KR20200011030A - 중계기 및 이의 동작 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시 예에 따른 중계기의 동작 방법은 수신된 통신 신호로부터 동기 신호를 검출하는 단계, 상기 통신 신호의 시간에 따른 전력 변화에 기초하여 TDD(Time Division Duplex) 스위칭 패턴을 식별하는 단계 및 검출된 상기 동기 신호와 상기 스위칭 패턴에 기초하여, 중계기의 업 링크 동작과 다운링크 동작을 스위칭하는 단계를 포함한다.

Description

중계기 및 이의 동작 방법{REPEATER AND OPERATING METHOD OF THE REPEATER}
본 발명은 중계기 및 이의 동작 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 동기 신호와 통신 신호의 시간에 따른 전력 변화에 따라 식별된 스위칭 패턴에 기초하여 업 링크 동작과 다운링크 동작을 스위칭할 수 있는 중계기 및 이의 동작 방법에 관한 것이다.
5G NR(New Radio)은 5G 통신에서의 무선 인터페이스로서 3GPP(3rd Generation Partnership Project)의 표준 규격인 Release 15부터 정의되며, 프레임 구조는 3GPP 표준 문서(표준 번호 TS 38 Series)에 따라 정의 된다.
5G NR의 TDD(Time Division Duplex) 동작은 4G LTE(Long-Term Evolution)의 TDD 동작과 다른 점이 많다. 5G NR의 TDD에서는 업링크 통신과 다운링크 통신의 시간 할당이 변하지 않는 정적(static) TDD 뿐만 아니라 동적(dynamic) TDD로도 운영이 가능하다.
5G NR을 지원하는 중계 시스템(예컨대, 중계기, 분산 안테나 시스템 등)은 5G NR 기지국 신호를 수신하여 5G NR을 사용하는 무선 액세스 망의 전파 음영 지역을 해소하는 역할을 한다.
TDD 통신 서비스를 지원하는 5G NR 중계 시스템에서는 증폭한 신호의 좋은 품질(예컨대, SNR(Signal to Noise Ratio))을 유지하기 위해 다운링크 통신 구간과 업링크 통신 구간의 통신 신호를 구분하여 증폭시킬 필요성이 있다. 이를 위해서는, 시간 영역에서 구분된 업링크 통신 구간과 다운링크 통신 구간의 정보가 중요하다.
그러나, 5G NR 중계 시스템에서 TDD 스위칭 정보를 얻기 위해서는, 표준 규격에 근거하여 복잡한 복조 및 복호화(demoluation and decoding)를 수행하여야 한다는 문제점이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 동기 신호와 통신 신호의 시간에 따른 전력 변화에 따라 식별된 스위칭 패턴에 기초하여 업 링크 동작과 다운링크 동작을 스위칭할 수 있는 중계기 및 이의 동작 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 중계기의 동작 방법은 수신된 통신 신호로부터 동기 신호를 검출하는 단계; 상기 통신 신호의 시간에 따른 전력 변화에 기초하여 TDD(Time Division Duplex) 스위칭 패턴을 식별하는 단계; 및 검출된 상기 동기 신호와 상기 스위칭 패턴에 기초하여, 중계기의 업 링크 동작과 다운링크 동작을 스위칭하는 단계를 포함할 수 있다.
일부 실시 예에서, 상기 중계기의 동작 방법은, 검출된 상기 동기 신호에 기초하여 상기 통신 신호 내의 프레임 경계를 검출하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일부 실시 예에서, 상기 TDD 스위칭 패턴을 식별하는 단계는, 검출된 상기 프레임 경계를 기준으로 상기 통신 신호의 시간에 따른 전력 변화에 기초하여, 상기 TDD 스위칭 패턴을 식별할 수 있다.
일부 실시 예에서, 상기 동기 신호는, PSS(Primary Synchronization Signal), SSS(Secondary Synchronization Signal), SS(Synchronization Signal)/PBCH(Physical Broadcast Channel), 또는 DMRS(Demodulation Reference Signal)일 수 있다.
일부 실시 예에서, 상기 TDD 스위칭 패턴을 식별하는 단계는, 상기 통신 신호의 시간에 따른 전력 변화에 기초하여 상기 TDD 스위칭 패턴의 주기와 상기 TDD 스위칭 패턴의 다운링크 통신구간을 검출할 수 있다.
일부 실시 예에서, 상기 TDD 스위칭 패턴을 식별하는 단계는, 상기 통신 신호 내의 업링크-다운링크 트랜지션 갭(transition gap)을 이용하여 상기 TDD 스위칭 패턴의 상기 주기를 검출하는 단계를 포함할 수 있다.
일부 실시 예에서, 상기 TDD 스위칭 패턴을 식별하는 단계는, 상기 업링크-다운링크 트랜지션 갭과 다운링크-업링크 트랜지션 후보 구간의 합이 가드 피리어드(guard period)의 크기에 상응하는 심볼(symbol)의 길이 또는 상기 심볼의 길이의 정수 배에 해당하는 경우에 대하여 상기 TDD 스위칭 패턴을 식별할 수 있다.
일부 실시 예에서, 상기 TDD 스위칭 패턴을 식별하는 단계는, 기 설정된 업링크-다운링크 비율을 이용하여, 상기 TDD 스위칭 패턴을 식별할 수 있다.
일부 실시 예에서, 상기 TDD 스위칭 패턴을 식별하는 단계는, 상기 TDD 스위칭 패턴의 주기에 기초하여, 상기 통신 신호에 상응하는 적어도 하나 이상의 후보 TDD 스위칭 패턴을 식별할 수 있다.
일부 실시 예에서, 상기 중계기의 동작 방법은, 상기 적어도 하나 이상의 후보 TDD 스위칭 패턴 중에서 어느 하나의 후보 TDD 스위칭 패턴을 상기 스위칭에 사용할 TDD 스위칭 패턴으로 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일부 실시 예에서, 상기 스위칭에 사용할 TDD 스위칭 패턴으로 결정하는 단계는, 식별된 상기 적어도 하나 이상의 후보 TDD 스위칭 패턴의 다운링크 통신구간들 중에서 가장 긴 다운링크 통신구간을 상기 TDD 스위칭 패턴의 다운링크 통신구간으로 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
일부 실시 예에서, 상기 스위칭에 사용할 TDD 스위칭 패턴으로 결정하는 단계는, 결정된 상기 TDD 스위칭 패턴에 기초하여, 상기 통신 신호에서 다운링크 통신구간으로 판단된 구간의 경계 밖의 일정 구간에서 신호가 존재하는지 여부에 따라 결정된 상기 TDD 스위칭 패턴을 검증하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일부 실시 예에서, 상기 스위칭에 사용할 TDD 스위칭 패턴으로 결정하는 단계는, 검증 결과에 따라 판단된 상기 TDD 스위칭 패턴에 오류가 있다고 판단된 경우, 검증 대상이 되는 TDD 스위칭 패턴의 주기, 검증 대상이 되는 다운링크 통신구간의 길이, 데이터 로딩(data loading) 여부, 및 결정된 TDD 스위칭 패턴이 상기 통신 신호의 패턴과 일치하는 비율 중 적어도 어느 하나 이상으로 구성된 검증 조건을 강화하여 상기 TDD 스위칭 패턴의 검증을 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일부 실시 예에서, 상기 중계기의 동작 방법은, 상기 적어도 어느 하나의 검증 조건을 강화하여 상기 TDD 스위칭 패턴의 검증을 수행한 결과 기준 시간동안 검증 조건을 만족하는 경우, 상기 검증 조건을 완화하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 중계기는 수신된 통신 신호로부터 동기 신호를 검출하는 동기 검출기; 상기 통신 신호의 시간에 따른 전력 변화에 기초하여 TDD(Time Division Duplex) 스위칭 패턴을 식별하는 TDD 스위칭 패턴 검출기; 및 검출된 상기 동기 신호와 상기 스위칭 패턴에 기초하여, 중계기의 업 링크 동작과 다운링크 동작을 스위칭하기 위한 스위칭 신호를 생성하는 스위칭 신호 생성기를 포함할 수 있다.
본 발명이 실시 예에 따른 방법과 장치는 동기 신호와 통신 신호의 시간에 따른 전력 변화에 따라 식별된 스위칭 패턴을 업 링크 동작과 다운링크 동작을 스위칭에 이용함으로써, 표준 규격에 근거한 별도의 복잡한 복조 및 복호화 없이도 TDD 스위칭을 할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 상세한 설명에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 통신 시스템의 개념도이다.
도 2는 도 1에 도시된 중계기의 일 실시 예에 따른 블록도이다.
도 3은 도 2에 도시된 업링크/다운링크 스위칭 신호 생성기의 일 실시 예에 따른 블록도이다.
도 4와 도 5는 도 3에 도시된 업링크/다운링크 스위칭 신호 생성기에서 통신 신호의 스위칭 패턴을 검출하기 위한 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 중계기의 동작 방법의 플로우차트이다.
본 발명의 기술적 사상은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 이를 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 기술적 사상을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명의 기술적 사상을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 본 명세서의 설명 과정에서 이용되는 숫자(예를 들어, 제1, 제2 등)는 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위한 식별기호에 불과하다.
또한, 본 명세서에서, 일 구성요소가 다른 구성요소와 "연결된다" 거나 "접속된다" 등으로 언급된 때에는, 상기 일 구성요소가 상기 다른 구성요소와 직접 연결되거나 또는 직접 접속될 수도 있지만, 특별히 반대되는 기재가 존재하지 않는 이상, 중간에 또 다른 구성요소를 매개하여 연결되거나 또는 접속될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
또한, 본 명세서에 기재된 "~부", "~기", "~자", "~모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 프로세서(Processor), 마이크로 프로세서(Micro Processer), 마이크로 컨트롤러(Micro Controller), CPU(Central Processing Unit), GPU(Graphics Processing Unit), APU(Accelerate Processor Unit), DSP(Drive Signal Processor), ASIC(Application Specific Integrated Circuit), FPGA(Field Programmable Gate Array) 등과 같은 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있으며, 적어도 하나의 기능이나 동작의 처리에 필요한 데이터를 저장하는 메모리(memory)와 결합되는 형태로 구현될 수도 있다.
그리고 본 명세서에서의 구성부들에 대한 구분은 각 구성부가 담당하는 주기능 별로 구분한 것에 불과함을 명확히 하고자 한다. 즉, 이하에서 설명할 2개 이상의 구성부가 하나의 구성부로 합쳐지거나 또는 하나의 구성부가 보다 세분화된 기능별로 2개 이상으로 분화되어 구비될 수도 있다. 그리고 이하에서 설명할 구성부 각각은 자신이 담당하는 주기능 이외에도 다른 구성부가 담당하는 기능 중 일부 또는 전부의 기능을 추가적으로 수행할 수도 있으며, 구성부 각각이 담당하는 주기능 중 일부 기능이 다른 구성부에 의해 전담되어 수행될 수도 있음은 물론이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 통신 시스템의 개념도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 통신 시스템(10)은 기지국(100), 무선통신단말기(200), 및 중계기(300)를 포함할 수 있다.
중계기(300)는 기지국(100)과 무선통신단말기(200) 간의 통신을 중계할 수 있다.
실시 예에 따라, 중계기(300)는 GSM(global system for mobile communication) 또는 CDMA(code division multiple access)와 같은 2G 이동통 신망, WCDMA(wideband code division multiple access) 또는 CDMA2000과 같은 3G 이동통신망, HSDPA(high speed downlink packet access) 또는 HSUPA(high speed uplink packet access)와 같은 3.5G 이동통신망, LTE(long term evolution) 또는 LTE-Advanced과 같은 4G 이동통신망, 5G 이동통신망, C-RAN(Cloud Radio Access Network), 또는 이들의 조합으로 구성된 통신망에서 통신 신호를 중계할 수 있다.
중계기(300)는 기지국(100)으로부터 전송된 통신 신호(예컨대, 기지국 신호)를 제1안테나(ANT1)를 통하여 수신하고, 수신된 통신 신호(예컨대, 기지국 신호)를 제2안테나(ANT2)를 통하여 무선통신단말기(200)로 중계할 수 있다.
실시 예에 따라, 통신 신호는 무선 통신 신호(예컨대, RF(Radio Frequency) 신호)일 수 있다.
실시 예에 따라, 통신 신호는 5G-NR(New Radio) 표준에 따른 통신 신호일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
제1안테나(ANT1)는 도너 안테나(donor antenna)라고 호칭될 수 있으며, 제2안테나(ANT2)는 서비스 안테나(service antenna) 또는 커버리지 안테나(coverage antenna)라고 호칭될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
실시 예에 따라, 중계기(300)는 RF 중계기 또는 ICS(Interference Cancellation System) 중계기 등의 무선 통신 신호를 중계하는 중계기로 구현될 수 있다.
도 1에서는 설명의 편의를 위하여 중계기(300)가 하나의 기지국(100)과 하나의 무선통신단말기(200) 간의 통신을 중계하는 것으로 도시하였으나, 중계기(300)는 복수의 기지국들과 복수의 무선통신 단말기 간의 통신을 중계할 수도 있다. 다른 실시 예에 따라, 중계기(300)는 기지국(100)과 타 중계기(미도시) 간의 통신을 중계할 수도 있다.
중계기(300)의 세부적인 구조 및 동작에 관해서는 도 2를 참조하여 상세히 설명된다.
도 2는 도 1에 도시된 중계기의 일 실시 예에 따른 블록도이다.
도 1과 도 2를 참조하면, 중계기(300)는 제1업링크/다운링크 스위치(UL/DL switch, 305), 다운링크 처리 회로(downlink processing circuit, 310), 제2업링크/다운링크 스위치(316), 업링크 처리 회로(uplink processing circuit, 320), 및 업링크/다운링크 스위치 컨트롤러(UL/DL switch controller, 330)를 포함할 수 있다.
제1업링크/다운링크 스위치(305)는 업링크 통신과 다운링크 통신에서 중계기(300) 내의 통신 신호의 이동 경로를 스위칭, 즉 중계기(300)의 업링크 동작과 다운링크 동작을 스위칭할 수 있다.
다운링크 통신에서, 제1업링크/다운링크 스위치(305)는 제1안테나(ANT1)를 통해 수신된 통신 신호를 수신하고, 수신된 통신 신호를 다운링크 처리 회로(310)로 전달하도록 통신 신호의 이동 경로를 스위칭할 수 있다.
업링크 통신에서, 제1업링크/다운링크 스위치(305)는 업링크 처리 회로(320)를 통해 수신된 통신 신호를 수신하고, 수신된 통신 신호를 제1안테나(ANT1)로 전달하도록 통신 신호의 이동 경로를 스위칭할 수 있다.
실시 예에 따라, 제1업링크/다운링크 스위치(305)는 다운링크 통신에서 제1안테나(ANT1)를 통해 수신된 통신 신호의 노이즈를 제거하고, 노이즈 제거된 통신 신호를 주파수 하향 변환하여 출력할 수도 있다.
실시 예에 따라, 제1업링크/다운링크 스위치(305)는 업링크 통신에서 업링크 처리 회로(320)를 통하여 전달받은 통신 신호를 제1안테나(ANT1)를 통하여 기지국(100) 측으로 송신할 수 있다.
실시 예에 따라, 제1업링크/다운링크 스위치(305)는 업링크 통신에서 업링크 처리 회로(320)를 통하여 전달받은 통신 신호를 선형화하여 출력할 수 있다.
제1업링크/다운링크 스위치(305)는 업링크/다운링크 스위칭 신호 생성회로(330)에 의해 생성된 제1스위칭 신호(SW1)에 따라 통신 신호의 이동 경로를 스위칭할 수 있다.
다운링크 처리 회로(310)는 제1저잡음 증폭기(Low-Noise Amplifier(LNA), 311), 제1아날로그-디지털 컨버터(ADC, 312), 제1디지털 필터(digital filter, 313), 제1디지털-아날로그 컨버터(DAC, 314), 및 제1전력 증폭기(Power Amplifier(PA), 315)를 포함할 수 있다.
제1저잡음 증폭기(311)는 제1업링크/다운링크 스위치(305)로부터 전달받은 통신 신호를 최소 잡음지수를 만족하도록 증폭시켜서 출력할 수 있다.
제1아날로그-디지털 컨버터(312)는 제1저잡음 증폭기(311)에 의해 증폭되어 출력된 통신 신호를 디지털 변환하여, 디지털 변환된 통신 신호를 출력할 수 있다.
제1디지털 필터(313)는 디지털 변환된 통신 신호에 포함된 간섭신호를 필터링 하고, 통과 대역의 신호만 출력할 수 있다.
실시 예에 따라, 제1디지털 필터(313)는 디지털 신호 프로세서(미도시)의 일부 구성으로 구현될 수 있다.
실시 예에 따라, 제1디지털 필터(313)는 그 용어에도 불구하고, 디지털 필터링의 기능과 디지털 필터링된 통신 신호의 디지털 신호처리 기능을 함께 수행할 수 있으며, 이 경우 제1통신 신호(SG1)는 디지털 신호처리 이전에 디지털 필터링 처리된 채로 제1디지털 필터(313)로부터 출력될 수도 있다.
제1디지털 필터(313)의 파라미터(예컨대, 필터의 형태(LPF, BPF, HPF, BSF 등), 필터의 중심 주파수, 필터의 통과대역(bandwidth) 등)는 사용자에 의해 조절 또는 설정되거나, 통신 신호의 특성에 따라 적응적으로 조절될 수 있다.
실시 예에 따라, 제1디지털 필터(313)는 대역통과필터를 포함하여 구현될 수 있다.
제1디지털 필터(313)에 의해 필터링된 제1통신 신호(SG1)는 업링크/다운링크 스위치 컨트롤러(330)로도 출력될 수 있다.
제1디지털-아날로그 변환기(314)는 제1디지털 필터(313)에 의해 필터링된 디지털 통신 신호를 아날로그 통신 신호로 변환하여 출력할 수 있다.
제1전력 증폭기(315)는 제1디지털-아날로그 변환기(314)에 의해 출력된 아날로그 통신 신호를 증폭하여 출력할 수 있다.
제1전력 증폭기(315)에 의해 증폭되어 출력된 아날로그 통신 신호는 제2업링크/다운링크 스위치(316)로 전달된다.
제2업링크/다운링크 스위치(316)는 업링크 통신과 다운링크 통신에서 중계기(300) 내의 통신 신호의 이동 경로를 스위칭, 즉 중계기(300)의 업링크 동작과 다운링크 동작을 스위칭할 수 있다.
다운링크 통신에서, 제2업링크/다운링크 스위치(316)는 다운링크 처리 회로(310)를 통해 수신된 통신 신호를 수신하고, 수신된 통신 신호를 제2안테나(ANT2)로 전달하도록 통신 신호의 이동 경로를 스위칭할 수 있다.
업링크 통신에서, 제2업링크/다운링크 스위치(316)는 제2안테나(ANT2)를 통해 수신된 통신 신호를 수신하고, 수신된 통신 신호를 업링크 처리 회로(320)로 전달하도록 통신 신호의 이동 경로를 스위칭할 수 있다.
실시 예에 따라, 제2업링크/다운링크 스위치(316)는 다운링크 통신에서 다운링크 처리 회로(310)를 통하여 전달받은 통신 신호를 제2안테나(ANT2)를 통하여 기지국(100) 측으로 송신할 수 있다.
실시 예에 따라, 제2업링크/다운링크 스위치(316)는 다운링크 통신에서 다운링크 처리 회로(310)를 통하여 전달받은 통신 신호를 선형화하여 출력할 수 있다.
실시 예에 따라, 제2업링크/다운링크 스위치(316)는 업링크 통신에서 제2안테나(ANT2)를 통해 수신된 통신 신호의 노이즈를 제거하고, 노이즈 제거된 통신 신호를 주파수 하향 변환하여 출력할 수도 있다.
제2업링크/다운링크 스위치(316)는 업링크/다운링크 스위칭 신호 생성회로(330)에 의해 생성된 제2스위칭 신호(SW2)에 따라 통신 신호의 이동 경로를 스위칭할 수 있다.
제2업링크/다운링크 스위치(316)는 업링크 통신에서 제2안테나(ANT2)를 통해 수신된 통신 신호를 수신하고, 수신된 통신 신호를 업링크 처리 회로(320)로 전달할 수 있다.
업링크 처리 회로(320)는 제2저잡음 증폭기(321), 제2아날로그-디지털 컨버터(322), 제2디지털 필터(323), 제2디지털-아날로그 컨버터(324), 및 제2전력 증폭기(325)를 포함할 수 있다.
업링크 처리 회로(320)의 각 구성(321~325)는 다운링크 처리 회로(310)의 각 구성(311~315)의 역방향으로 실질적인 동일한 신호 처리를 수행할 수 있다.
도 2에 도시된 다운링크 처리 회로(310)와 업링크 처리 회로(320) 각각에 포함된 구성들은 예시적인 구성에 불과하며, 실시 예에 따라 다양한 변형이 가능하다.
업링크/다운링크 스위치 컨트롤러(330)는 제1디지털 필터(313)로부터 필터링되어 출력된 제1통신 신호(SG1)를 입력받고, 입력된 제1통신 신호(SG1)에 기초하여 업링크/다운링크 스위치들(305, 316)을 스위칭하기 위한 스위칭 신호들(SW1, SW2)을 생성할 수 있다.
실시 예에 따라, 업링크/다운링크 스위치 컨트롤러(330)는 제1디지털 필터(313)로부터 필터링되어 출력된 제1통신 신호(SG1)와 제2디지털 필터(323)로부터 필터링되어 출력된 제2통신 신호(SG2)를 함께 입력받고, 입력된 통신 신호들(SG1, SG2)에 기초하여 업링크/다운링크 스위치들(305, 316)을 스위칭하기 위한 스위칭 신호들(SW1, SW2)을 생성할 수 있다.
실시 예에 따라, 업링크/다운링크 스위치 컨트롤러(330)는 최초에 TDD 스위칭 패턴을 검출하여 업링크/다운링크 스위칭 신호를 생성할 때에는 다운링크 통신 신호와 업링크 통신 신호를 모두 포함하는 제1통신 신호(SG1)에 기초하여 스위칭 신호(SW1, SW2)를 생성하고, 스위칭 신호(SW1, SW2)를 보정하여 생성할 때에는 제1통신 신호(SG1)와 제2통신 신호(SG2)를 함께 이용할 수 있다.
실시 예에 따라, 업링크/다운링크 스위치 컨트롤러(330)는 제1통신 신호(SG1)와 제2통신 신호(SG2)를 디지털 필터(313, 323)를 통하지 않고 다른 경로를 통하여 수신할 수 있다. 예컨대, 업링크/다운링크 스위치 컨트롤러(330)는 저잡음 증폭기(311, 321)로부터 출력된 통신 신호, 또는 아날로그-디지털 컨버터(312, 322)로부터 출력된 통신 신호, 또는 업링크/다운링크 스위치(305, 316)로부터 출력된 아날로그 신호 상태의 통신 신호를 직접 수신하여, 수신된 통신 신호에 기초하여 스위칭 신호(SW1, SW2)를 생성할 수 있다.
업링크/다운링크 스위치 컨트롤러(330)의 세부적인 구조 및 동작에 대해서는 도 3 내지 도 5를 참조하여 후술하도록 한다.
도 3은 도 2에 도시된 업링크/다운링크 스위칭 신호 생성기의 일 실시 예에 따른 블록도이다. 도 4와 도 5는 도 3에 도시된 업링크/다운링크 스위칭 신호 생성기에서 통신 신호의 스위칭 패턴을 검출하기 위한 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 2 내지 도 5를 참조하면, 업링크/다운링크 스위치 컨트롤러(330)는 스위치 회로(switch circuit, 331), 동기 검출기(sync detector, 332), 프레임 경계 검출기(frame boundary detector, 333), 전력 검출기(power detector, 334), TDD 스위칭 패턴 식별기(TDD switching pattern identifier, 335), TDD 스위칭 패턴 결정기(TDD switching pattern decider, 336), 및 스위칭 신호 생성기(switching signal generator, 337)를 포함할 수 있다.
스위치 회로(331)는 입력되는 통신 신호(SG1, SG2) 중에서 TDD 스위칭 패턴 검출에 사용할 통신 신호(SG1 또는 SG2)를 선택하여 출력할 수 있다.
동기 검출기(331)는 수신된 통신 신호(SG1)로부터 동기 신호(SYNC)를 검출할 수 있다.
실시 예에 따라, 동기 신호(SYNC)는 PSS(Primary Synchronization Signal), SSS(Secondary Synchronization Signal), SS(Synchronization Signal)/PBCH(Physical Broadcast Channel), DMRS(Demodulation Reference Signal)일 수 있다.
동기 검출기(331)는 검출한 동기 신호(SYNC)를 프레임 경계 검출기(333)와 스위칭 신호 생성기(337)로 출력할 수 있다.
프레임 경계 검출기(333)는 동기 검출기(331)에 의해 검출된 동기 신호(SYNC)에 기초하여 통신 신호(예컨대, SG1) 내의 프레임 경계를 검출할 수 있다.
실시 예에 따라, 동기 신호(SYNC)의 심벌 위치는 프레임의 시작점과 차이가 발생할 수 있으며, 프레임 경계 검출기(333)는 동기 신호(SYNC)와 하프-프레임(half-frame) 정보, 빔 인덱스(beam index) 정보 등을 함께 이용하여 프레임의 시작점 정보를 포함하는 프레임 경계를 검출할 수 있다.
다른 실시 예에 따라, 프레임 경계 검출기(333)는 동기 신호(SYNC)와 프레임 경계의 일정한 상관 관계에 기초하여 프레임 경계를 검출할 수 있다.
또 다른 실시 예에 따라, 프레임 경계 검출기(333)는 전력 검출기(334)의 통신 신호의 전력 정보를 기초로 프레임 경계를 검출할 수 있다.
프레임 경계 검출기(333)는 검출된 프레임 경계 정보(FRB)를 TDD 패턴 식별기(335)와 스위칭 신호 생성기(337)로 출력할 수 있다.
전력 검출기(334)는 통신 신호(예컨대, SG1)의 시간에 따른 전력 변화를 검출할 수 있다.
실시 예에 따라, 전력 검출기(334)는 프레임 경계 검출기(333)에 의해 검출된 프레임 경계에 동기된 통신 신호(예컨대, SG1)의 시간에 따른 시계열 전력값을 출력할 수 있다.
실시 예에 따라, 전력 검출기(334)는 전력의 변화를 순시적, 연속적, 또는 누적적으로 검출하여 출력할 수 있다.
실시 예에 따라, 전력 검출기(334)는 TDD 스위칭 패턴 검출에 제1통신 신호(SG1)와 제2통신 신호(SG2)가 함께 사용되는 경우, 수신된 제2통신 신호(SG2)의 시간에 따른 전력 변화를 함께 검출하고, 검출된 전력 값을 TDD 패턴 식별기(335)로 출력할 수 있다.
TDD 패턴 식별기(335)는 전력 검출기(334)로부터 전달된 통신 신호(SG1 또는 SG2)의 시간에 따른 전력 변화에 기초하여 TDD 스위칭 패턴을 분석 및 식별할 수 있다.
실시 예에 따라, TDD 패턴 식별기(335)는 전력 검출기(334)로부터 전달된 통신 신호(SG1 또는 SG2)의 시간에 따른 전력 변화와 프레임 경계 검출기(333)로부터 출력된 프레임 경계 정보(FRB)를 이용하여 TDD 스위칭 패턴을 분석 및 식별할 수 있다.
실시 예에 따라, TDD 스위칭 패턴은 TDD 스위칭 패턴의 주기와 TDD 스위칭 패턴 내의 다운링크 통신구간의 길이에 관한 정보를 포함할 수 있다.
도 4를 함께 참조하면, TDD 패턴 식별기(335)는 통신 신호(SG1 또는 SG2)의 전력 값을 기준 전력값(TH)과 비교하여, 기준 전력값(TH) 이상의 전력값을 가지는 구간을 통신 신호가 존재하는 구간으로 판단하고, 판단된 구간의 순서에 따라 다운링크 통신구간(DL)과 업링크 통신구간(UL)을 구분할 수 있다.
TDD 패턴 식별기(335)는 통신 신호와 기준 전력값(TH)과의 전력값 비교 결과에 따라 디지털 신호로 변환된 통신 신호를 이용하여, 다운링크 통신구간(DL)과 업링크 통신구간(UL)을 판단할 수 있다.
실시 예에 따라, 기준 전력값(TH)은 통신 신호(SG1 또는 SG2)가 존재하지 않는 구간의 실효 전력값 또는 열잡음보다 3dB 내지 6dB 높은 값으로 설정될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
TDD 패턴 식별기(335)는 다운링크 통신구간(DL)의 길이를 검출할 수 있다.
도 5를 함께 참조하면, 실시 예에 따라, 중계기(300)에서 수신되는 통신 신호는 다운링크 통신구간(DL1, DL2), 가드 피리어드(Guard period, GP1,GP2), 업링크 통신구간(UL1, UL2), 업링크-다운링크 트랜지션 갭(uplink-downlink transition gap, TG1, TG2)의 순서로 패턴이 반복될 수 있다.
TDD 패턴 식별기(335)는 다운링크 통신구간(DL1, DL2)과 업링크 통신구간(UL1, UL2)을 포함하는 패턴이 반복되는 주기(T1 또는 T2)를 검출할 수 있다.
실시 예에 따라, TDD 패턴 식별기(335)는 동일한 TDD 스위칭 패턴이 반복되지 않고, 2이상의 TDD 스위칭 패턴이 교번적으로 반복되는 경우 등을 식별하기 위하여 TDD 스위칭 패턴의 식별 구간을 조절하거나 2이상의 TDD 스위칭 패턴을 나누어 분석할 수 있다. 예컨대, 5G NR rel.15 신호는 두개의 TDD 스위칭 패턴이 번갈아가면서 반복되므로 홀수번째 주기와 짝수번째 주기를 구분하여 분석할 수 있다.
실시 예에 따라, TDD 패턴 식별기(335)는 통신 신호 내의 업링크-다운링크 트랜지션 갭(TG1, TG2)을 이용하여 TDD 스위칭 패턴의 주기(T1 또는 T2)를 검출할 수 있다.
실시 예에 따라, TDD 패턴 식별기(335)는 동기 신호(예컨대, SYNC1)를 기준으로 하여, 업링크 통신구간(예컨대, UL1)과 다음 주기의 다운링크 통신구간(예컨대, DL2) 사이에 통신 신호가 감지되지 않는 구간을 업링크-다운링크 트랜지션 갭(예컨대, TG1)으로 검출하고, 프레임 경계(예컨대, FRB)부터 검출된 업링크-다운링크 트랜지션 갭(예컨대, TG1)까지를 TDD 스위칭 패턴의 주기(예컨대, T1)로 판단할 수 있다.
실시 예에 따라, TDD 패턴 식별기(335)는 통신 신호에 포함된 복수의 다운링크 통신구간들(예컨대, DL1, DL2)을 검출하여 검출된 복수의 다운링크 통신구간들(예컨대, DL1, DL2)의 길이(예컨대, TD1, TD2)를 서로 비교할 수 있다. TDD 패턴 검출기(335)는 비교결과에 따라 복수의 다운링크 통신구간들(예컨대, DL1, DL2) 중에서 가장 긴 다운링크 통신 구간(예컨대, DL2)의 길이(예컨대, TD2)를 TDD 스위칭 패턴의 다운링크 통신구간으로 판단할 수 있다.
실시 예에 따라, TDD 패턴 식별기(335)는 업링크-다운링크 트랜지션 갭(예컨대, TG1)과 다운링크-업링크 트랜지션 후보 구간(예컨대, CTG)의 합이 가드 피리어드(예컨대, GP1)의 크기에 상응하는 심볼의 길이 또는 상기 심볼의 길이에 정수 배에 해당하는 경우에 대해서만, 해당 다운링크 통신 구간(또는 업링크 통신 구간)에 데이터가 로딩(loading)되었다고 판단하여 TDD 스위칭 패턴을 식별할 수 있다.
실시 예에 따라, TDD 패턴 식별기(335)는 전력 검출기(334)에 의해 검출된 전력값에 따라 정상적으로 TDD 스위칭 패턴이 식별되지 않는 경우(예컨대 다운링크 통신 구간의 길이가 1개의 슬롯보다 작은 경우, 다운링크 통신 구간의 시작이 프레임 경계에서 시작하지 않는 경우 등), 기 설정된 업링크-다운링크 비율(예컨대, 4:1 등)을 이용하여 TDD 스위칭 패턴을 식별할 수 있다.
실시 예에 따라, TDD 패턴 식별기(335)는 통신 신호(예컨대, SG1, SG2)에 상응하는 적어도 하나 이상의 후보 TDD 스위칭 패턴을 식별하여 출력할 수 있다.
도 3으로 돌아와서, TDD 패턴 결정기(336)는 TDD 패턴 식별기(335)에 의해 식별된 적어도 하나 이상의 후보 TDD 스위칭 패턴 중에서 어느 하나의 후보 TDD 스위칭 패턴을 중계기(300)의 TDD 스위칭에 사용할 TDD 스위칭 패턴으로 결정할 수 있다.
실시 예에 따라, TDD 패턴 결정기(336)는 TDD 패턴 식별기(335)에 의해 식별된 적어도 하나 이상의 후보 TDD 스위칭 패턴의 복수의 다운링크 통신구간들 중에서 가장 긴 다운링크 통신구간을 포함하는 후보 TDD 스위칭 패턴을 중계기(300)의 TDD 스위칭에 사용할 TDD 스위칭 패턴으로 결정할 수 있다.
실시 예에 따라, TDD 패턴 결정기(336)는 결정된 TDD 스위칭 패턴에 대한 검증 과정을 추가로 수행할 수 있다. 예컨대, TDD 패턴 결정기(336)는 통신 신호(SG1, SG2)에서 다운링크 통신 구간으로 판단된 구간의 경계 밖의 일정 구간에서 신호가 존재하는지 여부에 따라 결정된 TDD 스위칭 패턴을 검증할 수 있다. 예컨대, TDD 패턴 결정기(336)는 다운링크 통신 구간으로 판단된 구간의 경계 밖의 일정 구간에서 신호가 존재하는 경우 TDD 스위칭 패턴의 결정에 오류가 있는 것으로 판단할 수 있다.
실시 예에 따라, TDD 패턴 결정기(336)는 검증 결과에 따라 판단된 TDD 스위칭 패턴에 오류가 있다고 판단된 경우, 검증 대상이 되는 TDD 스위칭 패턴의 주기, 검증 대상이 되는 다운링크 통신 구간의 길이, 다운링크 통신 구간 또는 업링크 통신 구간으로 판단된 구간에 데이터가 로딩되었는지 여부, 및 결정된 TDD 스위칭 패턴이 통신 신호의 패턴과 일치하는 비율 중 적어도 어느 하나 이상으로 구성된 검증 조건을 강화하여 검증과정을 수행할 수 있다. 예컨대, 검증 조건의 강화는 검증 조건의 개수를 늘리거나 검증 기준값(예컨대, 결정된 TDD 스위칭 패턴이 통신 신호의 패턴과 일치하는 비율)을 높이는 형태로 수행될 수 있다.
실시 예에 따라, TDD 패턴 결정기(336)는 검증 조건을 강화하여 TDD 스위칭 패턴의 검증을 수행한 결과 기준 시간동안 검증 조건을 만족하는 경우 검증 조건을 완화시킬 수 있다. 예컨대, 검증 조건의 완화는 검증 조건의 개수를 줄이거나 검증 기준값(예컨대, 결정된 TDD 스위칭 패턴이 통신 신호의 패턴과 일치하는 비율)을 낮추는 형태로 수행될 수 있다.
스위칭 신호 생성기(337)는 동기 검출기(332)로부터 출력된 동기 신호(SYNC)와 TDD 패턴 결정기(336)로부터 출력된 TDD 스위칭 패턴(PT)에 기초하여 스위칭 신호들(SW1, SW2)을 생성할 수 있다.
실시 예에 따라, 스위칭 신호 생성기(337)는 동기 검출기(332)로부터 출력된 동기 신호(SYNC), 프레임 경계 검출기(333)로부터 출력된 프레임 경계 정보(FRB), TDD 패턴 결정기(336)로부터 출력된 TDD 스위칭 패턴(PT)에 기초하여 스위칭 신호들(SW1, SW2)을 생성할 수 있다.
도 5를 함께 참조하면, 스위칭 신호 생성기(337)는 동기 신호(SYNC), TDD 스위칭 패턴(PT)에 포함된 TDD 스위칭 패턴의 주기(예컨대, T1), 및 다운링크 통신구간(예컨대, DL1)의 길이(TD1)에 기초하여, 스위칭 신호들(SW1, SW2)을 생성할 수 있다.
실시 예에 따라, 스위칭 신호 생성기(337)는 다운링크 통신구간(예컨대, DL1)의 길이(TD1)에 기 설정된 마진(margin) 시간(MG)을 반영하여 스위칭 신호들(SW1, SW2)을 생성할 수 있다. 스위칭 신호들(SW1, SW2)이 온(on) 상태인 경우, 중계기(300)의 업링크/다운링크 스위치들(305, 316)은 다운링크 처리 회로(310)에 연결되고, 스위칭 신호들(SW1, SW2)이 오프(off) 상태인 경우, 중계기(300)의 업링크/다운링크 스위치들(305, 316)은 업링크 처리 회로(320)에 연결될 수 있다.
실시 예에 따라, 업링크/다운링크 스위치 컨트롤러(330)는 TDD 패턴 결정기(336)를 포함하지 않을 수 있으며, 이 경우 TDD 패턴 식별기(335)에 의해 식별된 TDD 스위칭 패턴을 직접 이용하여 스위칭 신호들(SW1, SW2)를 생성할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 중계기의 동작 방법의 플로우차트이다.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 중계기(300)는 수신된 통신 신호로부터 동기 신호를 검출할 수 있다(S601).
중계기(300)는 수신된 통신 신호의 시간에 따른 전력 변화에 기초하여 적어도 하나 이상의 후보 TDD 스위칭 패턴을 식별할 수 있다(S602).
실시 예에 따라, 중계기(300)는 수신된 통신 신호의 시간에 따른 전력 변화에 기초하여 TDD 스위칭 패턴의 주기와 TDD 스위칭 패턴에서의 다운링크 통신구간의 길이를 검출할 수 있다.
중계기(300)는 식별된 적어도 하나 이상의 후보 TDD 스위칭 패턴 중에서 스위칭에 사용할 TDD 스위칭 패턴을 결정할 수 있다(S603).
실시 예에 따라, 중계기(300)는 결정된 TDD 스위칭 패턴을 검증하는 과정을 추가적으로 수행할 수 있다.중계기(300)는 검출된 동기 신호와 S603 단계에서 결정된 TDD 스위칭 패턴에 기초하여, 중계기(300)의 업링크 동작과 다운링크 동작을 스위칭할 수 있다(S604).
실시 예에 따라, S603 단계의 TDD 스위칭 패턴의 결정과정은 생략될 수 있으며 이 경우 중계기(300)는 S602 단계에서 식별된 후보 TDD 스위칭 패턴을 직접 이용하여 중계기(300)의 업링크 동작과 다운링크 동작을 스위칭할 수 있다.
실시 예에 따라, 중계기(300)는 검출된 동기 신호와 TDD 스위칭 패턴에 기초하여, 중계기(300) 내의 업링크/다운링크 스위치(305, 316)를 스위칭하기 위한 스위칭 신호들을 생성할 수 있다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상 및 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러가지 변형 및 변경이 가능하다.
100: 기지국
200 : 무선통신 단말기
300 : 중계기
305, 316 : 업링크/다운링크 스위치
310 : 다운링크 처리 회로
320 : 업링크 처리 회로
330 : 업링크/다운링크 스위치 컨트롤러

Claims (15)

  1. 수신된 통신 신호로부터 동기 신호를 검출하는 단계;
    상기 통신 신호의 시간에 따른 전력 변화에 기초하여 TDD(Time Division Duplex) 스위칭 패턴을 식별하는 단계; 및
    검출된 상기 동기 신호와 상기 스위칭 패턴에 기초하여, 중계기의 업 링크 동작과 다운링크 동작을 스위칭하는 단계를 포함하는, 중계기의 동작 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 중계기의 동작 방법은,
    검출된 상기 동기 신호에 기초하여 상기 통신 신호 내의 프레임 경계를 검출하는 단계를 더 포함하는, 중계기의 동작 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 TDD 스위칭 패턴을 식별하는 단계는,
    검출된 상기 프레임 경계를 기준으로 상기 통신 신호의 시간에 따른 전력 변화에 기초하여, 상기 TDD 스위칭 패턴을 식별하는, 중계기의 동작 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 동기 신호는,
    PSS(Primary Synchronization Signal), SSS(Secondary Synchronization Signal), SS(Synchronization Signal)/PBCH(Physical Broadcast Channel), 또는 DMRS(Demodulation Reference Signal)인, 중계기의 동작 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 TDD 스위칭 패턴을 식별하는 단계는,
    상기 통신 신호의 시간에 따른 전력 변화에 기초하여 상기 TDD 스위칭 패턴의 주기와 상기 TDD 스위칭 패턴의 다운링크 통신구간을 검출하는, 중계기의 동작 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 TDD 스위칭 패턴을 식별하는 단계는,
    상기 통신 신호 내의 업링크-다운링크 트랜지션 갭(transition gap)을 이용하여 상기 TDD 스위칭 패턴의 상기 주기를 검출하는 단계를 포함하는, 중계기의 동작 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 TDD 스위칭 패턴을 식별하는 단계는,
    상기 업링크-다운링크 트랜지션 갭과 다운링크-업링크 트랜지션 후보 구간의 합이 가드 피리어드(guard period)의 크기에 상응하는 심볼(symbol)의 길이 또는 상기 심볼의 길이의 정수 배에 해당하는 경우에 대하여 상기 TDD 스위칭 패턴을 식별하는, 중계기의 동작 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 TDD 스위칭 패턴을 식별하는 단계는,
    기 설정된 업링크-다운링크 비율을 이용하여, 상기 TDD 스위칭 패턴을 식별하는, 중계기의 동작 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 TDD 스위칭 패턴을 식별하는 단계는,
    상기 TDD 스위칭 패턴의 주기에 기초하여, 상기 통신 신호에 상응하는 적어도 하나 이상의 후보 TDD 스위칭 패턴을 식별하는,중계기의 동작 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 중계기의 동작 방법은,
    상기 적어도 하나 이상의 후보 TDD 스위칭 패턴 중에서 어느 하나의 후보 TDD 스위칭 패턴을 스위칭에 사용할 TDD 스위칭 패턴으로 결정하는 단계를 더 포함하는, 중계기의 동작 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 스위칭에 사용할 TDD 스위칭 패턴으로 결정하는 단계는,
    식별된 상기 적어도 하나 이상의 후보 TDD 스위칭 패턴의 다운링크 통신구간들 중에서 가장 긴 다운링크 통신구간을 상기 TDD 스위칭 패턴의 다운링크 통신구간으로 결정하는 단계를 포함하는, 중계기의 동작 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 스위칭에 사용할 TDD 스위칭 패턴으로 결정하는 단계는,
    결정된 상기 TDD 스위칭 패턴에 기초하여, 상기 통신 신호에서 다운링크 통신구간으로 판단된 구간의 경계 밖의 일정 구간에서 신호가 존재하는지 여부에 따라 결정된 상기 TDD 스위칭 패턴을 검증하는 단계를 더 포함하는, 중계기의 동작 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 스위칭에 사용할 TDD 스위칭 패턴으로 결정하는 단계는,
    검증 결과에 따라 판단된 상기 TDD 스위칭 패턴에 오류가 있다고 판단된 경우, 검증 대상이 되는 TDD 스위칭 패턴의 주기, 검증 대상이 되는 다운링크 통신구간의 길이, 데이터 로딩(data loading) 여부, 및 결정된 TDD 스위칭 패턴이 상기 통신 신호의 패턴과 일치하는 비율 중 적어도 어느 하나 이상으로 구성된 검증 조건을 강화하여 상기 TDD 스위칭 패턴의 검증을 수행하는 단계를 더 포함하는, 중계기의 동작 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 중계기의 동작 방법은,
    상기 적어도 어느 하나의 검증 조건을 강화하여 상기 TDD 스위칭 패턴의 검증을 수행한 결과 기준 시간동안 검증 조건을 만족하는 경우, 상기 검증 조건을 완화하는 단계를 더 포함하는, 중계기의 동작 방법.

  15. 수신된 통신 신호로부터 동기 신호를 검출하는 동기 검출기;
    상기 통신 신호의 시간에 따른 전력 변화에 기초하여 TDD(Time Division Duplex) 스위칭 패턴을 식별하는 TDD 스위칭 식별기; 및
    검출된 상기 동기 신호와 상기 스위칭 패턴에 기초하여, 중계기의 업 링크 동작과 다운링크 동작을 스위칭하기 위한 스위칭 신호를 생성하는 스위칭 신호 생성기를 포함하는, 중계기.
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