KR20130061033A

KR20130061033A - 릴레이 시스템의 ｒｆ 스위칭 제어 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20130061033A
Application number: KR1020120018699A
Authority: KR
Inventors: 김영초
Original assignee: 에릭슨 엘지 주식회사
Priority date: 2011-11-30
Filing date: 2012-02-23
Publication date: 2013-06-10

Abstract

릴레이 시스템에서 Un 링크와 Uu 링크의 RF 스위칭을 정확한 타이밍에 제어할 수 있는 장치 및 방법이 개시된다. 본 발명에 의하면, 하향링크(DL) 또는 상향링크(UL) 인터럽트를 발생하여 백홀 링크(Un 링크)와 액세스 링크(Uu 링크)의 RF 스위칭 타이밍을 제어하여, RF 스위칭 타이밍 제어신호에 따라 스위칭하여 Un 링크 및 Uu 링크의 RF를 처리한다.

Description

릴레이 시스템의 ＲＦ 스위칭 제어 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR CONTROLLING RADIO FREQUENCY SWITCHING IN RELAY SYSTEM}

본 발명은 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 방식의 릴레이(relay) 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 릴레이 시스템에서 상/하향링크간의 RF(Radio Frequency) 스위칭을 정확한 타이밍에 제어하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

"본 연구는 방송통신위원회의 차세대통신네트워크원천기술개발사업의 연구결과로 수행되었음"(KCA-2011-10913-04002)

3GPP LTE(Long Term Evolution)-Advanced(4세대 이동통신) 시스템에서는 보다 높은 전송률을 지원하고 서비스 가능한 영역(coverage)을 확장하기 위해 기지국과 단말 간의 직접적인 통신 방식뿐만이 아니라 릴레이(RN: Relay Node) 시스템을 이용한 신호 전달 방식이 연구되고 있다. 이 기술은 릴레이를 통해 기지국(eNB: e-UTRAN NodeB)과 단말(UE: User Equipment) 사이의 경로에서 신호를 중계함으로써 경로손실을 줄여 고속 데이터 통신을 가능케 하며, 기지국으로부터 멀리 떨어진 이동 단말로도 신호를 전달함으로써 서비스 영역을 확장할 수 있다.

LTE-Advanced 이동통신 시스템의 릴레이는 셀 내의 음영 지역 해소를 목적으로 사용되며, 셀 경계 지역에 설치되어 효과적인 셀 커버리지 확장과 Throughput을 향상시킬 목적으로 사용된다. 또한 릴레이는 이동통신망의 무선접속구간에서 송수신 신호를 효과적으로 전송함으로써, 셀 경계에서의 성능 저하 및 음영지역 발생 문제를 해소할 수 있다. 즉 릴레이는 기지국(릴레이와 연결된 기지국인 DeNB(Donor eNB))과 단말 사이에서 기지국의 신호를 단말로 중계하고, 단말의 신호를 기지국으로 중계하기 위해서 사용하는 장비이다. 기지국과 릴레이 사이를 무선 형태의 백홀(backhaul)로 구현함으로써 릴레이의 이동 및 설치가 용이하고 셀 경계에서 Throughput 향상과 셀 커버리지를 확장시킬 수 있다. 기지국과 릴레이 간 백홀 데이터 전송을 위해 사용되는 링크(backhaul link)를 "Un 링크"라고 하며, 릴레이와 단말 간의 데이터 전송을 위한 링크(access link)를 "Uu 링크"라 한다.

릴레이는 Un 링크를 통해 백홀 데이터(backhaul data)를 수신하여 demodulation 및 decoding 한 후, 이를 다시 encoding 및 modulation하여 Uu 링크를 통해 단말에게 전송한다. 이때 Un 링크와 Uu 링크는 하향링크(DL: Down Link)에 할당된 동일한 주파수를 사용한다. 이와 같이 동일 주파수 상에서의 데이터 전송을 구현하기 위해서 Un 링크를 통해 기지국으로부터 백홀 데이터를 수신하는 구간에는 Un 링크의 하향링크 수신 RF를 인에이블(enable)시킴과 동시에 단말로 신호를 전송하는 RF, 즉 Uu 링크로 송신하는 RF는 디스에이블(disable)시키게 된다. 또한, 이와 같은 맥락으로, 단말에게 신호를 전송하는 구간에서는 Uu 링크에 연결되어 있는 RF를 인에이블시켜 단말에게 하향링크 신호를 전송하게 되지만 Un 링크를 수신하는 RF는 디스에이블시키게 된다.

또한, 릴레이는 Uu 링크를 통해 단말의 신호를 수신하여 demodulation 및 decoding 한 후, 이를 다시 encoding 및 modulation하여 다시 Un 링크를 이용하여 기지국에게 전송한다. 이때 Un 링크와 Uu 링크는 상향링크(UL: Up Link)에 할당된 동일한 주파수를 사용한다. 이와 같이 동일 주파수에서 데이터 전송 기능을 구현하기 위해서 Un 링크를 통해 기지국에 백홀 데이터를 송신하는 구간에서는 상향링크 송신 RF를 인에이블(enable)시키면서 동시에 단말과 연결되어 있는 RF, 즉 Uu 링크로 수신하는 RF는 디스에이블(disable)시키게 된다. 또한, 이와 같은 맥락으로, 단말로부터 상향링크를 수신하는 구간에서는 Uu 링크의 수신용 RF를 인에이블시키나 Un 링크의 UL 송신용 RF는 디스에이블시키게 된다.

릴레이는 자기간섭(SI: Self-Interference)을 회피하기 위하여 송수신 구간을 시간상으로 분리하여 사용하는 시분할 방식을 고려하고 있다. SI는 릴레이의 송수신 주파수가 같은 대역(band)을 사용하는 경우에 발생한다. 즉 SI란, 릴레이의 송신 안테나와 수신 안테나에서 동일 시간에 동일한 대역으로 신호를 송수신할 경우에 송신 안테나의 신호에 의해 수신 안테나에 발생하는 간섭을 의미한다. 구체적으로, SI는 릴레이와 단말 간의 사용 주파수대역과 기지국과 릴레이 간의 사용 주파수대역이 같은 경우(inband 방식), 릴레이의 송신 안테나를 통해 단말에 전송한 신호가 자신의 수신 안테나로 수신되어 기지국으로부터 신호를 수신하는데 있어 간섭을 발생시키는 현상을 의미한다. 이러한 SI는 하향링크 구간뿐만 아니라 상향링크 구간에서도 나타난다.

같은 주파수대역을 사용하고 송수신 구간을 시간상으로 분리하여 적용하는 방식을 "inband half-duplex 방식"이라 한다. inband half-duplex 릴레이는 하향링크(/상향링크)시 기지국(/단말)으로부터 미리 약속된 시간과 주파수에서 신호를 전송받는다. 수신한 신호를 디지털 신호 처리 과정을 통해서 오류 정정 과정을 수행한 후 다시 전송 구조에 맞게 변조하여 단말(/기지국)로 재전송을 수행한다. 이때 기지국(/단말)으로부터 데이터를 수신하는 시간에 릴레이는 단말(/기지국)로의 데이터 전송을 하지 않는다. 이와 같이 송수신 구간을 시간상에서 분리하여 SI의 발생을 회피한다.

릴레이는 SI 현상을 해결하기 위해 half-duplex 방식으로 동작하기 때문에 동시에 송수신이 불가능하다. 즉 릴레이가 백홀 링크(backhaul link)를 통해 기지국으로부터 신호를 전송받는 시간(구간) 동안에, 릴레이는 액세스 링크(access link)를 통해 PDCCH(Physical Downlink Control Channel)를 포함하여 어떠한 신호도 단말로 전송할 수 없다. 릴레이는 TG(Transmission Gap)로 정의된 시간 동안만 기지국에서 데이터를 수신 가능하다. 3GPP에서는 이 TG를 MBSFN(Multimedia Broadcast Single Frequency Network) 서브프레임으로 정의한다.

릴레이는 TG로 정의된 MBSFN 서브프레임으로 지정된 시간(동안)에만 기지국으로부터 신호를 수신하고, 이 시간 동안에는 PDCCH를 포함하여 어떠한 신호도 단말에게 전송하지 않는다. 다만 릴레이는 MBSFN 서브프레임으로 지정된 서브프레임의 소정의 OFDM 심볼(예컨대, 0, 1 심볼)을 사용하여 릴레이에 속해 있는 단말들에게 PDCCH를 전송한다. 릴레이는 0, 1번째 심볼 구간 동안에 기지국 신호를 수신할 수 없다. 0, 1번째 심볼에는 normal CP(Cyclic Prefix) 또는 extended CP를 사용할 수 있다. 릴레이는 0, 1번째 심볼을 통해 PDCCH를 송신한 후에, 동일한 주파수를 통해 기지국으로부터 수신되는 백홀 데이터(backhaul data)를 수신하는데, 이때 송신 모드에서 수신 모드로 전환하기 위한 TT(Transition Time)가 필요하고, 릴레이 서브프레임의 데이터 시작점과 기지국으로부터 수신된 백홀 데이터의 시작점을 동기화시킨다. 또한 백홀 데이터의 수신이 모두 완료되면 수신 모드에서 송신 모드로 전환하기 위한 TT가 필요하다.

릴레이가 위와 같이 동작하기 위해서는, 하나의 RF(동일한 주파수)를 가지고 Un Link의 DL Rx를 위한 수신용 RF 장치와 Uu Link의 DL Tx를 처리하기 위한 송신용 RF 장치를 모두 구비해야 한다. 이 경우 RF는 Rx↔Tx간의 모드 변경(mode change)을 해야 하므로 최소한의 스위칭 시간(switching time)이 요구된다. 따라서 Un 링크에서의 DL Rx와 Uu 링크로의 DL Tx간의 타이밍(timing)이 도1과 같이 정확히 정렬(align)되어 있어야만 하며, 정확한 시점에 Un 링크에서의 DL Rx와 Uu 링크로의 DL Tx간의 모드 변경이 실행되도록 정교하게 제어할 수 있어야만 한다. 그러나 도2에 도시된 바와 같이 타이밍이 정확히 정렬되어 있지 않으면 Tx/Rx의 신호가 섞이게 되어 신호의 성능 저하가 일어나게 된다.

도1에서는 타이밍 정렬(timing align)이 정확히 이루어져 있으며, 또한 정확한 시점에 RF의 Tx/Rx시의 스위칭이 정교하게 제어되어, A, B, C, D 지점(point) 처럼 스위칭에 필요한 시간 이득(time margine)을 확보함과 동시에 Tx/Rx가 정확히 수행되어 정확하게 릴레이가 동작할 수 있다. 하지만, 도2와 같이 타이밍 정렬이 맞지 않거나, 또는 정확하게 스위칭을 위한 제어가 수행되지 않으면 E, F 지점(point) 처럼 스위칭 시간(switching time)이 확보되지 않으며, Tx/Rx 신호가 섞이게 되는 현상이 나타나게 되며, 결과적으로 릴레이가 정상적으로 동작할 수 없는 문제가 있다.

따라서 릴레이에서 Un 링크의 DL Rx와 Uu 링크의 DL Tx, 그리고 Un 링크의 UL Tx와 Uu 링크의 UL Rx가 정확히 분리되어 동작할 수 있도록 RF의 스위칭을 제어할 수 있다면 릴레이에서 RF의 모드 변경 시간을 확보하면서 DL Tx/Rx와 UL Tx/Rx시의 신호가 섞이지 않게 되므로 최상의 성능을 얻을 수 있다.

한국공개특허공보 제2010-0102513(2010.09.24 공개)

본 발명의 목적은 릴레이 시스템에서 Un 링크와 Uu 링크의 RF 스위칭을 정확한 타이밍에 제어할 수 있는 장치 및 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 특징에 따르면, 릴레이 시스템에서 Un 링크와 Uu 링크의 RF 스위칭을 정확한 타이밍에 제어할 수 있는 장치 및 방법이 개시된다. 본 발명에 의하면, 하향링크(DL) 또는 상향링크(UL) 인터럽트를 발생하여 백홀 링크(Un 링크)와 액세스 링크(Uu 링크)의 RF 스위칭 타이밍을 제어하여, RF 스위칭 타이밍 제어신호에 따라 스위칭하여 Un 링크 및 Uu 링크의 RF를 처리한다.

본 발명에 의하면, 릴레이에서 Un 링크의 DL Rx와 Uu 링크의 DL Tx, 그리고 Un 링크의 UL Tx와 Uu 링크의 UL Rx가 정확히 분리되어 동작할 수 있도록 RF의 스위칭을 제어함으로써, 릴레이에서 RF의 모드 변경 시간을 확보하면서 DL Tx/Rx와 UL Tx/Rx시의 신호가 섞이지 않게 되므로 최상의 성능을 얻을 수 있는 이점이 있다.

도1은 신호의 타이밍 정렬이 정확하게 이루어진 결과를 보여주는 도면.
도2는 신호의 타이밍 정렬이 정확하게 이루어지지 않아 송수신 신호가 섞이게 되는 결과를 보여주는 도면.
도3은 본 발명이 실시될 수 있는 예시적인 릴레이 시스템의 구성을 도시한 도면.
도4는 본 발명의 실시예에 따라 릴레이의 구성을 개략적으로 도시한 도면.
도5는 본 발명의 실시예에 따라 릴레이의 구성을 상세하게 도시한 도면.
도6은 본 발명의 실시예에 따라 DL RF 스위칭 제어 과정을 도시한 도면.
도7은 DL/UL 백홀 서브플레임 할당예를 도시한 도면.
도8은 본 발명의 실시예에 따라 UL RF 스위칭 제어 과정을 도시한 도면.
도9는 단말의 타이밍 제어 과정을 도시한 도면.
도10은 릴레이의 타이밍 제어 과정을 도시한 도면.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명한다. 다만, 이하의 설명에서는 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 우려가 있는 경우, 널리 알려진 기능이나 구성에 관한 구체적 설명은 생략하기로 한다.

도3은 본 발명이 실시될 수 있는 예시적인 릴레이 시스템의 구성을 도시한 도면이다.

도3에 도시된 바와 같이, 릴레이 시스템은 기지국(eNB)(10), 릴레이(RN)(20), 단말(UE)(30)로 구성되고, 기지국(10)과 릴레이(20) 간에는 무선 백홀 인터페이스(Un 인터페이스)를 통해 신호를 송수신하며, 릴레이(20)와 릴레이 셀 내 단말(30) 간에는 액세스 인터페이스(Uu 인터페이스)를 통해 신호를 송수신한다.

기지국(10)은 해당 기지국(10)이 네트워크 접속 서비스를 제공하는 커버리지 영역(coverage region) 또는 셀 내의 릴레이(20) 및 단말(30)에 대해 무선 링크를 통한 통신 서비스를 제공할 수 있다.

릴레이(20)는 중계기(repeater)를 대체하는 구성이 가능하며, 기지국(10)과 릴레이(20) 간 링크(backhaul link)에 사용되는 주파수밴드A가 릴레이(20)와 단말(30) 간 링크(access link)에 사용되는 주파수밴드B와 동일한 대역(inband)을 사용할 수 있다. 즉 릴레이(20)는 주파수밴드A와 주파수밴드B가 같고 송수신 구간을 시간상으로 분리하여 적용하는 inband half-duplex relay일 수 있다. 또한 릴레이(20)는 주파수밴드A와 주파수밴드B가 다른 아웃밴드(outband) 릴레이일 수 있다.

릴레이(20)는 기지국(10)과 통신하기 위한 도너 안테나(donor antenna)와 단말(30)과 통신하기 위한 서비스 안테나(service antenna)를 구비하며, 이를 통해 기지국(10)과 단말(30) 간에 통신 중재 역할을 수행한다. 릴레이(20)는 백홀 링크(backhaul link)에 있어 유선이 아닌 무선 백홀을 이용하므로 새로운 기지국의 추가나 유선 백홀의 설치가 필요없는 장점이 있다.

릴레이(20)는 하향링크(downlink)(/상향링크(uplink))시 기지국(10)(/단말(30))으로부터 미리 약속된 시간과 주파수에서 신호를 전송받아, 수신한 신호에서 DL/UL SI 성분을 제거한 후 다시 전송 구조에 맞게 변조하여 단말(30)(/기지국(10))로 재전송을 수행한다.

릴레이(20)는 무선 백홀(wireless backhaul)을 통해 기지국(10) 커버리지 내의 임의의 장소에 위치하여 단말(UE)에 대해서는 기지국(eNB)처럼 인식되며, 반면에 기지국(10)에 대해서는 하나의 단말(UE) 처럼 인식되어, 기지국(10)과 단말(30a~30c) 사이에서 신호를 중계하여 통신 커버리지 영역을 확장시킬 수 있다.

일반적으로 기지국(10)은 위치가 고정되어 있으므로 이동통신망 구성에 있어서 유연성이 낮으며, 따라서 트래픽 분포나 통화 요구량 변화가 심한 무선 환경에서는 효율적인 통신 서비스를 제공하기 어렵다. 이와 같은 단점을 극복하기 위해, 릴레이 시스템은 한 지점에 고정적으로 위치하는 고정 릴레이(fixed RN)(20a,20c)나, 기차나 대형버스 등에 장착되어 이동성을 갖는 이동 릴레이(mobile RN)(20b)를 사용하여 멀티홉 방식으로 이동통신망을 구성함으로써 릴레이 시스템의 통신 서비스 영역을 확장시키고 시스템 용량을 증대시킬 수 있다. 또한 릴레이(20)는 이벤트성의 가입자 폭주를 지원하기 위해 차량에 장착되는 Nomadic RN일 수 있다.

도시된 바와 같이, 기지국(10)은 기지국(10)의 통신 커버리지 영역에 포함되는 단말(30a,30b)에 대하여 직접 또는 릴레이(20a)를 통해 데이터를 전송하고, 기지국(10)의 통신 커버리지 영역 밖에 위치하여 직접 통신할 수 없는 단말(30c)에 대해서는 릴레이(20c)를 통해 데이터를 전송한다. 또한, 기지국(10)의 통신 커버리지 영역 밖에 위치하는 단말(30c)은 전송 파워의 제약으로 기지국(10)과 직접 통신을 할 수 없으므로 릴레이(20c)를 통해 데이터를 기지국(10)으로 전송한다.

단말(30a~30c)은 예를 들어 핸드폰, 이동통신 기능을 가지는 휴대용 컴퓨터, 이동통신 기능을 가지는 PDA 또는 다른 기기를 포함하는 임의의 유형의 휴대용 무선통신기기 또는 시스템을 포함할 수 있다. 비록 도1에서는 하나의 기지국(10)이 세 개의 릴레이(20a~20c)와 세 개의 단말(30a~30c)만을 지원하는 것으로 도시하고 있지만, 기지국(10)은 더 많거나 더 적은 수의 릴레이 및 단말을 지원할 수 있음에 유의하여야 한다.

구체적으로 도시되지는 않았으나, 릴레이(20a~20c) 또는 단말(30a~30c)은 기지국(10)으로 상향링크 채널을 통해 신호를 전송하고, 기지국(10)은 릴레이(20a~20c) 또는 단말(30a~30c)로 하향링크 채널을 통해 신호를 전송한다. 특히 기지국(10)으로부터 릴레이(20a~20c)를 통하여 전송되는 정보를 포함하는 하향링크 채널의 서브프레임은 릴레이(20a~20c)를 위한 제어 정보의 전송을 위한 제어 채널(control channel) 및 데이터의 전송을 위한 데이터 채널(data channel)과, 단말(30a~30c)을 위한 제어 정보의 전송을 위한 제어 채널 및 데이터의 전송을 위한 데이터 채널을 포함하도록 구성된다. 릴레이(20a~20c) 및 단말(30a~30c)을 위한 각 제어 채널은 시간축 상에서 나머지 데이터 채널에 앞서 위치한다. 이는 릴레이(20a~20c) 및 단말(30a~30c)이 우선적으로 제어 채널을 수신하여 자신에게 전송되는 데이터 채널의 전송 여부를 인지함으로써 데이터 채널 수신 동작을 수행할 것인가를 판단하도록 하기 위함이다. 따라서, 각 릴레이(20a~20c) 및 단말(30a~30c)은 제어 채널로부터 자신에게 전송되는 데이터 채널이 없다고 판단할 경우 이후의 데이터 채널을 수신할 필요가 없으므로 데이터 채널의 수신에서 소모되는 전력을 아낄 수 있다.

도4는 본 발명의 실시예에 따라 릴레이의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.

릴레이(20)는 기지국(10)과 Un 링크를 통해 백홀 데이터(backhaul data)를 처리하는 Un 인터페이스부(21)와, 단말(30)과 Uu 링크를 통해 액세스 데이터(access data)를 처리하는 Uu 인터페이스부(22)를 포함한다.

Un 인터페이스부(21)는 릴레이(20) 내부에서 담당하는 기능과 동작이 단말(30)에서 실행되는 기능 및 동작과 유사하며, Uu 인터페이스부(22)는 릴레이(20) 내부에서 담당하는 기능과 동작이 기지국(10)의 역할과 유사하다. 다만, Un 인터페이스부(21)는 기지국(10)으로부터 수신한 백홀 데이터를 demodulation 및 decoding한 후 Uu 인터페이스부(22)로 전달하며, Uu 인터페이스부(22)는 각 단말(30)로부터 수신한 신호들을 demodulation 및 decoding한 후 단말의 액세스 데이터를 Un 인터페이스부(21)로 전달하는 역할을 추가적으로 담당한다. 또한, Un 인터페이스부(21)는 Uu 인터페이스부(22)로부터 전달받은 UL 디코딩 데이터를 다시 encoding과 modulation 과정을 거쳐 기지국(10)으로 전송하며, Uu 인터페이스부(22)는 Un 인터페이스부(21)로부터 전달받은 DL 디코딩 데이터를 다시 encoding과 modulation 과정을 거쳐 각 단말(30)에게 전송한다.

도5를 참조하여 릴레이의 구성을 상세하게 살펴보면 다음과 같다.

도5는 도4의 릴레이(20) 구성(Un 링크를 처리하기 위한 Un 인터페이스부(21) 및 Uu 링크를 처리하기 위한 Uu 인터페이스부(22))에 기저대역(baseband)를 무선주파수(RF) 신호로 변환시키는 RF 처리부(23)를 추가한 구성을 보여준다.

Un 인터페이스부(21)는 DL 타이밍(timing) 획득 후 타이밍 인터럽트(timing interrupt) 신호를 발생시키는 타이밍 인터럽트 신호 발생부(211)와, DL RF 스위칭(switching)을 위해 DL RF 스위칭 인터럽트(switching interrupt) 신호를 발생시키는 DL RF 스위칭 인터럽트 신호 발생부(212)와, UL RF 스위칭을 위해 UL RF 스위칭 인터럽트 신호를 발생시키는 UL RF 스위칭 인터럽트 신호 발생부(213)를 포함한다. 또한, Un 인터페이스부(21)는 RF 처리부(23)의 Un RF 처리부(231)와 스위칭 정보를 송수신하는 송/수신부(214,215)를 포함한다.

Uu 인터페이스부(22)는 Un 인터페이스부(21)의 타이밍 인터럽트 신호 발생부(211)에서 발생한 타이밍 인터럽트 신호를 수신하는 타이밍 인터럽트 신호 수신부(221)와, Un 인터페이스부(21)의 DL RF 스위칭 인터럽트 신호 발생부(212)에서 발생한 DL RF 스위칭 인터럽트 신호를 수신하는 DL RF 스위칭 인터럽트 신호 수신부(222)와, Uu 인터페이스부(21)의 UL RF 스위칭 인터럽트 신호 발생부(213)에서 발생한 UL RF 스위칭 인터럽트 신호를 수신하는 UL RF 스위칭 인터럽트 신호 수신부(223)를 포함한다. 또한, Uu 인터페이스부(22)는 RF 처리부(23)의 Uu RF 처리부(232)와 스위칭 정보를 송수신하는 송/수신부(224,225)를 포함한다.

RF 처리부(23)는 Un RF 처리부(231)와 Uu RF 처리부(232)를 포함하고, Un RF 처리부(231)는 Un 인터페이스부(21)와 스위칭 정보를 송수신하는 송/수신부(2311,2312)를 포함하고, Uu RF 처리부(232)는 Uu 인터페이스부(22)와 스위칭 정보를 송수신하는 송/수신부(2321,2322)를 포함한다.

Un 인터페이스부(21)는 Un RF 처리부(231)에만 연결되어 있으며, Uu 인터페이스부(22)는 Uu RF 처리부(232)에만 연결되어 있다. 즉, Un 인터페이스부(21)는 Un RF 처리부(231)만을 제어할 수 있으며 Un RF 처리부(231)와만 데이터 신호를 주고받을 수 있으며, Uu 인터페이스부(22)는 Uu RF 처리부(232)에 대해서만 제어 신호와 데이터 신호를 주고받을 수 있다. 이는 Un RF 처리부(231)와 Uu RF 처리부(232)를 하드웨어적으로 분리시킴으로써 Un RF 처리부(231)와 Uu RF 처리부(232)의 분리도를 최대화하여 서로 간의 간섭을 최소화하기 위함이다.

정리해보면, 릴레이(20)는 UL/DL 인터럽트를 발생하여 Un 링크와 Uu 링크의 RF 스위칭 타이밍을 제어하는 RF 스위칭 타이밍 제어수단(Un 인터페이스부(21), Uu 인터페이스부(22))와, RF 스위칭 타이밍 제어수단의 RF 스위칭 타이밍 제어신호에 따라 스위칭하여 Un 링크의 RF를 담당하는 Un RF 처리부(231)와, RF 스위칭 타이밍 제어수단의 RF 스위칭 타이밍 제어신호에 따라 스위칭하여 Uu 링크의 RF를 담당하는 Un RF 처리부(232)를 포함한다.

또한, RF 스위칭 타이밍 제어수단(Un 인터페이스부(21), Uu 인터페이스부(22))는 Un 인터페이스부(21)와 Uu 인터페이스부(22) 간의 타이밍 동기화를 수행하는데, 하향링크에서는 기지국(10)으로부터 하향링크 타이밍을 획득하고 하향링크 수신신호로부터 기준신호를 발생하고, 기준신호에 의거하여 하향링크 송신 프레임을 정렬시킨다. 그리고, 상향링크에서는 기지국(10)에서 측정하여 전송한 TA(Timing Advance) 값을 바탕으로 상향링크 송신 프레임의 시점을 정렬시키고, TA의 변화량에 의거하여 상향링크 수신 프레임을 정렬시킨다. 타이밍 동기화 과정에 대한 자세한 설명은 도9 및 도10에서 후술하기로 한다.

이하에서는 RF 스위칭 타이밍 제어수단(Un 인터페이스부(21), Uu 인터페이스부(22))에서 릴레이(20)의 Un 링크와 Uu 링크의 RF 스위칭을 정확한 타이밍에 제어하기 위한 방법을 설명한다. 여기서, 릴레이(20)의 Un 링크와 Uu 링크의 RF 스위칭을 정확한 타이밍에 제어한다는 것은, RF 처리부(23)의 Un RF 처리부(231)와 Uu RF 처리부(232)의 스위칭을 정확히 제어하는 것과 동일하므로 본 발명에서는 RF 처리부(23) 내의 Un RF 처리부(231)와 Uu RF 처리부(232)의 스위칭을 정확한 타이밍에 제어하는 방법을 설명한다. 이하에서는 RF 스위칭 제어 방법을 DL과 UL로 분리하여 설명하기로 한다.

RF 스위칭을 위해서는 통상 UL/DL에서 각각 ON/OFF를 위한 인터럽트가 각각 필요하기 때문에 4개의 인터럽트가 필요하지만, 본 발명에서는 UL/DL에 각각 1개의 인터럽트를 할당하여 그 수를 최소화하되 1개의 인터럽트를 토글링(toggling) 방식으로 사용하면서 토글링 보완책으로 ON/OFF 상태를 보고받는다.

도6을 참조하여 DL RF 스위칭 제어 과정을 살펴보면 다음과 같다.

도6에서 B 지점(point)은 Un 인터페이스부(21)에서 기지국(10)으로부터 DL을 수신하다가 Uu 인터페이스부(22)에서 DL을 단말(30)로 송신하기 위해 RF 처리부(23)를 스위칭하는 부분이고, A 지점(point)은 Uu 인터페이스부(22)에서 단말(30)로 DL을 송신하다가 Un 인터페이스부(21)에서 기지국(10)으로부터 DL을 수신하기 위해 RF 처리부(23)를 스위칭하는 부분이다.

구체적으로 살펴보면, 먼저 Un 인터페이스부(21)는 Un RF 처리부(231)의 DL RF가 온(ON) 상태에서 기지국(10)과의 셀 설정 절차(cell setup procedure)를 통해 기지국(10)과 동기를 설정하고, DL 백홀(backhaul)이 동작하는 시점에 대한 정보(DL 백홀 타이밍 정보)를 수신한다. 이때, RF 처리부(23)의 초기 상태는 Un 인터페이스부(21)에 연결된 Un RF 처리부(231)의 DL RF는 온(ON) 상태이고(Un의 DL RF 온(ON)), Uu 인터페이스부(22)에 연결된 Uu RF 처리부(232)의 DL RF는 오프(OFF) 상태이다(Uu의 DL RF 오프(OFF)).

여기서, 셀 설정 절차는 기지국(10)과 릴레이(20) 간의 절차이며, Un 인터페이스부(21)와 Uu 인터페이스부(22) 간의 타이밍 동기화(timing synchronization) 과정을 포함한다. 타이밍 동기화 과정에 대한 자세한 설명은 도9 및 도10에서 후술하기로 한다.

이후, Un 인터페이스부(21)의 타이밍 인터럽트 신호 발생부(211)는 Uu 인터페이스부(22)의 타이밍 인터럽트 신호 수신부(221)에게 타이밍 인터럽트(timing interrupt) 신호를 송신하여 Un 인터페이스부(21)와 Uu 인터페이스부(22) 간에 타이밍 동기를 설정한다(도5의 INT Tm).

셀 설정 절차가 완료되면, Un 인터페이스부(21)는 주어진 DL 백홀 타이밍(backhaul timing) 정보를 이용하여 전체 DL RF 스위칭에 대한 마스터(master) 역할을 수행한다. 릴레이(20)는 초기 셀 설정 절차가 완료되기까지는 Un 인터페이스부(21)에서 DL만을 수신하다가, 셀 설정 절차가 완료된 후부터는 DL 백홀 타이밍 정보를 이용하여 A 지점(point) 또는 B 지점(point)에서 DL 스위칭을 한다.

DL/UL 백홀 타이밍 정보에 대해 살펴보면 다음과 같다. 도7은 DL과 UL에 백홀 링크를 할당하는 하나의 예로 매 40ms를 기준으로 반복된다. DL의 경우 백홀에 할당될 수 있는 DL 백홀 서브프레임은 1,2,3,6,7,8이고, UL 백홀 서브프레임은 "DL 백홀 서브프레임 + 4 서브프레임"에 고정적으로 할당된다. 이 DL/UL 백홀 서브프레임 정보는 셀 설정시에 기지국(10)에서 릴레이(20)로 전달되며, 릴레이(20)는 DL/UL 백홀로 지정된 서브프레임에서는 기지국(10)과 신호를 주고 받게 되며, DL/UL 백홀이 할당되는 이외의 서브프레임에서는 Uu 링크를 활성화시켜 단말(30)과 신호를 주고 받을 수 있다.

Uu 인터페이스부(22)에서 DL을 송신하다가 Un 인터페이스부(21)에서 DL을 수신하기 위한 RF 스위칭 부분인 A 지점(point)에서, Un 인터페이스부(21)는 Un RF 처리부(231)에 DL RF를 인에이블(enable)시키는 명령을 전송하고 Uu 인터페이스부(22)에 인터럽트(interrupt)를 발생시킨다(도5의 INT X). 이때 인터럽트는 Uu의 DL RF 오프(OFF) 명령이다. 이때 Un RF 처리부(231)에 전송하는 DL RF 인에이블(enable) 명령어는 제어채널을 통해 전송할 수 있고, 데이터 채널에 특정 패턴을 전송하는 방법을 이용할 수도 있다. 이후 Uu 인터페이스부(22)는 Un 인터페이스부(21)로부터 인터럽트가 수신되면 Uu RF 처리부(232)에 DL RF를 디스에이블(disable)시키는 명령을 전송한다. 이때, Uu RF 처리부(232)에 전송하는 DL RF 디스에이블(disable) 명령어는 제어채널을 통해 전송할 수 있고, 데이터 채널에 특정 패턴을 전송하는 방법을 이용할 수도 있다.

인에이블/디스에이블 명령어를 수신한 Un RF 처리부(231)와 Uu RF 처리부(232)는 각각의 DL RF를 인에이블(enable)/디스에이블(disable)시킨 후 변환된 상태를 각각 연결된 Un 인터페이스부(21)와 Uu 인터페이스부(22)에 알려준다. 그러면, Un 인터페이스부(21)는 Un RF 처리부(231)의 DL RF 상태가 정상적으로 변환되기만 하면(DL RF OFF→ON) Uu RF 처리부(232)의 DL RF의 상태에 상관없이 Un 링크의 DL을 수신하기 시작한다. 만약 Un RF 처리부(231)의 DL RF의 상태가 정상적으로 변환되지 않은 경우에는 DL 수신을 진행하지 않는다.

Uu 인터페이스부(22)에서 DL을 수신하다가 Un 인터페이스부(21)에서 DL을 송신하기 위한 RF 스위칭 부분인 B 지점(point)에서, Un 인터페이스부(21)는 Un RF 처리부(231)에 DL RF를 디스에이블(disable)시키는 명령을 전송하고 Uu 인터페이스부(22)에 인터럽트(interrupt)를 발생시킨다(도5의 INT X). 이때 인터럽트는 Uu의 DL RF 온(ON) 명령이다. 이때 Un RF 처리부(231)에 전송하는 DL RF 디스에이블(disable) 명령어는 제어채널을 통해 전송할 수 있고, 데이터 채널에 특정 패턴을 전송하는 방법을 이용할 수도 있다. 이후, Uu 인터페이스부(22)는 Un 인터페이스부(21)로부터 인터럽트가 수신되면 Uu RF 처리부(232)에 DL RF를 인에이블(enable)시키는 명령을 전송한다. 이때, Uu RF 처리부(232)에 전송하는 DL RF 인에이블(enable) 명령어는 제어채널을 통해 전송할 수 있고, 데이터 채널에 특정 패턴을 전송하는 방법을 이용할 수도 있다.

디스에이블/인에이블 명령어를 수신한 Un RF 처리부(231)와 Uu RF 처리부(232)는 각각의 DL RF를 디스에이블(disable)/인에이블(enable)시킨 후 변환된 상태를 각각 연결된 Un 인터페이스부(21)와 Uu 인터페이스부(22)에 알려준다. 그러면, Uu 인터페이스부(22)는 Uu RF 처리부(232)의 DL RF 상태가 정상적으로 변환되기만 하면(DL RF OFF→ON) Un RF 처리부(231)의 DL RF의 상태에 상관없이 Uu 링크의 DL을 송신하기 시작한다. 만약 Uu RF 처리부(232)의 DL RF의 상태가 정상적으로 변환되지 않은 경우에는 DL 송신을 진행하지 않는다.

여기서 사용하는 인터럽트(도5의 INT X)는 하나를 가지고 toggling 방식으로 사용되며 맨 처음 인터럽트를 수신하게 되면 도6의 B 지점과 같이 Un RF 처리부(231)의 DL RF를 디스에이블(disable)시키고 Uu RF 처리부(232)의 DL RF를 인에이블(enable)시킨다. 이후 인터럽트를 수신하게 되면 도6의 A 지점과 같이 Uu RF 처리부(232)의 DL RF를 디스에이블(disable)시키고 Un RF 처리부(231)의 DL RF를 인에이블(enable)시킨다. 이처럼 A와 B가 인터럽트에 의해 차례로 toggling된다.

도8을 참조하여 UL RF 스위칭 제어 과정을 살펴보면 다음과 같다.

도8에서 D 지점(point)은 Un 인터페이스부(21)에서 UL을 기지국(10)으로 송신하다가 Uu 인터페이스부(22)에서 단말(30)로부터 UL을 수신하기 위해 RF 처리부(23)를 스위칭하는 부분이고, C 지점(point)은 Uu 인터페이스부(22)에서 단말(30)로부터 UL을 수신하다가 Un 인터페이스부(21)에서 UL을 기지국(10)으로 송신하기 위해 RF 처리부(23)를 스위칭하는 부분이다.

구체적으로 살펴보면, 먼저 Un 인터페이스부(21)는 Un RF 처리부(231)의 UL RF가 온(ON) 상태에서 기지국(10)과의 셀 설정 절차(cell setup procedure)를 통해 기지국(10)과 동기를 설정하고, UL 백홀(backhaul)이 동작하는 시점에 대한 정보(UL 백홀 타이밍 정보)를 수신한다. 이때, RF 처리부(23)의 초기 상태는 Un 인터페이스부(21)에 연결된 Un RF 처리부(231)의 UL RF는 온(ON) 상태이고(Un의 UL RF 온(ON)), Uu 인터페이스부(22)에 연결된 Uu RF 처리부(232)의 UL RF는 오프(OFF) 상태이다(Uu의 UL RF 오프(OFF)).

셀 설정 절차가 완료되면, Un 인터페이스부(21)는 주어진 UL 백홀 타이밍(backhaul timing) 정보를 이용하여 전체 UL RF 스위칭에 대한 마스터(master) 역할을 수행한다. 릴레이(20)는 초기 셀 설정 절차가 완료되기까지는 Un 인터페이스부(21)에서 UL만을 송신하다가, 셀 설정 절차가 완료된 후부터는 UL 백홀 타이밍 정보를 이용하여 C 지점(point) 또는 D 지점(point)에서 UL 스위칭을 한다.

여기서 사용되는 UL 백홀 타이밍 정보는 전술한 바와 같다.

Uu 인터페이스부(22)에서 UL을 수신하다가 Un 인터페이스부(21)에서 UL을 송신하기 위한 RF 스위칭 부분인 C 지점(point)에서, Un 인터페이스부(21)는 Un RF 처리부(231)에 UL RF를 인에이블(enable)시키는 명령을 전송하고 Uu 인터페이스부(22)에 인터럽트(interrupt)를 발생시킨다(도5의 INT Y). 이때 인터럽트는 Uu의 UL RF 오프(OFF) 명령이다. 이때 Un RF 처리부(231)에 전송하는 UL RF 인에이블(enable) 명령어는 제어채널을 통해 전송할 수 있고, 데이터 채널에 특정 패턴을 전송하는 방법을 이용할 수도 있다. 이후 Uu 인터페이스부(22)는 Un 인터페이스부(21)로부터 인터럽트가 수신되면 Uu RF 처리부(232)에 UL RF를 디스에이블(disable)시키는 명령을 전송한다. 이때, Uu RF 처리부(232)에 전송하는 UL RF 디스에이블(disable) 명령어는 제어채널을 통해 전송할 수 있고, 데이터 채널에 특정 패턴을 전송하는 방법을 이용할 수도 있다.

인에이블/디스에이블 명령어를 수신한 Un RF 처리부(231)와 Uu RF 처리부(232)는 각각의 UL RF를 인에이블(enable)/디스에이블(disable)시킨 후 변환된 상태를 각각 연결된 Un 인터페이스부(21)와 Uu 인터페이스부(22)에 알려준다. 그러면, Un 인터페이스부(21)는 Un RF 처리부(231)의 UL RF 상태가 정상적으로 변환되기만 하면(UL RF OFF→ON) Uu RF 처리부(232)의 UL RF의 상태에 상관없이 Un 링크로 UL을 송신하기 시작한다. 만약 Un RF 처리부(231)의 UL RF의 상태가 정상적으로 변환되지 않은 경우에는 UL 송신을 진행하지 않는다.

Uu 인터페이스부(22)에서 UL을 송신하다가 Un 인터페이스부(21)에서 UL을 수신하기 위한 RF 스위칭 부분인 D 지점(point)에서, Un 인터페이스부(21)는 Un RF 처리부(231)에 UL RF를 디스에이블(disable)시키는 명령을 전송하고 Uu 인터페이스부(22)에 인터럽트(interrupt)를 발생시킨다(도5의 INT Y). 이때 인터럽트는 Uu의 UL RF 온(ON) 명령이다. 이때 Un RF 처리부(231)에 전송하는 UL RF 디스에이블(disable) 명령어는 제어채널을 통해 전송할 수 있고, 데이터 채널에 특정 패턴을 전송하는 방법을 이용할 수도 있다. 이후, Uu 인터페이스부(22)는 Un 인터페이스부(21)로부터 인터럽트가 수신되면 Uu RF 처리부(232)에 UL RF를 인에이블(enable)시키는 명령을 전송한다. 이때, Uu RF 처리부(232)에 전송하는 UL RF 인에이블(enable) 명령어는 제어채널을 통해 전송할 수 있고, 데이터 채널에 특정 패턴을 전송하는 방법을 이용할 수도 있다.

디스에이블/인에이블 명령어를 수신한 Un RF 처리부(231)와 Uu RF 처리부(232)는 각각의 UL RF를 디스에이블(disable)/인에이블(enable)시킨 후 변환된 상태를 각각 연결된 Un 인터페이스부(21)와 Uu 인터페이스부(22)에 알려준다. 그러면, Uu 인터페이스부(22)는 Uu RF 처리부(232)의 UL RF 상태가 정상적으로 변환되기만 하면(UL RF OFF→ON) Un RF 처리부(231)의 UL RF의 상태에 상관없이 Uu 링크로 UL을 수신하기 시작한다. 만약 Uu RF 처리부(232)의 UL RF의 상태가 정상적으로 변환되지 않은 경우에는 UL 수신을 진행하지 않는다.

여기서 사용하는 인터럽트(도5의 INT Y)는 하나를 가지고 toggling 방식으로 사용되며 맨 처음 인터럽트를 수신하게 되면 도6의 D 지점과 같이 Un RF 처리부(231)의 UL RF를 디스에이블(disable)시키고 Uu RF 처리부(232)의 UL RF를 인에이블(enable)시킨다. 이후 인터럽트를 수신하게 되면 도6의 C 지점과 같이 Uu RF 처리부(232)의 UL RF를 디스에이블(disable)시키고 Un RF 처리부(231)의 UL RF를 인에이블(enable)시킨다. 이처럼 C와 D가 인터럽트에 의해 차례로 toggling된다.

이제 Un 인터페이스부(21)와 Uu 인터페이스부(22) 간의 타이밍 동기화 과정을 살펴보기로 한다.

릴레이(20)의 하향링크 타이밍 제어를 위해, Un 인터페이스부(21)는 기지국(10)으로부터 하향링크 타이밍을 획득하고 하향링크 수신신호로부터 기준신호를 발생하며, Uu 인터페이스부(22)는 Un 인터페이스부(21)에서 발생한 기준신호에 의거하여 하향링크 송신 프레임(Uu DL Tx)을 정렬시킨다. 여기서 Un 인터페이스부(21)는 DL 타이밍 획득후 기준신호를 발생시키는 기능(기준신호 발생 기능)을 수행한다. 또한 Uu 인터페이스(22)는 Un 인터페이스부(21)에서 발생한 기준신호를 수신하는 기능(기준신호 수신 기능)과, 기준신호가 변화하는지를 모니터링하는 기능(기준신호 변화 측정 기능)과, 수신된 기준신호를 적용하여 DL 타이밍을 동기화시키는 기능(DL 타이밍 제어 기능)을 수행한다.

또한, 릴레이(20)의 상향링크 타이밍 제어를 위해, Un 인터페이스부(21)는 기지국(10)에서 측정하여 전송한 TA(Timing Advance) 값을 바탕으로 상향링크 송신 프레임(Un UL Tx)의 시점을 정렬시키며, Uu 인터페이스부(22)는 Un 인터페이스부(21)에서 전달된 TA의 변화량에 의거하여 상향링크 수신 프레임(Uu UL Rx)을 정렬시킨다. 여기서 Un 인터페이스부(21)는 UL TA 값의 누적 변화량을 측정하는 기능(TA 값 측정 기능)과, UL TA 값의 누적 변화량을 Uu 인터페이스부(22)로 전송하는 기능(TA 값 전송 기능)을 수행한다. 또한 Uu 인터페이스부(22)는 Un 인터페이스부(21)가 전송한 TA를 수신하는 기능(TA 값 수신 기능)과, 수신한 TA 값을 적용하여 UL 타이밍을 동기화시키는 기능(UL 타이밍 제어 기능)을 수행한다.

릴레이(20)의 Un 인터페이스부(21)에서 타이밍을 획득하는 방법은 단말(30)이 타이밍을 획득하는 방법과 유사하다.

참고적으로 단말(30)의 타이밍 획득 과정을 살펴보면, 도9에 도시된 바와 같이 기지국(10)에서 DL 프레임(Un DL Tx)을 전송하면 Tp 만큼의 무선(air) 상의 지연(delay)가 발생하여 단말(30)에 수신된다(Un DL Rx). 단말(30)은 수신된 DL 프레임의 동기 채널(Sync channel) 등을 이용하여 DL 타이밍을 획득한다. 그리고 단말(30)은 DL 타이밍 획득 후에 UL 프레임이 정확한 타이밍에 기지국(10)에 수신되도록 하기 위해, 기지국(10)에서 단말(30)별로 측정하여 전송하는 TA 값을 수신하여 UL 프레임(Un UL Tx)의 전송 시점을 TA 만큼 당겨서 전송한다.

하지만 릴레이(20) 내부의 Un 인터페이스부(21)에서 타이밍을 획득하는 과정은 Uu 인터페이스부(22)와의 타이밍을 동기화하기 위한 부수적인 동작이 추가된다. 이를 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

타이밍 제어는 크게 DL 타이밍 정렬과 UL 타이밍 정렬로 나눌 수 있는데, 먼저 DL 타이밍 정렬 과정을 살펴보기로 한다. .

Un 인터페이스부(21)는 기지국(10)으로부터 수신되는 DL의 Sync 채널 및 기준신호(reference signal) 등을 이용하여 타이밍을 획득한다(Step 1).

그리고 Un 인터페이스부(21)는 timing variation을 지속적으로 모니터링하여 "steady state"로 동작할 때까지 대기한다(Step 2). 여기서 "steady state"란, 타이밍 변화량의 절대값이 기준치 보다 작아지는 경우를 의미한다.

또한 Un 인터페이스부(21)는 steady state 진입하면 기준신호(인터럽트 등)를, 획득한 DL 프레임(Un DL Rx)의 바운더리(boUndary)에 맞춰 발생시킨다(지점 A 참조)(Step 3). 이후부터 기준신호를 주기적으로 발생시킨다. 이때 DL 프레임은 0.5ms, 1ms, 10ms, 1sec, 2sec 등을 기준으로 삼을 수 있다.

이후 Uu 인터페이스부(22)는 Step 3에서 발생한 기준신호를 참조하여 필요한 각종 타임 기반 인터럽트(time based interrupt) 및 타이머(timer)를 동작시킨다(Step 4).

그리고 Uu 인터페이스부(22)는 DL 프레임(Uu DL Tx)을 Un 인터페이스부(21)에서 발생한 기준신호에 정렬(align)시킨다(지점 C 참조)(Step 5).

그러나, Un 인터페이스부(21)에서 발생되는 기준신호는 DL 수신신호에 기반하여 발생되므로 무선 상태(air condition)에 따라 수시로 변화할 수 있으므로, Uu 인터페이스부(22)에서는 계속 기준신호가 수신되는 타이밍의 변화량을 모니터링한다(Step 6). 이 경우 모니터링을 위해서 GPS 등의 입력을 이용할 수 있다. 만약 기준신호의 발생 타이밍 변화가 기준치 이상으로 측정될 경우, Uu 인터페이스부(22)는 필요한 경우 Uu 인터페이스부(22)에서 사용하고 있는 인터럽트 및 타이머를 리셋(reset) 또는 오프셋(offset)을 적용하여 재동작시킨다(Step 7).

이후에는 상기 Step 6, 7 과정을 반복 수행한다.

이제 UL 타이밍 정렬 과정을 살펴보기로 한다.

상기 DL 타이밍 정렬 과정이 완료된 후, Un 인터페이스부(21)에서의 UL 타이밍 정렬 과정은 일반적인 단말(30)의 송신 타이밍(Tx timing) 설정으로부터 시작된다. 즉, Un 인터페이스부(21)는 기지국(10)에서 측정하여 전송한 TA 값들을 수신하고 수신한 TA 값 만큼 전송 시점을 앞당긴다(advanced)(지점 B 참조)(Step 11). 이 때 TA의 variation이 초기에는 다소 변화가 클 수 있으므로 "steady state"로 동작할 때까지 대기한다(Step 12). 여기서 "steady state"라 함은, 기준 시간 동안의 TA의 누적 량의 절대값이 기준치를 넘지 않는 경우를 의미한다.

그리고 Un 인터페이스부(21)는 TA의 variation이 steady state로 접어들면, 이때까지의 TA의 총 변화량을 Uu 인터페이스부(22)에 전달한다(Step 13).

이후 Uu 인터페이스부(22)는 Un 인터페이스부(21)로부터 수신받은 TA의 총 변화량을 동일하게 사용하여 Uu 링크의 UL Rx 타이밍 바운더리(boUndary)로 설정한다(지점 D 참조)(Step 14).

여기서 Un 인터페이스부(21)는 주기적으로 TA의 변화량을 측정하여 기준치 이상의 TA 누적량이 발생할 경우 Uu 인터페이스부(22)로 변화된 TA 값을 전송한다(Step 15). 그리고 Uu 인터페이스부(22)는 Uu 링크에 연결되어 있는 단말(30)들의 UL 채널들이 지점 D에 정확히 수신될 수 있도록 지점 D를 기준으로 각 단말별로 TA 누적량(TAu)을 계산하여 전송한다(Step 16).

이후에는 상기 Step 14~16 과정을 반복 수행한다.

위와 같은 방법을 통해 도1에서와 같이 UL 링크와 Uu 링크의 타이밍을 효과적으로 정렬시킬 수 있다.

상기 방법은 특정 실시예들을 통하여 설명되었지만, 상기 방법은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의해 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 케리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고, 상기 실시예들을 구현하기 위한 기능적인(fUnctional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.

본 명세서에서는 본 발명이 일부 실시예들과 관련하여 설명되었지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 이해할 수 있는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 변경이 이루어질 수 있다는 점을 알아야 할 것이다. 또한, 그러한 변형 및 변경은 본 명세서에 첨부된 특허청구의 범위 내에 속하는 것으로 생각되어야 한다.

10: 기지국(eNB) 20a~20c: 릴레이(RN)
21: Un 인터페이스부 22: Uu 인터페이스부
23: RF 처리부 30a~30c: 단말(UE)

Claims

릴레이의 RF 스위칭 제어 장치로서,
하향링크(DL) 또는 상향링크(UL) 인터럽트를 발생하여 백홀 링크(Un 링크)와 액세스 링크(Uu 링크)의 RF 스위칭 타이밍을 제어하는 RF 스위칭 타이밍 제어수단;
상기 RF 스위칭 타이밍 제어수단의 RF 스위칭 타이밍 제어신호에 따라 스위칭하여 Un 링크의 RF를 담당하는 Un RF 처리부; 및
상기 RF 스위칭 타이밍 제어수단의 RF 스위칭 타이밍 제어신호에 따라 스위칭하여 Uu 링크의 RF를 담당하는 Un RF 처리부를 포함하는 RF 스위칭 제어 장치.
제1항에 있어서,
상기 RF 스위칭 타이밍 제어수단은,
기지국과 Un 링크를 통해 백홀 데이터(backhaul data)를 처리하는 Un 인터페이스부; 및
단말과 Uu 링크를 통해 액세스 데이터(access data)를 처리하는 Uu 인터페이스부를 포함하는 RF 스위칭 제어 장치.
제2항에 있어서,
상기 RF 스위칭 타이밍 제어수단은,
상기 Un 인터페이스부에서 상기 기지국으로부터 DL을 수신하다가 상기 Uu 인터페이스부에서 DL을 상기 단말로 송신하기 위해 상기 Un RF 처리부 및 상기 Uu RF 처리부의 DL RF를 스위칭 제어하거나, 상기 Uu 인터페이스부에서 상기 단말로 DL을 송신하다가 상기 Un 인터페이스부에서 상기 기지국으로부터 DL을 수신하기 위해 상기 Un RF 처리부 및 상기 Uu RF 처리부의 DL RF를 스위칭 제어하는, RF 스위칭 제어 장치.
제2항에 있어서,
상기 RF 스위칭 타이밍 제어수단은,
상기 Un 인터페이스부에서 UL을 상기 기지국으로 송신하다가 상기 Uu 인터페이스부에서 상기 단말로부터 UL을 수신하기 위해 상기 Un RF 처리부 및 상기 Uu RF 처리부의 UL RF를 스위칭 제어하거나, 상기 Uu 인터페이스부에서 상기 단말로부터 UL을 수신하다가 상기 Un 인터페이스부에서 UL을 상기 기지국으로 송신하기 위해 상기 Un RF 처리부 및 상기 Uu RF 처리부의 UL RF를 스위칭 제어하는, RF 스위칭 제어 장치.
제2항에 있어서,
상기 Un 인터페이스부는, DL 타이밍 획득 후 타이밍 인터럽트 신호를 발생시키는 타이밍 인터럽트 신호 발생부;
DL RF 스위칭을 위해 DL RF 스위칭 인터럽트 신호를 발생시키는 DL RF 스위칭 인터럽트 신호 발생부;
UL RF 스위칭을 위해 UL RF 스위칭 인터럽트 신호를 발생시키는 UL RF 스위칭 인터럽트 신호 발생부;
상기 Un RF 처리부와 스위칭 정보를 송수신하는 제1 송/수신부를 포함하는, RF 스위칭 제어 장치.
제5항에 있어서,
상기 Uu 인터페이스부는,
상기 타이밍 인터럽트 신호 발생부에서 발생한 타이밍 인터럽트 신호를 수신하는 타이밍 인터럽트 신호 수신부;
상기 DL RF 스위칭 인터럽트 신호 발생부에서 발생한 DL RF 스위칭 인터럽트 신호를 수신하는 DL RF 스위칭 인터럽트 신호 수신부;
상기 UL RF 스위칭 인터럽트 신호 발생부에서 발생한 UL RF 스위칭 인터럽트 신호를 수신하는 UL RF 스위칭 인터럽트 신호 수신부; 및
상기 Uu RF 처리부와 스위칭 정보를 송수신하는 제2 송/수신부를 포함하는, RF 스위칭 제어 장치.
제6항에 있어서,
상기 Un RF 처리부는 상기 Un 인터페이스부의 상기 제1 송/수신부와 스위칭 정보를 송수신하는 제3 송/수신부를 포함하고,
상기 Uu RF 처리부는 상기 Uu 인터페이스부의 상기 제2 송/수신부와 스위칭 정보를 송수신하는 제4 송/수신부를 포함하는, RF 스위칭 제어 장치.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 RF 스위칭 타이밍 제어수단은,
하향링크에서, 상기 기지국으로부터 하향링크 타이밍을 획득하고 하향링크 수신신호로부터 기준신호를 발생하고, 상기 기준신호에 의거하여 하향링크 송신 프레임을 정렬시키며,
상향링크에서, 상기 기지국에서 측정하여 전송한 TA(Timing Advance) 값을 바탕으로 상향링크 송신 프레임의 시점을 정렬시키고, TA의 변화량에 의거하여 상향링크 수신 프레임을 정렬시키는, RF 스위칭 제어 장치.
제8항에 있어서,
상기 릴레이는, inband half-duplex 릴레이인, RF 스위칭 제어 장치.
릴레이의 RF 스위칭 제어 방법으로서,
a) 기지국과 Un 링크를 통해 백홀 데이터(backhaul data)를 처리하는 Un 인터페이스부가 기지국과 동기를 설정하는 단계;
b) 단말과 Uu 링크를 통해 액세스 데이터(access data)를 처리하는 Uu 인터페이스부와 상기 Un 인터페이스부 간에 타이밍 동기를 설정하는 단계;
c) 하향링크(DL) 또는 상향링크(UL) 인터럽트를 발생하여 백홀 링크(Un 링크)와 액세스 링크(Uu 링크)의 RF 스위칭 타이밍 제어신호를 발생하는 단계; 및
d) 상기 RF 스위칭 타이밍 제어신호에 따라 DL RF 또는 UL RF를 스위칭하여 Un 링크 및 Uu 링크의 RF를 처리하는 단계를 포함하는 RF 스위칭 제어 방법.
제10항에 있어서,
상기 단계 d)는,
상기 Un 인터페이스부에서 상기 기지국으로부터 DL을 수신하다가 상기 Uu 인터페이스부에서 DL을 상기 단말로 송신하기 위해 Un RF 처리부 및 Uu RF 처리부의 DL RF를 스위칭 제어하거나, 상기 Uu 인터페이스부에서 상기 단말로 DL을 송신하다가 상기 Un 인터페이스부에서 상기 기지국으로부터 DL을 수신하기 위해 상기 Un RF 처리부 및 상기 Uu RF 처리부의 DL RF를 스위칭 제어하는, RF 스위칭 제어 방법.
제10항에 있어서,
상기 단계 d)는,
상기 Un 인터페이스부에서 UL을 상기 기지국으로 송신하다가 상기 Uu 인터페이스부에서 상기 단말로부터 UL을 수신하기 위해 Un RF 처리부 및 Uu RF 처리부의 UL RF를 스위칭 제어하거나, 상기 Uu 인터페이스부에서 상기 단말로부터 UL을 수신하다가 상기 Un 인터페이스부에서 UL을 상기 기지국으로 송신하기 위해 상기 Un RF 처리부 및 상기 Uu RF 처리부의 UL RF를 스위칭 제어하는, RF 스위칭 제어 방법.
제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 단계 a)는,
하향링크에서, 상기 기지국으로부터 하향링크 타이밍을 획득하고 하향링크 수신신호로부터 기준신호를 발생하고, 상기 기준신호에 의거하여 하향링크 송신 프레임을 정렬시키는 단계; 및
상향링크에서, 상기 기지국에서 측정하여 전송한 TA(Timing Advance) 값을 바탕으로 상향링크 송신 프레임의 시점을 정렬시키고, TA의 변화량에 의거하여 상향링크 수신 프레임을 정렬시키는 단계를 포함하는, RF 스위칭 제어 방법.