KR102635264B1

KR102635264B1 - 우선 순위에 따른 프리앰블 할당을 이용한 랜덤 액세스 방법 및 그 장치

Info

Publication number: KR102635264B1
Application number: KR1020160074051A
Authority: KR
Inventors: 황현용
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2015-06-24
Filing date: 2016-06-14
Publication date: 2024-02-08
Also published as: KR20170000774A

Abstract

우선 순위에 따른 프리앰블 할당을 이용한 랜덤 액세스 방법 및 그 장치가 제공된다. 단말이 이용 가능한 RACH 프리앰블의 범위에 관련된 정보를 획득하고, 이용 가능한 RACH 프리앰블의 범위에 관련된 정보로부터 하나의 프리앰블을 선택하며, 선택된 프리앰블을 이용하여 기지국으로의 랜덤 액세스를 시도한다. 여기서, 이용 가능한 RACH 프리앰블의 범위는 상기 단말이 속하는 그룹에 할당된 우선순위에 따라 달라진다.

Description

우선 순위에 따른 프리앰블 할당을 이용한 랜덤 액세스 방법 및 그 장치{Method and apparatus for random access with prioritized preamble allocation}

본 발명은 랜덤 액세스 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게 말하자면, 이동 통신 네트워크에서 우선 순위에 따른 프리앰블 할당을 이용한 랜덤 액세스 방법 및 그 장치에 관한 것이다.

M2M(Machine-to-Machine) 통신은 센싱(Sensing), 프로세싱 (Processing), 의사 결정(Decision making), 결정 실행(Acting on decisions)들과 같은 다양한 동작들을 수행하기 위하여 기계들 사이의 유비쿼터스 통신들로 정의될 수 있다. M2M 통신과 H2H(Human-to-Human) 통신과의 가장 큰 차이점은 통신 라이프 사이클에서 인간의 관리가 줄어든다는 것이다.

그러나 점점 증가되는 자동화로 인하여 M2M 기술을 이용하는 많은 이종간의 새로운 응용(application)들이 생겨나고 있으며, 이는 M2M 기술이 적용된 디바이스(단말)들의 수의 폭발을 야기시켰다. 디바이스들은 다양한 응용을 위해서 사용된다. 어떤 디바이스들은 응급 상황에 따른 응용에 사용되므로 매우 높은 성공확률과 매우 짧은 접속 지연시간을 요구한다. 어떤 디바이스들은 고정된 스케줄링에 따른 응용에 사용되므로 다소 높은 성공확률과 비교적 짧은 접속 지연시간을 요구한다. 어떤 디바이스들은 제한이 다른 응용들에 비하여 비교적 낮으므로 낮은 성공확률과 긴 접속시간이 적용되어도 상관없다.

그러나 현재 이동통신 네트워크에서는 64개의 RACH(random access channel) 프리앰블을 응용에 상관없이 여러 디바이스들이 공유해서 사용한다. 또한, 네트워크 내부의 디바이스들에게 우선순위 정보를 제공할 수 없다.

또한, 이러한 디바이스들에서 동작하는 다양한 응용들의 QoS(Quality of Service) 요구 사항들을 만족하기 위한 대규모 연결성(Massive Connectivity, MC)의 관리도 중요한 이슈가 되었다.

따라서 네트워크에 동시에 접속을 시도하는 디바이스들의 개수가 이용 가능한 무선 자원들의 양보다 많은 경우에 과부하가 발생하고 네트워크 접속의 실패 확률이 높아지기 때문에, 우선순위 정보를 제공하고 우선순위에 따라서 차등적으로 처리해줄 수 있는 방법이 필수적으로 요구된다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이동 통신 네트워크에서 우선 순위에 따른 프리앰블 할당을 이용한 랜덤 액세스 방법 및 그 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 특징에 따른 랜덤 액세스 방법은, 이동 통신 시스템에서 단말의 랜덤 액세스 방법에서, 상기 단말이 이용 가능한 RACH(random access channel) 프리앰블의 범위에 관련된 정보를 획득하는 단계; 상기 이용 가능한 RACH 프리앰블의 범위에 관련된 정보로부터 하나의 프리앰블을 선택하는 단계; 및 상기 선택된 프리앰블을 이용하여 기지국으로의 랜덤 액세스를 시도하는 단계를 포함하며, 이용 가능한 RACH 프리앰블의 범위는 상기 단말이 속하는 그룹에 할당된 우선순위에 따라 달라진다.

본 발명의 실시 예에 따르면, 액세스 클래스(Access Class) 정보를 이용하여 단말들을 그룹화하고, 그룹별로 이용 가능한 RACH 프리앰블의 범위와 개수를 차등적으로 할당함으로써, 복수의 단말들이 동시에 접속을 시도하는 경우에 그룹별로 효과적으로 QoS(Quality of Service)를 제공할 수 있다.

각각의 단말들은 우선순위 정보를 이용하여 랜덤 액세스를 시도하기 때문에, 우선순위가 높은 단말은 높은 QoS와 높은 성공 확률 그리고 낮은 지연 시간을 가질 수 있다는 장점이 있다.

또한, RACH 프리앰블 직교 할당 방식을 이용하여, 그룹간 프리앰블의 개수를 다르게 설정하는 것이 가능하고, 그룹간 프리앰블의 충돌을 미리 방지할 수 있다. 또한 RACH 프리앰블 공유 할당 방식을 이용하여, 그룹간 프리앰블의 개수를 다르게 설정하는 것이 가능하고, 높은 우선순위 그룹에는 낮은 충돌확률을 제공할 수 있다.

도 1은 RACH 프리앰블 충돌이 발생하는 네트워크 환경을 나타낸 예시도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 우선 순위에 따른 프리앰블 할당을 이용하여 랜덤 액세스를 수행하는 과정을 나타낸 도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 우선 순위에 따른 프리앰블 할당을 이용하여 랜덤 액세스를 수행하는 과정을 나타낸 도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 랜덤 액세스 방법의 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 랜덤 액세스 장치의 구조도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

명세서 전체에서, 단말(terminal)은 디바이스(device), 이동 단말 (mobile terminal, MT), 이동국(mobile station, MS), 진보된 이동국(advanced mobile station, AMS), 고신뢰성 이동국(high reliability mobile station, HR-MS), 가입자국(subscriber station, SS), 휴대 가입자국(portable subscriber station, PSS), 접근 단말(access terminal, AT), 사용자 장비(user equipment, UE) 등을 지칭할 수도 있고, 디바이스, MT, MS, AMS, HR-MS, SS, PSS, AT, UE 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.

또한, 기지국(base station, BS)은 진보된 기지국(advanced base station, ABS), 고신뢰성 기지국(high reliability base station, HR-BS), 노드B(node B), 고도화 노드B(evolved node B, eNodeB), 접근점(access point, AP), 무선 접근국(radio access station, RAS), 송수신 기지국(base transceiver station, BTS), MMR(mobile multihop relay)-BS, 기지국 역할을 수행하는 중계기(relay station, RS), 기지국 역할을 수행하는 중계 노드(relay node, RN), 기지국 역할을 수행하는 진보된 중계기(advanced relay station, ARS), 기지국 역할을 수행하는 고신뢰성 중계기(high reliability relay station, HR-RS), 소형 기지국, 펨토 기지국(femoto BS), 홈 노드B(home node B, HNB), 홈 eNodeB(HeNB), 피코 기지국(pico BS), 메트로 기지국(metro BS), 마이크로 기지국(micro BS) 등] 등을 지칭할 수도 있고, ABS, 노드B, eNodeB, AP, RAS, BTS, MMR-BS, RS, RN, ARS, HR-RS, 소형 기지국 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 우선 순위에 따른 프리앰블 할당을 이용한 랜덤 액세스 방법 및 그 장치에 대하여 설명한다.

이동 통신 시스템에서, 랜덤 액세스(Random Access, 이하 RA로 표기함)시, 단말은 네트워크에 접속하기 위하여 초기에 4개의 메시지들을 사용하는데, 이러한 4개의 메시지들을 ARP(Access Reservation Protocol)라고 명명할 수 있다.

첫 번째 메시지는 RA를 위한 프리앰블 신호이며, "RAP(Random Access Preamble)(Msg1)"로 명명될 수 있다. RA를 위한 하나의 무선자원을 구성하는 예를 들어, 64개의 이용 가능한 RACH 프리앰블들 중에서 하나를 선택하여 기지국에 전송한다. 두 번째 메시지는 RA 응답 신호이며, "RAR(Random Access Response) (Msg2)"로 명명될 수 있다. 기지국이 RAP를 수신하면, RPA가 수신된 시간과 주파수로 이루어지는 RA 자원에 대응하는 RAR을 단말로 응답한다. 이때, 기지국은 "temporary C-RNTI(Cell Radio Network Temporary Identity)"라고도 불리는 다른 아이디 즉, 임시 셀 식별자를 단말에 전달한다. 만약, 단말은 RAP를 전송한 이후에 특정 시간 동안에 RAR을 수신할 수 없다면, 카운터를 증가시키고, 파워 램핑(power lamping) 한 후에 다시 RAP를 전송한다.

세 번째 메시지는 RRC(Radio Resource Control) Connection Request (Msg3)로서 단말은 RRC 연결 요청 메시지를 기지국에 전송한다. 이때, 단말은 이전 단계에서 기지국으로부터 할당 받은 임시 셀 식별자인 temporary C-RNTI를 이용한다. 네 번째 메시지는 RRC Connection Setup (Msg4)로서 기지국은 단말에 경쟁 해소(contention resolution) 메시지를 응답한다. 이 메시지에는 새로운 셀 식별자 즉, C-RNTI가 포함된다.

이와 같이, 단말이 네트워크에 접속하는 경우, 두 개 이상의 단말들이 동시에 동일한 RACH 프리앰블을 전송하는 경우(Msg1), 충돌이 발생할 수 있다. 예를 들어 두 개 이상의 단말들이 동시에 동일한 RACH 프리앰블을 전송하는 경우(Msg1)에, 기지국은 RAR(Msg2)를 전송하는데, 이때, 동일한 temporary C-RNTI와 상향 그랜트(Uplink Grant)를 접속을 시도하는 단말들에게 전송할 것이다. 단말들은 동일한 자원 할당을 통해 L2/L3(Layer-2, Layer-3) 메시지를 기지국으로 전송(Msg3)한다. 동일한 자원 할당을 통해 전송되는 이러한 메시지들은 서로 간섭으로 작용하게 되며, 기지국은 단말들로부터의 메시지 모두를 디코딩하지 못할 수 있다. 이 경우, 기지국으로부터 충돌 해결 메시지(Msg4)를 수신하지 못한 단말들은 일정시간 이후에 접속 시도를 다시 수행한다.

도 1은 RACH 프리앰블 충돌이 발생하는 네트워크 환경을 나타낸 예시도이다.

첨부한 도 1에서와 같이, 네트워크(100)에 단말 1(101), 단말 2(102), 단말 3(103), 그리고 기지국(104)이 배치되어 있을 수 있다. 이러한 네트워크 환경에서, 네트워크(100) 내부의 단말들(101, 102, 103)이 동시에 네트워크(100)에 접속을 시도하는 경우, 각 단말은 최대 64개의 RACH 프리앰블들 중에서 하나를 랜덤하게 선택해서 기지국(104)에 전송한다. 예를 들어, 단말 1(101)은 RACH 프리앰블 1(RAP1)을 기지국(104)에 전송하고, 단말 2(102)는 RACH 프리앰블 2(RAP2)를 기지국(104)에 전송하며, 단말 3(103)은 RACH 프리앰블 3(RAP3)을 기지국(104)에 전송한다.

이때 단말들(101, 102, 103)로부터 전송된 RACH 프리앰블들(RAP1, RAP2, RAP3)이 동일한 값을 가지면 충돌이 발생한다. 충돌이 발생된 경우에 기지국(104)는 단말들의 메시지를 디코딩하지 못해서 단말들(101, 102, 103)은 랜덤 액세스를 재시도해야 한다. 이동 통신 네트워크에서 사용하는 RACH 프리앰블은 최대 64개밖에 사용할 수 없으므로, 랜덤 액세스를 동시에 시도하는 단말의 개수가 많을수록 충돌 확률이 높아진다.

본 발명의 실시 예에서는 우선 순위에 따른 프리앰블 할당을 이용하여 랜덤 액세스를 수행한다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 우선 순위에 따른 프리앰블 할당을 이용하여 랜덤 액세스를 수행하는 과정을 나타낸 도이다. 여기서는 RACH 프리앰블 공유 할당 방식을 이용하여 프리앰블 할당을 수행한다.

첨부한 도 2에서와 같이, 네트워크(200)에 단말 1(201), 단말 2(202), 단말3(203), 그리고 기지국(204)이 배치되어 있을 수 있다. 이러한 네트워크 환경에서 단말들(201, 202, 203)은 각각 액세스 클래스(Access Class, AC)를 가진다. 액세스 클래스(AC)는 예를 들어, 총 16 개로 분류될 수 있다. 단말들은 AC 0과 AC 9 사이에서 하나의 AC를 가진다. 또한, 단말들은 AC 10과 AC 15 사이의 특수 클래스(special class)를 추가적으로 가질 수도 있다.

여기서, 단말들(201, 202, 203)은 0과 9 사이의 하나의 액세스 클래스를 가진다.

기지국(204)은 액세스 클래스 정보를 이용하여 단말들을 그룹화하고, 각 그룹별로 우선순위를 다르게 부여한다. 그리고 우선순위에 따라 그룹별로 이용 가능한 RACH 프리앰블의 범위와 개수를 차등적으로 할당한다. 예를 들어, 우선순위가 높을수록 더 넓은 RACH 프리앰블 범위를 할당하고, 우선순위가 낮을수록 좁은 RACH 프리앰블 범위를 할당한다. 이에 따라 우선순위가 높을수록 많은 개수의 RACH 프리앰블들이 할당되고, 우선순위가 낮을수록 적은 개수의 RACH 프리앰블들이 할당된다.

기지국(204)은 네트워크(200)의 단말들(201, 202, 203)에 해당하는 그룹 및 우선순위 관련 정보를 알려준다. 단말들(201, 202, 203)에 대한 그룹 및 우선순위 관련 정보는 액세스 클래스 비트맵(I1)과 비율(rate)(I2) 그리고 그룹(I3)을 포함한다.

액세스 클래스 비트맵(I1)은 0부터 9까지 범위를 가진다. 액세스 클래스 비트맵(I1)은 10비트의 길이를 가지고 MSB(most significant bit)는 "AC 0"을 의미하고, LSB(least significant bit)는 "AC 9"를 의미(설정기준에 따라 반대도 가능함)한다. 예를 들어, 액세스 클래스 비트맵(I1)이 "1111000000" 인 경우, 이는 AC가 0부터 3까지 범위에 해당하는 단말들은 "그룹 0"에 속하는 것을 의미한다. 또한, 액세스 클래스 비트맵(I1)이 "0000111100" 인 경우, 이는 AC가 4부터 7까지 범위에 해당하는 단말들은 "그룹 1"에 속하는 것을 의미한다. 또한, 액세스 클래스 비트맵(I1)이 "0000000011" 인 경우, 이는 AC가 8부터 9까지 범위에 해당하는 단말들이 "그룹 2"에 속하는 것을 의미한다.

비율(I2)은 단말이 랜덤 액세스를 시도할 때 사용할 수 있는 이용 가능한 RACH 프리앰블의 범위를 나타낸다. 비율(I2)은 구체적으로 전체 RACH 프리앰블에서 이용 가능한 RACH 프리앰블이 차지하는 퍼센트를 나타내며, 예를 들어, 0부터 100까지 값을 가진다. 예를 들어, 비율(I2)이 "10" 인 경우, 이는 전체 64개의 RACH 프리앰블들 중에서 10%만 이용 가능하여, RACH 프리앰블을 0부터 5까지 범위(총 6개)에서만 생성할 수 있음을 의미한다. 또한, 비율(I2)이 "50" 인 경우, 이는 전체 64개의 RACH 프리앰블들 중에서 50%만 이용 가능하여, RACH 프리앰블을 0부터 31까지 범위(총 32개)에서만 생성할 수 있음을 의미한다. 또한, 비율(I2)이 "100" 인 경우, 이는 전체 64개의 RACH 프리앰블들 중에서 100% 전체가 이용 가능하여, RACH 프리앰블을 0부터 63까지 범위(총 64개)에서만 생성할 수 있음을 의미한다.

그룹(I3)은 액세스 클래스에 따른 그룹을 나타낸다.

이러한 액세스 클래스 비트맵(I1)과 비율(I2) 그리고 그룹(I3)을 포함하는 그룹 및 우선순위 관련 정보는 시스템 정보(System Information Block, SIB)을 이용하여 방송될 수 있다.

한편, 네트워크(200) 내의 단말들(201, 202, 203)은 모두 하나의 액세스 클래스(AC)를 가지고 있으므로, 기지국(204)으로부터 제공되는 그룹 및 우선순위 관련 정보를 토대로 자신이 속하는 그룹 및 그룹에 할당된 이용 가능한 RACH 프리앰블의 범위와 개수를 알 수 있다. 즉, SIB를 통해서 받은 정보로부터 자신이 속하는 그룹의 비율(I2)에 대한 정보를 얻을 수 있다. 예를 들어, 도 2에서와 같이, 단말 1(201)의 액세스 클래스(AC)가 3인 경우, 기지국(204)에서 전송된 액세스 클래스 비트맵(I1)이 "1111000000" 이므로, 단말 1(201)은 자신이 "그룹 0"에 속하고 자신의 비율(I2)은 "20%"임을 인지한다. 그리고 "20%"의 비율(I2)을 토대로, 전체 64개의 RACH 프리앰블들 중에서 이용 가능한 RACH 프리앰블 범위는 0부터 12까지임을 계산한다. 이후, 랜덤 액세스를 시도할 때, 단말 1(201)은 0에서 12 사이의 임의 넘버(number)에 해당하는 RACH 프리앰블을 선택한다.

또한, 예를 들어, 단말 2(202)의 액세스 클래스(AC)가 4인 경우에, 기지국(204)에서 전송된 액세스 클래스 비트맵(I1)이 "0000111100" 이므로, 단말 2(202)는 자신이 "그룹 1"에 속하고 자신의 비율은 40%임을 인지한다. 그리고 "40%"의 비율(I2)을 토대로, 전체 64개의 RACH 프리앰블들 중에서 이용 가능한 RACH 프리앰블 범위는 0부터 25까지임을 계산한다. 이후, 랜덤 액세스를 시도할 때, 단말 2(202)는 0에서 25 사이의 임의 넘버에 해당하는 RACH 프리앰블을 선택한다.

또한, 예를 들어, 단말 3(203)의 액세스 클래스(AC)가 8인 경우에, 기지국(204)에서 전송된 액세스 클래스 비트맵(I1)이 0000000011 이므로, 단말 3(203)은 자신이 "그룹 2"에 속하고 자신의 비율은 100%임을 인지한다. 그리고 "100%"의 비율(I2)을 토대로, 전체 64개의 RACH 프리앰블들 중에서 이용 가능한 RACH 프리앰블 범위는 0부터 63까지임을 계산한다. 이후, 랜덤 액세스를 시도할 때 단말 3(203)은 0에서 63 사이의 임의 넘버에 해당하는 RACH 프리앰블을 선택한다.

한편, 우선순위에 따라 그룹별로 이용 가능한 RACH 프리앰블의 범위와 개수를 차등적으로 할당되어 있으므로, 우선순위가 가장 낮은 그룹인 "그룹 0"에 속한 단말들은 자신들이 이용 가능한 RACH 프리앰블 범위(0~12)가 다른 그룹들 즉, 그룹 1과 그룹 2와 함께 공유되기 때문에, 충돌 확률이 다른 그룹들에 비해서 가장 높다. 따라서, 그룹 0에 속하는 단말 1(201)이 랜덤 액세스 시도를 하는 경우에 0부터 12사이의 임의 넘버에 해당하는 RACH 프리앰블 1을 생성한다면, 단말 2(202)에서 생성한 RACH 프리앰블 2 또는 단말 3(203)에서 생성한 RACH 프리앰블 3과의 충돌이 발생할 수 있다.

우선순위가 중간 그룹인 그룹 1에 속하는 단말들은 자신들이 이용 가능한 RACH 프리앰블 범위가 모든 그룹들과 함께 공유되는 부분(0~12)과 특정 그룹들과 함께 공유되는 부분(13~25)이 있기 때문에, 충돌확률이 다른 그룹들에 비해서 중간 정도이다. 그룹 1에 포함되는 단말 2(202)가 랜덤 액세스 시도를 하는 경우에 0부터 12사이의 임의 넘버에 해당하는 RACH 프리앰블 2를 생성한다면, 단말 1(201)의 RACH 프리앰블 1 또는 단말 3(203)의 RACH 프리앰블 3과의 충돌이 발생할 수 있다. 반면, 그룹 1에 속하는 단말 2(202)가 랜덤 액세스 시도를 하는 경우에 13부터 25사이의 임의 넘버에 해당하는 RACH 프리앰블 2를 생성한다면, 단지 단말 3(203)의 RACH 프리앰블 3과의 충돌만이 발생할 수 있다.

우선순위가 가장 높은 그룹인 그룹 2에 속한 단말들은 자신들이 이용 가능한 RACH 프리앰블 범위가 다른 그룹 1과 그룹 2와 함께 공유되는 부분(0~25)과 공유되지 않는 부분(26~63)이 있기 때문에, 충돌확률이 다른 그룹들에 비해서 가장 낮게 된다. 따라서 그룹 2에 포함되는 단말 3(203)이 랜덤 액세스 시도를 하는 경우에 26부터 63사이의 임의 넘버에 해당하는 RACH 프리앰블 3을 생성한다면, 다른 그룹들과 충돌이 발생하지 않는다.

도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 우선 순위에 따른 프리앰블 할당을 이용하여 랜덤 액세스를 수행하는 과정을 나타낸 도이다. 여기서는 RACH 프리앰블 직교 할당 방식을 이용하여 프리앰블 할당을 수행한다.

첨부한 도 3에서와 같이, 네트워크(300)에 단말 1(301), 단말 2(302), 단말3(303), 그리고 기지국(304)이 배치되어 있을 수 있다. 이러한 네트워크 환경에서 단말들(301, 302, 303)은 위의 실시 예와 같이, 각각 액세스 클래스(AC)를 가지며, 예를 들어, 0과 9 사이의 하나의 액세스 클래스를 가진다.

기지국(304)은 액세스 클래스 정보를 이용하여 단말들을 그룹화하고, 각 그룹별로 우선순위를 다르게 부여한다. 그리고 우선순위에 따라 그룹별로 이용 가능한 RACH 프리앰블의 범위와 개수를 차등적으로 할당하는데, 여기서는 우선순위에 따라 그룹마다 할당되는 RACH 프리앰블의 범위의 크기가 달라진다. 예를 들어, 우선순위가 높을수록 더 넓은 RACH 프리앰블 범위가 할당되고, 우선순위가 낮을수록 더 좁은 RACH 프리앰블 범위가 할당된다.

기지국(304)은 네트워크(300)의 단말들(301, 302, 303)에 해당하는 그룹 및 우선순위 관련 정보를 알려준다. 단말들(301, 302, 303)에 대한 그룹 및 우선순위 관련 정보는 액세스 클래스 비트맵(I1)과 범위(RANGE)(I21) 그리고 그룹(I3)을 포함한다.

액세스 클래스 비트맵(I1)은 위에 기술된 실시 예와 동일하게 구성되며, 여기서는 상세한 설명을 생략한다.

범위(I21)는 단말이 랜덤 액세스를 시도할 때 사용할 수 있는 이용 가능한 RACH 프리앰블의 범위를 나타낸다. 범위(I21)는 전체 RACH 프리앰블에서 이용 가능한 RACH 프리앰블 범위에 따라, (시작 RACH 프리앰블, 마지막 RACH 프리앰블)의 형태로 구성될 수 있다. 범위(I21)는 예를 들어, 0부터 63까지 값을 가지며, (00, 15)와 같이 나타낼 수 있다.

예를 들어, 범위(I21)가 (00, 15) 인 경우, 이는 전체 0부터 63까지 범위에서 RACH 프리앰블을 0부터 15까지 범위에서만 생성할 수 있음을 의미한다. 또한, 범위(I21)가 (16, 40) 인 경우, 이는 전체 0부터 63까지 범위에서 RACH 프리앰블을 16부터 40까지 범위에서만 생성할 수 있음을 의미한다. 또한, 범위(I21)가 (41, 63) 인 경우, 이는 전체 0부터 63까지 범위에서 RACH 프리앰블을 41부터 63까지 범위에서만 생성할 수 있음을 의미한다.

한편, 범위(I21)는 (시작 RACH 프리앰블, RACH 프리앰블 길이)의 형태로 구성될 수도 있다. 예를 들어, 범위(I21)가 (12, 12)인 경우, 이는 전체 0부터 63까지 범위에서 RACH 프리앰블을 12부터 23까지 범위에서만 생성할 수 있음을 의미한다.

그룹(I3)은 액세스 클래스에 따른 그룹을 나타낸다.

이러한 액세스 클래스 비트맵(I1)과 범위(I21) 그리고 그룹(I3)을 포함하는 그룹 및 우선순위 관련 정보는 SIB을 이용하여 방송될 수 있다.

한편, 네트워크(200) 내의 단말들(301, 302, 303)은 모두 하나의 액세스 클래스(AC)를 가지고 있으므로, 기지국(304)으로부터 제공되는 그룹 및 우선순위 관련 정보를 토대로 자신이 속하는 그룹 및 그룹에 할당된 이용 가능한 RACH 프리앰블의 범위와 개수를 알 수 있다. 즉, SIB를 통해서 받은 정보로부터, 자신이 속하는 그룹의 범위(I21)에 대한 정보를 얻을 수 있다.

예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 단말 1(301)의 액세스 클래스(AC)가 3인 경우, 기지국(304)에서 전송된 액세스 클래스 비트맵(I1)이 "1111000000"이므로, 단말 1(301)은 자신이 "그룹 0"에 속하고 자신의 이용 가능한 RACH 프리앰블 범위(I21)가 0부터 12까지임을 인지한다. 그리고 랜덤 액세스를 시도할 때 단말 1(301)은 0에서 12 사이의 임의 넘버에 해당하는 RACH 프리앰블을 선택한다. 또한, 단말 2(302)의 액세스 클래스(AC)가 4인 경우, 기지국(304)에서 전송된 액세스 클래스 비트맵(I1)이 "0000111100" 이므로, 단말 2(302)는 자신이 "그룹 1"에 속하고 자신의 이용 가능한 RACH 프리앰블 범위(I21)가 13부터 27까지임을 인지한다. 랜덤 액세스를 시도할 때, 단말 2(302)는 13에서 27 사이의 임의 넘버에 해당하는 RACH 프리앰블을 선택한다. 또한, 단말 3(203)의 액세스 클래스(AC)가 8인 경우, 기지국(304)에서 전송된 액세스 클래스 비트맵(I1)이 "0000000011"이므로, 단말 3(303)은 자신이 "그룹 2"에 속하고 자신의 이용 가능한 RACH 프리앰블 범위(I21)가 28부터 63까지임을 인지한다. 랜덤 액세스를 시도할 때, 단말 3(303)은 28에서 63 사이의 임의 넘버에 해당하는 RACH 프리앰블을 선택한다.

우선순위에 따라 그룹마다 할당된 RACH 프리앰블의 범위 크기가 달라지고, 우선순위가 가장 낮은 그룹인 그룹 0에 속하는 단말들은 자신들이 이용 가능한 RACH 프리앰블 범위가 0부터 12까지이므로 13개의 프리앰블 생성이 가능하다. 우선순위가 중간 그룹인 그룹 1에 속하는 단말들은 자신들이 이용 가능한 RACH 프리앰블 범위가 13부터 27까지이므로 15개의 프리앰블 생성이 가능하다. 우선순위가 가장 높은 그룹인 그룹 2에 속하는 단말들은 자신들이 이용 가능한 RACH 프리앰블 범위가 28부터 63까지이므로 36개의 프리앰블 생성이 가능하다. 각각의 그룹들에 할당된 프리앰블 범위가 다르고, 각각의 프리앰블들은 서로 직교하기 때문에 랜덤 액세스를 시도하는 경우에 다른 그룹들과 충돌이 발생하지 않는다.

한편, 단말은 자신이 이용 가능한 RACH 프리앰블 범위에서 하나의 RACH 프리앰블을 선택하는 경우, 랜덤 넘버를 생성하고 이용 가능한 RACH 프리앰블 범위에서 생성된 랜덤 넘버에 대응하는 번호의 RACH 프리앰블을 선택할 수 있다. 예를 들어, 단말 1(201)에서 생성된 랜덤 넘버가 2인 경우, 단말 1(201)은 이용 가능한 RACH 프리앰블 범위(0~12)에서 "2"에 대응하는 RACH 프리앰블을 선택할 수 있다.

이를 위하여, 단말은 별도의 랜덤 넘버 생성기(Pseudo-Random Number Generator)를 이용할 수 있다. 또한, 랜덤 넘버에 대하여 최소값과 최대값이 설정될 수 있다. 예를 들어, 랜덤 넘버 생성기에서 생성되는 랜덤 넘버의 최소값으로 이용 가능한 RACH 프리앰블 범위의 최소값이 적용되고, 랜덤 넘버의 최대값으로 이용 가능한 RACH 프리앰블 범위의 최대값이 적용될 수 있다. 따라서 랜덤 넘버 생성기에서 생성되는 랜덤 넘버는 0과 63 사이의 임의의 값이 될 수 있다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 랜덤 액세스 방법의 흐름도이다.

첨부한 도 4에 도시된 바와 같이, 단말은 기지국으로부터 그룹 및 우선 순위 관련 정보를 획득한다. 예를 들어, 단말은 기지국으로부터 방송되는 SIB 정보를 수신하고, 수신된 SIB 정보에 포함되어 있는 액세스 클래스 비트맵(I1)과 자신의 액세스 클래스를 비교하여 자신이 속하는 그룹(I3)을 확인하고, 해당 그룹(I3)에 부여된 우선순위 관련 정보인 비율(I2) 또는 범위(I21)를 획득한다(S100, S110).

단말은 SIB 정보로부터 비율(I2)을 획득한 경우, 비율(I2)의 정보를 이용하여 랜덤 액세스를 시도할 때 이용 가능한 RACH 프리앰블의 범위를 계산한다(S120, S130). 단말은 위에 기술된 바와 같이, 비율(I2)을 토대로 전체 개수, 예를 들어, 64개의 RACH 프리앰블들 중에서 이용 가능한 RACH 프리앰블 범위를 계산한다.

단말은 계산된 이용 가능한 RACH 프리앰블의 범위 이내에서 프리앰블 시퀀스를 생성하고 기지국으로의 랜덤 액세스를 시도한다(S140). 즉, 이용 가능한 RACH 프리앰블의 범위 이내에서 하나의 랜덤 넘버를 생성하고, 랜덤 넘버에 대응하는 하나의 RACH 프리앰블을 선택하고, 선택된 RACH 프리앰블을 이용하여 랜덤 액세스를 시도한다.

한편, 단말은 단계(S120)에서, SIB 정보로부터 범위(I21)를 획득한 경우, 단말은 별도의 계산 없이, 범위(I21)의 정보를 이용하여 이용 가능한 RACH 프리앰블의 범위를 알 수 있으며, 이용 가능한 RACH 프리앰블의 범위 이내에서 프리앰블 시퀀스를 생성하고 기지국으로의 랜덤 액세스를 시도한다(S140).

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 랜덤 액세스 장치의 구조도이다.

본 발명의 실시 예에 따른 랜덤 액세스 장치(1)는 첨부한 도 5에서와 같이, 프로세서(11), 메모리(12) 및 무선 주파수(Radio Frequency, RF) 변환기(13)를 포함한다. 프로세서(11)는 위의 도 2 내지 도 4를 토대로 설명한 방법들을 구현하도록 구성될 수 있다.

이를 위하여, 프로세서(11)는 정보 획득부(111), 범위 계산부(112), 프리앰블 선택부(113) 및 액세스 처리부(114)를 포함한다.

정보 획득부(111)는 기지국으로부터 전송되는 정보를 토대로 해당 단말이 속하는 그룹 및 우선순위 관련 정보를 획득한다. 기지국으로부터 수신된 SIB 정보에 포함되어 있는 액세스 클래스 비트맵(I1)과 자신의 액세스 클래스를 비교하여 자신이 속하는 그룹(I3)을 확인하고, 해당 그룹(I3)에 부여된 우선순위 관련 정보인 비율(I2) 또는 범위(I21)를 획득한다.

범위 계산부(112)는 SIB 정보로부터 비율(I2)을 획득한 경우, 비율(I2)의 정보를 이용하여 랜덤 액세스를 시도할 때 이용 가능한 RACH 프리앰블의 범위를 계산한다.

프리앰블 선택부(113)는 이용 가능한 RACH 프리앰블의 범위 이내에서 하나의 프리앰블을 선택한다. 프리앰블 선택부(113)는 범위 계산부(112)로부터 전달되는 계산된 이용 가능한 RACH 프리앰블의 범위 또는 SIB 정보로부터 범위(I21)를 획득한 경우, 범위(I21)의 정보를 이용하여 확인된 이용 가능한 RACH 프리앰블의 범위 내에서, 하나의 프리앰블을 선택한다.

액세스 처리부(114)는 프리앰블 선택부(113)로부터 전달되는 RACH 프리앰블을 이용하여 기지국으로의 랜덤 액세스를 시도한다.

메모리(12)는 프로세서(11)와 연결되고 프로세서(11)의 동작과 관련한 다양한 정보를 저장한다. RF 변환기(13)는 프로세서(11)와 연결되며 무선 신호를 송신 또는 수신한다.

위에 기술된 본 발명의 실시 예에서는, 단말이 기지국에서 방송하는 SIB를 수신하여 그룹 및 우선 순위 관련 정보를 획득하여 랜덤 액세스를 수행한다. 그러나 단말은 기지국에서 방송하는 SIB 이외에, 다음과 같은 방법을 통하여 그룹 및 우선순위 관련 정보를 획득할 수 있다.

방법 1: 단말 등록(registration)시, 그룹 및 우선순위 관련 정보를 획득 또는 설정하는 방법

방법 2: 단말 설치시, 그룹 및 우선 순위 관련 정보를 획득 또는 설정하는 방법

방법 3: 단말 연결 해제시, 그룹 및 우선순위 관련 정보를 획득 또는 설정하는 방법

여기서, 방법 1은 단말을 등록하는 시점에, 단말 내부에 초기값(Initial Value)을 미리 설정하여 사용하는 방법이다. 방법 2는 단말은 설치하는 시점에 단말 내부에 초기값을 설정하는 방법이다. 단말은 설치하는 시점에 적용되는 응용 타입(또는 출력 전력 등)에 따라서 초기값이 달라질 수 있다. 방법 3은 단말이 연결해제 되는 시점에서, 단말이 기지국에 다시 연결되는 시점에 사용될 초기값을 획득하는 방법이다. 단말에 적용되는 응용에 또는 네트워크의 상태에 따라서 초기값이 달라질 수 있다.

단말의 초기값은 그룹 정보, 액세스 클래스 정보, 비율(RATE) 정보 또는 범위(RANGE) 정보를 포함할 수 있다.

위에 기술된 바와 같은, 그룹 및 우선 순위 관련 정보를 초기값으로 설정하는 방법들(등록시 설정, 설치시 설정, 연결해제시 설정)에 대하여 우선 순위를 부여할 수 있으며, 우선 순위에 따라 해당하는 방법을 사용하여 초기값을 설정할 수 있다. 또한, 상황에 따라서 각 방법에 적용되는 우선 순위는 변경될 수 있으며, 또는 선택적인 조합의 방법으로 운용될 수 있다.

본 발명의 실시 예는 이상에서 설명한 장치 및/또는 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하기 위한 프로그램, 그 프로그램이 기록된 기록 매체 등을 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.

이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims

이동 통신 시스템에서 단말의 랜덤 액세스 방법에서,
상기 단말이, 상기 단말이 이용 가능한 RACH(random access channel) 프리앰블의 범위에 관련된 정보를 획득하는 단계;
상기 단말이 이용 가능한 RACH 프리앰블의 범위 내에서 하나의 프리앰블을 선택하는 단계; 및
상기 선택된 프리앰블을 이용하여 기지국으로의 랜덤 액세스를 시도하는 단계
를 포함하며,
상기 이용 가능한 RACH 프리앰블의 범위는 상기 단말이 속하는 그룹에 할당된 우선순위에 따라 달라지고,
상기 단말이 이용 가능한 RACH 프리앰블의 범위에 관련된 정보가, 상기 이동 통신 시스템에서 사용되는 전체 RACH 프리앰블 중 상기 범위의 시작에 대응하는 RACH 프리앰블의 번호인 최소값과 상기 범위의 마지막에 대응하는 RACH 프리앰블의 번호인 최대값을 포함하는, 랜덤 액세스 방법.
제1항에 있어서,
상기 단말의 액세스 클래스(access class)에 따라 상기 단말이 속하는 그룹이 달라지며, 각 그룹마다 상이한 우선순위가 할당되고, 각 우선순위마다 이용가능한 RACH 프리앰블의 범위와 개수가 상이하며,
상기 정보를 획득하는 단계는,
그룹 및 우선순위 관련 정보를 획득하며, 상기 그룹 및 우선순위 관련 정보는, 상기 단말에 대응하는 액세스 클래스 정보, 상기 단말이 이용 가능한 RACH 프리앰블의 범위에 관련된 정보, 상기 단말에 대응하는 액세스 클래스에 따른 그룹 정보를 포함하는, 랜덤 액세스 방법.
제1항에 있어서,
상기 단말이 이용 가능한 RACH 프리앰블의 범위에 관련된 정보는 비율이며, 상기 비율은 상기 이동 통신 시스템에서 사용되는 전체 RACH 프리앰블 개수 중에서 상기 단말이 이용 가능한 RACH 프리앰블 개수의 비율을 나타내는, 랜덤 액세스 방법.
제3항에 있어서,
상기 하나의 프리앰블을 선택하는 단계는,
상기 비율을 기반으로 상기 단말이 이용 가능한 RACH 프리앰블의 범위를 계산하는 단계; 및
상기 계산된 범위 내에서 하나의 RACH 프리앰블을 선택하는 단계
를 포함하는, 랜덤 액세스 방법.
제1항에 있어서,
그룹에 할당된 우선순위가 높을수록 더 넓은 RACH 프리앰블 범위가 해당 그룹에 할당되고, 그룹에 할당된 우선순위가 낮을수록 더 좁은 RACH 프리앰블 범위가 해당 그룹에 할당되는, 랜덤 액세스 방법.
제1항에 있어서,
상기 하나의 프리앰블을 선택하는 단계는,
상기 단말이 이용 가능한 RACH 프리앰블의 범위의 상기 최대값과 상기 최소값을 기반으로 랜덤 번호를 생성하고, 상기 생성된 랜덤 번호에 대응하는 RACH 프리앰블을 선택하며, 상기 생성된 랜덤 번호는 상기 최대값보다 작거나 같고 상기 최소값보다 크거나 같은, 랜덤 액세스 방법.
이동 통신 시스템에서 단말의 랜덤 액세스 장치로서,
신호 송수신을 수행하도록 구성된 무선 주파수 변환기; 및
프로세서
를 포함하고,
상기 프로세서는,
상기 무선 주파수 변환기를 통해 상기 단말이 이용 가능한 RACH 프리앰블의 범위에 관련된 정보를 획득하도록 구성된 정보 획득부;
상기 단말이 이용 가능한 RACH 프리앰블의 범위 내에서 하나의 프리앰블을 선택하도록 구성된 프리앰블 선택부; 및
상기 선택된 프리앰블을 기반으로 상기 무선 주파수 변환기를 통해 기지국으로의 랜덤 액세스를 시도하도록 구성된 액세스 처리부
를 포함하며,
상기 이용 가능한 RACH 프리앰블의 범위는 상기 단말이 속하는 그룹에 할당된 우선순위에 따라 달라지고,
상기 단말이 이용 가능한 RACH 프리앰블의 범위에 관련된 정보가 상기 이동 통신 시스템에서 사용되는 전체 RACH 프리앰블 중 상기 범위의 시작에 대응하는 RACH 프리앰블의 번호인 최소값과 상기 범위의 마지막에 대응하는 RACH 프리앰블의 번호인 최대값을 포함하는, 랜덤 액세스 장치.
제7항에 있어서,
상기 단말의 액세스 클래스에 따라 상기 단말이 속하는 그룹이 달라지며, 각 그룹마다 상이한 우선순위가 할당되고, 각 우선순위마다 이용가능한 RACH 프리앰블의 범위와 개수가 상이하며, 그룹에 할당된 우선순위가 높을수록 더 넓은 RACH 프리앰블 범위가 해당 그룹에 할당되고, 그룹에 할당된 우선순위가 낮을수록 더 좁은 RACH 프리앰블 범위가 해당 그룹에 할당되며,
상기 정보 획득부는, 그룹 및 우선순위 관련 정보를 획득하며, 상기 그룹 및 우선순위 관련 정보는, 상기 단말에 대응하는 액세스 클래스 정보, 상기 단말이 이용 가능한 RACH 프리앰블의 범위에 관련된 정보, 상기 단말에 대응하는 액세스 클래스에 따른 그룹 정보를 포함하는, 랜덤 액세스 장치.
제7항에 있어서,
상기 단말이 이용 가능한 RACH 프리앰블의 범위에 관련된 정보가 비율인 경우, 상기 비율은 상기 이동 통신 시스템에서 사용되는 전체 RACH 프리앰블 개수 중에서 상기 단말이 이용 가능한 RACH 프리앰블 개수의 비율을 나타내며,
상기 프로세서는,
상기 비율을 기반으로 상기 단말이 이용 가능한 RACH 프리앰블의 범위를 계산하도록 구성된 범위 계산부
를 더 포함하고,
상기 프리앰블 선택부는 상기 계산된 범위 내에서 하나의 RACH 프리앰블을 선택하도록 구성되는, 랜덤 액세스 장치.
제7항에 있어서,
상기 프리앰블 선택부는, 상기 단말이 이용 가능한 RACH 프리앰블의 범위의 상기 최대값과 상기 최소값을 기반으로 랜덤 번호를 생성하고, 상기 생성된 랜덤 번호에 대응하는 RACH 프리앰블을 선택하도록 구성되며, 상기 생성된 랜덤 번호는 상기 최대값보다 작거나 같고 상기 최소값보다 크거나 같은, 랜덤 액세스 장치.