KR20170053578A - 사물인터넷 디바이스 및 그 랜덤 접속 방법 - Google Patents

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Abstract

사물인터넷 디바이스 및 그 랜덤 접속 방법이 개시된다. 커버리지 이득을 높일 필요가 없는 경우, 사물인터넷 디바이스는 제1 프리앰블 포맷을 이용하여 랜덤 접속을 수행할 수 있다. 그리고 커버리지 이득을 높일 필요가 있는 경우, 사물인터넷 디바이스는 제1 프리앰블 포맷과 다른 제2 프리앰블 포맷을 이용하여 랜덤 접속을 수행할 수 있다.

Description

사물인터넷 디바이스 및 그 랜덤 접속 방법{INTERNET OF THINGS DEVICE AND RANDOM ACCESS METHOD THEREOF}
본 발명은 사물인터넷 디바이스 및 그 랜덤 접속 방법에 관한 것이다.
최근에 사물인터넷(IoT, Internet of Things)에 대한 관심이 높아짐에 따라, 이동통신망을 통해 저전력 광역(Low Power Wide Area) 통신을 지원하는 협대역 사물인터넷(NB IoT, Narrow Band Internet of Things) 표준이 진행 중에 있다. 협대역 사물 인터넷(NB IoT)은 지에스엠(GSM: Global System for Mobile Communications) 또는 엘티이(LTE: Long Term Evolution) 망에서 좁은 대역을 이용하여, 수백 kbps 이하의 데이터 전송 속도와 10km 이상의 광역 서비스를 지원하는 기술이다. 이에 따라, 협대역 사물인터넷(NB IoT)는 수도 검침, 위치 추적용 기기등과 같이 원거리에 있고 전력 소비가 낮은 사물간 통신에 적합하다.
이러한 협대역 사물인터넷에 사용되는 디바이스(이하, 'IoT 디바이스'라함)는 접속 주기가 긴 특성이 있으며 높은 커버리지 이득(coverage enhancement)이 필요하다. 그리고 IoT 디바이스의 보급이 급격이 증가함에 따라, 자원 효율성의 증대와 시그널링 감소가 필요하다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 사물인터넷에 적합한 랜덤 접속 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 사물인터넷 디바이스의 랜덤 접속 방법이 제공된다. 상기 랜덤 접속 방법은, 커버리지 이득을 높일 필요가 없는 경우, 제1 프리앰블 포맷을 이용하여 랜덤 접속을 수행하는 단계, 그리고 상기 커버리지 이득을 높일 필요가 있는 경우, 상기 제1 프리앰블 포맷과 다른 구조를 가지는 제2 프리앰블 포맷을 이용하여 랜덤 접속을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제2 프리앰블 포맷에 포함된 프리앰블 시퀀스에 대한 전송 회수는 상기 제2 프리앰블 포맷에 포함된 프리앰블 시퀀스에 대한 전송 회수보다 많을 수 있다.
상기 제1 프리앰블 포맷은 한번 전송되는 프리앰블 시퀀스를 가질 수 있다.
상기 랜덤 접속 방법은, 상기 커버리지 이득을 높일 필요가 있는 경우, 상기 제2 프리앰블 포맷을 반복 사용하여 랜덤 접속을 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 반복 사용되는 상기 제2 프리앰블 포맷은 서로 다른 주파수를 통해 전송될 수 있다.
상기 랜덤 접속 방법은, 현재의 수신신호 레벨을 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 프리앰블 포맷을 이용하여 랜덤 접속을 수행하는 단계는, 상기 현재의 수신신호 레벨을 통해 상기 커버리지 이득을 높일 필요가 없는 것으로 판단한 경우 상기 제1 프리앰블 포맷을 이용하여 랜덤 접속을 수행하는 단계를 포함할 수 있으며, 상기 제2 프리앰블 포맷을 이용하여 랜덥 접속을 수행하는 단계는, 상기 현재의 수신신호 레벨을 통해 상기 커버리지 이득을 높일 필요가 있는 것으로 판단한 경우 상기 제2 프리앰블 포맷을 이용하여 랜덤 접속을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제1 및 제2 프리앰블 포맷은 각각 순환전치부호를 포함할 수 있으며, 상기 순환전치부호의 기간은 셀 반경에 따라 다르게 설정될 수 있다.
상기 순환전치부호의 기간은 셀 반경이 커짐에 따라 증가할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 사물인터넷 디바이스의 랜덤 접속 방법이 제공된다. 상기 랜덤 접속 방법은, 현재의 수신신호 레벨을 결정하는 단계, 상기 결정된 수신신호 레벨을 통해 커버리지 이득 레벨을 높일 필요가 없는 것으로 판단한 경우, 프리앰블 시퀀스를 한번 전송하여 랜덤 접속을 수행하는 단계, 그리고 상기 결정된 수신신호 레벨을 통해 상기 커버리지 이득 레벨을 높일 필요가 있는 경우, 상기 프리앰블 시퀀스를 반복 전송하여 랜덤 접속을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 랜덤 접속 방법은, 상기 반복 전송되는 상기 프리앰블 시퀀스를 포함하는 프리앰블 포맷을, 반복 사용하여 랜덤 접속을 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 프리앰블 포맷은 순환전치부호, 상기 반복 전송되는 상기 프리앰블 시퀀스, 그리고 가드 타임을 포함할 수 있다.
상기 순환전치부호의 길이는 셀 반경이 커짐에 따라 증가할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 사물인터넷 디바이스가 제공된다. 상기 사물인터넷 디바이스는 기지국으로부터 수신되는 기준 신호를 이용하여 커버리지 이득을 결정하며, 상기 결정한 커버리지 이득에 따라 프리앰블 포맷을 다르게 설정하는 프로세서, 그리고 상기 프리앰블 포맷을 이용하여 랜덤 접속을 수행하는 RF 모듈을 포함할 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 결정한 커버리지 이득을 높이고자 하는 경우, 상기 프리앰블 포맷이 반복되는 프리앰블 시퀀스 포함하도록 설정할 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 결정한 커버리지 이득을 높이고자 하지 않는 경우, 상기 프리앰블 포맷이 하나의 프리앰블 시퀀스를 포함하도록 설정할 수 있다.
상기 프리앰블 포맷은 순환전치부호, 상기 반복되는 프리앰블 시퀀스, 그리고 가드 타임을 포함할 수 있다.
상기 순환전치부호의 길이는 셀 반경이 커짐에 따라 증가할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 커버리지 이득 레벨에 따라 프리앰블 전송 포맷을 다르게 설정함으로써, IoT 디바이스의 랜덤 접속 성능을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 물리랜덤액세스채널(PRACH)의 프리앰블 포맷을 나태는 도면이다.
도 2a는 커버리지 이득 레벨을 높일 필요 없거나 커버리지 이득 레벨을 적게 높이고자 하는 경우에 대한 물리랜덤액세스채널(PRACH)의 프리앰블 포맷을 나타낸다.
도 2b는 커버리지 이득 레벨을 많이 높이고자 하는 경우에 대한 물리랜덤액세스채널(PRACH)의 프리앰블 포맷을 나타낸다.
도 3은 커버리지 이득 레벨을 높일 필요 없거나 커버리지 이득 레벨을 적게 높이고자 하는 경우, 셀 반경에 따른 물리랜덤액세스채널(PRACH)의 프리앰블 포맷을 나타낸다.
도 4는 커버리지 이득 레벨을 높이고자 하는 경우, 셀 반경에 따른 물리랜덤액세스채널(PRACH)의 프리앰블 포맷을 나타낸다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 프리앰블 시퀀스 길이를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 IoT 디바이스의 랜덤 접속 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 IoT 디바이스를 나타내는 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 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 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, IoT 디바이스는 단말(terminal), 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, 단말, MT, 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 고신뢰성 중계기(high reliability relay station, HR-RS) 등을 지칭할 수도 있고, ABS, 노드B, eNodeB, AP, RAS, BTS, MMR-BS, RS, HR-RS 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 IoT 디바이스는 커버리지 이득(coverage enhancement)을 높이기 위해 프리앰블 포맷을 변경한다. 즉, 본 발명의 실시예에 따른 IoT 디바이스는 커버리지 이득에 따라 서로 다른 프리앰블 포맷을 사용한다. 여기서 커버리지 이득(coverage enhancement)이란 IoT 디바이스의 위치나 무선링크 채널의 상태에 따라 원하는 수신 레벨을 얻는 것을 말한다. 커버리지 이득은 적어도 하나 이상의 레벨로 나눌 수 있다. IoT 디바이스는 기지국이 전송하는 기준 신호(예를 들면, cell-specific 기준 신호)를 수신하고 이 기준 신호를 이용하여 하향링크 채널을 추정할 수 있다. IoT 디바이스가 추정한 하향 링크 채널을 기반으로 커버리지 이득 레벨을 결정할 수 있다. 아래에서 설명하는 바와 같이, 본 발명의 실시예에서는 커버리지 이득 레벨에 따라 서로 다른 물리랜덤액세스 채널(Physical Random Access Channel, PRACH)의 프리앰블 포맷이 사용될 수 있다. IoT 디바이스가 커버리지 이득 레벨을 결정하고, IoT 디바이스는 커버리지 이득 레벨에 대응하는 프리앰블 포맷으로 랜덤 접속(액세스)을 시도한다. 이때, 커버리지 이득레벨마다 서로 다른 랜덤 접속 자원으로 구분할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 물리랜덤액세스채널(PRACH)의 프리앰블 포맷을 나태는 도면이다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 물리랜덤액세스채널(PRACH)의 프리앰블 포맷은 순환전치부호(Cyclic Prefix, CP), 프리앰블 시퀀스(Preamble sequence), 그리고 가드 타임(Guard Time, GT)를 포함한다.
프리앰블 시퀀스 기간(Preamble Sequence Duration)(Ts)은 서브캐리어 스페이싱(subcarrier spacing)과 물리랜덤액세스채널(PRACH)의 대역폭(bandwidth)에 따라 결정된다. 그리고 순환전치부호(CP) 기간(Tcp)은 셀 반경에 따라 다르게 정의될 수 있고, 물리랜덤액세스채널 프리앰블 기간(PRACH preamble duration)은 커버리지 이득에 따라 다르게 정의될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 IoT 디바이스는 커버리지 이득 레벨에 따라 서로 다른 물리랜덤액세스채널(PRACH)의 프리앰블 포맷을 사용하는데, 이에 대해서 도 2a 및 도 2b를 참조하여 상세하게 설명한다.
도 2a는 커버리지 이득 레벨을 높일 필요 없거나 커버리지 이득 레벨을 적게 높이고자 하는 경우에 대한 물리랜덤액세스채널(PRACH)의 프리앰블 포맷을 나타낸다. 그리고 도 2b는 커버리지 이득 레벨을 많이 높이고자 하는 경우에 대한 물리랜덤액세스채널(PRACH)의 프리앰블 포맷을 나타낸다.
도 2a에 나타낸 바와 같이, 커버리지 이득 레벨을 높일 필요가 없거나 적게 높이고자 하는 경우에 대한 물리랜덤액세스채널(PRACH)의 프리앰블 포맷은 순환전치부호(CP), 하나의 프리앰블 시퀀스, 그리고 가드 타임(GT)를 포함한다.
IoT 디바이스는 기준 신호등을 이용하여 현재의 수신신호 레벨을 결정한다. IoT 디바이스는 현재의 수신신호 레벨이 높아 커버리지 이득 레벨을 높일 필요가 없는 것으로 판단한 경우(또는 커버리지 이득 레벨을 적게 높이고자 하는 경우), 도 2a와 같은 물리랜덤액세스채널(PRACH)의 프리앰블 포맷을 이용하여 랜덤 접속을 수행한다. 현재의 수신신호 레벨이 높은 경우에는 커버리지 이득 레벨을 더욱 높일 필요가 없다. 이런 경우, 본 발명의 실시예에 따른 IoT 디바이스는 도 2a와 같이 프리앰블 시퀀스를 한번만 전송한다. 즉, 현재의 커버리지 이득 레벨이 높은 경우에는, 본 발명의 실시예에 따른 IoT 디바이스는 프리앰블 시퀀스를 한번만 전송함으로써 커버리지 이득을 높이지 않는다.
한편, 도 2b에 나타낸 바와 같이, 커버리지 이득 레벨을 높이고자 하는 경우에 대한 물리랜덤액세스채널(PRACH)의 프리앰블 포맷은 순환전치부호(CP), 복수의 프리앰블 시퀀스, 그리고 가드 타임(GT)를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 IoT 디바이스는 현재의 수신신호 레벨이 낮아 커버리지 이득 레벨을 높일 필요가 있는 것으로 판단한 경우, 도 2b와 같은 물리랜덤액세스채널(PRACH)의 프리앰블 포맷을 이용하여 랜덤 접속을 수행한다. 현재의 수신신호 레벨이 낮은 경우에는 커버리지 이득 레벨을 높일 필요가 있다. 이런 경우, 본 발명의 실시예에 따른 IoT 디바이스는 도 2b와 같이 프리앰블 시퀀스를 적어도 2회 반복하여 전송한다. 즉, 현재의 수신신호 레벨이 낮은 경우에는, 본 발명의 실시예에 따른 IoT 디바이스는 프리앰블 시퀀스를 반복 전송하여 커버리지 이득을 높인다.
그리고, 커버리지 이득을 더욱 높이고자 하는 경우에는 IoT 디바이스는 도 2b와 같은 물리랜덤액세스채널(PRACH)의 프리앰블 포맷을 여러 번 반복하여 전송할 수 있다. 도 2b와 같은 물리랜덤액세스채널(PRACH)의 프리앰블 포맷을 반복 전송하는 경우, 서로 다른 주파수로 전송하는 주파수 다이버시티가 사용될 수 있다. 즉, IoT 디바이스는 서로 다른 주파수를 사용하여 도 2b와 같은 물리랜덤액세스채널(PRACH)의 프리앰블 포맷을 반복하여 전송할 수 있다.
다음으로, 도 3 및 도 4를 참조하여, 셀 반경을 고려한 물리랜덤액세스채널(PRACH)의 프리앰블 포맷에 대해서 설명한다. 순환전치부호(CP) 기간(Tcp)는 셀 반경에 따른 왕복 시간 지연(round trip delay)과 딜레이 스프레드(delay spread)의 합에 의해 결정된다. 이에 따라 사물인터넷에서 지원하는 셀 반경에 따라 순환전치부호(CP) 기간(Tcp)은 달라질 수 있으며, 이에 대한 물리랜덤액세스채널(PRACH)의 프리앰블 포맷에 대해서 알아본다.
도 3은 커버리지 이득 레벨을 높일 필요 없거나 커버리지 이득 레벨을 적게 높이고자 하는 경우, 셀 반경에 따른 물리랜덤액세스채널(PRACH)의 프리앰블 포맷을 나타낸다. 도 3의 (a)는 셀 반경이 작은 경우(예를 들면, 35km)에 대한 물리랜덤액세스채널(PRACH)의 프리앰블 포맷을 나타내며, 도 3의 (b)는 셀 반경이 큰 경우(예를 들면, 100km 이내)에 대한 물리랜덤액세스채널(PRACH)의 프리앰블 포맷을 나타낸다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 셀 반경이 큰 경우에는 셀 반경이 작은 경우보다 순환전치부호(CP) 기간(Tcp)가 길게 설정된다. 도 3의 (a)에 나타낸 바와 같이 셀 반경이 35km인 경우 순환전치부호(CP) 기간(Tcp)는 250us로 설정될 수 있고, 도 3의 (b)에 나타낸 바와 같이 셀 반경이 100km인 경우 순환전치부호(CP) 기간(Tcp)는 684us로 설정될 수 있다. 그리고, 커버리지 이득 레벨을 높일 필요 없거나 커버리지 이득 레벨을 적게 높이고자 하는 경우이므로, 프리앰블 시퀀스는 한번 전송된다. 즉, 전체적인 물리랜덤액세스채널(PRACH)의 프리앰블 포맷은 도 2a와 동일하나, 순환전치부호(CP) 기간(Tcp)이 셀 반경에 따라 다르게 설정된다. 이에 따라, 셀 반경에 따라 물리랜덤액세스채널 프리앰블 기간(PRACH preamble duration)이 서로 다르게 설정될 수 있다.
도 4는 커버리지 이득 레벨을 높이고하자 하는 경우, 셀 반경에 따른 물리랜덤액세스채널(PRACH)의 프리앰블 포맷을 나타낸다. 도 4의 (a)는 셀 반경이 작은 경우(예를 들면, 35km)에 대한 물리랜덤액세스채널(PRACH)의 프리앰블 포맷을 나타내며, 도 4의 (b)는 셀 반경이 큰 경우(예를 들면, 100km 이내)에 대한 물리랜덤액세스채널(PRACH)의 프리앰블 포맷을 나타낸다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 셀 반경이 큰 경우에는 셀 반경이 작은 경우보다 순환전치부호(CP) 기간(Tcp)이 길게 설정된다. 도 4의 (a)에 나타낸 바와 같이 셀 반경이 35km인 경우 순환전치부호(CP) 기간(Tcp)는 250us로 설정될 수 있고, 도 4의 (b)에 나타낸 바와 같이 셀 반경이 100km인 경우 순환전치부호(CP) 기간(Tcp)는 684us로 설정될 수 있다. 그리고, 커버리지 이득 레벨을 높일 필요가 있는 경우이므로, 프리앰블 시퀀스는 복수 회 전송된다. 즉, 전체적인 물리랜덤액세스채널(PRACH)의 프리앰블 포맷은 도 2b와 동일하나, 순환전치부호(CP) 기간(Tcp)은 셀 반경에 따라 다르게 설정된다. 이에 따라, 셀 반경에 따라 물리랜덤액세스채널 프리앰블 기간(PRACH preamble duration)이 서로 다르게 설정될 수 있다.
한편, 상기에서 설명한 프리앰블 시퀀스 길이(즉, Ts의 길이)는 물리랜덤액세스채널(PRACH)의 설계 시에 서브캐리어 스페이싱(subcarrier spacing)과 물리랜덤액세스채널(PRACH)의 대역폭(bandwidth)에 따라 결정된다. 동일한 서브캐리어 스페이싱을 사용하는 경우, 물리랜덤액세스채널(PRACH)의 대역폭이 증가함에 따라 프리앰블 시퀀스 길이는 증가하며, 물리랜덤액세스채널(PRACH)의 대역폭이 감소함에 따라 프리앰블 시퀀스 길이는 감소한다. 그리고, 동일한 물리랜덤액세스채널(PRACH)의 대역폭(bandwidth)을 사용하는 경우, 서브캐리어 스페이싱이 작아짐에 따라 프리앰블 시퀀스 길이는 증가하며, 서브캐리어 스페이싱이 커짐에 따라 프리앰블 시퀀스 길이는 감소한다.
예를 들어, 물리랜덤액세스채널(PRACH)의 대역폭(bandwidth)이 180 kHz 이고 서브캐리어 스페이싱이 1.23 kHz인 경우, 프리앰블 시퀀스 길이는 800us이며 총 144개의 서브캐리어가 할당될 수 있다. 물리랜덤액세스채널(PRACH)에 인접한 대역에 미치는 간섭을 고려하여 약 10% 정도의 가드 밴드(Guard band)를 설정하고 소수의 시퀀스 길이를 갖는 Zadoff-chu(ZC) 시퀀스를 사용하는 경우, 프리앰블 시퀀스는 127의 길이를 갖는다. 따라서, 도 5에 나타낸 바와 같이, 프리앰블 시퀀스 길이는 800us이고 127 길이를 가지는 ZC squence가 사용된다. 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 프리앰블 시퀀스 길이를 나타내는 도면이다.
기지국은 IoT 디바이스로부터 프리앰블 시퀀스를 수신한다. 기지국은 수신한 프리앰블 시퀀스를 이용하여 IoT 디바이스의 물리랜덤액세스채널(PRACH) 전송 시점을 추정함으로써 왕복 시간 지연(round trip delay)를 계산한다. 여기서, 타이밍 추정(timing estimation)의 기본 단위는 물리랜덤액세스채널의 프리앰블 포맷에서 사용된 프리앰블 시퀀스 길이와 프리앰블 시퀀스의 전송 시간에 따라 달라진다. 예를 들어, 도 6의 경우에는 타이밍 추정의 기본 단위는 800us/127 = 6.299us이다. 따라서, 기지국이 IoT 디바이스의 물리랜덤액세스채널의 프리앰블을 성공적으로 검출한 경우, 타이밍 추정 에러는 약 -3.15us에서 3.15us까지 범위를 가질 수 있다. 타이밍 검출 에러의 범위가 증가하면, IoT 디바이스의 업링크 동기의 오차가 업링크 순환전치부호(CP)의 길이보다 커질 수 있다. 이에 따라, IoT 디바이스의 업링크 전송 시 인접한 심볼 및 인접한 서브캐리어에 간섭을 발생시킬 수 있다.
한편, 동일한 서브캐리어 스페이싱을 갖고 더욱 넓은 물리랜덤액세스채널(PRACH)의 대역폭(bandwidth)을 사용하는 경우, 더욱 긴 프리앰블 시퀀스가 사용될 수 있다. 이 경우, 타이밍 추정의 기본 단위는 감소하며, 기지국이 성공적으로 검출한 물리랜덤액세스채널의 프리앰블에 대한 전송 시간은 더 작은 타이밍 검출 에러 범위를 갖는다. 따라서, 물리랜덤액세스채널(PRACH)의 프리앰블 포맷의 설계 시, 타이밍 추정 에러의 범위가 업링크 순환전치부호(CP) 길이 내에 포함될 수 있도록 물리랜덤액세스채널(PRACH)의 대역폭이 설정될 필요가 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 IoT 디바이스의 랜덤 접속 방법을 나타내는 흐름도이다.
먼저, IoT 디바이스는 현재의 수신신호 레벨을 결정한다(S610). IoT 디바이스는 기지국이 전송하는 기준신호를 수신하고 이 기준 신호를 이용하여 하향링크 채널을 추정할 수 있다. IoT 디바이스는 추정한 하향링크 채널을 기반으로 커버리지 이득 레벨을 결정한다. 여기서, 커버리지 이득 레벨은 복수의 레벨을 가지며, 커버리지 이득 레벨이 높을수록 채널 상태가 좋지 않다는 것을 의미한다.
IoT 디바이스는 S610 단계에서 결정한 현재의 수신신호 레벨을 이용하여, 커버리지 이득 레벨을 높일 필요가 있는지를 판단한다(S620). 현재의 수신신호 레벨이 소정의 기준 레벨을 초과하는 경우, IoT 디바이스는 커버리지 이득 레벨을 높일 필요가 없는 것을 판단할 수 있다. 그리고 현재의 수신신호 레벨이 소정의 기준 레벨 이하인 경우에는, IoT 디바이스는 커버리지 이득 레벨을 높일 필요가 있는 것으로 판단할 수 있다.
IoT 디바이스는 S620 단계에서 커버리지 이득 레벨을 높일 필요가 없는 것으로 판단한 경우, 제1 프리앰블 포맷을 이용하여 랜덤 접속을 수행한다(S630). 즉, IoT 디바이스는 커버리지 이득 레벨을 높일 필요가 없는 경우, 도 2a와 같은 구조를 가지는 프리앰블 포맷을 이용하여 랜덤 접속을 수행한다. 도 2a에 나타낸 바와 같이, 제1 프리앰블 포맷은 하나의 프리앰블 시퀀스를 가진다.
IoT 디바이스는 S620 단계에서 커버리지 이득 레벨을 높일 필요가 있는 것으로 판단한 경우, 제2 프리앰블 포맷을 이용하여 랜덤 접속을 수행한다(S640). 즉, IoT 디바이스는 커버리지 이득 레벨을 높일 필요가 있는 경우, 도 2b와 같은 구조를 가지는 프리앰블 포맷을 이용하여 랜덤 접속을 수행한다. 도 2b에 나타낸 바와 같이, 제1 프리앰블 포맷은 복수의 프리앰블 시퀀스를 가진다.
한편, 상기의 설명에서 제1 프리앰블 포맷은 하나의 프리앰블 시퀀스를 가지고 제2 프리앰블 포맷은 복수의 프리앰블 시퀀스를 가지는 것으로 설명하였지만, 제2 프리앰블 포맷의 프리앰블 시퀀스가 제1 프리앰블 포맷의 프리앰블 시퀀스보다 더 많은 개수를 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 프리앰블 포맷은 2개의 프리앰블 시퀀스를 가지고, 제2 프리앰블 포맷은 4개의 프리앰블 시퀀스를 가질 수 있다.
이와 같이 본 발명의 실시예는 커버리지 이득 레벨에 따라 프리앰블 전송 포맷을 다르게 설정함으로써, IoT 디바이스의 랜덤 접속 성능을 향상시킬 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 IoT 디바이스를 나타내는 도면이다.
도 7에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 IoT 디바이스(700)은 프로세서(710), 메모리(720) 및 RF 모듈(730)을 포함한다.
프로세서(710)는 도 1 내지 도 6에서 설명한 포맷, 방법 및 기능들을 구현하도록 구성될 수 있다.
메모리(720)는 프로세서(710)와 연결되고 프로세서(710)의 동작과 관련된 다양한 정보를 저장한다.
RF 모듈(730)은 안테나(도시 하지 않음)와 연결되고 무선 신호를 송신 또는 수신한다. 그리고 안테나는 단일 안테나 도는 다중 안테나(MIMO 안테나)로 구현될 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (19)

  1. 사물인터넷 디바이스의 랜덤 접속 방법으로서,
    커버리지 이득을 높일 필요가 없는 경우, 제1 프리앰블 포맷을 이용하여 랜덤 접속을 수행하는 단계, 그리고
    상기 커버리지 이득을 높일 필요가 있는 경우, 상기 제1 프리앰블 포맷과 다른 구조를 가지는 제2 프리앰블 포맷을 이용하여 랜덤 접속을 수행하는 단계를 포함하는 랜덤 접속 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 프리앰블 포맷에 포함된 프리앰블 시퀀스에 대한 전송 회수는 상기 제2 프리앰블 포맷에 포함된 프리앰블 시퀀스에 대한 전송 회수보다 많은 랜덤 접속 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제2 프리앰블 포맷은 반복 전송되는 프리앰블 시퀀스를 가지는 랜덤 접속 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 프리앰블 포맷은 한번 전송되는 프리앰블 시퀀스를 가지는 랜덤 접속 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 커버리지 이득을 높일 필요가 있는 경우, 상기 제2 프리앰블 포맷을 반복 사용하여 랜덤 접속을 수행하는 단계를 더 포함하는 랜덤 접속 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 반복 사용되는 상기 제2 프리앰블 포맷은 서로 다른 주파수를 통해 전송되는 랜덤 접속 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    현재의 수신신호 레벨을 결정하는 단계를 더 포함하는 랜덤 접속 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 프리앰블 포맷을 이용하여 랜덤 접속을 수행하는 단계는, 상기 현재의 수신신호 레벨을 통해 상기 커버리지 이득을 높일 필요가 없는 것으로 판단한 경우 상기 제1 프리앰블 포맷을 이용하여 랜덤 접속을 수행하는 단계를 포함하며,
    상기 제2 프리앰블 포맷을 이용하여 랜덥 접속을 수행하는 단계는, 상기 현재의 수신신호 레벨을 통해 상기 커버리지 이득을 높일 필요가 있는 것으로 판단한 경우 상기 제2 프리앰블 포맷을 이용하여 랜덤 접속을 수행하는 단계를 포함하는 랜덤 접속 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 프리앰블 포맷은 각각 순환전치부호를 포함하며,
    상기 순환전치부호의 기간은 셀 반경에 따라 다르게 설정되는 랜덤 접속 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 순환전치부호의 기간은 셀 반경이 커짐에 따라 증가하는 랜덤 접속 방법.
  11. 사물인터넷 디바이스의 랜덤 접속 방법으로서,
    현재의 수신신호 레벨을 결정하는 단계,
    상기 결정된 수신신호 레벨을 통해 커버리지 이득 레벨을 높일 필요가 없는 것으로 판단한 경우, 프리앰블 시퀀스를 한번 전송하여 랜덤 접속을 수행하는 단계, 그리고
    상기 결정된 수신신호 레벨을 통해 상기 커버리지 이득 레벨을 높일 필요가 있는 경우, 상기 프리앰블 시퀀스를 반복 전송하여 랜덤 접속을 수행하는 단계를 포함하는 랜덤 접속 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 반복 전송되는 상기 프리앰블 시퀀스를 포함하는 프리앰블 포맷을, 반복 사용하여 랜덤 접속을 수행하는 단계를 더 포함하는 랜덤 접속 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 프리앰블 포맷은 순환전치부호, 상기 반복 전송되는 상기 프리앰블 시퀀스, 그리고 가드 타임을 포함하는 랜덤 접속 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 순환전치부호의 길이는 셀 반경이 커짐에 따라 증가하는 랜덤 접속 방법.
  15. 기지국으로부터 수신되는 기준 신호를 이용하여 커버리지 이득을 결정하며, 상기 결정한 커버리지 이득에 따라 프리앰블 포맷을 다르게 설정하는 프로세서, 그리고
    상기 프리앰블 포맷을 이용하여 랜덤 접속을 수행하는 RF 모듈을 포함하는 사물인터넷 디바이스.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 프로세서는, 상기 결정한 커버리지 이득을 높이고자 하는 경우, 상기 프리앰블 포맷이 반복되는 프리앰블 시퀀스 포함하도록 설정하는 사물인터넷 디바이스.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 프로세서는, 상기 결정한 커버리지 이득을 높이고자 하지 않는 경우, 상기 프리앰블 포맷이 하나의 프리앰블 시퀀스를 포함하도록 설정하는 사물인터넷 디바이스.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 프리앰블 포맷은 순환전치부호, 상기 반복되는 프리앰블 시퀀스, 그리고 가드 타임을 포함하는 사물인터넷 디바이스.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 순환전치부호의 길이는 셀 반경이 커짐에 따라 증가하는 사물인터넷 디바이스.
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