KR20210126212A

KR20210126212A - 랜덤 액세스 제어 방법 및 그 장치

Info

Publication number: KR20210126212A
Application number: KR1020200043717A
Authority: KR
Inventors: 최완; 조영일
Original assignee: 한국전력공사; 한국과학기술원
Priority date: 2020-04-10
Filing date: 2020-04-10
Publication date: 2021-10-20

Abstract

랜덤 액세스 제어 방법 및 그 장치가 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따른 랜덤 액세스 제어 방법은, 기지국에 속하는 복수의 단말들을 대상으로 랜덤 액세스를 제어하는 방법에 있어서, 상기 기지국이 상기 복수의 단말 중 적어도 하나의 단말로부터 랜덤 액세스를 요청하는 프리앰블(preamble)을 수신하는 단계, 상기 기지국이 각 단말의 전파 지연을 고려하여 주어진 액세스 슬롯에서 프리앰블을 전송한 적어도 하나의 단말을 식별하는 단계, 및 상기 기지국이 상기 식별된 적어도 하나의 단말로 랜덤 액세스에 대한 응답을 전송하는 단계를 포함한다.

Description

랜덤 액세스 제어 방법 및 그 장치{METHOD FOR CONTROLING RANDOM ACCESS AND APPARATUS THEREOF}

본 발명은 랜덤 액세스 제어 방법 및 그 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 사물 인터넷 통신 환경에서 단말들이 비동기식으로 기지국에 접속을 요청하더라도 다중접속 처리 지연 시간을 감소시킬 수 있는 랜덤 액세스 제어 방법 및 그 장치에 관한 것이다.

사물 인터넷(IoT, Internet of Things) 환경에서 무선 통신 장치들의 급격한 증가에 따라 의료, 제조, 유통, 스마트 그리드 등 다양한 서비스에서 대규모 사물 통신(mMTC, massive Machine Type Communications)에 대한 관심이 높아지고 있으며, 5세대(5G) 이동통신 규격에서도 mMTC를 지원하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다.

실제 대규모 사물 인터넷 통신 환경은 대규모의 단말들이 존재하고, 각 단말들은 단말별로 각기 다른 전파 지연(Propagation delay)을 가지고 있기 때문에, 각 단말은 비동기식으로 기지국에 접속을 요청하게 된다. 이처럼 사물 인터넷 통신 환경에서 단말들이 비동기식으로 프리앰블을 전송하면, 기지국은 프리앰블의 식별 성능이 현저히 저하될 수 있다.

이에, 사물 인터넷 통신 환경에서 단말들이 비동기식으로 기지국에 접속을 요청하더라도 다중접속 처리 지연 시간을 감소시킬 수 있는 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 발명은 전술한 문제점을 개선하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 일 측면에 따른 목적은 사물 인터넷 통신 환경에서 단말들이 비동기식으로 기지국에 접속을 요청하더라도 다중접속 처리 지연 시간을 감소시킬 수 있도록 하는 랜덤 액세스 제어 방법 및 그 장치를 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제(들)로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제(들)은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 측면에 따른 랜덤 액세스 제어 방법은, 기지국에 속하는 복수의 단말들을 대상으로 랜덤 액세스를 제어하는 방법에 있어서, 상기 기지국이 상기 복수의 단말 중 적어도 하나의 단말로부터 랜덤 액세스를 요청하는 프리앰블(preamble)을 수신하는 단계, 상기 기지국이 각 단말의 전파 지연을 고려하여 주어진 액세스 슬롯에서 프리앰블을 전송한 적어도 하나의 단말을 식별하는 단계, 및 상기 기지국이 상기 식별된 적어도 하나의 단말로 랜덤 액세스에 대한 응답을 전송하는 단계를 포함한다.

본 발명은 상기 프리앰블(preamble)을 수신하는 단계 이전에, 상기 기지국이, 다중 접속을 요청한 복수의 단말의 비동기식 접속 특성을 고려하여, 상기 복수의 단말 각각을 식별하기 위한 프리앰블 시퀀스들(sequence)을 포함하는 프리앰블 시퀀스 행렬을 생성하는 단계, 상기 기지국이 상기 복수의 단말들 각각에 상기 프리앰블 시퀀스 행렬에 포함된 서로 다른 프리앰블 시퀀스를 할당하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명에서 상기 프리앰블 시퀀스 행렬을 생성하는 단계에서, 상기 기지국은, 액세스 슬롯에서 전파 지연 시간동안 신호가 수신되지 않는 경우 프리앰블이 '0'으로 샘플링 되는 것을 고려하여, 원래의 프리앰블 길이에서 최대 지연시간 동안의 프리앰블 샘플 수만큼 확장하여 고정된 길이의 프리앰블을 생성할 수 있다.

본 발명은 상기 프리앰블 시퀀스 행렬에 포함된 서로 다른 프리앰블 시퀀스를 할당하는 단계에서, 상기 기지국은 상기 프리앰블 시퀀스 행렬에 포함된 프리앰블 시퀀스들 중 컬럼(column) 별 프리앰블 시퀀스를 각 단말에 할당할 수 있다.

본 발명은 상기 프리앰블(preamble)을 수신하는 단계에서, 상기 적어도 하나의 단말 각각은, 액세스 슬롯을 기준으로 비동기적으로 랜덤 액세스를 요청할 수 있다.

본 발명은 상기 적어도 하나의 단말을 식별하는 단계에서, 상기 기지국은 액세스 슬롯에서 전파 지연을 고려하여 서칭 윈도우(searching window)를 조절하며, 연속적으로(Consecutive) OMP 알고리즘을 적용하여 프리앰블을 전송한 적어도 하나의 단말을 식별할 수 있다.

본 발명에서 상기 적어도 하나의 단말을 식별하는 단계는, 상기 기지국이 SD-OMP(Soft-Decision Orthogonal Matching Pursuit) 알고리즘을 통해 1차 후보군을 추정하는 단계, 및 상기 기지국이 FT-OMP(Fine Tuning-OMP) 알고리즘을 이용하여 상기 1차 후보군 중 상기 프리앰블을 전송한 적어도 하나의 단말을 식별하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명에서 상기 SD-OMP 알고리즘은, 현재 액세스 슬롯에서 최대 전파 지연 시간 동안의 샘플을 제외한 프리앰블의 길이를 서칭 윈도우(searching window)로 설정하고, 상기 서칭 윈도우 길이의 샘플을 통해 1차 후보군을 추정할 수 있다.

본 발명에서 상기 FT-OMP 알고리즘은, 현재 액세스 슬롯의 다음 액세스 슬롯에서 최대 전파 지연 시간 동안의 샘플을 추가한 프리앰블의 길이를 서칭 윈도우(searching window)로 설정하고, 상기 서칭 윈도우에서 상기 1차 후보군 중 상기 프리앰블을 전송한 적어도 하나의 단말을 식별할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따른 랜덤 액세스 제어 장치는, 복수의 단말들을 대상으로 랜덤 액세스를 제어하는 랜덤 액세스 제어 장치에 있어서, 다중 접속을 요청한 복수의 단말의 비동기식 접속 특성을 고려하여, 상기 복수의 단말 각각을 식별하기 위한 프리앰블 시퀀스들(sequence)을 포함하는 프리앰블 시퀀스 행렬을 생성하는 행렬 생성부, 상기 복수의 단말들 각각에 상기 프리앰블 시퀀스 행렬에 포함된 서로 다른 프리앰블 시퀀스를 할당하는 시퀀스 할당부, 및 상기 복수의 단말 중 적어도 하나의 단말로부터 랜덤 액세스를 요청하는 프리앰블(preamble)을 수신하고, 각 단말의 전파 지연을 고려하여 주어진 액세스 슬롯에서 프리앰블을 전송한 적어도 하나의 단말을 식별하며, 상기 식별된 적어도 하나의 단말로 랜덤 액세스에 대한 응답을 전송하는 랜덤 액세스 처리부를 포함한다.

본 발명에서 상기 행렬 생성부는, 액세스 슬롯에서 전파 지연 시간동안 신호가 수신되지 않는 경우 프리앰블이 '0'으로 샘플링 되는 것을 고려하여, 원래의 프리앰블 길이에서 최대 지연시간 동안의 프리앰블 샘플 수만큼 확장하여 고정된 길이의 프리앰블을 생성할 수 있다.

본 발명에서 상기 시퀀스 할당부는, 상기 프리앰블 시퀀스 행렬에 포함된 프리앰블 시퀀스들 중 컬럼(column) 별 프리앰블 시퀀스를 각 단말에 할당할 수 있다.

본 발명에서 상기 랜덤 액세스를 요청하는 적어도 하나의 단말 각각은, 액세스 슬롯을 기준으로 비동기적으로 랜덤 액세스를 요청할 수 있다.

본 발명에서 상기 랜덤 액세스 처리부는, 액세스 슬롯에서 전파 지연을 고려하여 서칭 윈도우(searching window)를 조절하며, 연속적으로(Consecutive) OMP 알고리즘을 적용하여 프리앰블을 전송한 적어도 하나의 단말을 식별할 수 있다.

본 발명에서 상기 랜덤 액세스 처리부는, SD-OMP(Soft-Decision Orthogonal Matching Pursuit) 알고리즘을 통해 1차 후보군을 추정하고, FT-OMP(Fine Tuning-OMP) 알고리즘을 이용하여 상기 1차 후보군 중 상기 프리앰블을 전송한 적어도 하나의 단말을 식별할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 랜덤 액세스 제어 방법 및 그 장치는, 대규모 사물 인터넷 환경에서 연속적인 OMP 알고리즘을 적용하여 비동기식으로 접속을 요청하는 단말들을 식별함으로써, 랜덤 액세스를 요청하는 단말들을 위한 저지연 랜덤 액세스 서비스를 지원할 수 있다.

한편, 본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 이하에서 설명할 내용으로부터 통상의 기술자에게 자명한 범위 내에서 다양한 효과들이 포함될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 사물 인터넷 통신 환경을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 종래의 랜덤 액세스 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 일반적인 사물 인터넷 통신 환경에서 단말들의 비동기식 접속 요청을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 대규모 사물 인터넷 네트워크에서 기지국의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 비동기식 접속 특성을 고려한 확장된 프리앰블을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 Consecutive OMP 알고리즘 및 각 알고리즘 별 searching window를 설며하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 OMP 알고리즘을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 기지국에서 랜덤 액세스를 수행하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 랜덤 액세스 요청 단말 수에 따라 기지국에서 성공적으로 식별한 단말 수의 성능을 나타낸 그래프이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 랜덤 액세스 제어 방법 및 그 장치를 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.

또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

또한, 본 명세서에서 설명된 구현은, 예컨대, 방법 또는 프로세스, 장치, 소프트웨어 프로그램, 데이터 스트림 또는 신호로 구현될 수 있다. 단일 형태의 구현의 맥락에서만 논의(예컨대, 방법으로서만 논의)되었더라도, 논의된 특징의 구현은 또한 다른 형태(예컨대, 장치 또는 프로그램)로도 구현될 수 있다. 장치는 적절한 하드웨어, 소프트웨어 및 펌웨어 등으로 구현될 수 있다. 방법은, 예컨대, 컴퓨터, 마이크로프로세서, 집적 회로 또는 프로그래밍 가능한 로직 디바이스 등을 포함하는 프로세싱 디바이스를 일반적으로 지칭하는 프로세서 등과 같은 장치에서 구현될 수 있다. 프로세서는 또한 최종-사용자 사이에 정보의 통신을 용이하게 하는 컴퓨터, 셀 폰, 휴대용/개인용 정보 단말기(personal digital assistant: "PDA") 및 다른 디바이스 등과 같은 통신 디바이스를 포함한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 사물 인터넷 통신 환경을 설명하기 위한 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 사물 인터넷 통신 환경은 하나의 기지국(100)과 하나의 기지국(100)에 속하는 복수의 단말들(200a, 200b,.., 200n, 이하 ‘200’이라 칭함)이 무선 네트워크를 구성할 수 있다.

기지국(100)은 단말(200)과 직접적으로 통신을 수행하는 네트워크의 종단 노드(terminal node)로서의 의미를 갖는다. 본 명세서에서 기지국(100)에 의해 수행되는 것으로 설명된 특정 동작은 경우에 따라서는 기지국(100)의 상위 노드(upper node)에 의해 수행될 수도 있다. 즉, 기지국(100)을 포함하는 다수의 네트워크 노드들(network nodes)로 이루어지는 네트워크에서 단말(200)과의 통신을 위해 수행되는 다양한 동작들은 기지국(100) 또는 기지국(100) 이외의 다른 네트워크 노드들에 의해 수행될 수 있음은 자명하다. 기지국(100)은 고정국(fixed station), Node B, eNB(evolved-NodeB), BTS(base transceiver system), 액세스 포인트(AP: Access Point), gNB(next generation NB, general NB, gNodeB) 등의 용어에 의해 대체될 수 있다.

단말(Terminal, 200)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.

도 2는 종래의 랜덤 액세스 과정을 설명하기 위한 도면, 도 3은 일반적인 사물 인터넷 통신 환경에서 단말들의 비동기식 접속 요청을 설명하기 위한 도면이다.

도 2를 참조하면, 기지국(100)은 지정된 주기마다 PRACH(physical random access channel) 정보(또는 PRACH configuration)를 송신할 수 있다(S210). 이때 PRACH 정보는 기지국(100)의 셀 반경 내의 모든 단말들(200)에게 브로드캐스팅될 수 있다.

S210 단계 수행 후, 복수의 단말(200) 중 적어도 하나의 단말(200)에서 랜덤 액세스 의사가 발생하면, 랜덤 액세스 의사가 발생한 단말(200)은 랜덤 액세스 요청을 위한 프리앰블(Random Access Preamble)을 물리 랜덤 액세스 채널(PRACH)을 통해 기지국(100)으로 전송할 수 있다(S220). 이때, 단말(200)은 네트워크 전체에서 사용하는 시퀀스(sequence) 집합 중 임의로 하나를 선택하여 프리앰블로 사용할 수 있다. 예를 들어, 시퀀스 집합이 직교 시퀀스를 이용하여 구성된 경우, 시퀀스 집합 내 사용 가능한 시퀀스의 종류는 64가지일 수 있다. 예컨대, 시퀀스 집합을 구성하는 직교 시퀀스로는 Zadoff-Chu 시퀀스가 이용될 수 있다. Zadoff-Chu 시퀀스가 이용되는 경우, 다수의 사용자 단말(200)이 동일한 시퀀스를 프리앰블로 선택하여 랜덤 액세스를 요청하더라도, 기지국(100)은 어떤 시퀀스를 프리앰블로 사용하는지 알 수 있으며, 동시에 서로 다른 시퀀스들을 구분할 수 있다. 즉, 기지국(100)은 단말(200)에서 전송한 프리앰블을 통해 어떤 종류의 프리앰블이 사용되었는지를 식별할 수 있다.

S220 단계가 수행되면, 기지국(100)이 단말(200)에 전송한 프리앰블의 종류를 식별함에 따라, 기지국(100)은 랜덤 액세스 응답(Random Access Response) 메시지를 단말(200)로 전송할 수 있다(S230).

S230 단계의 수행으로 랜덤 액세스 응답 메시지를 수신한 단말들(200) 중 자신이 보낸 프리앰블에 대해 자원을 할당받은 단말(200)은 RRC 연결 요청을 기지국(100)으로 전송할 수 있다(S240). 단말들(200)은 자신이 보낸 프리앰블에 해당하는 하향 링크를 통하여 신호가 온다면 할당 받은 상향 링크 자원을 통하여 연결됨을 확인하는 RRC 요청을 시도할 수 있다.

S240 단계가 수행되면, 기지국(100)은 단말(200)로부터 수신된 RRC 연결 요청에 대한 응답으로 RRC 연결 완료 메시지를 전송할 수 있다(S250). 단말(200)에서 RRC 연결 완료 메시지를 수신함에 따라 랜덤 액세스 과정이 완료될 수 있다. 즉, RRC 연결 완료 메시지를 수신함에 따라, 단말(200)과 기지국(100) 간에 데이터를 송수신하기 위한 통신 세션(session)이 설정될 수 있다.

상술한 LTE 기반 랜덤 액세스에서 둘 이상의 단말(200)이 동일한 프리앰블을 선택하여 접속을 시도한 경우, 기지국(100)에서는 프리앰블 시퀀스 신호의 충돌이 발생하게 되고, 해당 프리앰블 시퀀스는 제대로 식별되지 않거나, 정상적으로 통신 자원을 할당할 수 없게 된다. 대규모 단말들(200)이 다중 접속을 시도하는 환경에서는 다수의 단말들(200)이 동시에 접속을 시도하기 때문에 한정된 숫자의 프리앰블 시퀀스만으로는 프리앰블 간의 충돌이 더 많이 발생할 수 있고 정상적인 서비스를 지원하지 못할 수 있다.

랜덤 액세스에 직교성을 갖는 프리앰블을 사용하는 경우, 기지국(100)에서는 수신된 신호를 통해 전송된 프리앰블들에 대해 즉각적으로 식별이 가능하다는 장점이 있지만, 한정된 시간 또는 주파수 대역에서 직교성을 갖는 프리앰블을 위해서는 전체 프리앰블의 개수가 제한되기 때문에 프리앰블 충돌 가능성이 존재한다. 직교성을 갖는 프리앰블이 갖는 한계를 해결하기 위해 최근 대규모 접속 환경에서 압축 센싱(CS, Compressive Sensing) 기반의 비직교성을 갖는 프리앰블을 사용하여 랜덤 액세스에 활용하는 연구들이 함께 진행되고 있다.

압축 센싱은 아주 적은 수의 측정만으로 원래의 신호를 거의 완벽하게 복원할 수 있는 기술이며, 압축 센싱 기술을 이용한 신호의 복원 알고리즘은 수학식

의 해를 찾는 것과 같다. 원래의 신호 x로부터 어떤 행렬 A를 곱해서 얻은 y를 수신된 신호라고 표현할 수 있고, 행렬 A는

크기를 갖는다. 일반적으로 M은 N에 비해서 작은 값을 가지며, M/N을 신호의 압축률로 정의할 수 있다. 원래의 신호 x에서 0이 아닌 값들의 수를 sparsity를 정의하고 K로 표현하면,

의 관계를 갖는다. 압축 센싱을 통해 수신된 신호 y로부터 원래의 신호 x를 복구하기 위해서는 행렬 A가 RIP(Ristricted Isometry Property) 조건을 만족할 경우 측정 개수 M이

정도면 높은 확률로 원래의 신호 x를 복구할 수 있다고 알려져 있다.

압축 센싱 기술을 다중 접속에 활용한 종래의 기술은 RIP 조건을 만족하는 행렬 A를 정의하고, A 행렬의 각 열을 길이 M을 갖는 프리앰블 시퀀스로 활용한다. 랜덤 액세스를 위한 접속 시도를 하는 액세스 슬롯(Access slot)에서 접속을 요청하는 단말들(200)은 해당 프리앰블 시퀀스를 전송하여 접속을 시도하며, 이를 수신한 기지국(100)은 압축 센싱 기술을 이용한 신호 복호를 통해 전송된 프리앰블 시퀀스를 구분하고 접속을 요청한 단말(200)을 구분할 수 있다.

대규모 사물 인터넷 환경에서 특정 시간에 접속을 요청하는 장치의 수 K는 전체 장치의 수 N에 비해 현저히 적을 것이기 때문에

의 관계가 성립할 수 있고 이로 인해 기지국(100)은 압축 센싱 기술을 이용하여 프리앰블을 전송한 단말들(200)을 높은 확률로 식별할 수 있다.

하지만 종래의 비직교 프리앰블을 이용한 다중 접속 기술은 해당 액세스 슬롯에서 전송된 프리앰블 신호가 동기화 되어 수신되는 환경을 가정하였다. 그러나 실제 대규모 사물 인터넷 통신 환경에서 각 단말들(200)은 단말별로 각기 다른 전파 지연(Propagation delay)을 가질 수 있기 때문에 비동기식으로 접속을 요청하게 된다. 예를 들어, 도 3을 참조하면 제1 단말(200a)은 d1의 전파지연, 제3 단말(200c)은 d3의 전파지연을 가질 수 있다.

이와 같이 비동기식으로 프리앰블이 전송되는 경우 종래의 압축 센싱 신호를 복호화 하는 알고리즘을 적용하였을 때 RIP 조건이 만족되지 않아 전송된 프리앰블의 식별 성능이 현저히 저하될 수 있다.

이에 본 발명에서는 대규모 사물 인터넷 단말들(200)의 랜덤 액세스에서 비동기식 접속 특성을 반영한 압축 센싱 복호화 기법을 제안한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 대규모 사물 인터넷 네트워크에서 기지국의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 비동기식 접속 특성을 고려한 확장된 프리앰블을 설명하기 위한 도면, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 Consecutive OMP 알고리즘 및 각 알고리즘 별 searching window를 설며하기 위한 도면, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 OMP 알고리즘을 설명하기 위한 도면이다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 대규모 사물 인터넷 네트워크에서 기지국(100)은 메모리(110), 통신부(120) 및 제어부(130)를 포함할 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않는다. 본 발명에서 기지국(100)은 랜덤 액세스 제어 장치로 칭할 수 있다.

통신부(120)는 다른 개체(예: 네트워크에 포함된 단말)들과 통신을 수행하기 위한 인터페이스를 제공할 수 있다. 통신부(120)는 다른 개체로 송신되는 비트열을 물리적 신호로 변환하고, 다른 개체로부터 수신되는 물리적 신호를 비트열로 변환할 수 있다. 또한, 통신부(120)는 신호를 송신 및 수신할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 통신부(120)는 '송신부', '수신부' 또는 '송수신부'로 지칭될 수 있다.

또한, 통신부(120)는 LPWAN(예: NB-IoT 네트워크)을 지원할 수 있다. 예를 들어, 통신부(120)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 통신부(120)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.

또한 통신부(120)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.

또한 통신부(120)는 근거리 무선 네트워크를 통하여 외부 장치와 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.

제어부(130)는 운영 체제 또는 어플리케이션을 구동하여 제어부(130)에 연결된 복수의 하드웨어 또는 소프트웨어 구성요소들을 제어할 수 있고, 각종 데이터 처리 및 연산을 수행할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 제어부(130)는 SoC(system on chip)로 구현될 수 있다. 제어부(130)는 다른 구성요소들 중 적어도 하나로부터 수신된 인스트럭션(instruction) 또는 데이터를 메모리(110)에 로드(load)하여 처리하고, 다양한 데이터를 메모리(110)에 저장할 수 있다.

제어부(130)는 대규모 사물 인터넷 단말들(200)의 비동기식 접속 특성을 고려하여 랜덤 액세스를 요청하는 단말(200)을 식별할 수 있다. 이때 제어부(130)는 각 단말들(200)이 가질 수 있는 전파 지연을 고려하여 1차적으로 후보 단말들(200)을 추정하고, 이후 액세스 슬롯에서 들어온 신호들을 통해 2차로 랜덤 액세스를 시도한 단말(200)을 식별할 수 있다.

이러한 제어부(130)는 행렬 생성부(132), 시퀀스 할당부(134) 및 랜덤 액세스 처리부(136)를 포함할 수 있다.

행렬 생성부(132)는 다중 접속을 요청한 복수의 단말(200)의 비동기식 접속 특성을 고려하여, 복수의 단말(200) 각각을 식별하기 위한 프리앰블 시퀀스들(sequence)을 포함하는 프리앰블 시퀀스 행렬을 생성할 수 있다. 즉, 행렬 생성부(132)는 다중 접속을 요청한 복수의 단말들(200) 각각을 식별하기 위해 각 단말(200)의 전파 지연을 고려하여 프리앰블 시퀀스 행렬을 생성할 수 있다. 이때 행렬 생성부(132)는 액세스 슬롯에서 전파 지연 시간동안 신호가 들어오지 않는 경우 프리앰블이 '0'으로 샘플링 된다고 가정하여, 원래의 프리앰블 길이에서 전체 지연시간 동안의 샘플 수(프리앰블 샘플 수)만큼 확장하여 고정된 길이의 프리앰블 시퀀스 행령을 생성할 수 있다. 프리앰블 시퀀스 행렬의 각 컬럼(column) 별로 프리앰블 시퀀스가 구분되며, 각 컬럼별 프리앰블 시퀀스가 단말들(200)을 식별하기 위해 이용될 수 있다.

본 발명에서 고려하는 사물 인터넷 네트워크에는 총 N개의 단말(200)이 존재하며, 기지국(100)으로부터 접속을 요청한 뒤 자원을 할당받아 통신을 수행하는 환경을 고려한다. 단말(200)은 접속 요청을 위해 단말(200)별로 부여된 고유의 프리앰블을 전송하여 접속을 요청한다. 각 단말(200)이 전송하는 프리앰블은 최대

의 전파 지연이 발생할 수 있으며,

의 지연시간 동안 최대 γ개의 신호가 샘플링 된다고 가정한다.

단말 i의 프리앰블 P_i는 j번째 성분인

가 항등 가우시안 분포 따르는 길이 M의 시퀀스로 생성된다. 즉, 단말 i의 프리앰블 P_i는 아래 수학식 1과 같이 생성될 수 있다.

[수학식 1]

전체 단말 별로 고유의 프리앰블을 생성하며, 전체 프리앰블 셋 P는

의 집합으로 표현될 수 있다.

액세스 슬롯에서 전파 지연을 갖고 비동기식으로 전송될 수 있는 프리앰블을 고려하면, 도 5에 도시된 바와 같이 액세스 슬롯에서 전파 지연을 통해 신호가 들어오지 않는 경우 신호가 0으로 샘플링 되는 것을 고려할 수 있다. 따라서 행렬 생성부(132)는 단말 i의 프리앰블 P_i를

의 시퀀스로 확장하여 단말 i가 전송할 수 있는 프리앰블로 간주할 수 있다. 이때 i는 최대 l의 값을 가질 수 있으므로, 기지국(100)에서는 단말 i가 전송할 수 있는 프리앰블은

개 중 임의의 하나의 프리앰블을 전송하는 것으로 판단할 수 있으며, 기지국(100)에서 관리하는 총 프리앰블 셋은 크기 N인

에서 크기

인

으로 확장될 수 있다.

상술한 바와 같이 행렬 생성부(132)는 단말들(200)의 비동기식 접속 특성을 고려하여 프리앰블 길이를 M에서 최대 M+

의 유동성을 갖게 하였으며, 각 단말(200)별 고유의 프리앰블을 할당할 수 있도록 각 항이 항등 가우시안 분포를 따르게 프리앰블 신호를 생성할 수 있다.

시퀀스 할당부(134)는 복수의 단말들(200) 각각에 프리앰블 시퀀스 행렬에 포함된 서로 다른 프리앰블 시퀀스를 할당한다. 예를 들어, 시퀀스 할당부(134)는 N개의 단말들(200) 각각에 프리앰블 시퀀스 행렬을 구성하는 컬럼별 프리앰블 시퀀스를 할당할 수 있다.

단말들(200)은 기지국(100)으로부터 통신 자원을 할당받기 위해 랜덤 액세스를 수행하며, 랜덤 액세스 과정은 주어진 액세스 슬롯에서 자신의 고유 프리앰블 P_i전송을 통해 이루어질 수 있다. 기지국(100)에서는 각 단말(200)에서 전송된 신호가 각기 다른 전파 지연을 갖고 종합되어 수신되고, 이 신호에서 해당 프리앰블을 전송한 단말들(200)을 식별해 통신 자원을 할당할 수 있다.

따라서 복수의 단말(200) 중 적어도 하나의 단말(200)이 랜덤 액세스를 요청하는 프리앰블(preamble)을 기지국(100)으로 전송하면, 랜덤 액세스 처리부(136)는 각 단말(200)의 전파 지연을 고려하여 주어진 액세스 슬롯에서 프리앰블을 전송한 적어도 하나의 단말(200)을 식별하고, 식별된 적어도 하나의 단말(200)로 랜덤 액세스에 대한 응답을 전송할 수 있다. 이때 프리앰블을 전송한 단말들(200)을 식별하는 알고리즘은 종래의 압축 센싱된 신호 복호에 사용되는 알고리즘 중 하나인 OMP(Orthogonal Matching Pursuit) 알고리즘을 기반으로 할 수 있다.

랜덤 액세스 처리부(136)는 비동기식으로 전송되는 신호의 특성을 고려하여 OMP 알고리즘을 적용하는 서칭 윈도우(searching window)를 조절하며 연속적으로(Consecutive) OMP 알고리즘을 적용하여 프리앰블을 전송한 단말들(200)을 식별할 수 있다. 즉, 랜덤 액세스 처리부(136)는 SD-OMP(Soft-Decision Orthogonal Matching Pursuit) 알고리즘과 FT-OMP(Fine Tuning-OMP) 알고리즘을 연속적으로 적용하는 방식을 통해 프리앰블을 전송한 단말군을 추정할 수 있다.

다시 말하면, 랜덤 액세스 처리부(136)는 도 6에 도시된 바와 같이 주어진(현재) 액세스 슬롯에서 최대 지연시간

를 제외한 해당 액세스 슬롯에서 프리앰블을 전송한 후보군을 1차적으로 판단하는 SD-OMP 알고리즘을 수행하고, 연속적인 다음 액세스 슬롯에서 SD-OMP 알고리즘을 통해 추정된 1차 후보군들 중 최적의 단말군을 식별하는 FT-OMP 알고리즘을 수행할 수 있다.

OMP 알고리즘은 도 7에 도시된 바와 같이

의 문제에서 x를 도출하기 위한 알고리즘으로 원래의 신호를 복호화하기 위해 가능한 후보군을 설정하고 단계별로 새로운 후보군과 현재의 후보군과 오차의 내적을 줄여주는 sparse한 근사해를 찾는 과정을 반복하는 알고리즘이다. 반복 단계마다 한 개의 새로운 후보군이 더해지며, 이 새로운 후보군은 압축 센싱의

와 가장 상관이 맞는 열을 의미한다.

본 발명에서 SD-OMP 알고리즘은, 현재 액세스 슬롯에서 최대 전파 지연 시간 동안의 샘플을 제외한 프리앰블의 길이를 서칭 윈도우(searching window)로 설정하고, 상기 서칭 윈도우 길이의 샘플을 통해 1차 후보군을 추정할 수 있는 알고리즘 일 수 있다.

즉, SD-OMP 알고리즘은 액세스 슬롯에서 앞

개(최대 지연시간

동안의 샘플 수)의 샘플을 제외한

샘플을 searching window로 정의할 수 있다. 액세스 슬롯에서 수신된 신호 중

길이의 샘플을 통해 OMP 알고리즘을 적용하여

이 아닌 1차적인 후보군 셋

를 파악할 수 있다. 종래의 OMP 알고리즘은 전체 사용자 수

개만큼의 프리앰블 셋 중에 최적의 후보군을 파악하지만, 비동기식 특성을 고려하여 단말(200) 하나의 프리앰블이

배로 확장되어 관리하기 때문에 최적의 후보군을 파악하기 위해 확장된 프리앰블 셋인

에서 후보군을 찾는다. 즉, 종래 OMP 알고리즘에서

의 크기가

이었다면, SD-OMP 알고리즘에서의

의 크기는

이 된다. 종래의 OMP 알고리즘은

문제에서 가장

에 근접한

을 도출하지만 SD-OMP 알고리즘에서는

문제에서

을 찾기 위한 후보군인

셋을 도출한다.

FT-OMP 알고리즘은 현재 액세스 슬롯의 다음 액세스 슬롯에서 최대 전파 지연 시간 동안의 샘플을 추가한 프리앰블의 길이를 서칭 윈도우(searching window)로 설정하고, 상기 서칭 윈도우에서 상기 1차 후보군 중 프리앰블을 전송한 적어도 하나의 단말(200)을 식별할 수 있는 알고리즘일 수 있다.

즉, FT-OMP 알고리즘은 현재 액세스 슬롯의 다음 액세스 슬롯에서 SD-OMP 알고리즘을 통해 추정된

셋을 활용하여 현재 액세스 슬롯에서의 최적

을 도출하기 위한 알고리즘이다. FT-OMP 알고리즘에서 searching window의 크기는 현재 액세스 슬롯에 다음 액세스 슬롯에서 최대 지연을 갖고 수신될 수 있는

이다. FT-OMP 알고리즘을 통해 SD-OMP 알고리즘에서 프리앰블을 보낸 장치라고 식별된 후보군

셋에서

을 도출한다. 본 발명에서는 SD-OMP 알고리즘과 FT-OMP 알고리즘을 연속적으로 적용하는 방식을 통해 프리앰블을 전송한 단말 군

을 추정할 수 있다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 기지국에서 랜덤 액세스를 수행하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

도 8을 참조하면, 기지국(100)은 다중 접속을 요청한 복수의 단말(200)의 비동기식 접속 특성을 고려하여, 복수의 단말(200) 각각을 식별하기 위한 프리앰블 시퀀스들(sequence)을 포함하는 프리앰블 시퀀스 행렬을 생성한다(S710). 이때 기지국(100)은 액세스 슬롯에서 전파 지연 시간동안 신호가 들어오지 않는 경우 프리앰블이 '0'으로 샘플링 된다고 가정하여, 원래의 프리앰블 길이에서 전체 지연시간 동안의 샘플 수(프리앰블 샘플 수)만큼 확장하여 고정된 길이의 프리앰블 시퀀스 행렬을 생성할 수 있다. 또한 기지국(100)은 각 단말(200)별 고유의 프리앰블을 할당할 수 있도록 각 항이 항등 가우시안 분포를 따르게 프리앰블 신호를 생성할 수 있다. 프리앰블 시퀀스 행렬의 각 컬럼(column) 별로 프리앰블 시퀀스가 구분되며, 각 컬럼별 프리앰블 시퀀스가 단말들(200)을 식별하기 위해 이용될 수 있다.

S710 단계가 수행되면, 기지국(100)은 복수의 단말들(200) 각각에 프리앰블 시퀀스 행렬에 포함된 서로 다른 프리앰블 시퀀스를 할당한다(S720). 이때 기지국(100)은 N개의 단말들(200) 각각에 프리앰블 시퀀스 행렬을 구성하는 컬럼별 프리앰블 시퀀스를 할당할 수 있다.

S720 단계의 수행 후, 복수의 단말(200) 중 적어도 하나의 단말(200)로부터 랜덤 액세스를 요청하는 프리앰블(preamble)이 수신되면(S730), 기지국(100)은 SD-OMP 알고리즘을 이용하여 후보군을 추정한다(S740). 즉, 복수의 단말(200) 중 적어도 하나의 단말(200)에서 랜덤 액세스 의사가 발생하면, 랜덤 액세스 의사가 발생한 단말(200)은 주어진 액세스 슬롯에서 고유의 프리앰블을 전송할 수 있다. 이때, 단말들(200)은 서로 다른 전파 지연을 갖고 프리앰블을 전송할 수 있다. 그러면, 기지국(100)은 각 단말들(200)이 가질 수 있는 전파 지연을 고려하여 1차적으로 후보 단말들(200)을 추정할 수 있다. 이때, 기지국(100)은 주어진(현재) 액세스 슬롯에서 최대 지연시간

를 제외한 해당 액세스 슬롯에서 프리앰블을 전송한 후보군을 1차적으로 판단하는 SD-OMP 알고리즘을 수행할 수 있다.

S730 단계가 수행되면, 기지국(100)은 SD-OMP 알고리즘을 통해 추정된 후보군 중에서 FT-OMP 알고리즘을 이용하여 프리앰블을 전송한 단말들(200)을 식별한다(S750). 즉, 기지국(100)은 현재 액세스 슬롯의 다음 액세스 슬롯에서 SD-OMP 알고리즘을 통해 추정된 후보군을 활용하여 프리앰블을 전송한 단말들(200)을 식별할 수 있다.

S750 단계가 수행되면, 기지국(100)은 랜덤 액세스 응답(Random Access Response) 메시지를 식별된 단말들(200)로 전송한다(S760).

그러면, 랜덤 액세스 응답 메시지를 수신한 단말들(200) 중 자신이 보낸 프리앰블에 대해 자원을 할당받은 단말(200)은 RRC 연결 요청을 기지국(100)으로 전송할 수 있고, 기지국(100)은 단말(200)로부터 수신된 RRC 연결 요청에 대한 응답으로 RRC 연결 완료 메시지를 전송할 수 있다.

본 발명은 연속적인 OMP 알고리즘을 통해 대규모 사물인터넷 환경에서 비동기식으로 접속을 요청하는 단말들(200)을 위한 저지연 랜덤 액세스 서비스를 지원할 수 있다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 랜덤 액세스 요청 단말 수에 따라 기지국(100)에서 성공적으로 식별한 단말 수의 성능을 나타낸 그래프이다.

도 9는 IEEE 802.11n 통신 환경에서 전체 단말(200)의 수

이 100, 프리앰블 길이

이 127인 환경에서 최대 전파 지연 동안의 샘플의 수

가 0, 5, 10의 값을 가질 때 액세스 슬롯에서 랜덤 액세스를 요청하는 단말(200)의 수에 따라 기지국(100)에서 접속 요청 단말(200)을 성공적으로 식별할 수 있는 성능을 시뮬레이션을 통해 확인한 그래프이다. 프리앰블은 항등 가우시안 분포를 통해 생성한 가우시안 프리앰블과 Gold 시퀀스를 이용한 Gold 시퀀스 프리앰블을 함께 고려하였다. 전파 지연이 클수록 기지국(100)에서 랜덤 액세스를 요청한 단말(200)을 성공적으로 식별할 수 있는 확률이 낮아지는 것을 확인할 수 있지만, 본 발명의 연속적인 OMP 알고리즘을 통해 한 액세스 슬롯에서 접속을 요청하는 단말(200)의 수가 낮은 경우에는 50% 이상의 접속에 성공함을 확인할 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 랜덤 액세스 제어 방법 및 그 장치는, 대규모 사물 인터넷 환경에서 연속적인 OMP 알고리즘을 적용하여 비동기식으로 접속을 요청하는 단말들을 식별함으로써, 랜덤 액세스를 요청하는 단말들을 위한 저지연 랜덤 액세스 서비스를 지원할 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

100 : 기지국
110 : 메모리
120 : 통신부
130 : 제어부
132 : 행렬 생성부
134 : 시퀀스 할당부
136 : 랜덤 액세스 처리부
200 : 단말

Claims

기지국에 속하는 복수의 단말들을 대상으로 랜덤 액세스를 제어하는 방법에 있어서,
상기 기지국이 상기 복수의 단말 중 적어도 하나의 단말로부터 랜덤 액세스를 요청하는 프리앰블(preamble)을 수신하는 단계;
상기 기지국이 각 단말의 전파 지연을 고려하여 주어진 액세스 슬롯에서 프리앰블을 전송한 적어도 하나의 단말을 식별하는 단계; 및
상기 기지국이 상기 식별된 적어도 하나의 단말로 랜덤 액세스에 대한 응답을 전송하는 단계
를 포함하는 랜덤 액세스 제어 방법.
제1항에 있어서,
상기 프리앰블(preamble)을 수신하는 단계 이전에,
상기 기지국이, 다중 접속을 요청한 복수의 단말의 비동기식 접속 특성을 고려하여, 상기 복수의 단말 각각을 식별하기 위한 프리앰블 시퀀스들(sequence)을 포함하는 프리앰블 시퀀스 행렬을 생성하는 단계; 및
상기 기지국이 상기 복수의 단말들 각각에 상기 프리앰블 시퀀스 행렬에 포함된 서로 다른 프리앰블 시퀀스를 할당하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 랜덤 액세스 제어 방법.
제2항에 있어서,
상기 프리앰블 시퀀스 행렬을 생성하는 단계에서,
상기 기지국은, 액세스 슬롯에서 전파 지연 시간동안 신호가 수신되지 않는 경우 프리앰블이 '0'으로 샘플링 되는 것을 고려하여, 원래의 프리앰블 길이에서 최대 지연시간 동안의 프리앰블 샘플 수만큼 확장하여 고정된 길이의 프리앰블을 생성하는 것을 특징으로 하는 랜덤 액세스 제어 방법.
제2항에 있어서,
상기 프리앰블 시퀀스 행렬에 포함된 서로 다른 프리앰블 시퀀스를 할당하는 단계에서,
상기 기지국은, 상기 프리앰블 시퀀스 행렬에 포함된 프리앰블 시퀀스들 중 컬럼(column) 별 프리앰블 시퀀스를 각 단말에 할당하는 것을 특징으로 하는 랜덤 액세스 제어 방법.
제1항에 있어서,
상기 프리앰블(preamble)을 수신하는 단계에서,
상기 적어도 하나의 단말 각각은, 액세스 슬롯을 기준으로 비동기적으로 랜덤 액세스를 요청하는 것을 특징으로 하는 랜덤 액세스 제어 방법.
제1항에 있어서,
상기 적어도 하나의 단말을 식별하는 단계에서,
상기 기지국은 액세스 슬롯에서 전파 지연을 고려하여 서칭 윈도우(searching window)를 조절하며, 연속적으로(Consecutive) OMP 알고리즘을 적용하여 프리앰블을 전송한 적어도 하나의 단말을 식별하는 것을 특징으로 하는 랜덤 액세스 제어 방법.
제6항에 있어서,
상기 적어도 하나의 단말을 식별하는 단계는,
상기 기지국이 SD-OMP(Soft-Decision Orthogonal Matching Pursuit) 알고리즘을 통해 1차 후보군을 추정하는 단계; 및
상기 기지국이 FT-OMP(Fine Tuning-OMP) 알고리즘을 이용하여 상기 1차 후보군 중 상기 프리앰블을 전송한 적어도 하나의 단말을 식별하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 랜덤 액세스 제어 방법.
제7항에 있어서,
상기 SD-OMP 알고리즘은,
현재 액세스 슬롯에서 최대 전파 지연 시간 동안의 샘플을 제외한 프리앰블의 길이를 서칭 윈도우(searching window)로 설정하고, 상기 서칭 윈도우 길이의 샘플을 통해 1차 후보군을 추정하는 것을 특징으로 하는 랜덤 액세스 제어 방법.
제7항에 있어서,
상기 FT-OMP 알고리즘은,
현재 액세스 슬롯의 다음 액세스 슬롯에서 최대 전파 지연 시간 동안의 샘플을 추가한 프리앰블의 길이를 서칭 윈도우(searching window)로 설정하고, 상기 서칭 윈도우에서 상기 1차 후보군 중 상기 프리앰블을 전송한 적어도 하나의 단말을 식별하는 것을 특징으로 하는 랜덤 액세스 제어 방법.
복수의 단말들을 대상으로 랜덤 액세스를 제어하는 랜덤 액세스 제어 장치에 있어서,
다중 접속을 요청한 복수의 단말의 비동기식 접속 특성을 고려하여, 상기 복수의 단말 각각을 식별하기 위한 프리앰블 시퀀스들(sequence)을 포함하는 프리앰블 시퀀스 행렬을 생성하는 행렬 생성부;
상기 복수의 단말들 각각에 상기 프리앰블 시퀀스 행렬에 포함된 서로 다른 프리앰블 시퀀스를 할당하는 시퀀스 할당부; 및
상기 복수의 단말 중 적어도 하나의 단말로부터 랜덤 액세스를 요청하는 프리앰블(preamble)을 수신하고, 각 단말의 전파 지연을 고려하여 주어진 액세스 슬롯에서 프리앰블을 전송한 적어도 하나의 단말을 식별하며, 상기 식별된 적어도 하나의 단말로 랜덤 액세스에 대한 응답을 전송하는 랜덤 액세스 처리부
를 포함하는 랜덤 액세스 제어 장치.
제10항에 있어서,
상기 행렬 생성부는,
액세스 슬롯에서 전파 지연 시간동안 신호가 수신되지 않는 경우 프리앰블이 '0'으로 샘플링 되는 것을 고려하여, 원래의 프리앰블 길이에서 최대 지연시간 동안의 프리앰블 샘플 수만큼 확장하여 고정된 길이의 프리앰블을 생성하는 것을 특징으로 하는 랜덤 액세스 제어 장치.
제10항에 있어서,
상기 시퀀스 할당부는,
상기 프리앰블 시퀀스 행렬에 포함된 프리앰블 시퀀스들 중 컬럼(column) 별 프리앰블 시퀀스를 각 단말에 할당하는 것을 특징으로 하는 랜덤 액세스 제어 장치.
제10항에 있어서,
상기 랜덤 액세스를 요청하는 적어도 하나의 단말 각각은, 액세스 슬롯을 기준으로 비동기적으로 랜덤 액세스를 요청하는 것을 특징으로 하는 랜덤 액세스 제어 장치.
제10항에 있어서,
상기 랜덤 액세스 처리부는,
액세스 슬롯에서 전파 지연을 고려하여 서칭 윈도우(searching window)를 조절하며, 연속적으로(Consecutive) OMP 알고리즘을 적용하여 프리앰블을 전송한 적어도 하나의 단말을 식별하는 것을 특징으로 하는 랜덤 액세스 제어 장치
제14항에 있어서,
상기 랜덤 액세스 처리부는,
SD-OMP(Soft-Decision Orthogonal Matching Pursuit) 알고리즘을 통해 1차 후보군을 추정하고, FT-OMP(Fine Tuning-OMP) 알고리즘을 이용하여 상기 1차 후보군 중 상기 프리앰블을 전송한 적어도 하나의 단말을 식별하는 것을 특징으로 하는 랜덤 액세스 제어 장치.
제15항에 있어서,
상기 SD-OMP 알고리즘은,
현재 액세스 슬롯에서 최대 전파 지연 시간 동안의 샘플을 제외한 프리앰블의 길이를 서칭 윈도우(searching window)로 설정하고, 상기 서칭 윈도우 길이의 샘플을 통해 1차 후보군을 추정하는 것을 특징으로 하는 랜덤 액세스 제어 장치.
제15항에 있어서,
상기 FT-OMP 알고리즘은,
현재 액세스 슬롯의 다음 액세스 슬롯에서 최대 전파 지연 시간 동안의 샘플을 추가한 프리앰블의 길이를 서칭 윈도우(searching window)로 설정하고, 상기 서칭 윈도우에서 상기 1차 후보군 중 상기 프리앰블을 전송한 적어도 하나의 단말을 식별하는 것을 특징으로 하는 랜덤 액세스 제어 장치.