KR20210087231A - 랜덤 접속을 수행하는 방법 및 그 전자 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 다양한 실시 예들은 랜덤 접속을 수행하는 방법 및 그 전자 장치에 관한 것으로서, 전자 장치는, 통신 회로, 메모리, 및 상기 통신 회로 및 상기 메모리와 연결된 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 통신 회로를 통해 기지국으로부터 PRACH(physical random access channel) 정보를 수신하고, 상기 PRACH 정보에 기반하여 비직교 프리앰블을 결정하고, 상기 기지국의 PRACH에 접속하기 위해 상기 통신 회로를 통해 상기 비직교 프리앰블을 포함하는 연결 요청 신호를 상기 기지국으로 송신하며, 상기 PRACH 정보는, 상기 PRACH에 접속하는 전자 장치의 수에 기반하여 결정된 PRACH 크기에 대한 정보를 포함할 수 있다. 다른 실시 예들도 가능하다.

Description

랜덤 접속을 수행하는 방법 및 그 전자 장치{METHOD FOR PERFORMING RANDOM ACCESS AND ELECTRONIC DEVICE THEREOF}
본 발명의 다양한 실시 예들은 랜덤 접속을 수행하는 방법 및 그 전자 장치에 관한 것이다.
협대역(narrowband) 사물인터넷(internet of things(IoT)) 및 LTE-M(long term evolution for machines)와 같은 저전력 광역 사물인터넷 기술이 낮은 통신 비용으로 적은 양의 데이터 전송을 필요로 하는 사물인터넷 네트워크와 저대역 셀룰러 통신을 위해 연구되고 있다. 사물인터넷 네트워크는 대규모의 전자 장치가 존재하기 때문에 대규모의 전자 장치가 네트워크에 접속할 시 전자 장치 간의 간섭이 발생할 수 있다. 이에 따라, 사물인터넷 네트워크에서는 각 전자 장치를 구분해내는 확률이 줄어들고, 접속 지연율이 높게 나타나고 있다. 따라서, 사물인터넷 네트워크에서 전자 장치를 구분해내는 확률을 증가시키고, 접속 지연율을 낮추기 위한 방안(solution)이 요구될 수 있다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허 제2019-0035076호(2019.04.03. 공개, 사물인터넷 장치의 네트워크 등록 방법 및 그 장치)에 개시되어 있다.
본 발명의 다양한 실시 예들은, 사물인터넷 네트워크에서 전자 장치를 구분해내는 확률을 증가시키고, 접속 지연율을 낮추기 위한 방법 및 장치에 관하여 개시한다.
본 발명의 다양한 실시 예들에 따른 전자 장치는, 통신 회로, 메모리, 및 상기 통신 회로 및 상기 메모리와 연결된 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 통신 회로를 통해 기지국으로부터 PRACH(physical random access channel) 정보를 수신하고, 상기 PRACH 정보에 기반하여 비직교 프리앰블을 결정하고, 상기 기지국의 PRACH에 접속하기 위해 상기 통신 회로를 통해 상기 비직교 프리앰블을 포함하는 연결 요청 신호를 상기 기지국으로 송신하며, 상기 PRACH 정보는, 상기 PRACH에 접속하는 전자 장치의 수에 기반하여 결정된 PRACH 크기에 대한 정보를 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예들에 따른 전자 장치의 동작 방법은, 전자 장치의 프로세서가 상기 전자 장치의 통신 회로를 통해 기지국으로부터 PRACH(physical random access channel) 정보를 수신하는 단계, 상기 프로세서가 상기 PRACH 정보에 기반하여 비직교 프리앰블을 결정하는 단계, 및 상기 프로세서가 상기 기지국의 PRACH에 접속하기 위해 상기 통신 회로를 통해 상기 비직교 프리앰블을 포함하는 연결 요청 신호를 상기 기지국으로 송신하는 단계를 포함하고, 상기 PRACH 정보는, 상기 PRACH에 접속하는 전자 장치의 수에 기반하여 결정된 PRACH 크기에 대한 정보를 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예들에 따른 랜덤 접속을 수행하는 방법은, 기지국이 PRACH(physical random access channel) 정보를 송신하는 단계, 전자 장치가 상기 PRACH 정보를 수신하는 단계, 상기 전자 장치가 상기 PRACH 정보에 기반하여 비직교 프리앰블을 결정하는 단계, 상기 전자 장치가 상기 비직교 프리앰블을 포함하는 연결 요청 신호를 생성하여 상기 기지국으로 송신하는 단계, 상기 기지국이 압축 센싱 기법을 이용하여 상기 연결 요청 신호에 포함된 상기 비직교 프리앰블을 추정함으로써, 상기 전자 장치를 구분하는 단계, 및 상기 기지국이 상기 전자 장치로 응답 신호를 송신함으로써, 상기 전자 장치가 상기 기지국에 접속됨을 통지하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예들은, 기지국의 PRACH에 접속하는 전자 장치의 수에 따라 네트워크의 안정성을 기준으로 주파수 영역의 PRACH 크기를 적응적으로 결정함으로써, 전자 장치들 간의 프리앰블 충돌을 막고 전자 장치의 접속 실패 확률을 감소시킬 수 있다.
도 1a 및 도 1b는 다양한 실시 예들에 따른 랜덤 접속 방법의 일 예를 설명하기 위한 신호의 흐름도이다.
도 2는 다양한 실시 예들에 따른 랜덤 접속을 수행하는 전자 장치의 블록도이다.
도 3은 다양한 실시 예들에 따른 전자 장치에서 랜덤 접속을 수행하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4는 다양한 실시 예들에 따른 기지국에서 랜덤 접속을 수행하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 5는 다양한 실시 예들에 따른 랜덤 접속을 수행하는 방법의 다른 예를 설명하기 위한 신호의 흐름도이다.
도 6은 다양한 실시 예들에 따른 PRACH의 구조를 설명하기 위한 예시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 랜덤 접속을 수행하는 방법 및 그 전자 장치를 설명한다.
실시 예 및 이에 사용된 용어들은 본 문서에 기재된 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 해당 실시 예의 다양한 변경, 균등물, 및/또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 본 문서에서, "A 또는 B" 또는 "A 및/또는 B 중 적어도 하나" 등의 표현은 함께 나열된 항목들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. "제 1", "제 2", "첫째", 또는 "둘째" 등의 표현들은 해당 구성요소들을, 순서 또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 뿐 해당 구성요소들을 한정하지 않는다. 어떤(예: 제 1) 구성요소가 다른(예: 제 2) 구성요소에 "(기능적으로 또는 통신적으로) 연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나, 다른 구성요소(예: 제 3 구성요소)를 통하여 연결될 수 있다.
본 문서에서, "~하도록 구성된(또는 설정된)(configured to)"은 상황에 따라, 예를 들어, 하드웨어적 또는 소프트웨어적으로 "~에 적합한", "~하는 능력을 가지는", "~하도록 변경된", "~하도록 만들어진", "~를 할 수 있는", 또는 "~하도록 설계된"과 상호 호환적으로(interchangeably) 사용될 수 있다. 어떤 상황에서는, "~하도록 구성된 장치"라는 표현은, 그 장치가 다른 장치 또는 부품들과 함께 "~할 수 있는" 것을 의미할 수 있다. 예를 들어, 문구 "A, B, 및 C를 수행하도록 구성된(또는 설정된) 프로세서"는 해당 동작을 수행하기 위한 전용 프로세서(예: 임베디드 프로세서), 또는 메모리 장치에 저장된 하나 이상의 소프트웨어 프로그램들을 실행함으로써, 해당 동작들을 수행할 수 있는 범용 프로세서(예: CPU 또는 application processor)를 의미할 수 있다.
도 1a 및 도 1b는 다양한 실시 예들에 따른 랜덤 접속 방법의 일 예를 설명하기 위한 신호의 흐름도이다. 이하 설명은, 종래의 LTE 랜덤 접속 프로토콜에 대한 설명을 포함할 수 있다.
도 1a를 참조하면, 동작 110에서, 기지국(103)은 지정된 주기마다 PRACH(physical random access channel) 정보(또는 PRACH configuration)를 송신할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, PRACH 정보는 기지국(103)의 셀 반경 내의 모든 전자 장치들에게 브로드캐스팅될 수 있다.
동작 120에서, 전자 장치(101)는 기지국에 접속하기 위해 직교 프리앰블을 기지국(103)으로 송신할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(101)는 Zadoff-Chu 시퀀스로 이루어진 64개의 직교 프리앰블들 중 하나를 임의로 선택하고, 선택된 직교 프리앰블을 기지국(103)으로 송신할 수 있다.
동작 130에서, 기지국(103)은 랜덤 접속 응답을 전자 장치(101)로 송신할 수 있다. 예를 들어, 기지국(103)은 전자 장치(101)로부터 수신된 직교 프리앰블에 대응하는 하향 링크를 통해 상향 링크 자원을 전자 장치(101)에 할당함을 나타내는 응답 신호를 전자 장치(101)로 송신할 수 있다.
동작 140에서, 전자 장치(101)는 RRC(radio resource control) 요청 신호를 기지국(103)으로 송신할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(101)는 응답 신호가 되면, 전자 장치(101)에 할당된 상향 링크를 통해 기지국(103)으로 RRC 요청 신호를 송신할 수 있다.
동작 150에서, 기지국(103)은 RRC 할당 신호를 전자 장치(101)로 송신할 수 있다.
상술한 바와 같이, 종래의 LTE 랜덤 접속 프로토콜은 제한된 프리앰블(예: 64개의 직교 Zadoff-Chu 시퀀스)을 사용하여 전자 장치를 구분하기 때문에, 대규모의 전자 장치들이 기지국(103)에 접속을 시도하는 경우, 프리앰블의 충돌이 발생할 수 있다. 또한, 종래의 LTE 랜덤 접속 프로토콜은 도 1b와 같이, 특정 상향 링크 자원(p[i+1])에서 전자 장치의 동시 접속 요청 수가 많더라도, 고정된 크기(M)의 주파수 자원을 사용하기 때문에 접속을 실패하는 전자 장치들의 수가 증가할 수 있다. 접속을 실패한 전자 장치들은 각각의 전자 장치들에 설정된 백오프(backoff) 시간 이후 접속을 재시도하므로, 접속을 실패한 전자 장치들의 수가 증가할수록 네트워크의 안전성이 저하될 수 있다.
도 2는 다양한 실시 예들에 따른 랜덤 접속을 수행하는 전자 장치의 블록도이다.
도 2를 참조하면, 전자 장치(200)는 프로세서(220), 메모리(230), 및 통신 회로(240)를 포함할 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 전자 장치(200)는 입력을 수신하기 위한 입력 장치(미도시) 및/또는 정보를 출력하기 위한 출력 장치(미도시)를 더 포함할 수도 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 전자 장치(200)는 사물인터넷 네트워크를 통해 무선 통신을 수행하는 전자 장치를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 전자 장치(200)는 BL UE(bandwidth reduced low complexity user equipment), NB IoT(narrowband internet of things) UE, 셀룰러 IoT UE, 이동형 IoT 장치, 또는 이와 동등한 기술적 의미를 가지는 다른 용어로 지칭될 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 통신 회로(240)는 다른 개체(예: 네트워크에 포함된 기지국)들과 통신을 수행하기 위한 인터페이스를 제공할 수 있다. 통신 회로(240)는 다른 개체로 송신되는 비트열을 물리적 신호로 변환하고, 다른 개체로부터 수신되는 물리적 신호를 비트열로 변환할 수 있다. 또한, 통신 회로(240)는 신호를 송신 및 수신할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 통신 회로(110)는 '송신부', '수신부' 또는 '송수신부'로 지칭될 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 통신 회로(240)는 LPWAN(예: NB-IoT 네트워크)을 지원할 수 있다. 예를 들어, 통신 회로(240)는 미리 정해진(pre-determined) 주파수 대역(band)을 통해 네트워크와 데이터를 송수신할 수 있다. 미리 정해진 주파수 대역은 다른 셀룰러(cellular) 네트워크(예: LTE(long term evolution), UMTS(universal mobile telecommunication system), 또는 GSM(global system for mobile communications))에서 이용되는 주파수 대역의 일부로써 이용되거나(이하, ‘인밴드(In-Band)’로 지칭될 수 있다), 다른 셀룰러 네트워크에서 이용되는 보호 대역(guard band)을 포함하거나, 또는 다른 셀룰러 네트워크에서 이용되는 주파수 대역과 전용의(dedicated) 주파수 대역으로써 이용될 수 있다(이하, ‘스탠드얼론(standalone)’으로 지칭될 수 있다). 다른 예를 들어, 비용 절감 및 배터리 소모 절약을 위하여 통신 회로(110)는 제한된 대역폭(bandwidth)을 통해 네트워크와 통신할 수 있다. 제한된 대역폭은 다른 셀룰러 네트워크에서 이용되는 대역폭보다 좁고(narrow), 예를 들어, 20 MHz, 1.4 MHz, 또는 180KHz일 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 통신 회로(240)는 Cat-M(category-machine), 협대역-사물인터넷(narrowband-IoT(NB-IoT)), 또는 EC-GSM(extended coverage GSM for IoT)과 같은 다양한 통신 규격에 따라 네트워크(예: 셀룰러 네트워크, LPWAN)에 접속할 수 있다. 예를 들어, LPWAN은 NB-IoT 네트워크, Cat-M 네트워크, 또는 EC-GSM 네트워크 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, Cat-M은 Cat-M1 또는 LTE-M으로 참조될 수 있다. 예를 들어, NB-IoT는 Cat-M2로 참조될 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 통신 회로(240)는 WLAN(wireless local area network)(예: WiFi)을 통하여 데이터를 송수신할 수 있다. 예를 들어, 통신 회로(240)는 WLAN을 통하여 외부 서버와 통신할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 통신 회로(240)는 근거리 무선 네트워크를 통하여 외부 전자장치와 통신할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 근거리 무선 네트워크는 블루투스(bluetooth), 저전력 블루투스(bluetooth low energy(BLE)), 또는 NFC(near field communication)에 기반한 네트워크일 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 통신 회로(110)는 복수의 통신 회로들로 구성될 수도 있다. 예를 들어, 통신 회로(110)는 LPWAN을 이용하여 제1 무선 통신을 제공하도록 설정된 제1 무선 통신 회로, WLAN(예: WiFi)을 이용하여 제2 무선 통신을 제공하도록 설정된 제2 통신 회로, 및 저전력 블루투스를 이용하여 제3 무선 통신을 제공하도록 설정된 제3 무선 통신 회로를 포함할 수도 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 프로세서(120)는 운영 체제 또는 어플리케이션을 구동하여 프로세서(120)에 연결된 복수의 하드웨어 또는 소프트웨어 구성요소들을 제어할 수 있고, 각종 데이터 처리 및 연산을 수행할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 프로세서(120)는 SoC(system on chip)로 구현될 수 있다. 프로세서(120)는 다른 구성요소들 중 적어도 하나로부터 수신된 인스트럭션(instruction) 또는 데이터를 메모리(130)에 로드(load)하여 처리하고, 다양한 데이터를 메모리(130)에 저장할 수 있다.
도 3은 다양한 실시 예들에 따른 전자 장치에서 랜덤 접속을 수행하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 3을 참조하면, 동작 301에서, 전자 장치(예: 도 1a의 전자 장치(101) 또는 도 2의 전자 장치(200))의 프로세서(예: 도 2의 프로세서(220))는 PRACH 정보(또는 PRACH configuration)을 수신할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(200)가 기지국(예: 도 1a의 기지국(103))의 셀 반경 내에 위치하는 경우, 프로세서(220)는 통신 회로(240)를 통해 기지국으로부터 지정된 주기마다 브로드캐스팅되는 PRACH 정보를 수신할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 기지국은 주기적으로 희소성(sparsity)에 기반하여 주파수 영역의 PRACH 크기를 결정하고, 결정된 PRACH 크기에 대한 정보를 포함하는 PRACH 정보를 생성하여 브로드캐스팅할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 희소성은 특정 PRACH에 접속하는 전자 장치의 개수에 기반하여 결정될 수 있다.
동작 303에서, 프로세서(220)는 PRACH 정보에 기반하여 비직교 프리앰블을 결정할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(220)는 PRACH 정보에 기반하여 복수의 비직교 프리앰블들 중 하나를 선택할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 비직교 프리앰블의 각 심볼(symbol)은, 독립 동일 가우스(independent identically gauss) 분포에 기반하여 생성될 수 있다. 일 실시 예들에 따르면, 복수의 비직교 프리앰블들의 길이는, PRACH 정보에 포함된 PRACH 크기에 대응될 수 있다. 예를 들어, PRACH 정보에 포함된 PRACH 크기가 M인 경우, 복수의 비직교 프리앰블들의 길이는 M이 될 수 있다.
동작 305에서, 프로세서(220)는 통신 회로(240)를 통해 비직교 프리앰블을 포함하는 연결 요청 신호를 기지국으로 송신할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(220)는 PRACH 크기(예: M)에 대응하는 개수(예: M개)의 서브캐리어를 이용하여 비직교 프리앰블을 생성하고, 생성된 비직교 프리앰블을 포함하는 연결 요청 신호를 통신 회로(240)를 통해 기지국으로 송신할 수 있다.
동작 307에서, 프로세서(220)는 통신 회로(240)를 통해 기지국으로부터 응답 신호를 수신할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(220)는 통신 회로(240)를 통해 기지국으로부터 RRC 할당 신호를 수신할 수 있다.
상술한 바와 같이, 64개의 직교 프리앰블을 사용하는 종래의 기술과 달리, 전자 장치(200)는 고유의 프리앰블을 사용함으로써, 프리앰블 전송과 접속 요청을 동시에 수행하며, 이에 따라, 전자 장치(200)와 기지국 간의 접속 절차를 간소화시킬 있다.
도 4는 다양한 실시 예들에 따른 기지국에서 랜덤 접속을 수행하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 동작 401에서, 기지국(예: 도 1a의 기지국(103))은 PRACH 정보를 송신할 수 있다. 예를 들어, 기지국(103)은 지정된 주기가 도래하면, 기 저장된 테이블 정보에 기반하여 현재 시점에 대응하는 희소성을 식별하고, 식별된 희소성에 기반하여 주파수 영역의 PRACH 크기(또는 하나의 서브프레임에 할당되는 주파수 자원의 크기)를 결정하고, 결정된 PRACH 크기에 대한 정보를 포함하는 PRACH 정보를 생성하고, 생성된 PRACH 정보를 브로드캐스팅할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, i번째 PRACH에서 접속을 요청하는 전자 장치의 개수가 푸아송 분포를 따르는 경우, i번째 PRACH에서 프리앰블의 접속 실패 확률(또는 전송 실패 확률)은 아래의 <수학식 1>과 같이 나타낼 수 있다.
Figure pat00001
<수학식 1>에서
Figure pat00002
는 i번째 PRACH에서 프리앰블의 접속 실패 확률을 나타내고,
Figure pat00003
는 i번째 PRACH에서 접속을 요청하는 전자 장치의 평균 개수를 나타내고,
Figure pat00004
는 네트워크에 접속을 요청하는 전자 장치의 개수를 나타내고,
Figure pat00005
는 일정 확률 이상으로 각 전자 장치의 프리앰블을 구분할 수 있는 전자 장치의 최대 개수를 나타내고,
Figure pat00006
는 i번째 PRACH에서 프리앰블의 접속 성공 확률을 나타내며,
Figure pat00007
는 전체 PRACH의 수를 나타낼 수 있다.
일 실시 예에 따르면, i번째 PRACH에서 프리앰블의 전송 실패 확률을 <수학식 1>과 같이 나타내는 경우, i번째 PRACH에서 재접속을 요청(예: 이전에 접속 실패 재접속을 요청)하는 전자 장치의 개수는 아래의 <수학식 2>와 같이 나타낼 수 있다.
Figure pat00008
<수학식 2>에서,
Figure pat00009
는 i번째 PRACH에서 재접속을 요청하는 전자 장치의 개수를 나타내고,
Figure pat00010
는 전체 PRACH의 개수를 나타내고,
Figure pat00011
는
Figure pat00012
번째 PRACH에서 접속을 요청하는 전자 장치의 평균 개수를 나타내고,
Figure pat00013
는
Figure pat00014
번째 PRACH에서 프리앰블의 접속 실패 확률(또는 전송 실패 확률)을 나타내고,
Figure pat00015
는 네트워크에 접속을 요청하는 전자 장치의 개수를 나타내고,
Figure pat00016
는 일정 확률 이상으로 각 전자 장치의 프리앰블을 구분할 수 있는 전자 장치의 최대 개수를 나타내며,
Figure pat00017
는
Figure pat00018
번째 PRACH에서 프리앰블의 접속 성공 확률을 나타낼 수 있다. 일 실시 예에 따르면, PRACH에 접속하는 전자 장치의 평균 개수
Figure pat00019
는 i가 증가함에 따라 커지는 증가 수열이며,
Figure pat00020
가 수렴하는 경우, 시스템의 안정성이 보장받을 수 있다. 또한, PRACH에 접속하는 전자 장치의 평균 개수는 PRACH마다 새로운 접속을 요청하는 전자 장치의 개수(예:
Figure pat00021
)에 영향을 받게 되므로, 이러한 관계를 통해 PRACH에서 동시 접속 가능한 전자 장치의 최대 개수를 아래의 <정리 1>과 같이 나타낼 수 있다.
<정리 1>
Figure pat00022
<정리 1>에서,
Figure pat00023
는 특정 PRACH에서 동시 접속 가능한 전자 장치의 최대 개수를 나타내고,
Figure pat00024
는 PRACH에서 새로운 접속을 요청하는 전자 장치의 개수를 나타내고,
Figure pat00025
는 PRACH에서 프리앰블의 접속 실패 확률(또는 전송 실패 확률)을 나타내고,
Figure pat00026
는 전자 장치의 개수를 나타낼 수 있다. 따라서, 각 PRACH마다 사용자 접속 요청 확률이 주어졌을 때, <정리 1>의 조건을 만족하는 주파수 자원(또는 주파수 영역의 PRACH 크기)을 사용한다면, 기지국은 네트워크의 모든 전자 장치에게 안정적으로 서비스를 제공할 수 있다. <정리 1>의 수학식에서
Figure pat00027
는 현재 시점에 대응하는 희소성에 기반하여 산출되므로, 희소성이 주어졌을 때, 1-D 탐색에 기반하여 <정리 1>의 조건(또는 네트워크의 안정 조건)으로부터
Figure pat00028
의 수렴을 위한 주파수 영역의 PRACH 크기를 결정할 수 있다.
동작 403에서, 기지국(103)은 비직교 프리앰블을 포함하는 연결 요청 신호를 수신할 수 있다. 예를 들어, 기지국(103)은 기지국(103)으로부터 송신된 PRACH 정보를 수신한 전자 장치(101)로부터 PRACH 정보에 기반하여 생성된 비직교 프리앰블을 포함하는 연결 요청 신호를 수신할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 비직교 프리앰블의 길이는, PRACH의 크기에 대응(또는 동일)할 수 있다.
동작 405에서, 기지국(103)은 압축 센싱을 이용하여 전자 장치를 구분할 수 있다. 예를 들어, 기지국(103)은 OMP 및/또는 LASSO 등의 압축 센싱 기법을 이용하여 연결 요청 신호에 포함된 비직교 프리앰블을 추정함으로써, 기지국(103)에 접속을 요청한 전자 장치(101)를 구분(또는 구별)할 수 있다.
동작 407에서, 기지국(103)은 전자 장치(101)로 응답 신호를 송신할 수 있다. 예를 들어, 기지국(103)은 전자 장치(101)로 RRC 할당 신호를 송신함으로써, 전자 장치(101)가 기지국(103)에 접속됨을 전자 장치에 통지할 수 있다.
상술한 바와 같이, 기지국(103)은 각 PRACH마다 네트워크의 안정화 조건을 만족하는 주파수 자원(또는 PRACH 크기)을 적응적으로 결정함으로써, 종래의 랜덤 접속 프로토콜 대비 전자 장치의 접속 실패 확률을 감소시킬 수 있으며, 이에 따라, 접속을 실패한 전자 장치의 증가로 네트워크가 불안정해지는 상황이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
도 5는 다양한 실시 예들에 따른 랜덤 접속을 수행하는 방법의 다른 예를 설명하기 위한 신호의 흐름도이다. 도 6은 다양한 실시 예들에 따른 PRACH의 구조를 설명하기 위한 예시도이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 동작 510에서, 기지국(503)(예: 도 1a의 기지국(103))은 PRACH 정보를 송신할 수 있다. 예를 들어, 기지국(503)은 지정된 주기가 도래하면, 기 저장된 테이블 정보에 기반하여 현재 시점에 대응하는 희소성을 식별하고, 식별된 희소성에 기반하여 주파수 영역의 PRACH 크기(또는 하나의 서브프레임에 할당되는 주파수 자원의 크기)를 결정하고, 결정된 PRACH 크기에 대한 정보를 포함하는 PRACH 정보를 생성하고, 생성된 PRACH 정보를 기지국(503)의 셀 반경 내에 위치하는 전자 장치(501)(예: 도 1a의 전자 장치(101) 또는 도 2의 전자 장치(200))로 송신할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 주파수 영역의 PRACH 크기는 희소성에 기반하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 도 6과 같이, 2 개의 전자 장치가 i번째 PRACH에 접속하고, 4개의 전자 장치가 i+1번째 PRACH에 접속하는 경우, i번째 PRACH에 대응하는 PRACH 크기(Mi)는 i+1번째 PRACH에 대응하는 PRACH의 크기(Mi+1)보다 작을 수 있다.
동작 520에서, 전자 장치(501)는 PRACH 정보를 수신한 것에 응답하여, 비직교 프리앰블을 포함하는 연결 요청 신호를 기지국(503)으로 송신할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(501)는 PRACH 정보에 기반하여 비직교 프리앰블을 결정하고, 비직교 프리앰블을 포함하는 연결 요청 신호를 생성하여 기지국(503)으로 송신할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 비직교 프리앰블의 길이는, 기지국(503)에서 결정한 PRACH 크기에 대응(또는 동일)할 수 있다.
동작 530에서, 기지국(503)은 연결 요청 신호의 송신에 응답하여, 응답 신호를 전자 장치(501)로 송신할 수 있다. 예를 들어, 기지국(503)은 OMP 및/또는 LASSO 등의 압축 센싱 기법을 이용하여 연결 요청 신호에 포함된 비직교 프리앰블을 추정함으로써, 기지국(503)에 접속을 요청한 전자 장치(501)를 구분(또는 구별)하고, 전자 장치(501)로 RRC 할당 신호를 송신함으로써, 전자 장치(101)가 기지국(103)에 접속됨을 전자 장치에 통지할 수 있다.
상술한 바와 같이, 전자 장치(501)는 64개의 직교 프리앰블을 사용하는 종래의 기술과 달리, 고유의 프리앰블을 사용함으로써, 프리앰블 전송과 접속 요청을 동시에 수행하며, 이에 따라, 전자 장치(200)와 기지국 간의 접속 절차를 간소화시킬 있다. 또한, 기지국(503)은 각 PRACH마다 네트워크의 안정화 조건을 만족하는 주파수 자원(또는 PRACH 크기)을 적응적으로 결정함으로써, 종래의 랜덤 접속 프로토콜 대비 전자 장치의 접속 실패 확률을 감소시킬 수 있으며, 이에 따라, 접속을 실패한 전자 장치의 증가로 네트워크가 불안정해지는 상황이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
본 문서의 다양한 실시 예들은 기기(machine)(예: 도 1a의 전자 장치(101) 또는 도 2의 전자 장치(200)) 의해 읽을 수 있는 저장 매체(storage medium)(예: 도 2의 메모리(230))에 저장된 하나 이상의 인스트럭션들(instructions)을 포함하는 소프트웨어로서 구현될 수 있다. 예를 들면, 기기(예: 도 1a의 전자 장치(101) 또는 도 2의 전자 장치(200))의 프로세서(예: 도 2의 프로세서(220))는, 저장 매체로부터 저장된 하나 이상의 인스트럭션들 중 적어도 하나의 인스트럭션을 호출하고, 그것을 실행할 수 있다. 이것은 기기가 호출된 적어도 하나의 인스트럭션에 따라 적어도 하나의 기능을 수행하도록 운영되는 것을 가능하게 할 수 있다. 하나 이상의 인스트럭션들은 컴파일러에 의해 생성된 코드 또는 인터프리터에 의해 실행될 수 있는 코드를 포함할 수 있다. 기기로 읽을 수 있는 저장매체는, 비일시적(non-transitory) 저장매체의 형태로 제공될 수 있다. 여기서, ‘비일시적’은 저장매체가 실재(tangible)하는 장치이고, 신호(signal)(예: 전자기파)를 포함하지 않는다는 것을 의미할 뿐이며, 이 용어는 데이터가 저장매체에 반영구적으로 저장되는 경우와 임시적으로 저장되는 경우를 구분하지 않는다.
다양한 실시 예들에 따르면, 상기 기술한 구성요소들의 각각의 구성요소(예: 모듈 또는 프로그램)는 단수 또는 복수의 개체를 포함할 수 있다. 다양한 실시 예들에 따르면, 전술한 해당 구성요소들 중 하나 이상의 구성요소들 또는 동작들이 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 구성요소들 또는 동작들이 추가될 수 있다. 대체적으로 또는 추가적으로, 복수의 구성요소들(예: 모듈 또는 프로그램)은 하나의 구성요소로 통합될 수 있다. 이런 경우, 통합된 구성요소는 상기 복수의 구성요소들 각각의 구성요소의 하나 이상의 기능들을 상기 통합 이전에 상기 복수의 구성요소들 중 해당 구성요소에 의해 수행되는 것과 동일 또는 유사하게 수행할 수 있다. 다양한 실시 예들에 따르면, 모듈, 프로그램 또는 다른 구성요소에 의해 수행되는 동작들은 순차적으로, 병렬적으로, 반복적으로, 또는 휴리스틱하게 실행되거나, 상기 동작들 중 하나 이상이 다른 순서로 실행되거나, 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 동작들이 추가될 수 있다.
101, 200: 전자 장치
103: 기지국
220: 프로세서
230: 메모리
240: 통신 회로

Claims (9)

  1. 통신 회로;
    메모리; 및
    상기 통신 회로 및 상기 메모리와 연결된 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는,
    상기 통신 회로를 통해 기지국으로부터 PRACH(physical random access channel) 정보를 수신하고,
    상기 PRACH 정보에 기반하여 비직교 프리앰블을 결정하고,
    상기 기지국의 PRACH에 접속하기 위해 상기 통신 회로를 통해 상기 비직교 프리앰블을 포함하는 연결 요청 신호를 상기 기지국으로 송신하며,
    상기 PRACH 정보는, 상기 PRACH에 접속하는 전자 장치의 수에 기반하여 결정된 PRACH 크기에 대한 정보를 포함하는 전자 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 비직교 프리앰블의 길이는, 상기 PRACH 크기에 대한 정보에 기반하여 결정되는 전자 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 비직교 프리앰블의 각 심볼은, 독립 동일 가우스(independent identically gauss) 분포에 기반하여 생성되는 전자 장치.
  4. 전자 장치의 프로세서가 상기 전자 장치의 통신 회로를 통해 기지국으로부터 PRACH(physical random access channel) 정보를 수신하는 단계;
    상기 프로세서가 상기 PRACH 정보에 기반하여 비직교 프리앰블을 결정하는 단계; 및
    상기 프로세서가 상기 기지국의 PRACH에 접속하기 위해 상기 통신 회로를 통해 상기 비직교 프리앰블을 포함하는 연결 요청 신호를 상기 기지국으로 송신하는 단계를 포함하고,
    상기 PRACH 정보는, 상기 PRACH에 접속하는 전자 장치의 수에 기반하여 결정된 PRACH 크기에 대한 정보를 포함하는 전자 장치의 동작 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 비직교 프리앰블의 길이는, 상기 PRACH 크기에 대한 정보에 기반하여 결정되는 전자 장의 동작 방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 비직교 프리앰블의 각 심볼은, 독립 동일 가우스(independent identically gauss) 분포에 기반하여 생성되는 전자 장치의 동작 방법.
  7. 기지국이 PRACH(physical random access channel) 정보를 송신하는 단계;
    전자 장치가 상기 PRACH 정보를 수신하는 단계;
    상기 전자 장치가 상기 PRACH 정보에 기반하여 비직교 프리앰블을 결정하는 단계;
    상기 전자 장치가 상기 비직교 프리앰블을 포함하는 연결 요청 신호를 생성하여 상기 기지국으로 송신하는 단계;
    상기 기지국이 압축 센싱 기법을 이용하여 상기 연결 요청 신호에 포함된 상기 비직교 프리앰블을 추정함으로써, 상기 전자 장치를 구분하는 단계; 및
    상기 기지국이 상기 전자 장치로 응답 신호를 송신함으로써, 상기 전자 장치가 상기 기지국에 접속됨을 통지하는 단계를 포함하는 랜덤 접속을 수행하는 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 PRACH 정보를 송신하는 단계는,
    상기 기지국이 지정된 주기가 도래하면 기 저장된 테이블 정보에 기반하여 현재 시점에 대응하는 희소성(sparsity)을 식별하는 단계;
    상기 희소성에 기반하여 주파수 영역의 PRACH 크기를 결정하는 단계;
    상기 PRACH 크기에 대한 정보를 포함하는 상기 PRACH 정보를 생성하는 단계; 및
    상기 PRACH 정보를 브로드캐스팅하는 단계를 포함하는 랜덤 접속을 수행하는 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 희소성은,
    상기 기지국의 PRACH에 접속하는 전자 장치의 평균 개수에 기반하여 산출되는 랜덤 접속을 수행하는 방법.
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