KR102648865B1 - 5g 셀룰라 시스템의 단말 신호 송신을 위한 방법 및 장치 - Google Patents
5g 셀룰라 시스템의 단말 신호 송신을 위한 방법 및 장치 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 4G 시스템 이후 보다 높은 데이터 전송률을 지원하기 위한 5G 통신 시스템을 IoT 기술과 융합하는 통신 기법 및 그 시스템에 관한 것이다. 본 개시는 5G 통신 기술 및 IoT 관련 기술을 기반으로 지능형 서비스 (예를 들어, 스마트 홈, 스마트 빌딩, 스마트 시티, 스마트 카 혹은 커넥티드 카, 헬스 케어, 디지털 교육, 소매업, 보안 및 안전 관련 서비스 등)에 적용될 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 단말의 통신 방법은, 기지국으로부터 RACH(random access channel) 설정을 수신하는 단계; 및 상기 RACH 설정에 따라 RACH 자원으로 설정된 서브프레임과 비면허 대역에서 상향링크 서브프레임으로 할당된 서브프레임이 일치하는 상기 비면허 대역의 상향링크 서브프레임에서 RAP(random access preamble) 메시지를 상기 기지국에게 전송하는 단계를 포함할 수 있다.
Description
본 발명은 비면허, 공유면허, 초고주파 등 5G 대역을 이용하는 무선 통신 시스템에서 통신 장치가 통신을 수행하는 방법 및 장치에 대한 것이다.
또한 본 개시는 5G 주파수 대역, 즉 초고주파 (Extremely High Frequency - EHF) 대역, 공유주파수 대역(Licensed Shared Access), 비면허 대역 기반의 5G 통신을 위한 임의 접속 (Random Access) 절차를 설계하고, 그 절차에 필요한 전송 방법 및 그 장치에 관한 것이다.
4G 통신 시스템 상용화 이후 증가 추세에 있는 무선 데이터 트래픽 수요를 충족시키기 위해, 개선된 5G 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템을 개발하기 위한 노력이 이루어지고 있다. 이러한 이유로, 5G 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템은 4G 네트워크 이후 (Beyond 4G Network) 통신 시스템 또는 LTE 시스템 이후 (Post LTE) 이후의 시스템이라 불리어지고 있다.
높은 데이터 전송률을 달성하기 위해, 5G 통신 시스템은 초고주파(mmWave) 대역(예를 들어, 60기가(60GHz) 대역과 같은)에서의 구현이 고려되고 있다. 초고주파 대역에서의 전파의 경로손실 완화 및 전파의 전달 거리를 증가시키기 위해, 5G 통신 시스템에서는 빔포밍(beamforming), 거대 배열 다중 입출력(massive MIMO), 전차원 다중입출력(Full Dimensional MIMO: FD-MIMO), 어레이 안테나(array antenna), 아날로그 빔형성(analog beam-forming), 및 대규모 안테나 (large scale antenna) 기술들이 논의되고 있다.
또한 시스템의 네트워크 개선을 위해, 5G 통신 시스템에서는 진화된 소형 셀, 개선된 소형 셀(advanced small cell), 클라우드 무선 액세스 네트워크(cloud radio access network: cloud RAN), 초고밀도 네트워크(ultra-dense network), 기기 간 통신(device to device communication: D2D), 무선 백홀(wireless backhaul), 이동 네트워크(moving network), 협력 통신(cooperative communication), CoMP(coordinated multi-points), 및 수신 간섭제거(interference cancellation) 등의 기술 개발이 이루어지고 있다. 이 밖에도, 5G 시스템에서는 진보된 코딩 변조(ACM: advanced coding modulation) 방식인 FQAM(hybrid FSK and QAM modulation) 및 SWSC(sliding window superposition coding)과, 진보된 접속 기술인 FBMC(filter bank multi carrier), NOMA(non-orthogonal multiple access), 및 SCMA(sparse code multiple access) 등이 개발되고 있다.
한편, 인터넷은 인간이 정보를 생성하고 소비하는 인간 중심의 연결 망에서, 사물 등 분산된 구성 요소들 간에 정보를 주고 받아 처리하는 IoT(internet of things, 사물인터넷) 망으로 진화하고 있다. 클라우드 서버 등과의 연결을 통한 빅데이터(big data) 처리 기술 등이 IoT 기술에 결합된 IoE(internet of everything) 기술도 대두되고 있다. IoT를 구현하기 위해서, 센싱 기술, 유무선 통신 및 네트워크 인프라, 서비스 인터페이스 기술, 및 보안 기술과 같은 기술 요소 들이 요구되어, 최근에는 사물간의 연결을 위한 센서 네트워크(sensor network), 사물 통신(machine to machine, M2M), MTC(machine type communication)등의 기술이 연구되고 있다. IoT 환경에서는 연결된 사물들에서 생성된 데이터를 수집, 분석하여 인간의 삶에 새로운 가치를 창출하는 지능형 IT(internet technology) 서비스가 제공될 수 있다. IoT는 기존의 IT(information technology)기술과 다양한 산업 간의 융합 및 복합을 통하여 스마트홈, 스마트 빌딩, 스마트 시티, 스마트 카 혹은 커넥티드 카, 스마트 그리드, 헬스 케어, 스마트 가전, 첨단의료서비스 등의 분야에 응용될 수 있다.
이에, 5G 통신 시스템을 IoT 망에 적용하기 위한 다양한 시도들이 이루어지고 있다. 예를 들어, 센서 네트워크(sensor network), 사물 통신(machine to machine: M2M), MTC(machine type communication)등의 기술이 5G 통신 기술이 빔 포밍, MIMO, 및 어레이 안테나 등의 기법에 의해 구현되고 있는 것이다. 앞서 설명한 빅데이터 처리 기술로써 클라우드 무선 액세스 네트워크(cloud RAN)가 적용되는 것도 5G 기술과 IoT 기술 융합의 일 예라고 할 수 있을 것이다.
5G 시스템에서는 기존 4G 시스템 대비 다양한 서비스에 대한 지원을 고려하고 있다. 예를 들어, 가장 대표적인 서비스들은 모바일 초광대역 통신 서비스(eMBB: enhanced mobile broad band), 초 고신뢰성/저지연 통신 서비스(URLLC: ultra-reliable and low latency communication), 대규모 기기간 통신 서비스(mMTC: massive machine type communication), 차세대 방송 서비스(eMBMS: evolved multimedia broadcast/multicast service) 등이 있을 수 있다. 그리고, 상기 URLLC 서비스를 제공하는 시스템을 URLLC 시스템, eMBB 서비스를 제공하는 시스템을 eMBB 시스템, mMTC 서비스를 제공하는 시스템을 mMTC 시스템 등이라 칭할 수 있다. 또한, 서비스와 시스템이라는 용어는 혼용되어 사용될 수 있다.
본 발명에서는 비면허/공유면허/초고주파 대역 등 5G 대역에서 셀룰라 네트워크를 위한 임의 접속, 채널 측정 및 단말 피드백을 위한 상향링크 신호 송신 방법을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 공유 대역에서의 셀룰라 통신에 있어 다른 시스템과의 공존을 고려한 채널 품질 측정 및 단말의 신호 송신 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명은 5G 통신에서 임의 접속 절차를 지원하기 위한 제어 및 접속 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명은 5G 통신에서 다양한 서비스를 제공하기 위해 필요한 제어 및 접속 방법을 추가로 제공하는 것을 목적으로 한다.
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 발명에서는 기지국 또는 단말이 기준신호 또는 제어신호를 송수신하기 위한 조건 및 동작, 임의 접속과 관련한 제어신호 송수신, 조건 및 동작, 채널 측정을 위한 제어신호 송수신, 조건 및 동작, 단말 피드백을 위한 제어신호 송수신, 조건 및 동작을 제안한다.
또한, 본 발명에서는 기지국 또는 단말이 신호를 송신하기 위한 조건 및 동작; 기지국 또는 단말이 신호를 수신하기 위한 조건 및 동작; 기지국 또는 단말이 송신하는 신호에 포함하는 변수를 결정하기 위한 조건 및 동작; 기지국 지시 또는 단말 판단에 따라 송신을 위한 변수를 제어하기 위한 조건 및 동작; 기지국 지시 또는 단말 판단에 따라 시스템 동기를 획득하기 위한 조건 및 동작; 을 포함하는 단말의 임의 접속 절차 및 동작 방법을 제안한다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 실시 예에 따른 단말의 통신 방법은, 기지국으로부터 RACH(random access channel) 설정을 수신하는 단계; 및 상기 RACH 설정에 따라 RACH 자원으로 설정된 서브프레임과 비면허 대역에서 상향링크 서브프레임으로 할당된 서브프레임이 일치하는 상기 비면허 대역의 상향링크 서브프레임에서 RAP(random access preamble) 메시지를 상기 기지국에게 전송하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 RACH 설정은, RACH 자원을 주기적으로 할당할 수 있다.
또한, 상기 RACH 설정을 수신하는 단계는, 상기 비면허 대역에서 하향링크 서브프레임으로 할당된 하향링크 서브프레임에서 상기 RACH 설정을 기지국으로부터 수신하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 RACH 설정은, 1) 상기 하향링크 서브프레임에서 미리 설정된 시간 이후의 서브프레임을 상기 RACH 자원으로 할당하는 것, 2) 상기 하향링크 서브프레임의 다음에 할당된 연속된 상향링크 서브프레임들 중 첫 번째 서브프레임 또는 마지막 서브프레임을 상기 RACH 자원으로 할당하는 것, 및 3) 상기 하향링크 서브프레임에서 미리 설정된 시간 이후의 서브프레임을 상기 RACH 자원으로 할당하고 상기 미리 설정된 시간 이전에 연속된 상향링크 서브프레임들이 종료하는 경우 상기 연속된 상향링크 서브프레임들 중 마지막 서브프레임을 상기 RACH 자원으로 할당하는 것 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 실시 예에 따른 기지국의 통신 방법은, 단말에게 RACH(random access channel) 설정을 전송하는 단계; 및 상기 RACH 설정에 따라 RACH 자원으로 설정된 서브프레임과 비면허 대역에서 상향링크 서브프레임으로 상기 단말에게 할당한 서브프레임이 일치하는 상기 비면허 대역의 상향링크 서브프레임에서 RAP(random access preamble) 메시지를 상기 단말로부터 수신하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 RACH 설정을 전송하는 단계는, 상기 비면허 대역에서 상기 단말에게 하향링크 서브프레임으로 할당한 하향링크 서브프레임에서 상기 RACH 설정을 단말에게 전송하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 실시 예에 따른 단말은, 신호를 송수신하는 송수신부; 및 기지국으로부터 RACH(random access channel) 설정을 수신하고, 상기 RACH 설정에 따라 RACH 자원으로 설정된 서브프레임과 비면허 대역에서 상향링크 서브프레임으로 할당된 서브프레임이 일치하는 상기 비면허 대역의 상향링크 서브프레임에서 RAP(random access preamble) 메시지를 상기 기지국에게 전송하는 제어부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 실시 예에 따른 기지국은, 신호를 송수신하는 송수신부; 및 단말에게 RACH(random access channel) 설정을 전송하고, 상기 RACH 설정에 따라 RACH 자원으로 설정된 서브프레임과 비면허 대역에서 상향링크 서브프레임으로 상기 단말에게 할당한 서브프레임이 일치하는 상기 비면허 대역의 상향링크 서브프레임에서 RAP(random access preamble) 메시지를 상기 단말로부터 수신하는 제어부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 실시 예에 따른 단말의 통신 방법은, 기지국으로부터 기지국 송신 빔 스위핑 구간에서 빔 기준 신호를 수신하는 단계; 상기 기지국의 기지국 수신 빔 스위핑 구간 내의 복수 개의 수신 빔 자원 각각에 대하여 RAP(random access preamble) 메시지를 상기 기지국에게 전송하는 단계; 및 상기 RAP 메시지에 대한 적어도 하나의 RAR(random access response) 메시지를 상기 기지국으로부터 수신하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 비면허/공유면허/초고주파 대역 등 5G 대역에서 셀룰라 네트워크를 위한 임의 접속, 채널 측정 및 단말 피드백을 위한 상향링크 신호 송신 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 공유 대역에서의 셀룰라 통신에 있어 다른 시스템과의 공존을 고려한 채널 품질 측정 및 단말의 신호 송신 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예는 5G 통신에서 임의 접속 절차를 지원하기 위한 제어 및 접속 방법을 제공한다.
또한, 본 발명의 일 실시 예는 5G 통신에서 다양한 서비스를 제공하기 위해 필요한 제어 및 접속 방법을 추가로 제공한다.
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.
도 1은 비면허 대역에 대한 LBT 규제(regulation)의 일 예를 도시한 도면이다.
도 2는 ECCA 성공 후 예약 신호를 보내는 동작의 예시를 도시한 도면이다.
도 3 및 도 4는 변형된 LBE 동작의 예시들을 도시한 도면이다.
도 5는 임의 접속 절차의 일 예를 도시한 도면이다.
도 6은 PCell과 SCell 구조 및 RACH 설정 구조의 일 예를 도시한다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 정적인 RACH 자원의 긴 주기적인 할당의 일 예를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 정적인 RACH 자원의 짧은 주기적인 할당의 일 예를 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 동적인 RACH 자원의 할당의 일 예를 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 동적인 RACH 자원의 할당의 다른 일 예를 도시한 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 동적인 RACH 자원의 할당의 또 다른 일 예를 도시한 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 동적인 RACH 자원의 할당의 또 다른 일 예를 도시한 도면이다.
도 13은 본 발명의 일 실시 예에 따른 PRACH configuration index 기반의 동적인 RACH 자원 설정의 일 예를 도시한 도면이다.
도 14는 본 발명의 일 실시 예에 따른 PRACH configuration index 기반의 동적인 RACH 자원 설정의 일 예를 도시한 도면이다.
도 15는 본 발명의 일 실시 예에 따른 PRACH configuration index 기반의 동적인 RACH 자원 설정의 또 다른 일 예를 도시한 도면이다.
도 16은 본 발명의 일 실시 예에 따른 PRACH configuration index 기반의 동적인 RACH 자원 설정의 또 다른 일 예를 도시한 도면이다.
도 17은 mmWave 통신 시스템의 빔 기준 신호의 구성의 일 예를 도시한 도면이다.
도 18은 본 발명의 일 실시 예에 따른 mmWave에서 임의 접속 절차의 일 예를 도시한 도면이다.
도 19는 본 발명의 일 실시 예에 따른 mmWave에서 임의 접속 절차의 다른 일 예를 도시한 도면이다.
도 20은 본 발명의 일 실시 예에 따른 mmWave에서 임의 접속 절차의 또 다른 일 예를 도시한 도면이다.
도 21은 본 발명의 일 실시 예에 따른 mmWave에서 임의 접속 절차의 또 다른 일 예를 도시한 도면이다.
도 22는 본 발명의 일 실시 예에 따른 BRS/BCH 송신 구조 및 단말의 최적 빔 선택의 일 예를 도시한 도면이다.
도 23은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기지국 빔 및 PRACH 설정 테이블의 정보 및 PRACH 자원 선택 동작의 일 예를 도시한 도면이다.
도 24는 본 발명의 일 실시 예에 따른 power ramping 규칙을 결정하고 재시도하는 절차에 대한 도면이다.
도 25는 본 발명의 일 실시 예에 따른 power ramping 규칙의 예시이다.
도 26은 본 발명의 일 실시 예에 따른 채널 품질 보고 자원 할당 및 자원 선택의 일 예를 도시한 도면이다.
도 27은 본 발명의 일 실시 예에 따른 단말의 구성을 예시하는 도면이다.
도 28은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기지국의 구성을 예시하는 도면이다.
도 2는 ECCA 성공 후 예약 신호를 보내는 동작의 예시를 도시한 도면이다.
도 3 및 도 4는 변형된 LBE 동작의 예시들을 도시한 도면이다.
도 5는 임의 접속 절차의 일 예를 도시한 도면이다.
도 6은 PCell과 SCell 구조 및 RACH 설정 구조의 일 예를 도시한다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 정적인 RACH 자원의 긴 주기적인 할당의 일 예를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 정적인 RACH 자원의 짧은 주기적인 할당의 일 예를 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 동적인 RACH 자원의 할당의 일 예를 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 동적인 RACH 자원의 할당의 다른 일 예를 도시한 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 동적인 RACH 자원의 할당의 또 다른 일 예를 도시한 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 동적인 RACH 자원의 할당의 또 다른 일 예를 도시한 도면이다.
도 13은 본 발명의 일 실시 예에 따른 PRACH configuration index 기반의 동적인 RACH 자원 설정의 일 예를 도시한 도면이다.
도 14는 본 발명의 일 실시 예에 따른 PRACH configuration index 기반의 동적인 RACH 자원 설정의 일 예를 도시한 도면이다.
도 15는 본 발명의 일 실시 예에 따른 PRACH configuration index 기반의 동적인 RACH 자원 설정의 또 다른 일 예를 도시한 도면이다.
도 16은 본 발명의 일 실시 예에 따른 PRACH configuration index 기반의 동적인 RACH 자원 설정의 또 다른 일 예를 도시한 도면이다.
도 17은 mmWave 통신 시스템의 빔 기준 신호의 구성의 일 예를 도시한 도면이다.
도 18은 본 발명의 일 실시 예에 따른 mmWave에서 임의 접속 절차의 일 예를 도시한 도면이다.
도 19는 본 발명의 일 실시 예에 따른 mmWave에서 임의 접속 절차의 다른 일 예를 도시한 도면이다.
도 20은 본 발명의 일 실시 예에 따른 mmWave에서 임의 접속 절차의 또 다른 일 예를 도시한 도면이다.
도 21은 본 발명의 일 실시 예에 따른 mmWave에서 임의 접속 절차의 또 다른 일 예를 도시한 도면이다.
도 22는 본 발명의 일 실시 예에 따른 BRS/BCH 송신 구조 및 단말의 최적 빔 선택의 일 예를 도시한 도면이다.
도 23은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기지국 빔 및 PRACH 설정 테이블의 정보 및 PRACH 자원 선택 동작의 일 예를 도시한 도면이다.
도 24는 본 발명의 일 실시 예에 따른 power ramping 규칙을 결정하고 재시도하는 절차에 대한 도면이다.
도 25는 본 발명의 일 실시 예에 따른 power ramping 규칙의 예시이다.
도 26은 본 발명의 일 실시 예에 따른 채널 품질 보고 자원 할당 및 자원 선택의 일 예를 도시한 도면이다.
도 27은 본 발명의 일 실시 예에 따른 단말의 구성을 예시하는 도면이다.
도 28은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기지국의 구성을 예시하는 도면이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세하게 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다. 또한, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다. 각 도면에서 동일한 또는 대응하는 구성요소에는 동일한 참조 번호를 부여하였다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
이 때, 처리 흐름도 도면들의 각 블록과 흐름도 도면들의 조합들은 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들에 의해 수행될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방식으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 지향할 수 있는 컴퓨터 이용 가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장되는 것도 가능하므로, 그 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장된 인스트럭션들은 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능하다. 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에 탑재되는 것도 가능하므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되어 컴퓨터로 실행되는 프로세스를 생성해서 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 수행하는 인스트럭션들은 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능하다.
또한, 각 블록은 특정된 논리적 기능(들)을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있다. 또, 몇 가지 대체 실행 예들에서는 블록들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 블록들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하고 또는 그 블록들이 때때로 해당하는 기능에 따라 역순으로 수행되는 것도 가능하다.
이 때, 본 실시 예에서 사용되는 '~부'라는 용어는 소프트웨어 또는 FPGA또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, '~부'는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 '~부'는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '~부'는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 '~부'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들, 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 '~부'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '~부'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '~부'들로 더 분리될 수 있다. 뿐만 아니라, 구성요소들 및 '~부'들은 디바이스 또는 보안 멀티미디어카드 내의 하나 또는 그 이상의 CPU들을 재생시키도록 구현될 수도 있다. 또한 실시 예에서 ‘~부’는 하나 이상의 프로세서를 포함할 수 있다.
본 발명의 자세한 설명에 앞서, 본 명세서에서 사용되는 몇 가지 용어들에 대해 해석 가능한 의미의 예를 제시한다. 하지만, 아래 제시하는 해석 예로 한정되는 것은 아님을 주의하여야 한다.
기지국(base station)은 단말과 통신하는 일 주체로서, BS, BTS(base transceiver station), NodeB(NB), eNodeB(eNB: evolved node B), AP(access point), 5G NodeB(gNB) 등으로 지칭될 수도 있다. 특히, 주 기지국과 보조 기지국으로 구성된 혼합형(heterogeneous) 네트워크가 본 발명의 주요 배경이며, 주 기지국은 매크로 기지국(macro BS), primary BS, PCell, 등으로 지칭될 수 있으며, 보조 기지국은 스몰 기지국(small BS), secondary BS, SCell 등으로 지칭될 수 있다.
단말(user equipment)은 기지국과 통신하는 일 주체로서, UE, 디바이스(device), 이동국(MS: mobile station), 이동장비(ME: mobile equipment), 터미널(terminal) 등으로 지칭될 수도 있다.
5G 통신은 폭증하는 데이터 사용에 대응하여 통신 용량 증대를 주 설계 목표로 삼고 있다. 이를 위하여 넓은 대역폭, 소형셀(small cell), 차세대 전송 기법이 주요 기술 분야로 연구되고 있다. 5G 통신에서는 넓은 대역폭을 위해 기존에 주로 사용하던 6 GHz 이하의 면허 대역 외에 6 GHz 이상의 면허 대역 그리고 비면허/공유 대역을 모두 고려한다. 또한 정해진 대역폭이라도 소형셀(small cell) 도입에 의해 공간적인 재사용률을 올릴 수 있다.
공유 대역을 이용한 통신은 사용하는 대역에 대해 정해진 송신 규제를 따라야 한다. 이러한 송신 규제는 장치 간 신호 간섭을 완화하기 위해 여러 종류의 방법을 사용할 수 있다. 예를 들면, 일정 거리에서의 수신 전력이 특정 값 이상이 되지 않도록 송신 전력을 제한하거나, 시간 또는 주파수 자원에서의 위치를 홉핑(hopping)하거나, 전체 자원 중 일정 자원만 사용하도록 하거나, 다른 장치로부터의 신호를 먼저 들어보고 그 신호의 수신 전력이 특정 값보다 작을 때 송신이 가능하도록 제한하는 방법 등이 있을 수 있다. 그 중 대표적으로 활용되는 대역은 License-exempt 또는 Unlicensed 대역이라고 불리는 비면허 대역이다. 본 발명에서는 유럽의 5 GHz 비면허 대역을 기준으로 기술할 것이지만, 그 외 유사한 공유 규제에 기초한 다른 대역에서도 본 발명의 내용이 적용 가능함은 물론이다.
일반적인 이동 통신에서는 송수신 링크의 전송 용량을 결정하기 위해 다음과 같은 절차를 필요로 한다.
하향링크에서는 기지국의 기준 신호를 단말이 측정하여 신호 품질을 기지국에게 보고한다. 기지국의 기준 신호는 기지국 내에서 모든 단말에게 공통으로 주어지는 CRS(common/cell-specific reference signal), DRS(discovery reference signal)이나 CSI-RS(channel state information-reference signal) 또는 특정 단말에게만 주어지는 DMRS(dedicated/demodulation reference signal) 등을 포함할 수 있다. 단말은 주기적으로 또는 비주기적으로 CRS/DRS/CSI-RS를 관찰/측정하고 기지국에게 측정한 채널 품질을 CQI(channel quality indicator)로 보고하도록 기지국에 의해 제어될 수 있다. 단말은 주기적인 보고를 위해서 상향링크 제어 채널을 이용하고, 비주기적인 보고를 위해서 상향링크 데이터 채널을 이용한다. 기지국은 단말이 보고한 CQI를 기반으로 물리 채널 자원 블록을 어느 단말에게 할당할지 결정하는 스케줄링 과정을 수행하고 그 결과에 따라 단말 별 할당 정보를 단말에게 알려준다. 할당 정보는 하향링크 제어 채널(PDCCH: physical downlink control channel)을 통해 단말의 C-RNTI(cell radio network temporary identifier) 또는 M-RNTI(MBMS(multimedia broadcast/multicast service) radio network temporary identifier)로 스크램블한 제어 신호로 알려지며, 이를 수신한 단말은 제어 신호에서 알려준 하향링크 데이터 채널(PDSCH: physical downlink shared channel)에서 할당된 물리 채널 자원 블록을 수신한다.
한편 상향링크에서는 단말의 기준 신호를 기지국이 측정하여 신호 품질을 알 수 있다. 단말의 기준 신호는 기지국이 특정 단말에게 주기적(약 2~320 ms)으로 할당해주는 SRS(sounding reference signal)를 포함할 수 있다. 현재 규격과는 다르지만, 단말의 상향링크 데이터 송신 시 함께 송신하는 DMRS(demodulation reference signal)도 사용을 고려할 수 있다. 기지국은 단말이 송신한 기준 신호를 측정하여 얻은 CQI를 기반으로 물리 채널 자원 블록을 어느 단말에게 할당할지 결정하는 스케줄링 과정을 수행하고, 그 결과에 따라 단말 별 할당 정보를 단말에게 알려준다. 할당 정보는 하향링크 제어 채널(PDCCH)을 통해 단말의 C-RNTI 또는 M-RNTI로 스크램블한 제어 신호로 알려지며 이를 수신한 단말은 제어 신호에서 알려준 상향링크 데이터 채널(PUSCH: physical uplink shared channel)에서 할당된 물리 채널 자원 블록을 송신한다.
한편, 소형셀 기지국이 서로 가깝게 위치하도록 설비하고 또한 소형셀 기지국의 위치를 간섭을 고려하여 결정하려면 비용이 증가할 수 있다. 또한, 비면허/공유 대역을 사용하는 경우 타 시스템/사업자 장치와의 공존을 고려하여야 한다. 이 같은 관점에서 소형셀 기지국 간 간섭 제어 및 자원 접속 방법이 고려되어야 한다.
추가적으로, 다양한 서비스 특성에 따라 적합한 자원 접속 방법이 제공되어야 한다. 특히 소형셀 기지국이 독립적으로 동작하는 시나리오에서, 상향링크 전송이 필요한 통신을 위해서는 임의 접속 절차가 필수적이다. 이때 주파수 대역에 특성에 따라 단말의 상향링크 전송이 보장되지 않는 경우가 있다. 예를 들면, 비면허 대역에서는 센싱에 의해 다른 장치의 사용을 감지하였을 때, 공유 대역에서는 상위 우선순위의 장치의 사용을 확인하였을 때, 초고주파 대역에서는 빔 미스매치(mismatch)에 의해 이전에 설정한 빔이 어긋났을 때에 상기 단말의 상향링크 전송, 특히 임의 접속을 위한 단말 신호의 송신 또는 수신이 실패할 수 있다.
초고주파 대역에서는 빔 mismatch에 의해서, 비면허 대역 또는 공유면허 대역에서는 대역의 규제 특성에 따라 RACH(random access channel) 절차의 불확실성이 발생할 수 있다. 따라서 그러한 불확실성을 해결하는 방법이 고려되어야 한다. 본 발명의 설명에서 기지국 또는 단말의 LBT(listen before talk) 실패는 면허공유 대역에서는 상위 계층 장치의 사용에 의해 대역 사용이 금지되는 상황으로 대체될 수 있다.
도 1은 비면허 대역에 대한 LBT 규제(regulation)의 일 예를 도시한 도면이고, 도 2는 ECCA 성공 후 예약 신호를 보내는 동작의 예시를 도시한 도면이다.
비면허 대역을 사용하는 기기는 FBE(frame based equipment) 또는 LBE(load based equipment)로 분류된다. 각 기기는 규제에 따라 다음과 같은 규제 요구사항을 만족시켜야 한다.
도 1의 (a)를 참고하면, FBE의 경우 송신기가 전송(120)을 수행하기 전에 최소 20 us 이상 CCA(clear channel assessment)(110)를 수행하여야 한다. CCA(110)란 송신기가 간섭의 크기를 측정하여 다른 기기가 현재 비면허 대역을 사용하고 있는지 여부를 판단하는 동작이다. 그 결과 간섭의 크기가 일정 값 이상인 경우에는 전송을 수행하지 않고 간섭의 크기가 일정 값 미만인 경우에는 전송(120)을 수행한다. 다음으로 FBE가 한 번 CCA(110)을 수행하면 최소 1 ms에서 최대 10 ms까지 비면허 대역을 점유할 수 있고(채널 점유 시간(channel occupancy time))(130), 그 후 점유 시간의 최소 5 % 동안은 전송을 수행하지 않고 휴식을 취해야 한다(135). 이를 휴지 구간(idle period)(135)이라고 한다. 만약 FBE의 CCA(110) 수행 결과 다른 기기가 현재 비면허 대역을 사용하고 있다고 판단되면 FBE는 고정 프레임 기간(fixed frame period)(140)가 지난 후 다시 CCA(115)을 수행할 수 있다.
다음으로, 도 1의 (b)를 참고하면, LBE의 경우 FBE와 마찬가지로 송신기가 전송을 수행하기 전에 최소 20 us 이상 CCA(110)을 수행해야 한다. CCA 수행 결과 현재 비면허 대역을 사용하고 있는 기기가 없다고 판단되면 송신기는 전송(120)을 수행한다. 하지만 다른 기기가 현재 비면허 대역을 사용하고 있다고 판단되면 LBE는 FBE와 다르게 추가적인 CCA(150)를 수행할 수 있다. 이를 ECCA (extended CCA)(150)라고 한다. ECCA(150)는 N번의 CCA(111, 112, 113, 114)로 구성되는데 여기서 N은 [1, q] 사이에서 임의로 선택된 값(160, TECCA)이고 q는 미리 주어진 값이다. 도 1의 (b)에서는 N이 4인 경우가 예시되어 있으나, N은 4보다 작거나 큰 수일 수 있다. N의 CCA 카운터를 하나의 CCA(111, 112, 113, 114) 성공할 때 마다 감소한다. CCA 카운터가 0이 되기 전에 대역 점유를 감지하면, CCA 카운터를 저장해둔 채로 대역 점유가 해소될 때까지 기다리는 정지(freezing) 동작을 한다. 대역 사용이 다시 가능함을 감지하면 CCA 카운터를 감소하는 동작을 다시 재개한다. CCA 카운터가 0이 될 때, 현재 비면허 대역을 사용하고 있는 기기가 없다고 판단되면 마지막 CCA 구간 이후 송신기는 전송(120)을 수행한다. 이 때 LBE가 비면허 대역을 점유할 수 있는 시간(채널 점유 시간)(130)은 최대 (13/32)*q ms이고 그 후 ECCA(115)을 다시 수행하여 그 시간 동안 idle 구간(135)을 갖는다.
한편, FBE와 LBE는 각각 장단점이 있다. 우선 비면허 대역을 점유할 확률 관점에서는 LBE가 FBE 보다 좋은 성능을 보일 것이다. 왜냐하면 FBE는 CCA(110)을 한 번 실패하면 fixed frame period(140) 동안 이를 다시 수행할 수 없지만, LBE는 CCA(110)을 실패한 후 ECCA(150), 즉 N번의 추가적인 CCA(150; 111, 112, 113, 114)을 수행하여 비면허 대역을 점유하려는 동작을 취할 수 있기 때문이다.
다음으로 스케줄링(scheduling), 즉 PDCCH 전송 관점에서는 FBE가 LBE 보다 간단하다는 장점이 있다. FBE는 서브프레임 경계(subframe boundary), 즉 PDCCH 전송 시점을 기준으로 비면허 대역을 사용할 수 있다. 하지만 LBE는 ECCA(150)의 CCA 수행 횟수인 N을 임의로 선택하기 때문에 비면허 대역 사용 시작 시점과 subframe boundary을 일치시킬 수 없다. 예를 들면, 도 2를 참고하면, LBE의 경우 n번째 subframe(210)의 일부를 예약(reservation) 하고, n+1번째 subframe부터 PDCCH 및 data 전송을 수행하게 된다.
또한 FBE는 LBE에 비해서 비면허 대역을 공유하고 있는 주변 Wi-Fi에게 적은 피해를 준다. 일반적으로 LBE가 FBE 보다 비면허 대역을 점유할 확률이 높은데, 이는 곧 Wi-Fi가 비면허 대역을 점유할 기회를 더 많이 빼앗는 것으로 볼 수 있기 때문이다.
도 3 및 도 4는 변형된 LBE 동작의 예시들을 도시한 도면이다.
도 3 및 도 4를 참고하면, FBE와 LBE의 혼합 동작을 위해 변형된 LBE 방법이 사용될 수 있다. 변형된 LBE 방법은 특히 이웃 기지국 간 동일한 시점에 송신을 하여 주파수 재사용 효율을 올리거나, 복수의 채널 간 상호 송수신 간섭을 완화하기 위하여 동일한 시점에 송신을 하기 위해 유용하다. 또한 상향링크에서는 단말 간 상호 CCA가 실패함으로써 이웃 단말 중 하나의 단말만 송신이 가능한 문제를 해결할 수 있다.
이 방법에 따르면, 송신기(기지국 또는 단말)는 일반적인 LBE 방법과 유사하게 동작하되, ECCA 카운트를 하나(320, 420) 남겨놓은 시점에서 더 이상 ECCA 동작을 수행하지 않고 기다리는 동작(defer)을 한다(310, 410). defer 동작(310, 410)은 기지국이 또는 단말이 설정한 시간 시점까지 수행한다. 설정한 시간 시점에 ECCA를 시행하고 자원이 비어 있음을 확인하면, 송신기는 마지막 ECCA 카운트(320, 420)를 세고 바로 송신을 시작한다. 만일 설정한 시간 시점까지 마지막 ECCA 카운트에 도달하지 않으면, 송신기는 다음에 설정한 시간 시점에 대해 동일한 동작을 수행할 수 있다.
한편, 비면허 대역을 사용하더라도 이동 환경에서 신뢰성 있는 셀룰라 통신 서비스를 제공하기 위하여 단말은 면허 대역에 대한 접속은 유지하는 방식이 필요하다. 따라서 음성 등 지연에 민감한 서비스는 면허 대역으로 송신하고, 데이터 서비스는 면허 대역에 추가하여 기회적으로 비면허 대역까지 사용하여 송신함으로써, 가능한 데이터 전송률을 향상할 수 있다.
셀룰라에서 사용하기 위해 고려되는 구조는 크게 CA(carrier aggregation)과 DC(dual connectivity)가 있다. CA 구조는 PCell(primary cell)이 하나의 대역에서 동작하고 하나 이상의 SCell(secondary cell)을 다른 대역에서 동작하게 하는 방식이다. 그리고, CA에서 주요 제어 절차를 위한 초기 접속, 임의 접속, 채널 품질 보고, ACK/NACK 보고 등은 PCell에서 동작하게 하여 성능을 보장할 수 있다. 반면 DC 구조는 PCell과 별도로 PUCCH를 가진 PSCell(PUCCH SCell)이 비면허 대역으로 설정되며, PSCell에서 주요 제어 절차를 위한 초기 접속, 임의 접속, 채널 품질 보고, ACK/NACK 보고 등을 할 수 있다. 본 발명에서 PCell은 PSCell 또는 PUCCH 외 다른 채널로 상향링크 보고 자원이 설정된 SCell로 대체될 수 있다.
한편, 혼합형 네트워크에서 단말은 주요 시스템 정보 및 제어 신호 송수신, 음성과 같이 이동성에 민감한 트래픽은 PCell과 통신을 하고, 데이터와 같이 순시적인 전송량이 중요한 트래픽은 SCell과 통신을 할 수 있다. 본 발명에서는 SCell이 공유 대역으로 설정되어 있음을 가정한다. 이러한 형태의 셀룰라 통신 시스템의 예시로는 LTE LAA(license-assisted access) 표준을 들 수 있다. 본 발명에서 공유 대역을 추가로 사용하는 단말을 LAA 단말로 지칭하고 기존 면허 대역만 사용하는 단말을 LTE 단말로 지칭할 것이다.
기지국 영역 내에 있는 단말은 RRC(radio resource control) IDLE 상태에 있거나 RRC CONNECTED 상태에 있다. 이들 두 상태에 대해서 설명하면,
- RRC_IDLE: RRC idle 상태는, 단말이 기지국(또는 셀(cell)) 선택을 하고, 페이징 채널(paging channel)을 주시(monitor)하고, 시스템 정보(SI: system information)를 획득하지만, 기지국과 데이터를 주고 받지는 않는 상태이다. 이러한 단말은 해당 기지국에 머물러 있다고(camped) 한다.
- RRC_CONNECTED: RRC CONNECTED 상태는, 단말이 제어 채널(control channel)을 주시(monitor)하고, 데이터 채널(data channel)을 통해 기지국과 데이터를 주고 받는 상태이다. 기지국의 스케줄링을 돕도록, 단말이 기지국과 주변 기지국의 여러 측정 결과들을 보고하는 상태이다. 이러한 단말은 해당 기지국으로부터 서비스를 받고 있다고(served) 한다. 또한 해당 기지국은 서비스하고 있는 단말에 대해 서빙셀(serving cell)로 불린다.
일반적으로 RRC_Idle 상태의 단말(RRC_Idle_UE)은 기지국과 연결을 수립하기 위해 시간/주파수 동기 및 기지국 (재)선택을 수행한다. 단말은 기지국이 주기적으로 송신하는 동기신호(PSS(primary synchronization signal)/SSS(secondary synchronization signal))를 수신할 수 있다. 그리고, 기지국이 방송 채널 신호를 통해 알려주는 시스템 정보(MIB, SIB1, SIB2, SIBX 등)를 단말이 수신하는 과정에서, 기준 신호(RS: reference signal)에 대한 측정을 통해 얻어진 채널 품질을 기반으로, 단말은 하나의 기지국을 선택할 수 있다. 상기 채널 품질에 관련한 변수들이 특정 조건을 만족하면 단말은 하나의 기지국에 머물러 있으며, 페이징(paging)에서 단말의 ID를 확인하거나, 상향링크 트래픽을 보내기 위해 비로서 단말은 임의 접속(random access) 절차를 시작한다.
본 발명에서는 또한 기지국이 송신하는 기준 신호에 대하여 단말이 수행한 채널 측정 결과를 기지국에 보고하고, 기지국이 단말 보고에 기반하여 단말의 채널 선택을 지시하거나 도와주는 방법을 제공하고자 한다.
본 발명에서는 3GPP LTE advanced 규격 중 CA(carrier aggregation)과 small cell(소형 셀) 기술에 기반하여 설명하도록 한다.
CA 기술은 기존 하나의 면허 대역을 위해 설계된 송수신 동작을 복수 개의 대역으로 확장하기 위해 고안되었다. 이때 기존 하나의 면허 대역을 primary component carrier(PCC)라고 지칭하고 확장하는 대역을 secondary component carrier(SCC)라고 지칭한다. 네트워크와의 연결 설정/관리 및 이동성 제어 등은 PCC로 수행하고, 데이터 송신만 SCC로 수행한다. 이때, 확장하는 대역을 지원하기 위해서는 기지국과 단말에서 별도의 RF 회로가 추가되어야 한다. 또한 확장하려는 대역이 공유 대역인 경우 기존 면허 대역과 달리 공존을 위해 LBT(listen-before-talk)와 같은 자원 접속 기술이 고려되어야 한다.
한편, small cell 기술은 늘어나는 데이터 수요에 부응하기 위하여 기지국 크기를 작게 가져가기 위한 방법이다. 이러한 소형 기지국을 small cell, small eNB 또는 SeNB 라고 부른다. 기지국 크기가 작아지면 그만큼 단말의 수신대잡음비(SNR: signal-to-noise ratio)가 높아지고 그에 따라 기지국 용량이 증가할 수 있다. 하지만 소형 기지국의 경우 기지국간 거리가 짧아지고 이웃 기지국의 수도 늘어나 전체적인 간섭량이 증가할 수 있다. 또한 소형 기지국의 경우, 기지국 영역이 작으므로 영역 내 단말이 적거나 또는 많거나, 단말의 트래픽 요청이 적거나 많거나 하는 변동이 대형 기지국(MeNB: macro eNB)에 비해 클 수 있다. 따라서 트래픽 요청이 없는 소형 기지국은 사용하지 않는 비활성(OFF, Idle) 상태로 제어할 수 있다. 그리고, 비활성 소형 기지국은 기준 신호 또한 송신하지 않으므로 전체적인 간섭량이 감소하므로, 활성 소형 기지국에서 단말의 기준 신호 수신 성능이 향상될 수 있다.
MeNB 셀과 SeNB 셀에 대해 구분하여 기지국 접속 및 이동성 제어를 수행하기 위하여 다음과 같이 두 가지 셀 그룹(cell group)을 정의한다.
1) master cell group (MCG): MCG는 하나의 primary cell(PCell)과 최대 N개인 secondary cell(SCell)로 구성되는 MeNB의 서빙셀 그룹이다.
2) secondary cell group (SCG): SCG는 하나의 PUCCH(또는 primary) secondary cell(PSCell)과 최대 N개인 secondary cell(SCell)로 구성되는 SeNB의 서빙셀 그룹이다.
SCG에는 MCG와 달리 PCell 대신에 PSCell이 정의되며, PSCell은 secondary cell(SCell)과 달리 항상 활성화되어 있다. 한편 PCell과 PSCell의 차이는 다음과 같다.
PCell 기능: 임의 접속(random access), 상향링크 제어 채널(PUCCH), 채널 품질 측정, 이동성 제어, 보안 등
PSCell 기능: 임의 접속(random access), 상향링크 제어 채널(PUCCH), 채널품질 측정 등
한편 DC(dual connectivity)에서는 PCell과 PSCell이 SpCell(special cell)이라고 불리며, MCG와 SCG는 non-ideal backhaul로 연결되어 있다.
비면허 대역/공유 대역/초고주파 대역에서는, 기지국이 항상 단말의 신호를 수신할 수 있거나 단말이 항상 기지국의 신호를 수신할 수 있다는 가정이 달라지게 된다. 예를 들면, 비면허/공유 대역의 경우, 기지국 또는 단말은 송신하려는 시점에서 LBT 동작에 의해 블록(blocked)될 수 있다. 그리고, 초고주파 대역의 경우, 기지국의 빔이 단말에게 보이지 않거나, 단말의 빔이 기지국에게 보이지 않을 수 있다.
따라서, 임의 접속 절차 또는 채널 품질 보고 절차에 있어서, 기지국과 단말의 신호를 송신할 수 있는 기회를 가능한 늘리는 것이 성능 향상에 이바지 할 수 있다.
[임의 접속 절차]
아래에서 임의 접속 절차, 즉 RA(random access) 절차(procedure)에 대해 기술하도록 한다.
도 5는 임의 접속 절차의 일 예를 도시한 도면이다.
도 5를 참고하면, 일반적으로 RRC_Idle_UE(520)는 기지국(510)과 연결을 수립하기 위해 시간/주파수 동기 및 기지국 (재)선택을 수행한다. 단말(520)은 기지국(510)이 주기적으로 송신하는 동기신호(PSS/SSS)를 수신할 수 있다. 그리고, 기지국(510)이 방송채널 신호를 통해 알려주는 시스템 정보(MIB, SIB1, SIB2, SIBX 등)를 단말(520)이 수신하는 과정에서, 기준 신호(RS: reference signal)에 대한 측정을 통해 얻어진 채널 품질을 기반으로, 단말(520)은 하나의 기지국(510)을 선택할 수 있다. 상기 채널 품질에 관련한 변수들이 특정 조건을 만족하면 비로서 단말은 임의 접속(random access) 절차를 시작할 수 있다.
기지국(510)과 단말(520)은 다음과 같은 절차를 통해 경쟁 기반 임의 접속 절차(contention-based RA procedure)를 수행 및 완료할 수 있다. 임의 접속 프리엠블(RAP: random access preamble)(msg1)을 제외한 메시지(msg)(예를 들면, meg 2~4)는 하향 또는 상향 공유 채널(DL/UL-SCH)로 전송될 수 있다.
530 단계에서 단말(520)은 동기화, 시스템 정보 획득의 과정을 거쳐 임의 접속을 위한 RACH 자원의 위치 및 RACH 절차에 필요한 단말 동작과 관련한 변수(RAR window, CR timer, backoff index, 최대 재시도 횟수, 전력 제어를 위한 변수 등)를 확인할 수 있다. 이를 위해서, 단말(520)은 기지국(510)으로부터 시스템 정보 블록(SIB: system information block)(예를 들면, SIB2)을 통해 RACH/PRACH 설정(configuration)을 수신할 수 있다.
그리고, 540 단계에서 단말(520)이 random access preamble(RAP) 시퀀스(msg1)를 기지국(510)에게 전송할 수 있다. 이때, 상기 RAP 메시지는 프리엠블 식별자(preamble ID) 집합 중 단말(520)이 선택한 하나의 preamble ID가 포함될 수 있다. 그리고 상기 RAP 메시지는 RACH를 통해 기지국(510)으로 전송될 수 있다.
550 단계에서 기지국(510)은 단말(520)에게 임의 접속 응답(RAR: random access response) 메시지(msg2)를 전송할 수 있다. 이때, 단말(520)은 상기 540 단계에서 결정된 RA-RNTI를 기반으로 구분된 msg2를 기지국(510)으로부터 수신한다. 한편, 상기 RAR 메시지는 DL-SCH로 단말(520)에게 전송될 수 있다. 그리고, 상기 RAR 메시지는 preamble ID, UL grant, TA, TC-RNTI 등을 포함할 수 있다.
그리고, msg2에서 할당된 자원으로, 단말(520)이 기지국(510)에게 560 단계에서 특정 메시지(msg3)를 전송할 수 있다. 이때, 기지국(510)은 상기 550 단계에서 단말에게 보내준 임시 C-RNTI(TC-RNTI)로 단말(520)의 msg3를 구분할 수 있다. 한편, 상기 특정 메시지(msg3)는 scheduled transmission 메시지(RRC connection request)일 수 있고, UL-SCH로 기지국(510)에게 전송될 수 있고, 상기 특정 메시지(msg3)는 단말 ID(UE ID) 등을 포함할 수 있다.
570 단계에서 기지국(510)은 단말(520)에게 특정 메시지(msg4)를 전송할 수 있다. 단말(520)은 상기 550 단계에서 수신한 임시 C-RNTI(TC-RNTI)를 기반으로 구분된 msg4를 수신할 수 있다. 한편, 상기 특정 메시지(msg4)는 contention resolution 메시지(RRC connection setup)일 수 있고, DL-SCH로 단말(520)에게 전송될 수 있고, 상기 특정 메시지(msg4)는 단말 ID(UE ID) 등을 포함할 수 있다.
한편, SIB2를 수신하여 단말(520)은 초기 송신 전력을 결정하고, 정해진 초기 송신 전력으로 540 단계의 RAP 송신을 수행할 수 있다. 단말(520)이 RAP를 송신한 후, 특정 기간(RAR window) 내에 기지국(510)으로부터 RAR 메시지를 수신하지 못하면 단말(520)은 임의 접속 실패로 판단하고, RAP 메시지를 재전송할 수 있다. 일반적으로 단말(520)은 설정된 최대 재시도(retry) 회수만큼 RAP 메시지를 기지국(510)에게 재전송할 수 있다. 최대 재시도 회수만큼 RAP 메시지를 재전송하였음에도 단말(520)이 기지국(510)으로부터 RAR 메시지를 수신하지 못하였다면, 단말(520)은 송신 전력으로 설정된 전력 점등(power ramping up) 수치만큼 송신 전력을 증가하고 재시도 회수를 0으로 reset하여 임의 접속 절차를 다시 시작할 수 있다. 상기 설명에서 초기 송신전력, RAR window, 최대 재시도 횟수 등의 변수들은 기지국(510)의 SIB 메시지에 포함될 수 있다.
5G 통신에서는 최소 1Gbps의 데이터 용량을 제공하기 위한 광대역 확보를 위해 새로운 주파수 대역이 고려되고 있다. 그 중 주목 받는 주파수 대역인 mmWave 대역은, 약 30에서 300 GHz의 대역을 의미하며, 파장이 약 1mm에서 1cm 사이이므로 mmWave 대역으로 불린다. 이 대역은 전파의 감쇄로 인한 전력 손실이 크기 때문에 통신 시스템에 적용 시 전송 거리가 제약될 수 있다. 그리고, 짧은 전송 거리의 한계를 극복하기 위해 빔포밍(beamforming) 방식이 연구되고 있다. 빔포밍을 적용하면 안테나 형상에 따라 특정 방향으로 송신 전력을 집중하여 송신 할 수 있다. 또한 수신 안테나도 특정 방향에 대해 빔포밍을 적용하여 성능을 향상할 수 있다. 이처럼 송수신 빔포밍을 적용한 통신 시스템에서는, 기존의 옴니(omni) 안테나 기반의 통신 시스템과 달리 기지국과 가까운 거리에서도 빔 방향에 따라 통신이 불가능 할 수도 있다. 따라서 송수신 빔 방향을 주기적으로 결정하기 위한 신호 송수신 및 측정/보고 절차가 필요하게 된다.
한편 임의 접속 절차에서는 아직 연결 설정이 되어 있지 않으므로, 적합한 송수신 빔 방향이 결정되어 있지 않다. 그러므로, 임의 접속 절차 중 적합한 송수신 빔 방향을 결정하는 과정이 함께 고려되어야 한다. 또한 연결 중에도 빔 방향이 틀어지는 빔 미스매치(mismatch) 상황을 해결하는 방법이 고려되어야 한다.
비경쟁 임의 접속 절차(contention-free RA procedure)의 경우에는, 기지국이 PDCCH(physical downlink control channel)의 명령(order)에 의해 또는 상위 계층의 RRC(radio resource control) 메시지에 의해 특정 단말의 RA를 시작하게 한다. 이 때, 각 지시를 위한 메시지는 단말이 사용할 preamble ID와 한 프레임 내 RACH 자원 중 어느 자원을 사용하도록 허용할 지에 대한 마스크 인덱스(mask index) 등을 포함할 수 있다.
도 6은 PCell과 SCell 구조 및 RACH 설정 구조의 일 예를 도시한다.
도 6에서는 SCell에서 UL 자원(655)에 RACH(660)를 설정한 type 3프레임 구조를 보이고 있다. 한편, 기존에 FDD는 type 1, TDD는 type 2 프레임 구조를 사용한다.
Type 3 프레임 구조는, 기지국이 채널을 점유할 때 서브프레임 경계에 도달하지 않으면 예약된 신호(reservation signal)(610)를 보내다가, 서브프레임 경계(도 6에서 #1번째)(620)에서 첫 DL 서브프레임을 시작한다. 이후 연속적인 DL 서브프레임(640)을 구성하고 5번째 서브프레임에서 special 서브프레임(630)과 같이 구성한다. 다만, special 서브프레임(630) 중 DwPTS 부분(635)만 데이터를 보낼 수 있고, 현재 규격에서는 UpPTS(637)에 UL grant를 할 수는 없으므로, UpPTS 구간(637)에 별도의 다른 신호(PRACH, PUCCH, SRS 등)이 구성되지 않는다면, gap 구간(639)부터 6번째 UL 서브프레임(655) 시작까지 비워지게 된다. 일 실시 예에서는 5번째 special 서브프레임(630)을 구성하지 않고 DL 프레임을 5번째 서브프레임에도 구성하고 바로 6번째 UL 서브프레임(655)을 구성할 수도 있다. 이 경우 첫 번째 UL 서브프레임(#6)(655)에서 전송하는 단말은 LBT를 생략하게 된다.
Typ3 프레임 구조에서 DL 서브프레임이 연속하는 구간을 DL burst(버스트)(640), UL 서브프레임이 연속하는 구간을 UL burst(버스트)(650)라고 부를 수 있다. 이때, 기지국은 단말에게 DL burst(640)가 종료하는 시점을 마지막 DL 서브프레임(#5)과 그 이전 DL 서브프레임(#4)에서 Common DCI로 알려줄 수 있다. 또한 실시 예에 따라서 기지국은 단말에게 모든 DL 서브프레임에서 UL burst(640)의 길이를 알려줄 수 있다. 한편, 도 6에서는 6번째 서브프레임(두번째 UL 서브프레임)(655)에 PRACH가 설정된 구성을 보여주고 있다.
[정적 또는 반 정적(semi-static)인 물리계층 RACH 자원 설정 방법]
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 정적인 RACH 자원의 긴 주기적인 할당의 일 예를 도시한 도면이다.
도 7을 참고하면, RACH를 PCell의 시간 기준에 따른 긴 주기적인 할당(710)을 한 경우의 예시가 도시되어 있다. RACH 자원 설정은 PCell 기준으로 주기적으로 할당(710)되어 있기 때문에 Type 3 프레임 구조로 동작하는 비면허 대역에서 DL burst와 UL burst의 실제 점유 시간(720)을 예측하기는 어려우며, 획득한 UL 서브프레임(720)과 RACH 설정 서브프레임(710)이 일치한 경우에만 유효한 RACH 설정(730)이 될 수 있다. 즉, 기지국은 RACH를 PCell의 시간 기준에 따라 긴 주기적인 할당(710)을 정적으로 할 수 있다. 이때, Type3 프레임 구조로 동작하는 비면허 대역에서의 실제 DL 및 UL 서브프레임의 설정은 720과 같을 수 있다. 이 경우, RACH가 설정된 서브프레임(711, 712, 713, 714, 715)과 비면허 대역에서 실제 UL 서브프레임(721, 725)으로 점유된 서브프레임이 일치하는 서브프레임에서만 유효한 RACH 설정(730; 731, 735)이 될 수 있다. 그리고, RACH가 설정된 서브프레임(711, 712, 713, 714, 715) 중 비면허 대역에서 DL 서브프레임으로 점유된 서브프레임과 일치하는 서브프레임(732, 733, 734)에서는 RACH 설정이 유효하지 않게 된다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 정적인 RACH 자원의 짧은 주기적인 할당의 일 예를 도시한 도면이다.
도 8을 참고하면, RACH를 PCell의 시간 기준에 따른 짧은 주기적인 할당(810)을 한 경우의 예시가 도시되어 있다. RACH의 할당 주기를 짧게 할수록, LBT결과에 따른 DL/UL 서브프레임 변동(820)에 따라 얻어지는 UL 서브프레임과의 RACH 할당 서브프레임의 매칭이 자주 일어나 유효한 RACH(830)가 더 많이 얻어질 수 있다. 하지만 너무 많은 자원을 RACH로 설정하면 LBT 결과에 따라 과도하게 많은 UL 서브프레임에 대해서 RACH 할당이 될 수도 있다. 즉, 기지국은 RACH를 PCell의 시간 기준에 따라 짧은 주기적인 할당(810)을 정적으로 할 수 있다. 이때, Type3 프레임 구조로 동작하는 비면허 대역에서의 실제 DL 및 UL 서브프레임의 설정은 820과 같을 수 있다. 이 경우, RACH가 설정된 서브프레임(810; 811 내지 815)과 비면허 대역에서 실제 UL 서브프레임(821, 822, 823, 825)으로 점유된 서브프레임이 일치하는 서브프레임에서만 유효한 RACH 설정(830; 831, 832, 833, 835)이 될 수 있다. 그리고, RACH가 설정된 서브프레임(810) 중 비면허 대역에서 DL 서브프레임으로 점유된 서브프레임과 일치하는 서브프레임에서는 RACH 설정이 유효하지 않게 된다. 이와 같이 RACH의 할당 주기를 짧게 할수록, 유효한 RACH(830)가 더 많이 얻어질 수 있다.
일반적으로 상기 정적인 RACH 자원 설정(710, 810)은 BCCH를 통해 SIB2의 prach-ConfigIndex(물리계층 RACH 설정 인덱스)로 기지국이 단말에게 알려줄 수 있다. 이때, SIB2는 160 ms 마다 송신되는 시스템 정보이기 때문에, 정적인 RACH 자원 설정의 변경도 역시 160 ms마다 가능하다. 따라서 채널 접속의 결과, 혼잡 상황을 고려하여 동적으로 RACH 자원의 밀도(density)를 조정하기가 쉽지 않을 수 있다.
[동적인 물리계층 RACH 자원 설정 방법]
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 동적인 RACH 자원의 할당의 일 예를 도시한 도면이다.
도 9를 참고하면, 미리 주기적인 RACH 자원 할당을 하지 않고, 동적으로 같은 캐리어에서 하향링크로 RACH 자원을 할당(910)하는 경우의 예시가 도시되어 있다. 기존에는 프레임 설정(frame configuration)에 따라, 그리고 RACH의 밀도(density)에 따라 어느 서브프레임에서 RACH가 할당되는지 테이블로 정해져 있다. 하지만 도 9에 예시된 실시 예의 방법은 단순히 이번 채널 확보 시점에서 진행되는 DL 서브프레임 및 UL 서브프레임 구조(920)에서 지시를 내린 DL 서브프레임(921, 922, 923, 924)에서 x 번째 이후의 유효한 서브프레임(서브프레임 길이가 1 ms임을 가정한 경우, x ms 이후의 서브프레임)(925, 926, 927, 928)에서 RACH 동작을 수행하도록 동적 RACH 설정(910; 911, 912, 913, 914, 915, 916)을 할 수 있다. 그리고, 상기 x 번째 이후의 서브프레임이 유효한 상향링크 서브프레임(925, 926, 928)인 경우에, 상기 x 번째 이후의 상향링크 서브프레임(925, 926, 928)에 유효한 RACH 설정(930; 931, 932, 933, 934, 935)이 될 수 있다. 그러나, 하향링크 서브프레임(923)에서 x 번째 이후의 서브프레임에 RACH를 할당(916)하였으나, 상기 x 번째 이후의 서브프레임이 상향링크 서브프레임이 아닌 경우(927)에는 상기 RACH는 유효하지 않게 된다.
이때, x ms는 단말이 RA preamble을 송신하는데 필요한 준비 시간을 고려한 시간 간격일 수 있다. 따라서 x ms 이전에서 기지국이 단말에게 RACH 자원 할당에 대한 정보를 알려주기만 하면, 단말은 이어지는 UL 서브프레임에서 기지국이 원하는 대로 하나 이상의 RACH 자원 할당(910)이 가능하다. 하지만 이 방법은 고정 x ms를 사용하므로 하향링크(DL)에서 송신할 데이터 양이 적어서 DL 서브프레임 수가 적거나, 상향링크(UL) 서브프레임이 도중에 LBT 실패로 인해 충분한 UL 서브프레임을 얻지 못한 경우에 단말이 RA preamble 송신을 못할 가능성이 있다.
한편, 동적인 RACH 자원할당 방법은 기존의 절대 시간 단위인 SFN(system frame number), 서브프레임 인덱스에 기반한 다른 설정들(DRS(discovery reference signal) measurement, RRM measurement, RSSI(received signal strength indicator) measurement, 다른 우선 순위의 RACH 설정 등)과 충돌이 발생할 수 있다. 그러므로, 단말이 동일한 서브프레임에서 복수의 설정이 겹칠 때, 이에 대한 동작 우선 순위가 정해져 있어야 한다. 이를 테면;
1) PUSCH 할당이 되어 있지 않은 UL 서브프레임에서, DRS measurement 설정 또는 inter-carrier measurement gap 또는 RSSI measurement가 RACH 설정보다 우선한다. 이 규칙은 항상, 또는 설정에 따라 특정 cell(일례로 PSCell)에만 적용될 수 있다.
2) PUSCH 할당이 되어 있지 않은 UL 서브프레임에서, RACH 설정이 DRS measurement 설정 또는 inter-carrier measurement gap 또는 RSSI measurement보다 우선한다. 이 규칙은 항상, 또는 설정에 따라 특정 cell(일례로 SCell)에만 적용될 수 있다.
3) PUSCH 할당과 RACH 설정이 충돌하면 PUSCH 할당을 우선한다. 이 규칙은 항상, 또는 설정에 따라 CBRA(contention-based random access)에만 적용될 수 있다.
4) PUSCH 할당과 RACH 설정이 충돌하면 RACH 할당을 우선한다. 이 규칙은 항상, 또는 설정에 따라 CFRA(contention-free random access)에만 적용될 수 있다.
5) 복수의 SCell 간 RACH 설정에 우선 순위가 적용될 수 있다. 첫째로는, SCell에 상위 계층(예를 들면, RRC) 메시지로 부여되는 정보에 따라 차등을 두는 경우이다. 일례로, PUCCH & PRACH가 설정된 SCell > PRACH만 설정된 SCell > (아직 PRACH가 설정되지 않은) SCell의 순서에 따를 수 있다. 둘째로는, LBT 동작 상태에 따라 차등을 두는 경우이다. 일례로, 기지국이 LBT 성공한 SCell > 기지국이 ECCA 중인 SCell > 기지국이 LBT block 중인 SCell 의 순서에 따를 수 있다. 셋째로는, PRACH 자원 또는 SCell 별 우선순위 인덱스에 따라 차등을 두는 경우이다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 동적인 RACH 자원의 할당의 다른 일 예를 도시한 도면이다.
도 10을 참고하면, 미리 주기적인 RACH 자원 할당을 하지 않고, 동적으로 하향링크로 RACH 자원을 할당(1010)하는 경우의 예시가 도시되어 있다. 이때, 채널 확보 시점에서 진행되는 DL 서브프레임 및 UL 서브프레임 구조(1020)에서, 지시를 내린 DL 서브프레임(1021, 1022, 1023, 1024)을 따르는 연속된 UL 서브프레임(1025, 1026, 1027, 1028)의 첫 번째 서브프레임에서 RACH 자원이 할당(1010; 1011, 1012, 1013, 1014)될 수 있다. 즉, 도 9에 예시된 실시 예에서는 DL 서브프레임(921, 922, 923, 924)에서 고정된 간격인 x 번째 이후의 서브프레임에 RACH를 할당하였으나, 본 실시 예에서는 고정된 간격을 사용하지 않고, 단말이 지시 받은 연속된 DL 서브프레임(1021, 1022, 1023, 1024) 이후 최초 도래하는 UL 서브프레임(1025, 1026, 1027, 1028)에 RACH를 할당(1010)한 것으로 판단할 수 있다. 따라서, 상기 할당된 RACH는 모두 유효한 RACH 설정(1030; 1031, 1032, 1033, 1034)이 될 수 있다.
한편, UL 서브프레임(1025, 1026, 1027, 1028) 중 첫 번째 서브프레임을 단말이 구분하기 위해서, 1) DL 서브프레임(1021, 1022, 1023, 1024)에서 보내지는 PDCCH의 common DCI에 포함된 마감 알림(end indicator) 정보를 단말이 보고 연속된 DL 서브프레임 중 [마지막] 또는 [마지막-1] 서브프레임을 판별하거나, 2) DL-UL 전환을 위해 삽입되는 S(special) 서브프레임의 존재를 S 서브프레임의 구성을 알려주는 indicator(또는 부분 서브프레임 indicator)를 단말이 보고 판별하거나, 3) PCell또는 PSCell이 있는 경우, 특정 carrier에서의 DL/UL 전환 시점을 기지국이 단말에게 알려줄 수 있다.
실시 예에 따라서, 고정된 간격을 사용하지 않고, 채널 접속 상황에 대한 규칙(1020)에 기반하는 방법임을 알리기 위해 기지국은 FDD UL에 대한 PRCI(PRACH configuration index) 중 14번(모든 서브프레임에 RACH 자원이 구성되는 경우)을 가지고 지시할 수 있다.
DL 서브프레임(1021, 1022, 1023, 1024) 이후 첫 번째 서브프레임은 보통 LBT 요구 조건이 없거나 있더라도 그 성공률이 높다. 따라서 이 방법은 UL 서브프레임(1025, 1026, 1027, 1028)이 구성되는 한 적어도 항상 RACH 자원을 유효하게 할당(1030)할 수 있다. 하지만, 이 방법은 연속된 DL 서브프레임(1021, 1022, 1023, 1024) 중에서 복수의 RACH 자원 할당을 할 경우(1012), 다가오는 첫 번째 UL 서브프레임(1026)에 단말의 RAP 송신이 몰릴 가능성이 있다. 또한 연속 DL 서브프레임(1021, 1022, 1023, 1024) 구간이 짧으면 RAP 송신을 위한 준비를 미처 끝내지 못할 가능성이 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 동적인 RACH 자원의 할당의 또 다른 일 예를 도시한 도면이다.
도 11을 참고하면, 미리 주기적인 RACH 자원 할당을 하지 않고, 동적으로 하향링크로 RACH 자원을 할당(1110)하는 경우의 예시가 도시되어 있다. 도 11에 예시된 실시 예는 앞서 도 10에 예시된 실시 예에서 연속된 DL 서브프레임(1021, 1022, 1023, 1024)에 따라오는 연속 UL 서브프레임(1025, 1026, 1027, 1028)의 첫 번째 서브프레임에 RACH 자원이 할당되는 방식의 변형이다. 즉, 채널 확보 시점에서 진행되는 DL 서브프레임 및 UL 서브프레임 구조(1120)에서, 지시를 내린 DL 서브프레임(1121, 1122, 1123, 1124)을 따라오는 연속된 UL 서브프레임(1125, 1126, 1127, 1128)의 마지막 서브프레임에 RACH 자원이 할당(1110; 1111, 1112, 1113, 1114)된다. 즉, 본 실시 예에서는 고정된 간격을 사용하지 않고, 단말이 지시 받은 연속된 DL 서브프레임(1121, 1122, 1123, 1124) 이후 도래하는 연속된 UL 서브프레임(1125, 1126, 1127, 1128)의 마지막 UL 서브프레임에 RACH를 할당(1110)한 것으로 판단할 수 있다. 따라서, 상기 할당된 RACH는 모두 유효한 RACH 설정(1130; 1131, 1132, 1133, 1134)이 될 수 있다.
이는 단말이 RAP를 기지국에게 송신하기 위한 준비에 조금 더 여유 시간을 제공할 수 있다. 다만, 기지국이 단말에게 연속 UL 서브프레임(1125, 1126, 1127, 1128)의 마지막 서브프레임에 대한 정보를 알려주어야 한다. 그 방법은 1) 기지국이 앞으로 사용할 DL 서브프레임(1121, 1122, 1123, 1124)의 길이와 UL 서브프레임(1125, 1126, 1127, 1128)의 길이를 하향링크제어채널(PDCCH)로 단말에게 알려주거나, 2) 기지국이 DL에서 UL로 전환하는 시점에, 이를 테면 S 서브프레임에서 DL 신호로 앞서 단말에게 할당했던 결과에 따른 UL 서브프레임(1125, 1126, 1127, 1128)의 총 길이를 알려주거나, 3) 기지국으로부터 UL 자원을 할당받은 단말들이 S 서브프레임의 UL 신호로 UL 할당 자원 정보를 송신하고, 다른 단말들이 UL 할당 자원 정보를 종합하여 UL 서브프레임의 총 길이를 계산하거나, 4) 기지국이 [마지막-1] UL 서브프레임에 UL 자원을 할당한 단말들이 기지국 설정에 따라 보내는 마지막 UL 서브프레임 정보(end UL indicator)를 수신하여 판단하는 것 중 적어도 하나에 따를 수 있다.
도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 동적인 RACH 자원의 할당의 또 다른 일 예를 도시한 도면이다.
도 12를 참고하면, 미리 주기적인 RACH 자원 할당을 하지 않고, 동적으로 하향링크로 RACH 자원을 할당(1210)하는 경우의 예시가 도시되어 있다. 이 실시 예는, DL 서브프레임(921, 922, 923, 924)에서 일정 간격을 두고 RACH 자원을 지시하는 도 9에 예시된 실시 예와, DL 서브프레임(921, 922, 923, 924) DL 서브프레임(1121, 1122, 1123, 1124)에 따라오는 UL 서브프레임(1125, 1126, 1127, 1128) 중 마지막 서브프레임을 RACH 자원이 할당된 서브프레임으로 보는 도 12에 예시된 실시 예의 절충안이다.
즉, 단말은 기지국이 DL 서브프레임 및 UL 서브프레임 구조(1220)에서 지시를 내린 DL 서브프레임(1221, 1222, 1223, 1224)에서 x 번째 이후의 유효한 UL 서브프레임(즉, x ms 후의 유효한 UL 서브프레임)에 RACH 자원(1211, 1212, 1214, 1215)이 할당되어, 유효한 RACH 설정(1231, 1232, 1234, 1235)에서 RAP를 기지국에게 송신할 수 있다. 그런데, 상기 x ms 이후 시점이 되기 전에 연속 UL 서브프레임(1225, 1226, 1227, 1228)이 종료할 경우, UL 서브프레임(1225, 1226, 1227, 1228)의 마지막 UL 서브프레임에 RACH 자원(1213, 1216)이 할당되어, 유효한 RACH 설정(1233, 1236)에서 RAP를 기지국에게 송신할 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 절차에서 기지국은 연속된 RACH 서브프레임을 단말에게 하나의 PDCCH로 지시할 수도 있다. 앞서 예시와 마찬가지로, 1) 단말은 할당된 연속된 RACH 서브프레임의 첫 번째 RACH 서브프레임을 상기 여러 규칙에 맞게 적용하거나, 2) 단말은 지시된 RACH 자원 중 유효한 UL 서브프레임에 해당하는 자원 중에서 상기 여러 규칙 중 적어도 하나의 방법에 따라 동작할 수 있다.
상기 동적인 RACH 설정 방법의 변형으로 기존 FDD UL 또는 TDD configuration의 RACH density에 따른 RACH 자원 할당 설정 테이블을 절대 서브프레임 인덱스 기준이 아니라, 연속 DL 서브프레임(DL burst)이 시작한 시점, 연속 UL 서브프레임(UL burst)이 시작한 시점 또는 기지국이 지시한 시점으로부터의 상대적인 서브프레임 인덱스로 이해하여 RACH 자원을 결정하는 방법이 가능할 수 있다. 즉, RACH 자원 할당 설정 테이블을 RRC 계층 제어 신호로 미리 단말에게 설정하고, 그 테이블의 기준 시점을 물리계층(Layer 1) 신호로 단말에게 알려주는 방식이 가능하다.
일례로, 하기 [표 1]은 FDD UL 구조에 대한 물리계층 RACH 자원 할당 설정(PRACH configuration)을 나타낸다. PRACH configuration index(PRCI)로 구분되는 서로 다른 설정 변수 중에서 PCell 기준 system frame number(SFN)와 subframe number가 RACH 자원의 시간적인 위치와 관련 있다. 예를 들면, 0번 PRACH configuration index로 지시하면, 단말은 짝수 SFN을 가지는 프레임에서 1번 서브프레임에서 RACH 자원이 할당됨을 알 수 있다. 그리고, 10번 PRACH configuration index로 지시하면, 단말은 매 프레임의 2, 5, 8번째 서브프레임에서 RACH 자원이 할당됨을 알 수 있다.
이때, 앞서 설명한 동적인 RACH 자원 할당을 PRACH configuration index(PRCI)를 단말에게 지시함으로써 가능할 수 있다. 기지국이 PCell 또는 SCell로 PDCCH에 상기 PRCI 를 common 또는 dedicated하게 설정하면, 단말은 1) PRCI를 수신한 시점으로부터 상기 PRCI에 대응하는 subframe number로 지시받은 서브프레임 n에 대해, 또는 2) PRCI를 수신한 시점으로부터 가장 빠른 DL burst의 첫 시작 지점(k)으로부터 상기 PRCI에 대응하는 subframe number n 이후의 서브프레임인, k+n번째 서브프레임에서, 또는 3) PRCI를 수신한 시점으로부터 가장 빠른 UL burst의 첫 시작 지점(m) 으로부터 상기 PRCI에 대응하는 subframe number n 이후의 서브프레임인, m+n번째 서브프레임에서 RACH 자원이 설정됨을 알 수 있다. 상기 n은 고정 값(예를 들면, 4) 또는 가변적으로 지시할 수 있다. 이와 같은 지시 방법은 앞으로 제시할 여러 예시에도 적용이 가능하다. 예를 들면, 단말이 PRCI 1을 수신한 경우, 단말은 1) 해당 PRCI를 수신한 시점(x)으로부터 1 서브프레임 이후의 서브프레임인 x+1 서브프레임에 대해, 또는 2) PRCI를 수신한 시점으로부터 가장 빠른 DL burst의 첫 시작 지점(k)으로부터 1 서브프레임 이후인 k+1 서브프레임에 대해, 또는 3) PRCI를 수신한 시점으로부터 가장 빠른 UL burst의 첫 시작 지점(m) 으로부터 1 서브프레임 이후인 m+1 서브프레임에 대해 RACH 자원이 설정됨을 알 수 있다.
한편, PCell 기준의 SFN l과 SFN l+1에 걸쳐서 SCell이 자원을 점유 하는 경우가 있으므로, FDD 설정 중 1) 아무(any) SFN을 가지는 PRCI만 사용하거나, 2) SFN 설정을 무시하고 사용하거나, 3) DL이 시작한 SFN 기준으로 사용하거나, 4) UL이 시작한 SFN 기준으로 사용할 수 있다.
| PRACH Configuration Index | Preamble Format | System frame number | Subframe number |
| 0 | 0 | Even | 1 |
| 1 | 0 | Even | 4 |
| 2 | 0 | Even | 7 |
| 3 | 0 | Any | 1 |
| 4 | 0 | Any | 4 |
| 5 | 0 | Any | 7 |
| 6 | 0 | Any | 1, 6 |
| 7 | 0 | Any | 2, 7 |
| 8 | 0 | Any | 3, 8 |
| 9 | 0 | Any | 1, 4, 7 |
| 10 | 0 | Any | 2, 5, 8 |
| 11 | 0 | Any | 3, 6, 9 |
| 12 | 0 | Any | 0, 2, 4, 6, 8 |
| 13 | 0 | Any | 1, 3, 5, 7, 9 |
| 14 | 0 | Any | 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 |
한편, TDD 프레임 구조에 대한 기존 설정 방식은 FDD에 비해 다소 복잡하다. 기지국은 TDD에 대한 PRCI로 [프레임 위치(아무(any), 짝, 홀), 앞/뒤 절반 프레임 지시, DL-UL 전환 이후 몇 번째 UL 서브프레임]와 한 프레임(10 ms) 내 RACH 자원의 밀도 정보를 단말에게 지시할 수 있다. 단말은 PRCI로 설정된 시간 자원 위치에 대해 우선적으로 자원이 할당된다고 판단하고, 밀도를 채우지 못할 경우, 미리 정해진 규칙에 따른 다음 주파수 자원을 동일한 시간 자원 위치에 대해 채워 나간다.
TDD 프레임 구조에 대한 RACH 설정 방식으로 지시하는 것의 장점은 S 서브프레임의 UpPTS(uplink pilot time slot)내에 RACH를 설정하는 것을 가능하게 한다. 한편, PCell 기준의 SFN l과 SFN l+1에 걸쳐서 SCell이 자원을 점유 하는 경우(즉, PCell과 SCell이 SFN에서 비동기인 경우)가 있으므로, TDD 설정 중 1) 아무(any) SFN을 가지는 PRCI만 사용하거나, 2) SFN 설정을 무시하고 사용하거나, 3) DL이 시작한 SFN 기준으로 사용하거나, 4) UL이 시작한 SFN 기준으로 사용할 수 있다.
도 13은 본 발명의 일 실시 예에 따른 PRACH configuration index 기반의 동적인 RACH 자원 설정의 일 예를 도시한 도면이다.
도 13을 참고하면, 단말은 기지국의 RACH 설정 L1 제어 신호를 수신할 수 있다. 그리고,단말은 상기 RACH 설정 제어 신호의 수신 시점 대비 x ms 이후에 RRC로 설정한 RACH 자원 설정 테이블이 시작되는 것으로 설정(1310)할 수 있다.
이때, 단말은 DL burst(1321, 1322, 1323, 1324) 종료 및 UL burst(1325, 1326, 1327, 1328) 길이 정보를 기지국으로부터 수신하여, 설정된 PRACH 서브프레임(1310)이 UL burst(1325, 1326, 1327, 1328)에 포함되는지 유효성을 확인할 수 있다. 그리고, 유효한 PRACH 서브프레임(1330)에서 단말은 RA preamble 송신을 시도할 수 있다. 즉, RACH 자원 설정 테이블에 의해 동적으로 설정된 RACH 자원 중 UL 서브프레임(1325, 1326, 1327, 1328)에 포함되는 서브프레임에 설정된 RACH 설정(1311, 1312, 1313, 1314, 1315)이 유효한 RACH 설정(1330; 1331, 1332, 1333, 1334, 1335)이 될 수 있다. 그리고, RACH 자원 설정 테이블에 의해 동적으로 설정된 RACH 자원 중 UL 서브프레임(1325, 1326, 1327, 1328)에 포함되지 않은 RACH 설정(1341, 1342, 1343, 1344, 1345, 1346, 1347)은 유효하지 않게 된다.
한편, 상기 RACH 설정 L1 제어 신호는, 기지국이 DL 서브프레임(1321, 1322, 1323)을 통해 단말에게 전송할 수 있다. 또는 실시 예에 따라 RACH 설정 L1 제어 신호는 기지국이 단말에게 PCell로 송신(1329)함으로 설정할 수도 있다.
도 14는 본 발명의 일 실시 예에 따른 PRACH configuration index 기반의 동적인 RACH 자원 설정의 일 예를 도시한 도면이다.
도 14를 참고하면, 단말은 기지국의 RACH 설정 L1 제어 신호를 수신할 수 있다. 그리고, 단말은 상기 RACH 설정 제어 신호의 수신 시점으로부터 즉시, RRC로 설정한 RACH 자원 설정 테이블이 시작되는 것으로 설정(1410)할 수 있다.
이때, 단말은 DL burst(1421, 1422, 1423, 1424) 종료 및 UL burst(1425, 1426, 1427, 1428) 길이 정보를 기지국으로부터 수신하여, 설정된 PRACH 서브프레임(1410)이 UL burst(1425, 1426, 1427, 1428)에 포함되는지 유효성을 확인할 수 있다. 그리고, 유효한 PRACH 서브프레임(1430)에서 단말은 RA preamble 송신을 시도할 수 있다. 즉, RACH 자원 설정 테이블에 의해 동적으로 설정된 RACH 자원 중 UL 서브프레임(1425, 1426, 1427, 1428)에 포함되는 서브프레임에 설정된 RACH 설정(1411, 1412, 1413, 1414)이 유효한 RACH 설정(1430; 1431, 1432, 1433, 1434)이 될 수 있다. 그리고, RACH 자원 설정 테이블에 의해 동적으로 설정된 RACH 자원 중 UL 서브프레임(1425, 1426, 1427, 1428)에 포함되지 않은 RACH 설정(1441, 1442, 1443, 1444, 1445, 1446, 1447, 1448)은 유효하지 않게 된다.
한편, 상기 RACH 설정 L1 제어 신호는, 기지국이 DL 서브프레임(1421, 1422, 1424)을 통해 단말에게 전송할 수 있다. 또는 실시 예에 따라 RACH 설정 L1 제어 신호는 기지국이 단말에게 PCell로 송신(1423)함으로 설정할 수도 있다.
도 15는 본 발명의 일 실시 예에 따른 PRACH configuration index 기반의 동적인 RACH 자원 설정의 또 다른 일 예를 도시한 도면이다.
도 15를 참고하면, 단말은 기지국의 RACH 설정 L1 제어 신호를 수신할 수 있다. 그리고, 단말은 상기 RACH 설정 제어 신호의 수신 시점 및 그 이후에 가장 빠른 DL 서브프레임(1521, 1522, 1523, 1524)에서부터, RRC로 설정한 RACH 자원 설정 테이블이 시작되는 것으로 설정(1510)할 수 있다.
이때, 단말이 DL 제어 신호의 에러로 인해 서로 다르게 가장 빠른 DL 서브프레임(1521, 1522, 1523, 1524)을 판단하는 것을 방지하기 위해, 기지국의 reservation signal 또는 common DCI에 DL burst(1521, 1522, 1523, 1524) 시작 정보를 보낼 수 있다. 단말은 기지국의 DL burst(1521, 1522, 1523, 1524) 시작 정보를 수신하는데 성공하여야 상기 RACH 자원 설정 테이블의 시작 지점 및 그 유효성을 확신할 수 있다. 실시 예에 따라서, DL burst(1521, 1522, 1523, 1524) 시작 정보는 매 DL 서브프레임과 DL burst 시작 서브프레임과의 offset으로 표현될 수도 있다.
또한, 단말은 DL burst(1521, 1522, 1523, 1524) 종료 및 UL burst(1525, 1526, 1257, 1528) 길이 정보를 기지국으로부터 수신하여, 설정된 PRACH 서브프레임(1510)이 UL burst(1525, 1526, 1257, 1528)에 포함되는지 유효성을 확인할 수 있다. 그리고, 유효한 PRACH 서브프레임(1530)에서 단말은 RA preamble 송신을 시도할 수 있다. 즉, RACH 자원 설정 테이블에 의해 동적으로 설정된 RACH 자원 중 UL 서브프레임(1525, 1526, 1527, 1528)에 포함되는 서브프레임에 설정된 RACH 설정(1511, 1512, 1513, 1514)이 유효한 RACH 설정(1530; 1531, 1532, 1533, 1534)이 될 수 있다. 그리고, RACH 자원 설정 테이블에 의해 동적으로 설정된 RACH 자원 중 UL 서브프레임(1525, 1526, 1527, 1528)에 포함되지 않은 RACH 설정(1541, 1542, 1543, 1544, 1545, 1546, 1547, 1548)은 유효하지 않게 된다.
한편, 상기 RACH 설정 L1 제어 신호는 기지국이 DL 서브프레임(1522, 1523)을 통해 단말에게 전송할 수 있다. 또는 실시 예에 따라 RACH 설정 L1 제어 신호는 기지국이 단말에게 PCell로 송신(1529)함으로 설정할 수도 있다.
도 16은 본 발명의 일 실시 예에 따른 PRACH configuration index 기반의 동적인 RACH 자원 설정의 또 다른 일 예를 도시한 도면이다.
도 16을 참고하면, 단말은 기지국의 RACH 설정 L1 제어 신호를 수신할 수 있다. 그리고, 단말은 상기 RACH 설정 제어 신호의 수신 시점 및 그 이후에 가장 빠른 UL 서브프레임(1625, 1626, 1627, 1627)에서부터, RRC로 설정한 RACH 자원 설정 테이블이 시작되는 것으로 설정(1610)할 수 있다.
이때, 단말이 DL 제어 신호의 에러로 인해 서로 다르게 가장 빠른 UL 서브프레임(1625, 1626, 1627, 1627)을 판단하는 것을 방지하기 위해, 기지국의 common DCI에 DL burst(1621, 1622, 1624) 종료 정보를 보낼 수 있다. 단말은 기지국의 DL burst(1621, 1622, 1624) 종료 정보를 수신하는데 성공하여야 상기 RACH 자원 설정 테이블의 시작 지점 및 그 유효성을 확신할 수 있다. 실시 예에 따라서, DL burst(1621, 1622, 1624) 종료 정보는 매 DL 서브프레임과 DL burst 종료 서브프레임과의 offset으로 표현될 수도 있다.
또한, 단말은 UL burst(1621, 1622, 1624) 길이 정보를 기지국으로부터 수신하여 설정된 PRACH 서브프레임이 UL burst(1625, 1626, 1627, 1627)에 포함되는지 유효성을 확인할 수 있다. 그리고, 유효한 PRACH 서브프레임(1630)에서 단말은 RA preamble 송신을 시도할 수 있다. 즉, RACH 자원 설정 테이블에 의해 동적으로 설정된 RACH 자원 중 UL 서브프레임(1625, 1626, 1627, 1627)에 포함되는 서브프레임에 설정된 RACH 설정(1611, 1612, 1613, 1614, 1615, 1616, 1617, 1618)이 유효한 RACH 설정(1630; 1631, 1632, 1633, 1634, 1635, 1636, 1637, 1638)이 될 수 있다. 그리고, RACH 자원 설정 테이블에 의해 동적으로 설정된 RACH 자원 중 UL 서브프레임(1625, 1626, 1627, 1627)에 포함되지 않은 RACH 설정(1641, 1642, 1643, 1645)은 유효하지 않게 된다.
한편, 상기 RACH 설정 L1 제어 신호는 기지국이 DL 서브프레임(1621, 1622, 1624)을 통해 단말에게 전송할 수 있다. 또는 실시 예에 따라 RACH 설정 L1 제어 신호는 기지국이 단말에게 PCell로 송신(1623)함으로 설정할 수도 있다.
상기 자원 할당 방식은 RACH 뿐 아니라, PUCCH, PUSCH, SRS 등 다른 종류의 상향링크 채널에도 적용이 가능하다. 이때, 동일한 할당 방식으로 지시하는 채널의 종류가 둘 이상이면, 그 종류를 구분하기 위한 구분자를 더 포함하여 기지국이 단말에게 지시할 수 있다. 또는 실시 예에 따라서 지시에 사용되는 시간/주파수/코드 자원에 의해 채널의 종류가 구분될 수 있다. 또는 단말이 자신의 특정 상태/조건을 근거로 채널의 종류를 구분할 수 있다. 본 발명에서 상기 UL 신호들(PRACH, PUCCH, PUSCH, SRS 등)의 송신 시점이 UL burst에 포함됨을 파악하고, 단말은 short LBT 성공 이후 설정된 시점에서 상기 UL 신호들을 보낼 수 있다. 만일 DL burst 시작/종료 및 UL burst 길이 정보 등 제어 신호에 대한 수신 에러 또는 기지국의 LBT 실패로 인해 그 송신 시점이 UL burst에 포함됨을 확인하지 못하면, 단말은 기지국의 설정에 따라 일반적인 백오프 기반의 LBT를 수행하여 UL 신호들을 송신할 수 있다. 또는 실시 예에 따라, 단말은 이 경우 유효한 PRACH 서브프레임이 아니라고 판단하거나, 또는 RAP 송신 실패로 판단할 수 있다.
한편, 상기와 같은 RACH 자원의 설정과 송신 타이밍에 대한 방법과 더불어, 송신해야 하는 RACH 자원에서 LBT를 실패할 경우 단말의 이후 동작에 대한 절차가 필요하다. 또한, 단말이 RACH 자원에서 RAP를 보낸 후에, 기지국으로부터 RAR(msg2)를 받을 때에도 기지국의 LBT가 실패할 가능성이 있고 이에 대응하기 위한 절차가 필요하다.
하기 RAP 송신 또는 RAR 수신 절차에 있어, RACH 송신 자원 또는 RAR 수신 자원은 기지국에 의해 정적으로 또는 동적으로 설정될 수 있다. RACH 송신 자원 또는 RAR 수신 자원이 정적으로 할당되는 경우 cell(carrier) 별 독립적으로, 또는 cell(carrier) 그룹 별 독립적으로 SIB2 또는 상위계층 메시지에 의해 할당 될 수 있다. cell(carrier)의 수가 많아지는 경우를 위해 복수의 cell을 그룹(group)으로 만들어 PDCCH 또는 상위 계층 메시지(예를 들면, RRC)로 설정하고 RACG(random access cell group)을 만들 수 있다. 이때, RACG는 RACG index로 구분되어 동일한 RA 설정을 공유할 수 있다. RA 설정 정보는 RACH 자원 설정, 전력 제어 관련 변수 설정, RAR window, CR timer, 백오프(backoff) 설정 중 적어도 하나가 포함될 수 있다. 그리고, 단말은 시간, 주파수, 또는 빔으로 구분된 RACH 자원 설정 정보를 기반으로, 논리적으로는 하나의 RACH 자원 집합 중에서 차등적으로 사용할 RACH 자원의 순서를 결정할 수 있다.
[RAP 송신 절차]
CFRA(contention-free random access)의 경우, 기지국이 PDCCH order로 n 번째 서브프레임에서 단말에게, n+k 번째 서브프레임에서 RAP를 송신할 것을 지시할 수 있다. CBRA(contention-based random access)의 경우, 단말 상위 계층의 명령에 의해 RACH process를 시작할 수 있다.
단말은 상기 주기적인 RACH 자원 설정, 비주기적인 RACH 자원 설정 또는 주기적/비주기적인 RACH 자원이 조합된 설정 모두에 대하여, 송신하도록 결정된 RACH 자원에서 RAP의 송신을 수행하기 전에, LBT 규제를 만족하기 위한 (E)CCA 동작을 수행하여야 한다. 단말은 실패한 RACH 자원, 즉 (E)CCA 결과 채널이 이미 점유되어 있음을 확인하고 RAP를 송신하지 않은 RACH 자원에 대하여 다음과 같은 동작을 수행할 수 있다.
A) 단말은 LBT 실패한 RACH 자원에 대한 RACH process를 종료하고 그 이유에 대해 기지국에게 보고할 수 있다. 상기 이유는 LBT에 의한 지연, LBT 실패한 프레임/서브프레임에 대한 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 실시 예에 따라서, 추가적으로 1) 단말은 RACH 실패한 cell이 아닌 다른 RACH 자원이 가용한 cell을 포함한 특정 cell에 대해 재시도 요청을 기지국에게 올릴 수 있다. 또는, 2) 단말은 기지국이 설정한 대기 시간 내에서 기지국의 RAP 제어 메시지를 기다릴 수 있다.
B) 단말은 LBT 실패한 RACH 자원에 대한 RACH process를 종료하지 않고, 다음 일정 시간 내 할당된 다음 RACH 자원에서 RAP의 송신을 재시도할 수 있다. 상기 일정 시간은, 동일한 DL-UL 서브프레임 구간 내, 또는 RAR window, 또는 N 개의 S 서브프레임 사이, 또는 기지국이 특정한 시구간, 또는 단말이 기지국 신호 측정에 의해 특정한 시구간 중 적어도 하나로 설정될 수 있다. 이때, 상기 RAR window, N, 특정 시구간은 기지국이 설정할 수 있다. 추가로 재시도를 위해 적어도 기다려야 하는 k' 서브프레임 간격이 기지국으로부터 설정될 수 있다.
C) 단말은 LBT 실패한 RACH 자원에 대한 RACH process를 종료하지 않고, 다음 일정 시간 내 RACH 재시도를 하지 않고, 일정 시간이 종료된 이후 할당된 다음 RACH 자원에서 RAP의 송신을 재시도할 수 있다. 이때, 상기 일정 시간은 동일한 DL-UL 서브프레임 구간 내, 또는 RAR window, 또는 N 개의 S 서브프레임 사이, 또는 기지국이 특정한 시구간, 단말이 기지국 신호 측정에 의해 특정한 시구간 중 적어도 하나로 설정될 수 있다. 상기 RAR window, N, 특정 시구간은 기지국이 설정할 수 있다. 추가로, 다음 RACH 재시도는 일정 시간 종료 시점 + k' 서브프레임 이후로 설정될 수 있다.
D) 단말은 LBT 실패한 RACH 자원에 대한 RACH process를 종료하지 않고, 기지국이 새로 RAP 송신을 명령할 때까지 또는 LBT를 성공할 때까지, 또는 특정 타이머가 만료하기 전까지, RACH 자원에서 RAP의 송신을 재시도할 수 있다. 이때, 신규 RAP 송신 명령이 내려오면, 단말은 기존 RACH process를 종료하고 새로운 RACH process를 시작한다. 추가로, 단말은 기지국이 설정한 재시도 시간 내에서만 RAP의 송신을 재시도할 수 있다. 그리고, 재시도 시간 내 성공하지 못하면, 1) 단말은 RACH 실패한 cell이 아닌 다른 RACH 자원이 가용한 cell을 포함한 특정 cell에 대해 재시도 요청을 올릴 수 있다. 또는, 2) 단말은 기지국이 설정한 대기 시간 내에서 기지국의 RAP 제어 메시지를 기다릴 수 있다.
한편, 단말의 RAP 신호 송신의 성공률을 올리기 위하여, 다음 중 적어도 하나의 방법이 적용될 수 있다. 특히 기지국이 CFRA(contention-free random access)를 지시하는 경우에 LBT에 의한 RACH 기회 손실이 더 많이 발생할 수 있으므로 이게 대한 개선이 필요하다.
A) 기지국이 CFRA 명령 시, 단말에게 preamble ID만 주고 mask index는 별도로 설정하지 않거나, mask index가 설정되더라도 무시하거나, 가장 많은 index를 가진 설정 인덱스로 설정할 수 있다. 결과적으로 RACH 설정 내 SFN 값에 의한 영향만 고려하고 목적 SFN 내 모든 RACH 자원에서 RAP 송신이 허용된다.
B) 기지국이 CFRA 명령 시, 단말에게 preamble ID와 함께, 지연 허용 시간을 설정할 수 있다. 단말은 허용된 시간 내에서 프레임 별 정적으로 정해진 또는 채널 접속 결과에 따라 동적으로 정해진 모든 RACH 자원에서 RAP 송신이 허용된다.
C) 기지국이 CFRA 명령 시, 단말에게 preamble ID와 함께, 1) BCCH/PDCCH로 설정된, 또는 2) CFRA와 함께 설정된, 또는 3) 상위계층 메시지(RRC)에 의해 설정된, 또는 4) 단말의 활성화된 셀(activated cell)인, 또는 5) 단말의 활성화 및 후보 셀(activated 와 candidate cell)인, 또는 6) 기지국의 자원 점유 여부를 단말이 확인한 셀 중 적어도 하나 이상의 cell로 구성된 RAP cell 그룹의 모든 RACH 자원에서 단말의 RAP 송신이 허용될 수 있다. 추가적으로 mask index를 상기 RAP cell 그룹 전체에 적용할 수 있다.
D) 단말이 CBRA를 하고자 할 때, 대기 중인 다수 단말이 동시에 동일한 RACH 자원에 RAP 송신 시도를 할 수 있으며, 이는 충돌 확률을 증가시킬 수 있다. 따라서 단말은 전송 타이밍(timing)을 결정하기 위해 필요한 기준 시간(예를 들면, SFN #0, 서브프레임 인덱스 #0, 기지국의 DL 점유 시작 시점, 기지국의 DL 점유 끝 시점, 기지국의 DL-UL 전환 시점, UL 점유 시작 시점, 기지국의 관련 제어 메시지를 수신한 시점 중 적어도 하나)에 대해, 각 단말 별 오프셋을 더하여 새로운 기준 시점으로 삼을 수 있다. 이때, 단말 별 오프셋은 단말의 정보(C-RNTI, RA-RNTI, IMSI, TMSI 등)를 기준으로 생성하는 값일 수 있다.
한편, 상기 RAP 신호 송신의 성공률을 올리기 위한 방법 예시에 대해, 단말에는 동일한 캐리어에서 한번의 RAP 송신 시도와 다음 RAP 송신 시도 간 적어도 k 서브프레임의 대기 시간이 설정될 수 있다. 그리고, 단말에는 서로 다른 캐리어에 대해 한번의 RAP 송신 시도와 다음 RAP 송신 시도 간 1) 기존 k 서브프레임의 대기 시간이 무시되거나, 또는 2) k 보다 작은 j 서브프레임의 최소 대기 시간이 설정될 수 있다.
앞서 설명한 어떤 RACH process를 수행하는 하나의 단말에서 다른 RACH process 또는 다른 종류의 설정 간 우선 순위 규칙에 따르게 되면, RAP 송신을 못하는 경우가 발생할 수 있다. 기존 DC 절차에 따르면, RACH process 간 우선 순위(priority)에 따라 포기(dropping) 또는 송신 전력 저하(power scaling)가 일어날 수 있다. 그런 경우에 단말은 RAP 송신 카운터(PREAMBLE TRANSMISSION COUNTER)를 증가하지 않는다. 여기에, LBT를 수행하고 송신하는 RAP 동작을 고려하면, RAP 송신을 못하는 이유가 하나 더 추가된 셈이다. 따라서 다음과 같은 조건 중 적어도 하나에 따라 RAP 송신 카운터의 증가 여부를 결정할 수 있다.
1) 높은 순위의 단말 동작 설정 또는 LBT 실패에 의해 dropping이 일어난 경우, 단말은 RAP 송신 카운터를 증가하지 않을 수 있다. 높은 순위의 단말 동작 설정에 의해 power scaling이 일어나면, 단말은 LBT 성공 여부와 무관하게 RAP 송신 카운터를 증가하지 않을 수 있다.
2) 높은 순위의 단말 동작 설정 또는 LBT 실패에 의해 dropping이 일어난 경우, 단말은 RAP 송신 카운터를 증가하지 않을 수 있다. 높은 순위의 단말 동작 설정에 의해 power scaling이 일어나고 LBT 성공 시, 단말은 RAP 송신 카운터를 증가하지 않을 수 있다. 그리고, power scaling이 일어나지 않고 LBT 성공 시, 단말은 RAP 송신 카운터를 증가할 수 있다.
3) 높은 순위의 단말 동작 설정에 의해 또는 LBT 실패에 의해 dropping 이 일어난 경우, 단말은 RAP 송신 카운터를 증가하지 않을 수 있다. LBT 성공 후 power scaling이 일어난 경우, 단말은 RAP 송신 카운터를 증가하지 않을 수 있다. LBT 성공 후 power scaling이 일어나지 않은 경우, 단말은 RAP 송신 카운터를 증가할 수 있다.
[RAR 수신 절차]
일반적인 절차에 따르면, 단말은 RAP 송신에 성공한 이후 기지국의 RAR 메시지를 RAR window 내에서 기다린다. 예를 들면, RAR window는 RAP 송신에 성공한 서브프레임(x)으로부터 3 서브프레임 이후부터 기지국이 설정한 z 서브프레임 후 사이에 해당한다. 즉, 가능한 서브프레임(y)은 (x+3) < y < (x+z) 로 정의될 수 있다. 단말은 RAR window 내에서 RAR을 수신하지 못하면, RAR window가 끝난 시점 (x+z)에 4 서브프레임 이후인 (x+z+4) 이후에 다시 RAP를 재시도할 수 있다.
그런데, 비면허 대역을 포함한 5G 대역에서는 기지국이 항상 정해진 시간에 송신할 것이라는 보장이 어렵다. 따라서 RAR 수신 절차도 그에 맞게 수정되어야 한다.
RAR 수신 절차의 변경은 아래 두 가지 제약 사항에 따라 다르게 설계될 수 있다.
A. RAR window를 변경하는 경우
이 제약 사항은 단말이 RAP를 송신한 cell과 동일한 cell에서 RAR을 대기할 때 적합한 방식이나, 그러한 시나리오에 한정하지는 않는다.
a) 초기 RAR window는 RAP 송신에 성공한 서브프레임(x)으로부터 3 서브프레임 이후부터 기지국이 설정한 z 서브프레임 후 사이에 해당한다. 즉, 가능한 서브프레임(y)은 (x+3) < y < (x+z) 로 정의될 수 있다. 하지만 단말은 1) (x+3)보다 빠른 DL서브프레임이 없는 경우, 2) (x+z)보다 빠른 DL 서브프레임이 없는 경우, 3) y에 해당하는 DL 서브프레임이 없는 경우 중 적어도 하나의 조건을 만족하면, 상기 x를 기지국의 첫 DL 서브프레임의 시간으로 재설정하고, 새 RAR window에 따라 RAR window 모니터링 동작을 수행할 수 있다. 상기 기지국의 첫 DL 서브프레임은 RAP 송신 이후 단말이 DL 제어 신호를 통해 구분하거나 DL burst 시작 신호를 통해 구분한 첫 DL 서브프레임이다.
b) 초기 RAR window는 RAP 송신에 성공한 서브프레임(x)으로부터 3 서브프레임 이후부터 기지국이 설정한 z 서브프레임 후 사이에 해당한다. 즉, 가능한 서브프레임(y)은 (x+3) < y < (x+z) 로 정의될 수 있다. 하지만 단말은 초기 RAR window 내에서 RAR을 수신하지 못하면, 상기 x를 기지국의 첫 DL 서브프레임의 시간으로 재설정하고, 새 RAR window에 따라 RAR window 모니터링 동작을 수행할 수 있다. 상기 기지국의 첫 DL 서브프레임은 RAP 송신 이후 단말이 DL 제어 신호를 통해 구분하거나 DL burst 시작 신호를 통해 구분한 첫 DL 서브프레임이다.
c) 초기 RAR window는 RAP 송신에 성공한 서브프레임(x)으로부터 3 서브프레임 이후부터 기지국이 설정한 z 서브프레임 후 사이에 해당한다. 즉, 가능한 서브프레임(y)은 (x+3) < y < (x+z) 로 정의될 수 있다. 하지만 단말은 초기 RAR window 내에서 RAR을 수신하지 못하면, 기지국의 지시에 따라 다음 순서의 다른 carrier를 가지는 Scell2로 이동하고, 상기 x를 1) 기지국의 지시를 받은 시점, 2) SCell2에서 처음으로 구별하는 기지국의 DL 서브프레임의 시간 중 적어도 하나로 재설정하고, 새 RAR window에 따라 RAR window 모니터링 동작을 수행할 수 있다. 상기 carrier 별 순서는 설정된 Scell group 내에서 기지국이 단말에게 설정할 수 있다.
B. RAR window는 동일하되 RAR 카운터를 제어하는 경우
이 제약 사항은 단말이 RAP를 송신한 cell과 다른 cell에서 RAR을 대기할 때 적합한 방식이나, 그러한 시나리오에 한정하지는 않는다.
a) 단말은 RAR 대기 중에 기지국이 채널을 점유했음을 판단한 시점과 기지국의 마지막 채널 점유(DL end subframe)를 판단한 시점 사이의 서브프레임에 대해서만 RAR window 카운터를 증가할 수 있다. 단말은 기지국의 채널 점유 여부를 기지국의 기준 신호 또는 PCell로 수신한 제어 정보를 바탕으로 판단할 수 있다. 그리고, 단말은 기지국의 마지막 채널 점유 시점을 기지국의 물리계층 신호(Common L1)를 바탕으로 판단할 수 있다.
b) 단말은 RAR 대기 중에 기지국이 채널을 점유하지 못하는 서브프레임에 대해서는 RAR suspension indicator를 단말의 상위 계층으로 보내어 RAR window의 종료 시점을 계산하기 위해 사용하는 RAR window 카운터를 증가하지 않을 수 있다. 단말은 기지국의 채널 점유 여부를 기지국의 기준 신호 또는 PCell로 수신한 제어 정보를 바탕으로 판단할 수 있다. 그리고, 단말은 적어도 할당받은 UL 서브프레임과 공통으로 알 수 있는 UL 서브프레임을 기지국의 점유 시간에 포함할 수 있다. 예를 들면, 연속된 DL 서브프레임과 연속된 UL 서브프레임으로 구성되어 있는 type3 프레임 구조에서, 단말은 연속된 UL 서브프레임 위치를 기지국이 알려주는 경우에는 UL 서브프레임의 점유 시간도 기지국의 점유 시간에 포함하여 계산할 수 있다.
c) 단말은 RAR 대기 중에 수행하는 ECCA 또는 RSSI 측정 값의 결과 채널의 점유 또는 높은 간섭량을 판단하고, 그러한 조건을 만족하는 서브프레임에 대해 RAR window 카운터를 증가하지 않을 수 있다.
[단말의 RAR 대기를 위한 cell 선택 절차]
단말은 기지국에 의해 하나의 cell(carrier)에서 RA 절차를 완료하도록 설정되거나, 다른 cell로 이동하면서 RA 절차를 수행할 수 있도록 설정될 수 있다. 단말이 어느 cell로 이동할지에 대해서 기지국은 PDCCH로 기존 CIF(carrier indicator field)를 재사용하여 동적인 지시를 할 수도 있다, 그리고, 기지국은 미리 상위 계층 메시지로 여러 cell을 묶어서 하나의 RAR cell group으로 설정할 수도 있다. 그리고, RAR cell group 중에는 단말의 순차적인 동작을 위해 cell 간 우선 순위가 설정될 수 있다.
A) 단말은 RAP 송신을 보낸 cell과 동일한 cell에서 RAR를 대기할 수 있다. 기지국은 단말에게 이러한 대기 시간을 설정할 수 있다.
B) 단말은 하나의 RAP 송신 실패를 조건으로, 또는 대기 시간 내 모든 RAP 송신 실패를 조건으로, 기지국에게 RAR 대기 cell 변경 요청을 보낼 수 있다. 기지국은 RAR 대기 cell 변경 요청에 응답하여 RAR을 송신할 cell을 지정하여 단말에게 알려줄 수 있다.
C) 단말은 하나의 RAP 송신 실패를 조건으로, 또는 대기 시간 내 모든 RAP 송신 실패를 조건으로, 미리 기지국에 의해 설정된 RAR 전용 cell로 이동하여 RAR을 대기할 수 있다. 기지국의 제어를 위하여 단말은 이동 전 또는 후 자신의 이동 및 그 시점을 기지국에게 알릴 수 있다.
D) 단말은 하나의 RAP 송신 실패를 조건으로, 또는 대기 시간 내 모든 RAP 송신 실패를 조건으로, 미리 기지국에 의해 설정된 RAR cell 그룹 내 가장 우선순위가 높은 cell로 이동하여 RAR을 대기할 수 있다. 기지국의 제어를 위하여 단말은 이동 전 또는 후 자신의 이동 및 그 시점을 기지국에게 알릴 수 있다.
한편 상기 RAP cell group과 RAR cell group은 각각 독립적으로 또는 통합하여 운용될 수 있는데, 단말은 RA procedure 중에 각 cell의 채널 품질을 측정하여 msg1 또는 msg3로 선호하는 RA cell index를 기지국에게 보고할 수 있다. 이때 상기 RA cell은 물리적으로는 carrier, sector, beam, PRACH 자원으로 대체될 수 있으며, 자원 mapping의 단위인 port로 대체될 수도 있다. msg1으로 보내는 경우에는 상기 선호 RA cell index를 RAP를 송신하는 타이밍과 물리적인 단위의 index를 기반으로 기지국이 판단할 수 있다. 그리고, msg3로 보내는 경우에 단말은 상위 계층 메시지 내 상기 RA cell index 및 그에 준하는 정보를 포함하여 기지국에게 보낼 수 있다.
한편 단말과 기지국은 msg1 송수신 시 결정되는 RA-RNTI를 기존 RAP 송신 타이밍에 더하여 carrier, sector, beam, PRACH 자원, port 중 적어도 하나 이상을 기반으로 구분될 수 있도록 RA-RNTI를 계산할 수 있다.
[DL & UL 프레임 구조와 LBT를 고려한 상세 실시 예]
A. 기지국이 자원을 획득하기 위한 LBT(listen-before-talk) 동작을 수행하여 자원을 획득하고, 이어서 DL + UL의 순서로 데이터 송수신을 수행하는 시나리오
a) 단말은 기지국의 LBT 성공 여부를 기지국으로부터의 직접 제어 신호 또는 기지국의 기준 신호(예를 들면, CRS, DMRS, CSI-RS, DRS 등)를 탐지하여 판단할 수 있다. 또한 어떤 시스템에서는 기지국이 자원을 획득한 시점으로부터 어느 시점까지 (DL + UL 포함) 자원을 사용할 것인지에 대한 정보를 BCH나 PDCCH로 보내는 공통(common) 제어 신호로 기지국이 단말에게 알려줄 수 있다. 기지국이 한번 자원을 획득하여 사용하는 시간을 COT(channel occupancy time)이라고 부른다.
b) 단말은 상기 제어 신호 또는 RS를 수신하여, 기지국이 LBT를 성공했다고 판단한 프레임에서 RACH 자원이 설정된 경우, 해당 프레임의 활성 시간을 RAR window 계산에 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, RAR window가 예를 들어 20 ms이고 기지국이 LBT 성공 후 사용한 프레임의 자원이 10 ms 인 경우, 단말의 잔여 RAR window는 10 ms일 수 있다. 또 다른 실시 예에 따르면, RAR window가 예를 들어 20 ms이고 기지국이 LBT 성공 후 사용한 프레임의 UL 자원이 4 ms 인 경우, 단말의 잔여 RAR window는 16 ms일 수 있다. 단말은 상기와 같이 LBT 성공 여부에 따라 달라지는 RAR window 계산을 RACH retry 또는 송신 전력 ramping up 동작에 반영할 수 있다.
c) 한편 기지국이 LBT를 연이어 실패하는 경우, 하기와 같은 조건에 따라 단말은 PCell에게 carrier 변경 요청을 올리거나, 설정에 따라 다른 carrier에서 RACH를 retry하거나, RAR window 길이를 규칙에 따라 증가할 수 있다. 이미 RAP를 SCell에서 송신한 단말은 PCell로 전환하여 RAR 메시지의 수신을 대기할 수 있다. 이때, PCell로 전환한 단말과 기지국 사이에 상호 약속되어 있어야 하므로, 상기 LBT 실패의 조건(RAR window 변환 및 대기 시간 등)이 기지국과 단말에게 동일하게 설정되어 있어야 한다. 또는 기지국이 LBT 실패로 판단 시 모든/개별 단말을 위해 carrier switching 제어 신호를 송신할 수 있다. 옮겨갈 carrier에 대한 인덱스를 포함하는 이 제어 신호는 PCell에서 connected UE를 위해 PDCCH 또는 별도의 L1 common signaling으로 송신될 수 있다. 또한 이 제어 신호는 PCell에서 idle UE에게 PBCH의 MIB/SIB로 송신되거나, paging으로 idle UE를 connected UE로 깨운 후 상기 PDCCH/L1 common signaling으로 송신될 수도 있다.
- 기지국 LBT 실패의 조건은 다음과 같을 수 있다.
1) 기지국이 특정 시간 내 또는 이전 자원 확보 종료 이후 타이머 만료 시점까지 LBT를 성공하지 못하는 경우,
2) 기지국이 설정한 PRACH 서브프레임이 N개 동안 확보에 연속적으로 실패하는 경우,
3) 기지국이 단말의 RAR window의 잔여 X ms 또는 Y %에 다다를 때까지 LBT를 성공하지 못하는 경우.
상기 기지국 LBT 실패의 조건에 상응하는 단말에 의한 기지국 LBT 실패의 조건은 다음과 같을 수 있다.
1) 마지막으로 기지국 신호를 탐지한 이후 타이머 만료 시점까지 해당 기지국 신호가 탐지되지 않은 경우,
2) 기지국의 COT 정보(또는 UL 연속 서브프레임 수)와 PRACH configuration을 수신하여 COT 내 PRACH 서브프레임이 포함되지 못한 경우가 연속적으로 N번 일어나는 경우,
3) 기지국의 COT 정보(또는 UL 연속 서브프레임 수)와 PRACH configuration을 수신하여 COT 내 PRACH 서브프레임이 포함되지 못한 경우에 RAR window를 줄여나가고 그 RAR window의 잔여 길이가 X ms 또는 Y%에 다다르는 경우.
B. 기지국의 자원 획득 LBT 절차 없이 UL부터 할당하여 데이터 수신을 수행하는 시나리오
- 기지국 LBT 실패를 판단할 수 없으므로, 단말이 PCell로부터 할당된 UL 자원에 대한 LBT 실패 여부를 판단하고, 실패 시 하기와 같은 동작을 수행할 수 있다.
- 단말은 PCell에게 carrier 변경 요청을 올리거나, 설정에 따라 다른 carrier에서 RACH를 retry하거나, RAR window 길이를 규칙에 따라 증가할 수 있다. 이미 RAP를 SCell에서 송신한 단말은 PCell로 전환하여 RAR 메시지의 수신을 대기할 수 있다. 이때, PCell로 전환한 단말과 기지국 사이에 상호 약속되어 있어야 하므로, 상기 LBT 실패의 조건이 기지국과 단말에게 동일하게 설정되어 있어야 한다. 또는 기지국이 LBT 실패로 판단 시 모든/개별 단말을 위해 carrier switching 제어 신호를 송신할 수 있다. 이 제어 신호는 PCell에서 connected UE를 위해 PDCCH 또는 별도의 L1 common signaling으로 송신될 수 있다. 또한 PCell에서 idle UE에게 PBCH의 MIB/SIB로 송신되거나, paging으로 idle UE를 Connected UE로 깨운 후 상기 PDCCH/L1 common signaling을 사용할 수 있다.
- 단말 LBT 실패의 조건은 다음과 같을 수 있다.
1) 단말이 특정 시간 내 또는 이전 자원 확보 종료 이후 타이머 만료 시점까지 LBT를 성공하지 못하는 경우,
2) 단말이 설정된 RACH 자원 N개 동안 LBT에 실패하는 경우,
3) 단말의 RAR window의 잔여 X 초 또는 Y %에 다다를 때까지 단말이LBT를 성공하지 못하는 경우.
상기 LBT는 데이터를 위한 LBT, 제어신호(PUCCH, SRS 등)를 위한 LBT, RACH 송신을 위한 LBT 중 적어도 하나에 대해 계산할 수 있다.
상기 절차 중 RAR window에 대한 내용은 contention resolution timer(CR timer)에도 적용될 수 있다. 또한 상기 절차 중 각종 변수는 RAR window와 CR timer에 각각 별도로 설정될 수 있다.
[백오프(backoff) 절차]
일반적인 LTE의 RA 절차에서 백오프 절차는 다음과 같다.
- 단말이 RAR window 내에 RAR을 수신하지 못하거나, 수신한 어떤 RAR도 단말이 RAP에서 송신한 RAP ID를 가지고 있지 않다면, 단말은 RAR 수신에 실패한 것으로 이해하고, 아래 동작을 수행할 수 있다.
-- PREAMBLE_TRANSMISSION_COUNTER을 1 증가시킬 수 있다.
-- PREAMBLE_TRANSMISSION_COUNTER이 preambleTransMax + 1와 같아지면 상위 계층에 RA 절차 문제점을 보고한다.
-- RA 절차에 있어서 RAP가 MAC 계층에서 선택되었다면,
--- 단말이 가지고 있는 백오프 변수에 기반하여, 0에서 최대 백오프 변수 값(Backoff Parameter Value) 사이에서 임의의 백오프 시간을 선택한다.
--- 결정된 백오프 시간만큼 RA 절차를 지연한다.
--- 다음 RAP 전송에 사용할 PRACH 자원을 결정한다.
단말은 상기 백오프 절차에 있어서 LBT 실패에 의한 RAR 수신 실패로 판정된 경우, 기존 최대 백오프 변수 값 1(backoff parameter value1) 보다 작은 최대 백오프 변수 값 2(backoff parameter value2) 값을 사용할 수 있다. 이때, 상기 작은 값을 가지는 최대 백오프 변수 값 2의 유효성은 1) 한 번의 백오프 변수 생성 이후, 또는 2) LBT 실패로 판정하는 시점으로부터 시작된 타이머가 만료할 때까지, 또는 3) 한 번의 백오프 변수 생성 시점으로부터 시작된 타이머가 만료할 때까지, 또는 4) N 번의 백오프 변수 생성을 수행할 때까지 중 적어도 하나일 수 있다.
1) 현재 CA 기반 LAA에서는 CF RA만 SCell에 허용되어 있다. 이 경우 기지국이 지정한 서브프레임에서 RACH가 실패할 경우, 지정한 서브프레임 외 다른 RACH에서 재시도를 하도록 되어 있지 않으므로, 다른 대안이 없다.
2) CF(contention-free) RA의 경우 RAR window를 도입해야 하고, CB(contention-based) RA의 경우 RAR window와 CR timer를 도입해야 한다. 또한 RAR window와 CR timer는 LBT 결과에 따라 suspension 될 수 있어야 한다. 단말은 RAR window 또는 CR timer를 suspension 함에 있어서, a) 스스로의 LBT 결과에 따라, b) 기지국의 LBT 결과에 대한 지시에 따라, c) 기지국의 LBT 결과를 스스로 감지함에 따라 중 적어도 하나에 기반하여 LBT 실패에 따른 지연을 계산하고, a) LBT 실패에 의한 지연 또는 b) LBT 실패를 포함한 전체 대기 시간을 특정 시간 또는 타이머로 비교하여, 이번 RA process를 포기(drop)할지 여부를 결정할 수 있다. 즉, 단말은 상기 지연 또는 대기 시간이 a) RAR window 또는 CR timer의 X %를 초과하는지, b) 별도의 timer가 만료하였는지, c) 기지국이 지정한 시각이 넘었는지 중 적어도 하나의 조건을 판단하여, 조건이 만족하면 RA process를 포기할 수 있다.
3) 단말은 복수의 CC에서 복수의 RAP 신호를 송신하거나, RAP와 PUSCH 송신을 동시에 수행할 때, 전력을 배분하여야 하므로, RAP 신호의 송신 전력이 특정 문턱 값(threshold) 이하로 내려 간 경우, RAR window 또는 CR timer를 suspension 할 수 있다.
4) LBT 동작에 따른 손실을 극복하기 위해, RAP 송신을 위한 기회가 늘어나야 한다. 이를 위해 PDCCH order 또는 단말 조건(UE condition)에 따라 RAP가 트리거링(triggering)되면, k 서브프레임에서 수신한 PDCCH order에서 지시하는 가능한 RAP 송신 제어 정보(예를 들면, N개 RACH 서브프레임, M번 재시도 횟수, k+T 시간 내 RACH 서브프레임, 가능한 CC(component carrier) 중 적어도 하나)에 따라 RAP를 송신하거나, 미리 higher layer(예를 들면, RRC 또는 BCCH 신호)에서 지시하는 가능한 RAP 송신 제어 정보(N개 RACH 서브프레임, M번 재시도 횟수, 제어 정보 수신 시점으로부터 T 시간 내 RACH 서브프레임, 가능한 CC(component carrier) 중 적어도 하나)에 따라 RAP를 송신할 수 있다.
도 17은 mmWave 통신 시스템의 빔 기준 신호의 구성의 일 예를 도시한 도면이다.
기존 통신 시스템 대비, mmWave 기반 5G 통신에서는 빔 영역(beam domain)을 설계에 있어 추가적으로 고려하여야 한다. 빔 영역은 실제적으로는 송신 빔 인덱스와 수신 빔 인덱스와 같이 빔 구분자를 의미한다. 구체적으로 빔 인덱스는 아날로그 빔 또는 디지털 빔에 대한 구분자로 이용될 수 있다.
일반적인 하향링크에서 빔 인덱스 결정 절차는 다음과 같다. 도 17을 참고하면, 기지국은 미리 설정된 복수의 자원에서 서로 다른 송신 빔을 사용하여 기준 신호(1710)를 송신한다. 이러한 기지국 동작을 송신 빔 스위핑(sweeping) 또는 기지국 빔 스위핑이라고 한다. 단말은 상기 송신 빔 스위핑 자원에 대해 하나의 고정 수신 빔으로 탐색(스캔)하고, 수신 성능이 가장 우수한 기지국 송신 빔을 결정할 수 있다. 또한 단말은 하나의 고정된 기지국 송신 빔에 대해 서로 다른 수신 빔을 사용하여 기준 신호(1710)를 수신할 수 있다. 이러한 단말 동작을 수신 빔 스위핑 또는 단말 빔 스위핑이라고 한다. 시스템에 따라서 또는 요구 사항에 따라서, 미리 설정된 구간에 상기 송신 빔 스위핑을 위한 자원이 시간적으로 연속되어 있는 송신 빔 스위핑 구간(예. BRS(beam reference signal) 서브프레임)이 설정될 수 있다. 또는 미리 설정된 구간에 상기 수신 빔 스위핑을 위한 자원이 시간적으로 연속되어 있는 수신 빔 스위핑 구간(BRS 서브프레임)이 설정될 수 있다. 어떤 설정에 따르면, 상기 스위핑 자원은 논리적으로는 연속되어 있고 실제로는 연속적이지 않은 자원일 수 있다. 하프 듀플렉스 제약사항 하에서 상기 송신 빔 스위핑 구간과 수신 빔 스위핑 구간은 동일한 구간일 수 없다. 예를 들어, 송신 빔 스위핑 구간만 설정된 경우 수신 빔 스위핑은 특정 주기(예를 들면, BRS 주기)(1720, 1723)에 따라 주기적으로 배치된 여러 송신 빔 스위핑 구간에 걸쳐서 진행되어야 한다. 반대로, 수신 빔 스위핑 구간만 설정된 경우 송신 빔 스위핑은 여러 수신 빔 스위핑 구간에 걸쳐서 진행되어야 한다.
상기 하향링크 송수신 빔 인덱스 결정 외 상향링크 송수신 빔 인덱스 결정 과정이 추가로 고려될 수 있다. 본 발명에서는 설명의 편의를 위하여 채널 상호성(reciprocity)을 가정하여, 하향링크 송수신 빔 인덱스를 상향링크 송수신 빔 인덱스에 재사용하되, 구분이 필요한 경우 별도로 설명할 것이다. 채널 특성이 송수신 상호 간 동일하다고 가정하면, 예를 들어 기지국 최고(best) 송신 빔과 기지국 최고 수신 빔이 동일하다고 볼 수 있다.
단말은 일반적인 임의 접속 절차 사전 준비 과정과 비슷하게, 동기화, 시스템 정보 획득의 과정을 거쳐 임의 접속을 위한 RACH 자원의 위치 및 RACH 절차에 필요한 단말 동작과 관련한 변수(예를 들면, RAR window, CR timer, backoff index, 최대 재시도 횟수, 전력 제어를 위한 변수 등)를 획득할 수 있다. 또한 단말은 빔 기반 통신 시스템에서 요구하는 빔 관련 정보(예를 들면, 빔 수, 빔 스위핑 자원 수, 빔 자원 위치 등)를 획득할 수 있다. 어떤 실시 예에서는 BCH의 용량의 제약을 고려하여, RA 절차에 필요한 상기 시스템 및 단말 변수를 RAR 메시지를 통해 기지국이 단말에게 알려줄 수도 있다.
한편, 임의 접속 절차 중에도 송수신 빔 결정이 필요하므로, 기존 임의 접속 절차(예를 들면, 도 5에 예시된 절차)에 더하여 빔 결정 절차가 추가되어야 한다. 따라서 기존 동기 신호 수신 절차(예를 들면, 도 5의 530 단계)를 대체/보완하기 위한 Step 0이 필요하다. Step 0에서 기지국 송신 빔 스위핑 신호를 단말이 스캔하는 동작이 정의된다. 그리고 단말은, 1) 단말의 수신 빔으로 옴니(omni) 빔을 사용하거나, 또는 2) 상기 기지국 송신 빔 스위핑 과정을 서로 다른 단말 수신 빔으로 여러 번 수행하거나, 또는 3) 별도의 단말 수신 빔 스위핑 과정을 통해 결정할 수 있다. 이때, 기지국 송신 빔 스위핑 신호와 메시지가 함께 송신되는 경우, 단말은 임의 접속을 위한 RACH 자원에 대한 설정 정보를 획득할 수 있다. 실시 예에 따라, 다른 RAT을 통해 RACH 자원에 대한 설정 정보를 미리 획득하는 것도 가능하다.
한편, 기존 임의 접속 절차(예를 들면, 도 5에 예시된 절차)의 Step 1 내지 Step 4(예를 들면, 도 5의 540 단계 내지 570 단계에 대응됨) 각각에 대해 빔 스위핑 구간으로 변경이 필요한지 여부에 따라 하기 [표 2]의 4가지 경우의 수가 가능할 수 있다.
| Step 1 | Step 2 | Step 3 | Step 4 | |
| 기존 Omni | Sequence | Message | Message | Message |
| mmWave 시나리오 1 | Sequence @ Beam sweeping | Message @ Scheduled access | Message @ Scheduled access | Message @ Scheduled access |
| mmWave 시나리오 2 | Sequence @ Beam sweeping | Message @ Beam sweeping | Message @ Scheduled access | Message @ Scheduled access |
| mmWave 시나리오 3 | Sequence @ Beam sweeping | Message @ Beam sweeping | Message @ Beam sweeping | Message @ Scheduled access |
| mmWave 시나리오 4 | Sequence @ Beam sweeping | Message @ Beam sweeping | Message @ Beam sweeping | Message @ Beam sweeping |
상기 [표 2]의 mmWave 시나리오 4는 기존 omni 시스템에서의 절차(예를 들면, 도 5에 예시된 절차)를 각 beam 인덱스 별로 동일성을 가지고 진행하면 된다. 예를 들어, Step 0에서 기지국 송신 빔 5번을 최고 송신 빔으로 결정한 단말은, Step 1에서 기지국이 수신 빔 5번으로 수신하도록 RAP(random access preamble)를 기지국에게 송신할 수 있다. 이후 Step 2 내지 Step 4 절차에서 기지국과 단말은 앞서 정해진 빔 5번을 계속 유지한다.
하지만 mmWave 시나리오 4는 매 Step 마다 빔 개수에 비례하는 빔 스위핑을 위한 자원이 필요하므로, 임의 접속이 발생하지 않는 경우 시스템 자원의 낭비를 유발할 수 있다.
따라서, 상기 [표 2]의 mmWave 시나리오 1, 2, 3과 같이 빔 스위핑 구간을 가능한 최소화하는 절차가 고려되어야 한다. 본 발명에서는 우선 mmWave 시나리오 1에 대해 설명하고 시나리오 2, 3 또는 기존 omni와 같이 스위핑 구간이 별도로 없는 시나리오에서 요구되는 변경점을 언급할 것이다.
도 18은 본 발명의 일 실시 예에 따른 mmWave에서 임의 접속 절차의 일 예를 도시한 도면이다.
도 18을 참고하면, 상기 [표 2]에 예시된 mmWave 시나리오 1에 따르면,
1810 단계에서 단말(520)은 동기화, 시스템 정보 획득의 과정을 거쳐 임의 접속을 위한 RACH 자원의 위치 및 RACH 절차에 필요한 단말 동작과 관련한 변수(RAR window, CR timer, backoff index, 최대 재시도 횟수, 전력 제어를 위한 변수 등)를 확인할 수 있다. 이를 위해서, 단말(520)은 기지국(510)으로부터 시스템 정보 블록(SIB: system information block) 또는 MIB(master information block)을 통해 RACH/PRACH 설정(configuration)을 수신할 수 있다. 또한 단말(520)은 빔 기반 통신 시스템에서 요구하는 빔 관련 정보(예를 들면, 빔 수, 빔 스위핑 자원 수, 빔 자원 위치, 빔 스위핑 주기 등)를 획득할 수 있다. 실시 예에 따라서, BCH의 용량의 제약을 고려하여, 상기 시스템 및 단말 변수를 RAR 메시지를 통해 기지국(510)이 단말(520)에게 알려줄 수도 있다.
1820 단계에서 단말(520)은 기지국(510)의 송신 빔 스위핑 구간을 스캔할 수 있다. 이때, 실시 예에 따라 기지국 송신 빔 스위핑 신호와 메시지가 함께 송신되는 경우, 단말(520)은 임의 접속을 위한 RACH 자원에 대한 설정 정보를 획득할 수 있다. 이 경우 상기 1810 단계와 1820 단계가 함께 이루어질 수 있다. 이후, 단말(520)은, 1830 단계에서 하나의 preamble ID를 가지는 RAP 신호(msg1)를 기지국의 수신 빔 스위핑 구간에 송신할 수 있다. 단말이 RAP 신호를 기지국에 송신하는 방법은 하기와 같은 옵션들이 가능하다.
1820 단계에서,
단말의 수신 빔 결정 과정은 다음 중 적어도 하나의 과정일 수 있다.
a) 단말은 기지국의 BRS 서브프레임에서 기지국 RS의 스위핑 구간을 모니터링하여 단말의 수신 빔을 결정할 수 있다.
b) 기지국이 데이터 서브프레임 중에서 미리 빔 인덱스를 설정한 서브프레임을 단말이 모니터링하여 단말의 수신 빔을 결정할 수 있다. 단말은 데이터 서브프레임 중 DMRS 또는 CSI-RS와 같은 RS를 기반으로 빔의 수신 성능을 결정할 수 있다.
c) 기지국이 데이터 서브프레임을 특정 빔으로 스케줄링하여 송신할 때, 빔 인덱스 정보를 함께 보내면 단말이 이를 모니터링하여 단말의 수신 빔을 결정할 수 있다. 단말은 데이터 서브프레임 중 DMRS 또는 CSI-RS와 같은 RS를 기반으로 빔의 수신 성능을 결정할 수 있다.
한편, 1830 단계에서 단말(520)의 송신 신호를 수신하는 기지국(510)의 수신 빔 결정 및 단말(520)의 RAP 송신 과정은 하기 a), b), c)의 조합으로 운용될 수 있다.
a) 단말(520)은 기지국(510)의 송신 빔 스위핑 구간에 측정한 기준 신호를 기반으로 기지국 송신 빔 중 하나 또는 복수의 빔을 선택할 수 있다.
b) 단말(520)은 RAP 신호를 기지국(510)의 수신 빔 스위핑 구간 내 1) 모든 수신 빔 자원에 대해 송신하거나, 또는 2) 일부 수신 빔 자원에 대해 송신할 수 있다.
c) 단말(520)은 복수의 RAP 신호를 기지국(510)의 수신 빔 스위핑 구간 내 송신할 때, 1) 공통의 preamble ID로 송신하거나, 또는 2) RAP 신호 별 다른 preamble ID로 송신하거나, 또는 3) 빔 별 다른 preamble ID로 송신할 수 있다.
상기 절차에서, 기지국 수신 빔 자원 중 일부만 사용하는 경우, 이전 빔에 대한 성능 측정 결과를 기반으로 최고 또는 평균 값을 기준으로 자원의 사용 여부를 결정하거나, 또는 임의로 자원의 사용 여부를 결정할 수 있다. 그리고, 채널 동일성을 가정한 경우, 기지국 송신 빔에 대한 성능 측정 결과를 기반으로 기지국 수신 빔을 결정할 수도 있다.
한편, 기지국 송신 빔 스위핑 구간과 수신 빔 스위핑 구간과의 빔 인덱스 할당 수 및 관계가 고정일 수 있다. 그러나, 기지국 송신 빔 스위핑 구간과 수신 빔 스위핑 구간과의 빔 인덱스 할당 수 및 관계가 고정이지 않다면, 1) 단말(520)은 기지국(510)의 수신 빔 스위핑 구간 내 모든 빔 자원에 대해 RAP 신호를 송신하거나, 2) 기지국(510)의 수신 빔 스위핑 구간 내 빔 인덱스 할당 정보를 단말(520)에게 미리 설정하거나, 3) 기지국(510)의 송신 빔에 대한 기지국(510)의 수신 빔의 위치 관계 등을 미리 단말(520)에게 설정하여, 단말(520)이 알고 있는 기지국(510)의 수신 빔과 기지국(510)이 운용하는 빔 간 인덱스 오차 없이 RAP 신호를 송수신하도록 할 수 있다.
또한 상기 절차에서 하나의 단말(520)이 복수의 preamble ID로 RAP를 송신한 경우에, 기지국(510)은 단말(520)을 구분할 방법이 없을 수 있다. 그에 따라서, 이후 1850 단계에서 기지국(510)이 msg3를 단말(520)로부터 수신할 때 msg3에 포함된 UE ID를 기반으로 비로소 기지국(510)은 단말(520)을 판별할 수 있다. 그리고, 기지국(510)은 판단에 따라 하나의 단말(520)로부터의 복수의 연결 요청에 대해 하나의 연결 수락만 할 지 복수의 연결 수락을 할지 결정 할 수 있다.
한편, 단말(520)이 1830 단계에서 RAP 신호(msg1)를 기지국(510)의 수신 빔 스위핑 구간에 송신하면, 1840 단계에서 기지국(510)은 이에 응하여 RAR 신호(msg2)를 준비한다. 만일, 기지국(510)이 복수의 빔에서 어떤 preamble ID를 가지는 RAP를 탐지하였다면, 그 중 수신 성능이 가장 우수한 best beam을 기지국(510)의 송신 빔으로 사용해서, 기지국(510)은 1840 단계에서 상기 단말(520)에게 RAR 메시지(msg2)를 전송할 수 있다.상기 RAR 메시지(msg2)는 DL-SCH로 단말(520)에게 전송될 수 있다. 그리고, 상기 RAR 메시지는 preamble ID, UL grant, TA, TC-RNTI 등을 포함할 수 있다.
한편, 기지국(510)은 1830 단계에서 한 단말(510)에 대해 RAP 신호를 수신하면 그 단말(510)에 대한 RA-RNTI를 결정할 수 있다. 그리고, 1840 단계에서 기지국(510)은 상기 RAP 메시지를 전송한 단말(520)이 구분할 수 있도록 상기 결정된 RA-RNTI를 사용하여 RAR 메시지(msg2)를 단말(520)에게 송신할 수 있다.
따라서, RA-RNTI 값은 기지국(510)과 단말(520)이 공통으로 알고 있는 정보를 기준으로 결정하여야 한다. 이 정보는 타이밍(timing), 빔 관련 정보 등이 포함될 수 있고, 예를 들면, 상기 정보는 시스템 프레임 넘버(SFN: system frame number), 서브프레임 인덱스, 빔 스위핑 인덱스, 빔 자원 인덱스, RACH 자원 인덱스 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 빔 스위핑 인덱스는 빔 스위핑 구간 내에서 서로 다른 빔 자원을 구분하기 위한 인덱스이다. 빔 자원 인덱스는 한 스위핑 구간, 서브프레임 또는 빔 주기 내에서 시간 또는 주파수로 서로 다른 빔 자원을 구분하기 위한 인덱스이다. 본 발명에서는 빔 스위핑 인덱스 또는 빔 자원 인덱스를 통칭하여 빔 인덱스(BI: beam index)로 부르기로 한다. 한편, RA-RNTI를 결정하기 위해 빔 스위핑 인덱스를 추가적으로 고려하면, 동일한 빔 스위핑 구간에 서로 다른 빔으로 수신한 RAP에 대해 구분하여 응답할 수 있는 장점이 있다. 하지만, 1840 단계에서 기지국(510)이 msg2로 응답하는 자원이 빔 별로 위치가 미리 정해져 있다면, RA-RNTI 결정 시 빔 스위핑 인덱스를 고려할 필요가 없다.
1840 단계에서 기지국(510)이 송신하는 RAR 메시지(msg2)를 단말(520)이 수신하기 위하여 단말(520)은 설정된 RAR 자원을 모두 또는 일부 모니터링 할 수 있다. 예를 들어, 1830 단계에서 msg1을 송신한 기지국 수신 빔 인덱스에 대해 미리 정해져 있는 RAR 자원이 설정되어 있다면, 단말(520)은 해당 일부 RAR 자원만 모니터링 할 수 있다. msg1을 송신한 기지국 수신 빔 인덱스에 대해 RAR 자원이 미리 정해져 있지 않다면, 단말(520)은 모든 RAR 자원을 모니터링 한다. 이때, 단말(520)의 무제한적인 RAR 자원 모니터링을 방지하기 위하여, RAR 자원을 모니터링 하는 타이머(예를 들면, RAR window)를 설정하여 기지국(510)은 미리 시스템 정보 또는 단말 별 제어 신호로 단말(520)에게 알려줄 수 있다. 이 타이머는 절대 시간(초/분 등) 또는 시스템 시간(시스템 프레임 넘버, 서버프레임 인덱스, 빔 스위핑 인덱스, 최대 빔 개수, 빔 스위핑 주기, 주기의 배수를 표현하기 위한 상수 중 적어도 하나) 또는 절대 시간과 시스템 시간의 조합 등으로 결정될 수 있다. 단말(520)은 상기 RAR 모니터링 타이머가 만료되면, 다시 (동기가 틀어진 경우 1810 단계 및 1820 단계를 거쳐) 1830 단계로 돌아갈 수 있다.
한편, 1840 단계에서 RAR 메시지(msg2)를 수신한 단말(520)은, RA-RNTI 또는 [RA-RNTI & beam index] 또는 [RA-RNTI & beam resource index]를 기반으로, 상기 1830 단계에서 송신했던 RAP에 대한 기지국(510)의 응답임을 확인할 수 있다. 한편, 동일한 시점에 송신한 서로 다른 preamble ID에 대해서는 RAR에 포함된 preamble ID를 확인하여 동일한 경우에만 단말(520)이 다음 절차로 진행할 수 있다. Preamble ID가 다른 경우, 단말(520)은 RAR 모니터링 타이머가 만료될 때까지 기지국(510)으로부터의 RAR을 더 기다릴 수 있다.
RA-RNTI 또는 [RA-RNTI & beam index] 또는 [RA-RNTI & beam resource index]와 메시지 내 preamble ID를 확인한 단말(520)은, 1850 단계에서 UL grant(상향링크 자원 할당) 정보에 따라 msg3 전송을 위한 상향링크 송신 자원을 설정할 수 있다. 그리고, 단말(520)은 상향링크 동기화를 위한 TA(timing advance) 정보를 갱신할 수 있다. 또한, 단말(520)은 임시로 설정된 C-RNTI를 사용하여 connected 상태에 준하는 송수신 동작을 수행할 수 있다.
그리고, 단말(520)은 1850 단계에서 임시 C-RNTI로 msg3(예를 들어, RRC connection request)를 스크램블하여 기지국(510)에게 송신할 수 있다. 이때, RRC connection request의 경우, 메시지 내 단말(520)의 식별자(UE ID: IMSI 또는 임의의 수)를 포함하여 기지국(510)에게 전송될 수 있다. 한편, 상기 특정 메시지(msg3)는 UL-SCH로 기지국(510)에게 전송될 수 있다.
기지국(510)은 msg3를 수신하고 그에 대한 응답으로, 1860 단계에서 상기 msg3에서 수신한 UE ID를 포함하여 msg4를 단말(520)에게 전송할 수 있다. 단말(520)은 msg4를 수신함으로써 임시 C-RNTI를 정식 C-RNTI로 결정하고, 이후 통상적인 데이터 송수신 절차로 전환할 수 있다. 한편, 상기 특정 메시지(msg4)는 contention resolution 메시지(RRC connection setup)일 수 있고, DL-SCH로 단말(520)에게 전송될 수 있고, 상기 특정 메시지(msg4)는 단말 ID(UE ID) 등을 포함할 수 있다.
도 19는 본 발명의 일 실시 예에 따른 mmWave에서 임의 접속 절차의 다른 일 예를 도시한 도면이다.
상기 도 18과 관련된 부분에서 단말(520)은 1810 내지 1830 단계에서 하나의 송수신 best beam을 선택하고 그에 따라 이후 절차를 진행함을 가정하였다. 하지만, mmWave 시스템에서 beam의 수신 성능은 시간에 따라 빨리 변화할 수 있다. 또한 빔 인덱스 별 임의 접속을 위한 자원이 설정되어 있고, 복수의 빔에 대한 수신 성능이 대체로 우수할 때 또는 기지국(510)-단말(520) 간 빔 상호성이 성립하지 않을 때, 오직 하나의 빔에 대해서만 임의 접속 절차를 수행하는 것은 시스템 성능 측면에서 불리할 수 있다. 따라서 mmWave의 임의 접속 절차의 성능 향상을 위해 여분의(redundant) 빔 자원을 이용하여 진행하는 절차에서 필요한 추가적인 고려 사항을 살펴보도록 한다.
도 19를 참고하면, 1910 단계에서 단말(520)은 동기화, 시스템 정보 획득의 과정을 거쳐 임의 접속을 위한 RACH 자원의 위치 및 RACH 절차에 필요한 단말 동작과 관련한 변수(RAR window, CR timer, backoff index, 최대 재시도 횟수, 전력 제어를 위한 변수 등)를 확인할 수 있다. 이를 위해서, 단말(520)은 기지국(510)으로부터 시스템 정보 블록(SIB: system information block) 또는 MIB(master information block)을 통해 RACH/PRACH 설정(configuration)을 수신할 수 있다. 또한 단말(520)은 빔 기반 통신 시스템에서 요구하는 빔 관련 정보(예를 들면, 빔 수, 빔 스위핑 자원 수, 빔 자원 위치, 빔 스위핑 주기 등 )를 획득할 수 있다. 실시 예에 따라서, BCH의 용량의 제약을 고려하여, 상기 시스템 및 단말 변수를 RAR 메시지를 통해 기지국(510)이 단말(520)에게 알려줄 수도 있다.
1920 단계에서 빔 별 기준 신호를 모니터링 한 단말(520)은 일정 수준 이상의 수신 성능을 보이는 복수의 빔 인덱스를 결정할 수 있다.
그리고, 단말(520)은 1930 단계에서 기지국(510)에게 하나의 preamble ID를 가지는 RAP 신호를 복수의 빔 별 중복 송신할 수 있다. 이때, 기지국(510)은 서로 다른 수신 빔에서 동일한 preamble ID가 수신되어도 우선 서로 다른 단말(520)이라고 가정하고 절차를 진행한다. 이는 실제 서로 다른 단말(520)이 동일한 preamble ID를 선택할 확률이 존재하기 때문이다. 기지국(510)은 각 수신 빔에서 수신한 복수의 preamble ID 를 구분할 수 있다. 구현에 따라, 기지국(510)은 서로 다른 preamble ID를 기본적으로 서로 다른 단말(520)로부터의 신호로 판단하고, 동일한 preamble ID가 서로 다른 빔 인덱스로 수신된 경우, 1차적으로 동일한 단말(520)이 송신한 것으로 간주하고, 2차적으로 서로 다른 단말(520)이 송신한 것으로 판단할 수 있다. 예를 들어, 기지국(510)이 RAR 메시지를 보내는 순서를 정함에 있어, 기지국(510)은 동일한 빔 인덱스에 가장 많은 preamble ID로 수신 된 경우에 대해 최우선적으로 순서를 부여한다. Preamble ID 수가 동일하다면, 기지국(510)은 가능하면 동일하지 않은 preamble ID에 대해 RAR 메시지를 먼저 보낼 수 있도록 순서를 제어할 수 있다. 따라서 동일한 preamble ID의 RAP 수신 성능에 기반하여 순서를 정하고, 각 preamble ID의 RAP 수신 성능에 따른 순서를 셔플링(shuffling)하여 순서 리스트 상에서 동일한 preamble ID의 빔 별 수신 정보가 리스트 내에서 가능한 멀리 떨어지도록 제어할 수 있다.
이때, 상기 1930 단계에서 서로 다른 빔 인덱스로 동일한 preamble ID의 RAP(msg1)가 수신된 경우, 기지국(510)은 각 RAP에 대해 별도의 RAR(msg2)를 모두 (또는 최대 N 개까지) 준비하여 1940 단계 및 1970 단계에서 단말(520)에게 송신할 수 있다. 이때, RA-RNTI 값은 각 RAR에 대해 서로 달라야 하므로, 빔 인덱스 또는 빔 자원 인덱스 또는 그에 준하는 값에 의해 RA-RNTI 값이 달라지도록 생성 규칙이 정해질 수 있다. 또는, 만일 RA-RNTI가 동일하게 발생하는 생성 규칙을 따른다면, 빔 인덱스 별 RAR를 송신하는 위치가 미리 구분되어 설정될 수 있다. 또는, RA-RNTI는 기존 방식대로 하되, RAR 내 beam ID, 또는 PRACH 인덱스 정보가 포함될 수 있다.
하지만 이러한 기지국(510)의 동작을 고려하더라도, 중복된 RAP 신호를 서로 다른 기지국 수신 빔에 대해 보낸 단말(520)은, 기지국(510)으로부터 복수의 RAR 메시지를 수신할 가능성이 있다. 이 때 기지국(510)은 서로 다른 빔으로 수신한 RAP 메시지를 다른 단말(520)이 보냈다고 가정하지만, 실제로는 동일한 단말(510)인 경우에 그 단말(510)의 선택을 도와주기 위해서 각 RAP 메시지의 수신 성능 정보(빔 ID, 빔 품질 등) 또는 RAP 우선 순위 인덱스를 추가로 RAR(msg2)로 단말(520)에게 알려줄 수 있다. 그리고, 단말(520)은 빔 성능이 가장 높거나 RAP 우선 순위 인덱스가 가장 높은 RAR을 선택할 수 있다.
상기 예시에서, 기지국(510)의 복잡한 동작을 줄이기 위해서 단순히 단말(520)이 preamble ID를 선택할 때, 빔 별로 다른 preamble ID를 선택하도록 제어하는 방법이 있다. 이러한 방법을 사용하면 기지국(510)은 당연히 다른 preamble ID에 대해 다른 단말(520)로 간주하고 진행하며, UE ID를 포함하는 msg3를 1960 단계에서 단말(520)로부터 수신할 때 비로소 서로 다른 preamble ID가 동일한 단말(520)로부터 보내진 것인지 판별할 수 있게 된다.
한편, 1940 단계 및 1950 단계에서 단말(520)은 특정 타이머 만료 전에 복수의 RAR 메시지를 수신한 경우 하나의 RAR 메시지를 선택할 수 있다. 이때, 단말(520)은 1) 가장 빠른 RAR 메시지에 응답하거나, 2) RAR 메시지의 수신 성능을 기반으로 다시 하나의 빔에 대한 RAR 메시지를 선택하거나, 3) RAR 메시지의 수신 성능과 RAR 메시지 내 포함된 이전 RAP에 대한 수신 성능을 기반으로 다시 하나의 빔에 대한 RAR 메시지를 선택하거나, 4) RAR 메시지의 우선 순위 인덱스를 기반으로 다시 하나의 빔에 대한 RAR 메시지를 선택할 수 있다. 서로 다른 빔에 대한 RAR 메시지에 응하여 단말(520)이 요청하는 msg3가 기지국(510) 입장에서 구분되어야 하므로, 기지국(510)은 1940 단계 및 1960 단계에서 msg2를 통하여 임시 C-RNTI를 할당할 때 빔 별 다른 C-RNTI를 할당하여야 한다.
그리고, 1960 단계에서 단말(520)은 선택한 msg2에 대한 msg3를 msg2의 UL grant 정보에 따라 기지국(510)에게 송신한다. 그리고, 1970 단계에서 기지국(510)은 msg3를 수신하고 그에 대한 응답으로, 상기 msg3에서 수신한 UE ID를 포함하여 msg4를 단말(520)에게 전송할 수 있다.
한편, 상기 도 18과 관련된 부분에서 설명한 1810 단계 내지 1860 단계의 내용 중 도 19와 관련된 실시 예의 동작과 모순되지 않는 내용은, 1910 단계 내지 1970 단계의 동작에 적용될 수 있다.
도 20은 본 발명의 일 실시 예에 따른 mmWave에서 임의 접속 절차의 또 다른 일 예를 도시한 도면이다.
상기 도 19 및 도 19에서 예시된 실시 예에서는, 단말(520)과 기지국(510)은 msg1과 msg2의 송수신 과정에서 결정된 송수신 빔 인덱스에 따라 msg3 및 msg4 송수신을 수행하였다. 하지만, msg3에 대한 기지국(510)의 수신 성능을 추가로 고려하여 최종적으로 msg4에서 빔 인덱스를 결정하고자 한다면, 기지국(510)과 단말(520)은 다음과 같은 방법을 사용할 수 있다.
도 20을 참고하면, 2010 단계에서 단말(520)은 동기화, 시스템 정보 획득의 과정을 거쳐 임의 접속을 위한 RACH 자원의 위치 및 RACH 절차에 필요한 단말 동작과 관련한 변수(RAR window, CR timer, backoff index, 최대 재시도 횟수, 전력 제어를 위한 변수 등)를 확인할 수 있다. 이를 위해서, 단말(520)은 기지국(510)으로부터 시스템 정보 블록(SIB: system information block) 또는 MIB(master information block)을 통해 RACH/PRACH 설정(configuration)을 수신할 수 있다. 또한 단말(520)은 빔 기반 통신 시스템에서 요구하는 빔 관련 정보(예를 들면, 빔 수, 빔 스위핑 자원 수, 빔 자원 위치, 빔 스위핑 주기 등)를 획득할 수 있다. 실시 예에 따라서, BCH의 용량의 제약을 고려하여, 상기 시스템 및 단말 변수를 RAR 메시지를 통해 기지국(510)이 단말(520)에게 알려줄 수도 있다. 그리고, 2020 단계에서 빔 별 기준 신호를 모니터링 한 단말(520)은 일정 수준 이상의 수신 성능을 보이는 복수의 빔 인덱스를 결정할 수 있다. 이후, 단말(520)은 2030 단계에서 기지국(510)에게 RAP 신호를 복수의 빔 별 중복 송신할 수 있다.
a) 이때, 상기 2030 단계에서 서로 다른 빔 인덱스로 동일한 preamble ID의 RAP(msg1)가 수신된 경우, 기지국(510)은 각 RAP에 대해 별도의 RAR(msg2)를 모두 (또는 최대 N 개까지) 준비하여 2040 단계 및 2050 단계에서 단말(520)에게 송신할 수 있다. 이때, RA-RNTI 값은 각 RAR에 대해 서로 달라야 하므로, 빔 인덱스 또는 빔 자원 인덱스 또는 그에 준하는 값에 의해 RA-RNTI 값이 달라지도록 생성 규칙이 정해져야 한다. 또는, 만일 RA-RNTI가 동일하게 발생하는 생성 규칙을 따른다면, 빔 인덱스 별 RAR를 송신하는 위치가 미리 구분되어 설정되어 있어야 한다. 또는 RA-RNTI는 기존 방식대로 하되, RAR내 beam ID, 또는 PRACH 인덱스 정보가 포함되어야 한다.
b) 단말(520)은 2040 단계 및 2050 단계에서 복수의 RAR를 RAR 모니터링 타이머 내에서 수신할 수 있다. 그리고, 단말(520)은 수신된 RAR에 포함된 임시 C-RNTI를 가지고 각 RAR에 대한 msg3를 스크램블하여 모두 (또는 기지국(510)에 의해 설정된 최대 M 개까지) 2060 단계 및 2070 단계에서 기지국(510)에게 송신할 수 있다.
c) 기지국(510)은 2060 단계 및 2070 단계에서 수신한 msg3들의 UE ID를 확인하고, 동일한 단말(520)로부터 복수의 msg3를 수신하였음을 판단할 수 있다. 그리고 기지국(510)은 임의로 또는 수신 성능에 따라, 수신된 복수의 msg3들 중 하나의 msg3를 선택할 수 있다. 이후, 기지국(510)은 1) 선택한 msg3에 대한 msg4를 2080 단계에서 단말(520)에게 송신하거나, 2) 각 msg3에 대한 복수의 msg4를 2080 단계 및 2090 단계에서 단말(520)에게 송신하되, 하나의 선택된 msg3에 대한 빔 인덱스 정보(또는 RA-RNTI 정보나 단말(520)을 구분할 수 있는 정보)를 msg4에 포함할 수 있다.
d) 단말(520)은 1) 먼저 수신된 msg4과 수신할 때의 기지국 송신 빔 인덱스에 따라서 하나의 msg4를 결정하거나, 또는, 2) 특정 타이머 내 수신한 복수의 msg4를 보고 그 중 기지국(510)의 지시에 따라 정해진 하나의 빔 인덱스(또는 RA-RNTI) 정보에 따라서 하나의 msg4를 결정하고, 상기 결정된 msg4에 의해 이루어진 연결에 의해 향후 데이터 통신을 시작할 수 있다. 좀더 상세하게는, 단말(520)은 이전 2040 단계 및 2050 단계에서 수신한 msg2에 포함된 임시 C-RNTI(TC-RNTI)로, 2080 단계 및 2090 단계에서 수신한 msg4에 msg2 수신 시 사용한 RA-RNTI 정보가 있는지 확인고, 동일한 정보인 경우 정확한 msg4로 판별할 수 있다. 또는 단말(520)은 2030 단계에서 msg1 송신 시 사용한 빔 인덱스 정보가 있는지 확인하고, 동일한 정보인 경우 정확한 msg4로 판별할 수 있다. 그러나, 정보가 일치하지 않는다면, 단말(520)은 기지국(510)이 선택하지 않은 msg4로 판별하여 해당 RACH 프로세스를 종료할 수 있다.
한편, 상기 도 18과 관련된 부분에서 설명한 1810 단계 내지 1860 단계의 내용 및 상기 도 19와 관련된 부분에서 설명한 1910 단계 내지 1970 단계의 내용 중 도 20와 관련된 실시 예의 동작과 모순되지 않는 내용은, 2010 단계 내지 2090 단계의 동작에 적용될 수 있다.
도 21은 본 발명의 일 실시 예에 따른 mmWave에서 임의 접속 절차의 또 다른 일 예를 도시한 도면이다.
한편, 상기 도 19 또는 도 20과 관련된 부분에서 설명한 RAP 송신(1930 단계, 2030 단계)과 RAR 수신 (1940 단계, 1950 단계, 2040 단계, 2050 단계) 동작에 있어, 반드시 단말(520)이 복수의 N 개의 RAP를 연속으로 송신하고, M(<=N) 개의 RAR를 연속으로 수신할 필요는 없다.
도 21을 참고하면, RAR window 내에서 단말(520)은 설정된 PRACH 자원 중 빔 측정 결과에 따라 유효한 PRACH 자원을 선택하고, 선택한 하나 이상의 PRACH 자원이 시간적으로 불연속 하더라도, 기지국(510)이 설정한 특정 타이머 만료 전에 하나 이상의 RAP를 송신할 수 있다.
예를 들어, 단말(520)은 기지국(510)에 의해 RAP TX window(2135) 또는/그리고 RAR RX window(2145)를 설정 받을 수 있다. 즉, 2130 단계 및 2150 단계에서와 같이, 단말(520)은 첫 번째로 RAP를 송신한 서브프레임의 다음 서브프레임으로부터 k 번째 서브프레임까지(RAP TX window(2135)) 추가로 N개까지의 RAP를 기지국(510)에게 송신할 수 있다.
그리고, 2140 단계 및 2160 단계에서와 같이, 단말(520)은 RAR RX window(2145) 내에서 하나 이상의 RAR 수신을 기대하고, RAR RX window(2145)가 끝난 시점에 복수의 RAR를 수신하였다면 본 발명에서 예시한 RAR 선택 방법 중 하나를 적용하여 하나의 RAR을 선택하거나(도 19에 예시된 동작에 상응), 복수의 수신된 RAR에 대해 msg3를 송신할 수 있다(도 20에 예시된 동작에 상응).
한편, 상기 RAP TX window(2135) 또는 RAR RX window(2145)는 미리 주어지거나, 기지국(510)이 설정할 수 있다. 또한 각 window(2135, 2145)는 다른 window(2145, 2135)의 함수로 표현될 수도 있다. 실시 예에 따라, 단지 RAP TX window(N_p)(2135)만 설정되고, RAR RX window(2145)는 N_r = N_p + k와 같이 주어질 수 있다. 다른 예시에 따르면, 단지 RAR RX window(N_r)(2145)만 설정되고, RAP TX window(2135)는 N_p = N_r - k와 같이 주어질 수 있다. 다른 예시에 따르면, 단지 RAP TX window(2135)만 설정되고, RAR RX window(2145)는 event 기반으로 결정될 수 있다. 그러한 event는 예를 들어, M_max개의 RAR을 수신한 경우, 또는 백오프 event를 위한 RAR window(2145)의 X %에 도달한 경우, 특정 품질 이상의 RAR이 수신된 경우 등이 가능하다. 이때, event 판단에 필요한 변수는 기지국(510)이 SIB로 설정할 수 있다. 한편, RAP(msg1)과 RAR(msg2)를 위한 RAP TX window(2135)와 RAR RX window(2145) 설정 및 동작은 msg3 또는 msg4가 빔 스위핑하는 시나리오에 있어, msg3와 msg4를 위한 동작에도 유사하게 적용될 수 있다.
한편, 상기 도 18과 관련된 부분에서 설명한 1810 단계 내지 1860 단계의 내용, 상기 도 19와 관련된 부분에서 설명한 1910 단계 내지 1970 단계의 내용, 및 상기 도 20과 관련된 부분에서 설명한 2010 단계 내지 2090 단계의 동작 중, 도 21과 관련된 실시 예의 동작과 모순되지 않는 내용은, 2110 단계 내지 2180 단계의 동작에 적용될 수 있다.
[빔 숫자를 고려한 RACH 설정(Configuration)]
기지국(510)의 송신 빔 스위핑 구간이 하나의 BRS(beam reference signal) 서브프레임으로 구성된 경우, 시간과 주파수(동시에 여러 빔 송신이 가능하다면) 자원을 사용하여 기지국(510)이 가지고 있는 대부분의 빔을 스위핑하여 송신할 수 있다. 하지만 RACH 서브프레임에서는, 특히 주파수 측으로 복수의 RACH 자원을 할당할 경우, 처리 부하가 높아지므로 구현 상 어려움이 있다. 그렇기 때문에 RACH 서브프레임에서는 BRS 서브프레임 보다 적은 수의 빔만 지원하는 경우가 있다. 결국 동일한 수의 빔을 스위핑하기 위해서 임의 접속 절차를 위한 기지국(510)의 수신 빔 스위핑 구간은 기지국(510)의 송신 빔 구간보다 크게 설정될 수 있다. 상기 기지국(510)의 송신 빔 스위핑 구간 또는 수신 빔 스위핑 구간은 기지국(510)의 방송채널(BCH)를 통해서 또는 개별(dedicated) 메시지를 통해 절대 시간 또는 시스템 시간(시스템 프레임 넘버, 서브프레임 인덱스, 빔 스위핑 수, 빔 개수, RACH 서브프레임 주기, 주기의 배수를 표현하기 위한 상수 중 적어도 하나로 구성) 또는 절대 시간과 시스템 시간의 조합으로 기지국(510)이 단말(520)에게 설정한다.
이러한 환경에서 단말(520)은 기지국(510)의 상기 수신 빔 구간 설정에 따라 매 RACH 서브프레임에서 RAP 신호를 송신할 수도 있고 여러 RACH 서브프레임에서 한 번의 RAP 신호를 송신할 수도 있다.
먼저, 단말(520)이 기지국(510)의 수신 빔 구간 내 매 RACH 서브프레임에서 RAP 신호를 송신하도록 허용하는 경우에 대해서 살펴본다.
기지국(510)은 단말(520)에 대해 1) 서로 다른 preamble ID를 사용하도록, 또는 2) 서로 같은 preamble ID를 사용하도록 설정하거나, 설정을 고려하지 않을 수 있다. 단말(520)은 기지국 수신 빔 스위핑 구간 내에서, 한 RACH 서브프레임과 다음 RACH 서브프레임 사이에 기지국(510)의 RAR 메시지를 수신하면 1) 다음 이어지는 RACH 서브프레임에서 RAP 신호를 송신하지 않거나, 2) 그럼에도 불구하고 스위핑 구간 내 유효한 RACH 서브프레임에서 RAP 신호를 송신할 수 있다. 단말(520)은 타이머 만료 또는 미리 설정된 시점까지 기지국(510)의 RAR을 수신하도록 대기하며, 설정에 따라 기지국(510)의 RAR 메시지를 수신하면 단말(520)은 상기 대기를 종료할 수 있다.
단말(520)이 기지국(510)의 수신 빔 구간 내 오직 하나의 RACH 서브프레임에서 RAP 신호를 송신하도록 허용하는 경우에 대해서 살펴본다.
단말(520)은 기지국 수신 빔 스위핑 구간 내에서, 이전 기지국 신호 측정 결과를 기반으로 하나의 기지국 빔 수신 인덱스를 선택할 수 있다. 이때, 단말(520)이 특정 RACH 서브프레임에서 동작하기 위하여, 선택한 기지국 빔 수신 인덱스가 어떤 RACH 서브프레임에 위치하는지 기지국(510)이 단말(520)에게 알려주어야 한다. 단말(520)이 기지국 빔 수신 인덱스를 알 수 있는 방법은, 1) BRS 서브프레임에서의 기지국 빔 송신 인덱스와 RACH 서브프레임의 기지국 빔 수신 인덱스 간 관계식을 미리 설정(preconfigured 또는 BCH로 설정)하는 방법, 또는 2) 기지국(510)은 이전 단말(520)의 빔 보고(시간/주파수 위치 또는 빔/포트 인덱스)를 기반으로 단말(520)에게 사용할 빔 인덱스 정보, RACH 서브프레임 위치, RACH 자원 위치 중 적어도 하나를 알려주는 방법이 있을 수 있다. 상기 방법 2)는 이미 연결되어 있는 connected UE에만 적용이 가능하다. 한편, 기지국(510)이 특정 빔 수신 인덱스와 관련한 정보를 단말(520)에게 알려주는 대신에 특정 RACH 서브프레임을 지시하는 경우에는 단말(520)은 지시 받은 RACH 서브프레임 내 모든 기지국 수신 빔에 대해 RAP를 송신할 수 있다.
도 22는 본 발명의 일 실시 예에 따른 BRS/BCH 송신 구조 및 단말의 최적 빔 선택의 일 예를 도시한 도면이다.
도 22를 참고하면, 기지국(510)이 빔 스위핑으로 beam reference signal(BRS)를 송신하고, 단말(520)이 이를 수신할 수 있다. 기지국(510)은 하나의 빔 스위핑 구간에 복수의 빔을 주파수 측으로 동시에 보낼 수 있다. 도 21에서 BI#0과 BI#3은 k번째 스위핑 구간에서, BI#1과 BI#4는 k+1번째 스위핑 구간에서, BI#2과 BI#5은 k+2번째 스위핑 구간에서 송신되는 예가 도시되어 있다. 이때, 단말(520)이 BI#2의 빔을 가장 높은 수신 성능으로 수신한 경우, BI#2의 빔을 향후 상기 BRS를 송신한 기지국(510)과의 통신을 위한 빔으로 선택할 수 있다.
broadcast channel(BCH) 역시 BRS와 마찬가지 방법으로 동작할 수 있다. 도 22에서 BRS의 스위핑 구간 k와 BCH의 스위핑 구간 n은 특정 시간 오프셋으로 분리되어 있거나, 또는 동일한 시점 즉, k와 n이 동일한 값일 수 있다. 특히 동일한 시점에 보내는 경우에는 주파수 측에서 BRS와 BCH 간 특정 주파수 오프셋으로 분리되어 있을 수 있다. 단말(520)은 특정 시간/주파수 오프셋으로 관계 지워져 있는 BRS와 BCH가 동일한 기지국 빔 인덱스를 가지고 있음을 이해한다. 즉, BRS로 우수한 성능의 빔을 선택하고, 선택한 빔에 대한 BCH를 수신할 수 있다.
한편 기지국(510)은 BCH로 기지국 빔에 대한 PRACH 설정 테이블을 송신할 수 있다. 1) 각 BCH 신호는 하나의 beam index에 대한 PRACH 설정만 보낼 수 있다. 또는, 2) 각 BCH 신호는 동일 시점에 보내지는 복수의 beam index에 대한 PRACH 설정을 보낼 수 있다. 또는, 3) 각 BCH 신호는 시스템에서 보내지는 모든 beam index에 대한 PRACH 설정을 보낼 수 있다. 실시 예에 따라, 하나의 beam index에 대해 복수의 PRACH 자원 설정이 가능하다. 또 다른 실시 예에 따라, 단말(520)은 하나의 best 빔만 선택하는 것이 아니라 특정 개수(예를 들어, 기지국(510)이 단말(520)에게 설정하거나, 단말(520) 구현에 따라 설정한 4개)의 best 빔을 선택하고 상응하는 모든 PRACH 자원을 설정할 수 있다. 또 다른 실시 예에 따르면, 단말(520)은 하나의 Rx 빔으로 측정한 기지국 빔 중 best 빔(예를 들면, BI#0)을 선택하고, 또 다른 Rx 빔으로 측정한 기지국 빔 중 best 빔(예를 들면, BI#1)을 선택하여, 두 개의 빔(BI#0, BI#1)에 상응하는 모든 PRACH 자원을 설정할 수 있다. 실시 예에 따라, 이러한 다른 방식의 PRACH 자원 선택을 위한 빔 선택 모드가 기지국(510)으로부터 BCH를 통해 또는 UE-dedicated 메시지를 통해 단말(520)에 설정될 수 있다.
도 23은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기지국 빔 및 PRACH 설정 테이블의 정보 및 PRACH 자원 선택 동작의 일 예를 도시한 도면이다.
도 23을 참고하면, 상기 도 22의 예시에 따라 BRS 및 BCH를 기반으로 단말(520)이 구성한 기지국 빔 및 PRACH 설정 테이블의 정보 및 PRACH 자원 선택 동작이 도시되어 있다.
Case 1에서 단말(520)은 BRS 수신을 통해 결정한 기지국 빔(도 22의 예시에 따르면, BI#2)과 연동되어 있는 세 번째 PRACH 자원(PRACH#2)(2310)에서 RA preamble(RAP) 신호를 기지국(510)에게 송신할 수 있다.
Case 2에서 단말(520)은 BRS 수신을 통해 결정한 기지국 빔(도 22의 예시에 따르면, BI#2)과 연동되어 있는 세 번째 PRACH 자원(PRACH#2)(2320)과 여섯 번째 PRACH 자원(PRACH#5)(2323)에서 복수의 RA preamble(RAP) 신호를 기지국(510)에게 송신할 수 있다.
Case 3에서 단말(520)은 BRS 수신을 통해 결정한 기지국 빔(도 22의 예시에 따르면, BI#2)과 연동되어 있는 세 번째 PRACH 자원(PRACH#2)(2330)과 여섯 번째 PRACH 자원(PRACH#5)(2335)에 대해 BCH에 설정되어 있는 mask index 정보에 따라 송신이 허락된 PRACH 자원(즉, PRACH #1,3,5)(2340)을 모두 만족하는 PRACH 자원인 PRACH#5(2335)에서 RA preamble(RAP) 신호를 기지국(510)에게 송신할 수 있다.
한편, 기지국(510)의 빔과 PRACH 자원의 mapping 관계는 일 대 일, 일 대 다, 또는 다 대 일의 여러 형태가 가능하다. 일 대 다의 mapping은 하나의 기지국 빔에 대해 복수의 PRACH 자원을 할당함으로써 단말(520)이 단말(520)의 송신 빔을 변경하면서 RAP 또는 msg3를 송신할 수 있도록 할 수 있다. 그리고, 다 대 일의 mapping은 복수의 기지국 빔에 대해 하나의 PRACH 자원을 할당함으로써 기지국(510)이 복수의 빔으로 동시 수신하거나, 기지국(510)이 복수의 빔으로 컴포지트(composite) 신호를 송신하는 동작과 연결하기 위해 사용할 수 있다.
단말(520)이 RAP를 단수 또는 복수 개 송신하는 동작은 본 발명의 다른 부분에서 자세히 설명한다. 일 실시 예에 따르면, 하나의 PRACH 전송 시점에 주파수 측으로 복수의 PRACH 자원이 설정되어 있고, 단말(520)이 BRS 측정 결과 유효한 빔으로 판단한 빔이 복수의 PRACH 자원에 설정되어 있을 수 있다. 이때, 단말(520)이 송신 전력 제한으로 인해 복수의 PRACH 자원으로 동시 송신이 어렵다면, 단말(520)은 동시 송신이 가능한 범위 내에서 가장 수신 성능이 좋은 빔에 상응하는 PRACH 자원의 순서대로 하나 또는 복수의 RAP 송신을 결정할 수 있다.
이상에서는 상기 [표 2]의 mmWave 시나리오 1에 대해 설명하였다. 하기에서 [표 2]의 mmWave 시나리오 2, mmWave 시나리오 3 및 기존 omni와 같이 스위핑 구간이 별도로 없는 시나리오에서 요구되는 mmWave 시나리오 1 대비 변경점에 대해서 살펴보도록 한다.
mmWave 시나리오 2에 대해서 살펴보도록 한다.
| Step 1 | Step 2 | Step 3 | Step 4 | |
| mmWave 시나리오 2 | Sequence @ Beam sweeping | Message @ Beam sweeping | Message @ Scheduled access | Message @ Scheduled access |
mmWave 시나리오 2는 상기 [표 3]과 같을 수 있다.
이와 같은 mmWave 시나리오 2에서는, mmWave 시나리오 1에서 단말(520)이 하향링크 제어 채널을 RAR window 시간 내 모니터링하는 동작은, 단말(520)이 특정 기지국 송신 빔 스위핑 구간에서 모니터링 하는 것으로 대체될 수 있다. 그리고, msg2 송신을 위한 기지국 송신 빔 스위핑 구간은 기지국(510)의 BCH나 다른 네트워크를 통해 단말(520)에게 지시될 수 있다. 또한, mmWave 시나리오 1에서의 RAR window 대신에, mmWave 시나리오 2에서는 RAR window가 기지국 송신 빔 스위핑 구간에서 RAR을 수신하는데 실패한 횟수로 대체될 수도 있다.
mmWave 시나리오 3에 대해서 살펴보도록 한다.
| Step 1 | Step 2 | Step 3 | Step 4 | |
| mmWave 시나리오 3 | Sequence @ Beam sweeping | Message @ Beam sweeping | Message @ Beam sweeping | Message @ Scheduled access |
mmWave 시나리오 3은 상기 [표 4]과 같을 수 있다.
이와 같은 mmWave 시나리오 3에서는, mmWave 시나리오 1 대비 상기 mmWave 시나리오 2의 변경점에 더하여, 다음의 내용이 추가로 변경될 수 있다.
mmWave 시나리오 1에서 RAR 수신에 의해 할당된 상향링크 데이터 채널에서 msg3를 송신하는 단말(520)의 동작은, 단말(520)이 특정 기지국 수신 빔 스위핑 구간에서 msg3를 스위핑하며 송신하는 것으로 대체될 수 있다. 그리고, 기지국(510)은 RAR 메시지 내 또는 시스템 정보를 통해, 상기 기지국 수신 빔 스위핑 구간의 설정 정보(서브프레임 위치 등)를 단말(520)에게 제공하여야 한다. 또한 충돌 방지를 위하여 기지국(510)은 단말(520)에게 주파수 자원의 위치를 더 알려줄 수도 있다.
Omni-like 시나리오에 대해서 살펴보도록 한다.
| Step 1 | Step 2 | Step 3 | Step 4 | |
| Omni-like 시나리오 | Sequence @ RACH subframe | Message @ Scheduled access | Message @ Scheduled access | Message @ Scheduled access |
Omni-like 시나리오는 상기 [표 5]과 같을 수 있다.
mmWave 대역에서 빔 스위핑 절차는 반드시 필요하다. 따라서 Omni-like 시나리오라 하더라도 빔 스위핑을 위한 별도의 구간(예를 들어, 서브프레임)이 없을 뿐, 여러 서브프레임에 걸쳐서 빔 스위핑 동작이 지원되어야 한다. 이때, 기지국(510)은 미리 설정된 주기적인 RACH 서브프레임에서 어떤 빔을 사용할지 PBCH로 MIB/SIB를 통해 단말(520)에게 알려주거나, common DCI또는 별도의 L1 제어 신호로 단말(520)에게 알려줄 수 있다. long-term 제어 신호와 short-term 제어 신호가 함께 쓰이는 경우, short-term 제어 신호에 의해 long-term 제어 신호로 설정한 정보는 덮어 쓰이게 된다. 시간에 걸쳐서 퍼져 있는 복수의 RACH 자원을 논리적으로 하나의 RACH 스위핑 구간으로 보아 구동하면, 물리적으로 연속된 RACH 자원으로 구성된 RACH 스위핑 구간을 사용하는 경우의 절차와 동일하다. 하지만 기지국(510)의 스케줄링 상황에 따라 항상 특정 시간 내 모든 빔을 스위핑하도록 동작하기 어렵기 때문에, 기지국(510)은 단말(520)에게 RACH 스위핑 타이머를 할당하고, 가능한 이 타이머 만료 전에 모든 가능한 단말(520)에게 적합한 빔으로 제어 신호를 송신 또는 수신할 수 있도록 동작할 수 있다. 단말(520)은 RACH 스위핑 타이머 내 적절한 RACH 절차가 진행되지 않으면, 현 상태에 대한 정보를 기지국(510)에게 보고하고 기지국(510)은 해당 단말(520)에게 다음 RACH 스위핑 구간 또는 그에 준한 타이머를 설정하고 진행이 중지되었던 RACH 절차를 재개할 수 있다.
[connected UE의 RACH 절차]
connected UE는 어떤 필요에 의해 contention-free RACH 또는 contention-based RACH를 시작할 수 있다. connected UE란, 임의 접속을 하려는 캐리어와 동일한 캐리어에 접속되어 있는 단말 또는 다른 캐리어에 접속되어 있는 단말을 모두 지칭할 수 있다. 예를 들어 4G 망에 접속되어 있으면서, 4G 망의 제어에 따라 5G 망에 임의 접속을 수행하는 단말을 connected UE로 간주할 수 있다. 또는 connected UE란, 임의 접속을 하려는 셀과 동일한 셀에 접속되어 있는 단말 또는 다른 셀에 접속되어 있는 단말을 모두 지칭할 수 있다.
단말(520)은 connected 상태에서 기지국(510)으로부터 임의 접속을 위한 설정(configuration)을 받고, connected UE의 contention-free RACH는 하기와 같은 조건과 동작에 따라 운용될 수 있다.
- 조건: 핸드오버 개시(triggering), TA(timing advance) 획득에 더하여, 빔 mismatch, 빔 tracking/refinement의 필요 또는 기지국(510)의 자원 획득 실패(셀 On/OFF, 간섭제어를 위한 muting, 비면허 또는 면허 공유 대역에서 비연속적인 사용이 발생하는 경우) 등의 조건이 더 고려될 수 있다.
- 동작: 기지국(510)이 상기 조건에 대한 판단에 따라 단말(520)에게 dedicated preamble ID를 할당하고 RACH 동작을 triggering 한다. 이 동작은 RRC 신호 또는 L1 신호로 지시할 수 있다. 추가로 기지국(510)은 특정 시간/주파수/빔 인덱스, 시간 구간, 빔 스위핑 구간 또는 지시 후 유효 기간(타이머) 내의 RACH 서브프레임에서 단말(520)이 RAP를 송신하도록 자원을 할당하고, 단말(520)의 동작을 지시할 수 있다. 그리고, 기지국(510)이 단말(520)의 RAP를 수신하면, preamble ID, TA, UL grant(상향링크 할당 정보), 빔 인덱스, 빔 tracking 완료 여부, RACH 완료 여부, 중 적어도 하나를 포함하는 RAR 메시지를 단말(520)에게 전송할 수 있다. 추가로, 기지국(510)은 다음 RACH 자원 및 동작을 위한 설정 정보를 RAR 메시지로 단말(520)에게 지시할 수 있다.
connected UE의 contention-based RACH는 하기와 같은 조건과 동작에 따라 운용될 수 있다.
- 조건: 핸드오버 개시(triggering), TA(timing advance) 획득에 더하여, 빔 mismatch, 빔 tracking/refinement의 필요 또는 기지국(510)의 자원획득 실패(셀 On/OFF, 간섭제어를 위한 Muting, 비면허 또는 면허 공유 대역에서 비연속적인 사용이 발생하는 경우) 등의 조건이 더 고려될 수 있다.
단말(520)은 이 조건을 확인하기 위해 기지국(510)의 기준 신호를 측정하여 특정 이벤트를 판별하거나, 특정 타이머 만료 전에 UL 자원 할당을 받지 못하여 TA 유실 또는 빔 mismatch를 복원할 수 없는지를 판단할 수 있다. 상기 특정 타이머는 TA 회복과 빔 회복을 위해 복수의 다른 값으로 설정될 수 있다. 실시 예에 따라서 TA 회복을 위한 타이머 값이 빔 회복을 위한 타이머 값보다 크게 설정될 수 있다.
- 동작: 단말(520)은 상기 조건에 대한 판단에 따라 기지국(서빙 또는 이웃)(510)으로부터 사전에 할당받은 preamble ID 또는 preamble ID 집합 중 임의로 선택한 하나의 preamble ID를 가지고 RACH 동작을 triggering 할 수 있다. 추가로 기지국(서빙 또는 이웃)(510)은 특정 시간/주파수/빔 인덱스, 시간 구간, 빔 스위핑 구간, 또는 이벤트 발생 후 유효 기간(타이머) 내의 RACH 서브프레임에서 단말(520)이 RAP를 송신하도록 미리 자원을 할당하고, 단말(520)의 동작을 설정할 수 있다. 그리고, 기지국(510)이 단말(520)의 RAP를 수신하면, preamble ID, TA, UL grant(상향링크 할당정보), 빔 인덱스, 빔 tracking 완료 여부, RACH 완료 여부, 중 적어도 하나를 포함하는 RAR 메시지를 단말(520)에게 전송할 수 있다. 추가로, 기지국(510)은 다음 RACH 자원 및 동작을 위한 설정 정보를 RAR 메시지로 단말(520)에게 지시할 수 있다.
한편, 주파수 또는 시간 축에서 RACH 자원을 구분하여 특정 RACH 자원을 contention-free RACH로 판단하는 방법이 있다. 이 방법에 따르면, 기지국(510)이 어떤 preamble ID를 특정 RACH 자원에서 수신하였다면 dedicated preamble ID로 판단할 수 있다. 따라서 preamble ID 집합 중 일부를 별도의 dedicated preamble ID로 할당하지 않아도 기지국(510)이 구분할 수 있다. 다만 단말(520)과 기지국(510)이 이후 RACH 절차에서 RA-RNTI로 구분이 되어야 하므로, RA-RNTI 결정에 있어 dedicated RACH 용으로 구분된 자원과 관련한 인덱스를 포함하여야 한다. 이때, 상기 인덱스는 시스템 프레임 넘버, 서브프레임 인덱스, 시간 또는 주파수 상 순서에 따른 RACH 자원 인덱스, 빔 인덱스, 포트 넘버 중 적어도 하나에 기반하여 정의될 수 있다.
[MC 환경에서 dedicated preamble ID 할당 제어 방법]
64개 preamble ID는 제한된 자원이므로, 이웃한 다수 기지국(510)의 모든 connected UE에게 각각 preamble ID를 할당하기에는 부족하다. 따라서 dedicated preamble ID를 단말 별 할당하지 않고, preamble ID를 모든 connected UE에게 공통으로, 또는 connected UE 그룹 별로 할당할 필요가 있다. 따라서, 복수의 단말이 동일한 dedicated preamble ID를 사용할 수 있으므로 이에 따른 충돌을 해결할 필요가 있다.
먼저, dedicated preamble ID를 이웃 기지국에서 단말 별 동일하게 할당하는 방법에 대해서 살펴보도록 한다.
서빙 기지국(제1 기지국; eNB1)과 이웃 기지국(제2 기지국; eNB2)/이웃 기지국(제3 기지국; eNB3)을 대상으로 설명한다.
a) 각 기지국(eNB1, eNB2, eNB3)은 소속 단말과 미리 multi connectivity(MC) 설정을 수행한다. 예를 들어, eNB2과 eNB3에 속한 단말에 대해 eNB1과 MC 설정을 한다. MC가 이루어지기 위해서 eNB1은 eNB2와 eNB3에 속한 단말의 RRC connection에 대한 context를 서빙 기지국이 아님에도 (정해진 유효기간 또는 조건을 만족하는 동안) 유지할 수 있다.
b) eNB1은 eNB2와 eNB3에게 가용한 MC 용 dedicated preamble ID를 알려줄 수 있다.
c) eNB2와 eNB3은 각각 소속 UE2와 UE3에게 상기 eNB1의 dedicated preamble ID를 할당할 수 있다.
d) UE2는 eNB1에 대한 RACH 동작 개시 조건이 발동하면 상기 eNB2가 할당한 eNB1의 dedicated preamble ID로 eNB1의 RACH 자원에서 eNB1에게 RAP를 송신할 수 있다. 마찬가지로, UE3는 eNB1에 대한 RACH 동작 개시 조건이 발동하면 상기 eNB3이 할당한 eNB1의 dedicated preamble ID로 eNB1의 RACH 자원에서 eNB1에게 RAP를 송신할 수 있다. 이 때, eNB1의 dedicated preamble ID가 동일하지만, 단말의 RAP 송신 자원의 인덱스 또는 송신 시간/주파수/빔 인덱스에 따라 결정된 RA-RNTI로 대체로 단말의 구분이 가능하다. 하지만 상기 인덱스가 동일하고 그에 따라 RA-RNTI가 동일하다면, 복수의 단말이 기지국의 msg2를 수신하고 msg3를 동일한 자원에서 송신하는 충돌 가능성이 있다. 이를 해결하기 위해서, 기지국이 msg3를 위한 자원을 복수 할당하고 단말의 UE ID 등 단말 고유의 정보를 기반으로 복수 msg3 용 UL 자원 중 하나를 선택하여 보낼 수 있다. 복수의 msg3 용 자원을 사용하지 않는 경우라면, 미리 기지국 간 구분된 RACH 자원을 설정함으로써 충돌이 발생하지 않도록 할 수 있다.
다음으로, dedicated preamble ID를 서빙 기지국에서 단말 별 동일하게 할당하는 방법에 대해서 살펴보도록 한다.
a) 각 기지국은 소속 단말과 미리 multi connectivity(MC) 설정을 수행한다. 예를 들어, eNB2과 eNB3에 속한 단말에 대해 eNB1과 MC 설정을 한다. MC가 이루어지기 위해서 eNB1은 eNB2와 eNB3에 속한 단말의 RRC connection에 대한 context를 서빙 기지국이 아님에도 (정해진 유효기간 또는 조건을 만족하는 동안) 유지할 수 있다.
b) eNB2와 eNB3는 각각 서로 다른 MC용 dedicated preamble ID를 eNB1에게 알려줄 수 있다.
c) eNB2와 eNB3은 각각 소속 UE2와 UE3에게 상기 각 기지국의 dedicated preamble ID를 할당할 수 있다.
d) UE2는 eNB1에 대한 RACH 동작 개시 조건이 발동하면 상기 eNB2가 할당한 dedicated preamble ID로 eNB1의 RACH 자원에서 eNB1에게 RAP를 송신할 수 있다. 마찬가지로, UE3는 eNB1에 대한 RACH 동작 개시 조건이 발동하면 상기 eNB3이 할당한 dedicated preamble ID로 eNB1의 RACH 자원에서 eNB1에게 RAP를 송신할 수 있다. 이 때, eNB2와 eNB3의 dedicated preamble ID가 다르기 때문에, UE2와 UE3은 충돌이 발생하지 않는다. 하지만, 상기 eNB2의 dedicated preamble ID를 eNB1에서 사용하고 있다면, eNB1의 UE1과 UE2 사이의 충돌이 발생할 확률이 있다. 구현적으로는 eNB1이 이미 eNB2의 dedicated preamble ID를 알고 있으므로 eNB2의 connected UE에게 이 dedicated preamble ID를 할당하지 않는 편이 좋다. 그럼에도 구현에 따라 충돌이 발생하거나, contention-based RACH를 수행하는 단말이 동일한 preamble ID를 사용하려 충돌이 발생할 수 있다. 이때, preamble ID는 동일하지만, 단말의 RAP 송신자원의 인덱스 또는 송신시간/주파수/빔 인덱스에 따라 결정된 RA-RNTI로 대체로 구분이 가능하다. 하지만 상기 인덱스가 동일하고 그에 따라 RA-RNTI가 동일하다면, 복수의 단말이 기지국의 msg2를 수신하고 msg3를 동일한 자원에서 송신하는 충돌 가능성이 있다. 이를 해결하기 위해서, 기지국이 msg3를 위한 자원을 복수 할당하고 단말의 UE ID 등 단말 고유의 정보를 기반으로 복수 msg3 용 UL 자원 중 하나를 선택하여 보낼 수 있다. 복수의 msg3 용 자원을 사용하지 않는 경우라면, 미리 기지국 간 구분된 RACH 자원을 설정함으로써 충돌이 발생하지 않도록 할 수 있다.
상기 두 가지 실시 예에서 dedicated preamble ID를 사용하지 않고 contention preamble ID를 할당하는 방법이 가능하다. 하지만 이 때는 충돌 확률이 증가하므로, 기지국 간 구분된 RACH 자원을 설정하여 충돌 확률을 줄이는 방법이 유용하다.
상기 실시 예들에서 언급되었듯이, 상기 RACH 자원은 기지국 간 협력에 의해서 하기와 같이 미리 구분된 자원을 설정할 수 있으며, 상기 dedicated preamble ID 할당 방법과 조합하여 동작할 수 있다.
a) 서빙 기지국 eNB1에서 이웃 기지국 eNB2의 특정 RACH 자원을 eNB1로부터 이동하려는 단말을 위한 별도의 자원으로 설정할 수 있다. eNB1의 단말은 eNB2로 MC 상태로 접속하기 위하여 상기 eNB2에 할당된 eNB1 소속 단말용 자원에서 RAP를 송신할 수 있다.
b) 서빙 기지국 eNB1에서 이웃 기지국 eNB2의 특정 RACH 자원을 eNB2로 진입하려는 단말을 위한 별도의 자원으로 설정할 수 있다. eNB1의 단말은 eNB2로 MC 상태로 접속하기 위하여 상기 eNB2에 할당된 이웃 기지국 단말용 자원에서 RAP를 송신할 수 있다.
[빔 변경에 따른 power ramping 규칙]
단말이 임의 접속 절차를 수행할 때, RAR window가 만료되면 접속 실패로 판단하고 RAP 메시지의 전송을 재시도(retry)를 한다. 이 때, 접속 실패의 원인은 보통 단말의 송신 전력이 기지국에 도달하기에 작기 때문이다. 일반적으로 단말은 초기 기지국 선택 시 기지국으로부터의 동기 신호 및 RS(기준 신호)를 기반으로 초기 UL 신호를 위한 송신전력을 open loop power control 방법에 의해 결정한다. 단말은 RAP 메시지의 전송 재시도 시, 설정된 전력 올림 (power ramping) 차이(또는 비율)만큼 초기 또는 이전 송신 전력 값을 높여서 RAP를 송신한다. 그런데, 이러한 재시도 절차는 비면허/공유 대역 통신 시스템에서, 접속 실패의 원인이 단말의 송신 전력이 작아서인지, 기지국의 LBT 실패 때문인지 구분하기 어렵게 한다. 한편 본 발명에서 요구하는 전력 제어 관련 변수는 PBCH로 보내지는 System Information에 포함될 수 있다.
따라서, 본 발명에서는 비면허/공유 대역에서 상기 문제를 해결하기 위한 하나의 단말의 전력 제어 규칙에 대해서 살펴보도록 한다.
즉, 하기 단말의 LBT 실패의 조건은 하나 또는 특정 시간 내 복수의 RAP 송신 시도에 대해 결정될 수 있다.
1) 단말이 RAP를 송신하고자 할 때, 단말의 LBT가 실패하면 RACH retry count를 증가하지 않는다.
2) 단말이 RAP를 송신하고자 할 때, 단말의 LBT가 실패하면 RACH retry count는 증가하되, power ramping up을 하지 않는다.
3) 단말이 RAR을 수신하고자 할 때, 기지국의 LBT가 실패하면 RACH retry count를 증가하지 않는다.
4) 단말이 RAR을 수신하고자 할 때, 기지국의 LBT가 실패하면 RACH retry count는 증가하되 power ramping up을 하지 않는다.
상기 3), 4)에서 기지국이 RAR을 송신하고자 할 때, LBT가 실패하였음을 단말이 알기 위해서는, LBT 성공 이후에 보내는 기지국 신호에 특정 시점에 대한 LBT 성공/실패 여부를 포함하여 단말에게 알려주거나, 단말이 기지국 기준 신호를 RAR window구간 내에서 모니터링하여 판단할 수 있다.
한편, 이러한 재시도 절차는 빔 기반 통신 시스템에서 다음과 같은 문제를 야기할 수 있다.
a) 접속 실패의 원인이 단말의 송신 전력이 작아서인지, 기지국 수신빔 mismatch 때문인지, 단말 송신빔 mismatch 때문인지 구분하기 어렵다.
b) 기지국과 단말의 실제 거리에는 변함이 없음에도 빔 mismatch로 인해 송신 전력을 높이게 되면 복수의 UL 상향링크 신호를 기지국에서 수신하는 데 있어 간섭으로 인한 에러가 발생할 수 있다.
따라서, 본 발명에서는 상기 문제를 해결하기 위한 단말의 전력 제어 규칙을 제안한다.
도 24는 본 발명의 일 실시 예에 따른 power ramping 규칙을 결정하고 재시도하는 절차에 대한 도면이고, 도 25는 본 발명의 일 실시 예에 따른 power ramping 규칙의 예시이다.
도 24를 참고하면, 단말은 2410 단계에서 power ramping 절차를 시작할 수 있다.
그리고, 단말은 2420 단계에서 RACH가 실패하였는지 여부(예를 들어, RAR window 동안 RAR을 수신하지 못하거나, N번의 재시도 동안 RAR을 수신하지 못하거나, 빔 유효 timer가 만료되거나, CR timer가 만료된 경우)를 판단할 수 있다. 그리고, RACH가 실패한 경우, 2430 단계 및 2440 단계에서 beam 변경 조건을 확인할 수 있다.
한편, 실시 예에 따라서, 단말은 2420 단계에서의 RACH 실패 여부를 판단하지 않고(즉, 2420 단계를 수행하지 않고), 2430 단계 및 2440 단계에서 beam 변경 조건을 확인할 수도 있다.
beam 변경 조건을 확인하기 위해서, 단말은 2430 단계에서 유효한 빔 측정 값(valid beam measurement)이 존재하는지 판단할 수 있다.
만일 beam 변경 조건을 확인하기 위해 측정한 유효한 값이 없다면, 단말은 2460 단계에서 첫 번째(즉, 기존) 전력 제어 규칙을 따를 수 있다.
반면, 유효한 빔 측정 값(valid beam measurement)이 존재하고, beam 변경 조건을 확인하여 beam이 변경되었다고 판단하면, 단말은 2450 단계에서 두 번째 전력 제어 규칙을 따를 수 있다. 이때, 필요 시 추가적인 조건을 확인 후 각 조건에 기반하여 전력을 특정 규칙에 따라 제어할 수 있다. 한편, 상기 RAR window는 beam 상태에 따라 연장되는 동작이 함께 고려될 수도 있다.
그리고, 2440 단계에서 판단한 결과, beam이 변경되지 않았다고 판단되면, 단말은 2460 단계에서 첫 번째(즉, 기존) 전력 제어 규칙을 따를 수 있다.
한편, beam 변경 조건은 1) 채널의 상호성이 있는 경우에는 빔 쌍(pair)의 송수신 빔 중 적어도 하나가 변경되는 경우이고; 2) 채널의 상호성이 없는 경우에는 하향링크 송신 빔, 하향링크 수신 빔, 상향링크 송신 빔, 상향링크 수신 빔 중 적어도 하나가 변경되는 경우이다.
Beam의 변경 여부의 판단은 1) 빔 측정 절차에 의해 해당 빔 인덱스가 변경되는 경우; 또는 2) 사용 중인 빔의 수신 전력(RSRP), 또는 채널 품질(RSRQ)이 특정 margin 값 이상으로 낮아진 경우; 또는 3) 기존 빔 변경 조건이 발생하지 않은 상태에서 빔 유효 timer가 만료된 경우; 4) 판단 조건 1), 2), 3)의 논리 조합의 결과(예를 들어, (조건1 AND 조건2), (조건1 AND NOT 조건3), (조건1 OR 조건2) 등); 중 적어도 하나의 조건에 따라 동작할 수 있다. 4)의 실시 예로, 빔 인덱스가 변경되었더라도 변경된 빔의 수신 전력 차가 delta보다 작으면, 기존 단말의 송신 전력을 유지할 수 있다.
도 25를 참고하면, 첫 번째 전력 제어 규칙(2510)은 일반적인 전력 제어 규칙으로, 전력 제어 조건이 만족하면 전송 전력을 설정된 전력 상승 비(RAMP_UP_GAIN) 만큼 올릴 수 있다(2515).
두 번째 전력 제어 규칙(2530)은 빔 기반 통신 시스템을 위해 필요한 전력제어 규칙으로, 도 25에 예시된 3가지 옵션(2541, 2543, 2545) 중 하나에 따라 동작할 수 있다. 실시 예에 따라서, 단말은 빔 측정 결과(2535)에 따라 3가지 옵션 중 하나를 선택하여 동작할 수도 있다. 3가지 옵션은 하기와 같다.
옵션 1(2541)은, 송신 전력을 전력 상승 비(RAMP_UP_GAIN)만큼 증가시킬 수 있다.
옵션 2(2543)은 송신 전력을 이전 값으로 유지할 수 있다. 실시 예에 따라 이전 값의 ± delta 만큼 상세 조정을 더 할 수 있다.
옵션 3(2545)은 송신 전력을 전력 제어에 따라 계산된 초기 값으로 설정할 수 있다. 실시 예에 따라 초기 값의 ± delta 만큼 상세 조정을 더 할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 단말은 40 ms마다 기지국의 beam 기반 RS를 수신하여 신호 세기를 측정하고, 단말은 SI로 설정 받은 PRACH 자원에 대해 필요 시 RAP를 송신할 수 있다. 이때 RAP 송신 또는 RAR 수신에 실패하여 RAR window(예를 들면, 20 ms) 만료까지 RAR 수신을 성공하지 못하면, 단말은 현재 사용하는 빔의 수신 성능을 검토할 수 있다. 이때, 그 빔의 수신 성능이 설정된 기준 값보다 낮으면 단말은 송신 전력을 RAMP_UP_GAIN만큼 증가할 수 있다.
또 다른 실시 예에 따르면, 단말은 40 ms마다 기지국의 beam 기반 RS를 수신하여 신호 세기를 측정하고, 단말은 SI로 설정 받은 PRACH 자원에 대해 필요 시 RAP를 송신할 수 있다. 이때 RAP 송신 또는 RAR 수신에 실패하여 RAR window(예를 들면, 20 ms) 만료까지 RAR 수신에 성공하지 못하였지만 다음 beam 기반 RS까지 5 ms를 남겨둔 시점에 있을 수 있다. 단말은 기지국으로부터 설정된 일정 타이머(예를 들면, 10 ms) 내 다음 beam기반 RS를 수신하여 정상적인 beam으로 변경할 수 있음을 예상하면, 단말은 현재 RA retry 절차를 다음 beam 획득 시까지 연기할 수 있다.
또 다른 실시 예에 따르면, 단말은 40 ms마다 기지국의 beam 기반 RS를 수신하여 신호 세기를 측정하고, 단말은 SI로 설정 받은 PRACH 자원에 대해 필요 시 RAP를 송신할 수 있다. 이때 RAP 송신 또는 RAR 수신에 실패하여 RAR window(예를 들면, 20 ms) 만료까지 RAR 수신에 성공하지 못하였지만 다음 beam 기반 RS까지 5 ms를 남겨둔 시점에 있을 수 있다. 단말은 설정된 beam 유효 timer 값 30 ms와 비교하면 이미 기존 beam 기반 RS로부터 35 ms가 지난 시점이기 때문에 현재 사용하던 빔이 바뀌었다고 가정할 수 있다. 이에 단말은 beam 갱신 전까지 송신 전력을 그대로 유지하여 RAP 송신을 수행할 수 있다.
또 다른 실시 예에 따르면, 단말은 40 ms마다 기지국의 beam 기반 RS를 수신하여 신호 세기를 측정하고, 단말은 SI로 설정 받은 PRACH 자원에 대해 필요 시 RAP를 송신할 수 있다. 이때 RAP 송신 또는 RAR 수신에 실패하여 RAR window(예를 들면, 20 ms) 만료까지RAR 수신에 성공하지 못하였지만 다음 beam 기반 RS까지 15 ms를 남겨둔 시점에 있을 수 있다. 단말은 설정된 beam 유효 timer 값 30 ms와 비교하면 기존 beam 기반 RS 결정으로부터 25 ms가 지난 시점이기 때문에 현재 사용하던 빔이 바뀌었다고 가정할 수 없다. 이에 단말은 beam 갱신 전까지 송신 전력을 RAMP_UP_GAIN만큼 증가할 수 있다.
또 다른 실시 예에 따르면, 단말은 40 ms의 수신 모니터링 구간에서 기지국의 beam 기반 RS의 신호 세기를 측정하고, 단말은 SI로 설정 받은 PRACH 자원에 대해 필요 시 RAP를 송신할 수 있다. 이때 RAP 송신 또는 RAR 수신에 실패하여 RAR window(예를 들면, 20 ms) 만료까지 RAR 수신에 성공하지 못하였지만 다음 수신 모니터링 구간의 종료까지 5 ms를 남겨둔 시점에 있을 수 있다. 단말은 설정된 beam 유효 timer 값 30 ms와 비교하면 이미 기존 beam 기반 RS로부터 35 ms가 지난 시점이기 때문에 현재 사용하던 빔이 바뀌었다고 가정할 수 있다. 단말은 기지국으로부터 설정된 일정 타이머(10 ms) 내 다음 beam기반 RS를 수신하여 정상적인 beam으로 변경할 수 있음을 예상하면, 단말은 현재 RA retry 절차를 다음 beam 획득 시까지 연기할 수 있다.
또 다른 실시 예에 따르면, 단말은 40 ms의 수신 모니터링 구간에서 기지국의 beam 기반 RS의 신호 세기를 측정하고, 단말은 SI로 설정 받은 PRACH 자원에 대해 필요 시 RAP를 송신할 수 있다. 이때 RAP 송신 또는 RAR 수신에 실패하여 RAR window(예를 들면, 20 ms) 만료까지 RAR 수신에 성공하지 못하였지만 다음 수신 모니터링 구간의 종료까지 15 ms를 남겨둔 시점에 있을 수 있다. 단말은 기지국으로부터 설정된 일정 타이머(10 ms) 내 다음 beam기반 RS를 수신하여 정상적인 beam으로 변경할 수 없음을 예상하고, 이에 단말은 송신 전력을 RAMP_UP_GAIN만큼 증가할 수 있다.
또 다른 실시 예에 따르면, 단말은 40 ms마다 반복되는 5 ms의 RS 연속 구간 내 기지국의 beam 기반 RS를 수신하여 신호 세기를 측정하고, 단말은 SI로 설정 받은 PRACH 자원에 대해 필요 시 RAP를 송신할 수 있다. 이때 RAP 송신 또는 RAR 수신에 실패하여 RAR window(예를 들면, 20 ms) 만료까지 RAR 수신에 성공하지 못하였지만 다음 5ms 의 RS 연속 구간의 시작까지 10 ms를 남겨둔 시점에 있을 수 있다. 단말은 설정된 beam 유효 timer 값 30 ms와 비교하면 이미 기존 beam 기반 RS을 결정한 시점으로부터 25 ms가 지난 시점이기 때문에 현재 사용하던 빔이 바뀌지 않았다고 가정할 수 있다. 이에 단말은 송신 전력을 RAMP_UP_GAIN만큼 증가할 수 있다.
또 다른 실시 예에 따르면, 단말은 40 ms마다 반복되는 5 ms의 RS 연속 구간 내 기지국의 beam 기반 RS를 수신하여 신호 세기를 측정하고, 단말은 SI로 설정 받은 PRACH 자원에 대해 필요 시 RAP를 송신할 수 있다. 이때 RAP 송신 또는 RAR 수신에 실패하여 RAR window(예를 들면, 20 ms) 만료까지 RAR 수신에 성공하지 못하였지만 다음 5ms 의 RS 연속 구간의 시작까지 10 ms, 끝까지 15 ms를 남겨둔 시점에 있을 수 있다. 단말은 기지국으로부터 설정된 일정 타이머(예를 들면, 13 ms) 내 다음 beam기반 RS를 수신하는 5ms 내에서 50% 이상의 시구간을 포함함을 확인하고, 높은 확률로 빔 갱신이 가능하다고 판단할 수 있다. 이에 단말은 현재 RA retry 절차를 다음 beam 획득 시까지 연기할 수 있다.
또 다른 실시 예에 따르면, 단말은 40 ms마다 반복되는 5 ms의 RS 연속 구간 내 기지국의 beam 기반 RS를 수신하여 신호 세기를 측정하고, 단말은 SI로 설정 받은 PRACH 자원에 대해 필요 시 RAP를 송신할 수 있다. 이때 RAP 송신 또는 RAR 수신에 실패하여 RAR window(예를 들면, 20 ms) 만료까지 RAR 수신에 성공하지 못하였지만 다음 5ms 의 RS 연속 구간의 시작까지 10 ms, 끝까지 15 ms를 남겨둔 시점에 있을 수 있다. 단말은 기지국으로부터 설정된 일정 타이머(예를 들면, 13 ms) 내 다음 beam기반 RS를 수신하는 5ms 내에서 50% 이상의 시구간을 포함함을 확인하고, 높은 확률로 빔 갱신이 가능하다고 판단할 수 있다. 이에 단말은 우선 빔 전송 전력을 RAMP_UP_GAIN만큼 상향하여 RAP를 송신하고, 빔 갱신 절차 이후 1) 동일한 빔이 유지되거나, 2) 유사한 빔 성능이 유지되거나; 중 적어도 하나의 조건이 맞으면 송신 전력을 원래대로 돌리기 위해 RAMP_UP_GAIN만큼 하향하여 송신할 수 있다.
또 다른 실시 예에 따르면, 단말은 40 ms마다 기지국의 beam 기반 RS를 수신하여 신호 세기를 측정하고, 단말은 SI로 설정 받은 PRACH 자원에 대해 필요 시 RAP를 송신할 수 있다. 이때 RAP 송신 또는 RAR 수신에 실패하여 RAR window(예를 들면, 20 ms) 만료까지 RAR 수신을 성공하지 못하면, 단말은 현재 사용하는 빔의 수신 성능을 검토할 수 있다. 그리고, 상기 현재 사용하는 빔의 수신 성능이 설정된 기준 값보다 낮으면, 단말은 이전 빔 결정 시점부터 현재까지 적용된 송신 전력 변경 사항을 취소할 수 있다.
또 다른 실시 예에 따르면, 단말은 40 ms마다 기지국의 beam 기반 RS를 수신하여 신호 세기를 측정하고, 단말은 SI로 설정 받은 PRACH 자원에 대해 필요 시 RAP를 송신할 수 있다. 이때 RAP 송신 또는 RAR 수신에 실패하여 RAR window(예를 들면, 20 ms) 만료까지 RAR 수신을 성공하지 못하면, 단말은 현재 사용하는 빔의 수신 성능을 검토할 수 있다. 그리고, 상기 현재 사용하는 빔의 수신 성능이 설정된 기준 값보다 낮으면, 단말은 이전 빔 결정 후 기지국이 설정한 빔 유효성 타이머가 만료한 시점부터 현재까지 적용된 송신 전력 변경 사항을 취소할 수 있다.
한편 상기 빔 기반 power ramping 동작에 있어, 빔 mismatch를 단말이 판단할 경우의 송신 전력 제어 알고리즘을 비면허대역에도 적용할 수 있다. 즉, 빔 mismatch를 판단하는 동작을 LBT 성공/실패 여부를 판단하는 동작으로 치환하여 이를 적용할 수 있다. 단, 단말이 RAP(msg1) 또는 msg3를 송신하기 전에 LBT를 수행하기 때문에, 즉시 LBT 성공/실패 여부를 판단할 수 있다. 따라서, 빔 mismatch를 판단하는 데 걸리는 시간에 비해서 LBT 성공/실패 여부의 판단 시간이 짧을 수 있다.
[채널 품질 보고 절차]
도 26은 본 발명의 일 실시 예에 따른 채널 품질 보고 자원 할당 및 자원 선택의 일 예를 도시한 도면이다.
기지국은 단말에게 채널 품질 보고를 위한 상향링크 자원을 할당할 수 있다. LBT에 따라 송신이 이루어지는 PSCell 또는 SCell에서, PCell의 비주기적인 채널 품질 보고 자원 할당 만으로는 LBT에 의한 송신 기회 상실에 대해 효과적으로 대응하기 어렵다.
따라서 본 발명에서는 주기적인 채널 품질 보고 자원 할당 방식에 대해서 살펴본다. 단말은 주기적인 채널 품질 보고 자원을 사용하여 하나의 주기적인 자원에 대한 LBT에 실패하여 보고를 하지 못하더라도, 다가오는 다음 주기적인 자원에서 다시 LBT를 수행하여 보고의 성공률을 올릴 수 있다. 다만, 주기적인 자원의 주기가 너무 작을 경우, 기지국의 스케줄링에 최소 필요한 보고의 양 이상으로 단말의 보고를 받을 수 있다. 따라서 본 발명에서는 주기적인 채널 품질 보고와 비주기적인 채널 품질 보고를 같이 사용하여 과다한 보고를 지양하면서도 기지국의 판단에 따라 필요 시, 채널 품질 보고의 성공률을 향상하는 방법에 대해서 살펴본다.
기존 방법에 따르면, 기지국은 주기적인 채널 품질 보고를 위해 단말에게 PUCCH를 할당하거나, 비주기적인 채널 품질 보고를 위해 단말에게 PUSCH를 할당하거나, 두 가지 방식의 보고를 함께 할당할 수 있다. 만일 동일한 서브프레임에서 주기적인 PUCCH 할당과 비주기적인 PUSCH 할당이 겹치는 경우, 단말은 PUSCH로 채널 품질 보고를 데이터와 함께 보낼 수 있다. 기지국은 전대역에 대한 채널인지 할당될 대역에 대한 채널인지에 따라, 채널 품질 보고의 보고 형식(reporting type)에 대해 지시할 수 있으며, 그 형식으로 전대역(wideband), 단말 선택 부대역(UE selected sub-band), 또는 기지국 설정 부대역(configured sub-band)을 가진다. 단말의 보고 양식(reporting mode)은 상기 보고 양식과 단말의 전송 양식(transmission mode)의 두 정보에 의해 정해진다.
기지국은 비주기적인 채널 품질 보고를 1) 하향링크 제어 채널(PDCCH)의 상향링크 자원 할당을 위한 DCI 형식(downlink control information format)으로 지시할 때, 또는 2) contention-free random access(CFRA) 절차에서 기지국의 RAR 메시지(msg2)에 단말의 msg3에 대한 자원을 할당하는 RAR grant로 지시할 때에 CQI request field(CQI 요청 필드)를 1로 셋팅하여 단말에게 지시할 수 있다.
DCI 형식으로 지시 받으면, 단말은 지시 받은 서브프레임(n번째)으로부터 n+k 번째 서브프레임에서 채널 품질 보고를 하는 것으로 판단한다. 상기 k 값은 FDD 시스템의 경우 4, TDD 시스템의 경우 DL/UL 서브프레임 설정에 따라 다른 값을 가질 수 있다.
RAR grant로 지시 받으면, 단말은 UL delay field를 확인하고, UL delay field 값이 0으로 셋팅 된 경우, k>=6인 n+k번째 서브프레임 중에서 가장 빠른 상향링크 서브프레임에서 채널 품질 보고를 하는 것으로 판단한다. 그리고, UL delay field 값이 1로 셋팅 된 경우, k>=6인 n+k번째 서브프레임 중에서 두 번째로 빠른 상향링크 서브프레임으로 연기하여 채널 품질 보고를 하는 것으로 판단할 수 있다.
그런데, 상기와 같은 기존 채널 품질 보고 절차는 5G 대역에서의 채널 불확실성을 반영하지 못할 수 있다. 예를 들어 기지국으로부터 할당 받은 채널 품질 보고 자원에서 LBT 결과 block 되어 신호를 송신할 수 없는 단말에 대해, 일반적으로 기지국은 단말의 신호가 간섭으로 인해 또는 송신 전력이 모자라 제대로 수신할 수 없거나, 아니면 기지국의 비주기적 채널 품질 보고 지시를 단말이 수신할 수 없었다고 오판할 수 있다. 기존의 4G 면허 대역 환경에서는 이러한 오류 상황은 드물게 일어나며, 따라서 기지국은 예상한 채널 품질 보고가 수신되지 않았을 때, 필요하면 단지 채널 품질 보고를 한 번 더 할당해주면 되었다. 하지만 그러한 오류 상황이 자주 발생할 수 있는 5G 대역에서는 잦은 자원 재할당으로 인해 자원 운용이 비효율적이고, 스케줄링을 PCell 또는 PSCell에서 전담하는 경우 부하가 몰릴 수 있다.
따라서 본 발명에서는 주기적인 채널 품질 보고를 위한 자원을 미리 할당하여 자원 할당에 드는 부담을 줄이고, 또한 LBT를 운용하는 상황에서 송신에 성공하는 확률을 향상하고자 한다.
방법1) 기지국은 기존의 PUCCH 할당과 동일한 방식으로 단말에게 지시하되, 특정(예를 들어, 비면허 대역을 사용하는) SCell에서는 PUSCH 할당으로 물리계층 매핑이 되도록 할 수 있다.
방법 2) 기지국은 기존의 SPS 할당과 동일한 방식으로 단말에게 지시하되, VoIP용이 아닌 채널 품질 보고 용으로 할당함을 별도의 지시자로 알릴 수 있다.
방법 3) 기지국은 새로운 PUSCH 할당 방식을 도입하여, 제한된 시간 내 주기적인 할당이 가능하고 매 주기마다 연속된 N개의 서브프레임을 할당 할 수 있다.
한편, 상기 방법에 따라 미리 할당된 채널 품질 보고 자원이 모두 채널 품질 보고에 쓰일 필요는 없다. 예를 들어, 3 서브프레임 주기로 할당된 채널 품질 보고 자원이라 하더라도 기지국이 요구하는 채널 품질 보고 주기가 10 서브프레임이라면 단말은 10 서브프레임 중 할당된 3개의 채널 품질 보고 자원에 대해 한번의 보고만 수행하면 된다. 이때, 단말은 첫 번째 채널 품질 보고 자원에서 LBT를 실패하면 두 번째 채널 품질 보고 자원에서 보낼 준비를 할 수 있다. 그리고, 두 번째 채널 품질 보고 자원에서 LBT를 성공하면 보고를 보내고 세 번째 채널 품질 보고 자원은 일반 상향링크 데이터 전송에 사용할 수 있다.
상기 예시에 따르면, 단말은 LBT 결과에 따라 채널 품질 보고 주기 내 가용한 첫 번째 서브프레임에서 채널 품질 보고를 송신하고, 나머지 가용한 자원에서 일반 상향링크 데이터 전송을 보낼 수 있다.
도 26을 참고하면, 단말은 주기적인 자원(2610)과 비주기적인 자원(2620)이 혼합해서 할당된 경우에도, 동일한 규칙을 적용하여 주기/비주기 무관하게 채널 품질 보고 주기 내 가용한 첫 번째 서브프레임에서 채널 품질 보고(2650)를 송신할 수 있다. 즉, 주기적인 자원(2610)과 비주기적인 자원(2620)이 혼합해서 할당되어, 전체 할당된 자원이 2630(2631, 2632, 2633, 2634, 2635, 2636, 2637, 2638, 2639)과 같을 수 있다. 이 경우, 채널 품질 보고 주기(2640)의 각 주기에서 가장 앞서는 자원(2651, 2652, 2653, 2654, 2655)을 이용해 채널 품질 보고를 송신할 수 있다.
한편, 상기 채널 품질 보고를 위한 자원이 설정된 서브프레임과 ACK/NACK 송신을 위한 타이밍에 따른 서브프레임이 동일한 경우, 1) 단말은 채널 품질 값과 ACK/NACK을 함께 보고할 수 있다. 그렇지 않은 경우, 채널 품질 보고만 수행할 수 있다. 2) ACK/NACK 최소 보고 지연 시간이 지났음에도 아직 ACK/NACK 자원에서 송신을 성공하지 못했다면, 단말은 채널 품질 값과 ACK/NACK을 함께 보고할 수 있다. 그렇지 않은 경우, 채널 품질 보고만 수행할 수 있다.
도 27은 본 발명의 일 실시 예에 따른 단말의 구성을 예시하는 도면이다.
도 27을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 단말은 송수신부(2710) 및 단말의 전반적인 동작을 제어하는 제어부(2720)를 포함할 수 있다. 그리고, 상기 송수신부(2710)는 송신부(2713) 및 수신부(2715)를 포함할 수 있다.
송신부(2713) 및 수신부(2715)를 통칭하여 실시 예에서는 송수신부(2710)라 칭할 수 있다. 송수신부(2710)는 다른 네트워크 엔티티들과 신호를 송수신할 수 있다.
제어부(2720)는 상술한 실시 예들 중 어느 하나의 동작을 수행하도록 단말을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(2720)는 기지국으로부터 RACH(random access channel) 설정을 수신하고, 상기 RACH 설정에 따라 RACH 자원으로 설정된 서브프레임과 비면허 대역에서 상향링크 서브프레임으로 할당된 서브프레임이 일치하는 상기 비면허 대역의 상향링크 서브프레임에서 RAP(random access preamble) 메시지를 상기 기지국에게 전송할 수 있다. 또한, 제어부(2720)는 기지국으로부터 기지국 송신 빔 스위핑 구간에서 빔 기준 신호를 수신하고, 상기 기지국의 기지국 수신 빔 스위핑 구간 내의 복수 개의 수신 빔 자원 각각에 대하여 RAP(random access preamble) 메시지를 상기 기지국에게 전송하고, 상기 RAP 메시지에 대한 적어도 하나의 RAR(random access response) 메시지를 상기 기지국으로부터 수신할 수 있다.
한편, 상기 제어부(2720) 및 상기 송수신부(2710)는 반드시 별도의 장치로 구현되어야 하는 것은 아니고, 단일 칩과 같은 형태로 하나의 구성부로 구현될 수 있음은 물론이다. 그리고, 상기 제어부(2720) 및 송수신부(2710)는 전기적으로 연결될 수 있다.
그리고, 예를 들면 제어부(2720)는 회로(circuit), 어플리케이션 특정(application-specific) 회로, 또는 적어도 하나의 프로세서(processor)일 수 있다. 또한, 단말의 동작들은 해당 프로그램 코드를 저장한 메모리 장치를 단말 내의 임의의 구성부에 구비함으로써 실현될 수 있다. 즉, 제어부(2720)는 메모리 장치 내에 저장된 프로그램 코드를 프로세서 혹은 CPU(central processing unit) 등에 의해 읽어내어 실행함으로써 앞서 설명한 동작들을 실행할 수 있다.
도 28은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기지국의 구성을 예시하는 도면이다.
도 28을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 기지국은 송수신부(2810) 및 기지국의 전반적인 동작을 제어하는 제어부(2820)를 포함할 수 있다. 그리고, 상기 송수신부(2810)는 송신부(2813) 및 수신부(2815)를 포함할 수 있다.
송신부(2813) 및 수신부(2815)를 통칭하여 실시 예에서는 송수신부(2810)라 칭할 수 있다. 송수신부(2810)는 다른 네트워크 엔티티들과 신호를 송수신할 수 있다.
제어부(2820)는 상술한 실시 예들 중 어느 하나의 동작을 수행하도록 기지국을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(2820)는 단말에게 RACH(random access channel) 설정을 전송하고, 상기 RACH 설정에 따라 RACH 자원으로 설정된 서브프레임과 비면허 대역에서 상향링크 서브프레임으로 상기 단말에게 할당한 서브프레임이 일치하는 상기 비면허 대역의 상향링크 서브프레임에서 RAP(random access preamble) 메시지를 상기 단말로부터 수신할 수 있다. 또한, 제어부(2820)는 단말에게 기지국 송신 빔 스위핑 구간에서 빔 기준 신호를 전송하고, 기지국의 기지국 수신 빔 스위핑 구간 내의 복수 개의 수신 빔 자원 각각에 대하여 RAP(random access preamble) 메시지를 단말로부터 수신하고, 상기 RAP 메시지에 대한 적어도 하나의 RAR(random access response) 메시지를 상기 단말에게 전송할 수 있다.
한편, 상기 제어부(2820) 및 상기 송수신부(2810)는 반드시 별도의 장치로 구현되어야 하는 것은 아니고, 단일 칩과 같은 형태로 하나의 구성부로 구현될 수 있음은 물론이다. 그리고, 상기 제어부(2820) 및 상기 송수신부(2810)는 전기적으로 연결될 수 있다.
그리고, 예를 들면 제어부(2820)는 회로(circuit), 어플리케이션 특정(application-specific) 회로, 또는 적어도 하나의 프로세서(processor)일 수 있다. 또한, 기지국의 동작들은 해당 프로그램 코드를 저장한 메모리 장치를 기지국 내의 임의의 구성부에 구비함으로써 실현될 수 있다. 즉, 제어부(2820)는 메모리 장치 내에 저장된 프로그램 코드를 프로세서 혹은 CPU(central processing unit) 등에 의해 읽어내어 실행함으로써 앞서 설명한 동작들을 실행할 수 있다.
상기 도 1 내지 도 28이 예시하는 방법 및 장치의 예시들은 본 발명의 권리 범위를 한정하기 위한 의도가 없음을 유의하여야 한다. 즉, 상기 도 1 내지 도 28에 기재된 모든 구성부, 엔터티, 또는 동작의 단계가 발명의 실시를 위한 필수 구성 요소인 것으로 해석되어서는 안되며, 일부 구성요소만을 포함하여도 발명의 본질을 해치지 않는 범위 내에서 구현될 수 있다.
앞서 설명한 기지국이나 단말의 동작들은 해당 프로그램 코드를 저장한 메모리 장치를 기지국 또는 단말 장치 내의 임의의 구성부에 구비함으로써 실현될 수 있다. 즉, 기지국 또는 단말 장치의 제어부는 메모리 장치 내에 저장된 프로그램 코드를 프로세서 혹은 CPU(central 9rocessing unit)에 의해 읽어내어 실행함으로써 앞서 설명한 동작들을 실행할 수 있다.
본 명세서에서 설명되는 엔터티, 기지국 또는 단말 장치의 다양한 구성부들과, 모듈(module)등은 하드웨어(hardware) 회로, 일 예로 상보성 금속 산화막 반도체(complementary metal oxide semiconductor) 기반 논리 회로와, 펌웨어(firmware)와, 소프트웨어(software) 및/혹은 하드웨어와 펌웨어 및/혹은 머신 판독 가능 매체에 삽입된 소프트웨어의 조합과 같은 하드웨어 회로를 사용하여 동작될 수도 있다. 일 예로, 다양한 전기 구조 및 방법들은 트랜지스터(transistor)들과, 논리 게이트(logic gate)들과, 주문형 반도체와 같은 전기 회로들을 사용하여 실시될 수 있다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
510: 기지국 520: 단말
2710: 송수신부 2720: 제어부
2810: 송수신부 2820: 제어부
2710: 송수신부 2720: 제어부
2810: 송수신부 2820: 제어부
Claims (16)
- 단말의 통신 방법에 있어서,
기지국으로부터 복수의 동기 신호를 수신하는 단계;
상기 복수의 동기 신호에서 임의의 동기 신호의 측정 결과가 기설정된 임계값보다 큰 경우, 상기 동기 신호의 인덱스를 확인하는 단계;
상기 확인된 동기 신호의 인덱스에 상응하는 적어도 하나의 랜덤 액세스 프리앰블 (random access preamble)를 전송하기 위한 적어도 하나의 자원을 결정하는 단계;
상기 기지국으로 상기 적어도 하나의 랜덤 액세스 프리앰블을 전송하기 위해 상기 결정된 적어도 하나의 자원을 이용하여 상기 적어도 하나의 랜덤 액세스 프리앰블을 전송하는 단계; 및
상기 기지국으로부터 상기 적어도 하나의 랜덤 액세스 프리앰블의 응답으로써 랜덤 액세스 응답(random access response)을 수신하는 단계; 를 포함하는 방법. - 제1항에 있어서,
상기 복수의 동기 신호의 인덱스들 및 랜덤 액세스 프리앰블 전송을 위한 복수의 자원 간의 매핑 정보를 상기 기지국으로부터 수신하는 단계; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제1항에 있어서,
상기 랜덤 액세스 응답이 설정된 시간 내에 수신되지 않은 것을 확인하는 단계; 및
상기 기지국으로 상기 적어도 하나의 랜덤 액세스 프리앰블을 재전송하는 단계; 를 더 포함하고,
전송 빔이 변경된 경우, 상기 적어도 하나의 랜덤 액세스 프리앰블의 재전송을 위한 전송 전력은 power ramp up되지 않는 것을 특징으로 하는 방법. - 제1항에 있어서,
상기 복수의 동기 신호는 동기 신호 (synchronization signal) 또는 방송 신호 (broadcast signal) 에서 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법. - 기지국의 통신 방법에 있어서,
단말에게 복수의 동기 신호를 전송하는 단계;
적어도 하나의 랜덤 액세스 프리앰블 (random access preamble)을 전송하기 위한 적어도 하나의 자원을 이용하여 상기 적어도 하나의 랜덤 액세스 프리앰블을 상기 단말로부터 수신하는 단계 - 상기 적어도 하나의 랜덤 액세스 프리앰블을 전송하기 위한 상기 적어도 하나의 자원은 상기 복수의 동기 신호의 수신 결과에 기반하여 결정됨; 및
상기 단말로 상기 적어도 하나의 랜덤 액세스 프리앰블의 응답으로써 랜덤 액세스 응답(random access response)을 전송하는 단계; 를 포함하고,
상기 적어도 하나의 랜덤 액세스 프리앰블을 전송하기 위한 상기 적어도 하나의 자원은, 상기 복수의 동기 신호에서 측정 결과가 기설정된 임계값 이상인 임의의 동기 신호의 인덱스에 상응하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제5항에 있어서,
상기 복수의 동기 신호의 인덱스들 및 랜덤 액세스 프리앰블 전송을 위한 복수의 자원 간의 매핑 정보를 상기 단말에게 전송하는 단계; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제5항에 있어서,
상기 랜덤 액세스 응답이 설정된 시간 내에 전송되지 않은 경우, 상기 단말로부터 상기 적어도 하나의 랜덤 액세스 프리앰블의 재전송을 수신하는 단계; 를 더 포함하고,
상기 단말이 전송 빔을 변경한 경우, 상기 적어도 하나의 랜덤 액세스 프리앰블의 재전송을 위한 전송 전력은 power ramp up되지 않는 것을 특징으로 하는 방법. - 제5항에 있어서,
상기 복수의 동기 신호는 동기 신호 (synchronization signal) 또는 방송 신호 (broadcast signal) 에서 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법. - 단말에 있어서,
신호를 송수신하는 송수신부; 및
기지국으로부터 상기 송수신부를 통해 복수의 동기 신호를 수신하고, 상기 복수의 동기 신호에서 임의의 동기 신호의 측정 결과가 기설정된 임계값보다 큰 경우, 상기 동기 신호의 인덱스를 확인하며, 상기 확인된 동기 신호의 인덱스에 상응하는 적어도 하나의 랜덤 액세스 프리앰블 (random access preamble)를 전송하기 위한 적어도 하나의 자원을 결정하고, 상기 기지국으로 상기 적어도 하나의 랜덤 액세스 프리앰블을 전송하기 위해 상기 결정된 적어도 하나의 자원을 이용하여 상기 적어도 하나의 랜덤 액세스 프리앰블을 전송하며, 상기 기지국으로부터 상기 적어도 하나의 랜덤 액세스 프리앰블의 응답으로써 랜덤 액세스 응답(random access response)을 수신하도록 제어하는 제어부; 를 포함하는 단말. - 제9항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 복수의 동기 신호의 인덱스들 및 랜덤 액세스 프리앰블 전송을 위한 복수의 자원 간의 매핑 정보를 상기 송수신부를 통해 상기 기지국으로부터 수신하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 단말. - 제9항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 랜덤 액세스 응답이 설정된 시간 내에 수신되지 않은 것을 확인하고, 상기 기지국으로 상기 적어도 하나의 랜덤 액세스 프리앰블을 재전송하도록 제어하며,
전송 빔이 변경된 경우, 상기 적어도 하나의 랜덤 액세스 프리앰블의 재전송을 위한 전송 전력은 power ramp up되지 않는 것을 특징으로 하는 단말. - 제9항에 있어서,
상기 복수의 동기 신호는 동기 신호 (synchronization signal) 또는 방송 신호 (broadcast signal) 에서 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 단말. - 기지국에 있어서,
신호를 송수신하는 송수신부; 및
단말에게 상기 송수신부를 통해 복수의 동기 신호를 전송하고, 적어도 하나의 랜덤 액세스 프리앰블 (random access preamble) 을 전송하기 위한 적어도 하나의 자원을 이용하여 상기 적어도 하나의 랜덤 액세스 프리앰블을 상기 단말로부터 수신 - 상기 적어도 하나의 랜덤 액세스 프리앰블을 전송하기 위한 상기 적어도 하나의 자원은 상기 복수의 동기 신호의 수신 결과에 기반하여 결정됨-하며, 상기 단말로 상기 적어도 하나의 랜덤 액세스 프리앰블의 응답으로써 랜덤 액세스 응답(random access response)을 전송하도록 제어하는 제어부; 를 포함하고,
상기 적어도 하나의 랜덤 액세스 프리앰블을 전송하기 위한 상기 적어도 하나의 자원은, 상기 복수의 동기 신호에서 측정 결과가 기설정된 임계값 이상인 임의의 동기 신호의 인덱스에 상응하는 것을 특징으로 하는 기지국. - 제13항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 복수의 동기 신호의 인덱스들 및 랜덤 액세스 프리앰블 전송을 위한 복수의 자원 간의 매핑 정보를 상기 단말에게 전송하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 기지국. - 제13항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 랜덤 액세스 응답이 설정된 시간 내에 전송되지 않은 경우, 상기 단말로부터 상기 적어도 하나의 랜덤 액세스 프리앰블의 재전송을 수신하도록 제어하고,
상기 단말이 전송 빔을 변경한 경우, 상기 적어도 하나의 랜덤 액세스 프리앰블의 재전송을 위한 전송 전력은 power ramp up되지 않는 것을 특징으로 하는 기지국. - 제13항에 있어서,
상기 복수의 동기 신호는 동기 신호 (synchronization signal) 또는 방송 신호 (broadcast signal) 에서 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 기지국.
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| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |