KR102223146B1 - 랜덤 파워 백오프를 이용한 랜덤 액세스 방법 및 장치 - Google Patents

랜덤 파워 백오프를 이용한 랜덤 액세스 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 랜덤 파워 백오프를 이용한 랜덤 액세스 방법 및 장치에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 랜덤 파워 백오프를 이용한 랜덤 액세스 방법은, 단말로부터 랜덤하게 선택된 프리앰블이 포함된 제1 메시지를 수신하는 단계, 상기 단말에 고정 파워 백오프 값 또는 파워 백오프 범위가 포함된 제2 메시지를 전송하는 단계, 상기 단말로부터 수신된 제3 메시지의 수신전력을 이용하여 다른 단말로부터 수신된 메시지와 분리하여 상기 제3 메시지를 수신하는 단계, 및 상기 단말에 상기 수신된 제3 메시지에 대한 확인 메시지인 제4 메시지를 전송하는 단계를 포함한다.

Description

랜덤 파워 백오프를 이용한 랜덤 액세스 방법 및 장치{METHODS AND APPARATUSES FOR RANDOM ACCESS USING RANDOM POWER BACKOFF}
본 발명은 랜덤 파워 백오프를 이용한 랜덤 액세스 방법 및 장치에 관한 것이다.
종래의 4G 통신의 랜덤 액세스 과정에서는 단말이 랜덤으로 선택한 프리앰블을 PRACH(Physical Random Access Channel)을 통해 기지국으로 전송한다. 프리앰블을 수신한 기지국은 단말들과의 거리에 따라 발생하는 프리앰블 신호 도착시각의 차이로 동일 프리앰블의 충돌 여부를 판단할 수 있다. 하지만, 유사한 거리에 있는 단말들이 동일 프리앰블을 전송하면, 기지국은 충돌이 발생하였음에도 프리앰블 충돌을 감지할 수 없다. 이후, 기지국은 프리앰블을 전송한 단말에 RAR(Random Access Response) 메시지를 전송하여 제3 메시지(Msg3) 전송을 위한 자원을 할당해준다. 이때, RAR 메시지는 제3 메시지(Msg3) 전송과정에서 발생하는 충돌을 피하기 위해 프리앰블 전송시 충돌이 감지되지 않은 단말들로만 전송된다. 이후, 단말은 제3 메시지(Msg3)를 기지국에 전송하며 연결요청을 수행한다. 그러나, 프리앰블 충돌이 발생하였음에도 감지가 안 된 경우에는 동일한 자원에서 다수의 단말이 제3 메시지(Msg3)를 전송하여 충돌이 발생하고, 랜덤 액세스가 실패하게 된다.
5G 통신 기술은 통신자원을 시간과 주파수 영역뿐만 아니라 코드나 전력을 활용하여 자원을 나누어 사용할 수 있는 비직교 다중접속 기술을 제공한다. 4G 통신 기술에서 사용하고 있는 직교 다중접속(OMA, Orthogonal Multiple Access)에서는 단말이 특정 시간 및 주파수 대역에서 직교성을 이용하여 통신자원을 사용하기 때문에, 특정 통신자원은 하나의 단말만 사용할 수 있다. 그러나, 비직교 다중접속 기술은 기지국에 포함된 수신기에서 SIC(Successive Interference Cancellation) 기법을 활용하여 다수의 단말이 동일한 통신자원을 사용할 수 있다.
최근, 수신전력 차이를 활용하여 동일자원 내에서 여러 신호를 분리해낼 수 있는 비직교 기술을 활용한 NORA(Non-orthogonal Rancom Access) 방법이 연구되었다. NORA에서는 기지국이 프리앰블 충돌을 감지한 경우 제3 메시지(Msg3) 충돌을 회피하기 위해 RAR 메시지에 새로운 필드를 추가하여 파워 백오프 값을 단말에 전송한다. 각 단말은 수신한 파워 백오프 값을 통해 전송전력을 계산하여 제3 메시지(Msg3)를 기지국으로 전송한다. 기지국은 수신전력 차이가 존재하는 다수의 제3 메시지(Msg3)들을 수신하고 SIC 기법을 활용하여 제3 메시지(Msg3)를 성공적으로 수신함으로써 랜덤 액세스 충돌 문제를 개선할 수 있다. 그러나, NORA 방법은 여전히 프리앰블 충돌이 발생하였으나 감지되지 않은 단말들의 제3 메시지(Msg3) 충돌 문제를 해결할 수 없는 문제가 존재한다.
본 발명의 실시예들은 무선 네트워크 환경(예컨대, 5G)에서 비직교 다중접속 기술을 이용하여 프리앰블 충돌이 감지된 경우와 프리앰블 충돌이 감지되지 않은 경우에 랜덤 액세스를 위한 메시지(예컨대, Msg3)의 충돌을 회피할 수 있는, 랜덤 파워 백오프를 이용한 랜덤 액세스 방법 및 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 실시예들은 무선 네트워크 환경에서 단말이 이동 통신망에 접속하기 위해 수행하는 랜덤 액세스 과정에서 발생하는 메시지(예컨대, Msg3) 충돌을 완화함으로써, 종래의 랜덤 액세스 방법(예컨대, 4G 통신의 랜덤 액세스 방법 또는 NORA 방법) 보다 랜덤 접속효율 및 지연시간 성능을 향상시킬 수 있는, 랜덤 파워 백오프를 이용한 랜덤 액세스 방법 및 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 무선 네트워크 환경에서 기지국에 의해 수행되는 랜덤 액세스 방법에 있어서, 단말로부터 랜덤하게 선택된 프리앰블이 포함된 제1 메시지를 수신하는 단계; 상기 단말에 고정 파워 백오프 값 또는 파워 백오프 범위가 포함된 제2 메시지를 전송하는 단계; 상기 단말로부터 기지국 연결요청을 위한 제3 메시지를 수신하는 단계; 및 상기 단말에 상기 수신된 제3 메시지에 대한 확인 메시지인 제4 메시지를 전송하는 단계를 포함하는, 랜덤 파워 백오프를 이용한 랜덤 액세스 방법이 제공될 수 있다.
상기 제2 메시지를 전송하는 단계는, 상기 수신된 프리앰블의 충돌 여부를 감지하고, 상기 감지된 프리앰블의 충돌 여부에 따라 상기 단말에 고정 파워 백오프 값 또는 파워 백오프 범위가 포함된 제2 메시지를 전송할 수 있다.
상기 제2 메시지를 전송하는 단계는, 상기 수신된 프리앰블의 파워 딜레이 프로파일(PDP, Power Delay Profile)을 통해 상기 수신된 프리앰블의 충돌 여부를 감지할 수 있다.
상기 제2 메시지를 전송하는 단계는, 상기 수신된 프리앰블의 충돌이 감지되면, 상기 단말에 고정 파워 백오프 값이 포함된 제2 메시지를 전송할 수 있다.
상기 제2 메시지를 전송하는 단계는, 상기 수신된 프리앰블의 충돌이 감지되지 않으면, 상기 단말에 파워 백오프 범위가 포함된 제2 메시지를 전송할 수 있다.
상기 파워 백오프 범위는, 미리 설정된 단말 구역별로 구분된 복수의 파워 백오프 범위로 나누어질 수 있다.
상기 복수의 파워 백오프 범위는, 기지국과의 거리를 기준으로 하는 복수의 통신 범위에 따라 미리 설정된 복수의 구역과 대응될 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 무선 네트워크 환경에서 단말에 의해 수행되는 랜덤 액세스 방법에 있어서, 복수의 프리앰블 중에서 랜덤하게 선택된 프리앰블이 포함된 제1 메시지를 기지국에 전송하는 단계; 상기 기지국으로부터 고정 파워 백오프 값 또는 파워 백오프 범위가 포함된 제2 메시지를 수신하는 단계; 상기 수신된 고정 파워 백오프 값 또는 파워 백오프 범위에 따른 전송전력으로 상기 기지국에 제3 메시지를 전송하는 단계; 및 상기 기지국으로부터 상기 전송된 제3 메시지에 대한 확인 메시지인 제4 메시지를 수신하는 단계를 포함하는, 랜덤 파워 백오프를 이용한 랜덤 액세스 방법이 제공될 수 있다.
상기 기지국에 제3 메시지를 전송하는 단계는, 상기 기지국으로부터 고정 파워 백오프 값을 수신한 경우, 상기 수신된 고정 파워 백오프 값을 이용하여 전송전력을 산출할 수 있다.
상기 기지국에 제3 메시지를 전송하는 단계는, 상기 기지국으로부터 파워 백오프 범위를 수신한 경우, 상기 수신된 파워 백오프 범위 중에서 랜덤으로 파워 백오프 값을 선택하고, 상기 선택된 파워 백오프 값을 이용하여 전송전력을 산출할 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 무선 네트워크 환경에서 랜덤 액세스(RA, Random Access)를 위해 단말과 통신하는 통신 모듈; 적어도 하나의 프로그램을 저장하는 메모리; 및 상기 통신 모듈 및 상기 메모리와 연결된 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 적어도 하나의 프로그램을 실행함으로써, 상기 통신 모듈을 통해, 단말로부터 랜덤하게 선택된 프리앰블이 포함된 제1 메시지를 수신하고, 상기 단말에 고정 파워 백오프 값 또는 파워 백오프 범위가 포함된 제2 메시지를 전송하고, 상기 단말로부터 기지국 연결요청을 위한 제3 메시지를 수신하고, 상기 단말에 상기 수신된 제3 메시지에 대한 확인 메시지인 제4 메시지를 전송하는, 기지국이 제공될 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 수신된 프리앰블의 충돌 여부를 감지하고, 상기 감지된 프리앰블의 충돌 여부에 따라 상기 단말에 고정 파워 백오프 값 또는 파워 백오프 범위가 포함된 제2 메시지를 전송할 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 수신된 프리앰블의 파워 딜레이 프로파일(PDP, Power Delay Profile)을 통해 상기 수신된 프리앰블의 충돌 여부를 감지할 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 수신된 프리앰블의 충돌이 감지되면, 상기 단말에 고정 파워 백오프 값이 포함된 제2 메시지를 전송할 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 수신된 프리앰블의 충돌이 감지되지 않으면, 상기 단말에 파워 백오프 범위가 포함된 제2 메시지를 전송할 수 있다.
상기 파워 백오프 범위는, 미리 설정된 단말 구역별로 구분된 복수의 파워 백오프 범위로 나누어질 수 있다.
상기 복수의 파워 백오프 범위는, 기지국과의 거리를 기준으로 하는 복수의 통신 범위에 따라 미리 설정된 복수의 구역과 대응될 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 무선 네트워크 환경에서 랜덤 액세스(RA, Random Access)를 위해 기지국과 통신하는 통신 모듈; 적어도 하나의 프로그램을 저장하는 메모리; 및 상기 통신 모듈 및 상기 메모리와 연결된 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 적어도 하나의 프로그램을 실행함으로써, 상기 통신 모듈을 통해, 복수의 프리앰블 중에서 랜덤하게 선택된 프리앰블이 포함된 제1 메시지를 기지국에 전송하고, 상기 기지국으로부터 고정 파워 백오프 값 또는 파워 백오프 범위가 포함된 제2 메시지를 수신하고, 상기 수신된 고정 파워 백오프 값 또는 파워 백오프 범위에 따른 전송전력으로 상기 기지국에 제3 메시지를 전송하고, 상기 기지국으로부터 상기 전송된 제3 메시지에 대한 확인 메시지인 제4 메시지를 수신하는, 단말이 제공될 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 기지국으로부터 고정 파워 백오프 값을 수신한 경우, 상기 수신된 고정 파워 백오프 값을 이용하여 전송전력을 산출할 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 기지국으로부터 파워 백오프 범위를 수신한 경우, 상기 수신된 파워 백오프 범위 중에서 랜덤으로 파워 백오프 값을 선택하고, 상기 선택된 파워 백오프 값을 이용하여 전송전력을 산출할 수 있다.
본 발명의 실시예들은 무선 네트워크 환경(예컨대, 5G)에서 비직교 다중접속 기술을 이용하여 프리앰블 충돌이 감지된 경우와 프리앰블 충돌이 감지되지 않은 경우에 랜덤 액세스를 위한 메시지(예컨대, Msg3)의 충돌을 회피할 수 있다.
본 발명의 실시예들은 무선 네트워크 환경에서 단말이 이동 통신망에 접속하기 위해 수행하는 랜덤 액세스 과정에서 발생하는 메시지(예컨대, Msg3) 충돌을 완화함으로써, 종래의 랜덤 액세스 방법(예컨대, 4G 통신의 랜덤 액세스 방법 또는 NORA 방법) 보다 랜덤 접속효율 및 지연시간 성능을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 랜덤 파워 백오프 방법이 적용된 네트워크 구조를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 랜덤 액세스 방법을 수행하는 단말들의 동작 예시를 나타낸 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 사용되는 SIC 기법을 이용한 메시지 수신 동작을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 사용되는 고정 파워 백오프 값 및 파워 백오프 범위가 추가된 랜덤 액세스 응답 메시지를 나타낸 도면이다.
도 5는 기지국의 통신범위를 여러 개의 구역으로 분류한 것을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 랜덤 액세스 방법이 적용된 무선 네트워크 구조를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 랜덤 액세스 방법을 수행하는 단말들의 동작 예시를 나타낸 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 기지국에 의해 수행되는 랜덤 파워 백오프를 이용한 랜덤 액세스 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 단말에 의해 수행되는 랜덤 파워 백오프를 이용한 랜덤 액세스 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 랜덤 파워 백오프를 이용한 랜덤 액세스를 위한 기지국의 구성을 설명하기 위한 구성도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 랜덤 파워 백오프를 이용한 랜덤 액세스를 위한 단말의 구성을 설명하기 위한 구성도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 시뮬레이션에서 사용한 파라미터를 나타낸 도면이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예와 비교 방법들에 따른 경쟁 단말 수 변화에 따른 랜덤 액세스 평균 지연시간를 나타낸 도면이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예와 비교 방법들에 따른 랜덤 액세스 경쟁 단말 수에 따른 단말의 랜덤 액세스 접속 효율를 나타낸 도면이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예와 다른 실시예에 따른 랜덤 액세스 방법들에서 랜덤 액세스 경쟁 단말 수에 따른 단말의 랜덤 액세스 평균 지연시간을 나타낸 도면이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예와 다른 실시예에 따른 랜덤 액세스 방법들에서 랜덤 액세스 경쟁 단말 수에 따른 단말의 랜덤 액세스 접속 효율을 나타낸 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다.
그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 랜덤 파워 백오프 방법이 적용된 네트워크 구조를 나타낸 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 랜덤 파워 백오프 방법을 도 1에 도시된 무선 네트워크를 예로 들어 설명하기로 한다. 도 1에 도시된 무선 네트워크는 하나의 기지국(100)과 4개의 단말들(200)로 구성되어 있다. 단말 1(UE 1)과 단말 2(UE 2)는 프리앰블 2(Preamble 2)를 선택하고 단말 3(UE 3)과 단말 4(UE 4)는 프리앰블 5(UE 5)를 선택한다. 기지국(eNB, eNode B)(100)은 단말 1(UE 1)과 단말 2(UE 2)가 동일 프리앰블을 전송하여 충돌이 발생하였음을 감지하였고, 단말 3(UE 3)과 단말 4(UE 4)가 동일 프리앰블을 전송하였지만 해당 프리앰블의 충돌을 감지하지 못하였다고 가정하기로 한다.
본 발명의 일 실시예는 무선 네트워크(예컨대, 5G 네트워크) 환경에서 단말(UE, 200)이 랜덤 액세스(RA, Random Access)를 수행할 때 비직교 다중접속(NOMA, Non-orthogonal Multiple Access)기술을 활용하여 제3 메시지(Msg3)의 충돌 문제를 개선할 수 있다. 여기서, 제3 메시지(Msg3)는 상향링크 데이터 전송을 위해 기지국에 연결을 요청하는 메시지이다. 구체적으로, 단말들의 프리앰블(Preamble) 전송 이후, 기지국(eNB/gNB)(100)은 RAR(Random Access Response) 메시지를 전송할 때 프리앰블 충돌이 감지된 경우(Detected collision)에는 고정된 파워 백오프 값을 해당 단말들에 전송한다. 반면, 기지국(100)은 프리앰블 충돌이 감지되지 않은 경우(Undetected collision)에는 파워 백오프 범위를 해당 단말들에 전송한다. 이를 통해, 기지국(100)은 다수의 제3 메시지(Msg3)를 수신하더라도 수신전력 차이를 이용하여 제3 메시지(Msg3)를 성공적으로 인식할 수 있다. 본 발명의 일 실시예는 다수의 단말(200)이 접속을 시도하는 5G 네트워크 환경에서 단말(200)의 랜덤 액세스 접속 효율과 접속 지연시간을 향상시킬 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 랜덤 액세스 방법을 수행하는 단말들의 동작 예시를 나타낸 흐름도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 랜덤 액세스 방법은 하기의 단계를 통해 수행된다.
단계 S101에서, 단말(200)이 먼저 프리앰블을 선택하여 기지국(100)에 전송한다. 동일한 프리앰블을 전송한 단말 1(UE 1)과 단말 2(UE 2)가 같은 자원에서 프리앰블을 기지국(100)에 전송하게 되고, 동일한 프리앰블을 전송한 단말 3(UE 3)과 단말 4(UE 4)가 같은 자원에서 프리앰블을 기지국(100)에 전송하게 된다. 기지국(100)이 단말(200)로부터 수신한 프리앰블의 충돌 여부를 판단한다.
단계 S102에서, 기지국(100)이 프리앰블 충돌을 감지하여 고정 파워 백오프 값을 단말(200)에 전송하거나, 프리앰블 충돌을 감지하지 못하여 파워 백오프 범위를 RAR 메시지를 통해 단말들로 전송한다. 일례로, 기지국(100)은 프리앰블 충돌이 감지된 단말 1(UE 1)과 단말 2(UE 2)로 고정 파워 백오프 값 1과 2를 선택하여 RAR 메시지로 전송한다. 또한, 기지국(100)은 프리앰블 충돌이 감지되지 않은 단말 3(UE 3)과 단말 4(UE 4)로 랜덤 파워 백오프 범위 {1, 2, ..., n}를 전송한다.
단계 S103에서, 단말(200)은 고정 파워 백오프 값을 파워 백오프 값으로 결정하거나, 또는 파워 백오프 범위에서 랜덤 파워 백오프 값을 선택한다. 일례로, 단말 3(UE 3)과 단말 4(UE 4)는 수신한 파워 백오프 범위 내에서 랜덤으로 파워 백오프 값을 선택한다. 단말 3(UE 3)과 단말 4(UE 4)는 파워 백오프 값을 1과 3으로 결정한다.
단계 S104에서, 단말(200)이 결정된 파워 백오프 값을 기반으로 송신전력을 계산하여 제3 메시지(Msg3)를 기지국(100)에 전송하고, 기지국(100)은 SIC 기법을 활용하여 제3 메시지(Msg3)를 수신한다. 일례로, 단말 1(UE 1)과 단말 2(UE 2)는 고정 파워 백오프 값 1과 2에 대응하는 제3 메시지(Msg3)의 전송전력을 계산한다. 단말 3(UE 3)과 단말 4(UE 4)는 결정된 파워 백오프 값 1과 3을 이용하여 제3 메시지(Msg3)의 전송전력을 계산한다. 그리고 단말 1(UE 1) 내지 단말 4(UE 4)는 계산된 제3 메시지(Msg3)의 전송전력으로 제3 메시지(Msg3)를 기지국(100)으로 전송한다. 기지국(100)은 SIC 기법을 활용하여 단말 1, 2, 3, 4의 제3 메시지(Msg3)를 모두 분리하여 수신할 수 있다.
단계 S105에서, 기지국(100)은 제3 메시지(Msg3)에 대한 확인 메시지인 제4 메시지(Msg4)를 단말(200)에 응답한다. 일례로, 기지국(100)은 단말 1(UE 1), 단말 2(UE 2), 단말 3(UE 3), 및 단말 4(UE 4)에 제4 메시지(Msg4)를 전송하며, 랜덤 액세스 과정이 완료된다.
한편, 단말(200)은 랜덤 액세스를 수행하기 위해 기지국(100)으로부터 랜덤 액세스를 수행하기 위한 PRACH 자원정보를 수신한다. 단말(200)은 PRACH 자원정보에서 사용 가능한 프리앰블 중, 랜덤으로 하나를 선택하여 기지국(100)으로 전송한다. 다수의 동일 프리앰블을 수신한 기지국(100)은 각 프리앰블의 PDP(Power Delay Profile)를 통해 프리앰블 충돌을 판별할 수 있다. 기지국(100)이 프리앰블 충돌을 감지한 경우 프리앰블 TA(Timing Advance)에 따라 고유한 고정 파워 백오프 값을 RAR 메시지에 추가해서 PDCCH(Physical Downlink Control Channel)를 통해 단말(200)에 전송한다. 기지국(100)이 프리앰블 충돌을 감지하지 못한 경우 동일한 파워 백오프 범위를 RAR 메시지에 추가하여 PDCCH를 통해 단말(200)에 전송한다. 이러한 RAR 메시지를 수신한 단말들(200)은 프리앰블 TA 값에 따라 자신에게 할당된 고정 파워 백오프 값 또는 파워 백오프 범위를 확인한다. RAR 메시지를 통해 파워 백오프 범위를 수신한 경우 단말(200)은 파워 백오프 범위 내에서 랜덤으로 파워 백오프 값(
Figure 112019078089387-pat00001
)을 선택한다. 단말(200)은 고정 파워 백오프 값을 수신한 경우 해당값을 파워 백오프 값(
Figure 112019078089387-pat00002
)으로 설정한다. 단말(200)은 결정된 파워 백오프 값(
Figure 112019078089387-pat00003
)과 하기의 [수학식 1]을 통해 Msg3 전송전력을 구할 수 있다.
Figure 112019078089387-pat00004
Figure 112019078089387-pat00005
: 경로 손실이 0dB일 때 RB(Resource Block)당 수신 전력
Figure 112019078089387-pat00006
: 단말의 최대 송신전력
Figure 112019078089387-pat00007
: 상향링크에서 사용가능한 RB 개수
Figure 112019078089387-pat00008
: 하향링크에서 추정된 경로 손실
Figure 112019078089387-pat00009
: 단말(200)의 전송 전력
Figure 112019078089387-pat00010
: 기지국(100)으로부터 받은 파워 백오프 값
Figure 112019078089387-pat00011
: 파워 백오프 오프셋(offset) 값
Figure 112019078089387-pat00012
: 전력 제어로 인해 증가된 전송 전력 감소율
단말들(200)은 할당받은 PUSCH(Physical Uplink Shared Channel) 자원에서 [수학식 1]을 통해 결정된 제3 메시지(Msg3) 전송전력을 사용하여 기지국(100)으로 제3 메시지(Msg3)를 전송한다. 기지국(100)은 수신전력 차이가 나타나는 제3 메시지(Msg3)들을 SIC 기법을 활용하여 전력이 큰 순서부터 순차적으로 분리하여 수신할 수 있다. 기지국(100)은 수신한 제3 메시지(Msg3)에 해당하는 단말들(200)로 제4 메시지(Msg4)를 전송하고 제4 메시지(Msg4)를 수신한 단말들(200)은 랜덤 액세스를 성공하게 된다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 사용되는 SIC 기법을 이용한 메시지 수신 동작을 나타낸 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 기지국(100)은 SIC 기법을 활용하여 다수의 단말(200)이 동일한 통신자원을 사용할 수 있게 한다. 기지국(100)은 다수의 단말(200)로부터 수신된 전력 차이가 있는 제3 메시지를 모두 분리하여 수신할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 사용되는 고정 파워 백오프 값 및 파워 백오프 범위가 추가된 랜덤 액세스 응답 메시지를 나타낸 도면이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 고정 파워 백오프 값 및 파워 백오프 범위를 RAR 메시지에 포함시키기 위해, 도 4와 같이 파워 백오프 값(Power back-off value)과 파워 백오프 범위(Power back-off Range) 필드가 RAR 메시지에 새로 정의된다.
도 5는 기지국의 통신범위를 여러 개의 구역으로 분류한 것을 나타낸 도면이다.
본 발명의 다른 실시예는 프리앰블 충돌이 발생하였지만 기지국(100)이 감지하지 못한 경우에 발생하는 제3 메시지(Msg3) 충돌을 방지하고자 한다. 이를 위해, 기지국(100)과의 거리를 기준으로 하여 기지국(100)의 통신범위는 여러 개의 구역으로 분류된다. 본 발명의 다른 실시예는 각 구역에 서로 다른 랜덤 파워 백오프 범위를 할당해주는 방식으로 랜덤 엑세스 충돌 문제를 개선할 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 기지국(100)과의 거리를 기준으로 하여 기지국(100)의 통신범위는 여러 개의 구역으로 분류된다. 프리앰블 충돌이 발생하였으나 감지되지 않은 경우, 본 발명의 다른 실시예에 따른 기지국(100)은 구역별 다른 랜덤 파워 백오프 범위를 RAR 메시지를 통해 단말들에 전송한다. 구역이 다른 단말들은 수신한 랜덤 파워 백오프 범위가 서로 다름으로써 단말들이 랜덤으로 선택한 파워 백오프도 다르다. 단말들은 서로 다른 파워 백오프 값으로 각자의 제3 메시지(Msg3) 전송전력을 계산하고, 그 전력으로 기지국(100)에 제3 메시지(Msg3)를 전송한다. 이후 기지국(100)은 수신전력 차이가 있는 제3 메시지(Msg3)를 수신하고, SIC 기법을 활용하여 제3 메시지(Msg3)들을 분리할 수 있다. 이를 통해 본 발명의 다른 실시예는 랜덤 액세스 지연시간 및 접속효율 성능을 향상시킬 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 랜덤 액세스 방법이 적용된 무선 네트워크 구조를 나타낸 도면이다.
도 6에 도시된 무선 네트워크는 하나의 기지국(100)과 4개의 단말(200)로 구성되어 있다. 그중에 단말 2(UE 2), 단말 3(UE 3), 단말 4(UE 4)는 동일한 구역에 위치해 있고 단말 1(UE 1)은 다른 구역에 위치해 있다. 단말 1(UE 1)과 단말 2(UE 2)는 프리앰블 4를 선택하고 단말 3(UE 3)과 단말 4(UE 4)는 프리앰블 2를 선택한다. 기지국(100)은 단말 1(UE 1)과 단말 2(UE 2)는 프리앰블 충돌과 단말 3(UE 3)과 단말 4(UE 4)의 프리앰블 충돌을 감지하지 못하였다고 가정하였다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 랜덤 액세스 방법을 수행하는 단말들의 동작 예시를 나타낸 흐름도이다.
단계 S201에서, 동일한 프리앰블을 전송한 단말 1(UE 1)과 단말 2(UE 2)는 같은 자원에서 제3 메시지(Msg3)를 전송하게 되고, 단말 3(UE 3)과 단말 4(UE 4)가 같은 자원에서 제3 메시지(Msg3)를 전송하게 된다.
단계 S202에서, 기지국(100)은 단말 1(UE 1)과 단말 2(UE 2)는 랜덤 파워 백오프 범위 {1, 2, …, 5}를 전송하고 단말 3(UE 3)과 단말 4(UE 4)로 랜덤 파워 백오프 범위 {6, 7, …, 10}를 전송한다.
단계 S203에서, 단말 1(UE 1)은 랜덤으로 파워 백오프 값 2를 선택하였고 단말 2(UE 2)는 파워 백오프 값을 7을 선택한다. 그리고 단말 3(UE 3)은 랜덤으로 파워 백오프 값 6을 선택하고, 단말 4(UE 4)는 랜덤으로 파워 백오프 값 9를 선택한다.
단계 S204에서, 단말들은 각자 대응하는 제3 메시지(Msg3) 전송전력을 선택된 파워 백오프 값을 이용하여 계산하고, 결정된 전송전력으로 제3 메시지(Msg3)를 기지국(100)으로 전송한다. 단말 1(UE 1)과 단말 2(UE 2)는 선택된 파워 백오프 값이 2와 7로 서로 다름에 따라 수신 전력도 다르기에 기지국(100)은 SIC 기법을 활용하여 단말 1(UE 1)과 단말 2(UE 2)의 제3 메시지(Msg3)를 분리하여 수신할 수 있다. 또한, 단말 3(UE 3)과 단말 4(UE 4)는 선택된 파워 백오프 값이 6과 9로 서로 다름에 따라 수신 전력도 다르기에 기지국(100)은 SIC 기법을 활용하여 단말 3(UE 3)과 단말 4(UE 4)의 제3 메시지(Msg3)를 분리하여 수신할 수 있다.
이후, 단계 S205에서, 기지국(100)은 단말 1(UE 1), 단말 2(UE 2), 단말 3(UE 3) 및 단말 4(UE 4)는 제4 메시지(Msg4)를 전송하며, 단말 1(UE 1), 단말 2(UE 2), 단말 3(UE 3) 및 단말 4(UE 4)는 랜덤 액세스 과정이 완료된다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 기지국에 의해 수행되는 랜덤 파워 백오프를 이용한 랜덤 액세스 방법을 나타낸 흐름도이다.
단계 S301에서, 기지국(100)은 단말(200)로부터 랜덤하게 선택된 프리앰블이 포함된 제1 메시지를 수신한다.
단계 S302에서, 기지국(100)은 프리앰블 충돌이 감지되는지를 확인한다.
단계 S303에서, 기지국(100)은 프리앰블 충돌이 감지되면, 단말(200)에 고정 파워 백오프 값이 포함된 제2 메시지를 전송한다.
반면, 단계 S304에서, 기지국(100)은 프리앰블 충돌이 감지되지 않으면, 단말(200)에 파워 백오프 범위가 포함된 제2 메시지를 전송한다.
단계 S305에서, 기지국(100)은 단말(200)로부터 수신된 제3 메시지의 수신전력을 이용하여 다른 단말(200)로부터 수신된 메시지와 분리하여 제3 메시지를 수신한다.
단계 S306에서, 기지국(100)은 단말(200)에 제3 메시지에 대한 확인 메시지인 제4 메시지를 전송한다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 단말에 의해 수행되는 랜덤 파워 백오프를 이용한 랜덤 액세스 방법을 나타낸 흐름도이다.
단계 S401에서, 단말(200)은 복수의 프리앰블 중에서 랜덤하게 선택된 프리앰블이 포함된 제1 메시지를 기지국(100)에 전송한다.
단계 S402에서, 단말(200)은 기지국(100)으로부터 고정 파워 백오프 값이 수신되는지를 확인한다.
단계 S403에서, 단말(200)은 기지국(100)으로부터 고정 파워 백오프 값이 수신되면, 고정 파워 백오프 값을 이용하여 전송전력을 산출한다.
반면, 단계 S404에서, 단말(200)은 기지국(100)으로부터 고정 파워 백오프 값이 수신되지 않으면 즉, 파워 백오프 범위가 수신되면, 수신된 파워 백오프 범위 중에서 랜덤으로 파워 백오프 값을 선택한다.
단계 S405에서, 단말(200)은 선택된 파워 백오프 값을 이용하여 전송전력을 산출한다.
단계 S406에서, 단말(200)은 기지국(100)에 산출된 전송전력으로 제3 메시지를 전송한다.
단계 S407에서, 단말(200)은 기지국(100)으로부터 제3 메시지에 대한 확인 메시지인 제4 메시지를 수신한다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 랜덤 파워 백오프를 이용한 랜덤 액세스를 위한 기지국의 구성을 설명하기 위한 구성도이다.
도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 기지국(100)은, 통신 모듈(110), 메모리(120) 및 프로세서(130)를 포함한다. 그러나 도시된 구성요소 모두가 필수 구성요소인 것은 아니다. 도시된 구성요소보다 많은 구성요소에 의해 기지국(100)이 구현될 수도 있고, 그보다 적은 구성요소에 의해서도 기지국(100)이 구현될 수 있다.
이하, 도 10의 기지국(100)의 각 구성요소들의 구체적인 구성 및 동작을 설명한다.
통신 모듈(110)은 무선 네트워크 환경에서 랜덤 액세스(RA, Random Access)를 위해 단말(200)과 통신한다.
메모리(120)는 적어도 하나의 프로그램을 저장한다.
프로세서(130)는 통신 모듈(110) 및 메모리(120)와 연결된다.
프로세서(130)는, 상기 적어도 하나의 프로그램을 실행함으로써, 통신 모듈(110)을 통해, 단말(200)로부터 랜덤하게 선택된 프리앰블이 포함된 제1 메시지를 수신하고, 상기 단말(200)에 고정 파워 백오프 값 또는 파워 백오프 범위가 포함된 제2 메시지를 전송하고, 상기 단말(200)로부터 수신된 제3 메시지의 수신전력을 이용하여 다른 단말(200)로부터 수신된 메시지와 분리하여 상기 제3 메시지를 수신하고, 상기 단말(200)에 상기 수신된 제3 메시지에 대한 확인 메시지인 제4 메시지를 전송한다.
실시예들에 따르면, 프로세서(130)는, 수신된 프리앰블의 충돌 여부를 감지하고, 그 감지된 프리앰블의 충돌 여부에 따라 단말(200)에 고정 파워 백오프 값 또는 파워 백오프 범위가 포함된 제2 메시지를 전송할 수 있다.
실시예들에 따르면, 프로세서(130)는 수신된 프리앰블의 파워 딜레이 프로파일(PDP, Power Delay Profile)을 통해 수신된 프리앰블의 충돌 여부를 감지할 수 있다.
실시예들에 따르면, 프로세서(130)는 수신된 프리앰블의 충돌이 감지되면, 상기 단말(200)에 고정 파워 백오프 값이 포함된 제2 메시지를 전송할 수 있다.
실시예들에 따르면, 프로세서(130)는 수신된 프리앰블의 충돌이 감지되지 않으면, 단말(200)에 파워 백오프 범위가 포함된 제2 메시지를 전송할 수 있다.
실시예들에 따르면, 파워 백오프 범위는, 미리 설정된 단말(200) 구역별로 구분된 복수의 파워 백오프 범위로 나누어질 수 있다.
실시예들에 따르면, 복수의 파워 백오프 범위는, 기지국(100)과의 거리를 기준으로 하는 복수의 통신 범위에 따라 미리 설정된 복수의 구역과 대응될 수 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 랜덤 파워 백오프를 이용한 랜덤 액세스를 위한 단말의 구성을 설명하기 위한 구성도이다.
도 11에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 단말(200)은 통신 모듈(210), 메모리(220) 및 프로세서(230)를 포함한다. 그러나 도시된 구성요소 모두가 필수 구성요소인 것은 아니다. 도시된 구성요소보다 많은 구성요소에 의해 단말(200)이 구현될 수도 있고, 그보다 적은 구성요소에 의해서도 단말(200)이 구현될 수 있다.
이하, 도 11의 단말(200)의 각 구성요소들의 구체적인 구성 및 동작을 설명한다.
통신 모듈(210)은 무선 네트워크 환경에서 랜덤 액세스(RA, Random Access)를 위해 기지국(100)과 통신한다.
메모리(220)는 적어도 하나의 프로그램을 저장한다.
프로세서(230)는 통신 모듈(210) 및 메모리(220)와 연결된다.
프로세서(230)는, 상기 적어도 하나의 프로그램을 실행함으로써, 복수의 프리앰블 중에서 랜덤하게 선택된 프리앰블이 포함된 제1 메시지를 기지국(100)에 전송하고, 기지국(100)으로부터 고정 파워 백오프 값 또는 파워 백오프 범위가 포함된 제2 메시지를 수신하고, 수신된 고정 파워 백오프 값 또는 파워 백오프 범위를 이용하여 전송전력을 산출하고, 기지국(100)에 상기 산출된 전송전력으로 제3 메시지를 전송하고, 기지국(100)으로부터 상기 전송된 제3 메시지에 대한 확인 메시지인 제4 메시지를 수신한다.
실시예들에 따르면, 프로세서(230)는 기지국(100)으로부터 고정 파워 백오프 값을 수신한 경우, 수신된 고정 파워 백오프 값을 이용하여 전송전력을 산출할 수 있다.
프로세서(230)는 기지국(100)으로부터 파워 백오프 범위를 수신한 경우, 수신된 파워 백오프 범위 중에서 랜덤으로 파워 백오프 값을 선택하고, 선택된 파워 백오프 값을 이용하여 전송전력을 산출할 수 있다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 시뮬레이션에서 사용한 파라미터를 나타낸 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 랜덤 액세스 방법과 종래 4G에서의 랜덤 액세스 방법(비교 방법 1), NORA에서 제안한 랜덤 액세스 방법(비교 방법 2)에서 랜덤 액세스 지연시간과 접속 효율을 비교하였다. 시뮬레이션에서 사용한 파라미터는 도 12와 같이 설정하였다. 랜덤 액세스 경쟁에 참여하는 단말 수를 10∼200개로 변경해가며 성능을 평가하였으며, 단말(200)과 기지국(100)의 거리는 랜덤으로 설정하였다. 또한 프리앰블 전송 후 5ms 내에 RAR 메시지를 수신하지 못하면 프리앰블을 재전송하고, 제3 메시지(Msg3) 충돌 시 단말(200)은 0부터 20ms 내 임의의 시간 후에 랜덤 액세스를 재시도 한다.
도 13은 본 발명의 일 실시예와 비교 방법들에 따른 경쟁 단말 수 변화에 따른 랜덤 액세스 평균 지연시간를 나타낸 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 랜덤 액세스 방법(본 발명1)과 비교 방법들은 모두 단말의 수가 증가할수록 평균 액세스 지연시간은 지수 함수로 증가하는 것을 확인할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 랜덤 액세스 방법(본 발명1)에서는 기지국(100)이 프리앰블 충돌을 감지할 때뿐만 아니라 감지하지 못할 때도 랜덤 액세스 과정의 성능을 향상시킬 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 랜덤 액세스 방법(본 발명1)이 다른 비교 방법들보다 랜덤 액세스 평균 지연 시간이 감소하는 것을 확인하였다. 본 발명의 일 실시예에 따른 랜덤 액세스 방법(본 발명1)을 통해 랜덤 액세스 평균 지연시간 성능이 향상됨에 따라, 단말(200)이 랜덤 액세스에서 소모되는 에너지를 절약함으로써 단말(200)의 에너지 효율을 증가시킬 수 있다.
도 14는 본 발명의 일 실시예와 비교 방법들에 따른 랜덤 액세스 경쟁 단말 수에 따른 단말의 랜덤 액세스 접속 효율를 나타낸 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 랜덤 액세스 방법(본 발명1)이 비교 방법들 보다 랜덤 액세스 접속 효율이 높은 것을 확인하였다. 또한 본 발명의 일 실시예에 따른 랜덤 액세스 방법(본 발명1)과 비교 방법들은 단말의 수가 증가함에 따라 접속 효율이 증가하다가 다시 감소하는 것을 확인할 수 있다. 단말 수가 프리앰블 수 보다 적은 경우에는 사용하지 않는 프리앰블이 존재해서 접속 효율이 낮고 단말 수가 많아짐에 따라 사용하지 않는 프리앰블 수는 적어지지만 프리앰블 전송 시 충돌이 증가해 접속 효율이 감소한다.
도 15는 본 발명의 일 실시예와 다른 실시예에 따른 랜덤 액세스 방법들에서 랜덤 액세스 경쟁 단말 수에 따른 단말의 랜덤 액세스 평균 지연시간을 나타낸 도면이다.
거리 차이에 따른 랜덤 파워 백오프 방법(본 발명 2)이 본 발명의 일 실시예에 따른 랜덤 액세스 방법(본 발명 1) 보다 랜덤 액세스 평균 지연시간이 낮은 것을 확인할 수 있다.
도 16은 본 발명의 일 실시예와 다른 실시예에 따른 랜덤 액세스 방법들에서 랜덤 액세스 경쟁 단말 수에 따른 단말의 랜덤 액세스 접속 효율을 나타낸 도면이다.
거리 차이에 따른 랜덤 파워 백오프 방법(본 발명 2)이 본 발명의 일 실시예에 따른 랜덤 액세스 방법(본 발명 1) 보다 랜덤 액세스 접속 효율이 높은 것을 확인할 수 있다.
상술한 본 발명의 실시예들에 따른 랜덤 파워 백오프를 이용한 랜덤 액세스 방법은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현되는 것이 가능하다. 본 발명의 실시예들에 따른 랜덤 파워 백오프를 이용한 랜덤 액세스 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 기록될 수 있다.
프로세서에 의해 실행 가능한 적어도 하나의 프로그램을 포함하는 비일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체로서, 상기 적어도 하나의 프로그램은 상기 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 프로세서로 하여금: 통신 모듈을 통해, 단말로부터 랜덤하게 선택된 프리앰블이 포함된 제1 메시지를 수신하고, 상기 단말에 고정 파워 백오프 값 또는 파워 백오프 범위가 포함된 제2 메시지를 전송하고, 상기 단말로부터 수신된 제3 메시지의 수신전력을 이용하여 다른 단말로부터 수신된 메시지와 분리하여 상기 제3 메시지를 수신하고, 상기 단말에 상기 수신된 제3 메시지에 대한 확인 메시지인 제4 메시지를 전송하게 하는 명령어들을 포함하는, 비 일시적 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체가 제공될 수 있다.
한편, 프로세서에 의해 실행 가능한 적어도 하나의 프로그램을 포함하는 비일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체로서, 상기 적어도 하나의 프로그램은 상기 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 프로세서로 하여금: 복수의 프리앰블 중에서 랜덤하게 선택된 프리앰블이 포함된 제1 메시지를 기지국에 전송하고, 상기 기지국으로부터 고정 파워 백오프 값 또는 파워 백오프 범위가 포함된 제2 메시지를 수신하고, 상기 수신된 고정 파워 백오프 값 또는 파워 백오프 범위를 이용하여 전송전력을 산출하고, 상기 기지국에 상기 산출된 전송전력으로 제3 메시지를 전송하고, 상기 기지국으로부터 상기 전송된 제3 메시지에 대한 확인 메시지인 제4 메시지를 수신하게 하는 명령어들을 포함하는, 비 일시적 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체가 제공될 수 있다.
상술한 본 발명에 따른 방법은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현되는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체로는 컴퓨터 시스템에 의하여 해독될 수 있는 데이터가 저장된 모든 종류의 기록 매체를 포함한다. 예를 들어, ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory), 자기 테이프, 자기 디스크, 플래시 메모리, 광 데이터 저장장치 등이 있을 수 있다. 또한, 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체는 컴퓨터 통신망으로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 읽을 수 있는 코드로서 저장되고 실행될 수 있다.
이상, 도면 및 실시예를 참조하여 설명하였지만, 본 발명의 보호범위가 상기 도면 또는 실시예에 의해 한정되는 것을 의미하지는 않으며 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
구체적으로, 설명된 특징들은 디지털 전자 회로, 또는 컴퓨터 하드웨어, 펌웨어, 또는 그들의 조합들 내에서 실행될 수 있다. 특징들은 예컨대, 프로그래밍 가능한 프로세서에 의한 실행을 위해, 기계 판독 가능한 저장 디바이스 내의 저장장치 내에서 구현되는 컴퓨터 프로그램 제품에서 실행될 수 있다. 그리고 특징들은 입력 데이터 상에서 동작하고 출력을 생성함으로써 설명된 실시예들의 함수들을 수행하기 위한 지시어들의 프로그램을 실행하는 프로그래밍 가능한 프로세서에 의해 수행될 수 있다. 설명된 특징들은, 데이터 저장 시스템으로부터 데이터 및 지시어들을 수신하기 위해, 및 데이터 저장 시스템으로 데이터 및 지시어들을 전송하기 위해, 결합된 적어도 하나의 프로그래밍 가능한 프로세서, 적어도 하나의 입력 디바이스, 및 적어도 하나의 출력 디바이스를 포함하는 프로그래밍 가능한 시스템 상에서 실행될 수 있는 하나 이상의 컴퓨터 프로그램들 내에서 실행될 수 있다. 컴퓨터 프로그램은 소정 결과에 대해 특정 동작을 수행하기 위해 컴퓨터 내에서 직접 또는 간접적으로 사용될 수 있는 지시어들의 집합을 포함한다. 컴퓨터 프로그램은 컴파일된 또는 해석된 언어들을 포함하는 프로그래밍 언어 중 어느 형태로 쓰여지고, 모듈, 소자, 서브루틴(subroutine), 또는 다른 컴퓨터 환경에서 사용을 위해 적합한 다른 유닛으로서, 또는 독립 조작 가능한 프로그램으로서 포함하는 어느 형태로도 사용될 수 있다.
지시어들의 프로그램의 실행을 위한 적합한 프로세서들은, 예를 들어, 범용 및 특수 용도 마이크로프로세서들 둘 모두, 및 단독 프로세서 또는 다른 종류의 컴퓨터의 다중 프로세서들 중 하나를 포함한다. 또한 설명된 특징들을 구현하는 컴퓨터 프로그램 지시어들 및 데이터를 구현하기 적합한 저장 디바이스들은 예컨대, EPROM, EEPROM, 및 플래쉬 메모리 디바이스들과 같은 반도체 메모리 디바이스들, 내부 하드 디스크들 및 제거 가능한 디스크들과 같은 자기 디바이스들, 광자기 디스크들 및 CD-ROM 및 DVD-ROM 디스크들을 포함하는 비휘발성 메모리의 모든 형태들을 포함한다. 프로세서 및 메모리는 ASIC들(application-specific integrated circuits) 내에서 통합되거나 또는 ASIC들에 의해 추가될 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 일련의 기능 블록들을 기초로 설명되고 있지만, 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
전술한 실시예들의 조합은 전술한 실시예에 한정되는 것이 아니며, 구현 및/또는 필요에 따라 전술한 실시예들 뿐 아니라 다양한 형태의 조합이 제공될 수 있다.
전술한 실시예들에서, 방법들은 일련의 단계 또는 블록으로서 순서도를 기초로 설명되고 있으나, 본 발명은 단계들의 순서에 한정되는 것은 아니며, 어떤 단계는 상술한 바와 다른 단계와 다른 순서로 또는 동시에 발생할 수 있다. 또한, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 순서도에 나타난 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.
전술한 실시예는 다양한 양태의 예시들을 포함한다. 다양한 양태들을 나타내기 위한 모든 가능한 조합을 기술할 수는 없지만, 해당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자는 다른 조합이 가능함을 인식할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 이하의 특허청구범위 내에 속하는 모든 다른 교체, 수정 및 변경을 포함한다고 할 것이다.
100: 기지국
200: 단말
110: 통신 모듈
120: 메모리
130: 프로세서
210: 통신 모듈
220: 메모리
230: 프로세서

Claims (20)

  1. 무선 네트워크 환경에서 기지국에 의해 수행되는 랜덤 액세스 방법에 있어서,
    단말로부터 랜덤하게 선택된 프리앰블이 포함된 제1 메시지를 수신하는 단계;
    상기 단말에 고정 파워 백오프 값 또는 파워 백오프 범위가 포함된 제2 메시지를 전송하는 단계;
    상기 단말로부터 기지국 연결요청을 위한 제3 메시지를 수신하는 단계; 및
    상기 단말에 상기 수신된 제3 메시지에 대한 확인 메시지인 제4 메시지를 전송하는 단계를 포함하고,
    상기 제2 메시지를 전송하는 단계는, 상기 수신된 프리앰블의 충돌 여부를 감지하고, 상기 감지된 프리앰블의 충돌 여부에 따라 상기 단말에 고정 파워 백오프 값 또는 파워 백오프 범위가 포함된 제2 메시지를 전송하되, 상기 수신된 프리앰블의 충돌이 감지되면 상기 단말에 고정 파워 백오프 값이 포함된 제2 메시지를 전송하고, 상기 수신된 프리앰블의 충돌이 감지되지 않으면 상기 단말에 파워 백오프 범위가 포함된 제2 메시지를 전송하는, 랜덤 파워 백오프를 이용한 랜덤 액세스 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2 메시지를 전송하는 단계는,
    상기 수신된 프리앰블의 파워 딜레이 프로파일(PDP, Power Delay Profile)을 통해 상기 수신된 프리앰블의 충돌 여부를 감지하는, 랜덤 파워 백오프를 이용한 랜덤 액세스 방법.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 파워 백오프 범위는,
    미리 설정된 단말 구역별로 구분된 복수의 파워 백오프 범위로 나누어지는, 랜덤 파워 백오프를 이용한 랜덤 액세스 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 복수의 파워 백오프 범위는,
    기지국과의 거리를 기준으로 하는 복수의 통신 범위에 따라 미리 설정된 복수의 구역과 대응되는, 랜덤 파워 백오프를 이용한 랜덤 액세스 방법.
  8. 무선 네트워크 환경에서 단말에 의해 수행되는 랜덤 액세스 방법에 있어서,
    복수의 프리앰블 중에서 랜덤하게 선택된 프리앰블이 포함된 제1 메시지를 기지국에 전송하는 단계;
    상기 기지국으로부터 고정 파워 백오프 값 또는 파워 백오프 범위가 포함된 제2 메시지를 수신하되, 상기 프리앰블이 포함된 제1 메시지의 충돌이 상기 기지국에서 감지된 경우 고정 파워 백오프 값이 포함된 제2 메시지를 수신하고, 상기 프리앰블이 포함된 제1 메시지의 충돌이 상기 기지국에서 감지되지 않은 경우 파워 백오프 범위가 포함된 제2 메시지를 수신하는 단계;
    상기 수신된 고정 파워 백오프 값 또는 파워 백오프 범위에 따른 전송전력으로 상기 기지국에 제3 메시지를 전송하는 단계; 및
    상기 기지국으로부터 상기 전송된 제3 메시지에 대한 확인 메시지인 제4 메시지를 수신하는 단계를 포함하는, 랜덤 파워 백오프를 이용한 랜덤 액세스 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 기지국에 제3 메시지를 전송하는 단계는,
    상기 기지국으로부터 고정 파워 백오프 값을 수신한 경우, 상기 수신된 고정 파워 백오프 값을 이용하여 전송전력을 산출하는, 랜덤 파워 백오프를 이용한 랜덤 액세스 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 기지국에 제3 메시지를 전송하는 단계는,
    상기 기지국으로부터 파워 백오프 범위를 수신한 경우, 상기 수신된 파워 백오프 범위 중에서 랜덤으로 파워 백오프 값을 선택하고, 상기 선택된 파워 백오프 값을 이용하여 전송전력을 산출하는, 랜덤 파워 백오프를 이용한 랜덤 액세스 방법.
  11. 무선 네트워크 환경에서 랜덤 액세스(RA, Random Access)를 위해 단말과 통신하는 통신 모듈;
    적어도 하나의 프로그램을 저장하는 메모리; 및
    상기 통신 모듈 및 상기 메모리와 연결된 프로세서를 포함하고,
    상기 프로세서는, 상기 적어도 하나의 프로그램을 실행함으로써,
    상기 통신 모듈을 통해, 단말로부터 랜덤하게 선택된 프리앰블이 포함된 제1 메시지를 수신하고,
    상기 단말에 고정 파워 백오프 값 또는 파워 백오프 범위가 포함된 제2 메시지를 전송하고,
    상기 단말로부터 기지국 연결요청을 위한 제3 메시지를 수신하고,
    상기 단말에 상기 수신된 제3 메시지에 대한 확인 메시지인 제4 메시지를 전송하고,
    상기 프로세서는, 상기 수신된 프리앰블의 충돌 여부를 감지하고, 상기 감지된 프리앰블의 충돌 여부에 따라 상기 단말에 고정 파워 백오프 값 또는 파워 백오프 범위가 포함된 제2 메시지를 전송하되, 상기 수신된 프리앰블의 충돌이 감지되면 상기 단말에 고정 파워 백오프 값이 포함된 제2 메시지를 전송하고, 상기 수신된 프리앰블의 충돌이 감지되지 않으면 상기 단말에 파워 백오프 범위가 포함된 제2 메시지를 전송하는, 기지국.
  12. 삭제
  13. 제11항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 수신된 프리앰블의 파워 딜레이 프로파일(PDP, Power Delay Profile)을 통해 상기 수신된 프리앰블의 충돌 여부를 감지하는, 기지국.
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 제11항에 있어서,
    상기 파워 백오프 범위는,
    미리 설정된 단말 구역별로 구분된 복수의 파워 백오프 범위로 나누어지는, 기지국.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 복수의 파워 백오프 범위는,
    기지국과의 거리를 기준으로 하는 복수의 통신 범위에 따라 미리 설정된 복수의 구역과 대응되는, 기지국.
  18. 무선 네트워크 환경에서 랜덤 액세스(RA, Random Access)를 위해 기지국과 통신하는 통신 모듈;
    적어도 하나의 프로그램을 저장하는 메모리; 및
    상기 통신 모듈 및 상기 메모리와 연결된 프로세서를 포함하고,
    상기 프로세서는, 상기 적어도 하나의 프로그램을 실행함으로써,
    상기 통신 모듈을 통해, 복수의 프리앰블 중에서 랜덤하게 선택된 프리앰블이 포함된 제1 메시지를 기지국에 전송하고,
    상기 기지국으로부터 고정 파워 백오프 값 또는 파워 백오프 범위가 포함된 제2 메시지를 수신하되, 상기 프리앰블이 포함된 제1 메시지의 충돌이 상기 기지국에서 감지된 경우 고정 파워 백오프 값이 포함된 제2 메시지를 수신하고, 상기 프리앰블이 포함된 제1 메시지의 충돌이 상기 기지국에서 감지되지 않은 경우 파워 백오프 범위가 포함된 제2 메시지를 수신하고,
    상기 수신된 고정 파워 백오프 값 또는 파워 백오프 범위에 따른 전송전력으로 상기 기지국에 제3 메시지를 전송하고,
    상기 기지국으로부터 상기 전송된 제3 메시지에 대한 확인 메시지인 제4 메시지를 수신하는, 단말.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 기지국으로부터 고정 파워 백오프 값을 수신한 경우, 상기 수신된 고정 파워 백오프 값을 이용하여 전송전력을 산출하는, 단말.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 기지국으로부터 파워 백오프 범위를 수신한 경우, 상기 수신된 파워 백오프 범위 중에서 랜덤으로 파워 백오프 값을 선택하고, 상기 선택된 파워 백오프 값을 이용하여 전송전력을 산출하는, 단말.
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