KR101259115B1 - 시퀀스 할당 방법 및 이에 의해 할당된 시퀀스를 이용한신호 송신 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 시퀀스 할당 방법 및 이에 의해 할당된 시퀀스를 이용한 신호 송신 방법 및 장치에 대한 것이다. 본 발명에 따르면 셀 내 기지국과의 거리에 따라 영역을 구분하여 셀 경계부에 위치하는 영역에 한하여 인접 셀에 할당되는 시퀀스와 구분되는 시퀀스를 할당하며, 셀 중심부에 위치하는 영역에는 모든 시퀀스를 이용 가능하도록 할당하거나, 모든 셀에 공통적인 시퀀스를 할당할 수 있다. 이와 같은 시퀀스 할당 방법 및 이러한 방식으로 할당된 시퀀스를 이용하면 사용자 기기의 임의접속 기회를 증가시킬 수 있다.

RACH, 분할 접속

Description

시퀀스 할당 방법 및 이에 의해 할당된 시퀀스를 이용한 신호 송신 방법 및 장치{Sequence Allocation Method, And Method and Apparatus For Transmitting Signal Using The Sequence Allocated Thereby}

도 1 및 도 2는 단말이 기지국과 상향링크 통신을 연결할 때 발생하는 과정의 예를 도시한 도면.

도 3은 동기식 접속과 비동기식 접속에 이용되는 RACH 신호 구조를 도시한 도면.

도 4는 본 발명의 일 실시형태에 따라 셀 내 기지국과의 거리에 따라 영역을 구분하고, 셀 중심부 영역에 모든 시퀀스가 이용가능하도록 시퀀스를 할당하는 방식을 설명하기 위한 도면.

도 5는 본 발명의 일 실시형태에 따라 셀 내 기지국과의 거리에 따라 영역을 구분하고, 셀 중심부 영역에 셀 공통 시퀀스가 이용가능하도록 시퀀스를 할당하는 방식을 설명하기 위한 도면.

도 6은 본 발명의 일 실시형태에 따라 셀 내 각 영역에 따라 적용할 시퀀스의 제로상관구역(ZCZ)의 폭을 상이하게 규정하는 방식을 설명하기 위한 도면.

도 7은 도 6에 도시된 바와 같은 시퀀스 규정 방식에 의할 경우 임의 접속 기회(Random Opportunity)의 증가를 도시하는 그래프.

도 8a 및 도 8b는 큰 셀에서 사용하는 RACH의 길이를 증가시키는 방식에 대해 설명하기 위한 도면.

도 9는 본 발명의 일 실시형태에 따른 반복형 시퀀스 생성 방식을 설명하기 위한 도면.

도 10은 본 발명의 일 실시형태에 따른 신호 송신 장치를 설명하기 위한 블록도.

특허출원 제 2006-74764 호

본 발명은 무선 통신 기술에 대한 것으로, 특히 시퀀스 할당 방법 및 이에 의해 할당된 시퀀스를 이용한 신호 송신 방법 및 장치에 관한 것이다.

현재 논의되고 있는 통신 시스템의 상향링크 채널로는 단말이 기지국에 임의접속하기 위한 임의접속채널(RACH)과, 채널품질표시자(CQI) 및 ACK/NACK 정보를 송신하기 위한 상향링크 공유 채널(예를 들어, HS-DPCCH) 등이 있다. 이 중 RACH는 단말이 기지국과 하향 링크 동기를 수행하고, 기지국 정보를 통해서 찾아낼 수 있는 임의 접속 채널이다. 해당 채널의 위치 등은 기지국 정보로부터 알 수 있으며, RACH는 단말이 기지국과 동기를 맞추지 않은 상태에서 접근할 수 있는 유일한 채널이다. 이 RACH를 통해서 단말이 해당 기지국에 신호를 전송하게 되면, 기지국은 단 말에게 기지국 자신과 동기화되기 위해서 상향링크 신호 타이밍에 대한 수정정보와 해당 단말이 기지국에서 연결되기 위한 각종 정보를 알려주게 된다. 이와 같은 RACH를 통해 단말과 기지국의 연결이 수행된 후, 그 밖의 상향링크 채널을 이용하여 통신이 이루어질 수 있다.

도 1 및 도 2는 단말이 기지국과 상향링크 통신을 연결할 때 발생하는 과정의 예를 도시한 도면이다.

RACH를 접근함으로써 단말은 기지국과 상향링크/하향링크의 동기를 모두 획득할 수 있고, 해당 기지국에 접근할 수 있는 상태가 된다. 도 1의 경우는 단말의 전원이 켜지고 처음으로 기지국과 연결될 때의 상황에 대한 것이고, 도 2는 단말이 초기 기지국과 동기를 수행한 후에, 동기가 어긋났거나, 혹은 상향링크 자원을 요청해야 할 경우(즉, 상향링크 전송 데이터를 위한 자원을 요청하는 경우)에 접근하게 된다. 먼저, 도 1 및 도 2의 단계 (1)에서 단말은 기지국에 접속 프리엠블(Access Preamble)과 필요에 따라 메시지를 송신하고, 이에 따라 기지국은 해당 단말이 어떤 목적으로 RACH를 접근했는지 파악하고 그에 상응하는 과정을 취하게 된다. 도 1과 같은 초기 접속의 경우 기지국은 단계 (2), (3)에서 해당 단말에게 타이밍 정보와 상향링크 데이터 자원을 할당해주며, 이에 따라 단말은 단계 (4)에서와 같이 상향링크 데이터를 송신할 수 있다.

한편, 도 2의 경우 단계 (1)에서 단말이 RACH에 접속한 이유가 스케줄링 요청(Scheduling Request)인 경우를 예를 들어 도시한 것으로서, 이후 단계 (2)에서 기지국은 단말에게 타이밍 정보와 SR을 위한 자원 할당을 하며, 이에 따른 단말의 SR(단계 (3))에 대해, 기지국은 상향링크 데이터 자원 할당을 수행하여(단계 (4)), 단말이 상향링크 데이터 송신(단계 (5))을 할 수 있도록 한다.

RACH를 접근함에 있어서 초기접속이 아닌 도 2와 같은 경우, RACH에 보내지는 신호가 기지국과 동기가 맞춰져 있는가 아닌가에 따라서 서로 다른 신호를 쓸 수 있다.

도 3은 동기식 접속과 비동기식 접속에 이용되는 RACH 신호 구조를 도시한 도면이다.

동기식 접속(Synchronized access)의 경우는 단말이 기지국과 동기를 수행한 후, 동기가 유지된 상황(하향링크 신호나 상향링크에 전송되는 CQ 파일롯과 같은 제어 정보를 통해서 동기 유지가 가능함)에서 RACH를 접근하는 것으로, 기지국에서는 RACH에 포함된 신호를 쉽게 알아볼 수 있다. 그리고 동기가 유지된 상태이기 때문에, 단말은 도 3의 상단에 도시된 바와 같이 더 긴 시퀀스를 사용하거나 혹은 추가적인 데이터를 더 전송할 수 있게 된다. 반면 비동기식 접속(non-synchronized access)의 경우에는 단말이 기지국에 접근함에 있어, 어떤 이유로 동기가 맞춰져 있지 않을 경우, RACH에 접근함에 있어서 도 3의 하단에 도시된 바와 같이 보호시간(guard time)을 설정해야 한다. 이 보호시간은 기지국 안에서 서비스를 받고자 하는 단말이 가질 수 있는 최대 왕복 지연(round-trip delay)을 고려하여 설정되게 된다.

이와 같은 동기식 접속 및 비동기식 접속 등에 있어, UE가 기지국에 전달하기 위한 정보 전송을 위해 RACH에 대해 적용되는 시퀀스들을 어떻게 분할하여 할당 하는지에 대해 설명하면 다음과 같다.

실제 RACH에서 사용될 총 시퀀스 개수가 정해지면 이를 각 셀에서 어떤 식으로 사용할지 결정해야 된다. 현재 LTE에서는 2¹⁵ = 32768개의 시퀀스를 요구하며, 한 UE가 선택하는 임의 접속은 6비트를 표시해야 되므로 64개의 시퀀스 그룹으로 설정된다. 그러면 총 가능한 임의접속그룹(random access group)은 512개가 나오게 된다. 이런 식으로 사용 가능한 총 개수를 각 셀에 할당하여 사용해야 되는데, 그 기반 시스템이 동기식 네트워크인지, 비동기식 네트워크인지에 따라 이를 재사용할 수 있는 방식이 제한된다.

현재 LTE에서는 이러한 가정이 존재하지 않으므로 RACH를 시간 주파수상에서 서로 달리 할당함으로써 재사용성을 높이는 방안은 불가한 상태이다. 따라서, 시퀀스 할당에 있어 보다 효율적으로 재사용성을 높이는 기술에 대한 요구가 존재하며, 본 발명에서는 셀 내 기지국과의 거리에 따라 상이하게 요구되는 조건을 고려하여 상술한 문제를 해결하는 방안을 제안하고자 한다.

상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해서 본 발명의 목적은 셀 내 기지국과의 거리에 따라 상이하게 요구되는 조건들을 고려하여 이들 영역별로 상이하게 시퀀스를 할당함으로써 셀 내 시퀀스의 재사용율을 증가시키는 방법 및 이를 이용한 신호 송신 방법 및 장치를 제공하는데 있다.

또한, 각 영역별로 요구되는 상이한 조건을 고려하여 시퀀스를 재정의함으로 써 사용가능한 시퀀스의 수를 더욱 증가시켜 RACH에서의 충돌 확률을 감소시키는 방법을 제안하며, 또한 서로 상이한 길이를 가지는 시퀀스를 이용하더라도, RACH의 신호 검출 성능 열화를 방지하는 방법을 제공하는데 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시형태에 따른 시퀀스 할당 방법은 셀 내 기지국과의 거리에 따라 복수의 영역을 구분하는 단계; 및 구분된 상기 복수의 영역 중 셀 경계부에 위치한 소정 수의 영역의 사용자 기기에 한하여 인접 셀과 상이한 시퀀스를 이용하도록 할당하는 단계를 포함한다.

이 경우, 구분된 상기 복수의 영역 중 셀 중심부에 위치한 소정 수의 영역의 사용자 기기에는 통신 시스템에서 이용가능한 모든 시퀀스를 이용하도록 할당하는 단계를 더 포함하거나, 이와 달리 모든 셀에 공통적으로 이용되는 시퀀스를 할당하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 여기서 상기 모든 셀에 공통적으로 이용되는 시퀀스는 셀 계획에 이용되지 않는 시퀀스 그룹으로부터 할당될 수 있다.

또한, 구분된 상기 복수의 영역 중 셀 중심부에 위치한 소정 수의 영역의 사용자 기기는 상기 셀 경계부에 위치한 소정 수의 영역의 사용자 기기에 비해 적은 송신 전력을 이용하는 것이 바람직하며, 구분된 상기 복수의 영역 중 셀 경계부에 위치한 소정 수의 영역의 사용자 기기는 반복형 시퀀스를 이용하는 것이 바람직하다.

또한, 구분된 상기 복수의 영역 중 셀 중심부에 위치한 소정 수의 영역의 사용자 기기가 이용하는 시퀀스는 상기 셀 경계부에 위치한 소정 수의 영역의 사용자 기기가 이용하는 시퀀스에 비해 제로 상관 구역(ZCZ) 간격이 좁은 시퀀스를 이용하도록 할당할 수 있다.

본 발명의 다른 일 실시형태에 따른 시퀀스 할당 방법은 셀 내 기지국과의 거리에 따라 순차적으로 상기 셀을 제 1 영역 및 제 2 영역으로 구분하는 단계; 및 상기 제 2 영역의 사용자 기기에 한하여 인접 셀과 상이한 시퀀스를 이용하도록 할당하는 단계를 포함하며, 여기서 상기 제 1 영역의 반경은 상기 셀 내 사용자 기기의 임의접속 기회의 증가 정도, 인접한 셀에 미치는 영향의 정도, 및 상기 제 1 영역의 사용자 기기의 송신 전력 중 하나 이상을 고려하여 설정될 수 있다.

한편, 본 발명의 또 다른 일 실시형태에 따른 사용자 기기의 신호 송신 방법은 셀 내 기지국과의 거리에 따라 구분된 복수의 영역 중 상기 사용자 기기가 속한 영역을 판정하는 단계; 및 판정된 상기 영역에 기초하여 선택된 시퀀스를 이용하여 기지국에 신호를 송신하는 단계를 포함한다.

여기서, 상기 신호 송신 단계는, 상기 영역의 사용자 기기에게 할당된 시퀀스 그룹을 선택하는 단계; 및 선택된 상기 시퀀스 그룹 중 하나의 시퀀스를 선택하여 채널에 적용 단계를 포함할 수 있으며, 상기 셀 내 기지국과의 거리에 따라 구분된 복수의 영역 중 상기 셀 경계부에 위치한 영역의 사용자 기기에 한하여 인접 셀과 상이한 시퀀스 그룹을 이용하도록 할당할 수 있다.

또한, 상기 시퀀스는 임의접속채널용 시퀀스일 수 있으며, 상기 사용자 기기가 속한 영역을 판정하는 단계는 하향링크 신호의 신호 감쇄를 통해서 판정되거나; 상기 사용자 기기의 상기 셀 내 위치가 기지국과 가장 멀리 떨어져 있는 영역에 위 치하는 경우에 이용할 수 있는 이용하여 상기 기지국에 접속하는 개시접속단계, 및 상기 개시접속에 응답하여 상기 기지국으로부터 수신한 신호를 통해 상기 사용자 기기가 속한 영역을 판정하는 단계를 포함할 수 있다.

한편, 본 발명의 또 다른 일 실시형태에 따른 사용자 기기의 신호 송신 장치는 셀 내 기지국과의 거리에 따라 구분된 복수의 영역 중 상기 사용자 기기가 속한 영역을 판정하는 영역 판정 모듈; 및 상기 영역 판정 모듈이 판정한 상기 영역의 사용자 기기에게 할당된 시퀀스를 이용하여 기지국에 신호를 송신하는 송신 모듈을 포함하며, 이 경우 상기 송신 모듈은, 상기 영역의 사용자 기기에게 할당된 시퀀스 그룹을 선택하는 시퀀스 그룹 선택 모듈; 및 상기 시퀀스 그룹 선택 모듈이 선택한 상기 시퀀스 그룹 중 하나의 시퀀스를 선택하여 채널에 적용 시퀀스 선택 모듈을 포함할 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다. 이하의 상세한 설명은 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해서 구체적 세부사항을 포함한다. 그러나, 당업자는 본 발명이 이러한 구체적 세부사항 없이도 실시될 수 있음을 안다. 예를 들어, 이하의 설명에서 상향링크 신호를 송신하는 주체로서 "단말"을, 수신 주체로서 "기지국"을 중심으로 설명하나, 이들 용어에 한정될 필요는 없으며 상향링크 송신 주체로서 "사용자 기기(UE)", 수신 주체로서 "노드 B" 등 임의의 용어로서 지칭되는 경우 역시 동일한 의미를 나타낸다.

몇몇 경우, 본 발명의 개념이 모호해지는 것을 피하기 위하여 공지의 구조 및 장치는 생략되거나, 각 구조 및 장치의 핵심기능을 중심으로 한 블록도 형식으로 도시된다. 또한, 본 명세서 전체에서 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용하여 설명한다.

본 발명은 셀 내 기지국과의 거리에 따라 영역을 구분하고, 각 영역에서 상이하게 요구되는 조건들을 고려하여 상이하게 시퀀스를 할당함으로써 셀 내 시퀀스의 재사용율을 증가시키는 방식을 제안하며, 이하에서 셀 내 각 영역에 따라 접근 방식을 달리하는 것을 "분할 접속 방식(Segmented Access Scheme)"으로 명명한다.

이러한 분할 접속 방식에 기반하여 시퀀스를 할당함으로써 RACH에서의 동일 시퀀스 사용으로 인한 충돌 확률을 감소시킬 수 있다. 또한, 본 발명에서는 각 영역별로 요구되는 상이한 조건을 고려하여 시퀀스를 재정의함으로써 사용가능한 시퀀스의 수를 더욱 증가시키는 방식을 제안한다.

도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시형태에 따른 시퀀스 할당 방법을 설명하기 위한 도면이다.

현재 3GPP LTE에서 RACH에 이용되는 시퀀스를 할당하는 방식으로는 도 4의 좌측에 도시된 바와 같이 일정 양의 시퀀스를 각 셀에 분할하여 할당하는 방식이 가장 안전하다. 하지만, 이 경우 이용할 수 있는 최소 시퀀스 재사용 인수(sequence reuse factor)는 3으로 좋지 못하며, 도 4의 좌측에는 이와 같이 시퀀스 재사용 인수가 3인 경우(시퀀스 A, 시퀀스 B, 및 시퀀스 C 사용)를 도시하고 있 다. 따라서, 본 발명의 일 실시형태에서는 도 4의 우측에 도시된 바와 같이 셀을 기지국과의 거리에 따라 거리가 가까운 위치에 있는 R1 영역과 R2영역으로 구분하고, 이에 따라 각 영역에서 사용가능한 시퀀스의 할당을 달리 규정하는 분할 접속 방식에 기반한 시퀀스 재사용 방식을 제안한다.

도 4의 우측은 재사용 인수를 도 4의 좌측과 동일하게 3으로 했을 경우를 도시하고 있다. 다만, 셀 경계 영역인 R2에 있는 UE들에게는 전체 사용가능한 시퀀스 중에 인접 셀에서 이용가능한 시퀀스 그룹과 상이한 시퀀스 그룹을 할당하여 제공하고, 셀 안쪽에 있는 영역인 R1에 있는 UE들에게는 전체 임의 접속 그룹에 대해서 사용 가능하도록 설정할 수 있다(도 4의 우측에서는 R1 영역에 "모든 시퀀스(All sequences)"가 할당될 수 있음을 도시한다). 이를 통해, R1 영역의 UE들이 사용가능한 시퀀스의 개수를 대폭 증가시킬 수 있으며, 이에 따라 동일 시퀀스 선택에 따른 RACH 충돌 확률을 감소시킬 수 있다. 일반적으로 R1 영역의 UE가 송신한 임의접속 신호는 R2 영역에 비해 인접 셀에 영향을 줄 확률이 매우 적다. 또한, R1 영역의 UE의 송신 전력을 R2 영역의 UE들에 비해 작게 설정하여 이용하는 경우 이와 같이 인접 셀로의 영향을 더욱 감소시킬 수 있어 바람직하다.

한편, 도 4와 관련하여 상술한 예에서 셀 내 영역 구분을 R1, R2의 2 영역으로 구분한 것은 설명의 편의를 위한 일례에 불과하며, 이와 달리 셀 내 영역 구분을 보다 많은 수의 영역으로 구분하여 이용하는 것이 가능할 수 있다. 이때, 전체 임의 접속 그룹을 모두 이용할 수 있는 영역으로서 셀 중심부에 위치한 소정 수의 영역을 정하고, 그 밖에 셀 경계부에 위치하는 소정 수의 영역은 인접 셀의 경계부 영역에 할당된 시퀀스 그룹과 구분되는 시퀀스 그룹을 할당할 수 있고, 각 영역을 셀 중심부인지 셀 경계부인지 구분하는 것은 기지국의 안테나 높이, 이용하는 전송 전력 등에 따라 적절히 선택될 수 있다.

하나의 셀 내 R1, R2와 같은 각 영역에 시퀀스를 할당하는 경우, 해당 셀에 할당된 시퀀스 그룹의 시퀀스 중 R1 영역에서 사용할 시퀀스와 R2 영역에서 이용할 시퀀스를 구분하여 할당하는 것이 일반적이다. 다만, 도 4에서 상술한 바와 같이 R1 영역의 RACH 신호는 인접 셀에 주는 영향이 작아 시퀀스 할당에 있어 보다 자유로울 수 있는 점을 이용하여, 각 셀마다 구분하여 할당하는 시퀀스 그룹의 모든 시퀀스를 R2 영역의 UE에게 할당하고, R1 영역은 도 4에 도시된 예에서와 같이 전체 임의접속 시퀀스를 모두 이용하도록 하는 것이 가능하다.

한편, 도 5는 본 발명의 다른 일 실시형태에 따라 시퀀스를 할당하는 방식을 도시하고 있다. 도 5는 R2 영역에는 인접 셀에 할당된 시퀀스 그룹과 상이한 시퀀스 그룹을 적절한 재사용 인수에 따라 할당하고(도 5는 모든 셀의 R2 영역에 서로 다른 시퀀스 그룹을 할당하는 경우를 도시하고 있으나, 재사용 인수는 필요에 따라 임의로 선택될 수 있다), R1영역에 위치한 UE들에게는 도 4의 경우와 달리 모든 셀에 공통적인 시퀀스(이하 "셀 공통 시퀀스(cell common sequence)"라 칭한다)를 이용하도록 시퀀스를 할당하는 방식을 도시하고 있다. 이와 같이 R1 영역에 셀 공통 시퀀스를 할당하는 경우 모든 셀의 중심부에서 사용하는 시퀀스를 통일시켜 시퀀스 검출이 간단해지는 장점이 있으며, 검출 성능 역시 향상될 수 있다.

도 5의 경우는 셀을 두 영역으로 나누어서 셀 안쪽에서는 공통의 시퀀스를 사용하고 셀 바깥쪽은 서로 구분되는 시퀀스를 사용하는 경우를 도시한 예이다. 이 예에서 셀 바깥쪽은 기지국에서 신호 검출이 용이하게 되기 위해 최대의 파워로 전송하는 반면, 이 신호는 인접 셀에도 영향을 줄 수 있다. 따라서 셀 내에서 공통의 시퀀스를 사용한다면, 우선 해당 셀에 할당된 시퀀스(즉, R2에 할당된 시퀀스)와 더불어 셀 공통인 시퀀스 역시 사용하되, 셀 공통인 시퀀스는 전체 시퀀스 집합 중에서 셀 계획(cell planning)에서 사용되지 않는 시퀀스 세트로 구성되도록 하는 방식 역시 가능하다. 다만, R1 영역의 신호는 상술한 바와 같이 인접 셀에 미치는 영향이 작으므로, R1 영역의 UE들의 송신 전력을 조절하는 경우 반드시 이들 영역에 할당하는 셀 공통 시퀀스가 셀 계획에서 사용되지 않는 시퀀스 세트로 할당될 필요는 없다.

도 4 및 도 5는 R2 영역에 있는 UE들은 RACH를 있는 그대로 사용하며, 서로 인접 셀에 영향을 주지 않도록 적절한 재사용 인수를 적용한 시퀀스 세트만을 사용하는 반면, R1에 있는 UE들은 R2영역에 할당된 시퀀스 세트는 물론 사용가능하며 추가로 남아있는 모든 시퀀스 세트를 사용할 수 있도록 설정하거나, R1 영역에 있는 UE들은 셀 공통 시퀀스를 이용할 수 있도록 설정하는 것을 도시하고 있다. 게다가 R2 영역에 할당된 시퀀스 세트를 제외하고 나머지 시퀀스 세트에 대해서는 후술하는 바와 같이 시퀀스를 재정의함으로써 이용가능한 시퀀스의 수를 더욱 증가시킬 수 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시형태에 따라 셀 내 각 영역에 따라 적용할 시퀀스의 제로상관구역(ZCZ)의 폭을 상이하게 규정하는 방식을 설명하기 위한 도면이다.

일반적으로, 각 영역에 있는 단말들이 사용할 수 있는 시퀀스는 따로 정해져야 하며, 그 정하는 방식은 여러 가지로 수행할 수 있다. 그리고, 이와 같이 시퀀스가 정해지는 기준은 단말 위치에 따라서 결정될 수 있으며, 혹은 셀 계획(cell planning) 기준에 따라서 정해질 수 있다. 먼저 한 셀 혹은 RACH 슬롯에 사용하도록 정해진 시퀀스의 숫자가 있다면 이는 정보를 나타내기 위한 비트에 대항하는 그룹으로 분류될 수 있다. 즉, 64개의 시퀀스가 할당되고, 단말이 RACH에 전송해야 될 비트수가 3비트이면 총 8개의 그룹이 생기고 2비트면 16개의 그룹이 생긴다. 이들 그룹은 단말이 임의로 선택할 수 있는 것이며 같은 정보를 전달할 수 있는 동시 단말의 수는 그룹의 개수로 제한되게 된다. 이렇게 그룹으로 나눠진 시퀀스를 분할하여 R2 영역에 있는 단말들이 사용할 그룹의 개수를 N2, 그리고 R1에 있는 단말들이 사용할 그룹의 개수를 N1이라 했을 때, N1의 개수의 그룹은 셀 크기에 따라서 다시 정의가 가능하다.

셀룰러 통신 시스템에 있어서 시퀀스의 할당은 셀 경계에 있는 단말 기준으로 정해지므로, 사용할 수 있는 시퀀스의 직교성(orthogonality; 예를 들어, 제로 상관 구역(zero correlation zone))은 셀 경계에 맞게 설계된다. 구체적으로 시퀀스의 개수는 원본 시퀀스(Mother Sequence)의 개수와 각각의 원본 시퀀스에서 ZCZ(Zero-Correlation-Zone)의 수에 따라 적용할 수 있는 순환 이동(circular shift)의 수의 곱(즉, 원본 시퀀스의 수 * ZCZ의 수(적용 가능한 순환이동의 수))에 의해 정해진다. 이 중 적용할 수 있는 순환이동의 수, 즉 ZCZ의 수는 ZCZ이 시퀀스가 격는 확산에 의해 영향을 받지 않는 간격을 가지도록 설정되며, 이와 같은 ZCZ의 폭은 셀 경계를 기준으로 설정되는 것이 일반적이다. 하지만 셀 안쪽 단말들은 셀 경계에 비해 보다 적은 확산 등의 영향을 받기 때문에 더 좁은 ZCZ을 가지는 경우에도 검출이 가능할 수 있으며, 이에 따라 셀 중심 영역에 사용되는 시퀀스의 ZCZ의 폭을 좁게 설정하는 경우 더 많은 직교 시퀀스를 만들 수 있게 된다. 따라서 R1에 있는 단말들에게는 N1으로부터 ZCZ의 폭을 재조정함으로써 재생성된 N1' (N1 ≤ N1')개수의 그룹이 다시 할당될 수 있으며, 도 6은 이와 같이 셀 중심부 영역인 R1 영역의 UE들이 사용할 수 있는 시퀀스와 셀 경계부 영역인 R2 영역의 UE들이 사용할 수 있는 시퀀스에서 가능한 ZCZ 폭을 비교하여 도시하고 있다. 도 6에 도시된 바와 같이 R1 영역의 UE를 위한 시퀀스의 ZCZ 폭을 더 좁게 설정하는 것이 가능하기 때문에 R1 영역의 UE가 이용할 수 있는 직교 시퀀스의 수는 원본 시퀀스에 증가된 ZCZ의 수에 해당하는 양만큼 증가할 수 있으며, 본 발명의 일 실시형태에서는 이와 같은 시퀀스 재정의에 의해 사용가능한 시퀀스의 수를 증가시키는 것을 제안한다.

상술한 바와 같은 방식에 의해 시퀀스를 할당하는 경우, R1 영역에 위치한 UE들은 전체 시퀀스를 이용하거나, 셀 공통 시퀀스 그룹을 이용할 수 있으므로 R1 영역의 크기가 증가할수록 전체 임의접속기회(Random Opportunity)는 증가한다. 또한, 도 6에 도시된 바와 같이 R1 영역의 UE들이 이용하는 시퀀스의 ZCZ의 폭을 변경하여 규정하는 경우 R1 영역의 증가에 따라 보다 효율적으로 임의접속기회를 증가시킬 수 있다.

도 7은 도 6에 도시된 바와 같은 시퀀스 규정 방식에 의할 경우 임의 접속 기회(Random Opportunity)의 증가를 도시하는 그래프이다.

도 7은 본 발명의 일 실시형태에 따른 시퀀스 규정 방식, 즉 지역적 분할 접속만을 이용한 경우(원형으로 도시된 그래프)와 이러한 지역적 분할 접속에 도 6에 도시된 바와 같은 ZCZ 재정의를 동시에 이용한 경우(사선으로 도시된 그래프)의 임의접속 향상의 정도를 도시하고 있다. 이때, 도 7에서 가로축은 전체 셀 반경(R)과 도 4 내지 도 6에서 셀 중심부 영역을 나타내는 R1 영역의 반경(r₁) 사이의 비를 나타내며, 세로축은 본 발명에 따른 분할 접속 방식을 이용하지 않은 경우를 1로 하였을 경우 임의접속 기회의 증가 정도를 나타낸다. 도 7에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시형태에 따라 지역적 분할 접속에 의해 시퀀스를 할당하는 경우 R1 영역의 반경(r₁)이 증가함에 따라 임의접속확률이 증가하는 것을 볼 수 있으며, ZCZ 재정의 방식과 동시에 사용하는 경우 더욱 효율적으로 임의접속기회를 증가시킬 수 있음을 도시하고 있다. 다만, R1 영역의 UE들이 사용할 수 있는 시퀀스가 R2 영역에 비해 자유로운 이유는 인접 셀과의 간섭이 거의 없는 상황을 감안한 것인바, R1 영역의 반경 증가는 이러한 인접 셀과의 간섭을 고려하여 설정되어야 하며, 구체적으로 해당 셀의 서비스 기지국의 안테나 높이, R1 영역 UE들이 사용하는 송신 전력 등 다양한 요소를 고려하여 적절히 결정되어야 한다.

한편, 이하에서는 이러한 시퀀스 할당 방식을 효율적으로 이용하고, 시퀀스 검출 확률을 증가시키는 방안에 대해 설명하기로 한다.

도 8a 및 도 8b는 큰 셀에서 사용하는 RACH의 길이를 증가시키는 방식에 대 해 설명하기 위한 도면이다.

일반적으로, 셀 크기가 증가하는 경우 이에 따라 필요한 RACH의 길이도 증가하는 것이 바람직하다. 이와 같이 셀 크기의 증가에 따른 RACH 길이 증가에 대해서는 본원의 발명자에 의해 발명되고, 본 출원인에 의해 출원되었으며, 이기에 참조로서 포함된 "통신 시스템에서의 신호 송수신 방법, 장치 및 이에 이용되는 채널구조"(특허출원 제 2006-74764 호)에 상세히 개시되어 있다.

이와 같이 셀 크기에 따라 증가된 길이를 가지는 확장형 RACH (extended RACH)에 사용되는 시퀀스로는 두 가지를 예를 들 수 있다. 하나는 길어진 RACH 길이에 맞춰서 시퀀스의 길이도 같이 늘리는 방안이며, 도 8a는 이와 같은 방식에 따라 작은 셀, 중간 셀, 큰 셀에서 RACH 길이의 증가에 따라 증가된 길이를 가지는 시퀀스를 적용하는 것을 도시하고 있다(이러한 방식에 의한 시퀀스를 "확장형 시퀀스(Extended sequence)"라 지칭하기로 한다). 도 8a에 도시된 바와 같이 이와 RACH의 증가는 CP, 보호구간과 아울러 적용되는 시퀀스가 길어지는 것을 나타내고 있으며, 이 경우 시퀀스의 길이가 길어짐으로써 사용 가능한 기준 시퀀스가 많아지고 이에 따라서 제로 상관 구역(ZCZ) 시퀀스의 개수도 많아지게 된다(여기서, ZCZ 시퀀스 개수란 동일 원본 시퀀스에 순환이동의 정도에 따라 구분 가능한 시퀀스의 개수를 말한다). 특히 RACH의 길이가 길어지면서 경로 손실로 인한 손실분이 커지기 때문에, RACH의 길이는 셀 크기에 선형적으로 증가하지 않고 지수적으로 증가하는 특징이 있다. 이로 인해서 셀 크기가 커짐에 따라서 필요한 RACH의 길이는 급격히 늘어나고, 따라서 확장형 시퀀스를 사용하는 경우 더 많은 코드의 종류의 ZCZ 시퀀 스를 생성할 수 있는 장점을 가지게 된다. 하지만 이 방법은 전송단 쪽에서는 모든 종류의 시퀀스를 생성할 수 있어야 하는 단점과 또한 상관기(correlator) 등의 하드웨어적인 요구사항도 복잡해지는 단점이 생긴다.

다른 하나의 방법은 기본 시퀀스를 반복시킴으로써 긴 시퀀스를 얻어내는 방법이며, 도 8b는 이와 같은 방법에 따라 증가된 RACH에 시퀀스를 적용하는 것을 도시하고 있다(이러한 방식에 의한 적용되는 시퀀스를 "반복형 시퀀스(repetition sequence)"라 지칭하기로 한다). 이 방법은 작은 셀에서 사용할 기준 시퀀스를 생성하고 셀 크기가 커짐에 따라서 RACH 신호의 요구사항을 만족시키지 못할 경우 RACH의 길이를 늘리고, 시퀀스는 단순 반복을 시킴으로써 RACH 신호의 요구사항을 만족시키는 방식이다. 이렇게 함으로써 얻는 장점은 송신단이나 수신단에서 추가적인 하드웨어 복잡도를 요구하지 않으면서도 긴 프리엠블을 생성할 수 있다는 것이다.

상술한 설명 중 도 4 및 도 5에서의 시퀀스 할당 방식은 시퀀스의 길이에 대한 조건을 추가적으로 고려하지 않은 방식이며, 본 발명의 바람직한 일 실시형태에서는 이와 같이 셀 크기 증가에 따른 시퀀스 길이 확장 방식을 추가적으로 고려하여 RACH 신호 검출 성능을 더욱 향상시키는 방안을 제시한다. 실제 CAZAC 시퀀스나 혹은 다른 시퀀스의 경우 서로 길이가 다를 경우 직교성이 깨지기 쉽다.

또한, 큰 셀에서 셀 내 영역을 셀 중심부 영역(R1)과 셀 경계부 영역(R2)으로 구분하여 각 영역의 UE들이 RACH에 접속하는 경우, RACH의 물리적 영역을 달리하여 접속하는 방식이 가능하나, 이들 UE들이 이용하는 RACH에 동일한 물리 자원을 할당하나 각 영역에 따라 이 자원 영역 중 상이한 양을 이용하도록 설정하는 것이 가능하다. 이와 같이 R1 영역과 R2 영역이 동일한 물리 채널 영역을 공유하는 경우 상술한 바와 같이 서로 다른 길이의 시퀀스를 사용하여 RACH에 접속하는 경우 그만큼 상술한 바와 같은 직교성 손상으로 인하여 검출 성능에 열화가 있을 수 있다.

도 9는 본 발명의 일 실시형태에 따른 반복형 시퀀스 생성 방식을 설명하기 위한 도면이다.

도 9는 상술한 바와 같은 문제를 해결하기 위해 시퀀스를 설계할 때 셀 경계를 기준으로 설계하지 않고, 셀 중심부 영역(R1)을 기준으로 시퀀스를 생성하고, 셀 경계 영역(R2)은 R1 영역의 시퀀스를 반복한 반복형 시퀀스를 이용하는 방식을 도시하고 있다. 이렇게 함으로써 셀 내의 임의 영역에서 UE가 접근하더라도 서로 간의 시퀀스의 직교성을 유지시킬 수 있을 뿐만 아니라, 상술한 바와 같이 RACH의 물리적 채널이 R1 영역과 R2 영역의 UE들에게 공유되는 상황에서도 UE가 채널에 접근하는데 검출 성능의 열화를 겪지 않도록 할 수 있다.

이하에서는 상술한 바와 같은 본 발명의 일 실시형태에 따른 시퀀스 할당 방법에 따라 할당된 시퀀스를 이용하여 UE가 신호를 송신하는 방법 및 이를 위한 장치 구성에 대해 설명하기로 한다.

본 발명의 상술한 실시형태에서의 시퀀스 할당 방법에 의해 할당된 시퀀스는 셀 내 각 영역에 따라 시퀀스 할당 방식을 달리하는 것을 기본으로 하며, 구체적으로 셀 경계부 영역(R2)의 UE들이 이용할 시퀀스 그룹은 도 4 및 도 5에서 설명한 바와 같이 인접 셀에 할당된 시퀀스 그룹과 상이한 시퀀스 그룹을 할당하고, 셀 중 심부 영역(R1)의 UE들이 이용할 시퀀스는 인접 셀에 미치는 영향이 적으므로 전체 시스템에서 이용가능한 시퀀스를 모두 이용하게 하거나, 셀 공통 시퀀스를 이용하도록 할당하는 방식에 의해 할당된 시퀀스이다. 따라서, 본 발명의 다른 일 실시형태에 따른 UE의 신호 송신 방법은 우선 자신이 셀 내 어느 영역에 속하는지에 대해 결정하는 것이 필요하다. 이와 같은 영역 판정은 기지국이 자신의 송신 파워 수준을 대략적으로 알려주는 경우 하향링크 신호의 감쇄 등을 통해 판정하는 것이 가능하나, 만일 일반적인 하향링크 신호 감쇄의 정도를 판정하기 어려운 경우 우선 UE는 자신이 셀 내 기지국과 가장 멀리 떨어진 최악의 상황을 가정한 개시접속을 수행하고, 이 개시접속에 응답하여 기지국으로부터 수신한 하향링크 신호의 감쇄 정도를 확인함으로써 위치 판정이 가능하다.

이와 같은 방식에 의해 UE는 자신이 속한 영역을 결정할 수 있다. 그 후, UE는 자신이 속한 영역에 할당된 시퀀스 그룹을 선택한다. 만일, UE가 자신이 셀 경계부 영역(R2)에 위치하는 것으로 판정한 경우, 상술한 시퀀스 할당 방식에서 선택된 적절한 재사용 인수에 따라 인접 셀에 할당된 시퀀스 그룹과 상이한 시퀀스 그룹을 선택할 수 있으며, 이와 달리 UE가 판정한 영역이 셀 중심부 영역(R1)인 경우, 모든 시퀀스 그룹을 선택하거나, 시퀀스 할당 방식에 따라 정해진 바에 따라 셀 공통 시퀀스로 규정된 시퀀스 그룹을 선택할 수도 있다. 이와 같이 시퀀스 그룹을 선택한 UE는 기지국에 송신할 정보에 따라 해당 시퀀스 그룹 중 적절한 시퀀스를 선택하여 신호를 송신할 수 있다.

한편, 이와 같은 본 발명의 일 실시형태에 따른 사용자 기기의 신호 송신 방 법을 구현하기 위한 장치 구성에 대해 설명하면 다음과 같다.

도 10은 본 발명의 일 실시형태에 따른 신호 송신 장치를 설명하기 위한 블록도이다.

먼저, 본 발명의 일 실시형태에 따른 사용자 기기의 신호 송신 장치는 영역 판정 모듈(1001) 및 송신 모듈(1002)을 포함한다. 상술한 영역 판정 모듈(1001)은 기지국으로부터의 하향링크 신호 감쇄 등을 통해 자신이 셀 내 어느 영역에 속하는지를 판정할 수 있으며, 상술한 바와 같이 하향링크 신호 감쇄의 정도를 확인하기 어려운 경우 개시접속을 통해 기지국으로부터 별도로 수신된 신호를 이용할 수도 있다.

한편, 상술한 송신 모듈(1002)은 그 기능에 따라 시퀀스 그룹 선택 모듈(1002a), 적용 시퀀스 선택 모듈(1002b) 및 접속 모듈(1002c)을 포함할 수 있다. 먼저, 영역 판정 모듈(1001)로 부터 자신이 속한 영역에 대한 정보(P)를 입력받은 시퀀스 그룹 선택 모듈(1002a)은 이에 따라 해당 영역에 할당된 시퀀스 그룹(groop_k)을 선택한다. 이와 같이 선택된 시퀀스 그룹(groop_k)은 판정된 영역에 따라, 만일 자신이 속한 영역이 R2 영역인 경우, 선택된 재사용 인수에 따라 인접 셀과 구분되는 시퀀스 그룹이 선택되고, R1 영역인 경우, 시퀀스 할당 방식에 따라 전체 시퀀스 그룹을 선택하거나, 셀 공통 시퀀스로 규정된 시퀀스를 선택할 수 있다. 그후, 이와 같이 선택된 시퀀스 그룹(groop_k)은 적용 시퀀스 선택 모듈(1002b)에 입력되고, 적용시퀀스선택모듈(1002b)은 해당 시퀀스 그룹 중 기지국에 전달할 정보에 따라 RACH에 적용할 시퀀스(Sequence_i)를 선택한다. 이와 같이 적용 시퀀스가 선택되면, UE의 신호 송신 장치는 접속 모듈(1002c)을 통해 해당 RACH에 접속할 수 있다.

상술한 바와 같이 개시된 본 발명의 바람직한 실시형태에 대한 상세한 설명은 당업자가 본 발명을 구현하고 실시할 수 있도록 제공되었다. 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 형태를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 본 발명은 채널 구조에 대한 설명을 RACH를 중심으로 설명하였으나, 셀 반경의 증가에 따라 채널 길이를 증가시키는 시스템에서 UE와 기지국의 거리에 따라 적용되는 신호 길이를 선택할 수 있는 한, 임의의 채널에 대해서도 이러한 방식의 적용이 가능하다. 또한, 상술한 실시형태들에서 셀 반경이 증가할 경우 채널 전체의 길이를 증가시키는 경우뿐만 아니라, 채널, 구체적으로 RACH의 프리엠블만을 증가시키는 경우에도, 해당 UE의 셀 내 위치정보에 기초하여 사용할 프리엠블의 길이를 선택하여 채널 신호를 송신하는 경우 역시 가능하다.

따라서, 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다.

상술한 바와 같은 본 발명의 일 실시형태에 따르면, 셀 내 기지국과의 거리에 따라 상이하게 요구되는 조건들을 고려하는 분할 접속 방식에 기반하여, 이들 영역별로 상이하게 시퀀스를 할당함으로써 셀 내 시퀀스의 재사용율을 증가시킬 수 있다. 구체적으로 셀 경계부 영역의 경우 인접 셀과 구분되도록 적절한 재사용 인수를 설정하여 시퀀스를 할당하는 반면 셀 중심부 영역에는 모든 시퀀스가 이용 가능하도록 할당하는 경우 보다 많은 시퀀스 할당에 따라 UE의 임의접속기회가 그만큼 증가할 수 있다. 또한, 셀 경계부에는 인접 셀과 구분되는 시퀀스 세트를 할당하고, 셀 중심부에는 모든 셀에 공통적인 공통 시퀀스를 할당함으로써 RACH 신호 검출을 위한 상관기 등의 하드웨어 구성을 단순화할 수 있으며, 검출 성능을 향상시킬 수 있다.

또한, 각 영역별로 요구되는 상이한 조건을 고려하여 시퀀스를 재정의, 구체적으로 셀 중심부 영역에 할당되는 시퀀스의 경우 셀 경계부에 비해 ZCZ이 보다 좁은 폭을 가지도록 설정함으로써 전체 사용가능한 시퀀스의 수를 더욱 증가시켜 RACH에서의 충돌 확률을 감소시킬 수 있다.

아울러, 셀 내 영역에 따라 서로 상이한 길이를 가지는 시퀀스를 이용하더라도, 셀 경계부에서 이용하는 시퀀스를 셀 중심부에서 이용하는 시퀀스의 반복형 시퀀스로서 이용함으로써 RACH의 신호 검출 성능 열화를 방지할 수 있다.

Claims (16)

1. 단말이 임의 접속 채널을 통해 신호를 전송하는 방법에 있어서,

   경로 손실의 정도를 고려하여 미리 정해진 임의 접속 프리앰블(Preamble) 시퀀스 그룹 중에서 어느 하나의 임의 접속 프리앰블 시퀀스 그룹을 선택하는 단계;

   상기 선택된 임의 접속 프리앰블 시퀀스 그룹에서 임의로 어느 하나의 임의 접속 프리앰블 시퀀스를 선택하는 단계; 및

   상기 선택된 임의 접속 프리앰블 시퀀스를 상기 임의 접속 채널을 통해 기지국에 전송하는 단계를 포함하는 신호 전송 방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 임의 접속 프리앰블 시퀀스 그룹은 셀 내 기지국과의 거리에 따라 구분된 각 영역 별로 할당되는, 신호 전송 방법.
3. 제2항에 있어서,

   상기 시퀀스 그룹을 선택하는 단계는,

   상기 단말이 위치한 영역에 할당된 임의 접속 프리앰블 시퀀스 그룹을 선택하는, 신호 전송 방법.
4. 제1항에 있어서,

   상기 경로 손실의 정도는 상기 기지국으로부터 전송되는 하향링크 신호의 감쇄를 통해서 결정되는, 신호 전송 방법.
5. 제4항에 있어서,

   상기 시퀀스 그룹을 선택하는 단계는,

   상기 기지국으로부터 전송되는 하향링크 신호의 감쇄를 통해서 상기 단말이 위치한 영역을 판정하는, 신호 전송 방법.
6. 제1항에 있어서,

   상기 임의 접속 프리앰블 시퀀스는 기본 시퀀스를 반복하여 생성되는, 신호 전송 방법.
7. 제1항에 있어서,

   상기 임의 접속 프리앰블 시퀀스 그룹 별로 시퀀스의 제로 상관 구역(ZCZ: Zero Correlation Zone) 간격이 상이한, 신호 전송 방법.
8. 임의 접속 채널을 통해 신호를 전송하는 단말에 있어서,

   무선 신호를 송수신하는 RF(Radio Frequency) 유닛; 및

   경로 손실의 정도를 고려하여 미리 정해진 임의 접속 프리앰블(Preamble) 시퀀스 그룹 중에서 어느 하나의 임의 접속 프리앰블 시퀀스 그룹을 선택하고, 상기 선택된 임의 접속 프리앰블 시퀀스 그룹에서 임의로 어느 하나의 임의 접속 프리앰블 시퀀스를 선택하며, 상기 선택된 임의 접속 프리앰블 시퀀스를 상기 임의 접속 채널을 통해 기지국에 전송하는 프로세서를 포함하는, 단말.
9. 제8항에 있어서,

   상기 임의 접속 프리앰블 시퀀스 그룹은 셀 내 기지국과의 거리에 따라 구분된 각 영역 별로 할당되는, 단말.
10. 제9항에 있어서,

    상기 프로세서는, 상기 단말이 위치한 영역에 할당된 임의 접속 프리앰블 시퀀스 그룹을 선택하는, 단말.
11. 제8항에 있어서,

    상기 경로 손실의 정도는 상기 기지국으로부터 전송되는 하향링크 신호의 감쇄를 통해서 결정되는, 단말.
12. 제11항에 있어서,

    상기 프로세서는,

    상기 기지국으로부터 전송되는 하향링크 신호의 감쇄를 통해서 상기 단말이 위치한 영역을 판정하는, 단말.
13. 제8항에 있어서,

    상기 임의 접속 프리앰블 시퀀스는 기본 시퀀스를 반복하여 생성되는, 단말.
14. 제8항에 있어서,

    상기 임의 접속 프리앰블 시퀀스 그룹 별로 시퀀스의 제로 상관 구역(ZCZ: Zero Correlation Zone) 간격이 상이한, 단말.
15. 삭제
16. 삭제

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