KR20210064074A - 통신 노드, 통신 시스템, 및 이의 동작 방법 - Google Patents

통신 노드, 통신 시스템, 및 이의 동작 방법 Download PDF

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KR20210064074A
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Abstract

본 발명의 실시 예에 따른 물리 계층 분할을 사용하는 통신 시스템의 동작 방법은 상기 통신 시스템의 제1통신 노드의 제1 물리계층에서, 상향링크 신호로부터 초기 랜덤 액세스 신호를 추출하는 단계, 상기 제1 물리계층에서, 추출된 상기 초기 랜덤 액세스 신호의 데이터 량을 줄이는 단계 및 상기 통신 시스템의 제2통신 노드의 제2 물리계층에서, 상기 데이터 량이 줄어든 초기 랜덤 액세스 신호를 이용하여 시간 동기 오차를 계산하는 단계를 포함한다.

Description

통신 노드, 통신 시스템, 및 이의 동작 방법{COMMUNICATION NODE, COMMUNICATION SYSTEM AND OPERATING METHOD THEREOF}
본 발명은 통신 노드, 통신 시스템, 및 이의 동작 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 제1 물리계층에서 상향링크 신호로부터 추출되어 데이터 량이 감축된 초기 랜덤 액세스 신호를 타 통신 노드로부터 수신하고, 제2 물리계층에서 데이터 량이 감축된 초기 랜덤 액세스 신호를 이용하여 시간 동기 오차를 계산할 수 있는 통신 노드, 통신 시스템, 및 이의 동작 방법에 관한 것이다.
기존 이동통신 시스템에서는 빌딩이나 지하철 등의 기지국 음영 지역에 통신 서비스를 제공하기 위해 원격 무선 장비를 구비하여 분산 안테나 구조를 구축하고, 원격 무선 장비와 기지국의 디지털 장비를 정합기를 이용하여 연결한다.
특히, 5G 이동통신 시스템에서 분산 안테나 시스템을 구현하는 경우, 5G 통신을 위한 전용 케이블을 추가로 설치하는 데에는 한계가 있기 때문에 기존에 3G/4G 통신을 위하여 설치된 케이블을 공유하는 경우가 많다. 하지만, 기존에 3G/4G 통신을 위하여 설치된 케이블은 5G 표준 규격에서 정의한 최대 전송 속도를 지원하기에는 용량이 부족하다는 문제점을 가진다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 제1 물리계층에서 상향링크 신호로부터 추출되어 데이터 량이 감축된 초기 랜덤 액세스 신호를 타 통신 노드로부터 수신하고, 제2 물리계층에서 데이터 량이 감축된 초기 랜덤 액세스 신호를 이용하여 시간 동기 오차를 계산할 수 있는 통신 노드, 통신 시스템, 및 이의 동작 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 물리 계층 분할을 사용하는 통신 시스템의 동작 방법은 상기 통신 시스템의 제1통신 노드의 제1 물리계층에서, 상향링크 신호로부터 초기 랜덤 액세스 신호를 추출하는 단계, 상기 제1 물리계층에서, 추출된 상기 초기 랜덤 액세스 신호의 데이터 량을 줄이는 단계 및 상기 통신 시스템의 제2통신 노드의 제2 물리계층에서, 상기 데이터 량이 줄어든 초기 랜덤 액세스 신호를 이용하여 시간 동기 오차를 계산하는 단계를 포함할 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 제1 물리계층은 상기 물리 계층 분할에 따른 하위 물리 계층이고, 상기 제2 물리계층은 상기 물리 계층 분할에 따른 상위 물리 계층일 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 초기 랜덤 액세스 신호는, PRACH(Physical Random Access Channel) 신호일 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 제1통신 노드는 리모트 유닛(remote unit)이고, 상기 제2통신 노드는 분산 유닛(distributed unit)일 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 상향링크 신호로부터 초기 랜덤 액세스 신호를 추출하는 단계는, 상기 상향링크 신호의 주파수 대역을 기저대역으로 쉬프팅(shifting)하는 단계 및 주파수 대역이 쉬프팅된 상기 상향링크 신호를 저역 통과 필터링하여 상기 초기 랜덤 액세스 신호를 추출하는 단계를 포함할 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 추출된 상기 초기 랜덤 액세스 신호의 데이터 량을 줄이는 단계는, 상기 추출된 상기 초기 랜덤 액세스 신호를 다운 샘플링(down sampling)하여 상기 초기 랜덤 액세스 신호의 데이터 량을 줄일 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 통신 시스템의 동작 방법은, 상기 제1통신 노드에서 상기 제1 물리계층의 데이터 채널 처리를 거친 상기 상향링크 신호와 상기 데이터 량이 줄어든 초기 랜덤 액세스 신호를 결합하여 생성된 결합 신호를, 상기 제2통신 노드로 전송하는 단계를 더 포함하고, 상기 시간 동기 오차를 계산하는 단계는, 상기 결합 신호로부터 상기 데이터 량이 줄어든 초기 랜덤 액세스 신호를 분리하는 단계 및 분리된 상기 데이터 량이 줄어든 초기 랜덤 액세스 신호를 이용하여 시간 동기 오차를 계산하는 단계를 포함할 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 시간 동기 오차를 계산하는 단계는, 상기 데이터 량이 줄어든 초기 랜덤 액세스 신호를 이용하여 제1시간 오프셋을 계산하는 단계, 상기 데이터 량이 줄어든 초기 랜덤 액세스 신호를 이용하여 원래의 데이터 량의 초기 랜덤 액세스 신호를 복원하는 단계 및 상기 제1시간 오프셋 및 상기 복원된 초기 랜덤 액세스 신호를 이용하여 제2시간 오프셋을 계산하는 단계를 포함할 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 제1시간 오프셋을 계산하는 단계는, 상기 데이터 량이 줄어든 초기 랜덤 액세스 신호와 복수의 랜덤 액세스 시퀀스들(random access sequences) 간의 상관값을 계산하는 단계, 상기 복수의 랜덤 액세스 시퀀스들 중에서 최대의 상관값을 갖는 랜덤 액세스 시퀀스를 검색하는 단계 및 검색된 상기 최대의 상관값을 갖는 랜덤 액세스 시퀀스를 이용하여 상기 제1시간 오프셋을 계산할 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 원래의 초기 랜덤 액세스 신호를 복원하는 단계는, 상기 데이터 량이 줄어든 초기 랜덤 액세스 신호를 업 샘플링(up sampling)하는 단계 및 업 샘플링된 상기 초기 랜덤 액세스 신호를 보간(interpolation)하는 단계를 포함할 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 업 샘플링된 상기 초기 랜덤 액세스 신호를 보간하는 단계는, 업 샘플링된 상기 초기 랜덤 액세스 신호를 저역 통과 필터링하는 단계를 포함할 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 제1시간 오프셋 및 상기 복원된 초기 랜덤 액세스 신호를 이용하여 제2시간 오프셋을 계산하는 단계는, 상기 제1시간 오프셋, 상기 복원된 초기 랜덤 액세스 신호, 및 상기 최대의 상관값을 갖는 랜덤 액세스 시퀀스를 이용하여 상기 제2시간 오프셋을 계산할 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 제1시간 오프셋, 상기 복원된 초기 랜덤 액세스 신호, 및 상기 최대의 상관값을 갖는 랜덤 액세스 시퀀스를 이용하여 상기 제2시간 오프셋을 계산하는 단계는, 상기 제1시간 오프셋으로부터 기준 범위 내에서, 복원된 상기 초기 랜덤 액세스 신호와 상기 최대의 상관값을 갖는 랜덤 액세스 시퀀스의 상관값이 최대가 되는 지점에 기초하여 상기 제2시간 오프셋을 계산할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 메모리와 프로세서를 포함하는 통신 노드는 타 통신 노드의 제1 물리계층에서 상향링크 신호로부터 추출되어 데이터 량이 감축된 초기 랜덤 액세스 신호를, 상기 타 통신 노드로부터 수신하고, 상기 통신 노드의 제2 물리계층에서, 상기 데이터 량이 감축된 상기 초기 랜덤 액세스 신호를 이용하여 시간 동기 오차를 계산할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 물리 계층 분할을 사용하는 통신 시스템은 제1 물리계층에서, 상향링크 신호로부터 초기 랜덤 액세스 신호를 추출하고, 추출된 상기 초기 랜덤 액세스 신호의 데이터 량을 줄이는 제1통신 노드 및 제2 물리계층에서, 데이터 량이 줄어든 상기 초기 랜덤 액세스 신호를 이용하여 시간 동기 오차를 계산하는 제2통신 노드를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 방법과 장치는, 시간 동기 오차를 계산하는 과정에서 통신 노드 간에 전송이 필요한 데이터(예컨대, PRACH(Physical Random Access Channel) 신호)의 용량을 줄일 수 있는 동시에, 시간 동기 오차는 상위 물리 계층에서 추정함에 따라 하위 물리 계층에는 시간 동기 오차를 계산하기 위한 정보(예컨대, 랜덤 액세스 시퀀스에 대한 정보 등)를 공유하지 않아도 되는 장점이 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 분산 유닛의 블록도이다.
도 3은 도 1에 도시된 분산 유닛의 제1 물리계층 처리부와 리모트 유닛의 블록도이다.
도 4는 도 3에 도시된 제2 물리계층 처리부에 포함된 초기 랜덤 액세스 신호 처리부의 일 실시 예이다.
도 5는 상향링크 신호에 포함된 초기 랜덤 액세스 신호의 일 실시 예이다.
도 6은 도 3에 도시된 제1 물리계층 처리부에 포함된 시간 동기 오차 검출기의 일 실시 예이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 통신 시스템의 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 복수의 리모트 유닛들(Remote Units(RUs), 100), 분산 유닛(Distributed Unit(DU), 200), 집중 유닛(Centralized Unit(CU), 300), 및 코어 네트워크(core network)를 포함할 수 있다.
복수의 리모트 유닛들(100)은 분산 유닛(200)과 연결되어 기지국에서 송수신하는 신호를 여러 음영지역 또는 밀집지역에 분산된 위치에서 송수신하기 위하여 분산 배치될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템(10)은 복수의 리모트 유닛들(100)과 분산 유닛(200) 사이에서 물리 계층 분할을 사용할 수 있다. 복수의 리모트 유닛들(100)은 하위 물리 계층(lower physical layer(Low-PHY))을 처리하고, 분산 유닛(200)은 상위 물리 계층(upper physical layer(High-PHY))을 처리할 수 있다.
실시 예에 따라, 복수의 리모트 유닛들(100)과 분산 유닛(200) 간은 광케이블, 고속 케이블, 또는 마이크로웨이브 케이블 등 다양한 통신 매체로 연결될 수 있다.
실시 예에 따라, 복수의 리모트 유닛들(100)과 분산 유닛(200) 간은 다양한 프론트홀(fronthaul) 통신 표준에 따를 수 있다. 예컨대, 복수의 리모트 유닛들(100)과 분산 유닛(200) 간은 5G 프론트홀 인터페이스 표준 규격인 eCPRI(Ethernet-based Common Public Radio Interface)를 사용할 수 있다.
기지국은 분산 유닛(200)과 집중 유닛(300)으로 분리될 수 있으며, 분산 유닛(200)과 집중 유닛(300)은 여러 기능 분리(function split) 옵션들(예컨대, 3GPP TR38.801 표준 등)에 따라 다양한 형태로 기능들을 분리 수행할 수 있다.
실시 예에 따라, 분산 유닛(200)과 집중 유닛(300)은 RRC, PDCP, High-RLC, Low-RLC, High-MAC, Low-MAC, High-PHY 계층을 나누어 처리할 수 있다.
도 1에서는 기지국이 분산 유닛(200)과 집중 유닛(300)로 분리된 구조를 예시하고 있으나 이에 한정되지 않으며 다양한 변형이 가능하다.
집중 유닛(300)은 코어 네트워크와 직접 연동되며, 코어 네트워크와 기지국 간을 인터페이싱할 수 있다.
리모트 유닛(100)과 분산 유닛(200)의 세부적인 구조 및 동작에 대해서는 도 2 내지 도 7을 참조하여 후술하도록 한다.
도 2는 도 1에 도시된 분산 유닛의 블록도이다.
도 1과 도 2를 참조하면, 분산 유닛(200)은 전원 공급기(power supply, 210), 컨트롤러(controller, 220), 전송 장치(transfer device, 230), 및 제1 물리계층 처리부(first physical layer processor, 240)를 포함할 수 있다.
전원 공급기(210)는 분산 유닛(200) 내의 구성들(예컨대, 220~240)에 전원을 공급할 수 있다.
컨트롤러(220)는 분산 유닛(200) 내의 구성들(예컨대, 210, 230, 240)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다.
전송 장치(230)는 분산 유닛(200)과 집중 유닛(300) 간의 통신을 인터페이싱하고, 집중 유닛(300)과의 신호 송수신에 필요한 신호 처리를 수행할 수 있다.
제1 물리계층 처리부(240)는 제1 물리계층(예컨대, 상위 물리 계층 upper physical layer(High-PHY)))에서 지원하는 기능들을 처리할 수 있다.
제1 물리계층 처리부(240)의 세부적인 구조 및 동작에 대해서는 도 3과 도 5를 참조하여 후술하도록 한다.
도 3은 도 1에 도시된 분산 유닛의 제1 물리계층 처리부와 리모트 유닛의 블록도이다. 도 4는 도 3에 도시된 제2 물리계층 처리부에 포함된 초기 랜덤 액세스 신호 처리부의 일 실시 예이다. 도 5는 상향링크 신호에 포함된 초기 랜덤 액세스 신호의 일 실시 예이다. 도 6은 도 3에 도시된 제1 물리계층 처리부에 포함된 시간 동기 오차 검출기의 일 실시 예이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 리모트 유닛(100)은 RF 프론트-엔드(RF front-end, 110), 아날로그-디지털 컨버터(Analog Digital Converter(ADC), 120), 및 제2 물리계층 처리부(130)를 포함할 수 있다.
리모트 유닛(110)은 안테나를 통하여 수신한 RF 대역의 상향링크 신호를 RF 프론트-엔드(110)를 통하여 기저대역 신호로 변환할 수 있다.
아날로그-디지털 컨버터(120)는 RF 프론트-엔드(100)에서 변환된 아날로그 기저대역 신호를 디지털 신호로 변환할 수 있다.
아날로그-디지털 컨버터(120)는 변환된 디지털 신호를 제2 물리계층 처리부(130)로 전송할 수 있다.
제2 물리계층 처리부(130)는 데이터 채널 프로세서(data channel processor, 132), 초기 랜덤 액세스 신호 프로세서(initial random access signal processor, 134), 및 멀티플렉서(multiplexer(MUX), 136)를 포함할 수 있다.
제2 물리계층 처리부(130)는 물리 계층 분할을 사용하는 통신 시스템(10)에서 분할된 물리 계층의 일부(예컨대, 하위 물리 계층(low-PHY))를 처리할 수 있다.
데이터 채널 프로세서(132)는 디지털 변환된 상향링크 신호의 데이터 채널에 대한 프로세싱을 수행할 수 있다. 실시 예에 따라, 데이터 채널 프로세서(132)는 상향링크 신호에 대하여 CP(Cyclic Prefix) 제거, DFT(Discrete Fourier Transform), 데이터 압축 등의 처리를 수행할 수 있다.
초기 랜덤 액세스 신호 프로세서(134)는 디지털 변환된 상향링크 신호에서 초기 랜덤 액세스 신호를 추출하고, 추출된 초기 랜덤 액세스 신호의 데이터 량을 줄일 수 있다.
실시 예에 따라, 초기 랜덤 액세스 신호는 PRACH(Physical Random Access Channel) 신호일 수 있다.
도 4를 함께 참조하면, 초기 랜덤 액세스 신호 프로세서(134)는 믹서(134-1), 저역 통과 필터(134-2), 및 다운 샘플러(134-3)를 포함할 수 있다.
믹서(134-1)는 아날로그-디지털 컨버터(120)에 의해 디지털 변환되어 전송된 상향링크 신호(x(n))를 수신하고, 수신된 상향링크 신호(x(n))의 주파수 대역을 기저대역으로 쉬프팅할 수 있다.
믹서(134-1)에 의해 입출력되는 입력 신호(x(n))와 출력 신호(xb(n))은 하기의 (수식 1)의 관계로 표현될 수 있다.
(수식 1)
Figure pat00001
(상기 N은 직교 주파수분할 다중화(Orthgonal Frequency Division Multiplexing(OFDM))를 사용하는 경우의 DFT 크기이고, 상기 n은 샘플의 시간 인덱스임)
도 5를 함께 참조하면, 상향링크 신호에서 초기 랜덤 액세스 신호(예컨대, PRACH 신호)가 위치한 주파수 대역이 나타나 있으며, 중심 주파수가 fRA이고, 중심 주파수를 기준으로 주파수 대역의 양단까지의 대역폭이 W로 표시된다.
믹서(134-1)는 초기 랜덤 액세스 신호(예컨대, PRACH 신호)의 중심 주파수가 0이 되도록 상향링크 신호를 주파수 쉬프팅시킬 수 있다.
저역 통과 필터(134-2)는 믹서(134-1)에 의해 주파수 대역이 기저대역으로 쉬프팅 된 상향링크 신호에서 초기 랜덤 액세스 신호(예컨대, PRACH 신호)가 존재하는 주파수 대역만 통과하도록, 저역 통과 필터링을 수행할 수 있다.
저역 통과 필터(134-2)는 저역 통과 필터링을 통하여 상향링크 신호로부터 초기 랜덤 액세스 신호(예컨대, PRACH 신호)만을 추출하여 출력 신호(y(n))로 출력할 수 있다.
이 때, 출력 신호(y(n))은 하기의 (수식 2)와 같이 표현될 수 있다.
(수식 2)
Figure pat00002
(상기 h(n)은 저역 통과 필터(134-2)의 임펄스 응답, 상기 NLPF 는 저역 통과 필터(134-2)의 탭수 임)
실시 예에 따라, 저역 통과 필터(134-2)의 통과 대역의 범위는 기저대역으로 쉬프팅된 초기 랜덤 액세스 신호(예컨대, PRACH 신호)의 주파수 범위에 맞추어 설정될 수 있다.
도 4로 돌아와서, 다운 샘플러(134-3)는 저역 통과 필터(134-2)에 의해 필터링되어 출력된 출력 신호(y(n))를 다운샘플링하여 데이터 량이 줄어든 초기 랜덤 액세스 신호(yD(m))를 출력할 수 있다.
실시 예에 따라, 다운 샘플러(134-3)는 저역 통과 필터(134-2)에 의해 필터링되어 출력된 출력 신호(y(n))를 L배 다운샘플링하여 출력할 수 있다. 이 때, 출력 신호는 하기의 (수식 3)과 같이 표현될 수 있다.
(수식 3)
Figure pat00003
(상기 m은 다운샘플링 후 시간 인덱스를 나타내는 정수이고, 상기 L은 1≤L≤B/W를 만족하는 정수, 상기 α는 1≤α≤L-1을 만족하는 정수 값으로 다운샘플링 오프셋(offset) 임)
실시 예에 따라, 다운 샘플러(134-3)는 다양한 방식으로 데이터 량을 줄이기 위한 구성(예컨대, 데이터를 압축하기 위한 압축기 등)으로 변형될 수 있다.
도 3으로 돌아와서, 멀티플렉서(136)는 데이터 채널 프로세서(132)에 의해 처리되어 출력된 상향링크 신호와 초기 랜덤 액세스 신호 프로세서(134)에 의해 추출되어 데이터 량이 줄어든 초기 랜덤 액세스 신호를 결합하여 결합 신호를 생성하고, 생성된 결합 신호를 출력할 수 있다.
실시 예에 따라, 멀티플렉서(136)는 데이터 채널 프로세서(132)에 의해 처리되어 출력된 상향링크 신호와 초기 랜덤 액세스 신호 프로세서(134)에 의해 추출되어 데이터 량이 줄어든 초기 랜덤 액세스 신호를 단일 데이터 스트림으로 합칠 수 있다.
멀티플렉서(136)는 결합 신호를 제1 물리계층 처리부(240)로 전송할 수 있다.
제1 물리계층 처리부(240)는 디멀티플렉서(demultiplexer(DEMUX), 250), 데이터 채널 프로세서(260), 및 시간 동기 오차 검출기(270)를 포함할 수 있다.
디멀티플렉서(250)는 제2 물리계층 처리부(130)의 멀티플렉서(136)로부터 전송된 결합 신호로부터 데이터 량이 줄어든 초기 랜덤 액세스 신호를 분리할 수 있다.
디멀티플렉서(250)는 제2 물리계층 처리부(130)의 데이터 채널 프로세서(132)에 의해 처리되어 출력되었던 상향링크 신호는 제1 물리계층 처리부(240)의 데이터 채널 프로세서(260)로 전송하고, 데이터 량이 줄어든 초기 랜덤 액세스 신호는 시간 동기 오차 검출기(270)로 전송할 수 있다.
데이터 채널 프로세서(260)는 제2 물리계층 처리부(230)의 데이터 채널 프로세서(132)에 의해 처리되어 출력되었던 상향링크 신호를 수신하여, 제1 물리계층에서의 데이터 채널 프로세싱을 수행할 수 있다.
실시 예에 따라, 데이터 채널 프로세서(260)는 상향링크 신호에 대하여 복조(demodulation), 디맵핑(demapping), 데이터 압축 해제 등의 다양한 처리를 수행할 수 있다.
시간 동기 오차 검출기(270)는 상관기(271), 랜덤 액세스 시퀀스 검출기(Random Access(RA) sequence detector, 272), 제1시간 오프셋 추정기(first time offset estimator, 273), 주파수 오프셋 보상기(frequency offset compensator, 274), 및 제2시간 오프셋 추정기(275)를 포함할 수 있다.
상관기(271)는 복수의 데이터 량이 줄어든 초기 랜덤 액세스 신호와 복수의 랜덤 액세스 시퀀스들 간의 상관값을 계산할 수 있다.
랜덤 액세스 시퀀스 검출기(272)는 상기 복수의 랜덤 액세스 시퀀스들 중에서 최대의 상관값을 갖는 랜덤 액세스 시퀀스를 검색하고, 검색 결과에 따라 최대의 상관값과 이에 상응하는 랜덤 액세스 시퀀스에 관한 정보(예컨대, 인덱스)를 출력할 수 있다.
제1시간 오프셋 추정기(273)는 최대의 상관값을 갖는 랜덤 액세스 시퀀스를 이용하여 제1시간 오프셋을 계산할 수 있다.
주파수 오프셋 보상기(274)는 수신된 초기 랜덤 액세스 신호의 주파수 오프셋을 추정하고, 추정된 주파수 오프셋을 보상하여 주파수 오프셋이 보상된 초기 랜덤 액세스 신호를 출력할 수 있다.
제2시간 오프셋 추정기(274)는 제1시간 오프셋 추정기(273)에 의해 출력된 제1시간 오프셋, 데이터 량이 줄어든 초기 랜덤 액세스 신호를 복원한 복원된 초기 랜덤 액세스 신호, 및 최대의 상관값을 갖는 랜덤 액세스 시퀀스를 이용하여 제2시간 오프셋을 계산할 수 있다.
시간 동기 오차 검출기(270)의 세부적인 구조 및 동작의 설명을 위하여, 도 6을 함께 참조하면, 상관기(271)는 복수의 상관기들(271-1~271-j)로 구성될 수 있다.
복수의 상관기들(271-1~271-J, 상기 J는 2이상의 정수) 각각은 랜덤 액세스 시퀀스 생성기(272-3)에 의해 생성된 복수의 랜덤 액세스 시퀀스들 각각과, 데이터 량이 줄어든 초기 랜덤 액세스 신호(yD(m))의 상관값을 계산하여 출력할 수 있다.
랜덤 액세스 시퀀스 검출기(272)는 복수의 최대값 검출기들(272-11~272-1J), 랜덤 액세스 시퀀스 인덱스 검출기(272-2), 랜덤 액세스 시퀀스 생성기(272-3), 및 랜덤 액세스 시퀀스 선택기(272-4)를 포함할 수 있다.
복수의 최대값 검출기들(272-11~272-1J) 각각은 복수의 상관기들(271-1~271-J) 각각으로부터 출력된 상관값들로부터 최대 상관값(V1~VJ)을 검출하여 출력될 수 있다.
복수의 최대값 검출기들(272-11~272-1J) 각각은 복수의 상관기들(271-1~271-J) 각각으로부터 출력된 상관값들로부터 최대 상관값(V1~VJ)에 상응하는 지점에 관한 시간값(τ1~τJ)을 검출하여 출력할 수 있다.
랜덤 액세스 시퀀스 인덱스 검출기(272-2)는 복수의 최대값 검출기들(272-11~272-1J) 각각으로부터 출력된 최대 상관값들(V1~VJ)을 이용하여, 최대 상관값들(V1~VJ) 중에서 가장 큰 상관값(Vmax)을 검출하고, 가장 큰 상관값(Vmax)에 상응하는 랜덤 액세스 시퀀스의 인덱스 값(IRA)을 출력할 수 있다.
랜덤 액세스 시퀀스 생성기(272-3)는 후보가 되는 복수의 랜덤 액세스 시퀀스들을 생성하여 출력할 수 있다.
랜덤 액세스 시퀀스 선택기(272-4)는 랜덤 액세스 시퀀스 생성기(272-3)에서 생성된 복수의 랜덤 액세스 시퀀스들 중에서, 가장 큰 상관값(Vmax)을 가지는 랜덤 액세스 시퀀스의 인덱스 값(IRA)에 상응하는 랜덤 액세스 시퀀스를 선택하여 출력할 수 있다.
제1시간 오프셋 추정기(273)는 복수의 최대값 검출기들(272-11~272-1J)로부터 시간값들(τ1~τJ)을 수신하고, 랜덤 액세스 시퀀스 인덱스 검출기(272-2)로부터 인덱스 값(IRA)을 수신하여, 시간값들(τ1~τJ) 중에서 인덱스 값(IRA)에 상응하는 시간값(τc)를 제1시간 오프셋으로 계산 또는 추정할 수 있다.
주파수 오프셋 보상기(274)는 제1시간 오프셋 추정기(273)에 의해 계산된 제1시간 오프셋(τc)과, 시간 영역에서의 초기 랜덤 액세스 신호(예컨대, PRACH 신호)의 반복 특성을 이용하여 주파수 오프셋을 추정하고 보상할 수 있다.
제2시간 오프셋 추정기(275)는 신호 복원기(275-1), 상관기(275-2), 및 최대값 검출기(275-3)를 포함할 수 있다.
신호 복원기(275-1)는 업 샘플러(275-1A) 및 저역 통과 필터(275-1B)를 포함할 수 있다.
업 샘플러(275-1A)는 데이터 량이 줄어든 초기 랜덤 액세스 신호를 업 샘플링할 수 있다.
실시 예에 따라, 업 샘플러(275-1B)은 제2 물리계층에서 초기 랜덤 액세스 신호의 데이터 량을 줄일 때의 배수에 상응하여 L배의 업 샘플링을 수행할 수 있다.
저역 통과 필터(275-1B)는 업 샘플링된 초기 랜덤 액세스 신호를 저역 통과 필터링 함으로써, 업 샘플링된 초기 랜덤 액세스 신호를 보간(interpolation) 처리할 수 있다.
실시 예에 따라, 저역 통과 필터(275-1B)의 저역 통과 필터링 전에 N-point DFT를 이용하여 주파수 영역으로 변환한 후, 저역 통과 필터링을 수행하고, 저역 통과 필터링된 신호에 N-point IDFT를 적용함으로써, 시간영역에서 보간된 신호를 구할 수 있다.
실시 예에 따라, 업 샘플링된 초기 랜덤 액세스 신호의 보간 방식은 최근접 신호(nearest neighbor) 보간, 선형 보간, 이차(quadratic) 보간, 삼차(cubic) 보간, 구간별 삼차 보간 기법 등 다양한 변형이 가능하다.
업 샘플러(275-1A)와 저역 통과 필터(275-1B)의 처리를 통하여 데이터 량이 줄어든 초기 랜덤 액세스 신호는 원래의 데이터 량의 초기 랜덤 액세스 신호로 복원될 수 있다.
상관기(275-2)와 최대값 검출기(275-3)은 제1시간 오프셋(τc), 복원된 초기 랜덤 액세스 신호(z(n)), 및 최대의 상관값을 갖는 랜덤 액세스 시퀀스(RAX)에 기초하여, 제2시간 오프셋을 계산할 수 있다.
상관기(275-2)는 제1시간 오프셋(τc)으로부터 기준 범위 내에서, 복원된 초기 랜덤 액세스 신호(z(n))와 최대의 상관값을 갖는 랜덤 액세스 시퀀스(RAX)의 상관값을 계산하여 출력할 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 기준 범위는 하기의 (수식 4)와 같이 정의될 수 있다.
(수식 4)
Figure pat00004
(상기 TL은 왼쪽 방향의 시간 변동의 기준 범위, 상기 TR은 오른쪽 방향의 시간 변동의 기준 범위 임)
최대값 검출기(275-3)는 기준 범위 내에서 상관기(275-2)의 상관값이 최대가 되는 지점에 기초하여, 제2시간 오프셋을 계산할 수 있다.
실시 예에 따라, 제1시간 오프셋은 데이터 량이 줄어든 초기 랜덤 액세스 신호를 이용하므로 개략적인 시간 동기 오차로써 의미를 가지며, 제2시간 오프셋은 원래의 데이터 량이 복원된 초기 랜덤 액세스 신호를 이용하므로 정밀한 시간 동기 오차로써 의미를 가질 수 있다. 실시 예에 따라, 본 명세서에서의 시간 동기 오차는 제1시간 오프셋 또는 제2시간 오프셋일 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 통신 시스템의 동작 방법의 플로우차트이다.
도 1 내지 도 7을 참조하면, 통신 시스템(10)은 제1통신 노드(예컨대, 리모트 유닛(100)의 제1 물리계층(예컨대, 하위 물리 계층(low-PHY))에서, 상향링크 신호로부터 초기 랜덤 액세스 신호를 추출할 수 있다(S710).
실시 예에 따라, 통신 시스템(10)은 상향링크 신호를 주파수 쉬프팅한 이후에, 저역 통과 필터링 처리함으로써 초기 랜덤 액세스 신호를 추출할 수 있다.
실시 예에 따라, 초기 랜덤 액세스 신호는 PRACH 신호일 수 있다.
통신 시스템(10)은 제1 물리계층(예컨대, 하위 물리 계층(low-PHY))에서 추출된 초기 랜덤 액세스 신호의 데이터 량을 줄일 수 있다(S720).
실시 예에 따라, 통신 시스템(10)은 추출된 초기 랜덤 액세스 신호를 다운샘플링 처리함으로써 데이터 량을 줄일 수 있다.
통신 시스템(10)은 제2통신 노드(예컨대, 분산 유닛(200)의 제2 물리계층(예컨대, 상위 물리 계층(high-PHY))에서, 데이터 량이 줄어든 초기 랜덤 액세스 신호를 이용하여 시간 동기 오차를 계산할 수 있다(S730).
실시 예에 따라, 통신 시스템(10)은 데이터 량이 줄어든 초기 랜덤 액세스 신호를 이용하여 제1시간 오프셋을 구하고, 상기 제1시간 오프셋과 원래의 데이터 량을 복원한 초기 랜덤 액세스 신호를 함께 이용하여 제2시간 오프셋을 구할 수 있다.
실시 예에 따라, 통신 시스템(10)에서 계산한 시간 동기 오차는 제1시간 오프셋 또는 제2시간 오프셋을 의미할 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.
10 : 통신 시스템
100 : 리모트 유닛
200 : 분산 유닛
300 : 집중 유닛

Claims (15)

  1. 물리 계층 분할을 사용하는 통신 시스템의 동작 방법에 있어서,
    상기 통신 시스템의 제1통신 노드의 제1 물리계층에서, 상향링크 신호로부터 초기 랜덤 액세스 신호를 추출하는 단계;
    상기 제1 물리계층에서, 추출된 상기 초기 랜덤 액세스 신호의 데이터 량을 줄이는 단계; 및
    상기 통신 시스템의 제2통신 노드의 제2 물리계층에서, 상기 데이터 량이 줄어든 초기 랜덤 액세스 신호를 이용하여 시간 동기 오차를 계산하는 단계를 포함하는, 통신 시스템의 동작 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 물리계층은 상기 물리 계층 분할에 따른 하위 물리 계층이고,
    상기 제2 물리계층은 상기 물리 계층 분할에 따른 상위 물리 계층인, 통신 시스템의 동작 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 초기 랜덤 액세스 신호는,
    PRACH(Physical Random Access Channel) 신호인, 통신 시스템의 동작 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1통신 노드는 리모트 유닛(remote unit)이고,
    상기 제2통신 노드는 분산 유닛(distributed unit)인, 통신 시스템의 동작 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 상향링크 신호로부터 초기 랜덤 액세스 신호를 추출하는 단계는,
    상기 상향링크 신호의 주파수 대역을 기저대역으로 쉬프팅(shifting)하는 단계; 및
    주파수 대역이 쉬프팅된 상기 상향링크 신호를 저역 통과 필터링하여 상기 초기 랜덤 액세스 신호를 추출하는 단계를 포함하는, 통신 시스템의 동작 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 추출된 상기 초기 랜덤 액세스 신호의 데이터 량을 줄이는 단계는,
    상기 추출된 상기 초기 랜덤 액세스 신호를 다운 샘플링(down sampling)하여 상기 초기 랜덤 액세스 신호의 데이터 량을 줄이는, 통신 시스템의 동작 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 통신 시스템의 동작 방법은,
    상기 제1통신 노드에서 상기 제1 물리계층의 데이터 채널 처리를 거친 상기 상향링크 신호와 상기 데이터 량이 줄어든 초기 랜덤 액세스 신호를 결합하여 생성된 결합 신호를, 상기 제2통신 노드로 전송하는 단계를 더 포함하고,
    상기 시간 동기 오차를 계산하는 단계는,
    상기 결합 신호로부터 상기 데이터 량이 줄어든 초기 랜덤 액세스 신호를 분리하는 단계; 및
    분리된 상기 데이터 량이 줄어든 초기 랜덤 액세스 신호를 이용하여 시간 동기 오차를 계산하는 단계를 포함하는, 통신 시스템의 동작 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 시간 동기 오차를 계산하는 단계는,
    상기 데이터 량이 줄어든 초기 랜덤 액세스 신호를 이용하여 제1시간 오프셋을 계산하는 단계;
    상기 데이터 량이 줄어든 초기 랜덤 액세스 신호를 이용하여 원래의 데이터 량의 초기 랜덤 액세스 신호를 복원하는 단계; 및
    상기 제1시간 오프셋 및 상기 복원된 초기 랜덤 액세스 신호를 이용하여 제2시간 오프셋을 계산하는 단계를 포함하는, 통신 시스템의 동작 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1시간 오프셋을 계산하는 단계는,
    상기 데이터 량이 줄어든 초기 랜덤 액세스 신호와 복수의 랜덤 액세스 시퀀스들(random access sequences) 간의 상관값을 계산하는 단계;
    상기 복수의 랜덤 액세스 시퀀스들 중에서 최대의 상관값을 갖는 랜덤 액세스 시퀀스를 검색하는 단계; 및
    검색된 상기 최대의 상관값을 갖는 랜덤 액세스 시퀀스를 이용하여 상기 제1시간 오프셋을 계산하는, 통신 시스템의 동작 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 원래의 초기 랜덤 액세스 신호를 복원하는 단계는,
    상기 데이터 량이 줄어든 초기 랜덤 액세스 신호를 업 샘플링(up sampling)하는 단계; 및
    업 샘플링된 상기 초기 랜덤 액세스 신호를 보간(interpolation)하는 단계를 포함하는, 통신 시스템의 동작 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 업 샘플링된 상기 초기 랜덤 액세스 신호를 보간하는 단계는,
    업 샘플링된 상기 초기 랜덤 액세스 신호를 저역 통과 필터링하는 단계를 포함하는, 통신 시스템의 동작 방법.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 제1시간 오프셋 및 상기 복원된 초기 랜덤 액세스 신호를 이용하여 제2시간 오프셋을 계산하는 단계는,
    상기 제1시간 오프셋, 상기 복원된 초기 랜덤 액세스 신호, 및 상기 최대의 상관값을 갖는 랜덤 액세스 시퀀스를 이용하여 상기 제2시간 오프셋을 계산하는, 통신 시스템의 동작 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1시간 오프셋, 상기 복원된 초기 랜덤 액세스 신호, 및 상기 최대의 상관값을 갖는 랜덤 액세스 시퀀스를 이용하여 상기 제2시간 오프셋을 계산하는 단계는,
    상기 제1시간 오프셋으로부터 기준 범위 내에서, 복원된 상기 초기 랜덤 액세스 신호와 상기 최대의 상관값을 갖는 랜덤 액세스 시퀀스의 상관값이 최대가 되는 지점에 기초하여 상기 제2시간 오프셋을 계산하는, 통신 시스템의 동작 방법.
  14. 메모리와 프로세서를 포함하는 통신 노드에 있어서,
    상기 통신 노드는,
    타 통신 노드의 제1 물리계층에서 상향링크 신호로부터 추출되어 데이터 량이 감축된 초기 랜덤 액세스 신호를, 상기 타 통신 노드로부터 수신하고,
    상기 통신 노드의 제2 물리계층에서, 상기 데이터 량이 감축된 상기 초기 랜덤 액세스 신호를 이용하여 시간 동기 오차를 계산하는, 통신 노드.
  15. 물리 계층 분할을 사용하는 통신 시스템에 있어서,
    제1 물리계층에서, 상향링크 신호로부터 초기 랜덤 액세스 신호를 추출하고, 추출된 상기 초기 랜덤 액세스 신호의 데이터 량을 줄이는 제1통신 노드; 및
    제2 물리계층에서, 데이터 량이 줄어든 상기 초기 랜덤 액세스 신호를 이용하여 시간 동기 오차를 계산하는 제2통신 노드를 포함하는, 통신 시스템.
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