KR20170097670A - 프리앰블 코딩으로 랜덤 액세스를 우선순위화하는 방법 - Google Patents

프리앰블 코딩으로 랜덤 액세스를 우선순위화하는 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 랜덤 액세스(RA) 방법(200), 및 RA 방법(200)을 실행하는데 참여하는 기지국, 단말 디바이스 및 시스템을 제공한다. RA 방법(200)에서, 복수의 단말 디바이스들(301) 중 적어도 하나는 하나의 RA 시간 슬롯 동안에 하나 이상의 프리앰블들을 가지는 리소스 요구를 기지국(302)에 송신한다. 그럼으로써, 각 단말 디바이스(301)는 상위 우선권 레벨을 가지는 리소스 요구를 송신하기 위해서는 더 많은 프리앰블을, 하위 우선권 레벨을 가지는 리소스 요구를 송신하기 위해서는 더 적은 프리앰블을 조합하도록 구성된다. 기지국(302)은 적어도 하나의 리소스 요구내의 프리앰블들의 개수에 기초하여 적어도 하나의 리소스 요구의 우선권 레벨을 검출한다. 마지막으로, 기지국(302)은 적어도 하나의 리소스 요구 및 적어도 하나의 우선권 레벨에 따라 업링크 리소스들을 할당한다.

Description

프리앰블 코딩으로 랜덤 액세스를 우선순위화하는 방법{METHOD TO PRIORITIZE RANDOM ACCESS WITH PREAMBLE CODING}
본 발명은 랜덤 액세스(RA) 방법, 및 각각이 RA 방법에 참여하도록 구성된 기지국, 단말 디바이스 및 시스템에 관한 것이다. 특히, 본 발명의 RA 방법은 리소스 요구들의 우선권 레벨들을 결정함으로써 무선 네트워크에서 업링크 리소스들의 할당에 대한 우선순위화를 도입한다. 본 발명의 RA 방법은 상이한 레벨들의 레이턴스 요구조건들 및 서비스 우선권들을 가지는 통신 서비스들, 특히 머신 타입 통신의 서비스들뿐만 아니라 사람-중심 통신들의 서비스들에도 적용될 수 있다.
미래의 모바일 및 무선 통신 네트워크들은 다양한 서비스들을 지원할 것이다. 트래픽 안전 어플리케이션들을 가능하게 하는 서비스들과 같은 특정 서비스들은 극도로 엄격한 레이턴시 요구조건들을 가지고 있다. 그러한 지연-민감형 서비스를 이용하는 단말 디바이스에 대한 응답 시간, 즉 단말 디바이스가 기지국으로의 송신을 개시하는 시점으로부터, 기지국에서 송신이 수신되고 선택적으로는 어플리케이션 서버에 의해 확인되는 시점까지의 기간은 짧은 기간, 즉 수 밀리초 수준일 필요가 있다. 이러한 짧은 기간 내에, 네트워크는 전체 업링크 송신 절차를 달성해야 한다.
그 예측불가능 성질로 인해, 업링크 송신 절차는 통상 RA 절차로서, 송신기들, 예를 들면 단말 디바이스들로의 리소스 할당은 미리 코디네이팅될 수 없다. 둘 이상의 단말 디바이스가 기지국으로의 송신을 위해 동일한 RA 시간 슬롯에서 동일한 업링크 리소스를 채용하는 경우에, 충돌이 발생한다. 이러한 충돌은 대개는 결과적으로 간섭으로 나타나므로, 충돌하는 송신들의 일부 또는 모두가 정확하게 디코딩될 수 없다. 결과적으로, 영향을 받은 송신은 반복되어야 되고, 이는 절차에서 추가적인 지연을 유도한다.
상기 언급된 지연-민감형 서비스들에 대해, 충돌에 의해 야기되는 지연은 가장 핵심적인 이슈가 될 수 있다. 3GPP 롱 텀 에볼루션(LTE) 네트워크에서 RA 채널의 레이턴스는 종종 100ms를 초과하는데(예를 들면, 3GPP, TR 37.868, "Study on RAN Improvement for Machine Type Communication", V 11.0.0, Sep. 2011을 참조하라), 이는 최대 지연-민감형 서비스들, 예를 들면 트래픽 안전 서비스들에 대한 실제 응답 시간 요구조건들을 훨씬 뛰어넘는다. 추가적으로, 머신 타입 통신(MTC)이 네트워크에 유입되는 경우에, 네트워크, 예를 들면 기지국에 동시에 액세스할 수 있는 단말 디바이스들의 개수는 크게 증가할 것이다. 결과적으로, RA 절차 동안에 충돌들의 가능성이 추가적으로 증가하고, 상기-기재된 레이턴스 이슈가 더 나쁘게 된다.
장래의 무선 네트워크들, 예를 들면 LTE 신규 배포물들 및 제5 세대 5G는 또한 더욱 다목적으로 될 것이므로, 지연-민감형 서비스 트래픽과 지연-관대형 서비스 트래픽의 혼합이 무선 채널들에서 더욱 더 공존하게 될 것이다. 상기 기재된 충돌 및 지연 이슈를 감안하여, RA 절차는 상이한 종류들의 서비스 트래픽의 일부 우선순위화를 채용하는 것이 필요할 것이다. 예를 들면, 지연-민감형 서비스에 대한 리소스 요구가 지연-관대형 서비스에 대한 리소스 요구와 충돌하는 경우에, 상위 우선권이 지연-민감형 리소스 요구에 부여될 것이므로, 지연-민감형 리소스 요구의 재송신이 회피된다.
종래의 CSMA(Carrier Sense Multiple Access) 스킴에서, 송신하는 단말 디바이스는 그 실제 송신을 시작하기 이전에 다른 단말 디바이스들로부터의 신호를 감지하고 검출한다. 채널이 자유로운지 여부를 단말 디바이스가 감지하는 기간은 충돌하는 디바이스들에 대한 경합(contention) 윈도우라 불린다. 이러한 스킴에서 우선권은 경합 윈도우 크기를 조절하여 특정 단말기 디바이스들에게 다른 것들보다 더 일찍 송신할 기회들을 제공함으로써 구현될 수 있다(Y. Liu 등, "Design of a scalable hybrid mac protocol for heterogeneous m2m networks", IEEE Internet of Things Journal, Bd. 1, Nr. 1, p.99-111, 2014 또는 I. Rhee 등, "Z-MAC: A hybrid MAC for wireless sensor networks", IEEE Transaction for Network, Bd. 16, Nr. 3, p.511-524, 2008을 보라). CSMA 스킴은, 하나의 단말 디바이스가 다른 단말 디바이스들로부터의 신호를 미리 검출할 수 있다는 가정에 기초하고 있다. 이것은, 특히 수 백미터에 걸쳐 셀 반경을 가지는 셀룰러 네트워크에서 실제적인 한계이다. 즉, 다른 단말 디바이스들을 검출할 수 있기 위해서는, 단말 디바이스들은 서로에 근접하여 로케이팅되어야 한다. 그렇지 않으면, CSMA 스킴은 WLAN으로부터 주지된 바와 같이, 소위 "숨겨진 노드 문제"를 겪을 것이다.
그러므로, LTE(3GPP, TS 36.331, "Evolved Universal Terrestrial Radio Access(E-UTRA); Radio Resource Control(RRC); Protocol specification", V. 10.1.0, Mar. 2011을 보라)에서, 프리앰블들이 RA 절차에 이용된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 RA 절차(100)에서, 제1 단말 디바이스(102) 및 제2 단말 디바이스(103)(도 1에서 각각 UE1 및 UE2로 표시됨)는 기지국(101)으로부터 전용 업링크 리소스, 특히 시간-주파수 리소스 블록을 요구하기 위해, 기지국(101, BS로 표시됨)으로의 그 실제 송신에 앞서 프리앰블을 리소스 요구로서 각각 송신한다.
특히, 일단 LTE에서 단말 디바이스(102, 103)가 스케줄링되지 않은 송신 요구를 가진다면, 이것은 그 초기 네트워크 액세스를 위한 리소스 요구를 통신하도록 RA 절차(100)를 시작할 것이다. 도 1에 도시된 바와 같이, RA 절차(100)는 4개의 단계들을 포함한다.
제1 단계에서, 하나 이상의 단말기 디바이스들(102, 103)은 랜덤으로 선택된 RA 프리앰블을 가지는 리소스 요구를 기지국(101)에 송신한다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 2개의 단말 디바이스들 UE1 및 UE2는 서명 PA1에 의해 정의된 프리앰블을 각각 송신한다. 모든 가능한 프리앰블들의 세트는 단말 디바이스들(102, 103) 및 기지국(101)에서 주지되어 있다. 그러므로, 프리앰블은 또한 트레이닝 시퀀스 및 서명으로서도 이용될 수 있다. 기지국(101)은 상이한 프리앰블들을 검출할 수 있고, 개별적인 프리앰블들에 따라 응답들을 전송할 수 있다. 도 1의 경우에, 기지국(101)은 프리앰블 PA1을 가지는 리소스 요구를 검출한다.
제2 단계에서, 기지국(101)은 검출된 프리앰블들에 응답하여 다운링크 공유 채널에서 RA 응답을 송신한다. 각 리소스 요구의 검출된 프리앰블에 따라, 기지국(101)은 대응하는 단말 디바이스(들)(102, 103)에게 업링크 리소스를 할당한다. 도 1의 경우에, 기지국(101)은 프리앰블 PA1을 전송하는 단말 디바이스들 UE1 및 UE2에 대해 업링크(UL) 리소스를 부여한다.
제3 단계에서, 단말 디바이스(102, 103)는 제2 단계에서 RA 응답에서 기지국(101)에 의해 그에게 할당된 리소스를 이용하여, 그 아이덴터티 및 다른 메시지들, 예를 들면 스케줄링 요구를 기지국(101)에 송신한다. 도 1의 경우에, 양쪽 UE1 및 UE2는 그들 리소스 요구에 따라 UL 리소스들이 부여된다는 것을 인식하고, 양쪽 UE1 및 UE2는 부여된 UL 리소스에서 메시지를 전송한다.
제4 단계에서, 기지국(101)은 제3 단계에서 수신된 단말 디바이스(들)(102, 103)의 아이덴터티를 에코잉(echoe)한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 2개의 단말 디바이스들(102, 103)이 그들 리소스 요구에 대해 동일한 프리앰블(도 1에서 PA1로 표시됨)을 선택하는 경우에, 기지국(101)은 상이한 단말 디바이스들(102, 103)로부터의 리소스 요구들을 구별할 수 없다. 그러므로, 동일한 업링크 리소스가 양쪽 단말 디바이스들(102, 103)에 할당될 것이다. 이 경우에, 제3 단계에서 양쪽 단말 디바이스들(102, 103)은 그들 실제 송신에 대해 동일한 리소스를 이용하고, 그러므로 충돌이 발생한다. 이러한 충돌 경우에, 제3 단계에 전송된 송신이 정확하게 디코딩될 수 없다면, 대응하는 단말 디바이스(102 또는 103)는 제4 단계에서 기지국(101)으로부터 확인을 수신하지 못할 것이다. 그러므로, 그것은 특정 시간, 소위 백-오프(back-off) 시간 이후에 그 프리앰블 송신을 재초기화해야 한다.
그러므로, 도 1에 도시된 RA 절차(100)의 상기-기재된 제1 라운드에서, 지연-민감형 리소스 요구들은 지연-관대형 리소스 요구들보다 어떠한 장점도 가지지 못한다는 것을 알 수 있다. 단지 프리앰블의 재송신 동안에만, 지연-민감형 리소스 요구들에는 지연-관대형 욕구들에 비해 더 짧은 백-오프 시간이 부여될 수 있다.
특히, 도 1에 도시된 RA 절차(100)에 대해, 특정 백-오프 스킴들(3GPP, TR 37.868, "Study on RAN Improvement for Machine-Type Communication", V 11.0.0, Sep. 2011 및 Tarik Taleb과 Andreas Kunz, "Machine type communications in 3GPP networks: potential, Challenges, and solutions", IEEE Communications Magazine, Bd. 50, Nr. 3, p. 178-184, 2012.2012를 보라)을 통해 우선순위화가 제안되었다. 이들 스킴들에서, 높은-우선권 단말 디바이스들은 낮은-우선권 단말 디바이스들보다 더 짧은 백-오프 시간이 할당된다. 그러나, 백-오프 시간이 짧으면 짧을수록, 충돌의 경우에 적어도 하나의 재송신이 불가피하다.
급박하고 지연-민감형 서비스들에 대한 잠재적인 레이턴시를 더 줄이기 위해, LTE는 또한 RA 채널에 대해 경합-없는 스킴을 적용한다. 이러한 경합-없는 스킴에서, 특정 프리앰블들은 단지 지연-민감형 서비스들에 대해서만 예비된다. 즉, 특정 단말 디바이스들은 독점적 프리앰블들이 할당되고, 이들은 다른 단말 디바이스들과 공유되지 않는다. 예비된 프리앰블들이 지정된 지연-민감형 서비스들에 대해 독점적으로 이용되기 때문에, 충돌 확률이 감소되거나 심지어 제거된다. 그러나, 네트워크에서 프리앰블의 개수는 통상 제한된다. 또한, 전용 프리앰블들의 예비는 다른 경합-기반 액세스들에 이용되는 가용한 프리앰블들의 전체 개수를 크게 감소시킨다. 그러므로, 한편으로는, 경합-없는 액세스에 대해 더 많은 프리앰블들이 예비되어 있는 경우에, 경합-기반 액세스들의 프리앰블 사용의 효율은 더 악화되게 된다. 또한, 반면에, 지연-민감형 서비스들의 모든 경합-없는 액세스들에 대해 충분한 프리앰블들이 없을 수 있다.
충돌 및 지연의 상기-기재된 문제들뿐만 아니라, 또한 리소스들을 요구하는 단말 디바이스들을 지원하는 요구되는 리소스들의 개수가 기지국(101)이 제공할 수 있는 가용한 리소스들의 개수를 초과하는 문제가 있을 수 있다. 또한, 이 경우에, 지연-민감형 리소스 요구들은 지연-관대형 리소스 요구들보다 어떠한 장점을 가지지 않는다.
상기-언급된 단점들을 감안하여, 본 발명은 본 기술의 수준을 개선하려는 것이다. 그러므로, 본 발명은 더 효율적이고 유연한 RA 스킴을 제공하려는 목적을 가지고 있다. 특히, 본 발명은 특히 지연-민감형 리소스 요구들을 전송하는 단말 디바이스들에 대해, 송신 지연들을 감소시키려고 한다. 그러므로, 본 발명은 동시 리소스 요구들을 더 잘 핸들링할 수 있고 복수의 단말 디바이스들의 실제 송신들 동안의 충돌들을 해결할 수 있는 RA 스킴을 제공하는 것을 목표로 한다. 본 발명은 리소스들이 불충분한 경우에, 지연-민감형 리소스 요구들을 전송하는 단말 디바이스들이 어떠한 리소스들도 수신하지 못하는 것을 피하고자 한다. 그러므로, 본 발명의 RA 스킴은 일반적으로 지연-민감형 리소스 요구들 및 지연-관대형 리소스 요구들에 상이한 우선권들을 제공하려는 것이다. 뿐만 아니라, 본 발명의 RA 스킴에서, 사용자/단말 디바이스 특정으로, 또는 어플리케이션/서비스 특정으로 우선권들이 할당되는 것이 가능해 질 것이다.
본 발명의 상기 언급된 목적은 개시된 독립항들에 제공된 솔루션에 의해 달성된다. 본 발명의 양호한 구현들은 각각의 종속항들에서 추가적으로 정의된다.
특히, 본 발명은 적어도 하나의 기지국과 적어도 하나의 단말 디바이스, 예를 들면 LTE 네트워크에서의 적어도 하나의 UE 사이의 RA 스킴을 제안한다. 기지국은 복수의 단말 디바이스들로부터 복수의 리소스 요구들 및 송신들을 동시에 수신할 수 있다. 복수의 단말 디바이스들은 그들 송신들을 위해 시간 및/또는 주파수 리소스들의 측면에서 동일한 무선 매체를 공유한다. 단말 디바이스들로부터의 리소스 요구들은 랜덤하고, 따라서 이들은 미리 코디네이팅되지 않는다.
본 발명의 제1 양태는 복수의 단말 디바이스들의 적어도 하나에 의해, 하나의 RA 시간 슬롯 동안에 하나 이상의 프리앰블을 가지는 리소스 요구를 기지국에 송신하는 단계, 기지국에 의해 적어도 하나의 리소스 요구 내의 프리앰블들의 개수에 기초하여 적어도 하나의 리소스 요구의 우선권 레벨을 검출하는 단계, 및 기지국에 의해 적어도 하나의 리소스 요구 및 적어도 하나의 우선권 레벨에 따라 업링크 리소스들을 할당하는 단계를 포함하는 RA 방법을 제공한다.
리소스 요구의 우선권 레벨은 기지국으로부터 리소스들을 수신하기 위한 선호도를 나타낸다. 그것은, 제2 리소스 요구의 하위 우선권 레벨과 관련하여 제1 리소스 요구의 상위 우선권 레벨은 제2 리소스 요구보다는 제1 리소스 요구에 따라 리소스들이 할당되는 더 높은 선호도를 나타낸다는 것을 의미한다.
RA 시간 슬롯은 시간 간격으로, 그 동안에 단말 디바이스는 프리앰블 송신을 수행하도록 허용된다. 프리앰블들은 예를 들면 그들 서명에 의해 구별되고, 즉 상이한 프리앰블들은 상이한 서명들을 가지고 있다.
제1 양태의 프리앰블-기반 RA 방법은 예를 들면, 상이한 레벨들의 지연 요구조건들을 가지는 리소스 요구들을 우선순위화할 수 있다. 이를 위해, 지연-민감형 리소스 요구들은, 하나의 프리앰블 대신에, 주어진 RA 시간 슬롯 동안에 송신되는 수 개의 프리앰블들의 조합을 포함할 수 있다. 기지국은 복수의 프리앰블들의 조합을 식별할 수 있다. 또한, 기지국은 하나의 단말 디바이스에 의해 하나의 리소스 요구에서 전송되는 복수의 프리앰블들의 조합과, 수 개의 리소스 요구들에서 수 개의 단말 디바이스들에 의해 개별적으로 송신되는 프리앰블들의 랜덤 조합을 구별할 수 있다. 예를 들면, 채널에서 더 긴 조합의 프리앰블들이 더 짧은 조합의 프리앰블들을 마주친다면, 적어도 더 긴 조합의 프리앰블들이 기지국에 의해 식별될 수 있다.
이와 같이, 상위 우선권 레벨을 가지는 리소스 요구는 충돌들 및 따라서 재송신들로부터 더 영향을 받지 않는다. 예를 들면, 복수의 단말 디바이스들이 공통으로 적어도 하나의 프리앰블을 가지는 리소스 요구들을 송신한다면, 도 1에 도시된 바와 같은 종래의 RA 절차에서는 충돌이 발생할 것이다. 그러나, 제1 양태의 RA 방법에서, 기지국은 최고 우선권 레벨을 가지는 리소스 요구에 대응하는 적어도 가장 긴 조합의 프리앰블을 검출할 수 있으므로, 기지국은 최고 우선권 레벨을 가지는 리소스 요구들에 따라 리소스들을 할당할 수 있다. 유의할 점은, 즉 동일한 개수 및 조합의 프리앰블들을 가지는 동일한 상위 우선권 레벨을 가지는 2개의 리소스 요구들에 대해, 상위 우선권 레벨 내의 충돌 확률은, 주어진 RA 시간 슬롯 내에서 송신되는 프리앰블들의 개수에 지수함수적으로 감소된다는 점이다.
추가적으로, 리소스 요구들의 우선권 레벨들의 검출하는 단계는 리소스들이 제한되는 경우, 즉 각 단말 디바이스에 리소스가 할당될 수 없는 경우에, 기지국이 우선권 레벨들에 따라 리소스들을 할당할 수 있게 한다. 적어도 하나의 우선권 레벨에 따라 리소스들을 할당하는 것은, 감소되게 더 낮은 우선권 레벨들을 가지는 리소스 요구들에 따라 리소스들을 할당하기 이전에, 처음에 최고 우선권 레벨을 가지는 리소스 요구에 따라 기지국이 리소스들을 할당한다는 것을 의미한다.
요약하면, 제1 양태의 RA 방법은 종래의 RA 절차들보다 더 효율적이고 유연하다.
제1 양태의 방법의 제1 구현 형태에서, 방법은 단말 디바이스에 의해, 상위 우선권 레벨을 가지는 리소스 요구들을 송신하기 위해 더 많은 프리앰블들을, 또는 하위 우선권 레벨을 가지는 리소스 요구를 송신하기 위해 더 적은 프리앰블들을 조합하는 단계를 더 포함한다.
예를 들면, 지연-민감형 서비스에 대한 리소스들을 요구하는 단말 디바이스는 리소스 요구의 우선권 레벨을 증가시키기 위해, 그 리소스 요구 내에 더 많은 프리앰블들을 조합하여 포함할 수 있다. 리소스 요구들의 우선권 레벨들은 각 단말 디바이스에 대해 미리 결정될 수 있다. 다르게는, 리소스 요구들의 우선권 레벨들은 각 서비스 또는 어플리케이션에 대해 미리 결정될 수 있다. 다르게는, 각 단말 디바이스는 송신하려고 하는 리소스 요구의 우선권 레벨을 유연하게 선택할 수 있다.
제1 양태 또는 제1 양태의 제1 구현 형태에 따른 방법의 제2 구현 형태에서, 방법은 둘 이상의 프리앰블을 가지는 리소스 요구를 송신하는 단말 디바이스에 의해, 프리앰블들 간의 결정된 시간 및/또는 주파수 시프트를 제공하는 단계를 더 포함하고, 여기에서 결정된 시간 및/또는 주파수 시프트가 제로인 경우에, 프리앰블들은 상이한 서명들을 구비하고 있다.
주파수 및/또는 시간 도메인 내의 결정된 시프트로 인해, 하나의 단말 디바이스에 의해 하나의 리소스 요구에서 전송되는 특정 조합의 프리앰들은 수 개의 단말 디바이스들로부터 수 개의 리소스 요구들에서 개별적으로 전송되는 랜덤 조합의 프리앰블들과 용이하게 차별화될 수 있다. 그러므로, 상위 우선권 레벨을 가지는 리소스 요구가 잘 식별될 수 있고, 대응하는 단말 디바이스는 그 실제 송신을 기지국으로 전송할 때 충돌로 이어질 위험이 더 적은 상태에 있다.
제1 양태 또는 제1 양태의 이전 구현 형태들의 임의의 하나에 따른 방법의 제3 구현 형태에서, 방법은 둘 이상의 프리앰블을 가지는 리소스 요구를 송신하는 단말 디바이스에 의해, 시간 및/또는 주파수 도메인에서 적어도 부분적 중첩을 가지는 프리앰블들을 배열하는 단계를 더 포함한다.
2개의 프리앰블들의 중첩은, 제2 프리앰블의 시작이 제1 프리앰블의 마지막보다 시간상 더 이르다는 것을 의미한다. 시간 및/또는 주파수 중첩을 이용함으로써, 예를 들면, 하나의 결정된 RA 시간 슬롯 동안에 더 많은 프리앰블들이 전송될 수 있다. 결과적으로, 리소스 요구들의 훨씬 더 미세한 차별화를 위해 더 많은 우선권 레벨들이 정의될 수 있다.
제1 양태 또는 제1 양태의 이전 구현 형태들의 임의의 하나에 따른 방법의 제4 구현 형태에서, 방법은 적어도 하나의 단말 디바이스에 의해, 결정된 우선권 레벨을 가지는 리소스 요구를 송신하기 위한 프리앰블들의 개수를 결정하는 단계, 및/또는 적어도 하나의 단말 디바이스에 의해, 프리앰블들의 개수 간의 시간 및/또는 주파수 시프트를 결정하는 단계를 더 포함한다.
단말 디바이스는 기지국으로부터 결정된 시간 및/또는 주파수 시프트에 관한 정보를 요구할 수 있다. 단말 디바이스는 또한 예를 들면 미리-저장된 룩업 테이블로부터 스스로 이러한 정보를 결정할 수 있고, 이는 기지국에 대한 부하를 감소시킨다.
제1 양태 또는 제1 양태의 이전 구현 형태들의 임의의 하나에 따른 방법의 제5 구현 형태에서, 방법은 기지국에 의해, 리소스 요구의 프리앰블들 간에 설정되는 결정된 시간 및/또는 주파수 시프트를 복수의 단말 디바이스들에 브로드캐스팅하는 단계를 더 포함한다.
이 경우에, 각 단말 디바이스는 기지국으로부터의 브로드캐스트 메시지를 수신하고 해석함으로써 결정된 주파수 및/또는 시간 시프트를 간단히 결정한다. 브로드캐스팅에 의해, 모든 단말 디바이스들이 동일한 정보를 가지고 있다는 것이 보장될 수 있다.
제1 양태의 제4 구현 형태에 따른 방법의 제6 구현 형태에서, 방법은 적어도 하나의 단말 디바이스에 의해, 프리앰블들의 개수 및/또는 시간 및/또는 주파수 시프트를 기지국에 송신하는 단계를 더 포함한다.
단말 디바이스가 기지국으로부터 독립적으로 주파수 및/또는 시간 시프트를 결정하는 경우에, 이에 따라 양호하게는 기지국에 통지한다. 그러나, 예를 들면 단말 디바이스들 및 기지국에서 미리-저장된 룩업 테이블들을 가질 수 있고, 따라서 단말 디바이스와 기지국 사이에서 이러한 측면에서 어떠한 통신도 필요로 하지 않는다.
제1 양태의 제4 내지 제6 구현의 임의의 하나에 따른 방법의 제7 구현 형태에서, 시간 및/또는 주파수 시프트는 미리 결정되어 있거나 현재의 네트워크 부하 및/또는 가용한 무선 리소스들에 기초하여 결정된다.
시간 및/또는 주파수 시프트를 현재의 네트워크 부하, 또는 다르게는 예측된 네트워크 부하에 기초하는 것은 방법을 훨씬 더 효율적이고 유연하게 한다.
제1 양태 또는 제1 양태의 이전 구현 형태들의 임의의 하나에 따른 방법의 제8 구현 형태에서, 방법은 기지국에 의해, 프리앰블들의 개수들과 리소스 요구들의 우선권 레벨들 사이의 매핑 정보를 복수의 단말 디바이스들에게 브로드캐스팅하는 단계를 더 포함한다.
매핑 정보는 프리앰블들의 각 개수를 리소스 요구의 우선권 레벨에 링크한다. 이는, 예를 들면 하나의 단일 프리앰블은 최저 우선권 레벨과 링크되고, 2개의 프리앰블들은 제2 최저 우선권 레벨에 매핑되는 등으로 이루어진다는 것을 의미한다.
제1 양태 또는 제1 양태의 이전 구현 형태들의 임의의 하나에 따른 방법의 제9 구현 형태에서, 방법은 기지국에 의해, 적어도 2개의 수신된 프리앰블들 사이에서 시간 및/또는 주파수 시프트를 검출하는 단계, 및 검출된 시간 및/또는 주파수 시프트 및/또는 프리앰블들의 수신된 전력 레벨들에 기초하여, 적어도 2개의 수신된 프리앰블들이 동일한 단말 디바이스 또는 상이한 단말 디바이스들로부터인지 여부를 결정하는 단계를 더 포함한다.
복수의 프리앰블들이 하나의 리소스 요구 또는 수개의 리소스 요구들에 속하는지 여부를 구별함으로써, 오류 검출들이 회피될 수 있다. 그러므로, 방법이 더 효율적이게 된다.
제1 양태의 제9 구현 형태에 따른 방법의 제10 구현 형태에서, 적어도 2개의 수신된 프리앰블들 사이의 시간 및/또는 주파수 시프트의 검출 단계는 기지국에 의해, 수신된 프리앰블들의 검출된 상관 피크들 사이의 시간 및/또는 주파수 시프트를 측정하는 단계를 포함한다.
상관 피크들을 검출하고 따라서 피크-대-피크 거리들을 측정하는 것은 시간 및/또는 주파수 시프트의 결정을 구현하는 간단하고 효율적인 방식이다.
본 발명의 제2 양태는, 컴퓨터 상에서 실행되는 경우에, 제1 양태 또는 제1 양태의 임의의 구현 형태에 따른 RA 방법을 수행하는 프로그램 코드를 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품을 제공한다.
본 발명의 제2 양태는 제1 양태 및 제1 양태의 개별적인 구현 형태들에 대해 설명된 바와 동일한 장점들을 달성한다.
본 발명의 제3 양태는, 하나의 랜덤 액세스 RA 시간 슬롯 동안에 복수의 단말 디바이스들 중 적어도 하나로부터 하나 이상의 프리앰블들을 가지는 리소스 요구를 수신하도록 구성되는 수신 유닛, 적어도 하나의 리소스 요구 내의 프리앰블들의 개수에 기초하여 적어도 하나의 리소스 요구의 우선권 레벨을 검출하도록 구성된 검출 유닛, 및 적어도 하나의 리소스 요구 및 적어도 하나의 우선권 레벨에 따라 업링크 리소스들을 할당하도록 구성된 할당 유닛을 포함하는 기지국을 제공한다.
제3 양태에 따른 기지국의 제1 구현 형태에서, 기지국은 리소스 요구의 프리앰블들 사이에 설정될 결정된 시간 및/또는 주파수 시프트를 복수의 단말 디바이스들에게 브로드캐스팅하도록 구성된다.
제3 양태의 제1 구현 형태에 따른 기지국의 제2 구현 형태에서, 시간 및/또는 주파수 시프트는 미리 결정되어 있거나, 현재 네트워크 부하 및/또는 가용한 무선 리소스들에 기초하여 결정된다.
제3 양태 또는 제3 양태의 이전 구현 형태들의 임의의 하나에 따른 기지국의 제3 구현 형태에서, 기지국은 프리앰블들의 개수와 리소스 요구들의 우선권 레벨들 간의 매핑 정보를 복수의 단말 디바이스들에게 브로드캐스팅하도록 구성된다.
제3 양태 또는 제3 양태의 이전 구현 형태들의 임의의 하나에 따른 기지국의 제4 구현 형태에서, 기지국은 적어도 2개의 수신된 프리앰블들 간의 시간 및/또는 주파수 시프트를 검출하고, 검출된 시간 및/또는 주파수 시프트 및/또는 프리앰블들의 수신된 전력 레벨들에 기초하여, 적어도 2개의 수신된 프리앰블들이 동일한 단말 디바이스 또는 상이한 단말 디바이스들로부터인지 여부를 결정하도록 구성된다.
제3 양태의 제4 구현 형태에 따른 기지국의 제5 구현 형태에서, 기지국은 적어도 2개의 수신된 프리앰블들 간의 시간 및/또는 주파수 시프트를 검출하기 위해, 수신된 프리앰블들의 검출된 상관 피크들 사이의 시간 및/또는 주파수 시프트를 측정하도록 구성된다.
제3 양태 및 제3 양태의 구현 형태들은 제1 양태 및 제1 양태의 대응하는 구현 형태들에 대해 설명된 장점들을 달성한다.
본 발명의 제4 양태는 하나의 랜덤 액세스 RA 시간 슬롯 동안에 하나 이상의 프리앰블들을 가지는 리소스 요구를 기지국에 송신하고, 상위 우선권 레벨을 가지는 리소스 요구를 송신하기 위해서는 더 많은 프리앰블들을, 하위 우선권 레벨을 가지는 리소스 요구를 송신하기 위해서는 더 적은 프리앰블들을 조합하도록 구성되는 송신 유닛을 포함하는 단말기 디바이스를 제공한다.
제4 양태에 따른 단말 디바이스의 제1 구현 형태에서, 단말 디바이스는 둘 이상의 프리앰블을 가지는 리소스 요구, 프리앰블들 사이의 결정된 시간 및/또는 주파수 시프트를 송신하도록 구성되고, 여기에서 결정된 시간 및/또는 주파수 시프트가 제로인 경우에, 단말기들은 상이한 서명들을 가지는 프리앰블들을 제공하도록 구성된다.
제4 양태 또는 제4 양태의 제1 구현 형태에 따른 단말 디바이스의 제2 구현 형태에서, 단말 디바이스는 둘 이상의 프리앰블을 가지는 리소스 요구를 송신하기 위해, 시간 및/또는 주파수 도메인에서 적어도 부분적인 중첩을 가지는 프리앰블들을 배열하도록 구성된다.
제4 양태 또는 제4 양태의 이전 구현 형태들의 임의의 하나에 따른 단말 디바이스의 제3 구현 형태에서, 단말 디바이스는 결정된 우선권 레벨을 가지는 리소스 요구를 송신하기 위해 프리앰블들의 개수를 결정하고, 프리앰블들의 개수 사이의 시간 및/또는 주파수 시프트를 결정하도록 구성된다.
제4 양태의 제3 구현 형태에 따른 단말 디바이스의 제4 구현 형태에서, 단말 디바이스는 프리앰블들의 개수, 및 시간 및/또는 주파수 시프트를 기지국에 송신하도록 구성된다.
제4 양태의 제3 또는 제4 구현 형태에 따른 단말 디바이스의 제5 구현 형태에서, 시간 및/또는 주파수 시프트는 미리 결정되어 있거나 현재의 네트워크 부하 및/또는 가용한 무선 리소스들에 기초하여 결정된다.
제4 양태 및 제4 양태의 구현 형태들은 제1 양태 및 제1 양태의 대응하는 구현 형태들에 대해 설명된 장점들을 달성한다.
특히, 각각의 제3 양태 및 제4 양태의 기지국 및 단말 디바이스는 제1 양태 및 그 구현 형태들의 방법과 관련하여 설명된 모든 장점들을 함께 달성한다.
본 발명의 제5 양태는 기지국 및 복수의 단말 디바이스들을 포함하는 시스템을 제공하고, 여기에서 시스템은 제1 양태 또는 제1 양태의 임의의 구현 형태에 따른 RA 방법을 수행하도록 구성되며, 또는 여기에서 기지국은 제3 양태 또는 제3 양태의 임의의 구현 형태에 따른 기지국이고 단말 디바이스는 제4 양태 또는 제4 양태의 임의의 구현 형태에 따른 단말 디바이스이다.
제5 양태의 시스템은 제1 양태 및 그 구현 형태들의 방법과 관련하여 설명된 모든 장점들을 달성한다.
유의해야 할 점은, 본 출원서에 기재된 모든 디바이스들, 구성요소들, 유닛들 및 수단은 소프트웨어 또는 하드웨어 구성요소들 또는 임의의 종류의 그 조합으로 구현될 수 있다는 점이다. 다양한 실체들에 의해 수행되는 것으로 기재된 기능들뿐만 아니라, 본 출원서에 기재된 다양한 실체들에 의해 수행된 모든 단계들은 각 실체가 각 단계들 및 기능들을 수행하도록 적응되거나 구성된다는 것을 의미하려는 것이다. 특정 실시예들의 이하의 상세한 설명에서, 영구적인 실체들에 의해 완전하게 형성되는 특정 기능 또는 단계가 그 특정 단계 또는 기능을 수행하는 그 실체의 특정 상세화된 구성요소의 설명에 반영되어 있지 않더라도, 숙련자들에게는, 이들 방법들 또는 기능들은 각각의 소프트웨어 또는 하드웨어 구성요소들, 또는 임의의 종류의 그 조합으로 구현될 수 있다는 것이 자명할 것이다.
본 발명의 상기-기재된 양태들 및 구현 형태들은 개시된 도면들과 관련하여 특정 실시예들의 이하의 상세한 설명에서 설명될 것이다.
도 1은 종래 RA 절차를 도시하고 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 RA 방법을 도시하고 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 단말 디바이스와 기지국을 포함하는 시스템을 도시하고 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 RA 방법에서 리소스 요구들을 우선순위화하기 위한 프리앰블 조합들을 도시하고 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 RA 방법에서 기지국에서의 프리앰블 검출을 도시하고 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 RA 방법을 도시하고 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 RA 방법에서 3가지 우선권 레벨들에 대한 프리앰블 조합들을 도시하고 있다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 RA 방법에서 기지국에서의 프리앰블 검출을 도시하고 있다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 RA 방법에서 시간 도메인(a) 및 주파수 도메인(b)에서 프리앰블들의 조합들을 도시하고 있다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 RA 방법에서 시간 도메인(a) 및 주파수 도메인(b)에서 중첩된 프리앰블들을 도시하고 있다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 RA 방법에서 오류검출들을 회피하기 위한 기지국에서의 조처들을 도시하고 있다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 RA 방법에서 기지국에서의 프리앰블 검출 및 시간차의 추정을 도시하고 있다.
도 2는 본 발명에 의해 제안된 RA 방법(200)의 실시예를 도시하고 있다. 방법(200)의 제1 단계(201)에서, 적어도 하나의 단말 디바이스는 하나의 RA 시간 슬롯 동안에 하나 이상의 프리앰블들을 가지는 리소스 요구를 기지국에 송신한다. 방법(200)의 제2 단계(202)에서, 기지국은 적어도 하나의 리소스 요구에 포함된 프리앰블들의 개수에 기초하여 적어도 하나의 수신된 리소스 요구의 우선권 레벨을 검출한다. 방법(200)의 제3 단계(203)에서, 기지국은 적어도 하나의 수신된 리소스 요구 및 각각 검출된 적어도 하나의 우선권 레벨에 따라 업링크 리소스들을 할당한다. 2개 이상의 수신된 리소스 요구들이 적어도 하나의 프리앰블을 공통으로 가지고 있다면, 기지국은 적어도 하나의 공통 프리앰블을 가지는 이들 결정된 리소스 요구들 중에서, 최고 우선권 레벨을 가지는 리소스 요구에 따라 업링크 리소스들을 할당한다. 어떠한 프리앰블도 공통으로 가지지 않은 리소스 요구들에 대해, 기지국은 처음에 최고 우선권 레벨을 가지는 리소스 요구들, 마지막으로 최저 우선권 레벨을 가지는 리소스에 따라 업링크 리소스들을 순차적으로 할당한다. 모든 리소스 요구들을 충족시키기에 충분한 리소스들이 가용하지 않다면, 기지국은 처음에 최고 우선권 레벨을 가지는 리소스 요구, 마지막으로 하위 우선권 레벨을 가지는 특정 리소스 요구에 따라 모든 가용한 업링크 리소스들을 순차적으로 할당한다.
도 3은 본 발명에 의해 제안되는 바와 같이 적어도 하나의 단말 디바이스(301) 및 기지국(302)를 포함하는 시스템(300)의 실시예를 도시하고 있다. 시스템(300)은 도 2에 기재된 RA 방법(200)을 수행하도록 구성된다.
이를 위해, 단말 디바이스(301)는 양호하게는 하나의 RA 시간 슬롯 동안에 하나 이상의 프리앰블을 가지는 리소스 요구를 기지국(302)에 송신하도록(점선 화살표로 표시됨) 구성되고, 상위 우선권 레벨을 가지는 리소스 요구를 송신하기 위해서는 더 많은 프리앰블들을 조합하도록 구성되며, 하위 우선권 레벨을 가지는 리소스 요구를 송신하기 위해서는 더 적은 프리앰블들을 조합하도록 구성되는 송신 유닛(303)을 포함한다.
이에 따라, 기지국(302)은 양호하게는 적어도 하나의 단말 디바이스(301)로부터, RA 시간 슬롯 동안에 하나 이상의 프리앰블들을 가지는 리소스 요구를 수신하도록(점선 화살표로 표시됨) 구성되는 수신 유닛(304)을 포함한다. 또한, 기지국(302)은 양호하게는 적어도 하나의 리소스 요구 내의 프리앰블들의 개수에 기초하여 적어도 하나의 수신된 리소스 요구의 우선권 레벨을 검출하도록 구성된 검출 유닛(305)을 포함한다. 마지막으로, 기지국(302)은 양호하게는 적어도 하나의 수신된 리소스 요구 및 적어도 하나의 검출된 우선권 레벨에 따라 업링크 리소스들을 할당하도록 구성된 할당 유닛(306)을 포함한다.
본 발명의 RA 방법(200)에서, 복수의 단말 디바이스들(301)은 사전에 코디네이션 및 스케줄링 없는 공유된 무선 매체, 예를 들면 LTE에서 물리적 랜덤 액세스 채널(PRACH)을 이용할 수 있다. 단말 디바이스(301)가 실제 데이터를 송신하기 이전에, 처음에 공통 무선 채널에서 적어도 하나의 프리앰블을 가지는 리소스 요구를 전송한다.
그럼으로써, 시퀀스들은 프리앰블 서명(J. D. C. Chu, "Polyphase Codes with Good Periodic Correlation Properties" IEEE Trans. on, Bd. 18, p. 531-532, 1972 또는 R. Frank 등, "Phase Shift Pulse Codes With Good Periodic Correlation" IEEE Trans. on Information Theory, Bd. 8, p. 381-382, 1962에 기재된 바와 같음)으로서 적용될 수 있다. 그러한 시퀀스들은 자동상관 및 교차-상관의 측면에서 뛰어난 속성들을 가지고 있다.
주기적 자동상관은 이하와 같이 정의된다.
Figure pct00001
여기에서, f(t)는 속성 f(t)=f(t+nT), n∈Z를 가지는 시퀀스의 주기 확장이다. T는 시퀀스의 길이이고, Z는 정수들의 집합이며,
Figure pct00002
는 f의 켤레 복소수를 나타낸다.
2개의 시퀀스들의 사이클릭 교차-상관은 이하와 같이 정의된다.
Figure pct00003
여기에서, f(t)는 상기 설명된 바와 같이 제1 시퀀스의 주기 확장이고, g(t)는 유사하게 제2 시퀀스의 주기 확장이며,
Figure pct00004
는 g의 켤레 복소수이다.
프리앰블 시퀀스의 주기 자동상관은 제로 시간 래그 τ=0에서 단일 피크를, 그리고 비-제로 시간 래그 τ≠0에서 매우 낮은 값을 가진다. 츄 등에 의한 상기-인용된 문헌에 의해 기재된 시퀀스들의 경우에, 주기적 자동상관은 디랙(Dirac) 델타 함수이고, 이는 비-제로 래그에서 정확하게 제로이다. 2개의 상이한 시퀀스들 사이의 사이클릭 교차-상관 함수의 절대값은 매우 낮다. 기지국(302)의 수신 유닛(304)은 양호하게는 프리앰블 서명들이 주파수 및/또는 시간 도메인에서 중첩하더라도, 개별적인 프리앰블 서명들을 검출하기 위해, 자동 상관 및 교차-상관의 상기 속성들을 활용할 수 있다.
일반적으로, 본 발명의 RA 방법(200)에서, 상위 우선순위화된 단말 디바이스(301), 즉 상위 우선권 레벨을 가지는 리소스 요구를 전송하는 단말 디바이스(301)는, 특정 RA 시간 슬롯에서, 리소스 요구에 대해, 하위 우선권 레벨, 따라서 더 적은 프리앰블들을 가지는 리소스 요구를 전송하는 하위 우선순위화된 단말 디바이스(301)보다 더 많은 프리앰블들의 조합을 이용하고, 즉 더 많은 프리앰블 서명들을 조합한다. 환언하면, 단말 디바이스(301)는 상위 우선권 레벨을 가지는 리소스 요구를 송신하는데는 더 많은 프리앰블들을, 또는 하위 우선권 레벨을 가지는 리소스 요구를 송신하는데는 더 적은 프리앰블들을 조합한다. 리소스 요구들이 공통으로 하나 이상의 프리앰블을 가지고 있다면, 최고 우선권 레벨의 리소스 요구는 하위 우선권 레벨의 리소스 요구들을 "겹쳐쓴다".
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 RA 방법(200)에서 상이한 우선권 레벨들의 리소스 요구들의 프리앰블 조합들에 대한 특정 예를 도시하고 있다. 특히, 도 4는 시간(t) 축을 도시하고 있다. 시간축 위쪽은 2개의 단말 디바이스(301, UE1 및 UE2로 지칭됨)가 각각 특정 RA 시간 슬롯에서 프리앰블들을 가지는 리소스 요구를 기지국 BS(302)에 전송하는 방법이 시간-종속되게 도시되어 있다. 시간축 아래쪽에는, 동일한 RA 시간 슬롯에서 기지국(302)이 전송되고 수신된 프리앰블들을 검출하는 방법이 시간-종속되게 도시되어 있다.
특히, UE1 및 UE2는 상이한 우선권을 가지고 있다. 상위 우선권 UE2(도 4에서 "우선권 UE"로 불려짐)는 동일한 RA 시간 슬롯에서, 프리앰블 서명들 PA1 및 PA2에 의해 각각 정의된 2개의 프리앰블들을 시간 방향으로 차례로 송신한다(프리앰블들은 이하에서 프리앰블 PA1 및 PA2로 지칭된다). 한편, 하위 우선권 UE1은 동일한 RA 시간 슬롯 내의 동일한 채널 내에서, 프리앰블 서명 PA1에 의해 정의된 단지 하나의 프리앰블을 전송한다. 그것은 UE1 및 UE2의 리소스 요구들이 공통인 하나의 프리앰블, 즉 프리앰블 PA1을 가진다는 것을 의미한다.
프리앰블들 PA1 및 PA2가 UE1 및 UE2에 의해 각각 송신되는 동안에, 기지국(302)은 즉 동일한 RA 시간 슬롯에서 양호하게는 그 검출 유닛(305)으로, 프리앰블 검출을 수행한다. 도 5는 구체적으로 기지국(302)에서의 프리앰블 검출을 도시하고 있다. 특히, 도 5는 프리앰블들 PA1 및 PA2를 가지는 수신된 신호의 상관을 나타내는 커브들을 각각 시간 축(t) 상에 도시하고 있다. 알 수 있는 바와 같이, 프리앰블 PA1(UE1 및 UE2 양쪽 모두가 PA1을 전송하므로, 2번), 및 프리앰블 PA2를 가지는 상관 피크들은 기지국(302)에서 각각 잘 검출되고 구별될 수 있다. 그러므로, 도 4에 또한 표시된 바와 같이, 기지국(302)은 프리앰블들 PA1 및 PA2를 검출하고, UE2로부터의 PA1+PA2의 조합을, 단일 프리앰블을 가지는 리소스 요구보다 상위 우선권 레벨 리소스 요구로서 식별한다.
본 발명의 RA 방법(200)에 따르면, 도 4에 도시된 특별한 경우에 대해, 즉 적어도 하나의 프리앰블을 공통으로 가지는 적어도 2개의 리소스 요구들에 대해, 업링크 리소스들은 기지국(302)에 의해, 프리앰블 조합 PA1+PA2를 포함하는 리소스 요구에 따라, 즉 단말 디바이스 UE2에 부여될 것이다. 단말 디바이스 UE1은 업링크 리소스들을 수신하지 못하고, 백-오프(back-off) 및 재송신 절차에 들어갈 필요가 있다. 그러나, UE1이 프리앰블 PA1대신에 프리앰블 PA3을 전송한다면, 기지국(302)은 처음에는 프리앰블들 PA1+PA2를 포함하는 리소스 요구에 따라, 즉 단말 디바이스 UE2에, 그리고 두 번째로는 업링크 리소스들이 여전히 가용하다면, 프리앰블 PA3을 포함하는 리소스 요구에 따라, 즉 단말 디바이스 UE1에 업링크 리소스들을 할당할 것이다. 이 경우에, 단말 디바이스 UE1은 백-오프 및 재송신 절차에 들어갈 필요는 없다.
도 6은 도 2에 도시된 실시예에 기초하고 있는, 본 발명의 실시예에 따른 RA 방법(200)을 도시하고 있다. 특히, 도 6은 도 4 및 5에 도시된 바와 같은 2개의 단말 디바이스들(301), 즉 UE1 및 UE2와, 기지국(302) 사이에 수행되는 RA 절차를 도시하고 있다. 도 6의 화살표들은 각 참여하는 실체들(301 및 302) 사이에서 전송되는 정보를 나타낸다.
구체적으로는, 도 6은 2개의 단말 디바이스들(301, UE1 및 UE2)이 도 1에 도시된 바와 같이 종래의 RA 절차(100)에서 충돌을 가지는 경우에 대한 RA 방법(200)을 예시하고 있다. 그러나, 본 발명의 RA 방법(200)에서, UE1 및 UE2는 상이한 우선권을 가지고 있다. 그러므로, 제1 단계에서, 도 4에 대해 또한 설명된 바와 같이, 낮은 우선권을 가지는 UE1은 프리앰블 PA1을 가지는 리소스 요구를 송신하고, 높은 우선권을 가지는 UE2는 프리앰블 조합 PA1+PA2를 가지는 리소스 요구를 송신한다. 도 4 및 5에 도시된 바와 같이, 기지국(302)은 제2 단계에서, 프리앰블들 PA1+PA2를 포함하는 높은 우선권 레벨 리소스 요구를 검출한다. 제3 단계에서, 기지국(302)은 PA1+PA2를 포함하는 리소스 요구에 따라, 즉 실질적으로는 PA1+PA2를 전송하는 UE에 대해, 업링크(UL) 리소스의 부여를 UE1 및 UE2에 전송한다. 제4 단계에서, UE2는 업링크 리소스들이 그 리소스 요구에 따라 할당되었다는 것을 인식하고, 부여된 UL 리소스에서 그 실제 메시지를 송신한다. 한편, UE1은 업링크 리소스들이 그 리소스 요구에 따라 할당되었다는 것을 인식하지 못하고, 백-오프 및 재송신 절차에 들어간다. 이는, UE1이 특정 개수의 Nms를 기다릴 것이고, 그리고나서 그 리소스 요구를 기지국(302)에 재송신할 것이다.
도 1에 도시된 종래의 RA 방법(100)과 비교할 때, 도 6에 도시된 본 발명의 RA 방법(200)은 특정 리소스 요구들의 우선권을 보장한다. 결과적으로, 모든 잠재적으로 충돌하는 리소스 요구의 최고 우선권 레벨 리소스 요구는 백-오프 및 재송신 절차에 들어갈 필요가 없으므로, 적어도 최고 우선권 레벨 리소스 요구에 대해, 충돌에 의해 유발되는 지연이 회피된다. 서비스가 더욱 지연-민감형일수록, 단말 디바이스(301)에 의해 리소스 요구의 우선권 레벨이 더 높게 설정될 것이다.
본 발명의 상기 설명된 실시예들의 제안된 RA 방법(200)은 또한 도 7에 도시된 바와 같이, 복수의 우선권 레벨들을 지원한다. 도 7은 RA 방법(200)에서 상이한 우선권 레벨의 리소스 요구들의 프리앰블 조합들에 대한 추가 특정 예를 도시하고 있다. 특히, 도 7은 시간(t) 축을 도시하고 있다. 시간축 위쪽에는 3개의 단말 디바이스들(301, 이하에서 UE1, UE2 및 UE3으로 지칭됨) 각각이 특정 RA 시간 슬롯에서 프리앰블들을 가지는 리소스 요구를 기지국 BS(302)에 전송하는 방법이 시간-종속적으로 도시되어 있다. 시간축 아래쪽에는 기지국(302)이 이들 프리앰블들을 검출하는 방법이 시간-종속적으로 도시되어 있다.
구체적으로는, 도 7의 UE1, UE2 및 UE3은 3개의 상이한 우선권들을 가지고 있다. UE3은 최고 우선권(도 7에서 "레벨 3"으로 불려짐)을 가지고 있고, 그 리소스 요구에 대해 3개의 프리앰블들의 조합 PA1+PA2+PA3을 이용한다. UE2는 UE3보다 더 낮은 우선권(도 7에서 "레벨 2"로 불려짐)을 가지고 있고, 그 리소스 요구에 대해 2개의 프리앰블들의 조합 PA1+PA2를 이용한다. UE1은 최저 우선권(도 7에서 "레벨 1"로 불려짐)을 가지고 있고, 그 리소스 요구에 대해 하나의 프리앰블 PA1을 이용한다. 일반적으로, 훨씬 더 많은 우선권들이 물론 가능하고, 상위 우선권을 가지는 UE(301)는 하위 우선권을 가지는 UE(301)보다 그 리소스 요구에 대해 동시에 더 많은 프리앰블들을 이용한다. 환언하면, 단말 디바이스(301)는 결정된 우선권 레벨을 가지는 리소스 요구를 송신하기 위한 프리앰블들의 개수를 결정할 수 있다. 이를 위해, 기지국(302)은 프리앰블의 개수들과 리소스 요구들의 우선권 레벨들 사이의 매핑 정보를 하나 이상의 단말 디바이스들(301)에 브로드캐스팅할 수 있다.
도 7에 도시된 모든 리소스 요구들은 공통으로 프리앰블 PA1을 가지고 있다. 그러므로, 나중의 충돌을 피하기 위해, 기지국(302)은 3개의 수신된 리소스 요구들중 하나에 따라서만 업링크 리소스들을 할당한다. 표시된 바와 같이, 기지국(302)은 3개의 프리앰블들 PA1+PA2+PA3을 검출하고, 이러한 최고 우선권 레벨의 리소스 요구가 UE3으로부터 온 것으로 식별한다.
이러한 측면에서, 도 8은 시간 축(t) 상에, 프리앰블들 PA1, PA2 및 PA3 각각을 가지는 상관을 나타내는 커브들을 도시하고 있다. 알 수 있는 바와 같이, 프리앰블 PA1(UE1, UE2 및 UE3이 PA1을 전송하므로, 3번), 프리앰블 PA2(UE2 및 UE3 양쪽 모두가 PA2를 전송하므로, 2번), 및 프리앰블 PA3을 가지는 상관 피크들이 각각 기지국(302)에서 잘 검출되고 구별될 수 있다. 우선권 레벨들은 더 긴 프리앰블 조합들, 더 많은 프리앰블들을 가지는 조합들을 채택함으로써 임의의 확장될 수 있다.
도 4, 5, 7 및 8에서, 프리앰블들은 순차적으로 전송되었고, 즉 시간 방향으로 배열되었다. 따라서, 프리앰블들의 조합들은 시간 도메인에서 적용된다. 그러나, 프리앰블들의 조합은 도 9에 예로 들어 도시된 바와 같이, 시간 도메인 또는 주파수 도메인 중 어느 하나에서 또는 심지어 양쪽 모두에서 적용될 수 있다.
도 9는 (a)에서, UE1로 표시된 단말 디바이스(301)에 의해, 시간 도메인(시간축 t에 의해 표시된 바와 같음)에서 순차적으로 송신된 2개의 프리앰블들 PA1 및 PA2를 도시하고 있다. 그러나, 프리앰블들 PA1 및 PA2는 동일한 주파수에서 송신되고, 즉 주파수 도메인(주파수 축 f로 표시된 바와 같음)에서 분리되지 않는다. 유사하게, 도 9는 (b)에서, UE1로 다시 표시된 단말 디바이스(301)에 의해, 주파수 도메인(주파수 축 f로 표시된 바와 같음)에서 순차적으로 송신된, 즉 상이한 주파수들에서 송신된 2개의 프리앰블들을 도시하고 있다. 그러나, 프리앰블들 PA1 및 PA2는 동시에 송신되는데, 즉 시간 도메인(시간축 t에 의해 표시된 바와 같음)에서 분리되지 않는다. 이는 단말 디바이스(301)가 하나의 리소스 요구 내의 복수의 프리앰블들 간의 시간 및/또는 주파수 시프트를 결정하고 설정할 수 있다는 것을 의미한다.
리소스 요구에서 하나의 프리앰블 조합에 이용되는 프리앰블들은 또한 도 10에 도시된 바와 같이 시간 및/또는 주파수 도메인에서 중첩할 수 있다. 특히, 둘 이상의 프리앰블을 가지는 리소스 요구를 송신하는 단말 디바이스(301)는 시간 및/또는 주파수 도메인에서 적어도 부분적 중첩으로 프리앰블들을 배열할 수 있다. 도 10은 (a)에서, UE1로 표시된 단말 디바이스(301)에 의해 송신된 부분적으로 중첩된 프리앰블들 PA1 및 PA2를 도시하고 있다. 특히, PA1 및 PA2는 양쪽 시간 및 주파수 도메인(시간 및 주파수 축 t 및 f에 의해 표시됨) 모두에서 분리되고, 또한 양쪽 주파수 및 시간 도메인 모두에서 중첩한다. 그럼으로써, 차이들 △t 및 △f는 프리앰블들 PA1 및 PA2 사이의 결정된 시간 시프트 및 주파수 시프트 값들을 각각 나타낸다. 예를 들면, △t는 시간 도메인에서 제1 프리앰블 PA1의 시작과 제2 프리앰블 PA2의 시작 사이의 시간 시프트를 나타내고, 여기에서 "시간 도메인에서의 시작"은 시간 상 더 이르다는 것을 의미한다. 유사하게, △f는 주파수 도메인에서 프리앰블들 PA1 및 PA2 각각의 시작들 사이의 주파수 시프트를 나타내고, "주파수 도메인에서의 시작"은 주파수 상에서 더 높다는 것을 의미한다. 그러나, 프리앰블들 사이의 시간 및/또는 주파수 시프트들에 대해, 또한 상이한 기준 포인트들이 고려될 수 있다. 도 10의 (a)에서, 양쪽 △t 및 △f 모두는 제로보다 더 크다. 도 10의 (a)에서, 프리앰블들은 상이한 서명들, 즉 PA1≠PA2에 의해 부가적으로 정의되더라도, 프리앰블들 간의 비-제로 시간 및/또는 주파수 시프트로 인해, 또한 동일한 서명에 의해 정의된 프리앰블들이 송신될 수 있고, 기지국(301)에서 여전히 구별될 수 있다.
도 10은 (b)에서, 다시 UE1로 표시된 단말 디바이스(301)에 의해 송신된 2개의 프리앰블들 PA1 및 PA2는 심지어 완전하게 중첩할 수 있고, 즉 양쪽 시간 시프트 △t 및 주파수 시프트 △f 모두가 제로와 동일하며, 프리앰블들 PA1 및 PA2는 시간 또는 주파수 도메인(시간 및 주파수 축 t 및 f에 의해 표시된 바와 같음)에서도 어느 것도 분리되지 않는 것을 도시하고 있다. 이 경우에, 프리앰블 서명들은 동일하지 않을 것이고, 즉 도 10의 (b)에서, 프리앰블들은 상이한 서명들 PA1≠PA2에 의해 정의될 필요가 있다.
요약하면, 둘 이상의 프리앰블을 가지는 리소스 요구를 송신하는 단말 디바이스(301)는, 양호하게는, 프리앰블들 간의 결정된 시간 및/또는 주파수 시프트를 제공하고, 결정된 시간 및/또는 주파수 시프트가 제로인 경우에 상이한 서명들을 가지는 프리앰블들을 제공한다.
시간 및/또는 주파수 시프트들 △t 및 △f는 미리 결정되거나, 네트워크 및/또는 기지국(302)의 현재 상태에 기초하여 결정될 수 있고, 예를 들면 이들은 현재 부하, 또는 네트워크 또는 기지국(302)에서의 예측된 부하에 좌우될 수 있거나 가용한 무선 리소스들에 기초할 수 있다. 시간 및 주파수 시프트들은 단말 디바이스들(301) 및 기지국(302) 양쪽 모두에서 주지되어 있거나, 단말 디바이스들(301)과 기지국(302) 사이에서 어느 방향으로 든 통신될 수 있다. 예를 들면, 기지국(302)은 복수의 단말 디바이스들(301)에게, 리소스 요구의 프리앰블들 사이에 설정될 결정된 시간 및/또는 주파수 시프트를 브로드캐스팅할 수 있다. 다르게는, 단말 디바이스(301)는 프리앰블들의 개수 사이의 주파수 및/또는 시간 시프트를 결정할 수 있고, 양호하게는 프리앰블들의 개수 및/또는 시간 및/또는 주파수 시프트를 기지국(302)에 미리 송신할 수 있다. 기지국(302)은 양호하게는 리소스 요구들의 가능한 오류 검출들을 회피하기 위해, 시간 및/또는 주파수 시프트들의 지식을 활용한다.
본 발명의 실시예에 따른 RA 방법(200)에서 오류검출들을 거르는 접근법이 도 11에 도시되고 예시화되어 있다. 도 11은 시간 축 상에서 2개의 상이한 경우들을 구체적으로 예시하고 있고, 즉 경우들이 서로의 이후에 발생할 수 있다. 제1 경우에, UE1로 표시된 제1 단말 디바이스(301)는 프리앰블 PA1을 전송하고, UE2로 표시된 제2 단말 디바이스(301)는 동일한 RA 시간 슬롯에서 프리앰블 PA2를 전송한다. 제2 경우에, UE1 및 UE2보다 더 높은 우선권을 가지는, UE3으로 표시된 제3 단말 디바이스(301)는 PA1 및 PA2의 조합을 전송한다. 기지국(302)은 결정된 시간 및/또는 주파수 시프트 △t 및 △f를 알고 있으므로, 이들 2개의 상이한 경우들을 구별할 수 있고, 즉 프리앰블들 PA1 및 PA2가 제1 경우에서와 같이 UE1 및 UE2로 표시된 2개의 상이한 단말 디바이스들(301)에 의해서인지, 또는 제2 경우에서와 같이 UE3으로 표시된 하나의 상위 우선권 단말 디바이스(301)에 의해 전송되는지 여부를 구별할 수 있다.
구체적으로는, 도 11에 도시된 바와 같이, 제1 경우에서, 기지국(302)은 프리앰블들 PA1 및 PA2를 검출하고 2개의 수신된 프리앰블들 PA1 및 PA2 사이의 시간 시프트 △t'를 추정하며, 여기에서 실제 △t'는 미리 결정된 시간 시프트 △t와 동일하지 않다. 그러므로, 기지국(302)은 2개의 프리앰블들 PA1 및 PA2가 상이한 UE들에 의해 전송된다고 결론지을 수 있다. 제2 경우에서, 기지국(302)은 프리앰블들 PA1 및 PA2를 검출하고 2개의 프리앰블들 PA1 및 PA2 사이의 시간 시프트 △t'를 추정하며, 여기에서 실제 △t'는 미리 결정된 시간 시프트 △t와 동일하다. 그러므로, 기지국(302)은, 2개의 프리앰블들 PA1 및 PA2가 동일한 UE에 의해 전송된다고 결론지을 수 있다. 주파수 시프트로 전송된 프리앰블들에 대해서도 물론 동일한 것이 가능하고, 추정된 주파수 시프트 △f'를 결정된 주파수 시프트 △f와 비교하는 기지국(302)에 대해서도 동일한 것이 가능하다. 환언하면, 기지국(302)은 적어도 2개의 수신된 프리앰블들 사이의 시간 및/또는 주파수 시프트를 검출할 수 있고, 검출된 시간 및/또는 주파수 시프트 및/또는 프리앰블들의 수신된 전력 레벨들에 기초하여 적어도 2개의 수신된 프리앰블들이 동일한 단말 디바이스(301)로부터인지 또는 상이한 단말 디바이스들(301)로부터인지 여부를 결정할 수 있다
기지국(302)에서의 시간 시프트 △t'의 대응하는 검출들이 도 12에 도시되어 있다. 도 12는 시간 축(t)상에, PA1 및 PA2를 가지는 상관을 각각 나타내는 커브들을 도시하고 있다. △t'는 프리앰블들 PA1 및 PA2 사이에서 기지국(302)에 의해 검출된 시간 시프트를 나타내고, 이는 양호하게는 -예시된 바와 같이- 2개의 상관 함수들의 피크들 사이의 추정된 시간 시프트이다. 기지국(302)은 수신된 프리앰블들의 상관 피크들 사이의 시간 및/또는 주파수 시프트들을 측정할 수 있다. 추정된 시간 시프트 △t' 및/또는 주파수 시프트 △f'가 결정된 시간 시프트 △t 및/또는 주파수 시프트 △f와 동일하다면, 기지국(302)은 양쪽 프리앰블들 PA1 및 PA2 모두가 동일한 단말 디바이스(301)로부터 발원한 것으로 결정한다.
본 발명은 구현들뿐만 아니라 예들로서 다양한 실시예들과 관련하여 설명되었다. 그러나, 도면들, 본 개시 및 독립 청구항들의 학습으로부터 청구된 본 발명을 실시함으로써 본 기술분야의 통상의 기술자에 의해 다른 변동들이 이해되고 실현될 수 있다. 상세한 설명뿐만 아니라 청구항들에서, 단어 "포함하는"는 다른 구성요소들 또는 단계들을 배제하지 않고, 부정관사 "하나(a 또는 an)"는 복수를 배제하지 않는다. 단일 구성요소 또는 다른 유닛은 청구항들에 인용된 수 개의 실체들 또는 아이템들의 기능들을 수행할 수 있다. 특정 수단들이 서로 상이한 종속항들에서 인용된다는 단순한 사실은, 이들 수단들의 조합이 양호한 구현에 이용될 수 없다는 것을 나타내지는 않는다.

Claims (15)

  1. 랜덤 액세스(RA) 방법(200)으로서,
    복수의 단말 디바이스들(301) 중 적어도 하나에 의해, 하나의 RA 시간 슬롯 동안에 하나 이상의 프리앰블을 가지는 리소스 요구를 기지국(302)에 송신하는 단계(201),
    상기 기지국(302)에 의해, 상기 적어도 하나의 리소스 요구 내의 프리앰블들의 개수에 기초하여 상기 적어도 하나의 리소스 요구의 우선권 레벨을 검출하는 단계(202), 및
    상기 기지국(302)에 의해, 상기 적어도 하나의 리소스 요구 및 상기 적어도 하나의 우선권 레벨에 따라 업링크 리소스들을 할당하는 단계(203)
    를 포함하는 RA 방법(200).
  2. 제1항에 있어서,
    단말 디바이스(301)에 의해, 상위 우선권 레벨을 가지는 리소스 요구들을 송신하기 위해서는 더 많은 프리앰블들을, 또는 하위 우선권 레벨을 가지는 리소스 요구를 송신하기 위해서는 더 적은 프리앰블들을 조합하는 단계를 더 포함하는 RA 방법(200).
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    둘 이상의 프리앰블을 가지는 리소스 요구를 송신하는 단말 디바이스(301)에 의해, 상기 프리앰블들 사이의 결정된 시간 및/또는 주파수 시프트를 제공하는 단계를 더 포함하고,
    상기 결정된 시간 및/또는 주파수 시프트가 제로인 경우에, 상기 프리앰블들은 상이한 서명들을 구비하는 RA 방법(200).
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    둘 이상의 프리앰블을 가지는 리소스 요구를 송신하는 단말 디바이스(301)에 의해, 상기 시간 및/또는 주파수 도메인에서 적어도 부분적인 중첩으로 상기 프리앰블들을 배열하는 단계를 더 포함하는 RA 방법(200).
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 단말 디바이스(301)에 의해, 결정된 우선권 레벨을 가지는 리소스 요구를 송신하기 위한 프리앰블들의 개수를 결정하는 단계, 및/또는
    상기 적어도 하나의 단말 디바이스(301)에 의해, 상기 프리앰블들의 개수 사이의 시간 및/또는 주파수 시프트를 결정하는 단계를 더 포함하는 RA 방법(200).
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기지국(302)에 의해, 리소스 요구의 프리앰블들 사이에서 설정되는 결정된 시간 및/또는 주파수 시프트를 복수의 단말 디바이스들(301)에게 브로드캐스팅하는 단계를 더 포함하는 RA 방법(200).
  7. 제5항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 단말 디바이스(301)에 의해, 상기 프리앰블들의 개수 및/또는 상기 시간 및/또는 주파수 시프트를 상기 기지국(302)에 송신하는 단계를 더 포함하는 RA 방법(200).
  8. 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 시간 및/또는 주파수 시프트는 미리 결정되어 있거나 또는 현재의 네트워크 부하 및/또는 가용한 무선 리소스들에 기초하여 결정되는 RA 방법(200).
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기지국(302)에 의해, 프리앰블들의 개수들과 리소스 요구들의 우선권 레벨들 사이의 매핑 정보를 상기 복수의 단말 디바이스들(301)에게 브로드캐스팅하는 단계를 더 포함하는 RA 방법(200).
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기지국(302)에 의해, 적어도 2개의 수신된 프리앰블들 사이의 시간 및/또는 주파수 시프트를 검출하는 단계, 및
    상기 검출된 시간 및/또는 주파수 시프트 및/또는 프리앰블들의 수신된 전력 레벨들에 기초하여, 상기 적어도 2개의 수신된 프리앰블들이 동일한 단말 디바이스(301)로부터인지 또는 상이한 단말 디바이스들(301)로부터인지 여부를 결정하는 단계를 더 포함하는 RA 방법(200).
  11. 제10항에 있어서,
    상기 적어도 2개의 수신된 프리앰블들 사이의 시간 및/또는 주파수 시프트를 검출하는 단계는, 상기 기지국(302)에 의해, 상기 수신된 프리앰블들의 검출된 상관 피크들 사이의 시간 및/또는 주파수 시프트를 측정하는 단계를 포함하는 RA 방법(200).
  12. 컴퓨터 프로그램 제품으로서,
    컴퓨터상에서 실행되는 경우에, 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 랜덤 액세스(RA) 방법(200)을 수행하기 위한 프로그램 코드를 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품.
  13. 기지국(302)으로서,
    하나의 랜덤 액세스(RA) 시간 슬롯 동안에 복수의 단말 디바이스들(301) 중 적어도 하나로부터 하나 이상의 프리앰블들을 가지는 리소스 요구를 수신하도록 구성되는 수신 유닛(304),
    상기 적어도 하나의 리소스 요구 내의 프리앰블들의 개수에 기초하여 적어도 하나의 리소스 요구의 우선권 레벨을 검출하도록 구성된 검출 유닛(305), 및
    상기 적어도 하나의 리소스 요구 및 상기 적어도 하나의 우선권 레벨에 따라 업링크 리소스들을 할당하도록 구성된 할당 유닛(306)
    을 포함하는 기지국(302).
  14. 단말 디바이스(301)로서,
    하나의 랜덤 액세스(RA) 시간 슬롯 동안에 하나 이상의 프리앰블들을 가지는 리소스 요구를 기지국에 송신하도록 구성되고, 및 상위 우선권 레벨을 가지는 리소스 요구를 송신하기 위해서는 더 많은 프리앰블들을 그리고 하위 우선권 레벨을 가지는 리소스 요구를 송신하기 위해서는 더 적은 프리앰블들을 조합하도록 구성되는 송신 유닛(303)을 포함하는 단말 디바이스(301).
  15. 기지국 및 복수의 단말 디바이스들을 포함하는 시스템(300)으로서,
    상기 시스템은 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 랜덤 액세스(RA) 방법을 수행하도록 구성되며, 및/또는
    상기 기지국은 제13항에 따른 기지국(302)이고 상기 단말 디바이스는 제14항에 따른 단말 디바이스(301)인 시스템(300).
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