KR20200038905A

KR20200038905A - 무선 통신 시스템에서 임의접속 프리앰블을 송수신하기 위한 방법 및 이를 위한 장치

Info

Publication number: KR20200038905A
Application number: KR1020200040343A
Authority: KR
Inventors: 김재형; 박창환; 신석민; 안준기
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2018-05-10
Filing date: 2020-04-02
Publication date: 2020-04-14
Also published as: JP2019198075A; CN111386746B; US10631342B2; KR102271359B1; US11617207B2; US20200221507A1; KR102098822B1; US20190380151A1; EP3681238A1; EP3681238B1; KR20190129766A; EP3681238A4; CN111386746A; WO2019216708A1

Abstract

본 명세서는 협대역 사물 인터넷(Narrow Band-Internet of Things, NB-IoT)을 지원하는 무선 통신 시스템에서 단말이 임의 접속 프리앰블(Random Access Preamble)을 전송하는 방법을 제공한다.
구체적으로, 단말은 기지국에 의해서 할당된 부 반송파에서 특정 프리앰블 구조에 따라 임의 접속 프리앰블을 상기 기지국에게 전송하고, 상기 기지국으로부터 상기 임의 접속 프리앰블에 대한 응답으로 임의 접속 응답 메시지를 수신한다.
이때, 임의 접속 프리앰블은 일정 구간 동안 16회 반복하여 전송된 뒤, 일정 시간 동안 갭이 삽입되며, 일정 구간은 상기 임의 접속 프리앰블이 전송되는 전송 구간에 상기 임의 접속 프리앰블의 반복 전송 횟수가 곱해져서 결정된다.

Description

무선 통신 시스템에서 임의접속 프리앰블을 송수신하기 위한 방법 및 이를 위한 장치{Method and apparatus for transmitting and receiving random access preambles in a wireless communication system}

본 발명은 무선 통신 시스템에서 랜덤 액세스 프리앰블(random access preamble)을 송수신하는 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게 협대역 사물 인터넷(NarrowBand-Internet of Things, NB-IoT)을 지원하는 무선 통신 시스템에서 임의 접속 프리앰블(Random Access Preamble)을 송수신하기 위한 방법 및 이를 지원하는 장치에 관한 것이다.

이동 통신 시스템은 사용자의 활동성을 보장하면서 음성 서비스를 제공하기 위해 개발되었다. 그러나 이동통신 시스템은 음성뿐 아니라 데이터 서비스까지 영역을 확장하였으며, 현재에는 폭발적인 트래픽의 증가로 인하여 자원의 부족 현상이 야기되고 사용자들이 보다 고속의 서비스를 요구하므로, 보다 발전된 이동 통신 시스템이 요구되고 있다.

차세대 이동 통신 시스템의 요구 조건은 크게 폭발적인 데이터 트래픽의 수용, 사용자 당 전송률의 획기적인 증가, 대폭 증가된 연결 디바이스 개수의 수용, 매우 낮은 단대단 지연(End-to-End Latency), 고에너지 효율을 지원할 수 있어야 한다. 이를 위하여 이중 연결성(Dual Connectivity), 대규모 다중 입출력(Massive MIMO: Massive Multiple Input Multiple Output), 전이중(In-band Full Duplex), 비직교 다중접속(NOMA: Non-Orthogonal Multiple Access), 초광대역(Super wideband) 지원, 단말 네트워킹(Device Networking) 등 다양한 기술들이 연구되고 있다.

본 명세서는, 협대역 사물 인터넷(NarrowBand-Internet of Things, NB-IoT)을 지원하는 무선 통신 시스템에서 랜덤 액세스 프리앰블을 송수신하는 방법을 제안한다.

또한, 본 명세서는 셀 범위 확장을 위한 PRACH(Physical Random Access Channel)의 구조를 제안한다.

또한, 본 명세서는 임의 접속 프리앰블의 반복 전송으로 인해 발생할 수 있는 성능 열화 및 동기의 어긋남을 방지하기 위한 방법을 제안한다.

본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 명세서는 협대역 사물 인터넷(Narrow Band-Internet of Things, NB-IoT)을 지원하는 무선 통신 시스템에서 단말이 임의 접속 프리앰블(Random Access Preamble)을 전송하는 방법에 있어서, 단말에 의해 수행되는 방법은, 기지국에 의해서 할당된 부 반송파에서 특정 프리앰블 구조에 따라 임의 접속 프리앰블을 상기 기지국에게 전송하는 단계; 및 상기 기지국으로부터 상기 임의 접속 프리앰블에 대한 응답으로 임의 접속 응답 메시지를 수신하는 단계를 포함하되, 상기 임의 접속 프리앰블이 일정 구간 동안 16번 반복하여 전송된 뒤, 일정 시간 동안 갭이 삽입되며, 상기 일정 구간은 상기 임의 접속 프리앰블이 전송되는 전송 구간에 상기 임의 접속 프리앰블의 반복 전송 횟수가 곱해져서 결정된다.

또한, 본 발명에서, 상기 특정 프리앰블 구조에 따라 상기 전송 구간은 1개의 CP(Cyclic Prefix) 및 3개의 심볼들의 심볼 그룹으로 구성된다.

또한, 본 발명에서, 상기 심볼 그룹의 서브 캐리어는 상기 특정 프리앰블 구조에 따라 대칭되는 호핑 쌍으로 구성되는 특정 패턴으로 주파수 축 상에서 호핑된다.

또한, 본 발명에서, 상기 특정 패턴의 시작 심볼 그룹의 기준으로 두 번째 및 세 번째 심볼 그룹의 서브 캐리어 인덱스는 이전 심볼 그룹의 서브 캐리어 인덱스보다 ‘1’ 큰 값 또는 ‘1’ 작은 값이고, 세 번째 및 네 번째 심볼 그룹의 서브 캐리어 인덱스는 이전 심볼 그룹의 서브 캐리어 인덱스보다 ‘3’ 큰 값 또는 ‘3’ 작은 값이며, 다섯 번째 심볼 그룹의 서브 캐리어 인덱스는 이전 심볼 그룹의 서브 캐리어 인덱스보다 ‘18’ 큰 값이다.

또한, 본 발명에서, 상기 특정 프리앰블 구조에서 부 반송파 간격은 1.25 kHz이다.

또한, 본 발명에서, 상기 갭은 ‘40’ms 이다.

또한, 본 발명에서, 상기 임의 접속 응답 메시지는 단말의 상향링크 전송 타이밍의 조절을 위한 타이밍 어드밴스 커맨드(timing advance command) 값을 포함한다.

또한, 본 발명은, 상기 타이밍 어드밴스 커맨드 값에 기초하여 상향링크 전송을 수행하는 단계를 더 포함한다.

또한, 본 발명은, 할당된 부 반송파에서 특정 프리앰블 구조에 따라 임의 접속 프리앰블을 단말로부터 수신하는 단계; 및 상기 단말로 상기 임의 접속 프리앰블에 대한 응답으로 임의 접속 응답 메시지를 전송하는 단계를 포함하되, 상기 임의 접속 프리앰블이 일정 구간 동안 16회 반복하여 전송된 뒤, 일정 시간 동안 갭이 삽입되며, 상기 일정 구간은 상기 임의 접속 프리앰블이 전송되는 전송 구간에 상기 임의 접속 프리앰블의 반복 전송 횟수가 곱해져서 결정되는 것을 특징으로 하는 방법을 제공한다.

또한, 본 발명은, 무선 신호를 송수신하기 위한 RF 모듈(radio frequency module); 및 상기 RF 모듈과 기능적으로 연결되어 있는 프로세서를 포함하되, 상기 프로세서는, 기지국에 의해서 할당된 부 반송파에서 특정 프리앰블 구조에 따라 임의 접속 프리앰블을 상기 기지국에게 전송하고, 상기 기지국으로부터 상기 임의 접속 프리앰블에 대한 응답으로 임의 접속 응답 메시지를 수신하되, 상기 임의 접속 프리앰블이 일정 구간 동안 16회 반복하여 전송된 뒤, 일정 시간 동안 갭이 삽입되며, 상기 일정 구간은 상기 임의 접속 프리앰블이 전송되는 전송 구간에 상기 임의 접속 프리앰블의 반복 전송 횟수가 곱해져서 결정되는 것을 특징으로 하는 단말을 제공한다.

본 명세서는 새로운 PRACH(Physical Random Access Channel)의 구조를 통해 임의 접속 프리앰을 전송함으로써, 셀 범위를 확장할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 명세서는 임의 접속 프리앰블을 반복 전송함에 있어서 특정 횟수만큼 임의 접속 프리앰블을 반복 전송한 뒤, 일정 시간 전송을 중단하는 갭을 삽입함으로써 성능열화 및 동기가 어긋나는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 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 실시 예를 제공하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 특징을 설명한다.
도 1은 본 명세서에서 제안하는 방법이 적용될 수 있는 NR(New RAT)의 전체적인 시스템 구조의 일례를 나타낸 도이다.
도 2는 본 명세서에서 제안하는 방법이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 상향링크 프레임(uplink frame)과 하향링크 프레임(downlink frame) 간의 관계를 나타낸다.
도 3은 본 명세서에서 제안하는 방법이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 지원하는 자원 그리드(resource grid)의 일 예를 나타낸다.
도 4는 본 명세서에서 제안하는 방법이 적용될 수 있는 안테나 포트(antenna port) 및 뉴머롤로지(numerology) 별 자원 그리드의 예들을 나타낸다.
도 5는 본 명세서에서 제안하는 방법이 적용될 수 있는 self-contained slot 구조의 일례를 나타낸 도이다.
도 6 및 도 7은 본 명세서에서 제안하는 방법이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 프리앰블의 호핑 간격의 일 예를 나타낸 도이다.
도 8은 본 명세서에서 제안하는 방법이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 임의 접속을 위한 심볼 그룹의 일 예를 나타낸 도이다.
도 9는 본 명세서에서 제안하는 임의 접속 프리앰블의 주파수 호핑 방법의 일 예를 나타낸 도이다.
도 10은 본 명세서에서 제안하는 임의 접속 프리앰블의 주파수 호핑 방법의 또 다른 일 예를 나타낸 도이다.
도 11은 본 명세서에서 제안하는 임의 접속 프리앰블의 주파수 호핑 방법의 또 다른 일 예를 나타낸 도이다.
도 12는 본 명세서에서 제안하는 임의 접속 프리앰블의 주파수 호핑 방법의 또 다른 일 예를 나타낸 도이다.
도 13은 본 명세서에서 제안하는 임의 접속 프리앰블의 시간 갭 설정 방법의 일 예를 나타낸 도이다.
도 14는 본 명세서에서 제안하는 방법을 수행하는 단말의 동작 방법의 일 예를 나타낸 순서도이다.
도 15는 본 명세서에서 제안하는 방법을 수행하는 기지국의 동작 방법의 일 예를 나타낸 순서도이다.
도 16은 본 명세서에서 제안하는 방법들이 적용될 수 있는 무선 통신 장치의 블록 구성도를 예시한다.
도 17은 본 명세서에서 제안하는 방법들이 적용될 수 있는 무선 통신 장치의 블록 구성도의 또 다른 예시이다.

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, 통상의 기술자는 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.

본 명세서에서 기지국은 단말과 직접적으로 통신을 수행하는 네트워크의 종단 노드(terminal node)로서의 의미를 갖는다. 본 문서에서 기지국에 의해 수행되는 것으로 설명된 특정 동작은 경우에 따라서는 기지국의 상위 노드(upper node)에 의해 수행될 수도 있다. 즉, 기지국을 포함하는 다수의 네트워크 노드들(network nodes)로 이루어지는 네트워크에서 단말과의 통신을 위해 수행되는 다양한 동작들은 기지국 또는 기지국 이외의 다른 네트워크 노드들에 의해 수행될 수 있음은 자명하다. '기지국(BS: Base Station)'은 고정국(fixed station), Node B, eNB(evolved-NodeB), BTS(base transceiver system), 액세스 포인트(AP: Access Point), gNB(generation NB) 등의 용어에 의해 대체될 수 있다. 또한, '단말(Terminal)'은 고정되거나 이동성을 가질 수 있으며, UE(User Equipment), MS(Mobile Station), UT(user terminal), MSS(Mobile Subscriber Station), SS(Subscriber Station), AMS(Advanced Mobile Station), WT(Wireless terminal), MTC(Machine-Type Communication) 장치, M2M(Machine-to-Machine) 장치, D2D(Device-to-Device) 장치 등의 용어로 대체될 수 있다.

이하에서, 하향링크(DL: downlink)는 기지국에서 단말로의 통신을 의미하며, 상향링크(UL: uplink)는 단말에서 기지국으로의 통신을 의미한다. 하향링크에서 송신기는 기지국의 일부이고, 수신기는 단말의 일부일 수 있다. 상향링크에서 송신기는 단말의 일부이고, 수신기는 기지국의 일부일 수 있다.

이하의 설명에서 사용되는 특정 용어들은 본 발명의 이해를 돕기 위해서 제공된 것이며, 이러한 특정 용어의 사용은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다른 형태로 변경될 수 있다.

이하의 기술은 CDMA(code division multiple access), FDMA(frequency division multiple access), TDMA(time division multiple access), OFDMA(orthogonal frequency division multiple access), SC-FDMA(single carrier frequency division multiple access), NOMA(non-orthogonal multiple access) 등과 같은 다양한 무선 접속 시스템에 이용될 수 있다. CDMA는 UTRA(universal terrestrial radio access)나 CDMA2000과 같은 무선 기술(radio technology)로 구현될 수 있다. TDMA는 GSM(global system for mobile communications)/GPRS(general packet radio service)/EDGE(enhanced data rates for GSM evolution)와 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. OFDMA는 IEEE 802.11 (Wi-Fi), IEEE 802.16 (WiMAX), IEEE 802-20, E-UTRA(evolved UTRA) 등과 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. UTRA는 UMTS(universal mobile telecommunications system)의 일부이다. 3GPP(3rd generation partnership project) LTE(long term evolution)은 E-UTRA를 사용하는 E-UMTS(evolved UMTS)의 일부로써, 하향링크에서 OFDMA를 채용하고 상향링크에서 SC-FDMA를 채용한다. LTE-A(advanced)는 3GPP LTE의 진화이다.

또한, 5G NR(new radio)은 usage scenario에 따라 eMBB(enhanced Mobile Broadband), mMTC(massive Machine Type Communications), URLLC(Ultra-Reliable and Low Latency Communications), V2X(vehicle-to-everything)을 정의한다.

그리고, 5G NR 규격(standard)는 NR 시스템과 LTE 시스템 사이의 공존(co-existence)에 따라 standalone(SA)와 non-standalone(NSA)으로 구분한다.

그리고, 5G NR은 다양한 서브캐리어 간격(subcarrier spacing)을 지원하며, 하향링크에서 CP-OFDM을, 상향링크에서 CP-OFDM 및 DFT-s-OFDM(SC-OFDM)을 지원한다.

5G의 세 가지 주요 요구 사항 영역은 (1) 개선된 모바일 광대역 (Enhanced Mobile Broadband, eMBB) 영역, (2) 다량의 머신 타입 통신 (massive Machine Type Communication, mMTC) 영역 및 (3) 초-신뢰 및 저 지연 통신 (Ultra-reliable and Low Latency Communications, URLLC) 영역을 포함한다.

일부 사용 예(Use Case)는 최적화를 위해 다수의 영역들이 요구될 수 있고, 다른 사용 예는 단지 하나의 핵심 성능 지표 (Key Performance Indicator, KPI)에만 포커싱될 수 있다. 5G는 이러한 다양한 사용 예들을 유연하고 신뢰할 수 있는 방법으로 지원하는 것이다.

eMBB는 기본적인 모바일 인터넷 액세스를 훨씬 능가하게 하며, 풍부한 양방향 작업, 클라우드 또는 증강 현실에서 미디어 및 엔터테인먼트 애플리케이션을 커버한다. 데이터는 5G의 핵심 동력 중 하나이며, 5G 시대에서 처음으로 전용 음성 서비스를 볼 수 없을 수 있다. 5G에서, 음성은 단순히 통신 시스템에 의해 제공되는 데이터 연결을 사용하여 응용 프로그램으로서 처리될 것이 기대된다. 증가된 트래픽 양(volume)을 위한 주요 원인들은 콘텐츠 크기의 증가 및 높은 데이터 전송률을 요구하는 애플리케이션 수의 증가이다. 스트리밍 서비스 (오디오 및 비디오), 대화형 비디오 및 모바일 인터넷 연결은 더 많은 장치가 인터넷에 연결될수록 더 널리 사용될 것이다. 이러한 많은 응용 프로그램들은 사용자에게 실시간 정보 및 알림을 푸쉬하기 위해 항상 켜져 있는 연결성이 필요하다. 클라우드 스토리지 및 애플리케이션은 모바일 통신 플랫폼에서 급속히 증가하고 있으며, 이것은 업무 및 엔터테인먼트 모두에 적용될 수 있다. 그리고, 클라우드 스토리지는 상향링크 데이터 전송률의 성장을 견인하는 특별한 사용 예이다. 5G는 또한 클라우드의 원격 업무에도 사용되며, 촉각 인터페이스가 사용될 때 우수한 사용자 경험을 유지하도록 훨씬 더 낮은 단-대-단(end-to-end) 지연을 요구한다. 엔터테인먼트 예를 들어, 클라우드 게임 및 비디오 스트리밍은 모바일 광대역 능력에 대한 요구를 증가시키는 또 다른 핵심 요소이다. 엔터테인먼트는 기차, 차 및 비행기와 같은 높은 이동성 환경을 포함하는 어떤 곳에서든지 스마트폰 및 태블릿에서 필수적이다. 또 다른 사용 예는 엔터테인먼트를 위한 증강 현실 및 정보 검색이다. 여기서, 증강 현실은 매우 낮은 지연과 순간적인 데이터 양을 필요로 한다.

또한, 가장 많이 예상되는 5G 사용 예 중 하나는 모든 분야에서 임베디드 센서를 원활하게 연결할 수 있는 기능 즉, mMTC에 관한 것이다. 2020년까지 잠재적인 IoT 장치들은 204 억 개에 이를 것으로 예측된다. 산업 IoT는 5G가 스마트 도시, 자산 추적(asset tracking), 스마트 유틸리티, 농업 및 보안 인프라를 가능하게 하는 주요 역할을 수행하는 영역 중 하나이다.

URLLC는 주요 인프라의 원격 제어 및 자체-구동 차량(self-driving vehicle)과 같은 초 신뢰 / 이용 가능한 지연이 적은 링크를 통해 산업을 변화시킬 새로운 서비스를 포함한다. 신뢰성과 지연의 수준은 스마트 그리드 제어, 산업 자동화, 로봇 공학, 드론 제어 및 조정에 필수적이다.

다음으로, 다수의 사용 예들에 대해 보다 구체적으로 살펴본다.

5G는 초당 수백 메가 비트에서 초당 기가 비트로 평가되는 스트림을 제공하는 수단으로 FTTH (fiber-to-the-home) 및 케이블 기반 광대역 (또는 DOCSIS)을 보완할 수 있다. 이러한 빠른 속도는 가상 현실과 증강 현실뿐 아니라 4K 이상(6K, 8K 및 그 이상)의 해상도로 TV를 전달하는데 요구된다. VR(Virtual Reality) 및 AR(Augmented Reality) 애플리케이션들은 거의 몰입형(immersive) 스포츠 경기를 포함한다. 특정 응용 프로그램은 특별한 네트워크 설정이 요구될 수 있다. 예를 들어, VR 게임의 경우, 게임 회사들이 지연을 최소화하기 위해 코어 서버를 네트워크 오퍼레이터의 에지 네트워크 서버와 통합해야 할 수 있다.

자동차(Automotive)는 차량에 대한 이동 통신을 위한 많은 사용 예들과 함께 5G에 있어 중요한 새로운 동력이 될 것으로 예상된다. 예를 들어, 승객을 위한 엔터테인먼트는 동시의 높은 용량과 높은 이동성 모바일 광대역을 요구한다. 그 이유는 미래의 사용자는 그들의 위치 및 속도와 관계 없이 고품질의 연결을 계속해서 기대하기 때문이다. 자동차 분야의 다른 활용 예는 증강 현실 대시보드이다. 이는 운전자가 앞면 창을 통해 보고 있는 것 위에 어둠 속에서 물체를 식별하고, 물체의 거리와 움직임에 대해 운전자에게 말해주는 정보를 겹쳐서 디스플레이 한다. 미래에, 무선 모듈은 차량들 간의 통신, 차량과 지원하는 인프라구조 사이에서 정보 교환 및 자동차와 다른 연결된 디바이스들(예를 들어, 보행자에 의해 수반되는 디바이스들) 사이에서 정보 교환을 가능하게 한다. 안전 시스템은 운전자가 보다 안전한 운전을 할 수 있도록 행동의 대체 코스들을 안내하여 사고의 위험을 낮출 수 있게 한다. 다음 단계는 원격 조종되거나 자체 운전 차량(self-driven vehicle)이 될 것이다. 이는 서로 다른 자체 운전 차량들 사이 및 자동차와 인프라 사이에서 매우 신뢰성이 있고, 매우 빠른 통신을 요구한다. 미래에, 자체 운전 차량이 모든 운전 활동을 수행하고, 운전자는 차량 자체가 식별할 수 없는 교통 이상에만 집중하도록 할 것이다. 자체 운전 차량의 기술적 요구 사항은 트래픽 안전을 사람이 달성할 수 없을 정도의 수준까지 증가하도록 초 저 지연과 초고속 신뢰성을 요구한다.

스마트 사회(smart society)로서 언급되는 스마트 도시와 스마트 홈은 고밀도 무선 센서 네트워크로 임베디드될 것이다. 지능형 센서의 분산 네트워크는 도시 또는 집의 비용 및 에너지-효율적인 유지에 대한 조건을 식별할 것이다. 유사한 설정이 각 가정을 위해 수행될 수 있다. 온도 센서, 창 및 난방 컨트롤러, 도난 경보기 및 가전 제품들은 모두 무선으로 연결된다. 이러한 센서들 중 많은 것들이 전형적으로 낮은 데이터 전송 속도, 저전력 및 저비용이다. 하지만, 예를 들어, 실시간 HD 비디오는 감시를 위해 특정 타입의 장치에서 요구될 수 있다.

열 또는 가스를 포함한 에너지의 소비 및 분배는 고도로 분산화되고 있어, 분산 센서 네트워크의 자동화된 제어가 요구된다. 스마트 그리드는 정보를 수집하고 이에 따라 행동하도록 디지털 정보 및 통신 기술을 사용하여 이런 센서들을 상호 연결한다. 이 정보는 공급 업체와 소비자의 행동을 포함할 수 있으므로, 스마트 그리드가 효율성, 신뢰성, 경제성, 생산의 지속 가능성 및 자동화된 방식으로 전기와 같은 연료들의 분배를 개선하도록 할 수 있다. 스마트 그리드는 지연이 적은 다른 센서 네트워크로 볼 수도 있다.

건강 부문은 이동 통신의 혜택을 누릴 수 있는 많은 응용 프로그램을 보유하고 있다. 통신 시스템은 멀리 떨어진 곳에서 임상 진료를 제공하는 원격 진료를 지원할 수 있다. 이는 거리에 대한 장벽을 줄이는데 도움을 주고, 거리가 먼 농촌에서 지속적으로 이용하지 못하는 의료 서비스들로의 접근을 개선시킬 수 있다. 이는 또한 중요한 진료 및 응급 상황에서 생명을 구하기 위해 사용된다. 이동 통신 기반의 무선 센서 네트워크는 심박수 및 혈압과 같은 파라미터들에 대한 원격 모니터링 및 센서들을 제공할 수 있다.

무선 및 모바일 통신은 산업 응용 분야에서 점차 중요해지고 있다. 배선은 설치 및 유지 비용이 높다. 따라서, 케이블을 재구성할 수 있는 무선 링크들로의 교체 가능성은 많은 산업 분야에서 매력적인 기회이다. 그러나, 이를 달성하는 것은 무선 연결이 케이블과 비슷한 지연, 신뢰성 및 용량으로 동작하는 것과, 그 관리가 단순화될 것이 요구된다. 낮은 지연과 매우 낮은 오류 확률은 5G로 연결될 필요가 있는 새로운 요구 사항이다.

물류(logistics) 및 화물 추적(freight tracking)은 위치 기반 정보 시스템을 사용하여 어디에서든지 인벤토리(inventory) 및 패키지의 추적을 가능하게 하는 이동 통신에 대한 중요한 사용 예이다. 물류 및 화물 추적의 사용 예는 전형적으로 낮은 데이터 속도를 요구하지만 넓은 범위와 신뢰성 있는 위치 정보가 필요하다.

본 발명의 실시 예들은 무선 접속 시스템들인 IEEE 802, 3GPP 및 3GPP2 중 적어도 하나에 개시된 표준 문서들에 의해 뒷받침될 수 있다. 즉, 본 발명의 실시 예들 중 본 발명의 기술적 사상을 명확히 드러내기 위해 설명하지 않은 단계들 또는 부분들은 상기 문서들에 의해 뒷받침될 수 있다. 또한, 본 문서에서 개시하고 있는 모든 용어들은 상기 표준 문서에 의해 설명될 수 있다.

설명을 명확하게 하기 위해, 3GPP LTE/LTE-A/NR(New RAT)를 위주로 기술하지만 본 발명의 기술적 특징이 이에 제한되는 것은 아니다.

용어 정의

eLTE eNB: eLTE eNB는 EPC 및 NGC에 대한 연결을 지원하는 eNB의 진화(evolution)이다.

gNB: NGC와의 연결뿐만 아니라 NR을 지원하는 노드.

새로운 RAN: NR 또는 E-UTRA를 지원하거나 NGC와 상호 작용하는 무선 액세스 네트워크.

네트워크 슬라이스(network slice): 네트워크 슬라이스는 종단 간 범위와 함께 특정 요구 사항을 요구하는 특정 시장 시나리오에 대해 최적화된 솔루션을 제공하도록 operator에 의해 정의된 네트워크.

네트워크 기능(network function): 네트워크 기능은 잘 정의된 외부 인터페이스와 잘 정의된 기능적 동작을 가진 네트워크 인프라 내에서의 논리적 노드.

NG-C: 새로운 RAN과 NGC 사이의 NG2 레퍼런스 포인트(reference point)에 사용되는 제어 평면 인터페이스.

NG-U: 새로운 RAN과 NGC 사이의 NG3 레퍼런스 포인트(reference point)에 사용되는 사용자 평면 인터페이스.

비 독립형(Non-standalone) NR: gNB가 LTE eNB를 EPC로 제어 플레인 연결을 위한 앵커로 요구하거나 또는 eLTE eNB를 NGC로 제어 플레인 연결을 위한 앵커로 요구하는 배치 구성.

비 독립형 E-UTRA: eLTE eNB가 NGC로 제어 플레인 연결을 위한 앵커로 gNB를 요구하는 배치 구성.

사용자 평면 게이트웨이: NG-U 인터페이스의 종단점.

뉴머로러지(numerology): 주파수 영역에서 하나의 subcarrier spacing에 대응한다. Reference subcarrier spacing을 정수 N으로 scaling함으로써, 상이한 numerology가 정의될 수 있다.

시스템 일반

도 1은 본 명세서에서 제안하는 방법이 적용될 수 있는 NR의 전체적인 시스템 구조의 일례를 나타낸 도이다.

도 1을 참조하면, NG-RAN은 NG-RA 사용자 평면(새로운 AS sublayer/PDCP/RLC/MAC/PHY) 및 UE(User Equipment)에 대한 제어 평면(RRC) 프로토콜 종단을 제공하는 gNB들로 구성된다.

상기 gNB는 Xn 인터페이스를 통해 상호 연결된다.

상기 gNB는 또한, NG 인터페이스를 통해 NGC로 연결된다.

보다 구체적으로는, 상기 gNB는 N2 인터페이스를 통해 AMF (Access and Mobility Management Function)로, N3 인터페이스를 통해 UPF (User Plane Function)로 연결된다.

* NR (New Rat) 뉴머롤로지 (Numerology) 및 프레임(frame) 구조

NR 시스템에서는 다수의 뉴머롤로지(numerology)들이 지원될 수 있다. 여기에서, 뉴머롤로지는 서브캐리어 간격(subcarrier spacing)과 CP(Cyclic Prefix) 오버헤드에 의해 정의될 수 있다. 이 때, 다수의 서브캐리어 간격은 기본 서브캐리어 간격을 정수 N(또는,

)으로 스케일링(scaling) 함으로써 유도될 수 있다. 또한, 매우 높은 반송파 주파수에서 매우 낮은 서브캐리어 간격을 이용하지 않는다고 가정될지라도, 이용되는 뉴머롤로지는 주파수 대역과 독립적으로 선택될 수 있다.

또한, NR 시스템에서는 다수의 뉴머롤로지에 따른 다양한 프레임 구조들이 지원될 수 있다.

이하, NR 시스템에서 고려될 수 있는 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 뉴머롤로지 및 프레임 구조를 살펴본다.

*NR 시스템에서 지원되는 다수의 OFDM 뉴머롤로지들은 표 1과 같이 정의될 수 있다.

NR 시스템에서의 프레임 구조(frame structure)와 관련하여, 시간 영역의 다양한 필드의 크기는

의 시간 단위의 배수로 표현된다. 여기에서,

이고,

이다. 하향링크(downlink) 및 상향링크(uplink) 전송은

의 구간을 가지는 무선 프레임(radio frame)으로 구성된다. 여기에서, 무선 프레임은 각각

의 구간을 가지는 10 개의 서브프레임(subframe)들로 구성된다. 이 경우, 상향링크에 대한 한 세트의 프레임들 및 하향링크에 대한 한 세트의 프레임들이 존재할 수 있다.

도 2는 본 명세서에서 제안하는 방법이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 상향링크 프레임과 하향링크 프레임 간의 관계를 나타낸다.

도 2에 나타난 것과 같이, 단말(User Equipment, UE)로 부터의 상향링크 프레임 번호 i의 전송은 해당 단말에서의 해당 하향링크 프레임의 시작보다

이전에 시작해야 한다.

뉴머롤로지

에 대하여, 슬롯(slot)들은 서브프레임 내에서

의 증가하는 순서로 번호가 매겨지고, 무선 프레임 내에서

의 증가하는 순서로 번호가 매겨진다. 하나의 슬롯은

의 연속하는 OFDM 심볼들로 구성되고,

는, 이용되는 뉴머롤로지 및 슬롯 설정(slot configuration)에 따라 결정된다. 서브프레임에서 슬롯

의 시작은 동일 서브프레임에서 OFDM 심볼

의 시작과 시간적으로 정렬된다.

모든 단말이 동시에 송신 및 수신을 할 수 있는 것은 아니며, 이는 하향링크 슬롯(downlink slot) 또는 상향링크 슬롯(uplink slot)의 모든 OFDM 심볼들이 이용될 수는 없다는 것을 의미한다.

표 2는 뉴머롤로지

에서의 일반(normal) CP에 대한 슬롯 당 OFDM 심볼의 수를 나타내고, 표 3은 뉴머롤로지

에서의 확장(extended) CP에 대한 슬롯 당 OFDM 심볼의 수를 나타낸다.

NR 물리 자원( NR Physical Resource)

NR 시스템에서의 물리 자원(physical resource)과 관련하여, 안테나 포트(antenna port), 자원 그리드(resource grid), 자원 요소(resource element), 자원 블록(resource block), 캐리어 파트(carrier part) 등이 고려될 수 있다.

이하, NR 시스템에서 고려될 수 있는 상기 물리 자원들에 대해 구체적으로 살펴본다.

먼저, 안테나 포트와 관련하여, 안테나 포트는 안테나 포트 상의 심볼이 운반되는 채널이 동일한 안테나 포트 상의 다른 심볼이 운반되는 채널로부터 추론될 수 있도록 정의된다. 하나의 안테나 포트 상의 심볼이 운반되는 채널의 광범위 특성(large-scale property)이 다른 안테나 포트 상의 심볼이 운반되는 채널로부터 추론될 수 있는 경우, 2 개의 안테나 포트는 QC/QCL(quasi co-located 혹은 quasi co-location) 관계에 있다고 할 수 있다. 여기에서, 상기 광범위 특성은 지연 확산(Delay spread), 도플러 확산(Doppler spread), 주파수 쉬프트(Frequency shift), 평균 수신 파워(Average received power), 수신 타이밍(Received Timing) 중 하나 이상을 포함한다.

도 3은 본 명세서에서 제안하는 방법이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 지원하는 자원 그리드(resource grid)의 일 예를 나타낸다.

도 3을 참고하면, 자원 그리드가 주파수 영역 상으로

서브캐리어들로 구성되고, 하나의 서브프레임이 14 x 2^u OFDM 심볼들로 구성되는 것을 예시적으로 기술하나, 이에 한정되는 것은 아니다.

NR 시스템에서, 전송되는 신호(transmitted signal)는

서브캐리어들로 구성되는 하나 또는 그 이상의 자원 그리드들 및

의 OFDM 심볼들에 의해 설명된다. 여기에서,

이다. 상기

는 최대 전송 대역폭을 나타내고, 이는, 뉴머롤로지들뿐만 아니라 상향링크와 하향링크 간에도 달라질 수 있다.

이 경우, 도 4와 같이, 뉴머롤로지

및 안테나 포트 p 별로 하나의 자원 그리드가 설정될 수 있다.

도 4는 본 명세서에서 제안하는 방법이 적용될 수 있는 안테나 포트 및 뉴머롤로지 별 자원 그리드의 예들을 나타낸다.

뉴머롤로지

및 안테나 포트 p에 대한 자원 그리드의 각 요소는 자원 요소(resource element)로 지칭되며, 인덱스 쌍

에 의해 고유적으로 식별된다. 여기에서,

는 주파수 영역 상의 인덱스이고,

는 서브프레임 내에서 심볼의 위치를 지칭한다. 슬롯에서 자원 요소를 지칭할 때에는, 인덱스 쌍

이 이용된다. 여기에서,

이다.

뉴머롤로지

및 안테나 포트 p에 대한 자원 요소

는 복소 값(complex value)

에 해당한다. 혼동(confusion)될 위험이 없는 경우 혹은 특정 안테나 포트 또는 뉴머롤로지가 특정되지 않은 경우에는, 인덱스들 p 및

는 드롭(drop)될 수 있으며, 그 결과 복소 값은

또는

이 될 수 있다.

또한, 물리 자원 블록(physical resource block)은 주파수 영역 상의

연속적인 서브캐리어들로 정의된다. 주파수 영역 상에서, 물리 자원 블록들은 0부터

까지 번호가 매겨진다. 이 때, 주파수 영역 상의 물리 자원 블록 번호(physical resource block number)

와 자원 요소들

간의 관계는 수학식 1과 같이 주어진다.

또한, 캐리어 파트(carrier part)와 관련하여, 단말은 자원 그리드의 서브셋(subset)만을 이용하여 수신 또는 전송하도록 설정될 수 있다. 이 때, 단말이 수신 또는 전송하도록 설정된 자원 블록의 집합(set)은 주파수 영역 상에서 0부터

까지 번호가 매겨진다.

Self-contained 슬롯 구조

TDD 시스템에서 데이터 전송의 latency를 최소화하기 위하여 5세대 New RAT(NR)에서는 도 5와 같은 self-contained slot structure를 고려하고 있다.

즉, 도 5는 본 명세서에서 제안하는 방법이 적용될 수 있는 self-contained slot 구조의 일례를 나타낸 도이다.

도 5에서, 빗금 친 영역(510)은 하향링크 제어(downlink control) 영역을 나타내고, 검정색 부분(520)은 상향링크 제어(uplink control) 영역을 나타낸다.

아무런 표시가 없는 부분(530)은 downlink data 전송을 위해 사용될 수도 있고, uplink data 전송을 위해 사용될 수도 있다.

이러한 구조의 특징은 한 개의 slot 내에서 DL 전송과 UL 전송이 순차적으로 진행되고, 하나의 slot 내에서 DL data를 보내고, UL Ack/Nack도 송수신할 수 있다.

이와 같은 slot을 ‘self-contained slot’이라고 정의할 수 있다.

즉, 이러한 slot 구조를 통해서, 기지국은 데이터 전송 에러 발생시에 단말로 데이터 재전송까지 걸리는 시간을 줄이게 되며, 이로 인해 최종 데이터 전달의 latency를 최소화할 수 있다.

이러한 self-contained slot 구조에서, 기지국과 단말은 송신 모드에서 수신모드로 전환하는 과정 또는 수신모드에서 송신모드로 전환하는 과정을 위한 시간 간격(time gap)이 필요하다.

이를 위하여 해당 slot 구조에서, DL에서 UL로 전환되는 시점의 일부 OFDM symbol이 보호 구간(guard period, GP)로 설정된다.

비 정기적인 스몰 패킷을 위한 지연(Latency for infrequent small packets)

*비 정기적인 응용 계층 스몰 패킷/메시지 전송에 대해 모바일 디바이스가 이 것의 “배터리 효율” 상태가 가장 좋은 상태에서 시작하는 경우, 시간은 모바일 디바이스의 무선 프로토콜 계층 2/3 SDU 송신 점(egress point)에서 RAN의 무선 프로토콜 계층 2/3 SDU 수신 점(ingress poiont)으로 응용 프로그램 계층 패킷/메시지를 성공적으로 전달하는데 걸리는 시간을 의미한다.

위와 같은 정의에 대해 지연은 164dB의 최대 결합 손실(MaxCL)에서 측정 한 20 바이트 응용 프로그램 패킷(105 바이트 물리 계층에 해당하는 압축되지 않은 IP 헤더 사용)에 대해 업 링크에서 10 초 이상 악화되지 않아야한다.

분석 평가는 기본 평가 방법이며 필요에 따라 시스템 수준 평가를 고려할 수 있다.

커버리지 (Coverage)

160bps의 데이터 레이트를 위해 디바이스와 기지국 사이트(안테나 커넥터(들)) 간의 상향링크 및 하향링크에 있는 MaxCL, 데이터 레이트는 상향링크 및 하향링크에서 무선 프로토콜 스택의 송신/수신 지점에서 관찰된다.

타겟 커버리지는 164dB이며, 링크 버짓(budget) 및/또는 링크 수준 분석은 평가 방법으로 사용된다.

익스트림 커버리지 (extreme coverage)

결합 손실은 단말 안테나 포트와 eNode B 안테나 포트 사이의 링크를 통한 전체 장기 채널 손실로서 정의될 수 있으며, 실제로 안테나 이득, 경로 손실, 쉐도잉, 신체 손실 등을 포함한다.

MaxCL은 서비스가 제공 될 수있는 결합 손실의 한계 값이므로 서비스의 적용 범위를 정의하며 반송파 주파수와 무관하다. 이때, MaxCL은 UL 및 DL에서 아래 수학식 2와 같이 정의된다.

MaxCL은 링크 예산 분석을 통해 평가될 수 있으며(링크 수준 시뮬레이션에서 지원될 수 있다), MaxCL의 계산 템플릿은 아래 표 4에 개시되어 있다.

이때, 아래 표 5와 같은 가정이 이용될 수 있다.

고정 사용자를 위한 다운 링크 데이터 속도가 2Mbps이고 업 링크 데이터 속도가 60kbps인 기본 MBB 서비스의 경우, 최대 결합 손실의 목표는 140dB이고, 모바일 사용자의 경우 384kbps의 다운 링크 데이터가 허용된다.

고정 사용자를 위한 다운 링크 데이터 속도가 1Mbps이고 업 링크 데이터 속도가 30kbps인 기본 MBB 서비스의 경우, 최대 결합 손실 목표는 143dB이다. 이 커플링 손실에 관련 다운 링크 및 업 링크 제어 채널 또한 적절하게 수행되어야 한다.

평가 방법론으로, 저밀도 영역에서 극단적 인 장거리 적용을 위해 링크 예산 및 / 또는 링크 수준 분석이 사용될 수 있다.

UE 배터리 수명( UE battery life)

UE 배터리 수명은 재충전 없이 UE의 배터리 수명에 의해 평가 될 수 있다. mMTC의 경우, 극단적인 적용 범위에 있는 UE 배터리 수명은 모바일에 의한 데이터 전송의 활동을 기반으로 해야하며 최대 에너지는 5Wh라고 가정 할 때 Maxby에서 164byte에서 20bytes DL로 이어지는 200bytes UL이다.

mMTC에 대한 UE 배터리 수명 목표는 10 년 이상이어야 하며, 15 년이 바람직하다.

분석 평가는 평가 방법으로 사용된다.

연결 밀도(Connection density)

연결 밀도는 단위 영역 당 목표 QoS를 충족시키는 장치의 총 수를 의미한다(km2 당). 대상 QoS는 주어진 패킷 도착률 l 및 패킷 크기 S에서 시스템 패킷 손실률을 1 % 미만으로 보장한다. 패킷 드롭 율=(중단 된 패킷 수) /(생성 된 패킷 수)이고, 여기서 패킷이 패킷 삭제 타이머를 초과하도록 패킷을 성공적으로 수신하지 못하면, 패킷은 정지(in outage)한다.

연결 밀도의 목표는 도시 환경에서 1,000,000 장치/km2이어야한다.

3GPP는 높은 연결 효율(단위 주파수 자원 당 TRxP 당 지원되는 장치 수로 측정)을 통해 표준을 개발하여 원하는 연결 밀도를 달성해야하며, 대규모 연결 (도시 환경)을위한 도시 범위에 대한 분석, 링크 수준 평가 및 시스템 수준 평가가 수행되어야한다.

LTE PRACH

아래 표 6은 LTE에서 지원하는 PRACH 포맷의 일 예를 나타낸다.

표 6과 같이, LTE에서 지원하는 최대 셀 반경(cell radius)는 100.2km이며, LTE 네트워크를 이용한 in-band 동작을 위해서는 적어도 동일한 수준의 셀 반경의 지원이 필요하다.

종래 NB-IoT의 NPRACH는 GSM 네트워크를 기반으로 셀 반경을 35km까지 지원하도록 설계되었다. 종래 NB-IoT에서 지원하는 NPRACH 포맷은 아랭 표 7과 같다.

표 7에 나타난 바와 같이 NB-IoT의 임의 접속 프리앰블은 명시적으로 가드 타임을 규정하지 않는다.

NB-IoT의 임의 접속 절차는 아래와 같이 기존의 LTE와 유사한 4-Step 경쟁 기반 RACH 절차를 지원할 수 있다.

1) MSG 1: RA 프리앰블 전송(단말 -> 기지국)

2) MSG 2: 기지국으로부터 RAR(Random Access Response) 수신, RARs은 TA command 및 msg3 스케줄링 포함 (단말 <- 기지국)

3) Msg 3: RRC 연결 요청 및 UE id를 포함하는 RA 메시지(단말 -> 기지국)

4) Msg 4: RRC 연결 설정 및 UE id를 포함하는 경쟁 해결 메시지(contention resolution messages)(단말 <- 기지국)

Msg 4 이후의 동작은 msg 3에 대한 HARQ-ACK, UE id를 포함하는 RRC 연결 설정 완료 메시지(RRC connection setup complete message)의 전송 등을 포함한다.

NB-IoT를 위한 EPS(Evolved Packet System) system enhancement까지 고려하면, NB-IoT는 다음 두 가지 형태의 임의 접속 절차를 지원할 수 있다.

- 제어 영역 EPS 최적화(Control plane EPS optimization)

1) Msg 1: RA 프리앰블 전송

2) Msg 2: 기지국으로부터 RAR(Random Access Response) 수신, RARs은 TA command 및 msg3 스케줄링 포함

3) Msg 3: RRC 연결 요청 송수신

4) Msg 4: RRC 연결 설정

5) Msg 5: RRC 연결 설정 완료(데이터에 대한 NAS PDU 포함)

- 사용자 영역 EPS 최적와(User plane EPS optimization)

1) Msg 1: RA 프리앰블 전송

3) Msg 3: RRC 연결 요청 송수신

4) Msg 4: RRC 연결 재개(resume)

5) Msg 5: RRC 연결 재개 완료

6) (N)PUSCH(UL date) 전송

UL data 전송 관점에서 두 방법을 비교하면, control plane EPS 최적화의 경우에는 msg5에 최초 UL 데이터 전송이 가능하고, user plane EPS 최적화의 경우에는 msg5 이후에 최초의 UL 데이터 전송이 가능하다.

기존의 NB-IoT는 셀 반경 35Km를 지원하는 GERAN 네트워크를 기반으로 설계되었기 때문에 임의 접속 프리앰블의 사이클릭 프리픽스(cyclic prefix: CP)가 최대 40km 정도 까지만 지원하도록 설계되어 있다. 그러나, NB-IoT의 대표적인 배포 시나리오(deployment scenario) 중의 하나인 LTE network에서의 in-band 동작을 고려하면, LTE network에서 지원하는 최대 셀 반경 100km를 지원하는 것이 필요하다.

또한, NB-IoT의 사용자 케이스가 LTE network이 잘 갖추어 지지 않은 곳에서의 사용을 포함하고 있는 점을 감안해도 큰 셀 반경을 지원하는 것은 필요하다.

셀 반경의 확장을 지원하기 위해서는 CP를 확장해야 한다. 예를 들어, 셀 반경이 100 km를 지원하기 위해서는 왕복 시간(round trip time)을 커버하는 길이의 CP를 사용해야 하는데, 이 때 필요한 CP의 최소 길이는 아래 수학식 3에 의해서 계산된다.

이렇게 큰 셀 반경을 지원하기 위해서 확장된 CP를 extended CP(E-CP) 라고 한다. 추가적으로 지연 확산(delay spread)을 고려하여 약간의 마진을 가지도록 E-CP의 길이를 설계할 수 있다. 또한, 기지국 관점에서 단말로부터 수신된 임의 접속 프리앰블이 바로 다음에 오는 인접한 서브 프레임과 중첩되는 것을 피하기 위해서 프레임과 다음 상향링크 전송이 가능한 서브 프레임 사이에 E-CP와 같은 길이 (666.7 us) 의 가드 타임(guard time: GT)이 필요하다.

상향링크 직교(Uplink orthogonal) 송수신을 위해서 기지국이 각 UE들의 상향링크 전송 타이밍을 개별적으로 제어하는 것이 필요하다. 이 과정을 타이밍 어드밴드(timing advance: TA) 라고 하는데, 초기 타이밍 어드밴스는 임의 접속 절차를 통해서 수행된다.

NB-IoT에서는 UE가 임의 접속 프리앰블을 전송하면, 기지국은 수신된 프리앰블로부터 상향링크 전송 지연을 추정하여 타이밍 어드밴스 커맨드(timing advance command) 형태로 임의 접속 응답(random access response: RAR) 메시지에 포함하여 단말에게 전송한다. UE는 RAR 메시지를 통해서 전달 받은 TA 커맨드를 통해서 상향링크 전송 타이밍을 조절할 수 있다.

NB-IoT의 임의 접속 프리앰블은 단일 캐리어 주파수 호핑(single carrier frequency hopping) 방식인데, 타이밍 추정(timing estimation) 획득 범위와 정확도를 모두 고려하여 설계되었다. 종래의 임의 접속 프리앰블의 부 반송파 간격(subcarrier spacing)은 3.75kHz로 40km 셀 반경까지 ambiguity없이 타이밍 추정이 가능하도록 설계되었다.

두 개의 부 반송파 간의 간격을 이용하여 타이밍 추정을 하고자 할 경우, ambiguity없이 지원 가능한 셀 반경은 다음과 같이 계산될 수 있다. 떨어진 두 부 반송파 간의 간격을 이용하여 추정할 경우, 두 위상의 차이는 2*pi*delta_f이다. 여기서, delta_f는 두 부 반송파 간의 간격을 Hz단위로 나타낸 것이다.

위상 값이 셀 반경과 일대일 대응 값을 가지려면, 2*pi*delta_f*tau_RTT<2*pi 인 관계가 성립해야 하므로, ambiguity없는 추정을 위해서는 tau_RTT<1/delta_f 인 관계가 성립해야 하고, 왕복 거리는 tau_RTT*(3E8m/s)이므로, 결국 셀 반경은 1/delta_f*3E8/2=1/3.75 kHz*3E8(m/s)/2=40km 이다.

종래의 임의 접속 프리앰블의 3.75 kHz 부 반송파 간격으로 ambiguity 없이 타이밍 추정이 가능한 셀 반경이 40 km이므로, 100km 셀 반경의 지원을 위해서는 1.5 kHz이하로 subcarrier spacing을 축소해야 한다.

위와 같이, 100km 셀 반경을 지원하도록 새로 제안되는 프리앰블을 본 발명에서는 향상된 프리앰블(enhanced preamble) 또는 향상된 NPRACH(enhanced NPRACH)라고 호칭할 수 있으며, 이와 대비하여 종래의 임의 접속 프리앰블을 레거시 프리앰블(legacy preamble) 또는 레거시 NPRACH(legacy NPRACH) 라고 호칭할 수 있다.

도 6 및 도 7은 본 명세서에서 제안하는 방법이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 프리앰블의 호핑 간격의 일 예를 나타낸 도이다.

도 6은 레거시 프리앰블의 주파수 호핑 간격을 나타낸 것으로써, 도 6에 도시된 바와 같이 레거시 프리앰블의 경우, 3.75 kHz의 부 반송파의 정수 배 간견으로 주파수 호핑을 수행한다.

향상된 프리앰블의 부 반송파 간격의 값은 지연 확산, 레거시 프리앰블과의 FDM을 수행하는 경우 발생할 수 있는 간섭 등을 고려하여 3.75kHz의 1/N배(N은 양의 정수)일 수 있다. 예를 들어, N이 ‘3’인 경우 향상된 프리앰블의 부 반송파 간격은 3.75kHz의 1/3배인 1.25kHz가 되며, 셀 반경은 120km까지 지원이 가능한다.

이하, 향상된 프리앰블 포맷은 포맷 2로 호칭될 수 있으며, 레거시 프리앰블 포맷은 포맷 0 또는 포맷 1로 호칭될 수 있다.

아래 표 8은 프리앰블 포맷에 따른 부 반송파 간격(

)의 일 예를 나타낸다.

도 7은 향상된 프리앰블의 부 반송파 간격과 이에 대한 최소 주파수 호핑 간격을 레거시 3.75kHz(점선으로 표시)와 비교하여 나타내고 있다.

또한, NPRACH의 부 반송파 간격을 줄이기 위한 방법은 레거시 프리앰블 대비 동일 대역폭에서 더 많은 수의 프리앰블을 FDM을 통해서 지원할 수 있다. 하지만, 심볼 구간(symbol duration)의 증가로 인하여 프리앰블 구간이 증가할 수 있다.

시간 추정의 측면에서는 최소 주파수 호핑 거리(minimum frequency hopping distance)가 줄어들면서 시간 획득 범위(timing acquisition rang)가 늘어나는 반면, 획득 후 잔류 오차(residual error)가 증가하기 때문에 레거시 프리앰블과 동일한 최대 주파수 호핑 거리를 가정하였을 때, 레거시 프리앰블 대비 실패 확률이 증가할 수 있다.

이하, 향상된 NPRACH 구조에 대해 살펴보도록 한다.

도 8은 본 명세서에서 제안하는 방법이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 임의 접속을 위한 심볼 그룹의 일 예를 나타낸 도이다.

도 8의 (a)는 레거시 프리앰블의 심볼 그룹의 일 예를 나타내고, 도 8의 (b)는 향상된 프리앰블의 심볼 그룹의 일 예를 나타낸다.

향상된 프리앰블의 부 반송파 간격의 변경에 따른 문제점과 레거시 프리앰블과의 시간/주파수 자원 공유 또는 중첩(overlapping)을 고려하여, 향상된 프리앰블은 아래와 같은 요구사항을 만족하도록 설계될 수 있다.

i) 프리앰블 구간의 과도한 증가를 제한하기 위해 심볼 그룹을 구성하는 심볼 개수가 감소될 수 있다. 예를 들어, 프리앰블 구간의 과도한 증가를 제한하기 위해 심볼 그룹이 도 8의 (b)에 도시된 바와 같이 1개의 CP와 3개의 심볼들로 구성되도록 제한될 수 있다. 즉, 총 4개의 심볼 구간으로 심볼 그룹이 구성될 수 있다(레거시 프리앰블은 도 8의 (a)에 도시된 바와 같이 1개의 CP와 5개의 심볼들(총 6개읜 심볼 구간)로 심볼 그룹이 구성됨)

ii) 시간 추정에서 성능을 보전하기 위해 프리앰블 내에 중간 주파수 홉 거리(intermediate frequency hop distance)가 포함될 수 있다. 예를 들어, 1.25kHz 부 반송파 간격(N=3)을 가정하는 경우, 최소 홉 거리는 1.25kHz, 최대 홉 거리는 레거시 프리앰블과 비슷한 정확도를 유지하기 위해 1.25*18 kHz(=3.75*6kHz), 그리고, 중간 주파수 홉 거리는 1.25*3kHz 또는 1.25*6kHz 등으로 구성될 수 있다.

iii) 레거시 프리앰블과 시간/주파수 자원 공유 또는 중첩, 또는 구현상의 복잡도를 제한하기 위해서 레거시 프리앰블과 동일한 NPRACH 대역폭(bandwidth)을 유지할 수 있다(45kHz). 1.25kHz의 부 반송파 간격(N=3)을 가정할 경우, 45kHz NPRACH 대역폭 내에서 최대 36개의 시작 부 반송파 인덱스(starting subcarrier index)를 통한 향상된 NPRACH 자원의 할당이 가능하고, 각 향상된 프리앰블들은 36개의 부 반송파(45kHz NPRACH 대역폭) 내에서 주파수 호핑을 수행할 수 있다.

iv) NPRACH 대역폭(45kHz) 내에서 최대한의 향상된 NPRACH 자원 이용률(enhanced NPRACH resource utilization)을 제공할 수 있어야 한다. 예를 들면, NPRACH 대역폭 내의 모든 부 반송파 인덱스를 향상된 NPRACH 자원으로 할당할 수 있어야 한다.

이와 같은 요구사항을 만족시키는 방법으로 1.25kHz(N=3) 부 반송파 간격과 심볼 그룹이 1개의 CP와 3개의 심볼들(총 4개의 심볼 구간)으로 구성되는 경우를 가정하여 이하의 향상된 프리앰블 구조를 제안한다.

아래의 프리앰블 구조는 1.25kHz(N=3)이 아닌 다른 부 반송파 간격 값을 갖는 경우와 심볼 그룹의 상이한 경우에도 동일하게 적용될 수 있다. 아래의 제안에서 k(k는 0부터 35의 값을 갖는 정수)는 NPRACH 대역폭 내의 향상된 NPRACH 시작 부 반송파 인덱스를 의미한다. NSG는 향상된 NPRACH 내의 심볼 그룹의 개수를 나타낸다.

<실시 예 1>

향상된 NPRACH 구조는 아래와 같은 특징을 갖을 수 있다.

- 6개의 심볼 그룹으로 구성(NSG=6)

- 6개의 심볼 그룹이 3개(최대, 중간, 최소)의 주파수 호핑거리를 지원할 수 있다. 예를 들어, 3개의 호핑 거리는 (1, 3, 18)*1.25kHz일 수 있다.

- 최소와 중간 호핑 거리에 대해서는 동일 프리앰블 내에서 CFO(Carrier Frequency Offset)의 취소(CFO cancellation)를 위해 대칭 주파수 호핑(symmetric frequency hopping)를 지원할 수 있다.

- 대칭 주파수 호핑은 두 개의 주파수 호핑이 호핑 거리는 같고 호핑 방향이 반대인 경우를 의미한다. 대칭 호핑을 제공하는 두 개의 주파수 호핑을 대칭 호핑 쌍(symmetric hopping pair)라 할 수 있다. 예를 들어, 3개의 주파수 호핑 거리가 (1, 3, 18)*1.25kHz로 구성되는 경우, ±1.25kHz와 ±1.25*3kHz의 주파수 호핑이 적용될 수 있다.

- 최소 거리 또는 대칭 호핑 쌍 간의 분리(Minimum distance or separation between the symmetric hopping pair)

거리 또는 분리는 심볼 그룹 단위로 표시된다. 예를 들면, 아래 실시 예 1-1 및 도 9에서 주파수 호핑 패턴은 [k0, k_-1±1, k_-1

1, k_-1±3, k_-1

3, (k_-1+18) mod 36] 이므로 최소 홉 거리는 1이고, 중간 홉 거리는 1이다.

(실시 예 1-1)

도 9는 본 명세서에서 제안하는 임의 접속 프리앰블의 주파수 호핑 방법의 일 예를 나타낸 도이다.

도 9의 (a)를 참조하면, 향상된 프리앰블을 위한 심볼 그룹의 주파수 호핑은 대칭 호핑 쌍을 갖고, 이전 심볼 그룹의 부 반송파보다 더 큰 호핑 간격을 갖는 패턴으로 주파수 호핑이 수행될 수 있다.

예를 들면, 도 9의 (a)에 도시된 바와 같이 실시 예 1의 프리앰블 구조에서 주파수 호핑의 패턴은 아래와 같을 수 있다.

[k0, k_-1±1, k_-1

1, k_-1±3, k_-1

3, (k_-1+18) mod 36]

위의 호핑 패턴에서 k₀(k₀는 0부터 35의 값을 갖는 정수)는 NPRACH 대역폭 내의 향상된 NPRACH 시작 부 반송파 인덱스이고, k_-1은 이전 심볼 그룹의 부 반송파 인덱스를 나타낸다.

위의 매핑 패턴에 따라 두 번째 심볼 그룹부터는 이전 심볼 그룹의 부 반송파 인덱스에 따라서 호핑되는 위치가 상대적으로 결정될 수 있다. 즉, 이전 심볼 그룹이 매핑된 부 반송파 위치를 기준으로 이후에 프리앰블의 전송을 위한 심볼 그룹이 매핑되는 부 반송파의 위치가 특정 부 반송파 인덱스만큼 달라지도록 결정될 수 있다.

대 괄호 내의 N_SG개의 요소들은 각각의 심볼 그룹들의 부 반송파 인덱스를 나타낸다. 이하, 본 발명에서 위와 같은 표기법으로 향상된 프리앰블을 구성하는 N_sg개의 심볼 그룹 단위의 주파수 호핑 패턴을 표시하도록 한다.

위의 매핑 패턴에서 ‘±’는 향상된 프리앰블의 전송을 위한 해당 심볼 그룹이 이전 심볼그룹의 부 반송파 인덱스에 따라 ‘+’ 또는 ‘-’방향으로 호핑 방향이 정해질 수 있다는 것을 의미한다.

예를 들어, 위의 패턴에서 k₀가 ‘0’일 경우, 호핑 패턴은 [0, 1, 0, 3, 0, 18]가 될 수 있으며, k₀가 ‘1’일 경우, 호핑 패턴은 [1, 0, 1, 4, 1, 19]이 될 수 있다.

또한, ‘±’와 ‘

’를 구별하여 나타냄으로써, 두 심볼 그룹이 호핑 거리가 동일하고, ‘±’와 ‘

’로 표기될 경우, 대칭 호핑 쌍을 의미할 수 있다.

즉, 이전 심볼 그룹의 부 반송파 인덱스를 기준으로, 부 반송파 인덱스가 동일한 값만큼 증가되고, 감소되는 심볼 그룹은 서로 대칭되는 호핑 쌍을 형성할 수 있으며, 이와 같은 대칭되는 호핑 쌍으로 인하여 CFO cancellation의 효과를 얻을 수 있다.

실시 예 1-1은 실시 예1의 특징과 함께 N_SG의 값이 ‘6’인 경우, 향상된 프리앰블 구조 중에서 최소 거리 또는 대칭 호핑 쌍 간의 분리가 가장 작을 수 있다. 예를 들면, 실시 예 1-1에서 예시로 설명한 호핑 패턴의 경우, 최소 거리와 중간 홉 거리가 ‘1’이다.

(실시 예 1-2)

향상된 프리앰블을 위한 심볼 그룹의 주파수 호핑은 이전 심볼 그룹의 부 반송파 인덱스를 기준으로 하여 인덱스 값이 특정 값만큼 증가되거나 감소되는 패턴으로 수행될 수 있다.

예를 들면, 도 9의 (b)에 도시된 바와 같이 NPRACH를 위한 향상된 프리앰블을 전송하는 심볼 그룹의 부 반송파에 대한 호핑 패턴은 아래와 같을 수 있다.

[k0, k_-1±1, (k_-1+18) mod 36, k_-1

1, k_-1±3, k_-1

3, ]

도 9의 (b)에 도시된 매핑 패턴과 같은 매핑 패턴인 실시 예 1-2은 실시 예1의 특징과 함께 실시 예 1-1보다 최소 홉 거리의 대칭 호핑 쌍의 에러 측정이 독립적이기 때문에 정확도가 향상될 수 있지만, 최소 홉 거리와 중간 홉 거리가 각각 2와 1로 실시 예 1-1보다 최소 거리 또는 대칭 호핑 쌍 간의 분리 측면에서 단점이 존재할 수 있다.

<실시 예 2>

향상된 NPRACH 구조는 아래와 같은 특징을 갖을 수 있다.

- 7개의 심볼 그룹으로 구성(N_SG=7)

- 7개의 심볼 그룹이 3개(최대, 중간, 최소)의 주파수 호핑거리를 지원할 수 있다. 예를 들어, 3개의 호핑 거리는 (1, 3, 18)*1.25kHz일 수 있다.

(실시 예 2-1)

도 10은 본 명세서에서 제안하는 임의 접속 프리앰블의 주파수 호핑 방법의 또 다른 일 예를 나타낸 도이다.

도 10을 참조하면, 향상된 프리앰블을 위한 심볼 그룹의 주파수 호핑은 대칭 호핑 쌍을 갖고, 이전 심볼 그룹의 부 반송파보다 더 큰 호핑 간격을 갖는 패턴으로 주파수 호핑이 수행될 수 있다. 이때, 실시예 1-1 또는 1-2보다 더 많은 수의 심볼 그룹들에 대한 호핑 패턴이 추가될 수 있다.

예를 들면, 도 10에 도시된 바와 같이 실시 예 2-1의 프리앰블 구조에서 주파수 호핑의 패턴은 아래와 같을 수 있다.

[k0, k_-1±1, k_-1

1, k_-1±3, k_-1

3, k_-1±18, k_-1

18]

실시 예 2-1은 실시 예2에서 설명한 구조에 기초하여 N_SG의 값이 ‘7’로 확장된 구조이다. N_SG의 값이 ‘6’인 실시 예 1-1 및 실시 예 1-2와 비교하여 추가된 마지막 심볼 그룹을 통해서 최대 홉 거리에서도 CFO cancellation을 위한 대칭 호핑 쌍을 지원할 수 있다.

즉, 향상된 프리앰블의 전송을 위한 심볼 그룹의 수를 가장 첫 번째 심볼 그룹을 제외하고 짝수 개로 설정(즉, 총 홀수개의 심볼 그룹 수)하여 첫 번째 심볼 그룹의 부 반송파를 제외한 나머지 심볼 그룹들의 부 반송파들이 모두 대칭 호핑 쌍을 형성하도록 매핑 패턴이 설정될 수 있다.

이와 같은 매핑 패턴을 이용하면 최대 홉 거리를 이용한 미세 타이밍 추정(fine timing estimation) 시에 성능이 향상될 수 있다.

또한, 최소 거리, 중간 거리 및 최대 홉 거리가 모두 ‘1’로 실시 예 1-1과 마찬가지로 최소 거리 또는 대칭 호핑 쌍 간의 분리 측면에서 효과가 있다.

<실시 예 3>

향상된 NPRACH 구조는 아래와 같은 특징을 갖을 수 있다.

- 8개의 심볼 그룹으로 구성(N_SG=8)

- 8개의 심볼 그룹이 3개(최대, 중간, 최소)의 주파수 호핑거리를 지원할 수 있다. 예를 들어, 3개의 호핑 거리는 (1, 3, 18)*1.25kHz일 수 있다.

- 대칭 주파수 호핑은 두 개의 주파수 호핑이 호핑 거리는 같고 호핑 방향이 반대인 경우를 의미한다. 대칭 호핑을 제공하는 두 개의 주파수 호핑을 대칭 호핑 쌍(symmetric hopping pair)라 할 수 있다. 예를 들어, 3개의 주파수 호핑 거리가 (1, 3, 18)*1.25kHz로 구성되는 경우, ±1.25kHz와 ±1.25*3kHz, 및 ±1.25*18kHz 의 주파수 호핑이 적용될 수 있다.

- 동일한 호핑 거리의 오차 측정 간의 최소 거리 또는 이격 거리 (Minimum distance or separation between the error measurements of the same hopping distance)

(실시 예 3-1)

도 11은 본 명세서에서 제안하는 임의 접속 프리앰블의 주파수 호핑 방법의 또 다른 일 예를 나타낸 도이다.

도 11을 참조하면, 향상된 프리앰블을 위한 심볼 그룹의 주파수 호핑은 대칭 호핑 쌍을 갖고, 이전 심볼 그룹의 부 반송파보다 더 큰 호핑 간격을 갖는 패턴으로 주파수 호핑이 수행될 수 있다. 이때, 실시예 2-12보다 더 많은 수의 심볼 그룹들에 대한 호핑 패턴이 추가될 수 있다.

예를 들면, 도 11에 도시된 바와 같이 실시 예 3-1의 프리앰블 구조에서 주파수 호핑의 패턴은 아래와 같을 수 있다.

[k0, k_-1±1, k_-1±18, k_-1

1, k_-1

18, k_-1±3, k_-1±18, k_-1

3]

실시 예 2-1은 레가시 NPRACH 구간의 4배(즉, 2²배)에 해당하는 구간을 가지기 때문에, 레가시 NPRACH 자원 공유 또는 중첩의 경우, 시간 자원을 효율적으로 사용할 수 있다.

예를 들면, 레가시 NPRACH가 CE level 2에서 128 반복 전송을 지원하는 경우, 실시 예 3-1이 레가시 NPRACH 자원을 공유 또는 중첩하여 사용하고 반복 전송 횟수를 32로 설정하면 시간 자원이 낭비 없이 효율적으로 사용될 수 있다.

더욱이, 레가시 UE의 경우, 네트워크와의 동기 및/또는 측정 등을 위해서 NPRACH가 64번 반복 전송될 때 마다 매번 40ms의 시간 갭이 삽입되는데 실시 예 3-1에서도 레거시 UE와 시간 갭의 삽입 측면에서 유사하게 동작하여 레가시 UE에게 영향을 주지 않고 NPRACH 자원 공유 또는 중첩이 가능할 수 있다.

실시 예 3-2의 경우, 최소, 중간 및 최대 홉 거리는 각각 ‘2’,’2’,’2’이다.

실시 예 1 내지 3의 향상된 NPRACH 구조들은 앞에서 살펴본 iv)의 요구 사항(NPRACH 대역폭(45kHz) 내에서 최대한의 향상된 NPRACH 자원 이용률(enhanced NPRACH resource utilization)을 제공할 수 있어야 한다. 예를 들면, NPRACH 대역폭 내의 모든 부 반송파 인덱스를 향상된 NPRACH 자원으로 할당할 수 있어야 한다.)을 만족시키기 위해서 각 주파수 호핑 거리에 대해서 아래와 같은 방법이 적용될 수 있다.

- 이전 심볼 그룹의 서브 캐리어 인덱스(k_-1)의 위치에 따라 현재 심볼 그룹의 부 반송파 인덱스는 아래와 같이 결정될 수 있다.

홉 거리 ‘J’에 대한 주파수 호핑에 대해서,

k_-1 Mod 2*J <J인 경우, k_-1+J

k_-1 Mod 2*J ≥J인 경우, k_-1-J

예를 들면, 최소, 중간 및 최대 주파수 호핑 거리가 각각 1, 3, 및 18인 경우, 이전 심볼 그룹의 부 반송파 인덱스(k_-1)의 위치에 기초하여 현재 심볼 그룹의 부 반송파 인덱스는 아래와 같이 결정될 수 있다.

- 최소 주파수 호핑(최소 홉 거리 = ±1)

k_-1 Mod 2=0인 경우, k_-1+1

k_-1 Mod 2=1인 경우, k_-1-1

- 중간 주파수 호핑(중간 홉 거리 = ±3)

k_-1 Mod 6 <3인 경우, k_-1+3

k_-1 Mod 6 ≥3인 경우, k_-1-3

- 최대 주파수 호핑(최대 홉 거리 = ±3)

k_-1 <18인 경우, k_-1+18

k_-1 ≥18인 경우, k_-1-18

즉, 이전 심볼 그룹의 부 반송파 인덱스의 값과 특정 값을 비교하여, 주파수 호핑을 위한 심볼 그룹의 부 반송파 인덱스가 결정될 수 있다.

실시 예 1-1 및 실시 예 1-2는 프리앰블 내의 심볼 그룹 개수의 제한 때문에 최대 주파수 홉 거리(1.25*18kHz)에 대해서 대칭 주파수 호핑을 지원하지 않는다.

즉 심볼 그룹의 개수가 최대 6개까지만 지원하기 때문에, 최대 홉 거리에서 심볼 그룹의 부 반송파가 대칭되지 않는다.

도 12는 본 명세서에서 제안하는 임의 접속 프리앰블의 주파수 호핑 방법의 또 다른 일 예를 나타낸 도이다.

도 12를 참조하면 최대 홉 거리에서 대칭 주파수 호핑이 지원되지 않는 경우, 프리앰블의 반복 전송간에 대칭 주파수 호핑을 지원함으로써, 프리앰블이 전송되는 전체 구간에서는 대칭 호핑 쌍이 형성될 수 있다.

미세 타이밍 추정을 위한 최대 홉 거리에 대해서도 CFO cancellation을 통한 성능 향상을 추구하기 위해서 향상된 프리앰블의 반복 전송간에는 아래와 같은 방법으로 대칭 호핑 쌍이 지원될 수 있다.

- 프리앰블 반복 횟수(preamble repetition number)가 Rmax, 프리앰블 반복 인덱스를 r(r=0, 1, 2, …, Rmax-1)인 경우,

r mode 2가 ‘0’이면, 실시 예 1의 방법을 통해서 향상된 프리앰블이 생성될 수 있다. 이때, r>0인 경우, 향상된 프리앰블의 매 반복의 시작 부 반송파 인덱스는 inter-cell interference randomization을 위해서 (pseudo)random하게 생성될 수 있다.

r mode 2가 ‘1’이면, 이전 반복 인덱스(r-1)에서 생성된 향상된 프리앰블과 아래와 같은 방법을 이용하여 대칭 호핑 쌍과 같은 매핑 패턴이 형성될 수 있다.

--> 이전 반복 인덱스(r-1)에서 생성된 향상된 프리앰블의 호핑 패턴을 시간 반전(time reversal) 또는 시간 축에서 미러링(mirroring)하거나 또는 시간 축에서 대칭되도록 설정하여 대칭 호핑 쌍과 같은 매핑 패턴이 설정될 수 있다.

--> 이때, 시작 부 반송파 인덱스는 도 12의 (a)에서와 같이 이전 반복 인덱스(r-1)에서의 심볼 그룹의 마지막 부 반송파 인덱스와 동일하거나, 추가적으로 inter-cell interference randomization을 수행하기 위해서 (pseudo-)random하게 생성(또는 설정)되데, 시작 부 반송파 인덱스의 위치가 제한될 수 있다.

예를 들면, 도 12의 (b)에 도시된 바와 같이 실시 예 1-1에서 최대 홉 거리에 대해서 부 반송파들 간 대칭 호핑 쌍이 형성되도록 이전 반복 인덱스(r-1)의 마지막 심볼 그룹의 부 반송파 인덱스가 18보다 작은 경우, 시작 부 반송파 인덱스가 18보다 작은 값 중(pseudo-)random하게 선택되고, 이전 반복 인덱스(r-1)에서의 마지막 심볼 그룹의 부 반송파 인덱스가 18보다 크거나 같은 경우, 시작 부 반송파 인덱스는 18보다 크거나 같은 값 중(pseudo-)random하게 선택될 수 있다.

즉, 심볼 그룹의 최대 개수가 짝수 개인 경우, 최대 홉 거리에서 부 반송파들 간 대칭 호핑 쌍이 형성되지 않기 때문에, 향상된 프리앰블의 반복 전송 특징을 이용하여 반복 전송간 대칭 주파수 호핑 형태가 되도록 심볼 그룹의 부 반송파 인덱스가 설정될 수 있다.

이와 같은 방법을 이용하여 심볼 그룹의 개수에 따라 최대 홉 거리에서 대칭 호핑 쌍이 형성되지 않은 경우에도, 반복 전송간 대칭 주파수 호핑 쌍이 형성되어 CFO cancellation이 수행될 수 있다.

<실시 예 5>

도 13은 본 명세서에서 제안하는 임의 접속 프리앰블의 시간 갭 설정 방법의 일 예를 나타낸 도이다.

도 13을 참조하면, 향상된 프리앰블 또는 향상된 NPRACH를 반복하여 전송하는 경우, 반복 전송의 중간에 시간 갭을 삽입함으로써, 반복전송으로 인하여 단말과 기지국간의 동기가 달라지는 것을 방지할 수 있다.

구체적으로, 단말이 장시간 향상된 NPRACH를 반복하여 전송하는 경우, 주기적으로 네트워크와의 동기화를 수행하기 위해서 중간에 상향링크 전송을 중단하고, 네트워크로부터 하향링크 신호를 수신해야 하는 경우가 발생할 수 있다.

레가시 UE에서와 같은 동기화 주기를 제공하기 위해서, 향상된 NPRACH의 전송 시작 시점으로부터 ‘X’구간 동안 향상된 NPRACH를 전송하고, ‘Y’구간 동안 상향링크 전송을 지연(defer)하거나, 펑쳐(puncture)할 수 있다.

본 발명에서 지연한다는 것은 ‘Y’구간 동안 상향링크 전송 데이터를 보류(hold)하고 있다가, ‘Y’ 구간이 지난 시점에서 다시 이전에 전송한 데이터에 연속하여 향상된 NPRACH 전송을 재개하는 것을 의미할 수 있다.

또한, 본 발명에서 펑쳐하는 것은 상향링크 전송이 중단된 시작 시점부터 ‘Y’ 구간 동안 생성된 데이터를 스킵(skip)하거나 버리고, 향상된 NPRACH 전송을 재개할 때 ‘Y’ 구간만큼 스킵하거나 버린 이후의 향상된 NPRACH로부터 전송을 재개하는 것을 의미할 수 있다.

즉, 향상된 프리앰블의 경우, 프리앰블 전송을 위한 심볼의 길이, 구조가 앞에서 설명한 바와 같이 달라지기 때문에 향상된 프리앰블을 긴 구간 동안 반복 전송함으로써 동기가 달라지는 것을 방지하기 위해 향상된 프리앰블의 반복 전송 중간에 갭이 삽입될 수 있다.

다시 말해, 향상된 프리앰블의 전송을 위한 심볼의 길이 및 구조가 레가시 프리앰블의 전송을 위한 심볼의 길이 및 구조와 다르게 설정되고, 향상된 프리앰블을 오랜 시간 동안 반복해서 전송하는 경우, 단말과 기지국간에 동기가 어긋나는 경우가 발생할 수 있다.

따라서, 향상된 프리앰블의 반복 전송 중간 중간에 갭을 삽입하여 단말과 기지국간의 동기가 어긋나는 것을 방지해줄 필요가 있다.

이때, 삽입된 갭 구간에서는 상향링크 전송이 수행되지 않는 바, 갭 구간 동안 생성되는 데이터는 스킵하거나, 상향링크 데이터의 전송을 보류하고, 갭 이후의 구간부터 향상된 프리앰블의 전송을 다시 수행할 수 있다.

향상된 NPRACH 전송을 다시 수행하는 시점은 ‘Y’구간이 끝난 시점이거나, 1ms 단위 또는 서브 프레임의 경계(boundary)로 한정될 수 있다. 이때, 후자의 경우, ‘Y’ 구간 동안 상향링크 전송을 지연시키거나, 펑쳐한 이후의 첫 번째 1ms 단위(또는 서브 프레임 경계)에서 향상된 NPRACH 전송이 재개될 수 있다.

이때, 갭 구간의 삽입을 위한 ‘X’의 값은 아래와 같이 두 가지 방법을 통해서 설정될 수 있다.

(방법 1)

향상된 프리앰블의 반복 전송을 위한 갭의 삽입을 위한 구간 ‘X’는 레거시 프리앰블의 반복 전송 주기에 기초하여 결정될 수 있다.

구체적으로, 향상된 프리앰블의 부 반송파 간격은 레거시 프리앰블의 부 반송파 간격에 비해 1/3배로 줄어들었으며, 심볼 간격은 3배로 늘어났다. 따라서, 레거시 프리앰블과 향상된 프리앰블간 심볼 구간이 명확히 일치하지 않지만 레거시 프리앰블과의 호환성을 유지하기 위해서 레거시 프리앰블의 전송 주기에 기초하여 향상된 프리앰블의 갭 설정 구간 ‘X’가 설정될 수 있다.

예를 들어, ‘X’ 값은 아래 수학식 4와 같이 설정될 수 있다.

수학식 4에서 T_P,L 은 레거시 프리앰블 구간(legacy preamble duration, ms)을 의미할 수 있다.

방법 1의 경우, 향상된 프리앰블의 갭 설정 구간 ‘X’은 레거시 프리앰블에서의 갭 설정 구간 ‘X’’의 값과 동일한 값을 사용하여 설정될 수 있다.

즉, 레거시 프리앰블이 반복 전송되는 경우, 레거시 프리앰블 구간의 정수배에 기초하여 ‘X’의 값이 설정됨으로써, 레거시 NPRACH 시간/주파수 자원을 공유하거나, 자원이 중첩되는 경우, Y 구간동안 스케줄링된 레거시 NPUSCH와의 충돌을 회피할 수 있다.

(방법 2)

향상된 프리앰블의 반복 전송을 위한 갭의 삽입을 위한 구간 ‘X’는 향상된 프리앰블의 반복 전송 주기에 기초하여 결정될 수 있다.

구체적으로, ‘X’의 값은 향상된 NPRACH의 심볼 구간의 정수 배이면서 레거시 NPRACH의 반복 횟수인 ‘64’보다 작거나 같은 값 중에 하나에 기초하여 결정될 수 있다.

즉, 향상된 프리앰블 포맷에 따른 구조(즉, 프리앰블 포맷 2)의 경우, 향상된 프리앰블의 갭 설정 구간 ‘X’는 아래 수학식 5 따라 설정될 수 있다.

수학식 5에서 T_P,E 는 향상된 프리앰블 구간(enhanced preamble duration, ms)을 의미한다. 즉, T_P,E는 향상된 프리앰블이 전송되는 구간을 의미한다.

‘X’는 향상된 프리앰블 단위로 상향링크 전송을 지연하거나, 펑쳐하기 위한 값을 의미한다. 즉, ‘X’구간 동안 향상된 프리앰블이 반복해서 전송된 뒤 갭이 삽입될 수 있다.

다시 말해, 단말은 ‘X’ 구간 동안 향상된 프리앰블을 기지국으로 반복해서 전송하고, 갭 구간 동안 앞에서 설명한 바와 같이 상향링크 전송을 지연하거나, 펑쳐하여 기지국과의 동기가 어긋나지 않도록 동기를 맞추기 위한 동작을 수행할 수 있다.

이후, 단말은 갭 구간이 종료되면 다시 향상된 프리앰블을 반복해서 기지국으로 전송할 수 있다.

수학식 5에서 N는 아래 수학식 6의 조건을 만족시키기 위한 음이 아닌 정수(non-negative integer) 중 최대 값 또는 향상된 NPRACH에서 지원하는 반복 횟수 값들 중 최대값으로 설정될 수 있다.

즉, N의 값은 향상된 프리앰블이 반복 전송되는 횟수를 의미하며, 수학식 5를 만족하는 최대 값으로 설정될 수 있다.

T_P,L이 4(T_CP+T_SEQ)로 구성되고, T_C,P가 6(T_CP+T_SEQ)으로 구성되는 경우, ‘N’값은 위의 수학식 6을 만족하는 양수 중 가장 큰 값인 16이 될 수 있다. 즉, 레가시 프리앰블(프리앰블 포맷 0 또는 1)의 경우, 4*64*(T_CP+T_SEQ)구간 동안 레거시 프리앰블이 반복해서 일정 횟수(예를 들면, 64회)반복 전송되고 난 뒤 갭이 삽입될 수 있으며, 향상된 프리앰블(프리앰블 포맷 2)의 경우, 16*6*(T_CP+T_SEQ) 구간 동안 향상된 프리앰블이 반복해서 일정 횟수(예를 들면, 16)회 반복 전송되고 난 뒤 갭이 삽입될 수 있다.

예를 들면, 64*T_P,L이 ’409.6ms’라 가정하고, 실시 예 1의 프리앰블 구조인 경우, T_P,E의 값은 ‘19.2ms’가 되므로 수학식 5의 조건을 만족하는 최대 양의 정수 N은 21이 된다.

또는, 향상된 프리앰블의 반복 전송 횟수가 2^M(M은 음이 아닌 정수) 만 지원할 경우, 즉 {1,2,4,8,16,32 }의 값 만을 지원 하는 경우, N=16이 될 수 있다.

이 경우, 단말은 기지국으로부터 전송 받은 설정 정보에 기초하여 기지국으로 프리앰블 포맷 2의 향상된 프리앰블을 설정된 ‘X’구간 동안 일정 횟수 반복 전송한 뒤, 삽입된 갭 구간 동안에는 향상된 프리앰블을 전송하지 않고 기지국과 동기를 맞출 수 있다.

이후, 갭 구간이 종료되면 단말은 다시 향상된 프리앰블을 반복하여 기지국으로 전송할 수 있다.

향상된 NPRACH를 위한 ‘X’ 값은 레거시 프리앰블의 포맷에 따라 달라지는 TP,L에 따라 스케일(scale)되는 값일 수 있으며, 레거시 프리앰블 포맷에 관계없이 고정된 ‘X’ 값을 사용하기 위해서 상기의 ‘X’ 값 결정 방법에서 TP,L 대신에 TP,L,min 값이 적용될 수 있다.

여기서, T_P,L,min은 레거시 프리앰블 포맷에 따른 T_P,L 값 중 최소값을 의미한다.

삽입되는 갭의 값 ‘Y’는 아래와 같이 설정될 수 있다.

(방법 1) 앞의 ‘X’값을 구하기 위한 방법 1과 유사하게 레거시 NPRACH 전송과 동일한 동기화 시간이 필요할 수 있기 때문에 레거시 단말의 프리앰블 전송 갭 설정 구간과 유사한 40ms로 설정될 수 있다.

이때, ‘X’의 값은 앞의 방법 1 또는 방법 2를 통해서 설정될 수 있다.

즉, 레거시 UE들과의 호환성을 위해 ‘Y’의 값은 레거시 UE와 동일한 값으로 ‘Y’ 값이 설정될 수 있다.

이 경우, 레거시 UE와 동일한 값의 ‘Y’ 값을 갖게 되므로 레거시 UE와의 호환성이 유지된다는 효과가 있다.

(방법 2)

삽입되는 갭 구간은 레거시 프리앰블 포맷(프리앰블 포맷 0 및/또는 1)에 따른 모든 갭 구간을 포함하는 연속적인 구간의 최소값(예를 들면, 91.2ms)으로 설정될 수 있다

프리앰블 포맷 2에서의 ‘Y’ 값은 프리앰블 포맷 0 및 1을 가정한 ‘Y’이 모두 포함되도록 연속적인 구간의 최소값으로 설정될 수 있다.

즉, 향상된 NPRACH의 ‘Y’값은 레거시 프리앰블 포맷 ‘0’에서의 ‘Y1’ 값과 프리앰블 포맷 ‘1’에서의 ‘Y2’ 값을 모두 포함하는 연속적인 구간의 최소값으로 설정될 수 있다.

예를 들면, ‘Y1’이 40ms이고, ‘Y2’의 값이 40인 경우, ‘Y’ 값은 91.2ms로 설정될 수 있다.

향상된 NPRACH의 전송 재개 시점은 Y 구간이 끝난 시점이거나(legacy NPRACH와 동일한 시점), Y 구간이 끝난 이후 최초의 1ms 단위 또는 서브 프레임 경계로 한정될 수 있다. 또는, Y 구간이 없다고 가정한 상태에서의 향상된 NPRACH 반복의 경계에서 enhanced NPRACH 반복이 다시 재거될 수도 있다.

이와 같은 방법을 이용하면, 레거시 단말과의 호환성 및 자원 이용 효율성을 고려하여 반복 전송 횟수 및 삽입된 갭의 값이 결정될 수 있다.

도 14는 본 명세서에서 제안하는 방법을 수행하는 단말의 동작 방법의 일 예를 나타낸 순서도이다.

먼저, 단말은 향상된 프리앰블 전송을 위해서 기지국으로부터 설정 정보를 수신할 수 있으며, 설정 정보를 통해서 하향링크 제어 정보(Downlink Control Information: DCI)를 수신할 수 있다.

이때, DCI는 단말이 향상된 프리앰블 전송을 위한 자원 정보(예를 들면, 부 반송파 인덱스 등)를 포함할 수 있다.

이후, 단말은 기지국에 의해서 할당된 부 반송파에서 특정 프리앰블 구조에 따라 임의 접속 프리앰블(향상된 NPRACH 또는 향상된 프리앰블)을 상기 기지국에게 전송한다(S14010).

이때, 특정 프리앰블 구조는 실시 예 1 및 실시 예 2에서 설명한 구조를 가질 수 있으며, 프리앰블 포맷 2와 같이 설정될 수 있다.

예를 들면, 특정 프리앰블 구조는 1개의 CP와 3개의 심볼로 구성될 수 있으며, 부 반송파 갭이 1.25kHz로 설정될 수 있다.

이후, 단말은 기지국으로부터 임의 접속 프리앰블에 대한 응답으로 임의 접속 응답 메시지를 수신한다(S14020).

임의 접속 응답 메시지는 앞에서 살펴본 바와 같이 단말과 기지국간의 타이밍 동기를 맞추기 위한 TA 커맨드 및 지원 정보를 포함할 수 있으며, 단말은 TA 커맨드에 기초하여 기지국과의 동기화를 수행하여 타이밍을 맞춘뒤 상향링크 전송을 수행할 수 있다.

임의 접속 프리앰블은 일정 구간 동안 16회 반복하여 전송된 뒤, 일정 시간 동안 갭이 삽입되며, 상기 일정 구간은 상기 임의 접속 프리앰블이 전송되는 전송 구간에 반복 전송 횟수가 곱해져서 결정될 수 있다.

즉, 임의 접속 프리앰블은 실시 예 5에서 살펴본 바와 같이 갭이 설정되는 구간인 반복 전송 횟수가 특정 값(예를 들면, 16)으로 설정되고, 삽입되는 갭은 레거시 단말과의 호환성을 위한 값(예를 들면, 40ms) 또는 레거시 프리앰블을 위한 프리앰블 포맷의 갭 값을 모두 포함하는 값(예를 들면, 91.2ms)로 설정될 수 있다.

이때, 반복 전송 횟수는 실시 예 5의 방법 1 또는 방법 2에서 설명한 방법을 통해서 설정될 수 있다.

예를 들면, 반복 전송 횟수는 향상된 프리앰블의 심볼 구간의 정수배히고, 레거시 프리앰블의 반복 전송 횟수보다 작은 음이 아닌 정수의 값들 중 가장 큰 값으로 설정될 수 있다.

이와 관련하여, 상술한 단말의 동작은 본 명세서의 도 16 및 도 17에 나타난 단말 장치(1620, 1720)에 의해 구체적으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 상술한 단말의 동작은 프로세서(1621, 1721) 및/또는 RF 유닛(또는 모듈)(1623, 1725)에 의해 수행될 수 있다.

구체적으로, 프로세서(1621, 1721)는 RF 유닛(또는 모듈)(1623, 1725)을 통해서 향상된 프리앰블 전송을 위해서 기지국으로부터 설정 정보를 수신할 수 있으며, 설정 정보를 통해서 하향링크 제어 정보(Downlink Control Information: DCI)를 수신 받을 수 있도록 제어할 수 있다.

이후, 프로세서(1621, 1721)는 RF 유닛(또는 모듈)(1623, 1725)을 통해서 기지국에 의해서 할당된 부 반송파에서 특정 프리앰블 구조에 따라 임의 접속 프리앰블(향상된 NPRACH 또는 향상된 프리앰블)을 상기 기지국에게 전송 하도록 제어할 수 있다.

이후, 프로세서(1621, 1721)는 RF 유닛(또는 모듈)(1623, 1725)을 통해서 기지국으로부터 임의 접속 프리앰블에 대한 응답으로 임의 접속 응답 메시지를 수신하도록 제어할 수 있다.

도 15는 본 명세서에서 제안하는 방법을 수행하는 기지국의 동작 방법의 일 예를 나타낸 순서도이다.

먼저, 기지국은 향상된 프리앰블 전송을 위해서 단말로 설정 정보를 전송할 수 있으며, 설정 정보를 통해서 하향링크 제어 정보(Downlink Control Information: DCI)를 전송할 수 있다.

이후, 기지국은 단말에게 할당된 부 반송파에서 특정 프리앰블 구조에 따라 임의 접속 프리앰블(향상된 NPRACH 또는 향상된 프리앰블)을 단말로부터 수신한다(S15010).

이후, 기지국은 단말에게 임의 접속 프리앰블에 대한 응답으로 임의 접속 응답 메시지를 전송한다(S15020).

이와 관련하여, 상술한 기지국의 동작은 본 명세서의 도 16 및 도 17에 나타난 기지국 장치(1610, 1710)에 의해 구체적으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 상술한 기지국의 동작은 프로세서(1611, 1711) 및/또는 RF 유닛(또는 모듈)(1613, 1715)에 의해 수행될 수 있다.

구체적으로, 프로세서(1611, 1711)는 RF 유닛(또는 모듈)(1613, 1715)을 통해 향상된 프리앰블 전송을 위해서 기지국으로부터 설정 정보를 수신할 수 있으며, 설정 정보를 통해서 하향링크 제어 정보(Downlink Control Information: DCI)를 수신하도록 제어할 수 있다.

이후, 프로세서(1611, 1711)는 RF 유닛(또는 모듈)(1613, 1715)을 통해 단말에게 할당된 부 반송파에서 특정 프리앰블 구조에 따라 임의 접속 프리앰블(향상된 NPRACH 또는 향상된 프리앰블)을 단말로부터 수신하도록 제어할 수 있다.

이후, 프로세서(1611, 1711)는 RF 유닛(또는 모듈)(1613, 1715)을 통해 단말에게 임의 접속 프리앰블에 대한 응답으로 임의 접속 응답 메시지를 전송 하도록 제어할 수 있다.

본 발명이 적용될 수 있는 장치 일반

도 16은 본 명세서에서 제안하는 방법들이 적용될 수 있는 무선 통신 장치의 블록 구성도를 예시한다.

도 16을 참조하면, 무선 통신 시스템은 기지국(1610)과 기지국 영역 내에 위치한 다수의 단말(1620)을 포함한다.

상기 기지국과 단말은 각각 무선 장치로 표현될 수도 있다.

이때, 기지국(1610) 및 단말(1620)은 제 1 장치 또는 제 2 장치로 호칭될 수 있다.

제 1 장치는 기지국, 네트워크 노드, 전송 단말, 수신 단말, 무선 장치, 무선 통신 장치, 차량, 자율주행 기능을 탑재한 차량, 커넥티드카(Connected Car), 드론(Unmanned Aerial Vehicle, UAV), AI(Artificial Intelligence) 모듈, 로봇, AR(Augmented Reality) 장치, VR(Virtual Reality) 장치, MR(Mixed Reality) 장치, 홀로그램 장치, 공공 안전 장치, MTC 장치, IoT 장치, 의료 장치, 핀테크 장치(또는 금융 장치), 보안 장치, 기후/환경 장치, 5G 서비스와 관련된 장치 또는 그 이외 4차 산업 혁명 분야와 관련된 장치일 수 있다.

상기 제 2 장치는 기지국, 네트워크 노드, 전송 단말, 수신 단말, 무선 장치, 무선 통신 장치, 차량, 자율주행 기능을 탑재한 차량, 커넥티드카(Connected Car), 드론(Unmanned Aerial Vehicle, UAV), AI(Artificial Intelligence) 모듈, 로봇, AR(Augmented Reality) 장치, VR(Virtual Reality) 장치, MR(Mixed Reality) 장치, 홀로그램 장치, 공공 안전 장치, MTC 장치, IoT 장치, 의료 장치, 핀테크 장치(또는 금융 장치), 보안 장치, 기후/환경 장치, 5G 서비스와 관련된 장치 또는 그 이외 4차 산업 혁명 분야와 관련된 장치일 수 있다.

예를 들어, 단말은 휴대폰, 스마트 폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(laptop computer), 디지털 방송용 단말기, PDA(personal digital assistants), PMP(portable multimedia player), 네비게이션, 슬레이트 PC(slate PC), 태블릿 PC(tablet PC), 울트라북(ultrabook), 웨어러블 디바이스(wearable device, 예를 들어, 워치형 단말기 (smartwatch), 글래스형 단말기 (smart glass), HMD(head mounted display)) 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, HMD는 머리에 착용하는 형태의 디스플레이 장치일 수 있다. 예를 들어, HMD는 VR, AR 또는 MR을 구현하기 위해 사용될 수 있다.

예를 들어, 드론은 사람이 타지 않고 무선 컨트롤 신호에 의해 비행하는 비행체일 수 있다. 예를 들어, VR 장치는 가상 세계의 객체 또는 배경 등을 구현하는 장치를 포함할 수 있다. 예를 들어, AR 장치는 현실 세계의 객체 또는 배경 등에 가상 세계의 객체 또는 배경을 연결하여 구현하는 장치를 포함할 수 있다. 예를 들어, MR 장치는 현실 세계의 객체 또는 배경 등에 가상 세계의 객체 또는 배경을 융합하여 구현하는 장치를 포함할 수 있다. 예를 들어, 홀로그램 장치는 홀로그래피라는 두 개의 레이저 광이 만나서 발생하는 빛의 간섭현상을 활용하여, 입체 정보를 기록 및 재생하여 360도 입체 영상을 구현하는 장치를 포함할 수 있다. 예를 들어, 공공 안전 장치는 영상 중계 장치 또는 사용자의 인체에 착용 가능한 영상 장치 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, MTC 장치 및 IoT 장치는 사람의 직접적인 개입이나 또는 조작이 필요하지 않는 장치일 수 있다. 예를 들어, MTC 장치 및 IoT 장치는 스마트 미터, 벤딩 머신, 온도계, 스마트 전구, 도어락 또는 각종 센서 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 의료 장치는 질병을 진단, 치료, 경감, 처치 또는 예방할 목적으로 사용되는 장치일 수 있다. 예를 들어, 의료 장치는 상해 또는 장애를 진단, 치료, 경감 또는 보정할 목적으로 사용되는 장치일 수 있다. 예를 들어, 의료 장치는 구조 또는 기능을 검사, 대체 또는 변형할 목적으로 사용되는 장치일 수 있다. 예를 들어, 의료 장치는 임신을 조절할 목적으로 사용되는 장치일 수 있다. 예를 들어, 의료 장치는 진료용 장치, 수술용 장치, (체외) 진단용 장치, 보청기 또는 시술용 장치 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 보안 장치는 발생할 우려가 있는 위험을 방지하고, 안전을 유지하기 위하여 설치한 장치일 수 있다. 예를 들어, 보안 장치는 카메라, CCTV, 녹화기(recorder) 또는 블랙박스 등일 수 있다. 예를 들어, 핀테크 장치는 모바일 결제 등 금융 서비스를 제공할 수 있는 장치일 수 있다. 예를 들어, 핀테크 장치는 결제 장치 또는 POS(Point of Sales) 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 기후/환경 장치는 기후/환경을 모니터링 또는 예측하는 장치를 포함할 수 있다.

기지국(1610)은 프로세서(processor, 1611), 메모리(memory, 1612) 및 RF 모듈(radio frequency module, 1613)을 포함한다. 프로세서(1611)는 앞서 도 1 내지 도 15 및 실시 예 1 내지 실시 예 5에서 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 무선 인터페이스 프로토콜의 계층들은 프로세서에 의해 구현될 수 있다. 메모리는 프로세서와 연결되어, 프로세서를 구동하기 위한 다양한 정보를 저장한다. RF 모듈은 프로세서와 연결되어, 무선 신호를 송신 및/또는 수신한다.

단말은 프로세서(1621), 메모리(1622) 및 RF 모듈(1623)을 포함한다.

프로세서는 앞서 도 1 내지 도 15 및 실시 예 1 내지 실시 예 5에서 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 무선 인터페이스 프로토콜의 계층들은 프로세서에 의해 구현될 수 있다. 메모리는 프로세서와 연결되어, 프로세서를 구동하기 위한 다양한 정보를 저장한다. RF 모듈(1623)는 프로세서와 연결되어, 무선 신호를 송신 및/또는 수신한다.

메모리(1612, 1622)는 프로세서(1611, 1621) 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 프로세서와 연결될 수 있다.

또한, 기지국 및/또는 단말은 한 개의 안테나(single antenna) 또는 다중 안테나(multiple antenna)를 가질 수 있다.

도 17는 본 명세서에서 제안하는 방법들이 적용될 수 있는 무선 통신 장치의 블록 구성도의 또 다른 예시이다.

도 17를 참조하면, 무선 통신 시스템은 기지국(1710)과 기지국 영역 내에 위치한 다수의 단말(1720)을 포함한다. 기지국은 송신 장치로, 단말은 수신 장치로 표현될 수 있으며, 그 반대도 가능하다. 기지국과 단말은 프로세서(processor, 1711,1721), 메모리(memory, 1714,1724), 하나 이상의 Tx/Rx RF 모듈(radio frequency module, 1715,1725), Tx 프로세서(1712,1722), Rx 프로세서(1713,1723), 안테나(1716,1726)를 포함한다. 프로세서는 앞서 살핀 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 보다 구체적으로, DL(기지국에서 단말로의 통신)에서, 코어 네트워크로부터의 상위 계층 패킷은 프로세서(1711)에 제공된다. 프로세서는 L2 계층의 기능을 구현한다. DL에서, 프로세서는 논리 채널과 전송 채널 간의 다중화(multiplexing), 무선 자원 할당을 단말(1720)에 제공하며, 단말로의 시그널링을 담당한다. 전송(TX) 프로세서(1712)는 L1 계층 (즉, 물리 계층)에 대한 다양한 신호 처리 기능을 구현한다. 신호 처리 기능은 단말에서 FEC(forward error correction)을 용이하게 하고, 코딩 및 인터리빙(coding and interleaving)을 포함한다. 부호화 및 변조된 심볼은 병렬 스트림으로 분할되고, 각각의 스트림은 OFDM 부반송파에 매핑되고, 시간 및/또는 주파수 영역에서 기준 신호(Reference Signal, RS)와 멀티플렉싱되며, IFFT (Inverse Fast Fourier Transform)를 사용하여 함께 결합되어 시간 영역 OFDMA 심볼 스트림을 운반하는 물리적 채널을 생성한다. OFDM 스트림은 다중 공간 스트림을 생성하기 위해 공간적으로 프리코딩된다. 각각의 공간 스트림은 개별 Tx/Rx 모듈(또는 송수신기,1715)를 통해 상이한 안테나(1716)에 제공될 수 있다. 각각의 Tx/Rx 모듈은 전송을 위해 각각의 공간 스트림으로 RF 반송파를 변조할 수 있다. 단말에서, 각각의 Tx/Rx 모듈(또는 송수신기,1725)는 각 Tx/Rx 모듈의 각 안테나(1726)을 통해 신호를 수신한다. 각각의 Tx/Rx 모듈은 RF 캐리어로 변조된 정보를 복원하여, 수신(RX) 프로세서(1723)에 제공한다. RX 프로세서는 layer 1의 다양한 신호 프로세싱 기능을 구현한다. RX 프로세서는 단말로 향하는 임의의 공간 스트림을 복구하기 위해 정보에 공간 프로세싱을 수행할 수 있다. 만약 다수의 공간 스트림들이 단말로 향하는 경우, 다수의 RX 프로세서들에 의해 단일 OFDMA 심볼 스트림으로 결합될 수 있다. RX 프로세서는 고속 푸리에 변환 (FFT)을 사용하여 OFDMA 심볼 스트림을 시간 영역에서 주파수 영역으로 변환한다. 주파수 영역 신호는 OFDM 신호의 각각의 서브 캐리어에 대한 개별적인 OFDMA 심볼 스트림을 포함한다. 각각의 서브캐리어 상의 심볼들 및 기준 신호는 기지국에 의해 전송된 가장 가능성 있는 신호 배치 포인트들을 결정함으로써 복원되고 복조된다. 이러한 연 판정(soft decision)들은 채널 추정 값들에 기초할 수 있다. 연판정들은 물리 채널 상에서 기지국에 의해 원래 전송된 데이터 및 제어 신호를 복원하기 위해 디코딩 및 디인터리빙되다. 해당 데이터 및 제어 신호는 프로세서(1721)에 제공된다.

UL(단말에서 기지국으로의 통신)은 단말(1720)에서 수신기 기능과 관련하여 기술된 것과 유사한 방식으로 기지국(1710)에서 처리된다. 각각의 Tx/Rx 모듈(1725)는 각각의 안테나(1726)을 통해 신호를 수신한다. 각각의 Tx/Rx 모듈은 RF 반송파 및 정보를 RX 프로세서(1723)에 제공한다. 프로세서 (1721)는 프로그램 코드 및 데이터를 저장하는 메모리 (1724)와 관련될 수 있다. 메모리는 컴퓨터 판독 가능 매체로서 지칭될 수 있다.

본 명세서에서 무선 장치는 기지국, 네트워크 노드, 전송 단말, 수신 단말, 무선 장치, 무선 통신 장치, 차량, 자율주행 기능을 탑재한 차량, 드론(Unmanned Aerial Vehicle, UAV), AI(Artificial Intelligence) 모듈, 로봇, AR(Augmented Reality) 장치, VR(Virtual Reality) 장치, MTC 장치, IoT 장치, 의료 장치, 핀테크 장치(또는 금융 장치), 보안 장치, 기후/환경 장치 또는 그 이외 4차 산업 혁명 분야 또는 5G 서비스와 관련된 장치 등일 수 있다. 예를 들어, 드론은 사람이 타지 않고 무선 컨트롤 신호에 의해 비행하는 비행체일 수 있다. 예를 들어, MTC 장치 및 IoT 장치는 사람의 직접적인 개입이나 또는 조작이 필요하지 않는 장치로서, 스마트 미터, 벤딩 머신, 온도계, 스마트 전구, 도어락, 각종 센서 등일 수 있다. 예를 들어, 의료 장치는 질병을 진단, 치료, 경감, 처치 또는 예방할 목적으로 사용되는 장치, 구조 또는 기능을 검사, 대체 또는 변형할 목적으로 사용되는 장치로서, 진료용 장비, 수술용 장치, (체외) 진단용 장치, 보청기, 시술용 장치 등일 수 있다. 예를 들어, 보안 장치는 발생할 우려가 있는 위험을 방지하고, 안전을 유지하기 위하여 설치한 장치로서, 카메라, CCTV, 블랙박스 등일 수 있다. 예를 들어, 핀테크 장치는 모바일 결제 등 금융 서비스를 제공할 수 있는 장치로서, 결제 장치, POS(Point of Sales) 등일 수 있다. 예를 들어, 기후/환경 장치는 기후/환경을 모니터링, 예측하는 장치를 의미할 수 있다.

본 명세서에서 단말은 휴대폰, 스마트 폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(laptop computer), 디지털 방송용 단말기, PDA(personal digital assistants), PMP(portable multimedia player), 네비게이션, 슬레이트 PC(slate PC), 태블릿 PC(tablet PC), 울트라북(ultrabook), 웨어러블 디바이스(wearable device, 예를 들어, 워치형 단말기 (smartwatch), 글래스형 단말기 (smart glass), HMD(head mounted display)), 폴더블(foldable) 디바이스 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, HMD는 머리에 착용하는 형태의 디스플레이 장치로서, VR 또는 AR을 구현하기 위해 사용될 수 있다.

이상에서 설명된 실시 예들은 본 발명의 구성요소들과 특징들이 소정 형태로 결합된 것들이다. 각 구성요소 또는 특징은 별도의 명시적 언급이 없는 한 선택적인 것으로 고려되어야 한다. 각 구성요소 또는 특징은 다른 구성요소나 특징과 결합되지 않은 형태로 실시될 수 있다. 또한, 일부 구성요소들 및/또는 특징들을 결합하여 본 발명의 실시 예를 구성하는 것도 가능하다. 본 발명의 실시 예들에서 설명되는 동작들의 순서는 변경될 수 있다. 어느 실시예의 일부 구성이나 특징은 다른 실시 예에 포함될 수 있고, 또는 다른 실시예의 대응하는 구성 또는 특징과 교체될 수 있다. 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시 예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함시킬 수 있음은 자명하다.

본 발명에 따른 실시 예는 다양한 수단, 예를 들어, 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다. 하드웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시 예는 하나 또는 그 이상의 ASICs(application specific integrated circuits), DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 프로세서, 콘트롤러, 마이크로 콘트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.

펌웨어나 소프트웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시 예는 이상에서 설명된 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차, 함수 등의 형태로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 메모리에 저장되어 프로세서에 의해 구동될 수 있다. 상기 메모리는 상기 프로세서 내부 또는 외부에 위치하여, 이미 공지된 다양한 수단에 의해 상기 프로세서와 데이터를 주고 받을 수 있다.

본 발명은 본 발명의 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 통상의 기술자에게 자명하다. 따라서, 상술한 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

1610: 기지국 1620: 단말
1611: 프로세서 1621: 프로세서
1612: 메모리 1622: 메모리
1613: RF 유닛 1623: RF 유닛

Claims

협대역 사물 인터넷(Narrow Band-Internet of Things, NB-IoT)을 지원하는 무선 통신 시스템에서 단말이 임의 접속 프리앰블(Random Access Preamble)을 전송하는 방법에 있어서,
상기 단말에 할당된 부 반송파에서 임의 접속 프리앰블을 상기 기지국으로 전송하는 단계를 포함하되,
상기 임의 접속 프리앰블이 제1 구간 동안 16번 전송된 후, 제2 구간 동안 갭이 삽입되는 방법.
제1항에 있어서,
상기 제1 구간은 하나의 임의 접속 프리앰블의 전송 구간에 상기 임의 접속 프리앰블의 전송 횟수를 곱함으로써 결정되는 방법.
제2항에 있어서,
특정 프리앰블 구조에 따라 상기 전송 구간은 1개의 CP(Cyclic Prefix) 및 3개의 심볼들의 심볼 그룹으로 구성되는 방법.
제3항에 있어서,
상기 심볼 그룹의 서브 캐리어는 특정 프리앰블 구조에 따라 대칭되는 호핑 쌍으로 구성되는 특정 패턴으로 주파수 축 상에서 호핑되는 방법.
제4항에 있어서,
상기 특정 패턴의 시작 심볼 그룹의 기준으로 두 번째 및 세 번째 심볼 그룹의 서브 캐리어 인덱스는 이전 심볼 그룹의 서브 캐리어 인덱스보다 '1' 큰 값 또는 '1' 작은 값이고,
세 번째 및 네 번째 심볼 그룹의 서브 캐리어 인덱스는 이전 심볼 그룹의 서브 캐리어 인덱스보다 '3' 큰 값 또는 '3' 작은 값이며,
다섯 번째 심볼 그룹의 서브 캐리어 인덱스는 이전 심볼 그룹의 서브 캐리어 인덱스보다 '18' 큰 값인 방법.
제1항에 있어서,
특정 프리앰블 구조에서 부 반송파 간격은 1.25 kHz인 방법.
제1항에 있어서, 상기 갭은 '40'ms 인 방법.
제1항에 있어서,
상기 임의 접속 프리앰블에 대한 응답으로 임의 접속 응답 메시지를 상기 기지국으로부터 수신하는 단계를 포함하되,
상기 임의 접속 응답 메시지는 단말의 상향링크 전송 타이밍의 조절을 위한 타이밍 어드밴스 커맨드(timing advance command) 값을 포함하는 방법.
제8항에 있어서,
상기 타이밍 어드밴스 커맨드 값에 기초하여 상향링크 전송을 수행하는 단계를 더 포함하는 방법.
협대역 사물 인터넷(Narrow Band-Internet of Things, NB-IoT)을 지원하는 무선 통신 시스템에서 기지국이 임의 접속 프리앰블(Random Access Preamble)을 수신하는 방법에 있어서,
단말에 할당된 부 반송파에서 임의 접속 프리앰블을 상기 단말로부터 수신하는 단계를 포함하되,
상기 임의 접속 프리앰블이 제1 구간 동안 16번 전송된 후, 제2 구간 동안 갭이 삽입되는 방법.
제10항에 있어서,
상기 제1 구간은 하나의 임의 접속 프리앰블의 전송 구간에 상기 임의 접속 프리앰블의 전송 횟수를 곱함으로써 결정되는 방법.
협대역 사물 인터넷(Narrow Band-Internet of Things, NB-IoT)을 지원하는 무선 통신 시스템에서 임의 접속 프리앰블(Random Access Preamble)을 전송하는 단말에 있어서,
무선 신호를 송수신하기 위한 적어도 하나의 송수신기; 및
상기 적어도 하나의 송수신기와 기능적으로 연결되어 있는 적어도 하나의 프로세서를 포함하되,
상기 적어도 하나의 프로세서는 상기 단말에 할당된 부 반송파에서 임의 접속 프리앰블을 상기 기지국으로 전송하고,
상기 임의 접속 프리앰블이 제1 구간 동안 16번 전송된 후, 제2 구간 동안 갭이 삽입되는 단말.
제12항에 있어서,
상기 제1 구간은 하나의 임의 접속 프리앰블의 전송 구간에 상기 임의 접속 프리앰블의 전송 횟수를 곱함으로써 결정되는 단말.
제13항에 있어서,
특정 프리앰블 구조에 따라 상기 전송 구간은 1개의 CP(Cyclic Prefix) 및 3개의 심볼들의 심볼 그룹으로 구성되는 단말.
제14항에 있어서,
상기 심볼 그룹의 서브 캐리어는 상기 특정 프리앰블 구조에 따라 대칭되는 호핑 쌍으로 구성되는 특정 패턴으로 주파수 축 상에서 호핑되는 단말.
제15항에 있어서,
상기 특정 패턴의 시작 심볼 그룹의 기준으로 두 번째 및 세 번째 심볼 그룹의 서브 캐리어 인덱스는 이전 심볼 그룹의 서브 캐리어 인덱스보다 '1' 큰 값 또는 '1' 작은 값이고,
세 번째 및 네 번째 심볼 그룹의 서브 캐리어 인덱스는 이전 심볼 그룹의 서브 캐리어 인덱스보다 '3' 큰 값 또는 '3' 작은 값이며,
다섯 번째 심볼 그룹의 서브 캐리어 인덱스는 이전 심볼 그룹의 서브 캐리어 인덱스보다 '18' 큰 값인 단말.
제12항에 있어서,
특정 프리앰블 구조에서 부 반송파 간격은 1.25 kHz인 단말.
제12항에 있어서, 상기 갭은 '40'ms 인 단말.
제12항에 있어서,
상기 적어도 하나의 프로세서는,
상기 기지국으로부터 상기 임의 접속 프리앰블에 대한 응답으로 임의 접속 응답 메시지를 수신하고,
상기 임의 접속 응답 메시지는 단말의 상향링크 전송 타이밍의 조절을 위한 타이밍 어드밴스 커맨드(timing advance command) 값을 포함하는 단말.
제19항에 있어서,
상기 적어도 하나의 프로세서는,
상기 타이밍 어드밴스 커맨드 값에 기초하여 상향링크 전송을 수행하는 단말.