KR20200017711A - 5g 중계 시스템의 동기화 방법 및 장치 - Google Patents

5g 중계 시스템의 동기화 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

5G 중계 시스템의 동기화 방법 및 장치를 개시한다.
본 실시예는 NSA(Non-StandAlone) 망 구조에서 5G의 제어 정보를 LTE(4G) 망을 이용하여 프레임을 전송하므로 5G NR 프레임 이외에도 LTE(4G) 프레임에 대해서도 동기화가 필요하므로, 5G NR과 LTE(4G) 망에서 개별적으로 동기 신호를 추출하여 5G 서비스를 위한 중계 시스템과 단말 간(UE: User Equipment)의 동기화가 수행되도록 하는 5G 중계 시스템의 동기화 방법 및 장치를 제공한다.

Description

5G 중계 시스템의 동기화 방법 및 장치{Method And Apparatus for Synchronizing 5G Relay System}
본 실시예는 5G NR(New Radio)의 NSA(Non-StandAlone) 망에서 복조(Demodulation) 방식에 의한 다양한 구조의 5G 중계 시스템의 동기화 방법 및 장치에 관한 것이다.
이하에 기술되는 내용은 단순히 본 실시예와 관련되는 배경 정보만을 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것이 아니다.
초기 5G 이동통신 서비스는 조기 상용화를 위해 5G NR((New Radio) 망 단독 구조가 아닌 NAS(Non-Standalone) 구조로 운용된다. 5G 이동통신 서비스는 서로 다른 망에서 개별적으로 동기 신호를 추출하여 5G 서비스를 위한 중계 시스템과 단말 간(UE: User Equipment)의 동기화가 필요하다.
LTE(4G)에서 구현한 신호세기 측정(RF Power Detector) 방식의 경우, 상향/하향 링크가 고정된 비율의 패턴으로 구성된다. LTE(4G)의 신호세기 측정 방식은 신호의 세기가 검출되지 않아도 고정된 비율로 구성되어 스위칭 시간을 예상하므로 동기화가 문제되지 않으며, 서비스 단절과 같은 위험 요소가 적다.
하지만, 5G NR에서는 상향/하향 링크의 전송 비율이 환경 및 특정 상황에 따라 가변적으로 변화되는 동적(Dynamic-TDD) 방식이 사용된다. 5G NR 망의 기지국에서 전송된 프레임(Frame)의 상향/하향 링크 비율이 변화되면 신호 세기가 검출되지 않는 구간이 랜덤(Random)하게 변경된다. 5G NR의 동적 방식은 신호 세기를 다시 검출하는 시간동안 정확한 TDD 스위칭을 할 수 없게 되는 문제로 인해 서비스 품질 및 안정성이 저하된다.
특히 5G NR 기지국과 무선 연결형(RF 중계기) 시스템에 신호 세기(RF Power Detector) 방식의 구조를 적용하면 외부의 불필요한 스퓨리어스(Spurious) 성분이 입력된다. 불안정한 신호 수신으로 인해 5G NR 기지국 또는 중계기에 신호세기 측정 방식의 적용이 어려우며, 전술한 불안전한 문제는 5G 서비스에서의 처리율(Throughput) 감소와 같은 신호 품질 저하를 유발한다.
다시 말해, 5G NR 기지국 또는 중계기에 신호세기 측정 방식의 구조를 적용하면, 원래 프레임(Frame)의 신호에 대해 신호 세기로 측정된 프레임에 대한 오차가 값이 증가되어 종단 파워 앰프(Amp)가 파손(Damage)될 수 있으며, 서비스 단절이 발생하는 문제가 있다.
5G NR 기지국과 유선 연결형(광 중계기) 시스템의 경우 기지국에서 별도의 동기 신호를 제공하지 않을 경우, 신호 세기 측정 방식의 구조를 적용하면 5G NR 망의 기지국에서 전송된 프레임의 상향/하향 링크의 가변 타이밍변화에 대응이 어려워 무선 연결형 시스템과 동일한 신호 품질저하가 예상된다.
따라서, 신호 세기 측정 방식을 적용하여 5G를 동기화하는 방식은 성능/안정적 측면에서 5G 중계 시스템의 서비스 보장할 수 없기 때문에 5G NR의 NSA망 구조에서는 적용하기 어렵다는 문제가 있다.
본 실시예는 NSA(Non-StandAlone) 망 구조에서 5G의 제어 정보를 LTE(4G) 망을 이용하여 프레임을 전송하므로 5G NR 프레임 이외에도 LTE(4G) 프레임에 대해서도 동기화가 필요하므로, 5G NR과 LTE(4G) 망에서 개별적으로 동기 신호를 추출하여 5G 서비스를 위한 중계 시스템과 단말 간(UE: User Equipment)의 동기화가 수행되도록 하는 5G 중계 시스템의 동기화 방법 및 장치를 제공하는 데 목적이 있다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, LTE 기지국으로부터 수신된 LTE 프레임 내에 포함된 LTE 시스템 정보로부터 추출한 셀그룹(CellGroup) 정보를 기반으로 상기 LTE 프레임(Frame)의 상향링크(UL) 및 하향링크(DL) 각각에 대한 TDD(Time Division Duplexing) 스위칭을 제어하는 LTE 동기화부; 및 5G NR 기지국으로부터 수신된 5G 프레임 내에 포함된 5G 동기 신호를 이용하여 셀 탐색(Cell Search)을 수행하여 상기 5G 프레임에 대한 캐리어 주파수(CarrierFreqency), 서브캐리어 공간(SubcarrierSpacing)을 획득하며, 상기 캐리어 주파수(CarrierFreqency), 상기 서브캐리어 공간(SubcarrierSpacing)을 기반으로 상기 5G 프레임의 상향링크(UL) 및 하향링크(DL) 각각에 대한 TDD 스위칭을 제어하는 5G 동기화부를 포함하는 것을 특징으로 하는 NAS 네트워크 기반의 중계 장치를 제공한다.
본 실시예의 다른 측면에 의하면, LTE 동기화부에서 LTE 기지국으로부터 수신된 LTE 프레임 내에 포함된 LTE 시스템 정보로부터 추출한 셀그룹(CellGroup) 정보를 기반으로 상기 LTE 프레임의 상향링크(UL) 및 하향링크(DL) 각각에 대한 TDD(Time Division Duplexing) 스위칭을 제어하는 과정; 5G 동기화부에서 5G NR 기지국으로부터 수신된 5G 프레임 내에 포함된 5G 동기 신호를 이용하여 셀 탐색(Cell Search)을 수행하여 상기 5G 프레임에 대한 캐리어 주파수(CarrierFreqency), 서브캐리어 공간(SubcarrierSpacing)을 획득하는 과정; 및 상기 5G 동기화부에서 상기 캐리어 주파수(CarrierFreqency), 상기 서브캐리어 공간(SubcarrierSpacing)을 기반으로 상기 5G 프레임의 상향링크(UL) 및 하향링크(DL) 각각에 대한 TDD 스위칭을 제어하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 NAS 네트워크 기반의 중계 방법을 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 실시예에 의하면, NSA(Non-StandAlone)망 구조에서 5G의 제어 정보를 LTE(4G) 망을 이용하여 프레임을 전송하므로 5G NR 프레임 이외에도 LTE(4G) 프레임에 대해서도 동기화가 필요하므로, 5G NR과 LTE(4G) 망에서 개별적으로 동기 신호를 추출하여 5G 서비스를 위한 중계 시스템과 단말 간(UE: User Equipment)의 동기화할 수 있는 효과가 있다.
본 실시예에 의하면, 5G 중계 시스템에 복조(Demodulation) 방식의 동기 장치를 내장하여 5G NR의 NSA망 구성의 5G/4G망 각각의 신호를 수신하여 기지국과의 동기를 더욱 정확하게 일치하여 안정적이고 지속적인 5G 서비스를 가능하게 하는 효과가 있다.
본 실시예에 의하면, 5G 중계 시스템에 적용하는 복조 방식은 동적으로 변화되는 상향/하향 링크의 TDD 타이밍에 동적으로 대응이 가능하고 기존 신호세기 측정 방식(RF Power Detector)에 비해 월등히 높은 성능 및 안정성을 확보할 수 있는 효과가 있을 뿐만 아니라, 다양한 5G의 신호 품질 측정이 가능하여 운용환경의 상태 감시를 통해 서비스의 개선이 가능한 효과가 있다.
본 실시예에 의하면, 5G 프레임 품질 항목(Cell ID/SNR/RSRP/RSRQ/RSSI)은 복조 방식을 이용하여 추가적인 하드웨어없이 검출 가능하므로 셀(Cell) 환경에 대한 품질측정 도구로 활용이 가능한 효과가 있다.
본 실시예에 의하면, 복조 방식으로 구현으로 LTE(4G) 망에서 전송되는 제어 신호에 대해 별도의 LTE 모뎀없이 NSA망의 동기화가 가능한 효과가 있다.
본 실시예에 의하면, 5G NR 기지국과 유선 연결형, 무선 연결형 중계 시스템에 해당 동기 장치를 적용하여 보다 안정적인 구현 방식을 통해 5G 중계 시스템과 연결된 사용자 데이터 처리율(Throughput)을 향상하고 인도어/아웃도어의 네트워크 품질이 향상되는 효과가 있다.
도 1은 본 실시예에 따른 5G 중계 시스템을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 실시예에 따른 무선 연결형 5G 중계 시스템을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 실시예에 따른 유선 연결형 5G 중계 시스템을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 실시예에 따른 무선 연결형 5G 중계 시스템에 적용되는 동기화 장치를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 실시예에 따른 유선 연결형 5G 중계 시스템에 적용되는 동기화 장치를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 실시예에 따른 5G NR의 NSA망 구조에서 중계 시스템의 LTE 프레임에 대한 동기화 과정을 설명하기 위한 순서도이다.
도 7은 본 실시예에 따른 5G NR의 NSA망 구조에서 중계 시스템의 5G 프레임에 대한 동기화 과정을 설명하기 위한 순서도이다.
도 8은 본 실시예에 따른 LTE(4G)의 PSS/SSS 추출 처리 과정을 설명하기 위한 순서도이다.
도 9a,9b,9c,9d는 본 실시예에 따른 LTE(4G)의 5G NR 시스템 구성 정보 추출 프로시져 처리 과정을 설명하기 위한 순서도이다.
도 10a,10b는 본 실시예에 따른 5G NR의 PSS/SSS 추출 처리 과정을 설명하기 위한 순서도이다.
도 11a,11b는 본 실시예에 따른 5G NR의 PBCH 추출 처리 과정을 설명하기 위한 순서도이다.
도 12a,12b는 본 실시예에 따른 5G NR의 프레임 동기 처리 과정을 설명하기 위한 순서도이다.
도 13은 본 실시예에 따른 SSB 구조를 나타낸 도면이다.
도 14는 본 실시예에 따른 SSS 시퀀스 계산 테이블을 나타낸 도면이다.
도 15는 본 실시예에 따른 5G NR 프레임 구조를 나타낸 도면이다.
도 16은 본 실시예에 따른 5G NR 동기 테이블을 나타낸 도면이다.
이하, 본 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 실시예에 따른 5G 중계 시스템을 나타낸 도면이다.
이동통신 사업자는 5G 서비스를 조기에 시행하기 위해 NSA(Non-Standalone)망 구조로 5G 상용 서비스를 전개하고 있다. NSA망 구조(100)는 네트워크 가상화를 이용하여 LTE(4G) 망과 5G 망을 단일한 네트워크처럼 운용한다. NSA망 구조(100)에서의 네트워크 운용 방식은 5G의 제어 정보를 LTE(4G) 망을 경유하여 전송한다. 따라서 5G NR 프레임 이외에도 LTE(4G) 프레임에 대해서도 동기화가 필요하다.
NSA망 구조(100)는 도 1에 도시된 바와 같이, 5G NR 기지국(110)과 LTE 기지국(120)으로부터 각각의 개별적 신호를 수신하여 운용한다. 따라서, 5G 중계 시스템(130)에 적용하는 동기화 장치(210)는 서로 다른 LTE(4G) 망과 5G 망에 대하여 개별적인 동기화 구현이 필요하다. 5G 중계 시스템(130)은 무선 연결형 5G 중계 시스템(200)과 유선 연결형 5G 중계 시스템(130)으로 구분된다.
5G NR(New Radio)의 듀플렉싱은 동일 주파수에서 시간적으로 분할하여 스위칭 신호를 기준으로 송신과 수신링크 사이를 스위칭하여 별개로 구현하는 TDD(Time Division Duplexing) 방식으로 상향 주파수와 하향 주파수가 동일한 대역으로 서비스되기 때문에 상향/하향 링크의 타이밍 동기 검출이 필요하다. 상향/하향 링크의 타이밍은 동적으로 가변되기 때문에 LTE(4G)에서 사용한 신호 세기 측정(RF Power Detector) 방식으로는 5G의 동적인 변화를 대응하기 어렵다.
서브프레임 단위로 상향/하향 링크를 할당하는 LTE(4G)와 달리, 5G NR에서는 서브프레임을 구성하는 슬롯 단위로 상향/하향 링크가 변화한다. 슬롯 단위의 상향/하향 링크 변화로 인해 상향/하향 링크에 대한 변화가 빈번하게 발생하므로 TDD 스위칭의 정확도를 개선하기 위해 신호의 복조(Demodulation) 방식을 5G NR의 NSA망 구조에 적용하여 정밀한 TDD 스위칭이 가능하다.
5G NR의 NSA에서는 상향/하향 가변 타이밍에 대한 정보를 LTE(4G) 망의 RRC (Radio Resource Control) 메시지를 이용하여 전송하므로 복조 방식의 구현이 성능/안전성 측면에서 우수하다.
5G의 서비스에서 모든 5G 중계 시스템은 기지국과 단말기(UE) 사이에서 상향/하향 링크의 타이밍 검출을 통해 동기화가 필수적인 요소이다. 따라서, TDD 방식 기반의 5G 서비스는 기지국과 인터페이스 구조가 무선 연결형(RF 중계기), 유선 연결형(광 중계기) 구조와 옥내형(인빌딩)옥외형 등 다양한 서비스와 시나리오에 적합하다.
도 2는 본 실시예에 따른 무선 연결형 5G 중계 시스템을 나타낸 도면이다.
5G NR의 NSA망 구조에서의 무선 연결형 5G 중계 시스템(200)은 본 실시예에 따른 동기화 장치(210)를 포함한다. 무선 연결형 5G 중계 시스템(200)은 LTE 기지국(120)과 5G NR 기지국(110)과 개별적으로 무선으로 신호를 송수신한다.
LTE 기지국(120)과 5G NR 기지국(110)은 개별적으로 무선 연결형 5G 중계 시스템(200)으로 무선으로 신호를 전송한다. 무선 연결형 5G 중계 시스템(200)은 도너(Donor) 안테나를 이용하여 LTE 기지국(120)과 5G NR 기지국(110)으로부터 무선(Air)으로 수신된 신호를 필터링 및 증폭한 후 동기화 장치(210)로 전달한다.
5G NR의 NSA망 구조에서의 무선 연결형 5G 중계 시스템(200)은 동기 및 상향/하향 링크 변화에 대응하고 인빌딩 내부에 서비스 안테나를 다수 설치하여 커버리지를 확장하는 구조를 갖는다.
도 3은 본 실시예에 따른 유선 연결형 5G 중계 시스템을 나타낸 도면이다.
5G NR의 NSA망 구조에서의 유선 연결형 5G 중계기 시스템(300)은 본 실시예에 따른 동기화 장치(210)를 포함한다. 유선 연결형 5G 중계 시스템(130)은 LTE 기지국(120)과 5G NR 기지국(110)과 개별적으로 유선으로 신호를 송수신한다.
LTE 기지국(120)과 5G NR 기지국(110)은 개별적으로 유선 연결형 5G 중계 시스템(130)으로 유선(Coaxial & Optic)으로 신호를 전송한다.
유선 연결형 5G 중계 시스템(130)은 도너(Donor) 안테나를 이용하여 LTE 기지국(120)과 5G NR 기지국(110)으로부터 유선(Coaxial & Optic)으로 수신된 신호를 필터링 및 증폭한 후 동기화 장치(210)로 전달한다.
5G NR의 NSA망 구조에서의 유선 연결형 5G 중계기 시스템(300)은 동기 및 상향/하향 링크 변화에 대응하고 인빌딩 내부에 리모트를 다수 설치하여 커버리지를 확장하는 구조를 갖는다. 이때, 리모트는 안테나 일체형 구조 또는 안테나 분리형 구조로 구분된다.
도 2에 도시된 무선 연결형 5G 중계 시스템(200)과 도 3에 도시된 유선 연결형 5G 중계기 시스템(300)에 포함된 동기화 장치(210)는 신호의 복조 방식을 적용하여 신호세기 검출 방식의 불안정성을 극복한다.
동기화 장치(210)는 5G NR의 NSA망 구조에서 기지국과 단말 사이에서 운용되는 5G 중계 시스템 내에 탑재되어 동기 신호의 시간적 위치를 정확히 추정한다. 동기화 장치(210)는 5G 프레임의 상향/하향 링크의 동적인 변화에 대응이 가능하도록 구현되어 5G 서비스의 안정적인 운영이 가능하다.
도 4는 본 실시예에 따른 무선 연결형 5G 중계 시스템에 적용되는 동기화 장치를 나타낸 도면이다.
본 실시예에 따른 5G NR의 NSA망 구조에 적용된 동기화 장치(210)의 복조 방식은 LTE 기지국(120)과 5G NR 기지국(110) 각각으로부터 수신되는 5G 프레임 및 LTE 프레임을 이용하여 동기 신호(Synchronous Signal)를 검출하고 상향/하향 링크의 스위칭 타이밍을 LTE 기지국(120) 또는 5G NR 기지국(110)과 일치시킬 수 있다.
본 실시예에 따른 동기화 장치(210)는 LTE 기지국(120)과 5G NR 기지국(110) 각각과 유무선으로 연결되는 모든 5G 중계 시스템 구조에 적용 가능하다.
도 4에 도시된 바와 같이, 무선 연결형 5G 중계 시스템(200)은 도너 안테나, LTE 수신부, 도너 필터부, 스위칭부, LNA(Low Noise Amplifier), TDD 스위칭부, 동기화 장치(210), RF부, 전력 증폭부, 서비스 필터부, 서비스 안테나를 포함한다.
도너 안테나는 도너 필터부와 연결되어, 5G NR 기지국(110)으로부터 수신된 5G 프레임을 도너 필터부로 전송하거나 LTE 기지국(120)으로부터 수신된 LTE 프레임을 LTE(4G) 수신부로 전송한다. 도너 필터부는 도너 안테나와 스위칭부 사이에 연결되며, 도너 필터부로부터 수신된 5G 프레임을 필터링하여 스위칭부로 전송한다. 스위칭부는 도너 필터부와 LNA 사이에 연결되며, 필터링된 5G 프레임에 대한 스위칭을 수행한다. LNA는 스위칭부와 동기화 장치(210) 사이에 연결되며, 스위칭부로부터 입력된 5G 프레임을 저잡음 증폭하여 동기화 장치(210)로 입력한다. LTE(4G) 수신부는 도너 안테나와 동기화 장치(210) 사이에 연결되어 도너 안테나로부터 수신된 LTE 프레임을 동기화 장치(210)로 입력한다.
동기화 장치(210)는 5G 프레임과 LTE 프레임에 대해 내부 동기화 과정을 거쳐 LVTTL(Low Voltage TTL)로 변환하여 TDD 스위칭부로 전달하여 변화되는 기지국 신호에 대응하여 NSA망에서의 서비스가 가능하다. TDD 스위칭부는 동기화 장치(210)와 스위칭부 사이에 연결되어, 동기화 장치(210)로부터 수신된 LVTTL을 스위칭부로 전달한다.
본 실시예에 따른 동기화 장치(210)는 5G 동기화부(400), LTE 동기화부(500)를 포함한다. 동기화 장치(210)에 포함된 구성요소는 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 본 실시예에 따른 동기화 장치(210)는 5G 프레임 및 4G 프레임 동기 추출을 위한 복조 방식을 FPGA 내부 블록 구조(하나의 FPGA로 2개의 시스템 동기 추출)를 갖는다.
LTE 동기화부(500)는 LTE 기지국(120)으로부터 수신된 LTE 프레임에 대해 ADC(Analog Digital Convert)를 수행하고, ADC 신호에 대한 FFT(Fast Fourier Transform) 변환을 수행한다. LTE 동기화부(500)는 FFT 변환을 수행한 신호에 PSS(Primary Synchronous Signal), SSS(Secondary Synchronous Signal)를 복조한다. LTE 동기화부(500)는 SSS를 복조한 신호에 대해 PBCH(Physical Broadcast Channel)로 전송되는 MIB를 복조하고, PDSCH(Physical Downlink Shared Channel)로 전송되는 SIB1를 복조한다. LTE 동기화부(500)는 복조한 SIB1에 상향/하향 링크의 타이밍을 5G NR 기지국(110)과 일치시킨다.
본 실시예에 따른 LTE 동기화부(500)는 LTE 기지국(120)으로부터 수신된 LTE 프레임 내에 포함된 LTE 시스템 정보로부터 추출한 셀그룹(CellGroup) 정보를 기반으로 LTE 프레임(Frame)의 상향링크(UL) 및 하향링크(DL) 각각에 대한 TDD(Time Division Duplexing) 스위칭을 제어한다.
LTE 동기화부(500)의 구체적인 동작에 대해서는 도 6, 도 8, 도 9a,b,c,d에서 설명한다.
본 실시예에 따른 LTE 동기화부(500)는 LTE ADC부(510), LTE FFT부(520), LTE PSS 복조부(530), LTE SSS 복조부(540), LTE PBCH 복조부(550), LTE SIB1 복조부(560), 5G NR TDD 스위칭부(570)를 포함한다. LTE 동기화부(500)에 포함된 구성요소는 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
LTE 동기화부(500)에 포함된 각 구성요소는 장치 내부의 소프트웨어적인 모듈 또는 하드웨어적인 모듈을 연결하는 통신 경로에 연결되어 상호 간에 유기적으로 동작할 수 있다. 이러한 구성요소는 하나 이상의 통신 버스 또는 신호선을 이용하여 통신한다.
도 4에 도시된 LTE 동기화부(500)의 각 구성요소는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 소프트웨어적인 모듈, 하드웨어적인 모듈 또는 소프트웨어와 하드웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
LTE ADC부(510)는 LTE 기지국(120)으로부터 수신된 LTE 프레임에 대해 ADC(Analog Digital Convert)를 수행한다. LTE FFT부(520)는 LTE ADC부(510)로부터 수신된 ADC 신호에 대한 FFT(Fast Fourier Transform) 변환을 수행한다. LTE PSS 복조부(530)는 LTE FFT부(520)로부터 수신된 FFT 변환을 수행한 신호에 PSS(Primary Synchronous Signal)를 복조한다. LTE SSS 복조부(540)는 LTE PSS 복조부(530)로부터 수신된 PSS를 복조한 신호에서 SSS(Secondary Synchronous Signal)를 복조한다. LTE PBCH 복조부(550)는 LTE 프레임에 포함된 LTE 시스템 정보 중 PBCH(Physical Broadcast Channel)를 이용하여 전송할 MIB(Master Information Block)을 복조한다. LTE PBCH 복조부(550)는 MIB를 전송할 PBCH을 추출한다. LTE SIB1 복조부(560)는 LTE 프레임에 포함된 LTE 시스템 정보 중 PDSCH(Physical Downlink Shared Channel)를 이용하여 전송할 SIB(System Information Block)를 복조한다. LTE SIB1 복조부(560)는 SIB를 전송할 PDSCH을 추출한다. 5G NR TDD 스위칭부(570)는 LTE SIB1 복조부(560)로부터 수신된 SIB1를 복조한 신호에 상향/하향 링크의 스위칭 타이밍을 5G NR 기지국(110)과 일치시킨다.
LTE PSS 복조부(530) 및 LTE SSS 복조부(540)는 LTE 기지국(120)으로부터 수신된 LTE 프레임 내에 포함된 LTE 동기 신호(예컨대, PSS, SSS)를 이용하여 셀 탐색(Cell Search)을 수행하여 LTE 프레임에 대한 캐리어 주파수(CarrierFreqency), 서브캐리어 공간(SubcarrierSpacing) 및 LTE 심볼을 획득한다.
LTE PBCH 복조부(550)는 LTE 프레임에 포함된 LTE 시스템 정보 중 MIB(Master Information Block)에 대응하는 시스템 정보를 전송하기 위한 PBCH(Physical Broadcast CHannel)를 추출한다.
LTE SIB1 복조부(560)는 LTE 시스템 정보 중 SIB(System Information Block)에 대응하는 시스템 정보를 전송하기 위한 PDSCH(Physical Downlink Shared Channel)를 추출한다.
5G NR TDD 스위칭부(570)는 셀그룹(CellGroup) 정보 내의 셀 구성 정보(CellConfig)를 추출하고 셀 구성 정보(CellConfig)를 기반으로 TDD 상향링크(UL) 패턴의 슬롯 및 심볼을 추출하고, TDD 하향링크(DL) 패턴의 슬롯 및 심볼을 추출한다. 5G NR TDD 스위칭부(570)는 TDD 상향링크(UL) 패턴의 슬롯 및 심볼과 TDD 하향링크(DL) 패턴의 슬롯 및 심볼을 기반으로 LTE 프레임의 상향링크(UL) 및 하향링크(DL) 각각에 대한 TDD 스위칭을 제어한다.
5G NR TDD 스위칭부(570)는 LTE 프레임에 대한 중심 주파수 위치를 획득한 후 LTE 동기 신호인 PSS(Primary Synchronous Signal)를 검출하여 복조(Demodulation)하고 PSS에 대한 상관관계(Correlation)를 분석하여 셀 ID 그룹(Cell ID Group)(N(2) ID)을 추출한다. 5G NR TDD 스위칭부(570)는 셀 ID 그룹(N(2) ID)에 대한 ith 서브프레임 위치에서 LTE 동기 신호인 SSS(Secondary Synchronous Signal)를 검출하여 복조(Demodulation)하고 SSS에 대한 상관관계(Correlation)를 분석하여 셀 ID 섹터(Cell ID Sector)(N(1) ID)를 추출한다. 5G NR TDD 스위칭부(570)는 셀 ID 그룹(N(2) ID) 및 셀 ID 섹터(N(1) ID)를 기반으로 서브프레임 시간을 동기하고 LTE 셀 ID를 획득하여 시스템 구성 버퍼에 저장한다.
5G NR TDD 스위칭부(570)는 LTE 기지국(120)으로부터 수신된 RRC(Radio Resource Control) 메시지를 기반으로 LTE 프레임에 대한 캐리어 주파수(CarrierFreqency), SS/PBCH 블럭, 서브캐리어 공간(SubcarrierSpacing)을 추출하여 시스템 구성 버퍼에 저장한다. 5G NR TDD 스위칭부(570)는 TDD 스위칭을 위해 RRC 메시지를 기반으로 셀 구성 정보(CellConfig)를 추출한다. 5G NR TDD 스위칭부(570)는 셀 구성 정보(CellConfig)를 기반으로 TDD 상향링크(UL) 패턴의 슬롯 및 심볼과 TDD 하향링크(DL) 패턴의 슬롯 및 심볼을 추출하여 시스템 구성 버퍼에 저장한다.
5G 동기화부(400)는 5G 프레임에 대해 ADC(Analog Digital Convert)를 수행하고, ADC 신호에 대한 FFT(Fast Fourier Transform) 변환을 수행한다. 5G 동기화부(400)는 FFT 변환을 수행한 후 PSS(Primary Synchronous Signal) 및 SSS(Secondary Synchronous Signal)를 복조한다. 5G 동기화부(400)는 SSS를 복조한 후 PBCH(Physical Broadcast Channel)을 추출하고, PBCH을 이용하여 5G NR 프레임의 시작점을 추출한다.
5G 동기화부(400)에서 5G 프레임을 처리하는 과정에서 PSS → SSS → PBCH 순서로 복조를 진행하는 이유는 주파수축을 기준으로 주변에 다른 신호가 미존재하기 때문이다. 즉, 유일하게 PSS만 존재하므로 SSB의 시작점 나아가 5G NR의 시작점을 찾을 수 있다. 또한, 셀 ID(Cell ID) 추출을 위해 셀 그룹(Cell Group)에 대한 정보 확인을 위함이다.
본 실시예에 따른 5G 동기화부(400)는 5G NR 기지국(110)으로부터 수신된 5G 프레임 내에 포함된 5G 동기 신호(예컨대, PSS, SSS)를 이용하여 셀 탐색(Cell Search)을 수행하여 5G 프레임에 대한 캐리어 주파수(CarrierFreqency), 서브캐리어 공간(SubcarrierSpacing)을 획득한다. 5G 동기화부(400)는 캐리어 주파수(CarrierFreqency), 서브캐리어 공간(SubcarrierSpacing)을 기반으로 5G 프레임의 상향링크(UL) 및 하향링크(DL) 각각에 대한 TDD 스위칭을 제어한다.
5G 동기화부(400)의 구체적인 동작에 대해서는 도 7, 도 10a,b, 도 11a,b, 도 12a,b에서 설명한다.
본 실시예에 따른 5G 동기화부(400)는 5G ADC부(410), 5G FFT부(420), 5G PSS 복조부(430), 5G SSS 복조부(440), 5G PBCH 복조부(450), NSA망 동기 TDD 스위칭부(460)를 포함한다. 5G 동기화부(400)에 포함된 구성요소는 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
5G 동기화부(400)에 포함된 각 구성요소는 장치 내부의 소프트웨어적인 모듈 또는 하드웨어적인 모듈을 연결하는 통신 경로에 연결되어 상호 간에 유기적으로 동작할 수 있다. 이러한 구성요소는 하나 이상의 통신 버스 또는 신호선을 이용하여 통신한다.
도 4에 도시된 5G 동기화부(400)의 각 구성요소는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 소프트웨어적인 모듈, 하드웨어적인 모듈 또는 소프트웨어와 하드웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
5G ADC부(410)는 5G NR 기지국(110)으로부터 수신된 5G 프레임에 대해 ADC(Analog Digital Convert)를 수행한다. 5G FFT부(420)는 5G ADC부(410)로부터 수신된 ADC 신호에 대한 FFT(Fast Fourier Transform) 변환을 수행한다. 5G PSS 복조부(430)는 5G FFT부(420)로부터 수신한 FFT 변환을 수행한 신호에 PSS(Primary Synchronous Signal)를 복조한다. 5G SSS 복조부(440)는 5G PSS 복조부(430)로부터 수신한 PSS를 복조한 신호에 대해 SSS(Secondary Synchronous Signal)를 복조한다. 5G PBCH 복조부(450)는 5G 프레임에 포함된 5G 시스템 정보 중 PBCH(Physical Broadcast Channel)를 이용하여 전송할 MIB(Master Information Block)을 복조한다. 5G PBCH 복조부(450)는 MIB를 전송할 PBCH을 추출한다. 5G PBCH 복조부(450)는 PBCH을 이용하여 5G NR 프레임의 시작점을 추출한다.
NSA망 동기 TDD 스위칭부(460)는 시스템 구성 버퍼에 기 저장된 5G 프레임에 대한 캐리어 주파수(Carrier Frequency), SSB(Synchronization Signal Block), 서브캐리어 공간(Subcarrier Spacing)을 기반으로 5G NR 기지국(110)에 대한 동기 래스터 위치를 탐색한다.
NSA망 동기 TDD 스위칭부(460)는 주파수 도메인에서 동기 래스터의 위치를 중심으로 5G 동기 신호인 PSS(Primary Synchronous Signal)를 이용하여 서브캐리어(Subcarrier)를 검출한다.
NSA망 동기 TDD 스위칭부(460)는 PSS를 복조한 후 PSS에 대한 상관관계(Correlation)를 분석하여 셀 ID 그룹(Cell ID Group)(N(2) ID)을 복수 개(예컨대, 3개) 추출한다.
NSA망 동기 TDD 스위칭부(460)는 셀 ID 그룹(N(2) ID)에 대한 (i+2)th 심볼 위치와 주파수 도메인에서 동기 래스터 위치를 중심으로 5G 동기 신호인 SSS(Secondary Synchronous Signal)를 이용하여 서브캐리어(Subcarrier)를 검출하고, 바이폴라(Bipolar) 신호(d`sss(n))로 생성한다.
NSA망 동기 TDD 스위칭부(460)는 셀 ID 그룹(N(2) ID)에서의 PSS 상관관계 값에 따라 (도 14에 도시된) 기 저장된 SSS 시퀀스 계산 테이블로부터 복수의 바이폴라 신호(d(0),d(1),d(2))를 생성한다.
NSA망 동기 TDD 스위칭부(460)는 복수의 바이폴라 신호(d(0),d(1),d(2)), SSS, SSS에 대한 상관관계 값 중 가장 큰 값을 기반으로 셀 ID 섹터(Cell ID Sector)(N(1) ID)를 추출한다. NSA망 동기 TDD 스위칭부(460)는 셀 ID 그룹(N(2) ID) 및 셀 ID 섹터(N(1) ID)를 기반으로 심볼을 동기하고 5G 셀 ID를 획득하여 시스템 구성 버퍼에 저장한다.
NSA망 동기 TDD 스위칭부(460)는 시스템 구성 버퍼에 기 저장된 5G 프레임에 대한 SS/PBCH 블럭 내 주파수 도메인 상에서 위치를 계산한다. NSA망 동기 TDD 스위칭부(460)는 복수의 심볼 위치 및 주파수 도메인에서 동기 래스터 위치를 중심으로 복수 개의 서브캐리어(Subcarrier)를 검출한다. NSA망 동기 TDD 스위칭부(460)는 캐리어 주파수(Carrier Frequency)에 따라 PBCH의 수(Lmax)를 도출한다. NSA망 동기 TDD 스위칭부(460)는 SSB 내의 DMRS(DeModulation Reference Signal)를 디코딩한다. NSA망 동기 TDD 스위칭부(460)는 DMRS로 골드-시퀀스(Gold-Sequence)를 갖는 PBCH를 복조한다. NSA망 동기 TDD 스위칭부(460)는 DMRS로부터 SSB 인덱스(Index)와 하프 프레임 수(Half Frame Number)를 추출하여 시스템 구성 버퍼에 저장한다.
NSA망 동기 TDD 스위칭부(460)는 5G 프레임에 대한 캐리어 주파수(Carrier Frequency)와 캐리어 공간(Subcarrier Spacing)을 이용하여 서브프레임 내의 슬롯 수(Number of slots in subframe), 심볼 인덱스(Symbol Index)를 도출한다. NSA망 동기 TDD 스위칭부(460)는 도15 (a)에 도시된 5G 프레임 내의 서브프레임 수(Number of subframes in radio frame), 슬롯 내 심볼 수(Number of symbols in slot), 도15 (b)에 도시된 서브프레임 공간(Subcarrier spacing), 서브프레임 내 슬롯 수(Number of slots in subframe) 및 디코딩된 PBCH-DMRS로 도출한 하프 프레임 수(Half Frame Number) 및 SSB 인덱스(Index)를 이용하여 도 16에 도시된 5G NR 동기 테이블을 구성한다.
NSA망 동기 TDD 스위칭부(460)는 다음 SFN(System Frame Number)까지의 프레임 내의 잔여 심볼 수(Remaining number of symbols in frame) 별로 하프 프레임 수(Half frame number), SSB 인덱스(SSB index), 심볼 인덱스(Symbol index), 서브프레임 수(Subframe number), 슬롯 내의 잔여 심볼 수(Remaining number of symbols in slot) 및 서브프레임 내의 잔여 슬롯 수(Remaining number of slots in subframe) 중 적어도 하나 이상을 매칭하여 도 16에 도시된 5G NR 동기 테이블을 구성한다.
NSA망 동기 TDD 스위칭부(460)는 SSB의 슬롯 수(Slot Number)는 심볼 인덱스(Symbol Index), 슬롯 내 심볼 수(Nslot symb), 프레임 내 서브프레임 수(Nfame subframe), 서브프레임 내 슬롯 수(Nsubframe slot), 하프 프레임 수(Half Frame Number)를 기반으로 계산한다.
NSA망 동기 TDD 스위칭부(460)는 SSB의 서브프레임 수(Subframe Number)는 슬롯 수(Slot Number)를 기반으로 계산한다.
NSA망 동기 TDD 스위칭부(460)는 슬롯 내 심볼 수(Nslot symb), 슬롯 내 심볼 수의 심볼 인덱스 모드(Symbol Index Mod Nslot symb)를 기반으로 다음 SFN(System Frame Number)까지의 슬롯 내의 잔여 심볼 수(Remaining Number of symbols in slot)를 계산한다.
NSA망 동기 TDD 스위칭부(460)는 슬롯 수 모드(Slot Number mod)를 기반으로 다음 SFN(System Frame Number)까지의 서브프레임 내의 잔여 슬롯 수(Remaining Number of slots in subframe)를 계산한다.
NSA망 동기 TDD 스위칭부(460)는 프레임 내 서브 프레임 수(Nframe subframe)와 서브프레임 수(Subframe Number-1)를 기반으로 다음 SFN(System Frame Number)까지의 프레임 내의 잔여 서브프레임 수(Remaining Number of subframes in frame)를 계산한다.
NSA망 동기 TDD 스위칭부(460)는 슬롯 내의 잔여 심볼 수(Remaining Number of Symbols in Slot), 서브프레임 내의 잔여 슬롯 수(Remaining Number of Slots in Subframe), 슬롯 내 심볼 수(Nslot symb), 프레임 내의 잔여 서브프레임 수(Remaining Number of Subframes in Frame), 서브프레임 내 슬롯 수(Nsubframe slot), 슬롯 내 심볼 수(Nslot symb)를 기반으로 다음 SFN(System Frame Number)까지의 프레임 내의 잔여 심볼 수(Remaining Number of Symbols in Frame)를 계산한다.
도 5는 본 실시예에 따른 유선 연결형 5G 중계 시스템에 적용되는 동기화 장치를 나타낸 도면이다.
본 실시예에 따른 유선 연결형 5G 중계 시스템(130)은 도너 유닛, 동기화 장치(210), LTE(4G) 수신부, 도너 옵틱 유닛, 리모트 옵틱 유닛, 리모트 유닛, 필터 유닛을 포함한다.
도너 유닛은 동기화 장치(210)와 연결되어, 5G NR 기지국(110)으로부터 유선으로 수신된 5G 프레임을 동기화 장치(210)로 전송한다.
LTE(4G) 수신부는 동기화 장치(210)와 연결되어, LTE 기지국(120)으로부터 유선으로 수신된 LTE 프레임을 동기화 장치(210)로 전송한다.
동기화 장치(210)는 5G 프레임과 LTE 프레임에 대해 내부 동기화 과정을 거쳐 LVTTL(Low Voltage TTL)로 변환하여 도너 옵틱 유닛으로 전달하여 변화되는 기지국 신호에 대응하여 NSA망에서의 서비스가 가능하다.
리모트는 안테나 일체형 또는 분리형 구조로 구성된다. 도너 옵틱 유닛은 연결된 광케이블을 통해 해당 리모트 옵틱 유닛 각각으로 전송한다.
본 실시예에 따른 동기화 장치(210)는 무선 연결형 5G 중계 시스템(200), 유선 연결형 5G 중계 시스템(130)에 동일하게 디지털 보드의 FPGA를 활용하여 구현 가능하다. 동기화 장치(210)는 5G 프레임을 디지털 필터링 및 가공하기 위해 필요한 FPGA(Field Programmable Gate Array) 리소스(Resource)를 공유 및 할당하여 구현하므로 별도의 하드웨어 비용을 줄일 수 있다.
도 6은 본 실시예에 따른 5G NR의 NSA망 구조에서 중계 시스템의 LTE 프레임에 대한 동기화 과정을 설명하기 위한 순서도이다.
동기화 장치(210) 내의 LTE 동기화부(500)는 중계기 모듈의 전력을 온(Power-On)시킨다(S610).
동기화 장치(210) 내의 LTE 동기화부(500)는 시스템 구성 버퍼를 클리어한다(S620). 단계 S620에서, LTE 동기화부(500)는 형상, 시퀀스, SFI(Short EF Identifier)에 대한 정보가 임시 저장된 버퍼를 클리어한다.
동기화 장치(210) 내의 LTE 동기화부(500)는 LTE 프레임에 대한 PSS/SSS 추출 프로시져를 호출한다(S630).
단계 S630에서 동기화 장치(210) 내의 LTE 동기화부(500)는 5G 중계 시스템(200,300)의 파워가 ON이 되면 최초 LTE 프레임의 PSS/SSS에 대해 각각 Zadoff Chu 시퀀스(Sequence)를 이용한다.
단계 S630에서 LTE 동기화부(500)는 LTE 기지국(120)으로부터 수신된 LTE 프레임에 대해 ADC(Analog Digital Convert)를 수행한다. LTE 동기화부(500)는 ADC 신호에 대한 FFT(Fast Fourier Transform) 변환을 수행한다. LTE 동기화부(500)는 FFT 변환을 수행한 신호에 PSS를 복조하고, PSS를 복조한 신호에 SSS를 복조한다. 단계 S630에 대해서는 도 8에서 구체적으로 설명한다.
동기화 장치(210) 내의 LTE 동기화부(500)는 LTE 프레임에 대해 PBCH를 추출한다(S640). 단계 S640에서 LTE 동기화부(500)는 SSS를 복조한 신호에 대해 PBCH를 복조한다.
단계 S640에서 LTE 동기화부(500)는 PBCH를 이용하여 MIB(Master Information Block) 데이터를 획득한다. MIB는 SI(System Information)의 필수 정보이며, 단말(UE)이 기지국에 접속하기 위한 하향링크 대역폭, SFN(System Frame Number), HARQ, 채널 정보를 포함한다.
동기화 장치(210) 내의 LTE 동기화부(500)는 LTE 프레임에 대해 SIB1를 추출한다(S650). 단계 S650에서 LTE 동기화부(500)는 PBCH를 복조한 신호에 대해 PDSCH로 전송되는 SIB를 복조한다.
단계 S650에서, LTE 동기화부(500)는 PDSCH(Physical Downlink Shared Channel)를 이용하여 전송되는 SIB1(System Information Block)을 추출하여 LTE 기지국(120)으로의 접속 허용 여부와 다른 SIB의 스케쥴링(Scheduling)을 정보를 확인하여 초기 액세스(Initial Access)를 진행한다.
동기화 장치(210) 내의 LTE 동기화부(500)는 LTE 프레임에 대해 5G NR 시스템 구성 정보 추출 프로시져를 호출한다(S660). LTE 동기화부(500)는 SIB1를 복조한 신호에 상향/하향 링크의 타이밍을 5G NR 기지국(110)과 일치시킨다. 단계 S660에 대해서는 도 9a,b,c,d에서 구체적으로 설명한다.
도 6에서는 단계 S610 내지 단계 S660을 순차적으로 실행하는 것으로 기재하고 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 다시 말해, 도 6에 기재된 단계를 변경하여 실행하거나 하나 이상의 단계를 병렬적으로 실행하는 것으로 적용 가능할 것이므로, 도 6은 시계열적인 순서로 한정되는 것은 아니다.
전술한 바와 같이 도 6에 기재된 본 실시예에 따른 5G NR의 NSA망 구조에서 중계 시스템의 LTE 프레임에 대한 동기화 과정은 프로그램으로 구현되고 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 기록될 수 있다. 본 실시예에 따른 5G NR의 NSA망 구조에서 중계 시스템의 LTE 프레임에 대한 동기화 과정을 구현하기 위한 프로그램이 기록되고 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다.
도 7은 본 실시예에 따른 5G NR의 NSA망 구조에서 중계 시스템의 5G 프레임에 대한 동기화 과정을 설명하기 위한 순서도이다.
동기화 장치(210) 내의 5G 동기화부(400)는 5G NR PSS/SSS 추출 프로시져를 호출한다(S710). 단계 S710에서, 5G 동기화부(400)는 5G NR 기지국(110)으로부터 수신된 5G 프레임에 대해 ADC를 수행하고, ADC 신호에 대한 FFT 변환을 수행한다. 5G 동기화부(400)는 FFT 변환을 수행한 신호에 PSS를 복조하고, PSS를 복조한 신호에 대해 SSS를 복조한다. 단계 S710은 도 10a,b에서 구체적으로 설명한다.
동기화 장치(210) 내의 5G 동기화부(400)는 5G NR PBCH 추출 프로서져를 호출한다(S720). 단계 S720에서, 5G 동기화부(400)는 SSS를 복조한 신호에 대해 PBCH를 복조한다. 단계 S720은 도 11a,b에서 구체적으로 설명한다.
동기화 장치(210) 내의 5G 동기화부(400)는 5G NR 프레임 동기 프로시져를 호출한다(S730). 단계 S730은 도 12a,b에서 구체적으로 설명한다.
동기화 장치(210) 내의 5G 동기화부(400)는 5G NR 프레임을 동기화한다(S740). 동기화 장치(210) 내의 5G 동기화부(400)는 5G NR TDD 스위칭을 제어한다(S750). 동기화 장치(210) 내의 5G 동기화부(400)는 상하향 링크 송수신 스위칭 동기화를 수행한다(S760). 동기화 장치(210) 내의 5G 동기화부(400)는 5G NR 기지국(gNB-DU) 및 UE와 동기화한다(S770).
도 7에서는 단계 S710 내지 단계 S770을 순차적으로 실행하는 것으로 기재하고 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 다시 말해, 도 7에 기재된 단계를 변경하여 실행하거나 하나 이상의 단계를 병렬적으로 실행하는 것으로 적용 가능할 것이므로, 도 7은 시계열적인 순서로 한정되는 것은 아니다.
전술한 바와 같이 도 7에 기재된 본 실시예에 따른 5G NR의 NSA망 구조에서 중계 시스템의 5G 프레임에 대한 동기화 과정은 프로그램으로 구현되고 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 기록될 수 있다. 본 실시예에 따른 5G NR의 NSA망 구조에서 중계 시스템의 5G 프레임에 대한 동기화 과정을 구현하기 위한 프로그램이 기록되고 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다.
도 8은 본 실시예에 따른 LTE(4G)의 PSS/SSS 추출 처리 과정을 설명하기 위한 순서도이다.
도 8은 도 6은 단계 S630에서, 동기화 장치(210) 내의 LTE 동기화부(500)는 LTE 프레임에 대한 PSS/SSS 추출 프로시져를 호출하는 과정에 대해서 구체적으로 설명한다.
LTE 동기화부(500)는 LTE 기지국(120)으로부터 수신된 LTE 프레임에 대해 ADC를 수행하고, ADC 신호에 대한 FFT 변환을 수행한 신호에 중심 주파수 위치를 획득하여 주파수를 동기화한다(S812).
단계 S812에서, LTE 동기화부(500)는 5G 중계 시스템(200, 300)의 파워가 ON이 되면 최초 LTE 프레임의 PSS/SSS에 대한 추출 프로시져를 호출하고 각각 Zadoff Chu 시퀀스(Sequence)를 이용한다. Zadoff Chu 시퀀스는 초기 동기 설정과 SRS(Sounding Reference Signal)를 이용한 동기 유지를 위하여 자기상관(Auto-correlation) 및 교차상관(Cross-correlation) 특성이 우수하다. SRS는 단말이 주기적으로 전송하여 동기를 유지하고 LTE 기지국(120)에서 상향링크의 채널 품질 상태 확인이 가능하다.
LTE 동기화부(500)는 주파수를 동기화한 후 ADC 신호에 대한 FFT 변환을 수행한 신호로부터 PSS를 검출한다(814). LTE 동기화부(500)는 검출한 PSS를 복조한다(S816).
LTE 동기화부(500)는 PSS를 복조한 신호에 대해 상관관계(Correlation)를 분석하여 셀 ID 그룹(Cell ID Group)(N(2) ID)을 추출한다. LTE 동기화부(500)는 셀 ID 그룹(N(2) ID)을 기반으로 ith 서브프레임을 추출한다(S818).
LTE 동기화부(500)는 (i-1)th 서브프레임 위치에서 SSS를 검출한다(S820). LTE 동기화부(500)는 검출한 SSS를 복조한다(S822). LTE 동기화부(500)는 SSS를 복조한 신호에 대해 상관관계(Correlation)를 분석하여 셀 ID 섹터(Cell ID Sector)(N(1) ID)를 추출한다(S824).
LTE 동기화부(500)는 셀 ID 그룹(Cell ID Group)(N(2) ID) 및 셀 ID 섹터(Cell ID Sector)(N(1) ID)을 기반으로 서브프레임 시간을 동기화한다(S826).
LTE 동기화부(500)는 서브프레임 시간을 동기화한 상태에서 LTE 프레임에 대한 셀 ID(3 × N(1) ID + N(2) ID)를 획득한다(S828). LTE 동기화부(500)는 셀 ID(3 × N(1) ID + N(2) ID)를 시스템 구성 버퍼에 저장한다(S830).
도 8에서는 단계 S812 내지 단계 S830을 순차적으로 실행하는 것으로 기재하고 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 다시 말해, 도 8에 기재된 단계를 변경하여 실행하거나 하나 이상의 단계를 병렬적으로 실행하는 것으로 적용 가능할 것이므로, 도 8은 시계열적인 순서로 한정되는 것은 아니다.
전술한 바와 같이 도 8에 기재된 본 실시예에 따른 LTE(4G)의 PSS/SSS 추출 처리 과정은 프로그램으로 구현되고 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 기록될 수 있다. 본 실시예에 따른 LTE(4G)의 PSS/SSS 추출 처리 과정을 구현하기 위한 프로그램이 기록되고 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다.
도 9a,9b,9c,9d는 본 실시예에 따른 LTE(4G)의 5G NR 시스템 구성 정보 추출 프로시져 처리 과정을 설명하기 위한 순서도이다.
도 9a,9b,9c,9d는 도 6의 단계 S660에서, 동기화 장치(210) 내의 LTE 동기화부(500)는 LTE 프레임에 대해 5G NR 시스템 구성 정보 추출 프로시져를 호출하는 과정에 대해서 구체적으로 설명한다.
LTE 동기화부(500)는 LTE 기지국(120)으로부터 RRCConnectionReconfiguration 메시지(RRC(Radio Resource Control) 연결 재설정 메시지)를 수신한다(S912). LTE 동기화부(500)는 RRCConnectionReconfiguration 메시지 내에서 RRCConnectionReconfiguration-r8-les 메시지를 추출한다(S914).
LTE 동기화부(500)는 5G NR 기지국 동기 획득을 위해 RRCConnectionReconfiguration-r8-les 메시지 내에서 measConfig(MeasConfig)를 추출한다(S916). LTE 동기화부(500)는 MeasConfig 내에서 MeasObjectNR-r15를 추출한다(S918).
LTE 동기화부(500)는 5G NR 기지국(110)의 캐리어 주파수(Carrier Frequency)를 검출하기 위해 MeasObjectNR-r15 내의 carrierFreq-R15(ARFCN-ValueNR-r15)를 추출한다(S920).
LTE 동기화부(500)는 5G NR 기지국(110)의 SS/PBCH 블록의 주기성/오프셋(Periodicity/Offset) 및 듀레이션(Duration)을 검출하기 위해 MeasObjectNR-r15 내의 rs-ConfigSSB-r15(RS-ConfigSSB-r15) 내의 measTimingConfig-r15(MTC-SSB-NR-r15) 내의 periodicityAndOffset-r15 및 ssb-Duration-r15를 추출한다(S922).
LTE 동기화부(500)는 5G NR 기지국(110)의 서브캐리어 공간(Subcarrier Spacing)을 검출하기 위해 MeasObjectNR-r15 내의 rs-ConfigSSB-r15(RS-ConfigSSB-NR-r15) 내의 SubcarrierSpacingSSB-r15를 추출한다(S924).
LTE 동기화부(500)는 캐리어 주파수(Carrier Frequency), SS/PBCH 블록, 서브캐리어 공간(Subcarrier Spacing)을 5G 시스템 형상 정보로서 시스템(형상) 구성 버퍼에 저장한다(S926).
LTE 동기화부(500)는 RRCConnectionReconfiguration 내 RRCConnectionReconfiguration-v1510-IEs 메시지를 추출한다(S928). LTE 동기화부(500)는 TDD 스위칭 구성을 위한 RRCConnectionReconfiguration-v1510-IEs nr-Config-r15 내 nr-SecondaryCellGroupConfig-r15를 추출한다(S930).
LTE 동기화부(500)는 nr-SecondaryCellGroupConfig-r15(5G NR의 RRCReconfiguration 내 RRCReconfiguration-les 내 secondaryCellGroup(CellGroupConfig)로 대체한다(S932). LTE 동기화부(500)는 CellGroupConfig 내 spCellConfig(SpCellConfig)를 추출한다(S934).
LTE 동기화부(500)는 SpCellConfig 내 spCellConfigDedicated(ServingCellConfig)를 추출한다(S936). LTE 동기화부(500)는 SpCellConfig 내 reconfigurationWithSync (ReconfigurationWithSync)를 추출한다(S938).
LTE 동기화부(500)는 ReconfigurationWithSync 내 spCellConfigCommon (ServingCellConfigComon)을 추출한다(S940). LTE 동기화부(500)는 5G NR 기지국(110)의 semi-static 기반의 cell-specific TDD 스위칭 검출을 위해 ServingCellConfigCommon 내 tdd-UL-DL-ConfigurationCommon(TDD-UL-DL-ConfigCommon)을 추출한다(S942).
LTE 동기화부(500)는 TDD 구성 버퍼에 기 저장된 패턴과 TDD-UL-DL-ConfigCommon를 비교하여, TDD 구성 버퍼에 기 저장된 패턴이 TDD-UL-DL-ConfigCommon에 대응하는 패턴과 동일한지의 여부를 확인한다(S944).
단계 S944에서 5G NR은 TDD 구조이므로 5G 프레임의 상향/하향 링크의 가변이 이루어진다. 여기서, 가변은 표준에서 정의한 테이블(table)이나 사업자의 망 운용에 맞춰 가변된다. 하지만, 5G 프레임의 상향/하향 링크의 변화는 망운용의 안정성을 위해 일반적으로 빈번하게 변화하지 않는다. 따라서, 기 저장된 패턴을 버퍼에 기록하여 현재 수신된 5G 프레임의 상향/하향 링크가 동일한 패턴인지의 여부를 판단하고, 동일한 패턴으로 판단하면 S944에서 별도의 작업을 수행하지 않는다.
만약, TDD 구성 버퍼 내에 기 저장된 정보와 현재 수신된 5G 프레임의 상향/하향 링크 정보가 다르면 약 5번 루틴을 추가로 수행할 수 있다. 다시 말해, LTE 동기화부(500)에서 TDD 구성 버퍼에 기 저장된 패턴과 비교하는 이유는 수행 프로시져를 최소화하기 위함이다.
TDD 구성 버퍼에 기 저장된 패턴이 TDD-UL-DL-ConfigCommon에 대응하는 패턴과 비동일한 경우, LTE 동기화부(500)는 TDD DL/UL 스위칭 패턴 주기성(periodicity)을 추출하기 위해 TDD-UL-DL-ConfigCommon 내의 dl-UL-TransmissionPeriodicity를 추출한다(S946). LTE 동기화부(500)는 dl-UL-TransmissionPeriodicity에 대응하는 값으로 타이머를 구동한다(S948).
LTE 동기화부(500)는 각 TDD DL 패턴의 슬롯 구성을 위한 nrofDownlinkSlots을 추출한다(S950). LTE 동기화부(500)는 각 TDD DL 패턴의 심볼 구성을 위한 nroDownlinkSymbols을 추출한다(S952).
LTE 동기화부(500)는 각 TDD UL 패턴의 슬롯 구성을 위한 nrofUplinkSlots을 추출한다(S954). LTE 동기화부(500)는 각 TDD UL 패턴의 심볼 구성을 위한 nrofDownlinkSymbols을 추출한다(S956).
LTE 동기화부(500)는 5G NR 기지국의 semi-static 기반의 cell-specific TDD 스위칭 검출을 위한 ServingCellConfigCommon 내 tdd-UL-DL-ConfigurationCommon(TDD-UL-DL-ConfigCommon)을 추출한다(S958). LTE 동기화부(500)는 TDD DL/UL 슬롯/심볼 패턴을 시스템(TDD) 구성 버퍼에 저장한다(S960).
도 9a,b,c,d에 도시된 바와 같이, LTE 동기화부(500)는 LTE(4G)의 5G NR 시스템 구성 정보를 추출하여 처리 과정을 나타내며, RRCConnectionReconfiguration를 이용하여 5G NR 동기 획득을 위해 RCC 메세지를 추출한다.
NSA망 시스템 구조에서 5G NR 기지국(110)이 독립적으로 동작하지 않고 LTE(4G)가 MCG(Master Cell Group)이고 5G NR이 SCG(Serving Cell Group)으로 분류되기 때문에 5G NR에 대한 시스템 정보는 LTE(4G)에서 담당하기 때문에 LTE(4G)에서 5G NR 정보를 추출한다.
도 9a,b,c,d에서는 단계 S912 내지 단계 S960을 순차적으로 실행하는 것으로 기재하고 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 다시 말해, 도 9a,b,c,d에 기재된 단계를 변경하여 실행하거나 하나 이상의 단계를 병렬적으로 실행하는 것으로 적용 가능할 것이므로, 도 9a,b,c,d는 시계열적인 순서로 한정되는 것은 아니다.
전술한 바와 같이 도 9a,b,c,d에 기재된 본 실시예에 따른 LTE(4G)의 5G NR 시스템 구성 정보 추출 프로시져 처리 과정은 프로그램으로 구현되고 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 기록될 수 있다. 본 실시예에 따른 LTE(4G)의 5G NR 시스템 구성 정보 추출 프로시져 처리 과정을 구현하기 위한 프로그램이 기록되고 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다.
도 10a,10b는 본 실시예에 따른 5G NR의 PSS/SSS 추출 처리 과정을 설명하기 위한 순서도이다.
도 10a,10b는 도 7의 단계 S710에서, 동기화 장치(210) 내의 5G 동기화부(400)는 5G NR PSS/SSS 추출 프로시져를 호출하는 과정에 대해서 구체적으로 설명한다.
5G 동기화부(400)는 시스템(형상) 구성 버퍼에 기 저장된 5G NR 기지국(110)의 시스템 형상 정보(Carrier Frequency, SSB, Subcarrier Spacing)를 기반으로 기지국의 동기 래스터 위치를 탐색한다(S1010).
5G 동기화부(400)는 주파수 도메인에서 동기 래스터 위치를 중심으로 PSS(Primary Synchronous Signal)를 이용하여 127개의 서브캐리어(Subcarrier)를 검출한다(S1012). 5G 동기화부(400)는 검출한 PSS를 복조하고 및 127개의 m-시퀀스(m-sequence)를 생성한다(S1014).
5G 동기화부(400)는 PSS에 대한 상관관계(Correlation)를 분석하여 셀 ID 그룹(Cell ID Group)(N(2) ID)을 복수 개(예컨대, 3개) 추출한다. LTE 동기화부(500)는 셀 ID 그룹(N(2) ID)을 기반으로 ith 심볼을 추출한다(S1016).
5G 동기화부(400)는 셀 ID 그룹(N(2) ID)에 대한 (i+2)th 심볼 위치 및 주파수 도메인에서 동기 래스터 위치를 중심으로 SSS(Secondary Synchronous Signal)를 이용하여 127개의 서브캐리어(Subcarrier)를 검출한다(S1018).
5G 동기화부(400)는 검출한 SSS를 복조하고 바이폴라(Bipolar) 신호(d`sss(n)=1-2×d`(n))를 생성한다(S1020).
5G 동기화부(400)는 검출된 PSS (N(2) ID) 값에 따라 기 저장된 SSS 시퀀스 계산 테이블(도 14)을 기반으로 3개의 204-시퀀스(240-sequence)의 d(0), d(1), d(2)를 획득한다(S1022). d(0), d(1), d(2)는 기 저장된 바이폴라(Bipolar) 신호로서, S1016에서 검출된 PSS (N(2) ID) 값과 서로 동일한 값을 갖는다. 5G 동기화부(400)는 필드에서 0/1/2 중 어떤 신호가 입력될지 모르기 때문에 단계 S1022에서 3개의 값을 검출한다.
다시 말해, 5G 동기화부(400)는 3개의 최적값을 기 저장하며, 0/1/2번을 하나씩 비교(상관관계를 분석)하여 필드에서 자기가 위치한 셀 그룹(Cell Group)을 찾아 낸다. 이때 셀 그룹 ID(Cell Group ID)는 5G NR 기지국(110)에서 0/1/2 중 하나만을 전송한다.
5G 동기화부(400)는 d(0), d(1), d(2)와 검출된 SSS값과 가장 큰 상관관계(Correlation)를 갖는 값을 계산한다(S1024). 5G 동기화부(400)는 SSS를 복조한 신호에 대해 상관관계(Correlation)를 분석하여 셀 ID 섹터(Cell ID Sector)(N(1) ID)를 추출한다(S1026). 5G 동기화부(400)는 셀 ID 그룹(N(1) ID)을 기반으로 심볼 시간을 동기화한다(S1028).
5G 동기화부(400)는 심볼 시간을 동기화한 상태에서 5G NR 기지국(110)에 대한 셀 ID(Ncell ID = 3 × N(1) ID + N(2) ID)를 획득한다(S1030). 5G 동기화부(400)는 셀 ID(Ncell ID = 3 × N(1) ID + N(2) ID)를 시스템(시퀀스) 구성 버퍼에 저장한다(S1032).
도 10a,b은 5G NR의 PSS/SSS 추출 처리 과정을 나타내며, LTE(4G) 프로시져 완료 후 진행된다. 5G 동기화부(400)는 SSB (Sync. Signal Block)를 기반으로 하여 PSS/SSS에 대해 도 10a,10b에 도시된 순서대로 신호를 추출한다. 5G 동기화부(400)는 m-시퀀스(Sequence)로 127개의 시퀀스를 생성하여 보다 정확한 PSS 복조한다. PSS는 셀 그룹 3개(0~2번)를 추출하고 SSS는 336개(0~335번)추출하여 1008개의 셀 ID에 대해 확인이 가능하다.
도 10a,b에서는 단계 S1010 내지 단계 S1032를 순차적으로 실행하는 것으로 기재하고 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 다시 말해, 도 10a,10b에 기재된 단계를 변경하여 실행하거나 하나 이상의 단계를 병렬적으로 실행하는 것으로 적용 가능할 것이므로, 도 10a,b는 시계열적인 순서로 한정되는 것은 아니다.
전술한 바와 같이 도 10a,b에 기재된 본 실시예에 따른 5G NR의 PSS/SSS 추출 처리 과정은 프로그램으로 구현되고 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 기록될 수 있다. 본 실시예에 따른 5G NR의 PSS/SSS 추출 처리 과정을 구현하기 위한 프로그램이 기록되고 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다.
도 11a,11b는 본 실시예에 따른 5G NR의 PBCH 추출 처리 과정을 설명하기 위한 순서도이다.
도 11a,11b는 도 7의 단계 S720에서, 동기화 장치(210) 내의 5G 동기화부(400)는 5G NR PBCH 추출 프로서져를 호출하는 과정에 대해서 구체적으로 설명한다.
5G 동기화부(400)는 SS/PBCH 블럭 내 PBCH-DMRS의 주파수 도메인상에서의 위치를 v = Ncell ID mod 4를 고려하여 계산한다(S1110).
5G 동기화부(400)는 (i+1)th와 (i+3)th 심볼 위치 및 주파수 도메인에서 동기 래스터 위치를 중심으로 240개의 서브캐리어(Subcarrier) 중 0+v, 4+v, 8+v ... 236+v의 서브캐리어(Subcarrier)를 검출한다(S1112).
5G 동기화부(400)는 (i+2)th 심볼 위치 및 주파수 도메인에서 동기 래스터 위치를 중심으로 240개의 서브캐리어(Subcarrier) 중 0+v, 4+v, 8+v, 44+v ... 192+v, 196+v 236+v의 서브캐리어(Subcarrier)를 검출한다(S1114).
5G 동기화부(400)는 제1 하프 프레임(1st half-Frame)과 제2 하프 프레임(2nd half-Frame)에서 전송되는 PBCH의 수(Lmax)를 캐리어 주파수(Carrier Frequency(ARFCN-ValueNR-r15)에 따라 도출한다(S1116).
5G 동기화부(400)는 DMRS(DeModulation Reference Signal)를 디코딩한다(S1118). DMRS는 5G NR Frame의 SSB(동기 블록)내에 존재한다.
5G 동기화부(400)는 (i+1)th와 (i+3)th 심볼 위치 및 주파수 도메인에서 동기 래스터 위치를 중심으로 240개의 서브캐리어(Subcarrier) 중 0, 1, ... 239의 서브캐리어(Subcarrier)를 검출한다(S1120).
5G 동기화부(400)는 (i+2)th 심볼 위치 및 주파수 도메인에서 동기 래스터 위치를 중심으로 240개의 서브캐리어(Subcarrier) 중 0, 1 ... 47, 192, 193 ... 239의 서브캐리어(Subcarrier)를 검출한다(S1122).
5G 동기화부(400)는 DMRS(DeModulation Reference Signal)로 143개의 골드-시퀀스(Gold-Sequence)를 갖는 PBCH를 복조한다(S1124).
5G 동기화부(400)는 DMRS(DeModulation Reference Signal)로부터 SSB 인덱스(Index)와 하프 프레임 수(Half Frame Number)를 시스템(형상) 구성 버퍼에 저장한다(S1126).
도 11a,b는 5G NR의 PBCH 추출 처리 과정을 나타내며, PSS/SSS 이후 진행된다. PBCH는 위치는 SSB의 주파수축 기준으로 SSS 주변에 존재하므로 SSS 우선 검출 이후 진행하는 것이 더욱 효과적이다. DM-RS(Demodulation-Reference Signal)는 SSB의 PSS를 제외한 모든 주파수축에 위치한다. DM-RS를 이용하여 PBCH를 복조하여 SSB의 인덱스(Index)와 하프 프레임 수(Half Frame Number) 확인이 가능하다.
도 11a,b에서는 단계 S1110 내지 단계 S1126을 순차적으로 실행하는 것으로 기재하고 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 다시 말해, 도 11a,11b에 기재된 단계를 변경하여 실행하거나 하나 이상의 단계를 병렬적으로 실행하는 것으로 적용 가능할 것이므로, 도 11a,b는 시계열적인 순서로 한정되는 것은 아니다.
전술한 바와 같이 도 11a,b에 기재된 본 실시예에 따른 5G NR의 PBCH 추출 처리 과정은 프로그램으로 구현되고 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 기록될 수 있다. 본 실시예에 따른 5G NR의 PBCH 추출 처리 과정을 구현하기 위한 프로그램이 기록되고 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다.
도 12a,12b는 본 실시예에 따른 5G NR의 프레임 동기 처리 과정을 설명하기 위한 순서도이다.
도 12a,12b는 도 7의 단계 S730에서, 동기화 장치(210) 내의 5G 동기화부(400)는 5G NR 프레임 동기 프로시져를 호출하는 과정에 대해서 구체적으로 설명한다.
5G 동기화부(400)는 5G NR 기지국(110)의 캐리어 주파수(Carrier Frequency)와 캐리어 공간(Subcarrier Spacing(2μ × 15)을 이용하여 서브프레임 내의 슬롯 수(Number of slots in subframe(Nsubframe slot=2μ)을 도출한다(S1210). 단계 S1210에서 서브프레임 내의 슬롯 수는 도 15의 (b)에 도시된 바와 같다.
5G 동기화부(400)는 5G NR 기지국(110)의 캐리어 주파수(Carrier Frequency)와 캐리어 공간(Subcarrier Spacing)을 이용하여 심볼 인덱스(Symbol Index)를 도출한다(S1212). 단계 S1212에서 심볼 인덱스는 도 15의 (c)에 도시된 바와 같다.
5G 동기화부(400)는 도 15(a)(b) 및 디코딩된 PBCH-DMRS로 도출한 하프 프레임 수(Half Frame Number) 및 SSB 인덱스(Index)를 이용하여 도 16을 구성한다(S1214).
5G 동기화부(400)는 수신한 SSB의 슬롯 수(Slot Number)는 심볼 인덱스(Symbol Index / Nslot symb + Nfame subframe / 2 × Nsubframe slot × Half Frame Number)를 계산하여 도출한다(S1216).
5G 동기화부(400)는 수신한 SSB의 서브프레임 수(Subframe Number)는 슬롯 수/2(Slot Number/2)를 계산하여 도출한다(S1218).
5G 동기화부(400)는 다음 SFN(System Frame Number)까지의 슬롯 내의 잔여 심볼 수(Remaining Number of symbols in slot)는 Nslot symb - (Symbol Index Mod Nslot symb)+1를 계산하여 도출한다(S1220).
5G 동기화부(400)는 다음 SFN(System Frame Number)까지의 서브프레임 내의 잔여 슬롯 수(Remaining Number of slots in subframe)는 (Slot Number +1) mod2를 계산하여 도출한다(S1222).
5G 동기화부(400)는 다음 SFN(System Frame Number)까지의 프레임 내의 잔여 서브프레임 수(Remaining Number of subframes in frame)는 Nframe subframe - (Subframe Number-1)를 계산하여 도출한다(S1224).
5G 동기화부(400)는 다음 SFN(System Frame Number)까지의 프레임 내의 잔여 심볼 수(Remaining Number of Symbols in Frame)를 슬롯 내의 잔여 심볼 수(Remaining Number of Symbols in Slot) - 서브프레임 내의 잔여 슬롯 수(Remaining Number of Slots in Subframe) × Nslot symb + 프레임 내의 잔여 서브프레임 수(Remaining Number of Subframes in Frame) × Nsubframe slot × Nslot symb 을 계산하여 도출한다(S1226).
5G 동기화부(400)는 다음 SFN(System Frame Number)까지의 잔여 심볼 수를 시스템(형상) 구성 버퍼에 저장한다(S1228).
도 12a,b는 5G NR의 프레임 동기 처리 과정을 이용하여 5G NR의 프레임 동기화(프레임 시작점 위치) 가능하다. 이후 5G NR의 상향/하향 링크의 TDD 스위칭 제어가 가능하고 동적인 변화에 대응이 가능하며, NSA망 시스템에서 LTE(4G)와 5G NR 기지국(110) 간에 개별적 동기화가 가능하게 된다.
LTE(4G) 망에서 초기 엑세스(Initial Access)가 완료되면, 5G NR의 SSB(Sync. Signal Block)을 복조한다. SSB 복조는 NSA망 구조에서는 5G NR의 제어 정보가 LTE(4G) 망을 이용하여 전송되기 때문에 LTE(4G)에 대해 신호처리가 우선되어야 한다.
도 12a,b에서는 단계 S1210 내지 단계 S1228을 순차적으로 실행하는 것으로 기재하고 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 다시 말해, 도 12a,12b에 기재된 단계를 변경하여 실행하거나 하나 이상의 단계를 병렬적으로 실행하는 것으로 적용 가능할 것이므로, 도 12a,b는 시계열적인 순서로 한정되는 것은 아니다.
전술한 바와 같이 도 12a,b에 기재된 본 실시예에 따른 5G NR의 프레임 동기 처리 과정은 프로그램으로 구현되고 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 기록될 수 있다. 본 실시예에 따른 5G NR의 프레임 동기 처리 과정을 구현하기 위한 프로그램이 기록되고 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다.
도 13은 본 실시예에 따른 SSB 구조를 나타낸 도면이다.
SSB(Synchronization Signal Block)는 PSS(Primary Synchronous Signal), SSS(Secondary Synchronous Signal), PBCH(Physical Broadcast CHannel)로 구성되어 있다. SSB는 시간 축으로 4개의 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 심볼(Symbol)에 위치한다. SSB는 주파수 축으로 20개의 RB(Resource Block)의 영역을 갖고 240개의 서브캐리어(Subcarrier)로 구성된다.
PSS는 프레임에 위치한 16개(표준에 정의된 내용으로 5G NR 프레임의 심볼(Symbol) 기준으로 SSB의 PSS 위치가 정의됨)의 SSB에서 검출하여 상관관계(Correlation)를 분석하고 m-시퀀스(Sequence)로 127개의 시퀀스를 생성하여 사전에 정의된 값과 비교하여 최종 추출한다.
SSS 역시 16개의 SSB에서 검출하여 상관관계(Correlation)를 분석하여 최종 추출한다. 이후 PBCH 사이에 존재하는 DM-RS(Demodulation-Reference Signal)를 이용하여 PBCH 복조하여 하프 프레임 수(Half Frame Number)를 확인할 수 있어 정확한 5G NR의 프레임 시작 지점을 알 수 있다. (예컨대, 조건 FR1: 주파수 6 GHz 이하, Subcarrier Spacing: 30 kHz)
전술한 과정을 거쳐 5G NR의 상향/하향 링크 변화를 위한 TDD 스위칭 동기화가 가능해지고 5G NR 기지국과 중계 시스템에 연결된 단말기(UE와의 동기화가 완료되어 NSA(Non-Standalone) 망 구상에서 5G 중계 시스템의 5G 서비스가 가능하게 된다.
동기 장치의 구성은 디지털 보드와 별도로 제작이 가능하나, 디지털 보드와 통합하여 구성하는 것이 동기 장치를 분리하는 것보다 경제적인 시스템이 된다. 유선 연결형 장치의 5G 중계 시스템의 경우, 동기 장치의 위치는 도너(Donor)에만 구성하여 동기 신호를 리모트(Remote)로 전송하는 것이 경제적인 측면에서 효과적이다.
이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
110: 5G NR 기지국 120: LTE 기지국
130: 5G 중계 시스템
200: 무선 연결형 5G 중계 시스템
300: 유선 연결형 5G 중계 시스템
410: 5G ADC부 420: 5G FFT부
430: 5G PSS 복조부 440: 5G SSS 복조부
450: 5G PBCH 복조부 460: NSA망 동기 TDD 스위칭부
510: LTE ADC부 520: LTE FFT부
530: LTE PSS 복조부 540: LTE SSS 복조부
550: LTE PBCH 복조부 560: LTE SIB1 복조부
570: 5G NR TDD 복조부

Claims (15)

  1. LTE 기지국으로부터 수신된 LTE 프레임 내에 포함된 LTE 시스템 정보로부터 추출한 셀그룹(CellGroup) 정보를 기반으로 상기 LTE 프레임(Frame)의 상향링크(UL) 및 하향링크(DL) 각각에 대한 TDD(Time Division Duplexing) 스위칭을 제어하는 LTE 동기화부; 및
    5G NR 기지국으로부터 수신된 5G 프레임 내에 포함된 5G 동기 신호를 이용하여 셀 탐색(Cell Search)을 수행하여 상기 5G 프레임에 대한 캐리어 주파수(CarrierFreqency), 서브캐리어 공간(SubcarrierSpacing)을 획득하며, 상기 캐리어 주파수(CarrierFreqency), 상기 서브캐리어 공간(SubcarrierSpacing)을 기반으로 상기 5G 프레임의 상향링크(UL) 및 하향링크(DL) 각각에 대한 TDD 스위칭을 제어하는 5G 동기화부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 NAS 네트워크 기반의 중계 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 LTE 동기화부는,
    상기 LTE 기지국으로부터 수신된 LTE 프레임 내에 포함된 LTE 동기 신호를 이용하여 셀 탐색(Cell Search)을 수행하여 상기 LTE 프레임에 대한 캐리어 주파수(CarrierFreqency), 서브캐리어 공간(SubcarrierSpacing) 및 LTE 심볼을 획득하며,
    상기 LTE 프레임에 포함된 LTE 시스템 정보 중 MIB(Master Information Block)에 대응하는 시스템 정보를 전송하기 위한 PBCH(Physical Broadcast CHannel)를 추출하고,
    상기 LTE 시스템 정보 중 SIB(System Information Block)에 대응하는 시스템 정보를 전송하기 위한 PDSCH(Physical Downlink Shared Channel)를 추출하고,
    상기 셀그룹(CellGroup) 정보 내의 셀 구성 정보(CellConfig)를 추출하고 상기 셀 구성 정보(CellConfig)를 기반으로 TDD 상향링크(UL) 패턴의 슬롯 및 심볼을 추출하고, TDD 하향링크(DL) 패턴의 슬롯 및 심볼을 추출하고,
    상기 TDD 상향링크(UL) 패턴의 슬롯 및 심볼과 TDD 하향링크(DL) 패턴의 슬롯 및 심볼을 기반으로 상기 LTE 프레임의 상향링크(UL) 및 하향링크(DL) 각각에 대한 TDD 스위칭을 제어하는 것을 특징으로 하는 NAS 네트워크 기반의 중계 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 LTE 동기화부는,
    상기 LTE 프레임에 대한 중심 주파수 위치를 획득한 후 상기 LTE 동기 신호인 PSS(Primary Synchronous Signal)를 검출하여 복조(Demodulation)하고 상기 PSS에 대한 상관관계(Correlation)를 분석하여 셀 ID 그룹(Cell ID Group)(N(2) ID)을 추출하며,
    상기 셀 ID 그룹(N(2) ID)에 대한 ith 서브프레임 위치에서 상기 LTE 동기 신호인 SSS(Secondary Synchronous Signal)를 검출하여 복조(Demodulation)하고 상기 SSS에 대한 상관관계(Correlation)를 분석하여 셀 ID 섹터(Cell ID Sector)(N(1) ID)를 추출하며,
    상기 셀 ID 그룹(N(2) ID) 및 상기 셀 ID 섹터(N(1) ID)를 기반으로 서브프레임 시간을 동기하고 LTE 셀 ID를 획득하여 시스템 구성 버퍼에 저장하는 것을 특징으로 하는 NAS 네트워크 기반의 중계 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 LTE 동기화부는,
    상기 LTE 기지국으로부터 수신된 RRC(Radio Resource Control) 메시지를 기반으로 상기 LTE 프레임에 대한 캐리어 주파수(CarrierFreqency), SS/PBCH 블럭, 서브캐리어 공간(SubcarrierSpacing)을 추출하여 시스템 구성 버퍼에 저장하며,
    TDD 스위칭을 위해 상기 RRC 메시지를 기반으로 상기 셀 구성 정보(CellConfig)를 추출하고,
    상기 셀 구성 정보(CellConfig)를 기반으로 상기 TDD 상향링크(UL) 패턴의 슬롯 및 심볼과 TDD 하향링크(DL) 패턴의 슬롯 및 심볼을 추출하여 시스템 구성 버퍼에 저장하는 것을 특징으로 하는 NAS 네트워크 기반의 중계 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 5G 동기화부는,
    시스템 구성 버퍼에 기 저장된 상기 5G 프레임에 대한 캐리어 주파수(Carrier Frequency), SSB(Synchronization Signal Block), 서브캐리어 공간(Subcarrier Spacing)을 기반으로 상기 5G NR 기지국에 대한 동기 래스터 위치를 탐색하고,
    주파수 도메인에서 상기 동기 래스터의 위치를 중심으로 상기 5G 동기 신호인 PSS(Primary Synchronous Signal)를 이용하여 서브캐리어(Subcarrier)를 검출하고,
    상기 PSS를 복조한 후 상기 PSS에 대한 상관관계(Correlation)를 분석하여 셀 ID 그룹(Cell ID Group)(N(2) ID)을 복수 개 추출하며,
    상기 셀 ID 그룹(N(2) ID)에 대한 (i+2)th 심볼 위치와 상기 주파수 도메인에서 상기 동기 래스터 위치를 중심으로 상기 5G 동기 신호인 SSS(Secondary Synchronous Signal)를 이용하여 서브캐리어(Subcarrier)를 검출하고, 바이폴라(Bipolar) 신호로 생성하고,
    상기 셀 ID 그룹(N(2) ID)에서의 PSS 상관관계 값에 따라 기 저장된 SSS 시퀀스 계산 테이블로부터 복수의 바이폴라 신호를 생성하고,
    상기 복수의 바이폴라 신호, 상기 SSS, 상기 SSS에 대한 상관관계 값 중 가장 큰 값을 기반으로 셀 ID 섹터(Cell ID Sector)(N(1) ID)를 추출하며,
    상기 셀 ID 그룹(N(2) ID) 및 상기 셀 ID 섹터(N(1) ID)를 기반으로 심볼을 동기하고 5G 셀 ID를 획득하여 시스템 구성 버퍼에 저장하는 것을 특징으로 하는 NAS 네트워크 기반의 중계 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 5G 동기화부는,
    시스템 구성 버퍼에 기 저장된 상기 5G 프레임에 대한 SS/PBCH 블럭 내 주파수 도메인 상에서 위치를 계산하고, 복수의 심볼 위치 및 상기 주파수 도메인에서 동기 래스터 위치를 중심으로 복수 개의 서브캐리어(Subcarrier)를 검출하고, 캐리어 주파수(Carrier Frequency)에 따라 PBCH의 수(Lmax)를 도출하고, 상기 SSB 내의 DMRS(DeModulation Reference Signal)를 디코딩하고, 상기 DMRS로 골드-시퀀스(Gold-Sequence)를 갖는 PBCH를 복조하며, 상기 DMRS로부터 SSB 인덱스(Index)와 하프 프레임 수(Half Frame Number)를 추출하여 시스템 구성 버퍼에 저장하는 것을 특징으로 하는 NAS 네트워크 기반의 중계 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 5G 동기화부는,
    상기 5G 프레임에 대한 캐리어 주파수(Carrier Frequency)와 캐리어 공간(Subcarrier Spacing)을 이용하여 서브프레임 내의 슬롯 수(Number of slots in subframe), 심볼 인덱스(Symbol Index)를 도출하고,
    상기 5G 프레임 내의 서브프레임 수(Number of subframes in radio frame), 슬롯 내 심볼 수(Number of symbols in slot), 서브프레임 공간(Subcarrier spacing), 서브프레임 내 슬롯 수(Number of slots in subframe) 및 디코딩된 PBCH-DMRS로 도출한 하프 프레임 수(Half Frame Number) 및 SSB 인덱스(Index)를 이용하여 5G NR 동기 테이블을 구성하는 것을 특징으로 하는 NAS 네트워크 기반의 중계 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 5G 동기화부는,
    다음 SFN(System Frame Number)까지의 프레임 내의 잔여 심볼 수(Remaining number of symbols in frame) 별로 하프 프레임 수(Half frame number), SSB 인덱스(SSB index), 심볼 인덱스(Symbol index), 서브프레임 수(Subframe number), 슬롯 내의 잔여 심볼 수(Remaining number of symbols in slot) 및 서브프레임 내의 잔여 슬롯 수(Remaining number of slots in subframe) 중 적어도 하나 이상을 매칭하여 상기 5G NR 동기 테이블을 구성하는 것을 특징으로 하는 NAS 네트워크 기반의 중계 장치.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 5G 동기화부는,
    상기 SSB의 슬롯 수(Slot Number)는 심볼 인덱스(Symbol Index), 슬롯 내 심볼 수(Nslot symb), 프레임 내 서브프레임 수(Nfame subframe), 서브프레임 내 슬롯 수(Nsubframe slot), 하프 프레임 수(Half Frame Number)를 기반으로 계산하는 것을 특징으로 하는 NAS 네트워크 기반의 중계 장치.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 5G 동기화부는,
    상기 SSB의 서브프레임 수(Subframe Number)는 슬롯 수(Slot Number)를 기반으로 계산하는 것을 특징으로 하는 NAS 네트워크 기반의 중계 장치.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 5G 동기화부는,
    슬롯 내 심볼 수(Nslot symb), 슬롯 내 심볼 수의 심볼 인덱스 모드(Symbol Index Mod Nslot symb)를 기반으로 다음 SFN(System Frame Number)까지의 상기 슬롯 내의 잔여 심볼 수(Remaining Number of symbols in slot)를 계산하는 것을 특징으로 하는 NAS 네트워크 기반의 중계 장치.
  12. 제 7 항에 있어서,
    상기 5G 동기화부는,
    슬롯 수 모드(Slot Number mod)를 기반으로 다음 SFN(System Frame Number)까지의 상기 서브프레임 내의 잔여 슬롯 수(Remaining Number of slots in subframe)를 계산하는 것을 특징으로 하는 NAS 네트워크 기반의 중계 장치.
  13. 제 7 항에 있어서,
    상기 5G 동기화부는,
    프레임 내 서브 프레임 수(Nframe subframe)와 서브프레임 수(Subframe Number-1)를 기반으로 다음 SFN(System Frame Number)까지의 프레임 내의 잔여 서브프레임 수(Remaining Number of subframes in frame)를 계산하는 것을 특징으로 하는 NAS 네트워크 기반의 중계 장치.
  14. 제 7 항에 있어서,
    상기 5G 동기화부는,
    상기 슬롯 내의 잔여 심볼 수(Remaining Number of Symbols in Slot), 상기 서브프레임 내의 잔여 슬롯 수(Remaining Number of Slots in Subframe) 슬롯 내 심볼 수(Nslot symb), 프레임 내의 잔여 서브프레임 수(Remaining Number of Subframes in Frame), 서브프레임 내 슬롯 수(Nsubframe slot), 슬롯 내 심볼 수(Nslot symb)를 기반으로 상기 다음 SFN(System Frame Number)까지의 프레임 내의 잔여 심볼 수(Remaining Number of Symbols in Frame)를 계산하는 것을 특징으로 하는 NAS 네트워크 기반의 중계 장치.
  15. LTE 동기화부에서 LTE 기지국으로부터 수신된 LTE 프레임 내에 포함된 LTE 시스템 정보로부터 추출한 셀그룹(CellGroup) 정보를 기반으로 상기 LTE 프레임의 상향링크(UL) 및 하향링크(DL) 각각에 대한 TDD(Time Division Duplexing) 스위칭을 제어하는 과정;
    5G 동기화부에서 5G NR 기지국으로부터 수신된 5G 프레임 내에 포함된 5G 동기 신호를 이용하여 셀 탐색(Cell Search)을 수행하여 상기 5G 프레임에 대한 캐리어 주파수(CarrierFreqency), 서브캐리어 공간(SubcarrierSpacing)을 획득하는 과정; 및
    상기 5G 동기화부에서 상기 캐리어 주파수(CarrierFreqency), 상기 서브캐리어 공간(SubcarrierSpacing)을 기반으로 상기 5G 프레임의 상향링크(UL) 및 하향링크(DL) 각각에 대한 TDD 스위칭을 제어하는 과정
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 NAS 네트워크 기반의 중계 방법.
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