KR20160082925A - 통신 시스템에서의 랜덤 접속 방법 및 장치 - Google Patents

통신 시스템에서의 랜덤 접속 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

복수의 빔을 사용하는 통신 시스템에서 단말은 복수의 빔 중 상기 단말이 통신할 빔을 결정하고, 결정된 빔에 할당된 시퀀스들 중에서 하나의 시퀀스를 빔 기반 랜덤 접속 프리앰블로 결정하며, 상기 빔 기반 랜덤 접속 프리앰블을 상기 결정된 빔을 통해 전송한다. 그리고 단말은 설정된 기간 동안에 빔 기반 랜덤 접속 프리앰블에 대한 랜덤 접속 응답이 기지국으로부터 수신되지 않으면, 셀 기반 프리앰블 집합 내 시퀀스들 중에서 하나의 시퀀스를 셀 기반 랜덤 접속 프리앰블로 결정하고, 셀 기반 랜덤 접속 프리앰블을 전송한다.

Description

통신 시스템에서의 랜덤 접속 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR RANDOM ACCESS IN COMMUNICATION SYSTEM}
본 발명은 통신 시스템에서의 랜덤 접속 방법 및 장치에 관한 것으로, 특히 다중 빔을 운영하는 통신 시스템에서의 랜덤 접속 방법 및 장치에 관한 것이다.
이동통신 시스템에서 랜덤 접속 절차는 단말이 기지국과 초기 접속 및 연결설정을 위해 상향링크 동기화 및 상향링크 자원을 할당 받기 위해 수행되며, 그 밖에 스케줄링 요청, 무선 링크 실패(Radio link failure) 복구 등의 경우에도 사용된다. LTE/LTE-A에서는 단말이 특정 프리앰블을 주어진 랜덤 접속을 위해 할당된 자원에 보냄으로써 랜덤 접속 절차를 시작한다.
LTE/LTE-A에서는 길이 839 또는 139의 ZC(Zadoff-Chu) 시퀀스를 랜덤 접속을 위한 프리앰블로 사용하며, 한 셀에는 랜덤 접속을 위해 서로 다른 64개의 ZC 시퀀스가 할당되어 있다. 하나의 셀에 주어진 64개의 ZC 시퀀스는 충돌기반 (contention based) 랜덤 접속 시퀀스 그룹 및 비충돌기반(non-contention based) 랜덤 접속 시퀀스 그룹으로 분류되며, 충돌기반 랜덤 접속 시퀀스 그룹은 그룹 A와 그룹 B인 두 개의 그룹으로 나뉘는데, 단말이 랜덤 접속 과정에서 기지국으로 전송할 MAC 데이터의 양과 채널의 상태에 따라 그룹 A 또는 그룹 B 내의 시퀀스를 선택해 사용하게 된다. 일반적인 랜덤 접속에서 단말은 충돌기반 랜덤 접속 시퀀스 그룹 내의 시퀀스 가운데 하나를 골라 랜덤 접속에 사용한다.
한편, ZC 시퀀스가 가진 특성에 따라 특정 ZC 시퀀스와 그 ZC 시퀀스를 순환 시프트(cyclic shift)한 시퀀스는 서로 직교한다. 따라서 LTE/LTE-A에서는 셀마다 랜덤 접속에 사용할 64개의 ZC 시퀀스를 원시(root) ZC 시퀀스와 그것을 순환 시프트하여 생성한 ZC 시퀀스로 구성할 수 있다. 이렇게 함으로써 셀 내 랜덤 접속 과정에서 프리앰블 간의 간섭을 최소로 할 수 있으며, 인접 셀 간 간섭 역시 작게 할 수 있다. 단말이 특정 셀에서 프리앰블을 전송할 수 있는 시간, 주파수 자원의 위치는 기지국이 시스템 정보를 통해 단말에 알려주며, 단말은 할당된 자원에서 사용 가능한 프리앰블 가운데 하나를 임의로 선택하여 전송하게 된다.
랜덤 접속의 전반적인 과정을 좀 더 자세히 살펴보면, 기지국은 시스템 정보에 랜덤 접속을 위한 프리앰블 정보 및 최대 전송 전력 정보 등을 포함하여 셀 내 모든 단말에 알려준다. 시스템 정보를 수신한 단말은 랜덤 접속에 사용 가능한 프리앰블 가운데 단말의 상황에 맞는 임의의 프리앰블을 선택하여 할당된 시간과 주파수 자원을 이용하여 기지국에 전송한다. 기지국은 랜덤 접속에 할당된 시간과 주파수 자원에서 프리앰블 검출을 시도하고, 만약 프리앰블이 수신된 경우 이에 대한 랜덤 접속 응답을 단말로 전송한다. 이때 셀 내 여러 단말이 동일 시간과 동일 주파수 자원에서 동일 프리앰블을 사용한 경우 기지국은 복수의 단말을 구분하지 못하고 추후에 경쟁 해결(contention resolution) 과정이 수행되어야 한다. 랜덤 접속 응답에는 상향 링크 동기를 맞추기 위한 TA(timing advance) 정보, 검출된 프리앰블의 인덱스 정보, 향후 랜덤 접속 과정에 사용할 상향링크 자원 할당 정보가 포함되어 있다. 랜덤 접속 응답은 PDSCH로 전송되며 해당 PDSCH를 위한 PDCCH는 RA-RNTI로 스크램블링 된다. 이때 RA-RNTI는 수학식 1과 같이 생성된다.
Figure pat00001
여기서 t_id는 0~10 사이의 정수로 특정 PRACH(physical random access channel)의 첫째 서브프레임에 대한 인덱스를 나타내고 f_id는 0~6 사이의 정수로 특정 PRACH에 대한 주파수 인덱스를 나타낸다.
자신이 전송한 자원에 해당하는 RA-RNTI로 스크램블링 된 PDCCH를 수신한 단말은 랜덤 접속 응답에 주어진 상향링크 자원 할당 정보를 이용하여 RRC 연결 요청 메시지(RRC connection request message) 등을 전달하는 등 네트워크 진입 절차를 수행하여 데이터의 송수신이 가능한 상태로 전환되게 된다.
한편, 30GHz 이상의 밀리미터파 기반 이동통신 시스템은 채널의 감쇠가 심하게 일어나 이를 보상하기 위해 지향성 빔(beam)을 사용해야 한다. 밀리미터파 대역의 채널은 전파의 직진성이 강하기 때문에 하나의 지향성 빔으로는 셀 내의 특정 영역만 커버할 수 있다. 따라서 하나의 기지국에서 셀을 완전히 커버하기 위해서는 복수의 지향성 빔을 동시에 운영해야 한다. 각 지향성 빔의 수신단은 RF 모듈 및 베이스 밴드 모뎀을 포함할 수 있다. 이와 같은 경우 각 빔에서 수신된 신호는 빔마다 독립적으로 복호 가능하다. 또는 여러 빔에 대해 하나의 RF 모듈 및 베이스 밴드 모뎀을 둘 수 있는데 이 경우에는 각 빔의 수신 신호에 대해 독립적인 데이터 복조는 물론 여러 빔의 수신 신호를 모아 한꺼번에 데이터를 복조 할 수도 있다.
이와 같이 기지국에서 복수의 빔을 사용하는 통신 시스템에서 기지국과 단말 사이의 채널 특성에 따라 기지국은 하나의 단말로부터 전송된 신호를 여러 빔을 통해 수신할 수 있다. 따라서 복수의 빔을 사용하는 통신 시스템에서 기존의 LTE/LTE-A와 같은 랜덤 접속 절차를 이용하는 경우 단말에서 전송한 프리앰블은 기지국의 다수의 빔에서 검출될 수 있으며, 각 빔마다 프리앰블 검출을 각기 시도할 경우 프리앰블 검출에 많은 시간 및 계산량이 소요될 수 있다.
본 발명이 해결하려는 과제는 다중 빔을 운영하는 통신 시스템에서 랜덤 접속 프리앰블 검출 시간을 줄일 수 있는 통신 시스템에서의 랜덤 접속 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 한 실시 예에 따르면, 복수의 빔을 사용하는 통신 시스템에서 단말의 랜덤 접속 방법이 제공된다. 랜덤 접속 방법은 상기 복수의 빔 중 상기 단말이 통신할 빔을 결정하는 단계, 빔 기반 프리앰블 그룹과 셀 기반 프리앰블 그룹 가운데 하나의 그룹에서 랜덤 접속 프리앰블을 결정하는 단계, 상기 랜덤 접속 프리앰블을 상기 결정된 빔을 통해 전송하는 단계, 그리고 설정된 기간 동안에 상기 랜덤 접속 프리앰블에 대한 랜덤 접속 응답이 기지국으로부터 수신되지 않으면, 다른 그룹에서 랜덤 접속 프리앰블을 결정하여 상기 결정된 빔을 통해 전송하는 단계를 포함한다.
상기 하나의 그룹에서 랜덤 접속 프리앰블을 결정하는 단계는 설정된 예외 조건에 해당하지 않으면, 우선적으로 상기 빔 기반 프리앰블 그룹에서 상기 랜덤 접속 프리앰블을 선택하는 단계, 그리고 상기 예외 조건에 해당하면, 상기 셀 기반 프리앰블 그룹에서 상기 랜덤 접속 프리앰블을 선택하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 예외 조건은 경로 감쇠값, 빔간 간섭 및 상기 단말의 지연에 대한 제약 중 적어도 하나에 의해 설정될 수 있다.
상기 설정된 기간은 설정된 횟수만큼 상기 빔 기반 랜덤 접속 프리앰블을 재전송하는 기간을 포함할 수 있다.
랜덤 접속을 위해 사용 가능한 복수의 시퀀스들은 상기 셀 기반 프리앰블 그룹과 상기 빔 기반 프리앰블 그룹으로 분류되며, 상기 빔 기반 프리앰블 그룹 내 시퀀스들은 상기 복수의 빔에 할당될 수 있다.
상기 랜덤 접속 방법은 상기 설정된 기간 내에 상기 랜덤 접속 프리앰블에 대한 랜덤 접속 응답이 상기 기지국으로부터 수신되지 않은 경우, 설정된 횟수만큼 상기 랜덤 접속 프리앰블의 송신 전력을 높여 상기 랜덤 접속 프리앰블을 재전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 랜덤 접속 방법은 상기 결정된 빔의 정보를 상기 기지국에 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 단말이 통신할 빔을 결정하는 단계는 상기 기지국으로부터 상기 복수의 빔을 통해 각각 전송된 하향링크 기준 신호를 바탕으로 각 빔의 신호 품질을 측정하는 단계, 그리고 신호 품질이 가장 좋은 빔을 상기 단말이 통신할 빔으로 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 복수의 빔을 사용하는 통신 시스템에서 기지국의 랜덤 접속 방법이 제공된다. 랜덤 접속 방법은 빔별로 랜덤 접속에 할당된 자원에서 단말로부터 전송된 랜덤 접속 프리앰블 검출 동작을 수행하는 단계, 상기 복수의 빔 중에서 어느 하나의 빔에서 빔 기반 랜덤 접속 프리앰블이 검출되면, 상기 빔 기반 랜덤 접속 프리앰블이 검출된 빔을 이용하여 랜덤 접속 응답을 상기 단말로 전송하는 단계, 그리고 상기 복수의 빔 중에서 적어도 하나의 빔에서 셀 기반 랜덤 접속 프리앰블이 검출되면, 상기 단말이 속해 있는 빔을 이용하여 상기 랜덤 접속 응답을 상기 단말로 전송하는 단계를 포함한다.
상기 랜덤 접속 방법은 랜덤 접속을 위해 사용 가능한 복수의 시퀀스들을 셀 기반 프리앰블 그룹과 빔 기반 프리앰블 그룹으로 분류하는 단계, 상기 빔 기반 프리앰블 그룹 내 시퀀스들을 상기 복수의 빔에 할당하는 단계, 그리고 그룹별 시퀀스 분류 정보 및 빔별 시퀀스 할당 정보를 단말에 전송하는 단계를 더 포함하며, 상기 빔 기반 랜덤 접속 프리앰블은 상기 어느 하나의 빔에 할당된 시퀀스들 중에서 선택된 시퀀스이고, 상기 셀 기반 랜덤 접속 프리앰블은 상기 셀 기반 프리앰블 그룹 내 시퀀스들 중에서 선택된 시퀀스일 수 있다.
상기 랜덤 접속 프리앰블 검출 동작을 수행하는 단계는 상기 빔별로 해당 빔에 할당된 시퀀스들을 이용하여 상기 빔 기반 랜덤 접속 프리앰블을 검출하는 단계, 그리고 상기 빔별로 상기 셀 기반 프리앰블 그룹 내 시퀀스들을 이용하여 상기 셀 기반 랜덤 접속 프리앰블을 검출하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 단말이 속해 있는 빔을 이용하여 상기 랜덤 접속 응답을 상기 단말로 전송하는 단계는 상기 단말이 속해 있는 빔을 확인하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 확인하는 단계는 상기 적어도 하나의 빔에서 상기 셀 기반 랜덤 접속 프리앰블의 수신 품질을 측정하는 단계, 그리고 상기 셀 기반 랜덤 접속 프리앰블의 수신 품질이 가장 높은 빔을 상기 상기 단말이 속해 있는 빔으로 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 확인하는 단계는 상기 단말로부터 상기 단말이 속해 있는 빔의 정보를 수신하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시 예에 따르면, 복수의 빔을 사용하는 통신 시스템에서 단말의 랜덤 접속 장치가 제공된다. 랜덤 접속 장치는 프로세서, 그리고 송수신기를 포함한다. 상기 프로세서는 상기 복수의 빔 중 상기 단말이 통신할 빔을 결정하고, 결정된 빔에 할당된 시퀀스들 중에서 빔 기반 랜덤 접속 프리앰블을 결정하고, 셀 기반 프리앰블 집합 내 시퀀스들 중에서 셀 기반 랜덤 접속 프리앰블을 결정한다. 그리고 상기 송수신기는 상기 빔 기반 랜덤 접속 프리앰블을 전송한 후 설정된 조건에 의해서 상기 셀 기반 랜덤 접속 프리앰블을 전송한다.
상기 프로세서는 설정된 기간 동안에 상기 빔 기반 랜덤 접속 프리앰블에 대한 랜덤 접속 응답이 기지국으로부터 수신되지 않으면, 상기 셀 기반 랜덤 접속 프리앰블을 상기 송수신기를 통해 전송할 수 있다.
상기 기지국에 의해 랜덤 접속을 위해 사용 가능한 복수의 시퀀스들은 셀 기반 프리앰블 그룹과 빔 기반 프리앰블 그룹으로 분류되고, 상기 빔 기반 프리앰블 그룹 내 시퀀스들은 상기 복수의 빔에 할당되며, 상기 송수신기는 그룹별 시퀀스 분류 정보 및 빔별 시퀀스 할당 정보를 상기 기지국으로부터 수신할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시 예에 따르면, 복수의 빔을 사용하는 통신 시스템에서 기지국의 랜덤 접속 장치가 제공된다. 랜덤 접속 장치는 프로세서, 그리고 송수신기를 포함한다. 상기 프로세서는 빔별로 랜덤 접속에 할당된 자원에서 해당 빔에 할당된 시퀀스들을 이용하여 상기 빔 기반 랜덤 접속 프리앰블 검출 동작을 수행하고, 상기 빔별로 셀 기반 프리앰블 그룹 내 시퀀스들을 이용하여 상기 셀 기반 랜덤 접속 프리앰블 검출 동작을 수행하며, 상기 빔 기반 랜덤 접속 프리앰블 검출 동작 또는 상기 셀 기반 랜덤 접속 프리앰블 검출 동작을 통해서 랜덤 접속 프리앰블이 검출되면 랜덤 접속 응답을 생성한다. 상기 송수신기는 상기 랜덤 접속 응답을 단말로 전송한다.
상기 프로세서는 랜덤 접속을 위해 사용 가능한 복수의 시퀀스들을 셀 기반 프리앰블 그룹과 빔 기반 프리앰블 그룹으로 분류하고, 상기 빔 기반 프리앰블 그룹 내 시퀀스들을 상기 복수의 빔에 할당하고, 빔 기반 랜덤 접속 프리앰블은 상기 단말에 의해 어느 하나의 빔에 할당된 시퀀스들 중에서 선택된 시퀀스이고, 셀 기반 랜덤 접속 프리앰블은 상기 단말에 의해 상기 셀 기반 프리앰블 그룹 내 시퀀스들 중에서 선택된 시퀀스일 수 있다.
상기 송수신기는 상기 빔 기반 랜덤 접속 프리앰블 검출 동작에 의해 빔 기반 랜덤 접속 프리앰블이 검출된 경우, 상기 빔 기반 랜덤 접속 프리앰블이 검출된 빔을 통해서 상기 랜덤 접속 응답을 전송할 수 있다.
상기 프로세서는 상기 셀 기반 랜덤 접속 프리앰블 검출 동작에 의해 셀 기반 랜덤 접속 프리앰블이 검출된 경우, 상기 단말이 속해 있는 빔을 확인하고, 상기 송수신기는 상기 단말이 속해 있는 빔을 통해서 상기 랜덤 접속 응답을 전송할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 의하면, 다중 빔을 운영하는 통신 시스템에서 랜덤 접속 절차에서 충돌 가능성을 낮춤으로써 지연(latency)을 줄일 수 있고, 프리앰블 검출에 대한 계산량을 줄임으로써 프리앰블 검출 시간을 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 다중 빔을 운영하는 통신 시스템의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 다중 빔을 운영하는 통신 시스템에서 기지국 및 단말의 신호 송수신의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 랜덤 접속 프리앰블 분류 방법의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 4는 도 3에 도시된 빔 기반 랜덤 접속 프리앰블 집합의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 단말에서 랜덤 접속 프리앰블을 선택하는방법을 나타낸 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 단말의 빔 기반 프리앰블을 이용한 랜덤 접속 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 단말의 셀 기반 프리앰블을 이용한 랜덤 접속 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 기지국의 랜덤 접속 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 단말의 랜덤 접속 장치를 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 기지국의 랜덤 접속 장치를 나타낸 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 및 청구범위 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
명세서 전체에서, 단말(terminal)은 이동 단말(mobile terminal, MT), 이동국(mobile station, MS), 진보된 이동국(advanced mobile station, AMS), 고신뢰성 이동국(high reliability mobile station, HR-MS), 가입자국(subscriber station, SS), 휴대 가입자국(portable subscriber station, PSS), 접근 단말(access terminal, AT), 사용자 장비(user equipment, UE) 등을 지칭할 수도 있고, MT, MS, AMS, HR-MS, SS, PSS, AT, UE 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.
또한, 기지국(base station, BS)은 진보된 기지국(advanced base station, ABS), 고신뢰성 기지국(high reliability base station, HR-BS), 노드B(node B), 고도화 노드B(evolved node B, eNodeB), 접근점(access point, AP), 무선 접근국(radio access station, RAS), 송수신 기지국(base transceiver station, BTS), MMR(mobile multihop relay)-BS, 기지국 역할을 수행하는 중계기(relay station, RS), 기지국 역할을 수행하는 중계 노드(relay node, RN), 기지국 역할을 수행하는 진보된 중계기(advanced relay station, ARS), 기지국 역할을 수행하는 고신뢰성 중계기(high reliability relay station, HR-RS), 소형 기지국[펨토 기지국(femto BS), 홈 노드B(home node B, HNB), 홈 eNodeB(HeNB), 피코 기지국(pico BS), 메트로 기지국(metro BS), 마이크로 기지국(micro BS) 등] 등을 지칭할 수도 있고, ABS, 노드B, eNodeB, AP, RAS, BTS, MMR-BS, RS, RN, ARS, HR-RS, 소형 기지국 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.
이제 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템에서의 랜덤 접속 방법 및 장치에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 다중 빔을 운영하는 통신 시스템의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 1을 참고하면, 통신 시스템은 기지국(100) 및 복수의 단말(210, 220)을 포함한다. 도 1에서는 편의상 2개의 단말(210, 220)만을 도시하였다.
기지국(100)과 단말(210, 220)은 30GHz~300GHz의 밀리미터파 대역을 이용하여 통신할 수 있다.
밀리미터파 대역은 기존 이동통신 네트워크에서 사용되던 30GHz 이하 대역에 비해 넓고 연속적인 무선자원을 할당하기에 용이하여 통신 시스템의 용량 증대를 이끌 수 있다. 그러나 밀리미터파 대역은 직진성과 전파손실이 강하므로, 이를 극복하기 위하여 기지국(100)과 단말(210, 220)은 빔형성 기술(beamforming)을 사용한다.
기지국(100)은 밀리미터파 대역에서 다수의 단말(210, 220)과 통신을 위해 빔 형성 기술을 이용하여 다중 빔을 생성하고, 다중 빔을 통해 단말(210, 220)에게 신호를 동시에 전송한다. 빔형성 기술은 고정형과 적응적 빔형성 기술로 분류될 수 있다. 고정형 빔형성 기술에 의해 생성되는 고정형 빔은 각각 정해진 빔 방향과 빔 크기를 가진다. 기지국(100)이 고정형 빔을 운영하는 경우, 셀 전체를 커버할 수 있도록 다중 빔이 생성될 수 있다. 이때 커버리지 홀 방지를 위해 중첩된 빔이 생성될 수 있다. 한편, 적응적 빔형성 기술에 의해 생성되는 적응형 빔은 채널의 변화 및 기지국(100) 또는 단말(210, 220)의 위치에 따라서 상향링크 및 하향링크에서 빔 방향과 빔 크기가 적응적으로 변한다.
단말(210, 220)은 기지국(100)과 연결을 설정하기 위한 랜덤 접속 절차를 수행한다.
단말(210, 220)은 랜덤 접속 과정에서 다중 빔 중에서 신호가 가장 좋은 빔을 결정하고 선택된 빔을 이용하여 랜덤 접속을 수행할 수 있다.
랜덤 접속 절차가 성공적으로 완료되면, 단말(210, 220)은 기지국(100)과 데이터 전송 절차를 수행할 수 있다.
빔형성 기술을 사용하여 통신을 수행하는 통신 시스템에서, 기지국(100)과 단말(210, 220)은 하나 이상의 송신 빔 또는 하나 이상의 수신 빔을 통해 신호를 송신 및 수신할 수 있다. 예를 들어, 빔과 빔 사이 방사 패턴의 중첩이나 건물이나 경로 상의 클러스터(cluster)에 의한 다중 경로에 의해, 단말(210)의 수신 빔에 기지국(100)의 여러 송신 빔에서 전송되는 신호 또는 여러 기지국의 송신 빔에서 전송되는 신호가 수신될 수 있다. 마찬가지로, 기지국(100)에서도 하나의 단말(210)의 송신 빔에서 전송되는 신호가 여러 수신 빔을 통해 수신될 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 다중 빔을 운영하는 통신 시스템에서 기지국 및 단말의 신호 송수신의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 기지국(100)과 단말(210)은 다양한 송신 빔 또는 수신 빔 중에서 최적의 채널 환경을 확보할 수 있는 빔 개수를 선택하여 신호를 송수신한다. 예를 들어, 단말(210)은 기지국(100)으로부터 2개의 송신 빔을 통해 전송되는 신호를 하나의 수신 빔을 통해 수신할 수 있고, 기지국(100)은 단말(210)로부터 하나의 송신 빔을 통해 전송되는 신호를 2개의 수신 빔을 통해 수신할 수 있다.
단말(210, 220)은 기지국(100)과 연결을 설정하기 위한 랜덤 접속 절차를 수행한다. 랜덤 접속 절차가 성공적으로 완료되면, 단말(210, 220)은 기지국(100)과 데이터 전송 절차를 수행할 수 있다.
이때 기존 LTE에서는 단말이 통신할 기지국을 결정하면 되지만 다중 빔을 사용하는 통신 시스템에서는 단말이 기지국뿐 아니라 기지국 내에서 어떤 빔을 사용할지를 결정하고 빔 정보를 기지국과 공유해야 한다. 또한 랜덤 접속 과정을 거치면 단말과 기지국이 데이터를 주고받을 수 있는 상태가 되어야 하므로, 기지국의 송수신 빔 선택 과정이 랜덤 접속 과정 중에 수행되어야 한다.
이와 같이 통신 시스템에서 다중 빔이 사용됨에 따라 랜덤 접속 절차에도 변화가 필요하다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 랜덤 접속 프리앰블 분류 방법의 일 예를 나타낸 도면이고, 도 4는 도 3에 도시된 빔 기반 랜덤 접속 프리앰블 집합의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 3을 참고하면, 기지국(100)은 랜덤 접속 프리앰블로 사용하는 복수의 시퀀스를 각각 충돌기반 프리앰블 집합과 비충돌기반 프리앰블 집합으로 분류한다. 또한 기지국(100)은 충돌기반 프리앰블 집합 내 시퀀스들을 하나 이상의 셀 기반 프리앰블 그룹(CG0, CG1)과 하나 이상의 빔 기반 프리앰블 그룹(BG0, BG1)으로 세분하고, 비충돌기반 프리앰블 집합 내 시퀀스들을 하나 이상의 셀 기반 프리앰블 그룹(CG2)과 하나 이상의 빔 기반 프리앰블 그룹(BG2)으로 세분한다.
또한 도 4를 참고하면, 빔 기반 프리앰블 그룹(BG0, BG1, BG2) 내 시퀀스들은 각 빔에서 이용 가능한 랜덤 접속 프리앰블들로 구분되어 있다. 예를 들어, 기지국(100)이 M개의 빔을 운영하는 경우, 빔 기반 프리앰블 그룹(BG0, BG1, BG2) 내 시퀀스들은 빔 0의 프리앰블들, 빔 1의 프리앰블들, …, 빔 M-2의 프리앰블들 및 빔 M-1의 프리앰블들로 구분될 수 있다.
기지국(100)은 도 3 및 도 4에 도시된 랜덤 접속 프리앰블 분류 정보 및 프리앰블의 송신 전력을 시스템 정보를 통해 단말에 알릴 수 있다.
기지국(100)이 다수의 빔을 사용함에 따라 빔간 간섭이 발생하는데, 일반적으로 인접 빔 사이의 간섭은 비인접 빔 사이의 간섭에 비해 크다. 따라서 각 빔에 프리앰블을 할당할 때 프리앰블간 간섭을 최소로 하기 위해 인접 빔 간에는 동일한 원시 ZC 시퀀스를 순환 시프트하여 생성된 ZC 시퀀스를 할당하고 비인접 빔에는 동일한 원시 ZC 시퀀스를 사용하거나 또는 다른 원시 ZC 시퀀스를 할당할 수 있다.
단말이 프리앰블을 전송하는 PRACH 자원도 빔 기반 프리앰블과 셀 기반 프리앰블에 따라 다르게 할당될 수 있다. 또한 각 빔마다 PRACH 자원이 달리 할당될 수도 있다. 이렇게 함으로써 충돌 확률을 매우 낮출 수 있고, 이는 저지연 이동통신 시스템 구축에도 도움이 된다. 또한 랜덤 접속 응답 과정에서 단말이 검출에 사용하는 RA-RNTI는 수학식 2와 같이 생성될 수 있다.
Figure pat00002
여기서 beam_id는 단말이 빔 기반 프리앰블을 사용할 경우 해당 빔의 인덱스를 나타낸다. 단말이 셀 기반 프리앰블을 전송한 경우 beam_id=0으로 설정된다.
이와 같이 RA-RNTI를 생성하면 랜덤 응답 과정에서 충돌 확률을 줄일 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 단말에서 랜덤 접속 프리앰블을 선택하는방법을 나타낸 흐름도이다.
도 5를 참고하면, 단말(210)은 전원을 켜면 기지국(100)이 운용하는 복수의 빔 중에서 통신에 사용할 빔을 결정한다(S510). 예를 들어, 기지국(100)이 운용하는 복수의 빔 중에서 통신에 사용할 빔은 다음과 같이 결정될 수 있다. 기지국(100)은 하향링크 기준 신호를 복수의 빔을 통해 주기적으로 전송한다. 단말(210)은 전원이 켜지면 기지국(100)으로부터 전송된 각 빔의 하향링크 기준 신호를 바탕으로 각 빔의 신호 품질을 측정하고, 신호 품질이 가장 우수한 빔을 통신에 사용할 빔으로 결정한다. 한편, 단말(210) 역시 지향성 빔을 사용한다면 단말(210)의 수신 빔도 결정한다.
통신에 사용할 빔이 결정되면, 단말(210)은 결정된 빔을 이용하여 랜덤 접속 절차를 수행한다. 본 발명의 실시 예에 따른 랜덤 접속 절차에서는 빔 기반 랜덤 접속 프리앰블과 셀 기반 랜덤 접속 프리앰블이 사용된다. 빔 기반 랜덤 접속 프리앰블은 빔 기반 프리앰블 그룹(BG0, BG1, BG2) 내 시퀀스 중에서 랜덤 접속을 위해 선택된 시퀀스를 의미한다. 셀 기반 랜덤 접속 프리앰블은 셀 기반 프리앰블 그룹(CG0, CG1, CG2) 내 시퀀스 중에서 랜덤 접속을 위해 선택된 시퀀스를 의미한다.
단말(210)은 빔 기반 프리앰블 그룹과 셀 기반 프리앰블 그룹 가운데 하나의 그룹에서 프리앰블을 선택하여 랜덤 접속 과정을 수행한다. 단말(210)은 빔 기반 프리앰블 그룹에서 우선적으로 랜덤 접속 프리앰블을 선택하되(S530), 예외 경우에 해당하는 경우에는 셀 기반 프리앰블 그룹에서 랜덤 접속 프리앰블을 선택할 수 있다(S520, S540). 아래 예외 경우는 일 예를 보인 것으로 이외에 다양한 설정에 따라 빔 기반 프리앰블과 셀 기반 프리앰블 사이에서 어느 프리앰블을 사용할지 결정할 수 있다.
예외 경우 1, 단말(210)은 기지국(100)의 기준 신호로부터 추정한 경로 감쇠(path-loss)의 값이 설정된 기준값보다 큰 경우, 셀 기반 프리앰블 집합에서 랜덤 접속을 위한 프리앰블을 선택할 수 있다. 셀 기반 프리앰블은 기지국 내 모든 빔에서 복호를 수행하므로 수신 SNR이 높아 복호 확률을 높일 수 있다.
예외 경우 2, 단말(210)은 단말(210)이 결정한 빔과 기지국(100)의 인접 빔 사이의 간섭이 설정된 기준값보다 큰 경우 셀 기반 프리앰블 집합에서 랜덤 접속을 위한 프리앰블을 선택할 수 있다. 빔간의 간섭이 큰 경우 간섭에 의해 기지국(100)에서 빔 기반 프리앰블의 수신에 실패할 확률이 높다. 따라서 단말(210)은 셀 기반 프리앰블 집합에서 랜덤 접속을 위한 프리앰블을 선택한다.
예외 경우 3, 단말(210)은 단말(210)의 지연(Latency)에 대한 제약이 설정된 기준보다 높은 경우 셀 기반 프리앰블 집합에서 랜덤 접속을 위한 프리앰블을 선택할 수 있으며, 단말(210)은 그 밖에 다른 기준에 따라 셀 기반 프리앰블 집합에서 랜덤 접속을 위한 프리앰블을 선택할 수 있다.
한편, 단말(210)은 빔 기반 프리앰블 그룹을 사용하여 랜덤 접속 과정을 수행하였더라도 미리 정한 횟수의 랜덤 접속 시도 내에서 랜덤 접속을 성공하지 못하면 셀 기반 프리앰블 집합에서 프리앰블을 선택할 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 단말의 빔 기반 프리앰블을 이용한 랜덤 접속 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 6을 참조하면, 단말(210)은 빔 기반 프리앰블을 사용하기로 결정한 경우 (S602), 다음과 같이 동작한다.
단말(210)은 빔 기반 프리앰블 그룹(BG0, BG1, BG2) 가운데 하나의 그룹을 선택하고, 선택한 그룹 내 통신에 사용할 빔에 해당하는 시퀀스 중에서 임의의 시퀀스를 빔 기반 랜덤 접속 프리앰블로 결정한다(S604).
단말(210)은 결정된 빔 기반 랜덤 접속 프리앰블을 기지국(100)에 전송한다(S606). 단말(210)은 랜덤 접속을 위해 할당된 자원 예를 들면, PRACH를 이용하여 빔 기반 랜덤 접속 프리앰블을 전송할 수 있다. 이때 랜덤 접속을 위해 할당된 PRACH 자원은 빔 마다 다르거나 모든 빔이 동일한 PRACH 자원을 사용할 수 있다.
단말(210)은 빔 기반 랜덤 접속 프리앰블을 전송한 후 기지국(100)으로부터 랜덤 접속 응답 수신을 시도한다. 단말(210)은 빔 기반 랜덤 접속 프리앰블을 전송한 후 특정 시간(t_max) 동안 기지국(100)으로부터 랜덤 접속 응답 수신을 시도할 수 있다.
단말(210)은 빔 기반 랜덤 접속 프리앰블을 전송한 후 특정 시간(t_max) 이내에 기지국(100)으로부터 랜덤 접속 응답을 수신하면(S608, S610), 랜덤 접속 응답에 포함된 상향링크 자원 할당 정보를 이용하여 상향링크 데이터를 기지국(100)에 전송한다(S612).
한편, 단말(210)은 빔 기반 랜덤 접속 프리앰블을 전송한 후 특정 시간(t_max)이 경과하는 동안 랜덤 접속 응답을 수신하지 못하였고(S608), 빔 기반 랜덤 접속 프리앰블의 전송 횟수가 미리 설정된 횟수(N_max) 이하이면(S614), 빔 기반 랜덤 접속 프리앰블의 송신 전력을 높여 빔 기반 랜덤 접속 프리앰블을 재전송한다(S616).
또한 단말(210)은 빔 기반 랜덤 접속 프리앰블을 전송한 후 특정 시간(t_max)이 경과하는 동안 랜덤 접속 응답을 수신하지 못하였고(S608), 빔 기반 랜덤 접속 프리앰블의 전송 횟수가 미리 설정된 횟수(N_max)보다 많으면, 빔 기반 프리앰블을 사용하기로 결정할 수 있다(S618).
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 단말의 셀 기반 프리앰블을 이용한 랜덤 접속 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 7을 참고하면, 단말(210)이 셀 기반 랜덤 접속 프리앰블을 사용하기로 결정되었으면(S702), 셀 기반 프리앰블 그룹(CG0, CG1) 내에서 하나의 그룹을 선택하고, 선택한 그룹에 속한 시퀀스 가운데 임의의 시퀀스를 셀 기반 랜덤 접속 프리앰블로 결정한다(S704).
단말(210)은 결정된 셀 기반 랜덤 접속 프리앰블을 기지국으로 전송한다(S706). 이때 단말(210)은 셀 기반 랜덤 접속 프리앰블을 전송하도록 할당된 자원을 이용하여 셀 기반 랜덤 접속 프리앰블을 전송할 수 있다.
단말(210)은 셀 기반 랜덤 접속 프리앰블을 전송한 후 특정 시간(t_max) 동안 기지국(100)으로부터 랜덤 접속 응답을 시도한다.
단말(210)은 셀 기반 랜덤 접속 프리앰블을 전송한 후 특정 시간(t_max) 이내에 기지국(100)으로부터 랜덤 접속 응답을 수신하면(S708, S710), 랜덤 접속 응답에 포함된 상향링크 자원 할당 정보를 이용하여 상향링크 데이터를 기지국(100)에 전송한다(S712).
한편, 단말(210)은 셀 기반 랜덤 접속 프리앰블을 전송한 후 특정 시간(t_max)이 경과하는 동안 랜덤 접속 응답을 수신하지 못하였으면, 셀 기반 랜덤 접속 프리앰블의 송신 전력을 높여 셀 기반 랜덤 접속 프리앰블을 재전송한다(S714).
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 기지국의 랜덤 접속 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 8을 참고하면, 기지국(100)은 빔별로 랜덤 접속에 할당된 자원에서 단말로부터 전송된 랜덤 접속 프리앰블 검출 동작을 수행한다(S802). 랜덤 접속 절차에서는 빔 기반 랜덤 접속 프리앰블과 셀 기반 랜덤 접속 프리앰블이 사용되므로, 기지국(100)의 각 빔에서는 빔 기반 랜덤 접속 프리앰블 검출과 셀 기반 랜덤 접속 프리앰블 검출을 모두 진행한다. 특히, 기지국(100)의 각 빔에서는 빔 기밤 랜덤 접속 프리앰블을 전송하도록 할당된 자원에서 해당 빔에 할당된 랜덤 접속 프리앰블의 검출을 시도한다. 또한 기지국(100)의 각 빔에서는 셀 기밤 랜덤 접속 프리앰블을 전송하도록 할당된 자원에서 셀 기반 랜덤 접속 프리앰블의 검출을 시도한다. 셀 기반 랜덤 접속 프리앰블을 검출하는 과정은 기존 LTE/LTE-A에서 랜덤 접속 프리앰블을 검출하기 위해 기지국이 하는 동작과 동일하다고 볼 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 랜덤 접속 절차에서는 빔 기반 랜덤 접속 프리앰블을 사용하여 프리앰블 충돌의 확률을 낮출 수 있으며, 각 빔에서는 해당 빔에 할당된 프리앰블과 셀 기반 프리앰블의 검출을 시도하면 되므로, 빔 마다 필요로 하는 랜덤 접속 프리앰블 검출 계산량을 줄일 수 있다. 이와 동시에 기지국 내의 모든 빔에서 셀 기반 랜덤 접속 프리앰블 검출을 시도하므로, 랜덤 접속 프리앰블의 검출 성공율을 유지할 수 있다는 장점도 있다.
어떤 빔에서 빔 기반 랜덤 접속 프리앰블이 검출되면(S804), 기지국(100)은 단말(210)이 해당 빔에 속해 있음을 인지하고, 빔 기반 랜덤 접속 프리앰블이 검출된 빔을 이용하여 랜덤 접속 응답을 단말(210)로 전송한다(S806).
한편, 다수의 빔에서 셀 기반 랜덤 접속 프리앰블이 검출되면(S808), 기지국(100)은 해당 셀 기반 랜덤 접속 프리앰블을 전송한 단말(210)이 속해 있는 빔을 확인하고(S810), 단말(210)이 속해 있는 빔을 통해 랜덤 접속 응답을 단말(210)로 전송한다(S812).
셀 기반 랜덤 접속 프리앰블을 전송한 단말(210)이 어떤 빔에 속해 있는지 확인하는 방법으로는 다양한 방법이 사용될 수 있다. 예를 들면, 다음과 같은 두 가지 방법이 사용될 수 있다. 첫 번째, 셀 기반 랜덤 접속 프리앰블을 검출한 각 빔은 해당 셀 기반 랜덤 접속 프리앰블의 수신 품질 예를 들면, 수신 신호대 잡음비(Signal-to-Noise Ratio, SNR)를 측정하고 기지국(100)의 중앙 처리 유닛(central processing unit, CPU)에 이를 전달한다. 기지국(100)의 CPU는 각 빔마다 측정된 SNR을 바탕으로 SNR이 가장 높은 빔이 해당 단말(210)이 속해 있는 빔으로 판단하고, 해당 빔을 통해 랜덤 접속 응답을 전송한다. 두 번째, 단말(210)이 통신에 사용할 하나의 빔을 결정하면, 제어 채널의 특정 자원을 통해 빔 정보를 기지국에 피드백하고, 기지국(100)은 제어 채널을 통해 단말(210)이 속해 있는 빔을 확인할 수 있다. 기지국(100)은 제어 채널을 통해 확인한 빔을 통해 랜덤 접속 응답을 전송한다.
한편, 기지국(100)은 빔 기반 랜덤 접속 프리앰블 검출 및 셀 기반 랜덤 접속 프리앰블 검출에 실패하면, 랜덤 접속 실패로 판단한다(S814).
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 단말의 랜덤 접속 장치를 나타낸 도면이다.
도 9를 참고하면, 단말(210, 220)의 랜덤 접속 장치(900)는 프로세서(910), 송수신기(920) 및 메모리(930)를 포함한다.
프로세서(910)는 도 5 내지 도 7에서 설명한 절차들을 수행하여 랜덤 접속 절차를 수행한다. 또한 프로세서(910)는 복수의 빔에서 수신되는 하향링크 기준 신호의 신호 품질을 측정하고, 측정 결과를 토대로 가장 우수한 신호 품질을 가지는 빔을 통신에 사용할 빔으로 결정한다. 프로세서(910)는 빔 기반 프리앰블 그룹(BG0, BG1, BG2)에서 빔 기반 랜덤 접속 프리앰블을 결정하고, 랜덤 접속에 사용할 수 있다. 프로세서(910)는 빔 기반 랜덤 접속 프리앰블을 설정된 횟수만큼 재전송하여도 기지국(100)으로부터 랜덤 접속 응답을 수신하지 못한 경우, 셀 기반 프리앰블 그룹(CG0, CG1)에서 셀 기반 랜덤 접속 프리앰블을 결정하고, 랜덤 접속에 사용할 수 있다. 또한 프로세서(910)는 설정된 예외 경우에 해당하는 경우, 셀 기반 프리앰블 그룹(CG0, CG1, CG2)에서 셀 기반 랜덤 접속 프리앰블을 결정하고, 랜덤 접속에 사용할 수 있다. 이러한 프로세서(910)는 중앙 처리 유닛이나 기타 칩셋, 마이크로프로세서 등으로 구현될 수 있다.
송수신기(920)는 빔 기반 랜덤 접속 프리앰블 또는 셀 기반 랜덤 접속 프리앰블을 기지국(100)에 전송하고, 기지국(100)으로부터 랜덤 접속 응답을 수신한다. 또한 송수신기(920)는 랜덤 접속 절차를 위해 필요한 시스템 정보나 하향링크 기준 신호를 기지국(100)으로부터 수신할 수 있다.
메모리(930)는 프로세서(910)에서 수행하기 위한 명령어(instructions)을 저장하고 있거나 저장 장치(도시하지 않음)로부터 명령어를 로드하여 일시 저장하며, 프로세서(910)는 메모리(930)에 저장되어 있거나 로드된 명령어를 실행한다.
프로세서(910)와 메모리(930)는 버스(도시하지 않음)를 통해 서로 연결되어 있으며, 버스에는 입출력 인터페이스(도시하지 않음)도 연결되어 있을 수 있다. 이때 입출력 인터페이스에 송수신기(920)가 연결되며, 입력 장치, 디스플레이, 스피커, 저장 장치 등의 주변 장치가 연결되어 있을 수 있다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 기지국의 랜덤 접속 장치를 나타낸 도면이다.
도 10을 참고하면, 기지국(100)의 랜덤 접속 장치(1000)는 프로세서(1010), 송수신기(1020) 및 메모리(1030)를 포함한다.
프로세서(1010)는 도 8에서 설명한 절차들을 수행하여 단말(210, 220)의 랜덤 접속을 처리한다. 프로세서(1010)는 랜덤 접속 프리앰블로 사용하는 복수의 시퀀스를 각각 충돌기반 프리앰블 집합과 비충돌기반 프리앰블 집합으로 분류하고, 충돌기반 프리앰블 집합 내 시퀀스들을 하나 이상의 셀 기반 프리앰블 그룹(CG0, CG1)과 하나 이상의 빔 기반 프리앰블 그룹(BG0, BG1)으로 세분하고, 비충돌기반 프리앰블 집합 내 시퀀스들을 하나 이상의 셀 기반 프리앰블 그룹(CG2)과 하나 이상의 빔 기반 프리앰블 그룹(BG2)으로 세분한다. 또한 빔 기반 프리앰블 그룹(BG0, BG1, BG2) 내 시퀀스들은 각 빔에서 이용 가능한 랜덤 접속 프리앰블들로 구분하며, 이와 같은 랜덤 접속 프리앰블 분류 정보를 시스템 정보를 통해 단말(210, 220)에 알릴 수 있다. 프로세서(1010)는 빔별로 랜덤 접속에 할당된 자원에서 단말(210, 220)로부터 전송된 랜덤 접속 프리앰블 검출 동작을 수행하고, 랜덤 접속 프리앰블이 검출되면 랜덤 접속 응답을 생성한다. 프로세서(1010)는 랜덤 접속 프리앰블 검출 동작에 따라서 셀 기반 랜덤 접속 프리앰블을 검출한 경우, 단말(210, 220)이 속해 있는 빔을 확인하는 과정을 수행할 수 있다. 이러한 프로세서(1010)는 중앙 처리 유닛이나 기타 칩셋, 마이크로프로세서 등으로 구현될 수 있다.
송수신기(1020)는 시스템 정보, 하향링크 기준 신호 및 랜덤 접속 응답을 단말(210, 220)에 전송하고, 단말(210, 220)로부터 빔 기반 랜덤 접속 프리앰블 또는 셀 기반 랜덤 접속 프리앰블을 수신한다.
메모리(1030)는 프로세서(1010)에서 수행하기 위한 명령어을 저장하고 있거나 저장 장치(도시하지 않음)로부터 명령어를 로드하여 일시 저장하며, 프로세서(1010)는 메모리(1030)에 저장되어 있거나 로드된 명령어를 실행한다.
프로세서(1010)와 메모리(1030)는 버스(도시하지 않음)를 통해 서로 연결되어 있으며, 버스에는 입출력 인터페이스(도시하지 않음)도 연결되어 있을 수 있다. 이때 입출력 인터페이스에 송수신기(1020)가 연결되며, 입력 장치, 디스플레이, 스피커, 저장 장치 등의 주변 장치가 연결되어 있을 수 있다.
발명의 실시 예는 이상에서 설명한 장치 및/또는 방법을 통해서만 구현되는 것은 아니며, 본 발명의 실시 예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시 예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.
이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.

Claims (20)

  1. 복수의 빔을 사용하는 통신 시스템에서 단말의 랜덤 접속 방법으로서,
    상기 복수의 빔 중 상기 단말이 통신할 빔을 결정하는 단계,
    빔 기반 프리앰블 그룹과 셀 기반 프리앰블 그룹 가운데 하나의 그룹에서 랜덤 접속 프리앰블을 결정하는 단계,
    상기 랜덤 접속 프리앰블을 상기 결정된 빔을 통해 전송하는 단계, 그리고
    설정된 기간 동안에 상기 랜덤 접속 프리앰블에 대한 랜덤 접속 응답이 기지국으로부터 수신되지 않으면, 다른 그룹에서 랜덤 접속 프리앰블을 결정하여 상기 결정된 빔을 통해 전송하는 단계
    를 포함하는 랜덤 접속 방법.
  2. 제1항에서,
    상기 하나의 그룹에서 랜덤 접속 프리앰블을 결정하는 단계는
    설정된 예외 조건에 해당하지 않으면, 우선적으로 상기 빔 기반 프리앰블 그룹에서 상기 랜덤 접속 프리앰블을 선택하는 단계, 그리고
    상기 예외 조건에 해당하면, 상기 셀 기반 프리앰블 그룹에서 상기 랜덤 접속 프리앰블을 선택하는 단계를 포함하는 랜덤 접속 방법.
  3. 제1항에서,
    상기 예외 조건은 경로 감쇠값, 빔간 간섭 및 상기 단말의 지연에 대한 제약 중 적어도 하나에 의해 설정되는 랜덤 접속 방법.
  4. 제1항에서,
    상기 설정된 기간은 설정된 횟수만큼 상기 빔 기반 랜덤 접속 프리앰블을 재전송하는 기간을 포함하는 랜덤 접속 방법.
  5. 제1항에서,
    랜덤 접속을 위해 사용 가능한 복수의 시퀀스들은 상기 셀 기반 프리앰블 그룹과 상기 빔 기반 프리앰블 그룹으로 분류되며, 상기 빔 기반 프리앰블 그룹 내 시퀀스들은 상기 복수의 빔에 할당되는 랜덤 접속 방법.
  6. 제1항에서,
    상기 설정된 기간 내에 상기 랜덤 접속 프리앰블에 대한 랜덤 접속 응답이 상기 기지국으로부터 수신되지 않은 경우, 설정된 횟수만큼 상기 랜덤 접속 프리앰블의 송신 전력을 높여 상기 랜덤 접속 프리앰블을 재전송하는 단계
    를 더 포함하는 랜덤 접속 방법.
  7. 제1항에서,
    상기 단말이 통신할 빔을 결정하는 단계는
    상기 기지국으로부터 상기 복수의 빔을 통해 각각 전송된 하향링크 기준 신호를 바탕으로 각 빔의 신호 품질을 측정하는 단계, 그리고
    신호 품질이 가장 좋은 빔을 상기 단말이 통신할 빔으로 결정하는 단계를 포함하는 랜덤 접속 방법.
  8. 복수의 빔을 사용하는 통신 시스템에서 기지국의 랜덤 접속 방법으로서,
    빔별로 랜덤 접속에 할당된 자원에서 단말로부터 전송된 랜덤 접속 프리앰블 검출 동작을 수행하는 단계,
    상기 복수의 빔 중에서 어느 하나의 빔에서 빔 기반 랜덤 접속 프리앰블이 검출되면, 상기 빔 기반 랜덤 접속 프리앰블이 검출된 빔을 이용하여 랜덤 접속 응답을 상기 단말로 전송하는 단계, 그리고
    상기 복수의 빔 중에서 적어도 하나의 빔에서 셀 기반 랜덤 접속 프리앰블이 검출되면, 상기 단말이 속해 있는 빔을 이용하여 상기 랜덤 접속 응답을 상기 단말로 전송하는 단계
    를 포함하는 랜덤 접속 방법.
  9. 제8항에서,
    랜덤 접속을 위해 사용 가능한 복수의 시퀀스들을 셀 기반 프리앰블 그룹과 빔 기반 프리앰블 그룹으로 분류하는 단계,
    상기 빔 기반 프리앰블 그룹 내 시퀀스들을 상기 복수의 빔에 할당하는 단계, 그리고
    그룹별 시퀀스 분류 정보 및 빔별 시퀀스 할당 정보를 단말에 전송하는 단계
    를 더 포함하며,
    상기 빔 기반 랜덤 접속 프리앰블은 상기 어느 하나의 빔에 할당된 시퀀스들 중에서 선택된 시퀀스이고, 상기 셀 기반 랜덤 접속 프리앰블은 상기 셀 기반 프리앰블 그룹 내 시퀀스들 중에서 선택된 시퀀스인 랜덤 접속 방법.
  10. 제9항에서,
    상기 랜덤 접속 프리앰블 검출 동작을 수행하는 단계는
    상기 빔별로 해당 빔에 할당된 시퀀스들을 이용하여 상기 빔 기반 랜덤 접속 프리앰블을 검출하는 단계, 그리고
    상기 빔별로 상기 셀 기반 프리앰블 그룹 내 시퀀스들을 이용하여 상기 셀 기반 랜덤 접속 프리앰블을 검출하는 단계를 포함하는 랜덤 접속 방법.
  11. 제8항에서,
    상기 단말이 속해 있는 빔을 이용하여 상기 랜덤 접속 응답을 상기 단말로 전송하는 단계는 상기 단말이 속해 있는 빔을 확인하는 단계를 포함하는 랜덤 접속 방법.
  12. 제11항에서,
    상기 확인하는 단계는
    상기 적어도 하나의 빔에서 상기 셀 기반 랜덤 접속 프리앰블의 수신 품질을 측정하는 단계, 그리고
    상기 셀 기반 랜덤 접속 프리앰블의 수신 품질이 가장 높은 빔을 상기 상기 단말이 속해 있는 빔으로 결정하는 단계를 포함하는 랜덤 접속 방법.
  13. 제11항에서,
    상기 확인하는 단계는 상기 단말로부터 상기 단말이 속해 있는 빔의 정보를 수신하는 단계를 포함하는 랜덤 접속 방법.
  14. 복수의 빔을 사용하는 통신 시스템에서 단말의 랜덤 접속 장치로서,
    상기 복수의 빔 중 상기 단말이 통신할 빔을 결정하고, 결정된 빔에 할당된 시퀀스들 중에서 빔 기반 랜덤 접속 프리앰블을 결정하고, 셀 기반 프리앰블 집합 내 시퀀스들 중에서 셀 기반 랜덤 접속 프리앰블을 결정하는 프로세서, 그리고
    상기 빔 기반 랜덤 접속 프리앰블을 전송한 후 설정된 조건에 의해서 상기 셀 기반 랜덤 접속 프리앰블을 전송하는 송수신기
    를 포함하는 랜덤 접속 장치.
  15. 제14항에서,
    상기 프로세서는 설정된 기간 동안에 상기 빔 기반 랜덤 접속 프리앰블에 대한 랜덤 접속 응답이 기지국으로부터 수신되지 않으면, 상기 셀 기반 랜덤 접속 프리앰블을 상기 송수신기를 통해 전송하는 랜덤 접속 장치.
  16. 제14항에서,
    상기 기지국에 의해 랜덤 접속을 위해 사용 가능한 복수의 시퀀스들은 셀 기반 프리앰블 그룹과 빔 기반 프리앰블 그룹으로 분류되고, 상기 빔 기반 프리앰블 그룹 내 시퀀스들은 상기 복수의 빔에 할당되며,
    상기 송수신기는 그룹별 시퀀스 분류 정보 및 빔별 시퀀스 할당 정보를 상기 기지국으로부터 수신하는 랜덤 접속 장치.
  17. 복수의 빔을 사용하는 통신 시스템에서 기지국의 랜덤 접속 장치로서,
    빔별로 랜덤 접속에 할당된 자원에서 해당 빔에 할당된 시퀀스들을 이용하여 상기 빔 기반 랜덤 접속 프리앰블 검출 동작을 수행하고, 상기 빔별로 셀 기반 프리앰블 그룹 내 시퀀스들을 이용하여 상기 셀 기반 랜덤 접속 프리앰블 검출 동작을 수행하며, 상기 빔 기반 랜덤 접속 프리앰블 검출 동작 또는 상기 셀 기반 랜덤 접속 프리앰블 검출 동작을 통해서 랜덤 접속 프리앰블이 검출되면 랜덤 접속 응답을 생성하는 프로세서, 그리고
    상기 랜덤 접속 응답을 단말로 전송하는 송수신기
    를 포함하는 랜덤 접속 장치.
  18. 제17항에서,
    상기 프로세서는 랜덤 접속을 위해 사용 가능한 복수의 시퀀스들을 셀 기반 프리앰블 그룹과 빔 기반 프리앰블 그룹으로 분류하고, 상기 빔 기반 프리앰블 그룹 내 시퀀스들을 상기 복수의 빔에 할당하고,
    빔 기반 랜덤 접속 프리앰블은 상기 단말에 의해 어느 하나의 빔에 할당된 시퀀스들 중에서 선택된 시퀀스이고, 셀 기반 랜덤 접속 프리앰블은 상기 단말에 의해 상기 셀 기반 프리앰블 그룹 내 시퀀스들 중에서 선택된 시퀀스인 랜덤 접속 장치.
  19. 제17항에서,
    상기 송수신기는 상기 빔 기반 랜덤 접속 프리앰블 검출 동작에 의해 빔 기반 랜덤 접속 프리앰블이 검출된 경우, 상기 빔 기반 랜덤 접속 프리앰블이 검출된 빔을 통해서 상기 랜덤 접속 응답을 전송하는 랜덤 접속 장치.
  20. 제17항에서,
    상기 프로세서는 상기 셀 기반 랜덤 접속 프리앰블 검출 동작에 의해 셀 기반 랜덤 접속 프리앰블이 검출된 경우, 상기 단말이 속해 있는 빔을 확인하고,
    상기 송수신기는 상기 단말이 속해 있는 빔을 통해서 상기 랜덤 접속 응답을 전송하는 랜덤 접속 장치.
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