KR20180124599A - 무선 프레임의 제어 신호를 이용한 서브 프레임 주기 결정 방법 및 이를 지원하는 장치 - Google Patents

무선 프레임의 제어 신호를 이용한 서브 프레임 주기 결정 방법 및 이를 지원하는 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 TDD 방식으로 무선 프레임을 송수신할 수 있는 무선 통신 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 무선 프레임의 제어 신호 세기 및 타이밍 오프셋을 측정하여 서브 프레임의 주기를 결정할 수 있는 무선 프레임의 제어 신호를 이용한 서브 프레임 주기 결정 방법 및 이를 지원하는 장치에 관한 것이다.
이를 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 프레임의 제어 신호를 이용한 서브 프레임 주기 결정 방법은 안테나를 통해 전달되는 적어도 하나 이상의 무선 프레임을 확인하는 단계, 상기 무선 프레임에서 서브 프레임 단위로 제어 신호의 세기 및 타이밍 오프셋을 측정하는 단계 및 상기 측정된 제어 신호의 세기 및 타이밍 오프셋을 통해 상기 무선 프레임의 서브 프레임 주기를 결정하는 단계를 포함하여 수행될 수 있다.

Description

무선 프레임의 제어 신호를 이용한 서브 프레임 주기 결정 방법 및 이를 지원하는 장치{PERIOD DETERMINATION METHOD FOR SUB-FRAME USING CONTROL SIGNAL OF RADIO FRAME AND APPARATUS THEREOF}
본 발명은 TDD 방식으로 무선 프레임을 송수신할 수 있는 무선 통신 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 무선 프레임의 제어 신호 세기 및 타이밍 오프셋을 측정하여 서브 프레임의 주기를 결정할 수 있는 무선 프레임의 제어 신호를 이용한 서브 프레임 주기 결정 방법 및 이를 지원하는 장치에 관한 것이다.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시 예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.
이동통신 시스템에서의 양방향(duplexing) 통신 방식은 주파수 분할 듀플렉싱(frequency division duplex, 이하 'FDD'로 지칭하도록 함) 전송 모드 방식과 시간 분할 듀플렉싱(time division duplex, 이하 'TDD'로 지칭하도록 함) 전송 모드 방식으로 구분될 수 있다.
FDD 전송 방식은 서로 다른 주파수 대역별로 업링크(UL; UpLink)과 다운링크(DL; DownLink) 신호를 구분하여 통신하는 방식으로, RF 필터를 이용하여 주파수 대역별로 신호를 분리하여 통신하는 방식으로 주로 음성 통신에 적용되고 있는 방식이다. 반면, TDD 전송 방식은 동일한 주파수 대역에서 시간적으로 업링크 및 다운링크 신호를 구분하여 교대로 전송하는 양방향 전송 방식으로, 스위치를 이용하여 시간대별 업링크 및 다운링크 신호를 전송하게 된다. TDD 전송 방식의 경우 타임 슬롯의 동적 할당으로 전송 효율이 높고, 타임 슬롯의 동적 할당으로 비대칭(asymmetric)이나 버스터(bursty)한 애플리케이션 전송에 적합한 장점이 있으며, 업링크 및 다운링크의 트래픽 상황에 따라 스케쥴링을 변경하여 운영할 수 있다는 점에서, 최근 변화되는 이동통신 시스템에서는 TDD 전송 방식을 적용하고자 하는 시도가 증가하고 있다.
특히, 초고주파(mmWave) 대역(예컨대, 60GHz)의 광대역 이동통신 시스템, 즉 LTE 이후(post LTE) 시스템 또는 5G 이동통신 시스템의 도입이 활발해지면서 업링크 트래픽이 폭증할 것으로 예상되고 있다. 또한, 트래픽의 발생이 정형화된 형태를 나타내기 보다는 사용자의 이동에 따라 트래픽 발생 패턴이 시시각각 변화되는 양상을 보이고 있다.
이에, 트래픽 발생 패턴 변화에 보다 더 유동적으로 동작할 수 있도록 업링크 및 다운링크 간의 서브 프레임 신호 주기를 동적으로 변경하여 통신을 수행할 수 있는 동적 TDD 기술이 주목 받고 있다.
한국공개특허 제10-2010-0018453호, 2010.02.17 공개(명칭: 기지국과 중계기 사이의 서브프레임을 사용하여 통신하는 방법 및 장치)
본 발명은 상술한 기술적 환경에서의 기지국과 단말 간 무선 채널을 통해 송수신되는 무선 프레임을 중계할 수 있는 무선 통신 장치에 관한 것으로, 특히 동적 TDD 전송 방식으로 동작하는 기지국과 단말 간 송수신되는 무선 프레임을 이용하여 서브 프레임 주기를 검출하고 검출된 주기에 따라 기지국에서의 무선 프레임과 동기를 일치 시켜 무선 프레임의 송수신을 제어할 수 있는 무선 프레임의 제어 신호를 이용한 서브 프레임 주기 결정 방법 및 이를 지원하는 장치를 제공하는 데 목적이 있다.
특히, 본 발명은 무선 프레임의 제어 신호 세기 및 타이밍 오프셋을 측정하여 서브 프레임의 주기를 결정함으로써, 보다 더 효율적으로 제어를 수행할 수 있는 무선 프레임의 제어 신호를 이용한 서브 프레임 주기 결정 방법 및 이를 지원하는 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
그러나, 이러한 본 발명의 목적은 상기의 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 무선 프레임의 제어 신호를 이용한 서브 프레임 주기 결정 방법은 무선 통신 장치가, 안테나를 통해 전달되는 적어도 하나 이상의 무선 프레임을 확인하는 단계; 상기 무선 프레임에서 서브 프레임 단위로 제어 신호의 세기 및 타이밍 오프셋을 측정하는 단계; 및 상기 측정된 제어 신호의 세기 및 타이밍 오프셋을 통해 상기 무선 프레임의 서브 프레임 주기를 결정하는 단계;를 포함하여 이뤄질 수 있다.
이때, 상기 확인하는 단계 이전에, 제어 신호 세기 임계값 및 타이밍 오프셋에 대한 임계값을 설정하는 단계;를 더 포함하여 이뤄질 수 있다.
또한, 상기 무선 프레임은 기지국이 전달하는 다운링크 서브 프레임과 단말이 전달하는 업링크 서브 프레임을 포함할 수 있다.
또한, 상기 결정하는 단계는 상기 측정된 제어 신호의 세기를 통해 다운링크 서브 프레임 제어 신호 또는 업링크 서브 프레임의 제어 신호 인지 여부를 확인하는 단계; 상기 타이밍 오프셋을 통해 서브 프레임의 변경 시점을 확인하는 단계; 및 상기 확인된 제어 신호의 종류 및 상기 변경 시점에 따라 상기 서브 프레임 주기를 결정하는 단계;를 포함하여 이뤄질 수 있다.
또한, 상기 결정하는 단계 이후에, 상기 결정된 서브 프레임 주기에 따라 스위칭 제어를 수행하는 단계;를 더 포함하여 이뤄질 수 있다.
추가로 본 발명은 상술한 바와 같은 방법을 실행하는 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체를 제공할 수 있다.
상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 장치는 기지국 및 단말로부터 전달되는 무선 프레임을 수신하는 적어도 하나 이상의 안테나; 상기 안테나를 통해 전달되는 적어도 하나 이상의 무선 프레임에서 서브 프레임 단위로 제어 신호의 세기를 검출하는 파워 검출기; 및 상기 제어 신호간의 타이밍 오프셋을 검출하고, 상기 측정된 제어 신호의 세기 및 타이밍 오프셋을 통해 상기 무선 프레임의 서브 프레임 주기를 결정하며 상기 결정된 서브 프레임 주기에 따라 스위칭 제어를 수행하는 싱크 제어기;를 포함하여 구성될 수 있다.
이때, 상기 안테나는 기지국 방향에서 전달되는 무선 프레임을 수신하는 제1 안테나 및 단말 방향에서 전달되는 무선 프레임을 수신하는 제2 안테나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 파워 검출기는 상기 제1 안테나를 통해 전달되는 무선 프레임에서 서브 프레임 단위로 제어 신호의 세기를 측정하는 DL 파워 검출기; 및 상기 제2 안테나를 통해 전달되는 무선 프레임에서 서브 프레임 단위로 제어 신호의 세기를 측정하는 UL 파워 검출기;를 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 상기 싱크 제어기는 제어 신호 세기 임계값 및 타이밍 오프셋에 대한 임계값을 설정하며, 상기 측정된 제어 신호의 세기 및 타이밍 오프셋을 상기 임계값과 비교하여 업링크 또는 다운링크 제어 신호인지 여부를 확인하고, 확인된 제어 신호 종류에 따라 서브 프레임 주기를 결정할 수 있다.
본 발명의 무선 프레임의 제어 신호를 이용한 서브 프레임 주기 결정 방법 및 이를 지원하는 장치에 의하면, 무선 프레임의 제어 신호 세기를 검출하고 타이밍 오프셋을 측정하여 서브 프레임의 주기를 결정하고, 결정된 서브 프레임의 주기에 따라 스위칭 제어를 수행하여 무선 프레임의 송수신을 지원함으로써, 보다 더 효율적인 방식으로 무선 프레임의 동기 제어가 가능하게 된다.
또한, 본 발명은 송수신되는 무선 프레임에 포함되는 제어 신호의 세기 및 타이밍 간격에 따라 서브 프레임 주기를 결정하는 방식으로, 서브 프레임 주기를 결정하기 위한 추가 장비의 구축 없이, 보다 효율적으로 무선 프레임 동기 제어가 가능하게 된다.
아울러, 상술한 효과 이외의 다양한 효과들이 후술될 본 발명의 실시 예에 따른 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 장치가 적용된 무선 통신 시스템을 설명하기 위한 예시도이다.
도 2는 본 발명의 기지국과 단말 간 통신 과정을 계층적 형태로 설명하기 위한 예시도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 TDD 전송 방식의 무선 프레임 구조를 설명하기 위한 예시도이다.
도 4은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 장치의 주요 구성을 도시한 블록도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 프레임의 제어 신호를 이용한 서브 프레임 주기 결정 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 프레임의 제어 신호를 이용한 서브 프레임 주기 결정 방법을 설명하기 위한 예시도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 발명의 핵심을 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다. 또한 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 하나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태로 한정하려는 것은 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
더하여, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급할 경우, 이는 논리적 또는 물리적으로 연결되거나, 접속될 수 있음을 의미한다. 다시 말해, 구성요소가 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속되어 있을 수 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있으며, 간접적으로 연결되거나 접속될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
또한, 본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한, 본 명세서에서 기술되는 "포함 한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 본 발명의 실시 예에 따른 무선 프레임의 제어 채널을 이용한 주기 검출 방법 및 이를 위한 장치에 대해 설명하도록 한다. 이때, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용하며, 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 또한, 본 발명의 개념이 모호해지는 것을 피하기 위하여 공지의 구조 및 장치는 생략되거나, 각 구조 및 장치의 핵심기능을 중심으로 한 블록도 형식으로 도시될 수 있다.
먼저, 본 발명의 실시 예에 따른 무선 프레임의 제어 채널을 이용한 주기 검출 방법을 지원하는 무선 통신 장치가 적용된 시스템에 대해 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 장치가 적용된 무선 통신 시스템을 설명하기 위한 예시도이다.
도 1을 참고하면, 본 발명의 무선 통신 시스템은 기지국(100), 무선 통신 장치(200) 및 단말(300)을 포함하여 구성될 수 있다.
먼저, 기지국(BS: Base Station, 100)은 단말(300)과 통신을 수행하는 네트워크의 고정된 지점(fixed station)으로, Node B, eNode B(eNB), 액세스 포인트(AP:Access Point) 등의 용어에 의해 대체될 수 있다.
기지국(100)은 지역적으로 분산 배치되어 통신 가능 거리 내에 존재하는 단말(300)의 무선 통신을 지원하는 접속망의 역할을 수행하며, 자신이 지원하는 커버리지 반경 내에 위치한 단말(300)의 무선 접속을 지원하여 코어망으로의 연결되는 과정을 제어할 수 있다. 아울러, 기지국(100)은 하나 이상의 셀을 포함하며, 무선 자원 관리와 관련된 라디오 자원 관리 프로토콜(Radio Resource Control Protocol) 등의 제어 프로토콜에 따라 단말(300)의 무선 통신 과정을 제어할 수 있다.
한편, 단말(300)은 정보의 송수신을 위한 브라우저, 프로그램 및 프로토콜을 저장하는 메모리, 각종 프로그램을 실행하여 연산 및 제어하기 위한 마이크로프로세서 등을 구비할 수 있으며, 기지국(100)을 통해 무선 자원을 할당받아 기지국(100)에 접속되는 과정을 수행할 수 있으며, 기지국(100)을 통해 코어망에 연결되는 과정을 수행할 수 있다.
이러한 본 발명의 단말(300)은 UE(User Equipment), MS(Mobile Station), MSS(Mobile Subscriber Station), SS(Subscriber Station) 등의 용어로 대체될 수 있다. 다시 말해, 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.
아울러, 본 발명의 실시 예에 따른 기지국(100) 및 단말(300)은 차세대 이동통신 시스템의 무선 통신 프로토콜에 따라 동작을 수행할 수 있다. 본 발명의 기지국(100)과 단말(300) 간의 통신 과정에 대해 도 2를 참조하여 간략히 설명한다.
도 2는 본 발명의 기지국과 단말 간 통신 과정을 계층적 형태로 설명하기 위한 예시도로, 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 기지국(100)과 단말(300)은 각각 PDCP(Packet Data Convergence Protocol), RLC(Radio Link Control), MAC (Medium Access Control)의 계층적 형태로 정보의 송수신 과정을 지원할 수 있다. 각 레이어에 대해 간략히 설명하면, PDCP(Packet Data Convergence Protocol) 는 IP 헤더 압축/복원 등의 동작을 담당하고, RLC는 무선 링크 제어로, PDCP PDU(Packet Data Unit)를 적절한 크기로 재구성하게 된다.
MAC은 한 단말(300)에 구성된 여러 RLC 계층 장치들과 연결되며, RLC PDU들을 MAC PDU에 다중화하고 MAC PDU로부터 RLC PDU들을 역다중화하는 동작을 수행할 수 있다.
그리고 PHY 계층은 물리 계층을 의미하는 것으로, 상위 계층 데이터를 채널 코딩 및 변조하고, 무선 프레임을 구성하여 무선 채널로 전송하거나, 무선 채널을 통해 수신한 무선 프레임을 복조하여 복조하고 채널 디코딩해서 상위 계층으로 전달하는 동작을 한다. 특히, 기지국(100)의 PHY 계층에서 단말(300)로 전달되는 무선 프레임에 제어 신호가 부가되어 전달될 수 있으며, 단말(300)의 PHY 계층에서 기지국(100)으로 전달되는 무선 프레임에 제어 신호가 부가되어 전달될 수 있다.
아울러, 기지국(100)에서의 단말(300)로의 통신은 다운링크(Downlink, DL)이며, 단말(300)에서의 기지국(100)으로의 통신은 업링크(Uplink, UL)로 지칭될 수 있다.
상술한 통신 계층에 따라 본 발명의 기지국(100)과 단말(300)은 상호간의 통신을 수행하게 되는데, 특히, 본 발명의 실시 예에 따른 기지국(100)은 동적 TDD 전송 방식에 따라 동작을 수행할 수 있다.
TDD 전송 방식은 다운링크 및 업링크에 공통의 주파수를 사용하나, 시간 영역에서 다운링크 신호 및 업링크 신호의 송수신을 구분하여 운용하는 전송 방식으로, 서브 프레임별로 다운링크 또는 업링크 신호가 구분되어 전송될 수 있다.
이때, 본 발명의 기지국(100)은 사전에 미리 설정된 스케쥴링, 즉 TDD 구성 정보에 따라 무선 프레임을 전송하거나 수신할 수 있으며, 이때 TDD 구성 정보는 트래픽 현황에 따라 동적으로 변경될 수 있다.
그리고 본 발명의 기지국(100)은 동적으로 변경되는 TDD 구성 정보를 미리 단말(300)로 전달하여야 하며, 단말(300)은 기지국(100)으로부터 전달되는 TDD 구성 정보 중 마지막으로 수신된 TDD 구성 정보에 따라 무선 프레임을 전송하게 된다.
이러한 TDD 구성(configuration) 정보는 아래의 <표 1>에서와 같이 7 가지의 TDD 구성 정보를 들 수 있으며, 기지국(100)은 트래픽 현황에 따라 동적으로 TDD 구성 정보를 변경하고 이를 단말(300)로 제공할 수 있다.
아울러, 본 발명의 무선 프레임을 구성하는 각 서브 프레임은 업링크 서브 프레임, 다운링크 서브 프레임, 스페셜(special) 서브 프레임으로 나누어진다. <표 1>에서 'D'로 표기되는 다운링크 서브 프레임은 다운링크 데이터를 전송하는데 이용되며, 'U'로 표기되는 업링크 서브 프레임은 업링크 데이터를 전송하는데 할당된다. 'S'로 표기되는 스페셜 서브 프레임은 다운링크 서브 프레임과 업링크 서브 프레임 사이의 서브 프레임에 해당된다. 상기 스페셜 서브 프레임을 두는 이유는 단말(300)의 위치에 따라, 각 단말(300)이 다운링크 서브 프레임을 완전히 수신하는 타이밍과 각 단말(300)이 업링크 데이터를 전송하는 타이밍이 다르기 때문이다. 예를 들어, 기지국과 멀리 떨어져 있는 단말(300)은 기지국(100)으로부터의 데이터를 더 늦게 수신하게 된다. 반대로, 단말(300)로부터의 데이터를 기지국(100)이 특정 시간 이내에 수신하기 위해서는 상기 단말(100)이 더 이른 시간에 데이터 송신을 시작해야 한다. 반대로, 업링크 서브 프레임과 다운링크 서브 프레임 사이에는 스페셜 서브 프레임이 필요가 없다. 아래 <표 1>은 상술한 바와 같이 표준에서 정의하고 있는 업링크-다운링크 구성(Uplink-downlink configurations)을 나타낸다.
A B Subframe number
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
0 5ms D S U U U D S U U U
1 5ms D S U U D D S U U D
2 5ms D S U D D D S U D D
3 10ms D S U U U D D D D D
4 10ms D S U U D D D D D D
5 10ms D S U D D D D D D D
6 5ms D S U U U D S U U D
상술한 <표 1>에서 A는 Uplink-downlink configuration을 의미하며, B는 Downlink-to-Uplink Switch-point periodicity를 의미하며, S로 표기되는 스페셜 서브 프레임은 DwPTS(Downlink Pilot Time Slot), GP(Guard Period), UpPTS(Uplink Pilot Time Slot)로 구성될 수 있다. 여기서 DwPTS는 단말에서 초기 셀 탐색, 동기화 또는 채널 추정에 사용되는 것이며, UpPTS는 기지국에서의 채널 추정과 단말의 상향 전송 동기를 맞추는 데 사용될 수 있다. GP는 업링크와 다운링크 사이에 다운링크 신호의 다중경로 지연으로 인해 생기는 간섭을 제거하기 위한 구간을 의미한다. TDD 무선 프레임은 RRC 메시지와 같은 상위 계층 신호로 전송되는 업링크/다운링크 설정에 따라 각 서브프레임이 다운링크 서브 프레임, 업링크 서브 프레임 또는 스페셜 서브 프레임으로 설정될 수 있다.
이러한 무선 프레임 구조에 대해 도 3을 참조하여 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 TDD 전송 방식의 무선 프레임 구조를 설명하기 위한 예시도로, 일반적으로 하나의 무선 프레임(radio frame)은 10개의 서브 프레임으로 구성될 수 있다. 하나의 서브 프레임이 전송되는 데 걸리는 시간을 TTI(Transmission Time Interval)이라 하며, TTI는 최소 스케쥴링 단위일 수 있다. 예컨대 각 서브 프레임의 길이는 1 ms이며, 하나의 서브 프레임은 두 개의 슬롯(slot)으로 구성될 수 있으며, 하나의 슬롯의 길이는 05.ml일 수 있다.
도 3에서는 하나의 무선 프레임에서 5개의 서브 프레임의 집합인 하프 프레임(half frame)만을 도시하고 있으며, 서브 프레임 주기가 4:1로 설정된 것을 확인할 수 있다. 이러한 서브 프레임 주기에 따라 기지국(100)은 DL, DL, DL, DL, UL, DL, DL, DL, DL, UL의 형태로 서브 프레임을 할당하여 무선 프레임을 전송할 수 있다.
아울러, 각각의 서브 프레임은 제어 신호를 포함하는 슬롯(slot)과 데이터를 포함하는 슬롯(slot)을 포함하여 구성된다.
먼저 다운링크 서브 프레임에 대해 설명하면, 500 및 501은 다운링크 서브 프레임을 도시하고 있다. 다운링크 서브 프레임은 시간 영역에서 제어 영역(500) 및 데이터 영역(501)으로 구분될 수 있으며, 제어 영역에는 제어 신호 PDCCH(Physical Downlink Control Chanel)가 할당될 수 있으며, 이 외에도 PCFICH(Physical Control Format Indicator Channel), PHICH(Physical Hybrid-ARQ Indicator Channel) 등이 할당될 수 있다. 아울러, 데이터 영역에는 PDSCH(Physical Downlink Shared Channel)이 할당될 수 있다.
상기 제어 영역에 할당되는 제어 신호 중 본 발명의 실시 예에서는 PDCCH를 예로 들어 설명하나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
PDCCH는 다운링크 서브 프레임의 전반적인 제어 정보를 나타내는 DCI(Downlink Control Information)을 포함하는 시그널링 채널로, 다운링크 서브 프레임의 앞 심볼 영역에 위치하게 된다. 아울러, DCI는 PDSCH의 자원 할당, PUSCH의 자원 할당, 임의의 단말 그룹 내 개별 단말들에 대한 전송 파워 제어 명령의 집합 또는 VoIP의 활성화 등의 다운링크와 관련된 제어 정보를 포함할 수 있다.
반면, 업링크 서브 프레임의 경우, 다운링크 서브프레임과 마찬가지로 제어 영역(504) 및 데이터 영역(503)으로 구분될 수 있으나, 다운링크 서브프레임과는 다르게 제어 영역(504)이 데이터 영역(503)의 뒤에 위치하게 된다. 또한 업링크 서브 프레임의 제어 영역에는 제어 신호 SRS(Sounding Reference Signal)이 할당될 수 있다. 여기서 SRS 제어 신호는 기지국이 UL 채널 상태에 다른 스케쥴링 및 링크 적응을 위한 채널 추정을 위해 사용되는 제어 신호를 의미한다. 이 외에도 PUCCH(Physical Uplink Control Channel)이 할당될 수 있으며, 데이터 영역에는 단말(100)이 업로드하고자 하는 데이터가 전달되는 PUSCH(Physical Uplink Shared Channel)가 할당될 수 있다.
TDD 무선 프레임은 하나의 무선 프레임에 상술한 바와 같은 업링크 서브 프레임과 다운링크 서브 프레임이 공존하게 된다. 그리고 서브 프레임 주기에 따라 업링크 서브 프레임과 다운링크 서브 프레임이 시간 영역을 교대로 할당 받아 전송될 수 있다.
아울러 동적 TDD에서는 이러한 서브 프레임 주기를 동적으로 변경할 수 있으며, 기지국(100)은 동적으로 변경되는 서브 프레임 주기에 따라 업링크 서브 프레임과 다운링크 서브 프레임에 시간 영역을 분배할 수 있게 된다.
다시 도 1을 참고하여, 본 발명의 단말(300)은 기지국(100)을 경유하여 무선 통신 서비스를 이용하기 위해서는 기지국(100)의 커버리지 내에 위치하고 있어야 한다. 그러나 도면에 도시된 바와 같이 기지국(100) 커버리지 영역 내에 단말(100)이 위치하고 있더라도 다양한 지형적 특성, 건물 뒤 이면도로 영역, 건물 안 공간, 지하 공간 등의 영역 등에서는 기지국 신호가 미약하게 수신되어 단말(300)에서의 서비스 품질의 열화가 발생되게 된다.
이러한 문제를 해결하기 위하여, 기지국(100)으로부터 받은 신호를 증폭하여 단말(100)에 전송하고자 하는 무선 통신 장치(200)의 보급이 증가되고 있다.
무선 통신 장치(200)는 기지국(100)과 단말(300) 사이에 위치하며, 기지국(100)의 커버리지를 확장하고, 셀 처리율을 향상시킬 수 있는 역할을 수행하는 장치를 의미한다. 이러한 무선 통신 장치(200)는 중계 노드, 리피터(Repeater), 릴레이(Relay), 릴레이 노드(Relay Node) 등의 다른 용어로 대체될 수 있다.
무선 통신 장치(200)는 무선 자원을 이용하여 데이터를 전송하거나 수신할 수 있다. 이때 기지국과 무선 통신 장치(200) 간의 링크는 백홀링크(backhaul link)라 하고, 무선 통신 장치(200)와 단말(300) 사이의 링크는 액세스 링크(access link)라 불릴 수 있다.
특히, 본 발명의 무선 통신 장치(200)는 기지국(100)과 마찬가지로 TDD 전송 방식에 따라 동작을 수행할 수 있으며, 무선 통신 장치(200)가 이용할 수 있는 무선 자원은 시간 자원으로, 시간 자원은 서브 프레임(subframe), 심볼(symbol), 슬롯(slot)을 포함하게 된다.
또한, 본 발명의 무선 통신 장치(200)는 동적으로 변경되는 TDD 스케쥴링 정보에 따라 다운링크 서브 프레임 및 업링크 서브 프레임의 주기가 지속적으로 바뀌게 되므로, 기지국(100)에서의 서브 프레임 주기와 동기화되어 무선 프레임의 송수신이 이뤄져야 한다.
이를 위해 본 발명의 무선 통신 장치(200)는 전달되는 무선 프레임에서 서브 프레임 단위로 제어 신호를 검출하고, 검출된 제어 신호의 세기 및 타이밍 오프셋에 따라 서브 프레임 주기를 검출하고, 검출된 서브 프레임 주기에 따라 스위칭 제어를 수행함으로써, 기지국(100)에서의 서브 프레임 주기와 동기화된 동작을 수행할 수 있게 된다.
특히, 본 발명의 무선 통신 장치(200)가 서브 프레임 단위로 제어 신호를 검출하게 되는 데, 단말(300)이 아이들(Idle) 상태일 경우 데이터 영역은 Null 값인 경우가 있으나, 데이터 영역과 함께 서브 프레임을 구성하는 제어 영역의 경우 반드시 제어 신호를 포함하고 있으므로, 본 발명의 무선 통신 장치(200)는 이러한 서브 프레임 단위로 제어 신호를 검출하여 서브 프레임 주기를 확인하게 된다.
또한 본 발명의 무선 프레임은 다운링크 서브 프레임과 업링크 서브 프레임이 교대로 반복되는 형태로 구성되며, 이때 다운링크 서브 프레임의 제어 신호는 데이터 영역 앞에 위치하고 있으며, 업링크 서브 프레임의 제어 신호는 데이터 영역 뒤에 위치하고 있다.
또한, 각각의 다운링크 서브 프레임의 각각의 제어 신호의 세기는 동일하다. 반면, 업링크 서브 프레임의 각각의 제어 신호의 세기 또한 동일하며, 다운링크 서브 프레임의 제어 신호에 비해서는 그 세기가 작은 경향을 보이고 있으므로, 본 발명의 무선 통신 장치(200)는 이러한 서브 프레임에서의 제어 신호의 세기 및 주기에 따른 타이밍 오프셋을 이용하여 서브 프레임의 주기를 검출하고자 한다.
이러한 본 발명의 무선 통신 장치(200)의 구성 및 무선 통신 장치(200)에서의 무선 프레임의 제어 신호를 이용한 서브 프레임 주기 결정 방법에 대해 설명하도록 한다.
먼저, 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 장치(200)의 주요 구성에 대해 설명하도록 한다.
도 4은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 장치의 주요 구성을 도시한 블록도이다.
도 1 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 무선 통신 장치(200)는 기지국 방향에서 전달되는 무선 프레임을 수신하는 제1 안테나(201), DL 커플러(202), DL 파워 검출기(204), 싱크 제어기(205), UL 파워 검출기(206), UL 커플러(207) 및 제2 안테나(208)를 포함하여 구성될 수 있다.
먼저, 기지국(100)에서 송신된 다운링크 무선 프레임은 제1 안테나(201)를 통해 수신되며, 케이블을 통해 연결된 DL 커플러(202)로 전달된다. 제1 안테나(201)는 무선 통신 장치(200)의 외부에 위치하고 있을 수 있으며, 기지국(100) 방향으로 지향하고 있다.
DL 커플러(202)와 연결된 DL 파워 검출기(204)는 제1 안테나(201)를 통해 전달되는 다운링크 무선 프레임이 있음을 감지하여 이를 싱크 제어기(205)로 전달할 수 있다. 싱크 제어기(205)는 DL 스위치를 제어하여 DL 커플러(202)를 거쳐 다운링크 무선 프레임이 다운링크 방향으로 전달될 수 있도록 제어하게 된다. 이때 다운링크 무선 프레임은 필터, 증폭기 등을 거쳐 전달될 수 있다.
그리고 UL 커플러(207)를 거쳐 제2 안테나(208)로 다운링크 무선 프레임이 전송될 수 있으며, 단말(300)로 전송될 수 있다.
반면, 단말(300)에서 송신된 업링크 무선 프레임은 제2 안테나(208)를 통해 수신되며, 케이블을 통해 연결된 UL 커플러(207)로 전달된다. 제2 안테나(208)은 무선 통신 장치(200)의 외부에 위치하고 있을 수 있으며, 단말(300) 방향으로 지향하고 있다.
아울러, UL 커플러(207)와 연결된 UL 파워 검출기(206)는 제2 안테나(208)를 통해 전달되는 업링크 무선 프레임이 있음을 감지하여 이를 싱크 제어기(205)로 전달할 수 있으며, 싱크 제어기(205)는 UL 스위치를 제어하여 UL 커플러(207)를 거쳐 업링크 방향으로 전달될 수 있도록 제어하게 된다. 이때, 업링크 무선 프레임인 필터, 증폭기 등을 거쳐 전달될 수 있으며, 제1 안테나(201)를 통해 기지국(100)으로 전송될 수 있다.
특히, 본 발명의 실시 예에 따른 DL 파워 검출기(204) 및 UL 파워 검출기(206)는 각각의 DL 커플러(202) 및 UL 커플러(207)와 물리적으로 연결되며, 각각의 안테나(201, 208)로부터 전달되는 무선 프레임에서 서브 프레임 단위로 제어 신호의 전력 세기를 검출하도록 제어할 수 있다. 그리고 DL 파워 검출기(204) 및 UL 파워 검출기(206) 각각은 검출된 제어 신호의 세기를 싱크 제어기(205)로 전달하게 된다.
본 발명의 싱크 제어기(205)는 서브 프레임 주기에 따라 DL 스위치 및 UL 스위치를 제어하여 각각의 무선 프레임이 해당 방향으로 전송되는 과정을 제어할 수 있는데, 특히 본 발명의 싱크 제어기(205)는 검출된 제어 신호 간의 타이밍 오프셋을 검출하고, 측정된 제어 신호의 세기 및 타이밍 오프셋을 통해 서브 프레임 주기를 결정할 수 있다. 그리고 결정된 서브 프레임 주기에 따라 각 DL 스위치 및 UL 스위치를 제어하여 무선 프레임의 전달을 제어할 수 있게 된다.
아울러, 본 발명의 싱크 제어기(205)는 서브 프레임 주기 검출을 위한 파라미터 임계값을 설정하고 저장하는 과정을 제어할 수도 있다.
이러한 본 발명의 무선 통신 장치에서의 서브 프레임 주기 결정 방법에 대해서는 후술하여 보다 더 구체적으로 설명하며, 이상으로 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 장치(200)의 주요 구성에 대해 도면을 참조하여 설명하였다.
설명의 편의를 위해 본 발명의 일 실시 예에서는 무선 통신 장치(200)의 DL 파워 검출기(204) 및 UL 파워 검출기(206)가 각각 독립된 형태로 존재하는 것을 가정하여 도시하였으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 도 4에 도시된 DL 파워 검출기(204) 및 UL 파워 검출기(206)는 하나의 통합된 파워 검출기로 존재할 수 있다. 이 경우, 하나의 파워 검출기가 서로 다른 방향을 지향하고 있는 복수 개의 안테나와 동시에 연결될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 무선 통신 장치(200)에서의 무선 프레임의 제어 신호를 이용한 서브 프레임 주기 결정 방법에 대해 설명하도록 한다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 프레임의 제어 신호를 이용한 서브 프레임 주기 결정 방법을 설명하기 위한 흐름도이며, 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 프레임의 제어 신호를 이용한 서브 프레임 주기 결정 방법을 설명하기 위한 예시도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 무선 통신 장치(200)의 싱크 제어기(205)는 무선 프레임에서 서브 프레임 단위로 제어 신호를 이용하여 서브 프레임 주기를 결정하기 위하여 파라미터 임계값을 설정할 수 있다(S101).
여기서 본 발명의 싱크 제어기(205)가 설정하는 파라미터 임계값은 제어 신호 세기 및 타이밍 오프셋을 포함한다.
다시 말해, 데이터 영역과 함께 서브 프레임을 구성하는 제어 영역의 경우 반드시 제어 신호를 포함하고 있으며, 각각의 다운링크 서브 프레임의 각각의 제어 신호의 세기는 동일하고, 업링크 서브 프레임의 각각의 제어 신호의 세기 또한 동일하다. 또한, 업링크 서브 프레임의 제어 신호는 다운링크 서브 프레임의 제어 신호에 비해 그 세기가 작은 경향을 보이고 있으므로, 본 발명의 싱크 제어기(205)는 이를 검출할 수 있도록 제어 신호 세기 임계값을 설정할 수 있다.
그리고, 본 발명의 싱크 제어기(205)는 타이밍 오프셋 임계값을 설정한다. 다시 말해, 본 발명의 무선 프레임은 다운링크 서브 프레임과 업링크 서브 프레임이 교대로 반복되는 형태로 전송되며, 다운링크 서브 프레임의 제어 신호는 데이터 영역 앞에 위치하고 있으며, 업링크 서브 프레임의 제어 신호는 데이터 영역 뒤에 위치하고 있다. 따라서 제어 신호 간의 간격이 동일하면 동일 서브 프레임의 제어 신호임을 확인할 수 있게 된다.
이러한 임계값을 사전에 설정하고 있는 상태에서, 본 발명의 무선 통신 장치(200)의 파워 검출기(204, 206)는 연결된 안테나를 통해 전달되는 무선 프레임이 있음을 확인할 수 있다(S103).
이때, 파워 검출기(204, 206)는 무선 프레임에서 서브 프레임 단위로 제어 신호의 세기를 측정할 수 있다(S105).
그리고 파워 검출기(204, 206)는 싱크 제어기(205)로 검출된 제어 신호 세기를 전달하고, 싱크 제어기(205)는 검출된 제어 신호 간의 간격을 확인하여 타이밍 오프셋을 측정한다(S107).
상기 과정에 대해 도 6을 참조하여 설명하면, (a)에서 도시하고 있는 바와 같이 다운링크 서브 프레임의 제어 신호인 PDCCH의 신호 세기가 업링크 서브 프레임의 제어 신호인 SRS의 신호 세기보다 큰 것을 알 수 있다. 무선 통신 장치(200)의 싱크 제어기(205)는 다운링크 서브 프레임 제어 신호 검출을 위한 제어 신호 임계값(505)과 업링크 서브 프레임 제어 신호 검출을 위한 제어 신호 임계값(506)을 각각 설정할 수 있으며, 해당 임계값을 이용하여 검출된 제어 신호가 다운링크 서브 프레임 제어 신호인지 업링크 서브 프레임 제어 신호인지 여부를 확인할 수 있다.
그리고 (b)에서 도시된 바와 같이 동일한 서브 프레임의 제어 신호의 검출 간격은 동일할 수 있다. 이때, 제어 신호의 검출 타이밍의 편차가 발생되는 구간이 있는 경우, 즉, 507의 시간 구간과 508의 시간 구간 사이의 편차가 기 설정된 임계값 이상인 경우, 서브 프레임이 변경됨을 확인할 수 있으며 이를 통해 다운링크 서브 프레임과 업링크 서브 프레임의 주기를 도출할 수 있게 된다(S109).
예컨대, 도 6에 도시된 바와 같이 DL 4 : UL 1의 형태로 서브 프레임이 반복됨을 확인할 수 있으며, 확인된 서브 프레임 주기에 따라 스위칭 제어를 수행하여(S111), 그 이후에 전달되는 무선 프레임을 해당 방향으로 전달될 수 있도록 제어를 수행할 수 있게 된다.
이상으로 본 발명의 실시 예에 따른 무선 프레임의 제어 신호를 이용한 서브 프레임 주기 결정 방법에 대해 설명하였다.
상술한 바와 같은 본 발명의 무선 프레임의 제어 신호를 이용한 서브 프레임 주기 결정 방법은 컴퓨터 프로그램 명령어와 데이터를 저장하기에 적합한 컴퓨터로 판독 가능한 매체의 형태로 제공될 수도 있다.
특히, 본 발명의 컴퓨터 프로그램은 안테나를 통해 전달되는 적어도 하나 이상의 무선 프레임을 확인하는 단계, 상기 무선 프레임에서 서브 프레임 단위로 제어 신호의 세기 및 타이밍 오프셋을 측정하는 단계 및 상기 측정된 제어 신호의 세기 및 타이밍 오프셋을 통해 상기 무선 프레임의 서브 프레임 주기를 결정하는 단계 등을 실행할 수 있다.
이러한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있으며, 컴퓨터 시스템에 의해 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(Magnetic Media), CD-ROM(Compact Disk Read Only Memory), DVD(Digital Video Disk)와 같은 광기록 매체(Optical Media), 플롭티컬 디스크(Floptical Disk)와 같은 자기-광 매체(Magneto-Optical Media) 및 롬(ROM, Read Only Memory), 램(RAM, Random Access Memory), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치를 포함한다.
또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고, 본 발명을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.
이상으로 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 이와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것은 아니며, 기술적 사상의 범주를 이탈함없이 본 발명에 대해 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.
본 발명은 TDD 방식으로 무선 프레임을 송수신할 수 있는 무선 통신 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 무선 프레임의 제어 신호 세기 및 타이밍 오프셋을 측정하여 서브 프레임의 주기를 결정할 수 있는 무선 프레임의 제어 신호를 이용한 서브 프레임 주기 결정 방법 및 이를 지원하는 장치에 관한 것이다.
이러한 본 발명에 의하면, 서브 프레임 주기를 결정하기 위한 추가 장비의 구축 없이, 보다 효율적으로 무선 프레임 동기 제어가 가능하게 되며, 이를 통해 무선 통신 서비스 산업의 발전에 이바지할 수 있다.
또한, 본 발명은 시판 또는 영업의 가능성이 충분할 뿐만 아니라 현실적으로 명백하게 실시할 수 있는 정도이므로 산업상 이용가능성이 있다.
100: 기지국 200: 무선 통신 장치
201: 제1 안테나 202: DL 커플러
204: DL 파워 검출기 205: 싱크 제어기
206: UL 파워 검출기 207: UL 커플러
208: 제2 안테나 300: 단말

Claims (10)

  1. 무선 통신 장치가,
    안테나를 통해 전달되는 적어도 하나 이상의 무선 프레임을 확인하는 단계;
    상기 무선 프레임에서 서브 프레임 단위로 제어 신호의 세기 및 타이밍 오프셋을 측정하는 단계; 및
    상기 측정된 제어 신호의 세기 및 타이밍 오프셋을 통해 상기 무선 프레임의 서브 프레임 주기를 결정하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 프레임의 제어 신호를 이용한 서브 프레임 주기 결정 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 확인하는 단계 이전에,
    제어 신호 세기 임계값 및 타이밍 오프셋에 대한 임계값을 설정하는 단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 프레임의 제어 신호를 이용한 서브 프레임 주기 결정 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 무선 프레임은
    기지국이 전달하는 다운링크 서브 프레임과 단말이 전달하는 업링크 서브 프레임을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 프레임의 제어 신호를 이용한 서브 프레임 주기 결정 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 결정하는 단계는
    상기 측정된 제어 신호의 세기를 통해 다운링크 서브 프레임 제어 신호 또는 업링크 서브 프레임의 제어 신호 인지 여부를 확인하는 단계;
    상기 타이밍 오프셋을 통해 서브 프레임의 변경 시점을 확인하는 단계; 및
    상기 확인된 제어 신호의 종류 및 상기 변경 시점에 따라 상기 서브 프레임 주기를 결정하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 프레임의 제어 신호를 이용한 서브 프레임 주기 결정 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 결정하는 단계 이후에,
    상기 결정된 서브 프레임 주기에 따라 스위칭 제어를 수행하는 단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 프레임의 제어 신호를 이용한 서브 프레임 주기 결정 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 하나의 항에 기재된 방법을 실행하는 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록매체.
  7. 기지국 및 단말로부터 전달되는 무선 프레임을 수신하는 적어도 하나 이상의 안테나;
    상기 안테나를 통해 전달되는 적어도 하나 이상의 무선 프레임에서 서브 프레임 단위로 제어 신호의 세기를 검출하는 파워 검출기; 및
    상기 제어 신호간의 타이밍 오프셋을 검출하고, 상기 측정된 제어 신호의 세기 및 타이밍 오프셋을 통해 상기 무선 프레임의 서브 프레임 주기를 결정하며 상기 결정된 서브 프레임 주기에 따라 스위칭 제어를 수행하는 싱크 제어기;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 안테나는
    기지국 방향에서 전달되는 무선 프레임을 수신하는 제1 안테나 및 단말 방향에서 전달되는 무선 프레임을 수신하는 제2 안테나를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 파워 검출기는
    상기 제1 안테나를 통해 전달되는 무선 프레임에서 서브 프레임 단위로 제어 신호의 세기를 측정하는 DL 파워 검출기; 및
    상기 제2 안테나를 통해 전달되는 무선 프레임에서 서브 프레임 단위로 제어 신호의 세기를 측정하는 UL 파워 검출기;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 싱크 제어기는
    제어 신호 세기 임계값 및 타이밍 오프셋에 대한 임계값을 설정하며, 상기 측정된 제어 신호의 세기 및 타이밍 오프셋을 상기 임계값과 비교하여 업링크 또는 다운링크 제어 신호인지 여부를 확인하고, 확인된 제어 신호 종류에 따라 서브 프레임 주기를 결정하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 장치.
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