KR101880523B1 - 무선 통신 시스템에서 랜덤 액세스 방법 및 장치 - Google Patents
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Abstract
무선 통신 시스템에서 랜덤 액세스 방법 및 장치가 개시된다. 본 발명에 따른 무선 통신 시스템에서 단말의 랜덤 액세스 방법은, 기지국으로부터 복수의 접속 슬롯들로 구성되는 PRACH에 대한 구성 정보를 포함하는 시스템 정보를 수신하는 단계, 상기 구성 정보에 기초하여 복수의 접속 슬롯들 중에서 하나의 접속 슬롯을 선택하는 단계 및 상기 하나의 접속 슬롯을 통해 랜덤 액세스 프리앰블을 상기 기지국에 전송하는 단계를 포함한다. 따라서 이러한 방법을 통해 무선 자원의 추가 점유를 하지 않고 랜덤 액세스 채널의 용량을 증가시킬 수 있다.
Description
본 발명은 무선 통신 시스템에서 랜덤 액세스 기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 랜덤 액세스 채널의 멀티 슬롯 구성 방법과 이를 이용한 랜덤 액세스에 관한 것이다.
한정된 무선 자원을 이용하는 이동 통신 시스템에서 음성 및/혹은 데이터 통신을 시도하려고 하는 단말은 랜덤 액세스(Random Access)라고 불리는 과정을 통해 기지국에게 연결 설정을 요청한다. 랜덤 액세스는 일반적으로 다음과 같은 목적으로 사용된다. 첫째로 초기접속으로서 무선링크를 형성하기 위해 사용될 수 있다. 둘째로, 무선링크 실패 이후 무선링크를 재형성하는데 사용될 수 있다. 셋째로 무선링크 실패 이후 무선링크를 재형성하는데 사용될 수 있다. 넷째로 핸드오버에서 새로운 셀(cell)과의 상향링크 동기를 형성하는데 사용될 수 있다. 다섯째로, 단말이 RRC_CONNECTED 상태에 있으나 상향링크는 동기화되지 않았을 때, 상향링크 혹은 하향링크 데이터가 도달하는 경우에 상향링크 동기를 형성하는데 사용될 수 있다. 여섯째로, PUCCH(Physical uplink control channel) 상으로 지정된 스케줄링 요청 자원이 없는 경우에 스케줄링 요청을 하는 목적 등에 사용될 수 있다,
복수의 단말이 기지국에 랜덤 액세스를 시도하는 과정 중 복수의 단말이 기지국에 송신하는 랜덤 액세스 프리앰블들이 상호 충돌하여 랜덤 액세스 과정이 원활히 수행되지 않을 수 있다. 이러한 문제를 해결하기 위한 방법으로 랜덤 액세스 기회(random access opportunity)를 늘리는 멀티 랜덤 액세스 채널 운용 방법을 사용하게 되면 그 사용에 필요한 무선 채널의 수만큼 다수의 무선 자원이 더 요구된다. 또한, 5G 이동통신 시스템에서 주요한 이슈인 사물인터넷(Internet of Things; 이하 'IoT') 등 단말의 수가 급증하는 환경에서는 랜덤 액세스 자원이 더 필요하게 되므로 한정된 무선자원의 효율적인 운용을 위한 랜덤 액세스 방법의 개선이 필요하다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 종래만큼의 무선 자원의 사용을 하지 않으면서 멀티(multi) 랜덤 액세스 채널을 운용하는 방법을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 다른 목적은, 다양한 통신 환경과 이용 목적에 맞도록 랜덤 액세스 과정을 신뢰성 있게 운용할 수 있게 하기 위한 랜덤 액세스 방법을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 1 실시예에 따른 통신 시스템에서 단말의 동작 방법은 제 1 기지국으로부터 복수의 접속 슬롯들로 구성되는 PRACH(Physical Random Access Channel)에 대한 구성 정보를 포함하는 시스템 정보를 수신하는 단계, 상기 구성 정보에 기초하여 복수의 접속 슬롯들 중에서 하나의 접속 슬롯을 선택하는 단계, 및 상기 하나의 접속 슬롯을 통해 랜덤 액세스 프리앰블(preamble)을 상기 제 1 기지국에 전송하는 단계를 포함하며, 상기 복수의 접속 슬롯들은 상기 랜덤 액세스 프리앰블의 전송을 위해 사용되고, 상기 PRACH 내에서 중첩되도록 구성된다.
여기서, 상기 단말의 동작 방법은 상기 랜덤 액세스 프리앰블에 대한 응답으로, 상기 제 1 기지국으로부터 랜덤 액세스 응답을 수신하는 단계, 및 상기 랜덤 액세스 응답을 참조하여 시그널링 메시지를 상기 제 1 기지국에 송신하는 단계를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 구성 정보는 전방향 빔, 섹터 빔, 스팟 빔 중 적어도 하나의 경우에서의 빔별 상기 PRACH에 대한 물리자원 할당 정보, 상기 복수의 접속 슬롯들에 대한 상기 PRACH 내에서의 구성에 대한 정보를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 구성 정보는 상기 복수의 접속 슬롯들을 통해 전송되는 상기 랜덤 액세스 프리앰블의 포맷을 지시하는 정보를 더 포함할 수 있다..
여기서, 상기 구성 정보는 상기 복수의 접속 슬롯들의 시작 위치를 지시하는 정보 및 상기 복수의 접속 슬롯들 간의 시작 위치의 차이를 지시하는 오프셋을 더 포함할 수 있다..
여기서, 상기 오프셋은 순환 이동 오프셋 이상으로 할당될 수 있고, 상기 순환 이동 오프셋은 가드샘플(guard samples)에 할당된 시간, 상기 제 1 기지국의 커버리지 경계에서 왕복 지연 시간 및 최대 지연 확산 시간의 합이 될 수 있다.
여기서, 상기 구성 정보는 상기 랜덤 액세스 프리앰블에 적용되는 프리앰블 시퀀스의 순환 이동 오프셋을 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 구성 정보는 상기 복수의 접속 슬롯들의 종단 위치를 지시하는 정보를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 복수의 접속 슬롯들의 시작 위치와 종단 위치는 상기 오프셋 및 상기 복수의 접속 슬롯들에 적용된 랜덤 액세스 프리앰블의 점유 길이를 이용하여 결정될 수 있다.
여기서, 상기 제 1 기지국이 복수의 빔들을 지원하는 경우, 상기 PRACH에 대한 구성 정보는 상기 복수의 빔들 각각이 매핑된 접속 슬롯을 지시하는 정보를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 PRACH에 대한 구성 정보는 상기 제1 기지국과 제 2 기지국 간의 협력을 통해 설정되고, 상기 제1 기지국과 상기 제 2 기지국에서 동일하게 사용될 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 통신시스템에서의 제 1 기지국의 동작 방법은, 복수의 접속 슬롯들로 구성되는 PRACH(Physical Random Access Channel) 에 대한 구성 정보를 포함한 시스템 정보를 생성하는 단계, 상기 시스템 정보를 브로드캐스팅(broadcasting)하는 단계, 및 상기 복수의 접속 슬롯들 각각에서 랜덤 액세스 프리앰블을 단말로부터 수신하는 단계를 포함하며, 상기 복수의 접속 슬롯들은 상기 랜덤 액세스 프리앰블의 전송을 위해 사용되고, 상기 PRACH 내에서 중첩되도록 구성된다.
여기서, 상기 구성 정보는 전방향 빔, 섹터 빔, 스팟 빔 중 적어도 하나의 경우에서의 빔별 상기 PRACH에 대한 물리자원 할당 정보, 상기 복수의 접속 슬롯들에 대한 상기 PRACH 내에서의 구성에 대한 정보를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 구성 정보는 상기 접속 슬롯을 통해 송신되는 랜덤 액세스 프리앰블의 포맷(format)을 지시하는 정보를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 구성 정보는 상기 복수의 접속 슬롯들의 시작 위치를 지시하는 정보 및 상기 복수의 접속 슬롯들 간의 시작 위치의 차이를 지시하는 오프셋을 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 오프셋은 순환 이동 오프셋 이상으로 할당될 수 있고, 상기 순환 이동 오프셋은 가드샘플(guard samples)에 할당된 시간, 상기 제 1 기지국의 커버리지 경계에서 왕복 지연 시간 및 최대 지연 확산 시간의 합일 수 있다.
여기서, 상기 구성 정보는 상기 복수의 접속 슬롯들의 종단 위치를 지시하는 정보를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 PRACH에 대한 구성 정보는 상기 제 1 기지국이 복수의 빔들을 지원하는 경우, 상기 복수 빔들 각각이 매핑된 접속 슬롯을 지시하는 정보를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 PRACH에 대한 구성 정보는 상기 제 1 기지국과 인접한 제 2 기지국을 포함하는 복수의 기지국 간의 협력을 통해 설정되고, 상기 인접한 복수의 기지국에서 동일하게 사용될 수 있다.
본 발명에 의하면, 이동 통신 시스템에서 무선 자원 소모를 늘리지 않으면서 하나의 PRACH에서 복수의 랜덤 액세스 프리앰블을 송신하여 랜덤 액세스로 인한 지연시간을 줄이고 신뢰성을 높일 수 있다.
또한 PRACH의 용량을 증가시키는 효과로 인해, PRACH에 복수의 랜덤 액세스 프리앰블 포맷을 동시에 수용할 수 있어, 단말의 다양한 무선 환경에서의 랜덤 액세스 시도를 지원할 수 있다.
도 1은 통신 시스템의 제1 실시예를 도시한 개념도이다.
도 2는 통신 시스템을 구성하는 통신 노드의 일 실시예를 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 랜덤 액세스 절차를 나타내는 순서도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 랜덤 액세스 프리앰블 부분집합에 대한 개념도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 랜덤 액세스 전송을 위한 자원 할당에 대한 개념도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 랜덤 액세스 프리앰블 구조에 대한 개념도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 랜덤 액세스 프리앰블 포맷에 대한 개념도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 랜덤 액세스 전송에 관한 개념도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 복수의 랜덤 액세스 전송에 관한 개념도이다.
도 10는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 복수의 랜덤 액세스 전송에 관한 개념도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 PRACH 멀티 채널을 도시한 개념도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 송수신 환경을 도시하는 개념도이다.
도 13는 본 발명의 일 실시예에 따른 랜덤 액세스 과정에서의 PRACH에의 멀티 접속 슬롯의 구성방법을 나타낸 개념도이다.
도 14a는 본 발명의 일 실시예에 따른 PRACH 멀티 접속 슬롯을 위한 랜덤 액세스 프리앰블 생성 방법1을 도시한 개념도이다.
도 14b는 본 발명의 일 실시예에 따른 PRACH 멀티 접속 슬롯을 위한 랜덤 액세스 프리앰블 생성 방법2를 도시한 개념도이다.
도 14c는 본 발명의 일 실시예에 따른 PRACH 멀티 접속 슬롯을 위한 랜덤 액세스 프리앰블 생성 방법3을 도시한 개념도이다.
도 14d는 본 발명의 일 실시예에 따른 PRACH 멀티 접속 슬롯을 위한 랜덤 액세스 프리앰블 생성 방법4를 도시한 개념도이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 PRACH 멀티 접속 슬롯 구성 방법이 적용된 랜덤 액세스 절차를 도시한 순서도이다.
도 16는 본 발명의 일 실시예에 따른 다양한 무선 채널 환경에서의 랜덤 액세스시 멀티 접속 접속 슬롯을 적용하는 방법에 대한 개념도이다.
도 17은 본 발명의 다른 실시예에 따른 다양한 무선 채널 환경에서의 랜덤 액세스시 멀티 접속 슬롯을 적용하는 방법에 대한 개념도이다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 빔 기지국 환경에서의 랜덤 액세스시 멀티 접속 슬롯을 적용하는 방법에 대한 개념도이다.
도 19는 본 발명의 다른 실시예에 따른 멀티 빔 기지국 환경에서의 랜덤 액세스시 멀티 접속 슬롯을 적용하는 방법에 대한 개념도이다.
도 2는 통신 시스템을 구성하는 통신 노드의 일 실시예를 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 랜덤 액세스 절차를 나타내는 순서도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 랜덤 액세스 프리앰블 부분집합에 대한 개념도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 랜덤 액세스 전송을 위한 자원 할당에 대한 개념도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 랜덤 액세스 프리앰블 구조에 대한 개념도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 랜덤 액세스 프리앰블 포맷에 대한 개념도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 랜덤 액세스 전송에 관한 개념도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 복수의 랜덤 액세스 전송에 관한 개념도이다.
도 10는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 복수의 랜덤 액세스 전송에 관한 개념도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 PRACH 멀티 채널을 도시한 개념도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 송수신 환경을 도시하는 개념도이다.
도 13는 본 발명의 일 실시예에 따른 랜덤 액세스 과정에서의 PRACH에의 멀티 접속 슬롯의 구성방법을 나타낸 개념도이다.
도 14a는 본 발명의 일 실시예에 따른 PRACH 멀티 접속 슬롯을 위한 랜덤 액세스 프리앰블 생성 방법1을 도시한 개념도이다.
도 14b는 본 발명의 일 실시예에 따른 PRACH 멀티 접속 슬롯을 위한 랜덤 액세스 프리앰블 생성 방법2를 도시한 개념도이다.
도 14c는 본 발명의 일 실시예에 따른 PRACH 멀티 접속 슬롯을 위한 랜덤 액세스 프리앰블 생성 방법3을 도시한 개념도이다.
도 14d는 본 발명의 일 실시예에 따른 PRACH 멀티 접속 슬롯을 위한 랜덤 액세스 프리앰블 생성 방법4를 도시한 개념도이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 PRACH 멀티 접속 슬롯 구성 방법이 적용된 랜덤 액세스 절차를 도시한 순서도이다.
도 16는 본 발명의 일 실시예에 따른 다양한 무선 채널 환경에서의 랜덤 액세스시 멀티 접속 접속 슬롯을 적용하는 방법에 대한 개념도이다.
도 17은 본 발명의 다른 실시예에 따른 다양한 무선 채널 환경에서의 랜덤 액세스시 멀티 접속 슬롯을 적용하는 방법에 대한 개념도이다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 빔 기지국 환경에서의 랜덤 액세스시 멀티 접속 슬롯을 적용하는 방법에 대한 개념도이다.
도 19는 본 발명의 다른 실시예에 따른 멀티 빔 기지국 환경에서의 랜덤 액세스시 멀티 접속 슬롯을 적용하는 방법에 대한 개념도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
도 1은 통신 시스템의 제1 실시예를 도시한 개념도이다.
도 1을 참조하면, 통신 시스템(100)은 복수의 통신 노드들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2, 130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6)을 포함할 수 있다. 여기서, 통신 시스템은 "통신 네트워크"로 지칭될 수 있다. 복수의 통신 노드들 각각은 적어도 하나의 통신 프로토콜을 지원할 수 있다. 예를 들어, 복수의 통신 노드들 각각은 CDMA(code division multiple access) 기반의 통신 프로토콜, WCDMA(wideband CDMA) 기반의 통신 프로토콜, TDMA(time division multiple access) 기반의 통신 프로토콜, FDMA(frequency division multiple access) 기반의 통신 프로토콜, OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 기반의 통신 프로토콜, OFDMA(orthogonal frequency division multiple access) 기반의 통신 프로토콜, SC(single carrier)-FDMA 기반의 통신 프로토콜, NOMA(non-orthogonal multiple access) 기반의 통신 프로토콜, SDMA(space division multiple access) 기반의 통신 프로토콜 등을 지원할 수 있다. 복수의 통신 노드들 각각은 다음과 같은 구조를 가질 수 있다.
도 2는 통신 시스템을 구성하는 통신 노드의 일 실시예를 도시한 블록도이다.
도 2를 참조하면, 통신 노드(200)는 적어도 하나의 프로세서(210), 메모리(220) 및 네트워크와 연결되어 통신을 수행하는 송수신 장치(230)를 포함할 수 있다. 또한, 통신 노드(200)는 입력 인터페이스 장치(240), 출력 인터페이스 장치(250), 저장 장치(260) 등을 더 포함할 수 있다. 통신 노드(200)에 포함된 각각의 구성 요소들은 버스(bus)(270)에 의해 연결되어 서로 통신을 수행할 수 있다.
프로세서(210)는 메모리(220) 및 저장 장치(260) 중에서 적어도 하나에 저장된 프로그램 명령(program command)을 실행할 수 있다. 프로세서(210)는 중앙 처리 장치(central processing unit, CPU), 그래픽 처리 장치(graphics processing unit, GPU), 또는 본 발명의 실시예들에 따른 방법들이 수행되는 전용의 프로세서를 의미할 수 있다. 메모리(220) 및 저장 장치(260) 각각은 휘발성 저장 매체 및 비휘발성 저장 매체 중에서 적어도 하나로 구성될 수 있다. 예를 들어, 메모리(220)는 읽기 전용 메모리(read only memory, ROM) 및 랜덤 액세스 메모리(random access memory, RAM) 중에서 적어도 하나로 구성될 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 통신 시스템(100)은 복수의 기지국들(base stations)(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2), 복수의 단말들(user equipment)(130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6)을 포함할 수 있다. 제1 기지국(110-1), 제2 기지국(110-2) 및 제3 기지국(110-3) 각각은 매크로 셀(macro cell)을 형성할 수 있다. 제4 기지국(120-1) 및 제5 기지국(120-2) 각각은 스몰 셀(small cell)을 형성할 수 있다. 제1 기지국(110-1)의 커버리지(coverage) 내에 제4 기지국(120-1), 제3 단말(130-3) 및 제4 단말(130-4)이 속할 수 있다. 제2 기지국(110-2)의 커버리지 내에 제2 단말(130-2), 제4 단말(130-4) 및 제5 단말(130-5)이 속할 수 있다. 제3 기지국(110-3)의 커버리지 내에 제5 기지국(120-2), 제4 단말(130-4), 제5 단말(130-5) 및 제6 단말(130-6)이 속할 수 있다. 제4 기지국(120-1)의 커버리지 내에 제1 단말(130-1)이 속할 수 있다. 제5 기지국(120-2)의 커버리지 내에 제6 단말(130-6)이 속할 수 있다.
여기서, 복수의 기지국들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) 각각은 노드B(NodeB), 고도화 노드B(evolved NodeB), BTS(base transceiver station), 무선 기지국(radio base station), 무선 트랜시버(radio transceiver), 액세스 포인트(access point), 액세스 노드(node), 노변 장치(road side unit; RSU), DU(digital unit), CDU(cloud digital unit), RRH(radio remote head), RU(radio unit), TP(transmission point), TRP(transmission and reception point), 중계 노드(relay node) 등으로 지칭될 수 있다. 복수의 단말들(130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6) 각각은 터미널(terminal), 액세스 터미널(access terminal), 모바일 터미널(mobile terminal), 스테이션(station), 가입자 스테이션(subscriber station), 모바일 스테이션(mobile station), 휴대 가입자 스테이션(portable subscriber station), 노드(node), 다바이스(device) 등으로 지칭될 수 있다.
복수의 통신 노드들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2, 130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6) 각각은 셀룰러(cellular) 통신(예를 들어, 3GPP(3rd generation partnership project) 표준에서 규정된 LTE(long term evolution), LTE-A(advanced) 등)을 지원할 수 있다. 복수의 기지국들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) 각각은 서로 다른 주파수 대역에서 동작할 수 있고, 또는 동일한 주파수 대역에서 동작할 수 있다. 복수의 기지국들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) 각각은 아이디얼 백홀(ideal backhaul) 또는 논(non)-아이디얼 백홀을 통해 서로 연결될 수 있고, 아이디얼 백홀 또는 논-아이디얼 백홀을 통해 서로 정보를 교환할 수 있다. 복수의 기지국들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) 각각은 아이디얼 백홀 또는 논-아이디얼 백홀을 통해 코어(core) 네트워크(미도시)와 연결될 수 있다. 복수의 기지국들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) 각각은 코어 네트워크로부터 수신한 신호를 해당 단말(130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6)에 전송할 수 있고, 해당 단말(130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6)로부터 수신한 신호를 코어 네트워크에 전송할 수 있다.
복수의 기지국들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) 각각은 OFDMA 기반의 다운링크(downlink) 전송을 지원할 수 있고, SC-FDMA 기반의 업링크(uplink) 전송을 지원할 수 있다. 또한, 복수의 기지국들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) 각각은 MIMO(multiple input multiple output) 전송(예를 들어, SU(single user)-MIMO, MU(multi user)-MIMO, 대규모(massive) MIMO 등), CoMP(coordinated multipoint) 전송, 캐리어 애그리게이션(carrier aggregation) 전송, 비면허 대역(unlicensed band)에서 전송, 단말 간 직접(device to device, D2D) 통신(또는, ProSe(proximity services) 등을 지원할 수 있다. 여기서, 복수의 단말들(130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6) 각각은 기지국(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2)과 대응하는 동작, 기지국(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2)에 의해 지원되는 동작을 수행할 수 있다.
예를 들어, 제2 기지국(110-2)은 SU-MIMO 방식을 기반으로 신호를 제4 단말(130-4)에 전송할 수 있고, 제4 단말(130-4)은 SU-MIMO 방식에 의해 제2 기지국(110-2)으로부터 신호를 수신할 수 있다. 또는, 제2 기지국(110-2)은 MU-MIMO 방식을 기반으로 신호를 제4 단말(130-4) 및 제5 단말(130-5)에 전송할 수 있고, 제4 단말(130-4) 및 제5 단말(130-5) 각각은 MU-MIMO 방식에 의해 제2 기지국(110-2)으로부터 신호를 수신할 수 있다. 제1 기지국(110-1), 제2 기지국(110-2) 및 제3 기지국(110-3) 각각은 CoMP 방식을 기반으로 신호를 제4 단말(130-4)에 전송할 수 있고, 제4 단말(130-4)은 CoMP 방식에 의해 제1 기지국(110-1), 제2 기지국(110-2) 및 제3 기지국(110-3)으로부터 신호를 수신할 수 있다. 복수의 기지국들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) 각각은 자신의 커버리지 내에 속한 단말(130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6)과 CA 방식을 기반으로 신호를 송수신할 수 있다. 제1 기지국(110-1), 제2 기지국(110-2) 및 제3 기지국(110-3) 각각은 제4 단말(130-4)과 제5 단말(130-5) 간의 D2D 통신을 코디네이션(coordination)할 수 있고, 제4 단말(130-4) 및 제5 단말(130-5) 각각은 제2 기지국(110-2) 및 제3 기지국(110-3) 각각의 코디네이션에 의해 D2D 통신을 수행할 수 있다.
다음으로, 무선 통신 시스템에서 랜덤 액세스 기술들이 설명될 것이다. 여기서, 통신 노드들 중에서 제1 통신 노드에서 수행되는 방법(예를 들어, 신호의 전송 또는 수신)이 설명되는 경우에도 이에 대응하는 제2 통신 노드는 제1 통신 노드에서 수행되는 방법과 상응하는 방법(예를 들어, 신호의 수신 또는 전송)을 수행할 수 있다. 즉, 단말의 동작이 설명된 경우에 이에 대응하는 기지국은 단말의 동작과 상응하는 동작을 수행할 수 있다. 반대로, 기지국의 동작이 설명된 경우에 이에 대응하는 단말은 기지국의 동작과 상응하는 동작을 수행할 수 있다.
3GPP LTE 및 LTE-A에서의 랜덤 액세스 과정에서 사용되는 물리계층 상위계층에서의 전송채널(Transport Channel)이 랜덤 액세스 채널(random access channel; 이하 'RACH'라 칭함)이며, 시간영역과 주파수영역에 직접 할당된 무선자원으로서 물리계층에 매핑되는 RACH의 물리 채널을 물리 랜덤 액세스 채널(Physical random access channel; 이하 'PRACH'라 칭함)라 한다. RACH는 단말이 기지국에 접속하기 위해 기지국과의 초기 타이밍 동기 및 전력 제어, 상향링크 자원 요청, 핸드오버(handover) 등을 수행하는 랜덤 액세스(random access) 과정에서 단말이 기지국에게 랜덤 액세스 프리앰블(preamble)을 송신하기 위해 사용하는 상향링크 제어채널로 이용될 수 있다.
랜덤 액세스 과정은 기지국에 의해 초기화되고, 단말은 랜덤 액세스 프리앰블을 기지국으로 전송한다. 이후 기지국은 랜덤 액세스 프리앰블에 대한 응답으로 랜덤 액세스 응답을 단말로 전송한다. 그 후 단말과 기지국은 시그널링 정보를 포함하는 UL-SCH(Uplink shared channel) 상향 링크 데이터 채널과 DL-SCH(Downlink shared channel)과 같은 하향링크 데이터 채널을 주고 받으며 단말의 요구사항에 맞도록 무선링크를 연결할 수 있다.
복수의 단말이 기지국에 랜덤 액세스를 시도하는 과정 중 복수의 단말이 기지국에 송신하는 랜덤 액세스 프리앰블이 상호 충돌하여 랜덤 액세스 과정이 원활히 수행되지 않을 수 있다. 이러한 충돌 발생 확률을 줄이기 위해서, LTE와 같은 이동 통신시스템에서는 시간 영역에서 랜덤 액세스가 가능한 슬롯(혹은 서브프레임(subframe) 수를 늘리거나, 혹은 주파수 영역에서 랜덤 액세스 채널을 위한 무선 자원의 수를 더 확보하여 단말들의 성공적인 랜덤 액세스 기회(random access opportunity)를 늘리고 있다. 이와 같은 랜덤 액세스 멀티 채널 운용을 통해 복수의 단말들이 송신하는 랜덤 액세스 프리앰블 간의 충돌 확률을 줄이고, 이를 통해 단말의 기지국에의 액세스 지연 시간을 줄일 수 있다. 다음으로, 이에 대해 구체적으로 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 랜덤 액세스 절차를 나타내는 순서도이다.
도 3을 참조하면, 단말이 기지국을 통해 이동 통신 네트워크와 통신을 하기 위해서는 먼저 셀 탐색(cell search) 과정을 수행해서 주변 기지국과 동기화를 한 후 해당 기지국으로부터 시스템 정보를 수신할 수 있다. 이후, 단말은 수신한 시스템 정보를 이용하여 기지국에 랜덤 액세스 과정을 거쳐서 무선 자원(Radio Resource; 'RB')을 할당 받아 통신을 할 수 있다. 셀(cell)이란 이동 통신에서 하나의 기지국이 관리하는 지역을 의미하고 기지국의 송신 전파의 강도에 따라 크기가 달라질 수 있다. 하나의 셀을 세분하여 섹터로 나눌 수 있다. 하나의 안테나를 통해 셀 전체에 통신 서비스 제공하거나, 다수의 안테나를 이용하여 셀을 섹터(sector)로 분할하여 다수의 안테나로 섹터 별로 통신 서비스를 제공할 수 있다. 이하에서 각각의 과정에 대해 상세히 서술한다.
먼저 기지국은 자신에게 랜덤 액세스를 수행하고자 하는 단말이 이용할 수 있는 랜덤 액세스 정보(일례로, PRACH 설정 관련 정보 등) 를 포함하는 시스템 정보를 생성 및 구성할 수 있다(S310). 다음으로 랜덤 액세스를 시도하고자 하는 단말은 기지국이 송신한 랜덤 액세스 정보를 포함하는 시스템 정보를 수신할 수 있다(S320). 시스템 정보는 기지국에 의해 반복적으로 브로드캐스팅(broadcasting)되는 정보로서, 단말이 기지국에 접속하기 위해 단말이 알아야 하는 정보를 포함할 수 있다. 구체적으로는, 시스템 정보는 하향링크 및 상향링크 셀 대역폭, 랜덤 액세스 관련 세부 파라미터, 상향링크 전력 제어 등의 정보와 같은 단말이 이동통신 네트워크 및 기지국이 관리하는 셀 내에서 동작하기 위해 필요한 정보를 포함할 수 있다. 랜덤 액세스 관련 세부 정보에는 PRACH 무선 자원 점유 길이, 각 랜덤 액세스 슬롯에서 송수신 할 수 있는 프리앰블 포맷 및 후술할 랜덤 액세스 프리앰블을 만드는데 필요한 Zadoff-chu 시퀀스 관련 정보를 포함할 수 있다.
한편, 3GPP LTE 및 LTE-A에서 지원하는 랜덤 액세스 과정에서는 랜덤 액세스 프리앰블을 이용한다. 랜덤 액세스 프리앰블은 단말이 이를 이용하여 기지국에 해당 단말로부터의 랜덤 액세스 시도가 있음을 알리고 기지국이 단말과 기지국 사이의 지연을 추정할 수 있도록 해서 단말이 상향링크 타이밍을 조절하는 용도로 사용 가능하다. 랜덤 액세스 프리앰블은 단말로부터 기지국으로 전송되는 PRACH를 통해서 전송될 수 있다. 기지국은 단말에게 어떤 시간-주파수 자원이 랜덤 액세스 프리앰블 전송에 사용될 수 있는지에 대한 정보를 시스템 정보를 통해 전송할 수 있다.
랜덤 액세스를 시도하는 단말은 이 시스템 정보를 이용하여 PRACH 상으로 전송할 하나의 랜덤 액세스 프리앰블을 선택할 수 있다(S330). 기지국이 운영하는 하나 이상의 셀에는 복수개의 가용한 랜덤 액세스 프리앰블 시퀀스(sequence)가 있을 수 있다. 일례로 3GPP LTE 및 LTE-A의 경우 64개의 가용한 랜덤 액세스 프리앰블 시퀀스가 있다. 이하의 본 발명에 따른 실시예에서는 64개의 랜덤 액세스 프리앰블 시퀀스가 있는 경우를 가정하여 설명하나, 그에 한정되지 않고 이동 통신 시스템의 운영 환경에 따라 변동이 가능하다. 64개의 가용 랜덤 액세스 프리앰블 시퀀스들은 적어도 하나 이상의 부분집합으로 나뉘어질 수 있다. 다음으로 랜덤 액세스 프리앰블 시퀀스의 부분집합에 대해 설명한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 랜덤 액세스 프리앰블에 적용되는 랜덤 액세스 프리앰블 시퀀스의 부분집합에 대한 개념도이다.
도 4를 참조하면, 64개의 랜덤 액세스 프리앰블 시퀀스에 대해 두 개의 부분집합이 정의될 수 있으며, 각 부분집합의 랜덤 액세스 프리앰블 시퀀스들의 부분 집합에 대한 정보는 시스템 정보의 일부로 단말에게 전송될 수 있다.
후술할 경쟁 기반의 랜덤 액세스 시도를 수행할 때, 단말은 도 4에 도시된 둘 중 하나의 부분집합에서 하나의 랜덤 액세스 프리앰블 시퀀스를 무작위로 선택할 수 있다. 단말은 그 선택한 랜덤 액세스 프리앰블 시퀀스를 적용한 랜덤 액세스 프리앰블을 기지국에 전송할 수 있다(S340). 랜덤 액세스 프리앰블 시퀀스의 부분집합은 후술할 기지국으로부터 단말로의 랜덤 액세스 응답 이후의 단계인 상향링크 시그널링 정보를 포함하는 상향링크 데이터 채널(일례로 PUSCH)을 통해 단말이 전송하려는 데이터의 양에 따르거나 전력 측면에서 단말이 전송할 수 있는 전력에 따라 결정될 수 있다. 따라서 기지국은 단말이 전송한 랜덤 액세스 프리앰블을 통해서 기지국이 단말에게 어느 정도의 상향링크 자원을 부여해 줄지에 대한 참고 정보를 얻을 수 있다. 다음으로 랜덤 액세스에 사용되는 무선 자원 할당에 대해 설명한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 랜덤 액세스 전송을 위한 자원 할당에 대한 개념도이다.
도 5를 참조하면 주파수 영역에서 PRACH 자원은 6개의 자원블록(1.08MHz)에 해당하는 대역폭을 가질 수 있다. 이는 LTE가 동작할 수 있는 최소 상향링크 셀 대역폭과 같은 대역폭이다. 따라서 셀 내의 전송 대역폭에 상관없이 동일한 랜덤 액세스 프리앰블 구조가 사용될 수 있다. 시간 영역에서 랜덤 액세스 프리앰블 영역의 길이는 후술할 랜덤 액세스 프리앰블 설정에 따라 달라질 수 있다. 기본적인 랜덤 액세스 자원은 1ms이지만 더 긴 랜덤 액세스 프리앰블을 설정할 수도 있다. 또한 기지국의 상향링크 스케줄러가 복수 개의 연속한 서브프레임들에서 단말들의 스케줄링을 하지 않는 방식으로, 이동 통신 시스템에서 임의의 긴 랜덤 액세스 영역을 사용할 수도 있다. 일반적으로 기지국은 랜덤 액세스에 사용되는 시간-주파수 자원에 다른 상향링크 전송(일례로, 사용자 데이터 또는 제어 정보)을 스케줄링하지 않으며, 따라서 랜덤 액세스에 사용되는 시간-주파수 자원으로 전송되는 랜덤 액세스 프리앰블은 사용자 데이터와 직교성을 가질 수 있다. 이를 통해 기지국은 서로 다른 단말로부터 수신되는 상향 링크 데이터 전송과 랜덤 액세스 시도 사이의 간섭을 피할 수 있다.
3GPP LTE 및 LTE-A의 FDD 전송모드로 동작할 경우, 서브프레임 당 최대 하나의 랜덤 액세스 영역이 존재할 수 있다. 즉, 복수 개의 랜덤 액세스 시도들이 주파수 영역에서 다중화되지 않는다. 왜냐하면 랜덤 액세스 시도가 시작되기 이전에 평균적으로 기다리는 시간을 최소화하기 위해서는, 랜덤 액세스 기회를 시간 영역에서 여러 군데로 펼쳐 놓는 것이 유리하기 때문이다. 반면에 3GPP LTE 및 LTE-A의 TDD 전송모드로 동작할 경우, 복수 개의 랜덤 액세스 영역이 단일 서브프레임 내에서 설정될 수 있다. 그 이유는 TDD 전송모드에서는 일반적으로 프레임(frame)당 상향링크 서브프레임의 개수가 적기 때문에 FDD 전송모드의 경우와 동일한 랜덤 액세스 용량을 유지하기 위해서는 때때로 주파수 영역 다중화가 필요하기 때문이다. 랜덤 액세스 영역의 개수는 다양하게 설정이 가능하며 일례로, 3GPP LTE 및 LTE-A의 FDD 전송모드의 경우에는 20ms 당 1개부터 1ms당 1개까지, TDD 전송모드의 경우에는 10ms 프레임당 최대 6번의 시도까지 설정할 수 있다. 다음으로 랜덤 액세스 프리앰블의 구조에 대해 설명한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 랜덤 액세스 프리앰블 구조에 대한 개념도이다.
도 6을 참조하면, 무선통신시스템에서 하나의 PRACH 무선자원에 매핑되는 무선자원 점유 시간이 TRACH인 하나의 랜덤 액세스 프리앰블 포맷(random access preamble format)을 구성할 수 있다. TSEQ는 프리앰블 시퀀스 점유 시간(sequence duration)이고, TCP는 프리앰블 시퀀스로부터 만들어진 순환전치(Cyclic prefix; 이하 'CP'라 칭함)의 점유 시간(CP duration)이며, TGT는 보호 시간(guard time) 구간의 점유시간을 나타낸다. TRAP은 랜덤 액세스 프리앰블의 점유시간으로서, 프리앰블 시퀀스 점유 시간과 순환전치의 점유 시간의 합이다.
단말의 다양한 무선 채널 환경에서의 랜덤 액세스 유형을 지원하고 그 랜덤 액세스의 성공율을 높이기 위해 프레임 혹은 서브프레임 내의 랜덤 액세스 프리앰블 송수신에 있어서 시간영역의 랜덤 액세스 프리앰블의 전송기회(opportunity)와 주파수영역의 무선자원 위치를 다양하게 구성하여 PRACH(physical random access channel)를 정의할 수 있다.
하나 이상의 랜덤 액세스 프리앰블 포맷을 정의할 수 있고, 이 중에서 하나의 랜덤 액세스 프리앰블 포맷을 선택하여, 하나의 PRACH 채널에 선택된 랜덤 액세스 프리앰블 포맷이 매핑되어 사용될 수 있다. 기지국은 셀 별로 PRACH 구성 정보를 포함한 시스템 정보를 통해 셀 내에 위치한 단말에게 전달할 수 있다.
셀 반경의 크기 R에 의해 랜덤 액세스 프리앰블 신호의 전송 구간의 길이(PRACH 점유 시간 길이)가 결정될 수 있으며, 이를 통해 랜덤 액세스 프리앰블 시퀀스의 길이(TSEQ)와 해당 시퀀스를 통해 얻은 CP의 길이(TCP)도 결정될 수 있다. 또한, 물리계층에서의 TRACH는 랜덤 액세스 프리앰블의 포맷에 따라 1 ~ 3 서브프레임만큼의 길이로 될 수 있다. TRACH 내에는 TCP와 TSEQ 외 별도로 보호 시간(guard time)영역인 TGT를 둘 수 있다. TGT는 셀 반경에 의한 최대 왕복 전파 시간(roundtrip propagation time) 즉, 셀 경계 왕복 지연(roundtrip delay at cell edge) 시간 TRTDCE(TRTDCE = 2 X R / (3X108))과 채널 특성에 따른 최대 지연 확산(maximum delay spread, 이하 'MDS'라 칭함) 시간 TMDS을 고려하여 랜덤 액세스에 사용되지 않은 이웃 서브프레임에 대한 간섭을 피하기 위한 랜덤 액세스 프리앰블 송수신 보호를 위해 할당될 수 있다.
다시 도 3을 참조하면, 이전 과정(S340)을 통해 단말로부터 랜덤 액세스 프리앰블을 수신한 기지국은 서로 다른 단말이 같은 순간에 같은 랜덤 액세스 프리앰블 시퀀스를 사용하여 랜덤 액세스를 시도하지 않는 한, 서로 다른 단말간의 랜덤 액세스 시도는 상호간 충돌하지 않기 때문에 기지국이 단말로부터의 랜덤 액세스 시도를 검출할 수 있다(S350).
만일 기지국이 성공적으로 랜덤 액세스 프리앰블로부터 랜덤 액세스 프리앰블 시퀀스를 검출하면, 기지국은 상향링크 동기에 필요한 상향링크 타이밍 조절 정보(Timing Advanced; 'TA')를 포함하는 랜덤 액세스 응답(random access response; 'RAR')을 단말에게 송신할 수 있다(S360). 단말은 수신한 랜덤 액세스 응답을 기반으로 상향링크 타이밍을 조절한 후 사전에 정해진 상향링크 무선자원을 통해서 기지국에 상향링크 시그널링 메시지를 송신할 수 있다(S370).
이와 같은 랜덤 액세스 절차를 거쳐 단말은 기지국에 호(call)를 개설할 수 있게 된다. 도 3의 실시예에 적용된 랜덤 액세스 프리앰블 구조는 셀 구조 및 무선 채널 환경에 따라 다양한 변형 형태를 가질 수 있다. 다음으로 랜덤 액세스 프리앰블 구조의 다양한 변형 형태인 랜덤 액세스 프리앰블 포맷에 대해 설명한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 랜덤 액세스 프리앰블 포맷에 대한 개념도이다.
도 7을 참조하면, 랜덤 액세스 프리앰블이 CP를 포함하는 경우, 이를 이용하여 기지국에서 복잡도가 낮은 주파수 영역 프로세싱을 할 수 있다. CP의 길이는 보호 구간의 길이와 같게 설정할 수 있으며, 약 0.8ms의 랜덤 액세스 프리앰블 시퀀스의 길이에 대해 0.1ms의 CP와 0.1ms의 보호 구간이 할당될 수 있다. 이런 경우 약 15km까지의 셀 반경 지원을 가능하게 하며 도 7에 도시된 구성0(configuration 0)이 그러한 경우를 나타낸다. 상향링크 타이밍 불확실성이 커지는 더 큰 셀을 다루기 위해서는 도 7에 도시된 다른 구성(configuration 1에서 configuration 3)이 사용될 수 있다. 이들 구성 중 일부는 랜덤 액세스 프리앰블 시퀀스 자체를 더 길게 하여 수신 측 검출기에서의 랜덤 액세스 프리앰블의 수신 에너지를 증가시킬 수 있도록 해줄 수 있어, 이동 통신 시스템이 더 큰 셀을 지원할 수 있도록 해준다. 도 7의 랜덤 액세스 프리앰블 포맷들은 FDD 전송방식과 TDD 전송방식 모두에 적용될 수 있다. 또한, TDD 전송방식에서는 랜덤 액세스를 위하여 TDD 전송방식만의 추가적인 랜덤 액세스 프리앰블 설정이 가능하며, 랜덤 액세스 프리앰블이 일반 서브프레임에서 전송되지 않고 LTE의 특수 서브 프레임의 UpPTS(Uplink Pilot Time Slot) 필드에서 전송될 수 있다. 다음으로 랜덤 액세스 프리앰블 시퀀스에 대해 설명한다.
랜덤 액세스 프리앰블 시퀀스는 주기적 자기 상관 특성(periodic auto-correlation property)을 가지는 쟈도프-츄 시퀀스(Zadoff-Chu Sequence; 이하 'Zadoff-Chu 시퀀스'라 칭함)를 사용할 수 있다.(그러나 이에 한정되는 것은 아니고 Zadoff-Chu 시퀀스의 특성을 포함하는 어떠한 시퀀스도 사용 가능하다). 구체적으로는 랜덤 액세스 프리앰블에 적용되는 Zadoff-Chu 시퀀스는 u번째 근원 쟈도프-추 시퀀스(uth root Zadoff-Chu Sequence; 이하 'uth root Zadoff-Chu 시퀀스'라 칭함)의 시간영역에서의 순환 이동(cyclic shift)을 통해 생성될 수 있다. 즉, [수학식 1]에 기재된 uth root Zadoff-Chu 시퀀스는 [수학식 2]에서와 같이 root Zadoff-Chu 시퀀스를 각각 Ncs 길이만큼 순환 이동시켜서 
개의 랜덤 액세스 프리앰블 시퀀스를 생성할 수 있다. 여기서 Nzc는 Zadoff-Chu 시퀀스의 길이로써 랜덤 액세스 프리앰블 시퀀스의 길이를 나타낸다. Ncs는 Zadoff-Chu 시퀀스에 대한 순환 이동 단위 길이를 나타낸다. Ncs 는 셀 경계나 스팟 빔 경계에 따른 전파 도달거리에 의해 수신측에 도달되는 타임 동기의 조정 불량 범위 문제를 극복할 수 있도록 결정될 수 있다.
Cv는 Ncs에 의해 결정되는 값으로서, 랜덤 액세스 프리앰블에 사용되는 uth root Zadoff-Chu 시퀀스가 주기적 자기 상관 특성을 갖도록 하기 위해 순환 이동된 각각의 랜덤 액세스 프리앰블 시퀀스를 구분하기 위한 순차적인 순차적인 순환 이동 값을 나타낸다.
랜덤 액세스 프리앰블 시퀀스로 사용되는 Zadoff-Chu 시퀀스는 다음과 같은 특징이 있다
첫째로 Zadoff-Chu 시퀀스는 일정한 진폭을 갖는다. 둘째로 Zadoff-Chu 시퀀스는 제로 순환 자기 상관(zero circular auto correlation)을 갖는다. 셋째로 Zadoff-Chu 시퀀스는 정주파수 도메인 응답(Flat frequency domain response) 특성을 갖는다. 넷째로 Zadoff-Chu 시퀀스는 두 개의 서로 다른 Zadoff-Chu 시퀀스 사이의 순환 상호 상관(circular cross correlation)이 작다.
이러한 특징들은 Zadoff-Chu 시퀀스의 주기적 자기 상관 특성에 의하며, 임의의 한 Zadoff-Chu 시퀀스에 대해 서로 다른 순환 이동 값으로 이루어진 Zadoff-Chu 시퀀스간의 순환 상관(또는 상호 상관) 값은 0 이 되고, 동일한 순환 이동 값으로 이루어진 Zadoff-Chu 시퀀스간의 순환 상관(자기 상관) 값은 0이 아니다. 이런 특징들로 인해 Zadoff-Chu 시퀀스들 간의 제로 상관 영역(zero correlation zone; ZCZ)을 만들 수 있다. Zadoff-Chu 시퀀스들간의 어긋난 정렬(misalignment)로 인한 타임 동기(time synchronization) 실패를 극복할 수 있다면, Ncs 범위 내로 수신된 Zadoff-Chu 시퀀스 획득에 대응 가능한 타임 동기의 조정 불량 범위 내에서 Zadoff-Chu 시퀀스들의 직교성(orthogonality)을 유지할 수 있다. 이로 인해 기지국에서 랜덤 액세스 프리앰블 시퀀스를 검출할 수 있게 된다.
또한, Zadoff-Chu 시퀀스는 시간 영역에서 변동이 작으며, 좋은 전력 증폭 특성을 갖는다. 또한 주파수 영역에서도 적은 변동을 갖기 때문에 수신기에서 채널 추정(channel estimation)이 단순해질 수 있다. 그리고 Zadoff-Chu 시퀀스 간의 상호 상관이 작기 때문에 셀간 간섭을 덜 유발한다. 3GPP LTE 및 LTE-A에서 Zadoff-Chu 시퀀스는 프라이머리 동기 신호(Primary synchronization signal), 상하향링크에서의 참조신호(Reference signal), PUCCH(Physical uplink control channel), 랜덤 액세스 프리앰블 등에 사용되고 있다.
전술한 바와 같이 [수학식 1]의 uth root Zadoff-Chu 시퀀스에, [수학식 2]를 적용하여 Ncs 길이 단위의 순차적인 순환 이동에 의해 (Ncs - 1) 길이의 제로 상관 영역(zero correlation zone)을 갖는 랜덤 액세스 프리앰블을 생성할 수 있다. 각 root Zadoff-Chu 시퀀스는 [수학식 2]의 x u,v (n)로부터 시간영역에서 Ncs 길이만큼 순환 이동시킨 
개의 랜덤 액세스 프리앰블 시퀀스를 만들어 낼 수 있다.
순환 이동된 Zadoff-Chu 시퀀스는 여러 가지 특성을 가지고 있다. 예를 들어, 순환 이동된 시퀀스의 진폭이 원 시퀀스의 진폭과 동일하므로 전력 증폭기의 효율적인 사용을 보장하고 상향링크의 낮은 PAR(peak to average ratio)을 유지시켜 준다. 또한, 순환 이동된 시퀀스는 이상적인 순환 자기 상관(cyclic auto-correlation)특성을 가지므로, 이를 이용하여 기지국에서 랜덤 액세스 프리앰블의 정확한 타이밍 추정을 할 수 있게 한다.
[수학식 3]은 랜덤 액세스 프리앰블을 생성하는데 사용되는 순환 이동 단위 길이인 순환 이동 오프셋(cyclic shift offset)인 Ncs의 하한(lower bound)을 나타낸다.
여기서, ng는 수신측에서 펄스성형필터(pulse shaping filter) 사용시의 성능 개선을 위해 요구되는 가드 샘플들(guard samples)을 나타낸다.
Ncs 의 값은 샘플 단위로 나타내어진 셀의 최대 왕복 전파 시간(roundtrip propagation time; 셀 경계에서의 왕복 지연 시간(TRTDCE )과 채널의 최대 지연 확산 시간(TMDS)을 합한 값)의 값보다 크면, 동일한 root Zadoff-Chu 시퀀스의 순환 이동으로 생성된 랜덤 액세스 프리앰블들 간의 상호 상관(cross-correlation)이 0이 되어 해당 랜덤 액세스 프리앰블들을 사용하는 랜덤 액세스 시도 사이에서 랜덤 액세스 프리앰블간의 간섭은 없게 된다. 한편, TMDS 값은 일반적으로 셀 반경의 크기와 같은 무선 환경에 대해 상수로 주어질 수 있다.
Ncs 는 서로 다른 크기의 셀을 효과적으로 지원하기 위해 가변적으로 설정하는 것이 가능하다. 일례로, 반경이 작은 셀에서는 순환 이동 길이(Ncs)를 더 작은 값으로 설정하여 root Zadoff-Chu 시퀀스로부터 더 많은 수의 시퀀스를 생성할 수 있다. 이와 달리 임의의 u번째 랜덤 액세스 프리앰블 시퀀스는 root Zadoff-Chu 시퀀스의 근원(root) 값인 u 값을 변경하여 생성될 수도 있다. 이러한 가변적인 운영을 위해 Ncs 값은 랜덤 액세스용 시스템 정보로써 단말에게 전송될 수 있다. 다음으로 전술한 방법을 이용하여 생성된 랜덤 액세스 프리앰블을 이용하여 하나의 PRACH 구간에 복수의 랜덤 액세스 전송 시도를 하는 경우에 대해 설명한다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 복수의 랜덤 액세스 전송에 관한 개념도이다.
도 8에 따르면, 임의의 PRACH 무선자원에 대해 랜덤 액세스 프리앰블 신호의 전송 구간 TRACH 내에서 기지국이 임의의 세 단말 UEi, UEj, UEk로부터 수신한 각각의 랜덤 액세스 프리앰블(preamble #i, #j, #k)의 왕복지연시간(Round trip delay; 이하 'RTD')을 도시한다.
TGT는 RTD를 고려한 보호 구간(guard time)을 의미하고, TRTD(i), TRTD(j), TRTD(k) 는 기지국과 각각의 단말 UEi, UEj, UEk 간 거리에 따른 각각의 RTD 시간을 의미할 수 있다. 각 랜덤 액세스 프리앰블 시퀀스가 셀의 TRTD와 PRACH의 TMDS를 합한 값보다 크게 만든 순환 이동 오프셋 Ncs을 사용하면 세 단말로부터 전송된 랜덤 액세스 프리앰블들(preamble #i, #j, #k)은 Zadoff-Chu 시퀀스의 이상적인 순환 자기 상관(cyclic auto-correlation)특성으로 인해 기지국에서 랜덤 액세스 프리앰블 간의 충돌(collision)없이 각 단말에서 보낸 랜덤액세스 프리앰블들을 검출할 수 있다.
반면, 세 단말로부터 전송된 랜덤 액세스 프리앰블들(preamble #i, #j, #k) 중 중복된 시퀀스를 갖는 랜덤 액세스 프리앰블이 존재하는 경우에는 랜덤 액세스 프리앰블 간 충돌이 발생하게 된다. 이로 인해 기지국은 랜덤 액세스 프리앰블 신호간의 충돌 발생 검출 여부에 상관 없이 랜덤 액세스의 성공여부에 대한 응답을 전송하지 않게 된다. 그러므로 랜덤 액세스 응답을 기다리는 해당 단말들은 결국 프리앰블 충돌로 인한 랜덤 액세스 시도 실패로 판단한다. 이로 인해 랜덤 액세스 재시도를 위한 프리앰블 재전송을 시도하기까지 정해진 지연 시간인 백오프(back-off) 시간 동안 단말이 재전송을 하지 않으므로 랜덤 액세스 과정이 지연될 수 있다.
한편, 무선 채널의 다중 경로(multipath) 특성에 의해 각각 다른 경로를 거쳐 수신되는 전파들 중 첫 번째로 수신된 전파와 그 다음으로 수신된 전파들 간의 수신 시간 지연 현상으로 인해 지연 확산(delay spread)을 겪을 수 있다. 임의의 셀 환경에서 서로 다른 두 단말 UEa와 UEb가 하향링크의 프레임 타임 동기를 맞추고 동일한 시퀀스로 구성된 랜덤 액세스 프리앰블을 상향링크로 각각 송신할 때 셀 내에서 기지국과 단말 UEa간 거리에 따른 랜덤 액세스 프리앰블 왕복 지연 시간 TRTD(a)과 기지국과 단말 UEb간 거리에 따른 랜덤 액세스 프리앰블 왕복 지연 시간 TRTD(b)이 거의 유사할 수 있다. 그런 경우 수신된 랜덤 액세스 프리앰블 시퀀스의 전력 지연 프로파일(power delay profile; 이하 'PDP'라 칭함) 분포가 기대 지연 확산(expected delay spread, 이하 'EDS'라 칭함) 범위 내에서 서로 겹쳐질 수 있다. 이러한 경우 기지국에서는 수신된 랜덤 액세스 프리앰블 간의 상호 상관을 구별할 수 없게 되어, UEa와 UEb가 송신한 랜덤 액세스 프리앰블들의 충돌 검출(collision detection)이 불가한 경우가 발생할 수 있다. 여기서 PDP란 송수신 기준 시간으로부터의 초과 지연 시간 동안 다중 경로 채널을 통하여 수신된 신호의 평균 전력 분포를 기준 시간의 전력에 대한 상대 전력의 비를 의미한다. 다음으로 전술한 바와 같은 랜덤 액세스 프리앰블 간의 충돌 검출이 불가한 상황의 발생에 대해 설명한다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 복수의 랜덤 액세스 전송에 관한 개념도이다.
도 9에 따르면, 서로 다른 두 단말 UEa와 UEb에 의해 송신된 동일한 Zadoff-Chu 시퀀스로 구성된 랜덤 액세스 프리앰블 시퀀스가 적용된 랜덤 액세스 프리앰블 i (Preamble #i)의 수신 PDP 분포가 서로 겹쳐서 랜덤 액세스 프리앰블 간 충돌(preamble collision)이 검출되지 않는 상황을 도시한다. 구체적으로는, 랜덤 액세스 프리앰블에 의한 1차 충돌(collision)이 발생하였으나 기지국이 이를 인지하지 못한 경우, 기지국은 랜덤 액세스 프리앰블 시퀀스의 검출을 통해 랜덤 액세스가 성공한 것으로 판단하고 단말에게 랜덤 액세스 성공 응답을 전송하게 된다. 이때 동일한 Zadoff-Chu 시퀀스로 구성된 랜덤 액세스 프리앰블 시퀀스를 송신한 단말들은 수신한 랜덤 액세스 응답을 자신의 랜덤 액세스 시도가 성공한 것으로 판단하여 랜덤 액세스 응답에 포함된 상향링크 자원할당 승인 정보를 통해 할당 받은 동일한 자원 위치에 상향링크 데이터를 동시에 송신하게 된다. 이로 인해, 2차 충돌에 해당하는 상향링크 데이터의 전송 실패를 초래하여 랜덤 액세스 경쟁 실패(contention failure) 상황이 발생할 수 있다.
이와 달리, 임의의 셀 환경에서 서로 다른 두 단말들이(일례로 UEc와 UEd)가 하향링크의 프레임 타임 동기를 맞추고 동일한 Zadoff-Chu 시퀀스로 구성된 랜덤 액세스 프리앰블을 각각의 상향링크로 송신할 때 셀 내에서 수신된 두 개의 랜덤 액세스 프리앰블 시퀀스의 PDP 분포가 EDS(기대 지연 확산) 범위 밖에 위치할 수 있다. 그런 경우, 랜덤액세스 시퀀스 간에 서로 겹치지 않고 서로 떨어져 있을 만큼 기지국과 단말 UEc간 거리에 따른 프리앰블 왕복 지연 시간 TRTD(c) 와 기지국과 단말 UEd간 거리에 따른 왕복 지연 시간 TRTD(d)이 충분히 이격되어 있으면 각각의 랜덤 액세스 프리앰블들간의 충돌 검출(collision detection)이 가능할 수 있다. 다음으로 전술한 충돌 검출이 가능한 상황에 대해 설명한다.
도 10는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 복수의 랜덤 액세스 전송에 관한 개념도이다.
도 10에 따르면, 서로 다른 두 단말 UEc와 UEd에 의해 송신된 동일한 Zadoff-Chu 시퀀스로 구성된 랜덤 액세스 프리앰블 시퀀스가 적용된 랜덤 액세스 프리앰블 i (Preamble #1)의 수신 PDP 분포가 서로 겹쳐 있지 않아 기지국에서 랜덤 액세스 프리앰블 충돌(preamble collision)을 검출할 수 있는 상황을 도시한다.
도 10에 따르면, 랜덤 액세스 프리앰블 간에 1차 충돌(collision)이 발생하였고 기지국이 이러한 충돌을 인지한 경우 기지국은 랜덤 액세스 프리앰블 시퀀스의 검출을 통해 랜덤 액세스가 실패한 것으로 판단하고 단말들에게 랜덤 액세스 성공을 나타내는 랜덤 액세스 응답을 송신하지 않을 수 있다. 그리하여 단말들은 미리 정해진 소정의 시간 동안 랜덤 액세스 응답을 모니터링한 후 랜덤 액세스 프리앰블 전송 실패로 판단할 수 있다. 그러므로 랜덤 액세스 프리앰블의 재전송을 시도하기까지 정해진 지연 시간인 백오프(back-off) 시간 동안 단말이 재전송을 하지 않으므로 랜덤 액세스 과정이 지연될 수 있다.
결국 도 10의 경우와 비교하면 도 9와 같은 상황에서는, 1차 랜덤 액세스 프리앰블 충돌과 2차 경쟁 실패(contention failure)를 초래함으로써 2번의 랜덤 액세스 실패로 전송 지연을 초래할 수 있는 랜덤 액세스 과정을 거치게 된다. 이러한 1차 랜덤 액세스 프리앰블 충돌 발생 확률을 줄이기 위해서, 이동 통신 시스템에서는 시간 영역에서 랜덤 액세스가 가능한 서브프레임 슬롯(서브프레임은 2개의 슬롯으로 이루어짐)이나 서브프레임 수를 늘리거나 주파수 영역에서 랜덤 액세스 채널을 위한 무선 자원의 수를 더 확보하여 랜덤 액세스 기회(random access opportunity)를 늘리는 PRACH 멀티 채널 방식을 사용한다. 이를 통해 이러한 랜덤 액세스의 충돌 확률을 줄이고, 그에 따른 액세스 지연 시간을 줄일 수 있다. 다음으로 이러한 PRACH 멀티채널에 대해 설명한다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 PRACH 멀티채널을 도시한 개념도이다.
도 11에 따르면, 3GPP LTE 및 LTE-A FDD/TDD 시스템에서의 가용한 RACH의 멀티 채널 적용의 일례를 나타낸다. FDD 전송모드의 경우 랜덤 액세스 프리앰블 포맷은 상향링크 서브프레임마다 존재하고, TDD 전송모드의 경우 스페셜 서브프레임(special subframe) 다음이나 후술할 UpPTS(Uplink Pilot Time Slot)에 위치할 수 있다. 스페셜 서브프레임은 TDD 전송모드에 존재하는 서브프레임으로 하향링크 서브프레임에서 상향링크 서브프레임으로 변경되는 구간 사이에 위치하며, DwPTS (Downlink Pilot Time Slot), GP(Guard Period), UpPTS(Uplink Pilot Time Slot)으로 구성될 수 있다.
셀 내 랜덤 액세스 과정의 부하나 성공 확률 및 접속 지연 시간 등을 고려하여 FDD 전송모드로 동작하는 이동통신 시스템은 매 상향링크 서브프레임마다 랜덤 액세스 무선 자원인 PRACH를 할당할 수 있고, TDD 전송모드로 동작하는 이동통신 시스템은 상향링크 서브프레임 수의 제한에 따른 랜덤 액세스 기회의 한계를 극복하기 위해 하나의 서브프레임에 다수의 PRACH를 할당하는 방식으로 PRACH 멀티채널을 사용할 수 있다. 하지만 이러한 매 서브프레임마다 PRACH를 할당하거나 하나의 서브프레임에 다수의 PRACH를 사용하는 경우, 이동 통신 시스템은 그 사용하는 PRACH만큼에 해당하는 무선 자원을 더 필요로 한다. 즉, 랜덤 액세스 기회(random access opportunity)를 늘리기 위한 PRACH 멀티 채널 운용 방법은 점유한 무선 채널의 수만큼 다수의 무선 자원이 요구된다. 또한, 사물 인터넷 시대를 맞이하여 이동 통신 시스템에 접속을 하려는 단말의 수가 급증하는 환경에서는 랜덤 액세스 자원을 보다 더 많이 요구할 수 있어 그에 대비한 랜덤 액세스 구조 및 절차가 필요하다. 다음으로 이러한 요구를 충족하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 채널 환경에 따른 가변적 PRACH 멀티 접속 슬롯 구성방법에 대해 설명한다. 먼저, 실시예에 적용될 다양한 무선 송수신 환경에 대해 설명한다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 송수신 환경을 도시하는 개념도이다.
도 12를 참조하면, 기지국과 단말간의 송수신 신호의 빔 유형에 따라 첫 번째로는 송출된 신호의 에너지가 특정 방향 구분 없이 전체 셀로 방사되는 전방향성 안테나(omnidirectional antenna)를 이용한 전방향 빔(omnidirectional beam)(1210) 및 송출된 신호의 에너지가 일부 섹터에만 방사되는 섹터 빔(sector beam)(1220)을 송수신하는 무선 송수신 환경 유형이 있다. 두 번째로는 송출된 신호의 에너지가 특정 방향으로 집중적으로 전달되는 빔포밍 안테나(beamforming antenna)를 이용한 스팟 빔(spot beam)(1230) 등을 송수신 하는 무선 송수신 환경 유형이 가능하다. 다음으로 상술한 무선 송수신 환경에 따라 가변적으로 적용할 수 있는 본 발명의 PRACH 멀티 접속 슬롯 구성 방법을 적용한 랜덤 액세스 실시예에 대해 설명한다.
도 13는 본 발명의 일 실시예에 따른 랜덤 액세스 과정에서의 PRACH에의 멀티 접속 슬롯의 구성방법을 나타낸 개념도이다.
도 13를 참조하면, 프레임에 PRACH가 할당된 복수 개의 서브프레임이 할당 되어 있다. 도 13의 실시예에서는 FDD 전송모드의 경우로서 10개의 서브프레임에 PRACH가 할당된 경우를 나타내나, 이동 통신 시스템의 운영 방식에 따라 PRACH가 할당되는 서브프레임의 개수는 가변적으로 변동이 가능하다. 또한 TDD 전송모드의 경우에도 적용될 수 있다.
전방향 빔이 적용된 셀 영역, 섹터빔이 적용된 영역 또는 스팟 빔이 적용된 영역과 같은 다양한 무선 채널 환경에서, 임의의 PRACH 내 할당된 접속 슬롯들에서, 상호간에 이웃하는 접속 슬롯을 시간 영역에서 서로 겹치게 하는 방식으로 접속 슬롯을 다중화 할 수 있다. 이를 통해 접속 슬롯 수의 증가에도 불구하고 무선 자원을 추가로 요구하지 않으면서도 하나의 PRACH 내에서 서로 다른 랜덤 액세스의 시도 기회의 수를 늘릴 수 있다. 또한 접속 슬롯 마다 랜덤 액세스 프리앰블 포맷 구성 방법을 서로 달리하여 각각의 접속 슬롯에 같거나 서로 다른 랜덤 액세스 프리앰블 포맷을 적용하는 방식으로 멀티 접속 슬롯을 구성할 수 있다.
도 13의 3번째 서브프레임에 할당된 PRACH(1310)에는 총 3개의 접속 슬롯이 할당되었으며, 각각의 접속 슬롯에 실린 랜덤 액세스 프리앰블의 형태도 같게 구성되어 있다. 도 13의 9번째 서브프레임에 할당된 PRACH(1320)에는 총 4개의 접속 슬롯이 할당되었으며, 각각의 접속 슬롯에 실린 랜덤 액세스 프리앰블의 형태는 같은 형태 및 다른 형태를 모두 포함하게 구성되어 있다. 즉 첫 번째(1330) 및 네 번째(1360)은 동일한 랜덤 액세스 프리앰블 포맷이 적용되어 있고, 두 번째(1340) 및 세 번째(1350) 랜덤 액세스 프리앰블은 다른 랜덤 액세스 프리앰블과 다른 포맷이 적용되어 있다. 이와 같이 본 발명의 실시예에 따른 PRACH 멀티 접속 슬롯 구성 방법에 따르면, 다수의 PRACH의 사용도 가능한 동시에 각각의 PRACH에 같거나 다른 랜덤 액세스 포맷이 적용된 복수 개의 접속 슬롯을 할당할 수 있다. 다음으로 본 발명에 따른 PRACH 멀티 접속 슬롯을 위한 랜덤 액세스 프리앰블 생성방법에 대해 설명한다.
도 14a부터 도 14d는 본 발명의 일 실시예에 따른 PRACH 멀티 접속 슬롯을 위한 랜덤 액세스 프리앰블 생성 방법 1 내지 4를 각각 도시한 개념도들이다.
도 14a부터 도 14D에 따르면, PRACH의 멀티 접속 슬롯 구성 방법 중 하나로 각 접속 슬롯에 적용되는 랜덤 액세스 프리앰블의 생성 방법으로서, 하나의 PRACH에서 [수학식 1]과 [수학식 2]를 통해 root Zadoff-Chu 시퀀스 및 이상적인 상호 상관 특성을 갖는 랜덤 액세스 프리앰블 시퀀스를 만들어 내고, 이 랜덤 액세스 프리앰블 시퀀스의 순환 이동을 통해 서로 다른 랜덤 액세스 프리앰블을 생성할 수 있다. 이때, 순환 이동 단위 길이인 순환 이동 오프셋(offset)은 셀 반경의 크기에 따라 설정 가능하며, 서로 다른 랜덤 액세스 프리앰블 포맷을 지원할 수 있다. 도 14a부터 도 14d는 본 발명의 일 실시예에 따른 PRACH의 멀티 접속 슬롯에 적용될 랜덤 액세스 프리앰블 생성 방법으로서, PRACH의 각 접속 슬롯에 서로 다른 랜덤 액세스 프리앰블 포맷이 할당된 랜덤 액세스 프리앰블을 생성하는 방법을 도시한다. 접속 슬롯에의 서로 다른 랜덤 액세스 프리앰블 포맷의 구체적인 적용에 대해서는 후술한다. 본 발명의 실시예에 따른 랜덤 액세스 프리앰블 시퀀스로는 Zadoff-Chu 시퀀스가 사용되나 이에 한정되는 것은 아니고 Zadoff-Chu 시퀀스의 특성을 포함하는 모든 시퀀스가 사용될 수 있다.
도 14a부터 도 14d에서 시퀀스의 길이는 가변적으로 할당 가능한 Nzc만큼의 시퀀스 길이를 가질 수 있다. 일례로 도 14a에 도시된 랜덤 액세스 프리앰블 포맷 A는 길이 Nzc의 Zadoff-Chu 시퀀스 파트와 소정의 길이를 갖는 CP 파트로 구성될 수 있다. 도 14b에 도시된 랜덤 액세스 프리앰블 포맷 B는 포맷 A의 CP보다 소정의 길이만큼 더 긴 CP를 가지는 형태로 구성이 가능하다. 도 14c에 도시된 랜덤 액세스 프리앰블 포맷 C는 포맷 A를 기본으로 하면서 Zadoff-Chu 시퀀스를 반복하여 TSEQ를 배로 증가시킨 형태로 구성이 가능하다. 도 14d에 도시된 포맷 D는 포맷 C처럼 Zadoff-Chu 시퀀스를 반복하여 TSEQ를 배로 증가시키고, CP를 소정의 길이만큼 증가시킨 형태로 구성이 가능하다. 도 14a부터 도 14d에 도시된 방법 외에도 이동 통신 시스템의 필요에 따라 다양한 형태의 랜덤 액세스 프리앰블 포맷을 생성 및 구성하여 PRACH 멀티 접속 슬롯에 사용되는 랜덤 액세스 프리앰블로 사용이 가능하다. 다음으로 이러한 본 발명에 따른 PRACH 멀티 접속 슬롯에의 다양한 랜덤 액세스 프리앰블 적용 방법에 대해 설명한다.
먼저 이하의 본 발명에 따른 일 실시예상의 PRACH 멀티 접속 슬롯에의 다양한 랜덤 액세스 프리앰블 배치를 위한 PRACH 멀티 접속 슬롯 구성 방법에서 사용되는 표기 기호에 대해 아래와 같이 정의할 수 있다. 이 기호들을 이용하여 실시예를 설명한다.
먼저 이하의 본 발명에 따른 일 실시예상의 PRACH 멀티 접속 슬롯에의 다양한 랜덤 액세스 프리앰블 배치를 위한 PRACH 멀티 접속 슬롯 구성 방법에서 사용되는 표기 기호에 대해 아래와 같이 정의할 수 있다. 이 기호들을 이용하여 실시예를 설명한다.
- TRACH : PRACH 무선 자원 점유 길이(PRACH resource duration)로서 OFDM 심볼 개수 또는 샘플의 개수 등으로 나타낼 수 있다.
- n: PRACH 채널 당 접속 슬롯 수(number of access slots)
- i: 접속 슬롯 인덱스(slot index), i=1,2, ... ,n
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:i 번째 접속 슬롯의 랜덤 액세스 프리앰블 시퀀스 점유 길이 (preamble sequence duration)로서 OFDM 심볼 개수 또는 샘플의 개수 등으로 나타낼 수 있다.
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: i 번째 접속 슬롯의 랜덤 액세스 프리앰블 시퀀스를 통해 만들어진 CP(cyclic prefix) 점유 길이로서 OFDM 심볼 또는 샘플의 개수 등으로 나타낼 수 있다.
- 
: i 번째 접속 슬롯의 랜덤 액세스 프리앰블 점유 길이(random access preamble duration). 각 접속 슬롯의 랜덤 액세스 프리앰블에 대한 시퀀스 점유 길이와 CP(cyclic prefix) 점유 길이의 합으로 나타낼 수 있다. (
)
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: i 번째 접속 슬롯의 보호 구간(guard time)으로서 OFDM 심볼 개수 또는 샘플 개수 등으로 나타낼 수 있다.
- 
: i 번째 접속 슬롯의 랜덤 액세스 접속 슬롯 점유 길이로서 
의 길이에 GT(Guard Time) 길이를 더한 값으로 나타낼 수 있다.
- 
: 전 방향 빔 혹은 섹터 빔을 이용한 무선 송수신 환경에서의 공통으로 적용되는 순환 이동 오프셋(offset) 값 ([수학식 3]으로부터 
구성)
- 
: 빔포밍 안테나(beamforming antenna)를 이용한 스팟 빔(spot beam)을 송수신 하는 무선 송수신 환경에서 
번째 접속 슬롯의 순환 이동 오프셋 값
- 
: 가드 샘플의 시간 단위 길이 (time length of guard sample)로서 OFDM의 심볼 개수 또는 샘플 개수 등으로 나타낼 수 있다.
- 
: 전방향 빔 혹은 섹터 빔을 이용한 무선 송수신 환경에서 공통으로 적용되는 순환 이동 오프셋(Ncs)의 시간 단위 길이로서 OFDM의 심볼 개수 또는 샘플 개수 등으로 나타낼 수 있다.
- 
: 빔포밍 안테나(beamforming antenna)를 이용한 스팟 빔(spot beam)을 송수신 하는 i 번째 접속 슬롯에서의 송신측과 수신측간 빔 경계(beam edge) 거리에 따른 왕복 지연 시간(roundtrip delay time)으로서 OFDM의 심볼 개수 또는 샘플 개수 등으로 나타낼 수 있다.
- 
: 빔포밍 안테나(beamforming antenna)를 이용한 스팟 빔(spot beam)을 송수신 하는 i 번째 접속 슬롯에서의 빔 경계에서 송신기(기지국)와 수신기(단말) 간의 거리와 채널 특성에 따른 최대 지연 확산(maximum delay spread)으로서 OFDM의 심볼 개수 또는 샘플 개수 등으로 나타낼 수 있다.
- 
: 빔포밍 안테나(beamforming antenna)를 이용한 스팟 빔(spot beam) 등을 송수신 하는 무선 송수신 환경에서 i 번째 접속 슬롯의 순환 이동 오프셋(
)의 시간 단위 길이로서 OFDM의 심볼 개수 또는 샘플 개수 등으로 나타낼 수 있다.
- 
: i 번째 접속 슬롯의 시작 위치(멀티 접속 슬롯 중 첫 번째 접속 슬롯의 시작 위치는 랜덤 액세스 채널의 시작 위치와 동일함)
- 
: i 번째 접속 슬롯의 종단 위치
- 
: 접속 슬롯 #(i-1)의 시작 시점과 접속 슬롯 #i의 시작 시점 간의 오프셋.
이상의 기호들을 사용하여 본 발명의 실시예에 따른 물리계층 랜덤 액세스 채널 (PRACH)의 멀티 접속 슬롯 구성을 다음과 같이 구현할 수 있다.
첫 번째 구성방법으로, 
와 
은 셀 경계나 빔 경계를 기준으로 하거나 또는 랜덤 액세스 프리앰블 포맷을 기준으로 하여 서로 같거나 다르게 구성하는 것이 가능하다. 따라서 해당 접속 슬롯의 점유 길이(
)는 서로 동일하거나 다르게 구성할 수 있다. 왜냐하면 
를 구하기 위한 [수학식 4]에 나타내어진 바와 같이 i 번째 접속 슬롯의 점유 길이는 해당 접속 슬롯의 랜덤 액세스 프리앰블 점유 길이와 해당 접속 슬롯의 보호 구간의 합으로 표시 가능하기 때문이다.
두 번째 구성방법으로, 첫 번째 접속 슬롯 이후 각 접속 슬롯의 시작 위치(
)는 [수학식 5]에 나타낸 바와 같이, 자신 및 이전에 위치한 각 접속 슬롯들의 시작 오프셋(
)의 합의 길이만큼 배치할 수 있다(단, 첫 번째 접속 슬롯은 제외).
일례로, 후술할 도 16의 3번째 접속 슬롯의 위치인 
은 도 16의 1610에 도시된 바와 같이 3번째 접속 슬롯 자신의 시작 오프셋과 이전 접속 슬롯 중 첫 번째 접속 슬롯을 제외한 접속 슬롯들의 시작 오프셋(
)의 합과 같다. 
세 번째 구성방법으로는, 각 접속 슬롯의 종단 위치(
)는 [수학식 6]에 나타낸 바와 같이 이전 접속 슬롯의 종단 위치 (
)보다 이후로 배치하도록 구성이 가능하다(즉, 시간적으로 뒤에 발생하도록 배치함을 의미한다).
일례로, 후술할 도 16의 3번째 접속 슬롯의 종단위치 
(1620)은 
, 
보다 시간적으로 뒤에 배치가 가능하다.
네 번째 구성방법은 연속으로 배치된 접속 슬롯간의 중첩으로 인한 충돌을 피하기 위한 구성 방법에 대한 것이다. 이를 통해 이전 접속 슬롯과 중첩됨으로 인해 발생하는 이웃하는 접속 슬롯 간의 랜덤 액세스 프리앰블 시퀀스간의 충돌을 피할 수 있다.
이를 위해 구체적으로는 각 접속 슬롯의 시작 위치(
)와 해당 접속 슬롯의 랜덤 액세스 프리앰블 점유 길이(
)의 합을 [수학식 7]에 나타낸 바와 같이 이전 접속 슬롯의 종단 위치(
)보다 크도록 배치하는 것이 가능하다.
일례로 후술할 도 16에 도시된 첫 번째 접속 슬롯의 종단위치
(1630)는 도 16의 1640의 타임라인으로 표시되는 두 번째 접속 슬롯의 시작위치와 두 번째 접속 슬롯의 랜덤 액세스 프리앰블 점유길이의 합보다 먼저 배치되도록 할 수 있다.
상술한 PRACH 멀티 접속 슬롯 구성방법을 적용하여 단말이 기지국의 랜덤 액세스 수행하는 경우, 단말은 하향링크 동기를 획득한 후 기지국으로부터 수신한 시스템 정보를 이용하여 획득한 사용 가능한 랜덤 액세스 채널에서 임의의 i 번째 접속 슬롯을 선택하고 해당 접속 슬롯의 시작 위치(
)를 기준으로 랜덤 액세스 프리앰블을 전송할 수 있다. 그 후 기지국은 랜덤 액세스 채널 점유 시간(
) 내에서 각 접속 슬롯의 시작 위치(
)와 그 접속 슬롯의 점유 길이(
)로부터 도출된 기간 내에서 각 접속 슬롯마다의 랜덤 액세스 프리앰블 검출을 수행할 수 있다. 전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 랜덤 액세스 프리앰블 시퀀스로는 Zadoff-Chu 시퀀스가 사용되나 이에 한정되는 것은 아니고 Zadoff-Chu 시퀀스의 특성을 포함하는 모든 시퀀스가 사용될 수 있다.
다음으로 본 발명에 따른 PRACH에의 멀티 접속 슬롯 할당의 구체적인 방법과 PRACH 멀티 접속 슬롯 구성 방법이 적용된 랜덤 액세스 과정에 대해 설명한다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 PRACH 멀티 접속 슬롯 구성 방법이 적용된 랜덤 액세스 절차를 도시한 순서도이다.
도 15에 따르면, 본 발명의 일 실시예에 따른 PRACH의 멀티 접속 슬롯 구성 방법을 적용해서 단말이 랜덤 액세스 프리앰블을 송신하고 기지국이 랜덤 액세스 프리앰블 시퀀스를 검출하는 경쟁기반 랜덤 액세스 절차를 나타낸다. 랜덤 액세스 과정은 일반적으로 경쟁 기반 랜덤 접속 과정(Contention based random access procedure)과 비경쟁 기반 랜덤 접속 과정 (Non-contention based random access procedure)으로 나눌 수 있다. 경쟁기반 랜덤 접속 과정과 비경쟁기반 랜덤 접속 과정의 구분은, 랜덤 접속 과정에서 사용되는 랜덤 접속 프리앰블 (Random access preamble)을 단말이 직접 선택했는지 혹은 기지국이 선택했는지의 여부에 따라 정해진다. 비경쟁 기반 랜덤 접속 과정에서는, 단말은 기지국이 자신에게 직접적으로 할당한 랜덤 접속 프리앰블을 사용한다. 따라서, 기지국이 특정 랜덤 접속 프리앰블을 그 단말에게만 할당하였을 경우, 랜덤 접속 프리앰블은 그 단말만이 사용하게 되고, 다른 단말들은 상기 랜덤 접속 프리앰블을 사용하지 않으므로 충돌이 없는 비경쟁 기반 랜덤 접속 과정이라 할 수 있다. 경쟁 기반 랜덤 접속 과정에서는, 단말이 사용할 수 있는 랜덤 접속 프리앰블 중에서, 임의로 선택하여 전송하므로, 항상 복수개의 단말들이 동일한 랜덤 접속 프리앰블을 사용할 가능성이 존재한다. 따라서, 기지국이 어떤 특정 랜덤 접속 프리앰블을 수신한다고 하더라도, 그 랜덤 접속 프리앰블을 어떤 단말이 전송하였는지 알 수가 없다.
도 15의 실시예에 따르면, 먼저 기지국은 기지국에 접속하려고 하는 단말에게 제공할 복수의 접속 슬롯들로 구성되는 PRACH에 대한 구성 정보를 포함하는 시스템 정보를 해당 이동 통신 시스템에서 지원하는 방식으로 생성 및 구성할 수 있다(S1510). 다음으로 랜덤 액세스를 시도하고자 하는 단말은 복수의 접속 슬롯들로 구성되는 PRACH에 대한 구성 정보를 포함하는 시스템 정보를 기지국으로부터 수신할 수 있다(S1520).
이때 송출된 신호의 에너지가 특정 방향 구분 없이 전체 셀로 방사되는 전방향성 안테나(omnidirectional antenna)를 이용한 전방향 빔(omnidirectional beam) 방식의 경우나 일부 섹터에만 송출 신호 에너지를 방사하는 섹터 빔(sector beam) 방식의 경우와 같은 무선 채널 환경에서는, 기지국은 셀의 크기와 채널 환경에 따른 왕복시간지연(RTD)와 지연확산(DS)를 결정할 수 있고, 복수의 접속 슬롯들로 구성되는 PRACH에 대한 구성 정보를 생성 및 설정이 가능하다. 기지국은 셀 내에 있는 단말에게 전방향 빔, 섹터 빔 및/또는 스팟 빔을 통해 복수의 접속 슬롯들로 구성되는 PRACH에 대한 구성 정보를 포함하는 시스템 정보를 송신하는 것이 가능하다. 구체적으로는 기지국은 후술할 도 18 및 도 19의 실시예에 도시된 바와 같이, 기지국의 섹터 빔별 할당되는 PRACH에 대한 구성 정보를 포함한 시스템 정보를 전방향 빔 및/또는 섹터 빔별로 단말에게 전송하는 것이 가능하다. 단말은 섹터 빔별로 할당되는 PRACH에 대한 구성 정보를 통해 특정 빔에서 지원하는 PRACH 및 접속 슬롯에 대한 정보를 파악할 수 있고, 특정 빔 영역에서 랜덤 액세스를 시도하는 경우 특정 빔 영역에서 허용하는 PRACH 및 접속 슬롯을 통해 랜덤 액세스 프리앰블을 전송할 수 있다. 빔 별 이용 가능한 PRACH에 대한 구성 정보는 이동 통신 시스템에서 접속 슬롯간 간섭을 최소화하도록 사전에 결정될 수 있으며, 운용 환경에 따라 변동이 가능하다.
PRACH에 대한 구성 정보들은 다음을 포함할 수 있으며, 통신 시스템의 운영환경에 맞게 필요한 정보를 추가 및/또는 수정할 수 있다.
- PRACH 당 접속 슬롯의 수(n) 정보
- PRACH 무선 자원 점유 길이(
) 정보
- 각 접속 슬롯에서 송수신 할 수 있는 랜덤 액세스 프리앰블 포맷 정보
(
등을 결정하는 정보)
- 이상적인 상호 상관 특성을 갖는 랜덤 액세스 프리앰블 시퀀스를 만들어 내기 위한 근원 시퀀스 수(root sequence number)와 순환 이동 오프셋 값 및 시간단위길이 정보
- 전송 슬롯의 시작 오프셋, 전송 슬롯의 시작 및 종단 위치 정보
(
)
또한 이동 통신 시스템이 후술할 CoMP 환경에서와 같이 인접 기지국간 동일 시간 및 주파수 영역을 사용하는 랜덤 액세스를 지원하는 경우를 위해 인접 기지국과 연계된 전방향 빔 혹은 섹터 빔 별 PRACH에 대한 구성정보도 시스템 정보에 포함될 수 있다.
구체적인 전방향 빔 혹은 섹터 빔을 이용한 무선 송수신 환경에서의 PRACH의 멀티 접속 슬롯 구성방법에 대해 설명한다. 이는 전체 셀 영역 혹은 섹터 영역 내에서 공통으로 PRACH 채널을 구성하는 멀티 접속 슬롯을 통해 랜덤 액세스를 시도하고자 하는 단말에게 접속 슬롯의 구분 없이 임의로 접속 슬롯을 선택할 수 있도록 하는 경우 등에 적용 가능할 수 있다.
먼저, 전파 도달 거리와 관련된 왕복 지연 시간(
)의 차이에 따른 랜덤 액세스 프리앰블 시퀀스간의 간섭 영향을 극복하기 위해 [수학식 8]에 나타내어진 바와 같이, 임의의 각 접속 슬롯의 보호구간(
)은 셀 경계에서의 왕복 지연 시간(
)보다 같거나 크게 구성할 수 있다.
이 때 각 접속 슬롯의 보호구간(
)과 셀 경계에서의 왕복 지연 시간(
)이 서로 동일한 경우 모든 접속 슬롯의 보호구간은 동일하게 구성될 수 있다.
또한 셀 경계를 기준으로 각 접속 슬롯에 적용되는 샘플단위 랜덤 액세스 프리앰블 시퀀스의 순환 이동 오프셋 값인 
를 [수학식 9]에 나타내어진 바와 같이 셀 경계에서의 왕복 지연 시간(
)과 최대 지연 확산 시간(
)을 합한 값보다 같거나 크도록 랜덤 액세스 프리앰블 시퀀스의 샘플 단위의 순환 이동 오프셋 값을 한정할 수 있다.
또한 순환 이동 오프셋(
)의 시간 단위 길이인 
는 [수학식 10]에 나타내어진 바와 같은 한정을 가질 수 있다. 즉, 
는 셀 경계에서의 왕복 지연 시간(
)과 채널의 최대 지연 확산 시간(
) 및 가드 샘플의 시간 단위 길이()를 합한 값보다 같거나 크도록 한정할 수 있다.
또한, 각 접속 슬롯의 시작 오프셋(
)은 [수학식 11]에 나타내어진 바와 같이 이전 접속 슬롯의 보호구간(
)보다 같거나 크게 구성할 수 있다.
이와 별도로, 각 접속 슬롯의 시작 오프셋(
)은 Zadoff-Chu 시퀀스의 특성을 이용한 한정이 가능하다. 즉, 순환 이동된 Zadoff-Chu 시퀀스의 특성과 인접한 접속 슬롯에서 동일한 root Zadoff-Chu 시퀀스로부터 유도된 랜덤 액세스 프리앰블들을 사용하는 경우, 이를 이용한 랜덤 액세스 시도 사이에서의 간섭을 없애는 것이 가능하다는 특성을 이용할 수 있다. 구체적으로는, 수신 측에서 접속 슬롯 내 수신된 Zadoff-Chu 시퀀스의 왕복 지연(roundtrip delay)이나 지연확산(delay spread)으로부터 초래된 Zadofff-Chu 시퀀스의 이상적인 순환 자기 상관(cyclic auto-correlation)특성과 서로 다른 Zadoff-Chu 시퀀스가 적용된 랜덤 액세스 프리앰블들 간의 이상적인 제로 상호 상관(zero cross-correlation) 특성을 이용할 수 있다.
이런 특성을 이용할 경우, 각 접속 슬롯의 시작 오프셋(
)은 [수학식 12]에 나타낸 바와 같이 한정할 수 있다. 즉, 각 접속 슬롯의 랜덤 액세스 성능을 개선하기 위해 PRACH 내에서 시간 도메인의 무선 자원을 더 점유하더라도 접속 슬롯의 시작 오프셋(
) 값을 [수학식 10]으로부터 도출된 셀 경계에서의 왕복 지연 시간(
)과 최대 지연 확산 시간(
)을 합한 값보다 같거나 크게 한정할 수 있다. 구체적으로는, 각 접속 슬롯의 시작 오프셋(
)의 길이를 셀의 최대 왕복 전파 시간(roundtrip propagation time)인 셀 경계에서의 왕복 지연 시간(
)과 최대 지연 확산 시간(
)을 합한 값의 샘플 단위 표시값보다 크도록 한정하는 순환 이동 오프셋(
)의 시간 단위 길이값(
) 보다 같거나 크게 설정할 수 있다.
다음으로 기지국으로부터 수신한 하향링크 동기신호를 통해 프레임 동기를 맞추고 시스템 정보를 수신한 단말은, 수신한 시스템 정보로부터 복수의 접속 슬롯들로 구성되는 PRACH에 대한 구성 정보를 도출하고 PRACH와 접속슬롯(또는 접속 슬롯 인덱스)를 선택할 수 있다(S1530).
단말은 수신한 복수의 접속 슬롯들로 구성되는 PRACH에 대한 구성 정보에 포함된 순환 이동 오프셋 값(
)을 통해 가용한 랜덤 액세스 프리앰블 시퀀스를 선택하고 그 선택된 접속 슬롯의 시작 위치(
로부터 도출 가능)를 참조하여 랜덤 액세스 프리앰블을 기지국에 송신할 수 있다(S1540).
이후 기지국은 전방향빔이나 섹터빔별 PRACH 내의 모든 접속 슬롯에 각 접속 슬롯의 시작 위치(
)에서부터 해당 접속 슬롯의 시작 종단(
) 위치까지의 가용한 랜덤 액세스 프리앰블 시퀀스를 참조하여, 어떠한 랜덤 액세스 프리앰블 시퀀스를 수신하였는지를 파악하고 검출할 수 있다(S1550). 만일 기지국이 각 접속 슬롯에서 성공적으로 랜덤 액세스 프리앰블 시퀀스를 검출하면, 기지국은 랜덤 액세스 프리앰블 인덱스별 단말의 전송 타이밍을 추정하여서 대응하는 PRACH 내의 접속 슬롯 당 성공적으로 검출된 랜덤 액세스 프리앰블 시퀀스를 도출할 수 있다. 그리고 그 도출한 랜덤 액세스 프리앰블 시퀀스로부터 도출된 상향링크 동기에 필요한 상향링크 타이밍 조절 정보(Timing_Advanced, TA)를 포함하는 랜덤 액세스 응답(random access response; 'RAR')을 단말에게 전송할 수 있다(S1560).
단말은 수신한 랜덤 액세스 응답(RAR)을 참조하여 상향링크 타이밍을 조절한 후 사전에 정해진 상향링크 제어채널을 통해서 기지국에 시그널링 정보인 상향링크 자원 요청 데이터(UL resource request data)를 전송할 수 있다(S1670). 다음으로 스팟 빔을 송신하는 무선 채널 환경에서의 본 발명의 일 실시예에 따른 PRACH 멀티 접속 슬롯 구성 방법이 적용된 랜덤 액세스 과정에 대해 설명한다.
스팟빔을 송신하는 무선 채널환경에서의 PRACH 멀티 접속 슬롯 구성 방법이 적용된 랜덤 액세스 과정은 전술한 도 15에 도시된 실시예와 유사한 방식을 따를 수 있다. 먼저 기지국은 기지국에 접속하려고 하는 단말에게 제공할 복수의 접속 슬롯들로 구성되는 PRACH에 대한 구성 정보를 포함하는 시스템 정보를 생성 및 구성할 수 있다(S1510). 다음으로 랜덤 액세스를 시도하고자 하는 단말은 복수의 접속 슬롯들로 구성되는 PRACH에 대한 구성 정보를 포함하는 시스템 정보를 기지국으로부터 수신할 수 있다(S1520). 시스템 정보는 이외에도 스팟 빔 별로 이용 가능한 PRACH에 대한 구성정보도 포함할 수 있다. 또한 이동 통신 시스템이 후술할 CoMP 환경에서와 같이 인접 기지국간 동일 시간 및 주파수 영역을 사용하는 랜덤 액세스를 지원하는 경우를 위해 인접 기지국과 연계된 스팟 빔별 PRACH에 대한 구성정보도 시스템 정보에 포함될 수 있다. 구체적으로는 기지국은 후술할 도 18 및 도 19의 실시예에 도시된 바와 같이, 기지국의 스팟 빔별 할당되는 PRACH에 대한 구성 정보를 포함한 시스템 정보를 전방향 빔, 섹터 빔별 및/또는 스팟 빔별로 단말에게 전송하는 것이 가능하다. 단말은 스팟 빔별로 할당되는 PRACH에 대한 구성 정보를 통해 특정 빔에서 지원하는 PRACH 및 접속 슬롯에 대한 정보를 파악할 수 있고, 특정 빔 영역에서 랜덤 액세스를 시도하는 경우 특정 빔 영역에서 허용하는 PRACH 및 접속 슬롯을 통해 랜덤 액세스 프리앰블을 전송할 수 있다. 빔 별 이용 가능한 PRACH에 대한 구성 정보는 이동 통신 시스템에서 접속 슬롯간 간섭을 최소화하도록 사전에 결정될 수 있고, 운용 환경에 따라 변동이 가능하다.
이때, 송출된 신호의 에너지가 특정 방향으로 집중적으로 전달되는 빔포밍 안테나(beamforming antenna)를 이용한 스팟 빔(spot beam) 등을 송수신 하는 무선 송수신 환경에서 기지국은 빔(beam) 별 전파 도달 거리와 채널 환경에 따른 왕복시간지연(RTD)와 지연확산(DS)를 결정한다. 그 후 빔 별 PRACH와 멀티 접속 슬롯을 구성하기 위해 아래 기재된 정보를 생성 및 설정하는 것이 가능하며 해당 빔 영역에 있는 단말은 복수의 접속 슬롯들로 구성되는 PRACH에 대한 구성 정보를 기지국으로부터 수신할 수 있다. 수신하는 정보들은 다음과 같을 수 있으며, 이동 통신 시스템의 운영환경에 맞게 필요한 정보를 추가 및/또는 수정할 수 있다.
- PRACH 당 랜덤 액세스 접속 슬롯의 수(n) 정보
- PRACH 무선 자원 점유 길이(
) 정보
- 각 슬롯에서 송수신 할 수 있는 랜덤 액세스 프리앰블 포맷 정보
(
등을 결정하는 정보)
- 이상적인 상호 상관 특성을 갖는 랜덤 액세스 프리앰블 시퀀스를 만들어 내기 위한 근원 시퀀스 넘버(root sequence number)와 모든 접속 슬롯에 동일하거나 혹은 각 접속 슬롯에 서로 다르게 적용 가능한 순환 이동 오프셋 값(
) 및 시간 단위 길이(
) 정보
접속 슬롯의 시작 오프셋, 접속 슬롯의 시작 및 종단 위치정보
(
)
이어서 구체적으로 송출된 신호의 에너지가 특정 방향으로 집중적으로 전달되는 빔포밍 안테나(beamforming antenna)를 이용한 스팟 빔(spot beam) 무선 송수신 환경에서의 PRACH 멀티 접속 슬롯 구성방법에 대한 실시예를 설명한다. 즉, 각 빔 영역 내 PRACH 멀티 접속 슬롯을 통한 랜덤 액세스를 시도하고자 하는 단말에게 각 접속 슬롯을 구분 없이 임의로 선택을 하도록 할 수 있다. 또는 빔 경계(beam edge)에서의 최대 전파 도달 거리 등을 고려하여 접속 슬롯 선택을 허용하거나 이웃하는 빔간의 협업에 의해 선택을 허용하는 등 다양한 경우에 활용 가능한 PRACH 멀티 접속 슬롯 구성 방법에 대해 설명한다.
스팟빔의 경우에서의 각 접속 슬롯의 보호구간( 
)은 [수학식 13]에 나타내어진 바와 같이 빔 경계에서의 왕복 지연 시간(
)보다 크거나 같게 구성할 수 있다. 이는 빔 별로 각 접속 슬롯의 보호구간에 차등을 두어 빔 내 다양한 위치에 있는 각 단말이 송신한 랜덤 액세스 프리앰블의 전파 도달 거리 차이에 의한 왕복 지연 시간(
)이 다른 특성을 이용하여 랜덤 액세스 프리앰블 시퀀스의 간섭 영향을 극복하기 위함이다.
이 경우, 모든 접속 슬롯의 보호구간(
)과 빔 경계에서의 왕복 지연 시간(
)이 서로 동일하면 모든 접속 슬롯의 보호구간은 동일하게 구성할 수 있다.
다음으로, 빔 경계를 기준으로 각 접속 슬롯에 적용되는 샘플 단위 랜덤 액세스 프리앰블 시퀀스의 순환 이동 오프셋 값(
)은 [수학식 14]에 기초하여 결정될 수 있다. 즉, 
는 빔 경계에서의 왕복 지연 시간(
)과 최대 지연 확산 시간(
)을 합한 값 이상으로 설정될 수 있다.
i 번째 접속 슬롯의 순환 이동 오프셋(
)의 시간 단위 길이(
)는 [수학식 15]에 나타내어진 것과 같이, 빔 경계에서의 왕복 지연 시간(
)과 최대 지연 확산 시간(
), 그리고 보호 샘플의 시간 단위 길이(
)를 합한 값과 같거나 크도록 한정할 수 있다.
다음으로 각 접속 슬롯의 시작 오프셋(
)은 [수학식 16]에 나타내어진 바와 같이 이전 슬롯의 보호구간(
)보다 같거나 크게 구성할 수 있다.
이와 별도로, 각 접속 슬롯의 시작 오프셋(
)은 Zadoff-Chu 시퀀스의 특성을 이용한 한정이 가능하다. 즉, 순환 이동된 Zadoff-Chu 시퀀스의 특성과 인접한 슬롯에서 동일한 root Zadoff-Chu 시퀀스로부터 유도된 랜덤 액세스 프리앰블들을 사용하는 경우, 이를 이용한 랜덤 액세스 시도 사이에서의 간섭을 없애는 것이 가능하다. 구체적으로는, 수신 측에서 접속 슬롯 내 수신된 Zadoff-Chu 시퀀스의 왕복 지연(roundtrip delay)이나 지연확산(delay spread)으로부터 초래된 Zadofff-Chu 시퀀스의 이상적인 순환 자기 상관(cyclic auto-correlation)특성과 서로 다른 Zadoff-Chu 시퀀스가 적용된 랜덤 액세스 프리앰블들 간의 이상적인 제로 상호 상관(zero cross-correlation) 특성을 이용할 수 있다.
이런 특성을 이용할 경우, 각 접속 슬롯의 시작 오프셋(
)은 [수학식 12]에 나타낸 바와 같이 한정할 수 있다. 즉, 각 접속 슬롯의 랜덤 액세스 성능을 개선하기 위해 PRACH 내에서 시간 도메인의 무선 자원을 더 점유하더라도 접속 슬롯의 시작 오프셋(
) 값을 [수학식 17]으로부터 도출된 빔 경계에서의 왕복 지연 시간(
)과 최대 지연 확산 시간(
)과 
를 합한 값보다 같거나 크게 한정할 수 있고, 또는 왕복 지연 시간(
)과 최대 지연 확산 시간(
)을 합한 값보다 같거나 크게 한정할 수 있다.
구체적으로는, 각 접속 슬롯의 시작 오프셋(
)의 길이를 최대 왕복 전파 시간(roundtrip propagation time)인 빔 경계에서의 왕복 지연 시간(
)과 최대 지연 확산 시간(
)과 
를 합한 값의 샘플 단위 표시값보다 크도록 한정하는 순환 이동 오프셋(
)의 시간 단위 길이값(
) 보다 같거나 크게 설정할 수 있다.
다음으로 기지국으로부터 수신한 하향링크 동기신호 및 시스템 정보를 통해 프레임 동기를 맞추고 PRACH 및 멀티 접속 슬롯 구성 정보를 수신한 단말은 PRACH와 접속 슬롯(또는 접속 슬롯 인덱스)를 선택할 수 있다(S1530). 그 후, 단말은 순환 이동 오프셋 값(
)을 참조하여 가용한 랜덤 액세스 프리앰블 시퀀스를 선택한 후 선택된 접속 슬롯의 시작 위치(
)를 고려하여 랜덤 액세스 프리앰블을 기지국에 송신할 수 있다(S1540).
이후 기지국은 빔 별 PRACH 내의 모든 접속 슬롯에 각 접속 슬롯의 시작 위치(
)에서부터 접속 슬롯의 시작 종단(
) 위치까지의 가용한 랜덤 액세스 프리앰블 시퀀스를 참조하여 어떠한 랜덤 액세스 프리앰블 시퀀스를 수신하였는지를 파악하고 검출할 수 있다(S1550). 만일 기지국이 각 접속 슬롯에서 성공적으로 랜덤 액세스 프리앰블 시퀀스를 검출하면, 기지국은 랜덤 액세스 프리앰블 인덱스별 단말의 전송 타이밍을 추정할 수 있다. 그 후 대응하는 PRACH 내의 접속 슬롯 당 성공적으로 검출된 랜덤 액세스 프리앰블 시퀀스로부터 도출된 상향링크 동기에 필요한 상향링크 타이밍 조절 정보(Timing_Advanced; 'TA')를 포함하는 랜덤 액세스 응답(random access response, RAR)을 단말에게 송신할 수 있다(S1560).
단말은 수신한 랜덤 액세스 응답(RAR)을 기반으로 상향링크 타이밍을 조절한 후 사전에 정해진 상향링크 제어 채널을 통해서 기지국에 시그널링 신호인 상향링크 자원 요청 데이터(UL resource request data)를 송신할 수 있다(S1570). 다음으로 본 발명의 일 실시예에 따른 다양한 무선 환경에서의 멀티 접속 슬롯 구성 방법에 대해 설명한다.
도 16는 본 발명의 일 실시예에 따른 다양한 무선 채널 환경에서의 랜덤 액세스시 멀티 접속 접속 슬롯을 적용하는 방법에 대한 개념도이다.
도 16를 참조하면, FDD 전송모드에서 임의의 PRACH에 접속 슬롯 수를 4개 (n=4)로 멀티 접속 슬롯을 구성하고, 각 접속 슬롯에 할당되는 랜덤 액세스 프리앰블 포맷은 동일하게 구성한 경우의 실시예이다. 도 16의 본 발명의 일 실시예에 따른 FDD 전송모드의 경우에서의 PRACH 멀티 접속 슬롯 방식은 TDD 전송모드의 경우에도 적용이 가능하다. 또한 접속 슬롯의 수 및 각 접속 슬롯의 랜덤 액세스 프리앰블 포맷의 구성방식은 시스템 방식에 따라 가변적으로 변경될 수 있다.
기지국에 랜덤 액세스 프리앰블을 송신하고자 하는 단말은 랜덤 액세스 프리앰블을 송신하고자 선택된 접속 슬롯의 시작 위치(
)를 기준으로 랜덤 액세스 프리앰블을 전송할 수 있다. 랜덤 액세스 프리앰블을 수신한 기지국은 PRACH 점유 시간(TRACH) 내에서 각 접속 슬롯의 시작 위치(
)와 접속 슬롯의 점유 길이(
)를 참조하여 각 접속 슬롯 마다 랜덤 액세스 프리앰블의 위치를 파악하여 랜덤액세스 프리앰블 검출을 수행할 수 있다.
본 실시예는 하나의 PRACH에 총 4개의 접속 슬롯을 접속 슬롯 오프셋(
)을 달리하여 배치한 경우이다. 각 접속 슬롯마다 해당 접속 슬롯에 할당된 랜덤 액세스 프리앰블이 할당될 수 있다. 기지국은 수신한 접속 슬롯마다 랜덤 액세스 프리앰블을 검출하여 랜덤 액세스를 시도한 단말을 알아낼 수 있다. 다음은 접속 슬롯마다 랜덤 액세스 프리앰블의 포맷을 변경하여 적용한 경우에 대해 설명한다.
도 17은 본 발명의 다른 실시예에 따른 다양한 무선 채널 환경에서의 랜덤 액세스시 멀티 접속 슬롯을 적용하는 방법에 대한 개념도이다.
도 17을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 랜덤 액세스 프리앰블 전송을 위해 멀티 접속 슬롯을 구성하는 방법에 있어서, FDD 전송모드에서 임의의 PRACH에 접속 슬롯 수가 3개 (n = 3) 이고, 각 접속 슬롯에 서로 다른 랜덤 액세스 프리앰블 포맷을 적용한 경우를 나타낸다. 도 17의 본 발명의 일 실시예에 따른 FDD 전송모드의 경우에서의 PRACH 멀티 접속 슬롯 방식은 TDD 전송모드의 경우에도 적용이 가능하다. 또한 접속 슬롯의 수 및 각 접속 슬롯에 적용된 랜덤 액세스 프리앰블 포맷의 구성방식은 시스템 방식에 따라 가변적으로 변경될 수 있다.
랜덤 액세스 프리앰블마다 서로 다른 랜덤 액세스 프리앰블 포맷을 구성하기 위해 각 접속 슬롯의 크기는 서로 다르게 구성이 가능하다. 즉, 도 14a 내지 도 14d에 도시된 랜덤 액세스 프리앰블 포맷을 적용한 경우로서, 첫 번째 접속 슬롯(1410)에는 랜덤 액세스 프리앰블 포맷 A를 적용하고, 두 번째 접속 슬롯(1420)에는 랜덤 액세스 포맷 B를 적용하고, 세 번째 접속 슬롯(1430)에는 랜덤 액세스 포맷 C를 적용하는 방식으로 접속 슬롯 각각에 할당하는 것이 가능하다.
수신측(기지국)에서 RACH 점유 시간(
) 내에서 각 접속 슬롯의 시작 위치(
)와 접속 슬롯의 점유 길이(
)를 참조하여 각 접속 슬롯 마다 서로 다른 프리앰블 포맷이 적용된 랜덤 액세스 프리앰블 위치를 파악하여 검출을 수행할 수 있다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 빔 기지국 환경에서의 랜덤 액세스시 멀티 접속 슬롯을 적용하는 방법에 대한 개념도이다.
도 18을 참조하면, 하나의 기지국에서 세 개의 섹터 빔(빔1, 빔2, 빔3)을 제어하는 경우를 나타낸다. 이 세 개의 섹터 빔이 제어하는 무선 자원에 있어서 각각의 빔 영역 내에서 동일한 시간과 동일한 주파수 영역을 이용하여 랜덤 액세스를 시도하는 단말들이 있는 경우에도 본 발명의 멀티 접속 슬롯을 이용하여 접속 슬롯간 간섭을 최소화하는 것이 가능하다. 전술한 바와 같이 단말은 기지국으로부터 수신한 시스템 정보를 참조하여 자신이 어느 빔 영역에 있는지 여부 및 빔 영역별 이용 가능한 PRACH에 대한 구성 정보를 파악할 수 있다. 그 후 빔 별 이용 가능한 PRACH 및 접속 슬롯을 선택하여 랜덤 액세스 프리앰블을 전송할 수 있다. 즉, 도 18의 실시예와 같이 랜덤 액세스를 시도하고자 하는 단말이 특정 빔 영역 내에 있음을 시스템 정보를 통해 파악한 후 특정 빔 영역에서 이용 가능한 PRACH 및 접속 슬롯을 시스템 정보 내의 PRACH에 대한 구성 정보를 통해 알 수 있다. 빔 별 이용 가능한 PRACH에 대한 구성 정보는 이동 통신 시스템에서 접속 슬롯간 간섭을 최소화하도록 사전에 결정되며, 운용 환경에 따라 변동이 가능함은 전술한바 있다. 그 후 이용 가능한 PRACH 및 접속 슬롯을 선택하여 랜덤 액세스 프리앰블을 전송할 수 있다. 이하에서 도 18의 구체적인 실시예를 통해 설명한다.
기지국에 의해 전송되는 PRACH에 대한 구성 정보는 빔들 각각이 매핑되는 접속 슬롯을 지시하는 정보를 더 포함할 수 있다. PRACH에 대한 구성 정보는 빔 1이 접속 슬롯 1(1810)에 매핑되는 것을 지시하는 정보, 빔 2가 접속 슬롯 3(1830)에 매핑되는 것을 지시하는 정보 및 빔 3이 접속 슬롯 2 및 4(1820, 1840)에 매핑되는 것을 지시하는 정보를 포함할 수 있다. 빔들 각각이 매핑되는 접속 슬롯을 지시하는 정보는 비트맵(bitmap) 형태로 표현될 수 있다. 하나의 빔은 적어도 하나의 접속 슬롯에 매핑될 수 있고, 빔에 속하는 단말은 해당 빔에 매핑되는 접속 슬롯을 사용하여 랜덤 액세스 프리앰블을 전송할 수 있다. 또한, 이웃한 빔들 각각은 서로 이격된 접속 슬롯에 매핑될 수 있다. 예를 들어, 빔 1이 접속 슬롯 1(1810)에 매핑되는 경우, 기지국은 빔 1과 이웃한 빔 2가 접속 슬롯 1(1810)과 이격된 접속 슬롯 3(1830)에 매핑되도록 설정할 수 있다. 이와 같은 빔별 접속 슬롯간의 최소 이격 거리 할당 방식을 통해 기지국 내 빔별 할당되는 접속 슬롯간의 간섭을 최소화하는 것이 가능하다. 최소 이격 거리는 적용되는 무선통신 시스템에서 결정하는 바에 따라 변동이 가능하다.
도 18의 경우 접속 슬롯 1(1810)을 이용해 랜덤 액세스 프리앰블을 전송하려는 단말은 빔 1 영역 내 있는 단말로서, 사전에 빔 1을 통해 빔 1 영역을 통해 전송 가능한 PRACH에 대한 구성 정보를 포함한 시스템 정보를 수신할 수 있고, 그 시스템 정보를 이용해 이용 가능한 특정 PRACH 및 접속 슬롯(본 실시예의 경우는 1810)을 파악하여, 이를 이용하여 랜덤 액세스 프리앰블을 송신할 수 있다. 마찬가지로 도 18의 실시예상의 빔 2 영역에 있는 단말은 접속 슬롯 3(1830)을 이용해서 랜덤 액세스 프리앰블을 송신할 수 있다. 또한 빔 3 영역 내에 있는 단말은 접속 슬롯 2(1820)과 접속 슬롯 4(1840)을 이용해 랜덤 액세스 프리앰블을 송신할 수 있다.
이러한 빔별 이용 가능한 접속 슬롯의 수와 위치 및 이용 관련 파라미터는 이동 통신 시스템의 운용 환경에 따라 변동이 가능하다. 그리고 접속 슬롯을 통해 전송되는 랜덤 액세스 프리앰블의 포맷도 기지국 별 및 섹터 빔 별로도 변동이 가능하다. 다음으로 하나의 기지국이 아닌 복수의 기지국들이 상호 연동하여 동일한 시간과 동일한 주파수 영역을 이용하여 랜덤 액세스를 시도하는 단말을 운용하는 경우에 대해 설명한다.
도 19는 본 발명의 다른 실시예에 따른 멀티 빔 기지국 환경에서의 랜덤 액세스시 멀티 접속 슬롯을 적용하는 방법에 대한 개념도이다.
도 19를 참조하면, 이웃하는 복수의 기지국(기지국1, 기지국2)가 동일한 시간과 동일한 주파수 영역의 무선 자원을 통해 단말로부터 랜덤 액세스 프리앰블을 수신하는 경우를 나타낸다.
이동 통신 시스템의 경우 다중셀 간의 간섭 제어 기술의 한 방법으로 협력 전송 방법인 CoMP(Coordinated multi-point transmission and reception)가 있다. 셀의 중심부근은 단순히 각 셀 별로 추가의 안테나 포트를 지원하여 데이터 전송 속도를 증가시키는 것이 가능하지만 셀 가장 자리는 주변 셀로부터의 간섭으로부터 큰 영향을 받기 때문에 셀 간 협력이 없이는 어느 한계 이상으로 데이터 속도를 증가시키는 것이 어렵다. 또한 사용자가 밀집한 지역에서도 고속의 데이터 서비스 제공이 가능하도록 하기 위하여 매크로셀의 영역 내의 피코셀 또는 팸토셀 같은 소형셀을 통한 주파수 재활용 기술도 보급되고 있어 서로 인접해 있는 기지국과 같은 전송지점 간 효율적인 간섭 제어 방법의 하나로 CoMP 기술이 사용된다.
도 19의 실시예에서는 서로 인접한 기지국1과 기지국2가 상호 협력하여 동일한 시간과 동일한 주파수 영역을 이용하면서도 서로 기지국의 빔 별 이용 가능한 접속 슬롯을 할당하여 자신의 영역 내 단말에게 전송할 수 있다.
예를 들어, 기지국1과 기지국2 간의 협력 통신이 수행되는 경우, 기지국1과 기지국2에서 동일하게 사용되는 PRACH에 대한 구성 정보가 설정될 수 있다. 기지국1과 기지국2는 X2 인터페이스를 통해 제어 메시지를 교환함으로써 PRACH에 대한 구성 정보가 설정될 수 있다. 또는, 기지국1과 기지국2를 위한 PRACH에 대한 구성 정보는 기지국1과 기지국2가 연결된 코어 네트워크(예를 들어, MME, S-GW, P-GW)에 의해 설정될 수 있다. 이 경우, 코어 네트워크(예를 들어, MME, S-GW, P-GW)는 PRACH에 대한 구성 정보를 기지국1 및 기지국2 각각에 전송할 수 있다.기지국1 및 2에 의해 전송되는 PRACH에 대한 구성 정보는 빔들 각각이 매핑되는 접속 슬롯을 지시하는 정보를 더 포함할 수 있다. PRACH에 대한 구성 정보는 기지국1의 빔 1-1이 접속 슬롯 1(1910)에 매핑되는 것을 지시하는 정보, 기지국1의 빔 1-2가 접속 슬롯 3(1930)에 매핑되는 것을 지시하는 정보, 기지국2의 빔 2-1이 접속 슬롯 2(1920)에 매핑되는 것을 지시하는 정보 및 기지국2의 빔 2-2가 접속 슬롯 3(1940)에 매핑되는 것을 지시하는 정보를 포함할 수 있다. 빔들 각각이 매핑되는 접속 슬롯을 지시하는 정보는 비트맵 형태로 표현될 수 있다. 하나의 빔은 적어도 하나의 접속 슬롯에 매핑될 수 있고, 빔에 속하는 단말은 해당 빔에 매핑되는 접속 슬롯을 사용하여 랜덤 액세스 프리앰블을 전송할 수 있다. 또한, 하나의 기지국에 속한 빔들 각각은 서로 이격된 접속 슬롯에 매핑될 수 있다. 예를 들어, 빔 1-1이 접속 슬롯 1(1910)에 매핑되는 경우, 기지국1은 빔 1-2가 접속 슬롯 1(1910)과 이격된 접속 슬롯 3(1930)에 매핑되도록 설정할 수 있다. 빔 2-1이 접속 슬롯 2(1920)에 매핑되는 경우, 기지국2는 빔 2-2가 접속 슬롯 2(1920)와 이격된 접속 슬롯 4(1940)에 매핑되도록 설정할 수 있다.
예를 들어, 기지국1에 있는 단말은 전방향 빔 또는 섹터 빔1-1 및 섹터 빔 1-2를 통해 자신이 이용할 수 있는 PRACH에 대한 구성 정보를 시스템 정보를 통해 수신할 수 있다. 도 19의 실시예의 경우 기지국1의 빔 1-1 영역 내에 있는 단말은 수신한 시스템 정보를 이용하여 자신이 이용 가능한 접속 슬롯 1(1910)을 통해 랜덤 액세스 프리앰블을 전송할 수 있다. 마찬가지로, 기지국1의 빔 1-2 영역 내에 있는 단말은 수신한 시스템 정보를 이용하여 자신이 이용 가능한 접속 슬롯 3(1930)을 통해 랜덤 액세스 프리앰블을 전송할 수 있다. 또한 기지국2의 빔 2-1 영역 내에 있는 단말은 수신한 시스템 정보를 이용하여 자신이 이용 가능한 접속 슬롯 2(1920)을 통해 랜덤 액세스 프리앰블을 전송할 수 있고, 기지국2의 빔 2-2 영역 내에 있는 단말은 수신한 시스템 정보를 이용하여 자신이 이용 가능한 접속 슬롯 4(1940)을 통해 랜덤 액세스 프리앰블을 전송할 수 있다. 기지국 및 빔 별 이용 가능한 PRACH 및 접속 슬롯은 위 경우로 한정되지 않고 이동 통신 시스템의 운용 환경 및 CoMP 작동 방식에 따라 변동이 가능하다. 그리고 접속 슬롯을 통해 전송되는 랜덤 액세스 프리앰블의 포맷도 기지국 별 및 섹터 빔 별로도 변동이 가능하다.
본 발명에 따른 방법들은 다양한 컴퓨터 수단을 통해 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위해 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다.
컴퓨터 판독 가능 매체의 예에는 롬(rom), 램(ram), 플래시 메모리(flash memory) 등과 같이 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러(compiler)에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터(interpreter) 등을 사용해서 컴퓨터에 의해 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상술한 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 적어도 하나의 소프트웨어 모듈로 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상 실시예를 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.
Claims (19)
- 통신 시스템에서 단말의 동작 방법으로서,
제 1 기지국으로부터 복수의 접속 슬롯들로 구성되는 PRACH(Physical Random Access Channel)에 대한 구성 정보를 포함하는 시스템 정보를 수신하는 단계;
상기 구성 정보에 기초하여 복수의 접속 슬롯들 중에서 하나의 접속 슬롯을 선택하는 단계; 및
상기 하나의 접속 슬롯을 통해 랜덤 액세스 프리앰블(preamble)을 상기 제 1기지국에 전송하는 단계를 포함하며,
상기 복수의 접속 슬롯들은 상기 랜덤 액세스 프리앰블의 전송을 위해 사용되고, 상기 PRACH 내에서 중첩되도록 구성되는, 단말의 동작 방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 단말의 동작 방법은,
상기 랜덤 액세스 프리앰블에 대한 응답으로, 상기 제 1 기지국으로부터 랜덤 액세스 응답을 수신하는 단계; 및
상기 랜덤 액세스 응답을 참조하여 시그널링 메시지를 상기 제 1 기지국에 송신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 단말의 동작 방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 구성 정보는 전방향 빔, 섹터 빔, 스팟 빔 중 적어도 하나의 경우에서의 빔별 상기 PRACH에 대한 물리자원 할당 정보, 상기 복수의 접속 슬롯들에 대한 상기 PRACH 내에서의 구성에 대한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 단말의 동작 방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 구성 정보는 상기 복수의 접속 슬롯들을 통해 전송되는 상기 랜덤 액세스 프리앰블의 포맷을 지시하는 정보를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 단말의 동작 방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 구성 정보는 상기 복수의 접속 슬롯들의 시작 위치를 지시하는 정보 및 상기 복수의 접속 슬롯들 간의 시작 위치의 차이를 지시하는 오프셋을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 단말의 동작 방법. - 청구항 5에 있어서,
상기 오프셋은 순환 이동 오프셋 이상으로 할당되고, 상기 순환 이동 오프셋은 가드샘플(guard samples)에 할당된 시간, 상기 제 1 기지국의 커버리지 경계에서 왕복 지연 시간 및 최대 지연 확산 시간의 합인 것을 특징으로 하는 단말의 동작 방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 구성 정보는 상기 랜덤 액세스 프리앰블에 적용되는 프리앰블 시퀀스의 순환 이동 오프셋을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 단말의 동작 방법. - 청구항 5에 있어서,
상기 구성 정보는 상기 복수의 접속 슬롯들의 종단 위치를 지시하는 정보를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 단말의 동작 방법. - 청구항 8에 있어서,
상기 복수의 접속 슬롯들의 시작 위치와 종단 위치는 상기 오프셋 및 상기 복수의 접속 슬롯들에 적용된 랜덤 액세스 프리앰블의 점유 길이를 이용하여 결정되는 것을 특징으로 하는 단말의 동작 방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 제 1 기지국이 복수의 빔들을 지원하는 경우, 상기 PRACH에 대한 구성 정보는 상기 복수의 빔들 각각이 매핑된 접속 슬롯을 지시하는 정보를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 단말의 동작 방법. - 청구항 1에 있어서,상기 PRACH에 대한 구성 정보는 상기 제1 기지국과 제 2 기지국 간의 협력을 통해 설정되고, 상기 제1 기지국과 상기 제 2 기지국에서 동일하게 사용되는 것을 특징으로 하는 단말의 동작 방법.
- 통신 시스템에서 제 1 기지국의 동작 방법으로서,
복수의 접속 슬롯들로 구성되는 PRACH(Physical Random Access Channel) 에 대한 구성 정보를 포함한 시스템 정보를 생성하는 단계;
상기 시스템 정보를 브로드캐스팅(broadcasting)하는 단계; 및
상기 복수의 접속 슬롯들 각각에서 랜덤 액세스 프리앰블을 단말로부터 수신하는 단계를 포함하며,
상기 복수의 접속 슬롯들은 상기 랜덤 액세스 프리앰블의 전송을 위해 사용되고, 상기 PRACH 내에서 중첩되도록 구성되는 제 1 기지국의 동작 방법. - 청구항 12에 있어서,
상기 구성 정보는 전방향 빔, 섹터 빔, 스팟 빔 중 적어도 하나의 경우에서의 빔별 상기 PRACH에 대한 물리자원 할당 정보, 상기 복수의 접속 슬롯들에 대한 상기 PRACH 내에서의 구성에 대한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 제 1 기지국의 동작 방법. - 청구항 12에 있어서,
상기 구성 정보는 상기 접속 슬롯을 통해 송신되는 랜덤 액세스 프리앰블의 포맷(format)을 지시하는 정보를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제 1 기지국의 동작 방법. - 청구항 12에 있어서,
상기 구성 정보는 상기 복수의 접속 슬롯들의 시작 위치를 지시하는 정보 및 상기 복수의 접속 슬롯들 간의 시작 위치의 차이를 지시하는 오프셋을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제 1 기지국의 동작 방법. - 청구항 15에 있어서,
상기 오프셋은 순환 이동 오프셋 이상으로 할당되고, 상기 순환 이동 오프셋은 가드샘플(guard samples)에 할당된 시간, 상기 제 1 기지국의 커버리지 경계에서 왕복 지연 시간 및 최대 지연 확산 시간의 합인 것을 특징으로 하는 제 1 기지국의 동작 방법. - 청구항 12에 있어서,
상기 구성 정보는 상기 복수의 접속 슬롯들의 종단 위치를 지시하는 정보를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제 1 기지국의 동작 방법. - 청구항 12에 있어서,
상기 PRACH에 대한 구성 정보는 상기 제 1 기지국이 복수의 빔들을 지원하는 경우, 상기 복수의 빔들 각각이 매핑된 접속 슬롯을 지시하는 정보를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제 1 기지국의 동작 방법. - 청구항 12에 있어서,
상기 PRACH에 대한 구성 정보는 상기 제1 기지국과 제 2 기지국 간의 협력을 통해 설정되고, 상기 제1 기지국과 상기 제 2 기지국에서 동일하게 사용되는 것을 특징으로 하는 제 1 기지국의 동작 방법.
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