KR20180050214A

KR20180050214A - 무선 통신에서 멀티 빔 기반 랜덤 액세스 절차를 수행하는 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20180050214A
Application number: KR1020170135198A
Authority: KR
Inventors: 김기태; 최우진
Original assignee: 주식회사 케이티
Priority date: 2016-11-04
Filing date: 2017-10-18
Publication date: 2018-05-14
Also published as: CN109891979A; EP3537794A4; EP3537794A1; CN116471669A; WO2018084498A1; KR102092560B1; CN109891979B; US10966253B2; US20190289640A1; EP3537794B1; US20210282190A1

Abstract

본 명세서는 무선 통신에서 기지국이 멀티 빔 기반 랜덤 액세스 절차를 수행하는 방법으로, RACH 자원에 관한 정보를 단말에 전송하는 단계, 멀티 빔으로 멀티 RACH 프리앰블을 단말로부터 수신하는 단계 및 랜덤 액세스 응답을 단말에 전송하는 단계를 포함하는 방법 및 그 장치를 제공한다.

Description

무선 통신에서 멀티 빔 기반 랜덤 액세스 절차를 수행하는 방법 및 장치{Methods of Random Access Procedure based on multi-beam in wireless networks and Apparatuses thereof}

본 실시예들은 차세대/5G 무선 액세스 망(이하, "NR[New Radio]"라고도 함)을 위한 멀티 빔 기반 랜덤 액세스 절차를 수행하는 방법 및 장치를 제공한다.

3GPP는 최근 차세대/5G 무선 액세스 기술에 대한 연구를 위한 스터디 아이템인 "Study on New Radio Access Technology"를 승인하고, 이를 기반으로 RAN WG1에서는 각각 NR(New Radio)을 위한 프레임 구조, 채널 코딩 및 변조, 파형 및 다중 접속 방식 등에 대한 논의를 진행하고 있다. NR은 LTE/LTE-Advanced에 대비하여 향상된 데이터 전송률뿐만 아니라 세분화되고 구체화된 사용 시나리오 별로 요구되는 다양한 요구를 만족시킬 수 있는 설계가 이루어지도록 요구되고 있다.

특히 NR의 대표적 사용 시나리오로서 eMBB(enhancement Mobile BroadBand), mMTC(massive Machine Type Communication) 및 URLLC(Ultra Reliable and Low Latency Communications)가 제기되고, 각각의 사용 시나리오 별 요구를 만족시키기 위하여 LTE/LTE-Advanced 대비 플렉서블한 프레임 구조 설계가 요구되고 있다.

한편, OFDM 기반의 무선 통신 시스템은 다중 경로에 따른 지연 확산에 대응하기 위한 방법으로 OFDM 심볼의 앞쪽에 사이클릭 프리픽스(Cyclic Prefix)를 포함하도록 한다. LTE/LTE-Advanced 시스템의 경우도 각각의 OFDM 심볼의 앞쪽에 사이클릭 프리픽스(Cyclic Prefix)를 포함하도록 한다.

구체적으로, LTE/LTE-Advanced 시스템에서 동일한 서브캐리어 스페이싱 및 심볼 기간을 갖는 OFDM 기반을 자원 요소들이 구성되고, 셀 사이즈 및 그에 따른 지연 확산 특징에 따라 기지국 등에 의해 사이클릭 프리픽스(Cyclic Prefix) 길이가 설정된다. 그리고, 단말은 동기화 신호 수신을 통해 임의의 셀에 대한 시간/주파수 동기를 맞추는 과정을 통해 해당 셀에서 구성된 사이클릭 프리픽스(Cyclic Prefix) 길이에 대한 검출을 수행한다.

이와 관련하여, NR 시스템의 경우 다양한 사용 시나리오를 지원하기 위해 셀에서 복수의 뉴머롤로지(numerology)를 지원함에 따라, 동기화 신호의 전송이 이루어지는 뉴머롤로지(numerology)를 제외한 다른 뉴머롤로지(numerology)들에 대한 사이클릭 프리픽스(Cyclic Prefix) 길이를 설정하기 위한 방안이 요구된다.

일 실시예는, 무선 통신에서 기지국이 멀티 빔 기반 랜덤 액세스 절차를 수행하는 방법으로, RACH(Random Access Channel) 자원에 관한 정보를 단말에 전송하는 단계, 멀티 빔으로 멀티 RACH 프리앰블을 상기 단말로부터 수신하는 단계 및 랜덤 액세스 응답을 상기 단말에 전송하는 단계를 포함하는 방법을 제공한다.

다른 실시예는, 무선 통신에서 단말이 멀티 빔 기반 랜덤 액세스 절차를 수행하는 방법으로, RACH 자원에 관한 정보를 기지국으로부터 수신하는 단계, 멀티 빔으로 멀티 RACH 프리앰블을 상기 기지국에 전송하는 단계 및 랜덤 액세스 응답을 상기 기지국으로부터 수신하는 단계를 포함하는 방법을 제공한다.

또 다른 실시예는 무선 통신에서 멀티 빔 기반 랜덤 액세스 절차를 수행하는 단말로, RACH 자원에 관한 정보를 기지국으로부터 수신하고, 랜덤 액세스 응답을 상기 기지국으로부터 수신하는 수신부 및 멀티 빔으로 멀티 RACH 프리앰블을 상기 기지국에 전송한 송신부를 포함하는 단말을 제공한다.

도 1은 경쟁 기반 랜덤 액세스 절차를 나타낸 도면이다.
도 2는 랜덤 액세스 응답(RAR) 윈도우의 타이밍을 나타낸 도면이다.
도 3은 랜덤 액세스 응답의 타이밍을 나타낸 도면이다.
도 4는 비경쟁 랜덤 액세스 절차를 나타낸 도면이다.
도 5는 TDM 기반의 혼합 뉴머롤러지에서의 RB 구조를 나타낸 도면이다.
도 6은 실시예 1에 따른 섹터 빔 기반 RACH 프리앰블 전송 방법을 나타낸 도면이다.
도 7은 또다른 실시예에 따른 무선 통신에서 기지국이 멀티 빔 기반 랜덤 액세스 절차를 수행하는 방법의 흐름도이다.
도 8은 또다른 실시예에 따른 무선 통신에서 단말이 멀티 빔 기반 랜덤 액세스 절차를 수행하는 방법의 흐름도이다.
도 9은 또 다른 실시예에 의한 기지국의 구성을 보여주는 도면이다.
도 10은 또 다른 실시예에 의한 사용자 단말의 구성을 보여주는 도면이다.

이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

본 명세서에서 MTC 단말은 low cost(또는 low complexity)를 지원하는 단말 또는 coverage enhancement를 지원하는 단말 등을 의미할 수 있다.　본 명세서에서 MTC 단말은 low cost(또는 low complexity) 및 coverage enhancement를 지원하는 단말 등을 의미할 수 있다. 또는 본 명세서에서 MTC 단말은 low cost(또는 low complexity) 및/또는 coverage enhancement를 지원하기 위한 특정 카테고리로 정의된 단말을 의미할 수 있다.

다시 말해 본 명세서에서 MTC 단말은 LTE 기반의 MTC 관련 동작을 수행하는 새롭게 정의된 3GPP Release-13 low cost(또는 low complexity) UE category/type을 의미할 수 있다. 또는 본 명세서에서 MTC 단말은 기존의 LTE coverage 대비 향상된 coverage를 지원하거나, 혹은 저전력 소모를 지원하는 기존의 3GPP Release-12 이하에서 정의된 UE category/type, 혹은 새롭게 정의된 Release-13 low cost(또는 low complexity) UE category/type을 의미할 수 있다.

본 발명에서의 무선통신시스템은 음성, 패킷 데이터 등과 같은 다양한 통신 서비스를 제공하기 위해 널리 배치된다. 무선통신시스템은 사용자 단말(User Equipment, UE) 및 기지국(Base Station, BS, 또는 eNB, gNB, xNB)을 포함한다. 본 명세서에서의 사용자 단말은 무선 통신에서의 단말을 의미하는 포괄적 개념으로서, WCDMA 및 LTE, HSPA 등에서의 UE(User Equipment)는 물론, GSM에서의 MS(Mobile Station), UT(User Terminal), SS(Subscriber Station), 무선기기(wireless device) 등을 모두 포함하는 개념으로 해석되어야 할 것이다.

기지국 또는 셀(cell)은 일반적으로 사용자 단말과 통신하는 지점(station)을 말하며, 노드-B(Node-B), eNB(evolved Node-B), 섹터(Sector), 싸이트(Site), BTS(Base Transceiver System), 액세스 포인트(Access Point), 릴레이 노드(Relay Node), RRH(Remote Radio Head), RU(Radio Unit), small cell 등 다른 용어로 불릴 수 있다.

즉, 본 명세서에서 기지국 또는 셀(cell)은 CDMA에서의 BSC(Base Station Controller), WCDMA의 Node-B, LTE에서의 eNB 또는 섹터(싸이트) 등이 커버하는 일부 영역 또는 기능을 나타내는 포괄적인 의미로 해석되어야 하며, 메가셀, 매크로셀, 마이크로셀, 피코셀, 펨토셀 및 릴레이 노드(relay node), RRH, RU, small cell 통신범위 등 다양한 커버리지 영역을 모두 포괄하는 의미이다.

상기 나열된 다양한 셀은 각 셀을 제어하는 기지국이 존재하므로 기지국은 두 가지 의미로 해석될 수 있다. i) 무선 영역과 관련하여 메가셀, 매크로셀, 마이크로셀, 피코셀, 펨토셀, 스몰 셀을 제공하는 장치 그 자체이거나, ii) 상기 무선영역 그 자체를 지시할 수 있다. i)에서 소정의 무선 영역을 제공하는 장치들이 동일한 개체에 의해 제어되거나 상기 무선 영역을 협업으로 구성하도록 상호작용하는 모든 장치들을 모두 기지국으로 지시한다. 무선 영역의 구성 방식에 따라 eNB, RRH, 안테나, RU, LPN, 포인트, 송수신포인트, 송신 포인트, 수신 포인트 등은 기지국의 일 실시예가 된다. ii)에서 사용자 단말의 관점 또는 이웃하는 기지국의 입장에서 신호를 수신하거나 송신하게 되는 무선 영역 그 자체를 기지국으로 지시할 수 있다.

따라서, 메가셀, 매크로셀, 마이크로셀, 피코셀, 펨토셀, 스몰 셀, RRH, 안테나, RU, LPN(Low Power Node), 포인트, eNB, 송수신포인트, 송신 포인트, 수신 포인트를 통칭하여 기지국으로 지칭한다.

본 명세서에서 사용자 단말과 기지국은 본 명세서에서 기술되는 기술 또는 기술적 사상을 구현하는데 사용되는 두 가지 송수신 주체로 포괄적인 의미로 사용되며 특정하게 지칭되는 용어 또는 단어에 의해 한정되지 않는다. 사용자 단말과 기지국은, 본 발명에서 기술되는 기술 또는 기술적 사상을 구현하는데 사용되는 두 가지(Uplink 또는 Downlink) 송수신 주체로 포괄적인 의미로 사용되며 특정하게 지칭되는 용어 또는 단어에 의해 한정되지 않는다. 여기서, 상향링크(Uplink, UL, 또는 업링크)는 사용자 단말에 의해 기지국으로 데이터를 송수신하는 방식을 의미하며, 하향링크(Downlink, DL, 또는 다운링크)는 기지국에 의해 사용자 단말로 데이터를 송수신하는 방식을 의미한다.

무선통신시스템에 적용되는 다중 접속 기법에는 제한이 없다. CDMA(Code Division Multiple Access), TDMA(Time Division Multiple Access), FDMA(Frequency Division Multiple Access), OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access), OFDM-FDMA, OFDM-TDMA, OFDM-CDMA와 같은 다양한 다중 접속 기법을 사용할 수 있다. 본 발명의 일 실시예는 GSM, WCDMA, HSPA를 거쳐 LTE 및 LTE-Advanced로 진화하는 비동기 무선통신과, CDMA, CDMA-2000 및 UMB로 진화하는 동기식 무선 통신 분야 등의 자원할당에 적용될 수 있다. 본 발명은 특정한 무선통신 분야에 한정되거나 제한되어 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 사상이 적용될 수 있는 모든 기술분야를 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.

상향링크 전송 및 하향링크 전송은 서로 다른 시간을 사용하여 전송되는 TDD(Time Division Duplex) 방식이 사용될 수 있고, 또는 서로 다른 주파수를 사용하여 전송되는 FDD(Frequency Division Duplex) 방식이 사용될 수 있다.

또한, LTE, LTE-Advanced와 같은 시스템에서는 하나의 반송파 또는 반송파 쌍을 기준으로 상향링크와 하향링크를 구성하여 규격을 구성한다. 상향링크와 하향링크는, PDCCH(Physical Downlink Control CHannel), PCFICH(Physical Control Format Indicator CHannel), PHICH(Physical Hybrid ARQ Indicator CHannel), PUCCH(Physical Uplink Control CHannel), EPDCCH(Enhanced Physical Downlink Control CHannel) 등과 같은 제어채널을 통하여 제어정보를 전송하고, PDSCH(Physical Downlink Shared CHannel), PUSCH(Physical Uplink Shared CHannel) 등과 같은 데이터채널로 구성되어 데이터를 전송한다.

한편 EPDCCH(enhanced PDCCH 또는 extended PDCCH)를 이용해서도 제어 정보를 전송할 수 있다.

본 명세서에서 셀(cell)은 송수신 포인트로부터 전송되는 신호의 커버리지 또는 송수신 포인트(transmission point 또는 transmission/reception point)로부터 전송되는 신호의 커버리지를 가지는 요소 반송파(component carrier), 그 송수신 포인트 자체를 의미할 수 있다.

실시예들이 적용되는 무선통신 시스템은 둘 이상의 송수신 포인트들이 협력하여 신호를 전송하는 다중 포인트 협력형 송수신 시스템(coordinated multi-point transmission/reception System; CoMP 시스템) 또는 협력형 다중 안테나 전송방식(coordinated multi-antenna transmission system), 협력형 다중 셀 통신시스템일 수 있다. CoMP 시스템은 적어도 두 개의 다중 송수신 포인트와 단말들을 포함할 수 있다.

다중 송수신 포인트는 기지국 또는 매크로 셀(macro cell, 이하 'eNB'라 함)과, eNB에 광케이블 또는 광섬유로 연결되어 유선 제어되는, 높은 전송파워를 갖거나 매크로 셀 영역 내의 낮은 전송파워를 갖는 적어도 하나의 RRH일 수도 있다.

이하에서 하향링크(downlink)는 다중 송수신 포인트에서 단말로의 통신 또는 통신 경로를 의미하며, 상향링크(uplink)는 단말에서 다중 송수신 포인트로의 통신 또는 통신 경로를 의미한다. 하향링크에서 송신기는 다중 송수신 포인트의 일부분일 수 있고, 수신기는 단말의 일부분일 수 있다. 상향링크에서 송신기는 단말의 일부분일 수 있고, 수신기는 다중 송수신 포인트의 일부분일 수 있다.

이하에서는 PUCCH, PUSCH, PDCCH, EPDCCH 및 PDSCH 등과 같은 채널을 통해 신호가 송수신되는 상황을 'PUCCH, PUSCH, PDCCH, EPDCCH 및 PDSCH를 전송, 수신한다'는 형태로 표기하기도 한다.

또한 이하에서는 PDCCH를 전송 또는 수신하거나 PDCCH를 통해서 신호를 전송 또는 수신한다는 기재는 EPDCCH/MPDCCH를 전송 또는 수신하거나 EPDCCH/MPDCCH를 통해서 신호를 전송 또는 수신하는 것을 포함하는 의미로 사용될 수 있다.

즉, 이하에서 기재하는 물리 하향링크 제어채널은 PDCCH를 의미하거나, EPDCCH를 의미할 수 있으며, PDCCH 및 EPDCCH/MPDCCH 모두를 포함하는 의미로도 사용된다.

또한, 설명의 편의를 위하여 PDCCH로 설명한 부분에도 본 발명의 일 실시예인 EPDCCH/MPDCCH를 적용할 수 있으며, EPDCCH/MPDCCH로 설명한 부분에도 본 발명의 일 실시예로 PDCCH를 적용할 수 있다.

한편, 이하에서 기재하는 상위계층 시그널링(High Layer Signaling)은 RRC 파라미터를 포함하는 RRC 정보를 전송하는 RRC시그널링을 포함한다.

기지국은 단말들로 하향링크 전송을 수행한다. 기지국은 유니캐스트 전송(unicast transmission)을 위한 주 물리 채널인 물리 하향링크 공유채널(Physical Downlink Shared Channel, PDSCH), 그리고 PDSCH의 수신에 필요한 스케줄링 등의 하향링크 제어 정보 및 상향링크 데이터 채널(예를 들면 물리 상향링크 공유채널(Physical Uplink Shared Channel, PUSCH))에서의 전송을 위한 스케줄링 승인 정보를 전송하기 위한 물리 하향링크 제어채널(Physical Downlink Control Channel, PDCCH)을 전송할 수 있다. 이하에서는, 각 채널을 통해 신호가 송수신 되는 것을 해당 채널이 송수신되는 형태로 기재하기로 한다.

[기존 랜덤 액세스 ]

업링크 동기를 획득하지 못하거나 업링크 동기를 유지하지 못한 단말은 RACH(Random Access CHannel)을 이용하여 업링크 시간 동기를 획득하게 된다. 단말의 업링크 동기가 구현된 경우, 기지국은 직교성이 유지된 업링크 전송 자원을 스케줄링할 수 있게 된다. RACH에 의하여 동기화가 수행되는 경우는 다음과 같다.

1. 단말이 RRC_CONNECTED 상태에 있으나, 업링크 동기가 되어있지 않으며, 새로운 업링크 데이터나 제어 정보를 전송해야 하는 경우

2. 단말이 RRC_CONNECTED 상태에 있으나, 업링크 동기가 되어있지 않으며, 새로운 다운링크 데이터를 수신하고, 이에 대한 ACK/NACK를 전송해야 하는 경우

3. 단말이 RRC_CONNECTED 상태에 있으며, 현재의 셀에서 타겟 셀로 핸드오버하는 경우

4. 단말이 RRC_IDLE 상태에서 RRC_CONNECTED 상태로 전환하는 경우(예를 들어, 초기 접속 또는 트래킹 영역 갱신의 경우)

5. 무선 링크 실패 후 다시 연결 상태로 진입하는 경우 예외적으로, 업링크 동기가 획득된 상황이라 할지라도, 단말에 대하여 SR(Scheduling Request)를 전송하기 위한 다른 업링크 자원이 할당되지 않은 경우에는 SR을 전송하기 위하여 RACH를 할당할 수 있다.

랜덤 액세스 절차는 경쟁 기반, 비경쟁의 두 가지로 나누어진다. 경쟁 기반 랜덤 액세스 절차에서, 단말은 프리앰블을 무작위로 선택하여 전송하므로, 하나 이상의 단말이 동일한 프리앰블을 동시에 전송하는 경우에는 충돌이 발생하게 되므로 이를 제거하기 위한 절차가 필요하게 된다.

비경쟁 랜덤 액세스 절차에서는 단말에 전용 프리앰블을 할당하여 충돌이 발생하지 않으며, 경쟁 기반 랜덤 액세스 절차에 비하여 속도가 빠르다. 통상적으로 단말은 경쟁 기반 랜덤 액세스 절차를 따르며, 예외적으로 단말이 새로운 다운링크 데이터를 수신하거나 핸드오버를 하는 경우와 같이 조속히 랜덤 액세스를 수행해야 하는 경우 비경쟁 랜덤 액세스 절차를 따른다.

도 1은 경쟁 기반 랜덤 액세스 절차를 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, 경쟁 기반 랜덤 액세스 절차는 다음 단계를 따른다.

Step1 : 프리앰블 전송(Preamble Transmission)

64개의 프리앰블 중 기지국에 의하여 비경쟁 RACH에 사용하기 위하여 미리 예약된 프리앰블을 제외한 나머지는 경쟁 기반 랜덤 액세스 절차에 사용할 수 있으며, 이들은 두 개의 서브그룹으로 구분된다. 두 개의 서브그룹의 의미, 그 중 어느 것을 선택할 것인지에 관한 사항은 방송 시스템 정보에 의하여 표시된다. 단말은 필요한 전송 자원의 크기에 따라 해당하는 프리앰블을 서브그룹으로부터 선택한다.

프리앰블 전송 전력의 초기치는 경로손실을 고려하여 설정된다. 단말은 다운링크의 RSRP(Reference Signal Received Power)의 평균치를 측정하여 경로손실을 추정하고, 원하는 SINR(Signal to Interference plus Noise Ratio), RACH 프리앰블에 할당된 시간-주파수 슬롯에서 측정된 업링크 간섭과 잡음 수준, 프리앰블 형태에 따라 전력 옵셋을 설정한다

Step2 : 랜덤 액세스 응답(Random Access Response ( RAR ))

기지국은 PDSCH을 이용하여 RAR(Random Access Response)을 전송하며, RAR은 PDCCH을 통해 전송되는 RA-RNTI에 의해 지시된다. RA-RNTI(Random Access Radio Network Temporary Identifier)은 단말이 전송하는 프리앰블이 검출되는 시간-주파수 슬롯을 확인할 수 있게 한다.

RAR는 검출된 프리앰블의 확인, 단말의 업링크 전송을 동기화하기 위한 타이밍 정렬 지시, 3단계 메시지 전송을 위한 초기 업링크 자원 승인, Temporary C-RNTI(Cell Radio Network Temporary Identifier)의 할당과 같은 정보를 전달한다. RAR 메시지는 'backoff indicator'와 같은 정보를 포함할 수 있는데 이는 단말에게 일정 주기의 시간 동안 지연한 후에 랜덤 액세스 절차를 다시 시도하도록 지시할 수 있다.

도 2는 랜덤 액세스 응답(RAR) 윈도우의 타이밍을 나타낸 도면이다.

도 2를 참조하면, 단말은 시간 윈도우 내에서 RAR을 수신하도록 예측된다. 윈도우의 시작점과 끝점은기지국에 의하여 설정되고, 셀 고유의 시스템 정보의 일부로 방송된다. 규격에서는 프리앰블 서브프레임의 끝 점에서 2ms 후에 가장 빠른 서브프레임이 허용된다. 그러나, 통상적인 지연시간(프리앰블 서브프레임의 끝으로부터 RAR 윈도우의 첫 번째 서브프레임의 시작점 사이의 기간)은 4ms인 경우가 일반적이다. RAR은 2단계 메시지와 다운링크 전송 자원 할당 메시지 'G'로 구성되는데, 2단계메시지는 PDSCH를 이용하여 전송되고, 'G'는 PDCCH을 이용하여 전송된다.

단말이 설정된 시간 윈도우 내에서, RAR을 수신하지 않는 경우, 단말은 프리앰블을 재전송한다. RAR 윈도우의 끝점 이후에 프리앰블 재전송을 위한 최소 지연은 3ms이다(단말이 RAR에 사용되는 다운링크 자원을 전달하는 PDCCH을 수신하더라도, RAR 메시지를 복조하지 못한 경우, 단말이 RAR을 복조하려고 시도하면서 걸린 시간을 감안하면 프리앰블 재전송 전의 최소 지연시간은 4ms로 증가한다).

기지국은 각 재전송된 프리앰블에 대하여 전송 전력이 일정 간격으로 증가하도록 '프리앰플 전력 램핑(preamble power ramping)'을 설정할 수 있다. WCDMA에서는 간섭을 제어하기 위하여 초기 프리앰블 전력을 낮출 필요가 있지만, LTE의 랜덤 액세스 프리앰플은 다른 업링크 전송에 대하여 통상적으로 직교이기 때문에, 프리앰블 전력의 제어가 WCDMA에 비하여 덜 민감하다. 따라서, 랜덤 액세스 과정에서 첫번째 프리앰블 전송이 성공하는 비율이 WCDMA에 비하여 더 높고, 전력 램핑의 필요성이 감소 하는 경향이 있다.

Step3 : Layer2 /3 (L2/L3) Message

이 메시지는 PUSCH 상에서 최초로 스케줄링된 업링크 전송이고, HARQ(Hybrid Automatic Repeat reQuest)를 이용한다. 단말은 이 메시지를 이용하여 RRC 접속 요구, 트래킹 영역 갱신, 스케줄링 요구와 같은 랜덤 액세스 절차 메시지를 전달한다.

이 메시지는 단계2의 RAR에서 할당된 임시 C-RNTI(Temporary C-RNTI)를 포함하고, C-RNTI 혹은 48 비트 단말 ID(identity)를 포함한다.

단계1에서 프리앰블 충돌이 발생한 경우에는 충돌한 단말들은 RAR을 통하여 동일한 Temporary C-RNTI를 수신하고 L2/L3메시지를 전송할 때 동일한 업링크 시간-주파수 자원 상에서 충돌이 발생할 것이다. 충돌로 인하여 모든 단말이 복조를 하지 못하는 경우에는, 각 단말은 최대 회수만큼 HARQ 재전송을 한 후에 랜덤 액세스 절차를 다시 시작하게 된다. 하지만, 충돌이 발생하더라도 하나의 단말이 복조가 되는 경우가 발생할 수 있으며, 이 경우 단계4의 절차에 의하여 경쟁을 해소할 수 있다.

도 3은 랜덤 액세스 응답(message 3 transmission)의 타이밍을 나타낸 도면이다.

도 3을 참조하면, 단말이 RAR을 성공적으로 수신하는 경우, 메시지3을 전송하기 전에 단말의 최소 처리 지연시간은 5ms에서 왕복 전송 시간(TA)을 뺀 값이다.

Step4 : Contention Resolution Message

다수의 단말이 동일한 프리앰블로 전송하는 경우 실제로 프리앰블이 인식된 단말을 구별하기 위한 단계이다.

기지국은 단계3에서의 L2/L3 메시지에 포함된 48비트 단말의 구별자(C-RNTI 혹은 Temporary C-RNTI)를 포함한 경쟁 해소 메시지를 생성하여 이를 단말에게 HARQ 방식으로 전송한다.

다수의 단말 간에 충돌이 발생한 경우, L2/L3 메시지의 복조가 성공하면, HARQ 피드백은 자신의 단말 ID(혹은 C-RNTI)를 검출한 단말에 의해서만 수행된다. 다른 랜덤 액세스 절차를 벗어나서 랜덤 액세스 절차를 새로 시작하게 된다.

경쟁 해소 메시지를 수신한 후에 세 가지의 가능한 시나리오 별로 단말은 다음과 같이 응답한다.

- 단말이 메시지를 복조하고, 자신의 단말 ID를 확인한 경우 'ACK'를 전송한다.

- 단말이 메시지를 복조하고 다른 단말의 ID가 포함된 것을 발견한 경우 아무것도 전송하지 않는다. 아무것도 전송하지 않는 것을 'DTX'라 한다.

- 단말이 메시지를 복조하는 데 실패하거나, DL 승인을 놓친 경우 아무 것도 전송하지 않는다.

도 4는 비경쟁 랜덤 액세스 절차를 나타낸 도면이다.

도 4를 참조하면, 비경쟁 랜덤 액세스 절차는 다음과 같다.

기지국이 각 단말에 대하여 프리앰블을 지정하고, 단말은 지정된 프리앰블을 전송하므로, 단말 간에 충돌이 발생하지 않는다. 이 방법은 단말에 다운링크 트래픽을 재개하거나 핸드오버를 하는 경우와 같이 단시간에 접속 절차가 완료되어야 하는 경우 적용되며, 다음과 같은 단계에 의하여 수행된다.

Step 1: 기지국이 단말에 프리앰블을 할당한다.

Step 2: 단말이 할당 받은 프리앰블을 전송한다.

Step 3: 기지국이 랜덤 액세스 응답을 전송한다.

차세대/5G 무선 액세스 망(5G NR (New Radio))

3GPP는 최근 차세대/5G 무선 액세스 기술에 대한 연구를 위한 스터디 아이템인 "Study on New Radio Access Technology"를 승인하고, 이를 기반으로 RAN WG1에서는 각각 NR(New Radio)를 위한 프레임 구조, 채널 코딩 및 변조, 파형 및 다중 접속 스킴(frame structure, channel coding & modulation, waveform & multiple access scheme) 등에 대한 논의가 시작되었다.

NR은 LTE/LTE-Advanced 대비 향상된 데이터 전송률뿐 아니라, 세분화되고 구체화된 사용 시나리오(usage scenario) 별로 요구되는 다양한 요구(requirements)를 만족시킬 수 있는 설계가 이루어지도록 요구되고 있다. 특히 NR의 대표적 사용 시나리오(usage scenario)로서 eMBB(enhancement Mobile BroadBand), mMTC(massive MTC) 및 URLLC(Ultra Reliable and Low Latency Communications)가 제기되었으며, 각각의 사용 시나리오(usage scenario)별 요구(requirements)를 만족하기 위한 방법으로서 LTE/LTE-Advanced 대비 플렉서블한 프레임 구조(frame structure) 설계가 요구되고 있다.

구체적으로 3GPP에서 논의 중인 NR의 대표적 사용 시나리오(usage scenario)로서 eMBB, mMTC, URLLC가 고려되고 있다. 각각의 사용 시나리오(usage scenario)는 데이터 레이트(data rates), 레이턴시(latency), 커버리지(coverage) 등에 대한 요구(requirements)가 서로 상이하기 때문에 임의의 NR 시스템을 구성하는 주파수 대역을 통해 각각의 사용 시나리오(usage scenario) 별 요구(requirements)를 효율적으로 만족시키기 위한 방법으로서 서로 다른 뉴머롤로지(numerology)(e.g. subcarrier spacing, subframe, TTI, etc.) 기반의 무선 자원 유닛(unit)을 효율적으로 다중화(multiplexing)하는 방안에 대한 필요성이 제기되고 있다.

예를 들어, 기존의 LTE/LTE-Advanced와 동일하게 15kHz의 서브캐리어 스페이싱(subcarrier spacing) 기반의 1ms 서브프레임(혹은 0.5ms slot) 구조와 30kHz의 서브캐리어 스페이싱(subcarrier spacing) 기반의 0.5ms 서브프레임(혹은 0.25 ms slot) 구조 및 60kHz 기반의 0.25ms 서브프레임(0.125ms slot) 구조를 하나의 NR 주파수 대역을 통해 지원해야 할 필요성이 제기되고 있다.

또한 임의의 뉴머롤로지(numerology), 즉 서브캐리어 스페이싱(subcarrier spacing) 구조 내에서도 시간 도메인(time domain)에서의 자원 할당 단위, 즉 시간(time domain)에서의 스케줄링 단위(scheduling unit)로서 X개의 OFDM 심볼들로 구성된 서브프레임(e.g. X=14 혹은 7, 또는 그 외의 임의의 자연수)이나 혹은 Y개의 OFDM 심볼들로 구성된 슬롯(Y=14 or 7 혹은 또는 그 외의 임의의 자연수)이 설정되거나, 혹은 해당 서브프레임이나 슬롯보다 작은 그래뉴래러티(granularity)를 갖는 Z개의 OFDM 심볼(i.e. Z<Y & Z<X를 만족하는 임의의 자연수)로 구성된 미니-슬롯(mini-slot)을 정의하는 방안에 대해 논의가 진행되고 있다.

TDM 기반의 혼합 뉴머롤로지에서의 RB 구조

상기에서 서술한 바와 같이 임의의 NR 캐리어를 통해 복수의 뉴머롤로지가 지원되고, 각각의 뉴머롤로지 별 서브캐리어 스페이싱이 2ⁿ * 15kHz(n은 0 또는 0보다 큰 자연수)의 값을 가질 경우, 각각의 뉴머롤로지 별 서브캐리어들은 15kHz 서브캐리어 스페이싱의 서브캐리어에 대해 서브셋/슈퍼셋(subset/superset)형태의 네스티드 방식(nested manner)으로 주파수 도메인에서 매핑이 되도록 정의되었다.

도 5는 TDM 기반의 혼합 뉴머롤러지에서의 RB 구조를 나타낸 도면이다.

추가적으로 해당 뉴머롤로지 간 TDM(Time Division Multiplexing) 기반으로 다중화되어 프레임 구조가 구성될 경우, 해당 NR 캐리어를 통한 주파수 축에서의 자원 할당 단위가 되는 RB(Resource Block)은 도 5와 같이 15kHZ 기반의 RB 그리드에 대해 서브셋/슈퍼셋 형태의 네스티드 방식으로 구성되도록 정의되었다.

단, 각각의 뉴머롤로지에서 하나의 RB를 구성하는 서브캐리어의 개수는 해당 뉴머롤로지에 관계 없이 특정한 갯수, 예를 들어 12 혹은 16 중 하나의 값을 갖도록 결정되었다.

전술한 NR에서 멀티 빔 기반의 MIMO 전송 기법이 연구되고 있으며, 상향링크에서도 RACH 전송에도 그 적용 방법이 논의되고 있다.

본 명세서에서는 NR을 위한 멀티 빔 기반 RACH 전송 방법을 제안한다. 특히 Tx/Rx 채널 가역성(channel reciprocity)를 이용하지 못하는 경우에 동작할 수 있는 RACH 빔 제어 기법과 이를 유지하기 위한 랜덤 액세스 절차의 일부 단계를 포함하여 제안한다.

5G NR에서는 멀티 빔 기반 초기 접속에 대한 구체적인 안을 현재 논의 중이다. 아래는 기본 접속 단계인 RACH 동작의 기본 합의 사항( Agreements in RAN1 86bis meeting )이다.

RACH 동작의 기본 합의 사항을 통해 알 수 있는 바와 같이, 현재까지 표준화 회의에서 진행된 NR RACH의 경우 Tx/Rx 채널 가역성을 이용할 수 있는 경우에는 RACH 역시 멀티 빔을 이용할 수 있는 방안에 대해서 합의에 도출하였다.

그러나 Tx/Rx 채널 가역성을 이용하지 못하는 경우에 대해서는 빔 제어 방법, 단말로의 빔 정보 지시 방법 등 구체적인 절차가 현재 논의되지 못하고 있다.

따라서 본 명세서는 이러한 Tx/Rx 채널 가역성을 이용하지 못하는 환경을 위한 멀티 빔 기반 상향링크 운용 시에 필요한 RACH 동작에 대한 구체적인 방안을 제시한다.

그러나 이하 내용은 단순히 Tx/Rx 채널 가역성을 이용하지 못하는 경우에만 특징적으로 적용되는 내용이 아니며, Tx/Rx 채널 가역성을 이용한 멀티 빔 기반 RACH 전송에도 동일하게 적용할 수 있다.

실시예1 . 섹터 빔 기반의 RACH 프리앰블 전송을 수행한다.

본 실시예에서는 단말이 본인의 상향링크 전송 빔(UL Tx beam)에 대한 정보를 취득할 수 없는 환경인 'without Tx/Rx reciprocity'를 우선적으로 가정하였기 때문에 보다 브로드 빔(Broad-beam)을 이용한 RACH 프리앰플 전송에 대한 방안을 중점적으로 이하에서 설명한다. 또한 이하에서 기술하는 섹터 빔(sector beam)은 브로드 빔을 지칭하는 용어로 그룹형 빔(Group-wise beam), 멀티 빔 셋 등 다양한 용어로 변경하여 명시할 수 있다.

본 실시예의 구체적인 RACH 프리앰블 전송 방법은, 기본적으로 RRC 구성을 통한 기본 RACH 자원 설정을 통하여 시작한다.

우선 아래와 같은 RACH 관련 설정 정보가 단말에게 전송되어야 한다. 이러한 시스템 정보는 기존의 SIB2에 포함되는 RACH 구성과 유사한 방식으로 구성할 수 있으며, 추가적인 메시지 정의를 통해서도 구성할 수 있다.

- 기본 방향은 단일 RACH 자원을 일정 주기 'T_RACH'동안 할당

- 'T_RACH' 주기 동안 RACH 신호는 'N_REP'번 반복 전송

- 반복되는 RACH 시퀀스의 종류는 단일 또는 'N_RACH'개 자원을 사용 가능

여기에서 RACH 프리앰블의 용도는 아래와 같이 두 가지 목적을 가지고 시퀀스 매핑을 수행할 수 있다.

- 단순한 RACH 검색만 필요할 경우 단일 RACH 시퀀스 사용

단일 RACH 시퀀스를 사용하는 것은 기지국의 빔 방향 정보 획득이 필요하지 않은 경우에 수행한다.

다만 단말의 이동 등의 이유로 상향 빔의 불일치 가능성을 고려하여 그룹형 빔만을 사용하게 된다. 따라서 단말로부터의 RACH 프리앰블을 수신한 기지국은 RACH 프리앰블의 수신 여부만 알 수 있고, 상향 빔에 대한 캔디데이트(candidate) 후보 검출, 미세 조정(refinement) 등은 수행할 수 없다.

- 빔 방향성을 고려한 RACH 검색이 필요할 경우 멀티 RACH 시퀀스 사용

다중 RACH 시퀸스를 사용하는 것은 기지국의 빔 방향 정보 획득이 필요한 경우에 수행한다.

다만 단말의 이동 등의 이유로 상향 빔의 불일치 가능성을 고려하여 그룹형 빔만을 사용하고, 각 빔에 구별되는 RACH 시퀀스 또는 RACH 자원을 매핑하게 된다. 따라서 단말로부터의 RACH 프리앰블을 수신한 기지국은 RACH 프리앰블의 수신 여부에 따라 상향 빔의 방향 정보 또는 적합한 프로코딩 및 빔 방향성 정보를 획득할 수 있게 된다.

도 6은 실시예 1에 따른 섹터 빔 기반 RACH 프리앰블 전송 방법을 나타낸 도면이다.

- 공통사항: 주어진 시간 동안 섹터 빔이 스윕하는 형태(도 6 참조)

기본적으로 RACH 프리앰블은 그룹형 빔 또는 섹터 빔 형태로 특정 방향성을 가지고 스위핑(sweeping) 또는 회전하는 형태로 특정 범위 또는 전 방향에 전송된다.

실시예1 -1

본 실시예에서는 주어진 시간 주기에서 순차적으로 서로 다른 'N_RACH'개 방향으로 RACH 프리앰블을 전송한다. 즉, 본 실시예에서는 RACH 프리앰블을 전송하는 빔 스위핑(sweeping)을 수행함에 있어서 N_RACH 개 방향으로 프리앰블을 전송하는 것을 말한다.

예를 들어 도 6에 도시한 바와 같이 N_RACH =3이기 때문에 세 방향으로 RACH 프리앰블이 전송된다. 기본적으로 RACH 프리앰블은 빔 서브셋(Beam subset)을 포함하는 그룹형 형태의 섹터 빔 형상으로 전송되게 된다.

이때 RACH 프리앰블은 N_RACH 개 빔 방향으로 시간 축에서 순차적으로 전송된다. RACH 프리앰블의 전송 단위가 서브프레임이라면 N_RACH 개 서브프레임에 각각 전송된다. RACH 프리앰블의 전송 단위가 슬롯이라면 N_RACH개 슬롯에 각각 전송된다. RACH 프리앰블의 전송 단위가 심볼이라면 N_RACH 개 심볼에 순차적으로 전송된다.

실시예 1-2

본 실시예에서는 N_RACH개 섹터 빔을 단일 시간에 동시에 전송하며, T_RACH 주기 동안 N_REP번 반복하여 RACH 프리앰블을 전송한다. 즉, 본 실시예에서는 앞서 언급한 '실시예 1-1'과 유사하며, RACH 프리앰블을 전송하는 빔 스위핑을 수행함에 있어서 N_RACH 개 방향으로 프리앰블을 전송하는 것을 말한다. 이때 N_RACH 빔 방향으로 동일 시간에 전송된다.

따라서 동일 시간-주파수 자원에 다중화(multiplexing) 형태로 전송되거나, FDM 형태로 직교 N_RACH 개 RACH 자원에 매핑되어 RACH 프리앰블이 전송된다.

RACH 프리앰블은 반복 전송될 수 있으며, 그 수는 N_REP로 정의할 수 있다. N_REP는 전체 섹터 빔 수 N_RACH와 같거나 다른 값으로 설정할 수 있다.

실시예 2

본 실시예에서는 단말의 RACH 프리앰블을 통해서 섹터 빔 정보를 기지국이 획득한 경우, 해당 섹터 빔 X에 속하는 멀티 빔 셋을 이용하여 이후 RACH 절차를 진행한다.

본 실시예에서는 그룹형 빔 형태로 전송되는 RACH 프리앰블을 위한 빔 서브셋 정의에 대한 방안을 제시한다. 도 6과 같은 형태의 섹터 빔을 통해서 단말이 RACH 프리앰블이 전송된다면, 기지국은 RACH 프리앰블 검출을 통해서 단말의 베스트 빔(best-beam 또는 preferable beam) 후보(candidate)을 도출할 수 있다.

그러나 이를 위해서는 빔 그룹핑에 대한 정의가 우선적으로 필요하다.

첫 번째로 표 1과 같이 서로 직교하는 형태로 빔 그룹핑을 수행할 수 있다. 즉 각 섹터 빔의 서브셋 빔들은 서로 중첩되지 않는다. 이때 기지국은 수신된 RACH 프리앰블을 통해서 1:1로 단말의 섹터 맵핑을 알 수 있게 된다.

두 번째로 표 2와 같이 중첩하는 형태로 빔 그룹핑을 수행할 수 있다. 즉 각 섹터 빔의 서브셋 빔들이 일부 겹치거나, 또는 일부 섹터 빔들이 하나의 RACH 프리앰블을 통해서 전송될 수 있다.

예를 들어 표 2와 같이 기지국이 RACH 프리앰블 'P_1''을 검출하면, 단말의 상향 빔은 섹터 빔 'P_sector,1, P_sector,2' 중에 베스트 빔이 있다는 것을 기지국이 알게 된다. 동일하게 기지국이 RACH 프리앰블 'P_2''을 검출하면, 단말의 상향 빔은 섹터 빔 'P_sector,3, P_sector,4' 중에 베스트 빔이 있다는 것을 기지국이 알게 된다.

두번째 방법은, 단말의 베스트 빔 후보에 대한 보다 부정확한 정보를 제공하지만, RACH의 전송 시간이 감소될 수 있는 장점이 있다.

이상, 본 명세서는 Tx/Rx 채널 가역성을 이용하지 못하는 환경을 위한 멀티 빔 기반 상향링크 운용 시에 필요한 RACH 동작에 대한 구체적인 방안을 실시예 1 및 1-1, 1-2, 2로 제시하였다. 이하에서 Tx/Rx 채널 가역성을 이용하지 못하는 환경을 위한 멀티 빔 기반 상향링크 운용 시에 필요한 RACH 동작에 대한 구체적인 방안을 이용하여 단말과 기지국이 멀티 빔 기반 랜덤 액세스 절차를 수행하는 방법을 설명한다.

도 7은 또다른 실시예에 따른 무선 통신에서 기지국이 멀티 빔 기반 랜덤 액세스 절차를 수행하는 방법의 흐름도이다.

도 7은 참조하면, 무선 통신에서 기지국이 멀티 빔 기반 랜덤 액세스 절차를 수행하는 방법(700)은, RACH 자원에 관한 정보를 단말에 전송하는 단계(S710), 멀티 빔으로 멀티 RACH 프리앰블을 단말로부터 수신하는 단계(S720) 및 랜덤 액세스 응답을 단말에 전송하는 단계(S730)를 포함한다.

RACH 자원에 관한 정보를 단말에 전송하는 단계(S710)에서 RRC 구성(configuration)을 통해 RACH 자원에 관한 정보를 단말에 전송할 수 있다. RACH 자원에 관한 정보를 단말에 전송하는 단계(S710)에서, RACH 자원에 관한 정보는 실시예 1에서 설명한 기본 RACH 자원 설정 정보, 예를 들어 일정 주기 'T_RACH', 'T_RACH' 주기 동안 반복 전송 횟수 'N_REP'번, 반복되는 RACH 시퀀스의 종류 등을 포함할 수 있다. 이때 실시예 1에서 설명한 바와 같이, 단순한 RACH 검색만 필요할 경우 단일 RACH 시퀀스를 사용하고, 빔 방향성을 고려한 RACH 검색이 필요한 경우 멀티 RACH 시퀀스를 사용할 수 있다.

다중 RACH 시퀸스를 사용하는 것은 기지국의 빔 방향 정보 획득이 필요한 경우에 수행한다. 이 경우에 단말의 이동 등의 이유로 상향 빔의 불일치 가능성을 고려하여 그룹형 빔만을 사용하고, 각 빔에 구별되는 RACH 시퀀스 또는 RACH 자원을 매핑하게 된다. 따라서 단말로부터의 RACH 프리앰블을 수신한 기지국은 RACH 프리앰블의 수신 여부에 따라 상향 빔의 방향 정보 또는 적합한 프로코딩 및 빔 방향성 정보를 획득할 수 있게 된다.

멀티 RACH 프리앰블을 단말로부터 수신하는 단계(S720)에서, 멀티 RACH 프리앰블을 순차적으로 수신할 수 있다. 멀티 RACH 프리앰블의 전송 단위가 슬롯 또는 서브프레임, 심볼 중 하나일 수 있다. 멀티 RACH 프리앰블을 단말로부터 수신하는 단계(S720)에서, 멀티 RACH 프리앰블을 멀티 RACH 프리앰블의 개수의 슬롯, 서브프레임 및 심볼 중 하나로 각각 수신할 수 있다.

실시예 1-1에서 설명한 바와 같이, 주어진 시간 주기에서 순차적으로 서로 다른 'N_RACH'개 방향으로 RACH 프리앰블을 수신할 수 있다. 즉, RACH 프리앰블을 전송하는 빔 스위핑(sweeping)을 수행함에 있어서 N_RACH 개 방향으로 프리앰블을 수신할 수 있다.

예를 들어 도 6에 도시한 바와 같이 N_RACH =3이기 때문에 세 방향으로 RACH 프리앰블이 수신된다. 기본적으로 RACH 프리앰블은 빔 서브셋(Beam subset)을 포함하는 그룹형 형태의 섹터 빔 형상으로 수신되게 된다.

이때 RACH 프리앰블은 N_RACH 개 빔 방향으로 시간 축에서 순차적으로 수신된다. RACH 프리앰블의 전송 단위가 서브프레임이라면 N_RACH 개 서브프레임에 각각 수신된다. RACH 프리앰블의 전송 단위가 슬롯이라면 N_RACH개 슬롯에 각각 수신된다. RACH 프리앰블의 전송 단위가 심볼이라면 N_RACH 개 심볼에 순차적으로 수신된다.

실시예 1-2에서 설명한 바와 같이, N_RACH개 섹터 빔을 단일 시간에 동시에 전송하며, T_RACH 주기 동안 N_REP번 반복하여 RACH 프리앰블을 수신할 수도 있다.

이때 멀티 RACH 프리앰블은 멀티 RACH 시퀀스를 사용할 수 있다. 이때 실시예 1에서 설명한 바와 같이, 빔 방향성을 고려한 RACH 검색이 필요한 경우 멀티 RACH 시퀀스를 사용할 수 있다.

한편, 전술한 랜덤 액세스 절차는 비경쟁 랜덤 액세스 절차일 수 있다.

멀티 빔은 각각 서브셋들을 포함할 수 있다. 이 경우 랜덤 액세스 응답을 단말에 전송하는 단계(S730)에서, RACH 자원에 대응되는 멀티 빔 중 서브셋을 이용하여 랜덤 액세스 응답을 단말에 전송할 수 있다.

RACH 자원에 대응되는 멀티 빔 중 서브셋을 이용하여 랜덤 액세스 응답을 전송하는 빔을 결정하고, 랜덤 액세스 응답을 결정된 빔으로 단말에 전송할 수 있다.

실시예 2에서 설명한 바와 같이, 단말의 RACH 프리앰블을 통해서 섹터 빔 정보를 기지국이 획득한 경우, 해당 섹터 빔 X에 속하는 멀티 빔 셋을 이용하여 이후 RACH 절차를 진행한다.

도 6에 도시한 바와 같이, 섹터 빔을 통해서 단말이 RACH 프리앰블이 전송된다면, 기지국은 RACH 프리앰블 검출을 통해서 단말의 베스트 빔(best-beam 또는 preferable beam) 후보(candidate)을 도출할 수 있다.

전술한 바와 같이, 무선 통신은 하향링크와 상향링크 빔들 사이 채널 가역성을 이용할 수 없는 환경일 수 있다. 즉, 단말이 본인의 상향링크 전송 빔(UL Tx beam)에 대한 정보를 취득할 수 없는 환경인 'without Tx/Rx reciprocity'의 환경일 수 있다. 하향링크와 상향링크 빔들 사이 채널 가역성을 이용할 수 없는 환경은 차세대 무선 통신에서 Tx/Rx 빔 대응(beam correspondence) 정보가 없는 경우를 의미할 수 있다.

도 8은 또다른 실시예에 따른 무선 통신에서 단말이 멀티 빔 기반 랜덤 액세스 절차를 수행하는 방법의 흐름도이다.

도 8을 참조하면, 무선 통신에서 단말이 멀티 빔 기반 랜덤 액세스 절차를 수행하는 방법(800)은 RACH 자원에 관한 정보를 기지국으로부터 수신하는 단계(S810), 멀티 빔으로 멀티 RACH 프리앰블을 기지국에 전송하는 단계(S820) 및 랜덤 액세스 응답을 기지국으로부터 수신하는 단계(S830)를 포함한다.

RACH 자원에 관한 정보를 기지국으로부터 수신하는 단계(S810)에서 RRC 구성을 통해 RACH 자원에 관한 정보를 기지국으로부터 수신할 수 있다. RACH 자원에 관한 정보는 실시예 1에서 설명한 기본 RACH 자원 설정 정보, 예를 들어 일정 주기 'T_RACH', 'T_RACH' 주기 동안 반복 전송 횟수 'N_REP'번, 반복되는 RACH 시퀀스의 종류 등을 포함할 수 있다. 이때 실시예 1에서 설명한 바와 같이, 단순한 RACH 검색만 필요할 경우 단일 RACH 시퀀스를 사용하고, 빔 방향성을 고려한 RACH 검색이 필요한 경우 멀티 RACH 시퀀스를 사용할 수 있다. 전술한 바와 같이 다중 RACH 시퀸스를 사용하는 것은 기지국의 빔 방향 정보 획득이 필요한 경우에 수행한다.

멀티 RACH 프리앰블을 기지국에 전송하는 단계(S820)에서, 멀티 RACH 프리앰블을 순차적으로 전송할 수 있다. 멀티 RACH 프리앰블의 전송 단위가 슬롯 또는 서브프레임, 심볼 중 하나일 수 있다. 이 경우 멀티 RACH 프리앰블을 기지국에 전송하는 단계(S820)에서, 멀티 RACH 프리앰블을 멀티 RACH 프리앰블의 개수의 슬롯, 서브프레임 및 심볼 중 하나로 각각 전송할 수 있다.

실시예 1-1에서 설명한 바와 같이, 주어진 시간 주기에서 순차적으로 서로 다른 'N_RACH'개 방향으로 RACH 프리앰블을 전송할 수 있다. 즉, RACH 프리앰블을 전송하는 빔 스위핑(sweeping)을 수행함에 있어서 N_RACH 개 방향으로 프리앰블을 전송할 수 있다.

실시예 1-2에서 설명한 바와 같이, N_RACH개 섹터 빔을 단일 시간에 동시에 전송하며, T_RACH 주기 동안 N_REP번 반복하여 RACH 프리앰블을 전송할 수도 있다.

실시예 1에서 설명한 바와 같이, 빔 방향성을 고려한 RACH 검색이 필요한 경우 멀티 RACH 프리앰블은 멀티 RACH 시퀀스를 사용할 수 있다.

전술한 랜덤 액세스 절차는 비경쟁 랜덤 액세스 절차일 수 있다.

도 6에 도시한 바와 같이, 멀티 빔(Psector.1, Psector.2, Psector.3)은 각각 서브셋들(예를 들어 Psector.2에서 P_2.1, P_2.2, P_2.3)을 포함할 수 있다. 이때 랜덤 액세스 응답을 기지국으로부터 수신하는 단계(S830)에서, RACH 자원에 대응되는 멀티 빔 중 서브셋을 이용하여 랜덤 액세스 응답을 기지국으로부터 수신할 수 있다.

RACH 자원에 대응되는 멀티 빔 중 서브셋을 이용하여 결정된 빔으로 상기 랜덤 액세스 응답을 기지국으로부터 수신할 수 있다.

실시예 2에서 설명한 바와 같이, 단말의 RACH 프리앰블을 통해서 섹터 빔 정보를 기지국이 획득한 경우, 해당 섹터 빔 X에 속하는 멀티 빔 셋을 이용하여 이후 RACH 절차를 진행한다. 전술한 바와 같이 첫 번째로 표 1과 같이 서로 직교하는 형태로 빔 그룹핑을 수행하거나, 표 2와 같이 중첩하는 형태로 빔 그룹핑을 수행할 수 있다.

전술한 바와 같이, 무선 통신은 하향링크와 상향링크 빔들 사이 채널 가역성을 이용할 수 없는 환경일 수 있다. 즉, 단말이 본인의 상향링크 전송 빔(UL Tx beam)에 대한 정보를 취득할 수 없는 환경인 'without Tx/Rx reciprocity'의 환경일 수 있다.

본 명세서는 차세대/5G 무선 액세스 망(NR)을 위한 멀티 빔 기반 RACH 전송 방법 및 랜덤 액세스 절차를 제안하였다. 특히 본 명세서는 Tx/Rx 채널 가역성을 이용하지 못하는 경우에 동작할 수 있는 RACH 빔 제어 기법과 이를 유지하기 위한 랜덤 액세스 절차의 일부 단계를 제안하였다.

도 9는 또 다른 실시예에 의한 기지국의 구성을 보여주는 도면이다.

도 9를 참조하면, 또 다른 실시예에 의한 기지국(900)은 제어부(910)과 송신부(920), 수신부(930)을 포함한다.

제어부(910)는, 전술한 본 발명에 따라 차세대 무선 통신에서 멀티 빔 기반 RACH를 전송하는 방법에 따른 전반적인 기지국(900)의 동작을 제어한다. 즉 제어부(910)는 도 7을 참조하여 설명한 무선 통신에서 기지국이 멀티 빔 기반 랜덤 액세스 절차를 수행하는 방법에 따란 전반적인 기지국(900)의 동작을 제어한다.

송신부(920)와 수신부(930)는 전술한 본 발명을 수행하기에 필요한 신호나 메시지, 데이터를 단말과 송수신하는데 사용된다.

구체적으로, 송신부(920)은 RACH 자원에 관한 정보를 단말에 전송하고, 랜덤 액세스 응답을 상기 단말에 전송할 수 있다.

수신부(930)은 멀티 빔으로 멀티 RACH 프리앰블을 상기 단말로부터 수신할 수 있다. 수신부(930)은 멀티 RACH 프리앰블을 순차적으로 수신할 수 있다. 수신부(930)은 멀티 RACH 프리앰블을 상기 멀티 RACH 프리앰블의 개수의 슬롯, 서브프레임 및 심볼 중 하나로 각각 수신할 수 있다.

송신부는 RACH 자원에 대응되는 멀티 빔 중 서브셋을 이용하여 랜덤 액세스 응답을 단말에 전송할 수 있다.

제어부(910)는 RACH 자원에 대응되는 멀티 빔 중 서브셋을 이용하여 랜덤 액세스 응답을 전송하는 빔을 결정할 수 있다. 송신부(920)는 랜덤 액세스 응답을 결정된 빔으로 단말에 전송할 수 있다.

도 10은 또 다른 실시예에 의한 사용자 단말의 구성을 보여주는 도면이다.

도 10을 참조하면, 또 다른 실시예에 의한 사용자 단말(1000)은 수신부(1010) 및 제어부(1020), 송신부(1030)을 포함한다.

수신부(1010)는 기지국으로부터 하향링크 제어정보 및 데이터, 메시지를 해당 채널을 통해 수신한다.

또한, 제어부(1020)는, 전술한 본 발명에 따라 차세대 무선 통신에서 멀티 빔 기반 RACH를 전송하는 방법에 따른 전반적인 사용자 단말(1000)의 동작을 제어한다. 구체적으로 제어부(1020)는 도 8을 참조하여 설명한 무선 통신에서 멀티 빔 기반 랜덤 액세스 절차를 수행하는 방법에 따른 전반적인 사용자 단말(1000)의 동작을 제어한다.

송신부(1030)는 기지국에 상향링크 제어정보 및 데이터, 메시지를 해당 채널을 통해 전송한다.

수신부(1010)은 RACH 자원에 관한 정보를 기지국으로부터 수신하고, 랜덤 액세스 응답을 기지국으로부터 수신할 수 있다. 송신부(1130)은 멀티 빔으로 멀티 RACH 프리앰블을 기지국에 전송할 수 있다.

송신부(1030)는, 멀티 RACH 시퀀스를 사용하여 상기 멀티 RACH 프리앰블을 순차적으로 전송할 수 있다.

멀티 빔은 각각 서브셋들을 포함하고, 수신부(1010)는, RACH 자원에 대응되는 멀티 빔 중 서브셋을 이용하여 랜덤 액세스 응답을 기지국으로부터 수신할 수 있다.

수신부(1010)는, RACH 자원에 대응되는 멀티 빔 중 서브셋을 이용하여 결정된 빔으로 랜덤 액세스 응답을 기지국으로부터 수신할 수 있다

전술한 실시예에서 언급한 표준내용 또는 표준문서들은 명세서의 설명을 간략하게 하기 위해 생략한 것으로 본 명세서의 일부를 구성한다. 따라서, 위 표준내용 및 표준문서들의 일부의 내용을 본 명세서에 추가하거나 청구범위에 기재하는 것은 본 발명의 범위에 해당하는 것으로 해석되어야 한다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims

무선 통신에서 기지국이 멀티 빔 기반 랜덤 액세스 절차를 수행하는 방법으로,
RACH 자원에 관한 정보를 단말에 전송하는 단계;
멀티 빔으로 멀티 RACH 프리앰블을 상기 단말로부터 수신하는 단계; 및
랜덤 액세스 응답을 상기 단말에 전송하는 단계를 포함하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 멀티 RACH 프리앰블을 상기 단말로부터 수신하는 단계에서, 상기 멀티 RACH 프리앰블을 순차적으로 수신하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 멀티 RACH 프리앰블의 전송 단위가 슬롯 또는 서브프레임, 심볼 중 하나이며, 상기 멀티 RACH 프리앰블을 상기 단말로부터 수신하는 단계에서, 상기 멀티 RACH 프리앰블을 상기 멀티 RACH 프리앰블의 개수의 슬롯, 서브프레임 및 심볼 중 하나로 각각 수신하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 멀티 RACH 프리앰블은 멀티 RACH 시퀀스를 사용하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 랜덤 액세스 절차는 비경쟁 랜덤 액세스 절차인 방법.
제1항에 있어서,
상기 멀티 빔은 각각 서브셋들을 포함하고,
상기 랜덤 액세스 응답을 상기 단말에 전송하는 단계에서,
상기 RACH 자원에 대응되는 멀티 빔 중 서브셋을 이용하여 상기 랜덤 액세스 응답을 상기 단말에 전송하는 방법.
제6항에 있어서,
상기 RACH 자원에 대응되는 멀티 빔 중 서브셋을 이용하여 상기 랜덤 액세스 응답을 전송하는 빔을 결정하고, 상기 랜덤 액세스 응답을 결정된 빔으로 상기 단말에 전송하는 방법.
제6항에 있어서,
상기 무선 통신은 하향링크와 상향링크 빔들 사이 채널 가역성을 이용할 수 없는 환경인 방법.
무선 통신에서 단말이 멀티 빔 기반 랜덤 액세스 절차를 수행하는 방법으로,
RACH 자원에 관한 정보를 기지국으로부터 수신하는 단계;
멀티 빔으로 멀티 RACH 프리앰블을 상기 기지국에 전송하는 단계; 및
랜덤 액세스 응답을 상기 기지국으로부터 수신하는 단계를 포함하는 방법.
제9항에 있어서,
상기 멀티 RACH 프리앰블을 상기 기지국에 전송하는 단계에서, 상기 멀티 RACH 프리앰블을 순차적으로 전송하는 방법.
제9항에 있어서,
상기 멀티 RACH 프리앰블의 전송 단위가 슬롯 또는 서브프레임, 심볼 중 하나이며,
상기 멀티 RACH 프리앰블을 상기 기지국에 전송하는 단계에서,, 상기 멀티 RACH 프리앰블을 상기 멀티 RACH 프리앰블의 개수의 슬롯, 서브프레임 및 심볼 중 하나로 각각 전송하는 방법.
제9항에 있어서,
상기 멀티 RACH 프리앰블은 멀티 RACH 시퀀스를 사용하는 방법.
제9항에 있어서,
상기 랜덤 액세스 절차는 비경쟁 랜덤 액세스 절차인 방법.
제9항에 있어서,
상기 멀티 빔은 각각 서브셋들을 포함하고,
상기 랜덤 액세스 응답을 상기 기지국으로부터 수신하는 단계에서,
상기 RACH 자원에 대응되는 멀티 빔 중 서브셋을 이용하여 상기 랜덤 액세스 응답을 상기 기지국으로부터 수신하는 방법.
제14항에 있어서,
상기 RACH 자원에 대응되는 멀티 빔 중 서브셋을 이용하여 결정된 빔으로 상기 랜덤 액세스 응답을 상기 기지국으로부터 수신하는 방법.
제14항에 있어서,
상기 무선 통신은 하향링크와 상향링크 빔들 사이 채널 가역성을 이용할 수 없는 환경인 방법.
무선 통신에서 멀티 빔 기반 랜덤 액세스 절차를 수행하는 단말로,
RACH 자원에 관한 정보를 기지국으로부터 수신하고, 랜덤 액세스 응답을 상기 기지국으로부터 수신하는 수신부; 및
멀티 빔으로 멀티 RACH 프리앰블을 상기 기지국에 전송한 송신부를 포함하는 단말.
제17항에 있어서,
상기 송신부는, 멀티 RACH 시퀀스를 사용하여 상기 멀티 RACH 프리앰블을 순차적으로 전송하는 단말.
제17항에 있어서,
상기 멀티 빔은 각각 서브셋들을 포함하고,
상기 수신부는, 상기 RACH 자원에 대응되는 멀티 빔 중 서브셋을 이용하여 상기 랜덤 액세스 응답을 상기 기지국으로부터 수신하는 단말.
제17항에 있어서,
상기 수신부는, 상기 RACH 자원에 대응되는 멀티 빔 중 서브셋을 이용하여 결정된 빔으로 상기 랜덤 액세스 응답을 상기 기지국으로부터 수신하는 단말.