KR20110119691A - 무선 통신 시스템의 중계기 및 단말에 대한 통신 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 무선 통신 시스템에 관한 것으로, 무선 통신 시스템의 중계기 및 단말에 대한 통신 방법 및 장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 중계기(RN)에서 기지국(eNB) 및 단말(UE)과 통신을 수행하는 방법은, 상기 기지국으로부터 제공되는 제 1 시간 동기 명령(Timing Advance Command)을 획득하는 단계에 있어서, 상기 시간 동기 명령은 상기 중계기와 상기 기지국 사이의 백홀 상향링크 동기에 대한 제 1 타이밍 어드밴스 정보(N _{TA_i}, i는 중계기의 인덱스)를 포함하는, 상기 제 1 시간 동기 명령을 획득하고, 상기 단말로부터 수신되는 액세스 상향링크 신호에 기초하여, 상기 단말과 상기 중계기 사이의 액세스 상향링크 동기에 대한 제 2 타이밍 어드밴스 정보(N _{TA_i_j} , j는 단말의 인덱스)를 결정하고, 상기 제 1 타이밍 어드밴스 정보(N _{TA_i}) 및 상기 제 2 타이밍 어드밴스 정보(N _{TA_i_j})의 합산 결과를 포함하는 제 2 시간 동기 명령을 상기 단말로 전송하고, 상기 단말로부터 상기 제 2 시간 동기 명령에 따른 타이밍으로 전송되는 액세스 상향링크 신호를 수신하며, 상기 단말로부터 수신한 상기 액세스 상향링크 신호를, 상기 제 1 시간 동기 명령에 따른 타이밍으로 백홀 상향링크를 통해 상기 기지국으로 전송하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

무선 통신 시스템의 중계기 및 단말에 대한 통신 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR COMMUNICATION FOR RELAY NODE AND USER EQUIPMENT IN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}

이하에서는 무선 통신 시스템에 관하여 설명한다. 보다 상세하게는 무선 통신 시스템의 중계기 및 단말에 대한 통신 방법 및 장치에 대하여 설명한다.

도 1은 무선 통신 시스템에서 하나의 기지국(eNodeB; eNB) 영역 내에 존재하는 하나 이상의 중계기(Relay Node; RN)를 도시한다. 중계기는 기지국으로부터 수신한 데이터를 중계기 영역 내의 단말(User Equipment; UE)에게 전달하고, 중계기 영역 내의 단말로부터 수신한 데이터를 기지국에게 전달할 수 있다. 또한, 중계기는 고속 데이터 레이트 영역을 확장하고, 셀 경계(edge)에서의 통신 품질을 높이고, 건물 내부 또는 기지국 서비스 영역을 초과하는 영역에 통신을 제공하는 것을 지원할 수 있다. 도 1에는 UE1 내지 UE3과 같이 중계기로부터 서비스를 받는 단말(이하, RN-UE라 함)이 존재하고, 또한 UE4와 같이 기지국으로부터 직접 서비스를 받는 단말(이하, eNB-UE라 함)이 존재할 수 있다.

도 2는 기지국, 중계기 및 단말 간의 링크를 도시한다. 중계기는 기지국과 Un 인터페이스를 통하여 무선으로 연결될 수 있으며, 기지국과 중계기 사이의 무선 링크를 백홀 링크(Backhaul Link)라 칭할 수 있다. 기지국으로부터 중계기로의 링크를 백홀 하향링크라고 할 수 있고, 중계기로부터 기지국으로의 링크를 백홀 상향링크라고 할 수 있다. 또한, 중계기는 단말과 Uu 인터페이스를 통하여 무선으로 연결될 수 있으며, 중계기와 단말 사이의 무선 링크를 액세스 링크(Access Link)라 칭할 수 있다. 중계기로부터 단말로의 링크를 액세스 하향링크라고 할 수 있고, 단말로부터 중계기로의 링크를 액세스 상향링크라고 할 수 있다. 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 할 수 있다.

인-밴드 중계기의 경우에, 예를 들어, 소정의 주파수 대역에서 기지국으로부터의 백홀 하향링크 수신과 단말로의 액세스 하향링크 전송이 동시에 이루어지면, 중계기의 송신단으로부터의 전송 신호가 중계기의 수신단에서 수신될 수 있고, 이에 따라 중계기의 RF 전단(front-end)에서 신호 간섭이 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.

이러한 신호 간섭을 회피하기 위해서는 중계기에서 동일 주파수 대역에서의 송신 및 수신이 동시에 일어나지 않도록 하는 것이 요구된다. 그러한 요구를 만족하기 위하여, 예를 들어, 중계기에서 소정의 주파수 대역에서 소정의 시간 구간 동안에는 백홀 하향링크를 수신하고, 그 다음 시간 구간 동안에는 액세스 하향링크를 전송하는 것을 반복적으로 수행하도록, 시간 분할 다중화(TDM) 방식을 이용할 수 있다.

이러한 백홀 링크와 액세스 링크 즉, Un 인터페이스와 Uu 인터페이스 간의 TDM 형태의 송수신 자원 분할 방식을 지원하기 위해서, 중계기에서의 신호 송신 및 수신 방법을 기지국과 단말과의 관계에서 적절하게 조절하는 것이 요구된다.

상기의 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 중계기(RN)에서 기지국(eNB) 및 단말(UE)과 통신을 수행하는 방법은, 상기 기지국으로부터 제공되는 제 1 시간 동기 명령(Timing Advance Command)을 획득하는 단계에 있어서, 상기 시간 동기 명령은 상기 중계기와 상기 기지국 사이의 백홀 상향링크 동기에 대한 제 1 타이밍 어드밴스 정보(N _{TA_i}, i는 중계기의 인덱스)를 포함하는, 상기 제 1 시간 동기 명령을 획득하고, 상기 단말로부터 수신되는 액세스 상향링크 신호에 기초하여, 상기 단말과 상기 중계기 사이의 액세스 상향링크 동기에 대한 제 2 타이밍 어드밴스 정보(N _{TA_i_j} , j는 단말의 인덱스)를 결정하고, 상기 제 1 타이밍 어드밴스 정보(N _{TA_i}) 및 상기 제 2 타이밍 어드밴스 정보(N _{TA_i_j})의 합산 결과를 포함하는 제 2 시간 동기 명령을 상기 단말로 전송하고, 상기 단말로부터 상기 제 2 시간 동기 명령에 따른 타이밍으로 전송되는 액세스 상향링크 신호를 수신하며, 상기 단말로부터 수신한 상기 액세스 상향링크 신호를, 상기 제 1 시간 동기 명령에 따른 타이밍으로 백홀 상향링크를 통해 상기 기지국으로 전송하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 상기 중계기의 통신 방법에 있어서, 상기 제 2 시간 동기 명령은, 상기 제 1 타이밍 어드밴스 정보(N _{TA_i}) 및 상기 제 2 타이밍 어드밴스 정보(N _{TA_i_j})의 합산 결과에서 상기 중계기의 송수신간 전환 간격(transition gap)에 기초한 타이밍 값(M)을 감산한 결과를 포함할 수도 있다.

또한, 상기 중계기의 통신 방법에 있어서, 상기 제 1 타이밍 어드밴스 정보(N _{TA_i})는, 상기 기지국에서 상기 중계기로부터의 백홀 상향링크 신호 수신 타이밍이 소정의 기준에 따라 정렬되도록 설정될 수도 있다.

또한, 상기 중계기의 통신 방법에 있어서, 상기 제 2 타이밍 어드밴스 정보(N _{TA_i_j})는, 상기 중계기에서, 상기 단말로부터의 액세스 상향링크 신호 수신 타이밍이, 상기 중계기로부터 상기 기지국으로의 백홀 상향링크 신호 전송 타이밍에 정렬되도록 설정될 수도 있다.

또한, 상기 중계기의 통신 방법에 있어서, 상기 중계기 송수신간 전환 간격에 기초한 타이밍 값(M)은, 하나의 심볼 길이에 해당하는 시간 샘플들의 개수일 수도 있다.

상기의 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 단말(UE)에서 중계기(RN)와 통신을 수행하는 방법은, 상기 중계기로부터 제공되는 시간 동기 명령(Timing Advance Command)을 획득하고, 상기 시간 동기 명령에 따른 타이밍으로 액세스 상향링크 신호를 상기 중계기로 전송하는 단계를 포함하며, 상기 시간 동기 명령은, 상기 중계기와 기지국 사이의 백홀 상향링크 동기에 대한 제 1 타이밍 어드밴스 정보(N _{TA_i} , i는 중계기의 인덱스) 및 상기 단말과 상기 중계기 사이의 액세스 상향링크 동기에 대한 제 2 타이밍 어드밴스 정보(N _{TA_i_j} , j는 단말의 인덱스)의 합산 결과를 포함할 수 있다.

또한, 상기 단말의 통신 방법에 있어서, 상기 시간 동기 명령은, 상기 제 1 타이밍 어드밴스 정보(N _{TA_i}) 및 상기 제 2 타이밍 어드밴스 정보(N _{TA_i_j})의 합산 결과에서 상기 중계기의 송수신간 전환 간격(transition gap)에 기초한 타이밍 값(M)을 감산한 결과를 포함할 수도 있다.

또한, 상기 단말의 통신 방법에 있어서, 상기 제 1 타이밍 어드밴스 정보(N _{TA_i})는, 상기 기지국에서 상기 중계기로부터의 백홀 상향링크 신호 수신 타이밍이 소정의 기준에 따라 정렬되도록 설정될 수도 있다.

또한, 상기 단말의 통신 방법에 있어서, 상기 제 2 타이밍 어드밴스 정보(N _{TA_i_j})는, 상기 중계기에서, 상기 단말로부터의 액세스 상향링크 신호 수신 타이밍이, 상기 중계기로부터 상기 기지국으로의 백홀 상향링크 신호 전송 타이밍에 정렬되도록 설정될 수도 있다.

또한, 상기 단말의 통신 방법에 있어서, 상기 중계기 송수신간 전환 간격에 기초한 타이밍 값(M)은, 하나의 심볼 길이에 해당하는 시간 샘플들의 개수일 수도 있다.

상기의 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기지국(eNB) 및 단말(UE)과 통신하는 중계기(RN)는, 상기 기지국으로부터 백홀 하향링크 신호를 수신하는 제 1 수신 모듈, 상기 기지국으로 백홀 상향링크 신호를 전송하는 제 1 전송 모듈, 상기 단말로부터 액세스 상향링크 신호를 수신하는 제 2 수신 모듈, 상기 단말로 액세스 하향링크 신호를 전송하는 제 2 전송 모듈, 및 상기 제 1 및 제 2 수신 모듈 및 상기 제 1 및 제 2 전송 모듈과 접속되고, 상기 제 1 및 제 2 수신 모듈 및 상기 제 1 및 제 2 전송 모듈을 제어하는 프로세서를 포함하며, 상기 프로세서는, 상기 제 1 수신 모듈을 통하여 상기 기지국으로부터 제공되는 제 1 시간 동기 명령(Timing Advance Command)을 획득하고, 제 1 시간 동기 명령은 상기 중계기와 상기 기지국 사이의 백홀 상향링크 동기에 대한 제 1 타이밍 어드밴스 정보(N _{TA_i} , i는 중계기의 인덱스)를 포함하며, 상기 제 2 수신 모듈을 통하여 상기 단말로부터 수신되는 상기 액세스 상향링크 신호에 기초하여, 상기 단말과 상기 중계기 사이의 액세스 상향링크 동기에 대한 제 2 타이밍 어드밴스 정보(N _{TA_i_j} , j는 단말의 인덱스)를 결정하고, 상기 제 2 전송 모듈을 통하여 상기 제 1 타이밍 어드밴스 정보(N _{TA_i}) 및 상기 제 2 타이밍 어드밴스 정보(N _{TA_i_j} )의 합산 결과를 포함하는 제 2 시간 동기 명령을 상기 단말로 전송하도록 제어하고, 상기 제 2 수신 모듈을 통하여 상기 단말로부터 상기 제 2 시간 동기 명령에 따른 타이밍으로 전송되는 액세스 상향링크 신호를, 상기 제 1 전송 모듈을 통하여 상기 제 1 시간 동기 명령에 따른 타이밍으로 백홀 상향링크를 통해 상기 기지국으로 전송하도록 제어할 수 있다.

상기의 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 중계기(RN)와 통신하는 단말(UE)은, 상기 중계기로부터 액세스 하향링크 신호를 수신하는 수신 모듈, 상기 중계기로 액세스 상향링크 신호를 전송하는 전송 모듈, 및 상기 수신 모듈 및 상기 전송 모듈과 접속되고, 상기 수신 모듈 및 상기 전송 모듈을 제어하는 프로세서를 포함하며, 상기 프로세서는, 상기 수신 모듈을 통하여, 상기 중계기로부터 제공되는 시간 동기 명령(Timing Advance Command)을 획득하고, 상기 전송 모듈을 통하여 상기 시간 동기 명령에 따른 타이밍으로 액세스 상향링크 신호를 상기 중계기로 전송하도록 제어하며, 상기 시간 동기 명령은 상기 중계기와 기지국 사이의 백홀 상향링크 동기에 대한 제 1 타이밍 어드밴스 정보(N _{TA_i} , i는 중계기의 인덱스) 및 상기 단말과 상기 중계기 사이의 액세스 상향링크 동기에 대한 제 2 타이밍 어드밴스 정보(N _{TA_i_j} , j는 단말의 인덱스)의 합산 결과를 포함할 수 있다.

본 발명은 기존의 네트워크 시스템 표준에 따르는 서브프레임 전송 타이밍 및 구조를 최대한 유지하면서, 네트워크 시스템에 중계기를 용이하게 도입할 수 있는 방법 및 장치를 제공할 수 있다. 또한, 중계기의 도입이 기존의 네트워크 시스템 표준에 따르는 단말 및 기지국 장치의 동작에 변경을 요구하지 않음으로써 역방향 호환을 제공할 수 있다.

본 발명에서 얻을 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.

도 1은 하나 이상의 중계기를 포함하는 무선 통신 시스템을 도시한 도면이다.
도 2는 무선 통신 네트워크 시스템에서 기지국-중계기-단말 간의 인터페이스를 도시한 도면이다.
도 3은 백홀 하향링크 및 액세스 하향링크 타이밍을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 백홀 하향링크 및 액세스 하향링크 타이밍을 도시한 도면이다.
도 5는 기지국과 단말의 거리에 따른 상향링크 타이밍 어드밴스를 도시한 도면이다.
도 6은 상향링크와 하향링크의 타이밍 관계를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 백홀 상향링크 및 액세스 상향링크 타이밍을 도시한 도면이다.
도 8은 백홀 상향링크 및 백홀 하향링크 서브프레임 구조를 도시한 도면이다.
도 9는 백홀 상향링크 및 하향링크와, eNB-UE의 상향링크의 타이밍 관계를 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 백홀 상향링크 및 하향링크와, eNB-UE의 상향링크의 개선된 타이밍 관계를 도시한 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 중계기의 구성을 도시한 블록도이다.
도 12는 본 발명 일 실시예에 따른 단말의 구성을 도시한 블록도이다.

[발명의 실시를 위한 최선의 형태]

이하의 실시예들은 본 발명의 구성요소들과 특징들을 소정 형태로 결합한 것들이다. 각 구성요소 또는 특징은 별도의 명시적 언급이 없는 한 선택적인 것으로 고려될 수 있다. 각 구성요소 또는 특징은 다른 구성요소나 특징과 결합되지 않은 형태로 실시될 수 있다. 또한, 일부 구성요소들 및/또는 특징들을 결합하여 본 발명의 실시예를 구성할 수도 있다. 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.

본 명세서에서 본 발명의 실시예들을 기지국과 단말 간의 데이터 송신 및 수신의 관계를 중심으로 설명한다. 여기서, 기지국은 단말과 직접적으로 통신을 수행하는 네트워크의 종단 노드(terminal node)로서의 의미를 갖는다. 본 문서에서 기지국에 의해 수행되는 것으로 설명된 특정 동작은 경우에 따라서는 기지국의 상위 노드(upper node)에 의해 수행될 수도 있다.

즉, 기지국을 포함하는 다수의 네트워크 노드들(network nodes)로 이루어지는 네트워크에서 단말과의 통신을 위해 수행되는 다양한 동작들은 기지국 또는 기지국 이외의 다른 네트워크 노드들에 의해 수행될 수 있음은 자명하다. '기지국(BS: Base Station)'은 고정국(fixed station), Node B, eNode B(eNB), 액세스 포인트(AP: Access Point) 등의 용어에 의해 대체될 수 있다. 중계기는 Relay Node(RN), Relay Station(RS) 등의 용어에 의해 대체될 수 있다. 또한, '단말(Terminal)'은 UE(User Equipment), MS(Mobile Station), MSS(Mobile Subscriber Station) 또는 SS(Subscriber Station) 등의 용어로 대체될 수 있다.

본 발명의 실시예들은 다양한 수단을 통해 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 실시예들은 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다.

하드웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 실시예들에 따른 방법은 하나 또는 그 이상의 ASICs(Application Specific Integrated Circuits), DSPs(Digital Signal Processors), DSPDs(Digital Signal Processing Devices), PLDs(Programmable Logic Devices), FPGAs(Field Programmable Gate Arrays), 프로세서, 컨트롤러, 마이크로 컨트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.

펌웨어나 소프트웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 실시예들에 따른 방법은 이상에서 설명된 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차 또는 함수 등의 형태로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 메모리 유닛에 저장되어 프로세서에 의해 구동될 수 있다. 상기 메모리 유닛은 상기 프로세서 내부 또는 외부에 위치하여, 이미 공지된 다양한 수단에 의해 상기 프로세서와 데이터를 주고 받을 수 있다.

본 발명의 실시예들은 무선 접속 시스템들인 IEEE 802 시스템, 3GPP 시스템, 3GPP LTE 시스템, 3GPP LTE-A 시스템 또는 3GPP2 시스템 중 적어도 하나에 대하여 개시된 표준 문서들에 의해 뒷받침될 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예들 중 본 발명의 기술적 사상을 명확히 드러내기 위해 설명하지 않은 단계들 또는 부분들은 상기 문서들에 의해 뒷받침될 수 있다. 또한, 본 문서에서 개시하고 있는 모든 용어들은 상기 표준 문서에 의해 설명될 수 있다. 또한, 이하의 상세한 설명은 이동통신 시스템이 3GPP LTE 시스템인 경우를 가정하여 구체적으로 설명하나, 3GPP LTE의 특유한 사항을 제외하고는 다른 임의의 이동통신 시스템에도 적용 가능하다.

이하의 설명에서 사용되는 특정 용어들은 본 발명의 이해를 돕기 위해서 제공된 것이며, 이러한 특정 용어의 사용은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다른 형태로 변경될 수 있다.

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.

도 3 및 4를 참조하여 하향링크 반송파 대역 상에서 백홀 링크와 액세스 링크 간의 송수신 타이밍의 정렬에 대하여 설명한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 기지국과 중계기가 네트워크 동기화 되어 있는 경우에는, 기지국(eNB), 제 1 중계기(RN1) 및 제 2 중계기(RN2)의 하향링크 전송 타이밍이 모두 동일한 타이밍으로 설정될 수 있다. 한편, 기지국과 중계기의 거리에 따른 전파 지연으로 인하여, 기지국이 전송한 하향링크를 중계기가 수신함에 있어 시간 지연이 발생할 수 있다. 예를 들어, 도 1의 RN1의 경우에 기지국과 10km 떨어진 것으로 가정하면 약 33.33㎲의 지연이 발생하고, RN2의 경우에는 기지국과 20km 떨어진 것으로 가정하면 약 66.66㎲의 지연이 발생할 수 있다.

한편, 인-밴드인 중계기의 경우에, 전술한 바와 같이, 중계기가 동일한 반송파 대역에서 송신 및 수신을 동시에 수행하는 경우 발생하는 신호 간섭을 회피하기 위해서, 송신 및 수신을 TDM 방식으로 나누어 할당할 수 있다. 그렇게 하기 위해서는 송신 및 수신 시간 구간(예를 들어, 서브프레임)의 타이밍이 정렬될 필요가 있다. 그러나, 전술한 도 3의 예에서 발생하는 지연은 3GPP LTE 표준에서 정의하는 보호 구간(Guard Interval)으로서의 하향링크 심볼의 순환전치(Cyclic Prefix; CP)의 길이(예를 들어, 일반 순환전치는 약 4.7㎲, 확장된 순환전치는 약 16.7㎲)보다 크게 되므로, 위와 같은 시간 구간 타이밍 정렬을 전제로 하는 TDM 방식이 적용되기 어려울 수 있다.

중계기의 백홀 하향링크 수신 타이밍과 액세스 하향링크 전송 타이밍을 정렬하기 위해서, 중계기는 기지국으로부터 전송되는 주 동기 신호(Primary Synchronization Signal; PSS), 부 동기 신호(Secondary Synchronization Signal; SSS) 및 하향링크 기준 신호(Downlink Reference Signal) 등으로부터 백홀 하향링크 서브프레임 수신 타이밍을 획득하고, 획득된 백홀 하향링크 서브프레임 수신 타이밍에 맞추어 액세스 하향링크 전송 타이밍을 설정할 수 있다. 도 4는 정렬된 송수신 타이밍의 일례를 도시한다.

이와 같은 타이밍 정렬에 있어서, 기본적으로는 액세스 하향링크 전송 타이밍을 백홀 하향링크 수신 타이밍에 정확하게 일치하도록 정렬할 수 있다. 한편, 소정의 기지국 내에 복수개의 하향링크 반송파 대역을 사용하는 복수개의 송신점들 사이에 전송 타이밍이 동기화되지 않은 상황을 고려할 수 있다. 또한, MBSFN(Multimedia Broadcast multicast service Single Frequency Network) 서브프레임의 짝수 번째 슬롯(even-numbered slot)의 첫 번째 및 두 번째 심볼은 유니캐스트 구조를 가지고 MBSFN에서 이용되는 확장된 CP의 경우 두 번째 심볼 상에서의 묵시적 보호 시간(implicit guard time)을 고려할 수 있다. 즉, 중계기에서의 액세스 하향링크 전송 타이밍을 백홀 하향링크 수신 타이밍에 정확하게 일치하도록 정렬할 수 없는 경우가 있을 수도 있다. 이러한 경우에는 중계기가 하향링크 심볼의 CP 길이의 범위 내에서 적절한 값으로 오프셋을 둠으로써, 액세스 하향링크 전송 타이밍을 백홀 하향링크 수신 타이밍에 정렬하는 것도 가능하다.

이와 같이 정렬된 타이밍에 따르면, 소정의 기지국 영역 내에 위치하는 중계기들(RN1, RN2) 각각은 동일한 액세스 하향링크 전송 타이밍을 가지는 것이 아니라, 기지국과 각각의 중계기들의 거리에 따라 상이한 액세스 하향링크 전송 타이밍을 가질 수 있다.

도 5 및 6을 참조하여 상향링크 반송파 대역 상에서 백홀 링크와 액세스 링크 간의 송수신 타이밍의 정렬에 대하여 설명한다.

기지국은 단말로부터의 상향링크 신호를 측정함으로써 단말이 기지국으로 전송하는 상향링크 타이밍 조절 값을 결정한다. 예를 들어, 단말은 임의 접속 과정(Random Access Procedure)를 통해 임의 접속 프리앰블을 기지국으로 전송하고, 기지국은 임의 접속 프리앰블로부터 상향링크 타이밍을 추정하고 임의 접속 응답(RAR) 메시지를 통해 단말에게 초기 시간 동기 명령(timing advance command)을 시그널링할 수 있다. 또는, 기지국은 단말로부터의 SRS(Sounding Reference Signal), DM-RS(Demodulation Reference Signal), CQI(Channel Quality Indicator) 등을 통하여 상향링크 신호를 추정하고 시간 동기 업데이트 명령(Timing Advance Update Command)을 단말에게 시그널링 할 수도 있다.

도 5를 참조하여 일반적인 기지국과 단말간의 상향링크 시간 동기 (timing advance)에 대하여 설명한다. 이하의 설명에서 UE1 및 UE2는 기지국으로부터 직접 서비스를 제공받는 단말(eNB-UE)인 것으로 가정한다. 또한, 기지국으로부터 단말로의 하향링크 전파 지연과 단말로부터 기지국으로의 상향링크 전파 지연(propagation delay)이 균등한 것으로 가정한다. 이에 부가하여 기지국의 하향링크 서브프레임 전송 타이밍과 상향링크 서브프레임 수신 타이밍이 동일한 상황을 가정한다. 기지국으로부터 하향링크 서브프레임이 전송된 타이밍과 제 1 단말(UE1)에서 수신된 타이밍의 차이(즉, 전파 지연 시간)를 Tp1라 할 수 있다. UE1이 기지국으로 상기 하향링크 서브프레임에 대응하는 상향링크 서브프레임을 전송하는 타이밍과 기지국이 이를 수신하는 타이밍의 차이도 동일하게 Tp1라 할 수 있다. 기지국과 UE1간에 대응하는 UE1의 상향링크 전송 서브프레임과 하향링크 수신 서브프레임간 타이밍의 차이는 2Tp1 가 된다. 한편, UE2는 UE1 보다 기지국으로부터 멀리 떨어진 것으로 가정한다. UE2 가 기지국으로부터의 하향링크 서브프레임을 수신하는 시간 지연은 Tp2 라 할 수 있고, 이에 대응하는 상향링크 서브프레임의 시간 지연도 Tp2 라 할 수 있으며, 기지국과 UE2간에 대응하는 UE2의 상향링크 전송 서브프레임과 하향링크 수신 서브프레임간 타이밍의 차이는 2Tp2 가 된다.

기지국 측에서는 각각의 단말에 동일한 하향링크 서브프레임을 전송하고 이에 대응하는 상향링크 서브프레임을 수신하는 타이밍에 있어서, 각각의 단말이 기지국으로부터 떨어진 거리에 따라 제각각 상이한 타이밍으로 기지국이 상향링크 서브프레임을 수신하게 되므로, 상향링크 서브프레임 수신 타이밍을 소정의 기준에 따라 동일하게 맞출 필요가 있다. 예를 들어, 기지국의 하향링크 서브프레임 전송 타이밍을 기준으로, 각각의 단말들로부터의 상향링크 서브프레임 수신 타이밍이 일치하도록 정렬할 수도 있다.

따라서, UE1 에 대해서는 2Tp1 만큼 앞선 타이밍에서 상향링크 서브프레임을 전송하도록 하고, UE2 에 대해서는 2Tp2 만큼 앞선 타이밍에서 상향링크 서브프레임을 전송하도록 기지국이 각각의 단말에게 명령할 수 있다.

상술하는 방법과 다른 일례로써, 기지국의 하향링크 서브프레임 전송 타이밍을 기준으로, 각각의 단말들로부터의 상향링크 서브프레임 수신 타이밍이 미리 정해진 타이밍 오프셋(offset) 값만큼 차이가 나도록 정렬할 수도 있다. 타이밍 오프셋은 프레임 구조에 기초하여 정의될 수 있으며, 예를 들어, 프레임 구조가 타입 1 또는 주파수 분할 듀플렉스(Frequency Division Duplex)에 따르는 경우에 타이밍 오프셋 값은 0 으로, 프레임 구조가 타입 2 또는 시간 분할 듀플렉스(Time Division Duplex)를 따르는 경우에 타이밍 오프셋 값은 614 샘플로서 정의될 수도 있다.

도 6을 참조하여 기지국으로부터 단말로 상기 명령이 주어지는 일 실시예를 설명한다. 단말은 기지국으로부터 전송되는 주 동기 신호(PSS), 부 동기 신호(SSS) 및 하향링크 기준 신호 등으로부터 하향링크 서브프레임 수신 타이밍을 획득하고, 획득된 하향링크 서브프레임 수신 타이밍을 기본적인 상향링크 전송 타이밍으로 삼을 수 있다. 단말은 획득된 하향링크 수신 타이밍을 초기 임의 접속(initial Random Access) 과정 상의 PRACH(Physical Random Access Channel) 전송 타이밍으로 정할 수 있다. 임의 접속 절차(Random Access Procedure)를 통하여 기지국으로부터 단말로 시그널링되는 시간 동기 명령(Timing Advance Command; TA Command)은, 단말로부터의 상향링크 서브프레임이 어느 정도로 앞서서 전송되어야 하는지, 즉, 타이밍 어드밴스(TA) 값을 포함할 수 있다. 이에 따라, 단말은 시간 동기 명령에 포함된 타이밍 어드밴스(TA) 값에 기초하여 하향링크 수신 타이밍을 기준으로 하여 다음과 같은 식에 의하여 상향링크 전송 타이밍을 결정할 수 있다.

[수학식 1]

는 기지국이 단말에게 제공하는 타이밍 어드밴스(TA) 값이다. 단말은 기지국으로부터 N _TA 를 획득하여, 수학식 1에 의하여 상향링크 전송 타이밍을 결정할 수 있다. 여기서, N _TA는 하향링크 서브프레임과 그 하향링크 서브프레임에 대응되는 상향링크 서브프레임 간의 타이밍 오프셋으로서, 하향링크 전파 지연과 상향링크 전파 지연의 합에 해당하는 값을 가질 수 있다. 또한, N _TA의 값의 상한은 기지국 영역의 크기(예를 들어, 100km)에 의하여 제한될 수 있고, 그 범위는 0≤N _TA≤20512 이다. 또한, N _TA가 전술한 타이밍 어드밴스(TA) 값에 해당할 수 있다. N _{TA offset}는 프레임 구조에 기초한 고정 타이밍 오프셋으로서, 프레임 구조가 타입 1 또는 주파수 분할 듀플렉스(Frequency Division Duplex)에 따르는 경우에 0 이고, 타입 2 또는 시간 분할 듀플렉스(Time Division Duplex)를 따르는 경우에는 614 이다. T _s는 기본 시간 유닛으로서 샘플링 시간(Sampling Time)으로 불리우며, T _s 는 1/(15000x2048) [sec] 의 값을 가진다. N _TA , N _{TA offset} 및 T _s 의 값들은 예시적인 것일 뿐, 위의 예시적인 값으로 제한되는 것은 아니고, 시스템 요구조건에 따라서 적절한 값이 선택될 수 있다.

중계기가 존재하는 네트워크에서, 전술한 상향링크 시간 동기는 기지국과 중계기간, 중계기와 단말간, 기지국과 단말 간에 이루어질 수 있다. 도 7을 참조하여 상향링크 송신 타이밍 결정에 대하여 추가적으로 설명한다.

백홀 하향링크 수신 타이밍과 액세스 하향링크 전송 타이밍은 전술한 하향링크 타이밍 정렬에 따라 일치하는 것으로 가정한다. 복수개의 중계기 중에서 특정 중계기를 구별하는 중계기 인덱스를 i 라고 할 수 있다. 중계기(i)로부터 기지국으로의 백홀 상향링크 송신 타이밍은, 전술한 기지국과 단말의 경우에서 설명한 수식 1을 그대로 이용할 수 있다. 즉, 기지국과 중계기 간의 백홀 링크 상의 전파 지연에 기초하여 N _{TA_i}로 결정될 수 있다. N _{TA offset}는 프레임 구조에 따라 0 또는 614의 값 중에서 선택된다. 따라서, 백홀 상향링크 전송 타이밍은 백홀 하향링크 수신 타이밍에 비하여 (N _{TA_i} + N _{TA offset})×T _s 만큼 앞서는 것으로 결정될 수 있다.

한편, 기지국, 하나 이상의 중계기, 및 중계기 영역에 속하는 하나 이상의 단말이 존재하는 네트워크에서, 상기 단말에 대한 시간 동기 명령에 기초한 상향링크 타이밍 결정을 위한 수식은 다음과 같이 표현될 수 있다.

[수학식 2]

여기서, i 는 중계기의 인덱스이고, j 는 중계기(i) 영역에 속한 단말의 인덱스이다. 이하에서는, 도 1의 제 1 중계기(RN1)의 영역에 속하는 제 1 단말(UE1) 및 제 2 단말(UE2)을 가정하여 설명한다. 즉, UE1 및 UE2는 RN-UE라고 가정한다.

수학식 2에서 N _{TA_i} + N _{TA_i_j} 는 중계기가 단말에게 제공하는 타이밍 어드밴스 (TA) 값이다. 단말은 중계기로부터 N _{TA_i} + N _{TA_i_j}를 획득하여 상기 수학식 2에 의하여 액세스 상향링크 전송 타이밍을 결정할 수 있다.

N _{TA_i} 는 전술한 바와 같이 기지국과 중계기(i)간의 백홀 상향링크 및 하향링크 상의 전파 지연에 기초하여 결정되는 즉, 기지국이 중계기에게 제공하는 타이밍 어드밴스 (TA) 값이 될 수 있고, N _{TA offset} 및 T _s 는 수학식 1 에서 정의된 바와 같다. N _{TA_i_j} 는 중계기(i)의 영역에 속한 단말(j)과 중계기(i)의 액세스 상향링크 및 하향링크 상의 전파 지연 값에 기초하여 결정될 수 있다. 또한, 중계기는 액세스 상향링크 서브프레임 수신 타이밍이 백홀 상향링크 서브프레임 전송 타이밍과 정렬되도록 N _{TA_i_j} 값을 결정할 수 있다.

도 7을 참조하면, RN1의 영역에 속한 UE1에 대해서는 UE1의 액세스 하향링크 수신 타이밍을 기준으로 (N _{TA_1} + N _{TA_1_1} + N _{TA offset})×T _s 만큼 앞선 타이밍에서 액세스 상향링크 전송 타이밍이 결정될 수 있고, UE2에 대해서는 UE2의 액세스 하향링크 수신 타이밍을 기준으로 (N _{TA_1} + N _{TA_1_2} + N _{TA offset})×T _s만큼 앞선 타이밍에서 액세스 상향링크 전송 타이밍이 결정될 수 있다.

즉, RN1은 기지국으로부터 시그널링 받은 N _{TA_1} 보다 더 큰 값( N _{TA_i} + N _{TA_i_j})의 타이밍 어드밴스(TA) 값을 포함하는 시간 동기 명령(TA command)을 단말들에게 전송할 수 있다. 이에 따라, 중계기는 단말들로부터 전송되는 액세스 상향링크 수신 타이밍과 중계기가 기지국으로 전송하는 백홀 상향링크 전송 타이밍을 정렬할 수 있다. 즉, 중계기에서 UE1으로부터 액세스 상향링크 신호를 수신하는 타이밍과 UE2로부터 액세스 상향링크 신호를 수신하는 타이밍은 중계기가 기지국으로 백홀 상향링크를 전송하는 타이밍에 정렬될 수 있다. 또한, 중계기가 UE1 및 UE2로부터 수신한 액세스 상향링크 신호를 백홀 상향링크를 통하여 기지국으로 전송하고, 기지국에서 중계기로부터 백홀 상향링크를 수신하는 타이밍은 소정의 기준(기지국이 중계기로 백홀 하향링크를 전송하는 타이밍)에 따라서 정렬될 수 있다.

이와 같은 상향링크 전송 타이밍 정렬과 관련하여, 중계기가 영역 내의 단말들에게 PRACH 설정(configuration)을 시그널링하는 경우에 직교 시퀀스 생성과 관련된 순환 이동(cyclic shift) 오프셋 값은 중계기의 커버리지 영역의 크기에 기초하여 결정될 수 있다. 또한, 동일한 시퀀스 내에서 적용할 수 있는 순환 이동의 정도는 제로-상관 구역(zero-correlation zone)의 길이에 의해 규정될 수 있다. 즉, 순환 이동 오프셋 값에서 1을 감산한 값이 제로-상관 구역(zero-correlation zone)의 길이가 될 수 있다. 또한, 임의 접근 절차에 이용되는 시퀀스(예를 들어, CAZAC 시퀀스)에서 직교 시퀀스 세트를 생성하기 위해서는 순환 이동의 길이(제로-상관 구역의 길이)는 왕복지연시간과 채널 지연 확산의 길이보다 길어야 한다. 따라서, 어떤 중계기의 커버리지 영역의 크기가 작은 경우에, 그 중계기는 작은 순환 이동 오프셋 값을 할당할 수 있다.

한편, 커버리지 영역이 작은 중계기의 경우에도, 그 중계기가 기지국으로부터 먼 곳에 위치한다면, 큰 값의 상향링크 타이밍 어드밴스(TA) 값을 포함하는 시간 동기 명령(TA command)을 단말에게 시그널링하는 경우를 가정할 수 있다. 이는 단말에게 주어지는 시간 동기 명령에 포함되는 타이밍 어드밴스(TA) 값이, 기본적으로 기지국과 중계기 간의 전파 지연에 기초하고, 부가적으로 중계기와 단말 간의 전파 지연을 포함하기 때문이다. 즉, 중계기가 기지국으로부터 시그널링 받은 N _TA 보다 더 큰 값의 상향링크 타이밍 어드밴스(TA) 값을 포함하는 시간 동기 명령이 단말에게 주어질 수 있다.

이러한 경우에, 상기 중계기 영역 내의 단말들은 작은 순환 이동 오프셋 값을 포함하는 PRACH 설정을 시그널링 받은 반면, 큰 값의 시간 동기 명령(TA)를 받게 될 수도 있다. 전술한 바와 같이 순환 이동 오프셋 값은 왕복지연시간보다 커야만 함에도 불구하고, 위와 같은 상황에서는 순환 이동 오프셋 값이 TA 값(왕복이동 시간을 포함)보다 작게 설정되는 경우가 발생할 수도 있다.

이에 대하여, 중계기가 자신의 커버리지 영역 내에 있는 단말에게 시그널링하는 PRACH 순환 이동 오프셋 값을, 그 중계기가 기지국으로부터 받은 순환 이동 오프셋 값으로서 정의하여 시그널링할 수 있다. 또는, 순환 이동 오프셋 값에 소정의 오프셋 마진을 적용한 값으로 단말에게 시그널링하는 순환 이동 오프셋 값을 정의할 수도 있다. 또는, 중계기가 자신의 영역 내의 단말에 대한 TA 값을 직접 계산하여 이보다 큰 값을 가지는 PRACH 순환 이동 값에 대한 PRACH 인덱스를 시그널링할 수도 있다. 또는, 기지국으로부터의 거리가 중계기와 유사한 단말로서 중계기를 통하지 않고 기지국으로부터 직접 서비스를 제공받는 단말(eNB-UE)들에게 할당되는 PRACH 설정 및 순환 이동 오프셋 값과 동일한 값을, 중계기로부터 서비스를 제공받는 단말(RN-UE)에게 할당할 수도 있다.

본 발명에서 제안하는 방식들은 주파수 분할 듀플렉스(FDD)기반 시스템뿐만 아니라 시간 분할 듀플렉스(TDD) 기반 시스템에서 중계기의 구현에 적용될 수 있다. 또한, TDD의 경우에서 LTE 또는 LTE-A 기반 시스템에서는 특별 서브프레임(special subframe)상에서의 하향링크 파일럿 타임 슬롯(DwPTS) 또는 상향링크 파일럿 타임 슬롯(UpPTS)의 값을 설정함에 있어서, 위에서 제안한 기술사상에 기초하여 하향링크 또는 상향링크 서브프레임 타이밍 정렬을 위하여 적절한 설정을 적용할 수 있다.

도 8 내지 10을 참조하여 기지국과 중계기간의 백홀 링크에서의 서브프레임 구조 및 타이밍 정렬에 대하여 설명한다.

전술한 바와 같이, 중계기에서 동일한 반송파 대역 상에서의 동시 송수신을 방지하기 위하여 백홀 하향링크 수신 및 액세스 하향링크 전송을 TDM 방식으로 구성할 수 있다. 이에 따라, 중계기에서는 백홀 하향링크 수신 모드 및 액세스 하향링크 전송 모드 간의 스위칭 시간에 대한 보호 구간이 필요할 수 있다. 이러한 보호 구간을 전환 간격(transition gap)이라고 정의할 수 있다. 이와 유사하게, 중계기에서 액세스 상향링크 수신 모드 및 백홀 상향링크 전송 모드 간의 스위칭 시에도 전환 간격이 필요할 수 있다. 이러한 전환 간격이 도입되더라도, 중계기를 고려하지 않은 기존의 네트워크 시스템 설정에 따른 단말이 중계기가 존재하는 네트워크 상에서도 통신을 수행할 수 있도록, 상기 전환 간격은 기지국과 중계기 간의 서브프레임 구조에서 흡수하도록 설정할 수 있다.

도 8에서 도시하는 바와 같이, 백홀 상향링크 서브프레임 구조는 중계기 전환 간격이 1번째 심볼 및 마지막 심볼(예를 들어, 14번째 심볼) 상에 존재하도록 설정될 수 있다. 전환 간격의 위치는 전술한 예에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어, 백홀 상향링크 서브프레임의 앞부분의 하나 또는 복수개의 심볼에만 전환간격이 설정되거나, 뒷부분의 하나 또는 복수개의 심볼에만 전환간격이 설정될 수도 있다. 또는, 중계기의 송수신모드 전환시간이 CP길이보다 짧은 경우에는 전환간격이 설정되지 않을 수도 있다.

또한, 도 8에서 도시하는 바와 같이, 백홀 하향링크 서브프레임 구조는 중계기 전환 간격이 서브프레임의 3번째 심볼 및 마지막(예를 들어, 14번째 심볼) 상에 존재하도록 설정될 수 있다. 전환 간격의 위치는 전술한 예에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어, 후술하는 중계기 비-청취 구역에 후속하는 하나 또는 복수개의 심볼에만 전환간격이 설정되거나, 백홀 하향링크 서브프레임의 뒷부분의 하나 또는 복수개의 심볼에만 전환간격이 설정될 수도 있다. 또는, 중계기의 송수신 모드 전환 시간이 CP 길이보다 짧은 경우에는 전환간격이 설정되지 않을 수도 있다.

도 8에서 도시하는 바와 같이, 중계기 비-청취 구역(no hearing zone)은 백홀 하향링크 서브프레임 구조의 1번째 및 2번째 심볼에 존재하도록 설정될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 이와 관련하여, 예를 들어 중계기가 하나의 서브프레임에서 기지국으로부터 백홀 하향링크 수신을 수행하고 그 다음 서브프레임에서 단말로 액세스 하향링크 전송을 수행함에 있어서, 단말은 항상 매 서브프레임의 1번째 및/또는 2번째 심볼에서 PDCCH(Physical Downlink Control Channel)의 수신 및 측정(measurement)을 수행하여야 하므로, 백홀 하향링크 수신에 해당하는 서브프레임의 1번째 및/또는 2번째 심볼에서도 단말로 제어 정보 또는 참조 신호와 같은 물리 신호를 전송할 필요가 있을 수 있다. 따라서, 백홀 하향링크 수신 서브프레임의 1번째 및/또는 2번째 심볼에 비-청취 구역이 설정될 수 있다. 이렇게 함으로써 단말에 대한 역방향 호환(backward compatibility)을 지원할 수 있다.

도 9를 참조하여 기지국과 중계기 간의 백홀 링크 서브프레임 타이밍 정렬에 대하여 설명한다. 구체적으로, 중계기 백홀 하향링크 수신 타이밍은 하향링크 전파 지연으로 인하여 기지국 백홀 하향링크 전송 타이밍보다 Td1만큼 지연된다. 전술한 바와 같이, 기지국 백홀 하향링크 전송 타이밍과 백홀 상향링크 수신 타이밍이 정렬되도록, 중계기 백홀 상향링크 전송 타이밍은 백홀 하향링크 수신 타이밍을 기준으로 시간 동기 명령에 기초하여 (N _{TA_i} + N _{TA offset})×T _s 만큼 앞서는 것으로 결정될 수 있다.

도 9를 참조하여, 기지국으로부터 직접 서비스를 받는 단말(eNB-UE)의 상향링크 타이밍을 설명한다. eNB-UE가 중계기에 비하여 기지국에 보다 가깝게 위치하는 것으로 가정하면, eNB-UE로의 하향링크는 중계기로의 하향링크에 비하여 작은 전파 지연(Td2)을 가지고, 이에 따라 시간 동기 명령에 기초하여 상향링크 전송 타이밍이 (N _{TA_UE} + N _{TA offset})×T _s 에 기초하여 결정될 수 있다. 상향링크 전송 타이밍은 기지국에서 상기 상향링크 수신 타이밍이 기지국의 하향링크 전송 타이밍과 정렬되도록 결정될 수 있다.

한편, 기지국으로의 상향링크 신호에는, 사운딩 기준신호 (Sounding Reference Signal; SRS)의 전송이 고려될 수 있다. SRS는 상향링크 스케줄링 등을 위해 단말 또는 중계기가 기지국으로 보내는 기준신호이다.

일반적인 서브프레임에서 SRS의 전송에 대하여 설명한다. SRS는 상향링크 서브프레임의 마지막 심볼에서 전송되고, 이때, PUCCH(Physical Uplink Control Channel) 구조에서 SRS의 전송에 사용되는 마지막 심볼은 천공된다. SRS가 전송되는 심볼을 사운딩 심볼(sounding symbol)이라 칭하기로 한다. 여기서는, 서브프레임을 구성하는 14 개의 심볼 중 마지막 심볼이 사운딩 심볼로서 설정될 수 있지만, 이는 예시일 뿐 서브프레임 내 사운딩 심볼의 위치나 개수는 다양하게 변경될 수도 있다.

위와 같은 SRS의 전송을 고려하면, eNB-UE로부터 기지국으로의 상향링크 서브프레임의 마지막 심볼에서 SRS가 전송되는 반면, 중계기로부터의 백홀 상향링크 서브프레임의 마지막 심볼은 전환 간격이 전송되므로, SRS는 전환 간격의 바로 앞의 심볼(예를 들어, 13번째 심볼)에서 전송될 수 있다. 이러한 경우, 기지국 수신 관점에서, 중계기로부터의 백홀 상향링크와 eNB-UE로부터의 상향링크에서 상이한 위치에 SRS가 존재하게 될 수 있다.

이에 대하여, 개선된 백홀 상향링크 전송 타이밍을 고려할 수 있다. 중계기(i)는 기지국으로부터의 시간 동기 명령(TA command)으로부터 개선된 백홀 상향링크 전송 타이밍을 결정할 수 있다. 이에 대하여 전술한 수학식 (N _{TA_i} + N _{TA offset})×T _s 과 비교하여 설명한다. 개선된 백홀 상향링크 전송 타이밍은 상기 수학식에 의한 상향링크 전송 타이밍에 비하여 중계기 송신/수신 전환 간격에 기초한 타이밍 값(M)만큼 이동된 타이밍에 해당하며, 이를 수학식으로 표현하면 다음과 같다.

[수학식 3]

도 10을 참조하면, 예를 들어, 상기 수학식 3에서 M은 중계기의 송신/수신 전환 간격에 대응하는 하나의 심볼 길이일 수도 있다. 전술한 바와 같은 중계기 송신/수신 전환 간격이 설정된 경우에, M은 상향링크 프레임 구조(SC-FDMA; Single-Carrier Frequency Division Multiple Access) 또는 하향링크 프레임 구조(OFDM; Orthogonal Frequency Division Multiplexing)의 하나의 심볼 길이에 해당하는 시간 샘플의 개수일 수 있다. 즉, 일반적인 백홀 상향링크 전송 타이밍에 비하여 한 심볼 길이만큼 지연된 타이밍에서 백홀 상향링크 전송이 수행될 수 있다. 이러한 개선된 백홀 상향링크 전송 타이밍에 의하면 기지국이 eNB-UE 및 중계기로부터 수신하는 상향링크 서브프레임들의 동일한 위치에서 SRS를 수신할 수 있게 된다 (도 10의 개선된 기지국 백홀 상향링크 수신 타이밍과 기지국 eNB-UE 상향링크 수신 타이밍의 SRS 전송 심볼 위치의 비교).

추가적으로, 상향링크 서브프레임 상에서 서브프레임의 1번째 심볼과 마지막 심볼에 위치하는 것으로 정의되는 전환 간격이 하나의 SC-FDMA 또는 OFDM 심볼의 전체 길이의 반에 해당하는 길이로 설정될 수도 있다. 이러한 경우에는 상기 수학식 3의 M 값이 하나의 SC-FDMA 또는 OFDM 심볼의 전체 길이의 반에 해당하는 시간 샘플의 개수로 설정될 수도 있다.

한편, 위와 같은 개선된 백홀 상향링크 전송 타이밍이 적용되는 RN-UE에서의 액세스 상향링크 전송 타이밍은 다음과 같이 결정될 수 있다. 단말은 중계기로부터의 액세스 하향링크 서브프레임 수신 타이밍을 결정하고, 중계기로부터 시간 동기 명령(TA Command)을 수신할 수 있다. 상기 시간 동기 명령은 상기 개선된 백홀 상향링크 전송 타이밍에 기초하여 단말에게 지시될 수 있다. 즉, 중계기로부터 단말에게 시그널링되는 시간 동기 명령에 포함되는 타이밍 어드밴스(TA) 값은, 기지국과 중계기 간의 전파 지연에 기초한 타이밍 오프셋(N _{TA_i})과, 중계기와 단말 간의 전파 지연에 기초한 타이밍 오프셋(N _{TA_i_j})의 합산결과에서, 중계기의 송신/수신 전환 간격에 기초한 타이밍 값(M)을 감산한 값일 수 있다. 이러한 시간 동기 명령을 수신한 단말은, TA 값(N _{TA_i} + N _{TA_i_j} -M)에 프레임 구조에 기초한 고정 타이밍 오프셋(N _{TA offset})을 가산하고, 기본 시간 유닛(T _s)을 곱하여 액세스 상향링크 전송 타이밍을 결정할 수 있다. 즉, 액세스 상향링크 전송 타이밍은 ((N _{TA_i} + N _{TA_i_j} -M) + N _{TA offset})×T _s 에 기초하여 결정될 수 있다.

상술하는 수학식 (N _{TA_i} + N _{TA offset} -M)×T _s 는 (N _{TA_i} + N _{TA offset} +M)×T _s 으로 표현될 수 있고, 수학식 ((N _{TA_i} + N _{TA_i_j} -M) + N _{TA offset})×T _s 는, ((N _{TA_i} + N _{TA_i_j} -M) + N _{TA offset})×T _s 으로 표현될 수 있다. 수학식 (N _{TA_i} + N _{TA offset} -M)×T _s 또는 ((N _{TA_i} + N _{TA_i_j} -M) + N _{TA offset})×T _s 에서 M은 양의 정수값으로 정의될 수 있고, 수학식 (N _{TA_i} + N _{TA offset} +M)×T _s 또는 ((N _{TA_i} + N _{TA_i_j} +M) + N _{TA offset})×T _s 에서 M은 음의 정수값으로 정의될 수 있다.

전술한 액세스 상향링크 전송 타이밍에 대한 실시예는, 중계기로부터 제공되는 TA 값만이 변화될 뿐, 단말의 입장에서는 기존의 상향링크 전송 타이밍 계산 방식을 그대로 이용할 수 있다. 따라서, 전술한 바와 같은 개선된 상향링크 전송 타이밍 결정 방식이 적용되더라도, 기존의 네트워크 시스템 표준(예를 들어, LTE Release 8)을 따르는 단말에 대한 역방향 호환이 제공될 수 있다.

이하에서는 전술한 백홀 링크와 액세스 링크의 타이밍 정렬과 관련하여, 백홀 링크 상의 자원 할당과 액세스 링크 상의 자원 할당의 실시예에 대하여 설명한다.

이하에서는 기지국과 중계기 간의 백홀 링크에서 중계기가 독립적인 무선 자원 관리(Radio Resource Management; RRM) 기능을 가지는 경우에 대하여 설명한다. 무선 자원 관리 기능에는 이동성 관리 및 스케줄링 기능이 포함될 수 있다.

중계기가 독립적인 자원 관리 기능을 가지는 경우에는 액세스 링크에 대한 자원 할당을 수행함에 있어서, 인-밴드 중계기의 경우에는 기지국과 중계기간의 백홀 링크에 대한 자원 할당의 현황 및 액세스 하향링크와 액세스 상향링크의 전송 서브프레임 할당에 있어서의 제한 사항들을 고려할 필요가 있을 수 있다. 만약 백홀 링크 상의 자원 할당이 동적으로 이루어지는 경우에는, 기지국과 중계기간 전송 타이밍의 정렬 여부에 따라 액세스 링크에 대한 자원 할당이 이루어져야 하므로 복잡한 설정이 요구될 수도 있다.

이에 대하여, 기지국과 중계기 간의 백홀 하향링크 및 상향링크의 전송 타이밍의 차이를 OFDM 심볼의 순환 전치 (Cyclic Prefix; CP)의 길이 이내로 (정확하게 일치하는 경우를 포함함) 정렬할 수 있다. 보다 구체적인 타이밍 정렬의 방법으로서 서브프레임 레벨의 전송 또는 수신 타이밍 정렬의 형태로 조절될 수 있고 이와 다르게 OFDM 심볼 레벨의 전송 또는 수신 타이밍 정렬의 형태로 조절될 수도 있다. 이러한 타이밍 정렬에는, 인-밴드 중계기에서 백홀 링크와 액세스 링크의 반송파 대역이 동일함으로 인한 신호 간섭을 회피하기 위한 전술한 방식의 타이밍 정렬이 적용될 수 있다. 구체적으로, 중계기에서의 백홀 하향링크 서브프레임의 수신 타이밍과 액세스 하향링크 전송 서브프레임 타이밍을 CP 길이 이내로 정렬할 수 있다. 또한, 중계기에서의 액세스 상향링크 수신 서브프레임 타이밍과 백홀 상향링크 전송 서브프레임 타이밍을 CP 길이 이내로 정렬할 수 있다. 상술하는 타이밍 정렬의 실시예들은 서브프레임 레벨의 전송 및 수신 타이밍의 정렬에 대해 기술하고 있으나 상기 제안 방안에서 언급하는 바와 같이 서브프레임 레벨이 아닌 OFDM 심볼 레벨의 전송 및 수신 타이밍을 정렬하는 방법을 적용할 수 있다. 본 방법을 적용하는 경우에 전송 및 수신 서브프레임의 타이밍은 OFDM 심볼레벨로 오프셋을 가질 수 있다.

상술하고 있는 임의의 방식의 타이밍 정렬을 위하여 다음과 같은 부가적인 방법이 적용될 수 있다.

중계기가 기지국의 주 동기 신호(PSS), 부 동기 신호(SSS)에 기초하여 수행되는 셀 탐색 과정(cell search procedure)을 초기 배치 시 또는 주기적으로 수행함으로써 동기를 획득할 수 있다. 또는, 셀 탐색 과정을, 필요하다고 판단되는 경우에 적응적으로 수행되게 할 수도 있다. 이는 별도의 물리 채널을 정의하지 않는 방법에 해당할 수 있다.

또는, 주 방송 채널(Primary Broadcast Channel; P-BCH)을 수신함으로써 동기를 획득할 수도 있다. P-BCH를 이용하는 경우에, 기지국 측에서 의도하는 중계기 동기 정보를 P-BCH에 포함시킬 수 있다. 이는 전술한 셀 탐색 과정에서 획득할 수 있는 정보에 대해 다른 정보로 제공하기(overriding) 위한 방안으로 적용될 수 있으며 3GPP LTE 시스템 표준에 따르는 단말에 대한 역방향 호환을 지원한다는 전제 하에 적용될 수 있다.

다음으로, 기존의 시스템 정보(System Information; SI)로서 임의의 SI-x(x=1, 2, 3, 4,...)에 기지국 측에서 의도하는 중계기 동기 정보를 포함시킬 수 있다. 이와 관련하여, 추가적인 무선 자원 제어(Radio Resource Control; RRC) L1 파라미터 설정이 제한될 수 있는 상황에서는 별도의 시스템 정보 유닛으로서 중계기 관련 정보를 담고 있는 SI 클래스를 지정하여, 이를 방송 제어 채널(Broadcast Control Channel; BCCH)로서 중계기 또는 중계기와 단말 모두가 수신하도록 제공할 수도 있다.

별도의 물리 채널을 정의하는 방법을 고려할 수도 있다. 초기 셀 탐색 이후 중계기는 하향링크 공통 기준신호(common reference signal)을 이용하여 타이밍을 계속하여 추적할 수 있다. 또는, 소정의 무선 프레임(radio frame) 상의 소정의 시간 구간에 특정 비컨(Beacon) 신호를 삽입하여 중계기가 이를 수신하여 타이밍을 획득하도록 할 수도 있다.

한편, 전술한 바와 같이, 중계기가 액세스 상향링크 및 액세스 하향링크의 자원 할당을 할 때에, 백홀 상향링크 및 백홀 하향링크에 대한 자원 할당을 알 수 있도록 할 필요가 있을 수 있고, 이하에서는 구체적인 실시예들에 대하여 설명한다.

실시예 1에 의하면 기지국과 중계기 간의 백홀 상향링크/하향링크의 반송파 대역 상의 시구간 서브프레임 할당을 지속적(persistent)으로 설정하고, 할당된 서브프레임 상의 주파수 전송대역 할당도 지속적으로 설정할 수 있다. 이러한 경우 상위계층 시그널링(RRC 시그널링)에 의하여 고정된 시간-주파수 자원이 할당될 수 있다. 중계기들이 복수개인 경우에는 해당 서브프레임 자원 할당만을 시스템 정보로서 BCCH로 전송할 수 있다. 또는, 해당 중계기 개별적인 서브프레임 자원 할당 및/또는 주파수 전송대역 할당 정보를 중계기-특정(RN-specific) RRC 시그널링으로서 전달할 수도 있다.

실시예 2에 의하면, 기지국과 중계기 간의 백홀 상향링크/하향링크의 반송파 대역 상의 시구간 서브프레임 할당을 지속적으로 설정하고, 할당된 서브프레임 상의 주파수 전송대역 할당을 반-지속적(semi-persistent)으로 설정할 수도 있다. 서브프레임 할당 정보는 실시예 1과 동일하게 적용될 수 있다. 반-지속적인 주파수 전송 대역 할당은, 해당 중계기 마다 반-지속적인 중계기-특정 RRC 시그널링을 통하여 지정될 수 있다. 또는, 물리하향링크 제어 채널(Physical Downlink Control Channel; PDCCH)을 이용하여 L1/L2 제어 시그널링으로서 지정될 수도 있다. 이 경우, PDCCH의 순환 중복 검사(Cyclic Redundancy Check; CRC)에 중계기 무선 네트워크 임시 식별자(Radio Network Temporary Identifier; RNTI)를 마스킹함으로써 구별되게 할 수 있다.

실시예 3에 의하면, 기지국과 중계기 간의 백홀 상향링크/하향링크의 반송파 대역 상의 시구간 서브프레임 할당을 지속적으로 설정하고, 할당된 서브프레임 상의 주파수 전송대역 할당을 동적(dynamic)으로 설정할 수도 있다. 서브프레임 할당 정보는 실시예 1과 동일하게 적용될 수 있다. 동적인 주파수 전송대역 할당은, L1/L2 제어 시그널링(PDCCH 채널 할당 및 그랜트)을 기반으로 설정될 수 있다. 이 경우, PDCCH의 CRC에 중계기 RNTI를 마스킹함으로써 구별되게 할 수 있다.

실시예 4에 의하면, 기지국과 중계기 간의 백홀 상향링크/하향링크의 반송파 대역 상의 시구간 서브프레임 할당을 반-지속적으로 설정하고, 할당된 서브프레임 상의 주파수 전송대역 할당을 반-지속적으로 설정할 수도 있다. 반-지속적으로 설정되는 주파수 전송대역 할당 정보는 전체 중계기들에 대한 주파수 전송 대역 할당 정보일 수도 있고, 각각의 중계기에 대한 개별적인 주파수 전송대역 할당 정보일 수도 있다. 이 경우 해당 시간-주파수 자원 할당은 반-지속적으로 RRC 시그널링으로서 셀-특정(cell-specific) 또는 중계기-특정 시그널링으로서 전달될 수도 있다. 구체적으로, 중계기들이 복수개인 경우에는 해당 서브프레임 자원 할당은 시스템 정보로서 BCCH로 전송할 수 있다. 또는, 해당 중계기들 전체 또는 개별적인 서브프레임 자원할당 및/또는 주파수 전송대역 할당 정보를 셀-특정 또는 중계기-특정 RRC 시그널링으로서 전달할 수도 있다. 또한, 서브프레임의 이벤트에 대하여 PDCCH를 이용하여 L1/L2 제어 시그널링으로서 지정될 수도 있다. 구체적으로, 전체 중계기들에 대한 서브프레임 할당 및 전체 주파수 대역 할당은 반-지속적으로 셀-특정 RRC 시그널링으로 전달되고, 전체 주파수 대역 상에서 개별적인 중계기에 대한 주파수 자원 할당은 PDCCH를 이용하여 L1/L2 제어 시그널링으로 전달될 수도 있다. 이 경우, PDCCH의 CRC에 중계기 RNTI를 마스킹함으로써 구별되게 할 수 있다.

실시예 5에 의하면, 기지국과 중계기 간의 백홀 상향링크/하향링크의 반송파 대역 상의 시구간 서브프레임 할당을 반-지속적으로 설정하고, 할당된 서브프레임 상의 주파수 전송대역 할당을 동적으로 설정할 수도 있다. 주파수 전송대역 할당은 PDCCH를 이용한 L1/L2 제어 시그널링을 기반으로 동적으로 설정될 수 있다. 해당 서브프레임 자원 할당은 반-지속적으로 상위 계층 시그널링(RRC 시그널링)으로서 전달된다. 복수개의 중계기의 경우에는 서브프레임의 공통의 할당을 전제로 하여 시스템 정보로서 BCCH로 전송할 수 있다. 또는, 해당 중계기들의 개별적인 서브프레임 자원할당 정보를 중계기-특정 RRC 시그널링으로서 전달할 수도 있다. 또는, 서브프레임 할당을 위해 초기 설정 및 변경이 이벤트에 대하여 PDCCH를 이용하여 L1/L2 제어 시그널링으로서 지정될 수도 있다. 이 경우, PDCCH의 CRC에 중계기 RNTI를 마스킹함으로써 구별되게 할 수 있다.

이하에서는, 기지국과 중계기 간의 백홀 상향링크/하향링크에 대한 자원 할당을 위해 PDCCH가 이용되는 경우에, 중계기가 수신해야 할 PDCCH를 위한 고유의 하향링크 제어 정보(Downlink Control Information; DCI) 포맷을 정의하는 방법에 대하여 설명한다. 여기서, DCI 포맷은 페이로드 크기 및 콘텐츠 설계 등을 포함할 수 있다.

중계기를 위한 PDCCH DCI 포맷 설계에 있어서, 기지국과 중계기 간의 제어 및 데이터 정보 전송에 있어서 집적된 큰 크기의 데이터 정보를 전송하고 중계기가 고정 또는 이동형인 경우를 고려할 수 있다. 이 경우, 하향링크 변조 및 부호화 방식(Modulation and Coding Scheme; MCS) 또는 MCS＆RV(MCS ＆ Redundancy Version) 필드를, 기존의 일반적인 기지국-단말 전송시의 5비트보다 적은 비트 수로 할당할 수 있다. 또한, 자원 할당(Resource Assignment; RA) 필드를, 기존의 일반적인 기지국-단말 전송시의 제한된 RA를 고려한 작은 비트를 할당할 수 있다. 또한, 높은 차수의 다중 입력 다중 출력(Multiple Input Multiple Output; MIMO) 방식이 적용되는 경우에 대하여, MIMO 관련 필드들이 상위 랭크 케이스로 한정하여 지정되도록 함에 따라 비트 폭이 줄어들 수도 있다.

또한, 기지국과 중계기 간의 백홀 링크 상에서 제어 및 데이터 전송의 에러 발생이 다수의 단말에 대한 정보의 손실로 이어지므로, 관련 PDCCH의 에러 발생 검출에 대한 강인성을 제공할 수 있다. 또한, 다른 엔터티에 대한 PDCCH를 자신의 것으로 인식하거나 자신에 대한 PDCCH의 에러를 검출하지 못하는 상황, 즉, 위양성(false-positive)의 문제를 감소하기 위하여 별도의 DCI 포맷을 해당 전송마다 별도로 정의할 수도 있다. 또는, 기존 DCI 포맷을 그대로 사용하는 경우에는, 송수신단에서 이미 알고 있는 시퀀스를 추가적인 필드로 지정하여 삽입할 수도 있다. 또는, 전술한 방식에 의하여 제공되는 여분의 비트를 기존의 페이로드 크기에 비하여 더 제공하는 방식을 적용할 수도 있다.

이하에서는, 기지국과 중계기 간의 백홀 상향링크/하향링크에 대한 자원 할당을 위해 PDCCH가 이용되는 경우에, 중계기가 효과적으로 자신이 수신해야 할 PDCCH의 복호화를 수행할 수 있도록 하는 방법에 대하여 설명한다. 이와 관련하여, 소정의 채널 구조를 가지는 PDCCH의 가능한 논리적/물리적 시간-주파수 자원 상의 위치를 고정시키거나 가능한 논리적/물리적 시간-주파수 자원이 할당될 수 있는 영역을 한정할 수 있다. 또는, 다수의 중계기들의 PDCCH들을 제한된 OFDM 심볼 영역 내에서 FDM 방식으로 다중화하거나, 사용가능한 OFDM 심볼 전부에 대하여 FDM 방식으로 다중화할 수도 있다. 또한, FDM은 물리적 시간-주파수 자원 영역 상에서 소정의 중계기에 대한 PDCCH의 전송을 위해 연속적인 물리 자원을 할당할 수도 있다. 도는, 부가적인 주파수 영역 다이버시티를 제공하기 위하여 전체 시스템 대역폭 또는 소정의 중계기 자원 할당을 위한 주파수 대역 상에서의 범위가 제한되는 경우에는, 한정된 주파수 대역에서 물리적인 주파수 자원을 분산하여 할당할 수도 있다.

전술한 실시예들은 L3 중계기에 적용될 수 있지만, 이에 한정되는 것이 아니라, L0, L1, L2 중계기에도 적용될 수 있다.

도 11은 중계기의 기능 모듈을 도시한다. 기지국에게는 하향링크 전송 및 상향링크 수신의 기능만이 요구되고 단말에게는 하향링크 수신 및 상향링크 전송의 기능만이 요구되는 것에 비하여, 중계기는 기지국으로부터의 하향링크 수신, 기지국으로의 상향링크 전송, 단말로부터의 상향링크 송신 및 단말로의 하향링크 전송의 기능을 모두 수행할 필요가 있다. 이러한 중계기의 송수신부는 도 11의 제 1 수신 모듈(백홀 하향링크를 수신함) (1110), 제 2 수신 모듈(액세스 상향링크를 수신함) (1120), 제 1 전송 모듈(백홀 상향링크를 전송함) (1130) 및 제 2 전송 모듈(액세스 하향링크를 전송함)(1140)로 구성될 수 있다. 또한, 중계기는 프로세서(1150)을 포함할 수 있다. 프로세서(1150)는 수신 모듈들(1110, 1120) 및 전송 모듈들(1130, 1140)과 접속되고 데이터를 교환할 수 있고, 수신 모듈들(1110, 1120) 및 전송 모듈들(1130, 1140)을 제어할 수 있다. 또한, 중계기는 메모리 유닛(1160)을 포함할 수 있다. 수신 모듈들(1110, 1120), 전송 모듈들(1130, 1140), 프로세서(1150) 및 메모리 유닛(1160)은 버스를 통하여 정보를 주고받을 수 있다.

중계기의 제 1 수신 모듈(1110)은 기지국으로부터 하향링크 프레임 신호 및 시간 동기 명령(Timing Advance Command)을 수신할 수 있다. 전술한 바와 같이 시간 동기 명령은 기지국과 중계기 간의 전파 지연에 기초한 타이밍 오프셋(N _{TA_i}, i는 중계기의 인덱스) (예를 들어, 0≤ N _TA ≤20512)을 타이밍 어드밴스(TA) 값으로서 포함할 수 있다. 프로세서(1150)의 수신 타이밍 결정부(1151)는 제 1 수신 모듈에서 백홀 하향링크 서브프레임이 수신된 타이밍을 결정할 수 있다.

프로세서(1150)의 전송 타이밍 결정부(1152)는 시간 동기 명령에 따라서 백홀 상향링크 전송 타이밍을 결정할 수 있다. 이러한 백홀 상향링크 전송 타이밍 결정에는 전술한 다양한 실시예들이 적용될 수 있다. 그 중 하나의 실시예에 따른 전송 타이밍 결정부(1152)의 동작에 대하여 이하에서 예시적으로 설명한다. 전송 타이밍 결정부(1152)는 시간 동기 명령에 포함된 타이밍 어드밴스 (TA) 값(즉, N _{TA_i})에 프레임 구조에 기초한 고정 타이밍 오프셋(N _{TA offset})(프레임 구조가 타입 1 또는 FDD를 따르는 경우에 0 이고, 타입 2 또는 TDD를 따르는 경우에는 614 임)을 가산할 수 있다. 추가적으로, 전송 타이밍 결정부(1152)는 상기 가산결과에서 중계기의 송신/수신 전환 간격(transition gap)에 기초한 타이밍 값(M)을 감산할 수도 있다. 상기 계산 결과에 기본 시간 유닛(T _s)을 곱하여, 백홀 하향링크 서브프레임에 대응하는 백홀 상향링크 서브프레임의 전송 타이밍을 결정할 수 있다.

프로세서(1150)는 전송 타이밍 결정부(1152)에 의하여 결정된 전송 타이밍에서 제 1 전송 모듈(1130)이 백홀 상향링크 프레임 신호를 전송하도록 제어할 수 있다.

한편, 중계기는 단말(RN-UE)과 상기 중계기 사이의 액세스 상향링크 동기에 대한 시간 동기 명령을 전송할 수도 있다. 중계기(i)가 단말(j)에게 제공하는 시간 동기 명령은 타이밍 어드밴스(TA) 값으로서 N _{TA_i} + N _{TA_i_j} 를 포함할 수 있다. 프로세서(1150)는 단말(RN-UE)로부터 수신되는 액세스 상향링크 신호에 기초하여, N _{TA_i_j}(j는 단말의 인덱스)를 결정할 수 있다.

메모리 유닛(1160)은 수신 타이밍 결정부(1151) 및 전송 타이밍 결정부(1152)에서 계산된 타이밍 값들을 소정 시간 동안 저장할 수 있다. 메모리 유닛(1160)은 버퍼(미도시) 등과 같은 다른 구성요소로 대체될 수도 있다.

도 12는 단말의 기능 모듈을 도시한다. 도 12를 참조하면, 본 발명에 따른 단말 장치는 수신 모듈(1210), 프로세서(1220), 메모리 유닛(1230) 및 전송 모듈(1240)을 구비할 수 있다. 수신 모듈(1210)은 기지국(eNB) 또는 중계기(RN)로부터 하향링크 신호를 수신할 수 있다. 전송 모듈(1240)은 기지국(eNB) 또는 중계기(RN)로 상향링크 신호를 전송할 수 있다. 본 명세서에서 단말은 기지국으로부터 직접 서비스를 받는 단말(eNB-UE) 또는 중계기의 영역 내에 존재하며 중계기로부터 서비스를 받는 단말(RN-UE)일 수도 있다. 이하에서는, 단말이 중계기의 영역 내에 존재하며 중계기로부터 서비스를 받는 단말(RN-UE)인 것으로 가정하여 설명한다. 수신 모듈(1210)은 중계기로부터 액세스 하향링크 신호를 수신할 수 있으며, 전송 모듈(1240)은 중계기로 액세스 상향링크 신호를 전송할 수 있다. 프로세서(1220)는 수신 모듈(1210) 및 전송 모듈(1240)과 접속되고 데이터를 교환할 수 있고, 수신 모듈(1210) 및 전송 모듈(1240)을 제어할 수 있다. 수신 모듈(1210), 프로세서(1220), 메모리 유닛(1230) 및 전송 모듈(1240)은 버스를 통하여 정보를 주고받을 수 있다.

수신 모듈(1210)은 중계기로부터 액세스 하향링크 신호 및 시간 동기 명령(Timing Advance Command)을 수신할 수 있다. 프로세서(1220)의 수신 타이밍 결정부(1221)는 수신 모듈(1210)에서 액세스 하향링크 서브프레임이 수신된 타이밍을 결정할 수 있다.

수신 모듈(1210)에서 수신한 시간 동기 명령은 전술한 다양한 실시예에 의하여 결정될 수 있다. 이하에서는 중계기로부터 단말로 제공되는 시간 동기 명령의 다양한 실시예 중 하나에 따른 구성에 대하여 예시적으로 설명한다. 시간 동기 명령은 기지국과 중계기 간의 전파 지연(propagation delay)에 기초한 타이밍 오프셋(N _{TA_i})과 중계기와 단말 간의 전파 지연에 기초한 타이밍 오프셋(N _{TA_i_j})의 합산결과를 타이밍 어드밴스 값으로서 포함할 수 있다. 추가적으로, 시간 동기 명령은 중계기의 송신/수신 전환 간격(transition gap)에 기초한 타이밍 값(M)을 감산한 결과를 타이밍 어드밴스(TA) 값으로서 포함할 수도 있다. 이러한 시간 동기 명령에 포함되는 타이밍 어드밴스(TA) 값은 단말에 서비스를 제공하는 중계기에 의하여 결정되고, 단말로 전달될 수 있다.

프로세서(1220)의 전송 타이밍 결정부(1222)는, 시간 동기 명령에 포함된 타이밍 어드밴스 (TA) 값에 프레임 구조에 기초한 고정 타이밍 오프셋(N _{TA offset})을 가산하고 기본 시간 유닛(T _s)을 곱하여, 액세스 하향링크 서브프레임에 대응하는 액세스 상향링크 서브프레임 전송 타이밍을 결정할 수 있다. 이러한 상향링크 전송 타이밍 결정은, 기존의 3GPP LTE 표준에 의한 단말에서 수행되는 타이밍 결정(상기 수학식 1)과 동일하게 수행되므로, 본 발명의 실시예들은 기존의 표준에 따르는 단말의 동작에 변경을 가하지 않고도 적용될 수 있는 역방향 호환을 제공할 수 있다.

전송 타이밍 결정부(1222)에 의하여 결정된 전송 타이밍에 따라서, 프로세서(1220)는 전송 모듈(1240)이 액세스 상향링크 신호를 중계기로 전송하도록 제어할 수 있다.

메모리 유닛(1230)은 수신 타이밍 결정부(1221) 및 전송 타이밍 결정부(1222)에서 계산된 타이밍 값들을 소정 시간 동안 저장할 수 있다. 메모리 유닛(1230)은 버퍼(미도시) 등과 같은 다른 구성요소로 대체될 수도 있다.

상술한 바와 같이 개시된 본 발명의 바람직한 실시예들에 대한 상세한 설명은 당업자가 본 발명을 구현하고 실시할 수 있도록 제공되었다. 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 본 발명의 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 당업자는 상술한 실시예들에 기재된 각 구성을 서로 조합하는 방식으로 이용할 수 있다. 따라서, 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다.

본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있다. 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. 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다. 또한, 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함할 수 있다.

[산업상 이용가능성]

본 발명의 실시예에 따른 중계기 및 단말에 대한 통신 방법 및 장치는 이동 통신 시스템 또는 무선 통신 산업에서 산업상으로 이용가능하다.

Claims (12)

1. 중계기(RN)에서 기지국(eNB) 및 단말(UE)과 통신을 수행하는 방법에 있어서,
   상기 기지국으로부터 제공되는 제 1 시간 동기 명령(Timing Advance Command)을 획득하는 단계로서, 상기 시간 동기 명령은 상기 중계기와 상기 기지국 사이의 백홀 상향링크 동기에 대한 제 1 타이밍 어드밴스 정보(N _{TA_i} , i는 중계기의 인덱스)를 포함하는, 상기 제 1 시간 동기 명령 획득 단계;
   상기 단말로부터 수신되는 액세스 상향링크 신호에 기초하여, 상기 단말과 상기 중계기 사이의 액세스 상향링크 동기에 대한 제 2 타이밍 어드밴스 정보(N _{TA_i_j}, j는 단말의 인덱스)를 결정하는 단계;
   상기 제 1 타이밍 어드밴스 정보(N _{TA_i}) 및 상기 제 2 타이밍 어드밴스 정보(N _{TA_i_j})의 합산 결과를 포함하는 제 2 시간 동기 명령을 상기 단말로 전송하는 단계;
   상기 단말로부터 상기 제 2 시간 동기 명령에 따른 타이밍으로 전송되는 액세스 상향링크 신호를 수신하는 단계; 및
   상기 단말로부터 수신한 상기 액세스 상향링크 신호를, 상기 제 1 시간 동기 명령에 따른 타이밍으로 백홀 상향링크를 통해 상기 기지국으로 전송하는 단계를 포함하는, 중계기 통신 수행 방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 2 시간 동기 명령은, 상기 제 1 타이밍 어드밴스 정보(N _{TA_i}) 및 상기 제 2 타이밍 어드밴스 정보(N _{TA_i_j})의 합산 결과에서 상기 중계기의 송수신간 전환 간격(transition gap)에 기초한 타이밍 값(M)을 감산한 결과를 포함하는, 중계기의 통신 수행 방법.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 1 타이밍 어드밴스 정보(N _{TA_i})는,
   상기 기지국에서 상기 중계기로부터의 백홀 상향링크 신호 수신 타이밍이 소정의 기준에 따라 정렬되도록 설정되는, 중계기의 통신 수행 방법.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 2 타이밍 어드밴스 정보(N _{TA_i_j})는,
   상기 중계기에서, 상기 단말로부터의 액세스 상향링크 신호 수신 타이밍이, 상기 중계기로부터 상기 기지국으로의 백홀 상향링크 신호 전송 타이밍에 정렬되도록 설정되는, 중계기의 통신 수행 방법.
5. 제 2 항에 있어서,
   상기 중계기 송수신간 전환 간격에 기초한 타이밍 값(M)은,
   하나의 심볼 길이에 해당하는 시간 샘플들의 개수인, 중계지의 통신 수행 방법.
6. 단말(UE)에서 중계기(RN)와 통신을 수행하는 방법에 있어서,
   상기 중계기로부터 제공되는 시간 동기 명령(Timing Advance Command)을 획득하는 단계; 및
   상기 시간 동기 명령에 따른 타이밍으로 액세스 상향링크 신호를 상기 중계기로 전송하는 단계를 포함하며,
   상기 시간 동기 명령은, 상기 중계기와 기지국 사이의 백홀 상향링크 동기에 대한 제 1 타이밍 어드밴스 정보(N _{TA_i} , i는 중계기의 인덱스) 및 상기 단말과 상기 중계기 사이의 액세스 상향링크 동기에 대한 제 2 타이밍 어드밴스 정보(N _{TA_i_j}, j는 단말의 인덱스)의 합산 결과를 포함하는, 단말의 통신 수행 방법.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 시간 동기 명령은, 상기 제 1 타이밍 어드밴스 정보(N _{TA_i}) 및 상기 제 2 타이밍 어드밴스 정보(N _{TA_i_j})의 합산 결과에서 상기 중계기의 송수신간 전환 간격(transition gap)에 기초한 타이밍 값(M)을 감산한 결과를 포함하는, 단말의 통신 수행 방법.
8. 제 6 항에 있어서,
   상기 제 1 타이밍 어드밴스 정보(N _{TA_i})는,
   상기 기지국에서 상기 중계기로부터의 백홀 상향링크 신호 수신 타이밍이 소정의 기준에 따라 정렬되도록 설정되는, 단말의 통신 수행 방법.
9. 제 6 항에 있어서,
   상기 제 2 타이밍 어드밴스 정보(N _{TA_i_j})는,
   상기 중계기에서, 상기 단말로부터의 액세스 상향링크 신호 수신 타이밍이, 상기 중계기로부터 상기 기지국으로의 백홀 상향링크 신호 전송 타이밍에 정렬되도록 설정되는, 단말의 통신 수행 방법.
10. 제 7 항에 있어서,
    상기 중계기 송수신간 전환 간격에 기초한 타이밍 값(M)은,
    하나의 심볼 길이에 해당하는 시간 샘플들의 개수인, 단말의 통신 수행 방법.
11. 기지국(eNB) 및 단말(UE)과 통신하는 중계기(RN)로서,
    상기 기지국으로부터 백홀 하향링크 신호를 수신하는 제 1 수신 모듈;
    상기 기지국으로 백홀 상향링크 신호를 전송하는 제 1 전송 모듈;
    상기 단말로부터 액세스 상향링크 신호를 수신하는 제 2 수신 모듈;
    상기 단말로 액세스 하향링크 신호를 전송하는 제 2 전송 모듈; 및
    상기 제 1 및 제 2 수신 모듈 및 상기 제 1 및 제 2 전송 모듈과 접속되고, 상기 제 1 및 제 2 수신 모듈 및 상기 제 1 및 제 2 전송 모듈을 제어하는 프로세서를 포함하며,
    상기 프로세서는,
    상기 제 1 수신 모듈을 통하여 상기 기지국으로부터 제공되는 제 1 시간 동기 명령(Timing Advance Command)을 획득하고, 제 1 시간 동기 명령은 상기 중계기와 상기 기지국 사이의 백홀 상향링크 동기에 대한 제 1 타이밍 어드밴스 정보(N _{TA_i}, i는 중계기의 인덱스)를 포함하며,
    상기 제 2 수신 모듈을 통하여 상기 단말로부터 수신되는 상기 액세스 상향링크 신호에 기초하여, 상기 단말과 상기 중계기 사이의 액세스 상향링크 동기에 대한 제 2 타이밍 어드밴스 정보(N _{TA_i_j}, j는 단말의 인덱스)를 결정하고,
    상기 제 2 전송 모듈을 통하여 상기 제 1 타이밍 어드밴스 정보(N _{TA_i}) 및 상기 제 2 타이밍 어드밴스 정보(N _{TA_i_j})의 합산 결과를 포함하는 제 2 시간 동기 명령을 상기 단말로 전송하도록 제어하고,
    상기 제 2 수신 모듈을 통하여 상기 단말로부터 상기 제 2 시간 동기 명령에 따른 타이밍으로 전송되는 액세스 상향링크 신호를, 상기 제 1 전송 모듈을 통하여 상기 제 1 시간 동기 명령에 따른 타이밍으로 백홀 상향링크를 통해 상기 기지국으로 전송하도록 제어하는, 중계기.
12. 중계기(RN)와 통신하는 단말(UE)로서,
    상기 중계기로부터 액세스 하향링크 신호를 수신하는 수신 모듈;
    상기 중계기로 액세스 상향링크 신호를 전송하는 전송 모듈; 및
    상기 수신 모듈 및 상기 전송 모듈과 접속되고, 상기 수신 모듈 및 상기 전송 모듈을 제어하는 프로세서를 포함하며,
    상기 프로세서는,
    상기 수신 모듈을 통하여, 상기 중계기로부터 제공되는 시간 동기 명령(Timing Advance Command)을 획득하고,
    상기 전송 모듈을 통하여 상기 시간 동기 명령에 따른 타이밍으로 액세스 상향링크 신호를 상기 중계기로 전송하도록 제어하며,
    상기 시간 동기 명령은 상기 중계기와 기지국 사이의 백홀 상향링크 동기에 대한 제 1 타이밍 어드밴스 정보(N _{TA_i}, i는 중계기의 인덱스) 및 상기 단말과 상기 중계기 사이의 액세스 상향링크 동기에 대한 제 2 타이밍 어드밴스 정보(N _{TA_i_j}, j는 단말의 인덱스)의 합산 결과를 포함하는, 단말.

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