KR20180109047A

KR20180109047A - 이동 통신 시스템에서의 랜덤 액세스 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20180109047A
Application number: KR1020180034090A
Authority: KR
Inventors: 회빙; 김일규; 김준형; 노고산; 정희상; 최성우
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2017-03-24
Filing date: 2018-03-23
Publication date: 2018-10-05
Also published as: KR102547003B1

Abstract

이동 통신 시스템에서의 랜덤 액세스 방법 및 장치가 제공된다. 단말이 수신된 동기 신호 블록으로부터 빔 인덱스 정보를 획득하고, 빔 인덱스 정보에 대응하는 프리앰블 자원을 포함하는 다수의 프리앰블 자원을 점유하는 프리앰블 메시지를 기지국으로 송신한다. 랜덤 액세스 자원은 다수의 프리앰블 자원을 포함하고, 상기 동기 신호 블록은 하나의 빔에 특정되어 있으며, 상기 랜덤 액세스 자원의 하나의 프리앰블 자원에 대응된다.

Description

이동 통신 시스템에서의 랜덤 액세스 방법 및 장치{Method and apparatus for random access in mobile communication system}

본 발명은 이동 통신 시스템에서의 랜덤 액세스 방법 및 장치에 관한 것이다.

폭증하는 무선 데이터 트래픽을 처리하기 위한 차세대 통신 기술 중의 하나로 빔포밍(beamforming) 기술이 있다. 빔포밍 기반 이동 통신 시스템은 신호를 전송할 때 고주파(high frequency) 영역을 사용하며, 기지국과 단말에서는 많은 수의 안테나들을 이용하여 특정 방향으로 빔포밍 이득이 크게 생기도록 빔포밍을 할 수 있다. 빔포밍 기반 이동 통신 시스템에서는 다수의 빔들을 바꾸어 가면서 신호를 송신하거나 신호를 수신하는 빔 스위핑(beam sweeping) 동작을 수행한다.

빔포밍 기반의 이동 통신 시스템에서 기지국과 단말은 여러 개의 빔들을 운용하며, 기지국은 각 빔마다 참조 신호(Reference signal)을 전송함으로써 단말이 각 빔의 채널 상태를 측정할 수 있도록 한다. 예를 들어, 단말이 기지국의 최적 전송 빔 인덱스를 기지국에 알려주면, 기지국은 해당 단말에게 최적 전송 빔을 사용하여 데이터를 전송한다.

한편, 4G 통신 시스템 상용화 이후 증가 추세에 있는 무선 데이터 트래픽 수요를 충족시키기 위해, 개선된 5G 통신 시스템 등을 개발하기 위한 노력이 이루어지고 있다. 이러한 차세대 통신 시스템에서, 단일 빔 및 다중 빔 동작을 지원하기 위해 랜덤 액세스를 위한 프리앰블 포맷(format)을 규정하고 있으며, 랜덤 액세스 절차시 규정된 포맷을 가지는 프리앰블을 전송한다.

그런데 차세대 통신 시스템에서는 빔 인덱스를 알려주는 메커니즘이 정의되어 있지 않다. 그러므로 기지국에서의 빔 대응관계(correspondence)를 알지 못하는 경우에 단말이 다수의 RAR(random access response)를 수신하게 되는 등의 문제가 발생하고, 랜덤 액세스 절차가 복잡해진다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 다중 빔을 사용하는 이동 통신 시스템에서 랜덤 액세스를 위한 신호와 자원 사이의 연관 관계를 정의하고, 이를 토대로 랜덤 액세스를 수행하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 특징에 따른 방법은, 다중 빔 기반의 이동 통신 시스템에서의 랜덤 액세스 방법으로서, 단말이, 동기 신호 블록을 수신하고, 수신된 동기 신호 블록으로부터 빔 인덱스 정보를 획득하는 단계; 및 상기 단말이, 상기 빔 인덱스 정보에 대응하는 프리앰블 자원을 포함하는 다수의 프리앰블 자원을 점유하는 프리앰블 메시지를 기지국으로 송신하는 단계를 포함하고, 랜덤 액세스 자원은 다수의 프리앰블 자원을 포함하고, 상기 동기 신호 블록은 하나의 빔에 특정되어 있으며, 상기 랜덤 액세스 자원의 하나의 프리앰블 자원에 대응된다.

단말은 상기 획득된 빔 인덱스 정보에 대응하는 빔을 최적의 하향링크 송신 빔으로 인지할 수 있으며, 상기 프리앰블 메시지를 기지국으로 송신하는 단계는, 상기 빔 인덱스 정보에 대응하는 프리앰블 자원과, 상기 빔 인덱스 정보에 대응하는 프리앰블 자원을 기준으로 좌우에 위치되는 프리앰블 자원들을 포함하는 다수의 프리앰블 자원을 이용하여, 상기 프리앰블 메시지를 상기 기지국으로 송신할 수 있다.

상기 프리앰블 메시지가 전송된 프리앰블 자원들 중 가운에 위치한 프리앰블 자원에 특정된 빔이, 상기 기지국에 의해, 상기 단말에 대한 최적의 하향링크 송신 빔으로 인지될 수 있다.

빔 그룹핑이 이루어진 경우, 다수의 동기 신호 블록을 포함하는 하나의 버스트가 하나의 랜덤 액세스 자원에 대응하고, 상기 하나의 버스트에서, 상기 동기 신호 블록들이 상기 랜덤 액세스 자원 내의 상이한 프리앰블 자원에 대응될 수 있다.

상기 빔 인덱스 정보를 획득하는 단계는, 상기 단말이 상기 기지국으로부터 다수의 동기 신호 블록을 수신하는 단계; 상기 수신된 다수의 동기 신호 블록 중에서 상기 단말이 위치된 방향에 대응하는 동기 신호 블록을 선택하는 단계; 및 상기 선택된 동기 신호 블록을 디코딩하여 빔 인덱스 정보를 획득하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 랜덤 액세스 자원이 다수의 프리앰블 자원과 하나의 가드 타임(guard time, GT) 자원을 포함할 수 있으며, 상기 프리앰블 메시지를 기지국으로 송신하는 단계는, 상기 빔 인덱스 정보에 따라 인지한 최적의 빔이 첫번째 또는 마지막 빔이고 프리앰블 메시지의 길이가 설정되어 있는 경우, 상기 프리앰블 메시지의 길이만큼 상기 랜덤 액세스 자원의 첫번째 프리앰블 자원 또는 마지막 프리앰블 자원부터 프리앰블 자원들을 선택하고, 선택된 프리앰블 자원들을 이용하여 상기 프리앰블 메시지를 송신할 수 있다.

상기 방법은, 상기 프리앰블 메시지를 기지국으로 송신하는 단계 이후에, 상기 단말이, 상기 기지국으로부터 RAR(random access response) 선택 과정을 통해 선택된 RAR 자원을 통해 송신되는 RAR을 수신하는 단계; 상기 단말이, 다수의 RAR를 수신한 경우, 상기 다수의 RAR로부터 하나의 RAR을 선택하는 단계; 및 상기 단말이, 상기 선택된 RAR에 대응하는 빔이 최적의 상향링크 수신 빔인 것으로 인지하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 RAR 자원은 하나의 빔에 특정될 수 있으며, 상기 RAR 자원은 랜덤 액세스 자원의 하나의 프리앰블 자원에 대응될 수 있으며, 상기 다수의 RAR로부터 하나의 RAR을 선택하는 단계는, 다수의 단말들이 상이한 커버리지에 각각 위치되어 있고 상이한 프리앰블 시퀀스를 포함하는 프리앰블 메시지를 각각 송신한 경우, 하나의 단말은 상기 다수의 RAR 중에서 프리앰블 메시지 송신시 사용한 프리앰블 시퀀스를 토대로 하나의 RAR을 선택할 수 있다.

상기 RAR 자원은 하나의 빔에 특정될 수 있으며, 상기 RAR 자원은 랜덤 액세스 자원의 하나의 프리앰블 자원에 대응될 수 있으며, 상기 다수의 RAR로부터 하나의 RAR을 선택하는 단계는, 다수의 단말들이 상이한 커버리지에 각각 위치되어 있고 동일한 프리앰블 시퀀스를 포함하는 프리앰블 메시지를 각각 송신한 경우, 하나의 단말은 상기 다수의 RAR 중에서 최대 수신 전력을 가지는 RAR을 선택할 수 있다.

상기 기지국에서의 RAR 선택 과정은 다수의 프리앰블 메시지들 중에서 최대 수신 전력을 가지는 프리앰블 메시지를 토대로 수행되며, 상기 최대 수신 전력을 가지는 프리앰블 메시지가 전송된 프리앰블 자원에 대응하는 빔이 최적의 빔으로 선택되고, 상기 선택된 최적의 빔에 대응하는 RAR 자원을 통해 RAR이 상기 단말로 송신될 수 있다.

본 발명의 다른 특징에 따른 방법은, 다중 빔 기반의 이동 통신 시스템에서의 랜덤 액세스 방법으로서, 기지국이, 동기 신호 블록들을 송신하는 단계; 상기 기지국이, 다수의 프리앰블 자원을 점유하는 프리앰블 메시지를 단말로부터 수신하는 단계; 및 상기 기지국이, 상기 프리앰블 메시지가 전송된 프리앰블 자원에 대응된 동기 신호 블록에 특정된 빔을, 상기 단말에 대한 최적의 하향링크 송신 빔으로 인지하는 단계를 포함하며, 랜덤 액세스 자원은 다수의 프리앰블 자원을 포함하고, 상기 동기 신호 블록은 하나의 빔에 특정되어 있으며, 상기 랜덤 액세스 자원의 하나의 프리앰블 자원에 대응된다.

상기 인지하는 단계는, 상기 프리앰블 메시지가 전송된 프리앰블 자원들 중 가운에 위치한 프리앰블 자원에 대응하는 동기 신호 블록에 특정된 빔을, 상기 단말에 대한 최적의 하향링크 송신 빔으로 인지할 수 있다.

상기 프리앰블 메시지는 상기 단말이 상기 동기 신호 블록으로부터 획득한 빔 인덱스 정보에 대응하는 프리앰블 자원과, 상기 빔 인덱스 정보에 대응하는 프리앰블 자원을 기준으로 좌우에 위치되는 프리앰블 자원들을 포함하는 다수의 프리앰블 자원을 이용하여, 송신될 수 있다.

상기 방법은, 상기 인지하는 단계 이후에, 상기 기지국이, 빔 스위핑(sweeping)을 통해 상기 단말에 대한 최적의 상향링크 수신 빔을 선택하는 단계; 및 상기 기지국이, 상기 선택된 빔에 대응하는 RAR(random access response) 자원을 통해 RAR를 송신하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 상기 RAR 자원은 하나의 빔에 특정될 수 있으며, 상기 RAR 자원은 랜덤 액세스 자원의 하나의 프리앰블 자원에 대응될 수 있다.

상기 최적의 상향링크 수신 빔을 선택하는 단계는 최대 수신 전력을 토대로 상기 최적의 상향링크 수신 빔을 선택할 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 따른 방법은, 다중 빔 기반의 이동 통신 시스템에서의 랜덤 액세스 방법으로서, 단말이, 프리앰블 메시지를 기지국으로 송신한 다음에 고정된 길이의 자원 윈도우를 이용하여 자원을 모니터링하는 단계; 상기 단말이, 상기 모니터링에 따라 상기 기지국으로부터 RAR(random access response) 선택 과정을 통해 선택된 RAR 자원을 통해 송신되는 RAR을 수신하는 단계; 상기 단말이, 다수의 RAR를 수신한 경우, 상기 다수의 RAR로부터 하나의 RAR을 선택하는 단계; 및 상기 단말이, 상기 선택된 RAR에 대응하는 빔이 최적의 상향링크 수신 빔인 것으로 인지하는 단계를 포함하며, 랜덤 액세스 자원은 다수의 프리앰블 자원을 포함하고, 상기 RAR 자원은 하나의 빔에 특정되어 있으며, 상기 RAR 자원은 랜덤 액세스 자원의 하나의 프리앰블 자원에 대응된다.

상기 다수의 RAR로부터 하나의 RAR을 선택하는 단계는, 다수의 단말들이 상이한 커버리지에 각각 위치되어 있고 상이한 프리앰블 시퀀스를 포함하는 프리앰블 메시지를 각각 송신한 경우, 하나의 단말은 상기 다수의 RAR 중에서 프리앰블 메시지 송신시 사용한 프리앰블 시퀀스를 토대로 하나의 RAR을 선택할 수 있다.

상기 다수의 RAR로부터 하나의 RAR을 선택하는 단계는, 다수의 단말들이 상이한 커버리지에 각각 위치되어 있고 동일한 프리앰블 시퀀스를 포함하는 프리앰블 메시지를 각각 송신한 경우, 하나의 단말은 상기 다수의 RAR 중에서 최대 수신 전력을 가지는 RAR을 선택할 수 있다.

상기 방법은, 상기 모니터링하는 단계 이전에, 동기 신호 블록을 수신하고, 수신된 동기 신호 블록으로부터 빔 인덱스 정보를 획득하는 단계; 및 상기 빔 인덱스 정보에 대응하는 프리앰블 자원을 포함하는 다수의 프리앰블 자원을 이용하여 상기 프리앰블 메시지를 기지국으로 송신하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 상기 동기 신호 블록은 하나의 빔 또는 하나의 빔 그룹에 특정될 수 있으며 상기 랜덤 액세스 자원의 하나의 프리앰블 자원에 대응될 수 있다.

상기 프리앰블 메시지를 기지국으로 송신하는 단계는, 상기 빔 인덱스 정보에 대응하는 프리앰블 자원과, 상기 빔 인덱스 정보에 대응하는 프리앰블 자원을 기준으로 좌우에 위치되는 프리앰블 자원들을 포함하는 다수의 프리앰블 자원을 이용하여, 상기 프리앰블 메시지를 상기 기지국으로 송신할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따르면, 다중 빔을 사용하는 이동 통신 시스템에서 랜덤 액세스를 위한 신호와 자원 사이의 연관 관계 즉, 동기 신호 블록, 프리앰블 자원 그리고 랜덤 액세스 응답(random access response, RAR) 사이의 연관 관계를 정의하고, 이를 토대로 랜덤 액세스를 수행할 수 있다.

특히, 다수의 단말들에 대하여 실용적인 구현을 위해 고정된 길이를 가지는 프리앰블 메시지의 구조를 정의하고, 빔 특정 RAR 송수신이 이루어진다. 이에 따라, 다수의 단말들에 대한 PRACH(Physical Random Access CHannel) 및 RAR 자원의 로드 발란싱(load balancing)이 이루어진다.

또한, 기지국과 단말에서의 2단계 RAR 선택 과정에 의해, 단말이 다수의 RAR로부터 하나의 정확한 RAR을 식별할 수 있다.

또한, 랜덤 액세스를 위한 신호와 자원 사이의 연관 관계를 토대로 RA 절차에서의 자원 할당이 이루어짐에 따라, 효율적인 자원을 통한 송수신이 이루어지고, 복잡도(complexity)가 감소되며, 레이턴시(latency)가 감소된다.

또한, 기지국에서의 PRACH 검출 과정이 간단해지며, 검출 복잡도가 감소된다.

또한, 단말은 기지국의 빔 대응관계가 있는지의 여부를 인지하고 이중 체크할 수 있다.

도 1은 다중 빔 통신 방향을 나타낸 도이다.
도 2는 SS 버스트 세트를 나타낸 예시도이다.
도 3은 RA 프리앰블 포맷을 나타낸 예시도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 PRACH 자원의 구조를 나타낸 도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 SS 블록 자원과 PRACH 자원 사이의 연관 관계를 나타낸 도이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 랜덤 액세스 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 빔 그룹핑의 경우, SS 블록 자원과 PRACH 자원 사이의 연관 관계를 나타낸 도이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 랜덤 액세스 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 9는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 빔 그룹핑의 경우, PRACH 자원과 RAR 자원 사이의 연관 관계를 나타낸 도이다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 다중 빔 방향의 예를 나타낸 도이다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 3개의 단말들에 의해 점유된 PRACH 자원의 구조를 나타낸 예시도이다.
도 12는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 랜덤 액세스 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 기지국의 구조도이다.
도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 단말의 구조도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

명세서 전체에서, 단말(terminal)은, 사용자 장비(user equipment, UE), 이동국(mobile station, MS), 이동 단말(mobile terminal, MT), 진보된 이동국(advanced mobile station, AMS), 고신뢰성 이동국(high reliability mobile station, HR-MS), 가입자국(subscriber station, SS), 휴대 가입자국(portable subscriber station, PSS), 접근 단말(access terminal, AT), 기계형 통신 장비(machine type communication device, MTC device) 등을 지칭할 수도 있고, UE, MS, MT, AMS, HR-MS, SS, PSS, AT 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.

또한, 기지국(base station, BS)은 노드B(node B), 고도화 노드B(evolved node B, eNB), gNB, 진보된 기지국(advanced base station, ABS), 고신뢰성 기지국(high reliability base station, HR-BS), 접근점(access point, AP), 무선 접근국(radio access station, RAS), 송수신 기지국(base transceiver station, BTS), MMR(mobile multihop relay)-BS, 기지국 역할을 수행하는 중계기(relay station, RS), 기지국 역할을 수행하는 중계 노드(relay node, RN), 기지국 역할을 수행하는 진보된 중계기(advanced relay station, ARS), 기지국 역할을 수행하는 고신뢰성 중계기(high reliability relay station, HR-RS), 소형 기지국[펨토 기지국(femto BS), 홈 노드B(home node B, HNB), 홈 eNodeB(HeNB), 피코 기지국(pico BS), 매크로 기지국(macro BS), 마이크로 기지국(micro BS) 등] 등을 지칭할 수도 있고, NB, eNB, gNB, ABS, AP, RAS, BTS, MMR-BS, RS, RN, ARS, HR-RS, 소형 기지국 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.

본 명세서에서 단수로 기재된 표현은 "하나" 또는 "단일" 등의 명시적인 표현을 사용하지 않은 이상, 단수 또는 복수로 해석될 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 이동 통신 시스템(무선 통신 시스템)은 다양한 무선 통신 네트워크에 적용될 수 있다. 예를 들면, 이동 통신 시스템은 현재의 무선 접속 기술(radio access technology, RAT) 기반의 무선 통신 네트워크 또는 5G 및 그 이후의 무선 통신 네트워크에 적용될 수 있다. 3GPP에서는 IMT-2020 요구사항을 만족하는 새로운 RAT 기반의 5G 표준 규격을 개발하고 있으며, 이러한 새로운 RAT를 NR(New Radio)이라 한다. 본 발명의 실시 예에서는 설명의 편의상 NR 기반의 이동 통신 시스템을 예로 들어서 설명하지만, 본 발명의 실시예는 이에 한정되지 않고 다양한 이동 통신 시스템에 적용될 수 있다.

NR이 기존의 3GPP 시스템인 CDMA(Code Division Multiple Access)나 LTE와 다른 특징 중 하나는 전송 용량 증대를 위해 넓은 범위의 주파수 대역을 활용한다는 점이다. NR을 위한 파형(waveform) 기술로는 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing), 필터링된 OFDM(Filtered OFDM), GFDM(Generalized Frequency Division Multiplexing), FBMC(Filter Bank Multi-Carrier), UFMC(Universal Filtered Multi-Carrier) 등이 후보 기술로 논의되고 있다. 본 발명의 실시 예에서는 설명의 편의상 파형 기술로서 CP(Cyclic Prefix) 기반의 OFDM(CP-OFDM)을 예로 들어서 설명하지만, 본 발명의 실시 예는 이에 한정되지 않고 다양한 파형 기술을 사용할 수 있다. 한편, CP-OFDM 기술은 윈도잉(windowed) 그리고/또는 필터링(filtered)이 적용된 CP-OFDM 또는 확산 스펙트럼(spread spectrum) OFDM (예를 들면, DFT-spread OFDM) 기술을 포함할 수 있다.

NR 시스템의 주파수 대역, 예를 들면 700MHz~100GHz의 주파수 대역을 저주파 대역(예를 들면, ~6GHz), 고주파 대역(예를 들면, 3~40GHz) 및 초고주파 대역(예를 들면, 30~100GHz)의 3개 영역으로 구분하고, 각각의 주파수 대역에 서로 다른 OFDM 파라미터를 적용할 수 있다. OFDM 파라미터는 부반송파 간격, CP 길이 및 OFDM 심볼 길를 포함하며, 시스템 대역폭, 샘플링 속도, FFT(Fast Fourier Transform) 크기 등을 더 포함할 수 있다.

이하, 본 발명의 실시 예에 따른 랜덤 액세스 방법 및 장치에 대하여 설명한다.

도 1은 다중 빔 통신 방향을 나타낸 도이다.

첨부한 도 1에서와 같이, 다중 빔(multi-beam) 통신 환경에서, 기지국에서 사용되는 빔들이 그룹화되며, 각각의 빔 그룹은 N개의 빔을 포함할 수 있다.

이러한 다중 빔 통신 환경에서 최적 송신 빔을 검출하기 위해서는 가능한 다양한 방향들의 송신 빔들에 대해 빔 스위핑(sweeping)을 수행한다. 빔 스위핑은 아날로그 빔포빙을 기반으로 수행되며, 이에 따라 동기 신호(synchronization signals, SS) 버스트(burst) 세트(set)는 시간 도메인에서 다수의 SS 버스트(multi SS burst)를 포함하도록 설계된다.

도 2는 SS 버스트 세트를 나타낸 예시도이다.

첨부한 도 2에서와 같이, 하나의 SS 버스트 세트는 하나 또는 다수의 SS 버스트를 포함하며, 하나의 SS 버스트는 적어도 하나의 SS 블록을 포함한다. 도 2에 도시된 구조는 단일 빔 또는 다중 빔 동작(operation)에 적합한 SS 구조로 간주될 수 있다.

하나의 SS 버스트는 하나의 빔 그룹에 대응할 수 있으며, 하나의 SS 버스트에서, SS 블록들이 하나의 빔 그룹 내에서 상이한 빔들에 대응하도록 연속적으로 위치될 수 있다.

한편, 랜덤 액세스 신호를 운반하는 시간-주파수 자원의 집합 혹은 자원요소의 집합인 PRACH(Physical Random Access CHannel)의 경우, 단일 빔과 다중 빔 동작을 지원하기 위한 랜덤 액세스(Random Access, RA) 프리앰블의 포맷은 도 3과 같다.

도 3은 RA 프리앰블 포맷을 나타낸 예시도이다.

첨부한 도 3에서와 같이, 하나의 RA 프리앰블 포맷은 Y개의 RA 프리앰블과 가드 타임(guard time, GT)을 포함한다. 하나의 RA 프리앰블은 CP(Cyclic Prefix)와 프리앰블 시퀀스(sequence)를 포함한다. CP는 다중 경로 지연 보상뿐만 아니라 빔 스위핑에 의한 시간 지연을 커버(cover)하기 위해 사용된다. 프리앰블 시퀀스는 하나 또는 Z개의 심볼(일명, RACH(Random Access CHannel) OFDM 심볼)을 포함한다. 여기서, Y와 X는 양의 정수를 나타낸다. Y는 기지국에서의 송신기(Transmitter, Tx) 빔 및 수신기(Receiver, Rx) 빔들의 개수와 연관될 수 있다. Tx 빔은 "송신 빔" 그리고 Rx 빔은 "수신 빔" 이라고도 명명할 수 있다.

기지국에서 Rx 빔 스위핑을 위해 다수의 RA 프리앰블을 사용한다. 단말은 RA 절차(procedure)시, 하나의 RA 프리앰블 포맷을 이용하여 메시지를 송신한다. RA 프리앰블 포맷을 이용한 메시지를 프리앰블 메시지 또는 Msg.1라고 명명할 수 있다.

NR 시스템에 사용되는 PRACH의 구조는 단일 빔 및 다중 빔 동작을 위해 적합하고, 빔 대응관계(correspondence)를 가지는 경우 및 빔 대응관계를 가지지 않는 경우에 모두 적합하도록 설계되는 것이 바람직하다.

기지국 측에 빔 대응관계가 존재하지 않는 경우, 빔 인덱스 정보는 초기 액세스 동안에 정보 송수신을 통해 운반되어야 한다. 그러나 NR 시스템과 같은 차세대 이동 통신 시스템의 경우, 초기 액세스 동안에 빔 인덱스를 통보하는 메커니즘이 아직 정의되어 있지 않다.

본 발명의 실시 예에서는 SS 블록, PRACH 자원 그리고 RAR(RA response) 사이의 연관관계(association)을 정의하고, 이를 토대로 랜덤 액세스를 수행한다.

PRACH 자원은 PRACH에 할당된 시간-주파수 자원 또는 자원요소(Resource Element, RE)를 나타낸다. PRACH를 전송한다는 표현은, PRACH 상에서 혹은 PRACH 를 통해서 랜덤 액세스 신호를 전송한다는 것과 동일한 의미로 사용된다. PRACH 자원은 "랜덤 액세스 자원"이라고도 명명될 수 있다.

여기서는 설명의 편의를 위해, 예를 들어, 기지국에서 Tx 빔과 Rx 빔은 동일한 방향(또는 패턴)을 가지는 것으로 가정한다. 단말이 빔 대응관계 정보를 획득하지 못한 경우, 기지국은 Rx 빔 스위핑을 수행하여 특정 단말에 대한 최적의 빔을 찾으며, 이는 빔 교정(calibration)을 위한 것이다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 PRACH 자원의 구조를 나타낸 도이다.

본 발명의 실시 예에 따른 PRACH 자원은 도 4에서와 같이, 복수의 RA 프리앰블 자원과 GT 자원을 포함한다. 기본적으로 빔 그룹핑이 없이 총 N개의 빔이 있는 것으로 가정할 때, PRACH 자원은 도 4의 (a)에 도시된 바와 같은 구조로 이루어질 수 있다. 기지국에서의 Rx 빔 스위핑을 수행하기 위해, 도 4의 (a)에서와 같이, PRACH 에서 적어도 N개의 RA 프리앰블 자원이 필요하다.

도 5는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 SS 블록과 PRACH 자원 사이의 연관 관계를 나타낸 도이다.

본 발명의 제1 실시 예에서, 도 5에서와 같이, 하나의 SS 블록이 PRACH 자원에서의 하나의 RA 프리앰블 자원에 대응할 수 있다. SS 블록은 1차 SS(Primary SS, PSS), 2차 SS(Secondary SS, SSS) 그리고 PBCH(physical broadcast channel)를 포함한다.

도 6은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 랜덤 액세스 방법을 나타낸 흐름도이다.

위에서 살펴본 바와 같이, 하나의 SS 블록이 PRACH 자원에서의 하나의 RA 프리앰블 자원에 대응하는 연관 관계를 가지는 상태에서, 첨부한 도 6에서와 같이, 기지국(1)은 다수의 하향링크(Downlink, DL) Tx 빔을 통해 SS 블록들을 송신하며(S100), 초기 액세스 동안에, 단말(2)은 먼저 SS 블록을 검출한다(S110). 기지국(1)은 다수의 하향링크(Downlink, DL) Tx 빔을 통해 SS 블록들을 송신하므로, 특정 방향에 위치된 단말은 자신의 방향에 대응하는 SS 블록을 수신할 수 있다. 즉, 기지국에 의해 송신되는 SS 블록은 빔 특정적(beam-specific)이다. 또한, 동일한 SS 블록이 다수의 빔을 통해 송신될 수 있으며, SS 블록은 빔 그룹 특징적이다. SS 블록은 기지국의 DL 빔 인덱스 정보를 운반한다.

단말(2)은 자신의 방향에 대응하는 SS 블록을 검출하고, 이를 토대로 기지국의 DL 빔 인덱스 정보를 획득한다(S120). 예를 들어, 단말(2)이 m번째 SS 블록을 수신한 경우, 단말(2)은 m번째 SS 블록을 디코딩한 후에 기지국의 DL 빔 인덱스 정보 즉, m을 획득할 수 있다. 여기서 m은 기지국의 DL 빔 인덱스를 나타낸다.

단말(2)은 획득한 DL 빔 인덱스 m에 대응하는 빔이 최적 빔인 것으로 인지하며, 이후의 RA 절차시 최적 빔에 대한 정보 즉, 최적 DL Tx 빔 인덱스 m를 기지국에 보고한다. 기지국의 빔 대응관계를 가지고(hold) 있지 않으므로, 단말(2)은 상향링크(uplink, UL)를 통해 기지국에서의 Rx 빔 스위핑을 위한 다수의 프리앰블을 포함하는 하나의 프리앰블 포맷 즉, 프리앰블 메시지(Msg.1)를 송신한다.

여기서, Tx 다중 빔 방향이 기지국에서의 Rx 다중 빔 방향과 동일한 것으로 가정한다.

단말(2)은 기지국에서의 Rx 빔 교정(calibration)을 위한 최적의 DL 빔에 대응하는 m번째 RA 프리앰블 자원 주위의 PRACH 자원들을 점유하는 프리앰블 메시지(Msg.1)를 송신한다(S130). 예를 들어, 최적 DL Tx 빔 인덱스 m를 토대로, PRACH 자원에서 m-1번째 RA 프리앰블 자원, m번째 RA 프리앰블 자원, 그리고 m+1번째 RA 프리앰블 자원을 점유하는 프리앰블 메시지(Msg. 1)를 송신한다.

기지국(1)은 이러한 프리앰블 메시지(Msg. 1)를 수신한 후에(S140), m번째 RA 프리앰블 자원 주위의 3개의 RA 프리앰블 자원을 선택함으로써, 단말(2)에 대한 최적의 DL Tx 빔이 m번째 빔임을 인지할 수 있다(S150). 즉, 프리앰블 메시지(Msg. 1)가 송신된 m-1번째 RA 프리앰블 자원, m번째 RA 프리앰블 자원, 그리고 m+1번째 RA 프리앰블 자원을 토대로, 가운데 위치한 m번째 RA 프리앰블 자원에 대응하는 m번째 빔이 단말(2)에 대한 최적의 DL Tx 빔임을 인지한다.

도 7은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 빔 그룹핑의 경우, SS 블록 자원과 PRACH 자원 사이의 연관 관계를 나타낸 도이다.

첨부한 도 7에서와 같이, 본 발명의 제2 실시 예에서, 빔 그룹핑에 따라, SS 버스트 세트와 PRACH 자원 세트의 RA 프리앰블 자원들 사이의 연관 관계가 정의된다. SS 버스트 세트는 다수의 SS 버스트를 포함하며, 각각의 SS 버스트는 연속적으로 위치되는 SS 블록들을 포함한다. PRACH 자원 세트는 다수의 PRACH 자원들로 이루어지며, 각각의 PRACH 자원은 도 4의 (a)에 도시된 바와 같은 구조로 이루어질 수 있다. 각각의 SS 버스트는 하나의 PRACH 자원에 대응한다. 하나의 SS 버스트에서, SS 블록들이 하나의 PRACH 자원 내에서 상이한 RA 프리앰블 자원에 대응된다.

본 발명의 제2 실시 예에서, 위에 기술된 본 발명의 제1 실시 예에 따른 방법 즉, 빔 그룹핑이 없는 메커니즘이 동일하게 적용될 수 있다

도 8은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 랜덤 액세스 방법을 나타낸 흐름도이다.

첨부한 도 8에서와 같이, 기지국(1)은 다수의 DL Tx 빔을 통해 SS 블록들을 송신하며(S200), 초기 액세스 동안에, 먼저, 단말(2)은 SS 블록을 검출한다(S210). SS 블록은 기지국의 DL 빔 인덱스 정보를 운반하며, 여기서 DL 빔 인덱스 정보는 빔 그룹핑에 따라, 하나의 PRACH 자원에 대한 그룹 인덱스인 빔 그룹 인덱스와, PRACH 자원에서의 RA 프리앰블 자원 인덱스에 해당하는 빔 인덱스를 포함한다.

단말(2)은 자신이 위치한 방향에 대응하는 SS 블록을 수신하며, SS 블록을 디코딩하여 기지국의 DL 빔 인덱스 정보를 획득한다(S220). 예를 들어, 단말(2)이 m번째 SS 블록을 수신한 경우, 단말(2)은 m번째 SS 블록을 디코딩한 후에 기지국의 DL 빔 인덱스 정보 즉, m과 k를 획득할 수 있다. 여기서 m은 기지국의 DL 빔 인덱스이며, k는 해당 빔 인덱스가 포함되는 빔 그룹의 인덱스를 나타낸다.

단말(2)은 획득한 DL 빔 인덱스 정보(m, k)에 대응하는 빔이 최적 빔인 것으로 인지하며, 이후의 RA 절차시 최적 빔에 대한 정보 즉, 최적 DL Tx 빔 인덱스 정보(m, k)를 기지국에 보고할 수 있다. 여기서, Tx 다중 빔 방향이 기지국에서의 Rx 다중 빔 방향과 동일한 것으로 가정한다.

단말(2)은 기지국에서의 Rx 빔 교정을 위한 최적의 DL 빔에 대응하는 k그룹의 m번째 RA 프리앰블 자원 주위의 프리앰블 자원들을 점유하는 프리앰블 메시지(Msg.1)를 송신한다(S230). 예를 들어, 최적 DL Tx 빔 인덱스 정보인 m과 k를 토대로, k번째 PRACH 자원 그룹에서 m-1번째 RA 프리앰블 자원, m번째 RA 프리앰블 자원, 그리고 m+1번째 RA 프리앰블 자원을 점유하는 프리앰블 포맷을 사용하여 프리앰블 메시지(Msg. 1)를 송신한다.

기지국(1)은 이러한 메시지(Msg. 1)를 수신한 후에(S240), k번째 PRACH 자원에서 m번째 프리앰블 자원 주위의 3개의 RA 프리앰블 자원을 선택함으로써, 단말(2)에 대한 최적의 DL Tx 빔이 k번째 PRACH 자원에서 m번째 RA 프리앰블 자원에 대응하는 빔임을 인지할 수 있다(S250).

본 발명의 실시 예에서, 단말은 m(그룹내 빔 인덱스)과 k(빔 그룹 인덱스)를 피드백할 필요가 없을 수 있다. SS 블록들이 다수의 빔을 통해 동시에 평행하게 송신될 수 있다. 이 경우, 단말은 단지 그룹(k) 내의 빔 인덱스만을 피드백할 수 있으며, 기지국은 일반적으로 단말의 UL Rx 빔 방향을 토대로 단말의 방향을 알 수 있으므로, 기지국은 m과 k를 모두 인지할 수 있다.

한편, 단말 이동성 또는 SS 블록 검출 에러 등과 같은 이유로 인해, 단말에 대한 최적의 UL Rx 빔이 m번째 빔이 아닌 것으로 결정될 가능성이 있다. UL Rx 빔 스위핑 이후에, 기지국이 단말에 대한 최적의 UL Rx 빔이 m-1번째 빔인 것으로 인지할 수 있다. 이 경우, 단말이 빔 교정(calibration)을 마무리하고 기지국의 빔 대응관계를 재설정하도록, 기지국은 최적의 UL Rx 빔 정보를 단말로 피드백할 수 있다. 빔 인덱스 피드백은 본 발명의 실시 예에 따른 RACH 자원과 RAR 사이의 연관 관계를 사용하여 구현될 수 있다.

단말이 프리앰블 메시지(Msg.1)를 송신하기 위해 사용되는 RA 프리앰블 포맷의 길이는 가변 값일 수 있으며, 예를 들어, "3"의 값이 사용될 수 있다. 단말의 최적의 DL Tx 빔에 대응하는 RA 프리앰블 자원 주위의 여러 RA 프리앰블 자원을 사용함에 따라, Tx/Rx 빔 대응관계 에러에 대한 약간의 허용요차(tolerance)를 줄 수 있다. RA 프리앰블 포맷의 길이가 "3"이고, 단말의 최적의 DL Tx 빔에 대응하는 자원 주위의 여러 RA 프리앰블 자원이 선택되면, PRACH 자원 구조는 도 4의 (b)에 도시된 바와 같을 수 있다. 첫번째 빔과 N번째 빔에 대한 자원 점유를 고려하여 도 4의 (b)와 같은 PRACH 자원 구조가 사용된다. 즉, 단말의 최적의 DL Tx 빔이 첫번째 빔이거나 마지막 빔인 경우, N 번째 빔(마지막 빔)이 물리적으로 첫번째 빔에 인접하기 때문에, 단말은 첫번째 3개의 RA 프리앰블 자원 또는 마지막 3개의 RA 프리앰블 자원을 점유하는 프리앰블 메시지(Msg.1)를 송신한다. 이를 토대로, 가변 가능한 RA 프리앰블 포맷의 길이에 적합하도록 PRACH 자원 구조를 도 4의 (c)에 도시된 바와 같이 구성할 수 있다.

도 9는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 PRACH 자원과 RAR 자원 사이의 연관 관계를 나타낸 도이다.

첨부한 도 9에서와 같이, 본 발명의 제3 실시 예에서, 단말과 기지국 사이에 UR Rx 빔 인덱스 정보를 피드백하기 위해 도 9에서와 같은 일대일 매핑 관계가 사용될 수 있다.

본 발명의 제3 실시 예에서, RAR 자원이 PRACH 자원과 일대일 매핑된다. 즉, 도 9에서와 같이, 하나의 RAR이 전송되는 RAR 자원이 PRACH 자원에서의 하나의 RA 프리앰블 자원에 대응할 수 있다. 다시 말하자면, RAR이 빔 특정적이다.

도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 다중 빔 방향의 예를 나타낸 도이다.

예를 들어, 도 10에서와 같이, 상이한 빔 커버리지에 위치된 3개의 단말들이 있다고 가정한다. 기지국에서 빔 대응관계 없이, 3개의 단말들은 프리앰블 메시지(Msg.1)을 전송하기 위해 상이한 RA 프리앰블 자원들을 사용할 수 있다. 여기서 RA 프리앰블 포맷의 길이가 "3"이고, 3개의 단말들에 의해 점유된 PRACH 자원이 도 11과 같다고 가정한다.

도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 3개의 단말들에 의해 점유된 PRACH 자원의 구조를 나타낸 예시도이다.

단말들(UE1, UE2, UE3)이 도 11에 예시된 바와 같이, PRACH 자원에서 고정된 길이(예: 3)의 RA 프리앰블 자원을 점유한다.

그리고 예를 들어, 단말(UE1)에 대한 최적의 DL Tx 빔은 빔(i-1)이고, 단말(UE2)에 대한 최적의 DL Tx 빔은 빔(i)이며, 단말(UE3)에 대한 최적의 DL Tx 빔은 빔(i+1)일 수 있다. 그러나 Rx 빔 교정을 위해 기지국에서의 빔 스위핑이 필수적이기 때문에, 이러한 단말들(UE1~UE3)에 대한 최적의 UL Rx 빔은 그들의 최적의 DL Tx 빔과는 상이할 수 있다.

이러한 단말들(UE1~UE3)로부터 3개의 RA 프리앰블 메시지를 수신하는 경우, 단말(UE1)이 빔(i-1)과 빔(i)이 겹치는 영역에 위치되어 있기 때문에, 기지국은 i-1 번째 및 i 번째 RA 프리앰블 자원들 상에서 단말(UE1)로부터의 프리앰블 메시지(Msg.1)를 검출한다. 또한, 단말(UE2)이 3개의 빔들(i-1, i, i+1)들이 겹치는 영역에 위치되어 있기 때문에, 기지국은 i-1 번째, i 번째 및 i+1번째 RA 프리앰블 자원들 상에서 단말(UE2)로부터의 프리앰블 메시지(Msg.1)를 검출한다. 또한, 단말(UE3)이 빔(i)과 빔(i+1)이 겹치는 영역에 위치되어 있기 때문에, 기지국은 i 번째 및 i+1번째 RA 프리앰블 자원들상에서 단말(UE3)로부터의 프리앰블 메시지(Msg.1)를 검출한다.

기지국이 각각의 단말들에 대해 하나의 RAR을 송신하고, 단말이 하나의 RAR를 수신할 수 있도록, 본 발명의 실시 예에서는 다음과 같이 2단계의 RAR 선택 과정이 수행된다.

첫번째 RAR 선택 과정에서, 기지국에 의해 빔 특정 RAR 선택(beam specific RAR selection)이 수행된다.

기지국은 최대 수신 전력을 토대로 빔 인덱스를 선택하고, 선택된 빔 인덱스에 대응하는 자원을 이용하여 RAR를 송신한다. 즉, 기지국이 단말들로부터 다수의 프리앰블 메시지를 수신할 수 있으며, 기지국은 최대 수신 전력을 가지는 프리앰블 메시지를 토대로 UL Rx 빔 인덱스를 선택한다. 선택된 UL Rx 빔 인덱스에 대응하는 RA 프리앰블 자원에, 대응하는 RAR 자원을 통해 하나의 RAR이 송신된다.

두번째 RAR 선택 과정에서, 단말에 의해 빔 특정 RAR 선택이 수행된다.

단말은 다수의 RAR을 수신할 수 있다. 다수의 RAR이 서로 상이한 프리앰블 시퀀스에 대응하는 경우, 단말은 자신이 사용한 프리앰블 시퀀스를 토대로 바로 자신이 송신한 프리앰블 메시지에 대한 정확한 RAR을 식별한다. 다수의 RAR이 동일한 프리앰블 시퀀스에 대응하는 경우, 단말은 최대 수신 전력을 토대로 다수의 RAR 중에서 하나의 RAR을 선택한다.

본 발명의 실시 예에서는 RAR 선택을 위한 조건으로 최대 수신 전력을 사용하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.

구체적인 2단계 RAR 선택 과정을 하나의 예를 사용하여 설명한다.

기지국이 빔 스위핑을 통해 단말(UE1)에 대한 최적의 UL Rx 빔으로 i-1번째 빔을 선택하고, 단말(UE2)과 단말(UE3)에 대한 최적의 UL Rx 빔으로 i번째 빔을 선택하였다고 가정하자. 이 경우, 기지국은 최대 수신 전력을 토대로 단말에 대한 최적의 UL Rx 빔을 선택할 수 있다.

이러한 기지국에서의 첫번째 RAR 선택 과정 이후, 기지국은 PRACH 자원과 RAR 자원 사이의 연관관계(도 9 참조)를 토대로 PRACH 자원의 RA 프리앰블 자원에 대응하는 RAR 자원을 사용하여 RAR를 피드백 송신한다. 구체적으로, 최적의 UL Rx 빔 인덱스를 토대로, 기지국은 i-1번째 RA 프리앰블 자원에 대응하는 i-1번째 RAR 자원을 사용하여 단말(UE1)에 대한 RAR를 피드백 송신하고, i번째 RA 프리앰블 자원에 대응하는 i번째 RAR 자원을 사용하여 단말(UE2) 및 단말(UE3)에 대한 결합된 RAR(combined RAR)를 피드백 송신한다. 동일한 자원에서 결합된 RAR를 송신하는데 있어서, 기존의 이동 통신 시스템(예를 들어, LTE(long term evolution) 시스템)에서 사용하는 방법을 사용할 수 있다.

상이한 단말들이 상이한 RA 프리앰블 자원을 이용하여 프리앰블 메시지(Msg.1)를 송신하였기 때문에, 각각의 단말은 RAR 윈도우를 모니터링할 것이다. RAR 윈도우는 사용된 RA 프리앰블 자원에 대응하는 다수의 RAR 자원의 구간(duration)을 커버하며, 고정된 길이를 가질 수 있다. 예를 들어, 도 11을 토대로, 단말(UE1)은 RAR 자원들(i-2, i-1, i)을 카바하는 RAR 윈도우를 모니터링하고, 단말(UE2)은 RAR 자원들(i-1, i, i+1)을 카바하는 RAR 윈도우를 모니터링하며, 단말(UE3)은 RAR 자원들(i, i+1, i+2)을 카바하는 RAR 윈도우를 모니터링한다. 단말(UE1)은 i-1번째 RAR 자원에서 RAR를 수신하고 i번째 RAR 자원에서 결합된 RAR를 수신한다. 단말(UE1)과 단말(UE2)은 i-1번째 RAR 자원에서 RAR를 수신하고 i번째 RAR 자원에서 결합된 RAR를 수신하고, 단말(UE3)은 i번째 RAR 자원에서 결합된 RAR을 수신한다.

만약, 3개의 단말들 모두가 상이한 프리앰블 시퀀스를 사용하여 프리앰블 메시지(Msg.1)를 송신하였다면, 단말들은 다수의 RAR 를 수신한다. 본 발명의 실시 예에서는 단말에서의 두번째 RAR 선택 과정을 통해, 단말이 다수의 RAR를 수신하였어도 다수의 RAR로부터 자신이 사용한 프리앰블 시퀀스를 토대로 자신에게 대응하는 정확한 RAR를 선택할 수 있다.

단말(UE1)은 자신이 사용한 프리앰블 시퀀스를 토대로 i번째 RAR 자원에서의 RAR을 정확한 RAR인 것으로 바로 인지할 수 있다. 유사하게, 단말(UE2)이 i-1번째 RAR 자원에서의 RAR 를 수신하고, i번째 RAR 자원에서 결합된 RAR를 수신하는 경우, 단말(UE2)은 i번째 RAR 자원의 결합된 RAR이 정확한 RAR인 것으로 인지할 수 있다. 단말(UE3)도 i번째 RAR 자원의 결합된 RAR이 정확한 RAR인 것으로 인지할 수 있다.

여기서, 모든 단말들은 본 발명의 실시 예에 따른 PRACH 자원과 RAR 자원의 연관 관계를 토대로, 기지국에서의 최적의 UL Rx 빔을 알 수 있다. 즉, 단말(UE1)에 대해서는 i-1번째 빔이 기지국에서의 최적의 UL Rx 빔이고, 단말들(UE2, UE3)대해서는 i번째 빔이 기지국에서의 최적의 UL Rx 빔임을 알 수 있다.

만약, 3개의 단말들 모두가 동일한 프리앰블 시퀀스를 사용하여 메시지(Msg.1)를 송신하였다면, 단말측에서 수행되는 두번째 RAR 선택 과정은 다른 기준을 토대로 수행될 수 있다. 예를 들어, 단말은 최대 RAR 수신 전력을 토대로 다수의 RAR 중에서 하나의 RAR을 선택할 수 있다. 정확한 빔에서 송신된 RAR만이 최대 수신 전력으로 단말에 도착할 가능성이 있으므로, 최대 RAR 수신 전력을 토대로 RAR을 선택할 수 있다.

단말(UE1)이 i-1번째 RAR 자원에서 RAR을 수신하고, i번째 RAR 자원에서 결합된 RAR을 수신하는 경우, i-1번째 RAR 자원의 RAR이 아마도 번째 RAR 자원의 결합된 RAR보다 높은 전력을 가질 가능성이 많다. 그러므로 단말(UE1)은 최대 RAR 수신 전력을 가지는 i-1번째 RAR 자원의 RAR을 정확한 RAR로 인지할 수 있다. 단말(UE2, UE3)의 경우에도, 비교가능한 수신 전력 레벨을 가지는 i번째 RAR 자원의 결합된 RAR이 수신되어, 단말(UE2, UE3)에 대한 정확한 RAR이 인지될 수 있다.

도 12는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 랜덤 액세스 방법을 나타낸 흐름도이다.

기지국(1)은 커버리지 내에서 하나 또는 다수의 잠재적 단말로부터의 프리앰블 메시지(Msg.1)를 청취(hearing)하며(S300), 하나의 단말로부터 복수의 프리앰블 메시지를 수신한 경우, 최대 수신 전력을 토대로 단말에 대한 최적의 UL Rx 빔을 선택한다(S310, S320). 즉, 최대 수신 전력을 가지는 프리앰블 메시지가 전송된 RA 프리앰블 자원에 대응하는 빔을 최적의 UL Rx 빔으로 선택한다.

기지국(1)은 PRACH 자원과 RAR 자원 사이의 연관관계(도 9 참조)를 토대로, 선택된 최적의 UL Rx 빔을 토대로 PRACH 자원의 RA 프리앰블 자원에 대응하는 RAR 자원을 사용하여 RAR를 피드백 송신한다(S330). 하나의 단말로부터 하나의 프리앰블 메시지가 수신된 경우, 수신된 프리앰블 메시지가 전송된 RA 프리앰블 자원에 대응하는 빔이 최적의 UL Rx 빔으로 선택된다.

단말(2)은 RAR 윈도우를 모니터링하며, 기지국으로부터의 RAR를 수신한다(S340). 하나의 RAR을 수신하면 수신된 RAR이 선택된다(S350).

다수의 RAR를 수신한 경우(S360), 단말들이 상이한 프리앰블 시퀀스를 사용하여 프리앰블 메시지를 송신하였다면(S370), 단말(2)은 송신한 프리앰블 시퀀스를 토대로 수신된 다수의 RAR로부터 하나의 RAR를 선택한다(S380).

다수의 RAR를 수신한 경우, 단말들이 동일한 프리앰블 시퀀스를 사용하여 프리앰블 메시지를 송신하였다면(S370), 단말(2)은 다수의 RAR로부터 최대 수신 전력을 가지는 RAR를 선택한다(S390).

이러한 본 발명의 실시 예들에서, 모든 단말들은 본 발명의 실시 예에 따른 자원 연관 관계를 토대로, 기지국에서의 최적의 UL Rx 빔을 알 수 있다. 즉, 단말(UE1)에 대해서는 선택된 RAR에 대응하는 i-1번째 빔이 기지국에서의 최적의 UL Rx 빔이고, 단말들(UE2, UE3)대해서는 선택된 RAR에 대응하는 i번째 빔이 기지국에서의 최적의 UL Rx 빔임을 알 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 SS 블록, RA 프리앰블 자원 그리고 빔 특정 RAR 사이의 연관 관계를 토대로, 단말이 기지국의 빔 대응관계가 있는지의 여부를 식별하고 이중 체크할 수 있다. 예를 들어, 단말이 (SS 블록 검출에 의해 알 수 있는) 최적의 DL Tx 빔 인덱스가, (RAR 자원 인덱스 검출에 의해 알 수 있는) 최적의 UL Rx 빔 인덱스가 동일한 것으로 인지하면, 기지국의 빔 대응관계가 있는 것임을 알 수 있다. 기지국의 빔 대응관계가 있는지의 여부에 대한 정보가 방송되지 않은 경우에, 단말은 위에 기술된 바와 같은 방법을 통해 기지국의 빔 대응관계를 알 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 SS 블록, RA 프리앰블 자원 그리고 빔 특정 RAR 사이의 연관 관계를 토대로, 시스템 정보를 잘못 검출(wrongly detection)한 경우도 알 수 있다. 예를 들어, 빔 대응관계 정보가 단말로 전달되었음에도 불구하고, 일부 단말이 잘못된 정보를 검출할 수 있다. 이 경우, 단말은 본 발명의 실시 예에 따른 연관 관계를 토대로, 기지국의 빔 대응관계를 이중 체크할 수 있으며, 또한, 단말이 본 발명의 실시 예에 따른 방법을 토대로 기지국의 빔 대응관계를 재구성할 수 있다.

본 발명의 실시 예들에서, SS 블록은 기지국의 DL 빔 인덱스 정보를 운반할 수 있으며, 단말은 자신의 방향에 대응하는 SS 블록을 검출하고 검출된 SS 블록을 토대로 기지국의 DL 빔 인덱스 정보를 획득한다.

SSB(SS block) 인덱스만 있고 SSB에 빔 인덱스 정보가 명확하게 포함되어 있지 않은 경우, 단말은 SSB 인덱스를 검출하고 검출된 SSB 인덱스를 Msg.1 전송에 사용되는 프리앰블 자원들을 통하여 기지국으로 피드백할 수 있다. 기지국이 어떤 빔 또는 빔 그룹이 이 특정 SS 블록을 전송하는데 사용되었는지를 알고 있기 때문에, 기지국은 단말에 대한 최적의 DL Tx 빔의 빔 인덱스를 알 수 있다.

또한, SSB 인덱스와 빔 인덱스 정보 모두가 명확하게 SSB 컨텐츠에 포함되어 있는 경우, 단말은 SS 블록을 검출하여 SSB 인덱스와 빔 인덱스 정보를 알 수 있다. 단말은 SSB 인덱스뿐만 아니라 빔 인덱스(또는 이들 중 하나)를 피드백하여 Msg. 1 전송에 사용되는 프리앰블 자원들을 통해 최적의 DL Tx 빔 정보를 기지국에 보고할 수 있다.

이와 같이, 단말은 SS 블록을 검출하여 부가적인 빔 인덱스를 가지거나 가지지 않은 SSB 인덱스를 검출할 수 있다. 본 발명의 실시 예에서 SS 블록으로부터 빔 인덱스 정보를 획득한다는 것은 위에 기술된 바와 같은 두 가지 경우를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예에서 빔 인덱스는 하나의 빔 인덱스일 수 있으며, 동일한 SS 블록이 동시에 빔 그룹(다수의 빔)을 통해 전송되는 경우에는 빔 그룹 인덱스일 수 있다. 이 경우, 빔 그룹은 넓은 단일 빔(wider single beam)과 동일한(equivalent)것으로 간주될 수 있다.

또한, 동일한 SS 블록이 다수의 빔을 통해 전송되는 경우, SS 블록은 빔 그룹 특정적이다. 이 경우, 단말은 특정 정확한 빔(a specific accurate (or narrow) beam) 대신에 최적의 DL Tx 빔 그룹(DL wider beam)을 찾을 수 있다. 또한, 이 경우, DL 빔 교정(calibration)은 완전히 완료되지 않고, 추가로 단말에 대한 정확한 DL Tx 빔을 찾기 위한 절차가 수행될 수 있다.

도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 기지국의 구조도이다.

첨부한 도 13에 도시되어 있듯이, 본 발명의 실시 예에 따른 기지국(1)은, 프로세서(110), 메모리(120) 및 송수신부(130)를 포함한다. 프로세서(110)는 위의 도 1 내지 도 12를 토대로 설명한 방법들을 구현하도록 구성될 수 있다.

메모리(120)는 프로세서(110)와 연결되고 프로세서(110)의 동작과 관련한 다양한 정보를 저장한다. 메모리(120)는 프로세서(110)에서 수행하기 위한 명령어(instructions)를 저장하고 있거나 저장 장치(도시하지 않음)로부터 명령어를 로드하여 일시 저장할 수 있다. 프로세서(110)는 메모리(120)에 저장되어 있거나 로드된 명령어를 실행할 수 있다. 프로세서(110)와 메모리(120)는 버스(도시하지 않음)를 통해 서로 연결되어 있으며, 버스에는 입출력 인터페이스(도시하지 않음)도 연결되어 있을 수 있다.

송수신부(130)는 신호를 송수신하도록 구성되며, 예를 들어, RA 프리앰블 메시지를 수신하고, RAR를 송신하도록 구성된다.

도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 단말의 구조도이다.

첨부한 도 14에 도시되어 있듯이, 본 발명의 실시 예에 따른 단말(2)은, 프로세서(210), 메모리(220) 및 송수신부(230)를 포함한다.

프로세서(210)는 위의 도 1 내지 도 12를 토대로 설명한 방법들을 구현하도록 구성될 수 있다.

메모리(220)는 프로세서(210)와 연결되고 프로세서(210)의 동작과 관련한 다양한 정보를 저장한다. 메모리(220)는 프로세서(210)에서 수행하기 위한 명령어를 저장하고 있거나 저장 장치(도시하지 않음)로부터 명령어를 로드하여 일시 저장할 수 있다.

프로세서(210)는 메모리(220)에 저장되어 있거나 로드된 명령어를 실행할 수 있다. 프로세서(210)와 메모리(220)는 버스(도시하지 않음)를 통해 서로 연결되어 있으며, 버스에는 입출력 인터페이스(도시하지 않음)도 연결되어 있을 수 있다.

송수신부(230)는 신호를 송수신하도록 구성되며, 예를 들어, RA 프리앰블 메시지를 송신하고, RAR를 수신하도록 구성된다.

본 발명의 실시 예는 이상에서 설명한 장치 및/또는 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하기 위한 프로그램, 그 프로그램이 기록된 기록 매체 등을 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.

이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 사업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.

Claims

다중 빔 기반의 이동 통신 시스템에서의 랜덤 액세스 방법으로서,
단말이, 동기 신호 블록을 수신하고, 수신된 동기 신호 블록으로부터 빔 인덱스 정보를 획득하는 단계; 및
상기 단말이, 상기 빔 인덱스 정보에 대응하는 프리앰블 자원을 포함하는 다수의 프리앰블 자원을 점유하는 프리앰블 메시지를 기지국으로 송신하는 단계
를 포함하고,
랜덤 액세스 자원은 다수의 프리앰블 자원을 포함하고, 상기 동기 신호 블록은 하나의 빔에 특정되어 있으며, 상기 랜덤 액세스 자원의 하나의 프리앰블 자원에 대응되는, 랜덤 액세스 방법.
제1항에 있어서,
단말은 상기 획득된 빔 인덱스 정보에 대응하는 빔을 최적의 하향링크 송신 빔으로 인지하며,
상기 프리앰블 메시지를 기지국으로 송신하는 단계는, 상기 빔 인덱스 정보에 대응하는 프리앰블 자원과, 상기 빔 인덱스 정보에 대응하는 프리앰블 자원을 기준으로 좌우에 위치되는 프리앰블 자원들을 포함하는 다수의 프리앰블 자원을 이용하여, 상기 프리앰블 메시지를 상기 기지국으로 송신하는, 랜덤 액세스 방법.
제1항에 있어서,
상기 프리앰블 메시지가 전송된 프리앰블 자원들 중 가운에 위치한 프리앰블 자원에 특정된 빔이, 상기 기지국에 의해, 상기 단말에 대한 최적의 하향링크 송신 빔으로 인지되는, 랜덤 액세스 방법.
제1항에 있어서,
빔 그룹핑이 이루어진 경우, 다수의 동기 신호 블록을 포함하는 하나의 버스트가 하나의 랜덤 액세스 자원에 대응하고, 상기 하나의 버스트에서, 상기 동기 신호 블록들이 상기 랜덤 액세스 자원 내의 상이한 프리앰블 자원에 대응되는, 랜덤 액세스 방법.
제1항에 있어서,
상기 빔 인덱스 정보를 획득하는 단계는
상기 단말이 상기 기지국으로부터 다수의 동기 신호 블록을 수신하는 단계;
상기 수신된 다수의 동기 신호 블록 중에서 상기 단말이 위치된 방향에 대응하는 동기 신호 블록을 선택하는 단계; 및
상기 선택된 동기 신호 블록을 디코딩하여 빔 인덱스 정보를 획득하는 단계
를 포함하는, 랜덤 액세스 방법.
제1항에 있어서,
상기 랜덤 액세스 자원이 다수의 프리앰블 자원과 하나의 가드 타임(guard time, GT) 자원을 포함하고,
상기 프리앰블 메시지를 기지국으로 송신하는 단계는, 상기 빔 인덱스 정보에 따라 인지한 최적의 빔이 첫번째 또는 마지막 빔이고 프리앰블 메시지의 길이가 설정되어 있는 경우, 상기 프리앰블 메시지의 길이만큼 상기 랜덤 액세스 자원의 첫번째 프리앰블 자원 또는 마지막 프리앰블 자원부터 프리앰블 자원들을 선택하고, 선택된 프리앰블 자원들을 이용하여 상기 프리앰블 메시지를 송신하는, 랜덤 액세스 방법.
제1항에 있어서,
상기 프리앰블 메시지를 기지국으로 송신하는 단계 이후에,
상기 단말이, 상기 기지국으로부터 RAR(random access response) 선택 과정을 통해 선택된 RAR 자원을 통해 송신되는 RAR을 수신하는 단계;
상기 단말이, 다수의 RAR를 수신한 경우, 상기 다수의 RAR로부터 하나의 RAR을 선택하는 단계; 및
상기 단말이, 상기 선택된 RAR에 대응하는 빔이 최적의 상향링크 수신 빔인 것으로 인지하는 단계
를 더 포함하는, 랜덤 액세스 방법.
제7항에 있어서,
상기 RAR 자원은 하나의 빔에 특정되어 있으며, 상기 RAR 자원은 랜덤 액세스 자원의 하나의 프리앰블 자원에 대응되며,
상기 다수의 RAR로부터 하나의 RAR을 선택하는 단계는,
다수의 단말들이 상이한 커버리지에 각각 위치되어 있고 상이한 프리앰블 시퀀스를 포함하는 프리앰블 메시지를 각각 송신한 경우, 하나의 단말은 상기 다수의 RAR 중에서 프리앰블 메시지 송신시 사용한 프리앰블 시퀀스를 토대로 하나의 RAR을 선택하는, 랜덤 액세스 방법.
제7항에 있어서,
상기 RAR 자원은 하나의 빔에 특정되어 있으며, 상기 RAR 자원은 랜덤 액세스 자원의 하나의 프리앰블 자원에 대응되며,
상기 다수의 RAR로부터 하나의 RAR을 선택하는 단계는,
다수의 단말들이 상이한 커버리지에 각각 위치되어 있고 동일한 프리앰블 시퀀스를 포함하는 프리앰블 메시지를 각각 송신한 경우, 하나의 단말은 상기 다수의 RAR 중에서 최대 수신 전력을 가지는 RAR을 선택하는, 랜덤 액세스 방법.
제7항에 있어서,
상기 기지국에서의 RAR 선택 과정은 다수의 프리앰블 메시지들 중에서 최대 수신 전력을 가지는 프리앰블 메시지를 토대로 수행되며, 상기 최대 수신 전력을 가지는 프리앰블 메시지가 전송된 프리앰블 자원에 대응하는 빔이 최적의 빔으로 선택되고, 상기 선택된 최적의 빔에 대응하는 RAR 자원을 통해 RAR이 상기 단말로 송신되는, 랜덤 액세스 방법.
다중 빔 기반의 이동 통신 시스템에서의 랜덤 액세스 방법으로서,
기지국이, 동기 신호 블록들을 송신하는 단계;
상기 기지국이, 다수의 프리앰블 자원을 점유하는 프리앰블 메시지를 단말로부터 수신하는 단계; 및
상기 기지국이, 상기 프리앰블 메시지가 전송된 프리앰블 자원에 대응된 동기 신호 블록에 특정된 빔을, 상기 단말에 대한 최적의 하향링크 송신 빔으로 인지하는 단계
를 포함하며,
랜덤 액세스 자원은 다수의 프리앰블 자원을 포함하고, 상기 동기 신호 블록은 하나의 빔에 특정되어 있으며, 상기 랜덤 액세스 자원의 하나의 프리앰블 자원에 대응되는, 랜덤 액세스 방법.
제11항에 있어서,
상기 인지하는 단계는, 상기 프리앰블 메시지가 전송된 프리앰블 자원들 중 가운에 위치한 프리앰블 자원에 대응하는 동기 신호 블록에 특정된 빔을, 상기 단말에 대한 최적의 하향링크 송신 빔으로 인지하는, 랜덤 액세스 방법.
제11항에 있어서,
상기 프리앰블 메시지는 상기 단말이 상기 동기 신호 블록으로부터 획득한 빔 인덱스 정보에 대응하는 프리앰블 자원과, 상기 빔 인덱스 정보에 대응하는 프리앰블 자원을 기준으로 좌우에 위치되는 프리앰블 자원들을 포함하는 다수의 프리앰블 자원을 이용하여, 송신되는, 랜덤 액세스 방법.
제11항에 있어서,
상기 인지하는 단계 이후에,
상기 기지국이, 빔 스위핑(sweeping)을 통해 상기 단말에 대한 최적의 상향링크 수신 빔을 선택하는 단계; 및
상기 기지국이, 상기 선택된 빔에 대응하는 RAR(random access response) 자원을 통해 RAR를 송신하는 단계
를 더 포함하며,
상기 RAR 자원은 하나의 빔에 특정되어 있으며, 상기 RAR 자원은 랜덤 액세스 자원의 하나의 프리앰블 자원에 대응되는, 랜덤 액세스 방법.
제14항에 있어서,
상기 최적의 상향링크 수신 빔을 선택하는 단계는 최대 수신 전력을 토대로 상기 최적의 상향링크 수신 빔을 선택하는, 랜덤 액세스 방법.
다중 빔 기반의 이동 통신 시스템에서의 랜덤 액세스 방법으로서,
단말이, 프리앰블 메시지를 기지국으로 송신한 다음에 고정된 길이의 자원 윈도우를 이용하여 자원을 모니터링하는 단계;
상기 단말이, 상기 모니터링에 따라 상기 기지국으로부터 RAR(random access response) 선택 과정을 통해 선택된 RAR 자원을 통해 송신되는 RAR을 수신하는 단계;
상기 단말이, 다수의 RAR를 수신한 경우, 상기 다수의 RAR로부터 하나의 RAR을 선택하는 단계; 및
상기 단말이, 상기 선택된 RAR에 대응하는 빔이 최적의 상향링크 수신 빔인 것으로 인지하는 단계
를 포함하며,
랜덤 액세스 자원은 다수의 프리앰블 자원을 포함하고, 상기 RAR 자원은 하나의 빔에 특정되어 있으며, 상기 RAR 자원은 랜덤 액세스 자원의 하나의 프리앰블 자원에 대응되는, 랜덤 액세스 방법.
제16항에 있어서,
상기 다수의 RAR로부터 하나의 RAR을 선택하는 단계는,
다수의 단말들이 상이한 커버리지에 각각 위치되어 있고 상이한 프리앰블 시퀀스를 포함하는 프리앰블 메시지를 각각 송신한 경우, 하나의 단말은 상기 다수의 RAR 중에서 프리앰블 메시지 송신시 사용한 프리앰블 시퀀스를 토대로 하나의 RAR을 선택하는, 랜덤 액세스 방법.
제16항에 있어서,
상기 다수의 RAR로부터 하나의 RAR을 선택하는 단계는,
다수의 단말들이 상이한 커버리지에 각각 위치되어 있고 동일한 프리앰블 시퀀스를 포함하는 프리앰블 메시지를 각각 송신한 경우, 하나의 단말은 상기 다수의 RAR 중에서 최대 수신 전력을 가지는 RAR을 선택하는, 랜덤 액세스 방법.
제16항에 있어서,
상기 모니터링하는 단계 이전에,
동기 신호 블록을 수신하고, 수신된 동기 신호 블록으로부터 빔 인덱스 정보를 획득하는 단계; 및
상기 빔 인덱스 정보에 대응하는 프리앰블 자원을 포함하는 다수의 프리앰블 자원을 이용하여 상기 프리앰블 메시지를 기지국으로 송신하는 단계
를 더 포함하며,
상기 동기 신호 블록은 하나의 빔 또는 하나의 빔 그룹에 특정되어 있으며 상기 랜덤 액세스 자원의 하나의 프리앰블 자원에 대응되는, 랜덤 액세스 방법.
제19항에 있어서,
상기 프리앰블 메시지를 기지국으로 송신하는 단계는, 상기 빔 인덱스 정보에 대응하는 프리앰블 자원과, 상기 빔 인덱스 정보에 대응하는 프리앰블 자원을 기준으로 좌우에 위치되는 프리앰블 자원들을 포함하는 다수의 프리앰블 자원을 이용하여, 상기 프리앰블 메시지를 상기 기지국으로 송신하는, 랜덤 액세스 방법.