KR20050070085A - 무선-다중 액세스 통신 시스템에 대한 랜덤 액세스 - Google Patents

무선-다중 액세스 통신 시스템에 대한 랜덤 액세스 Download PDF

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Abstract

본 발명은 무선 다중-액세스 통신 시스템들에서 랜덤 액세스를 용이하게 하는 기술에 관한 것이다. 랜덤 액세스 채널(RACH)은 "고속" RACH(F-RACH) 및 "저속" RACH(S-RACH)를 포함하도록 정해진다. F-RACH 및 S-RACH는 상이한 동작 상태의 사용자 단말기들을 효율적으로 지원할 수 있으며 상이한 설계들을 이용할 수 있다. F-RACH는 시스템에 신속하게 액세스하는데 사용될 수 있고, S-RACH는 더욱 강력하면서, 다양한 동작 상태 및 상황들에서 사용자 단말기들을 지원할 수 있다. F-RACH는 시스템에 등록된 사용자 단말기에 의해서 사용될 수 있으며, 그들의 전송 타이밍을 적절히 앞당김으로써 그들의 라운드트립 지연(RTD)을 보상할 수 있다. S-RACH는 시스템에 등록하였거나 그렇지 않을 수 있는 사용자 단말기들에 의해 사용되며, 그들의 RTD를 보상할 수 있거나 그렇지 않을 수 있다. 사용자 단말기는 F-RACH나 S-RACH, 또는 그 둘 모두를 사용하여 시스템에 액세스할 수 있다.

Description

무선-다중 액세스 통신 시스템에 대한 랜덤 액세스{RANDOM ACCESS FOR WIRELESS MULTIPLE-ACCESS COMMUNICATION SYSTEMS}
본 출원은 2002년 10월 25일에 출원되어 본 출원의 양수인에게 양도되어진 "MIMO WLAN System"이란 명칭의 미국 가출원 제 60/421,309호의 우선권을 청구하며, 이는 본 명세서에 참조문헌으로서 포함된다.
본 출원은 2002년 12월 10일에 출원되어 본 출원의 양수인에게 양도되어진 미국 가출원 제 60/432,440호의 우선권을 청구하며, 이는 본 명세서에서 참조문헌으로서 포함된다.
본 발명은 전반적으로 데이터 통신에 관한 것이며, 더 상세하게는, 무선 다중-액세스 통신 시스템들에서의 랜덤 액세스를 용이하게 하는 기술에 관한 것이다.
음성, 패킷 데이터 등과 같은 다양한 타입의 통신을 제공하기 위해서 무선 통신 시스템이 광범위하게 전개된다. 이러한 시스템들은 이용가능한 시스템 자원들을 공유함으로써 다중 사용자 단말기들과의 통신을 지원할 수 있는 다중-액세스 시스템들일 수 있다. 이러한 다중-액세스 시스템들의 예들로는 CDMA 시스템들, TDMA 시스템들, 및 FDMA 시스템들이 있다.
다중-액세스 통신 시스템에서는, 다수의 사용자 단말기들이 임의의 시간에 상기 시스템에 액세스하길 원할 수 있다. 이러한 사용자 단말기들은 시스템에 등록되었거나 혹은 등록되어 있지 않을 수 있고, 시스템 타이밍에 대해 왜곡되는 타이밍을 가질 수 있으며, 그들의 액세스 포인트들로의 전파 지연들을 인지할 수 있거나 그렇지 않을 수 있다. 그 결과, 시스템으로의 액세스를 시도하는 사용자 단말기들로부터의 전송들이 랜덤한 시간에 발생할 수 있고, 수신 액세스 포인트에서 적절하게 시간-정렬될 수 있거나 그렇지 않을 수 있다. 액세스 포인트는 시스템으로의 액세스를 시도하는 특정 사용자 단말기를 식별하기 위해서 이러한 전송들을 검출할 필요가 있을 것이다.
무선 다중-액세스 시스템을 위한 랜덤 액세스 방식의 설계에 있어 여러 도전들이 이루어진다. 예컨대, 이러한 랜덤 액세스 방식은 사용자 단말기로 하여금 가능한 적은 액세스 시도를 통해서 시스템에 빨리 액세스할 수 있게 해야 한다. 또한, 랜덤 액세스 방식은 효율적이어야 하며 가능한 시스템 자원을 적게 소모해야 한다.
따라서, 무선 다중-액세스 통신 시스템들을 위한 효과적이면서 효율적인 액세스 방식이 해당 분야에서 필요하다.
도 1은 무선 다중-액세스 통신 시스템을 나타내는 도면.
도 2는 시분할 듀플렉싱(TDD) 프레임 구조를 나타내는 도면.
도 3A 및 3B는 F-RACH 및 S-RACH에 대한 슬롯 구조들을 각각 나타내는 도면.
도 4는 F-RACH 및/또는 S-RACH를 사용하여 시스템에 액세스하기 위한 전체적인 처리를 나타내는 도면.
도 5 및 6은 F-RACH 및 S-RACH를 사용하여 시스템에 액세스하기 위한 처리들을 각각 나타내는 도면.
도 7A 및 7B는 S-RACH 및 F-RACH를 통한 예시적인 전송을 각각 나타내는 도면.
도 8은 한 액세스 포인트 및 두 사용자 단말기들을 나타내는 도면.
도 9는 단말기에 있는 TX 데이터 프로세서에 대한 블록 다이어그램.
도 10A 및 10B는 TX 데이터 프로세서 내에 있는 처리 유닛에 대한 블록 다이어그램.
도 11은 단말기 내에 있는 TX 공간 프로세서에 대한 블록 다이어그램.
도 12A는 OFDM 변조기에 대한 블록 다이어그램.
도 12B는 OFDM 심볼을 나타내는 도면.
본 명세서에서는 무선 다중-액세스 통신 시스템들에서의 랜덤 액세스를 용이하게 하는 기술들이 제공된다. 일양상에서, 랜덤 액세스 채널(RACH)은 "고속" 랜덤 액세스 채널(F-RACH) 및 "저속" 랜덤 액세스 채널(S-RACH)을 포함하는 것으로 정의된다. F-RACH 및 S-RACH는 상이한 동작 상태들에서 사용자 단말기들을 효율적으로 지원하고 또한 상이한 설계들을 이용하도록 설계된다. F-RACH는 효율적이며 시스템에 빠르게 액세스하는데 사용될 수 있고, S-RACH는 더욱 강하고 여러 동작 상태들 및 조건들에서 사용자 단말기들을 지원할 수 있다. F-RACH는 시스템에 등록한 사용자 단말기들에 의해 사용될 수 있으며, 그들의 전송 타이밍을 적절하게 앞당김으로써 그들의 라운드트립 지연들(RTD)을 보상할 수 있다. S-RACH는 시스템에 등록할 수 있거나 그렇지 않을 수 있는 사용자 단말기들에 의해서 사용될 수 있으며, 그들의 RTD들을 보상할 수 있거나 그렇지 않을 수 있다. 사용자 단말기는 시스템에 액세스하기 위해서 F-RACH나 S-RACH 또는 그 둘 모두를 사용할 수 있다.
본 발명의 다양한 양상들 및 실시예들이 아래에서 더 상세히 설명된다.
본 발명의 특징들, 특성들, 및 장점들이 도면들과 연계하여 아래에서 기술되는 상세한 설명으로부터 자명해질 것이며, 도면들에서는 동일한 참조 문자들이 그에 상응하는 것들을 나타낸다.
본 명세서에서 사용되는 "예시적"이란 단어는 "일예, 인스턴스 또는 예시로서 제공한다는 것"을 나타내기 위해 사용된다. 본 명세서에서 "예시적인 것"으로서 설명도는 임의의 실시예나 설계는 다른 실시예들이나 설계들에 비해 바람직하거나 혹은 유리한 것으로서 반드시 해석되지 않는다.
도 1은 다수의 사용자들을 지원하는 무선 다중-액세스 통신 시스템(100)을 나타낸다. 시스템(100)은 다수의 사용자 단말기들(UT;120)을 위한 통신을 지원하는 다수의 액세스 포인트들(AP;110)을 포함한다. 간략성을 위해서, 단지 두 개의 액세스 포인트들(110a 및 110b)만이 도 1에 도시되어 있다. 액세스 포인트는 일반적으로 사용자 단말기들과 통신하는데 사용되는 고정국이다. 액세스 포인트는 또한 기지국이나 일부 다른 기술용어로 지칭될 수 있다.
사용자 단말기들(120)은 시스템에 전체에 걸쳐 분산되어 있을 수 있다. 각각의 사용자 단말기는 액세스 포인트와 통신할 수 있는 고정 또는 이동 단말기일 수 있다. 사용자 단말기는 액세스 단말기, 이동국, 원격국, 사용자 기기(EP), 무선 장치, 또는 어떤 다른 기술용어로도 지칭될 수 있다. 각각의 사용자 단말기는 어느 정해진 순간에 하나 또는 어쩌면 여러 액세스 포인트들과 다운링크 및/또는 업링크를 통해 통신할 수 있다. 다운링크(즉, 순방향 링크)는 액세스 포인트로부터 사용자 단말기로의 전송을 지칭하고, 업링크(즉, 역방향 링크)는 사용자 단말기로부터 액세스 포인트로의 전송을 지칭한다.
도 1에서, 액세스 포인트(110a)는 사용자 단말기들(120a 내지 120f)과 통신하고, 액세스 포인트(110b)는 사용자 단말기들(120f 내지 120k)과 통신한다. 시스템 제어기(130)는 액세스 포인트들(110)에 접속하고, (1) 자신에게 접속된 액세스 포인트들에 대한 조정 및 제어, (2) 이러한 액세스 포인트들 사이에서의 데이터 라우팅, 및 (3) 이러한 액세스 포인트들에 의해 서비스가 제공되는 사용자 단말기들과의 액세스 및 통화에 대한 제어와 같은 많은 기능들을 수행하도록 설계될 수 있다.
본 명세서에서 설명되는 랜덤 액세스 기술은 다양한 무선 다중-액세스 통신 시스템들을 위해 사용될 수 있다. 예컨대, 이러한 기술들은 (1) 데이터 전송을 위한 하나 또는 다중 안테나들 및 데이터 수신을 위한 하나 또는 다중 안테나들, (2)다양한 변조 기술들(예컨대, CDMA, OFDM 등), 및 (3) 다운링크 및 업링크를 위한 하나 또는 다중 주파수 대역들을 이용하는 시스템들을 위해 사용될 수 있다.
명확히 하기 위해서, 랜덤 액세스 기술들은 특별히 예시적인 무선 다중-액세스 시스템에 대해 아래에서 설명된다. 이러한 시스템에서는, 각각의 액세스 포인트에 데이터 전송 및 수신을 위한 다중(예컨대, 4개) 안테나들이 장착되고, 각각의 사용자 단말기에는 하나 또는 다중 안테나들이 장착될 수 있다.
시스템은 또한 직교 주파수 분할 멀티플렉싱(OFDM)을 사용하는데, 상기 OFDM은 전체적인 시스템 대역폭을 다수의 (NF) 직교 서브대역들로 효과적으로 분할한다. 한 특정 설계에 있어서, 시스템 대역폭은 20MHz이고, NF=64이며, 서브대역들은 -32 내지 +31DML 인덱스들이 할당되고, 각 OFDM 심볼의 지속시간은 3.2㎲고, 사이클릭 프리픽스는 800㎱이며, 각각의 OFDM 심볼의 지속시간은 4.0㎲이다. 심볼 기간으로도 지칭되는 OFDM 심볼 기간은 한 OFDM 심볼의 지속시간에 상응한다.
시스템은 또한 다운링크 및 업링크 모두를 위해 단일 주파수 대역을 사용하는데, 상기 다운링크 및 업링크는 시분할 듀플렉싱(TDD)를 사용하여 이러한 공통 대역을 공유한다. 게다가, 시스템은 다운링크 및 업링크를 통한 데이터 전송을 용이하게 하기 위해서 다수의 전송 채널들을 이용한다.
도 2는 무선 TDD 다중-액세스 시스템을 위해 사용될 수 있는 프레임 구조(200)를 나타낸다. 전송들은 TDD 프레임 유닛들로 발생하는데, 그것들 각각은 특정 지속시간(예컨대, 2㎳)을 커버한다. 각각의 TDD 프레임은 다운링크 위상 및 업링크 위상으로 분할된다. 다운링크 및 업링크 위상 각각은 다중 다운링크/업링크 전송 채널들을 위한 다중 세그먼트들로 더 분할된다.
도 2에 도시된 실시예에서는, 다운링크 전송 채널들이 방송 채널(BCH), 순방향 제어 채널(FCCH), 및 순방향 채널(FCH)을 포함하는데, 그것들은 세그먼트들(210, 220, 및 230)에서 각각 전송된다. BCH는 (1)시스템 타이밍 및 주파수 동기포착을 위해 사용될 수 있는 비콘 파일롯, (2)채널 추정을 위해 사용될 수 있는 MIMO 파일롯, 및 (3)시스템 정보를 전달하는 BCH 메시지를 전송하기 위해 사용된다. FCCH는 다운링크 및 업링크 자원들의 할당 및 RACH에 대한 확인응답을 전송하기 위해 사용된다. FCH는 사용자-특정 데이터 패킷들, 페이지 및 방송 메시지들 등을 다운링크를 통해서 사용자 단말기들에 전송하기 위해서 사용된다.
도 2에 도시된 실시예에서, 업링크 전송 채널들은 역방향 채널(RCH) 및 랜덤 액세스 채널(RACH)을 포함하는데, 상기 채널들은 세그먼트(240 및 250)에서 각각 전송된다. RCH는 업링크를 통해 데이터 패킷들을 전송하는데 사용된다. RACH는 시스템에 액세스하는 사용자 단말기에 의해 사용된다.
도 2에 도시된 프레임 구조 및 전송 채널들은 앞서 언급한 미국 가특허 출원 제 60/421,309호에 더욱 상세히 설명되어 있다.
1. RACH 구조
일양상에서, RACH는 "고속" 랜덤 액세스 채널(F-RACH) 및 "저속" 랜덤 액세스 채널(S-RACH)을 포함한다. F-RACH 및 S-RACH는 상이한 동작 상태들에서 효율적으로 사용자 단말기들을 지원하고 또한 상이한 설계들을 이용하도록 설계된다. F-RACH는, 아래에 설명한 바와 같이, 시스템에 등록하였고 자신의 전송 타이밍을 적절하게 앞당겨 자신의 라운드트립 지연들(RTD)을 보상할 수 있는 사용자 단말기들에 의해서 사용될 수 있다. S-RACH는 (예컨대, BCH를 통해 전송되는 비콘 파일롯을 통해서) 시스템 주파수를 동기포착하였지만 시스템에 등록하였거나 그렇지 않을 수 있는 사용자 단말기에 의해서 사용될 수 있다. S-RACH를 통해 전송할 때, 사용자 단말기들은 자신들의 RTD들을 보상할 수 있거나 그렇지 않을 수 있다.
표 1은 F-RACH 및 S-RACH의 요건들 및 특징들을 요약하고 있다.
표 1
RACH 타입 설명
F-RACH (1)시스템에 등록하였고, (2)자신들이 라운드트립 지연을 보상할 수 있으며, (3)필요한 수신 SNR(signal-to-noise ratio)을 달성할 수 있는 사용자 단말기들에 의한 시스템 액세스를 위해 사용.슬롯형 Aloha 랜덤 액세스 방식이 F-RACH를 위해 사용된다.
S-RACH 예컨대 F-RACH를 사용하기 위한 요건들 중 임의의 요건을 충족시키지 못하기 때문에, F-RACH를 사용할 수 없는 사용자 단말기들에 의한 시스템 액세스를 위해 사용.Aloha 랜덤 액세스 방식이 S-RACH를 위해 사용된다.
가능할 때마다 시스템으로의 신속한 액세스를 용이하게 하고 또한 랜덤 액세슬 구현하는데 필요한 시스템 자원의 양을 최소화하기 위해서 F-RACH 및 S-RACH에 대한 상이한 설계들이 사용된다. 일실시예에서, F-RACH는 더 짧은 프로토콜 데이터 유닛(PDU)을 사용하고, 좀더 약한 코딩 방식을 이용하며, F-RACH PDU들이 액세스 포인트에 적합하게 시간-정렬되어 도달하는 것을 필요로 한다. 일실시예에서, S-RACH는 더 긴 PDU를 사용하고, 좀더 강한 코딩 방식을 이용하며, S-RACH PDU들이 액세스 포인트에 시간-정렬되어 도달하는 것을 필요로 하지 않는다. F-RACH 및 S-RACH의 설계들 및 그들의 사용은 아래에서 상세히 설명된다.
통상적인 무선 통신 시스템에서, 각각의 사용자 단말기는 자신의 타이밍을 시스템의 타이밍에 맞춘다. 이는 일반적으로 타이밍 정보를 운반하거나 또는 그것이 삽입되어 있는 전송(예컨대, BCH를 통해 전송되는 비콘 파일롯)을 액세스 포인트로부터 수신함으로써 달성된다. 사용자 단말기는 다음으로, 수신되는 타이밍 정보에 기초하여 자신의 타이밍을 설정한다. 그러나, 사용자 단말기 타이밍는 시스템 타이밍에 대해서 왜곡(또는 지연)되는데, 여기서 왜곡되는 정도는 통상적으로 타이밍 정보를 포함하고 있는 전송에 대한 전파 지연에 상응한다. 따라서, 만약 사용자 단말기가 자신의 타이밍을 사용하여 전송한다면, 액세스 포인트에서 수신되는 전송은 두 배의 전파 지연(즉, 라운드트립 지연)만큼 효과적으로 지연되는데, 여기서 한 전파 지연은 사용자 단말기 타이밍과 시스템 타이밍간의 차이 또는 왜곡에 대한 것이고, 다른 전파 지연은 사용자 단말기로부터 액세스 포인트로의 전송에 대한 것이다(도 7A 참조). 액세스 포인트 타이밍에 기초하여 특정 시간 순간에 도달할 전송에 대해서, 사용자 단말기는 액세스 포인트로의 라운드트립 지연을 보상하기 위해 자신의 전송 타이밍을 조정할 필요가 있을 것이다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, RTD 보상된 전송은 수신기 타이밍에 기초하여 지정된 시간 순간에 수신기에 도달하는 방식으로 전송되어진 전송을 지칭한다. (어느 정도의 에러들이 존재할 수 있고, 따라서 전송은 지정된 시간 순간에 거의 정확하게 수신되며 반드시 정확하게 수신되지 않을 수 있다.) 만약 사용자 단말기가 자신의 타이밍을 시스템의 타이밍에 맞출 수 있다면(예컨대, 그 둘에 대한 타이밍은 GPS 시간에 기초하여 획득됨), RTD 보상된 전송은 단지 사용자 단말기로부터 액세스 포인트로의 전파 지연을 고려할 필요가 있을 것이다.
도 2는 RACH에 대한 구조의 실시예를 또한 나타낸다. 본 실시예에서, RACH 세그먼트(250)는 세 개의 세그먼트들, 즉 F-RACH를 위한 세그먼트(252), S-RACH를 위한 세그먼트(254), 및 보호 세그먼트(256)로 분할된다. F-RACH 세그먼트가 RACH 세그먼트에서 가장 먼저 있는데, 그 이유는 F-RACH를 통한 전송이 RTD 보상됨으로써 앞선 RCH 세그먼트에서의 전송을 간섭하지 않을 것이기 때문이다. S-RACH 세그먼트가 RACH 세그먼트에서 그 다음에 위치하는데, 그 이유는 S-RACH를 통한 전송이 RTD 보상될 수 없을 수 있고, 제일 먼저 놓이는 경우에는 앞선 RCH 세그먼트에서의 전송에 간섭할 수 있기 때문이다. 보호 세그먼트가 S-RACH 세그먼트의 다음에 위치하며, 그 다음 TDD 프레임에서 BCH에 대한 다운링크 전송에 S-RACH 전송이 간섭을 주는 것을 방지하는데 사용된다.
실시예에서는, F-RACH 및 S-RACH 둘 모두의 구성이 각각의 TDD 프레임에 대한 시스템에 의해서 동적으로 정해질 수 있다. 예컨대, RACH 세그먼트의 시작 위치, F-RACH 세그먼트의 지속시간, S-RACH 세그먼트의 지속시간, 및 보호 간격이 각각의 TDD 프레임에 대해 개별적으로 정해질 수 있다. F-RACH 및 S-RACH 세그먼트들의 지속시간은 예컨대 등록된/미등록된 사용자 단말기들의 수, 시스템 부하 등과 같은 여러 요인들에 근거하여 선택될 수 있다. 각각의 TDD 프레임에 대한 F-RACH 및 S-RACH 구성을 전달하는 파라미터들이 동일한 TDD 프레임에서 전송되는 BCH 메시지를 통해 사용자 단말기에 전송될 수 있다.
도 3A는 F-RACH를 위해 사용될 수 있는 슬롯 구조(300)의 실시예를 나타낸다. F-RACH 세그먼트는 다수의 F-RACH 슬롯들로 분할된다. 각각의 TDD 프레임에서 이용가능한 특정 F-RACH 슬롯들의 특정 수는 동일한 TDD 프레임에서 전송되는 CH 메시지들로 전달되는 구성가능한 파라미터이다. 실시예에서, 각각의 F-RACH 슬롯은 예컨대 하나의 OFDM 심볼 기간과 동일하도록 정해지는 고정된 지속시간을 갖는다.
실시예에서, 하나의 F-RACH PDU는 각각의 F-RACH 슬롯에서 전송될 수 있다. F-RACH PDU는 F-RACH 메시지와 멀티플렉싱되는 기준 부분을 포함한다. F-RACH 기준 부분은 한 세트의 서브대역을 통해 전송되는 파일롯 심볼 세트를 포함하고, F-RACH 메시지는 다른 세트의 서브대역을 통해 전송되는 데이터 심볼 그룹을 포함한다. 파일롯 심볼들은 채널 추정 및 데이터 변조를 위해 사용될 수 있다. 서브대역 멀티플렉싱, F-RACH PDU에 대한 처리, 및 시스템 액세스를 위한 F-RACH의 동작이 아래에서 더 상세히 설명된다.
표 2는 예시적인 F-RACH 메시지 포맷에 대한 필드들을 리스트하고 있다.
표 2-F-RACH 메시지
필드 명 길이(비트) 설명
MAC ID 10 사용자 단말기에 할당되는 일시적인 ID
테일 비트 6 컨볼루셔널 인코더에 대한 테일 비트
매체 액세스 제어(MAC) ID 필드는 F-RACH 메시지를 전송하는 특정 사용자 단말기를 식별하는 MAC ID를 포함한다. 각각의 사용자 단말기는 통신 세션의 처음에 시스템에 등록하며, 고유의 MAC ID가 할당된다. 그런 이후에, 이러한 MAC ID는 그 세션 동안에 사용자 단말기를 식별하기 위해 사용된다. 테일 비트 필드는 F-RACH 메시지이 마지막에 컨볼루셔널 인코더를 통보된 상태로 리셋시키기 위해서 사용되는 제로 그룹을 포함한다.
도 3B는 S-RACH를 위해 사용될 수 있는 슬롯 구조(310)의 실시예를 나타낸다. S-RACH 세그먼트는 또한 다수의 S-RACH 슬롯들로 분할된다. 각각의 TDD 프레임에서 사용하기 위해 이용가능한 S-RACH 슬롯들의 특정 수는 동일한 TDD 프레임에서 전송되는 BCH 메시지로 전달되는 구성가능한 파라미터이다. 실시예에서, 각각의 S-RACH 슬롯은 예컨대 4개의 OFDM 심볼 기간들과 동일하도록 정해지는 고정된 지속시간을 갖는다.
실시예에서, 하나의 S-RACH PDU는 각각의 S-RACH 슬롯에서 전송될 수 있다. S-RACH PDU는 S-RACH 메시지가 후속하는 기준 부분을 포함한다. 특정 실시예에서, 기준 부분은 S-RACH 전송의 포착 및 검출을 용이하게 할 뿐만 아니라 S-RACH 메시지 부분의 코히어런트한 복조를 돕기 위해서 사용되는 두 개의 파일롯 OFDM 심볼들을 포함한다. 파일롯 OFDM 심볼들은 아래에서 설명되는 바와 같이 생성될 수 있다.
표 3은 예시적인 S-RACH 메시지 포맷에 대한 필드를 리스트하고 있다.
표 3-S-RACH 메시지
필드 명 길이(비트) 설명
MAC ID 10 사용자 단말기에 할당되는 일시적인 ID
CRC 8 S-RACH 메시지에 대한 CRC 값
테일 비트 6 컨볼루셔널 인코더에 대한 테일 비트
표 3에 제시된 실시예에 있어서, S-RACH 메시지는 세 개의 필드들을 포함한다. MAC ID 및 테일 비트 필드들은 위에서 설명되었다. S-RACH는 시스템 액세스를 위한 미등록된 사용자 단말기들에 의해서 사용될 수 있다. 비등록된 사용자 단말기에 의한 제 1 시스템 액세스에 있어서, 고유의 MAC ID는 아직 사용자 단말기에 할당되지 않았다. 이 경우에는, 등록을 위해서 예약된 등록 MAC ID가 고유의 MAC ID가 할당될 때까지는 미등록된 사용자 단말기에 의해 사용될 수 있다. 등록 MAC ID는 특수 값(예컨대, 0x0001)이다. 순환 중복 검사(CRC) 필드는 S-RACH 메시지에 대한 CRC 값을 포함한다. 이러한 CRC 값은 수신된 S-RACH 메시지가 정확하게 혹은 에러적으로 디코딩되는지 여부를 결정하기 위해서 액세스 포인트에 의해 사용될 수 있다. 따라서, CRC 값은 S-RACH 메시지를 부정확하게 검출하는 가능성을 최소화하기 위해 사용된다.
표 2 및 3은 F-RACH 및 S-RACH 메시지들에 대한 포맷의 특정 실시예를 도시한다. 이러한 메시지들에 대한 보다 작은, 추가적인 및/또는 상이한 필드를 갖는 다른 포맷들이 정해질 수 있고, 이는 본 발명의 범위 내에 든다. 예컨대, S-RACH 메시지는 S-RACH PDU가 전송된 특정 S-RACH 슬롯의 인덱스를 전달하는 슬롯 ID 필드를 포함하도록 정해질 수 있다. 다른 예로서, F-RACH 메시지는 CRC 필드를 포함하도록 정해질 수 있다.
도 3A 및 3B는 F-RACH 및 S-RACH에 대한 특정 구조를 나타내고 있다. F-RACH 및 S-RACH에 대한 다른 구조가 또한 정해질 수 있고, 이는 본 발명의 범위 내에 든다. 예컨대, F-RACH 및/또는 S-RACH는 구성가능한 슬롯 지속시간을 갖도록 정해질 수 있는데, 이는 BCH 메시지를 통해 전달될 수 있다.
도 3A 및 3B는 F-RACH 및 S-RACH PDU들의 특정 실시예를 또한 나타낸다. 다른 PDU 포맷이 또한 정해질 수 있고, 이 또한 본 발명의 범위 내에 든다. 예컨대, 서브대역 멀티플렉싱이 또한 S-RACH PDU를 위해 사용될 수 있다. 게다가, 각각의 PDU의 부분들은 위에서 설명된 것과는 상이한 크기를 갖도록 정해질 수 있다. 예컨대, S-RACH PDU의 기준 부분은 단지 하나의 파일롯 OFDM 심볼을 포함하도록 정해질 수 있다.
랜덤 액세스를 위한 F-RACH 및 S-RACH의 사용은 여러 이점을 제공할 수 있다. 첫번째로, 사용자 단말기를 두 그룹으로 분리함으로써 향상된 효율이 달성된다. 타이밍 및 수신 SNR 요건들을 충족시킬 수 있는 사용자 단말기들은 랜덤 액세스를 위해 더욱 효율적인 F-RACH를 사용할 수 있고, 모든 다른 사용자 단말기들은 S-RACH에 의해 지원될 수 있다. F-RACH는 슬롯형 Aloha 채널로서 동작할 수 있는데, 상기 슬롯형 Aloha 채널은 비슬롯형 Aloha 채널보다 거의 두 배 정도 더 효율적인 것으로 알려져 있다. 자신들의 RTD들을 보상할 수 없는 사용자 단말기들은 S-RACH로 제한될 것이며, F-RACH 상의 사용자 단말기를 간섭하지 않을 것이다.
두번째로, 상이한 검출 임계치들이 F-RACH 및 S-RACH를 위해 사용될 수 있다. 이러한 융통성은 시스템으로 하여금 다른 목적들을 달성할 수 있게 한다. 예컨대, F-RACH에 대한 검출 임계치는 S-RACH에 대한 검출 임계치보다 더 높게 설정될 수 있다. 이는 시스템으로 하여금 F-RACH를 통해 시스템에 더욱 효율적으로(즉, 더 높은 수신 SNR들을 통해) 액세스하는 사용자 단말기를 지지할 수 있게 할 것이고, 이는 더 높은 전체적인 시스템 스루풋을 제공할 수 있다. S-RACH에 대한 검출 임계치는 모든 사용자 단말기로 하여금 (특정의 최소 수신 SNR을 통해) 시스템에 액세스할 수 있게 하기 위해서 보다 낮게 설정될 수 있다.
세번째로, 다른 설계 및 PDU가 F-RACH 및 S-RACH를 위해 사용될 수 있다. 위에 설명된 특정 실시예에 있어서, F-RACH PDU는 하나의 OFDM 심볼을 포함하고, S-RACH PDU는 4개의 OFDM 심볼들을 포함한다. 상이한 PDU 크기들은 F-RACH의 사용자들 및 S-RACH의 사용자들에 의해 전송되고 있는 상이한 데이터 및 F-RACH 및 S-RACH를 위한 상이한 코딩 방식들 및 필요한 수신 SNR때문이다. 종합적으로, F-RACH는 S-RACH보다 거의 8배 정도 더 효율적일 것인데, 여기서 4인 인자가 더 짧은 PDU 크기로부터 발생하고 2인 인자가 F-RACH의 슬롯 특성으로부터 발생한다. 따라서, 동일한 세그먼트 지속시간 동안에, F-RACH는 S-RACH가 지원할 수 있는 사용자 단말기의 수보다 8배의 수를 지원할 수 있다. 다른 방식으로 본다면, 동일한 수의 사용자 단말기들이 S-RACH 세그먼트의 지속시간의 1/8인 F-RACH 세그먼트에 의해서 지원될 수 있다.
2. 랜덤 액세스 절차
사용자 단말기들은 시스템에 액세스하기 위해서 F-RACH나 S-RACH 또는 둘 모두를 사용할 수 있다. 처음에, 시스템에 등록하지 않은 사용자 단말기들(즉, 고유 MAC ID들이 할당되지 않은 사용자 단말기들)은 시스템에 액세스하기 위해서 S-RACH를 사용한다. 일단 등록되면, 사용자 단말기들은 시스템 액세스를 위해서 F-RACH 및/또는 S-RACH를 사용할 수 있다.
F-RACH 및 S-RACH를 위해 상이한 설계들이 사용되기 때문에, F-RACH를 통한 전송의 성공적인 검출은 S-RACH를 통한 전송에 필요한 더 높은 수신 SNR을 필요로 한다. 이러한 이유로, F-RACH를 위해 필요한 수신 SNR을 획득하는데 있어 충분한 전력 레벨로 전송할 수 없는 사용자 단말기는 S-RACH를 사용할 수 없을 수 있다. 게다가, 만약 사용자 단말기가 F-RACH를 토한 특정 횟수의 연속적인 시도 이후에도 시스템에 액세스할 수 없다면, 상기 사용자 단말기는 또한 S-RACH를 사용할 수 없을 수 있다.
도 4는 F-RACH 및/또는 S-RACH를 사용하여 시스템에 액세스하기 위한 사용자 단말기에 의해 수행되어지는 처리(400)의 실시예에 대한 흐름도를 나타낸다. 처음에, 사용자 단말기가 시스템에 등록하였는지 여부가 결정된다(단계 412). 만약 응답이 아니오라면, S-RACH가 시스템 액세스를 위해 사용되고 처리는 단계(430)로 진행한다. 그렇지 않다면, 사용자 단말기에서 획득되는 수신 SNR이 F-RACH를 위해 필요한 수신 SNR(즉, F-RACH 임계 SNR)보다 큰지 혹은 동일한지가 그 다음으로 결정된다(단계 414). 단계(414)는 사용자 단말기에 대한 수신 SNR이 통보되지 않는다면 생략될 수 있다. 만약 단계(414)에서의 응답이 아니오라면, 처리는 단계(430)로 다시 진행한다.
만약 사용자 단말기가 등록되었고 F-RACH 임계 SNR이 충족된다면, F-RACH 액세스 절차가 시스템에 액세스하려 시동하기 위해서 수행된다(단계 420). F-RACH 액세스 절차(도 5에서 설명되는 실시예)의 완료 이후에는, 액세스가 성공적인지 여부가 결정된다(단계 422). 만약 응답이 예라면, 액세스 성공이 선언되고(단계 424), 처리는 종료한다. 그렇지 않다면, 처리는 단계(430)로 진행하여 S-RACH를 통해 액세스를 시도한다.
만약 단말기가 등록되지 않아서 F-RACH 임계 SNR을 획득할 수 없거나 F-RACH를 통한 액세스에 성공적이지 않다면, 상기 단말기는 시스템으로의 액세스를 시도하기 위해서 S-RACH 액세스 절차를 수행한다. S-RACH 액세스 절차(도 6에 설명된 실시예)의 완료 이후에, 액세스가 성공적인지 여부가 결정된다(단계 432). 만약 응답이 예라며, 액세스 성공이 선언된다(단계 424). 그렇지 않다면, 액세스 실패가 선언된다(단계 434). 두 경우에 있어서, 처리는 종료된다.
간략히 하기 위해서, 도 4에 도시된 실시예에서 사용자 단말기는 자신이 시스템에 등록된 경우에는 가장 최근의 RTD 정보를 갖는다고 가정한다. 이러한 가정은 사용자 단말기가 고정적이거나(즉, 고정된 위치에 존재) 또는 무선 채널이 상당히 변하지 않는 경우에는 일반적으로 올바르다. 이동 사용자 단말기에 있어서, RTD는 시스템 액세스들 사이에서, 또는 심지어 액세스 시도마다 두드러지게 변할 수 있다. 따라서, 처리(400)는 사용자 단말기가 가장 최근의 RTD 정보를 갖는지 여부를 결정하는 단계를 포함하도록 변경될 수 있다. 이러한 결정은 예컨대 마지막 시스템 액세스 이후에 경과된 시간, 마지막 시스템 액세스 동안의 관측된 채널 작용 등에 기초하여 이루어질 수 있다.
일반적으로, 여러 타입의 랜덤 액세스 채널이 이용가능하고, 하나의 랜덤 액세스 채널이 사용자 단말기의 동작 상태에 기초하여 초기에 사용하기 위해서 선택된다. 그 동작 상태는 예컨대 사용자 단말기의 등록 상태, 수신 SNR, 현재 RTD 정보 등에 의해 정해질 수 있다. 사용자 단말기는 시스템 액세스를 위해서 한번에 한 채널씩 다중 랜덤 액세스 채널을 사용할 수 있다.
A. F-RACH 절차
실시예에서, F-RACH는 슬롯형 Aloha 랜덤 액세스 방식을 사용하는데, 상기 슬롯형 Aloha 랜덤 액세스 방식을 통해서 사용자 단말기는 시스템에 액세스하려고 시도하기 위해 랜덤하게 선택된 F-RACH 슬롯들에서 전송한다. 사용자 단말기들은 F-RACH를 통해 전송할 경우 현재의 RTD 정보를 갖는 것으로 가정된다. 그 결과, F-RACH PDU들은 액세스 포인트에서 F-RACH 슬롯 경계들에 시간-정렬되는 것으로 가정된다. 이는 검출 처리를 상당히 간소하게 할 수 있으며, F-RACH를 사용하기 위한 요건을 충족할 수 있는 사용자 단말기들에 대한 액세스 시간을 단축시킬 수 있다.
사용자 단말기는 액세스가 이루어지거나 최대 허용된 횟수의 액세스 시도들이 초과될 때까지 F-RACH를 통한 다중 전송을 송신할 수 있다. 아래에 설명한 바와 같이, 성공 가능성을 향상시키기 위해서 각각의 F-RACH 전송에 대한 여러 파라미터들이 변경될 수 있다.
도 5는 F-RACH를 사용하여 시스템을 액세스하기 위해서 사용자 단말기에 의해 수행되는 처리(420a)의 실시예에 대한 흐름도를 나타낸다. 처리(420a)는 도 4의 단계(420)에서 수행되는 F-RACH 액세스 절차의 실시예이다.
F-RACH를 통한 첫번째 전송에 앞서, 사용자 단말기는 F-RACH를 통한 전송을 위해서 사용되는 여러 파라미터들을 초기화한다(단계 512). 이러한 파라미터들은 예컨대 액세스 시도 횟수, 초기 전송 전력 등을 포함할 수 있다. 액세스 시도 횟수를 카운트하기 위해서 카운터가 유지될 수 있고, 이러한 카운터는 첫번째 액세스 시도에 대해서 1로 초기화될 수 있다. 초기 전송 전력은 F-RACH에 대한 필요한 수신 SNR이 액세스 포인트에서 획득될 것으로 기대될 수 있도록 설정된다. 초기 전송 전력은 사용자 단말기에서 측정되는 액세스 포인트에 대한 수신 신호 강도나 SNR에 기초하여 추정될 수 있다. 다음으로, 처리는 루프(520)로 진입한다.
F-RACH를 통한 각각의 전송을 위해서, 사용자 단말기는 현재의 TDD 프레임에 대한 적절한 시스템 파라미터를 획득하기 위해서 BCH를 처리한다(단계 522). 위에서 설명한 바와 같이, 각각의 TDD 프레임 및 F-RACH 세그먼트의 처음에 이용가능한 F-RACH 슬롯들의 수는 프레임마다 변할 수 있는 구성가능한 파라미터들이다. 현재의 TDD 프레임에 대한 F-RACH 파라미터들은 동일한 프레임에서 전송되는 BCH 메시지로부터 획득된다. 다음으로, 사용자 단말기는 F-RACH PDU를 액세스 포인트에 전송하기 위해서 이용가능한 F-RACH 슬롯들 중 하나를 랜덤하게 선택한다(단계 524). 다음으로, 사용자 단말기는 RTD에 대한 보상을 갖는 F-RACH PDU를 전송함으로써, PDU가 액세스 포인트에서 선택된 F-RACH 슬롯의 처음에 거의 시간-정렬되어 도달한다(단계 526).
액세스 포인트는 F-RACH PDU를 수신하여 처리하고, 캡슐화된 F-RACH 메시지를 복원하며, 복원된 메시지에 포함되어 있는 MAC ID를 결정한다. 표 2에 제시된 실시예에 있어서, F-RACH 메시지는 CRC 값을 포함하지 않고, 따라서 액세스 포인트는 메시지가 정확하게 혹은 에러적으로 디코딩되었는지 여부를 결정할 수 없다. 그러나, 단지 등록된 사용자 단말기들만이 시스템 액세스를 위해 F-RACH를 사용하기 때문에 그리고 각각의 등록된 사용자 단말기에 고유의 MAC ID가 할당되기 때문에, 액세스 포인트는 할당된 MAC ID들에 대한 수신된 MAC ID를 검사할 수 있다. 만약 수신된 MAC ID가 할당된 MAC ID들 중 하나라면, 액세스 포인트는 수신된 F-RACH PDU의 수신을 확인응답한다. 이러한 확인응답은 아래에 설명한 바와 같이 다양한 방식으로 전송될 수 있다.
F-RACH PDU를 전송한 이후에, 사용자 단말기는 전송된 PDU에 대한 확인응답이 수신되었는지 여부를 결정한다(단계 528). 만약 응답이 예라면, 사용자 단말기는 활성 상태로 전환하고(단계 530), 처리는 종료된다. 그렇지 않고, 만약 전송된 F-RACH PDU에 대한 확인응답이 정해진 수의 TDD 프레임들 내에 수신되지 않는다면, 사용자 단말기는 액세스 포인트가 F-RACH PDU를 수신하지 않았다고 가정하며 F-RACH를 통한 액세스 절차를 재개한다.
각각의 후속하는 액세스 시도를 위해서, 사용자 단말기는 먼저 F-RACH 전송 파라미터들을 업데이팅한다(단계 534). 상기 업데이팅은 (1)각각의 후속하는 액세스 시도에 대해서 카운터를 1씩 증가시키는 것과, (2)전송 전력을 조정하는 것(예컨대, 특정 양만큼 전송 전력을 증가)을 수반할 수 있다. 다음으로, F-RACH를 통한 최대 허용된 횟수의 액세스 시도가 상기 업데이팅된 카운터 값에 기초하여 초과되었는지 여부가 결정된다(단계 536). 만약 응답이 예라면, 사용자 단말기는 액세스 상태로 유지하고(단계 538), 처리는 종료된다.
만약 최대 허용된 횟수의 액세스 시도가 초과되지 않았다면, 사용자 단말기는 그 다음 액세스 시도를 위해 F-RACH PDU를 전송하기 이전에 기다려야할 시간을 결정한다. 이러한 대기 시간을 결정하기 위해서, 사용자 단말기는 먼저 그 다음 액세스 시도를 위해 기다릴 최대 시간을 결정하는데, 이는 컨텐션 윈도우(CW:contention window)로 지칭된다. 실시예에서, 컨텐션 윈도우(TDD 프레임들의 유닛들로 주어짐)는 각각의 액세스 시도에 대해서 지수함수적으로 증가한다(즉, CW=2access_attempt). 컨텐션 윈도우는 또한 액세스 시도 횟수에 대한 어떤 다른 함수(예컨대, 선형 함수)에 기초하여서 또한 결정될 수 있다. 다음으로, 그 다음 액세스 시도를 위해 기다려야 하는 시간이 제로와 CW 사이에서 랜덤하게 선택된다. 사용자 단말기는 그 다음 액세스 시도를 위해 F-RACH PDU를 전송하기 이전에 그 시간 동안 기다릴 것이다(단계 540).
상기 랜덤하게 선택된 대기 시간동안 기다린 이후에, 사용자 단말기는 BCH 메시지를 처리함으로써 현재 TDD 프레임에 대한 F-RACH 파라미터들을 다시 결정하고(단계 522), 전송을 위해 F-RACH를 랜덤하게 선택하며(단계 524), 상기 랜덤하게 선택된 F-RACH 슬롯에서 F-RACH PDU를 전송한다(단계 526).
F-RACH 액세스 절차는 (1) 사용자 단말기가 액세스 포인트로부터 확인응답을 수신하거나 (2) 허용된 액세스 시도의 최대 횟수가 초과될 때까지 계속된다. 각각의 후속하는 액세스 시도를 위해서, F-RACH PDU를 전송하기 이전에 기다려야 하는 시간, F-RACH 전송을 위해 사용하기 위한 특정 F-RACH 슬롯, 및 F-RACH PDU에 대한 전송 전력이 위에 설명된 바와 같이 선택될 수 있다.
B. S-RACH 절차
실시예에서, S-RACH는 Aloha 랜덤 액세스 방식을 사용하는데, 상기 Aloha 랜덤 액세스 방식을 통해 사용자 단말기는 시스템으로의 액세스를 시도하기 위해서 랜덤하게 선택된 S-RACH 슬롯들에서 전송한다. 심지어 비록 사용자 단말기들이 특정 S-RACH 슬롯들에서 전송하려 시도할 지라도, S-RACH를 통해 전송하기 위한 전송 타이밍은 RTD가 보상된 것으로 가정되지 않는다. 그 결과, 사용자 단말기들이 자신들의 RTD들에 대해 양호하게 추정하지 않을 경우에는, S-RACH의 기능은 비슬롯형 Aloha 채널의 기능과 유사하다.
도 6은 S-RACH를 사용하여 시스템에 액세스하기 위해 사용자 단말기에 의해서 수행되는 처리(430a)의 실시예에 대한 흐름도를 나타낸다. 처리(430a)는 도 4의 단계(430)에서 수행되는 S-RACH 액세스 절차에 대한 실시예이다.
S-RACH를 통한 첫번째 전송에 앞서, 사용자 단말기는 S-RACH를 통해 전송하기 위해서 사용되는 여러 파라미터들을 초기화한다(예컨대, 액세스 시도 횟수, 초기 전송 전력 등)(단계 612). 이어서, 처리는 루프(620)로 진입한다.
S-RACH를 통한 각각의 전송을 위해서, 사용자 단말기는 이용가능한 S-RACH 슬롯들의 수 및 S-RACH 세그먼트의 시작과 같은 현재 TDD 프레임에 대해서 S-RACH에 대한 적절한 파라미터들을 획득하기 위해 BCH를 처리한다(단계 622). 다음으로 사용자 단말기는 S-RACH PDU를 전송하기 위해서 이용가능한 S-RACH 슬롯들 중 하나를 랜덤하게 선택한다(단계 624). S-RACH PDU는 표 3에 제시된 필드들을 갖는 S-RACH 메시지를 포함한다. RACH 메시지는 사용자 단말기가 시스템에 등록된 경우의 할당된 MAC ID나 그렇지 않은 경우의 등록 MAC ID를 포함한다. 다음으로, 사용자 단말기는 선택된 S-RACH 슬롯에서 액세스 포인트에 S-RACH PDU를 전송한다. 만약 사용자 단말기가 RTD를 알고 있다면, 상기 사용자 단말기는 RTD를 고려하기 위해서 자신이 전송 타이밍을 그에 따라 조정할 수 있다.
액세스 포인트는 S-RACH PDU를 수신하여 처리하고, S-RACH 메시지를 복원하며, 메시지에 포함되어 있는 CRC 값을 사용하여 상기 복원된 메시지를 검사한다. 액세스 포인트는 CRC가 실패하는 경우에 S-RACH 메시지를 버린다. 만약 CRC가 통과된다면, 액세스 포인트는 S-RACH PUD의 복원된 메시지 및 확인응답 수신에 포함되어 있는 MAC ID를 획득한다.
S-RACH PDU를 전송한 이후에, 사용자 단말기는 전송된 PDU에 대한 확인응답이 수신되었는지 여부를 결정한다(단계 628). 만약 응답이 예라면, 사용자 단말기는 활성 상태로 전환하고(단계 630), 처리는 종료된다. 그렇지 않다면, 사용자 단말기는 액세스 포인트가 S-RACH PDU를 수신하지 않았다고 가정하며 S-RACH를 통한 액세스 절차를 재개한다.
각각의 후속하는 액세스 시도를 위해서, 사용자 단말기는 먼저 S-RACH 전송 파라미터들을 업데이팅한다(예컨대, 카운터를 증가, 전송 전력을 조정 등)(단계 634). 다음으로, S-RACH를 통한 최대 허용된 횟수의 액세스 시도가 초과되었는지 여부가 결정된다(단계 636). 만약 응답이 예라면, 사용자 단말기는 액세스 상태로 유지하고(단계 638), 처리는 종료된다. 그렇지 않다면, 사용자 단말기는 그 다음 액세스 시도를 위해 S-RACH PDU를 전송하기 이전에 기다려야 할 시간을 결정한다. 상기 대기 시간은 도 5에 대해 위에서 설명한 바와 같이 결정될 수 있다. 사용자 단말기는 그 시간 동안 기다릴 것이다(단계 640). 랜덤하게 선택되어진 대기 시간을 기다린 이후에, 사용자 단말기는 BCH 메시지를 처리함으로써 현재 TDD 프레임에 대한 S-RACH 파라미터들을 결정하고(단계 622), 전송을 위한 S-RACH 슬롯을 랜덤하게 선택하며(단계 624), 상기 랜덤하게 선택된 S-RACH 슬롯에서 S-RACH PDU를 전송한다(단계 626).
위에서 설명한 S-RACH 액세스 절차는 (1)사용자 단말기가 액세스 포인트로부터 확인응답을 수신하거나 (2)허용된 최대 횟수의 시도들이 초과될 때까지 계속된다.
C. RACH 확인응답
실시예에서는, 정확히 수신된 F/S-RACH PDU를 확인응답하기 위해서, 액세스 포인트는 BCCH 메시지에 F/S-RACH 확인응답 비트를 세팅하며, FCCH를 통해 RACH 확인응답을 전송한다. F-RACH 및 S-RACH를 위한 개별적인 F-RACH 및 S-RACH 확인응답 비트들이 각각 사용될 수 있다. BCH를 통한 F/S-RACH 확인응답 비트의 세팅과 FCCH를 통한 RACH 확인응답의 전송사이에는 지연이 존재할 수 있고, 이는 지연 등을 스케줄링 지연을 고려하는데 사용될 수 있다. F/S RACH 확인응답 비트는 사용자 단말기가 다시 시도하는 것을 막고 또한 성공적이지 않은 사용자 단말기가 신속하게 다시 시도할 수 있게 한다.
사용자 단말기가 F/S RACH PDU를 전송한 이후에, 상기 사용자 단말기는 자신의 PDU가 액세스 포인트에 의해서 수신되었는지 여부를 결정하기 위해 BCH 및 FCCH를 모니터링한다. 사용자 단말기는 상응하는 F/S RACH 확인응답 비트가 세팅되었는지 여부를 결정하기 위해 BCH를 모니터링한다. 만약 이러한 및/또는 어떤 다른 사용자 단말기들에 대한 확인응답이 FCCH를 통해 전송될 수 있다는 것을 나타내는 이러한 비트가 세팅되었다면, 사용자 단말기는 RACH 확인응답을 위해 FCCH를 추가적으로 처리한다. 그렇지 않고, 만약 이러한 비트가 세팅되지 않았다면, 사용자 단말기는 BCH를 계속해서 모니터링하거나 그것의 액세스 절차를 재개한다.
FCCH는 성공적인 액세스 시도들에 대한 확인응답을 전달하기 위해 사용된다. 각각의 RACH 확인응답은 어떠한 확인응답이 전송되는지에 대해서 사용자 단말기와 연관된 MAC ID를 포함한다. 사용자 단말기의 액세스 요청이 수신되었지만 FCH/RCH 자원들의 할당과 연관없다는 것을 사용자 단말기에 알리기 위해서 고속 확인응답이 사용될 수 있다. 할당에 기초한 확인응답은 FCH/RCH 할당과 연관된다. 만약 사용자 단말기가 FCCH를 통해 고속 확인응답을 수신한다면, 사용자 단말기는 휴지 상태(Dormant state)로 전환한다. 만약 사용자 단말기가 할당에 기초한 확인응답을 수신한다면, 사용자 단말기는 상기 확인응답과 함께 전송되는 스케줄링 정보도 획득하며, 시스템에 의해 할당된 FCH/RCH를 사용하기 시작한다.
만약 사용자 단말기가 등록을 수행하고 있다면, 상기 사용자 단말기는 등록 MAC ID를 사용한다. 미등록된 사용자 단말기를 위해서, RACH 확인응답은 시스템에 등록 절차를 개시하도록 사용자 단말기에 지시할 수 있다. 등록 절차를 통해서, 사용자 단말기의 고유한 신원이 예컨대 시스템의 각 사용자 단말기에 대해 고유한 전자 일련 번호(ESN)에 기초하여 확인된다. 다음으로, 시스템은 (예컨대, FCH를 통해 전송되는 MAC ID 할당 메시지를 통해서) 사용자 단말기에 고유의 MAC ID를 할당할 것이다.
S-RACH에 있어서, 모든 미등록된 사용자 단말기들은 시스템에 액세스하기 위해서 동일한 등록 MAC ID를 사용한다. 따라서, 여러 미등록된 사용자 단말기들이 동일한 S-RACH 슬롯에서 동시적으로 전송하는 것이 가능하다. 이 경우에, 만약 액세스 포인트가 이러한 S-RACH 슬롯을 통한 전송을 검출할 수 있다면, 시스템은 여러 사용자 단말기들에 대한 등록 절차를 동시적으로 (무의식적으로) 개시한다. (예컨대, CRC의 사용 및 이러한 사용자 단말기들에 대한 고유 ESN들을 통한) 등록 절차를 통해서, 시스템은 충돌을 해결할 수 있을 것이다. 한 가지 가능한 결과로서, 시스템은 이러한 사용자 단말기들 중 임의의 사용자 단말기로부터의 전송을 정확하게 수신하지 못할 수 있는데, 그 이유는 상기 사용자 단말기들이 서로 간섭하기 때문이며, 이 경우에 사용자 단말기들은 액세스 절차를 재시작할 수 있다. 대안적으로, 시스템은 가장 강한 사용자 단말기로부터의 전송을 정확하게 수신할 수 있을 수 있고, 이 경우에 더 약한 사용자 단말기(들)는 액세스 절차를 다시 시작할 수 있다.
D. RTD 결정
미등록된 사용자 단말기로부터의 전송은 RTD가 보상될 수 없으며, S-RACH 슬롯 경계에 정렬되지 않은 액세스 포인트에 도착할 수 있다. 액세스/등록 절차의 일부로서, RTD가 결정되며, 후속하는 업링크 전송들에 사용하도록 사용자 단말기에 제공된다. RTD는 여러 방식으로 결정될 수 있는데, 그 중 일부가 아래에서 설명된다.
첫번째 방식에서는, S-RACH 슬롯 지속시간이 시스템의 모든 사용자 단말기들에 대해 예상된 가장 긴 RTD보다 더 크도록 정해진다. 이러한 방식에 있어서, 각각의 전송되는 S-RACH PDU는 전송이 예정된 동일한 S-RACH 슬롯에서 시작하여 수신될 것이다. 따라서, 어떤 S-RACH 슬롯이 S-RACH PDU를 전송하기 위해 사용되었는지에 대해 모호성이 존재할 것이다.
두번째 방식에서는, RTD가 액세스 및 등록 절차들에 의해서 차츰 결정된다. 이러한 방식에 있어서, S-RACH 슬롯 지속시간은 예상된 가장 긴 RTD보다 작도록 정해질 수 있다. 다음으로, 전송되는 S-RACH PDU는 예정된 S-RACH 슬롯 보다 나중에 제로, 하나, 또는 여러 S-RACH 슬롯들에서 수신될 수 있다. RTD는 두 부분, 즉 (1) 정수 개의 S-RACH 슬롯들에 대한 제 1 부분(상기 제 1 부분은 0, 1, 2, 또는 어떤 다른 값일 수 있음) 및 (2) S-RACH 슬롯의 일부분에 대한 제 2 부분으로 분할될 수 있다. 액세스 포인트는 수신되는 S-RACH PDU에 기초하여 상기 부분을 결정할 수 있다. 등록 동안에, 사용자 단말기의 전송 타이밍은 상기 부분을 보상하기 위해 조정될 수 있음으로써, 사용자 단말기로부터의 전송은 S-RACH 슬롯 경계에 정렬되어 도달한다. 다음으로, 상기 제 1 부분은 등록 절차 동안에 결정될 수 있으며 사용자 단말기에 보고될 수 있다.
세번째 방식에서는, S-RACH 메시지가 슬롯 ID 필드를 포함하도록 정해진다. 이러한 필드는 S-RACH PDU가 전송된 특정 S-RACH 슬롯의 인덱스를 운반한다. 다음으로, 액세스 포인트는 슬롯 ID 필드에 포함된 슬롯 인덱스에 기초하여 사용자 단말기에 대한 RTD를 결정할 수 있을 것이다.
슬롯 ID 필드는 여러 방식으로 구현될 수 있다. 제 1 구현에 있어서, S-RACH 메시지 지속시간은 증가(예컨대, 2개의 OFDM 심볼들에서 3개의 OFDM 심볼들로)되는 동시에 동일한 코드 레이트를 유지한다. 제 2 구현에 있어서, S-RACH 메시지 지속시간은 유지되지만 코드 레이트는 증가되고(예컨대, 레이트 1/4에서 레이트 1/2로), 이는 더 많은 정보 비트들을 허용할 것이다. 제 3 구현에 있어서, S-RACH PDU 지속시간은 유지되지만(예컨대, 4 OFDM 심볼들) S-RACH 메시지 부분이 덜 길어지고(예컨대, 2개의 OFDM 심볼에서 3개의 OFDM 심볼로) 기준 부분은 짧아진다(예컨대, 2개의 OFDM 심볼에서 1개의 OFDM 심볼로 줄어듬).
S-RACH PDU의 기준 부분을 짧게 하는 것은 그 기준 부분에 대한 수신 신호 품질을 감소시키는데, 이는 S-RACH 전송을 검출하지 못할 가능성(더 높은 손실 검출 확률)을 증가시킨다. 이러한 경우에는, 검출 임계치(S-RACH 전송이 존재하는지 여부를 나타내는데 사용됨)는 원하는 손실 검출 확률을 획득하기 위해서 감소될 수 있다. 보다 낮은 검출 임계치는 어느 것도 존재하지 않을 때 수신되는 S-RACH 전송을 선언할 가능성(더 높은 허위 알람 확률)을 증가시킨다. 그러나, 각각의 S-RACH 메시지에 포함되는 CRC 값은 용인가능한 허위 검출 확률을 획득하기 위해서 사용될 수 있다.
제 4 방식에서는, 슬롯 인덱스가 S-RACH 메시지에 대한 CRC 값에 삽입된다. S-RACH 메시지에 대한 데이터(예컨대, 표 3에 제시된 실시예에 있어서 MAC ID) 및 슬롯 인덱스가 CRC 생성기에 제공될 수 있으며 CRC 값을 생성하는데 사용될 수 있다. 다음으로, S-RACH 메시지에 대한 MAC ID 및 CRC 값(그러한 슬롯 인덱스는 아님)이 전송된다. 액세스 포인트에서는, 수신된 S-RACH 메시지(예컨대, 수신된 MAC ID) 및 예상된 슬롯 인덱스가 수신되는 메시지에 대한 CRC 값을 생성하는데 사용된다. 다음으로, 상기 생성된 CRC 값은 수신되는 S-RACH 메시지의 CRC 값은 수신되는 S-RACH 메시지의 CRC 값에 비교된다. 만약 CRC가 통과된다면, 액세스 포인트는 성공을 선언하고 메시지를 처리하기 시작한다. 만약 CRC가 실패한다면, 액세스 포인트는 실패를 선언하고 그 메시지를 무시한다.
E. F-RACH 및 S-RACH 전송들
도 7A는 S-RACH를 통한 예시적인 전송을 나타낸다. 사용자 단말기는 S-RACH PDU의 전송을 위한 특정 S-RACH 슬롯(예컨대, 슬롯 3)을 선택한다. 그러나, 만약 S-RACH 전송이 RTD 보상되지 않는다면, 전송된 S-RACH PDU는 액세스 포인트 타이밍에 기초하여 상기 선택된 S-RACH 슬롯의 처음에 시간-정렬되어 도착하지 않은 것이다. 액세스 포인트는 위에서 설명한 바와 같이 RTD를 결정할 수 있다.
도 7B는 F-RACH를 통한 예시적인 전송을 나타낸다. 사용자 단말기는 F-RACH PDU의 전송을 위한 특정 F-RACH 슬롯(예컨대, 슬롯 5)을 선택한다. F-RACH 전송은 RTD가 보상되고, 전송된 F-RACH PDU는 액세스 포인트에서상기 선택된 F-RACH 슬롯의 처음에 거의 시간-정렬되어 도달한다.
3. 시스템
간략히 하기 위해서, 다음의 설명에서, "RACH"란 용어는 그 용어가 사용되는 상황에 따라 F-RACH나 S-RACH 또는 RACH를 지칭할 수 있다.
도 8은 시스템(100)에서 하나의 액세스 포인트(110x) 및 두 개의 사용자 단말기들(120x 및 120y)에 대한 실시예의 블록 다이어그램을 나타낸다. 사용자 단말기(120x)에는 단일 안테나가 장착되고, 사용자 단말기(120y)에는 Nut개의 안테나들이 장착된다. 일반적으로, 액세스 포인트 및 사용자 단말기들에는 임의의 수의 전송/수신 안테나들이 각각 장착될 수 있다.
업링크를 통해, 각각의 사용자 단말기에서는, 전송(TX) 데이터 프로세서(810)가 데이터 소스(808)로부터 트래픽 데이터와 제어기(830)로부터의 (예컨대, RACH 메시지들에 대한) 시그널링 및 다른 데이터를 수신한다. TX 데이터 프로세서(810)는 데이터를 포맷하고, 코딩하고, 인터리빙하며 변조함으로써 변조 심볼들을 제공한다. 만약 사용자 단말기에 단일 안테나가 장착되어 있다면, 이러한 변조 심볼들은 전송 심볼 스트림에 상응한다. 만약 사용자 단말기에 다중 안테나가 장착되어 있다면, TX 공간 프로세서(820)가 변조 심볼들을 수신하여 공간 처리를 수행함으로써 안테나들 각각에 대한 전송 심볼 스트림을 제공한다. 각각의 변조기(MOD;822)는 각각의 전송 심볼 스트림을 수신하여 처리함으로써 상응하는 업링크 변조 신호를 제공하고, 이어서 상기 업링크 변조 신호가 연관된 안테나(824)로부터 전송된다.
액세스 포인트(110x)에서는, Nap개의 안테나들(852a 내지 852ap)이 사용자 단말기들로부터 전송되는 업링크 변조 신호들을 수신하고, 각각의 안테나는 수신된 신호를 각각의 복조기(DEMOD;854)에 제공한다. 각각의 복조기(854)는 변조기(822)에서 수행된 처리과정의 상반되는 처리과정을 수행하고, 수신된 심볼들을 제공한다. 다음으로, 수신(RX) 공간 프로세서(856)는 모든 복조기들(854a 내지 854ap)로부터 수신되는 심볼들에 대해 공간 처리과정을 수행하여 복원된 심볼들을 제공하고, 상기 복원된 심볼들은 사용자 단말기들에 의해 전송되는 변조 심볼들의 추정이다. RX 데이터 프로세서(858)는 또한 복원된 심볼들을 처리하여(예컨대, 심볼 디매핑, 디인터리빙, 및 디코딩) 디코딩된 데이터(예컨대, 복원된 RACH 메시지들에 대해)를 제공하고, 상기 디코딩된 데이터는 저장을 위한 데이터 싱크(860) 및/또는 추가적인 처리를 위한 제어기(870)에 제공될 수 있다. RX 공간 프로세서(856)는 또한 각각의 사용자 단말기에 대한 수신 SNR을 추정하고 제공할 수 있으며, 상기 수신 SNR은 F-RACH 또는 S-RACH가 시스템 액세스를 위해 사용될 수 있어야 하는지 여부를 결정하기 위해서 사용될 수 있다.
다운링크에 대한 처리과정은 업링크에 대한 처리과정과 동일하거나 다를 수 있다. 데이터 소스(888)로부터의 데이터 및 제어기(870) 및/또는 스케줄러(880)로부터의 시그널링(예컨대, RACH 확인응답)은 TX 데이터 프로세서(890)에 의해서 처리되고(예컨대, 코딩, 인터리빙, 변조), 또한 TX 신호 프로세서(892)에 의해서 공간적으로 처리된다. TX 공간 프로세서(892)로부터의 전송 심볼들은 또한 Nap개의 다운링크 변조 신호들을 생성하기 위해서 변조기들(854a 내지 854ap)에 의해 처리되고, 상기 변조 신호들은 이어서 안테나들(852a 내지 852ap)을 통해 전송된다.
각각의 사용자 단말기(120)에서는, 다운링크 변조 신호들이 안테나(들)(824)에 의해서 수신되고, 복조기(들)(822)에 의해서 복조되며, 액세스 포인트에서 수행된 것과 상반되는 방식으로 RX 공간 프로세서(840) 및 RX 데이터 프로세서(842)에 의해 처리된다. 다운링크에 대한 디코딩된 데이터는 저장을 위한 데이터 싱크(844) 및/또는 추가적인 처리를 위한 제어기(830)에 제공될 수 있다.
제어기들(830 및 870)은 사용자 단말기 및 액세스 포인트 각각에 있는 여러 처리 유닛들의 동작을 제어한다. 메모리 유닛들(832 및 872)은 제어기들(830 및 870)에 의해서 사용되는 데이터 및 프로그램 코드들을 저장한다.
도 9는 F-RACH 및 S-RACH에 대한 데이터 처리를 수행할 수 있고 도 8에서 TX 데이터 프로세서들(810x 및 810y)을 위해 사용될 수 있는 TX 데이터 프로세서(810a)의 실시예에 대한 블록 다이어그램을 나타낸다.
TX 데이터 프로세서(810a) 내에서는, CRC 생성기(912)가 RACH PDU를 위한 데이터를 수신한다. RACH 데이터는 표 2 및 3에 제시된 실시예들에 대한 MAC ID를 단지 포함한다. CRC 생성기(912)는 S-RACH가 시스템 액세스를 위해 사용되는 경우에 MAC ID에 대한 CRC 값을 생성한다. 프레이밍 유닛(914)은, 표 2 및 3에 제시된 바와 같이, RACH 메시지들의 주요 부분을 형성하기 위해서 (S-RACH PDU에 대한)MAC ID 및 CRC 값을 멀티플렉싱한다. 다음으로, 스크램블러(916)는 데이터를 랜덤화시키기 위해서 프레이밍된 데이터를 스크램블링한다.
인코더(918)는 스크램블링된 데이터를 수신하고 그것을 테일 비트들과 멀티플렉싱하며, 또한 선택된 코딩 방식에 따라 상기 멀티플렉싱된 데이터와 테일 비트들을 코딩함으로써 코드 비트들을 제공한다. 이어서, 반복/펑쳐러 유닛(920)이 원하는 코드 레이트를 획득하기 위해서 코드 비트들 중 일부를 반복하거나 펑쳐링한다(즉, 삭제한다). 인터리버(922)는 다음으로 특정 인터리빙 방식에 기초하여 코드 비트들을 인터리빙한다(즉, 재정렬한다). 심볼 매핑 유닛(924)은 인터리빙된 데이터를 특정 변조 방식에 따라 매핑함으로써 변조 심볼들을 제공한다. 다음으로, 멀티플렉서(MUX;926)는 멀티플렉싱된 심볼들의 스트림을 제공하기 위해서 변조 심볼들을 수신하고 그것을 파일롯 심볼들과 멀티플렉싱한다. TX 데이터 프로세서(810a)의 유닛들 각각은 아래에서 더 상세히 설명된다.
4. F-RACH 및 S-RACH 설계들
위에서 언급한 바와 같이, 등록된 사용자 단말기들에 대한 신속한 시스템 액세스를 용이하게 하고 또한 RACH를 구현하는데 필요한 시스템 자원들의 양을 최소화할 목적으로 F-RACH 및 S-RACH를 위해 상이한 설계들이 사용된다. 표 4는 F-RACH 및 S-RACH의 예시적인 설계들에 대한 여러 파라미터들을 도시한다.
표 4
파라미터 F-RACH S-RACH 유닛들
PDU 길이 1 4 OFDM 심볼들
CRC No Yes
코드 레이트 2/3 1/4
변조 방식 BPSK BPSK
스펙트럼 효율 0.67 0.25 bps/Hz
도 10A는 CRC 생성기(912)의 실시예에 대한 블록 다이어그램을 나타내는데, 이는 다음의 8-비트 생성원 다항식을 구현한다:
g(x)=x8+x7+x3+x+1 식(1)
다른 생성원 다항식들이 또한 CRC를 위해 사용될 수 있으며, 이는 본 발명의 범위 내에 있다.
CRC 생성기(912)는 직렬로 연결되는 8개의 지연 엘리먼트들(D;1012a 내지 1012h) 및 5개의 덧셈기(1014a 내지 1014e)를 구비하며, 식(1)에 제시된 생성원 다항식을 구현한다. 스위치(106a)는 CRC 값의 계산을 위해 RACH 데이터(예컨대, MAC ID)를 생성기에 제공하고, CRC 값이 판독되고 있을 때 N 제로들을 상기 생성기에 제공하는데, 여기서 N은 CRC에 대한 비트 수이며 식(1)에 제시된 생성원 다항식에 대해서 8이다. m-비트 슬롯 인덱스가 CRC에 삽입되는 위에 설명된 실시예에서, 스위치(1016a)는 CRC 값이 판독되고 있을 때 N-m 제로들(N 제로들 대신에)이 후속하는 m-비트 슬롯 인덱스를 제공하도록 동작될 수 있다. 스위치(1016b)는 CRC 값의 계산 동안에 생성기에 피드백을 제공하며, CRC 값이 판독되고 있을 때 제로들을 생성기에 제공한다. 덧셈기(1014e)는 모든 RACH 데이터 비트들이 생성기에 제공되어진 이후에 CRC 값을 제공한다. 위에 설명된 실시예에서, 스위치들(1016a 및 1016b)은 처음에 10 비트들(MAC ID에 대해)에 대해 UP 위치에 있다가 이어서 8 비트들(CRC 값에 대해) DOWN 위치에 있다.
도 10A는 또한 프레이밍 유닛(914)의 실시예를 나타내는데, 상기 프레이밍 유닛(914)은 RACH 데이터(또는 MAC ID)를 먼저 선택한 후 이어서 선택적인 CRC 값(만약 S-RACH PDU가 전송된다면)을 선택하는 스위치(1020)를 포함한다.
도 10A는 또한 스크램블러(916)의 실시예를 나타내는데, 상기 스크램블러(916)는 다음의 생성원 다항식을 구현한다:
G(x)=x7+x4+x 식(2)
스크램블러(916)는 직렬로 연결되어 있는 7개의 지연 엘리먼트들(1032a 내지 1032g)을 포함한다. 각각의 클럭 사이클 동안에, 덧셈기(1034)는 지연 엘리먼트들(1032d 및 1032g)에 저장된 두 비트들의 모듈로-2 덧셈을 수행하며 스크램블링 비트를 지연 엘리먼트(1032a)에 제공한다. 프레이밍된 비트들(d1d2d3)는 덧셈기(1036)에 제공되는데, 상기 덧셈기(1036)는 덧셈기(1034)로부터 스크램블링 비트들을 또한 수신한다. 덧셈기(1036)는 스크램블링된 비트 qn을 제공하기 위해서 각각의 프레이밍된 비트 dn와 상응하는 스크램블링 비트의 모듈로-2 덧셈을 수행한다.
도 10B는 인코더(918)의 실시예에 대한 블록 다이어그램을 나타내는데, 상기 인코더(918)는 133 및 171(8진법)의 생성원들을 갖는 레이트 1/2의 구속 길이 7(K=7)인 이진 컨볼루셔널 코드를 구현한다. 인코더(918) 내에서는, 멀티플렉서(1040)가 스크램블링된 데이터 및 테일 비트들을 수신하여 멀티플렉싱한다. 인코더(918)는 또한 직렬로 연결되어 있는 6개의 지연 엘리먼트들(1042a 내지 1042f)을 포함한다. 4개의 덧셈기들(1044a 내지 1044d)이 또한 직렬로 연결되며 제 1 생성원 133를 구현하는데 사용된다. 마찬가지로, 4개의 덧셈기들(1046a 내지 1046d)은 직렬로 연결되며, 제 2 생성원 171를 구현하는데 사용된다. 덧셈기들은 또한 도 10B에 도시된 바와 같이 두 생성원 133 및 171을 구현하는 방식으로 지연 엘리먼트들에 연결될 수 있다. 멀티플렉서(1048)는 두 생성원들로부터의 두 코드 비트 스트림들을 수신하여 단일 코드 비트 스트림에 멀티플렉싱한다. 각각의 입력 비트 qn에 대해서, 두 코드 비트들 an 및 bn이 생성되고, 이는 1/2의 코드 레이트를 산출한다.
도 10B는 1/2의 기본 코드 레이트에 기초하여 다른 코드 레이트들을 생성하는데 사용될 수 있는 반복/펑쳐러 유닛(920)의 실시예를 또한 나타낸다. 유닛(920) 내에서는, 인코더(918)로부터의 레이트 1/2 코드 비트들이 반복 유닛(1052) 및 펑쳐링 유닛(1054)에 제공된다. 반복 유닛(1052)은 1/4의 효과적인 코드 레이트를 획득하기 위해서 각각의 레이트 1/2 코드 비트를 한번 반복한다. 펑쳐링 유닛(1054)은 원하는 코드 레이트를 제공하기 위해서 특정 펑쳐링 패턴에 기초하여 레이트 1/2 코드 비트들 중 일부를 삭제한다. 실시예에서는, F-RACH에 대한 레이트 2/3이 "1110"의 펑쳐링 패턴에 기초하여 달성되는데, 상기 "1110"은 매 4번째 레이트 1/2 코드 비트들이 2/3의 효과적인 코드 레이트를 획득하기 위해 삭제되는 것을 나타낸다.
도 9를 다시 참조하면, 인터리버(922)는 주파수 다이버시티(S-RACH 및 F-RACH 둘 모두에 대해) 및 시간 다이버시티(S-RACH에 대해)를 획득하기 위해서 각각의 RACH PDU에 대한 코드 비트들을 재정렬한다. 표 2에 제시된 실시예에 있어서, F-RACH PDU는 24 코드 비트들을 생성하기 위해 레이트 2/3를 사용하여 코딩되는 16 데이터 비트들을 포함하는데, 상기 24 코드 비트들은 BPSK를 사용하여 하나의 OFDM 심볼로 24 데이터 서브대역들을 통해 전송된다.
표 5는 F-RACH를 위한 서브대역 인터리빙을 나타낸다. 각각의 F-RACH PDU를 위해서, 인터리버(922)는 처음에 0 내지 23의 칩 인덱스들을 F-RAC PDU를 위한 24 코드 비트들에 할당한다. 다음으로, 각각의 코드 비트는 표 5에 제시된 바와 같이 자신의 칩 인덱스에 기초하여 특정 데이터 서브대역에 매핑된다. 예컨대, 칩 인덱스 0을 갖는 코드 비트는 서브대역 -24에 매핑되고, 칩 인덱스 1을 갖는 코드 비트는 서브대역 -12에 매핑되며, 칩 인덱스 2를 갖는 코드 비트는 서브대역 2에 매핑된다.
표 5 F-RACH를 위한 파일롯 심볼들 및 데이터 서브대역 인터리빙
표 3에 제시된 실시예에 있어서, S-RACH PDU는 96 코드 비트들을 생성하기 위해서 코딩되고 반복되는 24 데이터 비트들을 포함하는데, 상기 96 코드 비트들은 BPSK를 사용하여 두 OFDM 심볼들로 48 데이터 서브대역들을 통해 전송된다. 표 6은 S-RACH를 위한 서브대역 인터리빙을 나타낸다. 각각의 S-RACH PDU에 대해서, 인터리버(922)는 48 코드 비트들로 이루어진 두 그룹을 초기에 형성한다. 각각의 그룹 내에서, 48 코드 비트들은 0 내지 47의 칩 인덱스들이 할당된다. 각각의 코드 비트는 이어서 표 6에 제시된 바와 같이 자신의 칩 인덱스에 기초하여 특정 데이터 서브대역에 매핑된다. 예컨대, 칩 인덱스 0을 갖는 코드 비트는 서브대역 -26에 매핑되고, 칩 인덱스 1을 갖는 코드 비트는 서브대역 1에 매핑되고, 칩 인덱스 2를 갖는 코드 비트는 서브대역 -17에 매핑된다.
표 6 S-RACH를 위한 파일롯 심볼들 및 데이터 서브대역 인터리빙
심볼 매핑 유닛(924)은 변조 심볼들을 획득하기 위해서 인터리빙된 비트들을 매핑한다. 실시예에서는, F-RACH 및 S-RACH 모두를 위해 BPSK가 사용된다. BPSK에 있어서, 각각의 인터리빙된 코드 비트("0" 또는 "1")는 예컨대 "0"⇒-1+j0 및 "1"⇒1+j0과 같은 각각의 변조 심볼에 매핑될 수 있다. 유닛(924)으로부터의 변조 심볼들은 데이터 심볼들로도 지칭된다.
멀티플렉서(926)는 각각의 RACH PDU에 대한 파일롯 심볼들과 상기 데이터 심볼들을 멀티플렉싱한다. 상기 멀티플렉싱은 여러 방식으로 수행될 수 있다. F-RACH 및 S-RACH를 위한 특정 설계들이 아래에서 설명된다.
실시예에서는, F-RACH에 대해서, 데이터 심볼들 및 파일롯 심볼들이 서브대역 멀티플렉싱된다. 각각의 F-RACH PDU는 표 5에 제시된 바와 같이 24 데이터 심볼들과 멀티플렉싱되는 28개의 파일롯 심볼들을 포함한다. 서브대역 멀티플렉싱은 각각의 데이터 심볼이 파일롯 심볼에 의해서 양 측 모두에서 플랭킹되도록(flank) 이루어진다. 파일롯 심볼은 데이터 서브대역들에 대한 채널 응답을 추정하는데 사용될 수 있고(예컨대, 각각의 데이터 서브대역의 양 측 모두에서 파일롯 서브대역들에 대한 채널 응답들을 평균화함으로써), 이는 데이터 복조를 위해 사용될 수 있다.
실시예에서는, S-RACH에 대해, 데이터 심볼들 및 파일롯 심볼들이 도 3B에 도시된 바와 같이 시분할 멀티플렉싱된다. 각각의 S-RACH PDU는 첫번째 두 심볼 기간들 각각 동안의 파일롯 OFDM 심볼 및 그 다음 두 심볼 기간들 동안의 두 데이터 OFDM 심볼들을 포함한다. 실시예에서, 파일롯 OFDM 심볼은 표 6에 제시된 바와 같이 52 서브대역들에 대한 52 QPSK 변조 심볼들(또는 파일롯 심볼들) 및 나머지 12 서브대역들에 대한 제로의 신호 값들을 포함한다. 52 파일롯 심볼들은 이러한 파일롯 심볼들에 기초하여 생성되는 파형의 최소 피크-투-평균 변동을 갖도록 선택된다. 이러한 특징은 파일롯 OFDM 심볼로 하여금 과도한 왜곡을 발생시키지 않으면서 더 높은 전력 레벨로 전송되게 한다.
멀티플렉싱이 일부 다른 방식들에 기초하여 S-RACH 및 F-RACH에 대해 또한 수행될 수 있으며, 이는 본 발명의 범위 내에 있다. 여하튼, 멀티플렉서(926)는 각각의 RACH PDU에 대한 멀티플렉싱된 데이터 및 파일롯 심볼들로 이루어진 시퀀스(s(n)으로 표기됨)를 제공한다.
각각의 사용자 단말기는 하나 또는 여러 안테나들이 장착될 수 있다. 여러 안테나를 구비한 사용자 단말기에 있어서, RACH PUD가 빔-조정, 빔-형성, 전송 다이버시티, 공간 멀티플렉싱 등을 사용하여 여러 안테나들로부터 전송될 수 있다. 빔-조정에 있어서는, RACH PDU가 최상의 성능(예컨대, 가장 높은 수신 SNR)과 연관된 단일 공간 채널을 통해 전송된다. 전송 다이버시티에 있어서, RACH PDU에 대한 데이터가 여러 안테나 및 서브대역들로부터 중복해서 전송됨으로써 다이버시티를 제공한다. 비-조정은 아래에 설명되는 바와 같이 수행될 수 있다.
업링크를 통해서는, Nut개의 단말기 안테나들 및 Nap개의 액세스 포인트 안테나들에 의해서 형성된 MIMO 채널이 k∈K에 대해서 채널 응답 행렬 로 특징될 수 있는데, 여기서 K는 관련된 서브대역 세트를 나타낸다(예컨대, K={-26...26}). 각각의 행렬 은 NapNut개의 엔트리들을 포함하는데, 여기서 i∈{1...Nap} 및 j∈{1...Nut}에 대해서 엔트리 hij(k)는 k번째 서브대역에 대해 j번째 사용자 단말기 안테나와 i번째 액세스 포인트 안테나 사이의 커플링이다(즉, 복소 이득).
각각의 서브대역에 대한 업링크 채널 응답 행렬 이 그 서브대역에 대한 고유모드를 획득하기 위해서 "디지털화"될 수 있다(예컨대, 고유값 분해 또는 단수 값 분해를 사용하여). 행렬 의 단수값 분해는 다음과 같이 표현될 수 있고:
식(3)
여기서, 는 의 좌측 고유벡터의 (Nap×Nap) 단위 행렬이고,
는 의 단수 값의 (Nap×Nut) 대각 행렬이며,
는 의 우측 고유벡터의 (Nut×Nut) 단위 행렬이다.
고유값 분해는 관련 서브대역들 각각에 대한 채널 응답 행렬 에 대해서 독립적으로 수행될 수 있음으로써 그 서브대역에 대한 고유모드들을 결정한다. 각각의 대각 행렬 에 대한 단수 값은 이도록 순서가 정해질 수 있는데, 여기서 는 가장 큰 단수 값이고 는 k번째 서브대역에 대한 가장 작은 단수 값이다. 각각의 대각 행렬 에 대한 단수 값들이 순서화될 때, 연관된 행렬 의 고유벡터들(또는 열들)이 또한 그에 상응하게 순서화된다. "광대역" 고유모드가 상기 순서화 이후에 모든 서브대역들의 동일 차수 고유모드들 세트로 정해질 수 있다. "주요" 광대역 고유모드는 상기 순서화 이후에 행렬 각각에서 가장 큰 단수 값과 연관되는 고유 모드이다.
빔-조정은 상기 주요 광대역 고유모드에 대해서 k∈K인 경우에 고유벡터들 로부터의 위상 정보만을 사용하고 각각의 고유 벡터를 정규화함으로써 고유 벡터의 모든 엘리먼트들이 동일한 크기를 갖도록 한다. k번째 서브대역에 대한 정규화된 고유 벡터 는 다음과 같이 표현될 수 있고:
식(4)
여기서, A는 상수(예컨대, A=1)이고,
은 다음과 같이 주어지는 i번째 사용자 단말기 안테나의 k번째 서브대역에 대한 위상이며:
식(5)
여기서, 이다.
다음으로, 빔-조정을 위한 공간 처리과정은 다음과 같이 표현될 수 있고:
식(6)
여기서, s(k)는 k번째 서브대역을 통해 전송될 데이터 또는 파일롯 심볼이고,
는 빔-조정을 위해 k번째 서브대역에 대한 전송 벡터이다.
도 11은 빔-조정을 위한 공간 처리를 수행하는 TX 공간 프로세서(820y)의 실시예에 대한 블록 다이어그램이다. 프로세서(820y) 내에서는, 디멀티플렉서(1112)가 인터리빙된 데이터 및 파일롯 심볼들 s(n)을 수신하고, 상기 데이터 및 파일롯 심볼들을 전송하는데 사용되는 K개의 서브대역들에 대한 K개의 서브스트림들(s(1) 내지 s(k)로 표기됨)로 디멀티플렉싱한다. 각각의 서브스트림은 F-RACH PDU를 위한 하나의 심볼과 S-RACH PDU를 위한 4개의 심볼들을 포함한다. 각각의 서브스트림은 각각의 TX 서브대역 빔-조정 프로세서(1120)에 제공되는데, 상기 빔-조정 프로세서(1120)는 한 서브대역에 대해 식(6)에 도시된 처리과정을 수행한다.
각각의 TX 서브대역 빔-조정 프로세서(1120) 내에서는, 심볼 스트림(s)이 Nut개의 곱셈기(1122a 내지 1122ut)에 제공되는데, 상기 곱셈기들은 정규화된 고유 벡터 의 Nut개의 엘리먼트들( 내지 )을 각각 수신한다. 각각의 곱셈기(1122)는 각각의 수신된 심볼과 정규화된 고유 벡터 값 을 곱함으로써 상응하는 전송 심볼을 제공한다. 곱셈기들(1122a 내지 1122u)은 심볼 서브스트림들을 버퍼들/멀티플렉서들(1130a 내지 1130u)에 각각 전송한다. 각각의 버퍼/멀티플렉서(1130)는 TX 서브대역 빔-조정 프로세서들(1120a 내지 1120k)로부터의 전송 심볼들을 수신하여 멀티플렉싱함으로써 한 안테나에 대해 전송 심볼 스트림 을 제공한다.
빔-조정을 위한 처리는 앞서 언급한 미국 가특허 출원 제 60/421,309호와, 2002년 8월 27일에 "Beam-Steering and Beam-Forming for Wideband MIMO/MISO Systems"이란 명칭으로 미국 가특허 출원된 제 10/228,393호에 더 상세히 설명되어 있는데, 그 두 미국 가특허 출원은 본 출원의 양수인에게 양도되었으며 본 명세서에서 참조문헌으로 포함된다. RACH PDU들은 전송 다이버시티, 빔-형성, 또는 공간 멀티플렉싱을 사용하여 다중-안테나 사용자 단말기들에 의해 또한 전송될 수 있는데, 이 또한 앞서 언급한 미국 가특허 출원 제 60/421,309호에 설명되어 있다.
도 12A는 도 8의 각 MOD(822)를 위해 사용될 수 있는 OFDM 변조기(822x)의 실시예에 대한 블록 다이어그램을 나타낸다. OFDM 변조기(822X) 내에서는, 역고속 푸리에 변환(IFFT) 유닛(1212)이 전송 심볼 스트림 xi(n)을 수신하며, 64-포인트 역고속 푸리에 변환을 사용하여 각각의 64 전송 심볼로 이루어진 시퀀스를 시간-도메인 표현("변환된" 심볼로 지칭됨)으로 변환한다(여기서 64는 서브대역들의 총 수에 상응함). 각각의 변환된 심볼은 64 시간-도메인 샘플들을 포함한다. 각각의 변환된 심볼에 대해서, 사이클릭 프리픽스 생성기(1214)는 상응하는 OFDM 심볼을 형성하기 위해서 상기 변환된 심볼의 일부를 반복한다. 실시예에서, 사이클릭 프리픽스는 16개의 샘플들을 포함하고, 각각의 OFDM 심볼은 80개의 샘플들을 포함한다.
도 12B는 OFDM 심볼을 나타낸다. OFDM 심볼은 두 부분, 즉 예컨대 16개의 샘플들에 해당하는 지속시간을 갖는 사이클릭 프리픽스와 64개의 샘플들에 해당하는 지속시간을 갖는 변환된 심볼을 포함한다. 사이클릭 프리픽스는 변환된 심볼의 마지막 16개의 샘플들의 복사본(즉, 사이클릭 연속)이며, 변환된 심볼의 앞에 삽입된다. 사이클릭 프리픽스는 OFDM 심볼이 다중경로 지연 확산이 존재하는 경우에 직교 특성을 보유하는 것을 보장함으로써, 주파수 선택성 페이딩에 의해 야기되는 다중경로 및 채널 분산과 같은 해로운 경로 효과들에 대한 성능을 향상시킨다.
사이클릭 프리픽스 생성기(1214)는 OFDM 심볼 스트림을 송신기 유닛(TMTR;1216)에 제공한다. 송신기 유닛(1216)은 OFDM 심볼 스트림을 하나 이상의 아날로그 신호들로 변환하고, 또한 연관된 안테나로부터의 전송에 적합한 업링크 변조 신호를 생성하기 위해 아날로그 신호(들)를 증폭, 필터링 및 주파수 업컨버팅한다.
5. 액세스 포인트 처리과정
각각의 TDD 프레임에 대해서, 액세스 포인트는 시스템에 액세스하길 원하는 사용자 단말기에 의해서 전송된 F/S-RACH PDU들을 검출하기 위해서 F-RACH 및 S-RACH를 처리한다. F-RACH 및 S-RACH는 상이한 설계들과 연관되고 상이한 전송 타이밍 요건들을 갖기 때문에, 상이한 수신기 처리 기술이 F-RACH 및 S-RACH PDU들을 검출하기 위해 액세스 포인트에 의해서 사용될 수 있다.
F-RACH에 대해서, F-RACH PDU들에 대한 전송 타이밍은 RTD가 보상되고, 수신된 F-RACH PDU들은 액세스 포인트에서 F-RACH 슬롯 경계들에 거의 정렬된다. 주파수 도메인에서 동작하는 결정 유도 검출기가 F-RACH PDU들을 검출하기 위해 사용될 수 있다. 실시예에서, 검출기는 한번에 한 슬롯씩 F-RACH 세그먼트의 모든 F-RACH 슬롯들을 처리한다. 각각의 슬롯에 대해서, 검출기는 그 슬롯에서 수신되는 OFDM 심볼에 대한 원하는 신호 에너지가 충분히 높은지 여부를 결정한다. 응답이 예라면, OFDM 심볼이 F-RACH 메시지를 복원하기 위해서 추가로 디코딩된다.
S-RACH에 대해서, S-RACH PDU들에 대한 전송 타이밍은 RTD가 보상될 수 없고, 수신된 S-RACH PDU들의 타이밍이 통보되지 않는다. 시간 도메인에서 동작하는 상관관계 검출기를 슬라이딩하는 것이 S-RACH PDU들을 검출하는데 사용될 수 있다. 실시예에서, 검출기는 한번에 한 샘플 기간씩 S-RACH 세그먼트를 통해 슬라이딩한다. 가설에 따른 각각의 샘플 기간 동안에, 검출기는 충분한 신호 에너지가 그 심볼 기간에 시작하여 수신될 것으로 가정되는 S-RACH PDU의 두 파일롯 OFDM 심볼들에 대해 수신되었는지 여부를 결정한다. 응답이 예라면, S-RACH PDU는 S-RACH 메시지를 복원하기 위해 추가로 디코딩된다.
F-RACH 및 S-RACH 전송들을 검출하고 복조하기 위한 기술들이 앞서 언급한 미국 특허 출원 제 60/432,626호에 상세히 설명되어 있다.
명확히 하기 위해서, 랜덤 액세스 기술들이 특정 설계에 대해 설명되었다. 이러한 설계들에 대해서 다양한 변경이 이루어질 수 있으며, 이는 본 발명의 범위 내에 있다. 예컨대, 랜덤 액세스를 위해 둘 이상의 상이한 타입의 RACH를 갖는 것이 바람직할 수 있다. 게다가, RACH는 다른 코딩, 인터리빙, 및 변조 방식들을 사용하여 처리될 수 있다.
랜덤 액세스 기술들이 여러 무선 다중-액세스 통신 시스템들을 위해 사용될 수 있다. 하나의 이러한 시스템으로는 앞서 언급한 미국 가특허 출원 제60/421,309호에 설명된 무선 다중-액세스 MIMO 시스템이 있다. 일반적으로, 이러한 시스템들은 OFDM을 사용하거나 사용하지 않을 수도 있거나, OFDM 대신에 어떤 다른 다중-반송파 변조 방식을 사용할 수 있고, 또한 MIMO를 사용하거나 사용하지 않을 수도 있다.
본 명세서에 설명된 랜덤 액세스 기술들은 여러 장점들을 제공할 수 있다. 먼저, F-RACH는 특정 사용자 단말기들(예컨대, 시스템에 등록하였고 자신들의 RTD를 보상할 수 있는 사용자 단말기들)이 시스템에 신속하게 액세스할 수 있게 한다. 이는 패킷 데이터 애플리케이션에 특히 바람직한데, 상기 패킷 데이터 애플리케이션은 트래픽의 버스트에 의해서 산발적으로 펑츄에이팅되는 긴 침묵 기간들에 의해서 통상적으로 특징된다. 다음으로, 고속 시스템 액세스는 그 사용자 단말기들로 하여금 이러한 산발적인 데이터 버스트들에 대한 시스템 자원들을 신속하게 획득할 수 있게 할 것이다. 둘째로, F-RACH 및 S-RACH의 결합이 여러 동작 상태들 및 상황들(예컨대, 높은 수신 SNR 및 낮은 수신 SNR을 갖는 등록 및 미등록된 사용자 단말기들 등)에서 사용자 단말기들을 효율적으로 처리할 수 있다.
본 명세서에서 설명된 기술들은 여러 방법을 통해 구현될 수 있다. 예컨대, 이러한 기술들은 하드웨어, 소프트웨어, 또는 그것들의 결합으로 구현될 수 있다. 하드웨어 구현에 있어서는, 액세스 포인트 및 사용자 단말기에서의 랜덤 액세스를 용이하게 하는데 사용되는 엘리먼트들이 하나 이상의 ASIC(application specific integrated circuit), DSP(digital signal processor), DSPD(digital signal processing devices), PLD(programmable logic devices), FPGA(field programmable gate array), 프로세서들, 제어기들, 마이크로-제어기들, 마이크로프로세서들, 본 명세서에 설명된 기능들을 수행하도록 설계된 다른 전자 유닛들, 또는 그것들의 결합 내에 구현될 수 있다.
소프트웨어 구현에 있어서, 랜덤 액세스 기술은 본 명세서에 설명된 기능들을 수행하는 모듈들(예컨대, 절차들, 기능들 등)로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드가 메모리 유닛(예컨대, 도 8의 메모리 유닛(832 및 872))에 저장될 수 있고 프로세서(예컨대 제어기(830 및 870))에 의해 실행될 수 있다. 메모리 유닛은 프로세서 내부 또는 프로세서 외부에 구현될 수 있는데, 그 경우에 상기 메모리 유닛은 해당 분야에 공지된 바와 같이 여러 방법을 통해 프로세서에 통신가능하도록 접속될 수 있다.
특정 섹션들을 찾는데 도움이 되고 기준이 되도록 본 명세서에서는 제목이 포함되어 있다. 이러한 제목들은 이하에서 설명되는 개념들의 범위를 제한하도록 의도되지 않고, 이러한 개념들은 전체 명세서를 통해 다른 섹션들에도 적용가능하다.
개시된 실시예들에 대한 앞선 설명은 임의의 당업자가 본 발명을 제작하거나 사용할 수 있을 정도로 제공되었다. 그러한 실시예들의 다양한 변경은 당업자에게는 쉽게 자명해질 것이고, 본 명세서에서 정의된 일반적인 원리는 본 발명의 사상이나 범위로부터 벗어나지 않으면서 다른 실시예에도 적용될 수 있다. 따라서, 본 발명은 본 명세서에 도시된 실시예들로 제한되도록 의도되지 않고 본 명세서에 개시된 원리들 및 신규한 특징들에 부합하는 가장 넓은 범위가 제공될 것이다.

Claims (41)

  1. 무선 다중-액세스 통신 시스템에 액세스하는 방법으로서,
    단말기의 현재 동작 상태를 결정하는 단계;
    상기 현재 동작 상태에 기초하여 적어도 두 랜덤 액세스 채널들 중에서 하나의 랜덤 액세스 채널을 선택하는 단계; 및
    상기 시스템에 액세스하기 위해서 상기 선택된 랜덤 액세스 채널을 통해 메시지를 전송하는 단계를 포함하는 액세스 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 적어도 두 랜덤 액세스 채널들은 시스템 액세스를 위해서 등록된 단말기들에 의해 사용되는 제 1 랜덤 액세스 채널과, 시스템 액세스를 위해서 등록 및 미등록된 단말기들에 의해 사용되는 제 2 랜덤 액세스 채널을 포함하는 것을 특징으로 하는 액세스 방법.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 제 1 랜덤 액세스 채널을 통한 전송들은 전파 지연이 보상되는 것을 특징으로 하는 액세스 방법.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 현재 동작 상태는 상기 단말기가 상기 시스템에 등록하였는지 여부를 나타내는 것을 특징으로 하는 액세스 방법.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 현재 동작 상태는 상기 단말기가 상기 메시지를 수신하는 액세스 포인트로의 전파 지연을 보상할 수 있는지 여부를 나타내는 것을 특징으로 하는 액세스 방법.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 현재 동작 상태는 특정의 수신 SNR(signal-to-noise ratio)이 상기 단말기에 대해서 획득되는지 여부를 나타내는 것을 특징으로 하는 액세스 방법.
  7. 제 1항에 있어서, 메시지에 대한 확인응답(acknowledgment)이 수신되거나 최대 액세스 시도 횟수가 초과될 때까지 상기 메시지를 재전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액세스 방법.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 선택된 랜덤 액세스 채널을 통해 액세스가 이루어지지 않은 경우, 상기 적어도 두 랜덤 액세스 채널들 중에서 선택되는 다른 랜덤 액세스 채널을 통해 다른 메시지를 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액세스 방법.
  9. 제 1항에 있어서, 상기 전송 단계는,
    상기 선택된 랜덤 액세스 채널에 이용가능한 다수의 슬롯들 중 하나의 슬롯을 선택하는 단계; 및
    상기 선택된 슬롯에서 상기 메시지를 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액세스 방법.
  10. 제 1항에 있어서, 상기 메시지는 상기 단말기에 대한 식별자를 포함하는 것을 특징으로 하는 액세스 방법.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 식별자는 상기 단말기에 고유한 것을 특징으로 하는 액세스 방법.
  12. 제 10항에 있어서, 상기 식별자는 미등록된 단말기들에 의해 사용되는 공통 식별자인 것을 특징으로 하는 액세스 방법.
  13. 제 1항에 있어서, 상기 다중-액세스 통신 시스템은 단일 안테나를 구비한 단말기들 및 여러 안테나들을 구비한 단말기들을 지원하는 것을 특징으로 하는 액세스 방법.
  14. 제 1항에 있어서, 상기 다중-액세스 통신 시스템은 직교 주파수 분할 멀티플렉싱(OFDM)을 사용하는 것을 특징으로 하는 액세스 방법.
  15. 무선 다중-액세스 다중-입력 다중-출력(MIMO) 통신 시스템에 액세스하는 방법으로서,
    단말기가 상기 시스템에 등록 또는 미등록하였는지 여부를 결정하는 단계;
    상기 단말기가 등록되었다면, 상기 시스템에 액세스하기 위해서 제 1 메시지를 제 1 랜덤 액세스 채널을 통해 전송하는 단계; 및
    상기 단말기가 미등록되었다면, 상기 시스템에 액세스하기 위해서 제 2 메시지를 제 2 랜덤 액세스 채널을 통해 전송하는 단계를 포함하는 액세스 방법.
  16. 제 15항에 있어서, 상기 제 1 메시지는 자신을 수신하는 액세스 포인트로의 전파 지연을 고려하는 방식으로 전송되는 것을 특징으로 하는 액세스 방법.
  17. 무선 다중-액세스 통신 시스템에서의 랜덤 액세스를 용이하게 하는 방법으로서,
    상기 시스템에 액세스하기 위해서 등록된 단말기들에 의해 사용되는 제 1 랜덤 액세스 채널을 처리하는 단계; 및
    상기 시스템에 액세스하기 위해서 등록 및 미등록된 단말기들에 의해 사용되는 제 2 랜덤 액세스 채널을 처리하는 단계를 포함하는 액세스를 용이하게 하는 방법.
  18. 제 17항에 있어서, 제 1 및 제 2 랜덤 액세스 채널들 각각을 처리하는 상기 단계들은 상기 랜덤 액세스 채널을 통한 전송의 존재를 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액세스를 용이하게 하는 방법.
  19. 제 18항에 있어서, 상기 검출 단계는 상기 제 1 및 제 2 랜덤 액세스 채널들을 통한 각각의 전송에 포함되는 파일롯에 기초하는 것을 특징으로 하는 액세스를 용이하게 하는 방법.
  20. 제 18항에 있어서, 상기 제 2 랜덤 액세스 채널에서 전송이 검출되는 단말기에 대한 라운드트립 지연을 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액세스를 용이하게 하는 방법.
  21. 제 17항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 랜덤 액세스 채널을 통한 전송들은 전파 지연이 보상되고, 1 랜덤 액세스 채널을 처리하는 상기 단계는 상기 제 1 랜덤 액세스 채널에 이용가능한 다수의 슬롯들 각각에서의 전송 존재를 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액세스를 용이하게 하는 방법.
  22. 제 21항에 있어서, 상기 검출 단계는 결정 유도 검출기(decision directed detector)에 기초하는 것을 특징으로 하는 액세스를 용이하게 하는 방법.
  23. 제 17항에 있어서, 상기 제 2 랜덤 액세스 채널을 처리하는 상기 단계는 슬라이딩 상관관계(sliding correlation)를 수행함으로써 상기 제 2 랜덤 액세스 채널을 통한 전송의 존재를 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액세스를 용이하게 하는 방법.
  24. 무선 다중-액세스 다중-입력 다중-출력(MIMO) 통신 시스템을 위한 랜덤 액세스 채널로서,
    상기 시스템에 액세스하기 위해 등록된 단말기가 사용하기 위한 제 1 랜덤 액세스 채널; 및
    상기 시스템에 액세스하기 위해 등록 및 미등록된 단말기가 사용하기 위한 제 2 랜덤 액세스 채널을 포함하는 랜덤 액세스 채널.
  25. 제 24항에 있어서, 상기 제 1 랜덤 액세스 채널을 통한 전송은 전파 지연이 보상되는 것을 특징으로 하는 랜덤 액세스 채널.
  26. 제 24항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 랜덤 액세스 채널들은 프레임에서 제 1 및 제 2 세그먼트들과 각각 연관되는 것을 특징으로 하는 랜덤 액세스 채널.
  27. 제 26항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 세그먼트들은 각각의 프레임을 위해 구성가능한 것을 특징으로 하는 랜덤 액세스 채널.
  28. 제 26항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 세그먼트들 각각은 다수의 슬롯들로 분할되는 것을 특징으로 하는 랜덤 액세스 채널.
  29. 제 28항에 있어서, 상기 제 2 세그먼트를 위한 다수의 슬롯들 각각의 지속시간은 상기 시스템에서 단말기들에 대한 예상되는 가장 큰 라운드트립 지연 보다 더 길게 되도록 정해지는 것을 특징으로 하는 랜덤 액세스 채널.
  30. 제 24항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 랜덤 액세스 채널들은 제 1 및 제 2 프로토콜 데이터 유닛들(PDU들)과 연관되는 것을 특징으로 하는 랜덤 액세스 채널.
  31. 제 30항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 PDU들은 상이한 길이들과 연관되는 것을 특징으로 하는 랜덤 액세스 채널.
  32. 제 30항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 PDU들은 제 1 및 제 2 기준 부분들과 각각 연관되는 것을 특징으로 하는 랜덤 액세스 채널.
  33. 제 30항에 있어서, 상기 제 1 PDU는 시분할 멀티플렉싱되는 메시지 부분 및 기준 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 랜덤 액세스 채널.
  34. 제 30항에 있어서, 상기 제 2 PDU는 상이한 서브대역 세트에 대해 멀티플렉싱되는 메시지 부분 및 기준 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 랜덤 액세스 채널.
  35. 제 30항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 PDU들은 상이한 데이터 필드 세트와 연관되는 것을 특징으로 하는 랜덤 액세스 채널.
  36. 제 35항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 PDU들 각각은 식별자 필드를 포함하는 것을 특징으로 하는 랜덤 액세스 채널.
  37. 제 35항에 있어서, 상기 제 2 PDU는 순환 중복 검사(CRC) 필드를 포함하는 것을 특징으로 하는 랜덤 액세스 채널.
  38. 제 30항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 PDU들은 상이한 코딩 방식들과 연관되는 것을 특징으로 하는 랜덤 액세스 채널.
  39. 무선 다중-액세스 통신 시스템의 단말기로서,
    상기 단말기의 현재 동작 상태를 결정하고 , 상기 현재 동작 상태에 기초하여 상기 시스템에 액세스하는데 사용하기 위한 적어도 두 랜덤 액세스 채널들 중 하나의 랜덤 액세스 채널을 선택하도록 동작하는 제어기; 및
    상기 선택된 랜덤 액세스 채널을 통해 전송을 위해서 메시지를 처리하도록 동작하는 데이터 프로세서를 포함하는 단말기.
  40. 무선 다중-액세스 통신 시스템의 장치로서,
    상기 장치의 현재 동작 상태를 결정하기 위한 수단;
    상기 현재 동작 상태에 기초하여 적어도 두 랜덤 액세스 채널들 중 하나의 랜덤 액세스 채널을 선택하기 위한 수단; 및
    상기 시스템에 액세스하기 위해서 상기 선택된 랜덤 액세스 채널을 통해 메시지를 전송하기 위한 수단을 포함하는 장치.
  41. 무선 다중-액세스 통신 시스템의 장치로서,
    상기 시스템에 액세스하기 위해서 등록된 단말기들에 의해 사용되는 제 1 랜덤 액세스 채널을 처리하기 위한 수단; 및
    상기 시스템에 액세스하기 위해서 등록 및 미등록된 단말기들에 의해 사용되는 제 2 랜덤 액세스 채널을 처리하기 위한 수단을 포함하는 장치.
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