KR20210085539A - Tdd 방식을 사용하는 무선 통신 시스템에서의 rf 중계기의 동기 획득 방법 및 장치 - Google Patents

Tdd 방식을 사용하는 무선 통신 시스템에서의 rf 중계기의 동기 획득 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 따른 TDD(Time Division Duplex) 방식을 사용하는 무선 통신 시스템에서의 RF 중계기의 동기 획득 방법은, 안테나를 통해 수신한 RF 신호가 일정한 신호 크기를 유지할 수 있도록 이득을 제어하는 단계; 상기 이득이 제어된 RF 신호에 국부 발진 주파수를 혼합하여 기저 대역으로 직접 변환하는 단계; 상기 기저 대역으로 변환된 신호로부터 특정 주파수 대역의 신호만을 선택하여 필터링하는 제1 LPF 단계; 상기 제1 LPF 단계에서 필터링된 신호를 샘플링 주파수에 따라 샘플링하여 디지털 신호로 변환하고, 상기 디지털 변환된 신호를 I 데이터와 Q 데이터로 출력하는 단계; 상기 디지털 변환된 I 데이터와 Q 데이터를 복조하여 상기 수신된 RF 신호에 동기 신호 블록(Synchronization Signal Block)(SSB)의 존재를 확인하는 디지털 신호 처리 단계; 상기 RF 신호에 상기 SSB 블록이 존재한다면, 상기 SSB로부터 획득된 업링크 및 다운 링크 동기 시간 정보를 생성하는 단계;및 상기 업링크 및 다운 링크 동기 시간 정보에 따라 기지국과 사용자 단말간의 업링크/다운링크 동작을 수행하는 단계를 포함한다.

Description

TDD 방식을 사용하는 무선 통신 시스템에서의 RF 중계기의 동기 획득 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR ACQUIRING SYNCHRONIZATION OF RF REPEATER IN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM USING TIME DIVISION DUPLEX}
본 발명은 무선 통신 시스템에서의 동기 획득 방법 및 장치에 관한 것으로, 특히 시분할 듀플렉스(Time Division Duplex: TDD)를 사용하는 무선 통신 시스템의 RF 중계기(repeater)에서의 동기 획득 방법 및 장치에 관한 것이다.
4G 통신 시스템 상용화 이후 증가 추세에 있는 무선 데이터 트래픽 수요를 충족시키기 위해, 개선된 5G 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템을 개발하기 위한 노력이 이루어지고 있다. 이러한 이유로, 5G 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템은 4G 네트워크 이후 (Beyond 4G Network) 통신 시스템 또는 LTE 시스템 이후 (Post LTE) 이후의 시스템이라 불리어지고 있다. 3GPP에서 정한 5G 통신 시스템은 New Radio (NR) 시스템이라고 불리고 있다. 높은 데이터 전송률을 달성하기 위해, 5G 통신 시스템은 초고주파(mmWave) 대역 (예를 들어, 60기가(60GHz) 대역과 같은)에서의 구현이 고려되고 있다. 초고주파 대역에서의 전파의 경로손실 완화 및 전파의 전달 거리를 증가시키기 위해, 5G 통신 시스템에서는 빔포밍(beamforming), 거대 배열 다중 입출력(massive MIMO), 전차원 다중입출력(Full Dimensional MIMO: FD-MIMO), 어레이 안테나(array antenna), 아날로그 빔형성(analog beam-forming), 및 대규모 안테나(large scale antenna) 기술들이 논의되었고, NR 시스템에 적용되었다. 또한 시스템의 네트워크 개선을 위해, 5G 통신 시스템에서는 진화된 소형 셀, 개선된 소형 셀(advanced small cell), 클라우드 무선 액세스 네트워크(cloud radio access network: cloud RAN), 초고밀도 네트워크(ultra-dense network), 기기 간 통신(Device to Device communication: D2D), 무선 백홀(wireless backhaul), 이동 네트워크(moving network), 협력 통신(cooperative communication), CoMP(Coordinated Multi-Points), 및 수신 간섭제거(interference cancellation) 등의 기술 개발이 이루어지고 있다. 이 밖에도, 5G 시스템에서는 진보된 코딩 변조(Advanced Coding Modulation: ACM) 방식인 FQAM(Hybrid FSK and QAM Modulation) 및 SWSC(Sliding Window Superposition Coding)과, 진보된 접속 기술인 FBMC(Filter Bank Multi Carrier), NOMA(non-orthogonal multiple access), 및 SCMA(sparse code multiple access) 등이 개발되고 있다.
한편, 인터넷은 인간이 정보를 생성하고 소비하는 인간 중심의 연결 망에서, 사물 등 분산된 구성 요소들 간에 정보를 주고 받아 처리하는 IoT(Internet of Things, 사물인터넷) 망으로 진화하고 있다. 클라우드 서버 등과의 연결을 통한 빅데이터(Big data) 처리 기술 등이 IoT 기술에 결합된 IoE(Internet of Everything) 기술도 대두되고 있다. IoT를 구현하기 위해서, 센싱 기술, 유무선 통신 및 네트워크 인프라, 서비스 인터페이스 기술, 및 보안 기술과 같은 기술 요소 들이 요구되어, 최근에는 사물간의 연결을 위한 센서 네트워크(sensor network), 사물 통신(Machine to Machine, M2M), MTC(Machine Type Communication)등의 기술이 연구되고 있다. IoT 환경에서는 연결된 사물들에서 생성된 데이터를 수집, 분석하여 인간의 삶에 새로운 가치를 창출하는 지능형 IT(Internet Technology) 서비스가 제공될 수 있다. IoT는 기존의 IT(Information Technology)기술과 다양한 산업 간의 융합 및 복합을 통하여 스마트홈, 스마트 빌딩, 스마트 시티, 스마트 카 혹은 커넥티드 카, 스마트 그리드, 헬스 케어, 스마트 가전, 첨단의료서비스 등의 분야에 응용될 수 있다.
이에, 5G 통신 시스템을 IoT 망에 적용하기 위한 다양한 시도들이 이루어지고 있다. 예를 들어, 센서 네트워크(sensor network), 사물 통신(Machine to Machine, M2M), MTC(Machine Type Communication)등의 5G 통신이 빔 포밍, MIMO, 및 어레이 안테나 등의 기법에 의해 구현되고 있는 것이다. 앞서 설명한 빅데이터 처리 기술로써 클라우드 무선 액세스 네트워크(cloud RAN)가 적용되는 것도 5G 기술과 IoT 기술 융합의 일 예라고 할 수 있을 것이다.
상술한 것과 이동통신 시스템의 발전에 따라 다양한 서비스를 제공할 수 있게 됨으로써, 이러한 서비스들을 효과적으로 제공하기 위한 방안이 요구되고 있다.
앞서 서술한 4G, 5G 등의 이동통신 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이 전체 서비스 영역을 다수의 좁은 영역(cell)(15)으로 분할하고, 각 셀(15)의 중심부에 위치한 기지국(BTS, Base Transceiver Station)(10)이 해당 셀의 통신을 담당하는 셀룰러 이동통신 방식을 채용하고 있다.
이와 같은 셀룰러 방식은 셀 별로 동일한 주파수를 사용할 수 있기 때문에 더욱 많은 채널 수를 확보할 수 있고, 특정 셀을 더욱 작은 셀(섹터)로 세분화할 수 있어 수요 증가에 유연하게 대응할 수 있다는 장점을 가진다.
그러나 사용자 단말(UE, User Element)(30)이 병원, 회사 등의 대형 건물과 같은 음영지역(RF shadow) 내에 위치하거나 도 1에 도시된 바와 같이 특정 셀의 경계부 또는 외곽부에 위치하는 경우, 셀룰러 방식은 해당 사용자 단말(30)과 해당 셀을 커버(cover)하는 기지국(10) 사이에 원활한 통신이 수행되지 못하는 단점을 가진다. 특히 이러한 단점은 4G 보다 더 높은 주파수를 사용하는 5G 환경에서 더 심해질 것이다.
이러한 단점을 보완하기 위해, 셀룰러 방식은 중계기(Repeater)(20) 또는 분산 안테나 시스템(DAS, Distributed Antenna System)을 활용하는 데, 중계기(Repeater)(20) 또는 분산 안테나 시스템(DAS, Distributed Antenna System)은 기지국(10)으로부터 수신된 미약한 신호를 증폭하거나 안테나를 유선으로 연장하여 자신이 커버하는 하위 셀(25) 내에 위치하는 사용자 단말(30)로 전송하도록 구성된다.
한편, 셀룰러 방식은 기지국(10)과 사용자 단말(30) 사이의 양방향 데이터 통신을 구현하기 위해 데이터가 사용자 단말(30)로부터 기지국(10)으로 전송되는 업링크(Uplink)와 데이터가 기지국(10)으로부터 사용자 단말(30)로 전송되는 다운링크(Downlink)를 구별하여 사용하는데, 이를 듀플렉스(duplex)라고 정의하며 주파수 밴드를 다운링크 전송 밴드와 업링크 전송 밴드로 구분하여 양방향 송수신하는 경우 주파수 분할 듀플렉스(Frequency Division Duplex, FDD)라고 표현하고 동일 주파수 밴드에서 시간 영역(time domain) 무선 자원을 하향 링크 시구간(time duration) 자원과 상향링크 시구간(time duration) 자원으로 구분하여 송수신하는 경우 시간 분할 듀플렉스(Time Division Duplex, TDD)라고 표현한다.
이 중, TDD 방식은 업링크와 다운링크 비율을 트래픽 상황에 맞게 가변적으로 조절할 수 있어 한정된 주파수 자원을 효율적으로 활용할 수 있다는 측면에서 최근 주목 받고 있다.
TDD 방식에서, 중계기(20) 또는 DAS는 기지국(10)과 사용자 단말(30) 사이의 양방향 통신과 두 개체 사이의 업링크 및 다운링크를 동기(synchronize)시키기 위해 스위칭 신호(동기신호) 즉, 프레임 동기신호를 기준으로 업링크와 다운링크를 스위칭한다.
구체적으로, 종래 중계기(20) 또는 DAS는 기지국(10)으로부터 수신된 신호의 세기를 검출(Power Detection)하고, 검출된 신호의 세기 변화를 기준으로 업링크/다운링크 프레임을 파악하며, 파악된 프레임을 기준으로 업링크와 다운링크를 스위칭하여 기지국(10)과 사용자 단말(30) 사이의 양방향 통신에 업링크와 다운링크를 동기시킨다.
이와 같은 파워 검출 방법에 의하여 업링크와 다운링크를 동기시키는 경우, 기지국(10)은 사용자 단말이(30)이 존재하지 않는 영역(섹터)에 대해 정보가 포함되지 않은 하향 프레임 신호를 전송하게 되므로, 프레임의 하향/상향 또는 상향/하향 스위칭 시각을 정확하게 추정할 수 없게 되어 중계기(20)의 스위칭 동작에 대한 정확성이 저하될 수 있다.
또한, 이와 같은 경우에도 SNR(Signal to Noise Ratio)은 저하되지 않아 시스템은 정상 작동하는 것으로 보일 수 있으나, 처리율(throughput)이 저하되는 심각한 전송 품질의 문제가 발생할 수 있으며, 나아가 실제 프레임과 추정된 프레임 사이의 차이가 증가되면 출력 앰프(Amp)의 파손에 이를 수도 있다.
4G의 경우, 업링크와 다운링크가 고정된 비율로 구성되는 일정한 패턴을 이용하여 듀플렉싱을 구현하도록 구성되므로 기지국(10)으로부터 전송된 신호에서 파워가 검출되지 않더라도 일정한 패턴 내 업링크와 다운링크의 고정된 비율을 기반으로 스위칭 시간을 추정할 수 있어 전술된 파워 검출 방법의 문제점이 나타나지 않거나 실제 서비스에 큰 영향을 주지 않는다.
그러나 5G에서는 업링크와 다운링크의 비율이 통신 상황에 따라 가변적으로 변화되는 동적-TDD(Dynamic-TDD) 방식이 채용되는데, 기지국(10)으로부터 전송된 상향/하향 프레임의 비율이 변화되면 신호의 파워가 검출되지 않는 구간 또한, 상이해지므로 프레임을 재추정하는 동안 중계기 또는 DAS가 업링크 또는 다운링크를 정확히 구분할 수 없게 되어 전술된 파워 검출 방법의 문제점이 그대로 나타나게 된다.
본 발명은 TDD 방식을 사용하는 무선 통신 시스템의 RF 중계기에서 종래 파워 검출 방법이 아닌, 동기 신호 블록을 분석하여 무선 프레임의 시작점을 검출함으로써, 업링크/다운링크의 동기를 정확히 검출할 수 있는 TDD 방식을 사용하는 무선 통신 시스템의 RF 중계기에서의 동기 획득 방법 및 장치를 제공하는 데 주된 목적이 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 TDD(Time Division Duplex) 방식을 사용하는 무선 통신 시스템에서의 RF 중계기의 동기 획득 장치는, 안테나를 통해 수신한 RF 신호가 일정한 신호 크기를 유지할 수 있도록 이득을 제어하는 자동 이득 제어부(AGC); 상기 AGC에 의해 이득이 제어된 RF 신호에 국부 발진 주파수를 혼합하여 기저 대역으로 직접 변환하는 다운 컨버터; 기준 주파수를 입력 받아 국부 발진 주파수 신호 정보에 따라 상기 국부 발진 주파수를 발생시키는 국부 발진기; 상기 기저 대역으로 변환된 신호로부터 특정 주파수 대역의 신호만을 선택하여 필터링하는 제1 저역 통과 필터(Low Pass Filter)(LPF); 상기 제1 LPF에서 필터링된 신호를 샘플링 주파수에 따라 샘플링하여 디지털 신호로 변환하고, 상기 디지털 변환된 신호를 I 데이터와 Q 데이터로 출력하는 아날로그 디지털 컨버터; 상기 I 데이터와 Q 데이터를 복조하여 상기 수신된 RF 신호에 동기 신호 블록(Synchronization Signal Block)(SSB)의 존재를 확인하고, 상기 RF 신호에 상기 SSB 블록이 존재한다면, 상기 SSB로부터 획득된 업링크/다운 링크 동기 시간 정보를 생성하는 디지털 신호 프로세서; 및 상기 수신된 RF 신호에 상기 SSB가 없다면, 상기 국부 발진 주파수를 상기 수신된 RF 신호에 대한 추정된 반송파 주파수 옵셋에서 부반송파 간격(Δf) 만큼을 쉬프트시켜 발생하도록 상기 국부 발진 주파수 신호 정보를 생성하는 제어부를 포함한다.
그리고, 상기 반송파 주파수 옵셋은, 상기 무선 통신 시스템의 사업자가 운영하는 주파수 대역에 따라 결정되며, 상기 제어부는, 주파수 대역의 최저 주파수로부터 상기 부반송파 간격만큼 쉬프트된 주파수로 상기 국부 발진 주파수를 발생시키도록 제어함을 특징으로 한다.
그리고, 상기 국부 발진기는, 상기 출력 신호를 발생하기 위하여 위상-고정 루프(Phase-Locked Loop)를 사용함을 특징으로 한다.
또한, 상기 디지털 신호 처리부는, 상기 디지털 변환된 I 데이터와 Q 데이터 신호 중 상기 SSB가 존재하는 특정 주파수 대역의 신호만을 선택하여 필터링하는 제2LPF; 상기 제2LPF에서 필터링된 신호를 다운 샘플링하는 데시메이션부; 상기 데시메이션부에 의해 다운 샘플링된 신호로부터 사이클릭 프리픽스(Cyclic Prefix)를 검출하고, 검출된 CP를 제거하는 CP 검출 및 제거부; 상기 CP가 제거된 신호들에 대해 고속 푸리에 변환(FFT)을 수행하는 FFT부; 상기 고속 푸리에 변환된 주파수 영역의 신호를 디코딩하여, 주 동기 신호(Primary Synchronization Signal)(PSS), 부 동기 신호(Secondary Synchronization Signal)(SSS) 및 물리적 브로드캐스트 채널(Physical Broadcast Channel)(PBCH)가 포함된 상기 동기 신호 블록(Synchronization Signal Block)(SSB)을 획득하는 디코더; 상기 디코더에 의해 획득된 SSB로부터 셀 ID를 탐색하는 셀 ID 탐색부; 상기 셀 ID를 이용하여 PBCH를 디코딩하고, 상기 PBCH가 수신되는 자원 영역을 통해 DMRS(Demodulation Reference Signal)을 검출하는 PBCH-DMRS 검출부; 상기 DMRS의 SSB 인덱스(index)를 이용하여 업링크 및 다운 링크 시간 동기를 생성하는 업링크 및 다운 링크 시간 동기 생성부를 포함함을 특징으로 한다.
그리고, 상기 셀 ID 탐색부는, 상기 디코딩된 PSS와 SSS를 통해 Cell ID를 검출할 수 있다.
또한, 상기 부반송파 간격(Δf)은, 상기 5G 이동통신 시스템의 뉴 라디오(New Radio)에서 지원되는 최소 부반송파의 간격으로, 상기 5G 이동통신 시스템의 뉴 라디오(New Radio)에 결정된 뉴머롤로지(Numerology)에 의해 결정됨을 특징으로 한다.
그리고, 상기 부반송파 간격(Δf)은, 상기 뉴 라디오에서 사용되는 부반송파 스페이싱 요소(subcarrier spacing factor)가 0일 경우는 15KHz, 1일 경우는 30KHz, 2일 경우는 60KHz, 3일 경우는 120KHz, 4일 경우는 240KHz임을 특징으로 함을 특징으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 TDD(Time Division Duplex) 방식을 사용하는 무선 통신 시스템에서의 RF 중계기의 동기 획득 방법은, 안테나를 통해 수신한 RF 신호가 일정한 신호 크기를 유지할 수 있도록 이득을 제어하는 단계; 상기 이득이 제어된 RF 신호에 국부 발진 주파수를 혼합하여 기저 대역으로 직접 변환하는 단계; 상기 기저 대역으로 변환된 신호로부터 특정 주파수 대역의 신호만을 선택하여 필터링하는 제1 LPF 단계; 상기 제1 LPF 단계에서 필터링된 신호를 샘플링 주파수에 따라 샘플링하여 디지털 신호로 변환하고, 상기 디지털 변환된 신호를 I 데이터와 Q 데이터로 출력하는 단계; 상기 디지털 변환된 I 데이터와 Q 데이터를 복조하여 상기 수신된 RF 신호에 동기 신호 블록(Synchronization Signal Block)(SSB)의 존재를 확인하는 디지털 신호 처리 단계; 상기 RF 신호에 상기 SSB 블록이 존재한다면, 상기 SSB로부터 획득된 업링크 및 다운 링크 동기 시간 정보를 생성하는 단계;및 상기 업링크 및 다운 링크 동기 시간 정보에 따라 기지국과 사용자 단말간의 업링크/다운링크 동작을 수행하는 단계를 포함한다.
그리고, 국부 발진 주파수 신호 정보에 따라 상기 국부 발진 주파수를 발생시키는 단계를 더 포함함을 특징으로 한다,
또한, 상기 수신된 RF 신호에 상기 SSB가 없다면, 상기 국부 발진 주파수를 상기 수신된 RF 신호에 대한 추정된 반송파 주파수 옵셋에서 부반송파 간격(Δf) 만큼을 쉬프트시켜 발생하도록 상기 국부 발진 주파수 신호 정보를 생성하는 단계를 더 포함함을 특징으로 한다,
그리고, 상기 디지털 신호 처리 단계는, 상기 디지털 변환된 I 데이터와 Q 데이터 신호 중 상기 SSB가 존재하는 특정 주파수 대역의 신호만을 선택하여 필터링하는 제2LPF 필터링 단계; 상기 제2LPF 필터링된 신호를 다운 샘플링하는 단계, 상기 다운 샘플링된 신호로부터 사이클릭 프리픽스(Cyclic Prefix)를 검출하고, 검출된 CP를 제거하는 단계; 및 상기 CP가 제거된 신호들에 대해 고속 푸리에 변환(FFT)을 수행하는 단계; 상기 고속 푸리에 변환된 주파수 영역의 신호를 디코딩하여, 주 동기 신호(Primary Synchronization Signal)(PSS), 부 동기 신호(Secondary Synchronization Signal)(SSS) 및 물리적 브로드캐스트 채널(Physical Broadcast Channel)(PBCH)가 포함된 상기 동기 신호 블록(Synchronization Signal Block)(SSB)을 획득하는 단계를 포함함을 특징으로 한다.
또한, 상기 SSB가 검출된다면, RF 중계기는 상기 획득된 SSB로부터 셀 ID를 탐색하는 단계; 상기 셀 ID를 이용하여 PBCH를 디코딩하는 단계;및 상기 PBCH가 수신되는 자원 영역을 통해 DMRS(Demodulation Reference Signal)을 검출하는 PBCH-DMRS 검출하는 단계를 더 포함함을 특징으로 한다.
그리고, 상기 반송파 주파수 옵셋은, 상기 무선 통신 시스템의 사업자가 운영하는 주파수 대역에 따라 결정됨을 특징으로 한다.
또한, 상기 셀 ID를 탐색하는 단계는, 상기 디코딩된 PSS와 SSS를 통해 Cell ID를 검출할 수 있다.
그리고, 상기 부반송파 간격(Δf)은, 상기 5G 이동통신 시스템의 뉴 라디오(New Radio)에서 지원되는 최소 부반송파의 간격으로, 상기 5G 이동통신 시스템의 뉴 라디오(New Radio)에 결정된 뉴머롤로지(Numerology)에 의해 결정됨을 특징으로 한다.
또한, 상기 부반송파 간격(Δf)은, 상기 뉴 라디오에서 사용되는 부반송파 스페이싱 요소(subcarrier spacing factor)가 0일 경우는 15KHz, 1일 경우는 30KHz, 2일 경우는 60KHz, 3일 경우는 120KHz, 4일 경우는 240KHz임을 특징으로 함을 특징으로 한다.
상술한 본 발명의 실시 예에 따르면 무선 통신의 대상이 되는 외부 장치로부터 전송된 신호에서 동기신호 자체를 검출하도록 구성되므로 외부 장치와 본 발명이 탑재되는 대상 장치 사이의 동기를 더욱 정확히 일치시킬 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 실시예에 의하면, 업링크와 다운링크가 고정된 패턴으로 구성되는 종래 4G의 경우는 물론, 업링크와 다운링크가 가변적인 패턴으로 구성되는 5G의 경우에도 동기신호를 검출할 수 있으므로 적용 가능성이 더욱 확장될 수 있게 된다.
도 1은 이동통신 방식의 전반적인 구조를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 TDD 방식을 사용하는 무선 통신 시스템에서의 RF 중계기의 동기 획득 장치의 블록 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 디지털 신호 처리의 상세 블록도이다.
도 4는 본 발명의 이해를 돕기 위해 5G NR의 무선 프레임(Radio Frame) 구조를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 동기 신호 블록(SSB)을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따라 5G NR RF 신호에 존재하는 SSB를 다운 컨버팅할 경우 SSB가 DC로 위치하는 것을 보여주는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따라 TDD 방식을 사용하는 무선 통신 시스템에서의 RF 중계기의 동기 획득 방법 흐름도이다,
이하의 내용은 단지 본 발명의 원리를 예시한다. 그러므로 당업자는 비록 본 명세서에 명확히 설명되거나 도시되지 않았지만 본 발명의 원리를 구현하고 본 발명의 개념과 범위에 포함된 다양한 장치를 발명할 수 있는 것이다. 또한, 본 명세서에 열거된 모든 조건부 용어 및 실시 예들은 원칙적으로, 본 발명의 개념이 이해되도록 하기 위한 목적으로만 명백히 의도되고, 이와 같이 특별히 열거된 실시 예들 및 상태들에 제한적이지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 본 발명의 원리, 관점 및 실시 예들뿐만 아니라 특정 실시 예를 열거하는 모든 상세한 설명은 이러한 사항의 구조적 및 기능적 균등물을 포함하도록 의도되는 것으로 이해되어야 한다. 또한 이러한 균등물들은 현재 공지된 균등물뿐만 아니라 장래에 개발될 균등물 즉 구조와 무관하게 동일한 기능을 수행하도록 발명된 모든 소자를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
따라서, 예를 들어, 본 명세서의 블럭도는 본 발명의 원리를 구체화하는 예시적인 회로의 개념적인 관점을 나타내는 것으로 이해되어야 한다. 이와 유사하게, 모든 흐름도, 상태 변환도, 의사 코드 등은 컴퓨터가 판독 가능한 매체에 실질적으로 나타낼 수 있고 컴퓨터 또는 프로세서가 명백히 도시되었는지 여부를 불문하고 컴퓨터 또는 프로세서에 의해 수행되는 다양한 프로세스를 나타내는 것으로 이해되어야 한다.
프로세서 또는 이와 유사한 개념으로 표시된 기능 블럭을 포함하는 도면에 도시된 다양한 소자의 기능은 전용 하드웨어뿐만 아니라 적절한 소프트웨어와 관련하여 소프트웨어를 실행할 능력을 가진 하드웨어의 사용으로 제공될 수 있다. 프로세서에 의해 제공될 때, 상기 기능은 단일 전용 프로세서, 단일 공유 프로세서 또는 복수의 개별적 프로세서에 의해 제공될 수 있고, 이들 중 일부는 공유될 수 있다.
또한 프로세서, 제어 또는 이와 유사한 개념으로 제시되는 용어의 명확한 사용은 소프트웨어를 실행할 능력을 가진 하드웨어를 배타적으로 인용하여 해석되어서는 아니되고, 제한 없이 디지털 신호 프로세서(DSP) 하드웨어, 소프트웨어를 저장하기 위한 롬(ROM), 램(RAM) 및 비 휘발성 메모리를 암시적으로 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 주지관용의 다른 하드웨어도 포함될 수 있다.
본 명세서의 청구범위에서, 상세한 설명에 기재된 기능을 수행하기 위한 수단으로 표현된 구성요소는 예를 들어 상기 기능을 수행하는 회로 소자의 조합 또는 펌웨어/마이크로 코드 등을 포함하는 모든 형식의 소프트웨어를 포함하는 기능을 수행하는 모든 방법을 포함하는 것으로 의도되었으며, 상기 기능을 수행하도록 상기 소프트웨어를 실행하기 위한 적절한 회로와 결합된다. 이러한 청구범위에 의해 정의되는 본 발명은 다양하게 열거된 수단에 의해 제공되는 기능들이 결합되고 청구항이 요구하는 방식과 결합되기 때문에 상기 기능을 제공할 수 있는 어떠한 수단도 본 명세서로부터 파악되는 것과 균등한 것으로 이해되어야 한다.
상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 TDD 방식을 사용하는 무선 통신 시스템에서의 RF 중계기의 동기 획득 장치의 블록 구성도이다.
자동 이득 제어부(Automatic Gain Control)(AGC)(204)는 안테나(202)를 통해 수신한 RF(Radio Frequency) 신호가 일정한 신호 크기를 유지할 수 있도록 이득을 제어한다. 그리고, 다운 컨버터(Down Converter)(206)는 상기 AGC(206)에 의해 이득이 제어된 RF 신호에 국부 발진기(214)에서 발진한 국부 발진 주파수를 혼합하여 기저 대역(Baseband)으로 직접 변환(Zero-IF)하여 출력한다.
국부 발진기(214)는 오실레이터(216)로부터 기준 주파수(Reference Frequency)를 입력 받아 제어부(218)로부터의 국부 발진 주파수 신호 정보에 따라 상기 국부 발진 주파수를 상기 다운 컨버터(206)로 출력한다. 상기 국부 발진기(214)는 상기 출력 신호를 발생하기 위하여 위상-고정 루프(Phase-Locked Loop)를 사용할 수 있다.
제1 저역 통과 필터(Low Pass Filter)(LPF)(208)는 상기 다운 컨버터(206)에 의해 상기 기저 대역으로 변환된 신호로부터 특정 주파수 대역의 신호만을 선택하여 필터링하여 출력한다. 이때 필터링되는 대역은 5G의 NR(New Radio)에 정의된 동기 신호 블록(Synchronization Signal Block)(SSB)이 존재하는 대역이 되는 것이 바람직하다. 제1LPF(208)는 필터링 대역을 최대한 넓게 설정한다. 만약, 부반송파의 주파수가 240KHz이라면 20*RB(Resource Block)에 240*SC는 57.6MHz이고, 제1LPF(208)의 대역폭은 28.8MHz이다.
아날로그 디지털 컨버터(Analog Digital Converter)(ADC)(210)는 상기 제1 LPF(208)에서 필터링된 신호를 샘플링 주파수(fs)에 따라 샘플링하여 디지털 신호로 변환하고, 상기 디지털 변환된 신호를 I(In Phase) 데이터와 Q(Quadrature Phase) 데이터로 출력한다.
본 발명의 실시 예에 따라 오실레이터(216)는 61.44MHz를 사용한다. 그러나, ADC(210)에 PLL회로가 있다면 기준 주파수를 다르게 설정할 수도 있다. ADC(210)의 샘플링 주파수는 61.44MHz로 할 수 있으나, 부반송파의 주파수에 따라 샘플링 주파수를 더 낮출 수도 있다.
디지털 신호 프로세서(Digital Signal Processor)(DSP)(212)는 상기 ADC(210)에 의해 디지털변환된 상기 I 데이터와 Q 데이터를 복조하여 상기 수신된 RF 신호에 동기 신호 블록(Synchronization Signal Block)(SSB)의 존재 여부를 확인하고, 상기 RF 신호에 상기 SSB 블록이 존재한다면, 상기 SSB로부터 획득된 업링크/다운 링크 동기 시간 정보를 생성하여 제어부(218)로 출력한다. 상기 DSP(212)의 상세 구성은 도 3을 참고하여 설명하기로 한다.
반면, 제어부(218)는 상기 DSP(212)의 신호 처리 결과, 상기 수신된 RF 신호에 상기 SSB가 없다면, 상기 국부 발진 주파수를 상기 수신된 RF 신호에 대한 추정된 반송파 주파수 옵셋에서 부반송파 간격(Δf) 만큼을 쉬프트시켜 발생하도록 상기 국부 발진기(214)로 상기 국부 발진 주파수 신호 정보를 생성하여 출력하고, 상기 오실레이터(216)로는 상기 ADC(210)가 샘플링할 샘플링 주파수 정보를 출력한다.
본 발명의 실시 예에 따른 상기 반송파 주파수 옵셋은, 상기 무선 통신 시스템의 사업자가 운영하는 주파수 대역에 따라 결정될 수 있다. 상기 부반송파 간격(Δf)은, 최소 부반송파의 간격으로, 상기 5G이동통신 시스템의 뉴 라디오(New Radio)에 결정된 뉴멀로지(Numerology)에 의해 결정되며, 상기 뉴 라디오에서 사용되는 서브 캐리어 스페이싱 요소(subcarrier spacing factor)가 0일 경우, 15KHz, 1일 경우, 30KHz, 2일 경우, 60KHz이다.
예컨대, 무선 통신 시스템의 사업자가 3.60GHz에서 3.70GHz 대역을 운영하고, 부반송파 간격(Sub Carrier Spacing)(SPC)가 30KHz라면, 주파수 옵셋은 3.60GHz이고, 부반송파 간격이 30KHz이므로, 최저 주파수(FL) 대역인 3.60GHZ 부터 최고 주파수(FH) 대역인 3.70GHZ까지 30KHz씩 쉬프트하면서 RF 신호의 SSB을 검출할 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 제어부(218)는 시스템 사업자가 운영하는 주파수 대역의 최저 주파수(FL)로부터 최고 주파수(FH)까지 상기 부반송파 간격만큼 쉬프트된 주파수로 상기 국부 발진 주파수를 발생시키도록 상기 국부 발진기(214)를 제어한다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 디지털 신호 처리(212)의 상세 블록도이다.
제2 LPF(302)는 상기 ADC(210)에서 디지털 변환된 I 데이터와 Q 데이터 신호 중 상기 SSB가 존재하는 특정 주파수 대역의 신호만을 선택하여 필터링하여 데시메이션부(Decimation unit)(304)로 출력한다.
데시메이션부(Decimation unit)(304)는 상기 제2LPF(302)에서 필터링된 신호를 다운 샘플링하여 출력하고, CP 검출 및 제거부(306)는 상기 데시메이션부(304)에 의해 다운 샘플링된 신호로부터 사이클릭 프리픽스(Cyclic Prefix)를 검출하고, 검출된 CP를 제거하여 출력한다.
고속 푸리에 변환(FFT)부(308)는 상기 CP가 제거된 신호들에 대해 고속 푸리에 변환(FFT)을 수행하여 주파수 영역의 신호로 변환하여 출력하고, 디코더(310)는 상기 고속 푸리에 변환된 주파수 영역의 신호를 디코딩하여, 주 동기 신호(Primary Synchronization Signal)(PSS), 부 동기 신호(Secondary Synchronization Signal)(SSS) 및 물리적 브로드캐스트 채널(Physical Broadcast Channel)(PBCH)가 포함된 상기 동기 신호 블록(Synchronization Signal Block)(SSB)을 획득한다.
셀 ID 탐색부(312)는 상기 디코딩된 PSS와 SSS를 통해 Cell ID를 검출할 수 있다. 구체적으로, 셀 ID 탐색부(312)는 상기 디코더(310)에 의해 획득된 SSB로부터 셀 ID를 탐색한다. 셀 ID 탐색부(312)는 상기 디코딩된 PSS를 이용하여 셀 ID 섹터(Cell ID sector)를 검출하고, 상기 검출된 셀 ID 섹터를 이용하여 상기 SSS를 디코딩하고, 상기 디코딩된 SSS를 이용하여 셀 ID 그룹(Cell ID group)을 검출하고, 상기 검출된 셀 ID 섹터와 상기 셀 ID 그룹을 이용하여 상기 셀 ID를 검출한다.
이때 상기 셀 ID 탐색부(312)가 상기 SSB로부터 셀 ID를 탐색하는 과정은 도 5를 참고하여 설명하기로 한다.
PBCH-DMRS(Physical Broadcast Channel-Demodulation Reference Signal) 검출부(314)는 상기 셀 ID를 이용하여 PBCH를 디코딩하고, 상기 PBCH가 수신되는 자원 영역을 통해 DMRS(Demodulation Reference Signal)을 검출한다. 또한 PBCH-DMRS 검출부(314)는 기지국이 싱글 빔(Single Beam)이 아닌 멀티 빔(Multi Beam)을 사용할 경우, 검출된 DMRS를 분석하여 SSB 인덱스에 따른 무선 프레임 시작점을 검출할 수 있다.
업링크 및 다운 링크 시간 동기 생성부(316)는 상기 DMRS의 SSB 인덱스(index)를 이용하여 무선 프레임의 시작점을 획득하고, 이를 통해 ㅂ업링크 및 다운 링크 시간 동기를 생성하여 제어부(218)로 출력함으로써, 제어부(218)는 업링크 및 다운 링크 시간 동기에 따라 업링크 및 다운링크 통신을 수행한다.
도 4는 본 발명의 이해를 돕기 위해 5G NR의 무선 프레임(Radio Frame) 구조를 도시한 도면이다.
우선 1개의 5G NR Radio Frame은 10msec주기로 20개의 Slot이 포함되며, 1개의 Slot에는 14개의 OFDM 심볼(Symbol)(404)이 들어가 있다. 따라서, 참조번호 402와 같이 1개의 프레임은 총 280개의 OFDM 심볼들을 포함하고 있다. 지금 서비스 되고 있는 Sub 6GHz에서는 대역폭이 100MHz이고 부반송파의 간격이 30KHz이며 122.88Msps를 사용한다.
따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 도 2에서는 SSB가 들어가 있는 RF 대역을 기준으로 RF 주파수를 맞춘 다음 28.8MHz의 제1 LPF(208)를 통과한 후, ADC(210)에서는 61.44Msps로 샘플링한다. ADC(210)는 SSB가 포함된 최대 주파수로 샘플링하는데, 그 샘플링의 속도는 61.44MHz이다. 그리고 부반송파의 주파수가 달라지면 그에 따라 데시메이션부()304)는 데시메이션(Deciamtion)을 달리하여 FFT부(308)가 정상적으로 동작할 수 있도록 조절한다. 그런데 부반송파 30KHz를 사용하는 SSB의 대역폭은 7.2MHz만 필요로 하므로, DSP(212)의 데시메이션부(304)에서는 참조번호 406과 같이 1/8 데시메이션(Decimation) 하면 256 FFT를 통해서 240개의 SSB를 분석할 수 있다. DSP(212)와 ADC(210)는 리소스와 속도에 따라 칩 가격이 비싸지므로 SSB가 위치한 부분만 LPF를 통과시켜 ADC(210)를 나이퀴스트 이론에 따라 샘플링함으로써 가격과 소비전력을 줄일 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 동기 신호 블록(SSB)을 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하면, SSB(Synchronization Signal Block; B)는 PSS와SSS를 포함하는 SS(Synchronization Signal)과 PBCH(Physical Broadcast Channel)이 전송되는 단위 블록을 의미할 수 있다. 하나의 SSB는 연속한 4개의 OFDM 심볼과 20개의 RB(Resource Block)로 구성될 수 있다.
4개의 연속되는 OFDM 심볼에서 주 동기 신호인 PSS(Primary Synchronization Signal)은 SSB 중에서 첫번째 OFDM 심볼에 위치하고 있고, Subcarrier Number가 56~182로 127개의 Subcarrier에 할당되어 있다. 부 동기 신호인 SSS(Secondary Synchronization Signal)은 SSB 중에서 세번째 OFDM 심볼에 위치하고 있고, Subcarrier Number가 56~182로 127개의 Subcarrier에 할당되어 있다. 또한, 물리 브로드캐스트 채널인 PBCH는 SSB 중에서 두번째와 네번째에 위치하고 있으며, Subcarrier Number가 0~239로 결정되고, SSB 중에서 SSS가 위치한 세번째 OFDM 심볼에도 PBCH는 Subcarrier Number가 0~47 또는 192~239 에 할당되어 있다.
도 5를 참조하여, 본 발명의 실시 예에 따른 셀 ID 탐색부(312)의 셀 ID 탐색 과정을 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
셀 ID 탐색부(312)는 상술한 SSB(B)의 PSS, SSS, PBCH DMRS, 및 PBCH를 통해 기지국에 대한 동기화 정보를 검출할 수 있다. 구체적으로, 셀 ID 탐색부(312)는 상기 디코더(310)에서 디코딩된 PSS로부터 PSS 심볼의 시점(Symbol Timing)과 기지국의 Cell ID 검출을 위한 셀 ID 섹터(Cell ID sector)인 NID (2)를 획득할 수 있다. 이때 셀 ID 탐색부(312)는 PSS의 m-sequence를 분석하여 상기 셀 ID 섹터(Cell ID sector)인 NID (2)의 정보를 확인할 수 있다. 셀 ID 탐색부(312)는 이미 셀 ID 섹터(Cell ID sector)인 NID (2)의 정보가 0, 1, 2 중 어느 값인지를 알고 있으므로, 디코더(310)에서 디코딩한 PSS로부터 획득한 셀 ID 섹터(Cell ID sector)인 NID (2)가 0, 1, 2 중 어느 값인지를 비교함으로써, 어떤 신호가 수신 되었는지를 분석할 수 있다. 그 다음 디코더(310)는 상기 셀 ID 섹터를 이용하여 SSS를 디코딩하면, 셀 그룹 ID(Cell Group ID)인 NID (1)을 획득할 수 있다. 그리고, 셀 ID 탐색부(312)는 상기 획득된 셀 ID 섹터와 셀 ID 그룹을 이용하여 셀 ID인 NID Cell 을 획득할 수 있다.
구체적으로, 5G NR에서는 셀 ID인 NID Cell 를 획득하기 위해 다음의 <수학식 1>을 사용한다.
Figure pat00001
여기서,
Figure pat00002
이며,
Figure pat00003
이다.
상기와 같이 셀 ID가 획득되면, PBCH-DMRS 검출부(314)는 상기 획득된 NID Cell를 이용하여 PBCH DMRS를 검출할 수 있다. 업링크 및 다운링크 시간 동기 생성부(316)는 상기 검출된 PBCH DMRS로부터 SSB의 시간 축 상의 위치인 Time Index 정보를 획득할 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따라 5G NR RF 신호(702)에 존재하는 SSB를 다운 컨버팅할 경우 SSB가 DC로 위치하는 것을 보여주는 도면이다.
도 6에서는 5G NR RF 신호(702)의 주파수 대역 중 SSB가 존재하는 대역만을 BPF(704) 필터링 한 후, 다운 컨버팅(706)하는 것을 보여준다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따라 TDD 방식을 사용하는 무선 통신 시스템에서의 RF 중계기의 동기 획득 방법 흐름도이다,
본 발명의 실시 예에 따른 RF 중계기는 기지국으로부터 안테나를 통해 RF 신호를 수신하면(802), 상기 안테나를 통해 수신한 RF 신호가 일정한 신호 크기를 유지할 수 있도록 자동 이득 제어(AGC)를 수행하고(804), 무선 통신 시스템의 사업자가 운영하는 주파수 운용 대역과 뉴머롤로지(Numerology)에 따른 부반송파 간격(Subcarrier Spacing)(SPC)를 확인한다(806).
그리고, RF 중계기는 상기 804단계에서 이득이 제어된 RF 신호로부터 국부 발진 주파수를 혼합하여 기저 대역으로 직접 변환하고(808), 상기 기저 대역으로 변환된 신호로부터 특정 주파수 대역의 신호만을 선택하여 필터링(제1 LPF 필터링)을 수행하고(810), 상기 제1 LPF 필터링된 신호를 샘플링 주파수에 따라 샘플링하여 디지털 신호로 변환하고, 상기 디지털 변환된 신호를 I 데이터와 Q 데이터로 출력한다(812).
그리고, RF 중게기는 디지털 신호 처리를 통해 상기 디지털 변환된 I 데이터와 Q 데이터를 복조하여 상기 수신된 RF 신호에 동기 신호 블록(Synchronization Signal Block)(SSB)의 존재를 확인하고(816), 상기 RF 신호에 상기 SSB 블록의 존재를 확인한다(816).
상기 RF 중계기에서 수행되는 상기 814단계와 상기 816단계를 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
상기 디지털 신호 처리 단계(814)는 상기 디지털 변환된 I 데이터와 Q 데이터 신호 중 상기 SSB가 존재하는 특정 주파수 대역의 신호만을 선택하여 필터링하는 제2LPF 필터링 단계, 상기 제2LPF 필터링된 신호를 다운 샘플링하는 단계, 상기 다운 샘플링된 신호로부터 사이클릭 프리픽스(Cyclic Prefix)를 검출하고, 검출된 CP를 제거하는 단계, 상기 CP가 제거된 신호들에 대해 고속 푸리에 변환(FFT)을 수행하는 단계, 상기 고속 푸리에 변환된 주파수 영역의 신호를 디코딩하여, 주 동기 신호(Primary Synchronization Signal)(PSS), 부 동기 신호(Secondary Synchronization Signal)(SSS) 및 물리적 브로드캐스트 채널(Physical Broadcast Channel)(PBCH)가 포함된 상기 동기 신호 블록(Synchronization Signal Block)(SSB)을 획득하는 단계를 포함한다.
상기 816단계에서 SSB가 검출된다면, RF 중계기는 상기 획득된 SSB로부터 셀 ID를 탐색하고, 상기 셀 ID를 이용하여 PBCH를 디코딩하고, 상기 PBCH가 수신되는 자원 영역을 통해 DMRS(Demodulation Reference Signal)을 검출하는 PBCH-DMRS 검출한다(820).
그리고, RF 중계기는 상기 820단계에서 검출된 PBCH-DMRS의 SSB 인덱스를 통해 업링크 및 다운 링크 동기 정보를 획득하면(822), 업링크 다운링크 동기 정보에 따라 기지국과 사용자 단말간의 업링크/다운링크 동작을 수행한다(824).
반면, 상기 816단계에서 SSB가 검출되지 않는다면, RF 중계기는, 상기 수신된 RF 신호에 대한 추정된 반송파 주파수 옵셋에서 부반송파 간격(Δf) 만큼을 쉬프트시킨 국부 발진 주파수를 발생한 후, 808단계에서 다시 수신된 RF 신호에 대해 기저 대역으로의 직접 변환을 수행한다.
또한, 상술한 본 발명의 다양한 실시 예들에 따른 동작 방법은 프로그램으로 구현되어 다양한 비일시적 판독 가능 매체(non-transitory computer readable medium)에 저장되어 제공될 수 있다. 비일시적 판독 가능 매체란 레지스터, 캐쉬, 메모리 등과 같이 짧은 순간 동안 데이터를 저장하는 매체가 아니라 반영구적으로 데이터를 저장하며, 기기에 의해 판독(reading)이 가능한 매체를 의미한다. 구체적으로는, 상술한 다양한 어플리케이션 또는 프로그램들은 CD, DVD, 하드 디스크, 블루레이 디스크, USB, 메모리카드, ROM 등과 같은 비일시적 판독 가능 매체에 저장되어 제공될 수 있다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.

Claims (17)

  1. TDD(Time Division Duplex) 방식을 사용하는 무선 통신 시스템에서의 RF 중계기의 동기 획득 장치에 있어서,
    안테나를 통해 수신한 RF 신호가 일정한 신호 크기를 유지할 수 있도록 이득을 제어하는 자동 이득 제어부(AGC);
    상기 AGC에 의해 이득이 제어된 RF 신호에 국부 발진 주파수를 혼합하여 기저 대역으로 직접 변환하는 다운 컨버터;
    기준 주파수를 입력 받아 국부 발진 주파수 신호 정보에 따라 상기 국부 발진 주파수를 발생시키는 국부 발진기;
    상기 기저 대역으로 변환된 신호로부터 특정 주파수 대역의 신호만을 선택하여 필터링하는 제1 저역 통과 필터(Low Pass Filter)(LPF);
    상기 제1 LPF에서 필터링된 신호를 샘플링 주파수에 따라 샘플링하여 디지털 신호로 변환하고, 상기 디지털 변환된 신호를 I 데이터와 Q 데이터로 출력하는 아날로그 디지털 컨버터;
    상기 I 데이터와 Q 데이터를 복조하여 상기 수신된 RF 신호에 동기 신호 블록(Synchronization Signal Block)(SSB)의 존재를 확인하고, 상기 RF 신호에 상기 SSB 블록이 존재한다면, 상기 SSB로부터 획득된 업링크/다운 링크 동기 시간 정보를 생성하는 디지털 신호 프로세서; 및
    상기 수신된 RF 신호에 상기 SSB가 없다면, 상기 국부 발진 주파수를 상기 수신된 RF 신호에 대한 추정된 반송파 주파수 옵셋에서 부반송파 간격(Δf) 만큼을 쉬프트시켜 발생하도록 상기 국부 발진 주파수 신호 정보를 생성하는 제어부를 포함하는 TDD 방식을 사용하는 무선 통신 시스템에서의 RF 중계기의 동기 획득 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 반송파 주파수 옵셋은,
    상기 무선 통신 시스템의 사업자가 운영하는 주파수 대역에 따라 결정되며,
    상기 제어부는, 주파수 대역의 최저 주파수로부터 상기 부반송파 간격만큼 쉬프트된 주파수로 상기 국부 발진 주파수를 발생시키도록 제어함을 특징으로 하는 TDD 방식을 사용하는 무선 통신 시스템에서의 RF 중계기의 동기 획득 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 샘플링 주파수를 90도 위상 차이의 사인(Sine)과 코사인(cosine) 신호로 출력하는 오실레이터를 더 포함함을 특징으로 하는 TDD 방식을 사용하는 무선 통신 시스템에서의 RF 중계기의 동기 획득 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 국부 발진기는, 상기 출력 신호를 발생하기 위하여 위상-고정 루프(Phase-Locked Loop)를 사용함을 특징으로 하는 TDD 방식을 사용하는 무선 통신 시스템에서의 RF 중계기의 동기 획득 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 디지털 신호 처리부는,
    상기 디지털 변환된 I 데이터와 Q 데이터 신호 중 상기 SSB가 존재하는 특정 주파수 대역의 신호만을 선택하여 필터링하는 제2LPF;
    상기 제2LPF에서 필터링된 신호를 다운 샘플링하는 데시메이션부;
    상기 데시메이션부에 의해 다운 샘플링된 신호로부터 사이클릭 프리픽스(Cyclic Prefix)를 검출하고, 검출된 CP를 제거하는 CP 검출 및 제거부;
    상기 CP가 제거된 신호들에 대해 고속 푸리에 변환(FFT)을 수행하는 FFT부;
    상기 고속 푸리에 변환된 주파수 영역의 신호를 디코딩하여, 주 동기 신호(Primary Synchronization Signal)(PSS), 부 동기 신호(Secondary Synchronization Signal)(SSS) 및 물리적 브로드캐스트 채널(Physical Broadcast Channel)(PBCH)가 포함된 상기 동기 신호 블록(Synchronization Signal Block)(SSB)을 획득하는 디코더;
    상기 디코더에 의해 획득된 SSB로부터 셀 ID를 탐색하는 셀 ID 탐색부;
    상기 셀 ID를 이용하여 PBCH를 디코딩하고, 상기 PBCH가 수신되는 자원 영역을 통해 DMRS(Demodulation Reference Signal)을 검출하는 PBCH-DMRS 검출부;
    상기 DMRS의 SSB 인덱스(index)를 이용하여 업링크 및 다운 링크 시간 동기를 생성하는 업링크 및 다운 링크 시간 동기 생성부를 포함함을 특징으로 하는 TDD 방식을 사용하는 무선 통신 시스템에서의 RF 중계기의 동기 획득 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 셀 ID 탐색부는,
    상기 디코딩된 PSS를 이용하여 셀 ID 섹터(Cell ID sector)를 검출하고, 상기 검출된 셀 ID 섹터를 이용하여 상기 SSS를 디코딩하고, 상기 디코딩된 SSS를 이용하여 셀 ID 그룹(Cell ID group)을 검출하고, 상기 검출된 셀 ID 섹터와 상기 셀 ID 그룹을 이용하여 상기 셀 ID를 검출함을 특징으로 하는 TDD 방식을 사용하는 무선 통신 시스템에서의 RF 중계기의 동기 획득 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 부반송파 간격(Δf)은,
    상기 5G 이동통신 시스템의 뉴 라디오(New Radio)에서 지원되는 최소 부반송파의 간격으로, 상기 5G 이동통신 시스템의 뉴 라디오(New Radio)에 결정된 뉴머롤로지(Numerology)에 의해 결정됨을 특징으로 함을 특징으로 하는 TDD 방식을 사용하는 무선 통신 시스템에서의 RF 중계기의 동기 획득 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 상기 부반송파 간격(Δf)은,
    상기 뉴 라디오에서 사용되는 부반송파 스페이싱 요소(subcarrier spacing factor)가 0일 경우는 15KHz, 1일 경우는 30KHz, 2일 경우는 60KHz, 3일 경우는 120KHz, 4일 경우는 240KHz임을 특징으로 함을 특징으로 하는 TDD 방식을 사용하는 무선 통신 시스템에서의 RF 중계기의 동기 획득 장치.
  9. TDD(Time Division Duplex) 방식을 사용하는 무선 통신 시스템에서의 RF 중계기의 동기 획득 방법에 있어서,
    안테나를 통해 수신한 RF 신호가 일정한 신호 크기를 유지할 수 있도록 이득을 제어하는 단계;
    상기 이득이 제어된 RF 신호에 국부 발진 주파수를 혼합하여 기저 대역으로 직접 변환하는 단계;
    상기 기저 대역으로 변환된 신호로부터 특정 주파수 대역의 신호만을 선택하여 필터링하는 제1 LPF 단계;
    상기 제1 LPF 단계에서 필터링된 신호를 샘플링 주파수에 따라 샘플링하여 디지털 신호로 변환하고, 상기 디지털 변환된 신호를 I 데이터와 Q 데이터로 출력하는 단계;
    상기 디지털 변환된 I 데이터와 Q 데이터를 복조하여 상기 수신된 RF 신호에 동기 신호 블록(Synchronization Signal Block)(SSB)의 존재를 확인하는 디지털 신호 처리 단계;
    상기 RF 신호에 상기 SSB 블록이 존재한다면, 상기 SSB로부터 획득된 업링크 및 다운 링크 동기 시간 정보를 생성하는 단계;및
    상기 업링크 및 다운 링크 동기 시간 정보에 따라 기지국과 사용자 단말간의 업링크/다운링크 동작을 수행하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 TDD 방식을 사용하는 무선 통신 시스템에서의 RF 중계기의 동기 획득 방법,
  10. 제9항에 있어서,
    국부 발진 주파수 신호 정보에 따라 상기 국부 발진 주파수를 발생시키는 단계를 더 포함함을 특징으로 하는 TDD 방식을 사용하는 무선 통신 시스템에서의 RF 중계기의 동기 획득 방법,
  11. 제10항에 있어서,
    상기 수신된 RF 신호에 상기 SSB가 없다면, 상기 국부 발진 주파수를 상기 수신된 RF 신호에 대한 추정된 반송파 주파수 옵셋에서 부반송파 간격(Δf) 만큼을 쉬프트시켜 발생하도록 상기 국부 발진 주파수 신호 정보를 생성하는 단계를 더 포함함을 특징으로 하는 TDD 방식을 사용하는 무선 통신 시스템에서의 RF 중계기의 동기 획득 방법,
  12. 제9항에 있어서,
    상기 디지털 신호 처리 단계는,
    상기 디지털 변환된 I 데이터와 Q 데이터 신호 중 상기 SSB가 존재하는 특정 주파수 대역의 신호만을 선택하여 필터링하는 제2LPF 필터링 단계;
    상기 제2LPF 필터링된 신호를 다운 샘플링하는 단계,
    상기 다운 샘플링된 신호로부터 사이클릭 프리픽스(Cyclic Prefix)를 검출하고, 검출된 CP를 제거하는 단계; 및
    상기 CP가 제거된 신호들에 대해 고속 푸리에 변환(FFT)을 수행하는 단계;
    상기 고속 푸리에 변환된 주파수 영역의 신호를 디코딩하여, 주 동기 신호(Primary Synchronization Signal)(PSS), 부 동기 신호(Secondary Synchronization Signal)(SSS) 및 물리적 브로드캐스트 채널(Physical Broadcast Channel)(PBCH)가 포함된 상기 동기 신호 블록(Synchronization Signal Block)(SSB)을 획득하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 TDD 방식을 사용하는 무선 통신 시스템에서의 RF 중계기의 동기 획득 방법,
  13. 제12항에 있어서,
    상기 SSB가 검출된다면, RF 중계기는 상기 획득된 SSB로부터 셀 ID를 탐색하는 단계;
    상기 셀 ID를 이용하여 PBCH를 디코딩하는 단계;및
    상기 PBCH가 수신되는 자원 영역을 통해 DMRS(Demodulation Reference Signal)을 검출하는 PBCH-DMRS 검출하는 단계를 더 포함함을 특징으로 TDD 방식을 사용하는 무선 통신 시스템에서의 RF 중계기의 동기 획득 방법,
  14. 제11항에 있어서,
    상기 반송파 주파수 옵셋은,
    상기 무선 통신 시스템의 사업자가 운영하는 주파수 대역에 따라 결정됨을 특징으로 하는 TDD 방식을 사용하는 무선 통신 시스템에서의 RF 중계기의 동기 획득 방법,
  15. 제13항에 있어서,
    상기 셀 ID를 탐색하는 단계는,
    상기 디코딩된 PSS를 이용하여 셀 ID 섹터(Cell ID sector)를 검출하는 단계;
    상기 검출된 셀 ID 섹터를 이용하여 상기 SSS를 디코딩하고, 상기 디코딩된 SSS를 이용하여 셀 ID 그룹(Cell ID group)을 검출하는 단계;및
    상기 검출된 셀 ID 섹터와 상기 셀 ID 그룹을 이용하여 상기 셀 ID를 검출하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 TDD 방식을 사용하는 무선 통신 시스템에서의 RF 중계기의 동기 획득 방법.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 부반송파 간격(Δf)은,
    상기 5G 이동통신 시스템의 뉴 라디오(New Radio)에서 지원되는 최소 부반송파의 간격으로, 상기 5G 이동통신 시스템의 뉴 라디오(New Radio)에 결정된 뉴머롤로지(Numerology)에 의해 결정됨을 특징으로 하는 TDD 방식을 사용하는 무선 통신 시스템에서의 RF 중계기의 동기 획득 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 상기 부반송파 간격(Δf)은,
    상기 뉴 라디오에서 사용되는 부반송파 스페이싱 요소(subcarrier spacing factor)가 0일 경우는 15KHz, 1일 경우는 30KHz, 2일 경우는 60KHz, 3일 경우는 120KHz, 4일 경우는 240KHz임을 특징으로 함을 특징으로 하는 TDD 방식을 사용하는 무선 통신 시스템에서의 RF 중계기의 동기 획득 방법.
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