KR20180102515A

KR20180102515A - 임의 접속 프리앰블을 전송하는 방법과 사용자기기

Info

Publication number: KR20180102515A
Application number: KR1020180026929A
Authority: KR
Inventors: 김은선; 김기준; 김병훈; 윤석현; 고현수
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2017-03-07
Filing date: 2018-03-07
Publication date: 2018-09-17
Also published as: KR101949747B1; WO2018164478A1; US10716148B2; EP3471495A4; EP3471495B1; JP6911138B2; US20190394805A1; EP3471495A1; JP2020511071A; CN109565888B; CN109565888A

Abstract

본 발명에서 사용자기기는 임의 접속 프리앰블을 전송할 때 타겟 동기 신호 블록을 이전 임의 접속 프리앰블 전송과 다르게 바꾸면 전송 전력 결정에 사용되는 전력 램핑 카운터를 증가시키지 않고 이전 전송의 값과 같게 유지한다.

Description

임의 접속 프리앰블을 전송하는 방법과 사용자기기{METHOD AND USER EQUIPMENT FOR RANDOM ACCESS PREAMBLE}

본 발명은 무선 통신 시스템에 관한 것이다. 특히, 임의 접속(random access) 프리앰블을 전송하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

기기간(Machine-to-Machine, M2M) 통신과, 높은 데이터 전송량을 요구하는 스마트폰, 태블릿 PC 등의 다양한 장치 및 기술이 출현 및 보급되고 있다. 이에 따라, 셀룰러 망에서 처리될 것이 요구되는 데이터 양이 매우 빠르게 증가하고 있다. 이와 같이 빠르게 증가하는 데이터 처리 요구량을 만족시키기 위해, 더 많은 주파수 대역을 효율적으로 사용하기 위한 반송파 집성(carrier aggregation) 기술, 인지 무선(cognitive radio) 기술 등과, 한정된 주파수 내에서 전송되는 데이터 용량을 높이기 위한 다중 안테나 기술, 다중 기지국 협력 기술 등이 발전하고 있다.

일반적인 무선 통신 시스템은 하나의 하향링크(downlink, DL) 대역과 이에 대응하는 하나의 상향링크(uplink, UL) 대역을 통해 데이터 송/수신을 수행(주파수 분할 듀플렉스(frequency division ) 모드의 경우)하거나, 소정 무선 프레임(Radio Frame)을 시간 도메인(time domain)에서 상향링크 시간 유닛과 하향링크 시간 유닛으로 구분하고, 상/하향링크 시간 유닛을 통해 데이터 송/수신을 수행(시 분할 듀플렉스(time division ) 모드의 경우)한다. 기지국(base station, BS)와 사용자기기(user equipment, UE)는 소정 시간 유닛(unit), 예를 들어, 서브프레임(subframe, SF) 내에서 스케줄링된 데이터 및/또는 제어 정보를 송수신한다. 데이터는 상/하향링크 서브프레임에 설정된 데이터 영역을 통해 송수신되고, 제어 정보는 상/하향링크 서브프레임에 설정된 제어 영역을 통해 송수신된다. 이를 위해, 무선 신호를 나르는 다양한 물리 채널이 상/하향링크 서브프레임에 설정된다. 이에 반해 반송파 집성 기술은 보다 넓은 주파수 대역을 사용하기 위하여 복수의 상/하향링크 주파수 블록들을 모아 더 큰 상/하향링크 대역폭을 사용함으로써 단일 반송파가 사용될 때에 비해 많은 양의 신호가 동시에 처리될 수 있다.

한편, UE가 주변에서 접속(access)할 수 있는 노드(node)의 밀도가 높아지는 방향으로 통신 환경이 진화하고 있다. 노드라 함은 하나 이상의 안테나를 구비하여 UE와 무선 신호를 전송/수신할 수 있는 고정된 지점(point)을 말한다. 높은 밀도의 노드를 구비한 통신 시스템은 노드들 간의 협력에 의해 더 높은 성능의 통신 서비스를 UE에게 제공할 수 있다.

더 많은 통신 장치가 더 큰 통신 용량을 요구함에 따라, 레거시 무선 접속 기술(radio access technology, RAT)에 비해 향상된 모바일 광대역(enhanced mobile broadband, eMBB) 통신에 대한 필요성이 대두되고 있다. 또한, 복수의 장치 및 객체(object)를 서로 연결하여 언제 어디서나 다양한 서비스를 제공하기 위한 대규모 기계 타입 통신(massive machine type communication, mMTC)는 차세대 통신에서 고려해야 할 주요 쟁점 중 하나이다.

또한, 신뢰도 및 대기 시간에 민감한 서비스/UE를 고려하여 설계될 통신 시스템에 대한 논의가 진행 중이다. 차세대(next generation) 무선 액세스 기술의 도입은 eMBB 통신, mMTC, 초 신뢰성 및 저 대기 시간 통신(ultra-reliable and low latency communication, URLLC) 등을 고려하여 논의되고 있다.

새로운 무선 통신 기술의 도입에 따라, 기지국이 소정 자원영역에서 서비스를 제공해야 하는 UE들의 개수가 증가할 뿐만 아니라, 상기 기지국이 서비스를 제공하는 UE들과 전송/수신하는 데이터와 제어정보의 양이 증가하고 있다. 기지국이 UE(들)과의 통신에 이용 가능한 무선 자원의 양은 유한하므로, 기지국이 유한한 무선 자원을 이용하여 상/하향링크 데이터 및/또는 상/하향링크 제어정보를 UE(들)로부터/에게 효율적으로 수신/전송하기 위한 새로운 방안이 요구된다.

아울러, 기술에 발달에 따라 딜레이(delay) 혹은 지연(latency) 극복이 중요한 문제로 떠오르고 있다. 딜레이/지연에 따라 성능이 중대하게 좌우되는 어플리케이션들이 증가하고 있다. 따라서 기존 시스템에서보다 딜레이/지연을 줄이기 위한 방안이 요구된다.

또한 스마트기기의 발달에 따라 적은 양의 데이터를 효율적으로 전송/수신 혹은 낮은 빈도로 발생하는 데이터를 효율적으로 전송/수신하기 위한 새로운 방안이 요구된다.

또한 고주파 대역을 이용하여 새로운 무선 접속 기술을 지원하는 시스템에서 신호를 전송/수신 방법이 요구된다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 이하의 발명의 상세한 설명으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 양상으로, 무선 통신 시스템에서 사용자기기가 임의 접속 프리앰블을 전송하는 방법이 제공된다. 상기 방법은: 제1 동기 신호(synchronization signal, SS) 블록에 대해 제1 전송 전력으로 제1 임의 접속 프리앰블 전송을 수행; 및 상기 제1 임의 접속 프리앰블 전송에 대한 임의 접속 응답을 성공적으로 수신하지 못하면 제2 전송 전력으로 제2 SS 블록에 대해 제2 임의 접속 프리앰블 전송을 수행하는 것을 포함한다. 상기 제2 전송 전력은 상기 제2 SS 블록이 상기 제1 SS 블록과 다르면 상기 제1 전송 전력의 결정에 사용된 전력 램핑 카운터 값을 기반으로 결정된다.

본 발명의 다른 양상으로, 무선 통신 시스템에서 임의 접속 프리앰블을 전송하는 사용자기기가 제공된다. 상기 사용자기기는 무선 주파수(radio frequency, RF) 유닛, 및 상기 RF 유닛을 제어하도록 구성된 프로세서를 포함한다. 상기 프로세서는: 제1 동기 신호(synchronization signal, SS) 블록에 대해 제1 전송 전력으로 제1 임의 접속 프리앰블 전송을 수행하도록 상기 RF 유닛을 제어; 및 상기 제1 임의 접속 프리앰블 전송에 대한 임의 접속 응답을 성공적으로 수신하지 못하면 제2 전송 전력으로 제2 SS 블록에 대해 제2 임의 접속 프리앰블 전송을 수행하도록 상기 RF 유닛을 제어하도록 구성된다. 상기 프로세서는 상기 제2 SS 블록이 상기 제1 SS 블록과 다르면 상기 제1 전송 전력의 결정에 사용된 전력 램핑 카운터 값을 기반으로 상기 제2 전송 전력을 결정하도록 구성된다.

본 발명의 각 양상에 있어서, 상기 제2 SS 블록이 상기 제1 SS 블록과 같으면, 상기 제2 전송 전력은: 상기 제2 임의 접속 프리앰블 전송에 사용된 전송 빔이 상기 제1 임의 접속 프리앰블 전송에 사용된 전송 빔과 같은 경우에는 상기 제1 전송 전력의 결정에 사용된 전력 램핑 카운터 값보다 1만큼 증가한 전력 램핑 카운터 값을 기반으로 결정될 수 있다.

본 발명의 각 양상에 있어서, 상기 제2 SS 블록이 상기 제1 SS 블록과 같으면, 상기 제2 전송 전력은: 상기 제2 임의 접속 프리앰블 전송에 사용된 전송 빔이 상기 제1 임의 접속 프리앰블 전송에 사용된 전송 빔과 다른 경우에는 상기 제1 전송 전력의 결정에 사용된 전력 램핑 카운터 값과 같은 전력 램핑 카운터 값을 기반으로 결정될 수 있다.

본 발명의 각 양상에 있어서, 상기 제1 임의 접속 프리앰블 전송은 상기 제1 SS 블록에 연관된 제1 임의 접속 채널(random access channel, RACH) 자원을 이용하여 수행될 수 있다. 상기 제2 임의 접속 프리앰블 전송은 상기 제2 SS 블록에 연관된 제2 RACH 자원을 이용하여 수행될 수 있다.

본 발명의 각 양상에 있어서, 상기 제1 SS 블록과 상기 제2 SS 블록이 다르면 상기 제1 RACH 자원과 상기 제2 RACH 자원은 다를 수 있다.

본 발명의 각 양상에 있어서, 상기 제1 임의 접속 프리앰블 전송에 대해 프리앰블 전송 카운터를 1만큼 증가시켜 제1 값으로 세팅될 수 있다. 상기 제2 임의 접속 프리앰블 전송에 대해 상기 제1 값에 1을 더해 상기 프리앰블 전송 카운터를 제2 값으로 세팅될 수 있다.

본 발명의 각 양상에 있어서, 상기 제1 임의 접속 프리앰블은 상기 제1 값이 프리앰블 전송 최대 횟수를 초과하지 않아야 수행될 수 있다.

본 발명의 각 양상에 있어서, 상기 제2 임의 접속 프리앰블 전송은 상기 제2 값이 프리앰블 전송 최대 횟수를 초과하지 않아야 수행될 수 있다.

상기 과제 해결방법들은 본 발명의 실시예들 중 일부에 불과하며, 본원 발명의 기술적 특징들이 반영된 다양한 실시예들이 당해 기술분야의 통상적인 지식을 가진 자에 의해 이하 상술할 본 발명의 상세한 설명을 기반으로 도출되고 이해될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 무선 통신 신호가 효율적으로 전송/수신될 수 있다. 이에 따라, 무선 통신 시스템의 전체 처리량(throughput)이 높아질 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면 사용자기기와 기지국이 통신 과정에서 발생하는 딜레이/지연이 낮아질 수 있다.

또한 스마트기기의 발달에 따라 적은 양의 데이터를 효율적으로 전송/수신 혹은 낮은 빈도로 발생하는 데이터를 효율적으로 전송/수신될 수 있다.

또한 새로운 무선 접속 기술을 지원하는 시스템에서 신호가 전송/수신될 수 있다.

본 발명에 따른 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과는 이하의 발명의 상세한 설명으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는, 첨부 도면은 본 발명에 대한 실시예를 제공하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 설명한다.
도 1은 LTE/LTE-A 시스템에서의 임의 접속 과정을 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 기존 LTE/LTE-A 시스템에서 임의 접속 프리앰블 포맷을 예시한 것이다.
도 3은 새로운 무선 접속 기술(new radio access technology, NR)에서 이용 가능한 서브프레임 구조를 예시한 것이다.
도 4는 송수신기 유닛(transceiver unit, TXRU) 및 물리적 안테나 관점에서 하이브리드 빔포밍 구조를 추상적으로 도시한 것이다.
도 5는 새로운 무선 접속 기술(new radio access technology, NR) 시스템의 셀을 예시한 것이다.
도 6은 UE가 RACH 프리앰블을 전송하는 Tx 빔을 변경하면서 전력 램핑 카운터를 유지할 때 발생할 수 있는 문제점들을 설명하기 위해 도시된 것이다.
도 7은 RACH 프리앰블 전송/재전송을 위한 빔 스위칭 방법을 예시한 것이다.
도 8 및 도 9는 본 발명에 따른 PRACH 전송/재전송과 해당 PRACH 전송 전력을 예시한 것이다.
도 10은 본 발명을 수행하는 전송장치(10) 및 수신장치(20)의 구성요소를 나타내는 블록도이다.
도 11은 본 발명에 따른 PRACH 전송 전력 결정 방법의 일 예를 나타낸 것이다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다. 이하의 상세한 설명은 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해서 구체적 세부사항을 포함한다. 그러나 당업자는 본 발명이 이러한 구체적 세부사항 없이도 실시될 수 있음을 안다.

몇몇 경우, 본 발명의 개념이 모호해지는 것을 피하기 위하여 공지의 구조 및 장치는 생략되거나, 각 구조 및 장치의 핵심기능을 중심으로 한 블록도 형식으로 도시될 수 있다. 또한, 본 명세서 전체에서 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용하여 설명한다.

이하에서 설명되는 기법(technique) 및 장치, 시스템은 다양한 무선 다중 접속 시스템에 적용될 수 있다. 다중 접속 시스템의 예들로는 CDMA(code division multiple access) 시스템, FDMA(frequency division multiple access) 시스템, TDMA(time division multiple access) 시스템, OFDMA(orthogonal frequency division multiple access) 시스템, SC-FDMA(single carrier frequency division multiple access) 시스템, MC-FDMA(multi carrier frequency division multiple access) 시스템 등이 있다. CDMA는 UTRA (Universal Terrestrial Radio Access) 또는 CDMA2000과 같은 무선 기술(technology)에서 구현될 수 있다. TDMA는 GSM(Global System for Mobile communication), GPRS(General Packet Radio Service), EDGE(Enhanced Data Rates for GSM Evolution) (i.e., GERAN) 등과 같은 무선 기술에서 구현될 수 있다. OFDMA는 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.11(WiFi), IEEE 802.16(WiMAX), IEEE802-20, E-UTRA(evolved-UTRA) 등과 같은 무선 기술에서 구현될 수 있다. UTRA는 UMTS(Universal Mobile Telecommunication System)의 일부이며, 3GPP(3rd Generation Partnership Project) LTE(Long Term Evolution)은 E-UTRA를 이용하는 E-UMTS의 일부이다. 3GPP LTE는 하향링크(downlink, DL)에서는 OFDMA를 채택하고, 상향링크(uplink, UL)에서는 SC-FDMA를 채택하고 있다. LTE-A(LTE-advanced)는 3GPP LTE의 진화된 형태이다. 설명의 편의를 위하여, 이하에서는 본 발명이 3GPP 기반 통신 시스템, 예를 들어, LTE/LTE-A, NR에 적용되는 경우를 가정하여 설명한다. 그러나 본 발명의 기술적 특징이 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 이하의 상세한 설명이 이동통신 시스템이 3GPP LTE/LTE-A/NR 시스템에 대응하는 이동통신 시스템을 기초로 설명되더라도, 3GPP LTE/LTE-A/NR에 특유한 사항을 제외하고는 다른 임의의(any) 이동 통신 시스템에도 적용 가능하다.

예를 들어, 본 발명은 3GPP LTE/LTE-A 시스템과 같이 eNB가 UE에게 하향링크/상향링크 시간/주파수 자원을 할당하고 UE가 eNB의 할당에 따라 하향링크 신호를 수신하고 상향링크 신호를 전송하는 비-경쟁 기반(non-contention based) 통신뿐만 아니라, WiFi와 같은 경쟁 기반(contention based) 통신에도 적용될 수 있다. 비-경쟁 기반 통신 기법은 접속 포인트(access point, AP) 혹은 상기 접속 포인트를 제어하는 제어 노드(node)가 UE와 상기 AP 사이의 통신을 위한 자원을 할당함에 반해 경쟁 기반 통신 기법은 AP에 접속하고자 하는 다수의 UE들 사이의 경쟁을 통해 통신 자원이 점유된다. 경쟁 기반 통신 기법에 대해 간략히 설명하면, 경쟁 기반 통신 기법의 일종으로 반송파 감지 다중 접속(carrier sense multiple access, CSMA)이 있는데, CSMA는 노드 혹은 통신 기기가 주파수 대역(band)와 같은, 공유 전송 매체(shared transmission medium)(공유 채널이라고도 함) 상에서 트래픽(traffic)을 전송하기 전에 동일한 공유 전송 매체 상에 다른 트래픽이 없음을 확인하는 확률적(probabilistic) 매체 접속 제어(media access control, MAC) 프로토콜(protocol)을 말한다. CSMA에서 전송 장치는 수신 장치에 트래픽을 보내는 것을 시도하기 전에 다른 전송이 진행 중인지를 결정한다. 다시 말해, 전송 장치는 전송을 시도하기 전에 다른 전송 장치로부터의 반송파(carrier)의 존재를 검출(detect)하는 것을 시도한다. 반송파가 감지되면 전송 장치는 자신의 전송을 개시하기 전에 진행 중인 다른 전송 장치에 의해 전송이 완료(finish)되기를 기다린다. 결국, CSMA는 "sense before transmit" 혹은 "listen before talk" 원리를 기반으로 한 통신 기법이라 할 수 있다. CSMA를 이용하는 경쟁 기반 통신 시스템에서 전송 장치들 사이의 충돌을 회피하기 위한 기법으로 CSMA/CD(Carrier Sense multiple access with Collision Detection) 및/또는 CSMA/CA(Carrier Sense multiple access with Collision Avoidance)가 사용된다. CSMA/CD는 유선 랜 환경에서 충돌 검출 기법으로서 이더넷(ethernet) 환경에서 통신을 하고자 하는 PC(Personal Computer)나 서버(server)가 먼저 네트워크 상에서 통신이 일어나고 있는지 확인한 후, 다른 장치(device)가 데이터를 상기 네트워크 상에서 실어 보내고 있으면 기다렸다가 데이터를 보낸다. 즉 2명 이상의 사용자(예, PC, UE 등)가 동시에 데이터를 실어 보내는 경우, 상기 동시 전송들 사이에 충돌이 발생하는데, CSMA/CD는 상기 충돌을 감시하여 유연성 있는 데이터 전송이 이루어질 수 있도록 하는 기법이다. CSMA/CD를 사용하는 전송 장치는 특정 규칙을 이용하여 다른 전송 장치에 의한 데이터 전송을 감지하여 자신의 데이터 전송을 조절한다. CSMA/CA는 IEEE 802.11 표준에 명시되어 있는 매체 접근 제어 프로토콜이다. IEEE 802.11 표준에 따른 WLAN 시스템은 IEEE 802.3 표준에서 사용되던 CSMA/CD를 사용하지 않고 CA, 즉, 충돌을 회피하는 방식을 사용하고 있다. 전송 장치들은 항상 네트워크의 반송파를 감지하고 있다가, 네트워크가 비어있을 때 목록에 등재된 자신의 위치에 따라 정해진 만큼의 시간을 기다렸다가 데이터를 보낸다. 목록 내에서 전송 장치들 간의 우선순위를 정하고, 이를 재설정(reconfiguration)하는 데에는 여러 가지 방법들이 사용된다. IEEE 802.11 표준의 일부 버전에 따른 시스템에서는, 충돌이 일어날 수 있으며, 이때에는 충돌 감지 절차가 수행된다. CSMA/CA를 사용하는 전송 장치는 특정 규칙을 이용하여 다른 전송 장치에 의한 데이터 전송과 자신의 데이터 전송 사이의 충돌을 회피한다.

후술하는 본 발명의 실시예들에서 "가정한다"는 표현은 채널을 전송하는 주체가 해당 "가정"에 부합하도록 상기 채널을 전송함을 의미할 수 있다. 상기 채널을 수신하는 주체는 상기 채널이 해당 "가정"에 부합하도록 전송되었다는 전제하에, 해당 "가정"에 부합하는 형태로 상기 채널을 수신 혹은 복호(decode)하는 것임을 의미할 수 있다.

본 발명에서 특정 자원에서 채널이 펑처링된다고 함은 상기 채널의 자원 매핑 과정에서 상기 채널의 신호가 상기 특정 자원에 매핑은 되지만 상기 채널이 전송될 때 상기 펑처링되는 자원에 매핑된 신호 부분은 제외된 채 전송되는 것을 의미한다. 다시 말해, 펑처링되는 특정 자원은 해당 채널의 자원 매핑 과정에서 상기 해당 채널의 자원으로 카운트되기는 하지만, 상기 해당 채널의 신호들 중 상기 특정 자원에 매핑된 신호는 실제로는 전송되지 않는다. 상기 해당 채널의 수신 장치는 펑처링된 특정 자원에 매핑된 신호 부분은 전송되지 않았다고 가정하고 상기 해당 채널을 수신 혹은 복조 혹은 복호한다. 이에 반해 특정 자원에서 채널이 레이트-매칭된다고 함은 상기 채널의 자원 매핑 과정에서 상기 채널이 상기 특정 자원에 아예 매핑되지 않음으로써 상기 채널의 전송에 사용되지 않는 것을 의미한다. 다시 말해 레이트-매칭되는 특정 자원은 해당 채널의 자원 매핑 과정에서 아예 상기 해당 채널의 자원으로 카운트되지 않는다. 상기 해당 채널의 수신 장치는 레이트-매칭된 특정 자원이 아예 상기 해당 채널의 매핑 및 전송에 사용되지 않는다고 가정하고 상기 해당 채널을 수신 혹은 복조 혹은 복호한다.

본 발명에 있어서, UE는 고정되거나 이동성을 가질 수 있으며, 기지국(base station, BS)과 통신하여 사용자데이터 및/또는 각종 제어정보를 송수신하는 각종 기기들이 이에 속한다. UE는 (Terminal Equipment), MS(Mobile Station), MT(Mobile Terminal), UT(User Terminal), SS(Subscribe Station), 무선기기(wireless device), PDA(Personal Digital Assistant), 무선 모뎀(wireless modem), 휴대기기(handheld device) 등으로 불릴 수 있다. 또한, 본 발명에 있어서, BS는 일반적으로 UE 및/또는 다른 BS와 통신하는 고정국(fixed station)을 말하며, UE 및 타 BS와 통신하여 각종 데이터 및 제어정보를 교환한다. BS는 ABS(Advanced Base Station), NB(Node-B), eNB(evolved-NodeB), BTS(Base Transceiver System), 접속 포인트(Access Point), PS(Processing Server) 등 다른 용어로 불릴 수 있다. 특히, UTRAN의 기지국은 Node-B로, E-UTRAN의 기지국은 eNB로, 새로운 무선 접속 기술 네트워크(new radio access technology network)의 기지국은 gNB로 불린다. 이하에서는 설명의 편의를 위해, BS를 gNB로 통칭한다.

본 발명에서 노드(node)라 함은 UE와 통신하여 무선 신호를 전송/수신할 수 있는 고정된 지점(point)을 말한다. 다양한 형태의 gNB들이 그 명칭에 관계없이 노드로서 이용될 수 있다. 예를 들어, BS, NB, eNB, 피코-셀 eNB(PeNB), 홈 eNB(HeNB), gNB, 릴레이(relay), 리피터(repeater) 등이 노드가 될 수 있다. 또한, 노드는 gNB가 아니어도 될 수 있다. 예를 들어, 무선 리모트 헤드(radio remote head, RRH), 무선 리모트 유닛(radio remote unit, RRU)가 될 수 있다. RRH, RRU 등은 일반적으로 gNB의 전력 레벨(power level) 더욱 낮은 전력 레벨을 갖는다. RRH 혹은 RRU 이하, RRH/RRU)는 일반적으로 광 케이블 등의 전용 회선(dedicated line)으로 gNB에 연결되어 있기 때문에, 일반적으로 무선 회선으로 연결된 gNB들에 의한 협력 통신에 비해, RRH/RRU 와 gNB에 의한 협력 통신이 원활하게 수행될 수 있다. 일 노드에는 최소 하나의 안테나가 설치된다. 상기 안테나는 물리 안테나를 의미할 수도 있으며, 안테나 포트, 가상 안테나, 또는 안테나 그룹을 의미할 수도 있다. 노드는 포인트(point)라고 불리기도 한다.

본 발명에서 셀(cell)이라 함은 하나 이상의 노드가 통신 서비스를 제공하는 일정 지리적 영역을 말한다. 따라서, 본 발명에서 특정 셀과 통신한다고 함은 상기 특정 셀에 통신 서비스를 제공하는 gNB 혹은 노드와 통신하는 것을 의미할 수 있다. 또한, 특정 셀의 하향링크/상향링크 신호는 상기 특정 셀에 통신 서비스를 제공하는 gNB 혹은 노드로부터의/로의 하향링크/상향링크 신호를 의미한다. UE에게 상/하향링크 통신 서비스를 제공하는 셀을 특히 서빙 셀(serving cell)이라고 한다. 또한, 특정 셀의 채널 상태/품질은 상기 특정 셀에 통신 서비스를 제공하는 gNB 혹은 노드와 UE 사이에 형성된 채널 혹은 통신 링크의 채널 상태/품질을 의미한다. 3GPP 기반 통신 시스템에서, UE는 특정 노드로부터의 하향링크 채널 상태를 상기 특정 노드의 안테나 포트(들)이 상기 특정 노드에 할당된 CRS (Cell-specific Reference Signal) 자원 상에서 전송되는 CRS(들) 및/또는 CSI-RS(Channel State Information Reference Signal) 자원 상에서 전송하는 CSI-RS(들)을 이용하여 측정할 수 있다.

한편, 3GPP 기반 통신 시스템은 무선 자원을 관리하기 위해 셀(cell)의 개념을 사용하고 있는데, 무선 자원과 연관된 셀(cell)은 지리적 영역의 셀(cell)과 구분된다.

지리적 영역의 "셀"은 노드가 반송파를 이용하여 서비스를 제공할 수 있는 커버리지(coverage)라고 이해될 수 있으며, 무선 자원의 "셀"은 상기 반송파에 의해 설정(configure)되는 주파수 범위인 대역폭(bandwidth, BW)와 연관된다. 노드가 유효한 신호를 전송할 수 있는 범위인 하향링크 커버리지와 UE로부터 유효한 신호를 수신할 수 있는 범위인 상향링크 커버리지는 해당 신호를 나르는 반송파에 의해 의존하므로 노드의 커버리지는 상기 노드가 사용하는 무선 자원의 "셀"의 커버리지와 연관되기도 한다. 따라서 "셀"이라는 용어는 때로는 노드에 의한 서비스의 커버리지를, 때로는 무선 자원을, 때로는 상기 무선 자원을 이용한 신호가 유효한 세기로 도달할 수 있는 범위를 의미하는 데 사용될 수 있다.

한편, 3GPP 통신 표준은 무선 자원을 관리하기 위해 셀(cell)의 개념을 사용한다. 무선 자원과 연관된 "셀"이라 함은 하향링크 자원(DL resources)와 상향링크 자원(UL resources)의 조합, 즉, DL 컴포넌트 반송파(component carrier, CC) 와 UL CC의 조합으로 정의된다. 셀은 DL 자원 단독, 또는 DL 자원과 UL 자원의 조합으로 설정될(configured) 수 있다. 반송파 집성이 지원되는 경우, DL 자원(또는, DL CC)의 반송파 주파수(carrier frequency)와 UL 자원(또는, UL CC)의 반송파 주파수(carrier frequency) 사이의 링키지(linkage)는 시스템 정보에 의해 지시될 수 있다. 예를 들어, 시스템 정보 블록 타입 2(System Information Block Type2, SIB2) 링키지(linkage)에 의해서 DL 자원과 UL 자원의 조합이 지시될 수 있다. 여기서, 반송파 주파수라 함은 각 셀 혹은 CC의 중심 주파수(center frequency)를 의미한다. 이하에서는 1차 주파수(primary frequency) 상에서 동작하는 셀을 1차 셀(primary cell, Pcell) 혹은 PCC로 지칭하고, 2차 주파수(Secondary frequency)(또는 SCC) 상에서 동작하는 셀을 2차 셀(secondary cell, Scell) 혹은 SCC로 칭한다. 하향링크에서 Pcell에 대응하는 반송파는 하향링크 1차 CC(DL PCC)라고 하며, 상향링크에서 Pcell에 대응하는 반송파는 UL 1차 CC(DL PCC)라고 한다. Scell이라 함은 RRC(Radio Resource Control) 연결 개설(connection establishment)이 이루어진 이후에 설정 가능하고 추가적인 무선 자원을 제공을 위해 사용될 수 있는 셀을 의미한다. UE의 성능(capabilities)에 따라, Scell이 Pcell과 함께, 상기 UE를 위한 서빙 셀의 모음(set)을 형성할 수 있다. 하향링크에서 Scell에 대응하는 반송파는 DL 2차 CC(DL SCC)라 하며, 상향링크에서 상기 Scell에 대응하는 반송파는 UL 2차 CC(UL SCC)라 한다. RRC_CONNECTED 상태에 있지만 반송파 집성이 설정되지 않았거나 반송파 집성을 지원하지 않는 UE의 경우, Pcell로만 설정된 서빙 셀이 단 하나 존재한다.

3GPP 기반 통신 표준은 상위 계층으로부터 기원한 정보를 나르는 자원 요소들에 대응하는 하향링크 물리 채널들과, 물리 계층에 의해 사용되나 상위 계층으로부터 기원하는 정보를 나르지 않는 자원 요소들에 대응하는 하향링크 물리 신호들을 정의된다. 예를 들어, 물리 하향링크 공유 채널(physical downlink shared channel, PDSCH), 물리 브로드캐스트 채널(physical broadcast channel, PBCH), 물리 멀티캐스트 채널(physical multicast channel, PMCH), 물리 제어 포맷 지시자 채널(physical control format indicator channel, PCFICH), 물리 하향링크 제어 채널(physical downlink control channel, PDCCH) 및 물리 하이브리드 ARQ 지시자 채널(physical hybrid ARQ indicator channel, PHICH)들이 하향링크 물리 채널들로서 정의되어 있으며, 참조 신호와 동기 신호가 하향링크 물리 신호들로서 정의되어 있다. 파일럿(pilot)이라고도 지칭되는 참조 신호(reference signal, RS)는 gNB와 UE가 서로 알고 있는 기정의된 특별한 파형의 신호를 의미하는데, 예를 들어, 셀 특정적 RS(cell specific RS), UE-특정적 RS(UE-specific RS, UE-RS), 포지셔닝 RS(positioning RS, PRS) 및 채널 상태 정보 RS(channel state information RS, CSI-RS)가 하향링크 참조 신호로서 정의된다. 3GPP LTE/LTE-A 표준은 상위 계층으로부터 기원한 정보를 나르는 자원 요소들에 대응하는 상향링크 물리 채널들과, 물리 계층에 의해 사용되나 상위 계층으로부터 기원하는 정보를 나르지 않는 자원 요소들에 대응하는 상향링크 물리 신호들을 정의하고 있다. 예를 들어, 물리 상향링크 공유 채널(physical uplink shared channel, PUSCH), 물리 상향링크 제어 채널(physical uplink control channel, PUCCH), 물리 임의 접속 채널(physical random access channel, PRACH)가 상향링크 물리 채널로서 정의되며, 상향링크 제어/데이터 신호를 위한 복조 참조 신호(demodulation reference signal, DMRS)와 상향링크 채널 측정에 사용되는 사운딩 참조 신호(sounding reference signal, SRS)가 정의된다.

본 발명에서 PDCCH(Physical Downlink Control CHannel)/PCFICH(Physical Control Format Indicator CHannel)/PHICH((Physical Hybrid automatic retransmit request Indicator CHannel)/PDSCH(Physical Downlink Shared CHannel)은 각각 DCI(Downlink Control Information)/CFI(Control Format Indicator)/하향링크 ACK/NACK(ACKnowlegement/Negative ACK)/하향링크 데이터를 나르는 시간-주파수 자원의 집합 혹은 자원요소의 집합을 의미한다. 또한, PUCCH(Physical Uplink Control CHannel)/PUSCH(Physical Uplink Shared CHannel)/PRACH(Physical Random Access CHannel)는 각각 UCI(Uplink Control Information)/상향링크 데이터/랜덤 엑세스 신호를 나르는 시간-주파수 자원의 집합 혹은 자원요소의 집합을 의미한다. 본 발명에서는, 특히, PDCCH/PCFICH/PHICH/PDSCH/PUCCH/PUSCH/PRACH에 할당되거나 이에 속한 시간-주파수 자원 혹은 자원요소(Resource Element, RE)를 각각 PDCCH/PCFICH/PHICH/PDSCH/PUCCH/PUSCH/PRACH RE 또는 PDCCH/PCFICH/PHICH/PDSCH/PUCCH/PUSCH/PRACH 자원이라고 칭한다. 이하에서 사용자기기가 PUCCH/PUSCH/PRACH를 전송한다는 표현은, 각각, PUSCH/PUCCH/PRACH 상에서 혹은 통해서 상향링크 제어정보/상향링크 데이터/랜덤 엑세스 신호를 전송한다는 것과 동일한 의미로 사용된다. 또한, gNB가 PDCCH/PCFICH/PHICH/PDSCH를 전송한다는 표현은, 각각, PDCCH/PCFICH/PHICH/PDSCH 상에서 혹은 통해서 하향링크 데이터/제어정보를 전송한다는 것과 동일한 의미로 사용된다.

이하에서는 CRS/DMRS/CSI-RS/SRS/UE-RS가 할당된 혹은 설정된(configured) OFDM 심볼/부반송파/RE를 CRS/DMRS/CSI-RS/SRS/UE-RS 심볼/반송파/부반송파/RE라고 칭한다. 예를 들어, 트랙킹 RS(tracking RS, TRS)가 할당된 혹은 설정된 OFDM 심볼은 TRS 심볼이라고 칭하며, TRS가 할당된 혹은 설정된 부반송파는 TRS 부반송파라 칭하며, TRS가 할당된 혹은 설정된 RE 는 TRS RE라고 칭한다. 또한, TRS 전송을 위해 설정된(configured) 서브프레임을 TRS 서브프레임이라 칭한다. 또한 브로드캐스트 신호가 전송되는 서브프레임을 브로드캐스트 서브프레임 혹은 PBCH 서브프레임이라 칭하며, 동기 신호(예를 들어, PSS 및/또는 SSS)가 전송되는 서브프레임을 동기 신호 서브프레임 혹은 PSS/SSS 서브프레임이라고 칭한다. PSS/SSS가 할당된 혹은 설정된(configured) OFDM 심볼/부반송파/RE를 각각 PSS/SSS 심볼/부반송파/RE라 칭한다.

본 발명에서 CRS 포트, UE-RS 포트, CSI-RS 포트, TRS 포트라 함은 각각 CRS를 전송하도록 설정된(configured) 안테나 포트, UE-RS를 전송하도록 설정된 안테나 포트, CSI-RS를 전송하도록 설정된 안테나 포트, TRS를 전송하도록 설정된 안테나 포트를 의미한다. CRS들을 전송하도록 설정된 안테나 포트들은 CRS 포트들에 따라 CRS가 점유하는 RE들의 위치에 의해 상호 구분될 수 있으며, UE-RS들을 전송하도록 설정된(configured) 안테나 포트들은 UE-RS 포트들에 따라 UE-RS가 점유하는 RE들의 위치에 의해 상호 구분될 수 있으며, CSI-RS들을 전송하도록 설정된 안테나 포트들은 CSI-RS 포트들에 따라 CSI-RS가 점유하는 RE들의 위치에 의해 상호 구분될 수 있다. 따라서 CRS/UE-RS/CSI-RS/TRS 포트라는 용어가 일정 자원 영역 내에서 CRS/UE-RS/CSI-RS/TRS가 점유하는 RE들의 패턴을 의미하는 용어로서 사용되기도 한다.

본 발명에서 사용되는 용어 및 기술 중 구체적으로 설명되지 않은 용어 및 기술에 대해서는 3GPP LTE/LTE-A 표준 문서, 예를 들어, 3GPP TS 36.211, 3GPP TS 36.212, 3GPP TS 36.213, 3GPP TS 36.321 및 3GPP TS 36.331 등과, 3GPP NR 표준 문서, 예를 들어, 3GPP TS 38.211, 3GPP TS 38.212, 3GPP 38.213, 3GPP 38.214, 3GPP 38.215, 3GPP TS 38.321 및 3GPP TS 36.331 등을 참조할 수 있다.

UE가 특정 시스템에 연관(association)을 해서 서비스를 받기 위해서 가장 먼저 수행해야 하는 동작은 해당 시스템의 시간 및 주파수 동기를 획득하고 기본적인 시스템 정보(system information, SI)를 수신하고, 상향링크로의 상향링크 타이밍을 맞추는 것이다. 이러한 과정을 일반적으로 초기 접속 과정(initial access procedure)이라고 한다. 초기 접속 과정은 일반적으로 동기화 과정(synchronization procedure)과 RACH 과정(즉, 임의 접속 과정)을 포함한다. LTE/LTE-A 시스템에서 UE는 전원이 켜지거나 새로이 셀에 접속하고자 하는 경우 상기 셀과의 시간 및 주파수 동기를 획득하고 상기 셀의 물리 계층 셀 식별자(physical layer 셀 IDentity) N ^cell _ID를 검출(detect)하는 등의 셀 탐색(initial cell search) 과정(procedure)을 수행한다. 이를 위해, UE 는 eNB로부터 동기신호, 예를 들어, 1차 동기신호(Primary Synchronization Signal, PSS) 및 2차 동기신호(Secondary Synchronization Signal, SSS)를 수신하여 eNB와 동기를 맞추고, 셀 식별자(identity, ID) 등의 정보를 획득할 수 있다. 설명의 편의를 위해서 LTE/LTE-A 시스템에서의 동기화 과정을 다시 간략하게 기술한다.

> PSS: 심볼 타이밍 획득, 주파수 동기화, 셀 ID 그룹 내 셀 ID 검출(detection) (3가지 전제(hypotheses)).

> SSS: 셀 ID 그룹 검출(168가지 전제), 10ms 프레임 경계(boundary) 검출, CP 검출(2가지 전제).

> PBCH 복호(decoding): 안테나 설정(configuration), 40ms 타이밍 검출, 시스템 정보, 시스템 대역폭 등.

즉, UE는 PSS와 SSS를 통해서 OFDM 심볼 타이밍 및 서브프레임 타이밍을 획득하고 더불어 셀 ID를 획득하고, 셀 ID를 이용하여 PBCH를 디스크램블링 및 복호하여 해당 시스템에서의 중요한 정보를 획득한다. 동기화 과정을 완료한 후, UE는 임의 접속 과정을 수행한다. 다시 말해, 초기 셀 탐색을 마친 UE는 eNB로의 접속을 완료하기 위해 임의 접속 과정(random access procedure)을 수행할 수 있다. 이를 위해 UE는 물리 임의 접속 채널(physical random access channel, PRACH)을 통해 프리앰블(preamble)을 전송하고, PDCCH 및 PDSCH을 통해 프리앰블에 대한 응답 메시지를 수신할 수 있다. 상술한 바와 같은 절차를 수행한 UE는 이후 일반적인 상/하향링크 신호 전송 절차로서 PDCCH/PDSCH 수신 및 PUSCH/PUCCH 전송을 수행할 수 있다. 상기 임의 접속 과정은 임의 접속 채널(random access channel, RACH) 과정으로도 지칭된다. 임의 접속 과정은 초기 접속, 임의 접속 과정은 초기 접속, 상향링크 동기 조정, 자원 할당, 핸드오버 등의 용도로 다양하게 사용된다.

임의 접속 과정은 경쟁-기반(contention-based) 과정과, 전용(dedicated)(즉, 비-경쟁-기반) 과정으로 분류된다. 경쟁-기반 임의 접속 과정은 초기 접속을 포함하여 일반적으로 사용되며, 전용 임의 접속 과정을 핸드오버 등에 제한적으로 사용된다. 경쟁-기반 임의 접속 과정에서 UE는 RACH 프리앰블 시퀀스를 임의로(randomly) 선택한다. 따라서, 복수의 UE들이 동시에 동일한 RACH 프리앰블 시퀀스를 전송하는 것이 가능하며, 이로 인해 이후 경쟁 해소 과정이 필요하다. 반면, 전용 임의 접속 과정에서 UE는 eNB가 해당 UE에게 유일하게 할당한 RACH 프리앰블 시퀀스를 사용한다. 따라서, 다른 UE와의 충돌없이 임의 접속 과정을 수행할 수 있다.

경쟁-기반 임의 접속 과정은 다음의 4 단계를 포함한다. 이하, 단계 1~4에서 전송되는 메시지는 각각 메시지 1~4(Msg1 ~ Msg4)로 지칭될 수 있다.

- 단계 1: RACH 프리앰블(via PRACH)(UE to eNB)

- 단계 2: 임의 접속 응답(random access response, RAR)(via PDCCH 및 PDSCH)(eNB to UE)

- 단계 3: 레이어 2 / 레이어 3 메시지(via PUSCH)(UE to eNB)

- 단계 4: 경쟁 해소(contention resolution) 메시지(eNB to UE)

전용 임의 접속 과정은 다음의 3 단계를 포함한다. 이하, 단계 0~2에서 전송되는 메시지는 각각 메시지 0~2(Msg0 ~ Msg2)로 지칭될 수 있다. 임의 접속 과정의 일부로 RAR에 대응하는 상향링크 전송(즉, 단계 3)도 수행될 수 있다. 전용 임의 접속 과정은 기지국이 RACH 프리앰블 전송을 명령하는 용도의 PDCCH(이하, PDCCH 오더(order))를 이용하여 트리거링될 수 있다.

- 단계 0: 전용 시그널링을 통한 RACH 프리앰블 할당(eNB to UE)

- 단계 1: RACH 프리앰블(via PRACH)(UE to eNB)

- 단계 2: 임의 접속 응답(RAR)(via PDCCH 및 PDSCH)(eNB to UE)

RACH 프리앰블을 전송한 뒤, UE는 미리-설정된 시간 윈도우 내에서 임의 접속 응답(RAR) 수신을 시도한다. 구체적으로, UE는 시간 윈도우 내에서 RA-RNTI(Random Access RNTI)를 갖는 PDCCH(이하, RA-RNTI PDCCH)(예, PDCCH에서 CRC가 RA-RNTI로 마스킹됨)의 검출을 시도한다. RA-RNTI PDCCH 검출 시, UE는 RA-RNTI PDCCH에 대응하는 PDSCH 내에 자신을 위한 RAR이 존재하는지 확인한다. RAR은 UL 동기화를 위한 타이밍 오프셋 정보를 나타내는 타이밍 어드밴스(timing advance, TA) 정보, UL 자원 할당 정보(UL 그랜트 정보), 임시 단말 식별자(예, temporary cell-RNTI, TC-RNTI) 등을 포함한다. UE는 RAR 내의 자원 할당 정보 및 TA 값에 따라 UL 전송(예, Msg3)을 수행할 수 있다. RAR에 대응하는 UL 전송에는 HARQ가 적용된다. 따라서, UE는 Msg3 전송한 후, Msg3에 대응하는 수신 응답 정보(예, PHICH)를 수신할 수 있다.

도 1은 LTE/LTE-A 시스템에서의 임의 접속 과정을 개략적으로 도시한 것이다. RRC 연결 여부에 따라 RRC 상태가 달라진다. RRC 상태란 UE의 RRC 계층의 엔티티(entity)가 eNB의 RRC 계층의 엔티티와 논리적 연결(logical connection)이 되어 있는가 아닌가를 말하며, 연결되어 있는 경우는 RRC 연결 상태(connected state)라고 하고, 연결되어 있지 않은 상태를 RRC 유휴 상태(idle state)라고 부른다. 즉, 유휴 모드(idle state) UE는 큰 지역 단위로 존재 여부만 파악되며, 음성이나 데이터와 같은 통상의 이동 통신 서비스를 받기 위해서는 UE은 연결 상태(connected state)로 천이해야 한다. 사용자가 UE의 전원을 맨 처음 켰을 때, 상기 UE는 먼저 적절한 셀을 탐색한 후 해당 셀에서 유휴 모드(idle state)에 머무른다. 유휴 모드(idle state)에 머물러 있던 UE는 RRC 연결을 맺을 필요가 있을 때 비로소 RRC 연결 과정(RRC connection procedure)을 통해 eNB의 RRC 계층과 RRC 연결을 맺고 RRC 연결 상태(connected state)로 천이한다. RRC 연결 과정은 크게, UE가 eNB로 RRC 연결 요청(RRC connection request) 메시지 전송하는 과정, eNB가 UE로 RRC 연결 설정(RRC connection setup) 메시지를 전송하는 과정, 그리고 UE가 eNB로 RRC 연결 설정 완료(RRC connection setup complete) 메시지를 전송하는 과정을 포함한다. RRC 연결 요청 메시지의 전송을 위해서는 UL 그랜트가 필요하므로, 유휴 모드의 UE는 UL 그랜트를 얻기 위해 RACH 과정을 수행해야 한다. 즉, UE는 RA 프리앰블(즉, Msg1)을 전송하고(S301), 상기 RA 프리앰블에 대한 응답인 RAR(즉, Msg2)를 수신해야 한다(S302). 상기 UE는 RRC 연결 요청 메시지를 포함하는 Msg3를 상기 RAR 내 자원 할당 정보(즉, 스케줄링 정보) 및 타이밍 어드밴스 값에 따라 eNB에게 전송한다(S303). 상기 UE로부터 RRC 연결 요청 메시지를 수신하면, 상기 eNB는 무선 자원이 충분한 경우에는 상기 UE의 RRC 연결 요청을 수락하고, 응답 메시지인 RRC 연결 설정(RRC connection setup) 메시지를 상기 UE로 전송한다(S304). 상기 UE가 상기 RRC 연결 설정 메시지를 수신하면, 상기 eNB로 RRC 연결 설정 완료(RRC connection setup complete) 메시지를 전송한다(S305). 상기 UE가 RRC 연결 설정 메시지를 성공적으로 전송하면, 비로소 상기 UE는 eNB과 RRC 연결을 맺게 되고 RRC 연결 모드로 천이한다. 즉, RACH 과정을 완료하고 나면, UE는 해당 셀에 연결된 상태가 된다.

도 2는 기존 LTE/LTE-A 시스템에서 임의 접속 프리앰블 포맷을 예시한 것이다.

기존 LTE/LTE-A 시스템에서 임의 접속 프리앰블, 즉, RACH 프리앰블은 물리 계층에서 길이 T _CP의 순환 전치(cyclic prefix) 및 길이 T _SEQ의 시퀀스 부분으로 구성된다. 파라미터 값들 T _CP의 T _SEQ는 다음 표에 리스트되어 있으며, 프레임 구조와 임의 접속 설정(configuration)에 의존한다. 프리앰블 포맷은 상위 계층에 의해 제어된다.

Preamble format	T _CP	T _SEQ
0	3168·T _s	24576·T _s
1	21024·T _s	24576·T _s
2	6240·T _s	2·24576·T _s
3	21024·T _s	2·24576·T _s
4	448·T _s	4096·T _s

LTE/LTE-A 시스템에서 PACH 프리앰블은 UL 서브프레임에서 전송된다. 임의 접속 프리앰블의 전송은 특정 시간 및 주파수 자원들에 제한(restrict)된다. 이러한 자원들을 PRACH 자원들이라고 하며, PRACH 자원들은, 인덱스 0이 무선 프레임에서 낮은 번호의 PRB 및 서브프레임에 대응하도록, 상기 무선 프레임 내 서브프레임 번호와, 주파수 도메인에서 PRB들의 증가 순으로 번호가 매겨진다. 임의 접속 자원들이 PRACH 설정 인덱스에 따라 정의된다(3GPP TS 36.211 표준 문서 참조). PRACH 설정 인덱스는 (eNB에 의해 전송되는) 상위 계층 신호에 의해 주어진다. LTE/LTE-A 시스템에서 부반송파 간격 △f는 15kHz 혹은 7.5kHz이지만, 표 7에 주어진 바와 같이 임의 접속 프리앰블을 위한 부반송파 간격 △f _RA는 1.25kHz 혹은 0.75kHz이다.

LTE/LTE-A 시스템의 물리 비-동기 임의 접속 과정(physical non-synchronized random access procedure)의 경우, 물리 계층 관점에서, L1 임의 접속 과정은 임의 접속 프리앰블의 전송과 임의 접속 응답을 아우른다(encompass). 남은 메시지들은 공유 데이터 채널 상의 상위 계층에 의한 전송을 위해 스케줄된다. 임의 접속 채널은 일 서브프레임 혹은 임의 접속 프리앰블 전송을 위해 예약된(reserved) 연속(consecutive)한 서브프레임들의 세트 내에서 6개의 자원 블록들을 점유한다. eNB는 임의 접속 응답을 위해 예약된 상기 자원 블록들 내에 데이터를 스케줄링하는 것이 금지(prohibit)되지는 않는다. 다음 단계들이 계층 1(layer 1, L1) 임의 접속 과정을 위해 요구된다.

> 계층 1 과정이 상위 계층에 의한 프리앰블 전송의 요청 시에(upon)트리거된다.

> 프리앰블 인덱스, 타겟 프리앰블 수신 전력(target preamble received power)(PREAMBLE_RECEIVED_TARGET_POWER), 해당 RA-RNTI 및 PRACH 자원이 상기 요청의 일부로서 상위 계층에 의해 지시된다.

> 프리앰블 전송 전력 P_PRACH는 P_PRACH = min{P_CMAX,c(i), PREAMBLE_RECEIVED_TARGET_POWER + PL_c}_[dBm]로서 결정된다. 여기서, P_CMAX,c(i)는 서빙 셀 c의 서브프레임 i를 위한, 3GPP TS 36.101에서 정의된, 설정된 UE 전송 전력이고, PL_c는 서빙 셀 c를 위해 상기 UE 내에서 계산된 하향링크 경로 손실 추정치(downlink path loss estimate)이다.

> 프리앰블 시퀀스는 상기 프리앰블 인덱스를 사용하여 프리앰블 시퀀스 세트로부터 선택된다.

> 단일 프리앰블이 지시된 PRACH 자원 상에서 전송 전력 P_PRACH로 선택된 프리앰블 시퀀스를 사용하여 전송된다.

> 상기 지시된 RA-RNTI로 PDCCH의 검출이 상위 계층에 의해 제어되는 윈도우 동안 시도된다(3GPP TS 36.321의 섹션 5.1.4 참조). 검출되면, 해당 DL-SCH 수송 블록(transport block)은 상위 계층으로 패스(pass)된다. 상기 상위 계층은 상기 전송 블록을 파스(parse)하고 20-비트 상향링크 그랜트를 물리 계층에 지시한다.

LTE/LTE-A 시스템의 경우, 매체 접속 제어(medium access control, MAC) 계층에서 임의 접속 과정은 다음과 같이 수행된다:

> PREAMBLE_RECEIVED_TARGET_POWER를 'preambleInitialReceivedTargetPower + DELTA_PREAMBLE + (PREAMBLE_TRANSMISSION_COUNTER - 1) * powerRampingStep '에 세팅;

> 상기 UE가 BL(bandwidth limited) UE 혹은 강화된 커버리지 내 UE이면:

>> 선택된 커버리지 강화 레벨에 해당하는 선택된 PRACH 자원, 해당 RA-RANTI, 프리앰블 인덱스, 및 PREAMBLE_RECEIVED_TARGET_POWER을 상기 사용하여 선택된 프리앰블 그룹에 해당하는 프리앰블 전송을 위해 요구되는 반복의 횟수(즉, numRepetitionPerPreambleAttempt)로 프리앰블을 전송하도록 물리 계층에게 지시(instruct)한다.

> 그 밖에는(else):

>> 선택된 PRACH, 해당 RA-RNTI, 프리앰블 인덱스 및 PREAMBLE_RECEIVED_TARGET_POWER를 사용하여 프리앰블을 전송하도록 상기 물리 계층에게 지시한다.

LTE/LTE-A 시스템에서 RACH 프리앰블 전송을 위한 UL 전송 전력에 관한 정보도 RACH 설정에 포함되어 UE에게 전달된다. 예를 들어, preambleInitialReceivedTargetPower, powerRampingStep , preambleTransMax 등이 UE 공통한 임의 접속 파라미터들로서 RRC 신호에 의해 UE에게 전달된다(3GPP TS 36.331의 PRACH - Config 참조).

UE가 RACH Msg1(즉, RACH 프리앰블)을 전송한 이후 Msg2를 일정 시간 이내에 수신하지 못하면, 즉, RAR 윈도우 내에서 RAR(즉, Msg2)를 수신하지 못하면, 상기 UE는 RACH Msg1을 재전송할 수 있게 된다. RACH Msg1을 다시 전송하는 경우, UE는 상기 RACH Msg1의 전송 전력을 이전 전송 시의 전력보다 증가시킬 수 있다. LTE/LTE-A 시스템에서 RACH Msg1의 전송 전력은 UE의 계층-2 프리앰블 전송 카운터를 1만큼 증가시킴으로써 전력 램핑 단계(power ramping step)만큼 증가된다. PREAMBLE_TRANSMISSION_COUNTER는 1부터 시작하여 프리앰블 전송이 시도될 때마다 1만큼씩 증가된다. 아무런 RAR이 RAR 윈도우 내에서 수신되지 않으면, 혹은 수신된 모든 RAR이 전송된 임의 접속 프리앰블에 대응하는 임의 접속 프리앰블 식별자를 포함하고 있지 않으면, RAR 수신이 성공적이지 않다고 간주(consider)되며, UE는 PREAMBLE_TRANSMISSION_COUNTER를 1만큼 증가(increment)시킨다. 프리앰블 전송은 프리앰블 전송의 최대 횟수 preambleTransMax 한도 내에서 수행될 수 있다. 예를 들어, PREAMBLE_TRANSMISSION_COUNTER = preambleTransMax + 1이면, MAC 계층은 상위 계층에 임의 접속 문제(problem)을 지시하거나, 임의 접속 과정이 비성공적으로(unsuccessfully) 완료(complete)된 것으로 간주한다(consider). DELTA_PREAMBLE은 다음과 같이 프리앰블 포맷에 따라 기정의된 값이다(3GPP TS 36.321의 Table 7.6-1 참조).

Preamble Format	DELTA_PREAMBLE value
0	0 dB
1	0 dB
2	-3 dB
3	-3 dB
4	8 dB

표 2에서 프리앰블 포맷은 prach - ConfigIndex에 의해 주어진다(3GPP TS 36.331의 PRACH - Config 참조).

현재 WiFi 시스템에서는 특정 사업자(operator)에게 전용되지 않는 비면허 대역(unlicensed band)이 통신에 사용되고 있다. 이러한 비면허 대역 상에서는 일정 기준, 예를 들어, 무선 채널에 간섭을 일으키지 않거나 최소화하는 기술을 채택하고 있는 경우, 그리고 일정한 출력 파워 이하를 사용하는 경우, 어떤 무선 기술도 사용될 수 있다. 따라서, 현재 셀룰러 네트워크에서 사용되는 기술을 비면허 대역에 적용하려는 움직임이 있으며 이를 LAA(licensed assisted access)라고 부른다. 현재 각 무선 통신 서비스 사업자들이 보유하고 있는 주파수(즉, 면허 대역(들))에 비해, 모바일 데이터를 사용하는 사용자가 폭발적으로 늘어남에 따라, 비면허 대역에서도 서비스를 제공함으로써 사용자의 만족도를 높이기 위해, LTE 시스템에 LAA를 도입하는 것이 고려되고 있다. LAA에 의하면, LTE 무선 주파수를 3GPP에 의해 특정되지 않은 주파수 대역, 즉, 비면허 대역으로 확장될 수 있다. WLAN 대역이 LAA의 주요 적용 대상이 될 수 있다. 기본적으로 비면허 대역은 각 통신 노드 간의 경쟁을 통해 무선 송수신을 하는 방식을 가정하므로, 각 통신 노드가 신호를 전송하기 전에 채널 감지(channel sensing, CS)을 수행하여 다른 통신 노드가 신호 전송을 하지 않음을 확인할 것이 요구된다. 이를 클리어 채널 평가(clear channel assessment, CCA)라고 부르며, LTE 시스템의 eNB나 UE도 비면허 대역(이하, LTE-U 대역으로 칭함)에서의 신호 전송을 위해서는 CCA를 수행해야 할 수 있다. 또한 LTE 시스템의 eNB나 UE가 신호를 전송할 때에 WiFi 등 다른 통신 노드들도 CCA를 수행하여 간섭을 일으키지 않아야 한다. 예를 들어 WiFi 표준(예, 801.11ac)에서 CCA 임계치(threshold)는 비-WiFi(non-WiFi) 신호에 대하여 -62dBm, WiFi 신호에 대하여 -82dBm으로 규정되어 있으며, 이는 스테이션(station, STA)이나 접속 포인트(access point, AP)는, 예를 들어, WiFi 이외의 신호가 -62dBm 이상의 전력으로 수신되면 간섭을 일으키지 않도록 신호 전송을 하지 않음을 의미한다. 특징적으로 WiFi 시스템에서 STA나 AP는 4us 이상 동안 CCA 임계치 이상의 신호를 검출하지 않으면 CCA를 수행하고 신호 전송을 수행할 수 있다.

최근 더욱 많은 통신 기기들(예, MTC 기기들, IoT 기기들 등)이 더욱 큰 통신 용량을 요구하게 됨에 따라 기존의 무선 접속 기술(radio access technology, RAT)에 비해 향상된 모바일 브로드밴드 통신에 대한 필요성이 대두되고 있다. 또한 다수의 기기 및 사물들을 연결하여 언제 어디서나 다양한 서비스를 제공하는 매시브(massive) MTC 역시 차세대 통신에서 고려될 주요 이슈 중 하나이다. 아울러 신뢰성(reliability) 및 지연(latency)에 민감한 서비스/UE를 고려한 통신 시스템 디자인이 논의되고 있다. 이와 같이 진보된 모바일 브로드밴드 통신, 매시브 MTC, URLLC(Ultra-Reliable and Low Latency Communication) 등을 고려한 차세대 RAT의 도입이 논의되고 있다. 현재 3GPP에서는 EPC 이후의 차세대 이동 통신 시스템에 대한 스터디를 진행 중에 있다. 본 발명에서는 편의상 해당 기술을 새 RAT (new RAT, NR) 혹은 5G RAT라고 칭한다.

NR 통신 시스템은, 데이터 레이트, 용량(capacity), 지연(latency), 에너지 소비 및 비용 면에서, 기존 4세대(4G) 시스템보다 상당히 나은 성능을 지원할 것이 요구된다. 따라서, NR 시스템은 대역폭, 스펙트럴, 에너지, 시그널링 효율, 및 비트당 비용(cost)의 영역에서 상당한 진보를 이룰 필요가 있다.

새로운 RAT 시스템은 OFDM 전송 방식 또는 이와 유사한 전송 방식을 사용한다. 예를 들어, 새로운 RAT 시스템은 다음 표에 정의된 OFDM 파라미터들을 따를 수 있다. 또는 새로운 RAT 시스템은 기존의 LTE/LTE-A의 뉴머롤로지를 그대로 따르나 더 큰 시스템 대역폭(예, 100MHz)를 지닐 수 있다. 또는 하나의 셀이 복수 개의 뉴머롤로지들을 지원할 수도 있다. 즉, 서로 다른 뉴머롤리지로 동작하는 하는 UE들이 하나의 셀 안에서 공존할 수 있다.

<슬롯 구조>

3GPP LTE/LTE-A 시스템에서 사용되는 무선프레임은 10ms(307200T _s)의 길이를 가지며, 10개의 균등한 크기의 서브프레임(subframe, SF)으로 구성된다. 일 무선프레임 내 10개의 서브프레임에는 각각 번호가 부여될 수 있다. 여기에서, T _s는 샘플링 시간을 나타내고, T _s=1/(2048*15kHz)로 표시된다. 각각의 서브프레임은 1ms의 길이를 가지며 2개의 슬롯으로 구성된다. 일 무선프레임 내에서 20개의 슬롯들은 0부터 19까지 순차적으로 넘버링될 수 있다. 각각의 슬롯은 0.5ms의 길이를 가진다. 일 서브프레임을 전송하기 위한 시간은 전송 시간 간격(transmission time interval, TTI)로 정의된다. 시간 자원은 무선 프레임 번호(혹은 무선 프레임 인덱스라고도 함)와 서브프레임 번호(혹은 서브프레임 번호라고도 함), 슬롯 번호(혹은 슬롯 인덱스) 등에 의해 구분될 수 있다. TTI라 함은 데이터가 스케줄링될 수 있는 간격을 의미한다. 예를 들어, 현재 LTE/LTE-A 시스템에서 UL 그랜트 혹은 DL 그랜트의 전송 기회는 1ms마다 존재하고, 1ms보다 짧은 시간 내에 UL/DL 그랜트 기회가 여러 번 존재하지는 않는다. 따라서, 기존 LTE/LTE-A 시스템에서 TTI는 1ms이다.

도 3은 새로운 무선 접속 기술(new radio access technology, NR)에서 이용 가능한 슬롯 구조를 예시한 것이다.

데이터 전송 지연을 최소화하기 위하여 5세대 새로운 RAT에서는 제어 채널과 데이터 채널이 시간 분할 다중화(time division multiplexing, TDM)되는 슬롯 구조가 고려되고 있다.

도 3에서 빗금 친 영역은 DCI를 나르는 DL 제어 채널(예, PDCCH)의 전송 영역을 나타내고, 검정색 부분은 UCI를 나르는 UL 제어 채널(예, PUCCH)의 전송 영역을 나타낸다. 여기서 DCI는 gNB가 UE에게 전달하는 제어 정보이며, 상기 DCI는 상기 UE가 알아야 하는 셀 설정(configuration)에 관한 정보, DL 스케줄링 등의 DL 특정적(specific) 정보, 그리고 UL 그랜트 등과 같은 UL 특정적 정보 등을 포함할 수 있다. 또한 UCI는 UE가 gNB에게 전달하는 제어 정보이며, 상기 UCI는 DL 데이터에 대한 HARQ ACK/NACK 보고, DL 채널 상태에 대한 CSI 보고, 그리고 스케줄링 요청 (scheduling request, SR) 등을 포함할 수 있다.

도 3에서 심볼 인덱스 1부터 심볼 인덱스 12까지의 심볼들 영역에서는 하향링크 데이터를 나르는 물리 채널(예, PDSCH)의 전송에 사용될 수도 있고, 상향링크 데이터를 나르는 물리 채널(예, PUSCH)의 전송에 사용될 수도 있다. 도 3의 슬롯 구조에 의하면, 1개의 슬롯 내에서 DL 전송과 UL 전송의 순차적으로 진행되어, DL 데이터의 전송/수신과 상기 DL 데이터에 대한 UL ACK/NACK의 수신/전송이 상기 1개의 슬롯 내에서 이루어질 수 있다. 결과적으로 데이터 전송 에러 발생시에 데이터 재전송까지 걸리는 시간을 줄이게 되며, 이로 인해 최종 데이터 전달의 지연이 최소화될 수 있다.

이러한 슬롯 구조에서는, gNB와 UE가 전송 모드에서 수신 모드로의 전환 과정 또는 수신 모드에서 전송 모드로의 전환 과정을 위한 시간 갭(time gap)이 필요하다. 이러한 전송 모드와 수신 모드 간 전환 과정을 위하여 슬롯 구조에서 DL에서 UL로 전환되는 시점의 일부 OFDM 심볼이 가드 기간(guard period, GP)로 설정되게 된다.

기존 LTE/LTE-A 시스템에서 DL 제어 채널은 데이터 채널과 TDM되며, 제어 채널인 PDCCH는 시스템 전 대역으로 퍼져서 전송된다. 그러나 새로운 RAT에서는 한 시스템의 대역폭이 대략 최소 100MHz에 달할 것으로 예상되는 바, 제어 채널을 전 대역으로 확산시켜 전송시키기에는 무리가 있다. UE가 데이터 전송/수신을 위해서 하향링크 제어 채널 수신을 위해서 전 대역을 모니터링하는 것은 UE의 배터리 소모 증대 및 효율성을 저해할 수 있다. 따라서, 본 발명에서는 DL 제어 채널이 시스템 대역, 즉, 채널 대역 내 일부 주파수 대역에서 로컬라이즈(localize)되어 전송되거나 분산(distribute)되어 전송될 수 있다.

NR 시스템에서 기본 전송 단위(basic transmission unit)는 슬롯이다. 슬롯 구간(duration)은 정규(normal) 순환 프리픽스(cyclic prefix, CP)를 갖는 14개 심볼들로 이루어지거나, 확장 CP를 갖는 12개의 심볼들로 이루어진다. 또한, 사용된 부반송파 간격의 함수로서 시간으로 스케일링된다.

NR 시스템에서 스케줄러는 TTI의 단위로 무선 자원을 할당한다. NR 시스템에서 TTI는 하나의 미니-슬롯, 하나의 슬롯 혹은 복수의 슬롯들일 수 있다.

<아날로그 빔포밍(analog beamforming)>

밀리미터 파장(millimeter wave, mmW)에서는 파장이 짧아져서 동일 면적에 다수 개의 안테나 요소(element)의 설치가 가능해진다. 예를 들어, 1cm의 정도의 파장을 갖는 30GHz 대역에서 5 by 5cm의 패널(panel)에 0.5λ (파장) 간격으로 2-차원(dimension) 배열 형태로 총 100개의 안테나 요소 설치가 가능하다. 그러므로 mmW에서는 다수 개의 안테나 요소를 사용하여 빔포밍 이득을 높여 커버리지를 증가시키거나, 처리량(throughput)을 높이는 것이 고려된다.

안테나 요소별로 전송 파워 및 위상 조절이 가능하도록 트랜시버 유닛(transceiver unit, TXRU)을 가지면 주파수 자원별로 독립적인 빔포밍이 가능하다. 그러나 100여 개의 안테나 요소 모두에 TXRU를 설치하기에는 가격 측면에서 실효성이 떨어지는 문제를 있다. 그러므로 하나의 TXRU에 다수 개의 안테나 요소를 매핑하고 아날로그 위상 천이기(analog phase shifter)로 빔(beam)의 방향을 조절하는 방식이 고려되고 있다. 이러한 아날로그 빔포밍 방식은 전체 대역에 있어서 하나의 빔 방향만을 만들 수 있어 주파수 선택적 빔포밍(beamforming, BF)을 해줄 수 없는 단점이 있다.

디지털 BF와 아날로그 BF의 중간 형태로 Q개의 안테나 요소보다 적은 개수인 B개의 TXRU를 갖는 하이브리드(hybrid) BF가 고려될 수 있다. 하이브리드 BF의 경우, B개의 TXRU와 Q개의 안테나 요소의 연결 방식에 따라서 차이는 있지만, 동시에 전송할 수 있는 빔의 방향은 B개 이하로 제한되게 된다.

<하이브리드 아날로그 빔포밍(hybrid analog beamforming)>

도 4는 송수신기 유닛(transceiver unit, TXRU) 및 물리적 안테나 관점에서 하이브리드 빔포밍 구조를 추상적으로 도시한 것이다.

다수의 안테나가 사용되는 경우, 디지털 빔포밍과 아날로그 빔포밍을 결합한 하이브리드 빔포밍 기법이 대두되고 있다. 이때, 아날로그 빔포밍 (또는 RF 빔포밍)은 RF 유닛이 프리코딩 (또는 컴바이닝)을 수행하는 동작을 의미한다. 하드브리드 빔포밍에서 기저대역(baseband) 유닛과 RF 유닛은 각각 프리코딩 (또는 컴바이닝)을 수행하며, 이로 인해 RF 체인(chain) 수와 D/A (또는 A/D) 컨버터의 개수를 줄이면서도 디지털 빔포밍에 근접하는 성능을 낼 수 있다는 장점이 있다. 편의상 하이브리드 빔포밍 구조는 N개 TXRU와 M개의 물리적 안테나로 표현될 수 있다. 전송 단에서 전송할 L개 데이터 레이어에 대한 디지털 빔포밍은 N-by-L 행렬로 표현될 수 있고, 이후 변환된 N개 디지털 신호는 TXRU를 거쳐 아날로그 신호로 변환된 다음 M-by-N 행렬로 표현되는 아날로그 빔포밍이 적용된다. 도 4에서 디지털 빔의 개수는 L이며, 아날로그 빔의 개수는 N이다. 더 나아가 NR 시스템에서는 아날로그 빔포밍을 심볼 단위로 변경할 수 있도록 기지국을 설계하여, 특정한 지역에 위치한 UE에게 보다 효율적인 빔포밍을 지원하는 방향이 고려되고 있다. 더 나아가서 N개의 TXRU와 M개의 RF 안테나를 하나의 안테나 패널(panel)로서 정의될 때, NR 시스템에서는 서로 독립적인 하이브리드 빔포밍이 적용 가능한 복수의 안테나 패널을 도입하는 방안까지 고려되고 있다. 이와 같이 기지국이 복수의 아날로그 빔을 활용하는 경우, UE별로 신호 수신에 유리한 아날로그 빔이 다를 수 있으므로, 적어도 동기 신호, 시스템 정보, 페이징 등에 대해서는 특정 슬롯 혹은 서브프레임(subframe, SF)에서 기지국이 적용할 복수 아날로그 빔들을 심볼별로 바꾸어 모든 UE들이 수신 기회를 가질 수 있도록 하는 빔 스위핑 동작이 고려되고 있다.

최근 3GPP 표준화 단체에서는 5G 무선 통신 시스템인 새로운 RAT 시스템, 즉, NR 시스템에서 단일 물리 네트워크 상에 복수의 논리 네트워크를 구현하는 네트워크 슬라이싱이 고려되고 있다. 상기 논리 네트워크는 다양한 요구 조건을 갖는 다양한 서비스들(예, eMBB, mMTC, URLLC 등)를 지원할 수 있어야 하며, NR 시스템의 물리 계층 시스템에서는 상기 다양한 서비스들에 따를 가변적인(variable) 뉴머롤로지를 가질 수 있는 직교 주파수 분할 다중화(orthogonal frequency division multiplexing, OFDM) 방식을 지원하는 방안이 고려되고 있다. 다시 말해 상기 NR 시스템에서는 시간 및 주파수 자원 영역(region)마다 서로 독립적인 뉴머롤러지를 갖는 OFDM 방식 (또는 다중 접속(multiple access) 방식)이 고려될 수 있다.

또한, 최근 스마트 기기들의 등장으로 데이터 트래픽이 급격하게 증가함에 따라 NR 시스템에서는 더욱 높은 통신 용량(예, 데이터 수율 등)을 지원하도록 요구되고 있다. 상기 통신 용량을 높이는 한 가지 방안으로 다수의 전송 (또는 수신) 안테나를 활용하여 데이터 전송을 수행하는 방안을 고려될 수 있다. 상기 다수의 안테나에 대해 디지털 빔포밍을 적용하고자 하는 경우, 각 안테나마다 RF 체인(예, 전력 증폭기(power amplifier), 하향 컨버터(down converter) 등 RF 소자들로 이루어진 체인)과 디지털-to-아날로그(digital-to-analog, D/A) 또는 아날로그-to-디지털(analog-to-digital, A/D) 컨버터가 필요하며 이와 같은 구조는 높은 하드웨어 복잡도와 높은 전력 소모를 유발하여 실용적이지 않을 수 있다. 따라서 NR 시스템에서는 다수의 안테나가 사용되는 경우, 앞서 언급된, 디지털 빔포밍과 아날로그 빔포밍을 혼용하는 하이브리드 빔포밍 기법이 대두되고 있다.

도 5는 새로운 무선 접속 기술(new radio access technology, NR) 시스템의 셀을 예시한 것이다.

도 5를 참조하면, NR 시스템에서는 기존 LTE 등의 무선 통신 시스템에 하나의 기지국이 하나의 셀을 형성하던 것과는 달리 복수의 TRP가 하나의 셀을 구성하는 방안이 논의되고 있다 복수의 TRP가 하나의 셀을 구성하면, UE를 서비스하는 TRP가 변경되더라고 끊김 없는 통신이 가능하여 UE의 이동성 관리가 용이하다는 장점이 있다.

LTE/LTE-A 시스템에서 PSS/SSS는 전-방위적(omni-direction)으로 전송되는 것에 반해서, mmWave를 적용하는 gNB가 빔 방향을 전-방위적으로 돌려가면서 PSS/SSS/PBCH 등의 신호를 빔포밍하여 전송하는 방법이 고려되고 있다. 이와 같이 빔 방향을 돌려가면서 신호를 전송/수신하는 것을 빔 스위핑(beam sweeping) 혹은 빔 스캐닝이라 한다. 본 발명에서 "빔 스위핑'은 전송기 측 행동이고, "빔 스캐닝"은 수신기 측 행동을 나타낸다. 예를 들어 gNB가 최대 N개의 빔 방향을 가질 수 있다고 가정하면, N개의 빔 방향에 대해서 각각 PSS/SSS/PBCH 등의 신호를 전송한다. 즉 gNB는 자신이 가질 수 있는 혹은 지원하고자 하는 방향들을 스위핑하면서 각각의 방향에 대해서 PSS/SSS/PBCH 등의 동기 신호들을 전송한다. 혹은 gNB가 N개의 빔을 형성할 수 있는 경우, 몇 개씩의 빔들이 묶여 하나의 빔 그룹으로 구성할 수 있으며, 빔 그룹별로 PSS/SSS/PBCH를 전송/수신될 수 있다. 이 때, 하나의 빔 그룹은 하나 이상의 빔을 포함한다. 동일 방향으로 전송되는 PSS/SSS/PBCH 등의 신호가 하나의 SS 블록으로 정의될 수 있으며, 한 셀 내에 복수의 SS 블록들이 존재할 수 있다. 복수의 SS 블록들이 존재하는 경우, 각 SS 블록의 구분을 위해서 SS 블록 인덱스가 사용될 수 있다. 예를 들여, 한 시스템에서 10개의 빔 방향으로 PSS/SSS/PBCH가 전송되는 경우, 동일 방향으로의 PSS/SSS/PBCH이 하나의 SS 블록을 구성할 수 있으며, 해당 시스템에서는 10개의 SS 블록들이 존재하는 것으로 이해될 수 있다. 본 발명에서 빔 인덱스는 SS 블록 인덱스로 해석될 수 있다.

다중-빔 환경에서는 UE와 전송 및 수신 포인트(transmission and reception point, TRP) 사이의 Tx 빔 및/또는 수신(reception, Rx) 빔 방향을 UE 및/또는 TRP가 정확히 결정할 수 있느냐가 문제된다. 다중-빔 환경에서 TRP(예, eNB) 혹은 UE의 TX/RX 상호(reciprocal) 능력(capability)에 따라서 신호 전송을 반복 혹은 신호 수신을 위한 빔 스위핑이 고려될 수 있다. TX/RX 상호 능력은 TRP 및 UE에서의 TX/RX 빔 대응성(correspondence)라고도 한다. 다중-빔 환경에서 TRP 및 UE에서 TX/RX 상호 능력이 유효하지(hold) 않으면 UE는 자신이 하향링크 신호를 수신한 빔 방향으로 상향링크 신호를 쏘지 못할 수 있다. UL의 최적 경로와 DL의 최적 경로가 다를 수 있기 때문이다. TRP에서의 TX/RX 빔 대응성은, TRP가 TRP의 하나 이상의 TX 빔들에 관한 UE의 하향링크 측정을 기초로 해당 상향링크 수신을 위한 TRP RX 빔을 결정할 수 있으면 및/또는 TRP가 TRP의 하나 이상의 RX 빔들에 관한 TRP'의 상향링크 측정을 기초로 해당 하향링크 전송에 대한 TRP TX 빔을 결정할 수 있으면, 유효하다(hold). UE에서의 TX/RX 빔 대응성은, UE가 UE의 하나 이상의 RX 빔들에 관한 UE의 하향링크 측정을 기초로 해당 상향링크 전송을 위한 UE RX 빔을 결정할 수 있으면 및/또는 UE가 UE의 하나 이상의 TX 빔들에 관한 상향링크 측정을 기반으로 한 TRP의 지시(indication)를 기초로 해당 하향링크 수신에 대한 UE TX 빔을 결정할 수 있으면, 유효하다(hold).

RACH 자원은 DL 브로드캐스트 신호와 연관(associate)되며, 다중-빔 환경에서는 DL 전송(transmission, Tx) 빔 방향과 연관된다. 마찬가지로, 다중-빔 환경에서 RACH 자원은 특정 SS 블록 인덱스와 연관된다. 여기서 RACH 자원은 특히 RACH 프리앰블이 전송될 수 있는 시간/주파수 자원을 나타낸다. RACH 자원들에는 인덱스가 부여될 수 있다. 본 발명에서는 RACH 프리앰블 전송과 RACH 프리앰블 재전송이 물리 시간 도메인에서는 다른 PRACH 기회들에 수행되더라도 동일 RACH 자원 인덱스를 갖는 RACH 자원을 이용하여 수행되었으면 동일 RACH 자원을 이용한 RACH 프리앰블 전송/재전송으로 간주될 수 있다. 다시 말해 동일 SS 블록과 연관된 RACH 자원은 시간 도메인의 관점에서는 UE가 PRACH를 전송할 수 있는 RACH 기회에 해당하며, RACH 기회는 시간 도메인에서 주기적으로 날 수 있다.

UE의 Tx/Rx 빔 대응성(이하, BC)가 유효하지(hold) 않은 경우의 RACH Msg1 전송 방법은 BC가 유효한 경우의 RACH Msg1 전송 방법과는 달라져야 할 수 있다. 본 발명은 이 점을 고려하여, RACH Msg1의 전력을 제어하는 방법을 제안한다. 특히 본 발명은 NR 시스템의 다중 빔 환경에서, TRP 및 UE에서의 Tx/Rx BC를 고려하여, PRACH 재전송 시의 PRACH 전송 전력 제어 방법 및 임의 접속 방법을 제안한다.

이하에서는 gNB와 UE 사이에 복수의 빔이 사용되는 다중-빔 환경에서, 특히 아날로그 빔포밍의 특성으로 인해서 기존 통신 시스템의 초기 접속 방법과는 다르게 되는 초기 접속 방법, 특히, 임의 접속 방법이 설명되고, 본 발명에 따른 UE와 gNB 동작, 그리고 UE와 gNB사이에 전송되어야 하는 시그널링 정보/방법이 설명된다.

UE와 gNB의 BC가 유효한 경우, RACH 프리앰블 재전송 시 전송 전력은 기존 LTE/LTE-A에서와 유사한 방식으로 결정될 수 있다. 즉, UE는 매 재전송 시마다 전력 램핑을 위한 카운터를 1만큼 증가시킴으로써 실제 전송 전력, 즉, 타겟 수신 전력을 일정 수준씩 증가시킨다. 그러나 UE의 BC가 맞지 않는 경우, 상기 UE가 특정 DL 빔이 좋은 품질로 수신되어서 상기 특정 DL 빔에 대하여 RACH를 전송한다 하더라도, 상기 UE가 전송하는 상향링크의 빔 방향을 정확히 특정할 수 없기 때문에, 자신이 시도할 수 있는 복수 개의 Tx 빔 방향으로 RACH 프리앰블을 전송해 봐야 할 수 있다. UE의 BC능력이 없거나 부족하기 때문에 여러 빔 방향으로 RACH 프리앰블을 전송해 보는 것이다. 그런데, RACH 프리앰블을 전송할 때 UE가 자신의 Tx 빔 방향을 스위핑하면서 연속적인 RACH (시간) 자원에서 전송할 수 있다면, 상기 UE는 자신의 Tx 빔 방향을 빠르게 결정할 수 있을 것이다. 그러나, 이 경우, 아날로그 빔포밍의 특성으로 인해서 네트워크는 해당 빔 방향으로 자원을 일정시간 할당해 두어야 하므로 네트워크 자원의 비효율적 사용을 초래할 수 있다. 더욱이 BC 능력을 갖는 UE는 이러한 자원이 필요가 없다. 따라서, 매 RACH 프리앰블 전송 시마다 UE는 특정한 한 방향으로만 RACH 프리앰블을 전송할 수 있는 것이 좋다. 다만, 이 경우에는, BC 능력이 없는 UE는 자신의 Tx 빔을 결정할 때까지 RACH 프리앰블을 여러 차례 전송해 보아야 할 수 있다. 이는 결국 BC 능력이 없는 UE들의 초기 접속 지연으로 귀결된다. 이러한 초기 접속 지연은, UE가 RACH 과정을 수행하는 동안 RACH 프리앰블을 재전송할 때 자신의 Tx 빔 방향을 이전 전송과 다르게 변경하고자 하는 경우, 전송 전력을 초기화하지 않고 이전 전송에 사용했던 전송 전력 값을 그대로 승계함으로써, 일정 정도 완화될 수 있다. RACH 프리앰블 재전송 시 Tx 빔 방향을 이전 전송과 다르게 변경하고자 할 때, UE는 전력 램핑 카운터를 유지함으로써 이전 전송의 전력 값을 승계할 수 있다. UE는 동일 Tx 빔에 대한 재전송 시에는 전력 램핑 카운터를 증가시켜서 전송 전력 값을 증가시킬 수 있다. 이러한 방식을 사용하여 RACH 전력을 제어하는 경우, UE가 RACH 프리앰블 재전송 횟수를 계산하여 RACH 과정을 종료할 것인지를 판단할 수 있도록 하기 위해 전송 카운터가 별도로 설정되어야 한다.

Tx 빔 변경 시에 전력 램핑 카운터를 이전 전송의 전력 램핑 카운터 값 그대로 유지하는 경우, 몇 가지 문제점이 있을 수 있다. 이하 도 6을 참조하여 이러한 문제점들을 설명한다.

도 6은 UE가 RACH 프리앰블을 전송하는 Tx 빔을 변경하면서 전력 램핑 카운터를 유지할 때 발생할 수 있는 문제점들을 설명하기 위해 도시된 것이다.

도 6(a)를 참조하면, Tx 빔을 변경하여 RACH 프리앰블 재전송할 때 전력 램핑 카운터를 유지하는 UE의 경우, 상기 UE가 Tx 빔을 라운드-로빈 방식으로 연속적으로 변경하면 전력 램핑이 일어날 수 없다.

또한, 도 6(b)를 참조하면, UE가 경쟁 기반의 임의 접속 과정에서 경쟁 우위를 차지하기 위해서 이기적으로 동작하는 경우가 발생할 수 있다. 즉, 재전송 시 임의로 선택한 특정 빔에서 전력 램핑을 먼저 수행하고, 전송 전력을 충분히 증가 시킨 후에 Tx 빔을 변경함으로써, 해당 RACH 과정 동안에 UE가 한번도 시도해 보지 않은 Tx 빔 방향에 대해서, 경우에 따라서는, 최대 전송 전력(혹은 매우 높은 타겟 수신 전력)으로 RACH 프리앰블을 전송할 수 있게 되는 것이다. 다시 말해, 남아 있는 최대 전송 횟수까지 상기 UE는 자신의 모든 Tx 빔들에 대해서 단 한 번도 RACH 프리앰블을 전송해 보지 않았더라도 최대 전송 전력으로 RACH 프리앰블 전송을 수행할 수 있게 되는 것이다.

도 7은 RACH 프리앰블 전송/재전송을 위한 빔 스위칭 방법을 예시한 것이다.

도 7에서 설명된 문제점들을 방지하기 위해, 즉, RACH 과정의 정상적인 동작과 인접 셀/UE 간섭을 제어하기 위해서, 적절한 UE 빔 스위칭 규칙이 정의되어야 한다. 예를 들어, 도 10을 참조하면, UE의 Tx 빔이 모두 3개라고 가정하면, 즉, 상기 UE가 3개의 빔 방향으로 전송을 수행할 수 있다고 가정하면, 상기 UE는 RACH 프리앰블을 재전송할 때 빔 스위칭을 먼저 수행하고, 이후 전력 램핑을 수행하도록 UE 빔 스위핑 규칙이 정해질 수 있다. 이 경우, 도 7에서 예시된 바와 같이, UE는 자신의 빔을 모두 시도하고 나면, 가장 마지막에 사용했던 Tx 빔을 한번 더 사용하여 전력 램핑을 수행한다. 자신의 모든 빔에 대해서 RACH 프리앰블을 전송한 후에야, 즉, 빔 스위칭을 우선 수행한 후에야, UE는 빔 스위칭을 하지 않고, 전력 램핑을 위해 직전 Tx 빔과 동일 Tx 빔으로 RACH 프리앰블을 전송한다. 다만, UE가 가지는 Tx 빔의 개수가 UE마다 다르고, UE의 Tx 빔의 개수를 네트워크가 사전에 알 방법이 없으므로, 이러한 동작을 UE에게 강제하는 것이 적절치 않을 수 있다.

이러한 이유로 인해서, RACH 프리앰블 재전송 시 UE의 Tx 빔 변경 및 전력 램핑에 대한 제약조건(constraint)을 두어서, UE의 임의 동작이 시스템에 불필요한 간섭을 유발하는 현상을 방지할 수 있어야 한다. 본 발명에서는 UE의 임의 동작을 방지하면서, 특히, UE의 BC 능력이 없거나 부분적(partial) BC 능력이 있는 UE가 효율적으로 RACH 프리앰블을 (재)전송하는 방법이 제안된다.

일차적으로 RACH 프리앰블을 전송하기 전 UE는 자신이 RACH 과정을 몇 개의 빔 방향에 대해서 시도할 것인지를 결정해야 한다. 이는 gNB가 DL로 전송하는 신호(예, SS 블록)를 UE가 복수 개 수신하고 몇 개의 SS 블록에 대해 RACH 과정을 수행할 것인지를 결정하는 것과는 다른 것으로서, UE가 하나의 SS 블록을 선택하고 상기 선택된 SS 블록에 대한 RACH 프리앰블을 전송할 때, 몇 개의 Tx 빔을 이용하여 어떤 방향으로 RACH 프리앰블 전송을 시도할 것인가에 관한 것이다. UE가 RACH 프리앰블을 전송하기 전에, 상기 UE의 상위 계층(적어도 계층 2)와 계층 1(즉, 물리 계층) 사이에서 상기 UE가 몇 개의 Tx 빔을 사용하여 RACH 프리앰블을 전송할 것인지에 대해서 합의가 있어야 한다. BC 능력을 갖춘 UE의 경우, Tx 빔 방향은 하나로 충분할 수 있다. 이 경우, 해당 UE의 상위 계층은 계층 1에게 SS 블록에 대한 RACH 프리앰블 전송에 사용할 수 있는 Tx 빔의 개수가 1이라고 알려준다. BC 능력을 갖추지 않은 UE의 경우, Tx 빔 방향은 복수 개여야 하며, 상기 UE의 상위 계층은 상기 UE의 계층 1에게 Tx 빔의 개수, 즉, Tx 빔 방향의 개수를 알려준다. BC 능력을 갖추지 않은 UE가 각 SS 블록에 대한 RACH 프리앰블의 전송을 위해 사용할 수 있는 Tx 빔의 개수는 2개에서 많으면 수십 개에 이를 수도 있다.

UE 내 계층 1과 계층 2 간에 Tx 빔 세트에 관해 협상되어야 하며, Tx 빔 세트는 UE별로 다를 수 있고 Tx 빔 세트 내 빔의 개수는 UE 측의 BC 능력(capability)와 관련된다. UE가 RACH (과정)을 위한 최상의(best) SS 블록 또는 선호(preferred) SS 블록을 결정하면, 상기 UE는 자신의 Tx 빔 방향을 결정할 필요가 있다. 상기 UE가 BC 능력을 가지지 않으면, 상기 UE는 타겟 SS 블록에 대해 여러 Tx 빔 방향을 시도할 필요가 있다. 본 발명에서 Tx 빔 세트는 UE가 SS 블록을 타겟팅하는 RACH 전송을 시도할 수 있는 빔들을 의미한다. Tx 빔 세트는 SS 블록에 기초하여 결정되고, UE가 완벽한 BC 능력을 갖는다면, Tx 빔 세트 내에 하나의 Tx 빔만이 존재할 수도 있다. UE가 갖는 BC의 레벨에 따라, Tx 빔 세트 내의 빔들의 개수는 다를 수 있고, BC 성능이 나쁠수록 SS 블록당 더 많은 수의 빔이 사용될 수 있다.

따라서, 우선적으로 Tx 빔 세트와 Tx 빔 세트 내의 beam 정보에 대해서 L1과 L2 내의 협상(negotiation)이 이루어져야 한다. 선택된 RACH resource에서의 Tx 빔의 개수 및 빔 방향 정보(예, 가중치(weight) 벡터, 공간(spatial) 파라미터들 등)에 대해서 L2에서 L1으로 내려 주어야 한다.

본 발명에서 제안되는 빔 스위치에 따른 전송 전력 제한 방식은 BC가 유효(hold)한 UE의 경우(예, 빔의 개수가 1개인 경우) 적용되지 않으며, BC가 유효하지 않은 UE의 경우에만 적용된다. 혹은, 네트워크에서 Tx 빔 개수에 따라서 본 발명의 적용 여부가 결정할 수 있다. 예를 들어, Tx 빔 세트 내의 빔 개수가 N_tx개 이하인 경우에는 본 발명에서 제안된 빔 방향 변경에 따른 전송 전력의 제약 사항이 적용되지 않고, N_tx개를 초과하는 경우에만 상기 제약 사항이 적용되도록 정해질 수 있다. N_tx는 네트워크에 의해 설정되어 UE에게 시그널링될 수 있다. 이하에서는 RACH 프리앰블 전송 전력을 제어 혹은 결정하는 데 사용되는 본 발명의 제안들을 구체적으로 설명한다.

* 제안 1) 각 Tx 빔별 전송 전력을 제한

PRACH 전송/재전송 과정은 다음과 같이 설명될 수 있다.

UE의 물리(physical) 계층에서 RACH 프리앰블을 전송하기 위한 전송 전력은 다음 수학식에 의해서 결정된다.

수학식 (1): P_PRACH = min{P_CMAX,c(i), PREAMBLE_RECEIVED_TARGET_POWER + PL_c}_[dBm].

수학식 (1)에서 P_CMAX,c(i)는, 서빙 셀 c의 슬롯 i를 위한, 설정된(configured) UE 전송 전력이고, PL_c는 서빙 셀 c을 위해 상기 UE 내에서 계산된 하향링크 경로 손실 추정치(downlink path loss estimate)이다.

수학식 (1)에서 PREAMBLE_RECEIVED_TARGET_POWER는 상위 계층(예, 계층 2)에 의해 지시된 값으로서, 상기 상위 계층에서 PREAMBLE_RECEIVED_TARGET_POWER의 값은 PREAMBLE_RECEIVED_TARGET_POWER를 다음 수학식에 세팅하여 결정된다.

수학식 (2): preambleInitialReceivedTargetPower + DELTA_PREAMBLE + (POWER_RAMPING_COUNTER - 1) * powerRampingStep.

수학식 (2)에서 preambleInitialReceivedTargetPower, DELTA_PREAMBLE, powerRampingStep의 값들은 네트워크 시그널링에 의해 UE에게 미리 설정된 값들이다. UE가 RACH 과정을 개시하는 경우, POWER_RAMPING_COUNTER는 특정 값, 예를 들어, POWER_RAMPING_COUNTER = 1로 초기화된다. UE의 프리앰블 전송 횟수를 계산하기 위해서 PREAMBLE_TRANSMISSION_COUNTER가 별도로 설정될 수 있으며, 이 때 PREAMBLE_TRANSMISSION_COUNTER 역시 특정 값, 예를 들어, 1로 초기화된다. UE가 RACH 프리앰블을 전송한 이후, RAR을 성공적으로 수신하지 못했다고 판단할 경우, 물리 계층은 상위 계층으로 RAR을 성공적으로 수신하지 못했다는 정보를 전달한다. 이러한 정보를 수신하면, 상기 상위 계층은 상기 물리 계층으로 하여금 RACH 재전송을 시도하도록 지시할 수 있다. 다시 말해, RACH 프리앰블을 전송한 후에 RAR을 성공적으로 수신하지 못한 UE는 PRACH 재전송을 시도할 수 있다. RAR을 성공적으로 수신하지 못하면 UE는 일차적으로 PREAMBLE_ TRANSMISSION_COUNTER를 1만큼 증가시키고, 해당 RACH 프리앰블 전송이, 설정된 최대 재전송 횟수 이내인지를 확인한다. 최대 재전송 횟수만큼 시도했음에도 불구하고 RAR을 성공적으로 수신하지 못한 경우, UE는 RACH 과정을 종료하고, RACH 과정이 실패했음을 상위 계층으로 보고한다. 다시 말해, RAR이 RAR 윈도우 내에서 수신되지 않으면 UE 혹은 UE의 계층 2는:

> PREAMBLE_TRANSMISSION_COUNTER를 1만큼 증가(increment);

> If PREAMBLE_TRANSMISSION_COUNTER = preambleTransMax + 1:

>> 임의 접속 문제(problem)을 상위 계층에 지시(indicate)한다.

그런데, 이전 전송까지의 RACH 프리앰블 전송 횟수가 최대 재전송 허용 횟수(예, preambleTransMax)보다 작으면, UE는 RACH 프리앰블의 재전송을 시도할 수 있으며, 일차적으로는 상기 RACH 프리앰블의 재전송을 위해 Tx 빔 방향을 변경할 것인지 유지할 것인지를 결정한다. 앞서 언급된 바와 같이 UE가 특정 빔을 연속적으로 사용하여 전력 램핑을 우선적으로 시도하여 네트워크에 지나친 간섭을 유발하는 현상을 방지하기 위해서, Tx 빔 스위칭을 수행할 수 있는 UE로 하여금 하나의 빔을 연속적으로 M회 이상 사용하지 못하도록 제약될 수 있다. 이 경우, UE가 직전 PRACH 전송에 사용했던 빔과 다른 빔 방향을 선택하여 PRACH를 전송하고자 하는 경우, 상기 UE는 별다른 제약 없이 빔을 선택할 수 있다. 다만, 상기 UE가 직전 PRACH 전송에 사용했던 동일한 빔을 선택하여 PRACH를 전송하고자 하는 경우, 해당 빔으로 연속적으로 PRACH를 전송한 횟수를 계산하여, 그 횟수가 M과 같으면 상기 UE는 반드시 다른 빔으로 변경해서 PRACH를 전송해야 한다. 만약 UE가 특정 빔 방향으로 연속적으로 M회를 초과하여 PRACH를 전송하는 경우, 해당 UE는 이후 PRACH 재전송 시 해당 빔 이외의 다른 빔 방향을 사용한다. 다시 말해, RAR이 RAR 윈도우 내에서 수신되지 않으면 UE 혹은 UE의 계층 2는:

> consecutive_transmission_counter [k]를 1만큼 증가시킨다. 여기서 k는 RACH 프리앰블 전송을 위해 이전에(previously) 사용된 UE의 Tx 빔 인덱스이다.

> 다음(next) RACH 프리앰블을 위해 선택된 빔 인덱스 = n이면,

>> n=k이면,

>>> consecutive_transmission_counter [k] = M이면, 빔 인덱스 n(≠k)을 재선택;

>>> 그 밖에는(else), POWER_RAMPING_COUNTER를 1만큼 증가시킨다,

>> 그 밖에는, POWER_RAMPING_COUNTER를 유지(else)한다.

선택된 빔 인덱스 n이 k와 다르면, POWER_RAMPING_COUNTER 값은 이전 전송의 값이 그대로 승계되고, 선택된 빔 인덱스 n이 이전 전송에 사용된 빔 인덱스 k와 같으면 POWER_RAMPING_COUNTER를 1만큼 증가시킨다.

이후 UE의 PRACH 전송 전력은 수학식 (1)과 같이 결정될 수도 있으나, 전송 전력 결정에 있어서 추가적인 제약 사항이 정의될 수도 있다. 예를 들어, UE가 임의의 빔 방향으로 RACH 프리앰블을 전송하여 여러 번의 전력 램핑을 시도함으로써, UE의 PREAMBLE_RECEIVED_TARGET_POWER가 상대적으로 높은 값으로 설정되었다 가정하자. 그런데, 상기 UE가 이후 RACH 프리앰블 재전송 시, 지금껏 시도해 보지 않았던 빔 방향에 대해서 상대적으로 높아져 있는 PREAMBLE_RECEIVED_TARGET_POWER로 RACH 프리앰블을 전송하면 상기 PRACH 전송이 셀 내 및/또는 셀 간에 높은 간섭을 유발할 수 있다. 따라서, 이러한 문제를 해결하기 위해 본 발명은 다음과 같은 방법을 제안한다.

1) 방법 A: UE는 각 Tx별로 가장 최근 전송 전력 히스토리를 저장하고 있을 것을 제안한다. 상기 UE의 전력 램핑 카운터가 어느 정도 증가된 상태에서 상기 UE가 Tx 빔 방향을 변경하고자 할 때, 상기 히스토리를 기반으로, 해당 빔 방향으로의 전송 전력 값은 해당 빔으로 RACH 프리앰블을 전송했던 가장 최근 전송 전력 대비 일정 레벨(예, X dB) 이상 증가시키지 못하도록 규정될 수 있다. 예를 들어, PRACH 전송 전력 P_PRACH는 다음 수학식과 같이 결정될 수 있다: P_PRACH = min{P_CMAX,c(i), PREAMBLE_RECEIVED_TARGET_POWER + PL, P_PRACH,j[k] + X}_[dBm]. 여기서 P_PRACH,j[k]는 j번째 슬롯에서 Tx 빔 인덱스 k를 이용한 RACH 프리앰블의 전송 전력이며, j는 P_PRACH를 결정하는 시점보다 시간적으로 이전 시점을 지시한다. X에 대한 정확한 값은 네트워크에 의해 UE에게 미리 시그널링될 수 있다.

2) 방법 B: 방법 A의 변형으로서, 특정 조건을 만족하는 경우에만 전송 전력 결정 시에 본 발명에 따른 일정 제약이 적용되는 것으로 규정될 수도 있다. 예를 들어, 전술한 수학식 및 과정을 이용한 UE의 전송 전력 결정은 다음과 같은 추가적인 조건들 및 제약사항들과 함께 적용될 수 있다.

> 조건들

>> 조건 i. PREAMBLE_RECEIVED_TARGET_POWER + PL ≥ P_CMAX,c(i). 즉, 상위 계층에서 계산된 PREAMBLE_RECEIVED_TARGET_POWER + PL 값이 상향링크 최대 전송 전력 P_CMAX,c(i)를 초과하는 경우,

>> 조건 ii. RACH 프리앰블 재전송 및 전력 램핑에 의해서 상위 계층에서 지시된 전송 전력 값이 gNB가 설정해 준 전력 레벨(P_set)을 초과하는 경우(즉, PREAMBLE_RECEIVED_TARGET_POWER + PL ≥ P_set, 여기서 P_set은 네트워크에 의해 설정된다),

>> 조건 iii. RACH 프리앰블 재전송 및 빔 선택에 의해서 계산되는 PREAMBLE_RECEIVED_TARGET_POWER 값이 네트워크에 설정된 값을 초과하는 경우(즉, PREAMBLE_RECEIVED_TARGET_POWER ≥ P_max _{_preamble_received_target}, 여기서 P_{max_preamble_received_target}은 네트워크에 의해 설정된다), 및/또는

>> 조건 iv. 전력 램핑 카운터의 최대값이 네트워크에 의해 설정될 수 있다. UE가 PRACH 재전송을 위해 선택하는 빔에 따라서 전력 램핑 카운터가 계산되는데, 상기 UE가 계산하는 전력 램핑 카운터 값이 상기 네트워크에 의해 설정된 전력 램핑 카운터 최대 값(M_max)를 초과하는 경우.

네트워크는 조건 i ~ 조건 iv 중 하나 혹은 다수 개의 조합을 UE의 전송 전력을 결정할 때 추가적인 제약 사항의 적용 여부를 결정하는 조건으로 선택하여 시그널링할 수 있다. 이러한 조건을 만족하는 경우, UE는 PRACH 재전송 시에 전송 전력을 줄이도록 강제될 수 있다. 이러한 조건을 만족하는 경우, UE는 전송 전력을 아예 초기화하거나, 이후 재전송 전력을 gNB가 지시한 값으로서 정할 수 있다. 다음은 부가되는 제약 사항을 설명한 것이다.

> 제약 사항(부가되는 동작)

도 8 및 도 9는 본 발명에 따른 PRACH 전송/재전송과 해당 PRACH 전송 전력을 예시한 것이다.

본 발명은, 조건 i, 조건 ii, 조건 iii, 및/또는 조건 iv을 만족하는 경우, 예를 들어, 도 8 및 도 9를 참조하면, 조건 i를 만족한 후에, 즉, UE가 계산한 PRACH 전송 전력이 최대 전송 전력에 도달(혹은 초과)한 후에 상기 UE가 다른 Tx 빔을 선택하여 RACH 프리앰블을 전송할 경우, 일정 횟수만큼만 해당 전력(예, 최대 전송 전력)으로 RACH 프리앰블을 전송하고, 그 다음에는 PRACH 전송 전력을 초기 값 P_init(혹은 네트워크에 의해 지정된 특정 전송 전력)으로 리셋할 것을 제안한다. 이 경우, 최대 전송 전력 P_max으로 RACH 프리앰블을 전송할 수 있는 횟수는, 예를 들어, UE의 Tx 빔 개수와 동일할 수 있다. 전송 전력을 리셋하기 이전에 최대 전송 전력으로 전송할 수 있는 횟수 동안 UE는 자유롭게 자신의 Tx 빔을 선택할 수 있다. 상기 UE는 그 이후에는 리셋된 값으로 시작하여 RACH 프리앰블의 재전송 횟수 및 빔 방향에 따라서 전력 램핑을 수행한다.

조건 ii는 조건 i의 변형으로서, UE가 계산한 PRACH 전송 전력이 네트워크가 설정해 둔 특정 전송 전력 값 P_set에 도달(혹은 초과)하고 상기 UE가 다른 Tx 빔을 선택하여 RACH 프리앰블을 전송할 경우, 상기 UE는 일정 횟수만큼만 해당 전력 P_set으로 PRACH(즉, RACH 프리앰블)을 전송하고, 이후의 PRACH 재전송 시에는 PRACH 전송 전력을 초기 값 혹은 네트워크가 설정하는 값으로 리셋한다. 전송 전력 P_set으로 RACH 프리앰블을 전송할 수 있는 횟수 역시 제한될 수 있으며, 전송 전력 P_set으로 RACH 프리앰블이 전송될 수 최대 횟수는 UE의 빔 개수와 동일하거나, 네트워크에 의해 설정될 수 있다. 즉, UE는 설정되는 횟수만큼, 서로 다른 Tx 빔을 선택하여 RACH 프리앰블 재전송을 수행할 수 있다. 상기 UE는 그 이후에는 리셋된 값으로 시작하여 RACH 프리앰블의 재전송 횟수 및 빔 방향에 따라서 전력 램핑을 수행한다.

조건 iii은, PRACH 전송 전력 계층 1(즉, L1)에서 결정되고, 빔 선택 및 램핑/전송 카운터에 대한 결정은 계층 2(즉, L2)에서 결정되므로, 사실상 L2에서의 동작을 용이하게 하기 위하여, PREAMBLE_RECEIVED_TARGET_POWER이 특정 값에 도달(혹은 초과)하는 경우가 조건으로 설정된 것이다. PREAMBLE_RECEIVED_TARGET_POWER이 특정 값에 도달(혹은 초과)하는 경우, 이후의 동작은 상기 기술한 동작과 유사하다. 즉, PREAMBLE_RECEIVED_TARGET_POWER ≥ P_max _{_preamble_received_} _target인 경우, PREAMBLE_RECEIVED_TARGET_POWER = P_max _{_preamble_received_} _target으로 세팅하여 PRACH 전송 전력이 결정된다. 예를 들어, PRACH 전송 전력 P_PRACH은 P_PRACH = min{P_CMAX,c(i), P_{max_preamble_received_target}+ PL}_[dBm]으로 결정되는데, UE가 Tx 빔을 변경하여 PRACH를 전송하고자 하는 경우, 상기 UE는 해당 전송 전력으로 L회까지 RACH 프리앰블을 전송할 수 있다. 다시 말해, UE는 (최대) L개의 Tx 빔을 사용하여 해당 전송 전력으로 PRACH를 전송할 수 있는 것이다. 그리고, L회를 초과한 이후에는 네트워크가 설정하는 특정 값으로 PRACH 전송 전력이 결정된다. L은 UE의 Tx 빔 개수와 같거나 네트워크에 의해 UE에게 시그널링될 수 있다. 이후에도 UE가 RACH 프리앰블의 재전송을 시도하는 경우, UE의 PREAMBLE_RECEIVED_TARGET_POWER는 초기 값 혹은 네트워크가 설정하는 값으로 리셋될 수 있다.

도 9를 참조하면, 조건 i, 조건 ii, 혹은 조건 iii에 의해 전송 전력의 제한이 가해지는 경우, UE는 P_CMAX,c(i) 혹은 네트워크에 의해 설정된 전력 값으로 허용된 횟수만큼만 RACH 프리앰블을 재전송할 수 있으며, 그 이후에는 초기화된 값 P_init으로 리셋되어 전력 램핑을 수행할 수 있다. 혹은 초기 값이 아닌, 기지국이 지시한 값으로 이후 재전송 전력을 지정할 수 있다.

조건 iv에 의해서 전송 전력의 제한이 가해지는 경우, 그리고 조건 iv를 만족하는 경우, UE의 전력 램핑 카운터는 더 이상 증가될 수 없도록 규정될 수 있다. 혹은 해당 조건을 만족하는 경우, 이후 PRACH 재전송 시 UE의 전력 램핑 카운터가 초기값(예, 1)으로, 혹은 네트워크에 의해 설정된 특정 값으로 리셋될 수 있다.

전술한 동작(들)과 관련하여, gNB가 복수 개의 서로 다른 조건들을 설정해 둘 수 있다. 예를 들어, gNB가 복수 개의 전력 레벨을 설정해 둘 수 있으며, RACH 프리앰블 전송 전력(혹은 계산된 PREAMBLE_RECEIVED_TARGET_POWER 값)이 각 전력 레벨에 도달할 경우에 대해, 해당 전력 레벨로 RACH 프리앰블을 전송할 수 있는 횟수가 다르게 지정될 수 있다. 예를 들어, 전력 레벨 P1 및 P2(P1 < P2)가 지정되고, P1에 도달할 때 P1으로 RACH 프리앰블을 전송할 수 있는 횟수는 N1, P2에 도달할 때 P2로 RACH 프리앰블을 전송할 수 있는 횟수는 N2회로 지정되었다고 가정하면, RACH 프리앰블 전송 전력 (혹은 계산된 PREAMBLE_RECEIVED_TARGET_POWER 값)이 P1에 도달할 경우, UE는 RACH 프리앰블을 전송 전력 P1으로 최대 N1회 재전송할 수 있다. 재전송 횟수가 증가함에도 동일 전송 전력 P1으로 N1회 재전송할 수 있다는 것은 UE가 Tx 빔을 변경하면서 최대 N1번 RACH 프리앰블을 전송할 수 있음을 의미한다. 즉, UE가 전송 전력 P1으로 RACH 프리앰블 전송을 시도할 수 있는 Tx 빔의 개수가 N1개로 제한됨을 의미한다. N1번 만큼 RACH 재전송을 한 이후에도, RACH 과정이 성공적이지 못하여 추가적으로 재전송을 하는 경우, N1+1번째 재전송 시에는 PRACH 전송 전력에 대해 전력 램핑이 이루어져야 한다. 새로 업데이트된 전력으로 UE는 역시 최대 N1회의 재전송을 수행할 수 있다. UE의 전송 전력(혹은 PREAMBLE_RECEIVED_TARGET_POWER)이 P1에 도달하면, P1보다 큰 각 전력 레벨별로 UE가 RACH 프리앰블을 전송해 볼 수 있는 Tx 빔의 개수는 N1개로 제한되는 것이다. 이후의 PRACH 재전송 시 전력 랩핑은, Tx 빔의 개수가 N1이라는 제약을 제외하고는, 일반적인 RACH 전력 제어를 따른다. 즉, PRACH 재전송 시마다 전송 전력이 램핑 업되지만, Tx 빔을 변경할 때에는 전력 램핑 카운터가 그대로 유지된다. 이런 식으로 UE가 PRACH 재전송 및 전력 램핑을 수행하였는데, 전송 전력(혹은 계산된 PREAMBLE_RECEIVED_TARGET_POWER)이 P2에 도달한 경우, 상기 UE는 P2의 전력(혹은 계산된 PREAMBLE_RECEIVED_TARGET_POWER)으로는 N2회까지만 RACH 프리앰블을 재전송할 수 있다. 즉, N2개의 Tx 빔에 대해서만 RACH 프리앰블이 전송될 수 있다. PREAMBLE_RECEIVED_TARGET_POWER를 예로 하여 설명하면:

> PREAMBLE_RECEIVED_TARGET_POWER < P1이면, 별다른 제약이 없이 PRACH 재전송 시 PRACH 전송 전력에 대한 전력 램핑을 수행한다.

> P1 ≤PREAMBLE_RECEIVED_TARGET_POWER < P2이면, UE가 RACH 프리앰블 전송 시 사용할 수 있는 빔의 개수가 N1개로 제한된다. 즉, 동일한 전력으로 RACH 프리앰블을 전송할 수 있는 횟수는 N1으로 제한된다. UE가 전력 램핑 카운터를 변경하지 않은 채로 RACH 프리앰블을 전송할 수 있는 횟수가 N1으로 제한된다.

> P2 ≤PREAMBLE_RECEIVED_TARGET_POWER이면, UE가 RACH 프리앰블 전송 시 사용할 수 있는 빔의 개수가 N2개로 제한된다. 즉, 동일한 전력으로 RACH 프리앰블을 전송할 수 있는 횟수는 N1으로 제한된다. 전력 램핑 카운터는 변경하지 않은 채로 RACH 프리앰블을 전송할 수 있는 횟수가 N2로 제한된다.

조건 iv의 경우, 복수 개의 값이 설정되고, 전력 램핑 카운터가 해당 값에 각각 도달할 때마다 전력 램핑 카운터가 리셋될 수 있는 값이 설정된다. 혹은, 전력 램핑 카운터에 대해서 복수 개의 값이 (네트워크에 의해 UE에게) 설정되고, 각 조건에 만족할 때마다 해당 전력 램핑 카운터를 유지한 채 RACH 프리앰블을 전송할 수 있는 횟수가 각각 (상기 네트워크에 의해) 지정될 수 있다. 예를 들어, 전력 램핑 카운터가 PC1에 도달할 때 N1번, 전력 램핑 카운터가 PC2에 도달할 때 N2번 전송할 수 있다라는 조건이 설정되었다고 하자. PC1, PC2, N1, N2는 네트워크가 UE에게 설정해 주는 값들이다. 이 경우:

> 전력 램핑 카운터 < PC1이면, PRACH 재전송시 전력 램핑이나 빔 스위칭에 대해 별다른 제약이 부과되지 않는다. 일반적인 전력 제어 규칙이 적용된다.

> PC1 ≤전력 램핑 카운터 <PC2이면, UE가 RACH 프리앰블 재전송 시 시도할 수 있는 빔의 개수는 N1개로 한정된다.

> PC1 ≤전력 램핑 카운터 (≤ M_max)이면, UE가 RACH 프리앰블 재전송 시 시도할 수 있는 빔의 개수는 N2개로 한정된다.

상기 조건(들) 및 해당 조건(들)에 의한 제약사항은, UE가 이후 RACH 프리앰블 재전송 시 Tx 빔을 변경하는 경우에 적용되며, UE가 Tx 빔을 변경하지 않는 경우에는 이러한 제약사항에 제한을 받지 않는다. 즉, UE의 RACH 프리앰블 전송 전력이 특정 전력 레벨에 도달하였다 할지라도, 상기 UE가 이후 RACH 프리앰블 전송 시에 Tx 빔을 변경하지 않는다면, 상기 UE는 지속적으로 전력 램핑을 수행할 수 있으며, 전송 전력을 감소(혹은 유지)해서 RACH 프리앰블을 전송할 이유가 없다.

상기 조건(들) 및 해당 조건(들)에 의한 제약사항의 적용 여부는 UE의 Tx/Rx 빔 방향에 대한 대응성을 결정할 수 있는 능력이 있는지 없는지에 의해서 결정된다. RACH 프리앰블을 전송하기 전 UE는 자신이 PRACH를 몇 개의 빔 방향에 대해서 시도할 것인지를 결정해야 한다. 이는 gNB가 DL로 전송하는 신호(예, SS 블록)를 UE가 복수 개 수신하고 몇 개의 SS 블록에 대해 RACH 과정을 수행할 것인지를 결정하는 것과는 다른 것으로서, UE가 하나의 SS 블록을 선택하고 상기 선택된 SS 블록에 대한 RACH 프리앰블을 전송할 때, 몇 개의 Tx 빔 방향으로 RACH 프리앰블 전송을 시도할 것인가에 관한 것이다. UE가 RACH 프리앰블을 전송하기 전에, 상기 UE의 상위 계층(적어도 계층 2)와 계층 1 사이에서 상기 UE가 몇 개의 Tx 빔을 사용하여 RACH 프리앰블을 전송할 것인지에 대해서 합의가 있어야 한다. BC 능력을 갖춘 UE의 경우, Tx 빔 방향은 하나로 충분할 수 있다. 이 경우, 해당 UE의 상위 계층은 계층 1에게 Tx 빔 세트의 개수를 1이라고 알려준다. BC 능력을 갖추지 않은 UE의 경우, Tx 빔 방향은 복수 개여야 하며, 상기 UE의 상위 계층은 상기 UE의 계층 1에게 Tx 빔의 개수, 즉, Tx 빔 방향의 개수를 알려준다. BC 능력을 갖추지 않은 UE가 각 SS 블록에 대한 RACH 프리앰블의 전송을 위해 사용할 수 있는 Tx 빔의 개수는 2개에서 많으면 수십 개에 이를 수도 있다.

본 발명에서 제기한 빔 스위치에 따른 전송 전력 제한 방식은 BC가 유효한(hold) UE의 경우(예, Tx 빔의 개수가 1개인 경우)에는 적용되지 않으며, BC가 유효하지 않는 UE의 경우에만 적용된다. 혹은, 네트워크에서 Tx 빔 개수에 따라서 본 발명의 적용 여부가 결정할 수 있다. 예를 들어, Tx 빔 세트 내의 빔 개수가 N_tx개 이하인 경우에는 본 발명에서 제안된 빔 방향 변경에 따른 전송 전력의 제약 사항이 적용되지 않고, N_tx개를 초과하는 경우에만 상기 제약 사항이 적용되도록 정해질 수 있다. N_tx는 네트워크에 의해 설정되어 UE에게 시그널링될 수 있다.

* 제안 2) Tx 빔들을 하나 이상의 빔 그룹으로 그룹핑하고 , 빔 그룹 별로 전력 램핑 카운트를 설정/세팅

UE의 빔이 다수 개 존재하는 경우, 상기 UE가 스스로 자신의 Tx 빔들에 대해서 그룹핑하는 방식이 고려될 수 있다. 하나의 빔 그룹당 하나 이상의 Tx 빔이 할당될 수 있으며, 동일한 빔 그룹에 속한 Tx 빔들은 전력 램핑 카운터를 공유한다. 서로 다른 빔 그룹 간의 전력 램핑 카운터는 서로 독립적으로 운영된다. 예를 들어, UE는 최대 Ng개의 빔 그룹을 가질 수 있으며, Ng개의 빔 그룹은 각각의 전력 램핑 카운터를 가진다. Ng개의 빔 그룹을 위한 Ng개의 전력 램핑 카운터는 동일한 값으로 초기화되며, Ng는 RACH 설정 정보에 포함되어 UE에게 전송된다. 각 빔 그룹별 Tx 빔의 개수 Nb는 UE에 의해 선택될 수 있다. 빔 그룹들이 동일한 개수 Tx 빔을 갖는다면, UE의 Tx 빔 개수는 Ng*Nb개가 되지만, UE의 패널 구성에 따라서 빔 그룹들이 서로 다른 개수의 Tx 빔을 가질 수도 있다.

동일한 빔 그룹에 포함된 Tx 빔들은 바람직하게는 전송 방향이 부분적으로 겹치는 빔들인 것이 좋다. Tx 빔 방향이 유사한 빔들끼리 UE의 Tx 빔들이 그룹핑된다면, 특정 빔 그룹 내에서 UE가 임의의 전송 방향을 선택하고 상기 선택된 빔으로 전력 램핑을 어느 정도 수행한 이후에 해당 빔 그룹 내에서 빔 방향을 변경하는 경우, 이전 PRACH (재)전송에 대한 전력 램핑 카운터를 그대로 승계하여 어느 정도 램핑 업된 전력으로 RACH 프리앰블을 전송하더라도, 즉, 도 9(a)와 같이 동작하더라도, 동일 빔 그룹 내의 Tx 빔 방향의 유사성으로 인해서 네트워크에 심각한 간섭을 유발하지는 않을 수 있다. Tx 빔 방향이 유사하지 않은 빔들은 서로 다른 빔 그룹으로 그룹핑된다. 그리고, 빔 그룹은 각각의 전력 램핑 카운터를 가지고, UE가 빔 그룹을 변경하여 Tx 빔 방향을 변경하는 경우, RACH 프리앰블 재전송을 위한 전력 램핑 카운터는 빔 그룹별 재전송 횟수에 의해서 결정된다.

빔 그룹 별 Tx 빔 개수가 많거나, 빔 그룹 내 Tx 빔들간의 전송 방향이 상이한 경우, 제안 1에서 네트워크 간섭을 완화시키기 위한 방법으로서 설명된 방법이 제안 2에서도 동일하게 적용될 수 있다. 즉, 빔 그룹별로 방법 A 혹은 방법 B가 각각 적용될 수 있다.

본 제안의 다른 변형으로, UE가 빔 그룹 별로 전력 램핑 카운터를 별도로 갖지는 않고, 동일 빔 그룹 내에서 UE가 Tx 빔을 변경하여 RACH 프리앰블을 재전송할 경우에는 전력 램핑 카운터가 증가되지만, RACH 프리앰블 재전송 시 다른 빔 그룹으로 빔을 변경할 경우에는 전력 램핑 카운터가 변경되지 않도록(즉 전송 전력 값 혹은 PREAMBLE_RECEIVED_TARGET_POWER가 변경되지 않도록) 설정될 수도 있다.

* 제안 3) 빔을 변경하여 재전송하는 경우 전력 램핑 카운터를 증가시키지 않으면서 RACH 프리앰블을 재전송할 수 있는 한계를 지정

본 제안에서는 "UE가 Tx 빔을 변경할 때 전력 램핑 카운터를 증가시키지 않는다"는 UE의 기본 전제 동작이 초기 일정 조건을 만족할 때만 수행된다. 일정 한계를 넘어가면, UE가 빔을 변경하여 RACH 프리앰블을 전송한다 하더라도, 전력 램핑 카운터가 일정 값(예, 1)만큼씩 증가된다. 이는 BC가 맞지 않는 UE의 RACH 과정이 너무 길게 지연되어 초기 접속 지연이 지나치게 커지지 않도록 방지하기 위한 것이다.

"UE가 RACH 프리앰블 (재)전송 시 Tx 빔을 변경할 때 램핑 카운터를 증가시키지 않는" 동작을 동작 A라고 하고, "UE가 RACH 프리앰블을 (재)전송 시 Tx 빔을 변경하는지 여부와 관계없이, RACH 프리앰블 재전송 시 항상 전력 램핑 카운터를 일정 값(예, 1)만큼씩 증가"시키는 동작을 동작 B라고 하자. 동작 A가 성립하는 조건으로는 다음 같은 옵션이 있을 수 있다.

옵션 1) UE는 전력 램핑 카운터 ≤ Npc일 경우에만 동작 A를 따르고, 이후에는 동작 B를 따른다. 여기서 Npc는 네트워크에 의해서 시그널링 되거나 사전에 설정된 값일 수 있다. Npc는 전력 램핑 카운터가 가질 수 있는 값으로서, 전력 램핑 카운터가 Npc보다 작거나 같은 경우에는 UE는 RACH 프리앰블 재전송 시 동작 A를 따르지만, 이후 전력 램핑 카운터가 증가하여 Npc보다 커진 경우에 UE는 동작 B, 즉 RACH 프리앰블 재전송 시 Tx 빔의 변경 여부와 관계없이 전력 램핑 카운터를 증가시킨다.

옵션 2) UE는 RACH 프리앰블 전송 횟수 ≤ Ncounter일 경우에만 동작 A를 수행하고, RACH 프리앰블 전송 횟수 > Ncounter이면 UE는 동작 B를 따른다. Ncounter는 네트워크에 의해서 시그널링되거나 사전에 설정된 값일 수 있다. Ncounter번의 RACH 프리앰블 전송 동안에는 UE는 Tx 빔을 변경할 때 전력 램핑 카운터를 증가시키지 않는다. 그러나 RACH 프리앰블 전송 횟수가 Ncounter보다 커지면, UE는 Tx 빔을 변경할 때 반드시 전력 램핑 카운터를 일정 값(예, 1씩)만큼 증가시킨다.

옵션 3) Nbcounter 값이 네트워크에 의해서 시그널링되거나 사전에 설정할 수 있다. UE는 동작 A에 따라 최대 Nbcounter 횟수만큼 RACH 프리앰블을 전송할 수 있다. 즉, Nbcounter는 Tx 빔을 변경할 때 전력 램핑 카운터를 증가시키지 않고 그대로 유지시킬 수 있는 횟수이다. UE는 최대 Nbcounter번만큼 동작 A를 따를 수 있다. 그러나 해당 횟수를 초과하면, UE는 이후 RACH 프리앰블 재전송 시에 Tx 빔을 변경하면 전력 램핑 카운터를 증가시킨다.

옵션 4) UE는 PREAMBLE_RECEIVED_TARGET_POWER ≤ Ptarget_power일 경우에만 동작 A를 따르고, 해당 조건을 만족하지 않으면 동작 B를 따른다. 즉, UE가 RACH 프리앰블 재전송 시점에서 계산한 PREAMBLE_RECEIVED_TARGET_POWER가 Ptarget_power보다 작거나 같은 경우에는 UE가 동작 A에 따라 Tx 빔을 변경하면 전력 램핑 카운터를 증가시키지 않지만, PREAMBLE_RECEIVED_TARGET_POWER가 Ptarget_power를 초과하는 경우에는 UE가 동작 B에 따라 Tx 빔과 관계없이 RACH 프리앰블 재전송 시에 전력 램핑 카운터를 일정 값(예, 1)씩 증가시킨다. Ptarget_power는 네트워크에서 시그널링되거나 사전에 설정된 값일 수 있다.

옵션 5) UE는 P_PRACH ≤ P_level일 경우에만 동작 A를 따르고, 해당 조건을 만족하지 않으면 동작 B를 따른다. P_level는 네트워크에서 시그널링되거나 사전에 설정된 값일 수 있다. L1에서 계산한 RACH 프리앰블의 전송 전력이 P_level보다 작거나 같은 경우에는 UE가 동작 A에 따라 Tx 빔을 변경하면 전력 램핑 카운터를 증가시키지 않지만, 계산한 RACH 프리앰블의 전송 전력이 P_level을 초과하는 경우에는 UE가 동작 B에 따라 Tx 빔과 관계없이 RACH 프리앰블 재전송 시 전력 램핑 카운터를 일정 값(예, 1)씩 증가시킨다.

* 제안 4) 제안 1과 제안 3의 조합

제안 4는 다중 빔 환경에서 RACH 과정의 지연(latency)을 줄이면서 인접 UE/셀에 대한 간섭을 관리할 수 있는 방법으로서, 제안 1과 제안 3의 조합에 해당한다. BC가 유효(hold)하지 않은 UE가 RACH 프리앰블을 전송할 때, UE가 전력 램핑을 먼저하고 이후 빔 스위칭을 하면 정확하지 않은 방향으로 지나치게 높은 간섭을 유발할 수 있다. 이를 방지하지 하기 위하여 동일 빔 방향에 대해서 연속적으로 RACH 프리앰블을 전송할 수 있는 횟수가 제한될 수 있다. 더불어 UE가 초기 RACH 프리앰블 전송 시 빔 스위칭을 우선하면서 RACH 프리앰블을 전송한 경우, Tx 빔을 변경할 때 램핑 카운터를 무조건 증가시키지 않으면 UE의 RACH 프리앰블 전송 시 전력 램핑이 지나치게 느려질 수 있다. 따라서, 빔 스위칭 시 전력 램핑을 하지 않는 방법이 일정 조건 하에서 적용되는 것으로 제한되고, 해당 조건을 만족하지 않는 경우에는 빔 스위칭과 관계없이 전력 램핑 카운터가 증가하도록 하여 RACH 과정의 지연이 과도해지는 것을 방지할 수 있다.

제안 4의 다른 변형으로서, 제안 1, 제안 2 및 제안 3를 모두 조합하여 PRACH 전력 제어가 이루어질 수도 있다. UE가 가지는 복수 개의 빔을 하나 이상의 빔 그룹으로 그룹핑을 수행하고, 동일 빔 그룹에 속하는 빔들간에는 빔 스위칭을 하여 RACH 프리앰블을 재전송하는 경우에도 전력 램핑 카운터는 증가한다. 다만, 빔 그룹을 변경하는 경우에는 전력 램핑 카운터가 유지된다. 마찬가지로 지나친 지연을 방지하기 위하여, 전력 램핑 카운터가 유지되는 동작이 일정 조건 하에서 적용되는 것으로 제한될 수도 있다(제안 3 참조). 해당 조건이 유지되는 경우에만, UE가 다른 빔 그룹에 속한 빔으로 빔을 변경하여 RACH 프리앰블을 전송하는 경우에는 전력 램핑 카운터를 유지하지만, 해당 조건이 유지되지 않는 경우에는 UE가 빔 그룹을 변경하여 RACH 프리앰블을 전송한다 하더라도 전력 램핑 카운터가 증가된다. 해당 조건에 대한 상세한 사항은 제안 3에 기술되어 있다. 물론, UE가 동일 빔 그룹 내의 빔들만 사용하여 RACH 프리앰블을 연속적으로 일정 횟수(혹은, 일정 전력 레벨에 도달하거나, 일정 프리앰블 수신(received) 타겟 전력에 도달한 경우)만큼 전송했다면, 상기 UE는 다른 빔 그룹으로 변경하여 RACH 프리앰블 전송을 시도해야 한다(제안 1 참조).

* 제안한 방식들(제안 1 ~ 제안 4)이 적용될 수 있는 한계

다중 빔 환경에서의 PRACH 전력 제어 기본 방법(예, RACH 프리앰블 재전송 시 빔을 변경할 경우 전력 램핑 카운터를 증가시키지 않고 유지시키는 방법) 및 이러한 기본 방법으로 인해 파생되는 문제들을 해결하기 위해 전술한 본 발명의 제안들은 사실상 UE가 Tx/Rx 빔 방향에 대한 대응성을 결정할 수 있는 능력이 UE에게 적용된다. BC 능력이 있는 UE의 경우, RACH 프리앰블 재전송 시마다 전력 램핑 카운터를 증가시키는 것이 바람직하다. 그러나, UE의 BC 능력을 UE가 어떻게 특정할 수 있는지, 그리고 빔 변경의 범위를 어디까지 볼 것인지가 명확화될 필요가 있다. UE가 RACH 프리앰블을 전송할 때, 빔 변경이 발생하는 근거는 크게 다음 세 가지 경우로 나뉠 수 있다:

1) UE의 BC능력이 없어서 RACH 프리앰블 전송시 Tx 빔을 변경하는 경우(빔 스위칭 목적),

2) UE가 DL 빔(예, SS 블록)에 대한 트랙킹을 위해서 빔을 변경하는 경우(수신 빔 트랙킹 목적), 및

3) UE가 DL 빔(예, SS 블록)을 변경(즉, RACH 자원을 변경)함으로써, gNB의 수신 빔을 변경하는 경우(이로 인해 UE의 Tx 빔 변경이 발생할 수 있음).

상기 나열한 세 가지의 경우 중, 경우 3의 RACH 자원 전송에 관한 사항은 본 발명의 하단에서 별도로 후술된다. 여기서는 세 가지의 경우 중 경우 1과 2의 두 가지의 경우에 대해서 설명한다. 경우 1과 경우 2에 대해 UE가 RACH 프리앰블 전력 제어를 어떤 식으로 수행해야 할 것인지가 명확해져야 한다. 두 가지 모두 UE의 Tx 빔 변경이 일어나게 된다. 다만, 경우 2는 UE의 위치/각도 변화로 인해서 BC 능력을 가진 UE에게서도 흔하게 발생할 수 있다.

일차적으로 RACH 프리앰블을 전송하기 전 UE는 자신이 PRACH를 몇 개의 빔 방향에 대해서 시도할 것인지를 결정해야 한다. 이는 gNB가 DL로 전송하는 신호(예, SS 블록)를 UE가 복수 개 수신하고 몇 개의 SS 블록에 대해 RACH 과정을 수행할 것인지를 결정하는 것과는 다른 것으로서, UE가 하나의 SS 블록을 선택하고 상기 선택된 SS 블록에 대한 RACH 프리앰블을 전송할 때, 몇 개의 Tx 빔 방향으로 RACH 프리앰블 전송을 시도할 것인가에 관한 것이다. UE가 RACH 프리앰블을 전송하기 전에, 상기 UE의 상위 계층(적어도 계층 2)와 계층 1 사이에서 상기 UE가 몇 개의 Tx 빔을 사용하여 RACH 프리앰블을 전송할 것인지에 대해서 합의가 있어야 한다. BC 능력을 갖춘 UE의 경우, Tx 빔 방향은 하나로 충분할 수 있다. 이 경우, 해당 UE의 상위 계층은 계층 1에게 Tx 빔 세트의 개수를 1이라고 알려준다. BC 능력을 갖추지 않은 UE의 경우, Tx 빔 방향은 복수 개여야 하며, 상기 UE의 상위 계층은 상기 UE의 계층 1에게 Tx 빔의 개수, 즉, Tx 빔 방향의 개수를 알려준다. BC 능력을 갖추지 않은 UE가 각 SS 블록에 대한 RACH 프리앰블의 전송을 위해 사용할 수 있는 Tx 빔의 개수는 2개에서 많으면 수십 개에 이를 수도 있다. 선택된 RACH 자원에서의 RACH 프리앰블 전송을 위해 UE가 시도할 Tx 빔의 개수 및 빔 방향 정보(예를 들어, 가중치 벡터, 공간 파라미터들 등)을 계층 2(예, L2)가 L1에게 제공한다.

기본적으로 경우 2에서, 즉, UE가 BC 능력을 갖추었음에도 수신 트랙킹을 위한 목적으로 인해서 UE Tx 빔 변경이 발생하는 경우, 빔 변경 시 전력 램핑 카운터를 유지하는 전력 제어 방법이 적용되지 않는 것이 바람직하다. 오히려 이 경우에 대해서는 UE가 빔을 변경하여 재전송을 할 때 전력 램핑 카운터를 증가시켜야 한다.

상위 계층에서 Tx 빔의 세트 내의 Tx 빔의 개수를 1로 알려준 경우, UE는 자신이 BC 능력을 갖추었다고 판단하여 RACH 프리앰블 재전송 시마다 전력 램핑 카운터를 증가시킨다. 경우 2에 의한 빔 변경이 발생하더라도, 재전송 시 전력 램핑 카운터를 증가시킨다. 상위 계층(예, L2)이 Tx 빔의 세트 내의 빔의 개수가 복수 개라고 하위 계층(예, L1)에게 알린 경우에는 자신이 BC능력이 없다고 판단하여, UE는 본 발명에서 설명된 대로 PRACH 재전송 시에 빔을 변경할 때 전력 램핑 카운터를 증가시키지 않는다. 이러한 동작으로 인해 발생할 수 있는 문제점들에 대해서는 본 발명에서 제안한 방법들이 적용될 수 있다. 다른 방법으로는, 네트워크가 Tx 빔 개수에 따라서 이러한 제약사항에 대한 적용 여부를 결정할 수 있다. 예를 들어, Tx 빔 세트 내의 빔 개수가 N_tx개 이하인 경우에는 본 발명에서 제안한 빔 방향 변경에 따른 전송 전력의 제약 사항이 적용되지 않지만, N_tx 개를 초과하는 경우에만 상기 제약 사항이 적용되도록 설정될 수 있다. N_tx는 네트워크가 설정해서 UE에게 시그널링한다. 혹은 N_tx개의 빔들은 상호 BC가 유효한 빔들로 UE로 하여금 가정하게 할 수 있다. N_tx는 네트워크가 UE에게 설정해주거나 표준 문서에 지정될 수 있다.

* RACH 자원 변경

다중 빔 환경에서는 RACH 프리앰블 재전송을 위한 또 다른 도메인(예, RACH 자원)이 있을 수 있다. 즉, UE는 RACH 프리앰블 재전송을 위해 RACH 자원을 스위치할 수 있다. RACH 자원 선택은 UE에게 달려 있지만, RACH 자원들 간 핑-퐁 효과를 억제하기 위해 RACH 자원을 스위칭하는 데 몇 가지 제약이 있어야 한다. 다시 말해, RACH 과정 동안의 RACH 자원 스위칭은 특정 기준(criteria)를 가진 UE에게 달려 있어야 한다. 예를 들어, UE는 최상의 수신 빔(예, SS 블록 인덱스)가 변하는 경우 혹은 다중 빔들(예, SS 블록들)이 유사한 수신 품질(quality)로 수신되는 경우에 UE는 RACH 자원을 스위칭할 수 있다.

이하에서는 RACH 자원 선택 방법에 대해 보다 구체적으로 기술한다. 여기서 RACH 자원이라 함은, 일차적으로는 RACH 프리앰블을 전송하기 위한 시간/주파수 자원을 지칭하며, 부가적으로 프리앰블 시퀀스 세트(혹은 프리앰블 코드 세트라고도 함)를 포함할 수 있다. 즉, 다중 빔 환경에서, UE가 RACH 프리앰블 전송을 위해 특정 RACH 자원을 선택하여 상기 특정 RACH 자원으로 RACH 프리앰블을 전송하면 상기 특정 RACH 자원은 UE가 어떤 DL 빔 방향을 선호하는지를 네트워크에 알려주는 기능을 갖는다. 예를 들어, 셀 상에서 다수의 SS 블록이 전송되고, 상기 다수의 SS 블록들이 서로 다른 DL 빔 방향으로 빔포밍되어 전송되는 시스템에서, UE가 가장 좋은 품질로 수신하는 SS 블록에 대한 RACH를 시도하고자 하는 경우, 상기 UE는 해당 SS 블록과 연관되어 있는 RACH 자원을 선택하여 상기 RACH 자원으로 RACH 프리앰블을 전송한다. SS 블록과 RACH 자원과의 연관 관계는 특정 SS 블록과 시간/주파수 자원과의 연관관계로서 설정될 수도 있고, SS 블록과 시간/주파수/코드 자원과의 연관관계로서 설정될 수도 있다. 추가적으로 시스템에서 복수의 CSI-RS를 설정하고, CSI-RS별로 RACH 자원과의 연관 관계가 설정된 경우, 그리고 UE가 CSI-RS 전송 방향으로의 RACH를 전송하도록 설정된 경우, CSI-RS와 시간/주파수/코드 자원과의 연관 관계가 설정될 수도 있다. 본 발명에서는 RACH 자원이 SS 블록과의 연관 관계가 설정되어 있는 것으로 가정하고 본 발명을 기술하지만, 본 발명이 RACH 자원과 SS 블록이 연관되어 있는 경우에만 적용되는 것은 아니며 RACH 자원이 DL Tx 빔 방향을 대표하는 다른 DL 신호와 연관되어 있는 경우에도 적용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명에서 SS 블록은 DL Tx 빔 방향을 대표하는 신호/채널이며, DL Tx 빔 방향을 대표하는 다른 신호/채널(예, CSI-RS)로 대체될 수 있다.

PRACH 전송 전력은 수학식 (1) 혹은 그 변형에 결정되는데, UL 전송을 위한 오픈 루프 전력 제어 방식이 PRACH 전송 전력의 제어에 사용된다. 이 때, 수학식 (1)의 PL은 하향링크 경로 손실로서 하향링크 신호(예, SS 블록) 수신 전력값(예, SS 블록에 기반한 참조 신호 수신 전력(reference signal received power, RSRP)(이하, SS 블록 RSRP))으로 대표될 수 있다. 또한 수학식 (1)의 프리앰블 수신 타겟 전력(PREAMBLE_RECEIVED_TARGET_POWER)은 gNB에 특정 신호가 수신되었을 때 UE가 예측/기대하는 수신 전력값으로서, 상기 UE가 추정하는 UL 전송 전력 값이다. 실제 gNB에 도달하는 수신 전력 값과는 상이할 수 있다. 프리앰블 수신 타겟 전력은 gNB가 설정하는 초기 설정 값과 UE가 RACH 프리앰블 전송이 실패할 때마다 일정 수준만큼 증가시키는 전송 전력 값 등에 의해서 결정된다. UE가 RACH 자원을 선택할 때 SS 블록별 혹은 참조 신호별 RSRP를 기준으로 SS 블록을 선택하는데, 셀 상에서 복수 개의 SS 블록이 전송되는 경우, UE는 각 SS 블록이 전송되는 전송 전력값이 동일하다고 가정하고 RSRP를 측정한다. 즉, 별도의 시그널링이 없는 한, SS 블록별 전송 전력은 동일하다고 가정된다. 만약, 전송 전력이 SS 블록별로 다르다면, gNB가 이에 대해 시그널링할 필요가 있다. 예를 들어, 기준이 되는 SS 블록을 지정할 수 있으며, gNB는 기준 SS 블록이 전송되는 전력 대비 SS 블록별 전송 전력 차이를 시그널링할 수 있다. 이 경우, UE가 SS 블록, 즉, RACH 자원을 선택하는 기준은 단순 RSRP가 아니라, 측정한 RSRP에서 해당 SS 블록의 전송 전력 비율이 고려된 값이어야 한다.

UE가 RACH 프리앰블을 전송하고 나면, 주어진 시간(예, RAR 윈도우) 동안 RAR을 수신하기 위해서 DL 제어 채널(예, 제어 자원 세트(Control REsource SET, CORESET))을 모니터링한다. 해당 시간 동안 RAR을 성공적으로 수신하지 못한 경우, 상기 UE는 RACH 프리앰블에 대한 재전송을 시도한다. RACH 프리앰블에 대한 재전송 시도시 가장 좋은 품질의 SS 블록이 변경되었을 경우, UE는 UE RACH 프리앰블 재전송을 위해서 기존에 사용했던 RACH 자원을 그대로 사용할 것인지, 아니면 새로운 RACH 자원을 선택할 것인지를 결정해야 한다. RACH 자원을 유지할 것인지 아니면 새로 선택할 것인지, 즉, 타겟 SS 블록을 유지할 것인지 아니면 변경할 것인지는 UE가 SS 블록 RSRP를 어느 시점에 측정할지의 여부에 따라서 결정되는 부분이다. RACH 프리앰블의 초기 전송 시점마다 RACH 자원을 선택할 것인지, 매 RACH 프리앰블 (재)전송 시점마다 RACH 자원을 선택할지의 여부에 따라서 선택되는 RACH 자원(즉, 선택되는 SS 블록) 달라진다.

1) RACH 자원 선택 기회(opportunity): RACH 프리앰블 초기 전송 시

이 방법에서, UE는 RACH 프리앰블 초기 전송 시에 RACH 자원을 선택하고, gNB가 설정한 (혹은 사전에 미리 정의한) 특정한 조건을 만족할 경우에만 RACH 자원을 새롭게 선택하거나 현재 진행중인 RACH 과정을 중단하고 새로운 RACH 과정을 시작한다. 즉, RACH 프리앰블 초기 전송 시에 혹은 그 직전에 UE는 SS 블록 RSRP를 측정하고 상기 SS 블록 RSRP를 기준으로 RACH 자원을 선택하여 RACH 프리앰블을 전송한다. 설명의 편의를 위해서, RACH 초기 전송 시 혹은 그 직전에 가장 좋은 품질로 수신된 SS 블록 혹은 UE가 선택한 SS 블록을 타겟 SS 블록이라 하자. UE는 타겟 SS 블록을 선택하고, 타겟 SS 블록과 연관되어 있는 RACH 자원을 이용하여 RACH 프리앰블(즉, Msg1)을 전송한다. 이 방법에서는, UE는 gNB가 설정하거나 사전에 정의된 일정 조건을 만족할 경우에만 RACH 프리앰블 재전송 시에 RACH 자원을 변경할 수 있다. RACH 자원을 변경할 수 있는 조건들은 예를 들어 다음과 같다.

a) RACH 프리앰블 재전송을 수행하고자 하는 어느 시점에서, 타겟 SS 블록 RSRP보다, 수신된 RSRP가 일정 시간(예, T msec) 이상 일정 수준(예, X dB) 이상 더 좋은 다른 SS 블록이 발견되었을 때, UE는 상기 다른 SS 블록을 타겟 SS 블록으로 변경하고, 변경된 RACH 자원에서 RACH 프리앰블 재전송을 수행한다. 여기에서 T와 X는 사전에 정의되거나 gNB에 의해 UE에게 설정될 수 있다.

b) 타겟 SS 블록에 연관된 RACH 자원에서의 RACH 프리앰블 재전송을 여러 번 수행한 것으로 인해 UE의 전송 전력이 최대 허용 전송 전력에 도달한 경우, 혹은 최대 허용 전송 전력으로 M회 RACH 프리앰블을 전송한 이후, 상기 UE는 타겟 SS 블록을 변경함으로써 RACH 자원을 변경한다. 이 경우, 새로운 타겟 SS 블록의 수신 신호 품질은 기존 타겟 SS 블록 RSRP보다 낮을 수 있다. 여기에서 M과 최대 허용 전송 전력값은 사전에 정의되거나 gNB에 의해 UE에게 설정될 수 있다.

이 방법에서 상기 조건들을 만족할 경우, UE는 기존 타겟 SS 블록에 연관된 RACH 자원을 이용한 RACH 과정을 종료한다. 그리고, 새로운 타겟 SS 블록에 연관된 RACH 자원에서 RACH 프리앰블 전송을 시작하는 경우, 이는 새로운 RACH 과정을 시작하는 것으로 이해될 수 있다. 따라서, RACH 과정에 사용되는 RACH 설정/파라미터들은 모두 초기화되어야 한다. RACH 과정을 종료하는 경우, UE의 물리 계층은 상위 계층(예, L2)으로 RACH 과정 실패 혹은 종결(termination) 메시지를 전달한다. UE가 타겟 SS 블록을 변경하는 경우, UE는 수학식 (1)의 추정 PL 값을 새로이 선택된 타겟 SS 블록 RSRP로 업데이트한다.

UE가 새로운 RACH 과정을 시작함에 있어서, 기존 RACH 과정에서 사용했던 RACH 관련 파라미터들을 일부 승계하고자 하는 경우에는 상기 기존 RACH 과정을 종료하는 것이 아니라 다음과 같은 방법인 것으로 이해될 수 있다.

2) RACH 자원 선택 기회: RACH 프리앰블 전송 시점마다

이 방법에서, UE는 매 RACH 프리앰블 (재)전송 시마다 RACH 자원을 선택한다. 예를 들어, UE는 초기 전송 시에 SS 블록을 측정하여 타겟 SS 블록을 선택하고 상기 타겟 SS 블록에 연결되어 있는 RACH 자원을 선택하여 RACH 프리앰블을 전송하고, RAR 수신에 실패하여 RACH 프리앰블을 재전송하고자 할 때 새로운 타겟 SS 블록을 선택하여 새로 선택된 타겟 SS 블록에 연결되어 있는 RACH 자원에서 RACH 프리앰블을 전송한다. 이 방법에서 UE의 매 RACH 프리앰블 재전송 시점마다 타겟 SS 블록이 다를 수 있으며, 따라서, 이전 전송의 RACH 자원과는 다른 RACH 자원에서 RACH 프리앰블 재전송이 이루어질 수 있다. 즉, 이 방법은 RACH 자원을 변경하는 데 별다른 제약을 두지 않으며, UE는 동일한 셀 ID를 갖는 SS 블록들에 대해서 자유롭게 RACH 프리앰블 전송을 시도할 수 있다. 이 방법에서 UE가 매 RACH 프리앰블 (재)전송시마다 SS 블록에 대한 측정을 수행해야 한다는 의무/강제는 없지만, UE는 SS 블록에 대한 측정을 수행하여 수신 신호의 품질에 따라서 RACH 자원을 변경할 수 있는 자유를 갖는다. UE가 타겟 SS 블록을 변경하는 경우, 상기 UE는 상기 수학식 (1)의 추정 PL 값을 새로이 선택된 타겟 SS 블록 RSRP로 업데이트한다.

타겟 SS 블록을 변경할 때 전력 램핑 카운터를 초기화하면 RACH 과정의 지연이 증가할 수 있다는 단점이 있다. 따라서, 본 발명에서는 RACH 자원을 변경하여 RACH 프리앰블 재전송을 수행하는 경우, 수신 타겟 전력을 결정하는 전력 램핑 카운터가 승계된다. 전력 램핑 카운터가 승계된다는 것은 다음과 같이 해석될 수 있다: RACH 자원을 변경(즉, 타겟 SS 블록을 변경)하면 전력 램핑 카운터를 이전 값과 동일하게 유지시킬 수 있다. RACH 자원을 변경하여 RACH 프리앰블 재전송을 수행하는 경우, 타겟 SS 블록의 변경 여부와 관계없이, UE의 RACH 프리앰블 전송 횟수는 통합되어 계산된다.

각 SS 블록과 연결된 RACH 자원의 전체 세트 내에서의 RACH 자원을 UE가 원하는 시점에 선택할 수 있도록 하면서, 해당 RACH 자원의 자원 세트 내 RACH 프리앰블 재전송(들)이 하나의 RACH 과정으로 간주된다. UE는 RACH 자원 선택 시에 기존 타겟 SS 블록 RSRP에 비해서 비슷한 수준, 혹은 일정 수준 이상되는 수신 품질로 측정되는 SS 블록을 선택할 것이다. RACH 자원 선택 기준은 상기 방법 "1) RACH 자원 선택 기회"에서 기술된 조건들 a 및 b와 유사하다.

그런데, RACH 자원을 변경하여 RACH 프리앰블을 재전송할 때, UE의 RACH 프리앰블 전력 램핑 카운터를 유지시키거나 증가시키는 것이 네트워크에 해로운 경우가 발생할 수 있다. 즉, UE가 지속적으로 전력 램핑 카운터를 증가 혹은 유지시키면서 RACH 프리앰블을 재전송했는데, 특정 시점에서 측정한 SS 블록의 RSRP 값이 매우 좋아진 경우, 예를 들어, UE가 셀의 중앙에 매우 근접하거나 UE의 특정 DL 빔 방향의 수신 신호 값이 일정 값 이상 좋아진 경우, 상기 UE가 증가시킨 전력 램핑 카운터를 이용하여 RACH 프리앰블을 전송하게 되면 인접한 UE 혹은 타겟/이웃 셀에 지나친 간섭을 유발할 수 있다. 특히 비면허 대역에서는 RACH 자원을 변경하여 RACH 프리앰블을 재전송할 때마다 UE의 RACH 프리앰블 전력 램핑 카운터를 유지시키거나 증가시키는 것이 다른 UE의 RACH를 지나치게 제약할 우려가 있다. 따라서, UE가 RACH 자원을 변경하는 경우, 상기 UE의 RACH 프리앰블 전력 램핑 카운터 값이 초기화 혹은 특정 값으로 리셋될 수 있어야 한다. 전력 램핑 카운터 값은 다음의 조건들 중 하나 혹은 둘 다를 만족하는 경우에 초기화될 수 있다.

1) 새로 선택한 RACH 자원에 연결된 SS 블록의 RSRP 값이 일정 dB 이상이 되는 경우.

2) 새로 선택한 RACH 자원에 연결된 SS 블록의 RSRP 값이 이전 RACH 프리앰블 전송에 사용했던 RACH 자원에 연결된 SS 블록의 RSRP 대비 일정 dB (offset) 이상 좋아진 경우.

도 10은 본 발명을 수행하는 전송장치(10) 및 수신장치(20)의 구성요소를 나타내는 블록도이다.

전송장치(10) 및 수신장치(20)는 정보 및/또는 데이터, 신호, 메시지 등을 나르는 무선 신호를 전송 또는 수신할 수 있는 RF(Radio Frequency) 유닛(13, 23)과, 무선통신 시스템 내 통신과 관련된 각종 정보를 저장하는 메모리(12, 22), 상기 RF 유닛(13, 23) 및 메모리(12, 22) 등의 구성요소와 동작적으로 연결되어, 상기 구성요소를 제어하여 해당 장치가 전술한 본 발명의 실시예들 중 적어도 하나를 수행하도록 메모리(12, 22) 및/또는 RF 유닛(13, 23)을 제어하도록 구성된(configured) 프로세서(11, 21)를 각각 포함한다.

메모리(12, 22)는 프로세서(11, 21)의 처리 및 제어를 위한 프로그램을 저장할 수 있고, 입/출력되는 정보를 임시 저장할 수 있다. 메모리(12, 22)가 버퍼로서 활용될 수 있다.

프로세서(11, 21)는 통상적으로 전송장치 또는 수신장치 내 각종 모듈의 전반적인 동작을 제어한다. 특히, 프로세서(11, 21)는 본 발명을 수행하기 위한 각종 제어 기능을 수행할 수 있다. 프로세서(11, 21)는 컨트롤러(controller), 마이크로 컨트롤러(microcontroller), 마이크로 프로세서(microprocessor), 마이크로 컴퓨터(microcomputer) 등으로도 불릴 수 있다. 프로세서(11, 21)는 하드웨어(hardware) 또는 펌웨어(firmware), 소프트웨어, 또는 이들의 결합에 의해 구현될 수 있다. 하드웨어를 이용하여 본 발명을 구현하는 경우에는, 본 발명을 수행하도록 구성된 ASICs(application specific integrated circuits) 또는 DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays) 등이 프로세서(400a, 400b)에 구비될 수 있다. 한편, 펌웨어나 소프트웨어를 이용하여 본 발명을 구현하는 경우에는 본 발명의 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차 또는 함수 등을 포함하도록 펌웨어나 소프트웨어가 구성될 수 있으며, 본 발명을 수행할 수 있도록 구성된 펌웨어 또는 소프트웨어는 프로세서(11, 21) 내에 구비되거나 메모리(12, 22)에 저장되어 프로세서(11, 21)에 의해 구동될 수 있다.

전송장치(10)의 프로세서(11)는 상기 프로세서(11) 또는 상기 프로세서(11)와 연결된 스케줄러로부터 스케줄링되어 외부로 전송될 신호 및/또는 데이터에 대하여 소정의 부호화(coding) 및 변조(modulation)를 수행한 후 RF 유닛(13)에 전송한다. 예를 들어, 프로세서(11)는 전송하고자 하는 데이터 열을 역다중화 및 채널 부호화, 스크램블링, 변조과정 등을 거쳐 K 개의 레이어로 변환한다. 부호화된 데이터 열은 코드워드로 지칭되기도 하며, MAC 계층이 제공하는 데이터 블록인 전송 블록과 등가이다. 일 전송블록(transport block, TB)은 일 코드워드로 부호화되며, 각 코드워드는 하나 이상의 레이어의 형태로 수신장치에 전송되게 된다. 주파수 상향 변환을 위해 RF 유닛(13)은 오실레이터(oscillator)를 포함할 수 있다. RF 유닛(13)은 N _t 개(N _t 는 1 이상의 양의 정수)의 전송 안테나를 포함할 수 있다.

수신장치(20)의 신호 처리 과정은 전송장치(10)의 신호 처리 과정의 역으로 구성된다. 프로세서(21)의 제어 하에, 수신장치(20)의 RF 유닛(23)은 전송장치(10)에 의해 전송된 무선 신호를 수신한다. 상기 RF 유닛(23)은 N _r 개의 수신 안테나를 포함할 수 있으며, 상기 RF 유닛(23)은 수신 안테나를 통해 수신된 신호 각각을 주파수 하향 변환하여(frequency down-convert) 기저대역 신호로 복원한다. RF 유닛(23)은 주파수 하향 변환을 위해 오실레이터를 포함할 수 있다. 상기 프로세서(21)는 수신 안테나를 통하여 수신된 무선 신호에 대한 복호(decoding) 및 복조(demodulation)를 수행하여, 전송장치(10)가 본래 전송하고자 했던 데이터를 복원할 수 있다.

RF 유닛(13, 23)은 하나 이상의 안테나를 구비한다. 안테나는, 프로세서(11, 21)의 제어 하에 본 발명의 일 실시예에 따라, RF 유닛(13, 23)에 의해 처리된 신호를 외부로 전송하거나, 외부로부터 무선 신호를 수신하여 RF 유닛(13, 23)으로 전달하는 기능을 수행한다. 안테나는 안테나 포트로 불리기도 한다. 각 안테나는 하나의 물리 안테나에 해당하거나 하나보다 많은 물리 안테나 요소(element)의 조합에 의해 구성될(configured) 수 있다. 각 안테나로부터 전송된 신호는 수신장치(20)에 의해 더는 분해될 수 없다. 해당 안테나에 대응하여 전송된 참조신호(reference signal, RS)는 수신장치(20)의 관점에서 본 안테나를 정의하며, 채널이 일 물리 안테나로부터의 단일(single) 무선 채널인지 혹은 상기 안테나를 포함하는 복수의 물리 안테나 요소(element)들로부터의 합성(composite) 채널인지에 관계없이, 상기 수신장치(20)로 하여금 상기 안테나에 대한 채널 추정을 가능하게 한다. 즉, 안테나는 상기 안테나 상의 심볼을 전달하는 채널이 상기 동일 안테나 상의 다른 심볼이 전달되는 상기 채널로부터 도출될 수 있도록 정의된다. 복수의 안테나를 이용하여 데이터를 송수신하는 다중 입출력(Multi-Input Multi-Output,MIMO) 기능을 지원하는 RF 유닛의 경우에는 2개 이상의 안테나와 연결될 수 있다.

본 발명에서 RF 유닛(13, 23)은 수신 빔포밍과 전송 빔포밍을 지원할 수 있다. 예를 들어, 본 발명에서 RF 유닛(13,23)은 도 2에 예시된 기능을 수행하도록 구성될 수 있다.

본 발명의 실시예들에 있어서, UE는 상향링크에서는 전송장치(10)로 동작하고, 하향링크에서는 수신장치(20)로 동작한다. 본 발명의 실시예들에 있어서, gNB는 상향링크에서는 수신장치(20)로 동작하고, 하향링크에서는 전송장치(10)로 동작한다. 이하, UE에 구비된 프로세서, RF 유닛 및 메모리를 UE 프로세서, UE RF 유닛 및 UE 메모리라 각각 칭하고, gNB에 구비된 프로세서, RF 유닛 및 메모리를 gNB 프로세서, gNB RF 유닛 및 gNB 메모리라 각각 칭한다.

도 11은 본 발명에 따른 PRACH 전송 전력 결정 방법의 일 예를 나타낸 것이다.

도 10 및 도 11을 참조하면, UE 프로세서는 타겟 SS 블록에 대해 i-번째 RACH 프리앰블 전송을 수행하도록 UE RF 유닛을 제어한다(S1401). 상기 i-번째 RACH 프리앰블 전송은 초기 전송을 수도 있고 재전송일 수도 있다. 상기 i-번째 RACH 프리앰블 전송이 재전송인 경우, 상기 UE 프로세서는 상기 i-번째 RACH 프리앰블 전송을 위해 프리앰블 전송 카운터를 이전 전송보다 1만큼 증가시킨다. 상기 UE 프로세서는 전술한 본 발명에 따라 타겟 SS 블록을 선택할 수 있다. 상기 UE 프로세서는 전술한 본 발명에 따라 RACH 프리앰블 전송에 사용할 Tx 빔을 결정하고, 상기 Tx 빔으로 상기 i-번째 RACH 프리앰블 전송을 수행하도록 상기 UE RF 유닛을 제어할 수 있다. 상기 UE 프로세서는 상기 타겟 SS 블록에 연관된 RACH 자원을 이용하여 상기 i-번째 RACH 프리앰블 전송을 수행하도록 상기 UE RF 유닛을 제어할 수 있다. 상기 i-번째 RACH 프리앰블 전송에 대해 RAR을 성공적으로 수신하지 못하면(S1403), 상기 UE 프로세서는 (i+1)-번째 RACH 프리앰블 전송을 수행하도록 상기 RF 유닛을 제어할 수 있다(S1404 또는 S1407). 상기 (i+1)-번째 RACH 프리앰블 전송의 프리앰블 전송 카운터 값을 상기 i-번째 RACH 프리앰블 전송이 프리앰블 전송 카운터 값에 비해 1만큼 증가시킨다. 상기 UE 프로세서는 상기 (i+1)-번째 RACH 프리앰블 전송의 타겟 SS 블록을 i-번째 RACH 프리앰블 전송과 동일하게 유지할 수도 있고 다르게 변경할 수 있다. 상기 (i+1)-번째 RACH 프리앰블 전송의 타겟 SS 블록을 변경한 경우(S1403, Yes), 상기 UE 프로세서는 전력 램핑 카운터를 증가시키지 않고, 상기 i-번째 RACH 프리앰블 전송의 전력 램핑 카운터 값과 같게 유지한다. 상기 UE 프로세서는 상기 i-번째 RACH 프리앰블 전송과 동일한 인덱스를 갖는 Tx 빔을 사용하여 상기 (i+1)-번째 RACH 프리앰블 전송을 수행하는 경우에도 전력 램핑 카운터를 상기 i-번째 RACH 프리앰블 전송의 전력 램핑 카운터 값과 같게 유지한다.

상기 (i+1)-번째 RACH 프리앰블 전송의 타겟 SS 블록을 변경하지 않는 경우(S1403, No), 사용하는 Tx 빔의 변경 여부에 따라(예를 들어, 사용하는 Tx 빔 인덱스의 변경 여부에 따라)(S1406), 상기 UE 프로세서는 상기 (i+1)-번째 RACH 프리앰블의 전력 램핑 카운터를 상기 i-번째 RACH 프리앰블 전송의 전력 램핑 카운터 값과 같게 유지하거나(S1404), 상기 i-번째 RACH 프리앰블 전송의 전력 램핑 카운터 값에 비해 1만큼 증가시킨다(S1407).

상기 UE 프로세서는 프리앰블 전송 카운터 값이 최대 전송 횟수 값을 초과하지 않는 경우에 한해 RACH 프리앰블 전송을 수행하도록 상기 UE RF 유닛을 제어한다. 예를 들어, 상기 (i+1)-번째 RACH 프리앰블 전송의 프리앰블 전송 카운터 값이 상기 최대 전송 횟수를 초과하면 상기 UE 프로세서는 RACH 과정이 실패했다고 판단하고, 일정 시간 후에 새로운 RACH 과정을 시작할 수 있다.

상술한 바와 같이 개시된 본 발명의 바람직한 실시예들에 대한 상세한 설명은 당업자가 본 발명을 구현하고 실시할 수 있도록 제공되었다. 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다.

본 발명의 실시예들은 무선 통신 시스템에서, 기지국 또는 사용자기기, 기타 다른 장비에 사용될 수 있다.

Claims

무선 통신 시스템에서 사용자기기가 임의 접속 프리앰블을 전송함에 있어서,
제1 동기 신호(synchronization signal, SS) 블록에 대해 제1 전송 전력으로 제1 임의 접속 프리앰블 전송을 수행; 및
상기 제1 임의 접속 프리앰블 전송에 대한 임의 접속 응답을 성공적으로 수신하지 못하면 제2 전송 전력으로 제2 SS 블록에 대해 제2 임의 접속 프리앰블 전송을 수행하되,
상기 제2 전송 전력은 상기 제2 SS 블록이 상기 제1 SS 블록과 다르면 상기 제1 전송 전력의 결정에 사용된 전력 램핑 카운터 값을 기반으로 결정되는,
임의 접속 프리앰블 전송 방법.
제1항에 있어서,
상기 제2 SS 블록이 상기 제1 SS 블록과 같으면, 상기 제2 전송 전력은:
상기 제2 임의 접속 프리앰블 전송에 사용된 전송 빔이 상기 제1 임의 접속 프리앰블 전송에 사용된 전송 빔과 같은 경우에는 상기 제1 전송 전력의 결정에 사용된 전력 램핑 카운터 값보다 1만큼 증가한 전력 램핑 카운터 값을 기반으로 결정되고,
상기 제2 임의 접속 프리앰블 전송에 사용된 전송 빔이 상기 제1 임의 접속 프리앰블 전송에 사용된 전송 빔과 다른 경우에는 상기 제1 전송 전력의 결정에 사용된 전력 램핑 카운터 값과 같은 전력 램핑 카운터 값을 기반으로 결정되는,
임의 접속 프리앰블 전송 방법.
제1항에 있어서,
상기 제1 임의 접속 프리앰블 전송은 상기 제1 SS 블록에 연관된 제1 임의 접속 채널(random access channel, RACH) 자원을 이용하여 수행되고,
상기 제2 임의 접속 프리앰블 전송은 상기 제2 SS 블록에 연관된 제2 RACH 자원을 이용하여 수행되는,
임의 접속 프리앰블 전송 방법.
제3항에 있어서,
상기 제1 SS 블록과 상기 제2 SS 블록이 다르면 상기 제1 RACH 자원과 상기 제2 RACH 자원은 다른,
임의 접속 프리앰블 전송 방법.
제1항에 있어서,
상기 제1 임의 접속 프리앰블 전송에 대해 프리앰블 전송 카운터를 1만큼 증가시켜 제1 값으로 세팅; 및
상기 제2 임의 접속 프리앰블 전송에 대해 상기 제1 값에 1을 더해 상기 프리앰블 전송 카운터를 제2 값으로 세팅하는 것을 더 포함하는,
임의 접속 프리앰블 전송 방법.
제1항에 있어서,
상기 제2 임의 접속 프리앰블 전송은 상기 제2 값이 프리앰블 전송 최대 횟수를 초과하지 않아야 수행되는,
임의 접속 프리앰블 전송 방법.
무선 통신 시스템에서 사용자기기가 임의 접속 프리앰블을 전송함에 있어서,
무선 주파수(radio frequency, RF) 유닛, 및
상기 RF 유닛을 제어하도록 구성된 프로세서를 포함하며, 상기 프로세서는:
제1 동기 신호(synchronization signal, SS) 블록에 대해 제1 전송 전력으로 제1 임의 접속 프리앰블 전송을 수행하도록 상기 RF 유닛을 제어; 및
상기 제1 임의 접속 프리앰블 전송에 대한 임의 접속 응답을 성공적으로 수신하지 못하면 제2 전송 전력으로 제2 SS 블록에 대해 제2 임의 접속 프리앰블 전송을 수행하도록 상기 RF 유닛을 제어하도록 구성되며,
상기 프로세서는 상기 제2 SS 블록이 상기 제1 SS 블록과 다르면 상기 제1 전송 전력의 결정에 사용된 전력 램핑 카운터 값을 기반으로 상기 제2 전송 전력을 결정하도록 구성된,
사용자기기.
제7항에 있어서,
상기 제2 SS 블록이 상기 제1 SS 블록과 같으면, 상기 프로세서는:
상기 제2 임의 접속 프리앰블 전송에 사용된 전송 빔이 상기 제1 임의 접속 프리앰블 전송에 사용된 전송 빔과 같은 경우에는 상기 제1 전송 전력의 결정에 사용된 전력 램핑 카운터 값보다 1만큼 증가한 전력 램핑 카운터 값을 기반으로 상기 제2 전송 전력을 결정하도록 구성되고,
상기 제2 임의 접속 프리앰블 전송에 사용된 전송 빔이 상기 제1 임의 접속 프리앰블 전송에 사용된 전송 빔과 다른 경우에는 상기 제1 전송 전력의 결정에 사용된 전력 램핑 카운터 값과 같은 전력 램핑 카운터 값을 기반으로 상기 제2 전송 전력을 결정하도록 구성된,
사용자기기.
제7항에 있어서,
상기 프로세서는:
상기 제1 SS 블록에 연관된 제1 임의 접속 채널(random access channel, RACH) 자원을 이용하여 상기 제1 임의 접속 프리앰블 전송을 수행하도록 상기 RF 유닛을 제어하고,
상기 제2 SS 블록에 연관된 제2 RACH 자원을 이용하여 상기 제2 임의 접속 프리앰블 전송은 수행하도록 상기 RF 유닛을 제어하도록 구성된,
사용자기기.
제9항에 있어서,
상기 제1 SS 블록과 상기 제2 SS 블록이 다르면 상기 제1 RACH 자원과 상기 제2 RACH 자원은 다른,
사용자기기.
제7항에 있어서,
상기 프로세서는:
상기 제1 임의 접속 프리앰블 전송에 대해 프리앰블 전송 카운터를 1만큼 증가시켜 제1 값으로 세팅; 및
상기 제2 임의 접속 프리앰블 전송에 대해 상기 제1 값에 1을 더해 상기 프리앰블 전송 카운터를 제2 값으로 세팅하도록 구성된,
사용자기기.
제7항에 있어서,
상기 프로세서는 상기 제2 값이 프리앰블 전송 최대 횟수를 초과하지 않아야 상기 제2 임의 접속 프리앰블 전송을 수행하도록 상기 RF 유닛을 제어하는,
사용자기기.