KR101919390B1 - 랜덤 액세스 수행 방법 및 이를 수행하는 기기 - Google Patents

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Abstract

본 명세서의 일 개시는 무선 통신 시스템에서 랜덤 액세스(random access)를 수행하는 방법을 제공한다. 상기 방법은 랜덤 액세스 프리앰블(random access preamble)을 수신하는 단계; 상기 수신된 랜덤 액세스 프리앰블에 대하여 상관 연산을 수행하는 단계; 및 상기 상관 연산 결과를 기초로, 랜덤 액세스 응답(random access response)을 전송하는 단계를 포함한다. 특히, 상기 상관 연산은 상기 랜덤 액세스 프리앰블에 대한 Zadoff-Chu 시퀀스의 위상 회전 계수와 상기 Zadoff-Chu 시퀀스를 구성하는 부시퀀스의 위상 회전 계수가 다대일로 맵핑되는 성질을 이용하여 수행될 수 있다.

Description

랜덤 액세스 수행 방법 및 이를 수행하는 기기{METHOD FOR PERFORMING RANDOM ACCESS AND DEVICE THEREOF}
본 발명은 이동통신에 관한 것이다.
UMTS(Universal Mobile Telecommunications System)의 향상인 3GPP(3rd Generation Partnership Project) LTE(long term evolution)는 3GPP 릴리이즈(release) 8로 소개되고 있다. 3GPP LTE는 하향링크에서 OFDMA(orthogonal frequency division multiple access)를 사용하고, 상향링크에서 SC-FDMA(Single Carrier-frequency division multiple access)를 사용한다. 최대 4개의 안테나를 갖는 MIMO(multiple input multiple output)를 채용한다. 최근에는 3GPP LTE의 진화인 3GPP LTE-A(LTE-Advanced)에 대한 논의가 진행 중이다.
3GPP TS 36.211 V10.4.0 (2011-12) "Evolved Universal Radio Access (E-UTRA); Physical Channels and Modulation (Release 10)"에 개시된 바와 같이, LTE에서 물리채널은 하향링크 채널인 PDSCH(Physical Downlink Shared Channel)와 PDCCH(Physical Downlink Control Channel), PHICH(Physical Hybrid-ARQ Indicator Channel), 상향링크 채널인 PUSCH(Physical Uplink Shared Channel)와 PUCCH(Physical Uplink Control Channel)로 나눌 수 있다.
한편, 무선 통신 시스템에서 시퀀스는 신호의 검출, 채널의 추정, 다중화 등의 용도로 널리 사용되고 있다. 일반적으로, 수신단 측에서 시퀀스를 용이하기 검출하기 위하여, CAZAC(Constant Amplitude Zero Auto-Correlation) 시퀀스 등과 같이 상관 특성이 좋은 직교 시퀀스를 사용한다. CAZAC 시퀀스 중 하나인 Zadoff-Chu 시퀀스는 Chu 시퀀스 또는 ZC 시퀀스로 지칭되기도 한다.
또한, 송신단은 시퀀스를 통해 루트 인덱스(root index), 순환 쉬프트(cyclic shift) 또는 다중 위상 회전(poly phase rotation) 등의 정보를 전송하고, 수신단은 상관 연산을 수행하여 해당 정보를 검출할 수 있다. 예를 들어, 기지국은 Zadoff-Chu 시퀀스를 이용하여 셀 식별자 정보를 단말에 제공할 수 있다.
그러나, 기존의 Zadoff-Chu 시퀀스의 상관 연산은 시퀀스의 길이, 가능한 루트 인덱스의 개수 및 가능한 순환 쉬프트 오프셋의 개수에 비례하여 연산량이 증가한다. 따라서, 보다 많은 시퀀스가 요구되는 상황에서, 상관 연산의 연산량을 낮출 수 있는 솔루션이 요구된다.
따라서, 본 명세서의 일 개시는 보다 낮은 상관 연산 수행 방식이 적용된 랜덤 액세스 절차의 수행 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 명세서의 다른 개시는 보다 낮은 상관 연산 수행 방식이 적용된 랜덤 액세스 절차를 수행하는 무선기기 및 기지국을 제공하는 것을 목적으로 한다.
전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 명세서의 일 개시는 무선 통신 시스템에서 랜덤 액세스(random access)를 수행하는 방법을 제공한다. 상기 방법은 랜덤 액세스 프리앰블(random access preamble)을 수신하는 단계; 상기 수신된 랜덤 액세스 프리앰블에 대하여 상관 연산을 수행하는 단계; 및 상기 상관 연산 결과를 기초로, 랜덤 액세스 응답(random access response)을 전송하는 단계를 포함한다. 특히, 상기 상관 연산은 상기 랜덤 액세스 프리앰블에 대한 Zadoff-Chu 시퀀스의 위상 회전 계수와 상기 Zadoff-Chu 시퀀스를 구성하는 부시퀀스의 위상 회전 계수가 다대일로 맵핑되는 성질을 이용하여 수행될 수 있다.
상기 상관 연산을 수행하는 단계는 상기 부시퀀스에 대하여, 상기 Zadoff-Chu 시퀀스의 인덱스에 따라 변화되는 값들 중에서 부시퀀스 인덱스를 변수로 가지는 위상 성분을 제거하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 부시퀀스 인덱스를 변수로 가지는 위상 성분을 제거하는 단계는 아래의 수학식을 기초로 수행될 수 있다.
< 수학식 >
Figure 112017024393687-pat00001
여기서, 상기 r은 루트 인덱스, g는 부시퀀스 인덱스, d는 시퀀스 원소의 인덱스 오프셋, v는 균등 분할 오프셋, L은 시퀀스의 길이, D는 균등 분할 계수, m은 시퀀스 원소의 인덱스, γ g(m)는 부시퀀스 인덱스를 기초로 생성된 커버 시퀀스, Z v,d r는 Z d r로부터 획득된 v번째 부시퀀스, Z d r는 d만큼 순환 쉬프트된 시퀀스일 수 있다.
상기 상관 연산을 수행하는 단계는 상기 부시퀀스 인덱스를 변수로 가지는 위상 성분이 제거된 결과에서, 상기 부시퀀스에 대한 균등 분할 오프셋을 변수로 가지는 위상 성분을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 균등 분할 오프셋을 변수로 가지는 위상 성분을 제거하는 단계는 아래의 수학식을 기초로 수행될 수 있다.
< 수학식 >
Figure 112017024393687-pat00002
여기서, 상기
Figure 112017024393687-pat00003
은 상기 부시퀀스 인덱스를 변수로 가지는 위상 성분이 제거된 결과, r은 루트 인덱스, g는 부시퀀스 인덱스, d는 시퀀스 원소의 인덱스 오프셋, v는 균등 분할 오프셋, L은 시퀀스의 길이, D는 균등 분할 계수, m은 시퀀스 원소의 인덱스,
Figure 112017024393687-pat00004
는
Figure 112017024393687-pat00005
와 v의 조합일 수 있다.
상기 상관 연산을 수행하는 단계는 상기 균등 분할 오프셋을 변수로 가지는 위상 성분이 제거된 결과에서, 상기 Zadoff-Chu 시퀀스에 대한 순환 쉬프트 인덱스를 변수로 가지는 위상 성분을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 순환 쉬프트 인덱스를 변수로 가지는 위상 성분을 제거하는 단계는 아래의 수학식을 기초로 수행될 수 있다.
< 수학식 >
Figure 112017024393687-pat00006
여기서, 상기
Figure 112017024393687-pat00007
는 상기 균등 분할 오프셋을 변수로 가지는 위상 성분이 제거된 결과, r은 루트 인덱스, g는 부시퀀스 인덱스, d는 시퀀스 원소의 인덱스 오프셋, v는 균등 분할 오프셋, L은 시퀀스의 길이, m은 시퀀스 원소의 인덱스,
Figure 112017024393687-pat00008
는
Figure 112017024393687-pat00009
와
Figure 112017024393687-pat00010
의 조합일 수 있다.
상기 상관 연산을 수행하는 단계는 상기 순환 쉬프트 인덱스를 변수로 가지는 위상 성분이 제거된 결과에서, 상기 균등 분할 오프셋, 상기 순환 쉬프트 인덱스, 균등 분할 계수에 대한 오프셋에 해당하는 위상 성분을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.
전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 명세서의 다른 개시는 무선 통신 시스템에서 랜덤 액세스(random access)를 수행하는 기지국을 제공한다. 상기 기지국은 무선 신호를 송수신하는 RF(Radio Frequency) 부 및 상기 RF부를 제어하는 프로세서(processor)를 포함할 수 있다. 상기 프로세서는 상기 RF 부를 제어하여, 랜덤 액세스 프리앰블(random access preamble)을 수신하고; 상기 수신된 랜덤 액세스 프리앰블에 대하여 상관 연산을 수행하고; 및 상기 상관 연산 결과를 기초로, 랜덤 액세스 응답(random access response)을 전송하는 절차를 수행할 수 있다.
본 명세서의 개시에 따르면, Zadoff-Chu 시퀀스를 이용하여 설계된 랜덤 액세스 절차(random access procedure)를 위한 상관 연산을 수행함에 있어, 상관 연산의 연산량을 비약적으로 낮출 수 있다.
도 1은 무선 통신 시스템이다.
도 2는 3GPP LTE에서 FDD에 따른 무선 프레임(radio frame)의 구조를 나타낸다.
도 3은 3GPP LTE에서 TDD에 따른 하향링크 무선 프레임의 구조를 나타낸다.
도 4는 3GPP LTE에서 하나의 상향링크 또는 하향링크슬롯에 대한 자원 그리드(resource grid)를 나타낸 예시도이다.
도 5는 3GPP LTE에서 랜덤 액세스 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 6은 본 명세서의 일 개시에 따른 상관 연산 수행 방법을 나타낸 순서도이다.
도 7은 본 명세서의 일 개시에 따른 랜덤 액세스 수행 방법을 나타낸 순서도이다.
도 8은 본 명세서의 개시가 구현되는 무선통신 시스템을 나타낸 블록도이다.
이하에서는 3GPP(3rd Generation Partnership Project) 3GPP LTE(Long Term Evolution) 또는 3GPP LTE-A(LTE-Advanced)를 기반으로 본 발명이 적용되는 것을 기술한다. 이는 예시에 불과하고, 본 발명은 다양한 무선 통신 시스템에 적용될 수 있다. 이하에서, LTE라 함은 LTE 및/또는 LTE-A를 포함한다.
본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 본 명세서에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적인 용어가 본 발명의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라, 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "구성된다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 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, 본 명세서에서 사용되는 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.
어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성 요소가 존재할 수도 있다. 반면에, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성 요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 발명의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다. 본 발명의 사상은 첨부된 도면 외에 모든 변경, 균등물 내지 대체물에 까지도 확장되는 것으로 해석되어야 한다.
이하에서 사용되는 용어인 기지국은, 일반적으로 무선기기와 통신하는 고정된 지점(fixed station)을 말하며, eNodeB(evolved-NodeB), eNB(evolved-NodeB), BTS(Base Transceiver System), 액세스 포인트(Access Point) 등 다른 용어로 불릴 수 있다.
그리고 이하, 사용되는 용어인 UE(User Equipment)는, 고정되거나 이동성을 가질 수 있으며, 기기(Device), 무선기기(Wireless Device), 단말(Terminal), MS(Mobile Station), UT(User Terminal), SS(Subscriber Station), MT(Mobile Terminal) 등 다른 용어로 불릴 수 있다.
도 1은 무선 통신 시스템이다.
도 1을 참조하여 알 수 있는 바와 같이, 무선 통신 시스템은 적어도 하나의 기지국(Base Station: BS)(20)을 포함한다. 각 기지국(20)은 특정한 지리적 영역(일반적으로 셀이라고 함)(20a, 20b, 20c)에 대해 통신 서비스를 제공한다. 셀은 다시 다수의 영역(섹터라고 함)으로 나누어질 수 있다.
UE는 통상적으로 하나의 셀에 속하는데, UE가 속한 셀을 서빙 셀(serving cell)이라 한다. 서빙 셀에 대해 통신 서비스를 제공하는 기지국을 서빙 기지국(serving BS)이라 한다. 무선 통신 시스템은 셀룰러 시스템(cellular system)이므로, 서빙 셀에 인접하는 다른 셀이 존재한다. 서빙 셀에 인접하는 다른 셀을 인접 셀(neighbor cell)이라 한다. 인접 셀에 대해 통신 서비스를 제공하는 기지국을 인접 기지국(neighbor BS)이라 한다. 서빙 셀 및 인접 셀은 UE를 기준으로 상대적으로 결정된다.
이하에서, 하향링크(DownLink: DL)는 기지국(20)에서 UE(10)로의 통신을 의미하며, 상향링크(UpLink: UL)는 UE(10)에서 기지국(20)으로의 통신을 의미한다. 하향링크에서 송신기는 기지국(20)의 일부분이고, 수신기는 UE(10)의 일부분일 수 있다. 상향링크에서 송신기는 UE(10)의 일부분이고, 수신기는 기지국(20)의 일부분일 수 있다.
한편, 무선 통신 시스템은 크게 FDD(Frequency Division Duplex) 방식과 TDD(Time Division Duplex) 방식으로 나눌 수 있다. FDD 방식에 의하면 상향링크 전송과 하향링크 전송이 서로 다른 주파수 대역을 차지하면서 이루어진다. TDD 방식에 의하면 상향링크 전송과 하향링크 전송이 같은 주파수 대역을 차지하면서 서로 다른 시간에 이루어진다. TDD 방식의 채널 응답은 실질적으로 상호적(reciprocal)이다. 이는 주어진 주파수 영역에서 하향링크 채널 응답과 상향링크 채널 응답이 거의 동일하다는 것이다. 따라서, TDD에 기반한 무선통신 시스템에서 하향링크 채널 응답은 상향링크 채널 응답으로부터 얻어질 수 있는 장점이 있다. TDD 방식은 전체 주파수 대역을 상향링크 전송과 하향링크 전송이 시분할되므로 기지국에 의한 하향링크 전송과 UE에 의한 상향링크 전송이 동시에 수행될 수 없다. 상향링크 전송과 하향링크 전송이 서브프레임 단위로 구분되는 TDD 시스템에서, 상향링크 전송과 하향링크 전송은 서로 다른 서브프레임에서 수행된다.
이하에서는, LTE 시스템에 대해서 보다 상세하게 알아보기로 한다.
도 2는 3GPP LTE에서 FDD에 따른 무선 프레임(radio frame)의 구조를 나타낸다.
도 2에 도시된 무선 프레임은 3GPP TS 36.211 V10.4.0 (2011-12) "Evolved Universal Radio Access (E-UTRA); Physical Channels and Modulation (Release 10)"의 5절을 참조할 수 있다.
도 2를 참조하면, 무선 프레임은 10개의 서브프레임(subframe)을 포함하고, 하나의 서브프레임은 2개의 슬롯(slot)을 포함한다. 무선 프레임 내 슬롯은 0부터 19까지 슬롯 번호가 매겨진다. 하나의 서브프레임이 전송되는 데 걸리는 시간을 전송시간구간(Transmission Time interval: TTI)라 한다. TTI는 데이터 전송을 위한 스케줄링 단위라 할 수 있다. 예를 들어, 하나의 무선 프레임의 길이는 10ms이고, 하나의 서브프레임의 길이는 1ms이고, 하나의 슬롯의 길이는 0.5ms 일 수 있다.
무선 프레임의 구조는 예시에 불과하고, 무선 프레임에 포함되는 서브프레임의 수 또는 서브프레임에 포함되는 슬롯의 수 등은 다양하게 변경될 수 있다.
한편, 하나의 슬롯은 복수의 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 심볼을 포함할 수 있다. 하나의 슬롯에 몇개의 OFDM 심볼이 포함되는지는 순환전치(Cyclic Prefix: CP)에 따라 달라질 수 있다. 노멀(normal) CP에서 1 슬롯은 7 OFDM 심볼을 포함하고, 확장(extended) CP에서 1 슬롯은 6 OFDM 심볼을 포함한다. 여기서, OFDM 심볼은 3GPP LTE가 하향링크에서 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access)를 사용하므로, 시간 영역에서 하나의 심볼 구간(symbol period)을 표현하기 위한 것에 불과할 뿐, 다중 접속 방식이나 명칭에 제한을 두는 것은 아니다. 예를 들어, OFDM 심볼은 SC-FDMA(single carrier-frequency division multiple access) 심볼, 심볼 구간 등 다른 명칭으로 불릴 수 있다.
도 3은 3GPP LTE에서 TDD에 따른 하향링크 무선 프레임의 구조를 나타낸다.
이는 3GPP TS 36.211 V10.4.0 (2011-12) "Evolved Universal Radio Access (E-UTRA); Physical Channels and Modulation (Release 10)"의 4절을 참조할 수 있으며, TDD(Time Division Duplex)를 위한 것이다.
인덱스 #1과 인덱스 #6을 갖는 서브프레임은 스페셜 서브프레임이라고 하며, DwPTS(Downlink Pilot Time Slot), GP(Guard Period) 및 UpPTS(Uplink Pilot Time Slot)을 포함한다. DwPTS는 UE에서의 초기 셀 탐색, 동기화 또는 채널 추정에 사용된다. UpPTS는 기지국에서의 채널 추정과 UE의 상향 전송 동기를 맞추는 데 사용된다. GP은 상향링크와 하향링크 사이에 하향링크 신호의 다중경로 지연으로 인해 상향링크에서 생기는 간섭을 제거하기 위한 구간이다.
TDD에서는 하나의 무선 프레임에 하향링크(DL) 서브프레임과 상향링크(UL) 서브프레임이 공존한다. 표 1은 무선 프레임의 설정(configuration)의 일 예를 나타낸다.
TDD UL-DL 설정 스위치 포인트 주기(Switch-point periodicity) 서브프레임 인덱스
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
0 5 ms D S U U U D S U U U
1 5 ms D S U U D D S U U D
2 5 ms D S U D D D S U D D
3 10 ms D S U U U D D D D D
4 10 ms D S U U D D D D D D
5 10 ms D S U D D D D D D D
6 5 ms D S U U U D S U U D
'D'는 노멀 DL 서브프레임, 'U'는 UL 서브프레임, 'S'는 스페셜 서브프레임을 나타낸다. 기지국으로부터 UL-DL 설정을 수신하면, UE은 무선 프레임의 설정에 따라 어느 서브프레임이 DL 서브프레임 또는 UL 서브프레임인지를 알 수 있다.
스페셜 서브프레임 설정 하향링크에서 노멀 CP 하향링크에서 확장 CP
DwPTS UpPTS DwPTS DwPTS
상향링크에서 노멀 CP 상향링크에서 확장 CP 상향링크에서 노멀 CP 상향링크에서 확장 CP
0 6592*Ts 2192*Ts 2560*Ts 7680*Ts 2192*Ts 2560*Ts
1 19760*Ts 20480*Ts
2 21952*Ts 23040*Ts
3 24144*Ts 25600*Ts
4 26336*Ts 7680*Ts
4384*Ts
5120*Ts
5 6592*Ts 4384*Ts 5120*ts 20480*Ts
6 19760*Ts 23040*Ts
7 21952*Ts -
8 24144*Ts -
9 13168*Ts -
도 4는 3GPP LTE에서 하나의 상향링크 또는 하향링크 슬롯에 대한 자원 그리드(resource grid)를 나타낸 예시도이다 .
도 4를 참조하면, 슬롯은 시간 영역(time domain)에서 복수의 OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 심볼을 포함하고, 주파수 영역(frequency domain)에서 NRB 개의 자원블록(RB)을 포함한다. 예를 들어, LTE 시스템에서 자원블록(RB)의 개수, 즉 NRB은 6 내지 110 중 어느 하나일 수 있다.
자원블록(Resource Block: RB)은 자원 할당 단위로, 하나의 슬롯에서 복수의 부반송파를 포함한다. 예를 들어, 하나의 슬롯이 시간 영역에서 7개의 OFDM 심볼을 포함하고, 자원블록은 주파수 영역에서 12개의 부반송파를 포함한다면, 하나의 자원블록은 7×12개의 자원요소(Resource Element: RE)를 포함할 수 있다.
한편, 하나의 OFDM 심볼에서 부반송파의 수는 128, 256, 512, 1024, 1536 및 2048 중 하나를 선정하여 사용할 수 있다.
도 4의 3GPP LTE에서 하나의 상향링크 슬롯에 대한 자원 그리드는 하향링크 슬롯에 대한 자원 그리드에도 적용될 수 있다.
3GPP LTE에서 물리채널은 데이터 채널인 PDSCH(Physical Downlink Shared Channel)와 PUSCH(Physical Uplink Shared Channel) 및 제어채널인 PDCCH(Physical Downlink Control Channel), PCFICH(Physical Control Format Indicator Channel), PHICH(Physical Hybrid-ARQ Indicator Channel) 및 PUCCH(Physical Uplink Control Channel)로 나눌 수 있다.
상향링크 채널은 PUSCH, PUCCH, SRS(Sounding Reference Signal), PRACH(Physical Random Access Channel)을 포함한다.
도 5는 3GPP LTE에서 랜덤 액세스 과정을 나타낸 흐름도이다.
랜덤 액세스 과정(random access procedure)은 UE(10)가 기지국, 즉 eNodeB(20)와 상향링크(UL) 동기를 얻거나 상향링크(UL) 무선 자원을 할당 받기 위해 사용된다.
UE(10)는 루트 인덱스(root index)와 PRACH(Physical Random Access Channel) 설정 인덱스(configuration index)를 eNodeB(20)로부터 수신한다. 각 셀마다 Zadoff-Chu 시퀀스에 의해 정의되는 64개의 후보(candidate) 랜덤 액세스 프리앰블이 있으며, 루트 인덱스는 단말이 64개의 후보 랜덤 액세스 프리앰블을 생성하기 위한 논리적 인덱스이다.
랜덤 액세스 프리앰블(random access preamble)의 전송은 각 셀마다 특정 시간 및 주파수 자원에 한정된다. PRACH 설정 인덱스는 랜덤 액세스 프리앰블의 전송이 가능한 특정 서브프레임과 프리앰블 포맷을 지시한다.
UE(10)는 임의로 선택된 랜덤 액세스 프리앰블을 eNodeB(20)로 전송한다. UE(10)는 64개의 후보 랜덤 액세스 프리앰블 중 하나를 선택한다. 그리고, PRACH 설정 인덱스에 의해 해당되는 서브프레임을 선택한다. UE(10)는 선택된 랜덤 액세스 프리앰블을 선택된 서브프레임에서 전송한다.
상기 랜덤 액세스 프리앰블을 수신한 eNodeB(20)는 랜덤 액세스 응답(random access response, RAR)을 UE(10)로 보낸다. 랜덤 액세스 응답은 2단계로 검출된다. 먼저 UE(10)는 RA-RNTI(Random Access-Radio Network Temporary Identifier)로 마스킹된 PDCCH를 검출한다. UE(10)는 검출된 PDCCH에 의해 지시되는 PDSCH 상으로 MAC(Medium Access Control) PDU(Protocol Data Unit) 내의 랜덤 액세스 응답(RAR)을 수신한다.
< 무선 통신 시스템에서의 시퀀스 >
이제 무선 통신 시스템에서 사용되는 시퀀스에 대해 설명한다.
무선 통신 시스템에서 시퀀스는 신호의 검출, 채널의 추정, 다중화 등의 용도로 널리 사용되고 있다. 일반적으로, 수신단 측에서 시퀀스를 용이하게 검출하기 위하여, CAZAC(Constant Amplitude Zero Auto-Correlation) 시퀀스 등과 같이 상관 특성이 좋은 직교 시퀀스를 사용한다. CAZAC 시퀀스 중 하나인 Zadoff-Chu 시퀀스는 Chu 시퀀스 또는 ZC 시퀀스로 지칭되기도 한다.
한편, 송신단은 시퀀스를 통해 루트 인덱스(root index), 순환 쉬프트(cyclic shift) 또는 다중 위상 회전(poly phase rotation) 등의 정보를 전송하고, 수신단은 상관 연산을 수행하여 해당 정보를 검출할 수 있다. 예를 들어, 기지국은 Zadoff-Chu 시퀀스를 이용하여 셀 식별자 정보를 단말에 제공할 수 있다.
Zadoff-Chu 시퀀스를 수학식으로 나타내면 다음과 같다.
Figure 112017024393687-pat00011
여기서, Z r은 루트 인덱스가 r인 Zadoff-Chu 시퀀스이다. n은 시퀀스 원소의 인덱스이다. L은 시퀀스의 길이이고, n {0, 1, …, L - 1}이다. L은 L 0와 L 1의 두 소수로 구성(L = L 0 L 1)될 수 있으며, L 0 ≠ L 1으로 가정될 수 있다. 루트 인덱스 r은 0 < r < L 로, L과 서로소(coprime)인 값으로 결정될 수 있다. 또한, 루트 인덱스 r은 h + s(L/D)로 표현될 수 있다. 이 경우, h는 0 < h < (L/D) 범위 내의 정수 값이며, s는 0 < s < D 범위 내의 정수 값이며, D는 균등 분할 계수로 L 0 또는 L 1가 될 수 있다. 따라서, 루트 인덱스 r은 (L 0 - 1)(L 1 - 1) 개의 값을 가질 수 있다.
상기 수학식 1의 Zadoff-Chu 시퀀스에 순환 쉬프트(cyclic shift)를 적용하면 다음과 같다.
Figure 112017024393687-pat00012
여기서, Z d r는 Zadoff-Chu 시퀀스 Z r의 n번째 원소를 d만큼 순환 쉬프트된 시퀀스이다. 순환 쉬프트 인덱스 d는 0 ≤ d < L 범위 내의 정수 값으로, d {d 0, d 1, …, d B- 1}와 같이 총 B개의 값을 가질 수 있다. 그리고, 시퀀스의 길이 L은 홀수 값이 될 수 있다.
한편, (x)%L을 x를 L로 나눈 나머지라 할 경우, 루트 인덱스가 r인 Zadoff-Chu 시퀀스의 m번째 원소는 다음과 같을 수 있다.
Figure 112017024393687-pat00013
루트 인덱스가 r이며, d만큼 순환 쉬프트된 Zadoff-Chu 시퀀스의 m번째 원소는 다음과 같을 수 있다.
Figure 112017024393687-pat00014
Z v,d r는 Z d r로부터 획득된 v번째 부시퀀스이다. 즉, v는 시퀀스의 균등 분할 오프셋이다. 따라서, Z v,d r는 L/D의 길이를 가질 수 있다.
루트 인덱스가 r이며, d만큼 순환 쉬프트된 Zadoff-Chu 시퀀스로부터 획득된 v번째 부시퀀스의 m번째 원소는 다음과 같을 수 있다.
Figure 112017024393687-pat00015
한편, 상관 연산은 루트 인덱스 r과 순환 쉬프트 인덱스 d에 대하여 각각
Figure 112017024393687-pat00016
과
Figure 112017024393687-pat00017
를 변경하여 수행하게 된다. 즉, 상관 연산은
Figure 112017024393687-pat00018
에 대하여
Figure 112017024393687-pat00019
를 변경하여 수행하게 된다. 이 때, r과
Figure 112017024393687-pat00020
은 서로 독립된 값을 가지며, d와
Figure 112017024393687-pat00021
는 서로 독립된 값을 가진다. 따라서,
Figure 112017024393687-pat00022
이고,
Figure 112017024393687-pat00023
인 경우, 상관 연산 결과의 절대 값은 최대 값을 가진다. 이와 같은, 상관 연산을 수학식으로 표현하면 다음과 같다.
Figure 112017024393687-pat00024
상기 수학식에서 확인할 수 있는 바와 같이, 상관 연산에서 복소 곱셈 수의 최대 값은 시퀀스의 길이 L. 가능한 루트 인덱스 r의 개수 L-1, 가능한 순환 쉬프트 오프셋 d의 개수 B의 곱이 된다.
따라서, 기존의 Zadoff-Chu 시퀀스의 상관 연산을 수행하기 위해 요구되는 연산량은 LB(L-1)이 된다. 즉, 기존의 Zadoff-Chu 시퀀스의 상관 연산은 시퀀스의 길이, 가능한 루트 인덱스의 개수 및 가능한 순환 쉬프트 오프셋의 개수에 비례하여 연산량이 증가하게 된다.
<본 명세서의 개시>
이하, 본 명세서는 보다 연산량이 낮은 Zadoff-Chu 시퀀스의 상관 연산 수행 방식 및 이와 같은 방식이 적용된 랜덤 액세스 절차를 제안하고자 한다.
보다 구체적으로, 수학식 1 내지 수학식 5을 기초로, 루트 인덱스가 r이며, d만큼 순환 쉬프트된 Zadoff-Chu 시퀀스로부터 획득된 v번째 부시퀀스의 m번째 원소는 다음과 같이 표현될 수 있다.
Figure 112017024393687-pat00025
상기 수학식에 대하여, 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
우선,
Figure 112017024393687-pat00026
는 부시퀀스 인덱스 g를 기초로 생성된 커버 시퀀스(cover sequence)로 다음과 같다.
Figure 112017024393687-pat00027
커버 시퀀스
Figure 112017024393687-pat00028
는 g와 m의 값에 따라 가변되며, L/D의 길이를 가진다.
부시퀀스 인덱스 g는 다음과 같다.
Figure 112017024393687-pat00029
따라서, 부시퀀스 인덱스 g와 h는 일대일 맵핑될 수 있다. 그리고, 모듈로(%) 연산의 특성상 루트 인덱스 r에서 부시퀀스 인덱스 g로 다대일 맵핑될 수 있다.
Figure 112017024393687-pat00030
는 부시퀀스 위상 회전 계수
Figure 112017024393687-pat00031
를 기초로 생성된 위상 회전 항으로 다음과 같다.
Figure 112017024393687-pat00032
위상 회전 항
Figure 112017024393687-pat00033
는 r, m, d, v에 따라 가변되며, 지수가 허수인 지수 함수의 특성상 지수 항의
Figure 112017024393687-pat00034
는
Figure 112017024393687-pat00035
로 표현될 수 있다. 그리고, 모듈로 연산의 특성상
Figure 112017024393687-pat00036
에서
Figure 112017024393687-pat00037
로 다대일 맵핑된다.
부시퀀스 위상 회전 계수
Figure 112017024393687-pat00038
는 다음과 같다.
Figure 112017024393687-pat00039
Figure 112017024393687-pat00040
는 부시퀀스의 위상 계수로 다음과 같다.
Figure 112017024393687-pat00041
부시퀀스의 위상 계수
Figure 112017024393687-pat00042
는 r, d, v에 따라 가변된다.
한편,
Figure 112017024393687-pat00043
는 다음과 같이 표현될 수 있다.
Figure 112017024393687-pat00044
각각의 항을 설명하면 다음과 같다.
Figure 112017024393687-pat00045
Figure 112017024393687-pat00046
는 모듈로 연산을 거쳐 r이 가지는 h에 맵핑되는 부시퀀스 g로 맵핑된다. 따라서,
Figure 112017024393687-pat00047
에서
Figure 112017024393687-pat00048
로 다대일 맵핑될 수 있다.
Figure 112017024393687-pat00049
Figure 112017024393687-pat00050
는 모듈로 연산을 거쳐 r이 가지는 h에 맵핑되는 부시퀀스 g로 맵핑된다. 따라서,
Figure 112017024393687-pat00051
는
Figure 112017024393687-pat00052
로 다대일 맵핑될 수 있다.
따라서,
Figure 112017024393687-pat00053
는 모듈로 L/D 연산을 수행하여,
Figure 112017024393687-pat00054
로 다대일 맵핑될 수 있다.
그리고, 본 명세서는 L이 두 소수의 곱인 경우, 상술한 수학식에서 다대일로 맵핑되는 성질을 이용하여, Zadoff-Chu 시퀀스의 상관 연산의 연산량을 낮출 것을 제안하고자 한다.
본 명세서에서 제안하고자 하는 Zadoff-Chu 시퀀스의 상관 연산 방식을 용이하게 설명하기 위하여, 몇몇 단계로 구분하기로 한다.
1. 상관 연산 제1 단계
Zadoff-Chu 시퀀스의 상관 연산의 연산량을 낮추기 위한,
Figure 112017024393687-pat00055
와
Figure 112017024393687-pat00056
사이의 상관 연산 과정의 제1 단계는 다음의 수학식과 같다.
Figure 112017024393687-pat00057
여기서,
Figure 112017024393687-pat00058
는 시퀀스의 루트 인덱스
Figure 112017024393687-pat00059
로부터 도출된 부시퀀스 인덱스이다.
상기 수학식 16에서 r로부터 도출된 g와
Figure 112017024393687-pat00060
로부터 도출된
Figure 112017024393687-pat00061
가 동일한 경우,
Figure 112017024393687-pat00062
는
Figure 112017024393687-pat00063
에서 γ g(m) 성분을 제거한 결과이다. 따라서, m에 따라 변화되는 값들 중에서 g를 변수로 가지는 위상 성분을 제거할 수 있다.
Figure 112017024393687-pat00064
의 개수는
Figure 112017024393687-pat00065
가 가질 수 있는 서로 다른 값의 개수인 L/D-1과 동일하다. v는 상술한 바와 같이 시퀀스의 균등 분할 오프셋으로 0 - D-1 사이의 정수이다. 상관 연산의 제1 단계는 각각의 v에 각각에 대하여 동일하게 수행된다. 그리고, 가능한 모든
Figure 112017024393687-pat00066
들 중에서 동일한
Figure 112017024393687-pat00067
가 도출된
Figure 112017024393687-pat00068
들은 상관 연관 제1 단계의 연산 과정을 서로 공유할 수 있다.
따라서, 상관 연산 제1 단계에서 필요한 복소 곱셈의 수는 부시퀀스 인덱스의 수 L/D-1, 부시퀀스의 길이 L/D, v가 가질 수 있는 값의 개수 D의 곱이 된다. 즉, 상관 연산 제1 단계에서 요구되는 연산량은 D(L/D)(L/D-1) = L(L/D-1)이 된다.
2. 상관 연산 제2 단계
Zadoff-Chu 시퀀스의 상관 연산의 연산량을 낮추기 위한,
Figure 112017024393687-pat00069
와
Figure 112017024393687-pat00070
사이의 상관 연산 과정의 제1 단계는 다음의 수학식과 같다.
Figure 112017024393687-pat00071
상기 수학식 17에서 r로부터 도출된 g와
Figure 112017024393687-pat00072
로부터 도출된
Figure 112017024393687-pat00073
가 동일한 경우,
Figure 112017024393687-pat00074
는
Figure 112017024393687-pat00075
에서
Figure 112017024393687-pat00076
성분을 제거한 결과이다. 따라서,
Figure 112017024393687-pat00077
에서 m에 따라 변화되는 값들 중에서 g와 v를 변수로 가지는 위상 성분을 제거할 수 있다.
Figure 112017024393687-pat00078
는
Figure 112017024393687-pat00079
와 v의 조합으로 결정되는 값이다. 각각의 v에 대한
Figure 112017024393687-pat00080
의 개수는
Figure 112017024393687-pat00081
가 가질 수 있는 서로 다른 값의 개수인 L/D와 동일하다. 상관 연산의 제2 단계는 각각의 v에 대하여 동일하게 수행된다. 그리고, 가능한 모든
Figure 112017024393687-pat00082
들 중에서 동일한
Figure 112017024393687-pat00083
가 도출된
Figure 112017024393687-pat00084
들은 상관 연관 제2 단계의 연산 과정을 서로 공유할 수 있다.
따라서, 상관 연산 제2 단계에서 필요한 복소 곱셈의 수는 부시퀀스 인덱스의 수 L/D-1, 부시퀀스의 길이 L/D, v가 가질 수 있는 값의 개수 D의 곱이 된다. 즉, 상관 연산 제2 단계에서 요구되는 연산량은 D(L/D)(L/D-1) = L(L/D-1)이 된다.
3. 상관 연산 제3 단계
Zadoff-Chu 시퀀스의 상관 연산의 연산량을 낮추기 위한,
Figure 112017024393687-pat00085
와
Figure 112017024393687-pat00086
사이의 상관 연산 과정의 제3 단계는 다음의 수학식과 같다.
Figure 112017024393687-pat00087
상기 수학식 18에서 r로부터 도출된 g와
Figure 112017024393687-pat00088
로부터 도출된
Figure 112017024393687-pat00089
가 동일하고, d와
Figure 112017024393687-pat00090
가 동일한 경우,
Figure 112017024393687-pat00091
는
Figure 112017024393687-pat00092
에서
Figure 112017024393687-pat00093
성분을 제거한 결과이다. 따라서,
Figure 112017024393687-pat00094
에서 m에 따라 변화되는 값들 중에서 g와 d를 변수로 가지는 위상 성분을 제거할 수 있다.
Figure 112017024393687-pat00095
는
Figure 112017024393687-pat00096
와
Figure 112017024393687-pat00097
의 조합에 의해 결정되며, min (B, L/D) 개의 값이 가능하다. 상술한 상관 연산 제2 단계의 과정은 각각의 v에 대하여 동일하게 수행된다. v는 0 - D-1 사이의 정수이다. 상관 연산 제2 단계의 과정은 하나의
Figure 112017024393687-pat00098
에 대하여
Figure 112017024393687-pat00099
가 가질 수 있는 값의 개수인 min(B, L/D)만큼 수행된다. 하나의 g가 주어질 때, 서로 다른
Figure 112017024393687-pat00100
가 하나의
Figure 112017024393687-pat00101
로 맵핑된다. 가능한 모든
Figure 112017024393687-pat00102
들 중에서 동일한
Figure 112017024393687-pat00103
가 도출된
Figure 112017024393687-pat00104
에 대하여 동일한
Figure 112017024393687-pat00105
의
Figure 112017024393687-pat00106
쌍은 상관 연산 제3 단계의 연산 과정을 서로 공유할 수 있다. 그리고, 하나의
Figure 112017024393687-pat00107
에 대해서 다수의
Figure 112017024393687-pat00108
가 동일한
Figure 112017024393687-pat00109
를 가질 수 있다.
따라서, 상관 연산 제3 단계에서 필요한 복소 곱셈의 수는 부시퀀스 인덱스의 수 L/D-1,
Figure 112017024393687-pat00110
가 가질 수 있는 값의 개수 min(B, L/D), 부시퀀스의 길이 L/D, v가 가질 수 있는 값의 개수 D의 곱이 된다. 즉, 상관 연산 제3 단계에서 요구되는 연산량은 min(B, L/D)D(L/D)(L/D-1) = min(B, L/D)L(L/D-1)이 된다.
상술한 상관 연산 제1 단계 내지 제3 단계에 따르면, m에 의해 변화되는 위상 성분들이 제거될 수 있다. 상관 연산 제1 단계 내지 제3 단계에 걸쳐 m에 의해 변화되는 위상 성분들을 제거하였기 때문에,
Figure 112017024393687-pat00111
의 위상 성분은 v, s 및 d에 의해 변화되는 성분만이 존재한다. 따라서,
Figure 112017024393687-pat00112
에서 m의 위상 성분을 제거하고, v, s 및
Figure 112017024393687-pat00113
를 제거하기 위한 연산을 수행할 필요가 있다. 한편, 동일한
Figure 112017024393687-pat00114
가 도출된
Figure 112017024393687-pat00115
은 서로 다른 s를 가진다.
4. 상관 연산 제4 단계
Zadoff-Chu 시퀀스의 상관 연산의 연산량을 낮추기 위한,
Figure 112017024393687-pat00116
와
Figure 112017024393687-pat00117
사이의 상관 연산 과정의 제4 단계는 다음의 수학식과 같다.
Figure 112017024393687-pat00118
상기 수학식 19에서
Figure 112017024393687-pat00119
는
Figure 112017024393687-pat00120
연산을 통해 m을 제거한 결과이다. 여기서, v는 0 - D-1 사이의 정수이다.
이와 같은, 상관 연산 제4 단계에서 상관 연산에 m을 제거하였으므로, 이후 상관 연산 제5 단계 연산에서 고려할 곱셈 수가 감소할 수 있다.
5. 상관 연산 제5 단계
Zadoff-Chu 시퀀스의 상관 연산의 연산량을 낮추기 위한,
Figure 112017024393687-pat00121
와
Figure 112017024393687-pat00122
사이의 상관 연산 과정의 제5 단계는 다음의 수학식과 같다.
Figure 112017024393687-pat00123
상기 수학식 20에서 r로부터 도출된 g와
Figure 112017024393687-pat00124
로부터 도출된
Figure 112017024393687-pat00125
가 동일하고, d와
Figure 112017024393687-pat00126
가 동일한 경우,
Figure 112017024393687-pat00127
는
Figure 112017024393687-pat00128
에서 v, s 및 d에 해당하는 위상 성분을 제거한 결과이다.
Figure 112017024393687-pat00129
가 주어질 때 각각의 v에 대하여
Figure 112017024393687-pat00130
가 가질 수 있는 값의 개수는,
Figure 112017024393687-pat00131
가 가질 수 있는 값의 개수 D-1와
Figure 112017024393687-pat00132
가 가질 수 있는 값의 개수 B의 곱으로 표현되므로, (D-1)B개 이다.
상관 연산 제5 단계는 하나의
Figure 112017024393687-pat00133
에 대하여,
Figure 112017024393687-pat00134
가 가질 수 있는 값의 개수인 (D-1)B만큼 수행된다. 상관 연산 제5 단계에서
Figure 112017024393687-pat00135
가 고정된 경우라면,
Figure 112017024393687-pat00136
는 동일한
Figure 112017024393687-pat00137
를 가지는
Figure 112017024393687-pat00138
과 고려할 수 있는 모든 인덱스 오프셋
Figure 112017024393687-pat00139
로부터 생성된
Figure 112017024393687-pat00140
를 적용하여 수행된 상관 연산의 결과이다. 따라서, 하나의
Figure 112017024393687-pat00141
에 대하여
Figure 112017024393687-pat00142
과 고려할 수 있는 모든 인덱스 오프셋
Figure 112017024393687-pat00143
를 적용하여 산출된
Figure 112017024393687-pat00144
의 개수는
Figure 112017024393687-pat00145
가 가질 수 있는 값의 개수와
Figure 112017024393687-pat00146
가 가질 수 있는 값의 개수의 곱으로 표현될 수 있다. 즉, 하나의
Figure 112017024393687-pat00147
에 대하여
Figure 112017024393687-pat00148
과 고려할 수 있는 모든 인덱스 오프셋
Figure 112017024393687-pat00149
를 적용하여 산출된
Figure 112017024393687-pat00150
는 (D-1)/B개이다.
따라서, 상관 연산 제5 단계에서 필요한 복소 곱셈의 수는 부시퀀스 인덱스의 수 L/D-1,
Figure 112017024393687-pat00151
가 주어질 때 각각의 v에 대해서
Figure 112017024393687-pat00152
가 가질 수 있는 값의 개수 (D-1)B, v가 가질 수 있는 값의 개수 D의 곱이 된다. 따라서, 상관 연산 제5 단계에서 요구되는 연산량은 DB(D-1)(L/D-1)이 된다.
상술한 바와 같은 상관 연산 제1 단계 내지 제3 단계의 연산 과정은 동일한
Figure 112017024393687-pat00153
를 가지는
Figure 112017024393687-pat00154
과 다수의
Figure 112017024393687-pat00155
에 의해 공유된다. 그리고, 상관 연산 제5 단계는 상관 연산 제1 단계 내지 제3 단계의 연산을 공유하는
Figure 112017024393687-pat00156
과
Figure 112017024393687-pat00157
를 구분하는 역할을 할 수 있다.
상관 연산 제1 단계 내지 제5 단계를 수행한 후 모든
Figure 112017024393687-pat00158
과
Figure 112017024393687-pat00159
에 대한 상관 연산을 수행할 때 필요한 연산량은 min(B, L/D)L(L/D-1) + L(L/D-1) + L(L/D)(L/D-1) + DB(D-1)(L/D-1)이 된다. {d 0, d 1, …, d B- 1}의 원소 사이의 간격이 L/D의 배수라면, 모듈로 연산의 특성상
Figure 112017024393687-pat00160
는 상수가 된다. 따라서, {d 0, d 1, …, d B- 1}의 원소 사이의 간격이 L/D의 배수라면,
Figure 112017024393687-pat00161
가 가질 수 있는 값의 개수는 1이다. 그러므로, {d 0, d 1, …, d B-1}의 원소 사이의 간격이 L/D의 배수라면, 상관 연산 제3 단계에서 필요한 복소 곱셈의 수는 부시퀀스 인덱스의 수 L/D-1,
Figure 112017024393687-pat00162
가 가질 수 있는 값의 개수 1, 부시퀀스의 길이 L/D, v가 가질 수 있는 값의 개수 D의 곱이 된다. 따라서, 상관 연산 제3 단계에서 요구되는 연산량은 D(L/D)(L/D-1) = L(L/D-1)이 된다.
따라서, {d 0, d 1, …, d B- 1}의 원소 사이의 간격이 L/D의 배수라면, 상관 연산 제1 단계 내지 제5 단계를 수행한 후 모든
Figure 112017024393687-pat00163
과
Figure 112017024393687-pat00164
에 대한 상관 연산을 수행할 때 필요한 연산량은 L(L/D-1) + L(L/D-1) + L(L/D)(L/D-1) + DB(D-1)(L/D-1)이 될 수 있다.
도 6은 본 명세서의 일 개시에 따른 상관 연산 수행 방법을 나타낸 순서도이다 .
도 6을 참조하면, 상관 연산을 수행하는 수신단은 Zadoff-Chu 시퀀스를 구성하는 부시퀀스에 대하여, Zadoff-Chu 시퀀스의 인덱스 m에 따라 변화되는 값들 중에서 부시퀀스 인덱스 g를 변수로 가지는 위상 성분을 제거한다(S110). 이러한 연산은 아래의 수학식으로 표현될 수 있다.
Figure 112017024393687-pat00165
수신단은 부시퀀스 인덱스를 변수로 가지는 위상 성분이 제거된 결과에서, Zadoff-Chu 시퀀스의 인덱스 m에 따라 변화되는 값들 중에서 부시퀀스 인덱스 g와 균등 분할 오프셋 v를 변수로 가지는 위상 성분을 제거한다(S120). 이러한 연산은 아래의 수학식으로 표현될 수 있다.
Figure 112017024393687-pat00166
수신단은 균등 분할 오프셋 v를 변수로 가지는 위상 성분이 제거된 결과에서, Zadoff-Chu 시퀀스의 인덱스 m에 따라 변화되는 값들 중에서 부시퀀스 인덱스 g와 순환 쉬프트 인덱스 d를 변수로 가지는 위상 성분을 제거한다(S130). 이러한 연산은 아래의 수학식으로 표현될 수 있다.
Figure 112017024393687-pat00167
수신단은 각각의 Zadoff-Chu 시퀀스의 인덱스 m에 대하여 S110 단계 내지 S130 단계를 수행하여, Zadoff-Chu 시퀀스의 인덱스 m을 제거한다(S140). 이러한 연산은 아래의 수학식으로 표현될 수 있다.
Figure 112017024393687-pat00168
그리고, 수신단은 균등 분할 오프셋 v, 균등 분할 계수에 대한 오프셋 s 및 순환 쉬프트 인덱스 d에 해당하는 위상 성분을 제거한다(S150).
도 7은 본 명세서의 일 개시에 따른 랜덤 액세스 수행 방법을 나타낸 순서도이다 .
도 7을 참조하면, 기지국(즉, 수신단)은 무선 기기로부터 랜덤 액세스 프리앰블을 수신한다(S210).
기지국은 수신된 랜덤 액세스 프리앰블에 대하여 상관 연산을 수행한다(S220). 보다 구체적으로, 기지국은 랜덤 액세스 프리앰블에 대한 Zadoff-Chu 시퀀스의 위상 회전 계수와 Zadoff-Chu 시퀀스를 구성하는 부시퀀스의 위상 회전 계수가 다대일로 맵핑되는 성질을 이용하여 상관 연산을 수행할 수 있다.
기지국은 상관 연산 결과를 기초로, 랜덤 액세스 응답을 전송한다(S230).
지금까지 설명한, 본 발명의 실시예들은 다양한 수단을 통해 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 실시예들은 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다. 구체적으로는 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 8은 본 명세서의 개시가 구현되는 무선통신 시스템을 나타낸 블록도이다.
기지국(200)은 프로세서(processor, 201), 메모리(memory, 202) 및 송수신부(또는 RF(radio frequency)부, 203)을 포함한다. 메모리(202)는 프로세서(201)와 연결되어, 프로세서(201)를 구동하기 위한 다양한 정보를 저장한다. 송수신부(또는 RF부)(203)는 프로세서(201)와 연결되어, 무선 신호를 송신 및/또는 수신한다. 프로세서(201)는 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 전술한 실시 예에서 기지국의 동작은 프로세서(201)에 의해 구현될 수 있다.
무선 기기(예컨대, MTC 기기)(100)는 프로세서(101), 메모리(102) 및 송수신부(또는 RF부)(103)를 포함한다. 메모리(102)는 프로세서(101)와 연결되어, 프로세서(101)를 구동하기 위한 다양한 정보를 저장한다. 송수신부(또는 RF부)(103)는 프로세서(101)와 연결되어, 무선 신호를 송신 및/또는 수신한다. 프로세서(101)는 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다.
프로세서는 ASIC(application-specific integrated circuit), 다른 칩셋, 논리 회로 및/또는 데이터 처리 장치를 포함할 수 있다. 메모리는 ROM(read-only memory), RAM(random access memory), 플래쉬 메모리, 메모리 카드, 저장 매체 및/또는 다른 저장 장치를 포함할 수 있다. RF부는 무선 신호를 처리하기 위한 베이스밴드 회로를 포함할 수 있다. 실시예가 소프트웨어로 구현될 때, 상술한 기법은 상술한 기능을 수행하는 모듈(과정, 기능 등)로 구현될 수 있다. 모듈은 메모리에 저장되고, 프로세서에 의해 실행될 수 있다. 메모리는 프로세서 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 프로세서와 연결될 수 있다.
상술한 예시적인 시스템에서, 방법들은 일련의 단계 또는 블록으로써 순서도를 기초로 설명되고 있지만, 본 발명은 단계들의 순서에 한정되는 것은 아니며, 어떤 단계는 상술한 바와 다른 단계와 다른 순서로 또는 동시에 발생할 수 있다. 또한, 당업자라면 순서도에 나타낸 단계들이 배타적이지 않고, 다른 단계가 포함되거나 순서도의 하나 또는 그 이상의 단계가 본 발명의 범위에 영향을 미치지 않고 삭제될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (13)

  1. 무선 통신 시스템에서 랜덤 액세스(random access)를 수행하는 방법으로서,
    랜덤 액세스 프리앰블(random access preamble)을 수신하는 단계;
    상기 수신된 랜덤 액세스 프리앰블에 대하여 상관 연산을 수행하는 단계; 및
    상기 상관 연산 결과를 기초로, 랜덤 액세스 응답(random access response)을 전송하는 단계를 포함하되,
    상기 상관 연산은 상기 랜덤 액세스 프리앰블에 대한 Zadoff-Chu 시퀀스의 위상 회전 계수와 상기 Zadoff-Chu 시퀀스를 구성하는 부시퀀스의 위상 회전 계수가 다대일로 맵핑되는 성질을 이용하여 수행되고,
    상기 상관 연산을 수행하는 단계는 상기 부시퀀스에 대하여, 상기 Zadoff-Chu 시퀀스의 인덱스에 따라 변화되는 값들 중에서 부시퀀스 인덱스를 변수로 가지는 위상 성분을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 랜덤 액세스 수행 방법.
  2. 삭제
  3. 제1 항에 있어서, 상기 부시퀀스 인덱스를 변수로 가지는 위상 성분을 제거하는 단계는
    아래의 수학식을 기초로 수행되고,
    < 수학식 >
    Figure 112018030138659-pat00169

    상기 r은 루트 인덱스, g는 부시퀀스 인덱스, d는 시퀀스 원소의 인덱스 오프셋, v는 균등 분할 오프셋, L은 시퀀스의 길이, D는 균등 분할 계수, m은 시퀀스 원소의 인덱스, γ g(m)는 부시퀀스 인덱스를 기초로 생성된 커버 시퀀스, Z v,d r는 Z d r로부터 획득된 v번째 부시퀀스, Z d r는 d만큼 순환 쉬프트된 시퀀스인 것을 특징으로 하는, 랜덤 액세스 수행 방법.
  4. 제1 항에 있어서, 상기 상관 연산을 수행하는 단계는
    상기 부시퀀스 인덱스를 변수로 가지는 위상 성분이 제거된 결과에서, 상기 부시퀀스에 대한 균등 분할 오프셋을 변수로 가지는 위상 성분을 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 랜덤 액세스 수행 방법.
  5. 제4 항에 있어서, 상기 균등 분할 오프셋을 변수로 가지는 위상 성분을 제거하는 단계는
    아래의 수학식을 기초로 수행되고,
    < 수학식 >
    Figure 112017024393687-pat00174

    상기
    Figure 112017024393687-pat00175
    은 상기 부시퀀스 인덱스를 변수로 가지는 위상 성분이 제거된 결과, r은 루트 인덱스, g는 부시퀀스 인덱스, d는 시퀀스 원소의 인덱스 오프셋, v는 균등 분할 오프셋, L은 시퀀스의 길이, D는 균등 분할 계수, m은 시퀀스 원소의 인덱스,
    Figure 112017024393687-pat00176
    는
    Figure 112017024393687-pat00177
    와 v의 조합인 것을 특징으로 하는, 랜덤 액세스 수행 방법.
  6. 제4 항에 있어서, 상기 상관 연산을 수행하는 단계는
    상기 균등 분할 오프셋을 변수로 가지는 위상 성분이 제거된 결과에서, 상기 Zadoff-Chu 시퀀스에 대한 순환 쉬프트 인덱스를 변수로 가지는 위상 성분을 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 랜덤 액세스 수행 방법.
  7. 제6 항에 있어서, 상기 순환 쉬프트 인덱스를 변수로 가지는 위상 성분을 제거하는 단계는
    아래의 수학식을 기초로 수행되고,
    < 수학식 >
    Figure 112017024393687-pat00178

    상기
    Figure 112017024393687-pat00179
    는 상기 균등 분할 오프셋을 변수로 가지는 위상 성분이 제거된 결과, r은 루트 인덱스, g는 부시퀀스 인덱스, d는 시퀀스 원소의 인덱스 오프셋, v는 균등 분할 오프셋, L은 시퀀스의 길이, m은 시퀀스 원소의 인덱스,
    Figure 112017024393687-pat00180
    는
    Figure 112017024393687-pat00181
    와
    Figure 112017024393687-pat00182
    의 조합인 것을 특징으로 하는, 랜덤 액세스 수행 방법.
  8. 제6 항에 있어서, 상기 상관 연산을 수행하는 단계는
    상기 순환 쉬프트 인덱스를 변수로 가지는 위상 성분이 제거된 결과에서, 상기 균등 분할 오프셋, 상기 순환 쉬프트 인덱스, 균등 분할 계수에 대한 오프셋에 해당하는 위상 성분을 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 랜덤 액세스 수행 방법.
  9. 무선 통신 시스템에서 랜덤 액세스(random access)를 수행하는 기지국으로서,
    무선 신호를 송수신하는 RF(Radio Frequency) 부; 및
    상기 RF부를 제어하는 프로세서(processor)를 포함하되, 상기 프로세서는
    상기 RF 부를 제어하여, 랜덤 액세스 프리앰블(random access preamble)을 수신하고;
    상기 수신된 랜덤 액세스 프리앰블에 대하여 상관 연산을 수행하고; 및
    상기 상관 연산 결과를 기초로, 랜덤 액세스 응답(random access response)을 전송하는 절차를 수행하되,
    상기 상관 연산은 상기 랜덤 액세스 프리앰블에 대한 Zadoff-Chu 시퀀스의 위상 회전 계수와 상기 Zadoff-Chu 시퀀스를 구성하는 부시퀀스의 위상 회전 계수가 다대일로 맵핑되는 성질을 이용하여 수행되고,
    상기 상관 연산을 위하여 상기 프로세서는 상기 부시퀀스에 대하여, 상기 Zadoff-Chu 시퀀스의 인덱스에 따라 변화되는 값들 중에서 부시퀀스 인덱스를 변수로 가지는 위상 성분을 제거하는 절차를 수행하는 것을 특징으로 하는, 기지국.
  10. 삭제
  11. 제9 항에 있어서, 상기 프로세서는
    상기 부시퀀스 인덱스를 변수로 가지는 위상 성분이 제거된 결과에서, 상기 부시퀀스에 대한 균등 분할 오프셋을 변수로 가지는 위상 성분을 제거하는 절차를 더 수행하는 것을 특징으로 하는, 기지국.
  12. 제11 항에 있어서, 상기 프로세서는
    상기 균등 분할 오프셋을 변수로 가지는 위상 성분이 제거된 결과에서, 상기 Zadoff-Chu 시퀀스에 대한 순환 쉬프트 인덱스를 변수로 가지는 위상 성분을 제거하는 절차를 더 수행하는 것을 특징으로 하는, 기지국.
  13. 제12 항에 있어서, 상기 프로세서는
    상기 순환 쉬프트 인덱스를 변수로 가지는 위상 성분이 제거된 결과에서, 상기 균등 분할 오프셋, 상기 순환 쉬프트 인덱스, 균등 분할 계수에 대한 오프셋에 해당하는 위상 성분을 제거하는 절차를 더 수행하는 것을 특징으로 하는, 기지국.
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