Relay Technology in LTE-Advanced

NTT DoCoMo Tecnical Report 

   Relay 말그대로 '전달, '중계' 란 뜻이다. 일반적으로 기지국은 인구 밀집 지역일수록 당연히 그 수가 많다. 하지만 지방의 산,골짜기나 섬, 인구가 적은 마을에서는 대용량의 기지국을 세우지 않고 소용량의 기지국을 세우거나 Repeater(중계기)를 사용한다. 중계기는 기지국의 셀 반경 가장자리(Edge)에 있는 사용자에게 전파를 도달 시킴으로써 신호를 받아서 액세스가 가능하도록 한다. 하지만 중계기는 중계를 해줄뿐 신호의 세기를 통한 throughput를 제외한 기지국의 throughput는 증가 시켜주지 못한다. 예전에는 통화만을 하였기에 기지국의 처리량보다는 도달범위와 성공률이 중요시 했지만 국내에 아이폰의 도입이후 스마트폰이 활성화가 되면서 사용자의 데이터 사용증가로 인하여 기지국이 처리해야할 용량이 많아졌다. 그렇기에 Ericsson과 KT에서는 CCC를 도입하면서 기존의 광범위의 기지국방식에서 작은 반경의 셀을 도입하고 DU의 집중화를 함으로써 사용자의 접속과 처리량을 증가시켜 주었다.  CCC같은 C-RAN의 방식들은 인구밀집지역과 도심에서는 중요하지만 위에서 말한거같은 적은 인구가 살고있는 마을에서는 저용량의 광범위 셀을 도입하고 중계기를 도입하는 것이 적당하다. 아무리 저용량이라 하더라도 인구에 비례하여 충분하다면 C-RAN의 도입은 낭비가 된다.

LTE-Advanced에서는 Relay에 대한 표준이 3가지로 이루어진다. Layer 1, 2, 3 Relay로 구성되며, Relay 1은 기존에서 사용하던 일반적인 중계기 Relay 2는 아날로그 신호를 디지털신호로 바꾸고 출력을 강화해서 아날로그로 다시 송출하며 Relay 3은 일반적인 기지국과 동일한 수행을 절차한다. 일반적인 기지국은 백홀링크가 유선이라면 Relay 3 Station은 백홀링크가 무선으로 처리가 되는 것이다.

 

NTT docomo Technical Report Relay Technology in LTE-Advanced

 

Layer 1 Relay

플러스 : 비싸지 않고 간단하며, 표준사양에서의 최소한의 영향을 준다. (이미 LTE Rel.8에서의 리피터 사양)

마이너스 : 노이즈가 원하는 신호와 동시에 증폭

Layer 2 Relay

플러스 : 노이즈 제거

마이너스 : 모듈레이션/디모듈레이션과 인코딩/디코딩으로 인한 프로세싱 지연, 무선 컨트롤 기능이 반드시 base station과 Relay station 사이에 있어야 한다.

Layer 3 Relay

플러스 : 노이즈 제거, 표준사양의 적은 영향을 끼침

마이너스 : 모듈레이션/디모듈레이션과 인코딩/디코딩으로 인한 프로세싱 딜레이, Layer 3 프로세싱 딜레이 : 사용자 데이터 재생성과 프로세싱등으로 인한 지연

Layer 2 Relay의 경우 모듈레이션/디모듈레이션, 인코딩/디코딩으로 인하여 자동 재전송 기법인(ARQ)Atuomatic Repeat request와 사용자 데이터의 재연결/재분할/재조립이 Relay Station에서 이루어지기 때문에 반드시 기능이 있어야 한다.

 

 

 

Layer 3 Relay는 Base station과 다른 PCI(Physical Cell Id)를 가지게 된다. 두 기지국이 동일한 주파수 대역을 사용할 경우 Relay station에서 전송하는 주파수가 Base station으로 부터 받는 신호를 간섭할 수가 있기때문에 TDM(Time Division Multiplexing)을 적용하여 시간을 분배하여 간섭이 일어나지 않도록 한다. 단 두 기지국간의 다른 주파수를 사용할 경우 TDM은 적용하지 않아도 된다.

 

Reference

NTT docomo Technology Report Relay Technology in LTE-Advanced