KR102235969B1

KR102235969B1 - Synchronization acquiring appartus and methpd of ttd repeater

Info

Publication number: KR102235969B1
Application number: KR1020190049011A
Authority: KR
Inventors: 박주상; 현 강; 김형우
Original assignee: 주식회사 씨에스
Priority date: 2019-04-26
Filing date: 2019-04-26
Publication date: 2021-04-06
Also published as: KR20200125855A

Abstract

5G 모뎀을 사용하지 않고 5G TDD 중계기에 사용할 수 있는 동기를 획득하는 장치 및 그 방법이 제공된다. 5G TDD 중계기의 동기 획득 장치는 기지국으로부터 입력된 TDD 신호에 대한 프레임의 시작점을 획득하는 프레임 시작점 획득부; 상기 TDD 신호에 대한 프레임 구성을 획득하는 프레임 구성 획득부; 및 상기 프레임의 시작점 및 상기 프레임 구성을 기초로 하여 TDD 중계기의 스위치에 동기 신호를 출력하는 DL/UL 스위치 제어기를 포함한다.An apparatus and method for obtaining synchronization that can be used in a 5G TDD repeater without using a 5G modem are provided. An apparatus for obtaining synchronization of a 5G TDD repeater includes: a frame start point obtaining unit that obtains a start point of a frame for a TDD signal input from a base station; A frame configuration acquisition unit for acquiring a frame configuration for the TDD signal; And a DL/UL switch controller that outputs a synchronization signal to a switch of a TDD repeater based on the start point of the frame and the frame configuration.

Description

5G TDD 중계기의 동기 획득 장치 및 방법{SYNCHRONIZATION ACQUIRING APPARTUS AND METHPD OF TTD REPEATER}Synchronization acquisition device and method of 5G TDD repeater {SYNCHRONIZATION ACQUIRING APPARTUS AND METHPD OF TTD REPEATER}

본 발명은 TTD 중계기에 관한 것으로, 5G TDD 중계기를 사용할 때 반드시 필요한 동기를 획득하는 장치 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a TTD repeater, and to an apparatus and method for obtaining indispensable synchronization when using a 5G TDD repeater.

전세계적으로 서비스가 시작되고 있는 5G의 사용 주파수는 3.5~3.8GHz(6GHz Under) 대역으로 기존 이동 통신 주파수보다 높아 건물 등이 많은 도시에서 전파 손실이 크게 증가하여 많은 음영 지역이 발생할 것으로 예상된다. 이러한 이유로 무선 RF 중계기가 꼭 필요하며, 기지국과 동기를 일치시켜야 하는 RF 중계기의 특성상 TDD 동기 획득 기술은 반드시 필요하다. 도 1에는 5G 서치/검사 세계 지도가 도시되어 있다.The frequency of use of 5G, which is being launched worldwide, is in the 3.5-3.8GHz (6GHz Under) band, which is higher than the existing mobile communication frequency, and radio wave loss is expected to increase significantly in cities with many buildings, resulting in many shaded areas. For this reason, a wireless RF repeater is indispensable, and a TDD synchronization acquisition technique is indispensable due to the characteristics of an RF repeater that must synchronize with a base station. 1 shows a 5G search/inspection world map.

FDD(Frequency Division Duplex)는 주파수를 나누어서 업링크, 다운링크를 동시에 사용할 수 있도록 한다. 다만 주파수를 나누어 사용하기 때문에 한번에 전송 가능한 양 또한 사용 주파수 대역에 따라 줄어든다. 국내의 2G(FDD-cdma, Wcdma), 3G(FDD-LTE) 등에 해당한다.Frequency Division Duplex (FDD) divides frequencies so that uplink and downlink can be used simultaneously. However, since the frequency is divided and used, the amount that can be transmitted at one time also decreases according to the frequency band used. It corresponds to 2G (FDD-cdma, Wcdma) and 3G (FDD-LTE) in Korea.

TDD(Time Division Duplex)는 시간을 나누어서 업링크 한번, 다운링크 한번씩 번갈아 가며 사용할 수 있도록 한다. 주어진 주파수 대역폭를 온전히 쓸 수 있지만 시간을 나누어 사용하기 때문에 연속적인 전송은 불가능하다. 2G(TDD-CDMA), 3G(TDD-LTE), Wibro, 5G 등에 해당한다.Time Division Duplex (TDD) divides the time so that one uplink and one downlink can be used alternately. The given frequency bandwidth can be fully used, but continuous transmission is impossible because time is divided and used. This corresponds to 2G (TDD-CDMA), 3G (TDD-LTE), Wibro, and 5G.

이를 LTE 방식에서 시간 축(X축)에서 보면 FDD와 TDD의 신호 구성은 도 1 및 도 2와 같다.Looking at this from the time axis (X-axis) in the LTE scheme, the signal configurations of FDD and TDD are as shown in FIGS. 1 and 2.

도 1은 LTE FDD 및 LTE TDD에서의 UL 및 DL 프레임 자원을 나타낸 도면이다.도 2는 FDD 통신 방식과 TDD 통신 방식을 차이점을 설명하는 프레임 구성도이다.도 3은 FDD 중계기의 구성을 나타낸 도면이다. FIG. 1 is a diagram illustrating UL and DL frame resources in LTE FDD and LTE TDD. FIG. 2 is a frame diagram illustrating a difference between an FDD communication method and a TDD communication method. FIG. 3 is a diagram showing the configuration of an FDD repeater. to be.

도 3에 도시된 바와 같이, FDD 중계기는 듀플렉스 필터를 이용하여 주파수를 분리하여 UL/DL 을 각각 증폭하여 중계할 수 있다. 기지국에서의 프레임 타이밍을 기준으로 할 때, 도 10에서처럼 UE의 다운링크 타이밍은 기지국과 UE의 거리만큼 늦다. UE는 자신의 DL 타이밍에 맞추어 UL 송신을 한다면, 기지국에서 받는 UE 신호는 거리의 2배만큼 늦게 된다. 따라서 UE는 거리의 2배만큼 더 빠른 타이밍으로 송신해야만 기지국에서 프레임 타이밍에 맞출 수 있다. 이러한 과정을 타이밍 어드밴스(Advance)라고 한다. UE 타이밍 어드밴스는 (N_TA+N_{TA_OFFSET})×T_C라고 정의되며, N_{TA_OFFSET}은 25560이다. 따라서 따로 타이밍 어드밴스의 조정 과정이 없다면 N_TA=0이 되어 타이밍 어드밴스는 1598 샘플(약 13us)이 된다.As shown in FIG. 3, the FDD repeater may repeat by separating frequencies using a duplex filter to amplify each UL/DL. Based on the frame timing at the base station, as in FIG. 10, the downlink timing of the UE is delayed by the distance between the base station and the UE. If the UE performs UL transmission according to its own DL timing, the UE signal received from the base station is delayed by twice the distance. Therefore, the UE must transmit at a timing that is twice as fast as the distance so that the base station can match the frame timing. This process is called timing advance. UE timing advance is _{defined as (N TA} +N _{TA_OFFSET} )×T _C , and N _{TA_OFFSET} is 25560. Therefore, if there is no separate timing advance adjustment process, N _TA = 0, and the timing advance is 1598 samples (about 13us).

5G TDD 동기 획득을 위해서는 프레임 동기 획득 및 프레임 구성 획득이 필요하다. 이를 위해서는 5G 모뎀을 사용하면 간단하게 해결할 수 있지만, 5G 모뎀은 아직 중계기에 적용하여 사용할 만큼 일반화되지 않은 반면, 5G 서비스는 이미 시작되고 있다. 또한 비싼 5G 모뎀을 사용하면 5G 중계기에 단가가 높아져 제품 경쟁력이 없어지므로 이에 대한 대책이 필요하다.In order to obtain 5G TDD synchronization, it is necessary to obtain frame synchronization and obtain frame configuration. This can be easily solved by using a 5G modem, but 5G modems have not yet been generalized enough to be applied to repeaters, while 5G services have already begun. In addition, if an expensive 5G modem is used, the unit cost of the 5G repeater increases and product competitiveness is lost, so countermeasures are needed.

특허 번호 제 10-0700874 호{등록일: 2007년 3월 22일}Patent number 10-0700874 {Registration date: March 22, 2007}

본 발명은 상기와 같은 요구에 부응하기 위하여 안출된 것으로, 5G 모뎀을 사용하지 않고 5G TDD 중계기에 사용할 수 있는 동기를 획득하는 장치 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been devised to meet the above requirements, and an object of the present invention is to provide an apparatus and method for obtaining synchronization that can be used for a 5G TDD repeater without using a 5G modem.

본 발명에 따른 5G TDD 중계기의 동기 획득 장치는 기지국으로부터 입력된 TDD 신호에 대한 프레임의 시작점을 획득하는 프레임 시작점 획득부; 상기 TDD 신호에 대한 프레임 구성을 획득하는 프레임 구성 획득부; 및 상기 프레임의 시작점 및 상기 프레임 구성을 기초로 하여 TDD 중계기의 스위치에 동기 신호를 출력하는 DL/UL 스위치 제어기를 포함하는 것을 특징으로 한다.The apparatus for obtaining synchronization of a 5G TDD repeater according to the present invention includes: a frame start point obtaining unit for obtaining a start point of a frame for a TDD signal input from a base station; A frame configuration acquisition unit for acquiring a frame configuration for the TDD signal; And a DL/UL switch controller that outputs a synchronization signal to a switch of a TDD repeater based on the start point of the frame and the frame configuration.

상기 프레임 시작점 획득부는 상기 TDD 신호를 정의된 다수 종의 N_ID ⁽²⁾과 각각 교차 상관을 하여 가장 큰 상관 값을 가지는 하나의 N_ID ⁽²⁾를 결정하고 상기 결정된 N_ID ⁽²⁾를 기초로 하여 제1 OFDM 심벌의 위치에 대응하는 PSS의 시작점을 포함한 PSS 위치를 프레임 카운터로 전송하는 PSS 검출기; 상기 TDD 신호에 대하여 FFT 윈도잉을 수행하여 CP를 제거하고 OFDM 신호만 남기고 CP가 제거된 OFDM 신호를 병렬로 변환하여 FFT를 수행함으로써 상기 OFDM 신호를 복조하는 OFDM 복조기/타이밍 제어기; 다수 종류의 SSS 중 상기 결정된 N_ID ⁽²⁾를 적용하여 SSS Valid를 참조하여 남은 일부의 SSS과 상기 OFDM 복조된 신호의 심벌들 중 SSS 신호가 있는 구간의 심벌을 교차 상관하여 다수의 N_ID ⁽¹⁾로부터 가장 큰 상관 값을 가지는 N_ID ⁽¹⁾을 추출하고 상기 추출된 N_ID ⁽¹⁾과 상기 결정된 N_ID ⁽²⁾를 조합하여 N_ID ^cell(Cell ID)를 얻어 전송하는 SSS 검출기; PBCH DM-RS를 검출하기 위해, PBCH DM-RS Valid를 참조하여 상기 OFDM 복조된 신호의 심벌중 PBCH DM-RS 신호가 있는 구간의 심벌과 상기 N_ID ^cell(Cell ID)에 사용되는 다수 종류(8가지) DM-RS를 복합 교차 상관하여 가장 큰 상관 값을 가지는 SSB 버스트 중에서 몇번째 SSB의 PBCH DM-RS인 지를 나타내는 파라미터(i_SSB)를 찾는 PBCH DM-RS 검출기; 및 상기 PSS 검출기로부터의 상기 PSS 위치, 상기 PBCH DM-RS 검출기로부터의 상기 DM-RS Detected, 및 상기 i_SSB를 통해, 현재 프레임의 위치를 찾고, 1개의 프레임을 기준으로 PBCH DM-RS 위치로부터 동작 클럭을 기준으로 카운트하여 프레임의 시작점을 검출하는 프레임 카운터를 포함할 수 있다. Obtaining the frame start point unit based on the N _ID ⁽²⁾ determine a N _ID ⁽²⁾ and the determined having the highest correlation value to the respective cross-correlation with N _ID ⁽²⁾ of the multiple species that are defined for the TDD signal A PSS detector for transmitting the PSS position including the starting point of the PSS corresponding to the position of the first OFDM symbol to the frame counter; An OFDM demodulator/timing controller configured to demodulate the OFDM signal by performing FFT windowing on the TDD signal to remove the CP, and converting the OFDM signal from which the CP is removed while leaving only the OFDM signal in parallel to perform FFT; Applying a plurality of types of N _ID determined from SSS ⁽²⁾ with reference to the SSS Valid by correlating the remaining part of the SSS and symbol of the OFDM with the SSS signal of the symbol of the demodulated signal interval intersects the plurality of N _ID ^{( 1)} _{an SSS detector that extracts N ID} ⁽¹⁾ having the largest correlation value from and combines the extracted N _ID ⁽¹⁾ with the determined N _ID ⁽²⁾ to obtain _{and transmit an N ID} ^cell (Cell ID); To detect the PBCH DM-RS, refer to PBCH DM-RS Valid to refer to the symbol of a section in which the PBCH DM-RS signal is present among the symbols of the OFDM demodulated signal and a plurality of types used for _{the N ID} ^{cell (Cell ID) (} 8) PBCH DM-RS detector _{for complex cross-correlation of DM-RSs to find a parameter (i SSB} ) indicating the PBCH DM-RS of the SSB among the SSB bursts having the largest correlation value; And through the PSS position from the PSS detector, the DM-RS Detected from the PBCH DM-RS detector, and the i _SSB , the position of the current frame is found, and from the PBCH DM-RS position based on one frame. It may include a frame counter that counts based on the operation clock and detects the start point of the frame.

상기 프레임 구성 획득부는 상기 TDD 신호에 포함된 OFDM 심벌과 순환 전치(CP)의 상관을 통해 CP 상관의 위치를 획득하여 OFDM 심벌의 존재 여부와 위치를 확인하는 CP 상관기; 상기 TDD 신호에 포함된 각 OFDM 심벌의 경계 및 상기 CP 상관기로부터의 상기 CP 상관의 위치를 기초로 하여 각 심벌의 DL/UL 매핑 구성을 얻어 출력하는 심벌 DL/UL 매퍼; 및 각 심벌의 DL/UL 판별로 구성된 프레임 구성들과의 판별된 프레임 구성을 교차 상관하여 가장 큰 상관 값을 가지는 프레임 구성을 판별하거나 중계기 감시를 위한 구비된 모뎀에서 기지국으로부터의 프레임 구성 정보를 적용하는 프레임 구성 판별부를 포함할 수 있다.The frame configuration acquisition unit includes a CP correlator for acquiring a CP correlation position through correlation between an OFDM symbol included in the TDD signal and a cyclic prefix (CP) to check the existence and position of the OFDM symbol; A symbol DL/UL mapper for obtaining and outputting a DL/UL mapping configuration of each symbol based on a boundary of each OFDM symbol included in the TDD signal and a position of the CP correlation from the CP correlator; And cross-correlation of the determined frame configurations with the frame configurations consisting of DL/UL determination of each symbol to determine the frame configuration with the largest correlation value, or to apply frame configuration information from the base station in a modem equipped for repeater monitoring. It may include a frame configuration determination unit.

5G TDD 중계기의 동기 획득 방법은 (i) 기지국으로부터 입력된 TDD 신호에 대한 프레임의 시작점을 획득하는 단계; (ii) 상기 TDD 신호에 대한 프레임 구성을 획득하는 단계; 및 (iii) 상기 프레임의 시작점 및 상기 프레임 구성을 기초로 하여 TDD 중계기의 스위치에 대한 동기 신호를 출력하는 단계를 포함할 수 있다.A method of obtaining synchronization of a 5G TDD repeater includes the steps of: (i) obtaining a starting point of a frame for a TDD signal input from a base station; (ii) obtaining a frame configuration for the TDD signal; And (iii) outputting a synchronization signal for a switch of a TDD repeater based on the start point of the frame and the frame configuration.

단계 (i)은 기지국으로부터 입력된 TDD 신호를 정의된 다수 종의 N_ID ⁽²⁾과 각각 교차 상관을 하여 가장 큰 상관 값을 가지는 하나의 N_ID ⁽²⁾를 결정하고 상기 결정된 N_ID ⁽²⁾를 기초로 하여 제1 OFDM 심벌의 위치에 대응하는 PSS의 시작점을 포함한 PSS 위치를 전송하는 단계; 상기 TDD 신호에 대하여 FFT 윈도잉을 수행하여 CP를 제거하고 OFDM 신호만 남기고 CP가 제거된 OFDM 신호를 병렬로 변환하여 FFT를 수행함으로써 OFDM 신호를 복조하는 단계; 다수 종류의 SSS 중 상기 결정된 N_ID ⁽²⁾를 적용하여 SSS Valid를 참조하여 남은 일부의 SSS과 상기 OFDM 복조된 신호의 심벌들 중 SSS 신호가 있는 구간의 심벌을 교차 상관하여 다수의 N_ID ⁽¹⁾로부터 가장 큰 상관 값을 가지는 N_ID ⁽¹⁾을 추출하고 상기 추출된 N_ID ⁽¹⁾과 상기 결정된 N_ID ⁽²⁾를 조합하여 N_ID ^cell(Cell ID)를 얻어 전송하는 단계; PBCH DM-RS를 검출하기 위해, PBCH DM-RS Valid를 참조하여 상기 OFDM 복조된 신호의 심벌중 PBCH DM-RS 신호가 있는 구간의 심벌과 상기 N_ID ^cell(Cell ID)에 사용되는 다수 종류(8가지) DM-RS를 복합 교차 상관하여 가장 큰 상관 값을 가지는 SSB 버스트 중에서 몇번째 SSB의 PBCH DM-RS인 지를 나타내는 파라미터(i_SSB)를 찾는 단계; 및 상기 PSS 위치, 상기 DM-RS Detected, 및 상기 i_SSB를 통해, 현재 프레임의 위치를 찾고, 1개의 프레임을 기준으로 PBCH DM-RS 위치로부터 동작 클럭을 기준으로 카운트하여 프레임의 시작점을 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.Step (i) is N _ID ⁽² determines one of the N _ID ⁽²⁾ to the respective cross-correlation with N _ID ⁽²⁾ of the multiple species defined a TDD signal input from the base station with the largest correlation value and the determined Transmitting a PSS location including a starting point of the PSS corresponding to the location of the first OFDM symbol based on ^); Demodulating the OFDM signal by performing FFT windowing on the TDD signal to remove the CP, and converting the OFDM signal from which the CP is removed while leaving only the OFDM signal in parallel to perform FFT; Applying a plurality of types of N _ID determined from SSS ⁽²⁾ with reference to the SSS Valid by correlating the remaining part of the SSS and symbol of the OFDM with the SSS signal of the symbol of the demodulated signal interval intersects the plurality of N _ID ^{( 1)} _{extracting N ID} ⁽¹⁾ having the largest correlation value from, and combining the extracted N _ID ⁽¹⁾ and the determined N _ID ⁽²⁾ to obtain _{and transmit an N ID} ^cell (Cell ID); To detect the PBCH DM-RS, refer to PBCH DM-RS Valid to refer to the symbol of a section in which the PBCH DM-RS signal is present among the symbols of the OFDM demodulated signal and a plurality of types used for _{the N ID} ^{cell (Cell ID) (} 8) complex cross-correlation of the DM-RS to find _{a parameter (i SSB} ) indicating the PBCH DM-RS of the SSB among the SSB bursts having the largest correlation value; And through the PSS position, the DM-RS Detected, and the i _SSB , finding the position of the current frame, counting based on the operation clock from the PBCH DM-RS position based on one frame to detect the start point of the frame. It characterized in that it comprises a step.

단계 (ii)는 상기 TDD 신호에 포함된 OFDM 심벌과 순환 전치(CP)의 상관을 통해 CP 상관의 위치를 획득하여 OFDM 심벌의 존재 여부와 위치를 확인하는 단계; 상기 TDD 신호에 포함된 각 OFDM 심벌의 경계 및 상기 CP 상관의 위치를 기초로 하여 각 심벌의 DL/UL 매핑 구성을 얻어 출력하는 단계; 및 각 심벌의 DL/UL 판별로 구성된 관하여 가장 큰 상관 값을 가지는 프레임 구성을 판별하는 단계를 포함할 수 있다.Step (ii) includes obtaining a CP correlation position through correlation between an OFDM symbol included in the TDD signal and a cyclic prefix (CP) to determine the existence and position of the OFDM symbol; Obtaining and outputting a DL/UL mapping configuration of each symbol based on a boundary of each OFDM symbol included in the TDD signal and a position of the CP correlation; And determining the frame configuration having the largest correlation value with respect to the DL/UL determination of each symbol.

본 발명은 5G 무선 신호를 받아 기지국과 동기를 일치시킬 필요가 있는 장비 등에 5G 모뎀보다 저가로 구현하여 공급할 수 있고 5G 중계기에 적용하면 동기를 맞추어 서비스를 할 수 있어 음영 지역의 커버 범위를 확보하고 5G 신호 품질을 유지할 수 있다.The present invention can be implemented and supplied at a lower cost than a 5G modem to equipment that needs to receive a 5G radio signal and synchronize synchronization with a base station, and when applied to a 5G repeater, services can be synchronized to secure a coverage area of a shaded area. 5G signal quality can be maintained.

도 1은 LTE FDD 및 LTE TDD에서의 UL 및 DL 프레임 자원을 나타낸 도면이다.
도 2는 FDD 통신 방식과 TDD 통신 방식을 차이점을 설명하는 프레임 구성도이다.
도 3은 FDD 중계기의 구성을 나타낸 도면이다.
도 4는 TDD 중계기의 구성을 나타낸 도면이다.
도 5는 5G Numerlology에 따른 주요 파라미터들을 나타낸 표이다.
도 6 및 도 7은 정규 순환 전치용 슬롯 포맷을 나타낸 표이다.
도 8은 SSB 자원 그리드를 나타낸 도면이다.
도 9는 SSB 버스트 자원 그리드를 나타낸 도면이다.
도 10은 타이밍 어드밴스를 나타탠 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 5G TTD 중계기의 동기 획득 장치의 구성을 나타낸 블럭도이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 5G-NR FIX 프레임 구조를 나타낸 도면이다.
도 13은 SSS가 존재하는 8개의 심벌 번호를 나타낸 상세도이다.
도 14는 도 11에 도시된 PSS 검출기의 내부 구성을 나타낸 블럭도이다.
도 15는 도 11 및 도 14에 도시된 PSS 검출기에 의해 정의된 N_ID ⁽²⁾의 3종을 수신된 TDD 신호와 각각 교차 상관하여 얻은 가장 큰 상관 값을 가지는 N_ID ⁽²⁾를 기초로하여 획득한 SSB 중 PSS의 결과 그래프이다.
도 16은 도 11에 도시된 OFDM 복조기/타이밍 제어기의 내부 구성을 나타낸 블럭도이다.
도 17는 도 11에 도시된 SSS 검출기의 내부 구성을 나타낸 블럭도이다.
도 18은 도 11 및 도 17에 도시된 SSS 검출기에 의해 RAM에 저장된 FFT 신호와 356 가지 SSS의 신호를 교차 상관하여 찾은 가장 큰 상관 값을 가지는 N_ID ⁽¹⁾을 기초로 검출한 서브프레임에 첫 번째 심벌의 시작점의 일예를 나타낸 도면이다.
도 19는 도 11에 도시된 PBCH DM-RS 검출기의 내부 구성을 나타낸 블럭도이다.
도 20은 도 11에 도시된 프레임 카운터의 동작을 설명하는 도면이다.
도 21은 도 11에 도시된 CP 상관기에 의한 CP 상관 동작을 설명하는 도면이다.
도 22은 도 11에 도시된 심벌 DL/UL 매퍼의 동작에 이용되는 심벌 경계 및 CP 상관의 위치를 나타낸
도 23은 도 11에 도시된 프레임 구성 검출기의 내부 구성을 나타낸 블럭도이다.
도 24는 본 발명의 실시예에 따른 시험 구성도를 나타낸 도면이다.
도 25 및 도 26은 각각 본 발명의 실시예에 따른 시간 및 주파수에 따른 시험을 위한 단일 기지국 신호를 나타낸 도면이다.
도 27은 본 발명의 실시예에 따른 입력 TDD 신호 및 검출된 동기 신호를 나타낸 도면이다.1 is a diagram showing UL and DL frame resources in LTE FDD and LTE TDD.
2 is a frame diagram illustrating a difference between an FDD communication method and a TDD communication method.
3 is a diagram showing the configuration of an FDD repeater.
4 is a diagram showing the configuration of a TDD repeater.
5 is a table showing main parameters according to 5G Numerlology.
6 and 7 are tables showing a slot format for normal cyclic transposition.
8 is a diagram showing an SSB resource grid.
9 is a diagram showing an SSB burst resource grid.
10 is a diagram showing timing advance.
11 is a block diagram showing the configuration of an apparatus for obtaining synchronization of a 5G TTD repeater according to an embodiment of the present invention.
12 is a diagram showing a 5G-NR FIX frame structure according to an embodiment of the present invention.
13 is a detailed diagram showing eight symbol numbers in which SSS exists.
14 is a block diagram showing the internal configuration of the PSS detector shown in FIG. 11.
15 is based on the N _ID ⁽²⁾ having the largest correlation value N _ID ⁽²⁾ a TDD signal is received the three kinds of the respective cross-correlation is obtained by a defined by a PSS detector shown in Figs. 11 and 14 This is a graph of the results of PSS among the SSBs obtained by doing so.
16 is a block diagram showing the internal configuration of the OFDM demodulator/timing controller shown in FIG. 11.
17 is a block diagram showing the internal configuration of the SSS detector shown in FIG. 11.
18 is a subframe detected based on _{N ID} ⁽¹⁾ having the largest correlation value found by cross-correlating the FFT signal stored in the RAM and the signals of 356 SSSs by the SSS detector shown in FIGS. 11 and 17 It is a diagram showing an example of the starting point of the first symbol.
19 is a block diagram showing the internal configuration of the PBCH DM-RS detector shown in FIG. 11.
FIG. 20 is a diagram for explaining the operation of the frame counter shown in FIG. 11.
FIG. 21 is a diagram illustrating a CP correlation operation by the CP correlator shown in FIG. 11.
FIG. 22 is a diagram illustrating a symbol boundary and CP correlation positions used in the operation of the symbol DL/UL mapper shown in FIG. 11
23 is a block diagram showing the internal configuration of the frame configuration detector shown in FIG. 11.
24 is a diagram showing a test configuration according to an embodiment of the present invention.
25 and 26 are diagrams showing a single base station signal for testing according to time and frequency, respectively, according to an embodiment of the present invention.
27 is a diagram illustrating an input TDD signal and a detected synchronization signal according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 실시예에 따른 5G TDD 중계기의 동기 획득 장치 및 방법을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, an apparatus and method for obtaining synchronization of a 5G TDD repeater according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 4는 TDD 중계기의 구성을 나타낸 도면이다. 도 4를 참조하면, TDD 중계기는 기지국 안테나, 제1 필터, 기지국측 스위치, DL 증폭기, UL 증폭기, 서비스측 스위치, 제2 필터, 스위치 제어부, 동기 검출부, 및 서비스 안테나를 포함한다.4 is a diagram showing the configuration of a TDD repeater. Referring to FIG. 4, the TDD repeater includes a base station antenna, a first filter, a base station side switch, a DL amplifier, a UL amplifier, a service side switch, a second filter, a switch control unit, a synchronization detection unit, and a service antenna.

이러한 구성을 가지는 TDD 중계기는 UL/DL을 동일한 주파수를 사용하기 때문에, DL 구간에는 DL 신호를 증폭하고 UL 구간에는 UL 신호를 증폭하기 위하여 스위치를 사용한다. 이를 위해 기지국과 일정한 동기를 유지하여 기지국측 스위치 및 서비스측 스위치를 제어하여야 한다. 이를 위해서는 반듯이 동기 검출부에 의해 동기 검출과 프레임 구성을 검출해야 한다. Since the TDD repeater having this configuration uses the same UL/DL frequency, a switch is used to amplify the DL signal in the DL section and the UL signal in the UL section. For this, the base station side switch and the service side switch must be controlled by maintaining a certain synchronization with the base station. To do this, it is necessary to detect the synchronization and the frame configuration by the synchronization detection unit.

5G는 대역에 따라 사용하는 Numerology가 서로 다르다. 또한 Numerology에 따라 5G의 주요 파라미터들도 달라진다. 도 5의 표에 이를 정리하였다. 현재 서비스가 시작되고 있는 3.5~3.8GHz(6GHz Under) 대역에서는 Numerology=1이 대표적으로 사용되고 있다.5G uses different numerology depending on the band. In addition, the major parameters of 5G vary depending on the numerology. These are summarized in the table of FIG. 5. In the 3.5~3.8GHz (6GHz Under) band where the service is currently being started, Numerology=1 is typically used.

현재 5G 규격(Specification)에서는 프레임 구성을 따로 정의하지 않고 있다. 따라서 각 국의 사업자 또는 장비 제조사마다 서로 다른 기준으로 도 6 및 도 7의 표의 슬롯 포맷들을 조합하여 프레임을 구성하고 있다. 도 6 및 도 7의 각각의 심벌 포맷들에는 탄력성 심벌이 존재하기 때문에 실제로 사용 가능한 슬롯 포맷의 수는 더욱 많다.Currently, the 5G specification does not define a separate frame configuration. Accordingly, a frame is formed by combining the slot formats of the tables of FIGS. 6 and 7 according to different standards for each operator or equipment manufacturer of each country. Since elastic symbols exist in each of the symbol formats of FIGS. 6 and 7, the number of slot formats that can actually be used is even greater.

도 8은 동기 신호 블럭(Synchronization Signal Block; 이하 'SSB'라 함) 자원 그리드를 나타낸 도면이다.8 is a diagram showing a synchronization signal block (Synchronization Signal Block; hereinafter referred to as'SSB') resource grid.

도 8을 참조하면, SSB는 PSS(Primary Synchronization Signal)과 SSS(Secondary Synchronization Signal), PBCH(Physical Broadcast Channel), PBCH DM-RS(Dedicated Demodulation Reference Signal)로 이루어지며, 동기 획득에서 필요한 중요한 신호들이다.Referring to FIG. 8, SSB consists of a Primary Synchronization Signal (PSS), a Secondary Synchronization Signal (SSS), a Physical Broadcast Channel (PBCH), and a Dedicated Demodulation Reference Signal (PBCH) DM-RS, and are important signals required for synchronization .

도 8를 참조하면, 각 M-시퀀스는 127개의 샘플로 이루어진다. 물리계층의 N_ID(cell ID)를 계산하는 N_ID ^(1),N_ID ⁽²⁾ 중 N_ID ⁽²⁾ 를 포함한다. 다운 링크 프레임 동기화를 위해 UE에 의해 사용되며, 라디오 프레임 경계 (Radio Frame Boundary), 즉 제 1 심볼의 위치를 라디오 프레임에 제공한다.Referring to FIG. 8, each M-sequence consists of 127 samples. Of _{^{_{N ID (1), N ID}}} (2) for calculating the N _ID (cell ID) of the physical layer comprises a N _ID ^(2). It is used by the UE for downlink frame synchronization and provides a radio frame boundary, that is, the position of the first symbol to the radio frame.

PSS는 N_ID ⁽²⁾에 따라 이진 위상 천이 변조(Binay Phase Shift Keying; 이하 'BPSK'라 함)로 변조된 3종류의 M-시퀀스 중에 하나로 선정된다. N_ID ⁽²⁾는 Cell ID(N_ID ^cell)를 구성하는 변수이다. 셀 ID(N_ID ^cell)는 3×N_ID ⁽¹⁾+N_ID ⁽²⁾로 구성된다.The PSS is selected as one of three types of M-sequences modulated by binary phase shift keying (hereinafter referred to as'BPSK' _{) according to N ID} ^(2). N _ID ⁽²⁾ is a variable constituting Cell ID (N _ID ^cell). The cell ID (N _ID ^cell ) is composed of 3×N _ID ⁽¹⁾ +N _ID ⁽²⁾ .

3GPP TS 38.211에 따라 PSS 시퀀스는 수학식 1과 같이 d_PSS (n)로 표시되며 N_ID ⁽²⁾ ID로 결정된다. 다음 방정식을 사용하여 생성된다. 도식과 같이 N_ID ⁽²⁾ ID는 3개중 하나이다. According to 3GPP TS 38.211, the PSS sequence is expressed as d _PSS (n) as shown in Equation 1 and is determined as _{N ID} ^{(2) ID.} It is created using the following equation. As shown in the diagram, N _ID ⁽²⁾ ID is one of three.

5G-NR FIX 프레임 구조는 도 12 및 도 13에 도시된 바와 같이 10Msec 내에 10개의 서브프레임으로 구성되며, 각 서브프레임은 N개의 슬롯을 포함할 수 있다. 또한 1개의 슬롯에는 부반송파 스페이스에 따라 다수의 OFDM 심벌을 포함하는 구조이다. 여기서 subcarrier space 가 30Khz의 예를 들면 도 13과 같이 OFDM 심벌 번호 2,8,16,22,30,36,44,50에 PSS가 각각 존재하는 것을 알 수 있다. PSS는 N_ID ⁽²⁾에 따라 BPSK로 변조된 3종류의 M-시퀀스 중에 하나로 선정된다. 도 8을 참조하면, PSS 검출기(110)는 기지국(미도시)으로부터 입력된 TDD 신호의 SBB의 시간 영역(x 축)에서 PSS를 검출하기 위해, 3가지 PSS의 시간 영역 신호(N_ID ⁽²⁾의 3종)를 수신 TDD 신호와 교차 상관(Cross-correlation)하여 가장 큰 상관 값을 가지는 N_ID ⁽²⁾를 찾는다. 따라서 정의된 3개중 1개의 N_ID ⁽²⁾를 결정할 수 있고 도 15에서의 “D” 는 SSB 중 (피크 값을 갖는) PSS의 시작점을 획득할 수 있다. PSS 검출기(110)는 제1 OFDM 심벌의 위치에 대응하는 PSS 위치를 프레임 카운터(150)로 전송한다. PSS 검출기(110)는 정의된 N_ID ⁽²⁾의 3종을 입력 TDD 신호와 각각 교차 상관을 하여 가장 큰 상관 값을 가지는 하나의 N_ID ⁽²⁾를 결정하고 이를 기초로 하여 제1 OFDM 심벌의 위치에 대응하는 PSS의 시작점을 포함한 PSS 위치를 프레임 카운터(150)로 전송한다.The 5G-NR FIX frame structure is composed of 10 subframes within 10Msec as shown in FIGS. 12 and 13, and each subframe may include N slots. In addition, one slot includes a plurality of OFDM symbols according to the subcarrier space. Here, it can be seen that the subcarrier space is 30 Khz, for example, PSSs exist in OFDM symbol numbers 2, 8, 16, 22, 30, 36, 44 and 50, respectively, as shown in FIG. 13. PSS is selected as one of three types of M-sequence modulated with BPSK according to _{N ID} ^(2). Referring to Figure 8, PSS detector 110 for detecting the PSS at the base station (not shown) the time domain (x-axis) of the SBB of the TDD signal input from, the three PSS time-domain signal (N _ID of the ^{(2 ) Are} cross-correlated with the received TDD signal to find _{N ID} ^{(2) with the largest correlation value.} Therefore, one of the three defined N _IDs ⁽²⁾ can be determined, and “D” in FIG. 15 can obtain the starting point of the PSS (with a peak value) in the SSB. The PSS detector 110 transmits the PSS position corresponding to the position of the first OFDM symbol to the frame counter 150. The PSS detector 110 cross-correlates three types _{of defined N ID} ⁽²⁾ _{with the input TDD signal to determine one N ID} ⁽²⁾ having the largest correlation value, and based on this, the first OFDM symbol The PSS position including the starting point of the PSS corresponding to the position of is transmitted to the frame counter 150.

직교 주파수 분할 다중 (Orthogonal frequency-division multiplexing; 이하 'OFDM'라 함) 신호를 복조하기 위해서는, OFDM 복조기/타이밍 제어기(120)는 상기 입력 TDD 신호에 대하여 FFT 윈도잉을 수행하여 CP를 제거하고 OFDM 신호만 남기고 CP가 제거된 OFDM 신호를 병렬로 변환하여 FFT를 수행하고 FFT 데이터를 SSS 검출기(130)로 전송한다. 이를 위한 FFT 윈도우 제어기가 필요하다. 또한 SSS Valid 및 PBCH DM-RS Valid를 SSS 검출기(130) 및 PBCH DM-RS 검출기(140)로 전송함으로써 FFT를 통과하여 주파수 영역으로 변환된 신호에서 정확히 SSS 또는 PBCH 영역을 알려주는 주는 타이밍 제어기도 필요하다. In order to demodulate an orthogonal frequency-division multiplexing (hereinafter referred to as'OFDM') signal, the OFDM demodulator/timing controller 120 performs FFT windowing on the input TDD signal to remove CP and OFDM FFT is performed by converting the OFDM signal from which the CP is removed while leaving only the signal in parallel, and transmits the FFT data to the SSS detector 130. For this, an FFT window controller is required. In addition, a timing controller that accurately informs the SSS or PBCH region from the signal converted to the frequency domain through the FFT by transmitting the SSS Valid and PBCH DM-RS Valid to the SSS detector 130 and the PBCH DM-RS detector 140 need.

SSS는 Cell ID(N_ID ^cell)에 따라 BPSK로 변조된 1008(3×336) 종류의 골드 시퀀스 중에 하나로 선정된다. 각 Gold 시퀀스는 127 샘플로 이루어진다. 만약, PSS 신호 생성에서 사용된 N_ID ⁽²⁾를 안다면, SSS는 N_ID ⁽¹⁾만 변수로 남아서 336 종류의 골드 시퀀스 중에 한 종류가 될 것이다. 물리 계층의 N_ID(cell ID)를 계산하는 N_ID ^(1),N_ID ⁽²⁾ 중 N_ID ⁽¹⁾ 를 포함한다. 다운 링크 프레임 동기화를 위해 UE에 의해 사용되며, SUBframe 경계 (Radio Frame Boundary), 즉 제 1 심볼의 위치를 SUBframe 에 제공한다.The SSS is selected as one of 1008 (3×336) gold sequences modulated with BPSK according to Cell ID (N _ID ^cell). Each Gold sequence consists of 127 samples. _{If the N ID} ⁽²⁾ used in the generation of the PSS signal is known, the SSS will be one of the 336 types of gold sequences as only _{N ID} ^{(1) remains as a variable.} Of _{^{_{N ID (1), N ID}}} (2) for calculating the N _ID (cell ID) of the physical layer comprises a N _ID ^(1). It is used by the UE for downlink frame synchronization, and provides the SUBframe boundary (Radio Frame Boundary), that is, the position of the first symbol, to the SUBframe.

3GPP TS 38.211에 따라 SSS 시퀀스는 다음 수학식 3과 같이 d_sSS (n)로 표시되며 N_ID ⁽¹⁾ ID로 결정된다. 다음 수학식 3을 사용하여 생성된다. 도식과 같이 N_ID ⁽¹⁾ ID는 336개중 하나이다. According to 3GPP TS 38.211, the SSS sequence is _{represented by d sSS} (n) as shown in Equation 3 below, and is determined as _{N ID} ^{(1) ID.} It is generated using the following Equation 3. As shown in the diagram, N _ID ⁽¹⁾ ID is one of 336.

SSS는 N_ID ^cell에 따라 BPSK로 변조된 1008 종류의 Gold 시퀀스 중에 하나로 선정된다. PSS 검출기에서 찾은 N_ID ⁽²⁾를 사용하면, SSS는 N_ID ⁽¹⁾에 따라 1008 가지 중에 356 가지의 경우만 남게 된다. SSS 검출기(130)은 다수 종류의 SSS 중 상기 결정된 N_ID ⁽²⁾를 적용하여 SSS Valid를 참조하여 남은 일부의 SSS과 상기 OFDM 복조된 신호의 심벌들 중 SSS 신호가 있는 구간의 심벌을 교차 상관하여 가장 큰 상관 값을 가지는 N_ID ⁽¹⁾을 찾는다. 도 18을 참조하면, SSS 검출기(130)는 상관하여 얻은 “D1”는 서브프레임에 첫 번째 심벌의 시작점이 된다. N_ID ⁽¹⁾과 N_ID ⁽²⁾를 조합하면 N_ID ^cell(Cell ID)를 얻어 PBCH DM-RS 검출기(140)로 전송한다.SSS is selected as one of 1008 gold sequences modulated with BPSK according to the _{N ID} ^cell. _{If the N ID} ⁽²⁾ found in the PSS detector is used, SSS remains only 356 cases out of 1008 according to the _{N ID} ^(1). _{The SSS detector 130 cross-correlates the remaining part of the SSS with reference to the SSS Valid by applying the determined N ID} ⁽²⁾ among the plurality of types of SSS and the symbol of the section in which the SSS signal is present among the symbols of the OFDM demodulated signal. _{Thus, N ID} ⁽¹⁾ having the largest correlation value is found. Referring to FIG. 18, “D1” obtained by correlation by the SSS detector 130 becomes the starting point of the first symbol in the subframe. When N _ID ⁽¹⁾ and N _ID ⁽²⁾ are combined, an N _ID ^cell (Cell ID) is obtained and transmitted to the PBCH DM-RS detector 140.

5G는 여러 개의 SSB를 순차적으로 버스트(burst)하는데, SSB 버스트는 주파수 대역과 부반송파 간격에 따라 A~E까지의 5가지 버스트 경우가 존재한다. 현재 서비스가 시작되고 있는 3.5~3.8GHz(6GHz Under) 대역에서는 30kHz 부반송파 간격이 가장 유력하며, 30kHz 부반송파 간격에서는 8개의 SSB를 사용하는 버스트 경우 C가 가장 유력하다. 도 9에 SSB 버스트 경우 C의 자원 그리드를 나타내었다. 이러한 SSB 버스트는 수신기의 동기 획득에 유리한 환경을 제공하지만, 수신기의 입장에서는 획득한 SSB가 몇 번째 SSB인지 확인하는 작업이 필요하다. PBCH DM-RS는 SSB마다 부여되는 SSB 번호(i_SSB)를 주요 변수로 사용하여 생성되므로 PBCH DM-RS를 판별하면 SSB 번호를 획득할 수 있다.5G bursts several SSBs in sequence, and SSB bursts have five burst cases from A to E depending on the frequency band and subcarrier spacing. In the 3.5~3.8GHz (6GHz Under) band where the service is currently starting, the 30kHz subcarrier spacing is the most promising, and in the 30kHz subcarrier spacing, C is the most promising in the case of a burst using 8 SSBs. Figure 9 shows the resource grid of SSB burst case C. This SSB burst provides an advantageous environment for the receiver to acquire synchronization, but from the perspective of the receiver, it is necessary to check which SSB the acquired SSB is. Since the PBCH DM-RS is _{generated using the SSB number (i SSB} ) assigned to each SSB as a main variable, the SSB number can be obtained by determining the PBCH DM-RS.

LTE(적어도 TM1, 2, 3, 4)에서 우리는 PBCH 디코딩을 위해 CRS (Cell Specific Reference Signal)를 사용할 수 있기 때문에 PBCH에 대해 이와 같은 특수 DM-RS가 필요하지 않다. 그러나 5G NR에는 CRS가 없다. 따라서 PBCH 디코딩 전용 DM-RS가 필요하다.In LTE (at least TM1, 2, 3, 4), since we can use CRS (Cell Specific Reference Signal) for PBCH decoding, such a special DM-RS is not required for PBCH. However, there is no CRS in 5G NR. Therefore, a DM-RS dedicated to PBCH decoding is required.

PBCH DM-RS는 PBCH를 디코딩하기 위한 참조 신호로 기능하는 특별한 유형의 물리 계층 신호이다. PBCH DM-RS는 PBCH의 4개의 자원 요소마다 한개씩 위치하며, 셀 ID에 따라 시작 자원 요소가 달라진다. PBCH DM-RS는 Cell ID(N_ID ^cell)와 SSB 번호(i_SSB)에 따라 QPSK로 변조된 8064(1008×8) 종류의 복합(Complex) 시퀀스 중에 하나로 선정된다. 각 복합 시퀀스는 144개의 샘플로 이루어진다. 만약, PSS와 SSS 신호 생성에서 사용된 N_ID ^cell를 안다면, PBCH DM-RS는 i_SSB에 따라 8 종류의 복합 시퀀스 중에 한 종류가 될 것이다. 여기서 i_SSB는 SSB 버스트 중에서 몇 번째 SSB의 PBCH DM-RS인 지를 나타내는 파라미터이다. 다운 링크 프레임 동기화를 위해 UE에 의해 사용되며, 몇번째 SSB인 지를 알기 위해 제공된다. The PBCH DM-RS is a special type of physical layer signal that functions as a reference signal for decoding the PBCH. One PBCH DM-RS is located for every four resource elements of the PBCH, and a starting resource element is different according to the cell ID. The PBCH DM-RS is selected as one of 8064 (1008×8) types of complex sequences modulated with QPSK according to the _{Cell ID (N ID} ^cell ) and SSB number (i _SSB). Each composite sequence consists of 144 samples. _{If the N ID} ^cell used in the PSS and SSS signal generation is known, the PBCH DM-RS will be one of 8 types of composite sequences according _{to i SSB.} Here, i _SSB is a parameter indicating the PBCH DM-RS of the SSB among the SSB bursts. Used by the UE for downlink frame synchronization, and provided to know what SSB it is.

3GPP TS 38.211에 따라 PBCH DM-RS 시퀀스는 수학식 4와 같이 r(m)로 표시되며 N_ID ^CELL 과 I_SSB로 결정된다. 다음 수학식 3을 사용하여 생성된다. N_ID ^CELL 는 총 1008개 I_SSB 는 8개의 위치(index) 이므로 총 1008*8 가지가 존재할 수 있다. 여기서 i_SSB는 SSB 버스트중에서 몇 번째 SSB의 PBCH DM-RS인 지를 나타내는 파라미터이다.According to 3GPP TS 38.211, the PBCH DM-RS sequence is represented by r(m) as shown in Equation 4, and is determined as _{N ID} ^CELL and I _SSB. It is generated using the following Equation 3. Since there are a total of 1008 _{N ID} ^{CELLs and} _{8 I SSBs} are indices, there can be a total of 1008*8. Here, i _SSB is a parameter indicating the PBCH DM-RS of the SSB among the SSB bursts.

PBCH DM-RS는 i_SSB(SSB Number)에 따라 8가지의 시퀀스가 존재한다. PBCH DM-RS 검출기(140)는 PBCH DM-RS를 검출하기 위해, N_ID ^cell를 통해 찾은 DM-RS 위치를 이용하여 FFT 신호를 RAM에 저장한 후, PBCH DM-RS Valid를 참조하여 상기 OFDM 복조된 신호의 심벌중 PBCH DM-RS 신호가 있는 구간의 심벌과 상기 N_ID ^cell(Cell ID)에 사용되는 8가지 DM-RS의 신호를 복합 교차 상관하여 가장 큰 상관 값을 가지는 파라미터(i_SSB)를 찾아 프레임 카운터(150)로 전송한다. 찾아낸 파라미터(i_SSB)의 인덱스 8 번호 중(2,8,16,22,30,36,44,50) 1개는 지금 입력된 신호가 몇 번째 SSB 인지를 알 수 있다. 따라서 10msec 프레임에 시작 위치를 알 수 있게 된다. PBCH DM-RS has _{8 sequences according to i SSB} (SSB Number). The PBCH DM-RS detector 140 stores _{the FFT signal in RAM using the DM-RS location found through the N ID} ^cell to detect the PBCH DM-RS, and then refers to the PBCH DM-RS Valid. Among the symbols of the demodulated signal, the parameter having the largest correlation value (i _SSB) by cross-correlating the symbol of the section in which the PBCH DM-RS signal is present and the _{signals of 8 types of DM-RS used in the N ID} ^{cell (Cell ID).} _{) And} transmits it to the frame counter 150. One of the index 8 numbers (2,8,16,22,30,36,44,50) of the found parameter i _{SSB can know which SSB the input signal is now.} Therefore, it is possible to know the start position in a 10msec frame.

프레임 카운터(150)는 PSS 검출기(110)로부터의 상기 PSS 위치, PBCH DM-RS 검출기(140)로부터의 상기 i_SSB를 통해, 현재 프레임의 위치를 찾을 수 있다. 도 20과 같이 1개의 프레임 10msec 을 기준으로 PBCH DM-RS 위치로부터 동작 클럭을 기준으로 카운트하여 프레임의 시작점을 검출할 수 있다. The frame counter 150 may find the location of the current frame through the PSS location from the PSS detector 110 and the i _{SSB from the PBCH DM-RS detector 140.} As shown in FIG. 20, the starting point of the frame may be detected by counting the operation clock from the PBCH DM-RS position based on 10 msec of one frame.

프레임 구성을 판별하기 위해, 도 21의 순환 전치(Cyclic Prefix; 이하 'CP'라 함) 상관을 이용한다. CP는 ISI를 피하고 직교성를 유지 위하여 OFDM 심벌의 뒷부분 일부를 해당 OFDM 심벌의 앞으로 복사하여 붙여준 것을 말한다. CP와 OFDM 심벌의 뒷부분 일부는 동일한 신호이므로, CP 상관기(210)는 CP와 상기 TDD 신호에 포함된 OFDM 심벌의 상관을 통해 CP 상관의 위치를 획득하여 OFDM 심벌의 존재 여부와 위치를 확인할 수 있다.In order to determine the frame configuration, the cyclic prefix (hereinafter referred to as'CP') correlation of FIG. 21 is used. CP means that a part of the rear part of an OFDM symbol is copied and pasted in front of the corresponding OFDM symbol in order to avoid ISI and maintain orthogonality. Since the CP and the latter part of the OFDM symbol are the same signal, the CP correlator 210 can determine the existence and the location of the OFDM symbol by acquiring the location of the CP correlation through the correlation between the CP and the OFDM symbol included in the TDD signal. .

DL 신호에 존재하는 SSB에 맞추어 프레임의 위치를 찾으면 DL 신호에 대해 동기화할 수 있다. 그런데 UL 신호는 최소 타이밍 어드밴스(약 13us)에 의해 심벌의 위치가 DL 신호와 위치가 다르다. 도 22와 같이 CP 상관의 위치를 확인하면 각 심벌의 DL/UL 여부를 알 수 있다. 그리고 신호가 존재하지 않는 구간도 대비하여 각 OFDM 심벌의 인덱스 필터를 통해 신호가 존재했을 때의 값을 유지한다. 심벌 DL/UL 매퍼(220)는 (상기 입력 TDD 신호에 포함된) OFDM 심벌의 경계 및 상기 CP 상관기(210)로부터의 상기 CP 상관의 위치를 기초로 하여 각 심벌의 DL/UL 매핑 구성을 얻어 출력한다.If the position of the frame is found according to the SSB existing in the DL signal, the DL signal can be synchronized. However, the UL signal has a symbol position different from that of the DL signal due to the minimum timing advance (about 13us). As shown in FIG. 22, by checking the location of the CP correlation, it is possible to know whether each symbol is DL/UL. In addition, the value when the signal exists is maintained through the index filter of each OFDM symbol in preparation for the period in which the signal does not exist. The symbol DL/UL mapper 220 obtains a DL/UL mapping configuration of each symbol based on the boundary of the OFDM symbol (included in the input TDD signal) and the position of the CP correlation from the CP correlator 210. Print it out.

판별된 CP 상관을 이용한 판별에는 불확실성이 존재하기 때문에 한 번의 판별로 프레임 구성을 확정하는 것은 불안정하다. 따라서 확률적인 방법인 Hysteresis 기법을 통해 보완한다. 보완 방법은 다음과 같다. 각 심벌의 DL/UL 판별을 모으면 프레임 구성이 된다. 프레임 구성 판별부(230)는 도 23과 같이 알고 있는 각 심벌의 DL/UL 판별로 구성된 프레임 구성들과의 판별된 프레임 구성을 교차 상관하여 가장 큰 상관 값을 가지는 프레임 구성을 판별한다. 또한, 프레임 구성을 판별하기 위한 블럭을 사용하지 않고, 이미 서비스하고 있는 LTE/CDMA /cdma 등의 중계기 감시를 위한 이미 구비된 모뎀에서 기지국으로부터 프레임 구성 정보를 적용할 수 있다.Since there is uncertainty in the discrimination using the discriminated CP correlation, it is unstable to determine the frame structure with one discrimination. Therefore, it is complemented through the hysteresis technique, which is a probabilistic method. The complementary method is as follows. When the DL/UL discrimination of each symbol is collected, a frame is formed. The frame configuration determining unit 230 cross-correlates the determined frame configurations with the frame configurations configured by DL/UL determination of each symbol as shown in FIG. 23 to determine the frame configuration having the largest correlation value. In addition, it is possible to apply frame configuration information from the base station in an already equipped modem for monitoring a repeater such as LTE/CDMA/cdma, which is already serving, without using a block for determining the frame configuration.

DL/UL 스위치 제어기(300)는 상기 프레임의 시작점과 프레임 구성을 통해 RF 중계기의 DL/UL 스위치를 제어하는 동기 신호를 출력한다.The DL/UL switch controller 300 outputs a synchronization signal for controlling the DL/UL switch of the RF repeater through the start point of the frame and the frame configuration.

본 발명의 성능을 검증하기 위해, 모의 시험을 진행한다. 도 24에 모의 실험을 위한 구성을 나타내었다.In order to verify the performance of the present invention, a simulation test is conducted. Fig. 24 shows a configuration for a simulation experiment.

기지국 신호에 대해 수신 신호의 크기가 -63dBm 이상 이면 동기획득 및 frame configuration 획득이 가능하다. 또한 기지국 신호에 대해여 AWGN(Additive white Gaussian noise)를 적용하여 SNR이 3dB가 되더라도 동기 획득 및 프레임 구성 획득이 가능하다.If the size of the received signal for the base station signal is -63dBm or more, synchronization acquisition and frame configuration acquisition are possible. In addition, by applying AWGN (Additive white Gaussian noise) to the base station signal, it is possible to acquire synchronization and frame configuration even when the SNR reaches 3dB.

표 1은 AWGN을 적용하지 않은 단일 기지국 신호에 대한 입력 SNR 시험 결과이다.Table 1 shows the input SNR test results for a single base station signal without applying AWGN.

입력 크기Input size 채널channel 입력 SNR(dB)Input SNR (dB) 동기 획득Motive -61-61 CDL-CCDL-C OKOK -62-62 CDL-CCDL-C OKOK -63-63 CDL-CCDL-C OKOK -64-64 CDL-CCDL-C NGNG

표 2는 AWGN을 적용한 단일 기지국 신호에 대한 입력 SNR 시험 결과이다.Table 2 shows the input SNR test results for a single base station signal to which AWGN is applied.

입력 크기Input size 채널channel 입력 SNR(dB)Input SNR (dB) 동기 획득Motive -50-50 44 OKOK -50-50 3.53.5 OKOK -50-50 33 OKOK -50-50 2.52.5 NGNG

한편, 본 발명의 상세한 설명 및 첨부도면에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명은 개시된 실시예에 한정되지 않고 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다. 따라서, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들을 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.Meanwhile, in the detailed description of the present invention and the accompanying drawings, specific embodiments have been described, but the present invention is not limited to the disclosed embodiments, and the technical idea of the present invention to those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains. Various substitutions, modifications and changes are possible within the range not departing from. Accordingly, the scope of the present invention is limited to the described embodiments and should not be defined, and should be construed as including the claims and equivalents thereof as well as the claims to be described later.

100: 프레임 시작점 획득부
110: PSS 검출기
120: OFDM 복조기/타이밍 제어기
130: SSS 검출기
140: PBCH DM-RS 검출기
150: 프레임 카운터
200: 프레임 구성 획득부
210: CP 상관기
220: 심벌 DL/UL 매퍼
230: 프레임 구성 판별부
300: DL/UL 스위치 제어기100: frame start point acquisition unit
110: PSS detector
120: OFDM demodulator/timing controller
130: SSS detector
140: PBCH DM-RS detector
150: frame counter
200: frame configuration acquisition unit
210: CP correlator
220: Symbol DL/UL Mapper
230: frame configuration determination unit
300: DL/UL switch controller

Claims

기지국으로부터 입력된 TDD 신호에 대한 프레임의 시작점을 획득하는 프레임 시작점 획득부;
상기 TDD 신호에 대한 프레임 구성을 획득하는 프레임 구성 획득부; 및
상기 프레임의 시작점 및 상기 프레임 구성을 기초로 하여 TDD 중계기의 스위치에 동기 신호를 출력하는 DL/UL 스위치 제어기를 포함하며,
상기 프레임 시작점 획득부는
상기 TDD 신호를 정의된 다수 종의 N_ID ⁽²⁾과 각각 교차 상관을 하여 가장 큰 상관 값을 가지는 하나의 N_ID ⁽²⁾를 결정하고 상기 결정된 N_ID ⁽²⁾를 기초로 하여 제1 OFDM 심벌의 위치에 대응하는 PSS의 시작점을 포함한 PSS 위치를 전송하는 PSS 검출기;
상기 TDD 신호에 대하여 FFT 윈도잉을 수행하여 CP를 제거하고 OFDM 신호만 남기고 CP가 제거된 OFDM 신호를 병렬로 변환하여 FFT를 수행함으로써 상기 OFDM 신호를 복조하는 OFDM 복조기/타이밍 제어기;
다수 종류의 SSS 중 상기 결정된 N_ID ⁽²⁾를 적용하여 SSS Valid를 참조하여 남은 일부의 SSS과 상기 OFDM 복조된 신호의 심벌들 중 SSS 신호가 있는 구간의 심벌을 교차 상관하여 다수의 N_ID ⁽¹⁾로부터 가장 큰 상관 값을 가지는 N_ID ⁽¹⁾을 추출하고 상기 추출된 N_ID ⁽¹⁾과 상기 결정된 N_ID ⁽²⁾를 조합하여 N_ID ^cell(Cell ID)를 얻어 전송하는 SSS 검출기;
PBCH DM-RS를 검출하기 위해, PBCH DM-RS Valid를 참조하여 상기 OFDM 복조된 신호의 심벌중 PBCH DM-RS 신호가 있는 구간의 심벌과 상기 N_ID ^cell(Cell ID)에 사용되는 다수 종류(8가지) DM-RS를 복합 교차 상관하여 가장 큰 상관 값을 가지는 SSB 버스트 중에서 몇번째 SSB의 PBCH DM-RS인 지를 나타내는 파라미터(i_SSB)를 찾는 PBCH DM-RS 검출기; 및
상기 PSS 검출기로부터의 상기 PSS 위치, 상기 PBCH DM-RS 검출기로부터의 상기 파라미터(i_SSB)를 통해 현재 프레임의 위치를 찾고, 1개의 프레임을 기준으로 PBCH DM-RS 위치로부터 동작 클럭을 기준으로 카운트하여 상기 프레임의 시작점을 검출하는 프레임 카운터를 포함하는 5G TDD 중계기의 동기 획득 장치. A frame start point acquisition unit for acquiring a frame start point for the TDD signal input from the base station;
A frame configuration acquisition unit for acquiring a frame configuration for the TDD signal; And
A DL/UL switch controller for outputting a synchronization signal to a switch of a TDD repeater based on the start point of the frame and the frame configuration, and
The frame start point acquisition unit
The first on the basis of one of the _{^{_{^{N ID (2) N ID (}}}} 2) determined and the determined to have the highest correlation value to an N _ID ⁽²⁾ and the cross-correlation each of the multiple species defining the TDD signal OFDM PSS detector for transmitting the PSS position including the starting point of the PSS corresponding to the position of the symbol;
An OFDM demodulator/timing controller configured to demodulate the OFDM signal by performing FFT windowing on the TDD signal to remove the CP, and converting the OFDM signal from which the CP is removed while leaving only the OFDM signal in parallel to perform FFT;
Applying a plurality of types of N _ID determined from SSS ⁽²⁾ with reference to the SSS Valid by correlating the remaining part of the SSS and symbol of the OFDM with the SSS signal of the symbol of the demodulated signal interval intersects the plurality of N _ID ^{( 1)} _{an SSS detector that extracts N ID} ⁽¹⁾ having the largest correlation value from and combines the extracted N _ID ⁽¹⁾ with the determined N _ID ⁽²⁾ to obtain _{and transmit an N ID} ^cell (Cell ID);
To detect the PBCH DM-RS, refer to PBCH DM-RS Valid to refer to the symbol of a section in which the PBCH DM-RS signal is present among the symbols of the OFDM demodulated signal and a plurality of types used for _{the N ID} ^{cell (Cell ID) (} 8) PBCH DM-RS detector _{for complex cross-correlation of DM-RSs to find a parameter (i SSB} ) indicating the PBCH DM-RS of the SSB among the SSB bursts having the largest correlation value; And
The position of the current frame is found through the PSS position from the PSS detector and the parameter (i _SSB ) from the PBCH DM-RS detector, and counts based on the operation clock from the PBCH DM-RS position based on one frame. The apparatus for obtaining synchronization of a 5G TDD repeater including a frame counter to detect the start point of the frame.

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제1 항에 있어서, 상기 프레임 구성 획득부는
상기 TDD 신호에 포함된 OFDM 심벌과 순환 전치(CP)의 상관을 통해 CP 상관의 위치를 획득하여 OFDM 심벌의 존재 여부와 위치를 확인하는 CP(Cyclic Prefix) 상관기;
상기 TDD 신호에 포함된 각 OFDM 심벌의 경계 및 상기 CP 상관기로부터의 상기 CP 상관의 위치를 기초로 하여 각 심벌의 DL/UL 매핑 구성을 얻어 출력하는 심벌 DL/UL 매퍼; 및
각 심벌의 DL/UL 판별로 구성된 프레임 구성들과의 판별된 프레임 구성을 교차 상관하여 가장 큰 상관 값을 가지는 프레임 구성을 판별하거나 중계기 감시를 위한 구비된 모뎀에서 기지국으로부터의 프레임 구성 정보를 적용하는 프레임 구성 판별부를 포함하는 5G TDD 중계기의 동기 획득 장치.The method of claim 1, wherein the frame configuration acquisition unit
A CP (Cyclic Prefix) correlator for acquiring a CP correlation position through correlation between an OFDM symbol included in the TDD signal and a cyclic prefix (CP) to check the existence and position of the OFDM symbol;
A symbol DL/UL mapper for obtaining and outputting a DL/UL mapping configuration of each symbol based on a boundary of each OFDM symbol included in the TDD signal and a position of the CP correlation from the CP correlator; And
Cross-correlates the determined frame configurations with the frame configurations composed of DL/UL determination of each symbol to determine the frame configuration with the largest correlation value, or to apply frame configuration information from the base station in a modem equipped for repeater monitoring. A device for obtaining synchronization of a 5G TDD repeater including a frame configuration determination unit.

(i) 기지국으로부터 입력된 TDD 신호에 대한 프레임의 시작점을 획득하는 단계;
(ii) 상기 TDD 신호에 대한 프레임 구성을 획득하는 단계; 및
(iii) 상기 프레임의 시작점 및 상기 프레임 구성을 기초로 하여 TDD 중계기의 스위치에 대한 동기 신호를 출력하는 단계를 포함하며,
단계 (i)은
상기 TDD 신호를 정의된 다수 종의 N_ID ⁽²⁾과 각각 교차 상관을 하여 가장 큰 상관 값을 가지는 하나의 N_ID ⁽²⁾를 결정하고 상기 결정된 N_ID ⁽²⁾를 기초로 하여 제1 OFDM 심벌의 위치에 대응하는 PSS의 시작점을 포함한 PSS 위치를 전송하는 단계;
상기 TDD 신호에 대하여 FFT 윈도잉을 수행하여 CP를 제거하고 OFDM 신호만 남기고 CP가 제거된 OFDM 신호를 병렬로 변환하여 FFT를 수행함으로써 OFDM 신호를 복조하는 단계;
다수 종류의 SSS 중 상기 결정된 N_ID ⁽²⁾를 적용하여 SSS Valid(유효)를 참조하여 남은 일부의 SSS과 상기 OFDM 복조된 신호의 심벌들 중 SSS 신호가 있는 구간의 심벌을 교차 상관하여 다수의 N_ID ⁽¹⁾로부터 가장 큰 상관 값을 가지는 N_ID ⁽¹⁾을 추출하고 상기 추출된 N_ID ⁽¹⁾과 상기 결정된 N_ID ⁽²⁾를 조합하여 N_ID ^cell(Cell ID)를 얻어 전송하는 단계;
PBCH DM-RS를 검출하기 위해, PBCH DM-RS Valid를 참조하여 상기 OFDM 복조된 신호의 심벌중 PBCH DM-RS 신호가 있는 구간의 심벌과 상기 N_ID ^cell(Cell ID)에 사용되는 다수 종류(8가지) DM-RS를 복합 교차 상관하여 가장 큰 상관 값을 가지는 SSB 버스트 중에서 몇번째 SSB의 PBCH DM-RS인 지를 나타내는 파라미터(i_SSB)를 찾는 단계; 및
상기 PSS 위치 및 상기 파라미터(i_SSB)를 통해, 현재 프레임의 위치를 찾고, 1개의 프레임을 기준으로 PBCH DM-RS 위치로부터 동작 클럭을 기준으로 카운트하여 프레임의 시작점을 검출하는 단계를 포함하는 5G TDD 중계기의 동기 획득 방법.(i) obtaining a start point of a frame for a TDD signal input from a base station;
(ii) obtaining a frame configuration for the TDD signal; And
(iii) outputting a synchronization signal for a switch of a TDD repeater based on the start point of the frame and the frame configuration,
Step (i) is
The first on the basis of one of the _{^{_{^{N ID (2) N ID (}}}} 2) determined and the determined to have the highest correlation value to an N _ID ⁽²⁾ and the cross-correlation each of the multiple species defining the TDD signal OFDM Transmitting a PSS location including a starting point of the PSS corresponding to the location of the symbol;
Demodulating the OFDM signal by performing FFT windowing on the TDD signal to remove the CP, and converting the OFDM signal from which the CP is removed while leaving only the OFDM signal in parallel to perform FFT;
Among a plurality of types of SSSs, the determined N _ID ⁽²⁾ is applied, referring to SSS Valid (valid), and cross-correlation between the remaining part of the SSS and the symbol of the section in which the SSS signal is present among the symbols of the OFDM demodulated signal. Extracting N _ID ⁽¹⁾ having the largest correlation value from N _ID ^{(1) and} combining the extracted N _ID ⁽¹⁾ and the determined N _ID ⁽²⁾ to obtain _{and transmit an N ID} ^cell (Cell ID) step;
To detect the PBCH DM-RS, refer to PBCH DM-RS Valid to refer to the symbol of a section in which the PBCH DM-RS signal is present among the symbols of the OFDM demodulated signal and a plurality of types used for _{the N ID} ^{cell (Cell ID) (} 8) complex cross-correlation of the DM-RS to find _{a parameter (i SSB} ) indicating the PBCH DM-RS of the SSB among the SSB bursts having the largest correlation value; And
5G comprising the step of finding the position of the current frame through the PSS position and the parameter (i _SSB ), and detecting the start point of the frame by counting the operation clock from the PBCH DM-RS position based on one frame. A method of obtaining synchronization of a TDD repeater.

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제4 항에 있어서, 단계 (ii)는
상기 TDD 신호에 포함된 OFDM 심벌과 순환 전치(CP)의 상관을 통해 CP 상관의 위치를 획득하여 OFDM 심벌의 존재 여부와 위치를 확인하는 단계;
상기 기지국 TDD 신호에 포함된 각 OFDM 심벌의 경계 및 상기 CP 상관의 위치를 기초로 하여 각 심벌의 DL/UL 매핑 구성을 얻어 출력하는 단계; 및
각 심벌의 DL/UL 판별로 구성된 관하여 가장 큰 상관 값을 가지는 프레임 구성을 판별하는 단계를 포함하는 5G TDD 중계기의 동기 획득 방법.The method of claim 4, wherein step (ii) is
Acquiring a CP correlation position through correlation between an OFDM symbol included in the TDD signal and a cyclic prefix (CP) to determine whether an OFDM symbol exists and a position;
Obtaining and outputting a DL/UL mapping configuration of each symbol based on a boundary of each OFDM symbol included in the base station TDD signal and a position of the CP correlation; And
A method of obtaining synchronization of a 5G TDD repeater comprising the step of determining a frame configuration having the largest correlation value with respect to the DL/UL determination of each symbol.