTI(450)와 R-TTI(460) 중 어느 하나는 중계국의 송수신 동작 전환을 위해 하나 이상의 ODFM 심볼을 갖는다. 예를 들어, 상기 R-RTI(450)와 R-TTI(460)는 하기 <수학식 5>와 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112009066651939-PAT00005
여기서, 상기 R-RTI(450)는 중계국 상향링크 프레임에서 OFDM 심볼 단위의 오버헤드를 나타내고, 상기 R-TTI(460)는 중계국 상향링크 프레임의 중계 영역(420)에 대한 OFDM 심볼 단위의 오버헤드를 나타내며, 상기 Idle_Time(430)은 기지국 상향링크 프레임에서 프레임과 프레임 사이에 존재하는 시간 영역을 나타내고, 상기 RSRTG는 실제 중계국의 물리장치에서 수신 모드에서 송신 모드로 전환하기 위해 필요한 시간 영역을 나타내며, 상기 RSTTG는 실제 중계국의 물리장치에서 송신 모드에서 수신 모드로 전환하기 위해 필요한 시간 영역을 나타낸다. 이때, 상기 RSRTG와 RSTTG는 중계국의 물리적 능력에 해당한다.
상기 <수학식 5>에서 Idle_Time+RTD/2의 값이 RSTTG보다 작은 경우, 상기 R-TTI(460)은 반드시 하나 이상의 OFDM 심볼을 가져야한다. 즉, Idle_Time+RTD/2의 값이 RSTTG보다 작은 경우, 상기 R-TTI(460)는 하기 <수학식 6>과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112009066651939-PAT00006
여기서, 상기 R-RTI(450)는 중계국 상향링크 프레임에서 OFDM 심볼 단위의 오버헤드를 나타내고, 상기 R-TTI(460)는 중계국 상향링크 프레임의 중계 영역(420)에 대한 OFDM 심볼 단위의 오버헤드를 나타내며, 상기 Idle_Time(430)은 기지국 상향링크 프레임에서 프레임과 프레임 사이에 존재하는 시간 영역을 나타내고, 상기 RSRTG는 실제 중계국의 물리장치에서 수신 모드에서 송신 모드로 전환하기 위해 필요한 시간 영역을 나타내며, 상기 RSTTG는 실제 중계국의 물리장치에서 송신 모드에서 수신 모드로 전환하기 위해 필요한 시간 영역을 나타낸다. 이때, 상기 RSRTG와 RSTTG는 중계국의 물리적 능력에 해당한다.
상기 <수학식 5>와 <수학식 6>은 하나의 OFDM 심볼이 중계국의 동작 전환을 위한 시간의 총 합(RSTTG+RSRTG)보다 크거나 같은 것으로 가정한다. 이에 따라, 상기 R-RTI(450)와 R-TTI(460) 중 어느 하나는 '1'의 값을 갖는다. 만일, 하나의 OFDM 심볼이 중계국의 동작 전환을 위한 시간의 총 합(RSTTG+RSRTG)보다 작은 경우, 상기 R-RTI(450)와 R-TTI(460) 중 어느 하나는 '1' 이상의 값을 갖는다. 또는, 상기 R-RTI(450)와 R-TTI(460)는 각각 '1' 이상의 값을 가질 수도 있다. 여기서, '1'은 상기 R-RTI(450)와 R-TTI(460) 중 어느 하나가 하나의 OFDM 심볼로 설정되는 것을 나타낸다.
이하 설명은 상기 무선통신시스템에서 중계국이 송수신 동작을 전환할 수 있 는 영역 정보를 전송하기 위한 기지국의 동작 방법에 대해 설명한다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 중계방식을 사용하는 무선통신시스템에서 기지국의 동작 절차를 도시하고 있다.
상기 도 5를 참조하면 상기 기지국은 501단계에서 중계국으로부터 초기 접속 요청 메시지가 수신되는지 확인한다.
상기 초기 접속 요청 메시지가 수신되는 경우, 상기 기지국은 503단계로 진행하여 상기 중계국과의 초기 접속을 수행한다.
이후, 상기 기지국은 505단계로 진행하여 상기 중계국과 RSTTG와 RSRTG를 협상할 것인지 판단한다. 즉, 상기 기지국은 상기 중계국과의 초기 접속 수행 과정 중 또는 초기 접속을 수행한 후 상기 중계국과 능력 협상(Capability Negotiation)을 수행한다. 이때, 상기 기지국은 상기 중계국과 상기 RSTTG와 RSRTG를 협상할 것인지 판단한다.
만일, 상기 중계국과 RSTTG와 RSRTG를 협상하는 경우, 상기 기지국은 507단계로 진행하여 상기 중계국과 상기 RSTTG와 RSRTG를 협상한다. 이때, 상기 기지국은 중계국별로 서로 다른 RSTTG와 RSRTG를 설정할 수 있다. 예를 들어, 상기 기지국과 중계국은 상기 RSTTG와 RSRTG를 협상하기 위해 상기 RSTTG와 RSRTG의 최대값을 알고 있어야한다. 상기 RSTTG와 RSRTG의 최대값을 확인한 후, 상기 기지국은 상기 중계국이 전송한 RSTTG와 RSRTG를 확인한다. 즉, 상기 기지국은 상기 중계국이 원하는 RSTTG와 RSRTG를 확인한다. 이후, 상기 기지국은 상기 중계국이 원하는 RSTTG와 RSRTG를 고려하여 결정한 RSTTG와 RSRTG 또는 상기 중계국이 원하는 RSTTG 와 RSRTG의 응답 신호를 상기 중계국으로 전송한다. 이때 상기 기지국은 상기 중계국이 원하는 RSTTG와 RSRTG의 최대값보다 작거나 같도록 상기 RSTTG와 RSTTG를 결정한다. 여기서, 상기 RSTTG와 RSRTG의 최대값은 시스템 정보로 설정되어 상기 기지국과 중계국에서 미리 알고 있거나 상기 기지국에서 결정하여 방송 정보를 통해 상기 중계국으로 알려줄 수 있다. 다른 예를 들어, 상기 기지국은 상기 중계국이 원하는 RSTTG와 RSRTG에 대한 응답신호를 전송하여 상기 중계국과 상기 RSTTG와 RSRTG에 대한 협상을 수행할 수도 있다.
상기 기지국은 상기 507단계에서 상기 중계국과 RSTTG와 RSRTG를 협상한 후, 511단계로 진행하여 중계국과의 신호 지연 시간을 확인한다. 즉, 상기 기지국은 상기 중계국과의 초기 접속 과정 또는 랜덤 엑세스 과정에서 획득한 신호 지연 시간을 확인한다.
한편, 상기 505단계에서 상기 중계국과 RSTTG와 RSRTG를 협상하지 않는 경우, 상기 기지국은 509단계로 진행하여 상기 RSTTG와 RSRTG를 결정하여 초기 접속 수행 과정 중 또는 초기 접속을 수행한 후 상기 중계국으로 전송한다. 이때, 상기 기지국은 방송 정보를 이용하여 상기 중계국으로 상기 RSTTG와 RSRTG를 전송할 수 있다. 다른 실시 예로 상기 기지국은 초기 접속과정 전에 상기 방송 정보를 이용하여 상기 중계국으로 상기 RSTTG와 RSRTG를 전송할 수도 있다.
상기 중계국으로 RSTTG와 RSRTG를 전송한 후, 상기 기지국은 상기 511단계로 진행하여 중계국과의 신호 지연 시간을 확인한다. 즉, 상기 기지국은 상기 중계국과의 초기 접속 과정 또는 랜덤 엑세스 과정에서 획득한 신호 지연 시간을 확인한 다.
이후, 상기 기지국은 513단계로 진행하여 중계국 상향링크 프레임에서 프레임과 프레임 사이의 시간 영역인 R_Idle_Time 값을 결정한다. 예를 들어, 상기 기지국은 자신의 셀 영역 정보와 중계국의 셀 영역 정보를 고려하여 상기 R_Idle_Time 값을 결정한다. 이때, 상기 기지국은 상기 중계국으로부터 상기 중계국의 셀 영역 정보를 획득할 수 있다.
상기 R_Idle_Time 값을 결정한 후, 상기 기지국은 515단계로 진행하여 상기 RSTTG 정보와 RSRTG 정보와 Idle_Time과 R_Idle_Time 및 상기 중계국과의 신호 지연 시간을 이용하여 상기 중계국의 하향링크 오버헤드(R-TTI)와 상향링크 오버헤드(R-RTI)를 산출한다. 즉, 상기 기지국은 상기 중계국과의 동기를 맞추기 위해 상기 중계국의 하향링크 오버헤드와 상향링크 오버헤드를 산출한다. 이때, 상기 기지국은 상기 <수학식 1>과 <수학식 2>를 이용하여 중계국 하향링크 프레임의 R-TTI(340)와 R-RTI(350)를 산출할 수 있다. 또한, 상기 기지국은 상기 <수학식 3> 또는 <수학식 5>를 이용하여 중계국 상향링크 프레임의 R-TTI(460)와 R-RTI(450)를 산출할 수 있다.
상기 중계국의 하향링크 오버헤드와 상향링크 오버헤드를 산출한 후, 상기 기지국은 517단계로 진행하여 상기 중계국의 하향링크 오버헤드와 상향링크 오버헤드를 고려하여 상기 중계국과 통신을 수행한다.
이후, 상기 기지국은 본 알고리즘을 종료한다.
상술한 실시 예에서 기지국은 중계국과의 초기 접속시 상기 RSTTG와 RSRTG 정보를 상기 중계국과 협상하거나 상기 중계국으로 전송한다.
다른 실시 예에서 상기 기지국은 상기 초기 접속 시뿐만 아니라 상기 중계국이 접속된 상태에서 상기 RSTTG와 RSRTG 정보를 상기 중계국과 협상하거나 상기 중계국으로 전송할 수도 있다. 즉, 상기 중계국이 상기 기지국에 접속되어 중계 서비스를 제공할 때 무선 채널에 의한 신호 지연 시간이 변경되면 상기 기지국은 상기 중계국과 상기 RSTTG와 RSRTG 정보를 다시 협상하거나, 상기 RSTTG와 RSRTG를 생성하여 상기 중계국으로 전송할 수도 있다.
또한, 상술한 실시 예에서 상기 기지국은 R_Idle_Time을 결정한다. 미 도시되었지만, 상기 기지국은 방송 정보 또는 초기 접속과정에서 상기 결정한 R_Idle_Time 정보를 중계국으로 전송한다.
다른 실시 예에서 상기 R_Idle_Time은 시스템의 고정 값으로 설정될 수 있다. 이 경우, 기지국은 중계국으로 R_Idle_Time 정보를 전송하지 않는다. 하지만, 중계국이 고정된 R_Idle_Time을 알지 못하는 경우, 상기 기지국은 방송 정보 또는 초기 접속과정에서 R_Idle_Time 정보를 중계국으로 전송할 수도 있다.
또한, 상술한 실시 예에서 기지국은 513단계에서 중계국 상향링크 프레임에서 프레임과 프레임 사이의 시간 영역인 R_Idle_Time 값을 결정한다. 즉, 중계국 상향링크 프레임의 시작점이 기지국 상향링크 프레임의 시작점보다 Tadv(440) 시간만큼 앞에 설정되는 경우, R_Idle_Time과 Idle_Time은 다른 값을 갖는다. 이에 따라, 상기 기지국은 상기 513단계에서 R_Idle_Time 값을 결정한다. 하지만, Tadv(440)이 0인 경우, 기지국 상향링크 프레임과 중계국의 상향링크 프레임의 시작점이 동일하다. 이때, 상기 R_Idle_Time과 Idle_Time는 동일한 값을 가지므로 상기 513 단계를 생략할 수 있다.
상술한 바와 같이 기지국에서 R_Idle_Time을 결정하는 경우, 상기 기지국은 모든 중계국에 동일하게 적용할 수 있는 R_Idle_Time을 산출하거나, 각각의 중계국마다 다른 R_Idle_Time을 산출할 수도 있다.
이하 설명은 중계국 하향링크 프레임과 상향링크 프레임의 R-TTI와 R-RTI를 설정하기 위한 중계국의 동작 절차에 대해 설명한다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 중계방식을 사용하는 무선통신시스템에서 중계국의 동작 절차를 도시하고 있다.
상기 도 6을 참조하면 상기 중계국은 601단계에서 기지국으로 초기 접속을 요청한다.
상기 기지국으로 초기 접속을 요청한 후, 상기 중계국은 603단계로 진행하여 상기 기지국과의 초기 접속 절차를 수행한다.
이후, 상기 기지국은 605단계로 진행하여 상기 기지국과 RSTTG와 RSRTG를 협상할 것인지 판단한다. 즉, 상기 중계국은 상기 기지국과의 초기 접속 수행 과정 중 또는 초기 접속을 수행한 후 상기 기지국과 능력 협상(Capability Negotiation)을 수행한다. 이때, 상기 중계국은 상기 기지국과 상기 RSTTG와 RSRTG를 협상할 것인지 판단한다.
상기 기지국과 RSTTG와 RSRTG를 협상하는 경우, 상기 중계국은 607단계로 진행하여 상기 기지국과 상기 RSTTG와 RSRTG를 협상한다. 예를 들어, 상기 중계국은 상기 기지국과 RSTTG와 RSRTG를 협상하기 위해 자신이 원하는 RSTTG와 RSRTG를 결정하여 상기 기지국으로 전송한다. 이후, 상기 중계국은 상기 기지국으로부터 상기 기지국으로 전송한 RSTTG와 RSRTG에 대한 응답 신호 또는 상기 기지국에서 결정한 RSTTG와 RSRTG를 수신받는다. 이때, 상기 중계국은 RSTTG와 RSRTG의 최대값을 고려하여 자신이 원하는 RSTTG와 RSRTG를 결정한다. 여기서, 상기 RSTTG와 RSRTG의 최대값은 시스템 정보로 설정되거나, 방송 정보를 통해 상기 기지국으로부터 제공받을 수 있다.
상기 기지국과 RSTTG와 RSRTG를 협상한 후, 상기 중계국은 611단계로 진행하여 상기 기지국과의 신호 지연 시간을 확인한다. 즉, 상기 중계국은 상기 기지국과의 초기 접속 과정 또는 랜덤 엑세스 과정에서 획득한 신호 지연 시간을 확인한다.
한편, 상기 605단계에서 상기 기지국과 RSTTG와 RSRTG를 협상하지 않는 경우, 상기 중계국은 609단계로 진행하여 초기 접속 수행 과정 중 또는 초기 접속을 수행한 후 상기 기지국에서 방송하는 RSTTG와 RSRTG 정보를 수신받는다. 다른 예를 들어, 상기 중계국은 초기 접속과정 전에 상기 기지국이 전송한 방송 정보를 통해 상기 RSTTG와 RSRTG를 수신받을 수도 있다.
상기 기지국으로부터 RSTTG와 RSRTG 정보를 수신받은 후, 상기 중계국은 상기 611단계로 진행하여 상기 기지국과의 신호 지연 시간을 확인한다. 즉, 상기 중계국은 상기 기지국과의 초기 접속 과정 또는 랜덤 엑세스 과정에서 획득한 신호 지연 시간을 확인한다.
상기 신호 지연 시간을 확인한 후, 상기 중계국은 613단계로 진행하여 중계국 상향링크 프레임에서 프레임과 프레임 사이의 시간 영역인 R_Idle_Time을 확인한다. 예를 들어, 상기 중계국은 기지국으로부터 제공받은 방송 정보를 통해 R_Idle_Time을 확인할 수 있다. 다른 예를 들어, 상기 중계국은 기지국과의 초기 접속 과정에서 상기 기지국으로부터 R_Idle_Time 정보를 제공받을 수도 있다. 또 다른 예를 들어, 상기 중계국은 시스템에 고정된 R_Idle_Time을 확인할 수도 있다.
상기 R_Idle_Time을 확인한 후, 상기 중계국은 615단계로 진행하여 상기 RSTTG와 RSRTG 정보와 Idle_Time과 R_Idle_Time 값 및 상기 기지국과의 신호 지연 시간을 이용하여 하향링크 오버헤드(R-TTI)와 상향링크 오버헤드(R-RTI)를 산출한다. 예를 들어, 상기 중계국은 상기 <수학식 1>과 <수학식 2>를 이용하여 중계국 하향링크 프레임의 R-TTI(340)와 R-RTI(350)를 산출할 수 있다. 또한, 상기 중계국은 상기 <수학식 3> 또는 <수학식 5>를 이용하여 중계국 상향링크 프레임의 R-TTI(460)와 R-RTI(450)를 산출할 수 있다. 또한, 상기 중계국은 기지국에서 산출된 R-TTI(340, 460)와 R-RTI(350, 450)의 값을 상기 기지국으로부터 방송정보로 제공받을 수도 있다.
상기 하향링크 오버헤드와 상향링크 오버헤드를 산출한 후, 상기 중계국은 617단계로 진행하여 상기 하향링크 오버헤드와 상향링크 오버헤드를 고려하여 상기 기지국과 통신을 수행한다.
이후, 상기 중계국은 본 알고리즘을 종료한다.
상술한 실시 예에서 중계국은 기지국과 협상하거나 상기 기지국으로부터 제공받은 RSTTG와 RSRTG 정보를 이용하여 상기 R-TTI와 R-RTI 정보 산출한다.
다른 실시 예에서 상기 중계국은 기지국에서 각각의 중계국에 대해 산출하여 전송한 R-TTI와 R-RTI를 확인할 수도 있다.
또한, 상술한 실시 예에서 상기 중계국은 613단계에서 R_Idle_Time를 별도로 확인한다. 만일, 중계국 상향링크 프레임의 시작점과 기지국 상향링크 프레임의 시작점이 동일한 경우, R_Idle_Time와 Idle_Time는 동일한 값을 가지므로 상기 613단계를 생략할 수도 있다.
또한, 상술한 실시 예에는 미 도시되었지만, 상기 중계국은 상기 R_Idle_Time 정보를 중계 링크를 통해 연결된 단말로 전송할 수 있다.
이하 설명은 R-TTI와 R-RTI를 설정하기 위한 중계국의 구성에 대해 설명한다.
도 7은 본 발명에 따른 다중 홉 중계방식을 사용하는 무선통신시스템에서 중계국 장치를 도시하고 있다.
상기 도 7에 도시된 바와 같이 상기 중계국은 제 1 송수신 장치(700), 제 2 송수신 장치(720) 및 타이밍 제어기(740)를 포함하여 구성된다.
상기 제 1 송수신 장치(700)는 하향링크 주파수 대역을 이용하여 신호를 송수신하고, 상기 제 2 송수신 장치(720)는 상향링크 주파수 대역을 이용하여 신호를 송수신한다. 이때, 상기 제 1 송수신 장치(700)와 제 2 송수신 장치(720)는 신호를 송수신하기 위해 사용하는 주파수 대역만 다를 뿐 구성은 동일하다. 이에 따라, 이 하 설명은 상기 제 1 송수신 장치(700)를 대표로 설명하고, 상기 제 2 송수신 장치(720)에 대한 설명은 생략한다.
상기 제 1 송수신 장치(700)는 듀플렉서(702), 송신 장치 및 수신 장치를 포함하여 구성된다.
상기 듀플렉서(702)는 듀플렉싱 방식에 따라 상기 송신 장치로부터 제공받은 송신신호를 안테나를 통해 송신하고, 안테나로부터의 수신신호를 수신 장치로 제공한다.
상기 수신 장치는 아날로그/디지털 변환기(ADC: Analog/Digital Converter) (704), 복조기(706), 자원 디매핑기(708) 및 프레임 추출기(710)를 포함하여 구성된다.
상기 아날로그/디지털 변환기(704)는 상기 듀플렉서(702)를 통해 수신된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환한다. 상기 복조기(706)는 상기 아날로그/디지털 변환기(704)로부터 제공받은 디지털 신호를 해당 변조 수준(예: MCS레벨)에 따라 복조하여 출력한다.
상기 자원 디매핑기(708)는 상기 복조기(706)로부터 제공받은 각 링크의 버스트에 할당된 실제 프레임들을 추출한다.
상기 프레임 추출기(710)는 상기 자원 디매핑기(708)로부터 제공되는 프레임에서 상기 중계국에 해당하는 프레임을 추출한다.
상기 송신 장치는 프레임 생성기(712), 자원 매핑기(714), 변조기(716) 및 디지털/아날로그 변환기(DAC: Digital/Analog Converter)(718)를 포함하여 구성된 다.
상기 프레임 생성기(712)는 상기 타이밍 제어기(740)로부터 제공되는 제어 신호에 따라 프레임을 생성한다. 예를 들어, 상기 프레임 생성기(712)는 상기 도 3에 도시된 바와 같이 중계국 하향링크 프레임을 구성한다. 이때, 상기 프레임 생성기(712)는 상기 <수학식 1>과 <수학식 2>를 이용하여 R-TTI(340)와 R-RTI(350)를 결정할 수 있다. 다른 예를 들어, 상기 제 2 송수신 장치(720)의 프레임 생성기(730)는 상기 도 4에 도시된 바와 같이 중계국 상향링크 프레임을 구성한다. 이때, 상기 프레임 생성기(730)는 상기 <수학식 3> 또는 <수학식 5>를 이용하여 R-TTI(460)와 R-RTI(450)를 결정할 수 있다.
상기 자원 매핑기(714)는 상기 프레임 생성기(712)에서 생성한 프레임들을 해당 링크의 버스트에 할당하여 출력한다.
상기 변조기(716)는 상기 자원 매핑기(714)로부터 제공받은 각 링크의 버스트에 할당된 프레임들을 해당 변조 수준에 따라 변조한다.
상기 디지털/아날로그 변환기(718)는 상기 변조기(716)로부터 제공받은 디지털신호를 아날로그 신호로 변환하여 상기 듀플렉서(702)로 출력한다.
상기 타이밍 제어기(740)는 상기 도 3에 도시된 바와 같이 구성된 중계국 하향링크 프레임을 생성하고, 프레임 구성 방식에 따라 신호를 송수신하기 위한 제어 신호를 상기 제 1 송수신 장치(700)로 전송한다. 또한, 상기 타이밍 제어기(740)는 상기 도 4에 도시된 바와 같이 구성된 중계국 상향링크 프레임을 생성하고, 프레임 구성 방식에 따라 신호를 송수신하기 위한 제어 신호를 상기 제 2 송수신 장 치(720)로 전송한다. 이때, 상기 타이밍 제어기(740)는 기지국으로부터 제공받은 RSTTG와 RSRTG 정보를 이용하여 상기 제 1 송수신 장치(700)와 제 2 송수신 장치(720)가 동작을 전환하도록 제어 신호를 발생시킨다.
FDD 방식을 사용하는 무선통신시스템은 하향링크 주파수 대역과 다른 주파수 대역을 이용하여 상향링크 주파수 대역을 설정한다. 예를 들어, 상기 무선통신시스템은 하향링크 주파수 대역과 상향링크 주파수 대역이 분리되도록 각각의 주파수 대역을 설정한다. 다른 예를 들어, 상기 무선통신시스템은 하향링크 주파수 대역과 상향링크 주파수 대역이 인접하도록 각각의 주파수 대역을 설정할 수도 있다. 이 경우, 상기 하향링크 주파수 대역과 상향링크 주파수 대역의 사이에는 보호 대역이 존재한다.
만일, 하향링크 주파수 대역과 상향링크 주파수 대역이 인접하게 설정된 경우, 상기 R-TTI와 R-RTI를 설정하기 위한 중계국은 하기 도 8에 도시된 바와 같이 구성될 수 있다.
도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 중계방식을 사용하는 무선통신시스템에서 중계국 장치를 도시하고 있다.
상기 도 8에 도시된 바와 같이 상기 중계국은 듀플렉서(800), 제 1 송수신 장치(810), 제 2 송수신 장치(830) 및 타이밍 제어기(860)를 포함하여 구성된다.
상기 듀플렉서(800)는 듀플렉싱 방식에 따라 하향링크 주파수 대역의 신호와 상향링크 주파수 대역의 신호를 분리한다. 즉, 상기 듀플렉서(800)는 상기 제 1 송수신 장치(810)로부터 제공받은 신호를 하향링크 주파수 대역으로 전송하도록 제어 하고, 하향링크 주파수 대역을 통해 수신받은 신호를 상기 제 1 송수신 장치(810)로 제공한다. 또한, 상기 듀플렉서(800)는 상기 제 2 송수신 장치(830)로부터 제공받은 신호를 상향링크 주파수 대역으로 전송하도록 제어하고, 상향링크 주파수 대역을 통해 수신받은 신호를 상기 제 2 송수신 장치(830)로 제공한다.
상기 제 1 송수신 장치(810)는 하향링크 주파수 대역을 이용하여 신호를 송수신하고, 상기 제 2 송수신 장치(830)는 상향링크 주파수 대역을 이용하여 신호를 송수신한다. 이때, 상기 제 1 송수신 장치(810)와 제 2 송수신 장치(830)는 신호를 송수신하기 위해 사용하는 주파수 대역만 다를 뿐 구성은 동일하다. 이에 따라, 이하 설명은 상기 제 1 송수신 장치(810)를 대표로 설명하고, 상기 제 2 송수신 장치(830)에 대한 설명은 생략한다.
상기 제 1 송수신 장치(810)는 송신 장치와 수신 장치를 포함하여 구성된다.
상기 수신 장치는 아날로그/디지털 변환기(ADC: Analog/Digital Converter) (812), 복조기(814), 자원 디매핑기(816) 및 프레임 추출기(818)를 포함하여 구성된다.
상기 아날로그/디지털 변환기(812)는 상기 듀플렉서(800)를 통해 수신된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환한다. 상기 복조기(814)는 상기 아날로그/디지털 변환기(812)로부터 제공받은 디지털 신호를 해당 변조 수준(예: MCS레벨)에 따라 복조하여 출력한다.
상기 자원 디매핑기(816)는 상기 복조기(814)로부터 제공받은 각 링크의 버스트에 할당된 실제 프레임들을 추출한다.
상기 프레임 추출기(818)는 상기 자원 디매핑기(816)로부터 제공되는 프레임에서 상기 중계국에 해당하는 프레임을 추출한다.
상기 송신 장치는 프레임 생성기(822), 자원 매핑기(824), 변조기(826) 및 디지털/아날로그 변환기(DAC: Digital/Analog Converter)(828)를 포함하여 구성된다.
상기 프레임 생성기(822)는 상기 타이밍 제어기(860)로부터 제공되는 제어 신호에 따라 프레임을 생성한다. 예를 들어, 상기 프레임 생성기(822)는 상기 도 3에 도시된 바와 같이 중계국 하향링크 프레임을 구성한다. 이때, 상기 프레임 생성기(822)는 상기 <수학식 1>과 <수학식 2>를 이용하여 R-TTI(340)와 R-RTI(350)를 결정할 수 있다. 다른 예를 들어, 상기 제 2 송수신 장치(830)의 프레임 생성기(838)는 상기 도 4에 도시된 바와 같이 중계국 상향링크 프레임을 구성한다. 이때, 상기 프레임 생성기(838)는 상기 <수학식 3> 또는 <수학식 5>를 이용하여 R-TTI(460)와 R-RTI(450)를 결정할 수 있다.
상기 자원 매핑기(824)는 상기 프레임 생성기(822)에서 생성한 프레임들을 해당 링크의 버스트에 할당하여 출력한다.
상기 변조기(826)는 상기 자원 매핑기(824)로부터 제공받은 각 링크의 버스트에 할당된 프레임들을 해당 변조 수준에 따라 변조한다.
상기 디지털/아날로그 변환기(828)는 상기 변조기(826)로부터 제공받은 디지털신호를 아날로그 신호로 변환하여 상기 듀플렉서(800)로 출력한다.
상기 타이밍 제어기(860)는 상기 도 3에 도시된 바와 같이 구성된 중계국 하 향링크 프레임을 생성하고, 프레임 구성 방식에 따라 신호를 송수신하기 위한 제어 신호를 상기 제 1 송수신 장치(810)로 전송한다. 또한, 상기 타이밍 제어기(860)는 상기 도 4에 도시된 바와 같이 구성된 중계국 상향링크 프레임을 생성하고, 프레임 구성 방식에 따라 신호를 송수신하기 위한 제어 신호를 상기 제 2 송수신 장치(830)로 전송한다. 이때, 상기 타이밍 제어기(860)는 기지국으로부터 제공받은 RSTTG와 RSRTG 정보를 이용하여 상기 제 1 송수신 장치(810)와 제 2 송수신 장치(830)가 동작을 전환하도록 제어 신호를 발생시킨다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능하다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
도 1은 종래 기술에 따른 중계방식을 사용하는 무선통신시스템의 구성을 도시하는 도면,
도 2는 종래 기술에 따른 TDD 방식의 무선통신시스템에서 중계 서비스를 위한 프레임 구성을 도시하는 도면,
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 무선통신시스템에서 중계 서비스를 위한 하향링크 프레임 구성을 도시하는 도면,
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 무선통신시스템에서 중계 서비스를 위한 상향링크 프레임 구성을 도시하는 도면,
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 중계방식을 사용하는 무선통신시스템에서 기지국의 동작 절차를 도시하는 도면,
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 중계방식을 사용하는 무선통신시스템에서 중계국의 동작 절차를 도시하는 도면,
도 7은 본 발명에 따른 중계방식을 사용하는 무선통신시스템에서 중계국 장치를 도시하는 도면, 및
도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 중계방식을 사용하는 무선통신시스템에서 중계국 장치를 도시하는 도면.

Claims (21)

  1. 주파수 분할 다중(FDD: Frequeny Division Duplex)방식을 사용하는 무선통신시스템에서 중계국 동작 방법에 있어서,
    상위 노드와의 신호 지연 시간을 확인하는 과정과,
    상위 노드와 송수신 동작 전환 시간 정보를 교환하는 과정과,
    일정한 길이의 하향링크 프레임과 상향링크 프레임을 구성하기 위해 프레임과 프레임 사이에 존재하는 시간 영역과 상기 신호 지연 시간 및 상기 송수신 동작 전환 시간 정보를 고려하여 송수신 동작 전환에 따른 하향링크 프레임의 오버헤드와 상향링크 프레임의 오버헤드를 산출하는 과정과,
    상기 하향링크 프레임의 오버헤드와 상향링크 프레임의 오버헤드를 고려하여 통신을 수행하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 신호 지연 시간은, 상기 상위 노드와의 초기 접속 또는 랜덤 엑세스(Random Access) 과정에서 획득하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 송수신 동작 전환 시간 정보를 교환하는 과정은,
    송수신 동작 전환 시간을 결정하는 과정과,
    상기 상위 노드와의 능력 협상(Capability Negotiation) 중 상기 결정한 송수신 동작 전환 시간을 상기 상위 노드로 전송하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 오버헤드를 산출하는 과정은,
    중계국이 송신 모드에서 수신 모드로 전환하는 시간이 상기 신호 지연 시간보다 작거나 같은 경우, 하향링크 프레임의 오버헤드인 R-TTI(Relay-Transmit/receive Transition Interval)를 0으로 결정하는 과정과,
    중계국이 송신 모드에서 수신 모드로 전환하는 시간이 상기 신호 지연 시간보다 큰 경우, 상기 중계국이 송신 모드에서 수신 모드로 전환하는 시간과 상기 신호 지연 시간을 고려하여 상기 R-TTI를 결정하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 R-TTI를 결정하는 과정은,
    중계국이 송신 모드에서 수신 모드로 전환하는 시간이 상기 신호 지연 시간보다 큰 경우, 상기 중계국이 송신 모드에서 수신 모드로 전환하는 시간과 상기 신호 지연 시간을 고려하여 상기 R-TTI를 적어도 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplex) 심볼 크기로 결정하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 오버헤드를 산출하는 과정은,
    중계국이 수신 모드에서 송신 모드로 전환하는 시간이 일정한 길이의 하향링크 프레임을 구성하기 위해 프레임과 프레임 사이에 존재하는 시간 영역과 상기 신호 지연 시간의 차보다 작거나 같은 경우, 하향링크 프레임의 오버헤드인 R-RTI(Relay-Receive/transmit Transition Interval)를 0으로 결정하는 과정과,
    중계국이 수신 모드에서 송신 모드로 전환하는 시간이 일정한 길이의 하향링크 프레임을 구성하기 위해 프레임과 프레임 사이에 존재하는 시간 영역과 상기 신호 지연 시간의 차보다 큰 경우, 상기 중계국이 수신 모드에서 송신 모드로 전환하는 시간과 상기 시간 영역 및 상기 신호 지연 시간을 고려하여 상기 R-RTI를 결정하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 R-RTI를 결정하는 과정은,
    중계국이 수신 모드에서 송신 모드로 전환하는 시간이 일정한 길이의 하향링크 프레임을 구성하기 위해 프레임과 프레임 사이에 존재하는 시간 영역과 상기 신호 지연 시간의 차보다 큰 경우, 상기 중계국이 수신 모드에서 송신 모드로 전환하는 시간과 상기 시간 영역 및 상기 신호 지연 시간을 고려하여 상기 R-RTI를 적어도 하나의 OFDM 심볼 크기로 결정하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 오버헤드를 산출하는 과정은,
    중계국의 동작 전환을 위한 시간의 총 합이 기지국 상향링크 프레임에서 프레임과 프레임 사이에 존재하는 시간 영역보다 작거나 같은 경우, 상향링크 프레임의 오버헤드인 R-TTI와 R-RTI를 0으로 설정하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 오버헤드를 산출하는 과정은,
    중계국의 동작 전환을 위한 시간의 총 합이 기지국 상향링크 프레임에서 프 레임과 프레임 사이에 존재하는 시간 영역보다 작거나 같은 경우, Tadv 시간만큼 상향링크 프레임의 시작 시점을 앞당겨 구성하여 상향링크 프레임의 오버헤드인 R-TTI와 R-RTI를 0으로 설정하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 오버헤드를 산출하는 과정은,
    중계국의 동작 전환을 위한 시간의 총 합이 기지국 상향링크 프레임에서 프레임과 프레임 사이에 존재하는 시간 영역보다 큰 경우, 상향링크 프레임의 오버헤드인 R-TTI와 R-RTI 중 어느 하나를 적어도 하나의 OFDM 심볼 크기로 결정하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 상위 노드는, 기지국 또는 상위 중계국인 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 주파수 분할 다중(FDD: Frequeny Division Duplex)방식을 사용하는 무선통신시스템의 중계국 장치에 있어서,
    하향링크 프레임과 상향링크 프레임의 동작 전환에 따른 오버헤드를 고려하여 중계국의 송수신 동작 전환을 위한 타이밍 신호를 제공하는 타이밍 제어기와,
    하향링크 주파수 대역을 통해 신호를 송수신하고, 상기 타이밍 제어기로부터 제공받은 타이밍 신호에 의해 송수신 동작을 전환하는 제 1 송수신 장치와,
    상향링크 주파수 대역을 통해 신호를 송수신하고, 상기 타이밍 제어기로부터 제공받은 타이밍 신호에 의해 송수신 동작을 전환하는 제 2 송수신 장치를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 타이밍 제어기는, 일정한 길이의 하향링크 프레임과 상향링크 프레임을 구성하기 위해 프레임과 프레임 사이에 존재하는 시간 영역과 상기 신호 지연 시간 및 상기 송수신 동작 전환 시간 정보를 고려하여 송수신 동작 전환에 따른 하향링크 프레임의 오버헤드와 상향링크 프레임의 오버헤드를 산출하고, 상기 하향링크 프레임의 오버헤드와 상향링크 프레임의 오버헤드에 따른 타이밍 신호를 제공하는 것을 특징으로 하는 장치.
  14. 제 12항에 있어서,
    상기 타이밍 제어기는, 중계국이 송신 모드에서 수신 모드로 전환하는 시간 이 상기 신호 지연 시간보다 작거나 같은 경우, 하향링크 프레임의 오버헤드인 R-TTI를 0으로 결정하고,
    중계국이 송신 모드에서 수신 모드로 전환하는 시간이 상기 신호 지연 시간보다 큰 경우, 상기 중계국이 송신 모드에서 수신 모드로 전환하는 시간과 상기 신호 지연 시간을 고려하여 상기 R-TTI를 결정하는 것을 특징으로 하는 장치.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 타이밍 제어기는, 중계국이 송신 모드에서 수신 모드로 전환하는 시간이 상기 신호 지연 시간보다 큰 경우, 상기 중계국이 송신 모드에서 수신 모드로 전환하는 시간과 상기 신호 지연 시간을 고려하여 상기 R-TTI를 적어도 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplex) 심볼 크기로 결정하는 것을 특징으로 하는 장치.
  16. 제 12항에 있어서,
    상기 타이밍 제어기는, 중계국이 수신 모드에서 송신 모드로 전환하는 시간이 일정한 길이의 하향링크 프레임을 구성하기 위해 프레임과 프레임 사이에 존재하는 시간 영역과 상기 신호 지연 시간의 차보다 작거나 같은 경우, 하향링크 프레임의 오버헤드인 R-RTI(Relay-Receive/transmit Transition Interval)를 0으로 결 정하고,
    중계국이 수신 모드에서 송신 모드로 전환하는 시간이 일정한 길이의 하향링크 프레임을 구성하기 위해 프레임과 프레임 사이에 존재하는 시간 영역과 상기 신호 지연 시간의 차보다 큰 경우, 상기 중계국이 수신 모드에서 송신 모드로 전환하는 시간과 상기 시간 영역 및 상기 신호 지연 시간을 고려하여 상기 R-RTI를 결정하는 것을 특징으로 하는 장치.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 타이밍 제어기는, 중계국이 수신 모드에서 송신 모드로 전환하는 시간이 일정한 길이의 하향링크 프레임을 구성하기 위해 프레임과 프레임 사이에 존재하는 시간 영역과 상기 신호 지연 시간의 차보다 큰 경우, 상기 중계국이 수신 모드에서 송신 모드로 전환하는 시간과 상기 시간 영역 및 상기 신호 지연 시간을 고려하여 상기 R-RTI를 적어도 하나의 OFDM 심볼 크기로 결정하는 것을 특징으로 하는 장치.
  18. 제 12항에 있어서,
    상기 타이밍 제어기는, 중계국의 동작 전환을 위한 시간의 총 합이 기지국 상향링크 프레임에서 프레임과 프레임 사이에 존재하는 시간 영역보다 작거나 같은 경우, 상향링크 프레임의 오버헤드인 R-TTI와 R-RTI를 0으로 설정하는 것을 특징으로 하는 장치.
  19. 제 12항에 있어서,
    상기 타이밍 제어기는, 중계국의 동작 전환을 위한 시간의 총 합이 기지국 상향링크 프레임에서 프레임과 프레임 사이에 존재하는 시간 영역보다 작거나 같은 경우, Tadv 시간만큼 상향링크 프레임의 시작 시점을 앞당겨 구성하여 상향링크 프레임의 오버헤드인 R-TTI와 R-RTI를 0으로 설정하는 것을 특징으로 하는 장치.
  20. 제 12항에 있어서,
    상기 타이밍 제어기는, 중계국의 동작 전환을 위한 시간의 총 합이 기지국 상향링크 프레임에서 프레임과 프레임 사이에 존재하는 시간 영역보다 큰 경우, 상향링크 프레임의 오버헤드인 R-TTI와 R-RTI 중 어느 하나를 적어도 하나의 OFDM 심볼 크기로 결정하는 것을 특징으로 하는 장치.
  21. 제 12항에 있어서,
    상기 상위 노드는, 기지국 또는 상위 중계국인 것을 특징으로 하는 장치.
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