KR20210000504A - 무선통신시스템에서 2단계 랜덤엑세스 절차에서 MsgB에 대한 HARQ 피드백을 전송하는 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 개시는 4G 시스템 이후 보다 높은 데이터 전송률을 지원하기 위한 5G 통신 시스템을 IoT 기술과 융합하는 통신 기법 및 그 시스템에 관한 것이다. 본 개시는 5G 통신 기술 및 IoT 관련 기술을 기반으로 지능형 서비스 (예를 들어, 스마트 홈, 스마트 빌딩, 스마트 시티, 스마트 카 혹은 커넥티드 카, 헬스 케어, 디지털 교육, 소매업, 보안 및 안전 관련 서비스 등)에 적용될 수 있다. 본원 발명에서는 두 단계 랜덤엑세스를 사용 시 백오프를 적용하는 방법 및 장치를 개시한다.

Description

무선통신시스템에서 2단계 랜덤엑세스 절차에서 MsgB에 대한 HARQ 피드백을 전송하는 방법 및 장치 { Method and apparatus for transmitting HARQ feedback for MsgB in a two-step random access procedure in a wireless communication system }

무선통신 시스템에서, 보다 상세히는 3GPP 5G NR (New Radio) 에서, 두 단계 랜덤엑세스를 사용 시 백오프를 적용하는 방법에 관한 것이다.

4G 통신 시스템 상용화 이후 증가 추세에 있는 무선 데이터 트래픽 수요를 충족시키기 위해, 개선된 5G 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템을 개발하기 위한 노력이 이루어지고 있다. 이러한 이유로, 5G 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템은 4G 네트워크 이후 (Beyond 4G Network) 통신 시스템 또는 LTE 시스템 이후 (Post LTE) 이후의 시스템이라 불리어지고 있다. 높은 데이터 전송률을 달성하기 위해, 5G 통신 시스템은 초고주파(mmWave) 대역 (예를 들어, 60기가(60GHz) 대역과 같은)에서의 구현이 고려되고 있다. 초고주파 대역에서의 전파의 경로손실 완화 및 전파의 전달 거리를 증가시키기 위해, 5G 통신 시스템에서는 빔포밍(beamforming), 거대 배열 다중 입출력(massive MIMO), 전차원 다중입출력(Full Dimensional MIMO: FD-MIMO), 어레이 안테나(array antenna), 아날로그 빔형성(analog beam-forming), 및 대규모 안테나 (large scale antenna) 기술들이 논의되고 있다. 또한 시스템의 네트워크 개선을 위해, 5G 통신 시스템에서는 진화된 소형 셀, 개선된 소형 셀 (advanced small cell), 클라우드 무선 액세스 네트워크 (cloud radio access network: cloud RAN), 초고밀도 네트워크 (ultra-dense network), 기기 간 통신 (Device to Device communication: D2D), 무선 백홀 (wireless backhaul), 이동 네트워크 (moving network), 협력 통신 (cooperative communication), CoMP (Coordinated Multi-Points), 및 수신 간섭제거 (interference cancellation) 등의 기술 개발이 이루어지고 있다. 이 밖에도, 5G 시스템에서는 진보된 코딩 변조(Advanced Coding Modulation: ACM) 방식인 FQAM (Hybrid FSK and QAM Modulation) 및 SWSC (Sliding Window Superposition Coding)과, 진보된 접속 기술인 FBMC(Filter Bank Multi Carrier), NOMA(non orthogonal multiple access), 및SCMA(sparse code multiple access) 등이 개발되고 있다.

한편, 인터넷은 인간이 정보를 생성하고 소비하는 인간 중심의 연결 망에서, 사물 등 분산된 구성 요소들 간에 정보를 주고 받아 처리하는 IoT(Internet of Things, 사물인터넷) 망으로 진화하고 있다. 클라우드 서버 등과의 연결을 통한 빅데이터(Big data) 처리 기술 등이 IoT 기술에 결합된 IoE (Internet of Everything) 기술도 대두되고 있다. IoT를 구현하기 위해서, 센싱 기술, 유무선 통신 및 네트워크 인프라, 서비스 인터페이스 기술, 및 보안 기술과 같은 기술 요소 들이 요구되어, 최근에는 사물간의 연결을 위한 센서 네트워크(sensor network), 사물 통신(Machine to Machine, M2M), MTC(Machine Type Communication)등의 기술이 연구되고 있다. IoT 환경에서는 연결된 사물들에서 생성된 데이터를 수집, 분석하여 인간의 삶에 새로운 가치를 창출하는 지능형 IT(Internet Technology) 서비스가 제공될 수 있다. IoT는 기존의 IT(information technology)기술과 다양한 산업 간의 융합 및 복합을 통하여 스마트홈, 스마트 빌딩, 스마트 시티, 스마트 카 혹은 커넥티드 카, 스마트 그리드, 헬스 케어, 스마트 가전, 첨단의료서비스 등의 분야에 응용될 수 있다.

이에, 5G 통신 시스템을 IoT 망에 적용하기 위한 다양한 시도들이 이루어지고 있다. 예를 들어, 센서 네트워크(sensor network), 사물 통신(Machine to Machine, M2M), MTC(Machine Type Communication)등의 기술이 5G 통신 기술인 빔 포밍, MIMO, 및 어레이 안테나 등의 기법에 의해 구현되고 있는 것이다. 앞서 설명한 빅데이터 처리 기술로써 클라우드 무선 액세스 네트워크(cloud RAN)가 적용되는 것도 5G 기술과 IoT 기술 융합의 일 예라고 할 수 있을 것이다.

이에 따라, 두 단계 랜덤액세스를 사용 시 백 오프를 적용하는 방법에 대한 필요성이 대두하였다.

두 단계 랜덤엑세스에서 기지국이 MsgA를 수신 모두 수신한 경우와, MsgA의 일부분 (Msg1)을 수신한 경우에, 백오프를 지시하는 방법에 대해 정의한다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 무선 통신 시스템에서 제어 신호 처리 방법에 있어서, 기지국으로부터 전송되는 제1 제어 신호를 수신하는 단계; 상기 수신된 제1 제어 신호를 처리하는 단계; 및 상기 처리에 기반하여 생성된 제2 제어 신호를 상기 기지국으로 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명을 통해, 두 단계 랜덤엑세스를 수행할 때 MsgA의 어떠한 채널에 충돌이 발생하였는지에 따라 기지국은 백오프를 차등적으로 지시할 수 있으며, 이에 따라 충돌을 효과적으로 제어할 수 있다.

도 1은 본 발명의 설명을 위해 참고로 하는 LTE 시스템의 구조를 도시하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 설명을 위해 참고로 하는 LTE 및 NR 시스템에서 무선 프로토콜 구조를 나타낸 도면이다.
도 3는 NR 시스템에서 빔 (beam) 기반으로 통신 수행 시 하향링크와 상향링크 채널 프레임 구조의 예시 도면이다.
도 4는 단말이 기지국으로 경쟁 기반의 4단계 랜덤 엑세스를 수행하는 절차를 나타내는 도면이다.
도 5a 및 도 5b는 단말이 기지국에 2 단계의 랜덤 엑세스 절차를 수행하는 절차를 나타내는 도면이다.
도 6는 단말이 2단계 랜덤엑세스를 수행할 때, MsgB에 대해 HARQ 피드백을 전송하는 방법에 대한 실시예 1 도면이다.
도 7a 및 도 7b는 단말이 2단계 랜덤엑세스를 수행할 때, MsgB에 대해 HARQ 피드백을 전송하는 방법에 대한 실시예 2 도면이다.
도 8는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 단말의 블록 구성을 도시한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 동작 원리를 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명하기에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

이하 설명에서 사용되는 접속 노드(node)를 식별하기 위한 용어, 망 객체(network entity)들을 지칭하는 용어, 메시지들을 지칭하는 용어, 망 객체들 간 인터페이스를 지칭하는 용어, 다양한 식별 정보들을 지칭하는 용어 등은 설명의 편의를 위해 예시된 것이다. 따라서, 본 발명이 후술되는 용어들에 한정되는 것은 아니며, 동등한 기술적 의미를 가지는 대상을 지칭하는 다른 용어가 사용될 수 있다.

이하 설명의 편의를 위하여, 본 발명은 현재 존재하는 통신표준 가운데 3GPP (The 3rd Generation Partnership Project) 단체에서 정의하는 가장 최신의 표준인 LTE 및 NR 규격에서 정의하고 있는 용어 및 명칭들을 사용한다. 하지만, 본 발명이 상기 용어 및 명칭들에 의해 한정되는 것은 아니며, 다른 규격에 따르는 시스템에도 동일하게 적용될 수 있다. 특히 본 발명은 3GPP NR (5세대 이동통신 표준)에 적용할 수 있다.

도 1은 일반적인 LTE 시스템의 구조를 도시하는 도면이다. NR 시스템도 대동소이한 구조를 가진다.

상기 도 1을 참고하면, 상기 무선 통신 시스템은 여러 개의 기지국들 (1-05)(1-10)(1-15)(1-20)과 MME (Mobility Management Entity)(1-20) 및 S-GW (Serving-Gateway)(1-30)로 구성된다. 사용자 단말(User Equipment, 이하 UE 또는 단말)(1-35)은 기지국(1-05)(1-10)(1-15)(1-20) 및 S-GW(1-30)을 통해 외부 네트워크에 접속한다.

상기 기지국들(1-05)(1-10)(1-15)(1-20)은 셀룰러 망의 접속 노드로서 망에 접속하는 단말들에게 무선 접속을 제공한다. 즉, 상기 기지국(1-05)(1-10)(1-15)(1-20)은 사용자들의 트래픽을 서비스하기 위해 단말들의 버퍼 상태, 가용 전송 전력 상태, 채널 상태 등의 상태 정보를 취합해서 스케쥴링을 하여 상기 단말들과 코어 망(CN, Core network)간에 연결을 지원한다. 상기 MME(1-25)는 단말에 대한 이동성 관리 기능은 물론 각종 제어 기능을 담당하는 장치로 다수의 기지국들과 연결되며, S-GW(1-30)는 데이터 베어러를 제공하는 장치이다. 또한, 상기 MME(1-25) 및 S-GW(1-30)는 망에 접속하는 단말에 대한 인증(authentication), 베어러(bearer) 관리 등을 더 수행할 수 있으며 상기 기지국(1-05)(1-10)(1-15)(1-20)으로부터 도착한 패킷 또는 상기 기지국 (1-05)(1-10)(1-15)(1-20)으로 전달할 패킷을 처리한다.

도 2는 LTE 및 NR 시스템에서 무선 프로토콜 구조를 나타낸 도면이다.

도 2를 참조하면, LTE 시스템의 무선 프로토콜은 단말과 ENB에서 각각 PDCP(Packet Data Convergence Protocol)(2-05)(2-40), RLC(Radio Link Control)(2-10)(2-35), MAC (Medium Access Control)(2-15)(2-30)으로 이루어진다. PDCP(Packet Data Convergence Protocol) (2-05)(2-40)는 IP 헤더 압축/복원 등의 동작을 담당하고, 무선 링크 제어(Radio Link Control, 이하 RLC라고 한다) (2-10)(2-35)는 PDCP PDU(Packet Data Unit)를 적절한 크기로 재구성한다. MAC(2-15)(2-30)은 한 단말에 구성된 여러 RLC 계층 장치들과 연결되며, RLC PDU들을 MAC PDU에 다중화하고 MAC PDU로부터 RLC PDU들을 역다중화하는 동작을 수행한다. 물리 계층(2-20)(2-25)은 상위 계층 데이터를 채널 코딩 및 변조하고, OFDM 심벌로 만들어서 무선 채널로 전송하거나, 무선 채널을 통해 수신한 OFDM 심벌을 복조하고 채널 디코딩해서 상위 계층으로 전달하는 동작을 한다. 또한 물리 계층에서도 추가적인 오류 정정을 위해, HARQ (Hybrid ARQ) 를 사용하고 있으며, 수신단에서는 송신단에서 전송한 패킷의 수신여부를 1 비트로 전송한다. 이를 HARQ ACK/NACK 정보라 한다. 업링크 데이터 전송에 대한 다운링크 HARQ ACK/NACK 정보는 LTE의 경우 PHICH (Physical Hybrid-ARQ Indicator Channel) 물리 채널을 통해 전송되며, NR의 경우 하향링크/상향링크 자원할당 등이 전송되는 채널인 PDCCH(Physical Dedicated Control CHannel)에서 해당 단말의 스케쥴링 정보를 통해 재전송이 필요한지, 새전송을 수행하면 되는지를 판단할 수 있다. 이는 NR에서는 비동기 HARQ를 적용하기 때문이다. 다운링크 데이터 전송에 대한 업링크 HARQ ACK/NACK 정보는 PUCCH (Physical Uplink Control Channel)이나 PUSCH (Physical Uplink Shared Channel) 물리 채널을 통해 전송될 수 있다. 상기 PUCCH는 일반적으로 후술할 PCell의 상향링크에서 전송이 되지만, 기지국은 단말이 지원하는 경우, 해당 단말에게 후술할 SCell에 추가로 전송되는 경우가 있으며, 이를 PUCCH SCell이라 칭한다.

본 도면에 도시하지 않았지만, 단말과 기지국의 PDCP 계층의 상위에는 각각 RRC (Radio Resource Control) 계층이 존재하며, 상기 RRC 계층은 무선 자원 제어를 위해 접속, 측정 관련 설정 제어 메시지를 주고 받을 수 있다.

한편 상기 PHY 계층은 하나 혹은 복수 개의 주파수/반송파로 이루어질 수 있으며, 복수 개의 주파수를 동시에 설정하여 사용하는 기술을 반송파 집적 기술 (carrier aggregation, 이하 CA라 칭함)이라 한다. CA 기술이란 단말 (혹은 User Equipment, UE) 과 기지국 (E-UTRAN NodeB, eNB) 사이의 통신을 위해 하나의 반송파만 사용하던 것을, 주반송파와 하나 혹은 복수개의 부차반송파를 추가로 사용하여 부차반송파의 갯수만큼 전송량을 획기적으로 늘릴 수 있다. 한편, LTE에서는 주반송파를 사용하는 기지국 내의 셀을 주셀 혹은 PCell (Primary Cell)이라 하며, 부반송파를 사용하는 기지국 내의 셀을 부셀 혹은 SCell (Secondary Cell)이라 칭한다.

도 3는 NR 시스템에서 빔 (beam) 기반으로 통신 수행 시 하향링크와 상향링크 채널 프레임 구조의 예시 도면이다.

도 3에서 기지국 (3-01)은 더 넓은 커버리지 혹은 강한 신호를 전송하기 위해서 신호를 빔의 형태로 전송한다 (3-11)(3-13)(3-15)(3-17). 이에 따라, 셀 내의 단말 (3-03)은 기지국이 전송하는 특정 빔 (본 예시 도면에서는 빔 #1 (3-13))을 사용하여 데이터를 송수신하여야 한다.

한편, 단말이 기지국에 연결되어 있느냐 여부에 따라 단말의 상태를 휴면모드 (RRC_IDLE)과 연결모드 (RRC_CONNECTED) 상태로 나뉜다. 이에 따라, 휴면 모드 상태에 있는 단말의 위치는 기지국이 알지 못한다.

만약 휴면모드 상태의 단말이 연결모드 상태로 천이하고자 하는 경우, 단말은 기지국이 전송하는 동기화 블록 (Synchronization Signal Block, SSB) (3-21)(3-23)(3-25)(3-27)들을 수신한다. 본 SSB는 기지국이 설정한 주기에 따라 주기적으로 전송되는 SSB신호이며, 각각의 SSB는 주동기신호 (Primary Synchronization Signal, PSS) (3-41), 부동기신호 (Secondary Synchronization Signal, SSS) (3-43), 물리방송채널 (Physical Broadcast CHannel, PBCH)로 나뉜다.

본 예시 도면에서는 각 빔 별로 SSB가 전송되는 시나리오를 가정하였다. 예를 들어, SSB#0 (3-21)의 경우 빔 #0 (3-11)을 사용하여 전송하고, SSB#1 (3-23)의 경우 빔 #1 (3-13)을 사용하여 전송하고, SSB#2 (3-25)의 경우 빔 #2 (3-15)을 사용하여 전송하고, SSB#3 (3-27)의 경우 빔 #3 (3-17)을 사용하여 전송하는 경우를 가정하였다. 본 예시 도면에서는 휴면모드의 단말이 빔 #1에 위치하는 상황을 가정하였으나, 연결모드의 단말이 랜덤엑세스를 수행하는 경우에도 단말은 랜덤엑세스를 수행하는 시점에 수신되는 SSB를 선택한다.

이에 따라 본 도면에서는 빔 #1으로 전송되는 SSB #1을 수신하게 된다. 상기 SSB #1을 수신하면, 단말은 PSS, SSS를 통해서 기지국의 물리식별자 (Physical Cell Identifier, PCI)를 획득하며, PBCH를 수신함으로서 현재 수신한 SSB의 식별자 (즉, #1) 및, 현재 SSB를 수신한 위치가 10 ms 프레임 내에서 어느 위치인지 뿐만 아니라, 10.24 초의 주기를 갖는 System Frame Number (SFN) 내에서 어떠한 SFN에 있는지를 파악할 수 있다. 또한, 상기 PBCH 내에는 MIB (master information block) 이 포함되며, 이 MIB 내에는 보다 상세한 셀의 설정정보를 방송해주는 SIB1 (system information block type 1)을 어느 위치에서 수신할 수 있을 지에 대해 알려준다. SIB1을 수신하면, 단말은 본 기지국이 전송하는 총 SSB의 개수를 알 수 있고, 연결모드 상태로 천이하기 위해 랜덤엑세스를 수행할 수 있는 (보다 정확히는 상향링크동기화를 맞추기 위해 특수히 설계된 물리 신호인 프리앰블을 전송할 수 있는) PRACH occasion (Physical Random Access CHannel)의 위치 (본 예시 도면에서는 1ms 마다 할당되는 시나리오를 가정: (3-30)부터 (3-39)까지)를 파악할 수 있다. 뿐만 아니라 상기 정보를 바탕으로 상기 PRACH occasion들 가운데 어떠한 PRACH occasion이 어떠한 SSB index에 매핑되는 지를 알 수 있다. 예를 들어, 본 예시 도면에서는 1ms 마다 할당되는 시나리오를 가정하였으며, PRACH Occasion 당 SSB가 1/2 개가 할당되는 (즉, SSB당 PRACH Occasion 2개) 시나리오를 가정하였다. 이에 따라, SFN 값에 따라 시작되는 PRACH Occasion의 시작부터 SSB별로 각각 2개씩 PRACH occasion이 할당되는 시나리오를 도시하였다. 즉, (3-30)(3-31)은 SSB#0을 위해 할당, (3-32)(3-33)은 SSB#1을 위해 할당되는 등의 시나리오 이다. 모든 SSB에 대해 설정한 다음에는 다시 처음의 SSB 를 위해 PRACH Occasion이 할당된다 (3-38)(3-39).

이에 따라, 단말은 SSB#1을 위한 PRACH occasion (3-32)(3-33)의 위치를 인지하고 이에 따라 SSB#1에 대응되는 PRACH Occasion (3-32)(3-33) 가운데 현재 시점에서 가장 빠른 PRACH Occasion으로 랜덤엑세스 프리앰블을 전송한다 (예를 들어 (3-32)). 기지국은 프리앰블을 (3-32)의 PRACH Occasion 에서 수신하였으므로, 해당 단말이 SSB#1를 선택하여 프리앰블을 전송하였다는 사실을 알 수 있으며, 이에 따라 이어지는 랜덤엑세스 수행 시 해당 빔을 통해서 데이터를 송수신한다.

한편 연결 상태의 단말이, 핸드오버 등의 이유로 현재(소스) 기지국에서 목적(타겟) 기지국으로 이동을 할 때도 단말은 타겟 기지국에서 랜덤엑세스를 수행하며, 상기와 같이 SSB를 선택하여 랜덤엑세스를 전송하는 동작을 수행한다. 뿐만 아니라, 핸드오버시에는 소스 기지국에서 타겟 기지국으로 이동하도록 핸드오버 명령을 단말에게 전송하며, 이 때 상기 메시지에는 타겟 기지국에서의 랜덤엑세스 수행 시 사용할 수 있도록 타겟 기지국의 SSB 별로 해당 단말 전용 (dedicated) 랜덤엑세스 프리앰블 식별자를 할당할 수 있다. 이 때, 기지국은 (단말의 현재 위치 등에 따라) 모든 빔에 대해 전용 랜덤엑세스 프리앰블 식별자를 할당하지 않을 수 있으며, 이에 따라 일부의 SSB에는 전용 랜덤엑세스 프리앰블이 할당되지 않을 수 있다 (예를 들어, Beam #2, #3에만 전용 랜덤엑세스 프리앰블 할당). 만약 단말이 프리앰블 전송을 위해 선택한 SSB에 전용 랜덤엑세스 프리앰블이 할당 되어 있지 않은 경우에는 경쟁기반의 랜덤엑세스 프리앰블을 임의로 선택하여 랜덤엑세스를 수행한다. 예를 들어, 본 도면에서 단말이 처음 Beam #1에 위치하여 랜덤엑세스를 수행하였으나 실패한 후, 다시 랜덤엑세스 프리앰블 전송 시 Beam #3에 위치하여 전용 프리앰블 전송을 하는 시나리오가 가능하다. 랜덤엑세스. 즉, 하나의 랜덤엑세스 절차 내에서도, 프리앰블 재전송이 발생하는 경우, 각 프리앰블 전송 시마다 선택한 SSB에 전용 랜덤엑세스 프리앰블이 할당되어 있는지 여부에 따라, 경쟁기반의 랜덤엑세스 절차와 비경쟁기반의 랜덤엑세스 절차가 혼재될 수 있다.

도 4는 단말이 기지국에 초기 접속, 재접속, 핸드오버, 그 외에 랜덤 엑세스가 필요한 다양한 경우에 수행하는 경쟁 기반의 4 단계의 랜덤 엑세스 절차를 나타내는 도면이다.

단말 (4-01)은 기지국 (4-03)으로의 접속을 위해, 전술한 도 3에 따라 PRACH를 선택하여, 랜덤 엑세스 프리앰블을 해당 PRACH에 전송한다 (4-11). 상기 PRACH 자원으로 하나 이상의 단말이 동시에 랜덤 엑세스 프리앰블을 전송하는 경우도 발생할 수 있다. 상기 PRACH 자원은 한 서브프레임에 걸쳐있을 수 있으며, 혹은 한 서브프레임 내의 일부 심볼 만이 사용될 수 있다. 상기 PRACH 자원에 대한 정보는 기지국이 브로드캐스트하는 시스템 정보내에 포함되며, 이에 따라 어떠한 시간 주파수 자원으로 프리앰블을 전송하여야 하는지 알 수 있다. 또한, 상기 랜덤 엑세스 프리앰블은 기지국과 완전히 동기되기 전에 전송하여도 수신이 가능하도록 특별하게 설계된 특정의 시퀀스로 표준에 따라 복수 개의 프리앰블 식별자 (index)가 있을 수 있으며, 만약 복수 개의 프리앰블 식별자가 있는 경우, 상기 단말이 전송하는 프리앰블은 단말이 랜덤하게 선택한 것일 수 있으며, 혹은 기지국이 지정한 특정 프리앰블일 수도 있다.

상기 프리앰블을 기지국이 수신한 경우, 이에 대한 랜덤 엑세스 응답 (Random Access Reponse, 이하 RAR이라 칭함) 메시지 (이를 Msg2라 칭하기도 한다)를 단말에게 전송한다 (4-21). 상기 RAR 메시지에는 상기 (4-11) 단계에 사용된 프리앰블의 식별자 정보를 포함해서, 상향링크 전송 타이밍 보정 정보, 이후 단계 (즉, (4-31) 단계)에서 사용할 상향링크 자원할당 정보 및 임시 단말 식별자 정보 등이 포함된다. 상기 프리앰블의 식별자 정보는, 예를 들어 (4-11) 단계에서 복수 개의 단말이 서로 다른 프리앰블을 전송하여 랜덤 엑세스를 시도하는 경우, 상기 RAR 메시지 내에는 각각의 프리앰블에 대한 응답들을 포함할 수 있으며, 해당 응답이 어떠한 프리앰블에 대한 응답 메시지인지를 알려주기 위해 전송된다. 각각의 프리앰블에 대한 각각의 응답 내에 포함되는, 상기 상향링크 자원할당 정보는 (4-31) 단계에서 단말이 사용할 자원의 상세정보 이며, 자원의 물리적 위치 및 크기, 전송시 사용하는 복호화 및 코딩 방법 (modulation and coding scheme, MCS), 전송시 전력 조정 정보 등이 포함된다. 상기 임시 단말 식별자 정보는 만약 프리앰블을 전송한 단말이 초기 접속을 하는 경우, 단말이 기지국과의 통신을 위해 기지국에서 할당해준 식별자를 보유하고 있지 않기 때문에, 이를 위해 사용하기 위해 전송되는 값이다.

한편 상기 RAR 메시지 내에는 상기 각 프리앰블에 대한 응답(들) 뿐만 아니라, 선택적으로, 백오프지시자 (backoff indicator, BI)가 포함될 수 있다. 상기 백오프지시자는 랜덤엑세스가 성공적으로 이루어지지 않아 랜덤엑세스 프리앰블을 재전송해야하는 경우, 프리앰블을 바로 재전송하지 않고, 백오프지시자의 값에 따라 랜덤하게 전송을 지연시키기 위해 전송되는 값이다. 보다 상세히는, 만약 단말이 RAR을 제대로 수신받지 못하거나, 혹은 이후 후술할 경쟁 해소가 제대로 이루어지지 못한 경우에 랜덤엑세스 프리앰블을 재전송해야한다. 이때 백오프지시자로 지시되는 값은 하기의 Index 값이 지시될 수 있으며 (표 1), 0에서부터 Index 값이 지시하는 value 내에서 랜덤한 값을 단말이 선택하여, 해당 값 만큼의 시간 이후에 랜덤엑세스 프리앰블을 재전송한다. 예를 들어, 기지국이 BI값으로 5 (즉 60ms)를 지시하였는데, 단말이 0에서 60 ms 사이 중 23 ms 값을 랜덤하게 선택한 경우, 선택한 값을 PREAMBLE_BACKOFF라고 하는 변수에 저장하고, 단말은 23 ms 시간 이후, 프리앰블을 재전송하는 절차를 수행한다. 만약 상기 백오프지시자가 전송되지 않은 경우, 랜덤엑세스가 성공적으로 이루어지지 않아 랜덤엑세스 프리앰블을 재전송해야하는 경우, 단말은 바로 랜덤엑세스 프리앰블을 전송한다.

Index	Backoff Parameter value (ms)
0	5
1	10
2	20
3	30
4	40
5	60
6	80
7	120
8	160
9	240
10	320
11	480
12	960
13	1920
14	Reserved
15	Reserved

상기 RAR 메시지는 상기 프리앰블을 보낸 후부터 소정의 시간 이후부터 시작하여 소정의 기간 내에 전송되어야 하며, 상기의 기간을 'RAR 윈도우'라 한다. 상기 RAR 윈도우는 가장 첫번째 프리앰블을 전송한 이후부터 소정의 시간이 지난 시점부터 RAR 윈도우를 시작한다. 상기 소정의 시간은 서브프레임 단위 (2ms) 혹은 그보다 작은 값을 가질 수 있다. 또한 RAR 윈도우의 길이는 기지국이 브로드캐스트 하는 시스템정보 메시지 내에서 기지국이 각 PRACH 자원 별로 혹은 하나 이상의 PRACH 자원 세트 (set) 별로 설정하는 소정의 값일 수 있다.

한편 상기 RAR 메시지가 전송될 때에 기지국은 PDCCH를 통해 해당 RAR 메시지를 스케쥴링하며, 해당 스케쥴링 정보는 RA-RNTI (Random Access-Radio Network Temporary Identifier)를 사용해 스크램블링된다. 상기 RA-RNTI는 상기 (4-11) 메시지를 전송하는데 사용한 PRACH 자원과 매핑되어, 특정 PRACH 자원에 프리앰블을 전송한 단말은, 해당 RA-RNTI를 바탕으로 PDCCH 수신을 시도하여 대응되는 RAR 메시지가 있는지 여부를 판단한다. 즉, 만약 상기 RAR 메시지가, 본 예시도면과 같이 단말이 (4-11) 단계에서 전송한 프리앰블에 대한 응답인 경우, 본 RAR 메시지 스케쥴링 정보에 사용된 RA-RNTI는 해당 (4-11) 전송에 대한 정보를 포함한다. 이를 위해 RA-RNTI는 하기의 수학식 1으로 계산될 수 있다:

이때, 상기 s_id는 상기 (4-11) 단계에서 전송한 프리앰블 전송이 시작된 첫번째 OFDM 심볼에 대응되는 인덱스이며, 0≤ s_id < 14 (즉, 한 슬롯 내에 최대 OFDM 개수) 값을 갖는다. 또한, t_id는 상기 (4-11) 단계에서 전송한 프리앰블 전송이 시작된 첫번째 슬롯에 대응되는 인덱스 이며 0 ≤ t_id < 80 (즉, 한 시스템프레임 (20 ms)내의 최대 슬롯 개수) 값을 갖는다. 또한, 상기 f_id는 상기 (4-11) 단계에서 전송한 프리앰블이 주파수 상으로 몇번째 PRACH 자원으로 전송되었는지를 나타내며, 이는 0 ≤ f_id < 8 (즉, 동일 시간 내에 주파수 상 최대 PRACH 개수)값을 갖는다. 그리고 상기 ul_carrier_id 는 하나의 셀에 대해 상향링크로 두개의 반송파를 쓰는 경우, 기본상향링크 (Normal Uplink, NUL)에서 상기 프리앰블을 전송하였는지 (이 경우 0), 부가상향링크 (Supplementary Uplink, SUL)에서 상기 프리앰블을 전송하였는지 (이 경우 1)을 구분하기 위한 인자이다

상기 RAR 메시지를 수신한 단말은, 상기 RAR 메시지에 할당된 자원에, 전술한 다양한 목적에 따라 다른 메시지를 전송한다 (4-31). 본 예시 도면에서 세번째 전송되는 메시지로 Msg3라고도 한다 (즉 (4-11) 혹은 (4-13) 단계의 프리앰블을 Msg1, (4-21) 단계의 RAR을 Msg2라고도 한다.) 단말이 전송하는 상기 Msg3의 예시로는, 초기 접속인 경우 RRC 계층의 메시지인 RRCSetupRequest 메시지를 전송하며, 재접속인 경우, RRCReestablishmentRequest 메시지를 전송하며, 핸드오버 시에는, RRCReconfigurationComplete 메시지가 전송된다. 혹은 자원요청을 위한 버퍼상태보고 (Buffer Status Report, BSR) 메시지 등이 전송될 수도 있다.

이후, 단말은 만약 초기 전송인 경우에 대해 (즉, Msg3에 단말이 기 할당받은 기지국 식별자 정보가 포함되지 않은 경우 등), 경쟁 해소 메시지를 기지국으로부터 수신받으며 (4-41), 상기 경쟁 해소 메시지는, 단말이 Msg3에서 전송한 내용이 그대로 포함되어, 만약 (4-11) 혹은 (4-13) 단계에서 동일한 프리앰블을 선택한 복수개의 단말이 있는 경우에도, 어떤 단말에 대한 응답인지에 대해 알릴 수 있다.

도 5a 및 도 5b는 단말이 기지국에 2 단계의 랜덤 엑세스 절차를 수행하는 절차를 나타내는 도면이다.

도 4에서 전술한 바와 같이 일반적인 경쟁기반의 랜덤엑세스를 수행하는 경우, 최소한 4단계를 거치게 되며, 만약 하나의 단계에서 오류가 발생하는 경우, 절차는 더 지연될 수 있다. 이에 따라 랜덤엑세스 절차를 2단계의 절차로 줄이는 시나리오를 고려할 수 있다.

이를 위해서, 4 단계의 랜덤엑세스 절차의 프리앰블 (Msg1) (5-11)(4-11에 대응)와 Msg3 (5-13)(4-31에 대응)를 연속해서 전송하는 MsgA를 전송하고 (5-15), 이후, 상기 MsgA를 수신한 기지국은 4 단계의 랜덤엑세스 절차의 Msg2 (RAR) (4-21에 대응)와 Msg4 (4-41에 대응)의 정보를 포함하는 MsgB (5-19)를 전송하여 랜덤엑세스 절차를 줄일 수 있다.

이때, 상기 MsgA를 시간상으로 도시하면, 도 5b에 도시된 바와 같이, Msg1을 전송하기 위한 PRACH 자원 (5-21)과 Msg3를 전송하기 위한 PUSCH 자원 (5-23), 그리고 PUSCH 자원으로 전송 시 발생할 수 있는 간섭 문제를 해소시키기 위한 갭 자원 (5-22)으로 구성될 수 있다. 또한, 상기 Msg3는 Msg1 관련 정보를 포함하고 있어 어떠한 프리앰블 (Msg1)을 전송한 단말이 전송하는 Msg3임을 알 수 있도록 한다.

상기 MsgA에 포함된 Msg1과 Msg3를 모두 수신한 기지국은, 단말에게 MsgB를 전송한다 (5-19). 이 때 상기 MsgB에는 전술한 BI가 포함이 될 수 있다.

한편, 만약 (5-15) 단계에서 여러 MsgA들의 전송이 이루어져 충돌이 발생한 경우, 기지국은 MsgA에 포함된 Msg1(들)만을 수신하고 Msg3는 수신하지 못하는 경우가 발생할 수 있다. 이러한 경우 기지국은 단말에게 MsgB (5-19)대신 전술한 Msg2 (5-33)를 전송하여 도 4에서 기술한 4 단계의 랜덤엑세스 절차로 변경하여 남은 랜덤엑세스 절차를 수행할 수 있다.

뿐만 아니라, 기지국이 상기 MsgA 수신 시 혹은 Msg1으로는 여러 개를 수신하고 Msg3는 하나만을 수신하는 경우가 발생할 수도 있다. 이러한 경우, 기지국은 단말에게 Msg1과 Msg3를 모두 수신한 단말에 대한 응답 (즉 MsgB) (5-19)와 Msg1만에 대한 응답 (즉, Msg2) (5-33)을 보낼 수 있으며, 상기 서로 다른 응답을 동일한 메시지에 혹은 다른 메시지 (5-19) (5-33)에 포함할 수 있다. 만약 본 도면에서와 같이 다른 메시지로 응답하는 경우, 기지국은 상기 MsgB 혹은 Msg2를 스케쥴링하는 PDCCH (5-17) (5-31) 내에 지시자를 포함시켜, 스케쥴링하는 해당 메시지가 MsgB 인지 아니면 Msg2인지를 단말에게 알려, 단말로 하여금 올바르게 디코딩 할 수 있도록 한다. 혹은 PDCCH를 스크램블링하는 RA-RNTI값을 다른 값을 사용하여 구분시킬 수도 있다. 이때 RA-RNTI 계산 시 MsgB 포함 여부를 판단하는 식별자가 추가된다. 상기 MsgB 혹은 Msg2 각각의 메시지에는 전술한 BI 값이 포함될 수 있으며, 이후 랜덤엑세스가 성공하지 못하는 경우 단말은 어떠한 메시지에 포함된 BI 값을 사용하여 프리앰블 전송을 지연해야할지를 결정해야 한다.

추가로, 상기 MsgB에 포함되는 내용은, 만약 단말이 기지국과의 연결이 설정되지 않아서 (예를 들어 IDLE에서 CONNECTED로 천이하기 위해) MsgA에 공통제어채널 (Common Control CHannel, CCCH) 관련 메시지 (예를 들어, RRC 계층의 RRCSetupRequest, RRCResumeRequest, RRCReestablishmentRequest, RRCSystemInfoRequest 등의 메시지)가 포함된 경우, 전술한 Msg2에 전송되는 상향링크 전송 타이밍 정보 (Timing Advance Command, TAC), 단말이 향후 기지국에서 사용할 단말의 임시 식별자 (Temporary C-RNTI)와 Msg4에서 전송하는 경쟁해소 관련 정보 (UE Contention Resolution Identity)가 포함된다. 또한, 만약 단말이 기지국에 이미 연결되어 있어서 MsgA에서 단말의 식별자 정보를 포함하는 C-RNTI MAC CE를 전송한 경우, MsgB는 기지국이 해당 단말에게 해당 단말의 식별자 (C-RNTI)로 PDCCH를 통해 자원할당을 해주는 메시지 자체가 MsgB가 된다.

한편, 도 4에서 전술한 바와 같이 단말은 여러 가지 목적으로 랜덤엑세스를 수행한다. 예를 들어, 단말은 아직 기지국과 연결되어 있지 않은 상태에서 연결하기 위한 메시지를 전송하기 위해, 혹은 연결되어 있었으나 오류로 인해 연결이 끊어진 경우 연결을 복구 하기 위한 메시지를 전송하기 위해 랜덤엑세스를 수행할 수 있으며, 상기와 같은 메시지는 일반 제어채널 (Common Control CHannel, CCCH)에 속하는 메시지이다. 상기의 CCCH에 속하는 제어 메시지에는 RRCSetupRequest (휴면모드 (RRC_IDLE)에서 연결모드로 천이시), RRCResumeRequest (비활성화모드 (RRC_INACTIVE) 에서 연결모드로 천이시), RRCReestablishmentRequest (연결 복구 시), RRCSystemInfoRequest (기지국 방송하는 시스템 정보를 요청 시) 등이 있다. 상기와 같이 단말이 기지국과의 연결이 설정되지 않아서 MsgA에 CCCH가 포함되는 경우, 상기 MsgB에 포함되는 내용은 전술한 Msg2에 전송되는 상향링크 전송 타이밍 정보 (Timing Advance Command, TAC), 단말이 향후 기지국에서 사용할 단말의 임시 식별자 (Temporary C-RNTI)와 Msg4에서 전송하는 경쟁해소 관련 정보 (UE Contention Resolution Identity)가 포함된다.

한편, 단말이 기지국에 정상적으로 접속하면, 단말은 연결모드 (RRC_CONNECTED)에서 전용제어채널 (Dedicated Control CHannel, DCCH) 및 전용트래픽 채널 (Dedicated Traffic CHannel, DTCH)에 속한 메시지를 송수신할 수 있다. 단말이 보내는 메시지에 대해서는 단말이 기지국으로 단말이 현재 상향링크로 보낼 데이터가 있음을 알려는 '버퍼상태보고 (Buffer Status Report, BSR)' 메시지를 전송하여, 상향링크 자원할당을 요청하여야 한다. 이를 위해 기지국이 단말에게 특정 논리채널에 대해 '스케쥴링 요청 (Scheduling Request, SR)' 전송을 위한 전용 PUCCH 자원을 할당할 수 있다. 이를 통해, 기지국은 단말로부터 SR 을 PUCCH로부터 수신하면, BSR을 전송할 상향링크 자원을 할당해주고, 해당 상향링크 자원으로 BSR을 전송하면 기지국은 단말의 버퍼상태를 파악하여, 데이터를 위한 상향링크 자원을 할당해 줄 수 있다.

한편, 기지국이 특정 논리채널 (제어 및 일반 데이터의 종류에 따라 구분되는 논리적인 개념)에 대해 상기 SR을 할당하지 않았거나, 혹은 SR을 할당하였더라도 SR 최대 전송횟수만큼 SR을 전송하였음에도 상향링크 자원을 받지 못하여 BSR을 전송하지 못한 경우, 단말은 랜덤엑세스를 수행하여, Msg3에 BSR을 전송할 수 있다.

이에 따라 단말이 기지국에 접속하고 나서, 논리채널전용제어채널 (Dedicated Control CHannel, DCCH) 및 전용트래픽 채널 (Dedicated Traffic CHannel, DTCH)에 속한 데이터 전송을 위해 각각의 논리채널을 설정할 때, 해당 논리채널에 대한 전송을 위해 랜덤엑세스를 수행하는 경우, 단말은 MsgA에서 단말의 식별자 정보를 포함하는 C-RNTI MAC CE를 전송하여 랜덤엑세스를 수행하는 주체가 해당 단말임을 알리게 되고, 이러한 경우, MsgB는 기지국이 해당 단말에게 해당 단말의 식별자 (C-RNTI)로 PDCCH를 통해 자원할당을 해주는 메시지 자체가 MsgB가 된다.

한편, 전술한 바와 같이 상기의 시나리오에서 단말이 전송한 MsgA를 모두 성공적으로 받는 경우도 있고, 일부 (PRACH)만 받는 경우도 있고, 혹은 모두 제대로 받지 못하는 경우도 있을 수 있다. 이때, 기지국이 MsgA를 모두 성공적으로 받은 경우에, 기지국이 MsgB로 회신했음에도 불구하고, 기지국 입장에서는 단말이 해당 MsgB를 잘 수신했는지 여부를 알아야할 필요가 있다. 만약 단말이 해당 MsgB를 성공적으로 수신하지 못했음에도 불구하고 기지국이 단말이 해당 메시지를 잘 받았다고 가정하고, 이후의 메시지를 (MsgB에서 할당한 Temporary C-RNTI를 사용하여) 스케쥴링하여 전송하는 경우, 단말은 해당 메시지들은 모두 수신할 수 없어 통신이 실패하게 된다. 따라서, 단말이 해당 MsgB를 성공적으로 수신한 경우, 이를 기지국에게 알려줄 필요가 있다. 뿐만 아니라 상기 MsgB (5-19) 메시지는 여러 단말에 대한 응답이 포함될 수 있다. 예를 들어, 단말 A와 단말 B가 모두 MsgA를 전송하였는데, 기지국이 두 메시지 모두를 수신하여 MsgB에 단말 A와 단말 B에 대한 응답을 모두 포함하여 전송한 경우, 이에 대한 피드백을 단말 A와 단말 B가 모두 전송하더라도 기지국은 어떠한 단말이 피드백을 보낸 것인지를 알 수 있는 방법이 필요하다.

도 6는 단말이 2단계 랜덤엑세스를 수행할 때, MsgB에 대해 HARQ 피드백을 전송하는 방법에 대한 실시예 1 에 대한 흐름도이다.

단말은 현재 캠핑하고 있는 혹은 접속해 있는 기지국으로부터 RRC 계층의 메시지를 통해 랜덤엑세스 관련 설정정보를 수신한다 (6-03). 상기 RRC 계층의 메시지는 기지국이 셀 내의 모든 단말들에게 방송하는 시스템 정보 메시지 (System Information Block, SIB)으로 전송될 수 있으며, 혹은 연결되어 있는 단말들에게는 RRCReconfiguation 메시지를 통해 해당 단말에게만 전송할 수도 있다. 상기 랜덤엑세스 관련 설정정보에는 랜덤엑세스 프리앰블 (Msg1)을 전송할 수 있는 PRACH에 대한 설정정보 (즉, 4단계 랜덤엑세스 절차를 위한 자원), MsgA를 전송할 수 있는 채널에 대한 설정정보 (즉, 2단계 랜덤엑세스 절차를 위한 자원) 등을 포함하며, 상기 4단계 랜덤엑세스 절차를 위한 PRACH 자원과 2단계 랜덤엑세스 절차의 MsgA 중 PRACH 자원은 서로 독립적으로 설정되거나, 혹은 공유되어 설정될 수 있다. 공유되어 설정된다는 말은, 4단계 랜덤엑세스 절차를 수행하는 단말과 2단계 랜덤엑세스 절차를 수행하는 단말이 동일한 PRACH 자원에 랜덤엑세스 프리앰블을 전송할 수 있다는 의미이다. 다만 이 경우 랜덤엑세스 프리앰블은 단말이 주어진 설정 내에서 랜덤하게 선택하므로 사용되는 프리앰블 인덱스는 동일할 수도, 다를 수도 있다.

이후, 단말은 랜덤엑세스 절차를 트리거링하며, 본 도면에서는 그 중 2단계 랜덤엑세스 절차가 트리거링 되는 시나리오를 가정한다 (6-05). 랜덤엑세스 절차가 트리거링 되는 것은 상기에 기술한 바와 같이 휴면모드상태에서 연결모드 상태로 천이하는 등의 목적으로 CCCH를 전송하기 위해 트리거링될 수 있으며, 혹은 빔실패 복구를 위해 트리거링 될 수 있으며, 혹은 핸드오버 등과 같은 시나리오에서 트리거링될 수 있다. 이때 기지국이 2단계 랜덤엑세스 자원을 제공하고, 단말이 2단계 랜덤엑세스를 지원하는 경우, 소정의 조건에 따라 단말은 2단계 랜덤엑세스를 수행할 지 4단계 랜덤엑세스를 수행할지를 결정할 수 있다. 즉, 단말이 2단계 랜덤엑세스 수행을 결정한 경우, MsgA 전송을 위해 MsgA를 전송할 수 있는 자원에 PRACH와 PUSCH 전송을 수행하고, 4단계 랜덤엑세스 수행을 결정한 경우, Msg1 전송을 위해 Msg1을 전송할 수 있는 PRACH 자원에 프리앰블 전송을 수행한다. 상기 소정의 조건은, 예를 들어, 기지국으로부터의 수신 신호의 세기가 기지국이 알려준 임계치보다 클경우에 2단계 랜덤엑세스 절차를 수행하는 등의 예시가 가능하다.

이에 따라, 단말이 만약 2단계 랜덤엑세스를 수행하기로 결정한 경우, 단말은 MsgA 전송할 수 있다. (6-05) 이후, 단말은 Msg2 혹은/그리고 MsgB를 수신할 수 있다 (6-07). 상기 시나리오는, MsgB 내에 Msg2가 포함되는 시나리오를 포함한다. 이는 전술한 예시와 같이 여러 단말이 MsgA를 전송한 경우에 PUSCH 전송부분의 충돌이 발생하여 기지국이 PRACH만을 수신하는 시나리오가 발생하는 경우, 해당 수신에 대해서는 Msg2로 응답할 수 있기 때문이다.

만약 단말이 정해진 시간 (RAR window) 내에 RA-RNTI로 지시된 PDCCH를 통해서 MsgB (혹은 Msg2)를 수신하지 못한 경우, 단말은 MsgA를 재전송한다 (6-05).

만약 단말이 정해진 시간 (RAR window) 내에 RA-RNTI로 지시된 PDCCH를 통해서 MsgB (혹은 Msg2)를 수신한 경우, 단말은 해당 MsgB 내에 상기 단말에 해당하는 contention resolution identity가 포함되어 있는지 여부를 판단한다 (6-09). 만약 포함되어 있는 경우, 단말은 본 MsgB 내에 contention resolution identity가 포함된 MAC subPDU가 오직 하나인지를 추가로 판단한다 (6-11). 혹은 상기 MAC subPDU 내에 해당 단말의 RRC 계층의 제어 메시지 (예를 들어, RRCSetup 메시지 등)가 포함되어 있는지 여부를 판단할 수 있다.

만약 상기의 조건이 모두 만족하는 경우에, 단말은 상기 RA-RNTI로 지시된 PDCCH 내에 포함된 HARQ 피드백 시간 및 자원정보를 바탕으로, 수신한 MsgB에 대한 HARQ ACK 신호를 전송한다 (6-13). 즉, 기지국에게 단말이 해당 메시지를 잘 수신하였음을 알린다. 부연하면, 이전 4단계 랜덤엑세스 절차에서는 RA-RNTI로 할당된 RAR, 즉 Msg2의 경우 HARQ feedback을 전송하지 않지만, 본 2단계 랜덤엑세스 절차에서는 상기 조건에 따라 RA-RNTI로 수신한 PDSCH에 대해서도 HARQ 피드백 (ACK한정)을 전송한다.

하지만, 그렇지 않은 경우에는 단말은 수신한 MsgB에 대한 HARQ 피드백 (ACK 혹은 NACK)을 전송하지 않는다.

도 7a 및 도 7b는 단말이 2단계 랜덤엑세스를 수행할 때, MsgB에 대해 HARQ 피드백을 전송하는 방법에 대한 실시예 2 도면이다.

도 7a에서, 단말은 현재 캠핑하고 있는 혹은 접속해 있는 기지국으로부터 RRC 계층의 메시지를 통해 랜덤엑세스 관련 설정정보를 수신한다 (7-03). 상기 RRC 계층의 메시지는 기지국이 셀 내의 모든 단말들에게 방송하는 시스템 정보 메시지 (System Information Block, SIB)으로 전송될 수 있으며, 혹은 연결되어있는 단말들에게는 RRCReconfiguation 메시지를 통해 해당 단말에게만 전송할 수도 있다. 상기 랜덤엑세스 관련 설정정보에는 랜덤엑세스 프리앰블 (Msg1)을 전송할 수 있는 PRACH에 대한 설정정보 (즉, 4단계 랜덤엑세스 절차를 위한 자원), MsgA를 전송할 수 있는 채널에 대한 설정정보 (즉, 2단계 랜덤엑세스 절차를 위한 자원) 등을 포함하며, 상기 4단계 랜덤엑세스 절차를 위한 PRACH 자원과 2단계 랜덤엑세스 절차의 MsgA 중 PRACH 자원은 서로 독립적으로 설정되거나, 혹은 공유되어 설정될 수 있다. 공유되어 설정된다는 말은, 4단계 랜덤엑세스 절차를 수행하는 단말과 2단계 랜덤엑세스 절차를 수행하는 단말이 동일한 PRACH 자원에 랜덤엑세스 프리앰블을 전송할 수 있다는 의미이다. 다만 이 경우 랜덤엑세스 프리앰블은 단말이 주어진 설정 내에서 랜덤하게 선택하므로 사용되는 프리앰블 인덱스는 동일할 수도, 다를 수도 있다.

이후, 단말은 랜덤엑세스 절차를 트리거링하며, 본 도면에서는 그 중 2단계 랜덤엑세스 절차가 트리거링 되는 시나리오를 가정한다 (7-05). 랜덤엑세스 절차가 트리거링 되는 것은 상기에 기술한 바와 같이 휴면모드상태에서 연결모드 상태로 천이하는 등의 목적으로 CCCH를 전송하기 위해 트리거링될 수 있으며, 혹은 빔실패 복구를 위해 트리거링 될 수 있으며, 혹은 핸드오버 등과 같은 시나리오에서 트리거링될 수 있다. 이때 기지국이 2단계 랜덤엑세스 자원을 제공하고, 단말이 2단계 랜덤엑세스를 지원하는 경우, 소정의 조건에 따라 단말은 2단계 랜덤엑세스를 수행할 지 4단계 랜덤엑세스를 수행할지를 결정할 수 있다. 즉, 단말이 2단계 랜덤엑세스 수행을 결정한 경우, MsgA 전송을 위해 MsgA를 전송할 수 있는 자원에 PRACH와 PUSCH 전송을 수행하고, 4단계 랜덤엑세스 수행을 결정한 경우, Msg1 전송을 위해 Msg1을 전송할 수 있는 PRACH 자원에 프리앰블 전송을 수행한다. 상기 소정의 조건은, 예를 들어, 기지국으로부터의 수신 신호의 세기가 기지국이 알려준 임계치보다 클경우에 2단계 랜덤엑세스 절차를 수행하는 등의 예시가 가능하다.

이에 따라, 단말이 만약 2단계 랜덤엑세스를 수행하기로 결정한 경우, 단말은 MsgA 전송하고 (7-07), 이후, Msg2 혹은/그리고 MsgB를 수신할 수 있다 (7-07). 상기 시나리오는, MsgB 내에 Msg2가 포함되는 시나리오를 포함한다. 이는 전술한 예시와 같이 여러 단말이 MsgA를 전송한 경우에 PUSCH 전송부분의 충돌이 발생하여 기지국이 PRACH만을 수신하는 시나리오가 발생하는 경우, 해당 수신에 대해서는 Msg2로 응답할 수 있기 때문이다.

만약 단말이 정해진 시간 (RAR window) 내에 RA-RNTI로 지시된 PDCCH를 통해서 MsgB (혹은 Msg2)를 수신하지 못한 경우, 단말은 MsgA를 재전송한다 (7-05).

만약 단말이 정해진 시간 (RAR window) 내에 RA-RNTI로 지시된 PDCCH를 통해서 MsgB (혹은 Msg2)를 수신한 경우, 단말은 해당 MsgB 내에 상기 단말에 해당하는 contention resolution identity가 포함되어 있는지 여부를 판단한다 (7-09). 만약 포함되어 있는 경우, 단말은 상기 RA-RNTI로 지시된 PDCCH 내에 포함된 HARQ 피드백 시간 및 자원정보와, contention resolution identity가 포함된 MAC subPDU의 순서에 따라 MsgB에 대한 HARQ ACK 신호를 전송한다 (7-13). 하지만, 포함되어 있지 않은 경우에는 단말은 수신한 MsgB에 대한 HARQ 피드백 (ACK 혹은 NACK)을 전송하지 않고 (7-15), MsgA를 재전송한다 (7-05). 부연하면, 이전 4단계 랜덤엑세스 절차에서는 RA-RNTI로 할당된 RAR, 즉 Msg2의 경우 HARQ feedback을 전송하지 않지만, 본 2단계 랜덤엑세스 절차에서는 상기 조건에 따라 RA-RNTI로 수신한 PDSCH에 대해서도 HARQ 피드백 (ACK한정)을 전송한다.

상기 (7-13)절차를 보다 상세히 설명하기 위해, 도 7b를 도시하였다.

도 7b에서는 단말 A, 단말 B, 단말 C가 동일 시점에서 MsgA를 전송한 상황을 가정하였으며, 이에 따라, 세 단말이 모두 기지국으로부터 MsgB (7-51)를 수신한 시나리오를 가정하였다. 상기 MsgB에는 랜덤엑세스 절차에 성공하지 못하여 MsgA 및 프리앰블을 재전송해야하는 단말들을 위한 BI 정보가 (선택적으로) 포함될 수 있으며 (7-61), 단말이 전송한 MsgA 중 PRACH 정보만을 수신하여 이에 대한 응답이 포함될 수 있다 (7-63). 예를 들어, 상기 단말들 중 단말 A가 전송한 프리앰블 식별자에 대한 Msg2가 (7-63)에 포함된 시나리오를 고려할 수 있다. 또한, 기지국이 단말 B와 단말 C가 전송한 MsgA를 모두 성공적으로 수신한 경우, 기지국은 상기 MsgB (7-51) 내에 이에 대한 각각의 응답 (예를 들어 단말 B에 대한 응답을 (7-65)에 전송, 단말 C에 대한 응답을 (7-67)에 전송)을 포함하여 전송하는 시나리오를 고려할 수 있다.

이를 수신한 단말 B와 단말 C는 상기 RA-RNTI로 지시된 PDCCH 내에 포함된 HARQ 피드백 시간 및 자원정보와, contention resolution identity가 포함된 MAC subPDU의 순서에 따라 MsgB에 대한 HARQ ACK 신호를 전송한다. 즉, 상기 RA-RNTI로 지시된 PDCCH 내에 포함된 HARQ 피드백 시간 및 자원정보가 (7-55)에 대응되는 경우, contention resolution identity가 포함된 MAC subPDU 순서에 따라, contention resolution ID를 포함한 첫번째 MAC subPDU에 해당하는 단말 B는 상기 (7-55) 자원에 HARQ ACK을 전송하고, 두번째 MAC subPDU에 해당하는 단말 C는 상기 (7-55) 자원에 소정의 규칙에 해당하는 자원에 HARQ ACK을 전송한다.

상기 소정의 규칙은, 시간상으로 연속된 슬롯 (slot)이 될 수 있으며 (7-57), 혹은 주파수 상으로 연속된 물리자원블록 (Physcal Resource Block, PRB)가 될 수 있으며, 혹은 RRC 계층의 메시지로 설정된 간격에 따라 시간상 혹은 주파수 상으로 떨어진 자원이 될 수 있다. 예를 들어, RRC 계층의 메시지 (예를 들어 SIB)로 상기 간격이 2 slot이라고 한 경우, PDCCH로 지시받은 자원을 기준으로 2 slot 이후 동일한 주파수 자원에 HARQ ACK을 전송하는 등의 시나리오가 가능하다.

도 8는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 단말의 블록 구성을 도시한다.

상기 도 8를 참고하면, 상기 단말은 RF (Radio Frequency) 처리부 (8-10), 기저대역 (baseband) 처리부 (8-20), 저장부 (8-30), 제어부 (8-40)를 포함한다.

상기 RF처리부 (8-10)는 신호의 대역 변환, 증폭 등 무선 채널을 통해 신호를 송수신하기 위한 기능을 수행한다. 즉, 상기 RF처리부 (8-10)는 상기 기저대역처리부 (8-20)로부터 제공되는 기저대역 신호를 RF 대역 신호로 상향변환한 후 안테나를 통해 송신하고, 상기 안테나를 통해 수신되는 RF 대역 신호를 기저대역 신호로 하향변환한다. 예를 들어, 상기 RF처리부(8-10)는 송신 필터, 수신 필터, 증폭기, 믹서(mixer), 오실레이터(oscillator), DAC(digital to analog convertor), ADC(analog to digital convertor) 등을 포함할 수 있다. 상기 도 8에서, 하나의 안테나만이 도시되었으나, 상기 단말은 다수의 안테나들을 구비할 수 있다. 또한, 상기 RF처리부 (8-10)는 다수의 RF 체인들을 포함할 수 있다. 나아가, 상기 RF처리부 (8-10)는 빔포밍(beamforming)을 수행할 수 있다. 상기 빔포밍을 위해, 상기 RF처리부 (8-10)는 다수의 안테나들 또는 안테나 요소(element)들을 통해 송수신되는 신호들 각각의 위상 및 크기를 조절할 수 있다.

상기 기저대역처리부 (8-20)은 시스템의 물리 계층 규격에 따라 기저대역 신호 및 비트열 간 변환 기능을 수행한다. 예를 들어, 데이터 송신 시, 상기 기저대역처리부 (8-20)은 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심벌들을 생성한다. 또한, 데이터 수신 시, 상기 기저대역처리부 (8-20)은 상기 RF처리부 (8-10)로부터 제공되는 기저대역 신호를 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열을 복원한다. 예를 들어, OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 방식에 따르는 경우, 데이터 송신 시, 상기 기저대역처리부(8-20)는 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심벌들을 생성하고, 상기 복소 심벌들을 부반송파들에 매핑한 후, IFFT(inverse fast Fourier transform) 연산 및 CP(cyclic prefix) 삽입을 통해 OFDM 심벌들을 구성한다. 또한, 데이터 수신 시, 상기 기저대역처리부(8-20)은 상기 RF처리부(8-10)로부터 제공되는 기저대역 신호를 OFDM 심벌 단위로 분할하고, FFT(fast Fourier transform) 연산을 통해 부반송파들에 매핑된 신호들을 복원한 후, 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열을 복원한다.

상기 기저대역처리부 (8-20) 및 상기 RF처리부 (8-10)는 상술한 바와 같이 신호를 송신 및 수신한다. 이에 따라, 상기 기저대역처리부 (8-20) 및 상기 RF처리부 (8-10)는 송신부, 수신부, 송수신부 또는 통신부로 지칭될 수 있다. 나아가, 상기 기저대역처리부(8-20) 및 상기 RF처리부 (8-10) 중 적어도 하나는 서로 다른 다수의 무선 접속 기술들을 지원하기 위해 다수의 통신 모듈들을 포함할 수 있다. 또한, 상기 기저대역처리부 (8-20) 및 상기 RF처리부(8-10) 중 적어도 하나는 서로 다른 주파수 대역의 신호들을 처리하기 위해 서로 다른 통신 모듈들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 서로 다른 무선 접속 기술들은 무선 랜(예: IEEE 802.11), 셀룰러 망(예: LTE) 등을 포함할 수 있다. 또한, 상기 서로 다른 주파수 대역들은 극고단파(SHF:super high frequency)(예: 2.5GHz, 5Ghz) 대역, mm파(millimeter wave)(예: 60GHz) 대역을 포함할 수 있다.

상기 저장부 (8-30)는 상기 단말의 동작을 위한 기본 프로그램, 응용 프로그램, 설정 정보 등의 데이터를 저장한다. 특히, 상기 저장부 (8-30)는 무선랜 접속 기술을 이용하여 무선 통신을 수행하는 무선랜 노드에 관련된 정보를 저장할 수 있다. 그리고, 상기 저장부 (8-30)는 상기 제어부 (8-40)의 요청에 따라 저장된 데이터를 제공한다.

상기 제어부 (8-40)는 상기 단말의 전반적인 동작들을 제어한다. 예를 들어, 상기 제어부 (8-40)는 상기 기저대역처리부 (8-20) 및 상기 RF처리부 (8-10)을 통해 신호를 송수신한다. 또한, 상기 제어부(8-40)는 상기 저장부(8-40)에 데이터를 기록하고, 읽는다. 이를 위해, 상기 제어부 (8-40)는 적어도 하나의 프로세서(processor)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제어부 (8-40)는 통신을 위한 제어를 수행하는 CP (communication processor) 및 응용 프로그램 등 상위 계층을 제어하는 AP (application processor)를 포함할 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따라, 상기 제어부 (8-40)는 다중 연결 모드로 동작하기 위한 처리를 수행하는 다중연결처리부 (8-42)를 포함한다. 예를 들어, 상기 제어부(8-40)는 상기 단말이 상기 도 5a 및 도 5b에 도시된 단말의 동작에 도시된 절차를 수행하도록 제어할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 상기 제어부(8-40)는 2 단계 랜덤엑세스 수행 시, MsgB를 성공적으로 수신한 경우, 전술한 방법에 따라 HARQ 피드백을 전송하도록 지시한다.

본 발명의 청구항 또는 명세서에 기재된 실시 예들에 따른 방법들은 하드웨어, 소프트웨어, 또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합의 형태로 구현될(implemented) 수 있다.

소프트웨어로 구현하는 경우, 하나 이상의 프로그램(소프트웨어 모듈)을 저장하는 컴퓨터 판독 가능 저장 매체가 제공될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 저장 매체에 저장되는 하나 이상의 프로그램은, 전자 장치(device) 내의 하나 이상의 프로세서에 의해 실행 가능하도록 구성된다(configured for execution). 하나 이상의 프로그램은, 전자 장치로 하여금 본 발명의 청구항 또는 명세서에 기재된 실시 예들에 따른 방법들을 실행하게 하는 명령어(instructions)를 포함한다.

이러한 프로그램(소프트웨어 모듈, 소프트웨어)은 랜덤 액세스 메모리 (random access memory), 플래시(flash) 메모리를 포함하는 불휘발성(non-volatile) 메모리, 롬(ROM: Read Only Memory), 전기적 삭제가능 프로그램가능 롬(EEPROM: Electrically Erasable Programmable Read Only Memory), 자기 디스크 저장 장치(magnetic disc storage device), 컴팩트 디스크 롬(CD-ROM: Compact Disc-ROM), 디지털 다목적 디스크(DVDs: Digital Versatile Discs) 또는 다른 형태의 광학 저장 장치, 마그네틱 카세트(magnetic cassette)에 저장될 수 있다. 또는, 이들의 일부 또는 전부의 조합으로 구성된 메모리에 저장될 수 있다. 또한, 각각의 구성 메모리는 다수 개 포함될 수도 있다.

또한, 상기 프로그램은 인터넷(Internet), 인트라넷(Intranet), LAN(Local Area Network), WLAN(Wide LAN), 또는 SAN(Storage Area Network)과 같은 통신 네트워크, 또는 이들의 조합으로 구성된 통신 네트워크를 통하여 접근(access)할 수 있는 부착 가능한(attachable) 저장 장치(storage device)에 저장될 수 있다. 이러한 저장 장치는 외부 포트를 통하여 본 발명의 실시 예를 수행하는 장치에 접속할 수 있다. 또한, 통신 네트워크상의 별도의 저장장치가 본 발명의 실시 예를 수행하는 장치에 접속할 수도 있다.

상술한 본 발명의 구체적인 실시 예들에서, 발명에 포함되는 구성 요소는 제시된 구체적인 실시 예에 따라 단수 또는 복수로 표현되었다. 그러나, 단수 또는 복수의 표현은 설명의 편의를 위해 제시한 상황에 적합하게 선택된 것으로서, 본 발명이 단수 또는 복수의 구성 요소에 제한되는 것은 아니며, 복수로 표현된 구성 요소라하더라도 단수로 구성되거나, 단수로 표현된 구성 요소라 하더라도 복수로 구성될 수 있다.

한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

1-05, 1-10, 1-15, 1-20: ENB
1-25: MME
1-30: S-GW
1-35: UE

Claims (1)

1. 무선 통신 시스템에서 제어 신호 처리 방법에 있어서,
   기지국으로부터 전송되는 제1 제어 신호를 수신하는 단계;
   상기 수신된 제1 제어 신호를 처리하는 단계; 및
   상기 처리에 기반하여 생성된 제2 제어 신호를 상기 기지국으로 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 신호 처리 방법.

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