KR101895713B1 - Mobile terminal performing random access using plurality of antenna arrays and Random access method thereof - Google Patents

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KR101895713B1
KR101895713B1 KR1020170044266A KR20170044266A KR101895713B1 KR 101895713 B1 KR101895713 B1 KR 101895713B1 KR 1020170044266 A KR1020170044266 A KR 1020170044266A KR 20170044266 A KR20170044266 A KR 20170044266A KR 101895713 B1 KR101895713 B1 KR 101895713B1
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조용수
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중앙대학교 산학협력단
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    • H04W74/0833—Non-scheduled or contention based access, e.g. random access, ALOHA, CSMA [Carrier Sense Multiple Access] using a random access procedure

Abstract

Disclosed are a mobile device performing random access using a plurality of antenna arrays and a random access method thereof. The disclosed mobile terminal comprises: a preamble generation unit for generating N_1 (an integer of 2 or more) random access preambles; and N_a (an integer of 2 or more smaller than N_1) antenna arrays for generating N_1 transmission beams in one or more time sections through beamforming. In each of the one or more time sections, the N_a antenna arrays generate N_a transmission beams among the N_1 transmission beams, and transmit N_a random access preambles among the N_1 random access preambles through the N_a transmission beams.

Description

다수의 안테나 어레이를 이용하여 랜덤 액세스를 수행하는 이동 단말 및 이의 랜덤 액세스 방법{Mobile terminal performing random access using plurality of antenna arrays and Random access method thereof}[0001] The present invention relates to a mobile terminal performing random access using a plurality of antenna arrays and a random access method thereof,

본 발명의 실시예들은 다수의 안테나 어레이를 이용함으로써 랜덤 액세스를 수행하는데 소요되는 시간을 줄일 수 있는 이동 단말 및 이의 랜덤 액세스 방법에 관한 것이다. Embodiments of the present invention relate to a mobile terminal and a random access method thereof that can reduce the time required to perform random access by using a plurality of antenna arrays.

밀리미터 웨이브 신호는 높은 경로 손실을 겪으며 짧은 파장으로 높은 직진성을 가진다. 따라서, LOS(Line of Sight) 성분을 효과적으로 활용할 수 있는 방향성 빔포밍(directional beamforming) 기술이 밀리미터 웨이브 신호에 주로 사용되고 있다. The millimeter wave signal experiences high path loss and has high linearity with short wavelength. Accordingly, a directional beamforming technique that can effectively utilize the LOS (Line of Sight) component is mainly used for millimeter wave signals.

또한, 밀리미터 웨이브 신호는 소형 어레이 안테나를 통해 전송될 수 있는데, 이 경우, SNR(Signal to Noise Ratio)을 최대로 하도록 송신 측의 빔과 수신 측의 빔이 정렬되는 경우 매우 큰 이득을 얻을 수 있다. 그러나, 정확한 빔의 정렬이 이루어지지 않을 경우, 통신이 불가능해지는 단점도 있다. 따라서, 정확한 빔의 정렬을 위해, 송신단 및 수신단에서는 빔 트레이닝 과정을 수행한다. Also, the millimeter wave signal can be transmitted through a small array antenna. In this case, a very large gain can be obtained when the beam on the transmitting side and the beam on the receiving side are aligned to maximize the SNR (Signal to Noise Ratio) . However, there is a disadvantage in that communication can not be performed if accurate beam alignment is not performed. Therefore, in order to accurately align the beams, the transmitting and receiving ends perform a beam training process.

빔 트레이닝 과정은 송신단에서 모든 송신 빔을 스위칭하여 트레이닝 신호를 송신하는 과정인 빔 스티어링과, 각 송신 빔에 대하여 전 수신 빔을 스위칭하며 수신하는 과정인 빔 스위핑으로 구성된다. 이 때, 수신전력의 세기를 최대로 하는 송수신 빔 쌍을 검색하고, 수신단은 최적 송신 빔을 전송하는 송신단으로 피드백 동작을 수행한다. 상기한 과정을 상향 링크와 하향 링크에 모두 수행하면 빔 트레이닝 과정이 완료된다. The beam training process consists of beam steering, which is a process of transmitting all the transmission beams at the transmitting end to transmit the training signals, and beam sweeping, which is a process of switching and receiving all the receiving beams for each transmission beam. At this time, the transmitting and receiving beam pairs that maximize the intensity of the received power are searched, and the receiving end performs the feedback operation to the transmitting end that transmits the optimum transmission beam. If both the uplink and the downlink are performed, the beam training process is completed.

한편, 랜덤 액세스(RA: Random Access) 수행 시에도 위와 유사한 과정을 거친다. 즉, 일반적으로 랜덤 액세스는 빔 트레이닝이 수행되지 않은 상황, 즉, 통신을 위한 최적 송수신 빔이 확인되지 않은 상황에서 수행되므로, 랜덤 액세스의 수행을 위해서는 이동 단말과 기지국이 빔 스티어링 및 빔 스위핑과 같은 과정을 수행하여야 한다. On the other hand, a process similar to the above is also performed when performing random access (RA). That is, in general, random access is performed in a situation in which beam training is not performed, that is, in a situation in which an optimal transmission / reception beam for communication is not confirmed. Therefore, in order to perform random access, a mobile station and a base station must perform beam steering and beam sweep Process should be performed.

도 1은 종래의 스위치드 빔포밍 시스템에서 하나의 안테나 어레이를 이용하여 수행되는 랜덤 액세스의 일례를 도시한 도면이다. 1 is a diagram illustrating an example of a random access performed using one antenna array in a conventional switched beamforming system.

랜덤 액세스 과정은 다운링크의 수립이 이루어진 후에 업 링크의 수립이 이루어지는 방식으로 진행된다. 다운링크의 수립을 위하여, 이동 단말은 우선적으로 기지국의 CID(Cell ID) 및 다운링크의 프레임 동기를 획득한다. 도 1을 참조하여, 랜덤 액세스 과정을 상세하게 설명하면 다음과 같다. The random access procedure proceeds in such a manner that establishment of the uplink occurs after establishment of the downlink is established. For establishing the downlink, the mobile terminal firstly acquires the CID (Cell ID) of the base station and the frame synchronization of the downlink. Referring to FIG. 1, a random access procedure will be described in detail.

step 1에서, 이동 단말은 빔포밍을 이용하여 전 방향을 통해 하나의 랜덤 액세스 프리엠블(RAP: RA Preamble)를 순차적으로 송신하며, 기지국은 수신 빔을 순차적으로 바꾸어 전 방향으로 랜덤 액세스 프리엠블을 수신한다. In step 1, the mobile station sequentially transmits one random access preamble (RAP: RA Preamble) in all directions using beamforming, and the base station sequentially changes the reception beams to transmit a random access preamble in all directions .

그리고, step 2에서, 기지국은 step 1에서 수신된 랜덤 액세스 프리엠블에 대응되는 랜덤 액세스 응답(RAR: RA Response)를 송신한다. 이 때, 기지국은 빔 스위핑으로 랜덤 액세스 응답을 송신하지 않고, 최적의 하향 송신 빔으로 랜덤 액세스 응답을 송신한다. Then, in step 2, the base station transmits a random access response (RAR: RA Response) corresponding to the random access preamble received in step 1. At this time, the base station does not transmit the random access response by beam sweeping but transmits the random access response to the optimal downlink transmission beam.

또한, step 3에서, 이동 단말은 최적의 상향 송신 빔으로 하나의 랜덤 액세스 메시지를 송신한다. 이 때, 송신된 메시지에는 이동 단말의 식별정보(ID)가 포함된다. 그리고, step 4에서, 기지국은 랜덤 액세스 메시지에 포함된 이동 단말의 식별정보를 최적의 하향 송신 빔을 통해 이동 단말로 송신한다. 이동 단말이 송신한 식별정보와 수신된 식별정보가 동일한 정보임을 확인하면, 랜덤 액세스의 전 과정이 종료된다. Also, in step 3, the mobile station transmits one random access message to the optimal upstream transmission beam. At this time, the transmitted message includes the identification information (ID) of the mobile terminal. In step 4, the base station transmits the identification information of the mobile station included in the random access message to the mobile station through the optimal downlink transmission beam. When it is confirmed that the identification information transmitted by the mobile terminal and the received identification information are the same information, the entire process of the random access is ended.

그러나, 기존의 랜덤 액세스 방식을 스위치드 빔포밍 시스템에 그대로 적용할 경우, 초기 셀 셋업(setup), RLF(radio Link Failure) 상황 또는 H/O(handover) 시에, 새로운 링크 수립에 소요되는 시간을 크게 증가시키고, 채널 리소스의 낭비를 초래하며, 이동 단말의 전력 소모를 증가시키는 문제점이 있다. However, when the existing random access scheme is directly applied to the switched beamforming system, the time required for establishing a new link at initial cell setup, radio link failure (RLF) or H / O (handover) There is a problem of wasting channel resources and increasing power consumption of the mobile terminal.

상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명에서는 다수의 안테나 어레이를 이용하여 랜덤 액세스를 수행하는데 소요되는 시간을 줄일 수 있는 이동 단말 및 이의 랜덤 액세스 방법을 제안하고자 한다. In order to solve the problems of the related art as described above, the present invention proposes a mobile terminal and its random access method which can reduce the time required for performing random access using a plurality of antenna arrays.

본 발명의 다른 목적들은 하기의 실시예를 통해 당업자에 의해 도출될 수 있을 것이다.Other objects of the invention will be apparent to those skilled in the art from the following examples.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 랜덤 액세스를 수행하는 이동 단말에 있어서, NI(2 이상의 정수)개의 랜덤 액세스 프리엠블을 생성하는 프리엠블 생성부; 및 빔포밍을 통해 적어도 하나의 시간 구간에서 NI개의 송신 빔을 생성하는 Na(NI보다 작은 2 이상의 정수)개의 안테나 어레이;를 포함하되, 상기 적어도 하나의 시간 구간 각각에서, 상기 Na개의 안테나 어레이는 상기 NI개의 송신 빔 중 Na개의 송신 빔을 생성하고, 상기 Na개의 송신 빔을 통해 상기 NI개의 랜덤 액세스 프리엠블 중 Na개의 랜덤 액세스 프리엠블이 송신되는 것을 특징으로 하는 이동 단말이 제공된다. In order to achieve the above object, according to a preferred embodiment of the present invention, there is provided a mobile terminal performing random access, the mobile terminal comprising: a preamble generator for generating N I (2 or more integers) random access preambles; And at least one N a (small integer of 2 or greater than N I) of the antenna array generating N I of transmit beams in a time interval through the beam forming; including, but, at the at least one time interval, respectively, the N a antenna array is characterized in that generating the N a transmit beam of the N I transmit beam and said N I random access preamble of the N a random access preamble is transmitted through the N a transmit beam Is provided.

상기 NI개의 랜덤 액세스 프리엠블은 서로 상이하고, 상기 NI개의 송신 빔의 방향은 서로 상이할 수 있다. The N I random access preambles may be different from each other, and the directions of the N I transmission beams may be different from each other.

상기 적어도 하나의 시간 구간 각각에서 생성되는 상기 Na개의 송신 빔은 서로 인접하거나, 송신 빔 간의 각도 차가 360°/Na 일 수 있다. The N a transmission beams generated in each of the at least one time interval may be adjacent to each other or an angle difference between the transmission beams may be 360 ° / N a .

상기 랜덤 액세스 프리엠블은 동일한 루트 인덱스(RI: Root Index)를 가지는 ZC(Zadoff-chu) 시퀀스의 싸이클릭 쉬프트(CS: Cyclic Shift)된 시퀀스 중 상관값이 0인 시퀀스들의 집합인 ZCZ(Zero Correlation Zone)에 속하는 시퀀스를 이용하여 생성될 수 있다. The random access preamble may be a ZC (Zero Correlation (ZC)) sequence, which is a set of sequences having a correlation value of 0, among a sequence of a CS (Cyclic Shift) of a ZC (Zadoff-chu) sequence having the same root index Zone. ≪ / RTI >

상기 랜덤 액세스 프리엠블은 상기 ZCZ에 속하는 별개의 제1 시퀀스 및 제2 시퀀스로 구성되되, 상기 랜덤 액세스 프리엠블의 PID(Preamble ID)는 상기 제1 시퀀스의 싸이클릭 쉬프트 값에 매핑되고, 상기 랜덤 액세스 프리엠블의 BID(Beam ID)는 상기 제2 시퀀스의 싸이클릭 쉬프트 값에 매핑될 수 있다. 이 때, 상기 랜덤 액세스 프리엠블은 아래의 수학식과 같이 표현될 수 있다. Wherein the random access preamble is composed of a first sequence and a second sequence that are separate from the ZCZ, wherein a PID (Preamble ID) of the random access preamble is mapped to a cyclic shift value of the first sequence, The BID (Beam ID) of the access preamble may be mapped to the cyclic shift value of the second sequence. At this time, the random access preamble can be expressed by the following equation.

Figure 112017033397254-pat00001
Figure 112017033397254-pat00001

여기서,

Figure 112017033397254-pat00002
는 상기 랜덤 액세스 프리엠블,
Figure 112017033397254-pat00003
는 상기 CID와 대응되는 상기 루트 인덱스,
Figure 112017033397254-pat00004
는 PID,
Figure 112017033397254-pat00005
는 상기 BID,
Figure 112017033397254-pat00006
는 상기 제1 시퀀스,
Figure 112017033397254-pat00007
는 상기 제2 시퀀스,
Figure 112017033397254-pat00008
는 상기 PID에 매핑된 상기 싸이클릭 쉬프트의 값,
Figure 112017033397254-pat00009
는 상기 BID에 매핑된 싸이클릭 쉬프트 값,
Figure 112017033397254-pat00010
는 상기 ZC 시퀀스의 길이,
Figure 112017033397254-pat00011
는 상기 ZC 시퀀스를 각각 의미하며, 상기
Figure 112017033397254-pat00012
및 상기
Figure 112017033397254-pat00013
는 아래의 수학식과 같이 표현될 수 있다. here,
Figure 112017033397254-pat00002
The random access preamble,
Figure 112017033397254-pat00003
The root index corresponding to the CID,
Figure 112017033397254-pat00004
PID,
Figure 112017033397254-pat00005
The BID,
Figure 112017033397254-pat00006
The first sequence,
Figure 112017033397254-pat00007
The second sequence,
Figure 112017033397254-pat00008
The value of the cyclic shift mapped to the PID,
Figure 112017033397254-pat00009
A cyclic shift value mapped to the BID,
Figure 112017033397254-pat00010
The length of the ZC sequence,
Figure 112017033397254-pat00011
Means the ZC sequence,
Figure 112017033397254-pat00012
And
Figure 112017033397254-pat00013
Can be expressed as the following equation.

Figure 112017033397254-pat00014
Figure 112017033397254-pat00014

여기서,

Figure 112017033397254-pat00015
는 상기 싸이클릭 쉬프트된 시퀀스의 길이를 의미함. here,
Figure 112017033397254-pat00015
Quot; refers to the length of the cyclic-shifted sequence.

상기 랜덤 액세스 프리엠블은 상기 ZCZ에 속하는 2개의 시퀀스의 곱으로 이루어진 하나의 시퀀스로 구성되되, 상기 랜덤 액세스 프리엠블의 PID는 상기 하나의 시퀀스에 포함된 싸이클릭 쉬프트 값에 매핑되고, 상기 랜덤 액세스 프리엠블의 BID는 상기 하나의 시퀀스에 포함된 루트 인덱스에 매핑될 수 있다. 이 때, 상기 랜덤 액세스 프리엠블은 아래의 수학식과 같이 표현될 수 있다. Wherein the random access preamble is composed of one sequence of products of two sequences belonging to the ZCZ, wherein the PID of the random access preamble is mapped to a cyclic shift value included in the one sequence, The BID of the preamble may be mapped to the root index included in the one sequence. At this time, the random access preamble can be expressed by the following equation.

Figure 112017033397254-pat00016
Figure 112017033397254-pat00016

여기서,

Figure 112017033397254-pat00017
는 상기 랜덤 액세스 프리엠블,
Figure 112017033397254-pat00018
는 상기 CID와 대응되는 상기 루트 인덱스,
Figure 112017033397254-pat00019
는 PID,
Figure 112017033397254-pat00020
는 상기 BID,
Figure 112017033397254-pat00021
는 상기 PID에 매핑된 상기 싸이클릭 쉬프트의 값,
Figure 112017033397254-pat00022
는 상기 ZC 시퀀스의 길이,
Figure 112017033397254-pat00023
는 상기 ZC 시퀀스를 각각 의미하며, 상기
Figure 112017033397254-pat00024
는 아래의 수학식과 같이 표현될 수 있다. here,
Figure 112017033397254-pat00017
The random access preamble,
Figure 112017033397254-pat00018
The root index corresponding to the CID,
Figure 112017033397254-pat00019
PID,
Figure 112017033397254-pat00020
The BID,
Figure 112017033397254-pat00021
The value of the cyclic shift mapped to the PID,
Figure 112017033397254-pat00022
The length of the ZC sequence,
Figure 112017033397254-pat00023
Means the ZC sequence,
Figure 112017033397254-pat00024
Can be expressed as the following equation.

Figure 112017033397254-pat00025
Figure 112017033397254-pat00025

여기서,

Figure 112017033397254-pat00026
는 상기 싸이클릭 쉬프트된 시퀀스의 길이를 각각 의미함. here,
Figure 112017033397254-pat00026
Quot; means the length of the cyclic shifted sequence, respectively.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, Na(2 이상의 정수)개의 안테나 어레이를 포함하는 이동 단말의 랜덤 액세스 방법에 있어서, NI(Na 보다 큰 2 이상의 정수)개의 랜덤 액세스 프리엠블을 생성하는 단계; 상기 Na개의 안테나 어레이를 빔포밍하여 하나의 시간 구간에서 NI개의 송신 빔 중 Na개의 송신 빔을 생성하는 단계; 및 상기 Na개의 송신 빔을 통해 상기 NI개의 랜덤 액세스 프리엠블 중 Na개의 랜덤 액세스 프리엠블이 송신되는 단계;를 특징으로 하는 이동 단말의 랜덤 액세스 방법이 제공된다. According to another embodiment of the present invention, there is provided a random access method of a mobile station including N a (an integer of 2 or more) antenna arrays, wherein N I (N a Generating a random access preamble of at least two or more random access preambles; Generating N a number of transmission beams of N I transmission beams in one time interval by beamforming the N a number of antenna arrays; And a step at which the N I N random access preamble of a random access preamble is transmitted through the N transmit a beam, a random access method for a mobile terminal that features are provided.

본 발명에 따르면, 새로운 링크 수립에 소요되는 시간을 줄일 수 있고, 채널 리소스를 낭비하지 않으며, 이동 단말의 전력 소모를 줄일 수 있는 장점이 있다. According to the present invention, time required for establishing a new link can be reduced, channel resources are not wasted, and power consumption of a mobile station can be reduced.

또한, 본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
It should be understood that the effects of the present invention are not limited to the above effects and include all effects that can be deduced from the detailed description of the present invention or the configuration of the invention described in the claims.

도 1은 종래의 스위치드 빔포밍 시스템에서 하나의 안테나 어레이를 이용하여 수행되는 랜덤 액세스의 일례를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 단말의 개략적인 구성을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 단말의 랜덤 액세스 방법의 흐름도를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라서, 각각의 시간 구간에서 형성되는 송신 빔의 일례를 도시한 도면이다.
도 5 내지 도 9는 본 발명에 따른 랜덤 액세스 동작의 시뮬레이션 결과를 설명하기로 위한 도면이다. 1 is a diagram illustrating an example of a random access performed using one antenna array in a conventional switched beamforming system.
2 is a diagram illustrating a schematic configuration of a mobile terminal according to an embodiment of the present invention.
3 is a flowchart illustrating a random access method of a mobile station according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram showing an example of a transmission beam formed in each time interval according to an embodiment of the present invention.
5 to 9 are diagrams for explaining simulation results of a random access operation according to the present invention.

본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.As used herein, the singular forms "a", "an" and "the" include plural referents unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, the terms "comprising ", or" comprising "and the like should not be construed as necessarily including the various elements or steps described in the specification, Or may be further comprised of additional components or steps. Also, the terms "part," " module, "and the like described in the specification mean units for processing at least one function or operation, which may be implemented in hardware or software or a combination of hardware and software .

이하, 본 발명의 다양한 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상술한다.
Various embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 단말의 개략적인 구성을 도시한 도면이다. 2 is a diagram illustrating a schematic configuration of a mobile terminal according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 단말(200)은 기지국과 함께 랜덤 액세스 과정을 수행하는 장치로서, Na(2 이상의 정수)개의 안테나 어레이(210), 빔포밍부(220) 및 프리엠블 생성부(230)를 포함한다. Referring to FIG. 2, a mobile terminal 200 according to an embodiment of the present invention performs a random access procedure together with a base station, and includes N a (an integer of 2 or more) antenna arrays 210, a beamforming section 220 and a preamble generator 230.

Na개의 안테나 어레이(210) 각각에는 다수의 안테나가 배열되며, 일례로 밀리미터 대역의 신호를 송신할 수 있다. A plurality of antennas are arranged in each of the N a antenna arrays 210, and a signal of a millimeter band can be transmitted, for example.

빔포밍부(220)는 Na개의 안테나 어레이(210)를 빔포밍한다. 이에 따라, Na개의 안테나 어레이(210)를 통해 NI(2 이상의 정수)개의 송신 빔이 생성될 수 있다. 이 때, Na는 NI보다 작으며, 일례로, Na는 NI는 모두 짝수일 수 있다. 한편, NI개의 송신 빔의 방향은 서로 다를 수 있다. The beamforming unit 220 beamforms N a number of antenna arrays 210. Accordingly, N I (2 or more integer) transmission beams can be generated through the N a number of antenna arrays 210. In this case, N a is smaller than N I, for example, is a N N I may be both an even number. On the other hand, the directions of N I transmission beams may be different from each other.

프리엠블 생성부(230)는 NI개의 송신 빔을 통해 송신되는 NI개의 랜덤 액세스 프리엠블을 생성한다. 이 때, NI개의 랜덤 액세스 프리엠블 각각은 서로 다를 수 있다.Preamble generation section 230 generates the N I of the random access preamble which is transmitted through a single transmission beam N I. At this time, each of the N I random access preambles may be different from each other.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 이동 단말(200)는 다중 경로 채널에서, 다수(Na)의 안테나 어레이를 이용하여 랜덤 액세스 과정을 수행한다. 즉, 종래의 경우, 하나의 시간 구간에서 하나의 랜덤 액세스 프리엠블을 송신하고 이 과정을 반복 수행함으로써 랜덤 액세스를 수행하였지만, 본 발명의 경우, 이동 단말(200)은 다수의 안테나 어레이를 포함하고 있고, 하나의 시간 구간에서 다수(Na)의 랜덤 액세스 프리엠블을 서로 다른 방향으로 송신하며 이 과정을 반복 수행하여 랜덤 액세스를 수행한다. 따라서, 랜덤 액세스를 수행하는데 소요되는 시간을 줄일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the mobile terminal 200 performs a random access procedure using a plurality (N a ) of antenna arrays in a multipath channel. That is, in the conventional case, one random access preamble is transmitted in one time interval and the random access is performed by repeating this process. However, in the case of the present invention, the mobile terminal 200 includes a plurality of antenna arrays And transmits a plurality of random access preambles (N a ) in different directions in one time interval, and repeats this process to perform random access. Therefore, the time required to perform the random access can be reduced.

이를 위해, 본 발명에 따른 이동 단말(200)는 NI개의 송신 빔을 통해 송신 빔 스위핑을 수행하며, 다수의 시간 구간 각각에서, Na개의 안테나 어레이를 이용하여 동시에 Na개의 랜덤 액세스 프리엠블을 송신한다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따르면, NI개의 송신 빔은 적어도 하나의 시간 구간에서 생성되고, 하나의 시간 구간에서 NI개의 송신 빔 중 Na개의 송신 빔이 생성될 수 있으며, 하나의 시간 구간 각각에서, Na개의 안테나 어레이를 이용하여 동시에 Na개의 랜덤 액세스 프리엠블을 송신하는 동작을 수행하며, 상기한 동작을 다수의 시간 구간에서 반복 수행하여 NI개의 랜덤 액세스 프리엠블을 송신한다. For this, the mobile terminal 200 according to the present invention performs transmission beam sweeping through N I number of transmission beams, and simultaneously uses N a number of antenna arrays and N a number of random access preambles . That is, according to an embodiment of the present invention, N I transmission beams are generated in at least one time interval, N a transmission beams among N I transmission beams can be generated in one time interval, and one N a random access preamble is simultaneously transmitted using N a antenna arrays in each time interval, and the above operation is repeated in a plurality of time intervals to transmit N I random access preambles do.

이하, 도 3 및 도 4를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 단말(200)의 랜덤 액세스의 동작, 즉 이동 단말(200)의 랜덤 액세스의 방법을 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, a random access operation of the mobile terminal 200 according to an embodiment of the present invention, that is, a random access method of the mobile terminal 200 will be described in detail with reference to FIG. 3 and FIG.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 단말(200)의 랜덤 액세스 방법의 흐름도를 도시한 도면이다. 3 is a flowchart illustrating a random access method of a mobile terminal 200 according to an embodiment of the present invention.

한편, 도 3에 도시된 단계 이전에, 프리엠블 생성부(230)는 NI개의 랜덤 액세스 프리엠블을 생성한다. 이 때, NI개의 랜덤 액세스 프리엠블은 서로 다른 BID(Beam ID) 및 PID(Preamble)를 가진다. Meanwhile, before the step shown in FIG. 3, the preamble generating unit 230 generates N I random access preambles. At this time, N I random access preambles have different BID (Beam ID) and PID (Preamble).

이하, 각 단계 별로 수행되는 과정을 설명하기로 한다.Hereinafter, a process performed in each step will be described.

먼저, 단계(310)에서, 빔포밍부(220)는 Na개의 안테나 어레이(210)를 빔포밍하여 NI개의 송신 빔을 생성하고, NI개의 송신 빔을 통해 NI개의 랜덤 액세스 프리엠블을 송신한다. 이 경우, 기지국(300)은 NB개의 수신 빔을 스위핑하여 NI개의 랜덤 액세스 프리엠블을 수신한다. 즉, 기지국(300)은 수신 빔을 순차적으로 바꾸어 전 방향의 랜덤 액세스 프리엠블을 수신한다. First, in step 310, the beam forming unit 220 N a of the antenna array 210, the beam-forming by N I of generating a transmission beam, N I of the random access preamble through a N I transmit beam . In this case, the base station 300 sweeps N B reception beams to receive N I random access preambles. That is, the base station 300 sequentially changes the reception beam to receive the random access preamble in all directions.

이 때, 다수의 시간 구간을 통해 NI개의 랜덤 액세스 프리엠블이 송신되되, 다수의 시간 구간 각각에서, 빔포밍부(220)는 NI개의 송신 빔 중 Na개의 송신 빔을 생성하고, Na개의 안테나 어레이(210)는 생성된 Na개의 송신 빔을 통해 NI개의 랜덤 액세스 프리엠블 중 Na개의 랜덤 액세스 프리엠블을 동시에 송신한다. In this case, N I random access preambles are transmitted through a plurality of time intervals. In each of a plurality of time intervals, the beamforming unit 220 generates N a transmission beams among N I transmission beams, and N The a antenna array 210 simultaneously transmits N a random access preambles among the N I random access preambles through the generated N a transmit beams.

한편, 도 4에서는 각각의 시간 구간에서 형성되는 송신 빔의 일례를 도시한 도면이다. 이 때, 이동 단말(200)에 2개의 안테나 어레이(210)가 존재하고, 8개의 송신 빔 및 8개의 랜덤 액세스 프리엠블이 존재하며, 4번의 시간 구간을 통해 8개의 랜덤 액세스 프리엠블이 송신되는 것으로 가정한다. Meanwhile, FIG. 4 illustrates an example of a transmission beam formed in each time interval. At this time, there are two antenna arrays 210 in the mobile terminal 200, eight transmission beams and eight random access preambles, and eight random access preambles are transmitted through four time intervals .

이 때, 몇 가지의 송신 방식을 고려할 수 있다. 먼저, Scheme 1은 4개의 시간 구간 각각에서 연속된 2개의 송신 빔을 통해 2개의 랜덤 액세스 프리엠블이 동시에 송신되는 방식이다. 그리고, Scheme 2는 4개의 시간 구간 각각에서, 송신 빔 간의 각도 차가 180°(360°/Na)인 송신 빔을 통해 2개의 랜덤 액세스 프리엠블이 동시에 송신되는 방식이다. 또한, Scheme 3은 Scheme 1과 Scheme 2가 혼합된 방식이다. 3가지 Scheme 중 Scheme 2가 송신 빔 간의 간섭이 가장 적어 효율적인 방식이다. 한편, 도 4에 도시된 방식 외에 여러 가지 방식이 고려될 수 있다.At this time, several transmission methods can be considered. First, Scheme 1 is a scheme in which two random access preambles are simultaneously transmitted through two consecutive transmission beams in each of four time intervals. Scheme 2 is a scheme in which two random access preambles are simultaneously transmitted through a transmission beam having an angle difference of 180 ° (360 ° / N a ) between transmission beams in each of four time intervals. Scheme 3 is a mixture of Scheme 1 and Scheme 2. Of the three schemes, Scheme 2 is the least efficient because of the least interference between the transmit beams. Meanwhile, various methods other than the method shown in FIG. 4 can be considered.

다음으로, 단계(320)에서, 기지국(300)은 수신된 NI개의 랜덤 액세스 프리엠블에 대응되는 RA 응답(RA Response)를 이동 단말(200)로 송신한다. 이 과정에서, 기지국(300)은 빔 스위핑으로 RA 응답을 송신하지 않고, 최적의 하향 송신 빔으로 RA 응답을 송신한다. Next, in step 320, the base station 300 transmits an RA response (RA Response) corresponding to the N I random access preambles received to the mobile terminal 200. In this process, the base station 300 does not transmit the RA response with beam sweeping but transmits the RA response with the optimal downlink transmission beam.

계속하여, 단계(330)에서, 이동 단말(200)은 RA 메시지를 송신한다. 이 때, RA 메시지에는 이동 단말(200)의 ID가 포함된다. Subsequently, in step 330, the mobile terminal 200 transmits an RA message. At this time, the RA message includes the ID of the mobile terminal 200.

마지막으로, 단계(340)에서, 기지국(300)은 RA 메시지에 포함된 이동 단말(200)의 ID를 이동 단말(200)로 송신하고, 이동 단말(200)는 자신의 ID와 수신된 이동 단말의 ID가 동일한 것으로 확인되면, 전 RA 과정이 종료된다. In step 340, the base station 300 transmits the ID of the mobile terminal 200 included in the RA message to the mobile terminal 200, and the mobile terminal 200 transmits the ID of the mobile terminal 200, If the IDs of the all RAs are the same, the entire RA process ends.

한편, 단계(310)에서 Na개의 안테나 어레이(210)를 통해 송신된 랜덤 액세스 프리엠블은 다중경로 환경을 통해 기지국(300)으로 수신되는데, 이 경우, 기지국(300)은 서로 다른 랜덤 액세스 프리엠블을 확실하게 구분하여야 한다. 따라서, 프리엠블 생성부(230)는 랜덤 액세스 프리엠블이 다른 랜덤 액세스 프리엠블과 확실하게 구분되도록 랜덤 액세스 프리엠블을 생성하여야 한다. Meanwhile, in step 310, the random access preamble transmitted through the N a number of antenna arrays 210 is received by the base station 300 through the multipath environment. In this case, the base station 300 transmits a random access preamble The amble must be clearly distinguished. Accordingly, the preamble generator 230 must generate a random access preamble such that the random access preamble is distinct from other random access preambles.

이를 위해, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 2가지 타입의 랜덤 액세스 프리엠블을 생성함으로써 랜덤 액세스 프리엠블이 다른 랜덤 액세스 프리엠블과 확실하게 구분되도록 할 수 있다. 이 때, 2가지 타입의 모두에서, 랜덤 액세스 프리엠블은 ZC(Zadoff?hu) 시퀀스의 기반으로 구성되어 있으며, 프리엠블 ID인 PID(Preamble) 및 빔 ID인 BID(Beam ID)가 매핑된다. 그리고, 랜덤 액세스 프리엠블은 PID 및 BID를 매핑하기 위해 변형된 ZC 시퀀스의 형태를 가진다. 또한, 랜덤 액세스 프리엠블은 ZC 시퀀스와 동일한 CAZAC(constant amplitude zero autocorrelation) 성질을 갖고 있으며, 매우 우수한 상관 특성을 가진다. 그리고, 기지국(300)은 수신된 랜덤 액세스 프리엠블과 기준 랜덤 액세스 프리앰블 간의 상관을 수행하여 프리앰블을 검색하며, 프리앰블에 매핑된 PID와 BID를 검색한 후, 나머지 RA 과정을 수행한다. To this end, according to an embodiment of the present invention, two types of random access preambles may be generated so that the random access preamble is distinct from the other random access preambles. At this time, in both of the two types, the random access preamble is configured based on a ZC (Zadoff? Hu) sequence, and a PID (Preamble) as a preamble ID and a BID (Beam ID) as a beam ID are mapped. And, the random access preamble has a form of a modified ZC sequence for mapping PID and BID. In addition, the random access preamble has the same CAZAC (constant amplitude zero autocorrelation) property as the ZC sequence, and has a very good correlation property. Then, the base station 300 performs a correlation between the received random access preamble and the reference random access preamble to search for a preamble, searches for a PID and a BID mapped to the preamble, and then performs the remaining RA process.

이하, 각 타입의 랜덤 액세스 프리엠블을 상세하게 설명한다.
Each type of random access preamble will be described in detail below.

1. Type 1
1. Type 1

Type-1의 랜덤 액세스 프리엠블은 별개의 두 개의 시퀀스로 구성되어 있다. 두 개의 시퀀스는 ZC 시퀀스 기반의 시퀀스로서, 루트 인덱스(RI: Root Index)는 동일하다. 이 때, ZC 시퀀스는 아래의 수학식 1과 같이 표현될 수 있다.
The Type-1 random access preamble consists of two separate sequences. The two sequences are ZC sequence-based sequences, and the root index (RI) is the same. At this time, the ZC sequence can be expressed by the following equation (1).

Figure 112017033397254-pat00027
Figure 112017033397254-pat00027

여기서,

Figure 112017033397254-pat00028
는 ZC 시퀀스,
Figure 112017033397254-pat00029
는 CID(Cell ID)와 대응되는 루트 인덱스,
Figure 112017033397254-pat00030
는 ZC 시퀀스의 길이를 각각 의미한다. here,
Figure 112017033397254-pat00028
A ZC sequence,
Figure 112017033397254-pat00029
A root index corresponding to a CID (Cell ID)
Figure 112017033397254-pat00030
Represents the length of the ZC sequence, respectively.

즉, Type-1의 랜덤 액세스 프리엠블은 ZCZ(Zero Correlation Zone)에 포함되는 별개의 제1 시퀀스 및 제2 시퀀스로 구성된다. 여기서 ZCZ는 동일한 루트 인덱스를 가지는 ZC 시퀀스의 싸이클릭 쉬프트(cyclic shift, CS)된 시퀀스 중에서 상관값이 0인 시퀀스들의 집합을 의미한다. 따라서, Type-1의 랜덤 액세스 프리엠블에서, PID는 제1 시퀀스의 싸이클릭 쉬프트 값에 매핑되고, BID는 제2 시퀀스의 싸이클릭 쉬프트 값에 매핑될 수 있다. 즉, Type-1의 랜덤 액세스 프리엠블에서, PID와 BID는 서로 다른 시퀀스에 매핑된다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, Type-1의 랜덤 액세스 프리엠블은 아래의 수학식 2과 같이 표현될 수 있다.
That is, the Type-1 random access preamble is composed of a first sequence and a second sequence which are included in ZCZ (Zero Correlation Zone). Here, ZCZ denotes a set of sequences having a correlation value of 0 from a cyclic shift (CS) sequence of a ZC sequence having the same root index. Thus, in the Type-1 random access preamble, the PID may be mapped to the cyclic shift value of the first sequence, and the BID may be mapped to the cyclic shift value of the second sequence. That is, in the Type-1 random access preamble, PID and BID are mapped to different sequences. According to an embodiment of the present invention, a Type-1 random access preamble can be expressed by Equation (2) below.

Figure 112017033397254-pat00031
Figure 112017033397254-pat00031

여기서, 숫자 "1"는 Type-1,

Figure 112017033397254-pat00032
는 Type-1의 랜덤 액세스 프리엠블,
Figure 112017033397254-pat00033
는 PID와 매핑되는 제1 시퀀스,
Figure 112017033397254-pat00034
는 BID와 매핑되는 제2 시퀀스,
Figure 112017033397254-pat00035
는 PID,
Figure 112017033397254-pat00036
는 BID,
Figure 112017033397254-pat00037
는 PID의 집합,
Figure 112017033397254-pat00038
는 BID의 집합,
Figure 112017033397254-pat00039
는 PID에 매핑된 싸이클릭 쉬프트 값,
Figure 112017033397254-pat00040
는 BID에 매핑된 싸이클릭 쉬프트 값을 각각 의미한다.Here, the number "1" is Type-1,
Figure 112017033397254-pat00032
A Type-1 random access preamble,
Figure 112017033397254-pat00033
A first sequence that is mapped to a PID,
Figure 112017033397254-pat00034
A second sequence that is mapped to the BID,
Figure 112017033397254-pat00035
PID,
Figure 112017033397254-pat00036
BID,
Figure 112017033397254-pat00037
A set of PIDs,
Figure 112017033397254-pat00038
A set of BIDs,
Figure 112017033397254-pat00039
Is a cyclic shift value mapped to the PID,
Figure 112017033397254-pat00040
Represents the cyclic shift value mapped to the BID, respectively.

이 경우,

Figure 112017033397254-pat00041
및
Figure 112017033397254-pat00042
는 아래의 수학식 3과 같이 표현될 수 있다.
in this case,
Figure 112017033397254-pat00041
And
Figure 112017033397254-pat00042
Can be expressed by the following equation (3).

Figure 112017033397254-pat00043
Figure 112017033397254-pat00043

여기서,

Figure 112017033397254-pat00044
는 싸이클릭 쉬프트된 시퀀스의 길이를 의미한다. here,
Figure 112017033397254-pat00044
Quot; means the length of the cyclic shifted sequence.

또한, 안테나 어레이 a에서 전송되는 BID를

Figure 112017033397254-pat00045
로 표시하면, 상기의 scheme 2에서 설명한 안테나 어레이 a에 매핑되는 BID는 아래의 수학식 4과 같이 표현될 수 있다.
Also, the BID transmitted from the antenna array a
Figure 112017033397254-pat00045
, The BID mapped to the antenna array a described in scheme 2 above can be expressed by Equation (4) below.

Figure 112017033397254-pat00046
Figure 112017033397254-pat00046

2. Type 2
2. Type 2

Type-2의 랜덤 액세스 프리엠블은 서로 다른 루트 인덱스를 가지는 두 개의 ZC 시퀀스의 곱으로 이루어진 하나의 시퀀스로 구성된다. 이 때, Type-2의 랜덤 액세스 프리엠블에서, CID와 BID는 서로 연계되어 있을 수 있다. The Type-2 random access preamble is composed of one sequence consisting of two ZC sequences having different root indices. At this time, in the Type-2 random access preamble, the CID and the BID may be associated with each other.

이 때, PID는 상기 하나의 시퀀스의 싸이클릭 쉬프트 값에 매핑되고, BID는 상기 하나의 시퀀스의 루트 인덱스에 매핑될 수 있다. In this case, the PID may be mapped to the cyclic shift value of the one sequence, and the BID may be mapped to the root index of the one sequence.

본 발명의 일 실시예에 따르면, Type-2의 랜덤 액세스 프리엠블은 아래의 수학식 5과 같이 표현될 수 있다.
According to an embodiment of the present invention, the Type-2 random access preamble can be expressed as Equation (5) below.

Figure 112017033397254-pat00047
Figure 112017033397254-pat00047

여기서, 숫자 "2"는 Type-2,

Figure 112017033397254-pat00048
는 Type-2의 랜덤 액세스 프리엠블,
Figure 112017033397254-pat00049
및
Figure 112017033397254-pat00050
는 2개의 ZC 시퀀스를 각각 의미하며,
Figure 112017033397254-pat00051
는 상기의 수학식 3와 같이 표현된다. 이 때, 2개의 ZC 시퀀스의 루트 인덱스,
Figure 112017033397254-pat00052
,
Figure 112017033397254-pat00053
는 각각 CID와 BID에 매핑되며, 싸이클릭 쉬프트는 PID에 매핑된다. Here, the number "2" is Type-2,
Figure 112017033397254-pat00048
A Type-2 random access preamble,
Figure 112017033397254-pat00049
And
Figure 112017033397254-pat00050
Means two ZC sequences respectively,
Figure 112017033397254-pat00051
Is expressed by Equation (3). At this time, the root indexes of the two ZC sequences,
Figure 112017033397254-pat00052
,
Figure 112017033397254-pat00053
Are mapped to CID and BID, respectively, and the cyclic shift is mapped to PID.

또한, 안테나 어레이 a에서 송신되는 BID를

Figure 112017033397254-pat00054
로 표시하면, 안테나 어레이 a에 매핑되는 BID는 아래의 수학식 6과 같이 표현될 수 있다.
In addition, the BID transmitted from the antenna array a
Figure 112017033397254-pat00054
, The BID mapped to the antenna array a can be expressed by Equation (6) below.

Figure 112017033397254-pat00055
Figure 112017033397254-pat00055

요컨대. Type-2의 랜덤 액세스 프리엠블에서는 BID와 CID에 연관되어서 하나의 시퀀스에 매핑되고, PID는 동일한 시퀀스의 싸이클릭 쉬프트에 매핑되며, 루트 인덱스

Figure 112017033397254-pat00056
와 시퀀스 길이가 서로 소일 경우 CAZAC 특성을 가진다.in short. In a Type-2 random access preamble, a sequence is mapped to BID and CID, a PID is mapped to a cyclic shift of the same sequence, and a root index
Figure 112017033397254-pat00056
And CAZAC characteristics when the sequence length is small.

한편, 이하에서는 본 발명에서 제안하는 랜덤 액세스 프리엠블의 상관 특성을 다중 셀 및 다중 사용자의 환경에 대하여 분석한다. Hereinafter, the correlation characteristics of the random access preamble proposed in the present invention are analyzed for the environments of multiple cells and multiple users.

이동 단말은 하나의 시간 구간에 Na개의 랜덤 액세스 프리엠블을 송신하는데, 이 경우 기지국의 b번째 수신 빔을 통하여 수신된 랜덤 액세스 프리엠블과 기지국에 저장된 기준 랜덤 액세스 프리엠블은 아래의 수학식 7과 같은 상관값을 가진다.
The mobile terminal in one time period N a random access preamble to, in this case based on the random access preamble are stored in a random access preamble to a base station received via the b-th reception beam of the base station is below Equation 7, for transmitting . ≪ / RTI >

Figure 112017033397254-pat00057
Figure 112017033397254-pat00057

여기서, 위 식에서

Figure 112017033397254-pat00058
는 기준 랜덤 액세스 프리엠블,
Figure 112017033397254-pat00059
는 기지국(300)으로 수신된 랜덤 액세스 프리엠블을 의미한다. 또한,
Figure 112017033397254-pat00060
항은 a번째 안테나 어레이에서 i번째 송신 빔을 통하여 송신된 랜덤 액세스 프리엠블과 기준 랜덤 액세스 프리엠블이 일치할 경우의 수신 성분을 나타내는 항이며,
Figure 112017033397254-pat00061
항은 PID는 동일하나 상이한 BID를 가진 랜덤 액세스 프리엠블로 인한 간섭 성분을 나타내는 항이다. 그리고,
Figure 112017033397254-pat00062
항은 BID 값에 관계없이 상이한 PID를 가진 랜덤 액세스 프리엠블에 의한 간섭을 나타내는 항이고,
Figure 112017033397254-pat00063
항은 인접 셀로부터 송신된 랜덤 액세스 프리엠블에 의한 간섭을 나타내는 항을 의미한다. Here,
Figure 112017033397254-pat00058
A reference random access preamble,
Figure 112017033397254-pat00059
Means a random access preamble received by the base station 300. [ Also,
Figure 112017033397254-pat00060
Is a term indicating a reception component when a random access preamble transmitted through an i < th > transmission beam in an a < th > antenna array coincides with a reference random access preamble,
Figure 112017033397254-pat00061
Is a term indicating an interference component due to a random access preamble having the same PID but different BID. And,
Figure 112017033397254-pat00062
Is a term indicating interference by a random access preamble having a different PID irrespective of a BID value,
Figure 112017033397254-pat00063
Means a term indicating an interference caused by a random access preamble transmitted from an adjacent cell.

한편,

Figure 112017033397254-pat00064
항은 PID는 동일할 경우 BID에 관계없이 랜덤 액세스 프리엠블이 모두 직교하도록 설계하여 제거할 수 있다. 또한 수학식 7의 모든 항은 Non-selective 채널 가정 하에서 산출하였다. Meanwhile,
Figure 112017033397254-pat00064
Term can be designed and removed such that all the random access preambles are orthogonal regardless of the BID when the PIDs are the same. All the terms in Equation (7) are calculated under the assumption of non-selective channel.

이 때, Type-1의 랜덤 액세스 프리엠블을 송신하는 경우, 이동 단말은 모든 송신 빔에서 동일한 PID를 먼저 송신한다. 이 경우, 상기의 수학식 7의

Figure 112017033397254-pat00065
항,
Figure 112017033397254-pat00066
항 및
Figure 112017033397254-pat00067
항의 상관값은 Parseval의 정리를 이용하여 시간 축에서 아래의 수학식 8과 같이 표현될 수 있다.
At this time, when transmitting a Type-1 random access preamble, the mobile station first transmits the same PID in all transmission beams. In this case, Equation (7)
Figure 112017033397254-pat00065
term,
Figure 112017033397254-pat00066
And
Figure 112017033397254-pat00067
The correlation correlation value can be expressed by the following Equation 8 on the time axis using Parseval's theorem.

Figure 112017033397254-pat00068
Figure 112017033397254-pat00068

PID의 송신 후에는 송신 빔을 구별하기 위해, 이동 단말은 수학식 2에 표시된

Figure 112017033397254-pat00069
에 따른 BID를 송신한다. 이 때, 상기의 수학식 7의
Figure 112017033397254-pat00070
항,
Figure 112017033397254-pat00071
항 및
Figure 112017033397254-pat00072
항의 상관값은 시간 축에서 아래의 수학식 9과 같이 표현될 수 있다.
In order to distinguish the transmission beam after transmission of the PID,
Figure 112017033397254-pat00069
BID " At this time, in Equation (7)
Figure 112017033397254-pat00070
term,
Figure 112017033397254-pat00071
And
Figure 112017033397254-pat00072
The correlation correlation value can be expressed in Equation (9) below on the time axis.

Figure 112017033397254-pat00073
Figure 112017033397254-pat00073

이 때,

Figure 112017033397254-pat00074
는 가우스 섬(Gauss Sum) 특성을 이용하여 산출될 수 있으며, < >는 Jacobi 심벌을 의미한다. 그리고, 상기의 수학식 8에서, 서빙 셀의 이동 단말로부터 송신된 PID 시퀀스는 서로 직교하며, 인접 셀로 송신된 PID 시퀀스와 서로 약간의 상관관계(즉, 정격화된 크기
Figure 112017033397254-pat00075
)가 존재함을 확인할 수 있다. 또한, 상기의 수학식 9에서, 서빙 셀의 BID 시퀀스는 서로 직교하며, 인접 셀로 송신된 BID 시퀀스와 정격화된 크기
Figure 112017033397254-pat00076
의 상관이 존재함을 확인할 수 있다. 그러나, 서로 다른 단말로부터 송신된 BID가 동일한 경우, 기지국은 해당 BID를 송신한 단말의 PID를 검색할 수 없다. At this time,
Figure 112017033397254-pat00074
Can be calculated using the Gaussian (Gauss Sum) property, and <> means the Jacobi symbol. In Equation (8), the PID sequences transmitted from the mobile terminal of the serving cell are orthogonal to each other and slightly correlated with the PID sequence transmitted to the adjacent cell (i.e., the rated size
Figure 112017033397254-pat00075
) Is present. Further, in Equation (9), the BID sequences of the serving cells are orthogonal to each other, and the BID sequence transmitted to the adjacent cell and the rated size
Figure 112017033397254-pat00076
And the correlation between the two. However, if the BIDs transmitted from different terminals are the same, the base station can not retrieve the PID of the terminal that transmitted the corresponding BID.

위와 유사하게, Type-2의 랜덤 액세스 프리엠블에서, 수학식 7의

Figure 112017033397254-pat00077
항,
Figure 112017033397254-pat00078
항 및
Figure 112017033397254-pat00079
항으로 나타내지는 상관값은 시간 축에서 아래의 수학식 10과 같이 표현될 수 있다.
Similarly, in the Type-2 random access preamble, Equation (7)
Figure 112017033397254-pat00077
term,
Figure 112017033397254-pat00078
And
Figure 112017033397254-pat00079
Can be expressed as shown in Equation (10) below on the time axis.

Figure 112017033397254-pat00080
Figure 112017033397254-pat00080

이 때, 수학식 7의

Figure 112017033397254-pat00081
항의 상관값은 아래의 수학식 11과 같이 표현된다.
At this time,
Figure 112017033397254-pat00081
The correlation correlation value is expressed by the following Equation (11).

Figure 112017033397254-pat00082
Figure 112017033397254-pat00082

이 때, 수학식 7의 정격화된

Figure 112017033397254-pat00083
항의 상관값은
Figure 112017033397254-pat00084
이며, 최대값은 아래의 수학식 12와 같이 제한된다.
At this time,
Figure 112017033397254-pat00083
The term correlation value
Figure 112017033397254-pat00084
, And the maximum value is limited as shown in Equation (12) below.

Figure 112017033397254-pat00085
Figure 112017033397254-pat00085

이 때, 수학식 10을 참조하면, BID가 동일하면 PID가 다른 경우에도 랜덤 액세스 프리엠블은 서로 직교하지만, BID가 다른 경우에는 PID와는 관계없이 정격화된 크기

Figure 112017033397254-pat00086
의 상관이 존재한다는 것을 확인할 수 있다. 그리고, 수학식 11을 참조하면, 인접 셀에서 송신된 랜덤 액세스 프리엠블은 BID나 PID의 값에 관계없이 직교하지 않으며, 정격화된 상관값은
Figure 112017033397254-pat00087
임을 확인할 수 있다. 따라서, 동일한 셀 내에서 PID가 서로 다른 경우, Type-2의 랜덤 액세스 프리엠블의 검색 확률은 Type-1의 랜덤 액세스 프리엠블의 검색 확률보다 높다. 따라서, 기지국은 PDP(Power Delay Profile)를 산출하여 랜덤 액세스 프리엠블을 검색한다. 기지국에서 수신된 수신 신호의 PDP는 아래의 수학식 13과 같이 표현될 수 있다.
Referring to Equation (10), if the BIDs are the same, the random access preambles are orthogonal to each other even when the PIDs are different, but when the BIDs are different,
Figure 112017033397254-pat00086
Can be confirmed. Referring to Equation (11), the random access preamble transmitted in the adjacent cell is not orthogonal regardless of the value of BID or PID, and the rated correlation value is
Figure 112017033397254-pat00087
. Therefore, when the PIDs are different in the same cell, the search probability of the Type-2 random access preamble is higher than the search probability of the Type-1 random access preamble. Accordingly, the base station calculates a PDP (Power Delay Profile) to search for a random access preamble. The PDP of the received signal received at the base station can be expressed as Equation (13) below.

Figure 112017033397254-pat00088
Figure 112017033397254-pat00088

여기서,

Figure 112017033397254-pat00089
는 수학식 7로 주어진 상관 함수이다. 이 때, 기지국은 서치 윈도우(search window) 내에서 검색한 최대 PDP 값의 위치 (
Figure 112017033397254-pat00090
)에 대하여 아래의 수학식 14과 같이 PID 및 TA를 산출한다.
here,
Figure 112017033397254-pat00089
Is a correlation function given by Equation (7). At this time, the BS determines the position of the maximum PDP value retrieved in the search window (
Figure 112017033397254-pat00090
PID and TA are calculated as shown in the following Equation (14).

Figure 112017033397254-pat00091
Figure 112017033397254-pat00091

그리고, 기지국은 동일한 과정을 모든 TX-RX 빔 페어에 대해 수행하며, 아래의 수학식 15를 통해 BID를 검색할 수 있다.
Then, the base station performs the same procedure for all TX-RX beam pairs, and can retrieve the BID through Equation (15) below.

Figure 112017033397254-pat00092
Figure 112017033397254-pat00092

한편, 검색 문턱값의 크기는 PRACH(Physical RA CHannel)의 검색 성능 전체에 큰 영향을 미친다. 일반적으로 문턱값은 목표 오류 검색 확률(false alarm probability) 값에 따라 결정되며, AWGN 채널에서의 오류 검색 확률은 아래의 수학식 16과 같이 표현될 수 있다.
On the other hand, the size of the search threshold greatly affects the search performance of PRACH (Physical RA CHannel). Generally, the threshold value is determined according to the target false alarm probability value, and the error detection probability in the AWGN channel can be expressed as Equation (16) below.

Figure 112017033397254-pat00093
Figure 112017033397254-pat00093

여기서,

Figure 112017033397254-pat00094
는 잡음 크기에 대하여 정격화된 문턱값을 의미한다. here,
Figure 112017033397254-pat00094
Means a threshold value that is rated for noise magnitude.

또한, 두 개의 시퀀스로 구성된 Type-1의 랜덤 액세스 프리엠블에 대해 두 개의 시퀀스에 대하여 각각의 오류 검색 확률을 고려하여야 한다. 이 때, 수학식 16을 이용하여 목표 오류 검색 확률을 만족하는 목표 문턱값이 결정되며, 그에 따른 Type-1의 랜덤 액세스 프리엠블과 Type-2의 랜덤 액세스 프리엠블의 검색 확률은 아래의 수학식 17과 같이 표현될 수 있다.
In addition, for the Type-1 random access preamble consisting of two sequences, each error search probability should be considered for two sequences. At this time, a target threshold value satisfying the target error search probability is determined using Equation (16), and the search probabilities of the Type-1 random access preamble and the Type-2 random access preamble are determined by the following Equation 17 can be expressed as follows.

Figure 112017033397254-pat00095
Figure 112017033397254-pat00095

여기서,

Figure 112017033397254-pat00096
는 Marcumm Q 함수,
Figure 112017033397254-pat00097
는 non-centrality 변수,
Figure 112017033397254-pat00098
는 검색 문턱값을 각각 의미한다.
here,
Figure 112017033397254-pat00096
Is the Marcumm Q function,
Figure 112017033397254-pat00097
Is a non-centrality variable,
Figure 112017033397254-pat00098
Denotes a search threshold value, respectively.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 랜덤 액세스 동작의 시뮬레이션 결과를 설명하기로 한다. Hereinafter, simulation results of a random access operation according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 5 내지 도 9는 본 발명에 따른 랜덤 액세스 동작의 시뮬레이션 결과를 설명하기로 위한 도면이다. 5 to 9 are diagrams for explaining simulation results of a random access operation according to the present invention.

이 때, 주파수, 부반송파 간격 및 Fast Fourier Transform(FFT)의 사이즈는 각각 28GHz, 270KHz와 2048이고, 기지국은 16 소자의 ULA(Uniform Linear Array)를 사용하고, 이동 단말은 8 소자의 ULA를 사용하는 것으로 가정한다. 그리고, 프리앰블 시퀀스의 길이(NZC)는 839이고, 이동 단말에 포함된 안테나 어레이(Na)는 2개이며, 기지국 빔의 수(NB)와 이동 단말의 빔의 수(NI)는 모두 8인 것으로 가정한다. 이 경우, 두 개의 랜덤 액세스 프리엠블이 동시에 송신되며, 4개(NI/NA)의 랜덤 액세스 프리엠블이 각 안테나 어레이에서 차례로 송신되며, 채널은 3D-SCM을 사용하였다. In this case, the sizes of the frequency, the subcarrier interval, and the Fast Fourier Transform (FFT) are 28 GHz, 270 KHz and 2048, the base station uses the ULA (Uniform Linear Array) of 16 elements, and the mobile terminal uses the ULA . The length N ZC of the preamble sequence is 839, the number of antenna arrays N a included in the mobile terminal is two, the number of base station beams N B and the number N I of mobile terminals are Assume all eight. In this case, two random access preambles are transmitted simultaneously, and four (N I / N A ) random access preambles are sequentially transmitted from each antenna array, and the channel uses 3D-SCM.

도 5는 시뮬레이션 환경을 보여준다. 이동 단말 MS0 및 이동 단말 MS1은 동일한 셀(CID 0, u0=84)내에 위치하며, 이동 단말 MS2는 인접 셀 (CID 1, u1=21)에 위치한다. 이동 단말 MS0가 랜덤 액세스를 수행하는 이동 단말이고, 이동 단말 MS1 및 이동 단말 MS2는 간섭을 일으키는 이동 단말이며, 각각의 PID와 BID는 (30,4), (34,2)와 (26,6)으로 설정한다. 그리고, 이동 단말 MS0은 도 4에 도시된 Scheme 2로 랜덤 액세스 프리엠블을 송신한다. 기지국은 0번째 수신 빔을 통해 랜덤 액세스 프리엠블을 수신하며, 기지국의 SNR은 10 dB로 설정하였다. Figure 5 shows the simulation environment. The mobile station MS0 and the mobile station MS1 are located in the same cell (CID 0, u 0 = 84) and the mobile station MS 2 is located in the neighbor cell (CID 1, u 1 = 21). The mobile terminal MS0 is a mobile terminal performing random access, the mobile terminal MS1 and the mobile terminal MS2 are mobile terminals causing interference, and each PID and BID are (30,4), (34,2) and (26,6 ). Then, the mobile station MS0 transmits a random access preamble to Scheme 2 shown in Fig. The base station receives the random access preamble through the 0th receive beam, and the SNR of the base station is set to 10 dB.

도 6은 TYPE-1의 랜덤 액세스 프리엠블의 PID와 BID의 정격화된 상관값을 보여준다. PID와 BID에 대해, 각각 두 개의 피크가 검출됨을 볼 수 있는데, 이는 이동 단말 MS0(BID=4, PID=30) 및 이동 단말 MS1(BID=2, PID=34)와 대응된다. 이 때, 이동 단말 MS0의 피크가 이동 단말 MS1의 피크보다 더 높은데, 이는 이동 단말 MS0가 이동 단말 MS1에 비해 송수신 빔이 보다 양호한 정렬 상태를 유지하여 빔포밍 이득이 높은 상태임을 의미한다. 그리고, 인접 셀에 위치한 이동 단말 MS2의 상관값은 PID나 BID의 값에 관계없이 이동 단말 MS0 및 이동 단말 MS1 보다 적다. FIG. 6 shows the rated correlation values of the PID and BID of the random access preamble of TYPE-1. It can be seen that two peaks are detected for PID and BID, respectively, which correspond to mobile terminal MS0 (BID = 4, PID = 30) and mobile terminal MS1 (BID = 2, PID = 34). At this time, the peak of the mobile station MS0 is higher than the peak of the mobile station MS1, which means that the mobile station MS0 maintains a better alignment state of the transmit / receive beam compared to the mobile station MS1, and the beamforming gain is high. The correlation value of the mobile terminal MS2 located in the adjacent cell is smaller than that of the mobile terminal MS0 and the mobile terminal MS1 regardless of the values of the PID and the BID.

또한, 도 7은 TYPE-2의 랜덤 액세스 프리엠블의 PID와 BID의 정격화된 상관값을 보여준다. 여기에서, 랜덤 액세스 프리엠블의 상관값은 PID, BID와 루트 인덱스가 모두 일치할 경우에만 피크를 가진다는 것을 확인할 수 있다. 그리고, BID가 다를 경우에는 PID의 값에 관계없이 그 값이 매우 적음을 확인할 수 있다. 이 점이 TYPE-1의 랜덤 액세스 프리엠블과 다른 점이다. 7 shows the rated correlation values of the PID and BID of the TYPE-2 random access preamble. Here, it can be confirmed that the correlation value of the random access preamble has a peak only when both the PID and the BID coincide with the root index. If the BID is different, it can be confirmed that the value is very small irrespective of the value of the PID. This point is different from the random access preamble of TYPE-1.

한편, TYPE-1의 랜덤 액세스 프리엠블에서는 BID와 PID가 서로 독립적으로 매핑되었기 때문에, 검색한 BID에 해당하는 PID의 검색이 불가능하다. 이는 TYPE-1의 랜덤 액세스 프리엠블의 검색 성능에 큰 영향을 미친다. 그러나 TYPE-2의 랜덤 액세스 프리엠블에서는 검색한 BID에 해당하는 PID의 검색이 가능하다. On the other hand, in the TYPE-1 random access preamble, since the BID and the PID are mapped independently of each other, it is impossible to search for the PID corresponding to the retrieved BID. This greatly affects the search performance of the random access preamble of TYPE-1. However, in the random access preamble of TYPE-2, it is possible to retrieve the PID corresponding to the retrieved BID.

다음으로, 랜덤 액세스 프리엠블의 검색 확률과 오류 검색(false alarm) 확률을 추정한다. 이 때, 5개의 이동 단말이 존재하며, 각각의 이동 단말의 PID는 {30, 34, 26, 17, 10}으로 설정한다. 이동 단말의 위치는 하나의 셀 내에서 임의로 위치하며, 각 이동 단말의 최적 송수신 빔 쌍은 이동 단말의 위치에 따라 결정된다. Next, a search probability of a random access preamble and a false alarm probability are estimated. At this time, there are five mobile terminals, and the PIDs of the mobile terminals are set to {30, 34, 26, 17, 10}. The location of the mobile terminal is arbitrarily located within one cell, and the optimal transmission / reception beam pairs of each mobile terminal are determined according to the location of the mobile terminal.

도 8에서는 각각 TYPE-1의 랜덤 액세스 프리엠블과 TYPE-2의 랜덤 액세스 프리엠블의 오류 검색 확률을 도시하고 있다. 그리고, 시뮬레이션으로 얻어진 오류 검색 확률은 수학식 17의 수학적 분석 결과와 비교하였다. 도 8에 도시된 문턱값의 크기는 이동 단말의 수에 매우 민감하게 변함을 볼 수 있다. 이동 단말의 수가 증가하면 랜덤 액세스 프리엠블의 오류 검색 확률을 줄이기 위하여 문턱값의 크기는 증가하여야 하며, 주어진 오류 검색 확률을 만족시키는 검색 문턱값을 도 8을 이용하여 결정할 수 있다. 본 시뮬레이션에서, TYPE-1의 랜덤 액세스 프리엠블과 TYPE-2의 랜덤 액세스 프리엠블에서의 문턱값의 크기는 이동 단말, 1, 3, 5 각각에 대하여 [24, 26, 28]과 [30, 32, 38]로 설정한다. 여기서 설정 오류 검색 확률은 LTE와 동일하게 0.1%로 결정한다. FIG. 8 shows error detection probabilities of a random access preamble of TYPE-1 and a random access preamble of TYPE-2. Then, the error detection probability obtained by the simulation is compared with the mathematical analysis result of Equation (17). The magnitude of the threshold value shown in FIG. 8 is very sensitive to the number of mobile terminals. When the number of mobile terminals increases, the threshold value must be increased in order to reduce the error detection probability of the random access preamble, and a search threshold value that satisfies a given error detection probability can be determined using FIG. In this simulation, the threshold values of the random access preamble of TYPE-1 and the random access preamble of TYPE-2 are [24, 26, 28] and [30, 32, 38]. Here, the probability of setting error detection is determined to be 0.1% as in LTE.

도 9에서는 TYPE-1의 랜덤 액세스 프리엠블과 TYPE-2의 랜덤 액세스 프리엠블의 검색 확률을 도시하고 있다. 검색 문턱값의 크기는 도 8의 오류 확률로부터 결정된다. 도 9에서, 이동 단말의 수가 증가하면 다른 이동 단말로부터의 간섭 증가로 인하여 랜덤 액세스 프리엠블의 검색 확률이 감소함을 확인할 수 있다. TYPE-1의 랜덤 액세스 프리엠블의 경우는 TYPE-2의 랜덤 액세스 프리엠블보다 그 영향이 훨씬 큰 것을 알 수 있다. 이는 PID와 BID가 서로 독립적으로 검색되고, 검색된 PID와 BID가 동일한 이동 단말로부터 송신된 것인지를 확인할 수 없기 때문이다. 이런 이유로 TYPE-1의 랜덤 액세스 프리엠블을 사용하는 환경에서, 다른 이동 단말의 간섭이 존재하는 경우 검색 확률이 100%에 도달할 수 없다. 반면 TYPE-2의 랜덤 액세스 프리엠블을 사용하는 환경에서는, PID와 BID가 서로 연관되어 검색이 되므로, 검색 성능이 거의 저하되지 않으며, 복수의 이동 단말이 존재하는 환경에서도 100%에 도달할 수 있음을 확인할 수 있다. FIG. 9 shows the search probabilities of the random access preamble of TYPE-1 and the random access preamble of TYPE-2. The magnitude of the search threshold is determined from the error probability of FIG. In FIG. 9, it can be seen that as the number of mobile terminals increases, the search probability of a random access preamble decreases due to an increase in interference from other mobile terminals. It can be seen that the influence of the random access preamble of TYPE-1 is much greater than that of the random access preamble of TYPE-2. This is because the PID and the BID are searched independently of each other and it can not be confirmed whether the PID and the BID are transmitted from the same mobile terminal. For this reason, in an environment using a random access preamble of TYPE-1, the search probability can not reach 100% when there is interference from other mobile terminals. On the other hand, in an environment using a random access preamble of TYPE-2, since the PID and the BID are searched in association with each other, the retrieval performance is hardly degraded, and it is possible to reach 100% even in a case where a plurality of mobile terminals exist can confirm.

한편, 표 1에서는 기존의 랜덤 액세스 방법과 본 발명의 랜덤 액세스 방법의 랜덤 액세스 수행 시간을 비교하였다. 도 3의 단계(310)를 제외한 랜덤 액세스 과정의 수행 시간은 양자가 거의 유사하므로, 단계(310)만을 고려하여 수행 시간을 산출하였다. 이 때, 기지국의 빔 수(NB) 및 이동 단말의 빔 수(NI)는 각각 4개이고, 이동 단말에는 각각 1, 2, 4개의 안테나 어레이가 구비되어 있으며, 랜덤 액세스 프리엠블의 길이는 800μs인 것으로 가정한다. Meanwhile, Table 1 compares the random access time of the conventional random access method and the random access method of the present invention. Since the execution time of the random access procedure except for the step 310 of FIG. 3 are substantially similar, the execution time is calculated considering only the step 310. FIG. At this time, the number of beams N B of the base station and the number N I of beams of the mobile terminal are respectively 4, and the mobile terminals are provided with 1, 2, and 4 antenna arrays, 800 [micro] s.

Figure 112017033397254-pat00099
Figure 112017033397254-pat00099

표 1을 참조하면, 기존 방법에서의 수행 시간은 이동 단말과 기지국의 빔 수의 곱에 비례하나, 본 발명에 따른 방법의 수행 시간은 이동 단말의 안테나 어레이의 수에 비례하여 감소함을 확인할 수 있다. 일례로, 안테나 어레이의 개수가 2(Na=2)일 때, 본 발명의 TYPE-2의 랜덤 액세스 프리엠블을 사용할 때의 수행 시간은 기존 방법의 수행 시간의 절반임을 확인할 수 있다. Referring to Table 1, it can be seen that the execution time in the conventional method is proportional to the product of the number of beams of the mobile terminal and the base station, but the execution time of the method according to the present invention is reduced in proportion to the number of antenna arrays of the mobile terminal have. For example, when the number of antenna arrays is 2 (N a = 2), it can be confirmed that the execution time when using the TYPE-2 random access preamble of the present invention is half the execution time of the conventional method.

또한, 계산량의 관점에서 볼 때, 길이 NZC인 상관 계산은 N2 ZC의 복소수 곱의 계산량이 필요한 때, 기존 방법의 경우 단계(310)의 계산에 필요한 복소수 곱의 수가 NBNIN2 ZC가 소요되나, 본 발명의 경우 안테나 어레이의 개수(Na)에 반비례하여 계산량이 감소함을 확인할 수 있다.
From the viewpoint of the calculation amount, the correlation calculation having the length N ZC requires the calculation amount of the complex product of N 2 ZC , and in the case of the conventional method, the number of complex products necessary for the calculation of the step 310 is N B N I N 2 ZC . However, in the case of the present invention, it can be confirmed that the calculation amount decreases in inverse proportion to the number Na of antenna arrays.

또한, 본 발명의 실시예들은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 일 실시예들의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.In addition, embodiments of the present invention may be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer means and recorded on a computer readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, and the like, alone or in combination. The program instructions recorded on the medium may be those specially designed and constructed for the present invention or may be available to those skilled in the art of computer software. Examples of computer-readable media include magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tape; optical media such as CD-ROMs and DVDs; magnetic media such as floppy disks; Examples of program instructions, such as magneto-optical and ROM, RAM, flash memory and the like, can be executed by a computer using an interpreter or the like, as well as machine code, Includes a high-level language code. The hardware devices described above may be configured to operate as one or more software modules to perform operations of one embodiment of the present invention, and vice versa.

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다. As described above, the present invention has been described with reference to particular embodiments, such as specific elements, and limited embodiments and drawings. However, it should be understood that the present invention is not limited to the above- Various modifications and variations may be made thereto by those skilled in the art to which the present invention pertains. Accordingly, the spirit of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described, and all of the equivalents or equivalents of the claims, as well as the following claims, belong to the scope of the present invention .

Claims (12)

랜덤 액세스를 수행하는 이동 단말에 있어서,
NI(2 이상의 정수)개의 랜덤 액세스 프리엠블을 생성하는 프리엠블 생성부; 및
빔포밍을 통해 적어도 하나의 시간 구간에서 NI개의 송신 빔을 생성하는 Na(NI보다 작은 2 이상의 정수)개의 안테나 어레이;를 포함하되,
상기 적어도 하나의 시간 구간 각각에서, 상기 Na개의 안테나 어레이는 상기 NI개의 송신 빔 중 Na개의 송신 빔을 생성하고, 상기 Na개의 송신 빔을 통해 상기 NI개의 랜덤 액세스 프리엠블 중 Na개의 랜덤 액세스 프리엠블이 송신되는 것을 특징으로 하는 이동 단말. In a mobile terminal performing random access,
A preamble generator for generating N I (two or more integers) random access preambles; And
Including but; through the beam forming at least one of a N (an integer of two or more smaller than N I) of the antenna array generating N I of transmit beams in a time interval
In the at least one time interval, respectively, the N a of the antenna array N of said N I of the random access preamble generated with N a transmit beam of the N I transmit beam and, through the N a transmit beam A random access preamble is transmitted. 제1항에 있어서,
상기 NI개의 랜덤 액세스 프리엠블은 서로 상이하고, 상기 NI개의 송신 빔의 방향은 서로 상이한 것을 특징으로 하는 이동 단말. The method according to claim 1,
The N I number of random access preambles are different from each other, and the N I number of transmission beams are different from each other. 제1항에 있어서,
상기 적어도 하나의 시간 구간 각각에서 생성되는 상기 Na개의 송신 빔은 서로 인접하거나, 송신 빔 간의 각도 차가 360°/Na 인 것을 특징으로 하는 이동 단말. The method according to claim 1,
The N a transmission beams generated in each of the at least one time interval may be adjacent to each other, or an angle difference between transmission beams may be 360 ° / N a And the mobile terminal. 제1항에 있어서,
상기 랜덤 액세스 프리엠블은 동일한 루트 인덱스(RI: Root Index)를 가지는 ZC(Zadoff-chu) 시퀀스의 싸이클릭 쉬프트(CS: Cyclic Shift)된 시퀀스 중 상관값이 0인 시퀀스들의 집합인 ZCZ(Zero Correlation Zone)에 속하는 시퀀스를 이용하여 생성되는 것을 특징으로 하는 이동 단말. The method according to claim 1,
The random access preamble may be a ZC (Zero Correlation (ZC)) sequence, which is a set of sequences having a correlation value of 0, among a sequence of a CS (Cyclic Shift) of a ZC (Zadoff-chu) sequence having the same root index Zone) of the mobile terminal. 제4항에 있어서,
상기 랜덤 액세스 프리엠블은 상기 ZCZ에 속하는 별개의 제1 시퀀스 및 제2 시퀀스로 구성되되,
상기 랜덤 액세스 프리엠블의 PID(Preamble ID)는 상기 제1 시퀀스의 싸이클릭 쉬프트 값에 매핑되고, 상기 랜덤 액세스 프리엠블의 BID(Beam ID)는 상기 제2 시퀀스의 싸이클릭 쉬프트 값에 매핑되는 것을 특징으로 하는 이동 단말.5. The method of claim 4,
Wherein the random access preamble is comprised of a first sequence and a second sequence that are separate from the ZCZ,
Wherein a PID (Preamble ID) of the random access preamble is mapped to a cyclic shift value of the first sequence, and a BID (Beam ID) of the random access preamble is mapped to a cyclic shift value of the second sequence Wherein the mobile terminal comprises: 제5항에 있어서,
상기 랜덤 액세스 프리엠블은 아래의 수학식과 같이 표현되는 것을 특징으로 하는 이동 단말.

Figure 112018501805147-pat00100


여기서,
Figure 112018501805147-pat00101
는 상기 랜덤 액세스 프리엠블,
Figure 112018501805147-pat00102
는 CID와 대응되는 상기 루트 인덱스,
Figure 112018501805147-pat00103
는 PID,
Figure 112018501805147-pat00104
는 상기 BID,
Figure 112018501805147-pat00105
는 상기 제1 시퀀스,
Figure 112018501805147-pat00106
는 상기 제2 시퀀스,
Figure 112018501805147-pat00107
는 상기 PID에 매핑된 상기 싸이클릭 쉬프트의 값,
Figure 112018501805147-pat00108
는 상기 BID에 매핑된 싸이클릭 쉬프트 값,
Figure 112018501805147-pat00109
는 상기 ZC 시퀀스의 길이,
Figure 112018501805147-pat00110
는 상기 ZC 시퀀스를 각각 의미함. 6. The method of claim 5,
Wherein the random access preamble is expressed by the following equation.

Figure 112018501805147-pat00100


here,
Figure 112018501805147-pat00101
The random access preamble,
Figure 112018501805147-pat00102
The root index corresponding to the CID,
Figure 112018501805147-pat00103
PID,
Figure 112018501805147-pat00104
The BID,
Figure 112018501805147-pat00105
The first sequence,
Figure 112018501805147-pat00106
The second sequence,
Figure 112018501805147-pat00107
The value of the cyclic shift mapped to the PID,
Figure 112018501805147-pat00108
A cyclic shift value mapped to the BID,
Figure 112018501805147-pat00109
The length of the ZC sequence,
Figure 112018501805147-pat00110
Represents the ZC sequence, respectively. 제6항에 있어서,
상기
Figure 112017033397254-pat00111
및 상기
Figure 112017033397254-pat00112
는 아래의 수학식과 같이 표현되는 것을 특징으로 하는 이동 단말.

Figure 112017033397254-pat00113


여기서,
Figure 112017033397254-pat00114
는 상기 싸이클릭 쉬프트된 시퀀스의 길이를 의미함. The method according to claim 6,
remind
Figure 112017033397254-pat00111
And
Figure 112017033397254-pat00112
Is expressed by the following equation.

Figure 112017033397254-pat00113


here,
Figure 112017033397254-pat00114
Quot; refers to the length of the cyclic-shifted sequence. 제4항에 있어서,
상기 랜덤 액세스 프리엠블은 상기 ZCZ에 속하는 2개의 시퀀스의 곱으로 이루어진 하나의 시퀀스로 구성되되,
상기 랜덤 액세스 프리엠블의 PID는 상기 하나의 시퀀스에 포함된 싸이클릭 쉬프트 값에 매핑되고, 상기 랜덤 액세스 프리엠블의 BID는 상기 하나의 시퀀스에 포함된 루트 인덱스에 매핑되는 것을 특징으로 하는 이동 단말.5. The method of claim 4,
Wherein the random access preamble comprises a sequence of products of two sequences belonging to the ZCZ,
Wherein the PID of the random access preamble is mapped to a cyclic shift value included in the one sequence and the BID of the random access preamble is mapped to a root index included in the one sequence. 제8항에 있어서,
상기 랜덤 액세스 프리엠블은 아래의 수학식과 같이 표현되는 것을 특징으로 하는 이동 단말.

Figure 112018501805147-pat00115


여기서,
Figure 112018501805147-pat00116
는 상기 랜덤 액세스 프리엠블,
Figure 112018501805147-pat00117
는 CID와 대응되는 상기 루트 인덱스,
Figure 112018501805147-pat00118
는 PID,
Figure 112018501805147-pat00119
는 상기 BID,
Figure 112018501805147-pat00120
는 상기 PID에 매핑된 상기 싸이클릭 쉬프트의 값,
Figure 112018501805147-pat00121
는 상기 ZC 시퀀스의 길이,
Figure 112018501805147-pat00122
는 상기 ZC 시퀀스를 각각 의미함. 9. The method of claim 8,
Wherein the random access preamble is expressed by the following equation.

Figure 112018501805147-pat00115


here,
Figure 112018501805147-pat00116
The random access preamble,
Figure 112018501805147-pat00117
The root index corresponding to the CID,
Figure 112018501805147-pat00118
PID,
Figure 112018501805147-pat00119
The BID,
Figure 112018501805147-pat00120
The value of the cyclic shift mapped to the PID,
Figure 112018501805147-pat00121
The length of the ZC sequence,
Figure 112018501805147-pat00122
Represents the ZC sequence, respectively. 제9항에 있어서,
상기
Figure 112017033397254-pat00123
는 아래의 수학식과 같이 표현되는 것을 특징으로 하는 이동 단말.

Figure 112017033397254-pat00124


여기서,
Figure 112017033397254-pat00125
는 상기 싸이클릭 쉬프트된 시퀀스의 길이를 각각 의미함. 10. The method of claim 9,
remind
Figure 112017033397254-pat00123
Is expressed by the following equation.

Figure 112017033397254-pat00124


here,
Figure 112017033397254-pat00125
Quot; means the length of the cyclic shifted sequence, respectively. Na(2 이상의 정수)개의 안테나 어레이를 포함하는 이동 단말의 랜덤 액세스 방법에 있어서,
NI(Na 보다 큰 2 이상의 정수)개의 랜덤 액세스 프리엠블을 생성하는 단계;
상기 Na개의 안테나 어레이를 빔포밍하여 하나의 시간 구간에서 NI개의 송신 빔 중 Na개의 송신 빔을 생성하는 단계; 및
상기 Na개의 송신 빔을 통해 상기 NI개의 랜덤 액세스 프리엠블 중 Na개의 랜덤 액세스 프리엠블이 송신되는 단계;를 특징으로 하는 이동 단말의 랜덤 액세스 방법. A random access method of a mobile station including N a (2 or more integer) antenna arrays,
N I (N a Generating a random access preamble of at least two or more random access preambles;
Generating N a number of transmission beams of N I transmission beams in one time interval by beamforming the N a number of antenna arrays; And
The random access method of a mobile terminal that is characterized by; the N I N random access preamble of a random access preamble is transmitted through a step in which the N a transmit beam. 제11항에 있어서,
상기 랜덤 액세스 프리엠블은 동일한 루트 인덱스를 가지는 ZC 시퀀스의 싸이클릭 쉬프트된 시퀀스 중 상관값이 0인 시퀀스들의 집합에 속하는 시퀀스를 이용하여 생성되되, CID 및 BID가 연계되어 있는 것을 특징으로 하는 이동 단말의 랜덤 액세스 방법. 12. The method of claim 11,
Wherein the random access preamble is generated by using a sequence belonging to a set of sequences having a correlation value of 0 among a cyclic shifted sequence of a ZC sequence having the same root index and is associated with a CID and a BID. / RTI &gt;
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