KR102182597B1 - 시간 분할 듀플렉싱을 지원하는 협대역 IoT 시스템에서 랜덤 액세스 프리앰블을 전송하기 위한 방법 및 이를 위한 장치 - Google Patents

Abstract

본 명세서는 시간 분할 듀플렉싱(time division duplexing)을 지원하는 협대역 IoT 시스템에서 랜덤 액세스 프리앰블을 전송하기 위한 방법 및 이를 위한 장치를 제공한다.
구체적으로, 시간 분할 듀플렉싱을 지원하는 NB-IoT (NarrowBand-Internet of Things) 시스템에서 단말이 NPRACH(Narrowband Physical Random Access Channel) 프리앰블(preamble)을 전송하는 방법은, 상향링크-하향링크 구성(uplink-downlink configuration)과 관련된 설정 정보를 기지국으로부터 수신하는 단계; 및 상기 상향링크-하향링크 구성을 고려하여 설정된 상기 NPRACH 프리앰블을 상기 기지국으로 전송하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

시간 분할 듀플렉싱을 지원하는 협대역 IoT 시스템에서 랜덤 액세스 프리앰블을 전송하기 위한 방법 및 이를 위한 장치{Method and apparatus for transmitting a random access preamble in a narrow band IoT system supporting time division duplexing}

본 발명은 협대역 IoT 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 시간 분할 듀플렉싱(time division duplexing)을 지원하는 협대역 IoT 시스템에서 랜덤 액세스 프리앰블(random access preamble)을 전송하기 위한 방법 및 이를 위한 장치에 관한 것이다.

이동 통신 시스템은 사용자의 활동성을 보장하면서 음성 서비스를 제공하기 위해 개발되었다. 그러나 이동통신 시스템은 음성뿐 아니라 데이터 서비스까지 영역을 확장하였으며, 현재에는 폭발적인 트래픽의 증가로 인하여 자원의 부족 현상이 야기되고 사용자들이 보다 고속의 서비스에 대한 요구하므로, 보다 발전된 이동 통신 시스템이 요구되고 있다.

차세대 이동 통신 시스템의 요구 조건은 크게 폭발적인 데이터 트래픽의 수용, 사용자 당 전송률의 획기적인 증가, 대폭 증가된 연결 디바이스 개수의 수용, 매우 낮은 단대단 지연(End-to-End Latency), 고에너지 효율을 지원할 수 있어야 한다. 이를 위하여 이중 연결성(Dual Connectivity), 대규모 다중 입출력(Massive MIMO: Massive Multiple Input Multiple Output), 전이중(In-band Full Duplex), 비직교 다중접속(NOMA: Non-Orthogonal Multiple Access), 초광대역(Super wideband) 지원, 단말 네트워킹(Device Networking) 등 다양한 기술들이 연구되고 있다.

본 명세서는 협대역 IoT(Narrowband-IoT, NB-IoT) 시스템에서 시간 분할 듀플렉싱(time division duplexing, TDD)을 지원하는 경우, 시스템 상으로 설정되는 상향링크/하향링크 구성(Uplink/Downlink configuration, UL/DL configuration)을 고려하여 랜덤 액세스 프리앰블을 전송하기 위한 랜덤 액세스 프리앰블 설정 방법을 제공함에 목적이 있다.

본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 실시 예에 따른 시간 분할 듀플렉싱(time division duplexing)을 지원하는 NB-IoT (NarrowBand-Internet of Things) 시스템에서 단말이 NPRACH(Narrowband Physical Random Access Channel) 프리앰블(preamble)을 전송하는 방법에 있어서, 상기 단말에 의해 수행되는 방법은, 상향링크-하향링크 구성(uplink-downlink configuration)과 관련된 설정 정보를 기지국으로부터 수신하는 단계; 및 상기 상향링크-하향링크 구성을 고려하여 설정된 상기 NPRACH 프리앰블을 상기 기지국으로 전송하는 단계를 포함하되, 상기 NPRACH 프리앰블은 두 개의 심볼 그룹 집합(symbol group set)들을 포함하고, 상기 심볼 그룹 집합은 연속하는 세 개의 심볼 그룹(symbol group)들을 포함하며, 상기 심볼 그룹 집합의 길이는 상기 NB-IoT 시스템에서의 전송 시간 단위(transmission time unit)보다 짧게 설정될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 단말에 의해 수행되는 방법에 있어서, 상기 심볼 그룹은 하나의 순환 프리픽스(cyclic prefix) 및 하나의 심볼(symbol)를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 단말에 의해 수행되는 방법에 있어서, 상기 상향링크-하향링크 구성은 상기 시간 분할 듀플렉싱과 관련된 프레임 구조 타입 2(frame structure type 2)에 기반하여 설정될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 단말에 의해 수행되는 방법에 있어서, 상기 전송 시간 단위는 상기 프레임 구조 타입 2에 기반한 서브프레임(subframe)일 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 단말에 의해 수행되는 방법에 있어서, 상기 연속하는 세 개의 심볼 그룹들은 제1 주파수 호핑(frequency hopping) 및 제2 주파수 호핑을 통해 전송될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 단말에 의해 수행되는 방법에 있어서, 상기 제2 주파수 호핑 값은 상기 제1 주파수 호핑 값의 6배일 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 단말에 의해 수행되는 방법에 있어서, 상기 NPRACH 프리앰블에 포함되는 심볼 그룹 집합의 수, 상기 심볼 그룹 집합에 포함되는 심볼 그룹의 수, 및 상기 심볼 그룹에 포함되는 심볼의 수는 상기 기지국에서 지원되는 상향링크-하향링크 구성에 따라 다르게 설정될 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 시간 분할 듀플렉싱(time division duplexing)을 지원하는 NB-IoT (NarrowBand-Internet of Things) 시스템에서 기지국이 NPRACH(Narrowband Physical Random Access Channel) 프리앰블(preamble)을 수신하는 방법에 있어서, 상기 기지국에 의해 수행되는 방법은 상향링크-하향링크 구성(uplink-downlink configuration)과 관련된 설정 정보를 단말로 전송하는 단계; 및 상기 상향링크-하향링크 구성을 고려하여 설정된 상기 NPRACH 프리앰블을 상기 단말로부터 수신하는 단계를 포함하되, 상기 NPRACH 프리앰블은 두 개의 심볼 그룹 집합(symbol group set)들을 포함하고, 상기 심볼 그룹 집합은 연속하는 세 개의 심볼 그룹(symbol group)들을 포함하며, 상기 심볼 그룹 집합의 길이는 상기 NB-IoT 시스템에서의 전송 시간 단위(transmission time unit)보다 짧게 설정될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 기지국에 의해 수행되는 방법에 있어서, 상기 심볼 그룹은 하나의 순환 프리픽스(cyclic prefix) 및 하나의 심볼(symbol)를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 기지국에 의해 수행되는 방법에 있어서, 상기 상향링크-하향링크 구성은 상기 시간 분할 듀플렉싱과 관련된 프레임 구조 타입 2(frame structure type 2)에 기반하여 설정될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 기지국에 의해 수행되는 방법에 있어서, 상기 전송 시간 단위는 상기 프레임 구조 타입 2에 기반한 서브프레임(subframe)일 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 시간 분할 듀플렉싱(time division duplexing)을 지원하는 NB-IoT (NarrowBand-Internet of Things) 시스템에서 NPRACH(Narrowband Physical Random Access Channel) 프리앰블(preamble)을 전송하는 단말에 있어서, 상기 단말은 무선 신호를 송수신하기 위한 RF(Radio Frequency) 모듈; 및 상기 RF 모듈을 제어하는 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는, 상향링크-하향링크 구성(uplink-downlink configuration)과 관련된 설정 정보를 기지국으로부터 수신하고; 상기 상향링크-하향링크 구성을 고려하여 설정된 상기 NPRACH 프리앰블을 상기 기지국으로 전송하되, 상기 NPRACH 프리앰블은 두 개의 심볼 그룹 집합(symbol group set)들을 포함하고, 상기 심볼 그룹 집합은 연속하는 세 개의 심볼 그룹(symbol group)들을 포함하며, 상기 심볼 그룹 집합의 길이는 상기 NB-IoT 시스템에서의 전송 시간 단위(transmission time unit)보다 짧게 설정될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 단말에 있어서, 상기 심볼 그룹은 하나의 순환 프리픽스(cyclic prefix) 및 하나의 심볼(symbol)를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 단말에 있어서, 상기 상향링크-하향링크 구성은 상기 시간 분할 듀플렉싱과 관련된 프레임 구조 타입 2(frame structure type 2)에 기반하여 설정될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 단말에 있어서, 상기 전송 시간 단위는 상기 프레임 구조 타입 2에 기반한 서브프레임(subframe)일 수 있다.

본 명세서는 협대역 IoT(Narrowband-IoT, NB-IoT) 시스템에서 시간 분할 듀플렉싱(time division duplexing, TDD)을 지원하는 경우, 새로운 랜덤 액세스 프리앰블 포맷(random access preamble format)을 정의함으로써, 기존의 LTE 시스템에 따른 상향링크/하향링크 구성(Uplink/Downlink configuration, UL/DL configuration)을 이용할 수 있는 효과가 있다.

본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는, 첨부 도면은 본 발명에 대한 실시예를 제공하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 특징을 설명한다.
도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 무선 프레임의 구조를 나타낸다.
도 2는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 하나의 하향링크 슬롯에 대한 자원 그리드(resource grid)를 예시한 도면이다.
도 3은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 하향링크 서브 프레임의 구조를 나타낸다.
도 4는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 상향링크 서브 프레임의 구조를 나타낸다.
도 5는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 컴포넌트 캐리어 및 캐리어 병합의 일례를 나타낸다.
도 6은 캐리어 병합을 지원하는 시스템의 셀의 구분을 예시한 도면이다.
도 7은 NPRACH 프리앰블의 심볼 그룹의 일례를 나타낸 도이다.
도 8은 NB-IoT 시스템에서의 NPRACH 프리앰블 포맷의 일례를 나타낸다.
도 9는 NPRACH 프리앰블의 반복과 임의 호핑 방법의 일례를 나타낸 도이다.
도 10은 본 명세서에서 제안하는 방법이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 NPRACH 프리앰블의 일 예를 나타낸다.
도 11은 본 명세서에서 제안하는 방법이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 NPRACH 프리앰블에 기반한 반복 전송의 예들을 나타낸다.
도 12는 본 명세서에서 제안하는 방법이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 NPRACH 프리앰블을 전송하는 단말의 동작 순서도를 나타낸다.
도 13은 본 명세서에서 제안하는 방법이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 NPRACH 프리앰블을 수신하는 기지국의 동작 순서도를 나타낸다.
도 14는 본 명세서에서 제안하는 방법이 적용될 수 있는 NPRACH 프리앰블 반복 전송의 예들을 나타낸다.
도 15는 본 명세서에서 제안하는 프리앰블 포맷의 일 예를 나타낸다.
도 16은 본 명세서에서 제안하는 방법이 적용될 수 있는 NPRACH 프리앰블의 구성과 관련된 호핑 포맷의 예들을 나타낸다.
도 17 내지 도 20은 본 명세서에서 제안하는 방법이 적용될 수 있는 호핑 간격 집합에 기반한 프리앰블 전송의 예들을 나타낸다.
도 21 내지 도 31은 본 명세서에서 제안하는 방법이 적용될 수 있는 호핑 간격 집합에 기반한 프리앰블 전송의 다른 예들을 나타낸다.
도 32는 본 명세서에서 제안하는 방법들이 적용될 수 있는 무선 통신 장치의 블록 구성도를 예시한다.
도 33은 본 발명의 일 실시 예에 따른 통신 장치의 블록 구성도를 예시한다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다. 이하의 상세한 설명은 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해서 구체적 세부사항을 포함한다. 그러나, 당업자는 본 발명이 이러한 구체적 세부사항 없이도 실시될 수 있음을 안다.

몇몇 경우, 본 발명의 개념이 모호해지는 것을 피하기 위하여 공지의 구조 및 장치는 생략되거나, 각 구조 및 장치의 핵심기능을 중심으로 한 블록도 형식으로 도시될 수 있다.

본 명세서에서 기지국은 단말과 직접적으로 통신을 수행하는 네트워크의 종단 노드(terminal node)로서의 의미를 갖는다. 본 문서에서 기지국에 의해 수행되는 것으로 설명된 특정 동작은 경우에 따라서는 기지국의 상위 노드(upper node)에 의해 수행될 수도 있다. 즉, 기지국을 포함하는 다수의 네트워크 노드들(network nodes)로 이루어지는 네트워크에서 단말과의 통신을 위해 수행되는 다양한 동작들은 기지국 또는 기지국 이외의 다른 네트워크 노드들에 의해 수행될 수 있음은 자명하다. '기지국(BS: Base Station)'은 고정국(fixed station), Node B, eNB(evolved-NodeB), BTS(base transceiver system), 액세스 포인트(AP: Access Point) 등의 용어에 의해 대체될 수 있다. 또한, '단말(Terminal)'은 고정되거나 이동성을 가질 수 있으며, UE(User Equipment), MS(Mobile Station), UT(user terminal), MSS(Mobile Subscriber Station), SS(Subscriber Station), AMS(Advanced Mobile Station), WT(Wireless terminal), MTC(Machine-Type Communication) 장치, M2M(Machine-to-Machine) 장치, D2D(Device-to-Device) 장치 등의 용어로 대체될 수 있다.

이하에서, 하향링크(DL: downlink)는 기지국에서 단말로의 통신을 의미하며, 상향링크(UL: uplink)는 단말에서 기지국으로의 통신을 의미한다. 하향링크에서 송신기는 기지국의 일부이고, 수신기는 단말의 일부일 수 있다. 상향링크에서 송신기는 단말의 일부이고, 수신기는 기지국의 일부일 수 있다.

이하의 설명에서 사용되는 특정 용어들은 본 발명의 이해를 돕기 위해서 제공된 것이며, 이러한 특정 용어의 사용은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다른 형태로 변경될 수 있다.

이하의 기술은 CDMA(code division multiple access), FDMA(frequency division multiple access), TDMA(time division multiple access), OFDMA(orthogonal frequency division multiple access), SC-FDMA(single carrier frequency division multiple access), NOMA(non-orthogonal multiple access) 등과 같은 다양한 무선 접속 시스템에 이용될 수 있다. CDMA는 UTRA(universal terrestrial radio access)나 CDMA2000과 같은 무선 기술(radio technology)로 구현될 수 있다. TDMA는 GSM(global system for mobile communications)/GPRS(general packet radio service)/EDGE(enhanced data rates for GSM evolution)와 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. OFDMA는 IEEE 802.11 (Wi-Fi), IEEE 802.16 (WiMAX), IEEE 802-20, E-UTRA(evolved UTRA) 등과 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. UTRA는 UMTS(universal mobile telecommunications system)의 일부이다. 3GPP(3rd generation partnership project) LTE(long term evolution)은 E-UTRA를 사용하는 E-UMTS(evolved UMTS)의 일부로써, 하향링크에서 OFDMA를 채용하고 상향링크에서 SC-FDMA를 채용한다. LTE-A(advanced)는 3GPP LTE의 진화이다.

본 발명의 실시예들은 무선 접속 시스템들인 IEEE 802, 3GPP 및 3GPP2 중 적어도 하나에 개시된 표준 문서들에 의해 뒷받침될 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예들 중 본 발명의 기술적 사상을 명확히 드러내기 위해 설명하지 않은 단계들 또는 부분들은 상기 문서들에 의해 뒷받침될 수 있다. 또한, 본 문서에서 개시하고 있는 모든 용어들은 상기 표준 문서에 의해 설명될 수 있다.

설명을 명확하게 하기 위해, 3GPP LTE/LTE-A를 위주로 기술하지만 본 발명의 기술적 특징이 이에 제한되는 것은 아니다.

본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템 일반

도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 무선 프레임의 구조를 나타낸다.

3GPP LTE/LTE-A에서는 FDD(Frequency Division Duplex)에 적용 가능한 타입 1 무선 프레임(radio frame) 구조와 TDD(Time Division Duplex)에 적용 가능한 타입 2의 무선 프레임 구조를 지원한다.

도 1에서 무선 프레임의 시간 영역에서의 크기는 T_s=1/(15000*2048)의 시간 단위의 배수로 표현된다. 하향링크 및 상향링크 전송은 T_f=307200*T_s=10ms의 구간을 가지는 무선 프레임으로 구성된다.

도 1의 (a)는 타입 1 무선 프레임의 구조를 예시한다. 타입 1 무선 프레임은 전이중(full duplex) 및 반이중(half duplex) FDD에 모두 적용될 수 있다.

무선 프레임(radio frame)은 10개의 서브프레임(subframe)으로 구성된다. 하나의 무선 프레임은 T_slot=15360*T_s=0.5ms 길이의 20개의 슬롯으로 구성되고, 각 슬롯은 0부터 19까지의 인덱스가 부여된다. 하나의 서브프레임은 시간 영역(time domain)에서 연속적인 2개의 슬롯(slot)으로 구성되고, 서브프레임 i는 슬롯 2i 및 슬롯 2i+1로 구성된다. 하나의 서브프레임을 전송하는데 걸리는 시간을 TTI(transmission time interval)이라 한다. 예를 들어, 하나의 서브 프레임은 길이는 1ms이고, 하나의 슬롯의 길이는 0.5ms일 수 있다.

FDD에서 상향링크 전송 및 하향링크 전송은 주파수 도메인에서 구분된다. 전이중 FDD에 제한이 없는 반면, 반이중 FDD 동작에서 단말은 동시에 전송 및 수신을 할 수 없다.

하나의 슬롯은 시간 영역에서 복수의 OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 심볼을 포함하고, 주파수 영역에서 다수의 자원블록(RB: Resource Block)을 포함한다. 3GPP LTE는 하향링크에서 OFDMA를 사용하므로 OFDM 심볼은 하나의 심볼 구간(symbol period)을 표현하기 위한 것이다. OFDM 심볼은 하나의 SC-FDMA 심볼 또는 심볼 구간이라고 할 수 있다. 자원 블록(resource block)은 자원 할당 단위이고, 하나의 슬롯에서 복수의 연속적인 부 반송파(subcarrier)를 포함한다.

도 1의 (b)는 타입 2 프레임 구조(frame structure type 2)를 나타낸다.

타입 2 무선 프레임은 각 153600*T_s=5ms의 길이의 2개의 하프 프레임(half frame)으로 구성된다. 각 하프 프레임은 30720*T_s=1ms 길이의 5개의 서브프레임으로 구성된다.

TDD 시스템의 타입 2 프레임 구조에서 상향링크-하향링크 구성(uplink-downlink configuration)은 모든 서브프레임에 대하여 상향링크와 하향링크가 할당(또는 예약)되는지 나타내는 규칙이다.

표 1은 상향링크-하향링크 구성을 나타낸다.

표 1을 참조하면, 무선 프레임의 각 서브프레임 별로, 'D'는 하향링크 전송을 위한 서브프레임을 나타내고, 'U'는 상향링크 전송을 위한 서브프레임을 나타내며, 'S'는 DwPTS(Downlink Pilot Time Slot), 보호구간(GP: Guard Period), UpPTS(Uplink Pilot Time Slot) 3가지의 필드로 구성되는 스페셜 서브프레임(special subframe)을 나타낸다.

DwPTS는 단말에서의 초기 셀 탐색, 동기화 또는 채널 추정에 사용된다. UpPTS는 기지국에서의 채널 추정과 단말의 상향링크 전송 동기를 맞추는 데 사용된다. GP는 상향링크와 하향링크 사이에 하향링크 신호의 다중경로 지연으로 인해 상향링크에서 생기는 간섭을 제거하기 위한 구간이다.

각 서브프레임 i는 각 T_slot=15360*T_s=0.5ms 길이의 슬롯 2i 및 슬롯 2i+1로 구성된다.

상향링크-하향링크 구성은 7가지로 구분될 수 있으며, 각 구성 별로 하향링크 서브프레임, 스페셜 서브프레임, 상향링크 서브프레임의 위치 및/또는 개수가 다르다.

하향링크에서 상향링크로 변경되는 시점 또는 상향링크에서 하향링크로 전환되는 시점을 전환 시점(switching point)이라 한다. 전환 시점의 주기성(Switch-point periodicity)은 상향링크 서브프레임과 하향링크 서브프레임이 전환되는 양상이 동일하게 반복되는 주기를 의미하며, 5ms 또는 10ms가 모두 지원된다. 5ms 하향링크-상향링크 전환 시점의 주기를 가지는 경우에는 스페셜 서브프레임(S)은 하프-프레임 마다 존재하고, 5ms 하향링크-상향링크 전환 시점의 주기를 가지는 경우에는 첫번째 하프-프레임에만 존재한다.

모든 구성에 있어서, 0번, 5번 서브프레임 및 DwPTS는 하향링크 전송만을 위한 구간이다. UpPTS 및 서브프레임 서브프레임에 바로 이어지는 서브프레임은 항상 상향링크 전송을 위한 구간이다.

이러한, 상향링크-하향링크 구성은 시스템 정보로써 기지국과 단말이 모두 알고 있을 수 있다. 기지국은 상향링크-하향링크 구성 정보가 바뀔 때마다 구성 정보의 인덱스만을 전송함으로써 무선 프레임의 상향링크-하향링크 할당상태의 변경을 단말에 알려줄 수 있다. 또한, 구성 정보는 일종의 하향링크 제어정보로서 다른 스케줄링 정보와 마찬가지로 PDCCH(Physical Downlink Control Channel)를 통해 전송될 수 있으며, 방송 정보로서 브로드캐스트 채널(broadcast channel)을 통해 셀 내의 모든 단말에 공통으로 전송될 수도 있다.

표 2는 스페셜 서브프레임의 구성(DwPTS/GP/UpPTS의 길이)을 나타낸다.

도 1의 예시에 따른 무선 프레임의 구조는 하나의 예시에 불과하며, 무선 프레임에 포함되는 부 반송파의 수 또는 서브 프레임에 포함되는 슬롯의 수, 슬롯에 포함되는 OFDM 심볼의 수는 다양하게 변경될 수 있다.

도 2는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 하나의 하향링크 슬롯에 대한 자원 그리드(resource grid)를 예시한 도면이다.

도 2를 참조하면, 하나의 하향링크 슬롯은 시간 영역에서 복수의 OFDM 심볼을 포함한다. 여기서, 하나의 하향링크 슬롯은 7개의 OFDM 심볼을 포함하고, 하나의 자원 블록은 주파수 영역에서 12개의 부 반송파를 포함하는 것을 예시적으로 기술하나, 이에 한정되는 것은 아니다.

자원 그리드 상에서 각 요소(element)를 자원 요소(resource element)하고, 하나의 자원 블록(RB: resource block)은 12 × 7 개의 자원 요소를 포함한다. 하향링크 슬롯에 포함되는 자원 블록들의 수 N^DL은 하향링크 전송 대역폭(bandwidth)에 종속한다.

상향링크 슬롯의 구조는 하향링크 슬롯의 구조와 동일할 수 있다.

도 3은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 하향링크 서브 프레임의 구조를 나타낸다.

도 3을 참조하면, 서브 프레임내의 첫번째 슬롯에서 앞의 최대 3개의 OFDM 심볼들이 제어 채널들이 할당되는 제어 영역(control region)이고, 나머지 OFDM 심볼들은 PDSCH(Physical Downlink Shared Channel)이 할당되는 데이터 영역(data region)이다. 3GPP LTE에서 사용되는 하향링크 제어 채널의 일례로 PCFICH(Physical Control Format Indicator Channel), PDCCH(Physical Downlink Control Channel), PHICH(Physical Hybrid-ARQ Indicator Channel) 등이 있다.

PCFICH는 서브 프레임의 첫번째 OFDM 심볼에서 전송되고, 서브 프레임 내에 제어 채널들의 전송을 위하여 사용되는 OFDM 심볼들의 수(즉, 제어 영역의 크기)에 관한 정보를 나른다. PHICH는 상향 링크에 대한 응답 채널이고, HARQ(Hybrid Automatic Repeat Request)에 대한 ACK(Acknowledgement)/NACK(Not-Acknowledgement) 신호를 나른다. PDCCH를 통해 전송되는 제어 정보를 하향링크 제어정보(DCI: downlink control information)라고 한다. 하향링크 제어정보는 상향링크 자원 할당 정보, 하향링크 자원 할당 정보 또는 임의의 단말 그룹에 대한 상향링크 전송(Tx) 파워 제어 명령을 포함한다.

PDCCH는 DL-SCH(Downlink Shared Channel)의 자원 할당 및 전송 포맷(이를 하향링크 그랜트라고도 한다.), UL-SCH(Uplink Shared Channel)의 자원 할당 정보(이를 상향링크 그랜트라고도 한다.), PCH(Paging Channel)에서의 페이징(paging) 정보, DL-SCH에서의 시스템 정보, PDSCH에서 전송되는 랜덤 액세스 응답(random access response)과 같은 상위 레이어(upper-layer) 제어 메시지에 대한 자원 할당, 임의의 단말 그룹 내 개별 단말들에 대한 전송 파워 제어 명령들의 집합, VoIP(Voice over IP)의 활성화 등을 나를 수 있다. 복수의 PDCCH들은 제어 영역 내에서 전송될 수 있으며, 단말은 복수의 PDCCH들을 모니터링할 수 있다. PDCCH는 하나 또는 복수의 연속적인 CCE(control channel elements)의 집합으로 구성된다. CCE는 무선 채널의 상태에 따른 부호화율(coding rate)을 PDCCH에 제공하기 위하여 사용되는 논리적 할당 단위이다. CCE는 복수의 자원 요소 그룹(resource element group)들에 대응된다. PDCCH의 포맷 및 사용 가능한 PDCCH의 비트 수는 CCE들의 수와 CCE들에 의해 제공되는 부호화율 간의 연관 관계에 따라 결정된다.

기지국은 단말에게 전송하려는 DCI에 따라 PDCCH 포맷을 결정하고, 제어 정보에 CRC(Cyclic Redundancy Check)를 붙인다. CRC에는 PDCCH의 소유자(owner)나 용도에 따라 고유한 식별자(이를 RNTI(Radio Network Temporary Identifier)라고 한다.)가 마스킹된다. 특정의 단말을 위한 PDCCH라면 단말의 고유한 식별자, 예를 들어 C-RNTI(Cell-RNTI)가 CRC에 마스킹될 수 있다. 또는 페이징 메시지를 위한 PDCCH라면 페이징 지시 식별자, 예를 들어 P-RNTI(Paging-RNTI)가 CRC에 마스킹될 수 있다. 시스템 정보, 더욱 구체적으로 시스템 정보 블록(SIB: system information block)를 위한 PDCCH라면 시스템 정보 식별자, SI-RNTI(system information RNTI)가 CRC에 마스킹될 수 있다. 단말의 랜덤 액세스 프리앰블의 전송에 대한 응답인 랜덤 액세스 응답을 지시하기 위하여, RA-RNTI(random access-RNTI)가 CRC에 마스킹될 수 있다.

도 4는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 상향링크 서브 프레임의 구조를 나타낸다.

도 4를 참조하면, 상향링크 서브 프레임은 주파수 영역에서 제어 영역과 데이터 영역으로 나눌 수 있다. 제어 영역에는 상향링크 제어 정보를 나르는 PUCCH(Physical Uplink Control Channel)이 할당된다. 데이터 영역은 사용자 데이터를 나르는 PUSCH(Physical Uplink Shared Channel)이 할당된다. 단일 반송파 특성을 유지하기 위해 하나의 단말은 PUCCH와 PUSCH을 동시에 전송하지 않는다.

하나의 단말에 대한 PUCCH에는 서브 프레임 내에 자원 블록(RB: Resource Block) 쌍이 할당된다. RB 쌍에 속하는 RB들은 2개의 슬롯들의 각각에서 서로 다른 부 반송파를 차지한다. 이를 PUCCH에 할당된 RB 쌍은 슬롯 경계(slot boundary)에서 주파수 도약(frequency hopping)된다고 한다.

캐리어 병합 일반

본 발명의 실시예들에서 고려하는 통신 환경은 멀티 캐리어(Multi-carrier) 지원 환경을 모두 포함한다. 즉, 본 발명에서 사용되는 멀티 캐리어 시스템 또는 캐리어 병합(CA: Carrier Aggregation) 시스템이라 함은 광대역을 지원하기 위해서, 목표로 하는 광대역을 구성할 때 목표 대역보다 작은 대역폭(bandwidth)을 가지는 1개 이상의 컴포넌트 캐리어(CC: Component Carrier)를 병합(aggregation)하여 사용하는 시스템을 말한다.

본 발명에서 멀티 캐리어는 캐리어의 병합(또는, 반송파 집성)을 의미하며, 이때 캐리어의 병합은 인접한(contiguous) 캐리어 간의 병합뿐 아니라 비 인접한(non-contiguous) 캐리어 간의 병합을 모두 의미한다. 또한, 하향링크와 상향링크 간에 집성되는 컴포넌트 캐리어들의 수는 다르게 설정될 수 있다. 하향링크 컴포넌트 캐리어(이하, 'DL CC'라 한다.) 수와 상향링크 컴포넌트 캐리어(이하, 'UL CC'라 한다.) 수가 동일한 경우를 대칭적(symmetric) 집성이라고 하고, 그 수가 다른 경우를 비대칭적(asymmetric) 집성이라고 한다. 이와 같은 캐리어 병합은 반송파 집성, 대역폭 집성(bandwidth aggregation), 스펙트럼 집성(spectrum aggregation) 등과 같은 용어와 혼용되어 사용될 수 있다.

두 개 이상의 컴포넌트 캐리어가 결합되어 구성되는 캐리어 병합은 LTE-A 시스템에서는 100MHz 대역폭까지 지원하는 것을 목표로 한다. 목표 대역보다 작은 대역폭을 가지는 1개 이상의 캐리어를 결합할 때, 결합하는 캐리어의 대역폭은 기존 IMT 시스템과의 호환성(backward compatibility) 유지를 위해서 기존 시스템에서 사용하는 대역폭으로 제한할 수 있다. 예를 들어서 기존의 3GPP LTE 시스템에서는 {1.4, 3, 5, 10, 15, 20}MHz 대역폭을 지원하며, 3GPP LTE-advanced 시스템(즉, LTE-A)에서는 기존 시스템과의 호환을 위해 상기의 대역폭들만을 이용하여 20MHz보다 큰 대역폭을 지원하도록 할 수 있다. 또한, 본 발명에서 사용되는 캐리어 병합 시스템은 기존 시스템에서 사용하는 대역폭과 상관없이 새로운 대역폭을 정의하여 캐리어 병합을 지원하도록 할 수도 있다.

LTE-A 시스템은 무선 자원을 관리하기 위해 셀(cell)의 개념을 사용한다.

상술한 캐리어 병합 환경은 다중 셀(multiple cells) 환경으로 일컬을 수 있다. 셀은 하향링크 자원(DL CC)과 상향링크 자원(UL CC) 한 쌍의 조합으로 정의되나, 상향링크 자원은 필수 요소는 아니다. 따라서, 셀은 하향링크 자원 단독, 또는 하향링크 자원과 상향링크 자원으로 구성될 수 있다. 특정 단말이 단 하나의 설정된 서빙 셀(configured serving cell)을 가지는 경우 1개의 DL CC와 1개의 UL CC를 가질 수 있으나, 특정 단말이 2개 이상의 설정된 서빙 셀을 가지는 경우에는 셀의 수만큼의 DL CC를 가지며 UL CC의 수는 그와 같거나 그보다 작을 수 있다.

또는, 그 반대로 DL CC와 UL CC가 구성될 수도 있다. 즉, 특정 단말이 다수의 설정된 서빙 셀을 가지는 경우 DL CC의 수보다 UL CC가 더 많은 캐리어 병합 환경도 지원될 수 있다. 즉, 캐리어 병합(carrier aggregation)은 각각 캐리어 주파수(셀의 중심 주파수)가 서로 다른 둘 이상의 셀들의 병합으로 이해될 수 있다. 여기서, 말하는 '셀(Cell)'은 일반적으로 사용되는 기지국이 커버하는 영역으로서의 '셀'과는 구분되어야 한다.

LTE-A 시스템에서 사용되는 셀은 프라이머리 셀(PCell: Primary Cell) 및 세컨더리 셀(SCell: Secondary Cell)을 포함한다. P셀과 S셀은 서빙 셀(Serving Cell)로 사용될 수 있다. RRC_CONNECTED 상태에 있지만 캐리어 병합이 설정되지 않았거나 캐리어 병합을 지원하지 않는 단말의 경우, P셀로만 구성된 서빙 셀이 단 하나 존재한다. 반면, RRC_CONNECTED 상태에 있고 캐리어 병합이 설정된 단말의 경우 하나 이상의 서빙 셀이 존재할 수 있으며, 전체 서빙 셀에는 P셀과 하나 이상의 S셀이 포함된다.

서빙 셀(P셀과 S셀)은 RRC 파라미터를 통해 설정될 수 있다. PhysCellId는 셀의 물리 계층 식별자로 0부터 503까지의 정수값을 가진다. SCellIndex는 S셀을 식별하기 위하여 사용되는 간략한(short) 식별자로 1부터 7까지의 정수값을 가진다. ServCellIndex는 서빙 셀(P셀 또는 S셀)을 식별하기 위하여 사용되는 간략한(short) 식별자로 0부터 7까지의 정수값을 가진다. 0값은 P셀에 적용되며, SCellIndex는 S셀에 적용하기 위하여 미리 부여된다. 즉, ServCellIndex에서 가장 작은 셀 ID (또는 셀 인덱스)을 가지는 셀이 P셀이 된다.

P셀은 프라이머리 주파수(또는, primary CC) 상에서 동작하는 셀을 의미한다. 단말이 초기 연결 설정(initial connection establishment) 과정을 수행하거나 연결 재-설정 과정을 수행하는데 사용될 수 있으며, 핸드오버 과정에서 지시된 셀을 지칭할 수도 있다. 또한, P셀은 캐리어 병합 환경에서 설정된 서빙 셀 중 제어관련 통신의 중심이 되는 셀을 의미한다. 즉, 단말은 자신의 P셀에서만 PUCCH를 할당 받아 전송할 수 있으며, 시스템 정보를 획득하거나 모니터링 절차를 변경하는데 P셀만을 이용할 수 있다. E-UTRAN(Evolved Universal Terrestrial Radio Access)은 캐리어 병합 환경을 지원하는 단말에게 이동성 제어 정보(mobilityControlInfo)를 포함하는 상위 계층의 RRC 연결 재설정(RRCConnectionReconfigutaion) 메시지를 이용하여 핸드오버 절차를 위해 P셀만을 변경할 수도 있다.

S셀은 세컨더리 주파수(또는, Secondary CC) 상에서 동작하는 셀을 의미할 수 있다. 특정 단말에 P셀은 하나만 할당되며, S셀은 하나 이상 할당될 수 있다. S셀은 RRC 연결이 설정이 이루어진 이후에 구성 가능하고 추가적인 무선 자원을 제공하는데 사용될 수 있다. 캐리어 병합 환경에서 설정된 서빙 셀 중에서 P셀을 제외한 나머지 셀들, 즉 S셀에는 PUCCH가 존재하지 않는다. E-UTRAN은 S셀을 캐리어 병합 환경을 지원하는 단말에게 추가할 때, RRC_CONNECTED 상태에 있는 관련된 셀의 동작과 관련된 모든 시스템 정보를 특정 시그널(dedicated signal)을 통해 제공할 수 있다. 시스템 정보의 변경은 관련된 S셀의 해제 및 추가에 의하여 제어될 수 있으며, 이 때 상위 계층의 RRC 연결 재설정 (RRCConnectionReconfigutaion) 메시지를 이용할 수 있다. E-UTRAN은 관련된 S셀 안에서 브로드캐스트하기 보다는 단말 별로 상이한 파라미터를 가지는 특정 시그널링(dedicated signaling) 할 수 있다.

초기 보안 활성화 과정이 시작된 이후에, E-UTRAN은 연결 설정 과정에서 초기에 구성되는 P셀에 부가하여 하나 이상의 S셀을 포함하는 네트워크를 구성할 수 있다. 캐리어 병합 환경에서 P셀 및 S셀은 각각의 컴포넌트 캐리어로서 동작할 수 있다. 이하의 실시 예에서는 프라이머리 컴포넌트 캐리어(PCC)는 P셀과 동일한 의미로 사용될 수 있으며, 세컨더리 컴포넌트 캐리어(SCC)는 S셀과 동일한 의미로 사용될 수 있다.

도 5는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 컴포넌트 캐리어 및 캐리어 병합의 일례를 나타낸다.

도 5의 (a)는 LTE 시스템에서 사용되는 단일 캐리어 구조를 나타낸다. 컴포넌트 캐리어에는 DL CC와 UL CC가 있다. 하나의 컴포넌트 캐리어는 20MHz의 주파수 범위를 가질 수 있다.

도 5의 (b)는 LTE_A 시스템에서 사용되는 캐리어 병합 구조를 나타낸다. 도 5의 (b)의 경우에 20MHz의 주파수 크기를 갖는 3개의 컴포넌트 캐리어가 결합된 경우를 나타낸다. DL CC와 UL CC가 각각 3 개씩 있으나, DL CC와 UL CC의 개수에 제한이 있는 것은 아니다. 캐리어 병합의 경우 단말은 3개의 CC를 동시에 모니터링할 수 있고, 하향링크 신호/데이터를 수신할 수 있고 상향링크 신호/데이터를 송신할 수 있다.

만약, 특정 셀에서 N개의 DL CC가 관리되는 경우에는, 네트워크는 단말에 M (M≤N)개의 DL CC를 할당할 수 있다. 이때, 단말은 M 개의 제한된 DL CC 만을 모니터링하고 DL 신호를 수신할 수 있다. 또한, 네트워크는 L (L≤M≤N)개의 DL CC에 우선순위를 주어 주된 DL CC를 단말에 할당할 수 있으며, 이러한 경우 UE는 L 개의 DL CC는 반드시 모니터링해야 한다. 이러한 방식은 상향링크 전송에도 똑같이 적용될 수 있다.

하향링크 자원의 반송파 주파수(또는 DL CC)와 상향링크 자원의 반송파 주파수(또는, UL CC) 사이의 링키지(linkage)는 RRC 메시지와 같은 상위계층 메시지나 시스템 정보에 의해 지시될 수 있다. 예를 들어, SIB2(System Information Block Type2)에 의해서 정의되는 링키지에 의해서 DL 자원과 UL 자원의 조합이 구성될 수 있다. 구체적으로, 링키지는 UL 그랜트를 나르는 PDCCH가 전송되는 DL CC와 상기 UL 그랜트를 사용하는 UL CC간의 맵핑 관계를 의미할 수 있으며, HARQ를 위한 데이터가 전송되는 DL CC(또는 UL CC)와 HARQ ACK/NACK 신호가 전송되는 UL CC(또는 DL CC)간의 맵핑 관계를 의미할 수도 있다.

도 6은 캐리어 병합을 지원하는 시스템의 셀의 구분을 예시한 도면이다.

도 6을 참조하면, 설정된 셀(configured cell)은 도 5에서와 같이 기지국의 셀 중에서 측정 보고를 근거로 캐리어 병합할 수 있도록 한 셀로서 단말별로 설정될 수 있다. 설정된 셀은 PDSCH 전송에 대한 ack/nack 전송을 위한 자원을 미리 예약해 놓을 수 있다. 활성화된 셀(activated cell)은 설정된 셀 중에서 실제로 PDSCH/PUSCH를 전송하도록 설정된 셀로서 PDSCH/PUSCH 전송을 위한 CSI(Channel State Information) 보고와 SRS(Sounding Reference Signal) 전송을 수행하게 된다. 비활성화된 셀(de-activated cell)은 기지국의 명령 또는 타이머 동작에 의해서 PDSCH/PUSCH 전송을 하지 않도록 하는 셀로서 CSI 보고 및 SRS 전송도 중단할 수 있다.

이하, 협대역 물리 임의 접속 채널(narrowband physical random access channel)에 대해 살펴보기로 한다.

물리 계층 랜덤 액세스 프리앰블은 단일-서브캐리어 주파수 호핑 심볼 그룹들에 기초한다.

상기 심볼 그룹은 도 7에 도시되며, 길이

인 하나의 CP(cyclic prefix)와 전체 길이

를 가지는 5개의 동일한 심볼들의 시퀀스를 포함한다.

상기 물리 계층 랜덤 액세스 프리앰블의 파라미터들은 아래 표 3에 기재되어 있다.

즉, 도 7은 NPRACH 프리앰블의 심볼 그룹의 일례를 나타낸 도이며, 표 3은 random access preamble parameters의 일례를 나타낸 표이다.

갭(gap)들 없이 전송되는 4 심볼 그룹들을 포함하는 NPRACH premable은

번 전송된다.

랜덤 액세스 프리앰블의 전송은, MAC layer에 의해 트리거되는 경우, 특정 시간 및 주파수 자원들로 제한된다.

상위 계층에 의해 제공되는 NPRACH configuration은 다음 파라미터들을 포함한다.

- NPRACH 자원 주기(resource periodicity)

(nprach-Periodicity),

- NPRACH에 할당되는 첫 번째 서브캐리어의 주파수 위치

(nprach-SubcarrierOffset),

- NPRACH에 할당되는 서브캐리어들의 개수

(nprach-NumSubcarriers),

- 경쟁 기반(contention based) NPRACH 랜덤 액세스에 할당되는 시작 서브캐리어들(starting sub-carriers)의 개수

(nprach-NumCBRA-StartSubcarriers),

- 시도(attempt) 별 NPRACH 반복 개수

(numRepetitionsPerPreambleAttempt),

- NPRACH 시작 시간(starting time)

(nprach-StartTime),

- 멀티 톤 msg3 전송을 위한 UE 지원의 지시(indication)을 위해 예약된 NPRACH 서브 캐리어 범위에 대한 시작 서브캐리어 인덱스를 계산하기 위한 비율

(nprach-SubcarrierMSG3-RangeStart).

NPRACH 전송은

를 만족하는 무선 프레임의 시작 이후 시간

단위(time unit)에서만 시작할 수 있다.

시간 단위의 전송 후에,

시간 단위의 갭(gap)은 삽입된다.

인 NPRACH configurations는 유효하지 않다(invalid).

경쟁 기반 랜덤 액세스에 할당되는 NPRACH 시작 서브캐리어들은 서브캐리어들의 2세트 즉,

및

로 쪼개진다.

여기서, 2번째 세트가 존재하는 경우, 2번째 세트는 멀티-톤 msg3 전송에 대한 UE 지원을 지시한다.

NPRACH 전송의 주파수 위치는

서브캐리어들 내에서 제한된다. 주파수 호핑은 12 서브캐리어들 내에서 사용되며, i번째 심볼 그룹(symbol group)의 주파수 위치는

에 의해 주어지며,

이고, 수학식 1에 따른다.

여기서,

는

로부터 MAC layer에 의해 선택되는 서브캐리어이다. 그리고, psedo random 생성기(generator)는

로 초기화된다.

기저대역 신호 생성(Baseband signal generation)

심볼 그룹(symbol group) i에 대한 시간-연속한(time-continuous) 랜덤 액세스 신호

는 아래 수학식 2에 의해 정의된다.

여기서,

이며,

는 전송 파워

를 따르기 위해 진폭 스케일링 요소(amplitude scaling factor)이며,

,

는 랜덤 액세스 프리앰블과 업링크 데이터 전송 사이의 서브캐리어 간격에서 차이를 설명한다.

그리고, 주파수 영역에서의 위치는 파라미터

에 의해 조절된다.

변수

는 아래 표 4에 의해 주어진다.

즉, 표 4는 random access baseband parameters의 일례를 나타낸 표이다.

PUSCH - Config

IE PUSCH-ConfigCommon은 PUSCH 및 PUCCH에 대한 공통 PUSCH 구성 및 참조 신호 구성을 지정하는 데 사용된다. IE PUSCH-ConfigDedicated는 UE 특정 PUSCH 구성을 지정하는 데 사용된다.

표 5에서, symPUSCH-UpPTS는 UpPTS에서 PUSCH 전송을 위해 설정된 데이터 심볼의 개수를 나타낸다.

sym2, sym3, sym4, sym5 및 sym6 값들은 normal cyclic prefix를 위해 사용될 수 있으며, sym1, sym2, sym3, sym4 및 sym5 값들은 extended cyclic prefix를 위해 사용될 수 있다.

물리 자원 매핑(Mapping to physical resources)

UpPTS에 대해, dmrsLess-UpPts가 'true'로 설정되면, 물리 자원 매핑은 special subframe의 2번째 슬롯의

심볼에서 시작할 것이고, 그렇지 않으면 상기 물리 자원 매핑은 special subframe의 2번째 슬롯의

에서 시작한다.

이하, 본 명세서에서 제안하는 셀룰러(cellular) IoT (Internet of Things)를 지원하는 NB(NarrowBand)-IoT 시스템에서 시간 분할 듀플렉싱(time division duplexing, TDD)을 지원할 때(즉, 프레임 구조 타입 2(frame structure type 2)를 지원할 때), 랜덤 액세스 프리앰블(random access preamble)의 설계(design) 방법에 대해 살펴보기로 한다. 상술한 바와 같이, NB-IoT 시스템에서 이용되는 랜덤 액세스 프리앰블은 NRACH(Narrowband Random Access Channel) 프리앰블로 지칭될 수도 있다.

먼저, 협대역(narrowband, NB)-LTE는 LTE 시스템의 1 PRB(Physical Resource Block)에 해당하는 시스템 대역폭(system BW)를 갖는 낮은 복잡도(complexity), 낮은 파워 소비(power consumption)을 지원하기 위한 시스템을 의미할 수 있다. 이는 주로 machine-type communication (MTC)와 같은 장치(device)를 셀룰러 시스템에서 지원하여 사물 인터넷(internet of things, IoT)을 구현하기 위한 통신 방식으로 이용될 수 있다.

NB-IoT 시스템은 서브캐리어 간격(subcarrier spacing) 등의 OFDM 파라미터(parameter)들을 기존의 시스템(즉, LTE 시스템)에서와 같은 것을 사용함으로써, 추가적인 대역(band) 할당 없이 legacy LTE band에 1 PRB를 NB-LTE 용으로 할당하여 주파수를 효율적으로 사용할 수 있는 장점이 있을 수도 있다. 이하, 본 명세서에서는 NB-IoT 시스템이 LTE 시스템을 기준으로하여 설명되지만, 본 명세서에서 제안하는 방법들이 차세대 통신 시스템(예: NR(New RAT) 시스템 등)에 확장하여 적용될 수도 있음은 물론이다.

NB-LTE의 물리 채널(physical channel)은 하향링크(downlink)의 경우, NPSS/NSSS, NPBCH, NPDCCH/NEPDCCH, NPDSCH 등으로 정의되며, 기존의 시스템(즉, LTE 시스템)와 구별하기 위해 N을 더해서 지칭될 수 있다.

기존의 시스템(예: 3GPP Rel.14)까지의 FDD(Frequency Division Duplexing) NB-IoT에서 이용되는 NPRACH 프리앰블은 두 가지 format이 있으며, 구체적인 형태는 도 8과 같을 수 있다.

도 8은 NB-IoT 시스템에서의 NPRACH 프리앰블 포맷의 일례를 나타낸다.

도 8을 참고하면, NPRACH 프리앰블은 단일 톤 전송(single tone transmission)에 이용되며, 3.75kHz의 서브캐리어 간격을 가지고 있다. 또한, 다섯 개의 심볼들과 하나의 순환 프리픽스(cyclic prefix, CP)가 결합되어 하나의 심볼 그룹(symbol group)을 구성할 수 있다.

이 때, NPRACH 프리앰블 포맷 0(NPRACH preamble format 0)는 66.66us인 CP와 다섯 개의 연속된 266.66us인 심볼들로 구성되며, NPRACH 프리앰블 포맷 1(NPRACH preamble format 1)은 266.66us인 CP와 다섯 개의 연속된 266.66us인 심볼들로 구성될 수 있다. 이 경우, NPRACH 프리앰블 포맷 0의 심볼 그룹의 길이는 1.4ms이며, NPRACH 프리앰블 포맷 1의 심볼 그룹의 길이는 1.6 ms일 수 있다.

또한, 반복(repetition)(즉, 반복 전송)을 위한 기본 단위는 4개의 심볼 그룹들로 구성될 수 있다. 즉, 하나의 반복을 수행(또는 형성)하기 위하여 4개의 심볼 그룹들이 이용될 수 있다. 이에 따라, 하나의 반복을 구성하고 있는 4개의 연속된 심볼 그룹들의 길이는 NPRACH 프리앰블 포맷 0의 경우 5.6ms이며, NPRACH 프리앰블 포맷 1의 6.4ms일 수 있다.

또한, 도 9와 같이, NPRACH 프리앰블은 서브캐리어 간격만큼의 간격을 가진 첫 번째 호핑(1^st hopping)과 서브캐리어 간격의 6배만큼의 간격을 가진 두 번째 호핑(2^nd hopping)을 하도록 설정될 수 있다.

도 9는 NPRACH 프리앰블의 반복과 임의 호핑 방법의 일례를 나타낸 도이다.

다만, 차세대 NB-IoT 시스템(예: 3GPP Rel.15에서의 NB-IoT)에서 고려되는 TDD(즉, 상술한 프레임 구조 타입 2(frame structure type 2))에서는, 기존 LTE 시스템의 UL/DL 구성(UL/DL configuration)을 고려하면 기존 NB-IoT(예: 3GPP Rel. 14의 legacy NB-IoT)에서의 NPRACH 프리앰블 포맷을 그대로 이용하는 것이 어려울 수 있다. 단, TDD 독립형 모드(standalone mode)는 새로운 UL/DL 구성을 도입하여 기존 NB-IoT의 NPRACH 프리앰블 포맷을 이용하도록 설정할 수는 있으나, 일반적으로 고려하고 있는 인-밴드 모드(in-band mode) 및/또는 가드 밴드 모드(guard band mode)는 기존 NB-IoT의 NPRACH 프리앰블 포맷을 그대로 사용하기는 쉽지 않을 수 있다.

따라서, 이하 본 명세서에서는 TDD(즉, 프레임 구조 타입 2)가 NB-IoT 시스템에 적용되는 경우를 고려하여 NPRACH 프리앰블을 설계하는 방법을 제안한다.

이하, 본 명세서에서 제안하는 실시 예들 및/또는 방법들(즉, 본 발명의 사상)은 랜덤 액세스 채널(PRACH) 외의 다른 채널에도 확장하여 적용될 수 있으며, 단일 톤 전송(single-tone transmission) 방식뿐만 아니라 다중 톤 전송(multi-tone transmission) 방식에도 확장될 수 있음은 물론이다.

또한, 앞서 언급한 바와 같이, 본 명세서에서 제안하는 실시 예들 및/또는 방법들은 LTE 시스템뿐만 아니라, 차세대 통신 시스템(예: NR 시스템)에도 확장하여 적용될 수 있음은 물론이다.

또한, 본 명세서에서 제안하는 실시 예들 및/또는 방법들은 TDD에서의 인-밴드 모드(in-band mode) 또는 가드 밴드 모드(guard band mode)를 중심으로 설명되나, 독립형 모드(standalone mode)에서도 본 명세서에서 제안하는 방법이 적용될 수 있음은 물론이다.

또한, 본 명세서에서 제안하는 실시 예들 및/또는 방법들은 설명의 편의를 위하여 구분된 것일 뿐, 어느 실시 예 및/또는 방법의 일부 구성이나 특징은 다른 실시 예 및/또는 방법에 포함될 수 있고, 또는 다른 실시 예 및/또는 방법의 대응하는 구성 또는 특징과 교체될 수도 있다.

TDD(즉, 프레임 구조 타입 2)를 고려하여 향상된 NPRACH 프리앰블 (enhanced NPRACH preamble)을 설계 또는 설정하는 방법

앞서 도 9에서 살핀 바와 같이, 상기 첫 번째 호핑과 상기 두 번째 호핑은 연속적인 상향링크 서브프레임(UL subframe)에서 수행되도록 설정하는 것이 성능 측면에서 유리할 수 있다. 그러나, 기존의 NPRACH 프리앰블 포맷을 TDD에서도 이용하는 경우, 4개의 심볼 그룹들을 연속적으로 전송할 수 있는 UL/DL 구성(상술한 표 1 참고)은 존재하지 않는다.

따라서, TDD를 위한 NPRACH 프리앰블을 설계할 때, (1) 하나의 심볼 그룹에 포함될 심볼 개수를 줄이는 방식, (2) 서브캐리어 간격을 늘리면서 동시에 심볼 길이(symbol length)를 줄이는 방식, 또는 (3) CP 길이(CP length)를 줄이는 방식 등이 고려될 수 있다. 또는, 상기 (1) 내지 (3)의 방식들을 조합하여 NPRACH 프리앰블이 설계될 수도 있다.

표 6은 상술한 표 1의 UL/DL 구성에서 각 구성 별 연속하는 UL 서브프레임들을 표시한 것을 나타낸다.

표 6을 참고하면, 구성 #2(configuration #2)와 구성 #5(configuration #5)를 제외한 구성들 #0, #1, #3, #4 및 #6은 최소 두 개의 UL 서브프레임들을 연속적으로 포함하고 있다.

구체적으로, 구성 #0의 경우 서브프레임들 #2, #3, #4 및 서브프레임들 #7, #8, #9가 연속되며, 구성 #1의 경우 서브프레임들 #2, #3 및 서브프레임들 #7, #8가 연속되며, 구성 #3의 경우 서브프레임들 #2, #3, #4가 연속되며, 구성 #4의 경우 서브프레임들 #2, #3이 연속되며, 구성 #6의 경우 서브프레임들 #2, #3, #4 및 서브프레임들 #7, #8이 연속될 수 있다.

다만, 본 명세서에서 연속적인 UL 서브프레임의 수를 판단하는 기준은 실제로 단말이 전송할 수 있는 UL 서브프레임(즉, 유효(valid) UL 서브프레임)으로 설정될 수 있다. 일례로, 표 6에 나타난 것과 같이 UL/DL 구성 상에서 2개의 UL 서브프레임들이 연속적으로 설정되는 경우에도, 둘 중 하나의 UL 서브프레임이 단말이 이용할 수 없는 UL 서브프레임(즉, 무효(invalid) UL 서브프레임)이면, 이는 연속된 1개의 UL 서브프레임만이 존재하는 것을 의미할 수 있다.

이하, 보다 구체적으로 TDD(즉, 프레임 구조 타입 2)이 NB-IoT 시스템에 적용될 때, NPRACH 프리앰블의 설계와 관련된 다양한 방법들에 대해 살펴본다. 이하 본 명세서에서 제안하는 방법들에서, 프리앰블은 NB-IoT 시스템에서의 NPRACH 프리앰블을 의미하는 것일 수 있다.

(방법 1)

먼저, 특정 개수의 홉(hop)을 포함하는 심볼 그룹(들)이 연속된 상향링크 서브프레임들 내에서 전송되도록 프리앰블을 설정하는 방법이 고려될 수 있다. 여기에서, 홉은 심볼 그룹들 간에 주파수 영역 상의 호핑이 일어나는 것을 의미할 수 있다.

이하 설명의 편의를 위하여, H 개의 홉을 포함하는 심볼 그룹(들)이 연속된 L 개의 상향링크 서브프레임 내에 전송되는 것으로 표현하여 설명한다. 여기에서, H 값은 1보다 큰 양의 정수일 수 있으며, L 값은 양의 정수일 수 있다.

이 때, 특정 값의 H 가 결정되면, 연속된 L 개의 상향링크 서브프레임 내에서 전송되는 심볼 그룹의 개수는 H+1 개가 될 수 있다. 이하, 본 명세서에서는 연속된 L 개의 상향링크 서브프레임 내에서 전송되는 심볼 그룹의 개수는 G(즉, H+1)로 표현한다.

또한, H 값이 고정일 경우, L 의 개수에 따라 각 심볼 그룹을 구성하는 심볼의 개수(이하, N)와 순환 프리픽스(cyclic prefix, CP) 길이 등이 달라질 수 있기 때문에, L 값 및 H 값에 따라 서로 다른 프리앰블 포맷들이 구성될 수 있다. 특히, H=2, G=3인 예시의 경우가 고려될 수 있으며, 이는 도 10과 같이 표현될 수 있다.

도 10은 본 명세서에서 제안하는 방법이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 NPRACH 프리앰블의 일 예를 나타낸다. 도 10은 단지 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위를 제한하는 것이 아니다.

도 10을 참고하면, 프리앰블의 전송에 대해 서브캐리어 간격이 3.75kHz인 경우가 가정되며, 2개의 홉의 크기는 각각 3.75kHz 및 22.5kHz일 수 있다. 또한, 도 10에 나타난 주파수 호핑은 일 예에 불과하므로, 호핑이 양의 방향과 음의 방향 중 어느 방향으로도 자유롭게 차이가 발생할 수 있음은 물론이다. 뿐만 아니라, 3.75kHz의 호핑과 22.5kHz의 호핑 간의 순서는 도 10에 나타난 것과 반대로 설정될 수도 있다.

일례로, L 값이 1인 경우에 해당하는 경우(즉, NB-IoT 시스템에서 지원하는 전송 시간 단위, 서브프레임 내에서), 해당 구간 내에서 3개의 심볼 그룹들이 연속적으로 전송되도록 설정될 수 있다. 여기에서, 연속적으로 전송되는 3개의 심볼 그룹들은 심볼 그룹 집합(symbol group set) 또는 서브-프리앰블(sub-preamble) 등으로 지칭될 수도 있다.

구체적으로, 1ms 내에서 3 개의 심볼 그룹들을 연속적으로 전송하기 위하여, 각 심볼 그룹은 1 개의 심볼(즉, 3.75kHz 서브캐리어 간격에서는 심볼의 길이가 8192Ts)로 구성되며, CP 길이는 최대 1572Ts로 설정될 수 있으며, 이때 보호 구간(guard period)는 1428Ts로 설정될 수 있다. 여기에서, 상술한 도 1에 나타난 것과 같이 Ts는 1/30.72(us)일 수 있다.

또한, 앞서 언급한 바와 같이, 심볼 그룹은 하나의 CP와 적어도 하나의 심볼을 포함하는 개념일 수도 있다.

도 10과 같은 프리앰블의 경우, 기존의 LTE 시스템과 같이 4.69us의 최대 지연 스프레드(maximum delay spread)가 지원되며, 최대 셀 반경(maximum cell radius)은 6.97km일 수 있다. 만약, 해당 셀 반경보다 작은 셀을 커버하고 싶다면, CP 길이를 줄이는 방법이 고려될 수 있다. 이 때, LTE PRACH 프리앰블 포맷 4가 가지는 CP 길이인 448T_S 보다는 크거나 같아야 1.4km 이상이 커버될 수 있다. 감소된 공간은 보호 구간(guard period)으로 이용될 수 있다. 특징적으로, 1ms에 3개의 심볼 그룹들을 이용하여 2개의 서로 다른 크기의 홉(즉, 호핑)을 전송할 수 있는 프리앰블은 TDD를 지원하는 NB-IoT 중 짧은 커버리지(short coverage)(즉, 좁은 커버리지)를 지원하는 프리앰블 포맷으로 고려될 수도 있다.

이 때, 셀 반경은 수학식 3에 의해 결정될 수 있다.

수학식 3에서, 'legacy min CP length'는 15kHz 서브캐리어 간격의 일반 CP 길이인 144T_S이며, 'preamble CP length'는 프리앰블의 CP 길이를 의미하며, 'guard period'는 보호 구간의 길이를 의미하고, 'round trip delay(us)'는 왕복 지연 시간을 의미할 수 있다.

상술한 바와 같은 프리앰블 포맷을 포맷 1로 지칭하는 경우, L 값이 2개, 3개인 경우에 적용할 수 있는 포맷은 각각 포맷 2 및 포맷 3으로 지칭될 수 있다. 이 때, 포맷 1, 포맷 2, 및 포맷 3은 표 7과 같이 정리될 수 있다.

표 7에 계산된 CP 길이는 각 조건하에서 최대 셀 커버리지를 달성하기 위해 계산된 최대 CP 길이이며, 앞서 언급한 것과 같이 CP 길이가 448 TS 보다는 크거나 같아야 1.4km 이상을 커버할 수 있으며, 나머지는 보호 구간으로 이용될 수 있다.

이와 같이 결정된 경우, 각 프리앰블은 상기 포맷에 관계 없이 특정 호핑 패턴(hopping pattern)을 따라 전송된다고 설정할 수 있다. 즉, 최초 +1 톤(tone), +6 톤 차이를 갖는 3개의 심볼 그룹들이 L개의 연속하는 상향링크 서브프레임에서 전송되고, 다음에 -1 톤, -6 톤 차이를 갖는 3개의 심볼 그룹들이 L개의 연속하는 상향링크 서브프레임에 전송된다고 설정할 수 있다. 이 경우, +가 -로 바뀌는 경우, 1 톤과 6 톤이 나오는 순서가 바뀌는 경우 모두 다 가능함은 물론이다. 또한 + 갭(gap)과 - 갭이 L개의 연속하는 상향링크 서브프레임에 전송되는 형태도 고려될 수 있다.

또한, 도 10과 같이 1 톤과 6 톤 차이를 보여주는 3개의 심볼 그룹들은 단일 반복(single repetition) 단위로 설정(또는 약속)될 수 있고, 단말은 기지국에 의해 설정된 반복 횟수(repetition number)만큼, 해당 단일 반복 단위를 반복 전송하도록 설정될 수 있다.

NB-IoT 시스템에서 이와 유사하게 연속된 상향링크 서브프레임 개수, 즉 단말이 연속적으로 전송할 수 있는 상향링크 전송 구간(uplink transmission duration) 별로 서로 다른 포맷(즉, 프리앰블 포맷)이 결정된 경우, 기지국은 해당 셀에 이용될 상향링크/하향링크 구성(이하, UL/DL 구성)에 따라 여러 프리앰블 포맷들 중 사용가능 한 특정 개수 중 몇 개를 단말에게 설정할 수 있다.

예를 들어, 연속된 상향링크 서브프레임 2개가 확보 될 수 있는 UL/DL 구성 #1의 경우, 기지국은 1ms(즉, 1개의 서브프레임)에 맞는 프리앰블 포맷과 2ms(즉, 2개의 서브프레임)에 맞는 프리앰블 포맷을 각각 단말에게 설정해줄 수 있다.

만약, 기지국이 1ms에 맞는 프리앰블 포맷을 연속된 상향링크 서브프레임 개수가 L개 확보될 수 있는 UL/DL 구성에 사용하도록 설정하는 경우, (a) 단말은 연속된 L개의 상향링크 서브프레임 내에 G개의 심볼 그룹들부터 1개의 보호 구간까지 연속적으로 L 번 반복하여 전송하도록 설정될 수 있다. 여기에서, G개의 심볼 그룹들은 G개의 연속하여 전송되는 심볼 그룹들을 의미할 수 있다.

또는, 기지국이 1ms에 맞는 프리앰블 포맷을 연속된 상향링크 서브프레임 개수가 L개 확보될 수 있는 UL/DL 구성에 사용하도록 설정한 경우, (b) 단말은 연속된 L개의 상향링크 서브프레임 내에 G개의 심볼 그룹들을 연속적으로 L 번 반복하여 전송하고 마지막에 보호 구간를 L 번 반복하여 전송하도록 설정될 수도 있다. 여기에서, G개의 심볼 그룹들은 G개의 연속하여 전송되는 심볼 그룹들을 의미할 수 있다.

상술한 (a) 방법의 경우, 기존의 방식에 아무런 변화 없이 설정될 수 있다. 다만, 상술한 (b) 방법의 경우, 기지국으로부터 설정된 프리앰블 포맷과 UL/DL 구성 등에 따라 단일 반복 단위가 연속적으로 두 번 이상 전송 될 수 있는 경우에만, 마지막에 전송되는 보호 구간은 단일 반복 단위가 연속적으로 전송된 이후 한 번에 붙여서 전송되도록 설정될 수 있다. 여기에서, 단일 반복 단위는 N개의 심볼 그룹 및 1개의 보호 구간으로 구성될 수 있다.

또한, 단일 반복 단위는 프리앰블을 설정하는 방식에 따라 달라질 수 있으며, 서브-프리앰블(sub-preamble)로 대체하여 적용할 수 있음은 당연하다. 여기에서, 서브-프리앰블은 단일 반복 단위의 1/K 단위로서, 서브-프리앰블이 L개의 연속하는 상향링크 서브프레임에서 전송되고, K개의 서브-프리앰블이 모두 전송되어야 비로소 단일 반복이 종료될 수 있다. 또한, 설정받은 반복 횟수 만큼 단일 반복 단위를 반복 전송하는 개념은 변함 없이 유지된다고 할 수 있다.

상술한 (a) 방법 및 (b) 방법에 대한 예시들은 도 11과 같을 수 있다.

도 11은 본 명세서에서 제안하는 방법이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 NPRACH 프리앰블에 기반한 반복 전송의 예들을 나타낸다. 도 11은 단지 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위를 제한하는 것이 아니다.

도 11의 (a)는 단말이 연속된 L개의 상향링크 서브프레임 내에 G개의 심볼 그룹들 및 1개의 보호 구간을 연속적으로 L 번 반복하여 전송하는 경우의 예시를 나타낸다. 이와 달리, 도 11의 (b)는 단말이 연속된 L개의 상향링크 서브프레임 내에 G개의 심볼 그룹들을 연속적으로 L 번 반복하여 전송하고 마지막에 보호 구간를 L 번 반복하여 전송하는 경우의 예시를 나타낸다.

또한, 도 10에 나타난 것과 같은 3개의 심볼 그룹들이 2번 반복되는 형태의 NPRACH 프리앰블(즉, 단일 반복 단위)이 설정될 수도 있다. 일례로, 앞서 전송되는 3개의 심볼 그룹들이 이루는 호핑 간격(hopping distance)(즉, 홉)가 +3.75kHz 및 +22.5kHz인 경우, 뒤에 전송되는 3개의 심볼 그룹들이 이루는 호핑 간격는 -3.75kHz 및 -22.5kH로 설정될 수 있다. 이 경우, 총 6개의 심볼 그룹들이 하나의 NPRACH 프리앰블로 구성될 수 있다.

이와 관련하여, TDD를 지원하는 NB-IoT 시스템에서 단말 및 기지국이 NPRACH 프리앰블을 송수신하는 동작은 도 12 및 도 13과 같이 수행될 수 있다.

도 12는 본 명세서에서 제안하는 방법이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 NPRACH 프리앰블을 전송하는 단말의 동작 순서도를 나타낸다. 도 12는 단지 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위를 제한하는 것이 아니다.

도 12를 참고하면, 단말 및 기지국은 TDD를 지원하는 NB-IoT 시스템에서 랜덤 액세스 절차를 수행하는 경우가 가정된다. 또한, 해당 단말 및 기지국은 본 명세서에서 제안하는 방법들(즉, 방법들 1, 2, 3, 및/또는 4)에 기반하여 NPRACH 프리앰블을 송수신하는 경우가 가정된다.

먼저, 단말은 UL/DL 구성(UL/DL configuration)과 관련된 설정 정보를 기지국으로부터 수신할 수 있다(S1205 단계). 일례로, 상기 UL/DL 구성과 관련된 설정 정보는 상술한 표 1에 나타난 것과 같은 정보일 수 있다. 여기에서, UL/DL 구성은 TDD와 관련된 상술한 프레임 구조 타입 2에 기반하여 설정될 수 있다.

이 후, 단말은 수신된 UL/DL 구성을 고려하여 설정된 NPRACH 프리앰블을 기지국으로 전송할 수 있다(S1210 단계). 일례로, 본 명세서에서 제안하는 방법들과 같이, 단말은 UL/DL 구성의 연속하는 상향링크 서브프레임의 수를 고려하여 설정된 NPRACH 프리앰블을 기지국으로 전송할 수 있다.

이 때, 상술한 바와 같이, 단말이 기지국으로 전송하는 NPRACH 프리앰블은 두 개의 심볼 그룹 집합들을 포함할 수 있다. 여기에서, 심볼 그룹 집합은 앞서 언급한 바와 같이 연속하는 3개의 심볼 그룹들을 포함할 수 있다. 즉, 심볼 그룹 집합은 연속하여 전송되는 심볼 그룹들의 단위(또는 집합)을 의미할 수 있으며, 도 12에서의 동작에서는 특히 심볼 그룹 집합이 연속하는 3개의 심볼 그룹들로 구성되는 경우를 가정한다. 또한, 각 심볼 그룹 집합의 길이는 NB-IoT 시스템에서의 전송 시간 단위(즉, 프레임 구조 타입 2에 따른 서브프레임, 1ms)보다 짧게 설정될 수 있다. 또한, 각 심볼 그룹은 하나의 CP 및 하나의 심볼을 포함할 수 있다.

그리고/또는, NPRACH 프리앰블에 포함되는 심볼 그룹 집합의 수, 상기 심볼 그룹 집합에 포함되는 심볼 그룹의 수, 및 상기 심볼 그룹에 포함되는 심볼의 수는 상기 기지국에서 지원되는 상향링크-하향링크 구성에 따라 다르게 설정될 수도 있다.

상술한 단말의 동작과 관련하여, 해당 단말은 도 32 및 도 33에 나타난 것과 같은 장치로 구성될 수 있다. 이와 같은 점을 고려할 때, 상술한 도 12에서의 동작은 도 32 및 도 33에 나타난 장치에 의해 수행될 수 있다.

예를 들어, 프로세서 3221(또는 프로세서 3310)은 UL/DL 구성(UL/DL configuration)과 관련된 설정 정보를 기지국으로부터 수신할 수 있다(S1205 단계). 또한, 프로세서 3221(또는 프로세서 3310)은 수신된 UL/DL 구성을 고려하여 설정된 NPRACH 프리앰블을 기지국으로 전송할 수 있다(S1210 단계).

도 13은 본 명세서에서 제안하는 방법이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 NPRACH 프리앰블을 수신하는 기지국의 동작 순서도를 나타낸다. 도 12는 단지 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위를 제한하는 것이 아니다.

도 13을 참고하면, 단말 및 기지국은 TDD를 지원하는 NB-IoT 시스템에서 랜덤 액세스 절차를 수행하는 경우가 가정된다. 또한, 해당 단말 및 기지국은 본 명세서에서 제안하는 방법들에 기반하여 NPRACH 프리앰블을 송수신하는 경우가 가정된다.

먼저, 기지국은 단말로 UL/DL 구성(UL/DL configuration)과 관련된 설정 정보를 전송할 수 있다(S1305 단계). 일례로, 상기 UL/DL 구성과 관련된 설정 정보는 상술한 표 1에 나타난 것과 같은 정보일 수 있다. 여기에서, UL/DL 구성은 TDD와 관련된 상술한 프레임 구조 타입 2에 기반하여 설정될 수 있다.

이 후, 기지국은 UL/DL 구성을 고려하여 설정된 NPRACH 프리앰블을 단말로부터 수신할 수 있다(S1310 단계). 일례로, 본 명세서에서 제안하는 방법들과 같이, 기지국은 UL/DL 구성의 연속하는 상향링크 서브프레임의 수를 고려하여 설정된 NPRACH 프리앰블을 단말로부터 수신할 수 있다.

이 때, 상술한 바와 같이, 단말이 기지국으로 전송하는 NPRACH 프리앰블은 두 개의 심볼 그룹 집합들을 포함할 수 있다. 여기에서, 심볼 그룹 집합은 앞서 언급한 바와 같이 연속하는 3개의 심볼 그룹들을 포함할 수 있다. 즉, 심볼 그룹 집합은 연속하여 전송되는 심볼 그룹들의 단위(또는 집합)을 의미할 수 있으며, 도 13에서의 동작에서는 특히 심볼 그룹 집합이 연속하는 3개의 심볼 그룹들로 구성되는 경우를 가정한다. 또한, 각 심볼 그룹 집합의 길이는 NB-IoT 시스템에서의 전송 시간 단위(즉, 프레임 구조 타입 2에 따른 서브프레임, 1ms)보다 짧게 설정될 수 있다. 또한, 각 심볼 그룹은 하나의 CP 및 하나의 심볼을 포함할 수 있다.

그리고/또는, NPRACH 프리앰블에 포함되는 심볼 그룹 집합의 수, 상기 심볼 그룹 집합에 포함되는 심볼 그룹의 수, 및 상기 심볼 그룹에 포함되는 심볼의 수는 상기 기지국에서 지원되는 상향링크-하향링크 구성에 따라 다르게 설정될 수도 있다.

상술한 기지국의 동작과 관련하여, 해당 기지국은 도 32에 나타난 것과 같은 장치로 구성될 수 있다. 이와 같은 점을 고려할 때, 상술한 도 13에서의 기지국 동작은 도 32에 나타난 장치에 의해 수행될 수 있다.

예를 들어, 프로세서 3211은 단말로 UL/DL 구성(UL/DL configuration)과 관련된 설정 정보를 전송할 수 있다(S1305 단계). 또한, 프로세서 3211은 UL/DL 구성을 고려하여 설정된 NPRACH 프리앰블을 단말로부터 수신할 수 있다(S1310 단계).

상술한 바와 같이 하나의 전송 시간 단위(예: 1ms) 내에 3개의 심볼 그룹들이 배치되도록 구성되며, 각 심볼 그룹이 1개의 심볼로만 구성되는 경우, 단말은 NPRACH 프리앰블을 효율적으로 전송할 수 있다.

일반적으로, 상술한 바와 같이 TDD 셀의 셀 커버리지가 FDD 셀의 셀 커버리지에 비해 작게 설정되어 있기 때문에, 기존의 LTE TDD 시스템에서 짧은 커버리지를 위한 PRACH 프리앰블 포맷 4가 이용되고 있다. 이는, 특정 LTE TDD 셀이 만약 PRACH 프리앰블 포맷 4를 지원하고 있고, 해당 TDD 셀에서 NB-IoT 인-밴드 모드(in-band mode) 또는 가드 밴드 모드(guard band mode)를 지원하려 한다면, 짧은 커버리지를 지원할 수 있는 새로운 NPRACH 프리앰블 포맷의 도입이 고려될 필요가 있다. 이 때, LTE PRACH 프리앰블 포맷 4가 지원하는 셀 커버리지를 커버하기 위한 CP 길이는 488TS 이고 한 심볼은 8192TS 이므로 한 서브프레임(즉, 30720TS) 안에 하나의 CP와 하나의 심볼로 구성된 심볼 그룹(즉, 488 TS + 8192 TS)이 3번 연속적으로 포함될 수 있다.

이와 같이 심볼 그룹이 3번 연속적으로 포함되는 것이 심볼 그룹이 2번 연속적으로 들어갈 때보다 가질 수 있는 효과는, 심볼 그룹 간의 주파수 갭(frequency gap)을 하나 더 만들 수 있다는 점이다. 즉, 심볼 그룹이 2번 연속적으로 들어가는 경우 두 개의 심볼 그룹 간의 간격은 22.5kHz 혹은 3.75 kHz 중 하나일 수 있지만, 심볼 그룹이 3번 연속적으로 들어가게 되면 심볼 드룹들 간의 간격으로 3.75kHz 및 22.5kHz 둘 다 설정될 수 있다. 따라서, 심볼 그룹이 2번 연속적으로 들어가는 경우에 비해 주파수 캡을 더 자주 만들어 내기 때문에, 기지국 단에서 TA(Timing Advance)를 추정하는데 있어서 더 빠르고 더 정확하게 추정할 수 있다는 장점이 있다. 이는, 단말의 배터리 수명(battery life) 및/또는 지연(latency) 측면에서 이득일 수 있다.

또한, 기지국 단에서 프리앰블 수신 성능을 향상시키기 위해서, 하나의 프리앰블 내에 동일한 크기를 가지는 주파수 갭이 양의 방향과 음의 방향 모두 있는 것이 바람직할 수 있다.

일례로, 하나의 전송 단위(예: 1ms) 내에 3개의 심볼 그룹들이 배치되는 구조가 1번만 있는 경우(즉, 한 개의 심볼 그룹 집합으로 NPRACH 프리앰블이 구성되는 경우)에는 총 2번의 주파수 갭이 설정될 수 있기 때문에, ±3.75 kHz, ±22.5kHz 중 2개만 포함할 수 있게 된다. 한편, 하나의 전송 단위(예: 1ms) 내에 3개의 심볼 그룹들이 배치되는 구조가 2번 반복되는 경우(즉, 두 개의 심볼 그룹 집합들로 NPRACH 프리앰블이 구성되는 경우), 총 4번의 주파수 갭을 만들어 낼 수 있기 때문에, ±3.75 kHz, ±22.5kHz를 모두 포함할 수 있게 된다.

따라서, 하나의 프리앰블이 6개의 심볼 그룹들로 구성되는 구조는 ±3.75 kHz, ±22.5kHz를 모두 포함할 수 있기 때문에, 3개의 심볼 그룹들로 구성된 프리앰블에 비해 더 좋은 프리앰블 수신 성능을 기대할 수 있는 장점이 있다.

또한, 상술한 반복 전송 방법과 달리, 1개의 상향링크 서브프레임(즉, 1ms)을 타겟으로 정의된 프리앰블 포맷의 특정 파라미터를 변경하여 2개 이상의 상향링크 서브프레임들이 연속적으로 존재할 때 전송하는 방법도 고려될 수 있다. 구체적으로, 1개의 전송 시간 단위(즉, 서브프레임, 1ms) 타겟으로 정의된 프리앰블 포맷의 CP 길이는 그대로 유지하고, 심볼 그룹 내의 심볼 수(number of symbols in symbol group, N) 값을, 연속하는 상향링크 서브프레임이 L개인 경우, L배로 늘려주는 방법이 고려될 수 있다.

예를 들어, 앞서 설명된 예시(CP 길이 = ~1572TS, N=1, G=3)를 참조하면, 다른 파라미터를 변경하지 않고, 연속하는 상향링크 서브프레임이 2개인 경우에는 N값이 2로 늘어나고, 연속하는 상향링크 서브프레임이 3개인 경우에는 N값이 3으로 늘어나는 방법이 고려될 수 있다. 해당 방법을 이용하면 앞서 설명된 반복 전송 방법보다 CP 오버헤드가 작아진다는 장점이 있으나, 단일 반복에 필요한 절대 시간이 늘어날 수도 있다. 해당 방법에 대한 예시들은 도 14와 같을 수 있다.

도 14는 본 명세서에서 제안하는 방법이 적용될 수 있는 NPRACH 프리앰블 반복 전송의 예들을 나타낸다. 도 14는 단지 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위를 제한하는 것이 아니다.

도 14의 (a)와 같은 프리앰블 포맷이 정의된 경우, 도 14의 (b) 및 (c)와 같은 프리앰블 포맷이 추가적으로 정의될 수 있다. 도 14의 (b)의 경우 (a)와 비교하여 각 심볼 그룹에 포함된 심볼의 수가 2배로 증가하였으며, 도 14의 (c)는 (a)와 비교하여, 각 심볼 그룹에 포함된 심볼의 수가 3배로 증가하였음을 알 수 있다.

또한, 이와 유사하게 심볼 그룹에 포함되는 심볼의 수(N) 값을 변경하는 대신 연속하여 전송되는 심볼 그룹의 수(G) 값을 변경하는 방법이 고려될 수도 있다.

(방법 2)

다음으로, 프리앰블 포맷과 호핑 포맷을 독립적으로 정의하는 방법도 고려될 수 있다. 이 때, 프리앰블 포맷은 심볼 그룹을 구성하는 CP 길이, 심볼 그룹 내의 심볼의 수(즉, N) 등을 구성하도록 설정될 수 있다. 또한, 호핑 포맷은 연속적으로 전송되는 심볼 그룹의 수(즉, G) 및 홉 간격(예: 3.75kHz, 22.5kHz) 등을 구성하도록 설정될 수 있다.

각 프리앰블 포맷은 L개의 연속하는 상향링크 서브프레임에 맞게 구성된다고 설정할 수 있다. 일례로, G가 2인 경우, 프리앰블 포맷들은 표 8과 같이 설정될 수 있다.

이 경우에도, 상술한 방법 1에서 언급된 수학식 3을 통해 최대 셀 반경이 경정될 수 있다. 표 8에 계산된 CP 길이는 각 조건하에서 최대 셀 커버리지를 달성하기 위해 계산된 최대 CP 길이이며, 앞서 언급한 것과 같이 CP 길이가 448 T_S 보다는 크거나 같아야 1.4km 이상을 커버할 수 있으며, 나머지는 보호 구간으로 이용될 수 있다.

도 15는 본 명세서에서 제안하는 프리앰블 포맷의 일 예를 나타낸다. 도 15를 참고하면, 해당 프리앰블 포맷은 4478Ts 길이의 CP 및 8192Ts 길이의 심볼 그룹으로 구성되며, 이는 상술한 표 8의 프리앰블 포맷 1에 해당할 수 있다.

또한, 각 호핑 패턴은 연속적으로 전송되는 심볼 그룹의 개수(G) 및 홉 간격, 호핑 패턴 등을 결정하기 위해 이용되도록 설정될 수 있다. 특정 프리앰블 포맷이 사용되도록 설정된 경우(즉, 단말에 대해 특정 프리앰블 포맷이 설정된 경우), 호핑 패턴은 L 개의 연속하는 상향링크 서브프레임에 따라 서로 다르게 설정될 수 있다. 일례로, 상술한 프리앰블 포맷 1이 이용되도록 설정되는 경우, 고려될 수 있는 호핑 패턴들은 도 15와 같을 수 있다.

도 16은 본 명세서에서 제안하는 방법이 적용될 수 있는 NPRACH 프리앰블의 구성과 관련된 호핑 포맷의 예들을 나타낸다. 도 16은 단지 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위를 제한하는 것이 아니다.

도 16의 (a)는 호핑 포맷 1을 나타낸 것일 수 있으며, 호핑 포맷 1은 G는 2로 설정되며, 홉은 ±3.75 kHz 또는 ±22.5 kHz로 설정되는 것을 의미할 수 있다. 도 16의 (b)는 호핑 포맷 2를 나타낸 것일 수 있으며, 호핑 포맷 2는 G는 3으로 설정되며, 홉의 순서는 ±3.75 kHz, ±22.5 kHz 또는 ±22.5kHz, ±3.75kHz로 설정되는 것을 의미할 수 있다. 도 16의 (c)는 호핑 포맷 3을 나타낸 것일 수 있으며, 호핑 포맷 3은 G는 4로 설정되며, 홉의 순서는 ±3.75 kHz, ±22.5 kHz, ±3.75 kHz 또는 ±3.75 kHz, ±3.75 kHz, ±22.5 kHz 또는 ±22.5 kHz, ±3.75 kHz, ±3.75 kHz로 설정되는 것을 의미할 수 있다. 특징적으로 3.75kHz 홉의 경우, 앞서 + 방향으로 호핑했다면 다음에는 - 방향으로 호핑한다고 설정할 수 있고, 앞서 - 방향으로 호핑했다면 다음에는 + 방향으로 호핑한다고 설정할 수 있다.

결과적으로, 프리앰블 포맷과 호핑 포맷이 결정되면 보호 구간이 결정된다고 설정할 수 있다. 또한, 각 호핑 포맷 별로 단일 반복 단위를 다르게 설정할 수도 있다.

예를 들어, 호핑 포맷 1의 경우(즉, G가 2인 경우), 도 16의 (a)가 서브-프리앰블로 정의되고, 해당 서브-프리앰블이 2번 전송되어야 단일 반복이 전송된다고 설정할 수 있다. 호핑 포맷 2와 호핑 포맷 3의 경우, 각각 도 16의 (b) 및 (c)가 단일 반복 단위로 정의되어 동작한다고 설정할 수도 있다.

해당 방법 2에서와 같이, 프리앰블 포맷과 호핑 포맷이 설정된 경우에도, 앞서 방법 1에서 언급한 것과 같이 기지국이 하나의 전송 시간 단위(즉, 서브프레임, 1ms)에 맞는 프리앰블 포맷과 호핑 포맷을 연속된 상향링크 서브프레임 개수가 L개 확보될 수 있는 UL/DL 구성에 이용하도록 설정한 경우, 단말은 상술한 방법 1과 같은 원칙에 따라 동작한다고 설정할 수도 있다.

즉, 방법 2에서 설명된 방식들은 방법 1에서 설명된 방식들과 상호 결합 및/또는 치환되어 적용될 수 있음은 물론이다.

(방법 3)

다음으로, 프리앰블을 통해 전송해야 할 호핑 간격 후보들(hopping distance candidates)의 집합(set)을 미리 정의하고(즉, 미리 설정하고), 해당 프리앰블이 전송해야 하는 호핑 간격 후보들을 다수의 심볼 그룹들을 이용하여 전송하는 방법이 고려될 수도 있다. 즉, 이는, 프리앰블에 적용될 호핑 간격의 후보들에 대한 집합을 미리 설정하여, 설정된 집합에 기반하여 프리앰블 전송을 수행하는 방법일 수 있다. 여기에서, 프리앰블은 시스템 정보(예: 시스템 정보 블록(system information block, SIB) 등)를 통해 설정되는 프리앰블 당 반복 횟수(예: numRepetitionsPerPreambleAttempt)만큼 반복되는 최소 단위를 의미할 수 있다.

특히, 미리 정의될 호핑 간격 후보들의 집합에 대한 구체적 예들은 {+3.75kHz, +22.5kHz}, {+3.75kHz, +22.5kHz, -3.75kHz} 등일 수 있다. 이 때, 최초 전송되는 심볼 그룹의 서브캐리어 인덱스(subcarrier index)에 따라 부호가 음(-)으로 결정될 경우, 해당 집합은 {-3.75kHz, -22.5kHz}, {-3.75kHz, -22.5kHz, +3.75kHz} 등일 수도 있다.

이와 같이 특정한 값들을 순서대로 배열하여 하나의 집합을 구성하고, 연속적으로 전송되는 두 심볼 그룹 간 호핑 간격은 해당 집합에 나타난 순서를 따른다고 할 수 있다. 이 때, 상기 예시와는 다른 순서 및 다른 부호로 또 다른 조합이 만들어 질 수는 있으나, 이에 적용되는 발명의 사상은 동일하다고 볼 수 있다.

방법 3을 설명하기 위해, 미니-프리앰블(mini-preamble) 개념이 추가적으로 정의될 수 있다. 미니-프리앰블은 프리앰블을 구성하는 다수의 심볼 그룹들 중 연속된 상향링크 서브프레임을 통해 전송될 수 있게 구성되는 최소 단위를 의미할 수 있다. 각 미니-프리앰블은 호핑 간격 값과 심볼 그룹 개수 등이 독립적으로 정의될 수 있다. 즉, 프리앰블은 하나 이상의 미니-프리앰블들로 구성될 수 있으며, 미니-프리앰블들 간에는 셀-간 간섭 랜덤화(inter-cell interference randomization과 같은 이유로 특정 규칙을 갖는 랜덤 호핑(random hopping)이 발생할 수도 있다.

이 때, 상기 특정 규칙은 미니-프리앰블이 포함해야 하는 호핑 간격 크기와 방향에 따라 홀수 서브캐리어 인덱스(odd subcarrier index) 또는 짝수 서브캐리어 인덱스(even subcarrier index) 중에서 랜덤하게 선택하도록 설정될 수 있다. 또한, 하나의 미니-프리앰블은 불연속적으로 전송되지 않는다고 설정할 수도 있다. 즉, 미니-프리앰블은 연속된 상향링크 서브프레임 내에서만 전송된다고 설정할 수 있다. 추가적으로, 미니-프리앰블이 전송되고 남은 상향링크 서브프레임 영역에 하나 이상의 미니-프리앰블들이 전송될 수 있으면, 단말은 미니-프리앰블을 추가로 전송하도록 설정될 수 있다.

또한, 보호 구간은, 연속된 상향링크 서브프레임 동안 미리 정의된 방법에 따라 최대로 전송 가능한 미니-프리앰블(들)이 전송된 후, 가장 마지막에만 전송된다고 설정할 수도 있다. 즉, 연속된 상향링크 서브프레임 내에서 전송되는 미니-프리앰블들 사이에 보호 구간이 존재하지 않도록 설정될 수 있다.

해당 방법을 이용하여 단말이 프리앰블을 전송할 때, 해당 단말은 다음 두 가지 실시 예들 중 하나의 방식을 선택하여 프리앰블 전송을 수행할 수 있다. 이하 실시 예들을 설명하기 위하여, 프리앰블 포맷은 상술한 방법 1 및/또는 방법 2와 같은 방식으로 정의될 수 있다. 설명의 편의를 위하여, 상술한 방법 2의 프리앰블 포맷 1(즉, 도 15에 나타난 프리앰블 포맷)을 차용하여 이하 실시 예들이 설명된다. 이 때, 호핑 간격 후보들의 집합은 상기 예시들 중 {+3.75kHz, +22.5kHz}를 사용하는 경우가 가정된다. 물론, 상기 예시들 중 {+3.75kHz, +22.5kHz, -3.75kHz}를 이용하는 경우에도 이하 설명되는 방식들이 확장되어 적용될 수 있음은 물론이다.

(제1 실시 예)

먼저, 하나의 홉 간격만 이용할 수 있는 미니-프리앰블을 정의하는 방법에 대해 살펴본다.

본 실시 예에서는, 제1 미니-프리앰블은 3.75kHz 간격을 가지며 백-투-백(back-to-back)으로 전송되는(즉, 연속하여 전송되는) 2개의 심볼 그룹들로 구성되며, 제2 미니-프리앰블은 22.5kHz 간격을 가지며 백-투-백으로 전송되는 2개의 심볼 그룹들로 구성되는 경우를 가정한다. 여기에서, 제1 미니-프리앰블 및 제2 미니-프리앰블은 하나의 전송 시간 단위(예: 서브프레임, 1ms)내에 전송되도록 설정될 수 있다.

이하, 특정 상황에 따른 제1 미니 프리앰블 및 제2 미니-프리앰블의 전송 방법의 예시들에 대해 구체적으로 살펴본다. 이 경우, 반복 전송의 최소 단위인 프리앰블은 제1 미니-프리앰블과 제2 미니-프리앰블이 각각 한번씩 전송되어 구성될 수 있다.

예를 들어, 최초 전송이거나, 직전에 전송된 미니-프리앰블이 제2 미니-프리앰블인 경우를 가정한다.

이 경우, 단말이 이번에 전송할 수 있는 연속된 상향링크 서브프레임이 1ms(즉, L 값이 1인 경우)이면, 단말은 제1 미니-프리앰블을 전송할 수 있다.

또는, 단말이 이번에 전송할 수 있는 연속된 상향링크 서브프레임이 2ms(즉, L 값이 2인 경우)이면, 단말은 제1 미니-프리앰블 및 제2 미니-프리앰블을 순서대로 전송할 수도 있다.

또는, 단말이 이번에 전송할 수 있는 연속된 상향링크 서브프레임이 3ms(즉, L 값이 3인 경우)이면, 단말은 제1 미니-프리앰블 및 제2 미니-프리앰블을 순서대로 전송하고, 제1 미니-프리앰블을 추가로 전송할 수도 있다. 이 때, 잔여 반복 전송 횟수가 1인 경우, 단말은 제1 미니-프리앰블 및 제2 미니-프리앰블을 순서대로 전송하고, 남은 영역을 보호 구간으로 이용하도록 설정될 수 있다. 반면, 잔여 반복 전송 횟수가 2 이상인 경우, 단말은 제1 미니-프리앰블 및 제2 미니-프리앰블을 순서대로 전송하고, 제1 미니-프리앰블을 추가로 전송하도록 설정될 수 있다.

다른 예를 들어, 직전에 전송된 미니-프리앰블이 제1 미니-프리앰블인 경우를 가정한다.

이 경우, 단말이 이번에 전송할 수 있는 연속된 상향링크 서브프레임이 1ms(즉, L 값이 1인 경우)이면, 단말은 제2 미니-프리앰블을 전송할 수 있다.

또는, 단말이 이번에 전송할 수 있는 연속된 상향링크 서브프레임이 2ms(즉, L 값이 2인 경우)이면, 단말은 제2 미니-프리앰블을 먼저 전송하고, 제1 미니-프리앰블을 추가적으로 전송할 수 있다. 이 때, 잔여 반복 전송 횟수가 1인 경우, 단말은 제2 미니-프리앰블을 전송하고, 남은 영역을 보호 구간으로 이용하도록 설정될 수 있다. 반면, 잔여 반복 전송 횟수가 2 이상인 경우, 단말은 제2 미니-프리앰블을 먼저 전송하고, 제1 미니-프리앰블을 추가적으로 전송하도록 설정될 수 있다.

또는, 단말이 이번에 전송할 수 있는 연속된 상향링크 서브프레임이 3ms(즉, L 값이 3인 경우)이면, 단말은 제2 미니-프리앰블을 먼저 전송하고, 제1 미니-프리앰블 및 제2 미니-프리앰블을 순서대로 추가 전송할 수 있다. 이 때, 잔여 반복 전송 횟수가 1인 경우, 단말은 제2 미니-프리앰블을 전송하고, 남은 영역을 보호 구간으로 이용하도록 설정될 수 있다. 반면, 잔여 반복 전송 횟수가 2 이상인 경우, 단말은 제2 미니-프리앰블을 먼저 전송하고, 제1 미니-프리앰블 및 제2 미니-프리앰블을 순서대로 추가 전송하도록 설정될 수 있다.

또한, 미니-프리앰블을 구성하는데 있어서, 미리 정해놓은 호핑 간격 집합(hopping distance set)(즉, 호핑 간격 후보들에 대한 집합) 내의 호핑 간격의 크기와 방향, 순서 등이 앞서 제안한 조합을 제외하고, 다른 조합으로 구성될 수 있음은 물론이다.

일례로, 상술한 제1 실시 예에서 제안하는 방법에 따른 프리앰블 전송의 예시들은 도 17 내지 도 20과 같을 수 있다.

도 17 내지 도 20은 본 명세서에서 제안하는 방법이 적용될 수 있는 호핑 간격 집합에 기반한 프리앰블 전송의 예들을 나타낸다. 도 17 내지 도 20은 단지 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위를 제한하는 것이 아니다. 도 17 내지 도 20을 참고하면, 앞서 언급한 것과 같이, 연속하는 상향링크 서브프레임의 수는 L로 표현될 수 있다.

구체적으로, 도 17은 연속한 상향링크 서브프레임이 1ms인 경우(즉, L 값이 1인 경우)에서 호핑 간격 집합 {+3.75kHz, +22.5kHz}에 기반한 프리앰블 전송의 예를 나타낸다. 이 때, 최초 전송되는 심볼 그룹의 서브캐리어 인덱스에 따라 부호가 음(-)으로 결정된 경우, 호핑 간격 집합은 {-3.75kHz, -22.5kHz}이 될 수도 있다.

또한, 도 18은 연속한 상향링크 서브프레임이 2ms인 경우(즉, L 값이 2인 경우)에서 호핑 간격 집합 {+3.75kHz, +22.5kHz}에 기반한 프리앰블 전송의 예를 나타낸다. 이 때, 최초 전송되는 심볼 그룹의 서브캐리어 인덱스에 따라 부호가 음(-)으로 결정된 경우, 호핑 간격 집합은 {-3.75kHz, -22.5kHz}이 될 수도 있다.

또한, 도 19는 연속한 상향링크 서브프레임이 1ms인 경우(즉, L 값이 1인 경우)에서 호핑 간격 집합 {+3.75kHz, +22.5kHz, -3.75kHz}에 기반한 프리앰블 전송의 예를 나타낸다. 이 때, 최초 전송되는 심볼 그룹의 서브캐리어 인덱스에 따라 부호가 음(-)으로 결정된 경우, 호핑 간격 집합은 {-3.75kHz, -22.5kHz, +3.75kHz}이 될 수도 있다.

또한, 도 20은 연속한 상향링크 서브프레임이 2ms인 경우(즉, L 값이 2인 경우)에서 호핑 간격 집합 {+3.75kHz, +22.5kHz, -3.75kHz}에 기반한 프리앰블 전송의 예를 나타낸다. 이 때, 최초 전송되는 심볼 그룹의 서브캐리어 인덱스에 따라 부호가 음(-)으로 결정된 경우, 호핑 간격 집합은 {-3.75kHz, -22.5kHz, +3.75kHz}이 될 수도 있다.

(제2 실시 예)

다음으로, 하나 이상의 홉 간격을 이용할 수 있는 미니-프리앰블을 정의하는 방법에 대해 살펴본다. 이 경우, 홉 간격의 순서는 호핑 간격 후보들의 집합에 정의된 순서에 따르도록 설정될 수 있다.

본 실시 예에서는, 제1 미니-프리앰블은 3.75kHz 간격을 가지며 백-투-백으로 전송되는(즉, 연속하여 전송되는) 2개의 심볼 그룹들로 구성되며, 제2 미니-프리앰블은 22.5kHz 간격을 가지며 백-투-백으로 전송되는 2개의 심볼 그룹들로 구성되며, 제3 미니-프리앰블은 3.75kHz 및 22.5kHz 간격을 순차적으로 가지며 백-투-백으로 전송되는 3개의 심볼 그룹들로 구성되는 경우를 가정한다. 여기에서, 제1 미니-프리앰블 및 제2 미니-프리앰블은 하나의 전송 시간 단위(예: 서브프레임, 1ms)내에 전송되도록 설정될 수 있으며, 제3 미니-프리앰블은 전송 시간 단위의 1.5배(예: 1.5 서브프레임, 1.5ms)내에 전송되도록 설정될 수 있다.

이하, 특정 상황에 따른 제1 미니 프리앰블 및 제2 미니-프리앰블의 전송 방법의 예시들에 대해 구체적으로 살펴본다. 이 경우, 반복 전송의 최소 단위인 프리앰블은 제1 미니-프리앰블과 제2 미니-프리앰블이 각각 한번씩 전송되어 구성되거나, 제3 미니-프리앰블이 한 번 전송되어 구성될 수도 있다.

예를 들어, 최초 전송이거나, 직전에 전송된 미니-프리앰블이 제2 미니-프리앰블이거나, 직전에 전송된 미니-프리앰블이 제3 미니-프리앰블인 경우를 가정한다.

이 경우, 단말이 이번에 전송할 수 있는 연속된 상향링크 서브프레임이 1ms(즉, L 값이 1인 경우)이면, 단말은 제1 미니-프리앰블을 전송할 수 있다.

또는, 단말이 이번에 전송할 수 있는 연속된 상향링크 서브프레임이 2ms(즉, L 값이 2인 경우)이면, 단말은 제3 미니-프리앰블을 전송할 수도 있다.

또는, 단말이 이번에 전송할 수 있는 연속된 상향링크 서브프레임이 3ms(즉, L 값이 3인 경우)이면, 단말은 제3 미니-프리앰블을 먼저 전송하고, 제3 미니-프리앰블을 추가로 전송할 수도 있다. 이 때, 잔여 반복 전송 횟수가 1인 경우, 단말은 제3 미니-프리앰블을 전송하도록 설정될 수 있다. 반면, 잔여 반복 전송 횟수가 2 이상인 경우, 단말은 제3 미니-프리앰블을 먼저 전송하고, 제3 미니-프리앰블을 추가로 전송하도록 설정될 수 있다.

다른 예를 들어, 직전에 전송된 미니-프리앰블이 제1 미니-프리앰블인 경우를 가정한다.

이 경우, 단말이 이번에 전송할 수 있는 연속된 상향링크 서브프레임이 1ms(즉, L 값이 1인 경우)이면, 단말은 제2 미니-프리앰블을 전송할 수 있다.

또는, 단말이 이번에 전송할 수 있는 연속된 상향링크 서브프레임이 2ms(즉, L 값이 2인 경우)이면, 단말은 제2 미니-프리앰블을 먼저 전송하고, 제1 미니-프리앰블을 추가적으로 전송할 수 있다. 이 때, 잔여 반복 전송 횟수가 1인 경우, 단말은 제2 미니-프리앰블을 전송하도록 설정될 수 있다. 반면, 잔여 반복 전송 횟수가 2 이상인 경우, 단말은 제2 미니-프리앰블을 먼저 전송하고, 제1 미니-프리앰블을 추가적으로 전송하도록 설정될 수 있다.

또는, 단말이 이번에 전송할 수 있는 연속된 상향링크 서브프레임이 3ms(즉, L 값이 3인 경우)이면, 단말은 제2 미니-프리앰블을 먼저 전송하고, 제3 미니-프리앰블을 추가적으로 전송할 수 있다. 이 때, 잔여 반복 전송 횟수가 1인 경우, 단말은 제2 미니-프리앰블을 전송하도록 설정될 수 있다. 반면, 잔여 반복 전송 횟수가 2 이상인 경우, 단말은 제2 미니-프리앰블을 먼저 전송하고, 제3 미니-프리앰블을 추가적으로 전송하도록 설정될 수 있다.

상술한 제2 실시 예에서 제안하는 방법들의 경우, 단말 측면에서 불필요한 심볼 그룹 하나를 전송하지 않아도 되기 때문에, 배터리 절감(battery saving) 측면에서 효율적이고, 같은 반복 횟수(repetition number)만큼 전송하는데 있어서 특정 경우에는 먼저 전송할 수 있다는 장점이 있다.

또한, 상술한 제2 실시예에 대해, 22.5kHz와 3.75kHz 호핑 간격을 순차적으로 가지며 백-투-백으로 전송되는 3 심볼 그룹들로 구성되는 제4 미니-프리앰블을 추가적으로 도입하여 조합하는 방법도 고려될 수 있다. 여기에서, 제4 미니-프리앰블은 전송 시간 단위의 1.5배(예: 1.5 서브프레임, 1.5ms)내에 전송되도록 설정될 수 있다.

또한, 상술한 방식과 유사하게, {+3.75 kHz, +22.5 kHz, -3.75 kHz}의 호핑 간격 후보에 대한 집합에 대해서도 미니-프리앰블에 기반한 프리앰블 전송 방법들이 고려될 수 있다. 예를 들어, 호핑 간격 집합 {+3.75kHz, +22.5kHz, -3.75kHz}이 적용되는 경우, 하나 이상의 호핑 간격들을 사용할 수 있는 미니-프리앰블들은 다음과 같이 6개의 미니-프리앰블들로 정의될 수도 있다.

- 제1 미니-프리앰블: 3.75kHz 간격을 가지며 백-투-백으로 전송되는2개의 심볼 그룹들

- 제2 미니-프리앰블: 22.5kHz 간격을 가지며 백-투-백으로 전송되는 2개의 심볼 그룹들

- 제3 미니-프리앰블: -3.75kHz 간격을 가지며 백-투-백으로 전송되는 2개의 심볼 그룹들

- 제4 미니-프리앰블: 3.75kHz 및 22.5kHz 간격을 순차적으로 가지며 백-투-백으로 전송되는 3개의 심볼 그룹들

- 제5 미니-프리앰블: 22.5kHz 및 -3.75kHz 간격을 순차적으로 가지며 백-투-백으로 전송되는 3개의 심볼 그룹들

- 제6 미니-프리앰블: 3.75kHz, 22.5kHz, 및 -3.75kHz 간격을 순차적으로 가지며 백-투-백으로 전송되는 4개의 심볼 그룹들

또한, 미니-프리앰블을 구성하는데 있어서, 미리 정해놓은 호핑 간격 집합(hopping distance set)(즉, 호핑 간격 후보들에 대한 집합) 내의 호핑 간격의 크기와 방향, 순서 등이 앞서 제안한 조합을 제외하고, 다른 조합으로 구성될 수 있음은 물론이다.

일례로, 상술한 제2 실시 예에서 제안하는 방법에 따른 프리앰블 전송의 예시들은 도 21 내지 도 31과 같을 수 있다.

도 21 내지 도 31은 본 명세서에서 제안하는 방법이 적용될 수 있는 호핑 간격 집합에 기반한 프리앰블 전송의 다른 예들을 나타낸다. 도 21 내지 도 31은 단지 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위를 제한하는 것이 아니다. 도 21 내지 도 31을 참고하면, 앞서 언급한 것과 같이, 연속하는 상향링크 서브프레임의 수는 L로 표현될 수 있다.

구체적으로, 도 21은 연속한 상향링크 서브프레임이 1ms인 경우(즉, L 값이 1인 경우)에서 호핑 간격 집합 {+3.75kHz, +22.5kHz}에 기반한 프리앰블 전송의 예를 나타낸다. 이 때, 최초 전송되는 심볼 그룹의 서브캐리어 인덱스에 따라 부호가 음(-)으로 결정된 경우, 호핑 간격 집합은 {-3.75kHz, -22.5kHz}이 될 수도 있다.

또한, 도 22는 연속한 상향링크 서브프레임이 2ms인 경우(즉, L 값이 2인 경우)에서 호핑 간격 집합 {+3.75kHz, +22.5kHz}에 기반한 프리앰블 전송의 예를 나타낸다. 이 때, 최초 전송되는 심볼 그룹의 서브캐리어 인덱스에 따라 부호가 음(-)으로 결정된 경우, 호핑 간격 집합은 {-3.75kHz, -22.5kHz}이 될 수도 있다.

또한, 도 23은 연속한 상향링크 서브프레임이 3ms인 경우(즉, L 값이 3인 경우)에서 호핑 간격 집합 {+3.75kHz, +22.5kHz}에 기반한 프리앰블 전송의 예를 나타낸다. 이 때, 최초 전송되는 심볼 그룹의 서브캐리어 인덱스에 따라 부호가 음(-)으로 결정된 경우, 호핑 간격 집합은 {-3.75kHz, -22.5kHz}이 될 수도 있다.

또한, 도 24는 연속한 상향링크 서브프레임이 1ms인 경우(즉, L 값이 1인 경우)에서 호핑 간격 집합 {+3.75kHz, +22.5kHz, -3.75kHz}에 기반한 프리앰블 전송의 예를 나타낸다. 이 때, 최초 전송되는 심볼 그룹의 서브캐리어 인덱스에 따라 부호가 음(-)으로 결정된 경우, 호핑 간격 집합은 {-3.75kHz, -22.5kHz, +3.75kHz}이 될 수도 있다.

또한, 도 25는 연속한 상향링크 서브프레임이 2ms인 경우(즉, L 값이 2인 경우)에서 호핑 간격 집합 {+3.75kHz, +22.5kHz, -3.75kHz}에 기반한 프리앰블 전송의 예를 나타낸다. 이 때, 최초 전송되는 심볼 그룹의 서브캐리어 인덱스에 따라 부호가 음(-)으로 결정된 경우, 호핑 간격 집합은 {-3.75kHz, -22.5kHz, +3.75kHz}이 될 수도 있다.

또한, 도 26은 연속한 상향링크 서브프레임이 1ms 또는 2ms인 경우(즉, L 값이 1 또는 2인 경우)에서 호핑 간격 집합 {+3.75kHz, +22.5kHz}에 기반한 프리앰블 전송의 예를 나타낸다. 이 때, 최초 전송되는 심볼 그룹의 서브캐리어 인덱스에 따라 부호가 음(-)으로 결정된 경우, 호핑 간격 집합은 {-3.75kHz, -22.5kHz}이 될 수도 있다.

또한, 도 27은 연속한 상향링크 서브프레임이 1ms 또는 2ms인 경우(즉, L 값이 1 또는 2인 경우)에서 호핑 간격 집합 {+3.75kHz, +22.5kHz, -3.75kHz}에 기반한 프리앰블 전송의 예를 나타낸다. 이 때, 최초 전송되는 심볼 그룹의 서브캐리어 인덱스에 따라 부호가 음(-)으로 결정된 경우, 호핑 간격 집합은 {-3.75kHz, -22.5kHz, +3.75kHz}이 될 수도 있다.

또한, 도 28은 연속한 상향링크 서브프레임이 2ms 또는 3ms인 경우(즉, L 값이 2 또는 3인 경우)에서 호핑 간격 집합 {+3.75kHz, +22.5kHz}에 기반한 프리앰블 전송의 예를 나타낸다. 이 때, 최초 전송되는 심볼 그룹의 서브캐리어 인덱스에 따라 부호가 음(-)으로 결정된 경우, 호핑 간격 집합은 {-3.75kHz, -22.5kHz}이 될 수도 있다.

또한, 도 29는 연속한 상향링크 서브프레임이 2ms 또는 3ms인 경우(즉, L 값이 2 또는 3인 경우)에서 호핑 간격 집합 {+3.75kHz, +22.5kHz, -3.75kHz}에 기반한 프리앰블 전송의 예를 나타낸다. 이 때, 최초 전송되는 심볼 그룹의 서브캐리어 인덱스에 따라 부호가 음(-)으로 결정된 경우, 호핑 간격 집합은 {-3.75kHz, -22.5kHz, +3.75kHz}이 될 수도 있다.

또한, 도 30은 연속한 상향링크 서브프레임이 1ms, 2ms, 또는 3ms인 경우(즉, L 값이 1, 2, 또는 3인 경우)에서 호핑 간격 집합 {+3.75kHz, +22.5kHz}에 기반한 프리앰블 전송의 예를 나타낸다. 이 때, 최초 전송되는 심볼 그룹의 서브캐리어 인덱스에 따라 부호가 음(-)으로 결정된 경우, 호핑 간격 집합은 {-3.75kHz, -22.5kHz}이 될 수도 있다.

또한, 도 31은 연속한 상향링크 서브프레임이 1ms, 2ms, 또는 3ms인 경우(즉, L 값이 1, 2, 또는 3인 경우)에서 호핑 간격 집합 {+3.75kHz, +22.5kHz, -3.75kHz}에 기반한 프리앰블 전송의 예를 나타낸다. 이 때, 최초 전송되는 심볼 그룹의 서브캐리어 인덱스에 따라 부호가 음(-)으로 결정된 경우, 호핑 간격 집합은 {-3.75kHz, -22.5kHz, +3.75kHz}이 될 수도 있다.

(방법 4)

다음으로, 단말이 전송해야 할 NPRACH 프리앰블 포맷은 상위 계층 시그널링 등에 의한 설정(예: 상위 계층 구성(higher layer configuration)으로 미리 결정되고, 실제 단말이 전송할 때 연속하는 상향링크 서브프레임 개수에 따라 호핑 패턴(hopping pattern)을 다르게 적용하는 방법을 제안한다.

일례로, NPRACH 프리앰블 포맷이 1ms의 상향링크 서브프레임에서 두 개의 심볼 그룹들이 백-투-백(즉, 연속하여)으로 전송될 수 있는 크기인 경우를 가정하자.

이 때, 연속하는 상향링크 서브프레임의 개수가 1인 경우, 단말은 +3.75kHz 또는 +22.5kHz의 호핑 간격을 갖는 2개의 심볼 그룹들을 연속적으로 전송하도록 설정될 수 있다. 최초 전송되는 심볼 그룹의 서브캐리어 인덱스(subcarrier index)에 따라 부호가 음(-)으로 결정된 경우, {-3.75 kHz, -22.5 kHz}가 하나의 호핑 간격 집합으로 설정될 수 있다. 이 경우, NPRACH 프리앰블(즉, NPRACH 프리앰블 포맷)은 총 4개의 심볼 그룹들로 구성될 수 있다. 즉, NPRACH 프리앰블은 총 4개의 심볼 그룹들을 포함할 수 있다.

또한, 연속하는 상향링크 서브프레임의 개수가 2인 경우, 단말은 +3.75kHz, +22.5kHz, -3.75kHz의 호핑 간격을 갖는 4개의 심볼 그룹들을 연속적으로 전송하도록 설정될 수 있다. 최초 전송되는 심볼 그룹의 서브캐리어 인덱스에 따라 부호가 음(-)으로 결정된 경우, {-3.75 kHz, -22.5 kHz, +3.75 kHz}가 하나의 호핑 간격 집합으로 설정될 수 있다. 이 경우에도, NPRACH 프리앰블은 총 4개의 심볼 그룹들로 구성될 수 있다. 단, 연속하는 상향링크 서브프레임의 개수가 1개일 때와의 차이점은, 연속하는 상향링크 서브프레임의 개수가 2개인 경우 4개의 심볼 그룹들이 백-투-백으로 전송되는 점일 수 있다.

또한, 연속하는 상향링크 서브프레임의 개수가 2인 경우, 단말은 +3.75kHz, +22.5kHz, -3.75kHz의 호핑 간격을 갖는 4개의 심볼 그룹들을 연속적으로 전송하고, 남은 영역을 보호 구간으로 이용하도록 설정될 수 있다. 또는, 이 경우, 단말은 +3.75kHz, +22.5kHz, -3.75kHz, -22.5kHz, +3.75kHz 와 같이 5개의 호핑 간격들을 갖는 6개의 심볼 그룹들을 연속적으로 전송하도록 설정될 수도 있다. 이 때, 최초 전송되는 심볼 그룹의 서브매리어 인덱스에 따라 부호가 음(-)으로 결정된 경우, {-3.75 kHz, -22.5 kHz, +3.75 kHz, +22.5 kHz, -3.75 kHz}가 하나의 호핑 간격 집합으로 설정될 수 있다.

상술한 호핑 간격들의 조합들은 실시 예일뿐이고, 앞서 제안한 조합 이외의 다른 조합이 구성되는 경우에도, 상술한 동작이 동일하게 적용될 수 있음은 물론이다.

또한, 상술한 바와 같은 설정이 고려되는 경우, 연속하는 상향링크 서브프레임이 불규칙적으로 나타날 때의 추가 동작이 고려될 필요가 있을 수 있다. 예를 들어, 연속하는 상향링크 서브프레임이 1개일 때, 해당 1개의 상향링크 서브프레임이 5ms 또는 10ms 간격으로 짝수 번 연속 나타날 경우에는 상술한 바와 같이 동작할 수 있다. 그러나, 해당 1개의 상향링크 서브프레임이 2개의 연속된 상향링크 서브프레임들 또는 3개의 연속된 상향링크 서브프레임들 사이에 끼어서 존재하는 경우에는, 단말이 해당 1개의 상향링크 서브프레임에서 프리앰블을 전송하지 않고, 해당 전송을 연기(postpone)하도록 설정될 수 있다. 또는, 해당 1개의 상향링크 서브프레임이 5ms 또는 10ms 간격으로 홀수 번 나타날 경우에는, 단말이 미리 약속된 1개의 상향링크 서브프레임에서 프리앰블을 전송하지 않고, 해당 전송을 연기하도록 설정될 수도 있다. 여기에서, 미리 약속된 1개의 상향링크 서브프레임은 맨 앞, 혹은 맨 마지막 서브프레임일 수 있다.

또한, NPRACH 프리앰블 포맷에 따라 실제 심볼(symbol)이 전송되는 개수가 다를 수 있기 때문에, 기지국 단에서 프리앰블을 수신했을 때 동일한 반복 횟수일 경우 SNR(Signal to Noise ratio) 이득(gain)이 달라질 수 있다. 따라서, 본 명세서에서 새롭게 제안하는 TDD 용도의 NPRACH 프리앰블 포맷들을 고려하여, 최대 반복 횟수(maximum repetition number) 새롭게 정의될 수 있다.

즉, 차세대 통신 시스템에서 새로 도입될 프리앰블 포맷 별로 비교하여, 실제 심볼이 전송되는 개수가 가장 작은 프리앰블 포맷이 기존의 FDD와 유사한 수준의 성능을 낼 수 있도록 최대 반복 횟수가 설정될 수 있다. 예를 들어, 기존의 FDD 용도의 프리앰블 포맷에서 실제 전송되는 심볼 개수가 새로 도입될 프리앰블 포맷에서 실제 전송되는 심볼 개수보다 S배 많다면, 최대 반복 횟수를 기존 128의 S배인 128*S로 설정하거나, 128*S보다 크거나 같은 정수로 설정하거나, 128*S보다 크거나 같으면서 가장 작은 2의 지수승(즉, 2^k)값으로 설정하는 방법이 고려될 수 있다.

상기 예시의 방법들 중 하나에 대한 구체적인 예를 들어 설명하면, 기존 프리앰블 포맷에는 20개(즉, 5x4개)의 심볼들이 전송되고 있었고, 새로 도입될 프리앰블 포맷에 4개의 심볼들이 전송되는 경우를 가정하자. 이 경우, 5배 차이가 나기 때문에, 최대 반복 횟수는 640(즉, 128*5)보다 크거나 같으면서 가장 작은 2의 지수승인 1024로 설정될 수 있다. 즉, 새롭게 도입될 프리앰블 포맷을 위하여 {1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128, 256, 512, 1024}로 반복 횟수 집합(repetition number set)이 변경될 수 있다.

이와 다른 방법으로는, 기존의 FDD에서 설정한 최대 반복 횟수를 변경하지 않고, 새롭게 도입될 프리앰블이 설정될 경우, 단말이 해당 반복 횟수를 재해석 하도록 설정될 수도 있다. 예를 들어, 기존의 FDD 용도의 프리앰블 포맷에 실제 전송되는 심볼 개수가 새롭게 도입될 프리앰블 포맷에 실제 전송되는 심볼 개수 보다 S배 많다면, 단말은 설정된 반복 횟수(즉, Nrep)의 S배인 Nrep*S로 인식 하거나, 128*S보다 크거나 같은 정수로 인식하거나, 128*S보다 크거나 같으면서 가장 작은 2의 지수승(즉, 2^k) 값을 반복 횟수로 인식하고 프리앰블을 반복 전송하도록 설정될 수도 있다.

상기 방법들 중 하나에 대한 구체적인 예를 들어 설명하면, 기존 프리앰블 포맷에는 20개(즉, 5x4개)의 심볼들이 전송되며, 새롭게 도입될 프리앰블 포맷에 4개의 심볼들이 전송되는 경우를 가정하자. 이 경우, 5배 차이가 나기 때문에, 단말이 설정받은 반복 횟수가 32인 경우, 해당 단말은 반복 횟수를 160(32*5)보다 크거나 같으면서 가장 작은 2의 지수승인 256으로 해석하여 프리앰블을 전송하도록 설정될 수 있다.

상술한 방법은 본 명세서에서 앞서 설명된 방법들(즉, 방법들 1, 2, 3, 및/또는 4) 모두에 확장하여 적용될 수 있다.

또한, 상술한 방법 1 및 방법 2에서 각각 언급된 특정 프리앰블 포맷(예: 프리앰블 포맷 1)에서 제안하고 있는 CP 길이를 그대로 사용한 채, 심볼 그룹 내의 심볼 수(즉, N) 값만 변경하여 새로운 포맷을 구성하는 방법이 고려될 수도 있다. 예를 들어, 상술한 방법 1에서는 CP 길이로 1572T_S 보다 작거나 같은 값을 선택하고, N 값을 1, 2, 3 등으로 변경하면서 새로운 포맷을 구성한다고 설정할 수 있다. 이와 유사하게, 상술한 방법 2에서는 CP 길이로 4827T_S 보다 작거나 같은 값을 선택하고, N 값을 1, 2, 3, 4 등으로 변경하면서 새로운 포맷을 구성한다고 설정할 수도 있다. 이 때, 생성된 같은 CP 길이를 공유하는 서로 다른 포맷들이 지원하는 셀 커버리지는 유사하지만, 실제 전송되는 심볼 수가 증가함에 따라 기지국 단에서 프리앰블을 수신할 때 SNR 이득에 차이가 존재할 수도 있다.

본 발명이 적용될 수 있는 장치 일반

도 32는 본 명세서에서 제안하는 방법들이 적용될 수 있는 무선 통신 장치의 블록 구성도를 예시한다.

도 32를 참조하면, 무선 통신 시스템은 기지국(3210)과 기지국 영역 내에 위치한 다수의 단말(3220)을 포함한다.

상기 기지국과 단말은 각각 무선 장치로 표현될 수도 있다.

기지국(3210)은 프로세서(processor, 3211), 메모리(memory, 3212) 및 RF 모듈(radio frequency module, 3213)을 포함한다. 프로세서(3211)는 앞서 도 1 내지 도 31에서 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 무선 인터페이스 프로토콜의 계층들은 프로세서에 의해 구현될 수 있다. 메모리(3212)는 프로세서와 연결되어, 프로세서를 구동하기 위한 다양한 정보를 저장한다. RF 모듈(3213)는 프로세서와 연결되어, 무선 신호를 송신 및/또는 수신한다.

단말은 프로세서(3221), 메모리(3222) 및 RF 모듈(3223)을 포함한다.

프로세서는 앞서 도 1 내지 도 31에서 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 무선 인터페이스 프로토콜의 계층들은 프로세서에 의해 구현될 수 있다. 메모리는 프로세서와 연결되어, 프로세서를 구동하기 위한 다양한 정보를 저장한다. RF 모듈(3223)는 프로세서와 연결되어, 무선 신호를 송신 및/또는 수신한다.

메모리(3212, 3222)는 프로세서(3211, 3221) 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 프로세서와 연결될 수 있다.

또한, 기지국 및/또는 단말은 한 개의 안테나(single antenna) 또는 다중 안테나(multiple antenna)를 가질 수 있다.

도 33은 본 발명의 일 실시 예에 따른 통신 장치의 블록 구성도를 예시한다.

특히, 도 33에서는 앞서 도 32의 단말을 보다 상세히 예시하는 도면이다.

도 33을 참조하면, 단말은 프로세서(또는 디지털 신호 프로세서(DSP: digital signal processor)(3310), RF 모듈(RF module)(또는 RF 유닛)(3335), 파워 관리 모듈(power management module)(3305), 안테나(antenna)(3340), 배터리(battery)(3355), 디스플레이(display)(3315), 키패드(keypad)(3320), 메모리(memory)(3330), 심카드(SIM(Subscriber Identification Module) card)(3325)(이 구성은 선택적임), 스피커(speaker)(3345) 및 마이크로폰(microphone)(3350)을 포함하여 구성될 수 있다. 단말은 또한 단일의 안테나 또는 다중의 안테나를 포함할 수 있다.

프로세서(3310)는 앞서 도 1 내지 도 31에서 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 무선 인터페이스 프로토콜의 계층은 프로세서에 의해 구현될 수 있다.

메모리(3330)는 프로세서와 연결되고, 프로세서의 동작과 관련된 정보를 저장한다. 메모리(3330)는 프로세서 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 프로세서와 연결될 수 있다.

사용자는 예를 들어, 키패드(3320)의 버튼을 누르거나(혹은 터치하거나) 또는 마이크로폰(3350)를 이용한 음성 구동(voice activation)에 의해 전화 번호 등과 같은 명령 정보를 입력한다. 프로세서는 이러한 명령 정보를 수신하고, 전화 번호로 전화를 거는 등 적절한 기능을 수행하도록 처리한다. 구동 상의 데이터(operational data)는 심카드(3325) 또는 메모리(3330)로부터 추출할 수 있다. 또한, 프로세서는 사용자가 인지하고 또한 편의를 위해 명령 정보 또는 구동 정보를 디스플레이(3315) 상에 디스플레이할 수 있다.

RF 모듈(3335)는 프로세서에 연결되어, RF 신호를 송신 및/또는 수신한다. 프로세서는 통신을 개시하기 위하여 예를 들어, 음성 통신 데이터를 구성하는 무선 신호를 전송하도록 명령 정보를 RF 모듈에 전달한다. RF 모듈은 무선 신호를 수신 및 송신하기 위하여 수신기(receiver) 및 전송기(transmitter)로 구성된다. 안테나(3340)는 무선 신호를 송신 및 수신하는 기능을 한다. 무선 신호를 수신할 때, RF 모듈은 프로세서에 의해 처리하기 위하여 신호를 전달하고 기저 대역으로 신호를 변환할 수 있다. 처리된 신호는 스피커(3345)를 통해 출력되는 가청 또는 가독 정보로 변환될 수 있다.

이상에서 설명된 실시 예들은 본 발명의 구성요소들과 특징들이 소정 형태로 결합된 것들이다. 각 구성요소 또는 특징은 별도의 명시적 언급이 없는 한 선택적인 것으로 고려되어야 한다. 각 구성요소 또는 특징은 다른 구성요소나 특징과 결합되지 않은 형태로 실시될 수 있다. 또한, 일부 구성요소들 및/또는 특징들을 결합하여 본 발명의 실시 예를 구성하는 것도 가능하다. 본 발명의 실시 예들에서 설명되는 동작들의 순서는 변경될 수 있다. 어느 실시예의 일부 구성이나 특징은 다른 실시 예에 포함될 수 있고, 또는 다른 실시예의 대응하는 구성 또는 특징과 교체될 수 있다. 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시 예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함시킬 수 있음은 자명하다.

본 발명에 따른 실시 예는 다양한 수단, 예를 들어, 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다. 하드웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시 예는 하나 또는 그 이상의 ASICs(application specific integrated circuits), DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 프로세서, 콘트롤러, 마이크로 콘트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.

펌웨어나 소프트웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시 예는 이상에서 설명된 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차, 함수 등의 형태로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 메모리에 저장되어 프로세서에 의해 구동될 수 있다. 상기 메모리는 상기 프로세서 내부 또는 외부에 위치하여, 이미 공지된 다양한 수단에 의해 상기 프로세서와 데이터를 주고 받을 수 있다.

본 발명은 본 발명의 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 통상의 기술자에게 자명하다. 따라서, 상술한 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

본 발명은 3GPP LTE/LTE-A 시스템에 적용되는 예를 중심으로 설명하였으나, 3GPP LTE/LTE-A 시스템 이외에도 다양한 무선 통신 시스템에 적용하는 것이 가능하다.

Claims (13)

1. 협대역 사물인터넷(NarrowBand-Internet of Things, NB-IoT) 시스템에서 NPRACH(Narrowband Physical Random Access Channel) 프리앰블(preamble)을 전송하는 방법에 있어서, 단말에 의해 수행되는 방법은,
   상향링크-하향링크 설정(uplink-downlink configuration)과 관련된 정보를 기지국으로부터 수신하는 단계; 및
   상기 상향링크-하향링크 설정에 기반하여 상기 NPRACH 프리앰블을 상기 기지국으로 전송하는 단계를 포함하되,
   상기 NPRACH 프리앰블은 두 개의 심볼 그룹 집합(symbol group set)들에 기반하고,
   심볼 그룹 집합은 연속하는 세 개의 심볼 그룹(symbol group)들을 포함하며,
   상기 심볼 그룹 집합의 길이는 서브프레임(subframe)보다 짧게 설정되는 방법.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 연속하는 세 개의 심볼 그룹들은 제1 주파수 호핑(frequency hopping) 및 제2 주파수 호핑을 통해 전송되는 방법.
4. 제3항에 있어서,
   상기 제2 주파수 호핑 값은 상기 제1 주파수 호핑 값의 6배인 방법.
5. 제1항에 있어서,
   심볼 그룹은 하나의 순환 프리픽스(cyclic prefix) 및 하나의 심볼(symbol)을 포함하는 방법.
6. 제1항에 있어서,
   상기 상향링크-하향링크 설정은 시간 분할 송수신(time division duplexing, TDD)과 관련된 프레임 구조 유형 2(frame structure type 2)에 기반하여 설정되는 방법.
7. 제1항에 있어서,
   상기 NPRACH 프리앰블에 포함되는 심볼 그룹 집합의 수, 상기 심볼 그룹 집합에 포함되는 심볼 그룹의 수, 및 상기 심볼 그룹에 포함되는 심볼의 수는 상기 기지국에서 지원되는 상향링크-하향링크 설정에 따라 다르게 설정되는 방법.
8. 협대역 사물인터넷(NarrowBand-Internet of Things, NB-IoT) 시스템에서 NPRACH(Narrowband Physical Random Access Channel) 프리앰블(preamble)을 수신하는 방법에 있어서, 기지국에 의해 수행되는 방법은,
   상향링크-하향링크 설정(uplink-downlink configuration)과 관련된 정보를 단말로 전송하는 단계; 및
   상기 상향링크-하향링크 설정에 기반하여 상기 NPRACH 프리앰블을 상기 단말로부터 수신하는 단계를 포함하되,
   상기 NPRACH 프리앰블은 두 개의 심볼 그룹 집합(symbol group set)들에 기반하고,
   심볼 그룹 집합은 연속하는 세 개의 심볼 그룹(symbol group)들을 포함하며,
   심볼 그룹 집합의 길이는 서브프레임(subframe)보다 짧게 설정되는 방법.
9. 삭제
10. 제8항에 있어서,
    심볼 그룹은 하나의 순환 프리픽스(cyclic prefix) 및 하나의 심볼(symbol)을 포함하는 방법.
11. 협대역 사물인터넷(NarrowBand-Internet of Things, NB-IoT) 시스템에서 NPRACH(Narrowband Physical Random Access Channel) 프리앰블(preamble)을 전송하는 단말에 있어서,
    무선 신호를 송수신하기 위한 적어도 하나의 송수신기; 및
    상기 적어도 하나의 송수신기를 제어하는 적어도 하나의 프로세서를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 프로세서는,
    상향링크-하향링크 설정(uplink-downlink configuration)과 관련된 정보를 기지국으로부터 수신하고,
    상기 상향링크-하향링크 설정에 기반하여 상기 NPRACH 프리앰블을 상기 기지국으로 전송하도록 제어하되,
    상기 NPRACH 프리앰블은 두 개의 심볼 그룹 집합(symbol group set)들에 기반하고,
    심볼 그룹 집합은 연속하는 세 개의 심볼 그룹(symbol group)들을 포함하며,
    상기 심볼 그룹 집합의 길이는 서브프레임(subframe)보다 짧게 설정되는 단말.
12. 삭제
13. 제11항에 있어서,
    심볼 그룹은 하나의 순환 프리픽스(cyclic prefix) 및 하나의 심볼(symbol)을 포함하는 단말.

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