KR101371043B1 - 무선 통신 시스템들에서 범위 확대를 위한 방법 - Google Patents

무선 통신 시스템들에서 범위 확대를 위한 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 무선 통신 시스템들에서 범위 확대를 위한 방법을 제공한다. 본 발명의 일 실시예는 모바일 유닛이 타이밍 어드밴스 명령에 의해 지원된 타이밍 어드밴스들의 범위에 대응하는 제 1 범위 내에 있는지의 여부를 결정하는 단계를 포함한다. 이 실시예는 또한 상기 모바일 유닛이 복수의 타이밍 어드밴스 명령들에서의 정보를 결합함으로써 기지국과 동기화할 수 있도록 상기 모바일 유닛이 상기 제 1 범위 밖에 있을 때 상기 복수의 타이밍 어드밴스 명령들을 상기 모바일 유닛에 송신하는 단계를 포함한다.

Description

무선 통신 시스템들에서 범위 확대를 위한 방법{METHOD FOR RANGE EXTENSION IN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEMS}
관련 출원들에 대한 상호 참조
본 발명은 2007년 4월 27일에 출원된 미국 특허 출원 번호 제11/741,068호와 관련이 있다. 본 발명은 또한 2009년 10월 29일에 출원된 미국 임시 특허 출원 번호 제61/280,071호의 이득을 주장한다.
본 발명은 일반적으로 통신 시스템들에 관한 것으로, 보다 상세하게는 무선 통신 시스템들에 관한 것이다.
무선 통신 시스템들은 통상적으로 각각의 기지국 또는 액세스 포인트와 연관된 지리학적 영역(또는 셀)에서 모바일 유닛들에 무선 접속성을 제공하기 위한 하나 이상의 기지국들 또는 액세스 포인트들을 포함한다. 모바일 유닛들 및 기지국들은 무선 통신 링크, 또는 에어 인터페이스(air interface)를 통해 변조된 무선 주파수 신호들을 송신함으로써 통신한다. 상기 에어 인터페이스는 상기 기지국에서 상기 모바일 유닛으로 정보를 송신하기 위한 다운링크(또는 순방향 링크) 채널들 및 상기 모바일 유닛에서 상기 기지국으로 정보를 송신하기 위한 업링크(또는 역방향 링크)를 포함한다. 상기 업링크 및 다운링크 채널들은 통상적으로 데이터 채널들, 랜덤 액세스 채널들, 브로드캐스트 채널들, 페이징 채널들, 제어 채널들 등으로 나뉜다.
모바일 유닛들은 하나 이상의 상기 랜덤 액세스 채널들(RACH들) 상에 메시지를 송신함으로써 상기 기지국과의 통신을 개시할 수 있다. 업링크 랜덤 액세스 채널들은 비-동기화되며, 그러므로 상기 기지국의 커버리지 영역 내의 임의의 모바일 유닛에 의해 상기 동기화된 다운링크 타이밍에 관하여 언제든지 송신될 수 있다. 상기 기지국에서의 수신기는 그러므로 상기 랜덤 액세스 채널들을 연속하여 모니터링해야 하고 모바일 유닛들에 의해 송신된 랜덤 액세스 채널들에서의 미리 정해진 시퀀스들의 심볼들(때때로 상기 RACH 프리앰블이라 불리우는)을 위한 상기 랜덤 액세스 채널들 상에 수신된 상기 신호들을 검색해야 한다. 상기 검색 프로세스를 용이하게 하기 위해, 상기 랜덤 액세스 채널들의 포맷은 표준화되어야 한다. 예를 들면, 범용 모바일 원격통신 서비스들(UMTS) 롱 텀 에볼루션(LTE) 시스템에서의 종래의 랜덤 액세스 채널들은 1.08 MHz 대역폭에서 1ms의 송신 시간 간격(TTI) 동안 서브프레임에서 송신된다.
상기 셀의 중심 가까이에 있는 모바일 유닛들 및 상기 셀의 에지 가까이에 있는 모바일 유닛들에 의해 송신된 신호들의 업링크 랜덤 액세스를 위한 수신 시간들은 상기 셀 반경에 대응하는 왕복 지연(round-trip delay)만큼 오프셋될 수 있다. 상기 오프셋은 특정 서브프레임을 위한 상기 비-동기화된 랜덤 액세스 업링크 신호들이 대응하는 동기화된 다운링크 서브프레임의 도착 시간들에 대하여 송신되기 때문에 발생한다. 상기 셀의 중심에서의 모바일 유닛은 상기 셀의 에지에서의 모바일 유닛보다 앞서 상기 동기화된 다운링크 서브프레임을 수신하고(대략 상기 셀 반경에 대응하는 단방향 지연만큼), 중심 모바일 유닛들로부터 송신된 업링크 신호들은 에지 모바일 유닛들로부터 송신된 업링크 신호들보다 앞서 상기 기지국에 도달한다(대략 상기 셀 반경에 대응하는 상기 단-방향 지연만큼). 상이한 서브프레임들과 연관된 랜덤 액세스 채널들 간의 심볼-내 간섭은 하나의 서브프레임과 연관된 랜덤 액세스 신호들이 후속하는 서브프레임과 중첩하는 경우 발생하고, 그러므로 상기 후속하는 서브프레임과 연관된 랜덤 액세스 신호들을 방해한다. 심볼-내 간섭은 어떤 업링크 신호도 심볼-내 간섭을 감소시키거나 방지하기 위해 송신되지 않는 각각의 랜덤 액세스 채널 서브프레임에 보호 시간을 포함함으로써 감소될 수 있다. 예를 들면, 상기 랜덤 액세스 채널 서브프레임은 0.8ms 프리엠블 및 상기 프리엠블에 심볼들의 시퀀스의 일부의 카피를 포함하는 102.6㎲ 전치 순환(cyclic prefix)으로 분할될 수 있다. 상기 송신 시간 간격에서의 나머지 97.4㎲는 보호 시간으로서 예약된다.
기지국의 커버리지 영역은 상기 전치 순환의 지속 기간 및 상기 보호 시간과 관련이 있다. 예를 들면, 대략 0.1ms의 종래의 보호 시간은 약 15킬로미터들을 이동하는 신호를 위한 왕복 지연에 대응한다. 따라서, 상기 보호 시간을 위해 약 0.1 ms를 포함하는 랜덤 액세스 채널 포맷은 최대 약 15킬로미터들까지의 반경을 갖는 커버리지 영역들 또는 셀 크기들을 위한 심볼-내 간섭을 감소시키거나 방지하기 위해 적절하다. 유사하게는, 상기 전치 순환의 지속기간은 상기 커버리지 영역의 크기와 관련이 있다. 예를 들면, 약 0.1ms의 전치 순환은 대략 15킬로미터들까지의 반경들을 가진 커버리지 영역들에 적합하다. 비록 15km의 범위가 종래의 무선 통신 시스템들을 위해 충분한 것으로 고려될 수 있지만, UMTS LTE와 같은 제안된 무선 통신 시스템들의 기지국 범위는 해안 영역들에서의 커버리지와 같은 양호한 무선 전파 조건들을 갖는 시나리오들에서 적어도 100km까지 증가할 것으로 예상된다.
기지국들에 의해 지원된 랜덤 액세스 채널의 범위를 확대하기 위한 제안들은 상기 송신 시간 간격을 2ms까지 증가시키는 것을 포함한다. 예를 들면, 하나의 제안은 랜덤 액세스 채널들의 구조를 변경시키는 것을 포함한다. 이러한 제안에서, 상기 연장된 송신 시간 간격은 0.8ms RACH 프리앰블을 포함한다. 상기 전치 순환(CP)의 길이는 또한 원하는 커버리지 영역에 비례하여 증가한다. 예를 들면, 부가적인 전치 순환 길이의 모든 0.1ms는 부가적인 15km 커버리지를 설명할 것이다. 상기 보호 시간은 또한 상기 전치 순환 길이와 동일한 레이트로 증가한다. 따라서, 0.8ms RACH 프리앰플을 가지고, 보호 시간 및 전치 순환을 위해 이용가능한 시간은 2ms - 0.8ms = 1.2ms이다. 이러한 RACH 범위 확대 제안은 RACH 프리앰블 검출의 수신기 복잡성을 감소시키기 위해 시도한다. 그러나, 상기 보호 시간 및 상기 전치 순환은 새로운 정보가 이들 간격들 동안 송신될 수 없기 때문에 순수한 오버헤드가 고려될 수 있다. 그러므로 0.1ms의 현재 값을 훨씬 넘어 상기 보호 시간 또는 상기 전치 순환을 증가시키는 것은 높은 리소스 비용으로 인해 상기 셀들의 범위를 확대시키기 위한 바람직한 방식으로 고려되지 않는다.
다른 제안들에서, 전치 순환 및 보호 시간(또는 보호 기간) 사이의 두 개의 파티션들이 상상될 수 있다: 하나의 경우에, 상기 프리앰블에 할당되지 않는 서브프레임의 1.2ms 부분이 상기 RACH 커버리지가 90km까지 확대되도록 상기 전치 순환 및 상기 보호 시간에 고르게 할당될 수 있다. 대안적으로, 상기 프리앰블에 할당되지 않는 상기 서브프레임의 1.2ms 부분은 상기 전치 순환 길이 및 상기 보호 시간 사이에 고르지 않게 분배될 수 있다. 상기 전치 순환 및 상기 보호 시간에 할당된 시간의 고르지 않은 분배는 상기 전치 순환 길이가 0.667ms보다 크거나 동일하다면 100km까지 커버리지를 확대할 수 있다. 그러나, 심볼-간 간섭은 상기 프리앰블이 상기 셀 에지 가까이에 있는 모바일 유닛에 의해 송신되는 경우에 상기 전치 순환 및 보호 시간 할당들이 고르지 않을 때 발생할 수 있다. 게다가, 확대된 셀의 에지에서의 모바일 유닛들, 예로서 상기 기지국으로부터 90 또는 100km 만큼인 모바일 유닛들로부터 수신된 신호 세기는 매우 낮을 수 있으며, 이는 상기 랜덤 액세스 채널의 프리앰블을 검출하는 가능성을 감소시킬 수 있다.
본 발명의 목적은 무선 통신 시스템들에서 범위 확대를 위한 방법을 제공하는 것이다.
상기 개시된 주제는 상기 제시된 상기 문제들 중 하나 이상의 결과들을 처리하는 것에 관한 것이다. 다음은 개시된 주제의 몇몇 양태들에 대한 기본적인 이해를 제공하기 위해 상기 개시된 주제에 대한 단순화된 요약을 제공한다. 이러한 요약은 개시된 주제에 대한 철저한 개요는 아니다. 그것은 개시된 주제의 주요 또는 필수적인 요소들을 식별하거나 상기 개시된 주제의 범위를 기술하도록 의도되지 않는다. 그것의 유일한 목적은 이후에 논의되는 보다 상세한 설명에 대한 서막으로서 단순화된 형태로 몇몇 개념들을 제공하는 것이다.
일 실시예에서, 무선 통신 시스템들에서 범위 확대를 위한 방법이 제공된다. 본 방법의 일 실시예는 모바일 유닛이 타이밍 어드밴스 명령에 의해 지원된 타이밍 어드밴스들의 범위에 대응하는 제 1 범위 내에 있는지의 여부를 결정하는 단계를 포함한다. 이 실시예는 또한 상기 모바일 유닛이 복수의 타이밍 어드밴스 명령들에서 정보를 결합함으로써 상기 기지국과 동기화할 수 있도록 상기 모바일 유닛이 상기 제 1 범위 밖에 있을 때 상기 모바일 유닛에 상기 복수의 타이밍 어드밴스를 송신하는 단계를 포함한다.
또 다른 실시예에서, 무선 통신 시스템들에서 범위 확대를 위한 방법이 제공된다. 상기 방법의 이 실시예는 상기 모바일 유닛이 타이밍 어드밴스 명령에 의해 지원된 타이밍 어드밴스들의 범위에 대응하는 제 1 범위 밖에 있을 때 상기 모바일 유닛에서 기지국으로부터 상기 복수의 타이밍 어드밴스 명령들을 수신하는 단계를 포함한다. 이 실시예는 또한 상기 복수의 타이밍 어드밴스 명령들에서 정보를 결함함으로써 상기 기지국에 상기 모바일 유닛을 동기화시키는 단계를 포함한다.
상기 개시된 주제는 첨부한 도면들과 함께 취해진 다음의 설명을 참조하여 이해될 수 있으며, 여기서 유사한 참조 부호들은 유사한 요소들을 식별한다.
도 1은 무선 통신 시스템의 일 대표적인 실시예를 개념적으로 도시한 도면.
도 2는 랜덤 액세스 채널의 일 대표적인 실시예를 도시한 도면.
도 3은 도 2에 도시된 랜덤 액세스 채널과 같은 RACH 프리앰블들을 송신하기 위해 이용될 수 있는 송신기의 일 대표적인 실시예를 개념적으로 도시한 도면.
도 4는 RACH 프리앰블의 구조와 연관된 범위에 걸쳐 RACH 프리앰블을 검출하기 위해 이용될 수 있는 수신기의 일 실시예를 개념적으로 도시한 도면.
도 5는 모바일 유닛이 타이밍 어드밴스 명령에 의해 지원된 범위 내에 있는지의 여부 및/또는 상기 모바일 유닛에 의해 이용된 RACH 프리앰블 구조를 결정할 수 있는 기지국의 일 대표적인 실시예를 개념적으로 도시한 도면.
도 6a는 타이밍 어드밴스의 값들을 나타내기 위해 이용될 수 있는 타이밍 어드밴스 명령의 일 대표적인 실시예를 개념적으로 도시한 도면.
도 6b는 단일 타이밍 어드밴스 명령에서의 비트들을 이용하여 시그널링될 수 있는 상기 타이밍 어드밴스의 최대 값보다 큰 타이밍 어드밴스를 시그널링하도록 결합될 수 있는 두 개의 타이밍 어드밴스 명령들을 개념적으로 도시한 도면.
도 7은 타이밍 어드밴스 명령들을 모바일 유닛들에 송신하는 방법의 일 대표적인 실시에를 개념적으로 도시한 도면.
도 8은 모바일 유닛에서 타이밍 어드밴스 명령들을 수신하기 위한 방법의 일 대표적인 실시예를 개념적으로 도시한 도면.
상기 개시된 주제는 다양한 변경들 및 대안적인 형태들에 영향을 받기 쉽지만, 그 특정 실시예들은 도면들에서 예로서 도시되며 여기에서 상세히 설명된다. 그러나, 본 명세서에서 특정 실시예에 대한 설명은 개시된 특정 형태들로 개시된 주제를 제한하려고 의도되지 않으며, 그와는 반대로 상기 의도는 첨부된 청구항들의 범위 내에 속하는 모든 변경들, 동등물들, 및 대안들을 커버하는 것임을 이해해야 한다.
예시적인 실시예들이 이하에 기술된다. 명료함을 위해, 실제 구현의 모든 특징들이 본 명세서에 기술되는 것은 아니다. 물론 임의의 이러한 실제 실시예의 개발에서, 다수의 구현-특정 결정들이 하나의 구현에서 또 다른 구현으로 변화하는, 시스템-관련 및 비즈니스-관련 제약들을 준수하는 것과 같이, 개발자의 특정 목표들을 달성하기 위해 이루어져야 한다는 것이 이해될 것이다. 게다가, 이러한 개발 노력은 복잡하고 시간-소모적일 수 있지만, 그럼에도 불구하고 본 개시의 이득을 갖는 이 기술분야의 숙련자들을 위한 일상적인 일일 것임을 이해할 것이다.
상기 개시된 주제는 이제 첨부된 도면들을 참조하여 기술될 것이다. 다양한 구조들, 시스템들, 및 디바이스들이 단지 설명을 위해서 및 이 기술분야의 숙련자들에게 잘 알려져 상세들을 갖고 본 발명을 모호하게 하지 않도록 도면들에서 개략적으로 서술된다. 그럼에도 불구하고, 첨부된 도면들은 개시된 주제의 예시적인 예들을 기술하고 설명하기 위해 포함된다. 본 명세서에 이용된 단어들 및 구들은 관련 기술에서의 숙련자들에 의해 이러한 단어들 및 구들의 이해와 일치하는 의미를 갖도록 이해되고 해석되어야 한다. 단어 또는 구의 특별한 의미, 즉 이 기술분야의 숙련자들에 의해 이해되는 것처럼 평범하고 관례적인 의미와 상이한 규정이 본 명세서의 용어 또는 구의 일관된 이용에 의해 암시되도록 의도되지 않는다. 용어 또는 구가 특별한 의미, 즉 이 기술분야의 숙련자들에 의해 이해된 것과 다른 의미를 갖도록 의도된다는 점에서, 이러한 특별한 의미는 상기 용어 또는 구에 대한 특별한 정의를 직접 및 모호하지 않게 제공하는 명확한 방식으로 본 명세서에 분명히 제시될 것이다.
일반적으로, 본 발명은 무선 통신 시스템 내의 기지국들의 범위를 확대하기 위해 이용될 수 있는 기술들을 설명한다. 여기에 논의된 바와 같이, 기지국의 범위는 모바일 유닛이 그들의 존재를 상기 기지국에 시그널링하기 위해 송신하는 랜덤-액세스 프리앰블들의 구조와 관계가 있다. 예를 들면, 프리앰블에서의 부가적인 전치 순환 길이(및 대응하는 보호 시간 간격)의 모든 0.1 ms는 부가적인 15km 커버리지를 부가할 수 있다. 그러나, 상기 보호 시간 및 상기 전치 순환은 이들 간격들 동안 새로운 정보가 송신될 수 없기 때문에 완전한 오버헤드로서 고려된다. 그러므로 0.1ms 의 현재 값을 훨씬 넘어 상기 보호 시간 또는 상기 전치 순환 길이를 증가시키는 것은 높은 리소스 비용으로 인해 셀들의 범위를 확대하기 위한 바람직한 방식으로 고려되지 않는다.
다른 기술들이 또한 범위 확대를 지원하기 위해 이용될 수 있다. 예를 들면, 롱 텀 에볼루션(Long Term Evolution; LTE) 물리 계층 절차들 및 물리 계층 파라미터들은 100km의 타겟 셀 반경에 기초하여 설계될 수 있다. 100km를 넘는 셀 범위 확대는 기지국들 및/또는 eNB들에서 구현될 수 있다. 일 실시예에서, 랜덤-액세스(RA) 프리앰블 검출이 이용될 수 있다. 상기 RA 프리앰블의 CP 길이는 100km까지 지원하고 효율적인 주파수-도메인 상관기 구현을 허용하도록 설계된다. 범위 확대를 지원하기 위해, 상기 시간-도메인 상관기가 이용될 수 있거나, 대안적으로, 상기 주파수-도메인 상관기가 검출 성능에서의 트레이드오프를 갖고 이용될 수 있다. PUSCH 송신을 위해, 타이밍 어드밴스(timing advance; TA) 명령 범위에서의 제한들은 간섭을 야기하는, 원격 이용자들로부터 수신된 업링크 신호들이 시간 정렬을 잃고 인접한 서브프레임들로 확산되게 할 수 있다. RA 메시지(3)에 대해, RA 메시지(3)의 수신 타이밍은 특정 윈도우 크기 내에서 구성가능하다. 상이한 범위들에서의 이용자들을 위한 상기 RA 메시지(3)는 상이한 서브프레임들(TDM)로 스케줄링될 수 있다. 대안적으로, FDM이 이용될 수 있다. TDM/FDM 분리는 또한 트래픽 채널들을 위해 실현가능할 수 있다. 시간에 걸친, 상기 업링크 타이밍 오프셋은 예를 들면, 상기 기지국이 동기화된 업링크 송신들이 상기 기지국 타이밍 기준과 적절하게 일직선을 이루지 않음을 결정할 때, 상대적인 TA 명령들을 송신함으로써 정정될 수 있다. 일 실시예에서, 상기 eNB 수신기는 상기 eNB에 대한 그들의 위치를 결정하기 위해 원격 이용자들로부터의 상기 신호들의 특별한 처리를 지원할 수 있다. 예를 들면, eNB는 이용자들의 범위(예로서, 0-100km, 100-200km)에 의존하여, 상기 수신된 랜덤-액세스 신호들 상에 상이한 고속 푸리에 변환(FFT) 윈도우들을 위치시킬 수 있다. 상기 해결책이 가진 기본적인 문제는 예상된 용량 손실이다. 원격 이용자들로부터의 상기 신호들은 단일 타이밍 어드밴스가 거리가 먼 이용자들을 위해 요구된 타이밍 어드밴스를 나타내기 위해 충분한 범위를 갖지 않기 때문에 적어도 부분적으로 상기 스케줄러에 의해 공급된 2개의 서브프레임들로 확산될 수 있다. 상기 용량 손실을 피하기 위해, 보다 큰 범위에 걸쳐 상기 수신된 신호들을 정렬할 수 있도록 하는 것이 바람직할 것이다.
그러므로 본 발명에 기술된 상기 기술들의 실시예들은 랜덤-액세스 메시지들의 구조를 변경하는 것에 의존하지 않는다. 본 명세서에 기술된 상기 기술들은 상기 모바일 유닛이 상기 기지국과 빠르게 동기화할 수 있도록 상기 모바일 유닛이 필요한 타이밍 어드밴스 정보를 수신하도록 허용하는 시간 정렬 메커니즘을 제공할 수 있다. 그러므로 몇몇 실시예들은 다수의 서브프레임들로의 업링크 송신들의 확산을 감소시키거나 제거할 수 있다. 일 실시예에서, 기지국들은 모바일 유닛이 타이밍 어드밴스 명령에 의해 지원된 타이밍 어드밴스들의 범위 내에 있는 거리만큼 상기 기지국으로부터 분리되는지의 여부를 결정할 수 있다. 그렇다면, 상기 모바일 유닛을 위한 요구된 타이밍 어드밴스는 단일 타이밍 어드밴스 명령을 이용하여 시그널링될 수 있다. 그렇지 않다면, 상기 기지국은 복수의 타이밍 어드밴스 명령들을 상기 모바일 유닛에 송신할 수 있고, 이는 상기 기지국에 동기화하기 위해 이용된 상기 타이밍 어드밴스를 결정하기 위해 상기 타이밍 어드밴스 명령들에서의 정보를 결합할 수 있다.
도 1은 무선 통신 시스템(100)의 하나의 대표적인 실시예를 개념적으로 도시한다. 도시된 실시예에서, 기지국(105)은 에어 인터페이스 또는 무선 통신 링크들(115)을 통해 모바일 유닛들(110)에 무선 접속성을 제공한다. 무선 통신 링크들(115)을 수립하고, 유지하고, 동작시키고, 할당해제하고/할당해제하거나 해체하기 위한 기술들은 이 기술분야에 알려져 있으며, 명료함을 위해, 단지 청구된 주제에 관련있는 상기 무선 통신 링크들(115)을 수립하고, 유지하고, 동작시키고, 할당해제하고/해제하거나 해체하는 상기 양태들이 여기에 논의될 것이다. 게다가, 본 개시의 이득을 갖는 이 기술분야의 숙련자들은 도 1에 도시된 특정 무선 통신 시스템들이 예시적이며 청구된 주제를 제한하지 않는 것으로 의도된다는 것을 이해해야 한다. 예를 들면, 상기 무선 통신 시스템(100)의 대안적인 실시예들은 다른 수들의 기지국들(105) 및/또는 모바일 유닛들(115)을 포함할 수 있다.
상기 기지국(105) 및 상기 모바일 유닛들(110)은 랜덤 액세스 메시지들 및 타이밍 어드밴스 명령들을 교환함으로써 상기 무선 통신 링크들(115)을 통해 무선 통신을 개시할 수 있다. 예시된 실시예에서, 상기 기지국(105) 및 상기 모바일 유닛들(110)은 시간-동기화된 트래픽 또는 데이터 채널들을 통해 통신하도록 구성된다. 예를 들면, 주파수 분할 듀플렉스(FDD) 및/또는 시간 분할 듀플렉스(TDD) 채널들은 각각의 채널이 각각 서브 프레임들 또는 슬롯들, 예로서 0.5ms 타임슬롯들로 세분되는 5ms 또는 10ms 프레임들로 분할되는 업링크 및/또는 다운링크 송신들을 위한 프레임 구조를 이용할 수 있다. 그러나, 상기 기지국들(105) 및 모바일 유닛들(110)은 상기 기지국(105) 및 각각의 모바일 유닛(110) 간의 가변하는(및 초기에 알려지지 않은) 왕복 시간 지연으로 인해 적어도 부분적으로는 초기에 동기화될 수 없다. 상기 기지국들(105) 및/또는 상기 모바일 유닛들(110) 내의 신호 처리 시간은 또한 동기화의 부족에 기여할 수 있다. 여기에 논의된 바와 같이, 모바일 유닛(110)에서 상기 기지국(105)으로 송신된 랜덤 액세스 채널의 구조는 상기 기지국(105)의 범위(R)에 대응한다.
도 2는 랜덤 액세스 채널(200)의 하나의 대표적인 실시예를 도시한다. 이 실시예에서, 상기 랜덤 액세스 채널(200)은 상기 랜덤 액세스 채널(RACH) 프리앰블을 포함할 수 있는 전치 순환(205) 및 송신 시퀀스(210)를 포함한다. 예를 들면, 물리 계층 랜덤 액세스 프리앰블(랜덤 액세스 채널(200)과 같은)은 길이(TCP)의 전치 순환(205) 및 길이(TSEQ)의 시퀀스 부분(210)으로 이루어질 수 있다. 대표적인 파라미터 값들은 표 1에 열거되며 상기 프레임 구조 및 상기 랜덤 액세스 구성에 의존한다. 프로토콜 스택에서의 상위 층들은 상기 프리앰블 포맷을 제어할 수 있다. 표 1에 열거된 상기 프리앰블 포맷들은 제 3 세대 파트너쉽 프로젝트(3GPP), 특히 3GPP 기술 규격 그룹 무선 액세스 네트워크, 진화된 범용 지상파 무선 액세스(E-UTRA), 물리 채널들 및 변조라는 제목의 3GPP TS 36.211 v9.1.0에 의해 제시된 표준들 및/또는 프로토콜들에 따라 규정된다. 기본 시간 유닛(TS)은 또한 3GPP 표준들 및/또는 프로토콜들에 따라 규정될 수 있다.
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표 1에서 포맷들(1, 3)은 이들 포맷들이 비교적 더 긴 전치 순환들을 이용하기 때문에 대략 100km의 범위를 달성하기 위해 이용될 수 있다. 여기에 이용된 바와 같이, 상기 용어 "대략"은 완벽한 조건들 하에서, 이들 포맷들을 위한 상기 전치 순환의 지속 기간에 대응하는 왕복 지연이 100km의 범위에 대응한다는 것을 나타내기 위해 이용된다. 그러나, 환경 조건들 및 다른 인자들은 이 기술분야의 숙련자들이 여전히 "100km" 또는 "대략 100km"인 것으로 상기 범위를 나타낼지라도 실제로 달성된 사실상의 범위는 이러한 이상적인 값으로부터 변하게 할 수 있다.
3GPP 표준들 및/또는 프로토콜들에서 채택될 수 있는 일 실시예에서, 지원된 TA 명령의 범위는 예로서, TS 36.213 및 대응하는 RAN2 규격 TS 36.321에서 [0,..., 1282]에 제한될 수 있다. TA 명령의 범위는 여기에 기술된 상기 기술들의 실시예들을 이용하는 MAC PDU 구조를 변경하지 않고 [0,..., 2047]로 확대될 수 있다. 예를 들면, 11-비트 타이밍 어드밴스 명령을 갖는 랜덤 액세스(RA) 응답의 경우에, TA는 TA = 0, 1, 2, ..., 1282의 인덱스 값들로 NTA 값들을 표시하고, 여기서 상기 타이밍 정렬의 양은 NTA = TA×16으로 제공되며 NTA는 관련 3GPP 규격들에서 규정된다. 상기 타이밍 어드밴스 명령 필드는 모바일 유닛에 의해 이용된 타이밍 조정의 양을 제어하기 위해 이용될 수 있는 인덱스 값(TA(0, 1, 2,..., 1282))을 나타낸다. 일 실시예에서, 상기 타이밍 어드밴스 명령 필드의 크기는 11 비트들이다. 적용가능한 타이밍 진보는 16개의 TS의 단계들로서 규정될 수 있기 때문에 20512 = 16*1282임을 주의하자. 상기 기지국 및 상기 모바일 유닛은 상기 모바일 유닛으로부터 업링크 무선 프레임 수(i)의 송신이 상기 모바일 유닛에서의 대응하는 다운링크 무선 프레임을 시작하기 (NTA + NTA offset)×TS 초 전에 시작할 수 있도록 상기 타이밍 어드밴스를 이용하여 동기화될 수 있으며, 여기서 0≤NTA≤20512, 프레임 구조 유형 1을 위해 NTA offset = 0, 프레임 구조 유형 2를 위해서는 NTA offset = 624. 무선 프레임에서 모든 슬롯들이 송신될 수 있는 것은 아니라는 것을 주의하자. 그것의 일 예는 TDD이며, 여기서 무선 프레임에서의 상기 슬롯들의 서브세트만이 송신된다.
도 3은 도 2에 도시된 상기 랜덤-액세스 채널(200)과 같은 RACH 프리앰블들을 송신하기 위해 이용될 수 있는 송신기(300)의 대표적인 일 실시예를 개념적으로 도시한다. 예시된 실시예에서, 상기 송신기(300)는 비-동기화된 RACH 송신을 위해 구성된다. 예를 들면, 길이(L)의 CAZAC 시퀀스는 RACH 버스트(305)로서 이용될 수 있다. 상기 시퀀스는 직렬/병렬 변환기(310) 및 DFT 유닛(315)에서 이산 푸리에 변환(DFT) 프리코딩에 의해 주파수 도메인으로 변환된다. 매퍼(320)가 그 후 상기 프리코딩 신호들을 적절한 RACH 서브-캐리어들로 매핑시키기 위해 이용될 수 있다. 상기 시퀀스는 그 후 역 고속 푸리에 변환(IFFT) 소자(325)에 의해 시간-도메인 샘플들로 변환될 수 있고, 그 후 직렬 신호 스트림들로 다시 변환된다(병렬/직렬 변환기(330)에서). 상기 시간 도메인에서, 제로 샘플들은 갭 인서터(gap inserter)(335)를 이용한 송신 전에 상기 휴지 기간들(gap periods)에 부가된다.
도 1을 다시 참조하면, 상기 기지국(105)은 상기 랜덤 액세스 메시지를 송신한 상기 모바일 유닛(110) 및 상기 기지국(105) 간의 거리를 추정하기 위해 상기 수신된 랜덤 액세스 메시지를 이용할 수 있다. 일 실시예에서, 상기 기지국(105)은 기준 신호와 상기 수신된 랜덤-액세스 메시지를 상관시킬 수 있다. 상기 기지국의 상기 범위(R)에 대응하는 타이밍 윈도우에 걸쳐 이러한 상관을 실행함으로써, 상기 기지국(105)은 상기 기지국(105)에서의 타이밍 기준 및 상기 랜덤-액세스 메시지의 수신 시간 간의 상대적인 지연을 추정할 수 있다.
도 4는 RACH 프리앰블의 구조와 연관된 범위에 걸쳐 상기 RACH 프리앰블을 검출하기 위해 이용될 수 있는 수신기(400)의 일 실시예를 개념적으로 도시한다. 예시된 실시예에서, 상기 수신기(400)는 비-동기화된 RACH 프리앰블들을 검출하도록 구성되며 도 4는 상관 검출기(400)의 주파수-도메인 구현을 도시한다. 예시된 실시예에서, 수신된 신호는 중첩-부가 동작(405)에 의해 사전 처리된다. 그 후, 상기 신호는 상기 주파수-도메인 상관기(410)에서 고속 푸리에 변환(FFT) 소자에 의해 주파수-도메인으로 변환된다. 상기 기준 RACH 시퀀스(415)에 의한 곱셈 후, 상기 신호는 역 이산 고속 변환(IDFT)을 이용하여 시간-도메인으로 다시 변환된다. 상기 시간-도메인 신호 에너지는 그 후 제한된 검색 윈도우 내에서 결정될 수 있으며(420에서) 상기 에너지 검출기(425)에서 임계값과 비교된다. RACH 프리앰블이 상기 수신된 신호 내에서 검출되면, 상기 수신기(400)의 출력은 상기 검출된 RACH 시퀀스의 왕복 지연의 추정치를 나타낸다.
단일 기준 시퀀스(415)를 이용하는 대신에, 상기 수신기(400)의 대안적인 실시예들에서 상기 주파수 도메인 상관기(410)의 대안적인 실시예들은 각각이 가능한 RACH 송신 위치들의 독립 범위를 검출하는 병렬 RACH 프리앰블 검출의 세트를 구현할 수 있다. 예를 들면, 상기 병렬 RACH 프리앰플 검출 프로세스들의 각각은 복수의 기준 신호들(1-N)에 상기 수신된 신호를 비교할 수 있다. 상기 기준 신호들(1-N)의 각각은 상이한 거리 범위들에서 이용자들로부터 RACH 프리앰블들을 검출하기 위해 이용될 수 있다. 예를 들면, 하나의 기준 신호(및 연관된 병렬 검출 프로세스)는 0-15km의 범위에서 이용자들을 검출하기 위해 이용될 수 있고, 또 다른 기준 신호(및 연관된 병렬 검출 프로세스)는 15-30km의 범위에서 이용자들을 검출하기 위해 이용될 수 있으며, 또 다른 기준 신호(및 연관된 병렬 검출 프로세스)는 30-45km의 범위에서 이용자들을 검출하기 위해 이용될 수 있다.
도 1을 다시 참조하면, 상기 기지국(105)이 상기 랜덤-액세스 메시지를 송신하는 상기 모바일 유닛(115)으로의 거리를 추정하면, 상기 기지국(105)은 상기 기지국(105) 및 상기 모바일 유닛(115) 간의 송신들을 동기화하기 위해 이용될 수 있는 타이밍 어드밴스를 결정할 수 있다. 예를 들면, 상기 모바일 유닛(115(1))이 상기 기지국(105)에 랜덤-액세스 메시지를 송신하면, 상기 기지국(105)은 상기 모바일 유닛(115(1))에 대한 상기 왕복 지연을 결정할 수 있고, 그 후 상기 기지국(105)과 동기화하기 위해 그것의 타이밍을 조정하도록 상기 모바일 유닛(115(1))에 의해 이용될 수 있는 적절한 타이밍 어드밴스를 규정한다. 타이밍 어드밴스 명령들은 상기 기지국(105)의 범위(R)에 대응하는 상기 타이밍 어드밴스의 값들의 범위를 지원하기 위해 규정될 수 있다. 그러므로 상기 타이밍 어드밴스 명령들에 의해 지원된 값들의 범위는 또한 상기 RACH 프리앰블의 구조에 의해 규정된 상기 범위(R)에 대응할 수 있다. 예를 들면, 타이밍 어드밴스 명령은 상기 지원된 범위(R) 내의 상기 타이밍 어드밴스의 상이한 값들을 나르기 위해 이용될 수 있는 선택된 수의 비트들을 포함할 수 있다.
상기 기지국(105)의 범위는 단일 타이밍 어드밴스 명령에 의해 표시될 수 있는 최대 타이밍 어드밴스보다 큰 네트 타이밍 어드밴스를 표시하는 정보를 나르기 위해 다수의 타이밍 어드밴스 명령들을 이용함으로써 확대될 수 있다. 예시된 실시예에서, 상기 기지국(105)은 모바일 유닛(115)이 상기 모바일 유닛들(115)에 의해 송신된 상기 RACH 프리앰블들의 구조 및/또는 상기 타이밍 어드밴스 명령들에 의해 지원되는 상기 범위(R)를 넘는지의 여부를 결정할 수 있다. 상기 기지국(105)은 그 후 상기 범위(R) 밖에 있는 모바일 유닛들(115)을 동기화하도록 요구되는 상기 타이밍 어드밴스의 보다 큰 값들을 나타내는 다수의 타이밍 어드밴스 명령들을 송신할 수 있다. 예를 들면, 상기 기지국(105)은 상기 모바일 유닛(115(2))이 상기 기지국(115)과 동기화하기 위해 필요로 할 상기 타이밍 어드밴스의 값을 표시하기 위해 두 개의(또는 몇몇 경우들에서 그 이상) 타이밍 어드밴스 명령들을 송신할 수 있다.
도 5는 모바일 유닛이 상기 모바일 유닛에 의해 이용된 RACH 프리앰블 구조 및/또는 타이밍 어드밴스 명령에 의해 지원된 범위 내에 있는지의 여부를 결정할 수 있는 상기 기지국(500)의 일 대표적인 실시예를 개념적으로 도시한다. 예시된 실시예에서, 상기 기지국(500)은 안테나(505)에서 무선 신호들을 수신한다. 상기 수신된 신호들의 하나의 버전은 도 4에 도시된 상기 수신기(400)와 같은 수신기(510)로 전달된다. 상기 수신기(510)는 상기 기지국(500)의 범위에 대응하는 타이밍 윈도우 내에서 상기 수신된 신호를 검색하도록 구성된다. 예를 들면, 상기 수신기(510)는 상기 범위(0-100km)에서의 거리들을 위한 왕복 지연들에 대응하는 타이밍 윈도우를 검색할 수 있다. RACH 프리앰블이 상기 타이밍 윈도우 내에서 검출되면, 상기 수신기(510)는 상기 수신된 신호의 상기 왕복 지연을 추정하고 이러한 정보를 상기 왕복 지연을 정정하고 상기 모바일 유닛과 상기 기지국(500)을 동기화하기 위해 이용될 수 있는 상기 타이밍 어드밴스의 값을 나타내는 적절한 타이밍 어드밴스 명령을 생성할 수 있는, 타이밍 어드밴스 로직(515)에 송신할 수 있다. 상기 타이밍 어드밴스 명령은 그 후 상기 안테나(505)를 이용하여 송신될 수 있다.
상기 수신기(520)는 또한 상기 모바일 유닛에 의해 이용된 상기 타이밍 어드밴스 명령 및/또는 상기 RACH 프리앰블 구조에 의해 지원된 상기 범위 밖에 있는 거리들에 대응하는 타이밍 윈도우 내에서 상기 수신된 신호들을 검색하기 위해 이용될 수 있다. 예시된 실시예에서, 상기 수신된 신호들은 상기 타이밍 어드밴스 명령 및/또는 상기 RACH 프리앰블 구조에 의해 지원된 최대 범위에서 상기 왕복 지연에 대응하는 시간만큼 지연 소자(525)에서 지연된다. 예를 들면, 상기 지연 소자(525)는 100km의 범위에 대응하는 왕복 지연만큼 상기 수신된 신호들을 지연시킬 수 있다. 상기 수신기(520)는 그 후 상기 타이밍 어드밴스 명령 및/또는 상기 RACH 프리앰블 구조에 의해 지원된 상기 범위에 대응하는 타이밍 윈도우 내에서 상기 지연된 신호를 검색할 수 있다. 예를 들면, 상기 수신된 신호가 상기 수신기(520)에 도달하기 전에 지연된다면, 상기 수신기(520)는 상기 범위(100-200km)에 있는 거리들에 대한 왕복 지연들에 대응하는 타이밍 윈도우를 검색할 수 있다. RACH 프리앰블이 상기 타이밍 윈도우 내에서 검출되면, 상기 수신기(520)는 상기 수신된 신호의 상기 왕복 지연을 추정할 수 있고, 이 정보를 상기 왕복 지연을 위해 정정하고 상기 모바일 유닛과 상기 기지국(500)을 동기화시키기 위해 이용될 수 있는 상기 타이밍 어드밴스의 값을 결합하여 나타내는 타이밍 어드밴스 명령들의 적절한 세트를 생성할 수 있는, 타이밍 어드밴스 로직(515)에 송신한다. 상기 타이밍 어드밴스 명령들은 그 후 상기 안테나(505)를 이용하여 송신될 수 있다.
예시된 실시예에서, 상기 수신기들(510, 520)은 상기 기지국(500) 내에서 별개의 기능 엔티티들로서 서술된다. 그러므로 상기 수신기들(510, 520)은 상기 상이한 타이밍 윈도우들 내에서 RACH 프리앰블들을 찾기 위해 상기 수신된 신호 및 상기 수신된 신호의 지연된 버전을 동시에 처리할 수 있다. 그러나, 대안적인 실시예들에서, 상기 수신기들(510, 520)은 상기 수신된 신호 및 상기 수신된 신호의 지연된 버전 모두의 검색들을 실행하도록 구성되는 단일 물리적 수신기를 나타낼 수 있다. 상기 경우에, 상기 수신기들(510, 520)을 구현하는 상기 물리적 수신기는 제 1 시간 간격 동안 제 1 윈도우에서 및 제 2 시간 간격 동안 제 2 윈도우에서 상기 수신된 신호들을 검색할 수 있다.
도 6a는 상기 타이밍 어드밴스의 값들을 나타내기 위해 이용될 수 있는 타이밍 어드밴스 명령(600)의 일 대표적인 실시예를 개념적으로 도시한다. 예시된 실시예에서, 상기 타이밍 어드밴스 명령(600)은 상기 타이밍 어드밴스의 값을 전달하기 위해 이용될 수 있는 복수의 비트들(605)을 포함한다. 상기 비트들(605)의 수는 미리 결정될 수 있으며 상기 타이밍 어드밴스 명령(600)이 기지국의 범위에 대응하는 범위 및/또는 RACH 프리앰블 구조에 의해 지원된 범위와 같은 범위 내에 상기 타이밍 어드밴스의 값들을 전달하도록 허용하기 위해 선택될 수 있다. 상기 타이밍 어드밴스 명령(600)은 또한 하나 이상의 예약된 비트들(610)을 포함할 수 있다. 예시된 실시예에서, 상기 예약된 비트(610)는 "0"의 값으로 설정된다.
도 6b는 단일 타이밍 어드밴스 명령에서의 상기 비트들을 이용하여 시그널링될 수 있는 상기 타이밍 어드밴스의 최대값보다 큰 타이밍 어드밴스를 시그널링하도록 결합될 수 있는 두 개의 타이밍 어드밴스 명령들(615, 620)을 개념적으로 도시한다. 예를 들면, 각각의 타이밍 어드밴스 명령(615, 620)은 기지국의 범위 및/또는 RACH 프리앰블 구조에 의해 지원된 범위에 대응하는 범위 내에서의 타이밍 어드밴스들을 나타내기 위해 이용되는 허용된 인덱스 값들(TA(0, 1, 2,..., 1282)의 범위를 지원하는 비트 폭을 가질 수 있다. 보다 큰 타이밍 어드밴스들을 시그널링하기 위해, 상기 제 1 타이밍 어드밴스 명령(615)은 상기 인덱스에 대한 1283의 값을 나타내기 위해 예로서 상기 예약된 비트들(610)의 하나 이상을 "1"의 값으로 설정함으로써, 상기 허용된 범위 밖의 인덱스 값을 송신할 수 있다. 상기 모바일 유닛이 상기 제 1 타이밍 어드밴스 명령(615)을 수신할 때, 제 2 타이밍 어드밴스 명령(620)은 상기 인덱스 값이 상기 허용된 범위 밖에 있기 때문에 송신된다는 것을 인지한다.
상기 제 2 타이밍 어드밴스 명령(620)에서의 상기 인덱스의 값은 상기 최대 값(예로서, 1282) 및 상기 제 2 타이밍 어드밴스 명령에 나타내어진 값의 합계가 상기 기지국에 동기화하도록 상기 확대된 범위 내의 모바일 유닛들에 의해 이용되는 상기 타이밍 어드밴스의 확대된 값과 동일하도록 선택될 수 있다. 두 개의 타이밍 어드밴스 명령들(615, 620)이 도 6에 도시되었지만, 대안적인 실시예들이 상기 타이밍 어드밴스의 보다 큰 값들을 시그널링하기 위해 보다 많은 타이밍 어드밴스 명령들을 이용할 수 있다. 예를 들면, 상기 제 2 타이밍 어드밴스 명령(620)은 예로서, 상기 인덱스에 대한 1283의 값을 나타내기 위해 상기 예약된 비트들(610)의 하나 이상을 "1"의 값으로 설정함으로써, 상기 허용된 범위의 밖에 있는 인덱스 값을 송신할 수 있다. 상기 모바일 유닛은 그 후 적어도 하나의 부가적인 타이밍 어드밴스 명령이 송신되고 그것이 상기 확대된 범위에서 이용되어야 하는 상기 타이밍 어드밴스의 값을 결정하기 위해 상기 타이밍 어드밴스 명령들 모두에서 정보를 결합해야 한다는 것을 알 수 있다. 이러한 기술의 실시예들은 기지국의 범위가, 잠재적으로 "미래에도 경쟁력을 갖춘(future-proof)" 이러한 접근법일 수 있는, 임의의 수의 타이밍 어드밴스 명령들을 데이지-체인함으로써 보다 큰 값들로 필요한 만큼 확대되게 허용할 수 있다. 이러한 기지국의 실시예들은 또한 0-100km, 100-200km, 200-300km 등과 같은 부가적인 범위들 내에 모바일 유닛 거리들을 결정할 수 있을 것이다.
도 7은 타이밍 어드밴스 명령들을 모바일 유닛들에 송신하기 위한 방법(700)의 대표적인 일 실시예를 개념적으로 도시한다. 상기 예시된 실시예에서, 기지국은 모바일 유닛으로부터 랜덤-액세스 메시지를 수신하고 상기 모바일 유닛 및 상기 기지국 간의 거리 또는 분리(R)를 추정하거나 결정(705에서)하기 위해 이러한 메시지를 이용한다. 예를 들면, 초기 액세스 절차 동안, 상기 모바일 유닛은 미리-정해진 서브-프레임에서 상기 랜덤 액세스 프리앰블을 송신할 수 있고 상기 기지국은 상기 거리(R)를 결정(700에서)하기 위해 상기 랜덤 액세스 프리앰블을 이용할 수 있다. 상기 기지국은 그 후 상기 모바일 유닛이 상기 프리앰블의 구조에 의해 지원되는 거리 및/또는 타이밍 어드밴스 명령에 의해 지원된 타이밍 어드밴스들의 범위에 대응하는 거리에 대응하는 거리(R1) 내에 있는지의 여부를 결정할 수 있다(710에서). 상기 모바일 유닛이 상기 거리(R1) 내에 있다면, 상기 기지국은 상기 모바일 유닛을 동기화하기 위한 적절한 타이밍 어드밴스를 결정하고 이러한 타이밍 어드밴스를 나타내는 타이밍 어드밴스 명령을 상기 모바일 유닛에 송신할 수 있다. 일 실시예에서, 상기 기지국은 또한 상기 모바일 유닛이 기준 타이밍 신호에 대한 업링크 송신들을 동기화하기 위해 상기 타이밍 어드밴스를 이용할 수 있도록 상기 타이밍 신호를 동시에 송신할 수 있다.
다수의 타이밍 어드밴스 명령들은 상기 모바일 유닛이 상기 거리(R1)를 넘는지 또는 그 밖에 있는지를 결정할 때(710에서) 송신될 수 있다. 상기 예시된 실시예에서, 상기 기지국은 상기 모바일 유닛을 상기 기지국에 동기화시키기 위해 요구된 상기 타이밍 어드밴스를 결정하고 상기 요구된 타이밍 어드밴스의 부분을 나타내고 또한 후속하는 타이밍 어드밴스 명령이 송신됨을 나타내는 타이밍 어드밴스 명령을 송신한다(720에서). 예를 들면, 상기 타이밍 어드밴스 명령은 상기 타이밍 어드밴스 명령(1282)에 의해 지원된 최대값의 타이밍 어드밴스를 나타내는 1283의 값을 포함할 수 있다. 상기 타이밍 어드밴스 명령에서 1283의 값은 또한 또 다른 타이밍 어드밴스 명령이, 1283의 값이 상기 타이밍 어드밴스 명령에 의해 지원된 상기 범위(0-1282) 밖에 있기 때문에 송신된다는 것을 나타낸다. 하나 이상의 후속 타이밍 어드밴스 명령들은 그 후 부가적인 타이밍 어드밴스를 나타내기 위해 송신될 수 있다(725에서). 예를 들면, 2000의 총 타이밍 어드밴스를 나타내기 위해, 초기 RA 응답이 1283의 값을 갖고 송신되며(720에서) 그 후 또 다른 RA 응답이 718의 타이밍 어드밴스의 값을 갖고 후속하는 서브프레임에서 송신된다(725에서).
도 8은 모바일 유닛에서 타이밍 어드밴스 명령들을 수신하기 위한 방법(800)의 대표적인 일 실시예를 개념적으로 도시한다. 예시된 실시에에서, 상기 모바일 유닛은 상기 에어 인터페이스를 통해 랜덤-액세스 메시지를 상기 기지국에 송신한다. 예를 들면, 초기 액세스 절차 동안, 상기 모바일 유닛은 미리-결정된 서브프렐임에서 랜덤 액세스 프리앰블을 송신할 수 있다. 상기 모바일 유닛은 그 후 상기 기지국으로부터 응답을 기다릴 수 있다. 예를 들면, 상기 모바일 유닛은 미리-구성된 윈도우 내의 상기 RA-RNTI에 의해 식별된 랜덤 액세스 응답에 대한 공통 검색 공간(예로서, 물리적 다운링크 제어 채널, PDCCH)을 모니터링할 수 있다. 상기 RA 응답 윈도우는 상기 프리앰블 송신의 끝의 3개의 서브프레임들 후에서 시작한다. 상기 윈도우 길이는 상기 무선 리소스 제어(RRC 메시지)에서 RACH-ConfigCommon 정보 요소(IE)에서의 ResponseWindowSize를 이용하여 상위 계층 파라미터에 의해 구성된다.
예시된 실시예에서, 상기 모바일 유닛은 상기 기지국으로부터 타이밍 어드밴스 명령을 포함하는 응답을 수신한다(805에서). 상기 모바일 유닛은 그 후 상기 타이밍 어드밴스 명령이 단일 타이밍 어드밴스 명령에 의해 지원된 범위 내에 있는지의 여부를 결정한다(810에서). 그렇다면, 상기 모바일 유닛은 상기 타이밍 어드밴스 명령을 처리하고 상기 기지국과 동기화하도록 그것의 타이밍을 전진시킨다(815에서). 예를 들면, 상기 랜덤 액세스 응답이 상기 송신된 랜덤 액세스 프리앰블에 대응하는 랜덤 액세스 프리앰블 식별자를 포함한다면, 상기 모바일 유닛은 이러한 랜덤 액세스 응답 수신이 성공적인 것으로 간주하고, 상기 수신된 타이밍 어드밴스 명령을 처리하고, TS 36.321의 섹션 5.2에 기술된 것과 같이, 시간 정렬 절차를 실행할 수 있다(815에서). 일 실시예에서, 상기 모바일 유닛은 얼마나 오랫동안 사이 모바일 유닛이 업링크 시간 정렬된 것으로 고려되는지를 제어하기 위해 이용되는 구성가능한 타이머(timeAlignmentTimer)를 가질 수 있다. 일 실시예에서, 상기 모바일 유닛은 또한 타이밍 어드밴스 명령 MAC 제어 요소가 상기 랜덤 액세스 응답 메시지에서 수신될 때 상기 타이밍 어드밴스 명령을 이용할 수 있다. 상기 모바일 유닛은 또한 timeAlignmentTimer를 시작 또는 재시작할 수 있다. 상기 랜덤 액세스 프리앰블이 상기 모바일 유닛에서의 상기 MAC 계층에서 선택되지 않을 때, 상기 모바일 유닛은 상기 타이밍 어드밴스 명령을 이용할 수 있고 timeAlignmentTimer를 시작 또는 재시작할 수 있다. 그렇지 않다면, 상기 timeAlignmentTimer가 작동하지 않는다면, 상기 모바일 유닛은: 상기 타이밍 어드밴스 명령을 이용하고 timeAlignmentTimer를 재시작할 수 있다. 경합 해결이 성공적이 않은 것으로 고려될 때, 상기 모바일 유닛은 timeAlignmentTimer를 중지할 수 있다. 그렇지 않다면, 상기 모바일 유닛은 상기 수신된 타이밍 어드밴스 명령을 무시할 수 있다. timeAlignmentTimer가 만료될 때, 상기 모바일 유닛은 모든 HARQ 버퍼들을 플러싱할 수 있고 물리적 업링크 제어 채널 리소스들(PUCCH/SRS)을 릴리즈하도록 RRC에 통보하고, 임의의 구성된 다운링크 할당들 및 업링크 승인들을 삭제할 수 있다.
상기 모바일 유닛은 상기 모바일 유닛이 상기 타이밍 어드밴스 명령이 단일 타이밍 어드밴스 명령에 의해 지원된 범위 밖에 있음을 결정할 때(810에서) 부가적인 타이밍 어드밴스 명령을 대기 및 수신할 수 있다(720에서). 상기 모바일 유닛은 그 후 본 명세서에 논의된 바와 같이 초기 및 부가적인 타이밍 어드밴스 명령들에 나타내어진 바와 같이 상기 타이밍 어드밴스를 결합할 수 있다(725에서). 상기 모바일 유닛의 타이밍은 다수의 타이밍 어드밴스 명령들에 표시된 바와 같이 상기 결합된 타이밍 어드밴스를 이용하여 전진될 수 있다(730에서). 일 실시예에서, 상기 타이밍 어드밴스 명령이 RA 응답 메시지에서 수신되면, 상기 모바일 유닛은 다수의 서브-프레임들에서 TA 명령들의 수신을 허용하도록 구성된다. 예를 들면, 상기 수신된 타이밍 어드밴스 명령이 상기 허용된 상기 인덱스 값(TA(0, 1, 2,..., 1282)) 내에 있다면, 상기 모바일 유닛은 상기 타이밍 어드밴스 명령을 이용할 수 있다(715에서). 그렇지 않은 경우, 상기 수신된 타이밍 어드밴스 명령이 상기 허용된 상기 인덱스 값(TA(0, 1, 2,..., 1282)) 밖에 있다면, 상기 모바일 유닛은 상기 인덱스 값(1282의 TA)을 가정하는 타이밍 어드밴스 명령을 이용하고 상기 수신된 타이밍 어드밴스 명령이 상기 허용된 인덱스 값(TA(0, 1, 2,..., 1282))에 속할 때까지 상기 허용된 상기 인덱스 값(TA(0, 1, 2,..., 1282)) 내의 랜덤 액세스 응답 메시지를 기다릴 수 있다. 예를 들면, 상기 기지국이 요구된 타이밍 어드밴스 인덱스 값(2000)을 결정한다면, 상기 모바일 유닛은 1283의 타이밍 어드밴스 값을 가진 초기 RA 응답을 수신할 수 있다(705에서). 또 다른 RA 응답이 그 후 718의 타이밍 어드밴스 값을 가진 후속 서브프레임에서 수신될 수 있다(720에서). 상기 모바일 유닛은 그 후 RA 메시지(3)의 송신을 위한 2000의 상기 결합된 타이밍 어드밴스 값을 이용할 수 있다(730에서).
요약하면, 본 발명은 셀 범위 확대를 위한 대안적인 접근법의 실시예들을 기술한다. 상기 제안된 기술들은 큰 셀 반경에 대응하는 왕복 지연을 추정하고 다수의 RA 응답 메시지들에 송신되는 타이밍 어드밴스 명령들을 생성하기 위해 상기 기지국 및/또는 eNB 능력에 기초한다. 여기에 기술된 상기 기술들의 실시예들은 상기 타이밍 어드밴스 명령 범위를 넘어 확대된 셀 반경을 지원하기 위해 모듈러 방식을 제공하고, 이는 현재 100km에 제한된다.
상기 개시된 주제 및 대응하는 상세한 설명의 부분들은 소프트웨어, 또는 컴퓨터 메모리 내의 데이터 비트들에 대한 동작들의 알고리즘들 및 심볼 표현들에 관하여 제공된다. 이들 설명들 및 표현들은 이 기술분야의 숙련자들이 이 기술분야의 다른 숙련자들에게 그들의 작업의 요지를 효과적으로 전달하는 것들이다. 상기 용어가 여기에 이용된 바와 같이 및 그것이 일반적으로 이용되는 바와 같이, 알고리즘은 원하는 결과를 이끄는 단계들의 일관성 있는 시퀀스로서 인식된다. 상기 단계들은 물리적 양들의 물리적 조작들을 요구하는 것이다. 일반적으로, 필수적이지는 않지만, 이들 양들은 저장, 전달, 결합, 비교, 및 그렇지 않은 경우 조작될 수 있는 광학, 전기, 또는 자기 신호들의 형태를 취한다. 그것은 원칙적으로 이들 신호들을 비트들, 값들, 요소들, 심볼들, 문자들, 용어들, 숫자들 등으로 나타내기 위해 공통 이용의 이유로 종종 편리하다는 것이 증명되어왔다.
그러나 이들 및 유사한 용어들 모두는 적절한 물리적 양들과 연관되는 것이며 단지 이들 양들에 적용된 편리한 라벨들임을 명심해야 한다. 만일 달리 명확하게 서술되지 않는다면, 또는 사이 논의로부터 명백한 것처럼, "처리하는" 또는 "계산하는" 또는 "산출하는" 또는 "결정하는" 또는 "디스플레이하는" 등과 같은 용어들은 상기 컴퓨터 시스템의 레지스터들 및 메모리들 내의 물리적, 전자 양들로서 표현된 데이터를 상기 컴퓨터 시스템 메모리들 또는 레지스터들 또는 다른 그러한 정보 저장 장치, 송신 또는 디스플레이 디바이스들 내의 물리적 양들로서 유사하게 표현된 다른 데이터로 조작 및 변환하는 동작 및 컴퓨터 시스템, 또는 유사한 전자 컴퓨팅 디바이스의 프로세스들을 나타낸다.
상기 개시된 주제의 소프트웨어 구현된 양태들은 통상적으로 몇몇 형태의 프로그램 저장 매체상에 인코딩될 뿐만 아니라 몇몇 유형의 송신 매체를 통해 구현된다. 상기 프로그램 저장 매체는 자기(예로서, 플로피 디스크 또는 하드 드라이브) 또는 광학(예로서, 컴팩트 디스크 판독 전용 메모리, 또는 "CD ROM")일 수 있고 판독 전용 또는 랜덤 액세스일 수 있다. 유사하게는, 상기 송신 매체는 꼬임 선 상들, 동축 케이블, 광 섬유, 또는 이 기술분야에 알려진 몇몇 다른 적절한 송신 매체일 수 있다. 상기 개시된 주제는 임의의 주어진 구현의 이들 양태들에 의해 제한되지 않는다.
상기 개시된 특정 실시예들은, 상기 개시된 주제가 본 교시들의 이득을 갖는 이 기술분야의 숙련자들에게 명백한 상이하지만 동등한 방식들로 변경되고 실시될 수 있기 때문에 단지 예시적이다. 더욱이, 아래 청구항들에서 기술된 것과 다른, 여기에서 도시된 구성 또는 설계의 세부사항들에 제한되도록 의도되지 않는다. 그러므로, 상기 개시된 특정 실시예들은 변경 또는 수정될 수 있으며 모든 이러한 변형들은 개시된 주제의 범위 내에 있는 것으로 고려된다는 것이 분명하다. 따라서, 여기에서 구하고자 하는 보호는 이하의 청구항들에서 제시된 바와 같다.
100: 무선 통신 시스템 105, 500: 기지국
110: 모바일 유닛 300: 송신기
310: 직렬/병렬 변환기 315: DFT 유닛
320: 매퍼
325: 역 고속 푸리에 변환(IFFT) 소자 330 : 병렬/직렬 변환기
335: 갭 인서터 400, 510, 520: 수신기
410: 주파수-도메인 상관기 425: 에너지 검출기
505: 안테나 515: 타이밍 어드밴스 로직
525: 지연 소자

Claims (10)

  1. 기지국에서의 구현을 위한 방법에 있어서:
    모바일 유닛이 타이밍 어드밴스 명령에 의해 지원된 타이밍 어드밴스들의 범위에 대응하는 제 1 범위 내에 있는지의 여부를 결정하는 단계; 및
    상기 모바일 유닛이 복수의 타이밍 어드밴스 명령들에서의 정보를 결합함으로써 상기 기지국과 동기화할 수 있도록 상기 모바일 유닛이 상기 제 1 범위 밖에 있을 때 상기 복수의 타이밍 어드밴스 명령들을 상기 모바일 유닛에 송신하는 단계를 포함하는, 기지국에서의 구현 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 모바일 유닛이 상기 제 1 범위 내에 있는지의 여부를 결정하는 단계는 상기 제 1 범위에 대응하는 적어도 하나의 제 1 타이밍 윈도우에서 랜덤 액세스 채널상에 수신된 신호들을 검색하는 단계 및 상기 제 1 범위를 넘는 적어도 하나의 제 2 범위에 대응하는 적어도 하나의 제 2 타이밍 윈도우에서 상기 랜덤 액세스 채널 상에 수신된 상기 신호들을 검색하는 단계를 포함하는, 기지국에서의 구현 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 모바일 유닛이 상기 제 1 범위 내에 있는지의 여부를 결정하는 단계는 100km의 제 1 범위에 대응하는 적어도 하나의 제 1 타이밍 윈도우에서 랜덤 액세스 채널 상에 수신된 신호들을 검색하는 단계 및 100km에서 200km까지의 적어도 하나의 제 2 범위에 대응하는 적어도 하나의 제 2 타이밍 윈도우에서 상기 랜덤 액세스 채널상에 수신된 상기 신호들을 검색하는 단계를 포함하는, 기지국에서의 구현 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 모바일 유닛이 상기 제 1 범위 내에 있는지의 여부를 결정하는 단계는 상기 모바일 유닛이 미리 정해진 수의 비트들을 가진 타이밍 어드밴스 메시지를 이용하여 시그널링될 수 있는 타이밍 어드밴스들의 범위 내에 있는지의 여부를 결정하는 단계를 포함하는, 기지국에서의 구현 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 타이밍 어드밴스 명령들을 송신하는 단계는 적어도 하나의 제 2 타이밍 어드밴스 명령이 송신될 예정임을 나타내기 위해 상기 타이밍 어드밴스 명령에 의해 지원된 상기 범위 밖에 있는 타이밍 어드밴스의 제 1 값을 포함하는 제 1 타이밍 어드밴스 명령을 송신하는 단계를 포함하고, 상기 복수의 타이밍 어드밴스 명령들을 송신하는 단계는 상기 제 1 값 및 적어도 하나의 제 2 값이 상기 제 1 범위 밖의 거리에 대응하는 타이밍 어드밴스를 나타내기 위해 결합될 수 있도록 상기 타이밍 어드밴스의 상기 적어도 하나의 제 2 값을 포함하는 상기 적어도 하나의 제 2 타이밍 어드밴스 명령을 송신하는 단계를 포함하는, 기지국에서의 구현 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 모바일 유닛이 상기 복수의 타이밍 어드밴스 명령들을 이용하여 기준 타이밍 신호에 동기화할 수 있도록 상기 복수의 타이밍 어드밴스 명령들과 동시에 상기 기준 타이밍 신호를 송신하는 단계를 포함하는, 기지국에서의 구현 방법.
  7. 모바일 유닛에서의 구현을 위한 방법에 있어서:
    기지국으로부터, 상기 모바일 유닛이 타이밍 어드밴스 명령에 의해 지원된 타이밍 어드밴스들의 범위에 대응하는 제 1 범위 밖에 있을 때 복수의 타이밍 어드밴스 명령들을 수신하는 단계; 및
    상기 복수의 타이밍 어드밴스 명령들에서의 정보를 결합함으로써 상기 기지국에 상기 모바일 유닛을 동기화시키는 단계를 포함하는, 모바일 유닛에서의 구현 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 복수의 타이밍 어드밴스 명령들을 수신하는 단계는 상기 기지국이 상기 모바일 유닛이 100km의 제 1 범위 밖에 있음을 결정할 때 상기 복수의 타이밍 어드밴스 명령들을 수신하는 단계를 포함하는, 모바일 유닛에서의 구현 방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 복수의 타이밍 어드밴스 명령들을 수신하는 단계는 적어도 하나의 제 2 타이밍 어드밴스 명령이 송신될 예정임을 나타내기 위해 상기 타이밍 어드밴스 명령에 의해 지원된 상기 범위의 밖에 있는 타이밍 어드밴스의 제 1 값을 포함하는 제 1 타이밍 어드밴스 명령을 수신하는 단계를 포함하고, 상기 복수의 타이밍 어드밴스 명령들을 수신하는 단계는 상기 제 1 값 및 적어도 하나의 제 2 값이 상기 제 1 범위 밖의 거리에 대응하는 타이밍 어드밴스를 나타내기 위해 결합될 수 있도록 상기 타이밍 어드밴스의 상기 적어도 하나의 제 2 값을 포함하는 상기 적어도 하나의 제 2 타이밍 어드밴스 명령을 송신하는 단계를 포함하는, 모바일 유닛에서의 구현 방법.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 복수의 타이밍 어드밴스 명령들과 동시에 기준 타이밍 신호를 수신하는 단계 및 상기 복수의 타이밍 어드밴스 명령들을 이용하여 상기 기준 타이밍 신호에 동기화시키는 단계를 포함하는, 모바일 유닛에서의 구현 방법.
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