WO2016163642A1 - 임의접속 과정을 통한 통신 장치 및 방법 - Google Patents

임의접속 과정을 통한 통신 장치 및 방법 Download PDF

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WO2016163642A1
WO2016163642A1 PCT/KR2016/001728 KR2016001728W WO2016163642A1 WO 2016163642 A1 WO2016163642 A1 WO 2016163642A1 KR 2016001728 W KR2016001728 W KR 2016001728W WO 2016163642 A1 WO2016163642 A1 WO 2016163642A1
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preamble
terminal
random access
index
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PCT/KR2016/001728
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English (en)
French (fr)
Inventor
성단근
장한승
김수민
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Korea Advanced Institute of Science and Technology KAIST
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Korea Advanced Institute of Science and Technology KAIST
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/24—Radio transmission systems, i.e. using radiation field for communication between two or more posts
    • H04B7/26—Radio transmission systems, i.e. using radiation field for communication between two or more posts at least one of which is mobile
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04J—MULTIPLEX COMMUNICATION
    • H04J13/00—Code division multiplex systems
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W74/00—Wireless channel access
    • H04W74/08—Non-scheduled access, e.g. ALOHA
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
    • Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
    • Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks

Definitions

  • the present invention relates to a communication method between terminals for performing wireless communication and / or between a terminal and a base station, and more particularly, to a communication method of devices performing a random access (RA) process for communication.
  • RA random access
  • ICT Information and Communications Technologies
  • M2M Machine to Machine
  • IoT Internet of Things
  • the cellular communication method maintains disconnection from the network except for message transmission for energy saving and initiates communication through random access when communication with the network is required.
  • communication nodes will often transmit relatively small data such as device status messages, sensing data, and smart metering data. If communication is performed after allocating a separate resource, the communication overhead may be large compared to the data transmission amount.
  • a new random access procedure may be performed in parallel with and / or in place of a conventional random access scheme, and devices may transmit data more efficiently in this process.
  • a new random access procedure may be performed in parallel with and / or in place of a conventional random access scheme, and devices may transmit data more efficiently in this process.
  • a user equipment including a processor and performing a random access procedure with a base station (e-NodeB: E-UTRAN Node B, or also known as Evolved Node B).
  • the terminal may be implemented at least temporarily by the processor.
  • the terminal determines a transmittable message size corresponding to a physical random access channel according to a specified communication scheme with the base station, and sets a message to correspond to the message size and from the message to the preamble index and at least one message index It may include an operation unit for calculating each and an encoder for encoding each of the preamble index and the at least one message index to transmit to the base station.
  • the determiner may determine the transmittable message size according to the Zadoff weight sequence length corresponding to the designated communication scheme, the number of preamble sequences, and the number of message root index functions.
  • the determination unit determines to transmit the increased message using a plurality of subframes corresponding to the physical random access channel. Can be.
  • the operation unit may calculate at least one message root index different from the preamble root index by using each of at least one message root index function having the preamble index as an independent variable.
  • the operation unit repeatedly extracts at least one message bit string corresponding to each of the at least one message root index from the set start bit of the message, and extracts a preamble bit string from the remaining message. Can be.
  • the encoder may further include a preamble sequence corresponding to each of the at least one message root index and the preamble sequence cyclically shifting a Zadoff weight sequence corresponding to a preamble root index by a constant value corresponding to the preamble index.
  • the weight sequence may be generated to transmit each message sequence cyclically shifted by a sum of a constant value corresponding to the preamble index and each of the at least one message index, and transmitted to the base station.
  • the terminal further includes a selector for selecting one of a preamble transmission mode and a message simultaneous transmission mode, and when the selection unit selects the preamble transmission mode, the encoder encodes the preamble index. And transmit to the base station.
  • a terminal for recognizing a preamble collision and performing a back off in a random access second step determines whether to receive a random access response message corresponding to the transmitted sequence, and if the random access response message is not received according to the result of the determination, performs a back off corresponding to a preset time interval. It may include a control unit to perform.
  • the transmitted sequence may include a preamble and at least one message.
  • the controller may transmit an additional message to the base station by using an uplink resource included in the random access response message.
  • a base station including a processor and performing a random access procedure with a terminal.
  • the base station may be at least temporarily implemented by the processor.
  • the base station may determine whether the preamble collides in the random access first step by using the correlation value of the message index associated with the preamble.
  • the base station uses the operator to calculate the received preamble index using the sequence received from the terminal and the Zadoff weight sequence associated with the preamble and the Zadov weight sequence associated with the message root index determined by the preamble index. It may include a determination unit for determining whether or not the preamble collides. The determination unit calculates a correlation value between the received sequence and a Zadoff weight sequence associated with the message root index, and determines collision of the preamble when there are two or more peaks of the correlation value exceeding a preset threshold. Can be.
  • the base station may further include a decoder for decoding the message transmitted by the terminal through the random access procedure using the preamble index and the message index.
  • the operation unit may calculate the message index by using the Zadoff weight sequence associated with the received sequence and the message root index.
  • a base station for detecting connection between the preamble index and the message index at the same time to implement connectionless data transmission and reception with the terminal.
  • the base station calculates a correlation value corresponding to a preamble index and a correlation value corresponding to each of at least one message index using the sequence received from the terminal, a correlation value corresponding to the preamble index, and the at least one message.
  • the apparatus may include a detector configured to detect each of the preamble index and the at least one message index based on a correlation value corresponding to each index.
  • the operation unit calculates at least one message root index determined according to the preamble index by using at least one message index function, and calculates a Zadoff weight sequence corresponding to the at least one message root index.
  • the correlation value corresponding to each of the at least one message index may be calculated.
  • the detection unit compares the position number corresponding to the peak of the correlation value corresponding to the preamble index and the position number corresponding to each peak of the correlation value corresponding to the at least one message index. Each message index can be detected.
  • the decoder may further include a decoder for decoding the message transmitted by the terminal through the random access procedure using the at least one message index and the preamble index.
  • the decoder may identify a predetermined prefix bit in the decoded message and determine an operation mode of the terminal according to the prefix bit.
  • the decoder may also use a random access resource to transmit a subsequent message in a first mode, a second mode in which the message is transmitted and terminated in a single frame, and a third mode in which the subsequent message is transmitted through an additional frame. At least one may be determined as the operation mode. More specifically, when the operation mode is the first mode, the decoded message may include a scheduling request including resource block size information for transmitting the subsequent message. Meanwhile, when the operation mode is the third mode, the decoder may determine that the message is part of an entire message transmitted by the terminal, and merge subsequent messages decoded in the additional frame.
  • a method of controlling an access load by a base station performing a random access procedure with a plurality of terminals includes detecting at least one message index corresponding to each preamble index in a plurality of sequences received, calculating a connection load corresponding to the number of the detected at least one message index, and preset thresholds and the Comparing the connection load may include controlling the connection period of the physical random access channel according to the comparison result.
  • the controlling of the access cycle may include setting a larger T RACH corresponding to the access cycle when the access load is smaller than the threshold, and when the access load is larger than the threshold. Setting the T RACH corresponding to the period to be smaller.
  • a user equipment (UE) for random access to a base station eNodeB: E-UTRAN Node B, or also known as Evolved Node B
  • a terminal uses a communication interface to communicate with an external device, a laptop computer, a mobile phone, a smartphone, a tablet PC, a mobile internet device (MID), and a personal digital assistant (PDA). It may be implemented in various forms such as a digital assistant, an enterprise digital assistant, a handheld console, an e-book, or a smart device.
  • the terminal includes at least one processor and may be implemented at least temporarily by the at least one processor.
  • the terminal determines whether the received random access response message (Random Access Response) includes the preamble transmitted by the terminal and the time alignment information associated with the terminal and the random access response according to the result of the determination It may include a control unit for adjusting the transmission power of the data transmitted through the uplink resource grant included in the message.
  • Random Access Response Random Access Response
  • the controller may transmit the data using a predetermined reference power.
  • the controller uses the data changed by a predetermined size from a predetermined reference power. Can be transmitted. Specifically, the controller may transmit the data by using the changed power that increases or decreases the predetermined reference power by the predetermined magnitude.
  • a terminal for adjusting transmission power according to the number of other terminals using the same uplink resource determines a number of random access response messages including the same uplink resources as the uplink resources associated with the terminal and the transmission power of the data transmitted through the uplink resources according to the determination result. It may include a control unit for adjusting the.
  • the uplink resource associated with the terminal may be included in a random access response message including a preamble transmitted by the terminal and time alignment information associated with the terminal.
  • the controller may transmit the data using a predetermined reference power.
  • the determination unit when it is determined that a plurality of random access response messages including uplink resources associated with the terminal has been received, the determination unit each time alignment included in the plurality of random access response messages Information and time alignment information associated with the terminal may be compared.
  • the controller may transmit the data by using a power changed by a predetermined size from a predetermined reference power based on a result of the comparison. Specifically, the controller calculates the number of time alignment information having a value larger than the time alignment information associated with the terminal, and uses the power changed by a predetermined size from the predetermined reference power based on the number. Can transmit
  • a base station for identifying a type of a terminal performing random access and generating a random access response message according to whether a preamble collides.
  • the base station includes at least one processor, and may be implemented at least temporarily by the at least one processor.
  • the base station may be configured to identify whether a terminal associated with the preamble is a fixed terminal or a mobile terminal using the received preamble, and has a value equal to an index associated with the preamble.
  • a generation unit configured to determine a number of times the preamble has been received, and a generation unit configured to generate a random access response message according to a result of the identification and a result of the determination.
  • the identification unit may identify whether the terminal is a fixed terminal or a mobile terminal according to the index size of the preamble.
  • the identification unit may identify whether the terminal is a fixed terminal or a mobile terminal according to a root index used for decoding the preamble.
  • the generation unit when it is determined that the terminal is identified as a fixed terminal and two preambles having the same value as the index have been received, the generation unit includes the index, the location information of the uplink resource, and the The random access response message including time alignment information indicating a smaller value among two preambles may be generated.
  • the generation unit may perform a back off.
  • the generation unit may perform a back off.
  • the generator when it is determined that one preamble having the same value as the index is received, the generator may group the first preamble associated with the index with the second preamble. In addition, the generation unit may allocate the same uplink resource to the first terminal associated with the first preamble and the second terminal associated with the second preamble. The generation unit may group the second preamble and the first preamble in which one preamble having the same value as the second index associated with the second preamble is received.
  • determining whether the received random access response message includes the preamble transmitted in advance and the time alignment information associated with the transmission of the preamble and according to the result of the determination, the random access response message There is provided a random access method comprising adjusting a transmission power of data transmitted through an included uplink resource.
  • a random access method comprising generating a random access response message according to the result of the identification and the result of the determination.
  • FIG. 1 is a flowchart illustrating a random access procedure of a terminal and a base station according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a flowchart illustrating a random access procedure using a single frame of a terminal and a base station according to an embodiment.
  • 3A and 3B are flowcharts illustrating a random access procedure using dual frames of a terminal and a base station according to an embodiment.
  • 4A and 4B are flowcharts illustrating a random access procedure using multiple frames of a terminal and a base station according to an embodiment.
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating a random access procedure of a terminal and a base station according to another embodiment.
  • FIG. 6 is a block diagram illustrating a terminal according to an embodiment.
  • FIG. 7 is an exemplary diagram illustrating a method of determining at least one message index and a preamble index according to an embodiment.
  • 8A and 8B are flowcharts illustrating a communication method in which a terminal performs a random access procedure to a base station according to an embodiment.
  • FIG. 9 is a block diagram illustrating a terminal according to another embodiment.
  • FIG. 10 is a block diagram illustrating a base station according to an embodiment.
  • 11 is a graph illustrating a process of detecting a message index according to an embodiment.
  • FIG. 12 illustrates an example of a method of determining a first message index, a second message index, and a preamble index to decode a message, according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 13 is a block diagram illustrating a base station according to another embodiment.
  • 14A and 14B are graphs illustrating a process of detecting a preamble collision according to an embodiment.
  • 15 is a flowchart illustrating a method of detecting a preamble collision by a base station using a sequence transmitted from a terminal in a random access procedure according to an embodiment.
  • 16 is a flowchart illustrating a communication method of a base station for controlling a connection load using a detected message index according to an embodiment.
  • 17 is a flowchart illustrating a random access procedure of a terminal and a base station according to an embodiment.
  • FIG. 18 is a flowchart illustrating a random access procedure of a base station according to an embodiment.
  • 19 is a flowchart illustrating a random access procedure of a terminal according to an embodiment.
  • 20 is a block diagram illustrating a terminal according to an embodiment.
  • 21 is a flowchart illustrating a random access procedure of a terminal according to another embodiment.
  • 22 is a block diagram illustrating a base station according to an embodiment.
  • a terminal may transmit not only a preamble but also a message together with a physical random access channel (PRACH) to be transmitted to a base station.
  • the message may be scheduling request information for additional data transmission.
  • the message may be an alarm message for notifying the base station of an emergency based on the sensed data.
  • step 110 the terminal transmits a message including a scheduling request to the base station along with the preamble using a physical random access channel and in step 120 is allocated a resource from the base station. Subsequently, using the resource in step 130, the terminal may transmit UE ID (User Equipment Identification) information and a desired message to the base station to increase transmission efficiency.
  • UE ID User Equipment Identification
  • the terminal may transmit a transmission sequence including a preamble and a message to the base station.
  • the terminal may set a specific bit of the message as a prefix bit.
  • the prefix bits are bits that enable the base station to identify and determine application techniques associated with the decoded message.
  • the prefix bit may be associated with a scheduling request.
  • the terminal transmits a message including the size information of the desired resource block together with the prefix bit.
  • the size of the resource block is related to the size of subsequent messages to be transmitted later.
  • the scheduling request message is disclosed as an embodiment of the message transmitted with the preamble in step 110, the message may be changed into various types of messages that can be transmitted according to the resources of the physical random access channel.
  • the base station transmits a random access response message to the terminal.
  • the base station may calculate a second correlation value between the received sequence and the second Zadoff weight sequence corresponding to the first message.
  • the base station may compare the magnitude of the second correlation value with a threshold to determine whether the random access scheme of the terminal is a conventional scheme or a new simultaneous message transmission scheme.
  • the base station may determine that the message is associated with the scheduling request based on the decoded prefix. Accordingly, the base station may allocate a resource block in response to the scheduling request.
  • the base station may transmit an ACK for the message to the terminal.
  • the base station may transmit uplink resource grant information to the node through a random access response message.
  • the terminal may transmit data using the PUSCH allocated from the base station.
  • the terminal may transmit the desired message and the terminal identifier together.
  • the base station may receive data including a desired message and a terminal identifier from the terminal.
  • the base station may transmit an ACK for the data to the terminal.
  • the transmission may be performed through a physical downlink shared channel (PDSCH).
  • the base station may transmit a contention resolution message to the terminal.
  • PDSCH physical downlink shared channel
  • 2 is a flowchart illustrating a random access procedure using a single frame of a terminal and a base station according to an embodiment. 2 illustrates a process of transmitting and receiving a message using resources corresponding to the first and second stages in the random access procedure. Improvement of transmission efficiency can be expected in that small data can be transmitted and received in a random access procedure without using a separate PUSCH resource.
  • the terminal may transmit a transmission sequence including the preamble and the message to the base station.
  • the message bit may include at least one of a prefix, a terminal identifier, and a desired message.
  • the prefix may indicate that all of the message has been transmitted and there is no further message transmission thereafter.
  • the terminal identifier may use location information such as latitude and longitude of the machine node. Since there is no need to assign another special unique terminal identifier separately, it can be applicable to more machine nodes and describe high applicability. For example, a location information of a wild animal may be set as a terminal identifier, and state information may be written in a desired message to implement a network capable of quick location and status determination.
  • the Logical ID designated by the base station may be used as the terminal identifier.
  • Comprising a space group in a cell can provide a terminal identifier to many nodes and terminals because the same Logical ID can be reused between different space groups.
  • the base station may set a group for each TA range by specifying a range of Timing Alignment (TA) values.
  • TA Timing Alignment
  • Each node belongs to each corresponding TA group.
  • the base station can assign the same Logical ID to nodes belonging to different TA groups to reuse the Logical ID and provide a terminal identifier to many nodes.
  • the base station may transmit a random access response message to the terminal.
  • the random access response message may not include the uplink resource grant.
  • the base station may transmit an ACK of the message received in step 210 to the terminal.
  • 3A and 3B are flowcharts illustrating a random access procedure using dual frames of a terminal and a base station according to an embodiment. 3A and 3B, similarity exists to FIG. 2 in that a random access procedure transmits and receives a message using resources corresponding to the first and second steps. However, there is a difference from the embodiment described in FIG. 2 in that data is transmitted in two frames instead of one frame.
  • the terminal may transmit a transmission sequence including a preamble and a message to the base station.
  • the message bit may include a first prefix.
  • the terminal transmits a part of the message through the first frame and the subsequent message through the second frame.
  • the first prefix included in the message bit transmitted in step 310 may indicate a communication method of transmitting a part of the entire message and later transmitting a subsequent message. More specifically, the first prefix may indicate the number of frames in which the entire message is divided.
  • the base station may decode the first prefix to determine how many additional frames should be received for the entire message to be delivered from the terminal.
  • the message bit in step 310 may include a terminal identifier.
  • the terminal may transmit the entire desired message in step 330.
  • the message bit in step 310 may include part of the terminal identifier and part of the desired message.
  • the terminal may transmit the remaining part of the terminal identifier and the remaining part of the desired message to the base station in step 330.
  • the base station may decode the message by merging the messages received in steps 310 and 330.
  • the base station can perform an effective matching between the terminal identifier and the desired message.
  • the base station may use the TA (Timing Alignment) information used in step 310 and step 330 to perform the matching of the message and the terminal consisting of a double frame.
  • the base station may transmit a random access response message and an ACK to the terminal.
  • FIG. 3A may transmit a random access response message and an ACK to the terminal as in steps 320 and 340.
  • the random access response message may not include the uplink resource grant.
  • the base station may transmit an ACK of the message received in step 310 to the terminal.
  • the terminal may transmit a transmission sequence including the preamble and the message to the base station.
  • the message bit may include a second prefix.
  • the second prefix may indicate a communication method for transmitting the rest of the entire message and ending the transmission.
  • the base station may transmit a random access response message to the terminal.
  • the base station may transmit an ACK of the message received in step 330 to the terminal.
  • the terminal may transmit a transmission sequence including a preamble and a message to the base station.
  • the message bit may comprise a first prefix, which may indicate a communication method that sends a portion of the entire message and then a subsequent message.
  • the terminal may transmit a transmission sequence including the preamble and the message to the base station.
  • the message bits may include a second prefix.
  • the second prefix may indicate a communication method for transmitting the rest of the entire message and ending the transmission.
  • the base station may transmit a random access response message to the terminal.
  • the base station may transmit an ACK of the message received in steps 350 and 360 to the terminal.
  • the communication method described in FIG. 3B differs from the communication method described in FIG. 3A. The difference is that in step 370, the base station transmits the random access response message and the ACK to the terminal after receiving the second prefix indicating that the entire transmission of the message is completed. In comparison with the case of FIG. 3A, the base station will transmit an ACK to the terminal once when the second prefix is decoded.
  • the terminal can perform connectionless data transmission and reception without consuming control plane resources for connection, and the base station likewise transmits an ACK only once when transmission and reception of all data is completed. You will save resources.
  • steps 401, 403, 405, 407, and 409 are performed by the terminal to transmit a message and a preamble using resources of a PRACH for a random access procedure.
  • step 402 step 404, step 406, step 408 and step 410 is a step in which the base station transmits a random access response message with an ACK for the message sent to the terminal.
  • the terminal may transmit a message bit including the first prefix to the base station.
  • the first prefix may indicate that the terminal identifier is transmitted at the beginning of the message transmission.
  • the terminal may transmit a message bit including the second prefix to the base station.
  • the second prefix may represent a communication method for delivering a continuous message.
  • the terminal may transmit different prefixes to the base station, respectively. Each of these prefixes may represent a posterior relationship of successive messages.
  • the terminal may transmit a message bit including the third prefix to the base station.
  • the third prefix may indicate the end of the transmission of consecutive messages.
  • steps 411, 412, 413, 414, and 415 may be performed by the terminal using a PRACH resource for a random access procedure. And transmitting the preamble.
  • step 416 differs from FIG. 4A.
  • the base station will send a random access response message and ACK to the terminal after receiving the prefix indicating that transmission of the entire message is completed, as in step 370.
  • the terminal may transmit a transmission sequence including a preamble and a message to the base station.
  • the terminal may select and use any preamble corresponding to the designated communication scheme with the base station. More specifically, given the length N ZC of the Zadoff Chu sequence and the cyclic shifting size Ncs of the preamble cyclic shifting size Ncs, the number N PA of the preamble sequences that the terminal can transmit to the base station is represented by the following equation. Can be determined according to one.
  • a random access response message corresponding to the preamble will be transmitted from the base station to the terminal using a physical downlink shared channel (PDSCH). Then, when the message received by the base station using the physical uplink shared channel (PUSCH) from the terminal is not decoded, the base station may recognize that there is a collision in the preamble used by the terminal.
  • PDSCH physical downlink shared channel
  • the base station transmits a random access response message to the terminal and additionally allocates a part of resources of the physical uplink shared channel to the terminal to recognize the collision of the preamble.
  • the conventional random access procedure needs to be improved when considering the wireless network environment in which the number of nodes will increase rapidly in that it uses unnecessary control plane resources and recognizes the collision of the preamble only through failure of decoding the message.
  • the base station may detect the preamble index using the received sequence.
  • the base station may further detect the message index using the received sequence.
  • the base station may determine whether the preamble collides using the detected number of message indexes. More specifically, when the number of detected message indexes is plural, the base station may determine that the plurality of terminals use the same preamble and detect collision of the preamble. If a collision of the preamble is detected, the base station may not transmit a random access response message for the preamble.
  • the process of the base station detecting the message index will be described in more detail.
  • the terminal may determine whether the random access response message corresponding to the preamble transmitted in advance. If it is determined that the random access response message is not received, the terminal may perform a back off corresponding to a preset time interval.
  • the terminal uses the uplink resource included in the random access response message in the same manner as the conventional random access scheme to request a scheduling request message. May be transmitted to the base station.
  • the terminal 600 may transmit a message to the base station using a physical random access channel during the random access procedure. Short messages can be sent and received together in the random access process, thus increasing transmission efficiency.
  • the terminal 600 may include a determiner 610, a calculator 620, and an encoder 630.
  • the determination unit 610 may determine the transmittable message size corresponding to the physical random access channel according to the designated communication method with the base station. More specifically, the determiner 610 may determine the size of a message that can be transmitted based on random access information received from the base station.
  • the random access information includes the size of the preamble cyclic shift Ncs, the number of preamble sequences N PA , the length of the Zadoff weight sequence N ZC , the preamble
  • Root Index r and Message Root Index Function Set
  • N is the number of elements in the set of message root index functions.
  • the determiner 610 may determine the size of a message that can be transmitted based on Equation 2 below.
  • the decision unit 610 may determine that a message size of 15 bits can be transmitted at present. have.
  • the determination unit 610 may calculate a transmittable message size corresponding to N PA and N ZC as shown in Table 1 below.
  • the time axis length of the PRACH should be configured using a plurality of subframes.
  • the determination unit 610 uses a plurality of subframes corresponding to the physical random access channel. To send the increased message.
  • the determining unit 610 describes a transmittable message size corresponding to the number N of elements in the message root index function set below. It can be calculated as shown in Table 2.
  • the calculator 620 may set a message to be sent by the terminal 600 within a transmittable message size and calculate a preamble index and at least one message index from the message.
  • the calculator 620 may set a message to be transmitted to the base station within the calculated message size.
  • the operation unit 620 may generate a preamble index based on the first bit string in the message, and the first message index to the Nth message based on each bit string from the second bit string to the (N + 1) bit string in the message. Each message index up to the index can be determined.
  • the first bit string is in the message May correspond to a bit. More specifically, the calculation unit 620 may be used in a message.
  • the preamble index i may be determined by converting a binary value corresponding to a bit into a decimal number.
  • Each bit string from the second bit string to the (N + 1) bit string is a respective one in the first message to the Nth message. May correspond to a bit.
  • the calculating unit 620 may be configured to each of the first message to the Nth message.
  • First message index by converting the binary value corresponding to the bit to decimal Nth message index Can be determined.
  • the preamble index i is from 0. It may be any one of integers up to -1.
  • the preamble index i may be any one of an integer from 0 to N PA -1.
  • First message index From 0 Can be any one of integers up to one.
  • the operation unit 620 repeatedly extracts at least one message bit string corresponding to each of the at least one message index from the start bit of the set message, and extracts a preamble bit string from the remaining message. Can be.
  • the encoder 630 may provide to encode and transmit each of the preamble index and the at least one message index to the base station.
  • the message index set may be a first message index. Nth message index It may be to include.
  • the encoder 630 may generate a preamble sequence using a Zadoff Chu sequence. The general equation for the Zadoff weight sequence is shown in Equation 3 below.
  • Equation 3 the encoder 630 may generate a preamble sequence.
  • Equation 4 the equation for the generated preamble sequence is shown in Equation 4 below.
  • N CS represents a cyclic shifting magnitude determined based on a radius of a given cell.
  • the encoder 630 generates a preamble sequence by circularly moving the Zadoff weight sequence by a multiple of N CS .
  • the encoder 630 may generate a preamble sequence by substituting the preamble index i calculated by the calculator 620 according to Equation 4.
  • the operation unit 620 may calculate at least one message root index different from the preamble root index r by using each of at least one message root index function having the preamble index i as an independent variable.
  • the encoder 630 may generate a message sequence using the Zadoff weight sequence.
  • the encoder 630 may generate a first message sequence using a Zadoff weight sequence associated with the first message root index k 1 .
  • f 1 (i) is an arbitrary function that outputs the first message root index k 1 as the input of the preamble index i, and determines k 1 such that the preamble root index r and the first message root index k 1 have different values. do.
  • the preamble root index and the first message root index must have different values.
  • the encoder 630 may generate a first message sequence as shown in Equation 5 described below.
  • the encoder 630 is the first message index calculated by the calculator 620 in Equation 5 Can be substituted to generate a first message sequence. Compared with the preamble sequence described above, the first message sequence compares the preamble sequence with the first message index. The sequence is additionally moved by size. It will be apparent to those skilled in the art to extend the above-described method of generating the first message sequence to generate the Nth message sequence from the second message sequence.
  • the encoder 630 cyclically shifts the Zadoff weight sequence corresponding to the preamble root index by a constant value corresponding to the preamble index and the Zadoff weight sequence corresponding to each of the at least one message root index. May generate and transmit each message sequence cyclically shifted by the sum of a constant value corresponding to the preamble index and each of the at least one message index.
  • the entire transmission sequence transmitted to the base station by the terminal 600 according to the present invention may be as shown in Equation 6 below.
  • the terminal 600 may transmit a transmission sequence including both a preamble sequence and a message sequence. Is the signal strength associated with the preamble sequence, and Are signal strengths associated with the first message sequence and the Nth message sequence, respectively.
  • the terminal 600 may perform random access by selecting any one of a message simultaneous transmission mode for transmitting a preamble and a message together and a preamble transmission mode corresponding to a conventional random access method. Accordingly, the terminal 600 may further include a selection unit although not shown in FIG. 6. The selector may select one of a preamble transmission mode and a message simultaneous transmission mode. Accordingly, when the selector selects the preamble transmission mode, the encoder 630 may encode the preamble index and transmit the preamble index to the base station. In this case, the terminal 600 may perform random access by transmitting only the preamble to the base station as in the prior art.
  • FIG. 7 is an exemplary diagram illustrating a method of determining at least one message index and a preamble index according to an embodiment.
  • 010001000011000111011000 indicates a bit string that the terminal wants to transmit to the base station. In this case, the terminal starts from the beginning of the message.
  • the first bit string 710 corresponding to the bit may be extracted.
  • 010001000 may be extracted as the first bit string 710.
  • the decimal value 136 corresponding to the binary number 010001000 may be calculated.
  • the terminal associates 136 with the first message index associated with the first message. Can be determined.
  • the second bit string 720 corresponding to the bit may be extracted.
  • 011000111 may be extracted as the second bit string 720.
  • the decimal value 199 corresponding to the binary number 011000111 may be calculated.
  • the terminal associates 199 with the second message index. Can be determined.
  • the third bit string 730 corresponding to the bit may be extracted.
  • 011000 may be extracted as the third bit string 730.
  • the decimal value 24 corresponding to the binary number 011000 may be calculated.
  • the terminal may determine 24 as the preamble index i associated with the preamble.
  • the terminal may perform a step 811 of determining a transmittable message size in a start step of performing a random access procedure.
  • the terminal may determine the size of the transmittable message corresponding to the communication scheme with the base station.
  • Step 811 may be executed by a decision unit that is temporarily implemented by a processor included in the terminal.
  • the base station may broadcast random access information corresponding to a specified communication scheme to terminals within a predetermined range.
  • the terminal may determine the message size using the received random access information.
  • the random access information may include at least one of a size of a preamble cyclic shift, a number of preambles, a length of a preamble sequence, a preamble root index, and a message root index function set.
  • step 812 is a step of determining a preamble index and at least one message index based on the set message.
  • the terminal may determine a message corresponding to the message size determined in step 811.
  • the message may be a desired message that the terminal intends to transmit to the base station.
  • the terminal starts from the beginning of the message. Extract the first bit string corresponding to the bit, and start from the next bit of the message that follows. A second bit string corresponding to the bit may be extracted.
  • the terminal may extract the N-th bit string by repeating the bit string extraction. In addition, remaining in the message The (N + 1) th bit string corresponding to the bit may be extracted.
  • the terminal may determine each of the at least one message index by converting a binary number corresponding to each bit string from the first bit string to the Nth bit string into a decimal value.
  • the at least one message index is a first message index corresponding to a first bit string.
  • Nth message index corresponding to Nth bit string in It may include.
  • the terminal may determine the preamble index i by converting the binary number corresponding to the (N + 1) bit string to a decimal value.
  • Step 813 is the step of encoding the message and the preamble.
  • a preamble sequence and a message sequence may be generated at step 813.
  • the preamble sequence and the message sequence may be generated using the Zadoff weight sequence.
  • the description of the encoder 630 described with reference to FIG. 6 may be applied.
  • the terminal may complete the first step for the random access procedure by transmitting the preamble and the sequence encoded with the at least one message to the base station as shown in step 814. More specifically, the transmission may be performed using a physical random access channel.
  • step 8B there is shown a flowchart of a communication method in which a terminal performs a random access procedure to a base station according to another embodiment.
  • the communication method may include some additionally feasible steps when compared to the embodiment of FIG. 8A.
  • the terminal may optionally perform step 821.
  • step 821 the terminal may select any one of a preamble transmission mode corresponding to a conventional random access method and a message transmission mode for simultaneously transmitting a preamble and a message.
  • the description of the steps 811, 812, and 813 described above may be applied to the steps 822, 823, and 824 performed when the message transmission mode is selected.
  • step 821 when the preamble transmission mode is selected in step 821, a step 826 of determining the preamble index and an step 827 of encoding the preamble are performed. Compared with steps 823 and 834, there is a difference in that the step of determining the message index and the step of encoding the message are not performed.
  • the terminal 900 includes a processor and may be a terminal that performs a random access procedure with a base station. In addition, the terminal 900 may be a form temporarily implemented by the processor.
  • the terminal 900 may include a determiner 910 and a controller 920.
  • the determination unit 910 may determine whether a random access response message corresponding to the transmitted sequence is received.
  • the transmitted sequence may include a preamble and at least one message.
  • the transmitted sequence may be a sequence transmitted from the terminal 900 to the base station using the resources of the physical random access channel.
  • the determination unit 910 may determine whether to receive the random access response message by a first predetermined time interval from the time when the sequence is first transmitted. Accordingly, when the random access response message is not received even after the first time interval, the determination unit 910 may determine failure of receiving the random access response message.
  • the controller 920 may perform a back off corresponding to the second preset time interval.
  • the terminal 900 may perform a back off to delay the start of a new random access procedure. Therefore, the current terminal and the other terminal that is in the process of transmitting and receiving data using the random access procedure or the same may complete its own data transmission and reception in a more relaxed communication environment.
  • the controller 920 may transmit an additional message to the base station by using the uplink resource included in the random access response message.
  • the additional message may be a scheduling request message. More specifically, the determination unit 910 may find a random response message corresponding to the terminal 900 through the preamble identifier included in the random access response message, and check the information on the uplink resource. In addition, the determination unit 910 may confirm that the base station has successfully decoded a message included in the transmitted sequence together with the reception of the random access response message.
  • the base station 1000 is a block diagram illustrating a base station according to an embodiment.
  • the base station 1000 may include at least one processor.
  • the base station 1000 may be implemented at least temporarily by at least one processor.
  • the base station 1000 may include a calculator 1010, a detector 1020, and a decoder 1030.
  • the calculator 1010 may calculate a first correlation value to a (N + 1) correlation value based on the received sequence.
  • a signal associated with the sequence received by the base station 1000 may be represented by Equation 7 below.
  • h j represents a channel coefficient corresponding to the j th multipath
  • t j represents a delay shift corresponding to the j th multipath
  • K is a set of message root index functions whose elements are each of the message root index functions. Indicates.
  • W [n] represents a noise signal with 0 as an average and? 2 as a variance.
  • the calculator 1010 may calculate a correlation between the first Zadoff weight sequence associated with Y r, K [n] and the preamble root index r. More specifically, the calculator 1010 may calculate a first correlation value associated with the preamble index by using Equation 8 below.
  • the position number of the sequence having a peak value associated with the preamble may be calculated as N CS ⁇ i + t j .
  • the detector 1020 may determine the number of preamble detection regions in which the position number is included and calculate the preamble index i.
  • the preamble index i corresponds to the detection area. More than It can be detected within the following area.
  • the operator 1010 may calculate at least one message root index determined according to the preamble index i using the message index function set K.
  • the calculator 1010 may calculate a correlation value corresponding to each of the at least one message index by using the Zadoff weight sequence corresponding to the at least one message root index.
  • the operation unit 1010 may calculate a position number of a sequence having a peak value associated with the first message, and the second zadorf may be associated with Y r, K [n] and the first message root index k 1.
  • a second correlation value of the weight sequence can be calculated. More specifically, the calculator 1010 may obtain a second correlation value through Equation 9 below.
  • the position number of the sequence having a peak value associated with the first message is It can be calculated as
  • the detector 1020 may obtain a first message index by calculating a difference between a location number associated with the preamble and a location number associated with the first message. A description of the process of detecting each of the at least one message index will be described with the additional drawings below.
  • the decoder 1030 may decode the message transmitted by the terminal through the random access procedure by using the at least one message index and the preamble index detected by the detector 1020.
  • the message may include at least one of quality of service (QoS) information, scheduling request information, and user equipment identification information.
  • QoS quality of service
  • the decoder 1030 may decode only the preamble corresponding to the preamble index, as in the conventional random access scheme.
  • the decoder 1030 may identify a predetermined prefix bit in the decoded message, and determine an operation mode of the terminal according to the prefix bit. More specifically, the decoder 1030 transmits the subsequent message through a first mode for transmitting a subsequent message using a random access resource, a second mode for transmitting the message through a single frame and ending the transmission, and an additional frame. At least one of the third modes may be determined as the operation mode.
  • the decoded message may include resource block size information for transmitting the subsequent message.
  • the decoder 1030 may determine that the message is part of an entire message transmitted by the terminal, and merge subsequent messages decoded in the additional frame.
  • FIG. 11 is a graph illustrating a process of detecting a message index according to an embodiment.
  • the x axis represents the position number of the correlation value and the y axis represents the magnitude of the correlation value.
  • a terminal transmits a sequence of encoding a preamble and a first message to a base station through a random access procedure is described.
  • the terminal may transmit at least one message together with the preamble to the base station according to the message size corresponding to the communication scheme.
  • 1110 represents a peak value associated with a preamble.
  • the base station may calculate a correlation value of the first Zadoff weight sequence associated with Y r, K [n] and the preamble root index r using Equation 7.
  • the base station may calculate the position number 1130 of the peak value 1110 associated with the preamble using the calculated correlation value of the first Zadoff weight sequence.
  • the position number 1130 having the peak value 1110 associated with the preamble may be calculated as N CS ⁇ i + t j .
  • the base station may determine how many preamble detection regions the location number corresponding to 1110 is included in and calculate the preamble index i.
  • the preamble index i corresponds to the detection area as described in Equation 8 above. More than It can be detected within the following area.
  • the cross-correlation property of the Zadoff weight sequence will be used. Accordingly, there is a need for the base station to set and calculate a message root index that is different from the preamble root index.
  • the base station determines the location of the second Zadoff weight sequence associated with Y r, K [n] and the first message root index k 1 to detect a location number 1140 having a peak value 1120 associated with the first message.
  • the second correlation value may be calculated using Equation 9.
  • the position number 1140 having the peak value 1120 associated with the first message is It can be calculated as The base station calculates the difference between the location number 1130 and the location number 1140, thereby indexing the first message. 1150 can be obtained.
  • the first message index To obtain the equation can be obtained through equation (10).
  • Second message index silver end If greater than in It can be found by subtracting. On the other hand, end If greater than in It can be found by subtracting N ZC .
  • the base station determines the first message index from the received sequence. , Second message index And the preamble index i can be detected.
  • First message index Corresponds to 136
  • the binary value of the bit, the first bit string 1210 is 010001000.
  • corresponding to the preamble index i 24
  • the binary value of the bit, the third bit string 1230 becomes 011000.
  • the base station 1300 may include a processor and performs random access with the terminal.
  • the base station 1300 may be implemented at least temporarily by the processor.
  • the base station 1300 may include an operation unit 1310, a determination unit 1320, and a decoder 1330.
  • the calculating unit 1310 may calculate the received preamble index i using the sequence received from the terminal and the Zadoff weight sequence associated with the preamble. More specifically, the calculator 1310 may calculate the preamble index i by calculating a correlation value between the first Zadoff weight sequence associated with the preamble root index r and the received sequence. The calculation unit 1310 may determine whether the position number of the correlation value exists in the preamble detection region, and calculate the preamble index i.
  • the calculator 1310 may calculate a message root index k determined according to the preamble index i using the message index function.
  • the base station determines whether the preamble used by the plurality of terminals collides using the number of message indices detected. You can judge in the first step. More specifically, the determiner 1320 may determine whether the preamble collides by using the second Zadoff weight sequence associated with the message root index k determined by the preamble index i.
  • the base station may transmit information of the message root index k corresponding to the preamble index i to the terminal in advance as random access advance information.
  • the determiner 1320 may calculate a correlation value between the received sequence and the second Zadoff weight sequence associated with the message root index k.
  • the determination unit 1320 may determine a collision of a preamble between a plurality of terminals when two or more peaks of a correlation value exceeding a preset threshold are present. More specifically, the determination unit 1320 may determine a preamble collision when a location number at which a peak of a correlation value exceeding a threshold exists is detected in an area corresponding to at least two message indexes.
  • the base station 1300 may terminate the random access procedure by not transmitting the random access response message to the terminal.
  • the terminal may determine that a collision has occurred in the transmitted preamble by checking that the random access response message corresponding to the sequence transmitted by the terminal is not received.
  • the method of detecting the preamble index or the message index is determined by using the region where the position number where the peak of the correlation value is detected is present.
  • the area corresponding to each preamble index is not large enough, so that the base station determines whether a plurality of peaks due to multipaths of the same terminal are detected or whether the preambles of the plurality of terminals collide with each other. It was impossible.
  • the embodiment of the present invention by detecting the message index that may have a wider area than the area where the peak value associated with the preamble is detected, the number of terminals currently transmitting the same preamble more accurately is detected. You can expect the effect to work.
  • the operation unit 1310 may calculate the message index using the Zadoff weight sequence associated with the received sequence and the message root index.
  • the above description of the operation unit 1010 and the detection unit 1020 may be applied.
  • the decoder 1330 may decode a message transmitted by the terminal through a random access procedure by using the preamble index i and the message index l calculated by the calculator 1310. Similarly, the description of the decoder 1030 described above may be applied to the operation of the decoder 1330.
  • 14A and 14B are graphs illustrating a process of detecting a preamble collision according to an embodiment.
  • the X axis of the graph represents the position number of the correlation value and the Y axis represents the magnitude of the calculated correlation value.
  • the base station may calculate a first correlation value between the received sequence and the Zadoff weight sequence associated with the preamble root index r.
  • the base station may calculate the first correlation value using Equation 8 described above.
  • the base station may detect a location number having a correlation value greater than or equal to the preset threshold 1410 as a location number having a peak value.
  • the base station can detect the location number corresponding to three peaks 1421, 1422, 1423.
  • the base station may determine a region in which the location number exists at the three peaks 1421, 1422, and 1423.
  • the base station may determine that a location number corresponding to three peaks 1421, 1422, and 1423 exists in the fourth region 1434 corresponding to the fourth preamble index 3.
  • the base station will not be able to determine whether the preamble collides with the fact that the three peaks 1421, 1422, and 1423 are detected in the region corresponding to the same preamble index. This is because a plurality of peaks may be generated by a sequence transmitted by one terminal, such as when the same terminal experiences multiple passes. Accordingly, the base station may calculate the corresponding message root index by substituting the detected preamble index 3 into the message root index function.
  • the base station may calculate the second correlation value using the received sequence using the calculated message route index 5 and the Zadoff weight sequence associated with the message route index 5.
  • FIG. The base station may calculate the second correlation value using Equation 9 described above.
  • the base station may determine the number of peaks of the second correlation value in the region corresponding to the entire Zadoff weight sequence.
  • the base station may detect a location number having a correlation value greater than or equal to the preset threshold 1410 as a location number having a peak value.
  • the base station may detect three peaks 1441, 1442, and 1443 as peaks corresponding to the message index. Accordingly, the base station may detect that the current preamble index 3 has been collided by three terminals.
  • the base station may terminate the random access procedure without transmitting the random access response message to the three terminals.
  • Step 1501 is a step in which a base station receives a sequence from a terminal.
  • the base station may receive a sequence from a plurality of terminals at the same time.
  • Step 1502 is a step of calculating a correlation value corresponding to the preamble using the received sequence and the Zadoff weight sequence corresponding to the preamble.
  • step 1502 may be performed by the calculator 1310 of the base station 1300.
  • step 1502 may be performed using Equation 8.
  • the base station may calculate a correlation value corresponding to one preamble.
  • Step 1503 is detecting the preamble index.
  • the base station detects the peak position of the correlation value corresponding to the preamble and detects the position number corresponding to the peak position. Referring to Equation 8, the position number may be calculated as N CS ⁇ i + t j .
  • the base station may determine which preamble detection region includes a location number corresponding to a peak of a correlation value corresponding to the preamble, and calculate a preamble index i.
  • the preamble index i corresponds to the detection area as described in Equation 8 above. More than It can be detected within the following area.
  • the base station may detect the preamble index i.
  • Step 1504 is a step in which the message route index k is calculated by the base station. More specifically, in step 1504, the base station may calculate the message root index k corresponding to the detected preamble index i using the message root index function. As an example, step 1504 may be performed by the calculator 1310 of the base station 1300.
  • the base station when the base station randomly accesses at least one terminal simultaneously, the base station may set a plurality of message route index function sets.
  • the base station Prior to performing the random access procedure, the base station may match a specific message route index function set to a specific terminal and transmit the specific message route index function set to the specific terminal.
  • the base station may calculate a specific message route index set corresponding to the specific terminal.
  • Step 1505 is a step of computing a correlation value using the Zadoff weight sequence corresponding to the received sequence and the message root index k. Step 1505 may be performed using Equation 9 described above.
  • the Zadoff weight sequence corresponding to each message root index of the specific message root index set may be calculated. For example, when the number of elements of the message root index set is N, in step 1505, the base station determines from the Zadoff weight sequence corresponding to the first message root index to the Zadoff weight sequence corresponding to the Nth message root index. Up to can be calculated. In addition, a correlation value corresponding to each of the Zadoff weight sequences may be calculated.
  • the base station may compare the peak of the correlation value corresponding to the message root index k with a predetermined threshold and determine whether the number of peaks of the correlation value exceeding the threshold is at least two or more.
  • the base station may recognize the preamble collision between the plurality of terminals in step 1507 and terminate the random access procedure. have.
  • the base station may determine that no preamble collision has occurred. Accordingly, the base station may proceed to decoding the preamble and the at least one message 1508 and transmitting the random access response message 1509.
  • the method 1600 for communicating with a base station includes steps 1610 corresponding to each of the preamble indexes in the plurality of sequences received, calculating 1620 a connection load corresponding to the number of the detected at least one message index, and a preset value. Comparing a threshold value with the access load, and controlling the access period of the physical random access channel 1630 according to the comparison result.
  • the base station may calculate a corresponding message root index by using each preamble index used in the random access procedure.
  • the base station may detect the number of message indexes received from the plurality of terminals using the Zadoff weight sequence corresponding to each of the message route indexes.
  • the base station may calculate the number of message indexes corresponding to one preamble index and store the calculated result. In addition, the base station may calculate the number of message indexes detected on average in the current random access procedure. Using the number of the message index, the base station may determine the access load corresponding to the current random access procedure.
  • step 1630 the base station compares a predetermined threshold with the access load and controls the access period of the physical random access channel according to the comparison result.
  • Step 1630 sets the T RACH corresponding to the connection period when the connection load is smaller than the threshold, and sets the T RACH corresponding to the connection period when the connection load is larger than the threshold. It may comprise the step of setting.
  • the base station can broadcast the corresponding content as random access advance information to each terminal.
  • 17 is a flowchart illustrating a random access procedure of a terminal and a base station according to an embodiment.
  • the UE may transmit not only a preamble but also a message together with a physical random access channel (PRACH) to be transmitted to the base station. More specifically, the terminal may transmit a transmission sequence including a preamble and a message to the base station. The terminal may select and use any preamble corresponding to a predetermined communication scheme with the base station. More specifically, given the length N ZC of the Zadoff Chu sequence and the cyclic shifting size Ncs of the preamble cyclic shifting size Ncs, the number of preamble sequences N PA that the terminal can transmit to the base station is represented by Equation 1 above. It can be determined according to.
  • Equation 1 the number of preamble sequences N PA that the terminal can transmit to the base station is represented by Equation 1 above. It can be determined according to.
  • any natural number K in the total available N PA preambles may be predefined for use by a fixed terminal.
  • any natural number L in the total available N PA preambles may be pre-designated for use by a mobile terminal.
  • the fixed terminal among the terminals may encode a preamble generated using the preamble root index r fix and transmit the encoded preamble to the base station.
  • the mobile terminal among the terminals may encode the preamble generated using the preamble root index r mob and transmit the encoded preamble to the base station.
  • the terminal sets a message root index function set for transmitting a message through a physical random access channel.
  • the terminal may set a message root index set defined by the preamble index i.
  • the preamble root index r and the element k of the message root index set may be set to have different values to use cross-correlation of the Zadoff weight sequence.
  • the number of message bits that can be transmitted using a physical random access channel (PRACH) may be determined as shown in Equation 2 above.
  • the natural number N may represent the number of elements of the message root index function set.
  • the terminal determines to transmit the increased message using a plurality of subframes corresponding to the random access channel.
  • the time axis length of the PRACH can be configured using a plurality of subframes.
  • N 1
  • the bit may indicate the preamble index i.
  • the terminal when the fixed terminal and the mobile terminal are identified using the preamble index i, in step 1710, the terminal indexes the message in the transmission sequence. Corresponding to The bits can be used to send a message.
  • the terminal uses the preamble index i and the message index in the transmission sequence.
  • the terminal uses the preamble index i and the message index in the transmission sequence.
  • the bits can be used to send a message.
  • the base station may detect the preamble index using the received sequence. In addition, the base station may further detect the message index using the received sequence.
  • the base station may identify whether the terminal associated with the preamble is a fixed terminal or a mobile terminal using the decoded preamble index.
  • the base station may determine whether the preamble is collided using the number of the detected message indexes. In more detail, when the number of detected message indexes is plural, the base station may determine that the plurality of terminals use the same preamble and detect collision of the preamble.
  • the base station may generate a random access response message and transmit the generated random access response message to the terminal. More specifically, the random access response message may include at least one of the detected preamble index, time alignment information (TA), and uplink resource grant.
  • TA time alignment information
  • the terminal may transmit data using a physical uplink shared channel (PUSCH) allocated from the base station.
  • PUSCH physical uplink shared channel
  • the base station may receive data including a desired message and a terminal identifier from the terminal.
  • the base station may transmit an ACK for the data to the terminal.
  • the transmission may be performed through a physical downlink shared channel (PDSCH).
  • PDSCH physical downlink shared channel
  • the base station may transmit a contention resolution message to the terminal.
  • the base station may transmit a random access response message to the terminal. More specifically, the base station may pair the fixed terminals and allocate the same uplink resource when the fixed terminals that know their time alignment information collide with each other. More specifically, the fixed terminals may represent two different fixed terminals. In such a case, even in the case of a preamble collision, data transmission can be attempted by sharing uplink resources, so that an effect of using communication resources can be expected more efficiently. A more detailed description of the operation of the base station will be described in more detail with the drawings added below.
  • FIG. 18 is a flowchart illustrating a random access procedure of a base station according to an embodiment.
  • the base station may receive a transmission sequence including a preamble and a message from the terminal.
  • the description of step 1710 of FIG. 17 may be applied as it is.
  • the base station may identify whether the terminal transmitting the transmission sequence is a fixed terminal or a mobile terminal.
  • the base station may calculate a first correlation value between the received transmission sequence and the Zadoff weight sequence associated with the preamble root index r.
  • the base station may detect a location number having a correlation value greater than or equal to a preset threshold as the location number corresponding to the peak value.
  • the base station may identify whether the terminal transmitting the transmission sequence is a fixed terminal or a mobile terminal according to the area where the location number exists. For example, when the value of the preamble index is detected to be 1 or more and the natural number K or less, the base station may identify the terminal as a fixed terminal.
  • the base station may identify the terminal as a mobile terminal.
  • the base station may identify the terminal as a mobile terminal.
  • the base station may calculate a second correlation value between the received transmission sequence and the Zadoff weight sequence corresponding to any one of the first preamble root index r fix and the second preamble root index r mob .
  • the base station may calculate a preamble root index such that a peak value having a correlation value above a predetermined threshold is detected. According to the result of the calculation, the base station can identify whether the terminal transmitting the transmission sequence is a fixed terminal or a mobile terminal.
  • the base station may identify the terminal as a fixed terminal.
  • the base station may identify the terminal as a mobile terminal.
  • the base station may perform step 1830.
  • the base station may determine whether the preamble index transmitted by the terminal is a double access preamble.
  • a double access preamble may indicate a case in which two different terminals transmit a same preamble index to a base station and a collision occurs.
  • the base station may calculate the number of received preamble indexes using the message root index k.
  • the preamble root index r and the message root index k may be set to different values so as to take advantage of cross-correlation of Zadoff weight sequences.
  • the base station may calculate a third correlation value using the Zadoff weight sequence associated with the transmission sequence and the message root index k. The base station may determine the number of peaks of the third correlation value in the region corresponding to the entire Zadoff weight sequence.
  • the area corresponding to the message root index k may include more location numbers than the area corresponding to the preamble root index r, thereby calculating the distribution of peak values in a wider area.
  • the base station can determine the number of collisions in which the same preamble was received. For example, when the peak is two, the base station may determine that the received preamble is a double access preamble. In addition, when there is one peak, the base station may determine that the received preamble is a single access preamble.
  • the base station may perform step 1840.
  • the base station may generate a first random access response message and transmit the first random access response message generated to the terminal.
  • the base station may pair two fixed terminals that have transmitted the same preamble index, and transmit a first random access response message to each of the two fixed terminals.
  • the first random access response message may include the detected preamble index and location information of the uplink resource.
  • the first random access response message may include time alignment information corresponding to a smaller value of time alignment information of the received two double access preambles.
  • the base station may encode time alignment information associated with the fixed terminal close to the base station to the first random access response message and transmit the first random access response message generated to the two fixed terminals.
  • Terminals having a fixed location may also have a fixed distance to the base station. Accordingly, each fixed terminal can know its time alignment information in advance, and whether there is a collision in the preamble transmitted by using the received first random access response message, and the preamble transmitted by the preamble is a double access preamble. It can be determined whether or not. According to the present embodiment, even if two different fixed terminals transmit the same preamble and a collision of the preamble occurs, the random access procedure may be continuously performed.
  • the base station may perform step 1850.
  • the base station may perform step 1850.
  • the base station may determine whether the preamble index transmitted by the terminal is a single access preamble. The description of step 1830 may be applied to step 1850 as it is. The base station may detect whether the number of received preamble indexes is one using the message root index k. The detailed description will be omitted overlapping with the above description.
  • the base station may perform a back off and newly proceed with the next random access procedure. In other words, when at least three identical preambles are received from the fixed terminal, the base station may perform a back off and newly execute the next random access procedure. In addition, when at least two identical preambles are received from the mobile terminal, the base station may perform a back off and newly perform the next random access procedure.
  • the base station may perform step 1860.
  • the base station may group respective terminals that have transmitted different single access preambles.
  • the base station may allocate the same uplink resource to each of the grouped terminals. For example, in step 1870, the base station generates a second random access response message including an index of the single access preamble transmitted by the first terminal, time alignment information of the first terminal, and location information of the shared uplink resource. And transmit to the terminal. More specifically, when different M terminals are grouped, the base station may generate different M random access response messages corresponding to each terminal. Each terminal may receive a second random access response message corresponding to it. However, the uplink resource included in the second random access response message may be shared and reused with other terminals grouped together.
  • the base station may perform step 1880 to perform an additional random access procedure.
  • the base station may receive a message from the terminal through the uplink resources.
  • the base station may decode the received message using a successive interference cancellation (SIC) scheme.
  • SIC successive interference cancellation
  • Sequential interference cancellation refers to a technique for processing a signal using a difference in signal strength of received signals.
  • the base station can decode each of the plurality of messages transmitted through one uplink resource in a manner that decodes the strong signal, first extracts the strong signal from the superimposed signal, and removes the weak signal from the remaining signals. . Since sequential interference cancellation is straight forward to the experts in the technical field, detailed descriptions are omitted.
  • 19 is a flowchart illustrating a random access procedure of a terminal according to an embodiment.
  • the terminal may transmit the preamble to the base station according to a predetermined communication scheme.
  • the terminal may transmit a preamble index within a predetermined range among the number N PAs of transmittable preamble sequences to the base station.
  • the terminal may transmit the preamble generated using the preamble root index r fix that is specified in advance to the base station.
  • the terminal may determine whether a random access response message including the preamble index transmitted by the terminal is received. If it is determined in step 1920 that the random access response message including the preamble index transmitted by the terminal is not received, the terminal may perform a back off and start a new random access procedure.
  • the terminal may perform step 1930.
  • the terminal may determine whether its time alignment information is included in the received random access response message.
  • the terminal may represent a node communicating with the base station at a fixed location.
  • the physical distance between the terminal and the base station may represent a fixed value so that the terminal may know in advance its own time alignment information existing within a preset range. Accordingly, the terminal checks the time alignment information from the received random access response message to determine whether a collision occurs in the preamble transmitted by the terminal and whether the uplink resource is shared with other terminals. have.
  • the terminal may perform step 1940.
  • the terminal may determine whether there is another random access response message including the uplink resource allocated to the terminal.
  • the terminal may perform step 1950.
  • the terminal may compare time alignment information included in another random access response message with time alignment information associated with the terminal.
  • the terminal may adjust the transmission power of the data to vary by a predetermined amount from a predetermined reference power based on the result of the comparison.
  • the terminal may perform step 1960. More specifically, the time alignment information included in the received random access response message may indicate time alignment information of another terminal having a shorter distance than the base station and the terminal. The terminal may check that time alignment information other than the time alignment information associated with the terminal is included in the random access response message, and may determine that the currently transmitted preamble is the double access preamble. Accordingly, the terminal may adjust the transmission power of the data to vary by a predetermined amount than the predetermined reference power. As described above, a more detailed description of the configuration in which the terminal adjusts the transmission power of the data will be described with reference to the accompanying drawings.
  • the terminal In operation 1970, the message may be transmitted to the base station by using the location information of the uplink resource included in the access response message. In the present embodiment, even when two different terminals transmit the same preamble, each terminal may transmit a message with the base station according to a method of adjusting the respective transmission powers to efficiently use communication resources. have.
  • 20 is a block diagram illustrating a terminal according to an embodiment.
  • the terminal 2000 may include a determiner 2010 and a controller 2020.
  • the terminal 2000 may include at least one processor, and may be implemented at least temporarily by the at least one processor.
  • the determination unit 2010 may determine whether the preamble index previously transmitted by the terminal 2000 is included in the received random access response message.
  • the determination unit 2010 may determine whether the received random access response message includes time alignment information related to the terminal 2000.
  • the description of the operation of the determination unit 2010, the description of the above-described steps 1920 and 1930 may be applied as it is and thus the detailed description thereof will be omitted.
  • the controller 2020 may adjust the transmission power of data transmitted through the uplink resource according to the determination result of the determination unit 2010.
  • the uplink resource may indicate an uplink resource included in the received random access response message.
  • the controller 2020 when it is determined that the received random access response message includes the preamble transmitted by the terminal 2000 and the time alignment information related to the terminal 2000, the controller 2020 supplies a predetermined reference power. Data may be transmitted to the base station.
  • the predetermined reference power may indicate a power value corresponding to the LTE standard.
  • the controller 2020 may advance Data may be transmitted using a power that is changed by a predetermined amount rather than a designated reference power.
  • SNR Signal to Noise Ratio
  • E [H A ] may represent an expected channel gain of the terminal 2000
  • P ref, A may represent a predetermined reference power of the terminal 2000
  • r A represents the distance between the base station and the terminal 2000
  • N 0 denotes a noise power.
  • the controller 2020 may adjust the power of the terminal 2000 to transmit data as in P A of Equation 12 below.
  • the controller 2020 may increase the transmission power of the data transmitted by the terminal 2000 by x dB than the reference power P ref, A.
  • x dB may be set to 3 dB.
  • the base station may first decode a message received from the terminal 2000 according to the sequential interference cancellation method, and may also transmit a message at a reference power to decode a message of another terminal having a lower transmission power than the terminal 2000. have.
  • the transmission power of the data transmitted by the terminal 2000 is increased by x dB than the reference power P ref, A is illustrated , but this will not limit or limit the scope of other embodiments.
  • the sequential interference cancellation scheme an embodiment in which the transmission power of the data transmitted by the terminal 2000 is reduced by x dB than the reference power P ref, A may be implemented.
  • the received random access response message includes the preamble transmitted by the terminal 2000 and time alignment information associated with the terminal 2000, but includes the same uplink resource allocated to the terminal 2000.
  • the determination unit 2010 may compare time alignment information associated with the terminal with each time alignment information included in the other random access response message.
  • the controller 2020 may calculate the number of time alignment information having a larger value than the time alignment information associated with the terminal 2000.
  • the terminal 2000 transmits a single access preamble without collision to the base station. For example, assume that there is a first terminal and a second terminal allocated with the same uplink resource as the terminal 2000. If both the first time alignment information associated with the first terminal and the second time alignment information associated with the second terminal are larger than the time alignment information of the terminal 2000, the terminal 2000 may generate data as shown in Equation 13 below. You can adjust the power P A to transmit.
  • the terminal 2000 may determine that the distance between itself and the base station is closer than that of other terminals. Accordingly, the terminal 2000 may adjust its transmission power such that its own data close to the base station is first decoded by increasing its transmission power.
  • the power is increased by 2x dB than the reference power is shown, which does not limit or limit the range of other embodiments, and an embodiment in which the power is reduced by 2x dB may also be implemented.
  • 21 is a flowchart illustrating a random access procedure of a terminal according to another embodiment.
  • the terminal may transmit the preamble to the base station according to a predetermined communication scheme.
  • the terminal may transmit a preamble having a predetermined range among the number N PAs of transmittable preamble sequences to the base station.
  • the terminal may transmit the preamble generated using the preamble root index r mob that is specified in advance to the base station.
  • the terminal may determine whether a random access response message including the preamble index transmitted by the terminal is received.
  • the description of step 2120 the description of step 1920 described above may be applied as it is, and thus a detailed description thereof will be omitted.
  • the terminal may perform step 2130.
  • the terminal may determine whether there is another random access response message including the same uplink resource as the uplink resource allocated thereto.
  • the terminal may perform step 2140.
  • the terminal may compare time alignment information included in another random access response message with time alignment information associated with the terminal.
  • the terminal may adjust the transmission power of the data to vary by a predetermined amount from a predetermined reference power based on the result of the comparison.
  • the description of the process of adjusting the transmission power of the data by the terminal may be applied to the description of the controller 2020, and thus the detailed description thereof will be omitted.
  • step 2140 If step 2140 is performed or if it is determined in step 2130 that there is no other random access response message that includes the uplink resource allocated to the terminal, the terminal includes the uplink resource included in the random access response message. Using step 2150, a message may be transmitted to the base station.
  • 22 is a block diagram illustrating a base station according to an embodiment.
  • the base station 2200 may include an identification unit 2210, a determination unit 2220, and a generation unit 2230.
  • the identification unit 2210 may identify whether the terminal associated with the preamble is a fixed terminal or a mobile terminal by using the received preamble.
  • the identification unit 2210 may identify whether the terminal is a fixed terminal or a mobile terminal according to the index size of the decoded preamble.
  • the identification unit 2210 may identify whether the terminal is a fixed terminal or a mobile terminal according to the root index used for decoding the preamble.
  • the determination unit 2220 may determine the number of times the preamble having the same value as the index associated with the preamble is received. More specifically, the determiner 2220 may determine the number of times the preamble having the same value is received using the message root index and the Zadoff weight sequence defined according to the preamble index. More specifically, the determiner 2220 calculates a correlation value between the received sequence and the Zadoff weight sequence associated with the message root index, and has the same value according to the number of peaks exceeding a threshold in the graph of the correlation value. The number of times the preamble is received may be determined.
  • the generation unit 2230 may generate a random access response message according to the identification result of the identification unit 2210 and the determination result of the determination unit 2220.
  • the generation unit 2230 may generate the index, location information of the uplink resource, and the The random access response message including time alignment information indicating a smaller value among time alignment information of two preambles may be generated.
  • the generation unit 2230 when it is determined that the terminal is identified as a fixed terminal and at least three or more preambles having the same value as the index have been received, the generation unit 2230 does not generate a random access response message. You can perform a back off and start a new random access procedure.
  • the generation unit 2230 when it is determined that the terminal is identified as a mobile terminal and a plurality of preambles having the same value as the index are received, the generation unit 2230 does not generate a random access response message and backs off. And start a new random access procedure.
  • the generator 2230 transmits a first terminal that transmits the first preamble and a second preamble that transmits the second preamble.
  • 2 terminals can be grouped. More specifically, the first preamble is received one preamble having the same value as the first index associated with the first preamble, and the second preamble also has a preamble having the same value as the second index associated with the second preamble It may indicate that one has been received.
  • the generation unit 2230 may generate a random access response message for allocating the same uplink resource to the first terminal associated with the first preamble and the second terminal associated with the second preamble.
  • Each random access response message generated may be transmitted to the first terminal and the second terminal, respectively.
  • the first random access response message transmitted to the first terminal may include a preamble index transmitted by the first terminal, time alignment information associated with the first terminal, and location information of the same uplink resource shared. .
  • the embodiments described above may be implemented as hardware components, software components, and / or combinations of hardware components and software components.
  • the devices, methods, and components described in the embodiments may include, for example, processors, controllers, arithmetic logic units (ALUs), digital signal processors, microcomputers, field programmable gates (FPGAs). It may be implemented using one or more general purpose or special purpose computers, such as an array, a programmable logic unit (PLU), a microprocessor, or any other device capable of executing and responding to instructions.
  • the processing device may execute an operating system (OS) and one or more software applications running on the operating system.
  • the processing device may also access, store, manipulate, process, and generate data in response to the execution of the software.
  • OS operating system
  • the processing device may also access, store, manipulate, process, and generate data in response to the execution of the software.
  • processing device includes a plurality of processing elements and / or a plurality of types of processing elements. It can be seen that it may include.
  • the processing device may include a plurality of processors or one processor and one controller.
  • other processing configurations are possible, such as parallel processors.
  • the software may include a computer program, code, instructions, or a combination of one or more of the above, and configure the processing device to operate as desired, or process it independently or collectively. You can command the device.
  • Software and / or data may be any type of machine, component, physical device, virtual equipment, computer storage medium or device in order to be interpreted by or to provide instructions or data to the processing device. Or may be permanently or temporarily embodied in a signal wave to be transmitted.
  • the software may be distributed over networked computer systems so that they may be stored or executed in a distributed manner.
  • Software and data may be stored on one or more computer readable recording media.
  • the method according to the embodiment may be embodied in the form of program instructions that can be executed by various computer means and recorded in a computer readable medium.
  • Computer-readable media may include, alone or in combination with the program instructions, data files, data structures, and the like.
  • Program instructions recorded on the computer readable medium may be those specially designed and constructed for the purposes of the embodiments, or they may be of the kind well-known and available to those having skill in the computer software arts. Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tape, optical media such as CD-ROMs, DVDs, and magnetic disks, such as floppy disks.
  • Examples of program instructions include not only machine code generated by a compiler, but also high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like.
  • the hardware device described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the embodiments, and vice versa.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

프로세서를 포함하며, 기지국(eNodeB: E-UTRAN Node B, or also known as Evolved Node B)과 임의접속 절차를 수행하는 단말기(UE: User Equipment)가 제공된다. 단말기는 상기 프로세서에 의해 적어도 일시적으로 구현될 수 있다. 단말기는 상기 기지국과의 지정된 통신 방식에 따라 물리적 임의접속 채널에 상응하는 전송 가능한 메시지 크기를 결정하는 결정부, 상기 메시지 크기에 상응하도록 메시지를 설정하고 상기 메시지로부터 프리앰블 인덱스 및 적어도 하나의 메시지 인덱스 각각을 계산하는 연산부 및 상기 프리앰블 인덱스 및 상기 적어도 하나의 메시지 인덱스 각각을 인코딩하여 상기 기지국으로 전송하도록 제공하는 인코더를 포함할 수 있다.

Description

임의접속 과정을 통한 통신 장치 및 방법
무선 통신을 수행하는 단말기 간의 및/또는 단말기와 기지국 간의 통신 방법에 연관되며, 보다 구체적으로는 통신을 위해 임의접속(RA: Random Access) 과정을 수행하는 기기들의 통신 방법에 연관된다.
ICT(Information and Communications Technologies)의 급속한 발전을 통해 머지않은 미래에 초연결사회(Hyper-connected Society)가 될 것으로 예상된다. 초연결사회는 사람, 프로세스, 데이터, 사물 등을 포함한 모든 객체들이 네트워크로 연결된 사회를 의미하는 것으로 알려져 있으며, 이 기술의 핵심 구성체는 바로 사물지능통신(M2M: Machine to Machine) 또는 IoT(Internet of Things)이다.
이러한 초연결사회에서는 통신을 수행하는 독립 기기의 수가 기하급수적으로 증가할 것이다. Cisco사의 자료에 따르면, 인터넷에 연결된 사물(기계, 통신장비, 단말 등)은 2013년 약 100억 개에서 2020년에 약 500억 개로 증가하여, 모든 개체(사람, 프로세스, 데이터, 사물 등)가 인터넷에 연결될 것(Internet of Everything: IoE)이라고 한다. 이러한 사물인터넷 인프라의 급격한 확대 시에는 극히 다수인 노드들이 무선 접속을 수행함으로써 무선접속 충돌이나, 무선자원 요청 처리에 따른 무선 자원 부족 문제가 해결되어야 한다.
한편, 종래의 통신 방법들 중 셀룰러 통신 방식은 에너지 절약을 위해서 메시지 전송 때를 제외하고 네트워크와 연결을 끊은 채로 유지하고 네트워크와 통신이 필요할 때 임의접속을 통해 통신을 개시 한다. 상술한 바와 같은 초연결사회에서는 통신 노드들이 기기 상태 메시지, 센싱 데이터, 스마트 미터링 데이터와 같은 비교적 작은 사이즈의 데이터를 전송하는 경우도 많을 것인데, 이 경우에 이러한 임의접속 과정을 종래와 같이 수행하고 임의접속 후에 별도의 자원을 할당하여 통신을 한다면 데이터 전송량 대비 통신 오버헤드가 클 수 있다.
임의접속 과정을 통한 데이터 전송 방법 및 이를 위한 장치의 다양한 측면들 및 실시예들이 제시된다. 보다 구체적으로는 종전의 임의접속 방식과 병행하여 및/또는 이에 대신하여 새로운 임의접속 과정이 수행될 수 있으며, 기기들은 이러한 과정에서 데이터를 보다 효율적으로 전송할 수 있다. 예시적으로, 그러나 한정되지 않은 몇 개의 측면들은 아래에서 서술된다.
일측에 따르면, 프로세서를 포함하며, 기지국(eNodeB: E-UTRAN Node B, or also known as Evolved Node B)과 임의접속 절차를 수행하는 단말기(UE: User Equipment)가 제공된다. 상기 단말기는 상기 프로세서에 의해 적어도 일시적으로 구현될 수 있다. 상기 단말기는 상기 기지국과의 지정된 통신 방식에 따라 물리적 임의접속 채널에 상응하는 전송 가능한 메시지 크기를 결정하는 결정부, 상기 메시지 크기에 상응하도록 메시지를 설정하고 상기 메시지로부터 프리앰블 인덱스 및 적어도 하나의 메시지 인덱스 각각을 계산하는 연산부 및 상기 프리앰블 인덱스 및 상기 적어도 하나의 메시지 인덱스 각각을 인코딩하여 상기 기지국으로 전송하도록 제공하는 인코더를 포함할 수 있다.
일실시예에 따르면, 상기 결정부는 상기 지정된 통신 방식에 대응하는 자도프 추 시퀀스 길이, 프리앰블 시퀀스 개수, 및 메시지 루트 인덱스 함수의 개수에 따라 상기 전송 가능한 메시지 크기를 결정할 수 있다. 더하여, 상기 지정된 통신 방식에 대응하는 자도프 추 시퀀스 길이보다 증가된 메시지를 전송하는 경우에, 상기 결정부는 상기 물리적 임의접속 채널에 대응하는 복수의 서브 프레임을 이용하여 상기 증가된 메시지를 전송하도록 결정할 수 있다.
다른 일실시예에 따르면, 상기 연산부는 상기 프리앰블 인덱스를 독립 변수로 하는 적어도 하나의 메시지 루트 인덱스 함수 각각을 이용하여 프리앰블 루트 인덱스와는 상이한 적어도 하나의 메시지 루트 인덱스를 계산할 수 있다. 또 다른 일실시예로서, 상기 연산부는 상기 설정된 메시지의 시작 비트에서부터 상기 적어도 하나의 메시지 루트 인덱스 각각에 대응하는 적어도 하나의 메시지 비트열을 반복적으로 추출하고, 상기 남겨진 메시지로부터 프리앰블 비트열을 추출할 수 있다.
또 다른 일실시예에 따르면, 상기 인코더는 프리앰블 루트 인덱스에 대응하는 자도프 추 시퀀스를 상기 프리앰블 인덱스에 대응하는 상수 값만큼 순환 이동한 프리앰블 시퀀스 및 상기 적어도 하나의 메시지 루트 인덱스 각각에 대응하는 자도프 추 시퀀스를 상기 프리앰블 인덱스에 대응하는 상수 값과 상기 적어도 하나의 메시지 인덱스 각각의 합만큼 순환 이동한 메시지 시퀀스 각각을 생성하여 상기 기지국으로 전송하도록 제공할 수 있다.
또 다른 일실시예에 따르면, 상기 단말기는 프리앰블 전송 모드 및 메시지 동시 전송 모드 중에서 어느 하나를 선택하는 선택부를 더 포함하고, 상기 선택부가 상기 프리앰블 전송 모드를 선택한 경우, 상기 인코더는 상기 프리앰블 인덱스를 인코딩하고 상기 기지국으로 전송할 수 있다.
다른 일측에 따르면, 임의접속 두 번째 단계에서 프리앰블 충돌을 인지하고, 백 오프를 수행하는 단말기가 제공된다. 상기 단말기는 전송된 시퀀스에 대응하는 임의접속 응답 메시지의 수신 여부를 판단하는 판단부 및 상기 판단의 결과에 따라 상기 임의접속 응답 메시지가 수신 되지 않은 경우에, 기설정된 시간 간격에 대응하는 백 오프를 수행하는 제어부를 포함할 수 있다. 상기 전송된 시퀀스는 프리앰블 및 적어도 하나의 메시지를 포함할 수 있다.
일실시예에 따르면, 상기 판단의 결과에 따라 상기 임의접속 응답 메시지가 수신된 경우에, 상기 제어부는 상기 임의접속 응답 메시지에 포함되는 업링크 자원을 이용하여 추가 메시지를 상기 기지국으로 전송할 수 있다.
또 다른 일측에 따르면, 프로세서를 포함하며, 단말기와 임의접속 절차를 수행하는 기지국이 제공된다. 상기 기지국은 상기 프로세서에 의해 적어도 일시적으로 구현되는 것일 수 있다. 기지국은 프리앰블에 연관되는 메시지 인덱스의 상관 값을 이용하여 프리앰블 충돌 여부를 임의접속 첫 번째 단계에서 판단할 수 있다.
기지국은 상기 단말기로부터 수신된 시퀀스와 프리앰블에 연관되는 자도프 추 시퀀스를 이용하여 수신된 프리앰블 인덱스를 연산하는 연산부 및 상기 프리앰블 인덱스에 의해 결정되는 메시지 루트 인덱스에 연관되는 자도프 추 시퀀스를 이용하여 상기 프리앰블의 충돌 여부를 판단하는 판단부를 포함할 수 있다. 상기 판단부는 상기 수신된 시퀀스와 상기 메시지 루트 인덱스에 연관되는 자도프 추 시퀀스의 상관 값을 연산하고, 기설정된 임계치를 초과하는 상기 상관 값의 피크가 두 개 이상인 경우에는 상기 프리앰블의 충돌을 판단할 수 있다.
일실시예에 따르면, 기지국은 상기 프리앰블 인덱스 및 메시지 인덱스를 이용하여 상기 단말기가 상기 임의접속 절차를 통해 전송한 메시지를 디코딩하는 디코더를 더 포함할 수 있다. 판단부의 판단의 결과에 따라 상기 프리앰블이 충돌 되지 않은 경우에, 상기 연산부는 상기 수신된 시퀀스와 상기 메시지 루트 인덱스에 연관되는 자도프 추 시퀀스를 이용하여 상기 메시지 인덱스를 연산할 수 있다.
또 다른 일측에 따르면, 프리앰블 인덱스와 메시지 인덱스를 동시에 검출하여 단말기와의 connectionless 데이터 송수신을 구현하는 기지국이 제공된다. 상기 기지국은 상기 단말기로부터 수신된 시퀀스를 이용하여 프리앰블 인덱스에 대응하는 상관 값과 적어도 하나의 메시지 인덱스 각각에 대응하는 상관 값을 계산하는 연산부 및 상기 프리앰블 인덱스에 대응하는 상관 값 및 상기 적어도 하나의 메시지 인덱스 각각에 대응하는 상관 값에 기초하여 프리앰블 인덱스 및 상기 적어도 하나의 메시지 인덱스 각각을 검출하는 검출부를 포함할 수 있다.
일실시예에 따르면, 상기 연산부는 적어도 하나의 메시지 인덱스 함수를 이용하여 상기 프리앰블 인덱스에 따라 결정되는 적어도 하나의 메시지 루트 인덱스를 계산하고, 상기 적어도 하나의 메시지 루트 인덱스에 대응하는 자도프 추 시퀀스를 이용하여 상기 적어도 하나의 메시지 인덱스 각각에 대응하는 상관 값을 계산할 수 있다.
다른 일실시예에 따르면, 상기 검출부는 상기 프리앰블 인덱스에 대응하는 상관 값의 피크에 대응하는 위치 번호 및 상기 적어도 하나의 메시지 인덱스에 대응하는 상관 값 각각의 피크에 대응하는 위치 번호를 비교하여 상기 적어도 하나의 메시지 인덱스 각각을 검출할 수 있다.
또 다른 일실시예에 따르면, 상기 적어도 하나의 메시지 인덱스 및 상기 프리앰블 인덱스를 이용하여 상기 단말기가 상기 임의접속 절차를 통해 전송한 메시지를 디코딩하는 디코더를 더 포함할 수 있다. 상기 디코더는 상기 디코딩된 메시지에서 미리 지정된 프리픽스 비트를 식별하여, 상기 프리픽스 비트에 따라 상기 단말기의 동작 모드를 판단할 수 있다. 또한, 상기 디코더는 임의접속 자원을 이용하여 후속 메시지를 전송하는 제1 모드, 단일 프레임을 통하여 상기 메시지를 전송하고 상기 전송을 끝내는 제2 모드 및 추가적인 프레임을 통하여 상기 후속 메시지를 전송하는 제3 모드 중 적어도 하나를 상기 동작 모드로서 판단할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 동작 모드가 상기 제1 모드인 경우, 상기 디코딩되는 메시지는 상기 후속 메시지를 전송하도록 하는 리소스 블록 크기 정보를 포함하는 스케쥴링 요청을 포함할 수 있다. 한편, 상기 동작 모드가 상기 제3 모드인 경우, 상기 디코더는 상기 메시지가 상기 단말기가 전송하는 전체 메시지의 일부라고 판단하고, 상기 추가적인 프레임에서 디코딩되는 후속 메시지를 병합할 수 있다.
또 다른 일측에 따르면, 복수의 단말기와 임의접속 절차를 수행하는 기지국이 접속 로드를 제어하는 방법이 제공된다. 상기 방법은 수신된 복수의 시퀀스에서 프리앰블 인덱스 각각에 대응하는 적어도 하나의 메시지 인덱스를 검출하는 단계, 상기 검출된 적어도 하나의 메시지 인덱스의 개수에 상응하는 접속 로드를 계산하는 단계 및 기설정된 임계치와 상기 접속 로드를 비교하여 상기 비교 결과에 따라 물리적 임의접속 채널의 접속 주기를 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
일실시예에 따르면, 상기 접속 주기를 제어하는 단계는 상기 임계치 보다 상기 접속 로드가 작은 경우에 상기 접속 주기에 대응하는 TRACH를 더 크게 설정하고, 상기 임계치 보다 상기 접속 로드가 큰 경우에는 상기 접속 주기에 대응하는 TRACH를 더 작게 설정하는 단계를 포함할 수 있다.
또 다른 일측에 따르면, 기지국(eNodeB: E-UTRAN Node B, or also known as Evolved Node B)과 임의접속을 수행하는 단말기(UE: User Equipment)가 제공된다. 본 명세서 상에서 단말기는 통신 인터페이스를 이용하여 외부 기기와 통신을 수행하는 랩탑(laptop) 컴퓨터, 이동 전화기, 스마트폰, 태블릿(tablet) PC, 모바일 인터넷 디바이스(mobile internet device(MID)), PDA(personal digital assistant), EDA(enterprise digital assistant), 휴대용 게임 콘솔(handheld console), e-북(e-book), 또는 스마트 디바이스(smart device)와 같은 다양한 형태로 구현될 수 있다. 상기 단말기는 적어도 하나의 프로세서를 포함하고, 상기 적어도 하나의 프로세서에 의해서 적어도 일시적으로 구현될 수 있다. 상기 단말기는 수신된 임의접속 응답 메시지(Random Access Response)에 상기 단말기가 전송한 프리앰블 및 상기 단말기에 연관되는 시간정렬정보가 포함되는지 여부를 판단하는 판단부 및 상기 판단의 결과에 따라 상기 임의접속 응답 메시지에 포함되는 업링크 자원(Uplink Resource Grant)을 통하여 전송되는 데이터의 전송 파워를 조절하는 제어부를 포함할 수 있다.
일실시예에 따르면, 상기 임의접속 응답 메시지에 상기 프리앰블 및 상기 시간정렬정보가 포함된 것으로 판단된 경우, 상기 제어부는 미리 지정된 기준 파워를 이용하여 상기 데이터를 전송할 수 있다.
다른 일실시예에 따르면, 상기 임의접속 응답 메시지에 상기 프리앰블이 포함되고, 상기 시간정렬정보가 포함되지 않는 것으로 판단된 경우, 상기 제어부는 미리 지정된 기준 파워보다 소정 크기만큼 변화된 파워를 이용하여 상기 데이터를 전송할 수 있다. 구체적으로, 상기 제어부는 상기 미리 지정된 기준 파워를 상기 소정 크기만큼 증가시키거나 또는 감소시킨 상기 변화된 파워를 이용하여 상기 데이터를 전송할 수 있다.
또 다른 일측에 따르면, 동일한 업링크 자원을 이용하는 다른 단말기의 개수에 따라 전송 파워를 조절하는 단말기가 제공된다. 상기 단말기는 상기 단말기에 연관되는 업링크 자원과 동일한 업링크 자원을 포함하는 임의접속 응답 메시지의 개수를 판단하는 판단부 및 상기 판단의 결과에 따라, 상기 업링크 자원을 통하여 전송되는 데이터의 전송 파워를 조절하는 제어부를 포함할 수 있다.
일실시예에 따르면, 상기 단말기에 연관되는 업링크 자원은 상기 단말기가 전송한 프리앰블 및 상기 단말기에 연관되는 시간정렬정보를 포함하는 임의접속 응답 메시지에 포함되는 것을 특징으로 할 수 있다.
다른 일실시예에 따르면, 상기 단말기에 연관되는 업링크 자원을 포함하는 하나의 임의접속 응답 메시지가 수신된 것으로 판단된 경우, 상기 제어부는 미리 지정된 기준 파워를 이용하여 상기 데이터를 전송할 수 있다.
또 다른 일실시예에 따르면, 상기 단말기에 연관되는 업링크 자원을 포함하는 복수의 임의접속 응답 메시지가 수신된 것으로 판단된 경우, 상기 판단부는 상기 복수의 임의접속 응답 메시지에 포함되는 각각의 시간정렬정보와 상기 단말기에 연관되는 시간정렬정보를 비교할 수 있다. 더하여, 상기 제어부는 상기 비교의 결과에 기초하여 미리 지정된 기준 파워보다 소정 크기만큼 변화된 파워를 이용하여 상기 데이터를 전송할 수 있다. 구체적으로, 상기 제어부는 상기 단말기에 연관되는 시간정렬정보보다 큰 값을 갖는 시간정렬정보의 개수를 계산하고, 상기 개수에 기초하여 상기 미리 지정된 기준 파워보다 소정 크기만큼 변화된 파워를 이용하여 상기 데이터를 전송할 수 있다.
또 다른 일측에 따르면, 임의접속을 수행하는 단말기의 종류를 식별하고, 프리앰블의 충돌 여부에 따라 임의접속 응답 메시지를 생성하는 기지국이 제공된다. 상기 기지국은 적어도 하나의 프로세서를 포함하고, 상기 적어도 하나의 프로세서에 의해서 적어도 일시적으로 구현될 수 있다. 상기 기지국은 수신된 프리앰블을 이용하여 상기 프리앰블에 연관되는 단말기가 고정된 단말기(fixed terminal)인지 또는 이동식 단말기(mobile terminal)인지 여부를 식별하는 식별부, 상기 프리앰블에 연관되는 인덱스와 동일한 값을 갖는 프리앰블이 수신된 횟수를 판단하는 판단부 및 상기 식별의 결과 및 상기 판단의 결과에 따라 임의접속 응답 메시지를 생성하는 생성부를 포함할 수 있다.
일실시예에 따르면, 상기 식별부는 상기 프리앰블의 인덱스 크기에 따라 상기 단말기가 고정된 단말기인지 또는 이동식 단말기인지 여부를 식별할 수 있다.
다른 일실시예에 따르면, 상기 식별부는 상기 프리앰블의 디코딩에 이용되는 루트 인덱스에 따라 상기 단말기가 고정된 단말기인지 또는 이동식 단말기인지 여부를 식별할 수 있다.
또 다른 일실시예에 따르면, 상기 단말기가 고정된 단말기로 식별되고 상기 인덱스와 동일한 값을 갖는 프리앰블이 두 개 수신된 것으로 판단된 경우에, 상기 생성부는 상기 인덱스, 업링크 자원의 위치 정보 및 상기 두 개의 프리앰블 중 더 작은 값을 나타내는 시간정렬정보를 포함하는 상기 임의접속 응답 메시지를 생성할 수 있다.
또 다른 일실시예에 따르면, 상기 단말기가 고정된 단말기로 식별되고 상기 인덱스와 동일한 값을 갖는 프리앰블이 적어도 세 개 이상 수신된 것으로 판단된 경우에, 상기 생성부는 백 오프를 수행할 수 있다.
또 다른 일실시예에 따르면, 상기 단말기가 이동식 단말기로 식별되고 상기 인덱스와 동일한 값을 갖는 프리앰블이 복수 개 수신된 것으로 판단된 경우에, 상기 생성부는 백 오프를 수행할 수 있다.
또 다른 일실시예에 따르면, 상기 인덱스와 동일한 값을 갖는 프리앰블이 하나 수신된 것으로 판단된 경우에, 상기 생성부는 상기 인덱스에 연관되는 제1 프리앰블을 제2 프리앰블과 그룹핑할 수 있다. 더하여, 상기 생성부는 상기 제1 프리앰블에 연관되는 제1 단말기 및 상기 제2 프리앰블에 연관되는 제2 단말기에게 동일한 업링크 자원을 할당할 수 있다. 또한, 상기 생성부는 상기 제2 프리앰블에 연관되는 제2 인덱스와 동일한 값을 갖는 프리앰블이 하나 수신된 상기 제2 프리앰블과 상기 제1 프리앰블을 그룹핑할 수 있다.
또 다른 일측에 따르면, 수신된 임의접속 응답 메시지에 미리 전송한 프리앰블 및 상기 프리앰블의 전송에 연관되는 시간정렬정보가 포함되는지 여부를 판단하는 단계 및 상기 판단의 결과에 따라, 상기 임의접속 응답 메시지에 포함되는 업링크 자원을 통하여 전송되는 데이터의 전송 파워를 조절하는 단계를 포함하는 임의접속 방법이 제공된다.
또 다른 일측에 따르면, 수신된 프리앰블을 이용하여 상기 프리앰블에 연관되는 기기가 고정된 기기인지 이동식 기기인지 여부를 식별하는 단계, 상기 프리앰블과 동일한 값을 갖는 프리앰블이 수신된 횟수를 판단하는 단계 및 상기 식별의 결과 및 상기 판단의 결과에 따라 임의접속 응답 메시지를 생성하는 단계를 포함하는 임의접속 방법이 제공된다.
도 1은 일실시예에 따른 단말기와 기지국의 임의접속 절차를 도시하는 흐름도이다.
도 2는 일실시예에 따른 단말기와 기지국의 단일 프레임을 이용한 임의접속 절차를 도시하는 흐름도이다.
도 3a 및 도 3b는 일실시예에 따른 단말기와 기지국의 이중 프레임을 이용한 임의접속 절차를 도시하는 흐름도이다.
도 4a 및 도 4b는 일실시예에 따른 단말기와 기지국의 멀티 프레임을 이용한 임의접속 절차를 도시하는 흐름도이다.
도 5는 다른 일실시예에 따른 단말기와 기지국의 임의접속 절차를 도시하는 흐름도이다.
도 6은 일실시예에 따른 단말기를 도시하는 블록도이다.
도 7은 일실시예에 따른 적어도 하나의 메시지 인덱스 및 프리앰블 인덱스를 결정하는 방법을 설명하는 예시도이다.
도 8a 및 도 8b는 일실시예에 따른 단말기가 기지국에 임의접속 절차를 수행하는 통신 방법의 흐름도이다.
도 9는 다른 일실시예에 따른 단말기를 도시하는 블록도이다.
도 10은 일실시예에 따른 기지국을 도시하는 블록도이다.
도 11은 일실시예에 따른 메시지 인덱스를 검출하는 과정을 도시하는 그래프이다.
도 12는 일실시예에 따른 메시지를 디코딩하기 위해 제1 메시지 인덱스, 제2 메시지 인덱스 및 프리앰블 인덱스를 결정하는 방법을 설명하는 예시도이다.
도 13은 다른 일실시예에 따른 기지국을 도시하는 블록도이다.
도 14a 및 도 14b는 일실시예에 따른 프리앰블 충돌을 검출하는 과정을 도시하는 그래프이다.
도 15는 일실시예에 따른 임의접속 절차에서 단말기로부터 전송된 시퀀스를 이용하여 기지국이 프리앰블 충돌을 검출하는 방법의 흐름도이다.
도 16은 일실시예에 따른 검출된 메시지 인덱스를 이용하여 접속 로드를 제어하는 기지국의 통신 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 17은 일실시예에 따른 단말기와 기지국의 임의접속 절차를 도시하는 흐름도이다.
도 18는 일실시예에 따른 기지국의 임의접속 절차를 도시하는 흐름도이다.
도 19은 일실시예에 따른 단말기의 임의접속 절차를 도시하는 흐름도이다.
도 20는 일실시예에 따른 단말기를 나타내는 블록도이다.
도 21는 다른 일실시예에 따른 단말기의 임의접속 절차를 도시하는 흐름도이다.
도 22은 일실시예에 따른 기지국을 나타내는 블록도이다.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 이러한 실시예들에 의해 권리범위가 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다. 아래 설명에서 사용되는 용어는, 연관되는 기술 분야에서 일반적이고 보편적인 것으로 선택되었으나, 기술의 발달 및/또는 변화, 관례, 기술자의 선호 등에 따라 다른 용어가 있을 수 있다. 따라서, 아래 설명에서 사용되는 용어는 기술적 사상을 한정하는 것으로 이해되어서는 안 되며, 실시예들을 설명하기 위한 예시적 용어로 이해되어야 한다.
또한 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 설명 부분에서 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 아래 설명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌 그 용어가 가지는 의미와 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 이해되어야 한다.
도 1은 일실시예에 따른 단말기와 기지국의 임의접속 절차를 도시하는 흐름도이다. 도 1을 참조하면, 단말기는 물리적 임의접속 채널(PRACH: Physical Random Access Channel)을 이용하여 프리앰블 뿐만 아니고, 메시지를 함께 인코딩하여 기지국으로 전송할 수 있다. 일실시예로서, 상기 메시지는 추가적인 데이터 전송을 위한 스케쥴링 요청 정보일 수 있다. 다른 일실시예로서, 상기 메시지는 센싱된 데이터에 기초하여 긴급 상황을 기지국에 알리는 알람(alarm) 메시지 일 수 있다. 사물 인터넷 시대가 가속화되고 있는 현실을 고려할 때, 한정된 제어 평면(control plane) 자원을 이용하여 극다수 노드들을 제어할 수 있는 통신 방법이 필요할 것이다. 그에 따라, 본 실시예와 같이 짧은 메시지에 대해서는 임의접속을 통한 단말기와 기지국 간의 연결 없이(connectionless) 송수신을 수행하는 통신 방법이 그 해결책으로서 제시될 수 있다.
단계(110)에서 단말기는 스케쥴링 요청을 포함하는 메시지를 물리적 임의접속 채널을 이용하여 프리앰블과 함께 기지국으로 전송하고 단계(120)에서 리소스를 기지국으로부터 할당 받는다. 이어서 상기 리소스를 단계(130)에서 이용하여 단말기는 단말기 식별자(UE ID: User Equipment Identification) 정보와 desired message를 기지국으로 전송하여 전송 효율성을 높일 수 있다.
단계(110)에서 단말기는 기지국으로 프리앰블 및 메시지를 포함하는 전송 시퀀스를 전송할 수 있다. 일실시예로서 단말기는 메시지의 특정 비트를 프리픽스(prefix) 비트로 설정할 수 있다. 상기 프리픽스 비트는 기지국이 디코딩된 메시지와 연관되는 응용기술을 식별하고 판단할 수 있도록 하는 비트가 된다. 일실시예로서 프리픽스 비트는 스케쥴링 요청과 연관될 수 있다. 이 경우에 단말기는 상기 프리픽스 비트와 함께 원하는 리소스 블록의 크기 정보를 포함하는 메시지를 전송한다. 상기 리소스 블록의 크기는 이후에 전송될 후속 메시지 크기에 연관된다. 아래의 설명에서는 단계(110)에서 프리앰블과 함께 전송되는 메시지의 실시예로서 스케쥴링 요청 메시지가 개시되지만, 상기 메시지는 물리적 임의접속 채널의 자원에 따라 전송 가능한 다양한 형태의 메시지로 변경 가능할 것이다.
단계(120)은 기지국이 단말기로 임의접속 응답(Random Access Response) 메시지를 전송하는 단계이다. 기지국은 수신된 시퀀스와 제1 메시지에 대응하는 제2 자도프 추 시퀀스 사이의 제2 상관 값을 계산할 수 있다. 기지국은 상기 제2 상관 값의 크기를 임계치와 비교하여 단말기의 임의접속 방식이 종래의 방식인지 또는 새로운 메시지 동시 전송 방식인지 판단할 수 있다. 예시적으로 기지국은 디코딩된 프리픽스에 기초하여 메시지가 스케쥴링 요청에 연관된다는 사실을 판단할 수 있다. 따라서 기지국은 스케쥴링 요청에 대응하여 리소스 블록을 할당할 수 있다. 기지국은 메시지에 대한 ACK을 단말기로 전송할 수 있다. 더하여, 기지국은 임의접속 응답 메시지를 통하여 상향링크 리소스 허가(Uplink Resource Grant) 정보를 노드에게 전송할 수 있다.
단계(130)에서 단말기는 기지국으로부터 할당된 PUSCH를 이용하여 데이터를 전송할 수 있다. 단말기는 단계(130)에서 desired message와 단말기 식별자를 함께 전송할 수 있다.
단계(140)에서 기지국은 단말기로부터 desired message 및 단말기 식별자를 포함하는 데이터를 수신할 수 있다. 더하여, 기지국은 상기 데이터에 대한 ACK을 단말기로 전송할 수 있다. 상기 전송은 PDSCH(Physical Downlink Shared Channel)을 통해 수행될 수 있다. 또한, 단계(140)에서 기지국은 단말기로 경합 해결(contention resolution) 메시지를 전송할 수 있다.
도 2는 일실시예에 따른 단말기와 기지국의 단일 프레임을 이용한 임의접속 절차를 도시하는 흐름도이다. 도 2는 임의접속 과정에서 첫 번째 단계 및 두 번째 단계에 대응하는 리소스를 이용하여 메시지를 송수신하는 과정을 도시한다. 별도의 PUSCH의 리소스 사용 없이 작은 데이터의 송수신을 임의접속 절차에서 진행할 수 있다는 점에서 전송 효율성 개선을 기대할 수 있다.
단계(210)에서 단말기는 프리앰블 및 메시지를 포함하는 전송 시퀀스를 기지국으로 전송할 수 있다. 메시지 비트는 프리픽스, 단말기 식별자 및 desired message 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 프리픽스는 메시지의 전부를 전송하고 이후에 추가적인 메시지 전송이 없다는 것을 나타낼 수 있다.
일실시예로서 단말기 식별자는 기계 노드의 위도 및 경도와 같은 위치 정보를 이용할 수 있다. 다른 특별한 고유 단말기 식별자를 별도로 할당할 필요가 없으므로, 더 많은 기계 노드에 적용 가능하고 높은 응용 가능성을 기재할 수 있다. 예시적으로 야생 동물의 위치정보를 단말기 식별자로 설정하고, desired message에 상태 정보를 기재하여 빠른 위치 파악 및 상태 파악이 가능한 네트워크를 구현할 수 있다.
다른 일실시예로서, 기지국이 지정한 Logical ID를 단말기 식별자로 이용할 수 있을 것이다. 셀(cell) 안의 공간그룹을 구성하게 되면 다른 공간그룹 사이에 동일한 Logical ID를 재활용할 수 있기 때문에 많은 노드들 및 단말기들에게 단말기 식별자를 제공할 수 있다.
또 다른 일실시예로서, 고정된 노드들에 한해 기지국은 Timing Alignment(TA) 값의 범위를 지정하여 각각의 TA 범위 별로 그룹을 설정할 수 있다. 각각의 노드들은 대응하는 각각의 TA 그룹에 소속된다. 더하여, 기지국은 상이한 TA 그룹에 속한 노드들에게는 동일한 Logical ID를 부여해 Logical ID의 재활용이 가능하며 많은 노드들에게 단말기 식별자를 제공 할 수 있다.
단계(220)에서 기지국은 단말기로 임의접속 응답 메시지를 전송할 수 있다. 앞서 기재한 바와 같이, PUSCH의 리소스를 사용하지 않고 데이터를 송수신할 수 있기 때문에 상기 임의접속 응답 메시지는 상향링크 리소스 허가를 포함하지 않을 수 있다. 더하여, 단계(220)에서 기지국은 단계(210)에서 수신된 메시지의 ACK을 단말기로 전송할 수 있다.
도 3a 및 도 3b는 일실시예에 따른 단말기와 기지국의 이중 프레임을 이용한 임의접속 절차를 도시하는 흐름도이다. 도 3a 및 도 3b를 참조하면, 임의접속 과정에서 첫 번째 단계 및 두 번째 단계에 대응하는 리소스를 이용하여 메시지를 송수신한다는 점에서 도 2와 유사성이 존재한다. 다만, 하나의 프레임이 아닌 두 개의 프레임에 나누어 데이터를 전송한다는 점에서 도 2에서 설명된 실시예와는 차이점이 존재한다.
도 3a를 참조하면, 단계(310)에서 단말기는 프리앰블 및 메시지를 포함하는 전송 시퀀스를 기지국으로 전송할 수 있다. 단계(310)에서 메시지 비트는 제1 프리픽스를 포함할 수 있다. 도 3a에서 도시되는 실시예에서 단말기는 첫 번째 프레임을 통해 메시지의 일부를 전송하고 두 번째 프레임을 통해 후속 메시지를 전송한다. 따라서 단계(310)에서 전송되는 메시지 비트에 포함되는 제1 프리픽스는 전체 메시지의 일부를 전송하고 이후에 후속 메시지를 전송한다는 통신 방법을 나타낼 수 있다. 보다 구체적으로, 제1 프리픽스는 전체 메시지가 나눠지는 프레임의 개수를 나타낼 수 있다. 기지국은 상기 제1 프리픽스를 디코딩하여 단말기로부터 전체 메시지가 전달되기 위해 추가적인 몇 개의 프레임을 수신하여야 하는지 판단할 수 있다.
일실시예로서 단계(310)에서 메시지 비트는 단말기 식별자를 포함할 수 있다. 이 경우에, 단말기는 단계(330)에서 desired message 전체를 전송할 수 있다.
다른 일실시예로서 단계(310)에서 메시지 비트는 단말기 식별자의 일부 및 desired message의 일부를 포함할 수 있다. 이 경우에, 단말기는 단계(330)에서 단말기 식별자의 나머지 일부 및 desired message의 나머지 일부를 기지국으로 전송할 수 있다. 기지국은 단계(310) 및 단계(330)에서 수신된 메시지를 통합하여 상기 메시지를 디코딩 할 수 있다. 이 경우에, 기지국은 단말기 식별자와 desired message 사이의 효과적인 매칭(matching)을 수행할 수 있다. 더하여, 기지국은 이중 프레임으로 이루어진 메시지와 단말기의 매칭을 수행하기 위해 단계(310) 및 단계(330)에서 사용한 TA(Timing Alignment) 정보를 사용할 수 있다.
단계(320)에서 기지국은 단말기로 임의접속 응답 메시지 및 ACK를 전송할 수 있다. 다만, 도 3b에서 설명하는 경우와 다르게 도 3a는 메시지 일부를 수신하는 각각의 경우에 기지국은 단말기로 단계(320) 및 단계(340)과 같이 임의접속 응답 메시지 및 ACK를 전송할 수 있다.
앞서 기재한 바와 같이, PUSCH의 리소스를 사용하지 않고 데이터를 송수신할 수 있기 때문에 상기 임의접속 응답 메시지는 상향링크 리소스 허가를 포함하지 않을 수 있다. 더하여, 단계(320)에서 기지국은 단계(310)에서 수신된 메시지의 ACK을 단말기로 전송할 수 있다.
단계(330)에서 단말기는 프리앰블 및 메시지를 포함하는 전송 시퀀스를 기지국으로 전송할 수 있다. 단계(330)에서 메시지 비트는 제2 프리픽스를 포함할 수 있다. 상기 제2 프리픽스는 전체 메시지의 나머지를 전송하고 전송이 종료되는 통신 방법을 나타낼 수 있다.
단계(340)에서 기지국은 단말기로 임의접속 응답 메시지를 전송할 수 있다. 더하여, 단계(340)에서 기지국은 단계(330)에서 수신된 메시지의 ACK을 단말기로 전송할 수 있다.
도 3b를 참조하면, 단계(350)에서 단말기는 프리앰블 및 메시지를 포함하는 전송 시퀀스를 기지국으로 전송할 수 있다. 단계(310)와 같은 방법으로, 메시지 비트는 제1 프리픽스를 포함할 수 있고, 상기 제1 프리픽스는 전체 메시지의 일부를 전송하고 이후에 후속 메시지를 전송한다는 통신 방법을 나타낼 수 있다.
단계(360)에서 단말기는 프리앰블 및 메시지를 포함하는 전송 시퀀스를 기지국으로 전송할 수 있다. 단계(360)에서 메시지 비트는 제2 프리픽스를 포함할 수 있다. 상기 제2 프리픽스는 전체 메시지의 나머지를 전송하고 전송이 종료되는 통신 방법을 나타낼 수 있다.
단계(370)에서 기지국은 단말기로 임의접속 응답 메시지를 전송할 수 있다. 더하여, 단계(370)에서 기지국은 단계(350) 및 단계(360)에서 수신된 메시지의 ACK을 단말기로 전송할 수 있다. 도 3b에서 설명하고 있는 통신 방법은 도 3a에서 설명하는 통신 방법과 상이한 차이점이 존재한다. 단계(370)에서 기지국은 메시지 전체의 전송이 완료됨을 나타내는 제2 프리픽스를 수신한 이후에 단말기로 임의접속 응답 메시지 및 ACK를 전송한다는 점에서 차이점이 존재한다. 도 3a의 경우와 비교할 때, 기지국은 상기 제2 프리픽스가 디코딩된 경우에 ACK을 한 번 단말기로 전송하게 될 것이다. 초연결사회가 도래함에 따라, 극 다수 노드들을 제어하기 위해 사용되는 제어 평면 자원의 효율적 활용이 고민되고 있다. 도 3b와 같은 실시예를 따를 때, 단말기는 연결을 위한 제어 평면 자원의 소모 없이 connectionless 데이터 송수신을 수행할 수 있고, 기지국은 마찬가지로 전체 데이터의 송수신이 완료된 경우에 한 번만 ACK를 전송하게 되어 제어 평면 자원을 절약할 수 있을 것이다.
도 4a 및 도 4b는 일실시예에 따른 단말기와 기지국의 멀티 프레임을 이용한 임의접속 절차를 도시하는 흐름도이다. 도 4a를 참조하면, 단계(401), 단계(403), 단계(405), 단계(407) 및 단계(409)는 단말기가 임의접속 절차를 위한 PRACH의 리소스를 이용하여 메시지 및 프리앰블을 전송하는 단계이다. 또한, 단계(402), 단계(404), 단계(406), 단계(408) 및 단계(410)는 기지국이 단말기에 전송된 메시지에 대한 ACK과 함께 임의접속 응답 메시지를 전송하는 단계이다.
도 4a의 통신방법은 도 2, 도 3a 및 도 3b에 설명된 통신방법을 참조할 때 기술분야에 속하는 통상의 기술자에게 자명할 것이다. 다만, 각 단계마다 프리픽스의 차이가 존재할 수 있다. 단계(401)에서 단말기는 제1 프리픽스를 포함하는 메시지 비트를 기지국으로 전송할 수 있다. 일실시예로서, 제1 프리픽스는 메시지 전송의 시작과 함께 단말기 식별자가 전송되는 것을 나타낼 수 있다. 단계(403), 단계(405) 및 단계(407)에서 단말기는 제2 프리픽스를 포함하는 메시지 비트를 기지국으로 전송할 수 있다. 일실시예로서, 제2 프리픽스는 연속된 메시지를 전달하는 통신 방법을 나타낼 수 있다. 다른 일실시예로서, 단계(403), 단계(405) 및 단계(407)에서 단말기는 각각 다른 프리픽스를 기지국으로 전송할 수 있다. 상기 각각의 프리픽스는 연속된 메시지의 선후관계를 나타낼 수 있다. 또한, 단계(409)에서 단말기는 제3 프리픽스를 포함하는 메시지 비트를 기지국으로 전송할 수 있다. 상기 제3 프리픽스는 연속된 메시지의 전송의 마지막을 나타낼 수 있다.
도 4b를 참조하면, 앞서 기재한 바와 같이 단계(411), 단계(412), 단계(413), 단계(414) 및 단계(415)는 단말기가 임의접속 절차를 위한 PRACH의 리소스를 이용하여 메시지 및 프리앰블을 전송하는 단계이다. 기술분야에 속하는 당업자에게 도 4a의 설명을 참조할 때, 도 4b의 단계들은 자명할 것이다. 다만, 단계(416)은 도 4a와 차이점이 존재한다. 단계(416)에서 기지국은 단계(370)과 같이 메시지 전체의 전송이 완료됨을 나타내는 프리픽스를 수신한 이후에 단말기로 임의접속 응답 메시지 및 ACK를 전송하게 될 것이다.
도 5는 다른 일실시예에 따른 단말기와 기지국의 임의접속 절차를 도시하는 흐름도이다. 단계(510)에서 단말기는 기지국으로 프리앰블 및 메시지를 포함하는 전송 시퀀스를 전송할 수 있다. 단말기는 기지국과의 지정된 통신 방식에 상응하는 임의의 프리앰블을 선택하여 사용할 수 있다. 보다 구체적으로, 자도프 추(Zadoff Chu) 시퀀스의 길이 NZC와 프리앰블 순환이동의 크기(cyclic shifting size) Ncs가 주어진 경우에, 단말기가 기지국으로 전송 가능한 프리앰블 시퀀스의 개수 NPA는 아래의 수학식 1에 따라 결정될 수 있다.
Figure PCTKR2016001728-appb-I000001
예시적으로, 단말기와 기지국이 LTE 표준을 따르는 경우에, NZC=839 및 Ncs=13가 주어지고, 프리앰블 시퀀스의 개수 NPA는 아래의 수학식 1에 따라 NPA=64로 결정될 수 있다. 그에 따라, 단말기는 64개의 프리앰블 시퀀스 중에서 임의로 어느 하나의 프리앰블을 선택하여 물리적 임의접속 채널을 통해 단말기로 전송할 수 있다.
다만, 종래의 임의접속 방법에 따르는 경우에는 물리적 다운링크 공유 채널(PDSCH: Physical Downlink Shared Channel)을 이용하여 상기 프리앰블에 대응하는 임의접속 응답 메시지가 기지국에서 단말기로 전송될 것이다. 이후 기지국이 단말기로부터 물리적 상향링크 공유 채널(PUSCH: Physical Uplink Shared Channel)을 이용하여 수신한 메시지가 디코딩되지 않는 경우에, 비로소 기지국은 단말기가 사용한 프리앰블에 충돌이 존재한다는 것을 인지할 수 있을 것이다.
위와 같은 종래의 방식을 따르는 경우에, 기지국은 단말기로 임의접속 응답 메시지를 전송하고, 더하여 물리적 상향링크 공유 채널의 리소스 일부를 단말기에게 할당한 뒤에서야 프리앰블의 충돌을 인지한다는 문제점이 존재한다. 불필요한 제어 평면 자원을 사용하고, 메시지의 디코딩 실패를 통해서만 프리앰블의 충돌을 인지한다는 점에서 종래의 임의접속 절차는 노드의 수가 급속하게 증가하게 될 무선 네트워크 환경을 고려할 때 개선될 필요성이 존재한다.
단계(520)에서 기지국은 수신된 시퀀스를 이용하여 프리앰블 인덱스를 검출할 수 있다. 더하여 기지국은 수신된 시퀀스를 이용하여 메시지 인덱스를 추가적으로 검출할 수 있다. 기지국은 상기 검출된 메시지 인덱스의 개수를 이용하여 프리앰블의 충돌 여부를 판단할 수 있다. 보다 구체적으로, 기지국은 검출된 메시지 인덱스의 개수가 복수 개인 경우에, 복수 개의 단말기가 동일한 프리앰블을 사용한 것을 판단하여 프리앰블의 충돌(collision)을 검출할 수 있다. 프리앰블의 충돌이 검출된 경우에, 기지국은 상기 프리앰블에 대한 임의접속 응답 메시지를 전송하지 않을 수 있다. 아래에서 추가되는 도면과 함께, 기지국이 메시지 인덱스를 검출하는 과정이 보다 자세하게 설명될 것이다.
단계(530)에서 단말기는 기전송된 프리앰블에 대응하는 임의접속 응답 메시지 여부를 판단할 수 있다. 상기 임의접속 응답 메시지가 수신되지 않았다고 판단된 경우에, 단말기는 기설정된 시간 간격에 대응하는 백 오프를 수행할 수 있다.
도 5에서 도시되지 않았지만, 판단의 결과에 따라 상기 임의접속 응답 메시지가 수신된 경우에, 단말기는 종래의 임의접속 방식과 동일하게 상기 임의접속 응답 메시지에 포함되는 업링크 자원을 이용하여 스케쥴링 요청 메시지를 상기 기지국으로 전송할 수 있다.
도 6은 일실시예에 따른 단말기를 도시하는 블록도이다. 단말기(600)는 임의접속 과정 중에서 물리적 임의접속 채널을 이용하여 메시지를 기지국에 전송할 수 있다. 짧은 메시지를 임의접속 과정에서 함께 송수신할 수 있기 때문에 전송 효율성을 높일 수 있다.
단말기(600)는 결정부(610), 연산부(620) 및 인코더(630)를 포함할 수 있다. 결정부(610)는 기지국과의 지정된 통신 방식에 따라 물리적 임의접속 채널에 상응하는 전송 가능한 메시지 크기를 결정할 수 있다. 보다 구체적으로, 결정부(610)는 기지국으로부터 수신되는 임의접속 정보에 기초하여 전송 가능한 메시지의 크기를 결정할 수 있다. 상기 임의접속 정보는 프리앰블 순환이동의 크기 Ncs, 프리앰블 시퀀스의 개수 NPA, 자도프 추 시퀀스의 길이 NZC, 프리앰블
루트 인덱스 r 및 메시지 루트 인덱스 함수 집합
Figure PCTKR2016001728-appb-I000002
중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 여기서 N은 메시지 루트 인덱스 함수 집합의 원소의 개수이다.
결정부(610)는 아래 수학식 2에 기초하여 전송 가능한 메시지의 크기를 결정할 수 있다.
Figure PCTKR2016001728-appb-I000003
예시적으로 LTE 표준을 따르는 경우에 Ncs=13, NPA=64, NZC=839가 주어지고, N이 1이라고 가정하면 결정부(610)는 현재 15비트의 메시지 크기가 전송 가능하다고 결정할 수 있다.
예시적으로, 그러나 한정되지 않게 N이 1이라고 가정한 경우에 결정부(610)는 NPA 및 NZC에 대응하는 전송 가능한 메시지 크기를 아래에 기재되는 표 1과 같이 계산할 수 있다. 기존 LTE 표준에서는 1ms 서브 프레임을 PRACH의 시간 축 길이로써 Nzc =839길이의 자도프 추 시퀀스를 전송하였다. 늘어난 길이(Nzc >839)의 자도프 추 시퀀스를 전송하기 위해서는 PRACH의 시간 축 길이를 다수의 서브 프레임을 이용해 구성하여야 할 것이다.
더하여, 단말기(600)가 지정된 통신 방식에 대응하는 자도프 추 시퀀스 길이보다 증가된 메시지를 전송할 필요가 있는 경우에, 결정부(610)는 상기 물리적 임의접속 채널에 대응하는 복수의 서브 프레임을 이용하여 상기 증가된 메시지를 전송하도록 결정할 수 있다.
Figure PCTKR2016001728-appb-I000004
더하여, LTE 표준에 따라 Ncs=13, NPA=64, NZC=839이라고 가정한 경우에 결정부(610)는 메시지 루트 인덱스 함수 집합의 원소 개수 N에 대응하는 전송 가능한 메시지 크기를 아래에 기재되는 표 2와 같이 계산할 수 있다.
Figure PCTKR2016001728-appb-I000005
연산부(620)는 전송 가능한 메시지 크기 내에서 상기 단말기(600)가 보내고자 하는 메시지를 설정하고 상기 메시지로부터 프리앰블 인덱스 및 적어도 하나의 메시지 인덱스 각각 계산할 수 있다. 연산부(620)는 기지국으로 전송할 메시지를 계산된 메시지 크기 내에서 설정할 수 있다. 또한, 연산부(620)는 메시지 내의 제1 비트열에 기초하여 프리앰블 인덱스를, 메시지 내의 제2 비트열에서부터 제(N+1) 비트열까지의 각각의 비트열에 기초하여 제1 메시지 인덱스부터 제N 메시지 인덱스까지의 각각의 메시지 인덱스를 결정할 수 있다.
상기 제1 비트열은 메시지 내의
Figure PCTKR2016001728-appb-I000006
비트에 대응될 수 있다. 보다 구체적으로 연산부(620)는 메시지 내의
Figure PCTKR2016001728-appb-I000007
비트에 대응하는 이진수 값을 십진수로 변환하여 프리앰블 인덱스 i를 결정할 수 있다. 상기 제2 비트열에서부터 제(N+1) 비트열까지의 각각의 비트열은 제1 메시지부터 제N 메시지 내의 각각의
Figure PCTKR2016001728-appb-I000008
비트에 대응될 수 있다. 마찬가지로, 연산부(620)는 제1 메시지부터 제N 메시지 내의 각각의
Figure PCTKR2016001728-appb-I000009
비트에 대응하는 이진수 값을 십진수로 변환하여 제1 메시지 인덱스
Figure PCTKR2016001728-appb-I000010
부터 제N 메시지 인덱스
Figure PCTKR2016001728-appb-I000011
을 결정할 수 있다. 일실시예로서 프리앰블 인덱스 i는 0부터
Figure PCTKR2016001728-appb-I000012
-1까지 정수 중에서 어느 하나 일 수 있다. 예시적으로 NPA가 2의 배수인 경우에 프리앰블 인덱스 i는 0부터 NPA-1까지 정수 중에서 어느 하나 일 수 있다. 제1 메시지 인덱스
Figure PCTKR2016001728-appb-I000013
는 0부터
Figure PCTKR2016001728-appb-I000014
- 1까지 정수 중에서 어느 하나 일 수 있다.
다른 일실시예로서, 연산부(620)는 상기 설정된 메시지의 시작 비트에서부터 상기 적어도 하나의 메시지 인덱스 각각에 대응하는 적어도 하나의 메시지 비트열을 반복적으로 추출하고, 상기 남겨진 메시지로부터 프리앰블 비트열을 추출할 수 있다.
인코더(630)는 프리앰블 인덱스 및 적어도 하나의 메시지 인덱스 각각을 인코딩하여 기지국으로 전송하도록 제공할 수 있다. 예시적으로, 상기 메시지 인덱스 집합은 제1 메시지 인덱스
Figure PCTKR2016001728-appb-I000015
부터 제N 메시지 인덱스
Figure PCTKR2016001728-appb-I000016
까지를 포함하는 것일 수 있다. 더하여, 인코더(630)는 자도프 추(Zadoff Chu) 시퀀스를 이용하여 프리앰블 시퀀스를 생성할 수 있다. 자도프 추 시퀀스에 대한 일반식은 아래의 수학식 3과 같다.
Figure PCTKR2016001728-appb-I000017
r은 프리앰블 루트 인덱스이고 n은 0에서 NZC - 1까지의 정수를 나타낸다. 수학식 3에 기초하여 인코더(630)는 프리앰블 시퀀스를 생성할 수 있다. 일실시예로서 생성된 프리앰블 시퀀스에 대한 식은 아래의 수학식 4와 같다.
Figure PCTKR2016001728-appb-I000018
NCS는 주어진 셀의 반지름에 기초하여 결정되는 순환이동(cyclic shifting) 크기를 나타낸다. 인코더(630)는 자도프 추 시퀀스를 NCS의 배수로 순환이동 시켜서 프리앰블 시퀀스를 생성한다. 인코더(630)는 수학식 4에 따라 연산부(620)가 계산한 프리앰블 인덱스 i를 대입하여 프리앰블 시퀀스를 생성할 수 있다.
한편, 연산부(620)는 상기 프리앰블 인덱스 i를 독립 변수로 하는 적어도 하나의 메시지 루트 인덱스 함수 각각을 이용하여 프리앰블 루트 인덱스 r과는 상이한 적어도 하나의 메시지 루트 인덱스를 계산할 수 있다. 더하여, 인코더(630)는 자도프 추 시퀀스를 이용하여 메시지 시퀀스를 생성할 수 있다. 인코더(630)는 제1 메시지 루트 인덱스 k1에 연관되는 자도프 추 시퀀스를 이용하여 제1 메시지 시퀀스를 생성할 수 있다. 인코더(630)는 제1 메시지 루트 인덱스 함수 k1=f1(i)에 기초하여 제1 메시지 루트 인덱스 k1를 결정할 수 있다. f1(i)는 프리앰블 인덱스 i를 입력으로 제1 메시지 루트 인덱스 k1을 출력으로 하는 임의의 함수로서, 프리앰블 루트 인덱스 r과 제1 메시지 루트 인덱스 k1가 상이한 값을 갖도록 하는 k1를 결정한다. 프리앰블에 연관되는 제1 자도프 추 시퀀스와 제1 메시지에 연관되는 제2 자도프 추 시퀀스가 cross correlation을 가지기 위해서는 프리앰블 루트 인덱스와 제1 메시지 루트 인덱스는 서로 상이한 값을 가져야 한다. 인코더(630)는 아래 기재된 수학식 5와 같은 제1 메시지 시퀀스를 생성할 수 있다.
Figure PCTKR2016001728-appb-I000019
인코더(630)는 수학식 5에 연산부(620)가 계산한 제1 메시지 인덱스
Figure PCTKR2016001728-appb-I000020
을 대입하여 제1 메시지 시퀀스를 생성할 수 있다. 앞서 기재한 프리앰블 시퀀스와 비교할 때, 제1 메시지 시퀀스는 프리앰블 시퀀스를 제1 메시지 인덱스
Figure PCTKR2016001728-appb-I000021
크기만큼 추가적으로 순환 이동한 시퀀스이다. 앞서 기재한 제1 메시지 시퀀스를 생성하는 방법을 확장하여 제2 메시지 시퀀스부터 제N 메시지 시퀀스를 생성하는 것은 기술 분야에 속하는 당업자에게 자명할 것이다.
다시 말하여, 인코더(630)는 프리앰블 루트 인덱스에 대응하는 자도프 추 시퀀스를 상기 프리앰블 인덱스에 대응하는 상수 값만큼 순환 이동한 프리앰블 시퀀스 및 상기 적어도 하나의 메시지 루트 인덱스 각각에 대응하는 자도프 추 시퀀스를 상기 프리앰블 인덱스에 대응하는 상수 값과 상기 적어도 하나의 메시지 인덱스 각각의 합만큼 순환 이동한 메시지 시퀀스 각각을 생성하여 상기 기지국으로 전송하도록 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 단말기(600)가 기지국으로 전송하는 전송 시퀀스 전체는 아래 수학식 6와 같을 수 있다.
Figure PCTKR2016001728-appb-I000022
단말기(600)는 프리앰블 시퀀스와 메시지 시퀀스를 모두 포함하는 전송 시퀀스를 전송할 수 있다.
Figure PCTKR2016001728-appb-I000023
는 프리앰블 시퀀스에 연관되는 신호 강도이고,
Figure PCTKR2016001728-appb-I000024
과
Figure PCTKR2016001728-appb-I000025
은 각각 제1 메시지 시퀀스와 제N 메시지 시퀀스에 연관되는 신호 강도이다.
단말기(600)는 프리앰블과 메시지를 함께 전송하는 메시지 동시 전송 모드와 종래의 임의접속 방법에 상응하는 프리앰블 전송 모드 중 어느 하나를 선택하여 임의접속을 수행할 수 있다. 그에 따라, 단말기(600)는 도 6에 도시되지는 않았지만 선택부를 더 포함할 수 있다. 선택부는 프리앰블 전송 모드 및 메시지 동시 전송 모드 중에서 어느 하나를 선택할 수 있다. 그에 따라, 선택부가 프리앰블 전송 모드를 선택한 경우 인코더(630)는 프리앰블 인덱스를 인코딩하고 기지국으로 전송할 수 있다. 이 경우에, 단말기(600)는 종래와 같이 기지국으로 프리앰블만을 전송하여 임의접속을 수행할 수 있다.
도 7은 일실시예에 따른 적어도 하나의 메시지 인덱스 및 프리앰블 인덱스를 결정하는 방법을 설명하는 예시도이다. 도 7을 참조하면 LTE 표준에 따라 NPA=64, NZC=839이고 N=2인 경우에, 전송 가능한 24 비트의 메시지가 도시된다. 010001000011000111011000은 단말기가 기지국으로 전송하고자 하는 비트열을 나타낸다. 이 경우에, 단말기는 메시지의 시작에서부터
Figure PCTKR2016001728-appb-I000026
비트에 대응하는 제1 비트열(710)을 추출할 수 있다. 일실시예에 따르면, 010001000이 제1 비트열(710)로서 추출될 수 있다. 이 때 이진수 010001000에 대응하는 십진수 값 136이 계산될 수 있다. 단말기는 136을 제1 메시지에 연관되는 제1 메시지 인덱스
Figure PCTKR2016001728-appb-I000027
로 결정할 수 있다. 마찬가지로, 제1 비트열의 다음 비트에서부터
Figure PCTKR2016001728-appb-I000028
비트에 대응하는 제2 비트열(720)을 추출할 수 있다. 일실시예에 따르면, 011000111이 제2 비트열(720)로 추출될 수 있다. 이 때 이진수 011000111에 대응하는 십진수 값 199가 계산될 수 있다. 단말기는 199를 제2 메시지에 연관되는 제2 메시지 인덱스
Figure PCTKR2016001728-appb-I000029
로 결정할 수 있다. 마찬가지로, 제2 비트열(720)의 다음 비트에서부터
Figure PCTKR2016001728-appb-I000030
비트에 대응하는 제3 비트열(730)을 추출할 수 있다. 일실시예에 따르면, 011000이 제3 비트열(730)로서 추출될 수 있다. 이 때 이진수 011000에 대응하는 십진수 값 24가 계산될 수 있다. 단말기는 24를 프리앰블에 연관되는 프리앰블 인덱스 i로 결정할 수 있다.
도 8a 및 도 8b는 일실시예에 따른 단말기가 기지국에 임의접속 절차를 수행하는 통신 방법의 흐름도이다. 일실시예의 통신 방법에 따를 때, 단말기는 임의접속 절차를 수행하는 시작 단계에서 전송 가능한 메시지 크기를 결정하는 단계(811)를 수행할 수 있다. 단말기는 기지국과의 통신 방식에 대응하는 전송 가능한 메시지의 크기를 결정할 수 있다. 단계(811)는 단말기에 포함되는 프로세서에 의해 일시적으로 구현되는 결정부에 의해 실행될 수 있다. 기지국은 소정의 범위 내의 단말기들에게 지정된 통신 방식에 대응하는 임의접속 정보를 전송(broadcasting)할 수 있다. 단말기는 단계(811)에서 상기 수신된 임의접속 정보를 이용하여 메시지 크기를 결정할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 임의접속 정보는 프리앰블 순환이동의 크기, 프리앰블의 개수, 프리앰블 시퀀스의 길이, 프리앰블 루트 인덱스 및 메시지 루트 인덱스 함수 집합 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
더하여, 단계(812)는 설정된 메시지에 기초하여 프리앰블 인덱스와 적어도 하나의 메시지 인덱스를 결정하는 단계이다. 단말기는 단계(811)에서 결정된 메시지 크기에 상응하는 메시지를 결정할 수 있다. 상기 메시지는 단말기가 기지국으로 전송하려고 하는 desired message일 수 있다. 단계(812)에서 단말기는 메시지의 시작에서부터
Figure PCTKR2016001728-appb-I000031
비트에 대응하는 제1 비트열을 추출하고, 이어지는 메시지의 다음 비트에서부터
Figure PCTKR2016001728-appb-I000032
비트에 대응하는 제2 비트열을 추출할 수 있다. 더하여, 단말기는 이와 같은 비트열 추출을 반복하여 제N 비트열을 추출할 수 있다. 더하여, 메시지에서 남은
Figure PCTKR2016001728-appb-I000033
비트에 대응하는 제(N+1) 비트열을 추출할 수 있다. 이어서, 단말기는 제1 비트열에서 제N 비트열까지 각각의 비트열에 대응하는 이진수를 십진수 값으로 변환하여 적어도 하나의 메시지 인덱스 각각을 결정할 수 있다. 상기 적어도 하나의 메시지 인덱스는 제1 비트열에 대응하는 제1 메시지 인덱스
Figure PCTKR2016001728-appb-I000034
에서 제N 비트열에 대응하는 제N 메시지 인덱스
Figure PCTKR2016001728-appb-I000035
를 포함할 수 있다. 또한 단말기는 제(N+1) 비트열에 대응하는 이진수는 십진수 값으로 변환하여 프리앰블 인덱스 i 를 결정할 수 있다.
단계(813)는 메시지 및 프리앰블을 인코딩하는 단계이다. 더하여, 단계(813)에서 프리앰블 시퀀스 및 메시지 시퀀스가 생성될 수 있다. 단계(813)에서 자도프 추 시퀀스를 이용하여 프리앰블 시퀀스 및 메시지 시퀀스가 생성될 수 있다. 단계(813)에 대한 구체적인 설명은 앞서 도 6과 함께 설명된 인코더(630)에 대한 설명이 적용될 수 있을 것이다. 단말기는 단계(814)과 같이 프리앰블 및 적어도 하나의 메시지가 인코딩된 시퀀스를 기지국으로 전송하여 임의접속 절차를 위한 첫 번째 단계를 완료할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 전송은 물리적 임의접속 채널을 이용하여 수행될 수 있다.
다만 도 8b을 참조하면, 다른 일실시예에 따른 단말기가 기지국에 임의접속 절차를 수행하는 통신 방법의 흐름도가 도시된다. 상기 통신 방법은 도 8a의 실시예와 비교할 때, 몇 가지 부가적으로 수행 가능한 단계들을 포함할 수 있다. 단말기는 단계(821)을 선택적으로 수행할 수 있다. 단계(821)에서 단말기는 종래의 임의접속 방법에 상응하는 프리앰블 전송 모드 및 프리앰블 및 메시지를 동시에 전송하는 메시지 전송 모드 중 어느 하나를 선택할 수 있다. 메시지 전송 모드가 선택된 경우에 수행되는 단계(822, 823, 824)에는 앞서 기재된 단계(811, 812, 813)에 관한 설명이 적용될 수 있다.
다만, 단계(821)에서 프리앰블 전송 모드가 선택된 경우에는 프리앰블 인덱스를 결정하는 단계(826) 및 프리앰블을 인코딩하는 단계(827)가 수행된다. 단계(823) 및 단계(834)와 비교할 때, 메시지 인덱스를 결정하는 단계와 메시지를 인코딩하는 단계가 수행되지 않는다는 점에서 차이점이 존재한다.
도 9는 다른 일실시예에 따른 단말기를 도시하는 블록도이다. 단말기(900)는 프로세서를 포함하며, 기지국과 임의접속 절차를 수행하는 단말기일 수 있다. 더하여, 단말기(900)는 상기 프로세서에 의해 일시적으로 구현되는 형태일 수 있다. 단말기(900)는 판단부(910) 및 제어부(920)를 포함할 수 있다.
판단부(910)는 전송된 시퀀스에 대응하는 임의접속 응답 메시지의 수신 여부를 판단할 수 있다. 상기 전송된 시퀀스는 프리앰블 및 적어도 하나의 메시지를 포함할 수 있다. 더하여, 상기 전송된 시퀀스는 물리적 임의접속 채널의 리소스를 이용하여 단말기(900)에서 기지국으로 전송된 시퀀스일 수 있다. 일실시예로서, 판단부(910)는 시퀀스가 최초 전송된 시점으로부터 기설정된 제1 시간 간격만큼 임의접속 응답 메시지의 수신 여부를 판단할 수 있다. 그에 따라, 판단부(910)는 상기 제1 시간 간격 이후에도 상기 임의접속 응답 메시지가 수신되지 않는 경우에는, 상기 임의접속 응답 메시지의 수신 실패를 판단할 수 있다.
제어부(920)는 판단부(910)의 판단의 결과에 따라 상기 임의접속 응답 메시지가 수신되지 않은 경우에, 기설정된 제2 시간 간격에 대응하는 백 오프(back off)를 수행할 수 있다. 단말기(900)는 임의접속 응답 메시지에 수신 실패가 확인된 경우에, 백 오프를 수행하여 새로운 임의접속 절차의 시작을 지연시킬 수 있다. 따라서, 현재 기지국과 임의접속 절차 또는 그를 이용한 데이터 송수신이 진행 중인 다른 단말기는 보다 여유로운 통신 환경에서 자신의 데이터 송수신을 완료할 수 있다.
반면, 판단부(910)가 상기 임의접속 응답 메시지의 수신 성공을 판단한 경우에, 제어부(920)는 상기 임의접속 응답 메시지에 포함되는 업링크 자원을 이용하여 추가 메시지를 기지국으로 전송할 수 있다. 일실시예로서, 상기 추가 메시지는 스케쥴링 요청 메시지일 수 있다. 보다 구체적으로, 판단부(910)는 임의접속 응답 메시지에 포함되어 있는 프리앰블 식별자를 통해서 단말기(900)에 대응하는 임의응답 메시지를 찾고, 상기 업링크 자원에 대한 정보를 확인할 수 있다. 더하여, 판단부(910)는 상기 임의접속 응답 메시지의 수신 성공과 함께, 전송된 시퀀스에 포함되는 메시지를 기지국이 성공적으로 디코딩하였음을 확인할 수 있다.
도 10은 일실시예에 따른 기지국을 도시하는 블록도이다. 일실시예에 따른 기지국(1000)은 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있다. 기지국(1000)은 적어도 하나의 프로세서에 의해 적어도 일시적으로 구현될 수 있다.
기지국(1000)은 연산부(1010), 검출부(1020) 및 디코더(1030)을 포함할 수 있다. 연산부(1010)는 수신된 시퀀스에 기초하여 제1 상관 값부터 제(N+1) 상관 값 까지를 계산할 수 있다. 기지국(1000)이 수신한 시퀀스에 연관되는 신호는 아래 수학식 7과 같이 나타낼 수 있다.
Figure PCTKR2016001728-appb-I000036
hj는 j 번째 multipath에 대응하는 채널 계수, tj는 j 번째 multipath에 대응하는 지연 이동을 나타낸다. K는 메시지 루트 인덱스 함수 각각을 원소로 하는 메시지 루트 인덱스 함수 집합
Figure PCTKR2016001728-appb-I000037
을 나타낸다. W[n]는 0을 평균으로 하고, σ2를 분산으로 하는 노이즈 신호를 나타낸다.
연산부(1010)는 Yr,K[n]과 프리앰블 루트 인덱스 r과 연관되는 제1 자도프 추 시퀀스의 상관 값(correlation)을 계산할 수 있다. 보다 구체적으로, 연산부(1010)는 아래 수학식 8을 이용하여 프리앰블 인덱스에 연관되는 제1 상관 값을 계산할 수 있다.
Figure PCTKR2016001728-appb-I000038
수학식 8을 참조하면, 프리앰블에 연관되는 피크 값을 갖게 되는 시퀀스의 위치 번호는 NCS×i + tj으로 계산될 수 있다. 검출부(1020)는 상기 위치 번호가 몇 번째 프리앰블 검출 영역에 포함되어 있는 지를 판단하고, 프리앰블 인덱스 i를 계산할 수 있다. 예시적으로, 상기 수학식 8에 기재된 것과 같이 프리앰블 인덱스 i는 검출 영역에 대응하는
Figure PCTKR2016001728-appb-I000039
이상
Figure PCTKR2016001728-appb-I000040
이하 영역 내에서 검출될 수 있다.
더하여, 연산부(1010)는 메시지 인덱스 함수 집합 K를 이용하여, 프리앰블 인덱스 i에 따라 결정되는 적어도 하나의 메시지 루트 인덱스를 계산할 수 있다. 더하여, 연산부(1010)는 적어도 하나의 메시지 루트 인덱스에 대응하는 자도프 추 시퀀스를 이용하여 상기 적어도 하나의 메시지 인덱스 각각에 대응하는 상관 값을 계산할 수 있다.
예시적으로, 연산부(1010)는 제1 메시지에 연관되는 피크 값을 갖게 되는 시퀀스의 위치 번호를 계산하기 위해 Yr,K[n]과 제1 메시지 루트 인덱스 k1와 연관되는 제2 자도프 추 시퀀스의 제2 상관 값을 계산할 수 있다. 보다 구체적으로, 연산부(1010)는 아래 수학식 9를 통해 제2 상관 값을 구할 수 있다.
Figure PCTKR2016001728-appb-I000041
수학식 9를 참조하면, 제1 메시지에 연관되는 피크 값을 갖게 되는 시퀀스의 위치 번호는
Figure PCTKR2016001728-appb-I000042
으로 계산될 수 있다. 검출부(1020)는 상기 프리앰블에 연관되는 위치 번호와 제1 메시지에 연관되는 위치 번호의 차이를 계산하여서 제1 메시지 인덱스를 구할 수 있다. 적어도 하나의 메시지 인덱스 각각을 검출하는 과정에 대한 설명은 아래의 추가적인 도면과 함께 설명될 것이다.
디코더(1030)는 검출부(1020)를 통하여 검출된 적어도 하나의 메시지 인덱스 및 프리앰블 인덱스를 이용하여 단말기가 상기 임의접속 절차를 통해 전송한 메시지를 디코딩할 수 있다. 상기 메시지는 QoS(Quality of Service) 정보, 스케쥴링 요청 정보(Scheduling request information) 및 단말기 식별자 정보(User Equipment Identification Information) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
만약, 제1 메시지에 연관되는 피크 값의 크기가 임계치 미만인 경우에, 디코더(1030)는 종래의 임의접속 방식과 같이, 상기 프리앰블 인덱스에 대응하는 프리앰블만을 디코딩할 수 있다.
더하여, 디코더(1030)는 상기 디코딩된 메시지에서 미리 지정된 프리픽스 비트를 식별하여, 상기 프리픽스 비트에 따라 상기 단말기의 동작 모드를 판단할 수 있다. 보다 구체적으로, 디코더(1030)는 임의접속 자원을 이용하여 후속 메시지를 전송하는 제1 모드, 단일 프레임을 통하여 상기 메시지를 전송하고 상기 전송을 끝내는 제2 모드 및 추가적인 프레임을 통하여 상기 후속 메시지를 전송하는 제3 모드 중 적어도 하나를 상기 동작 모드로서 판단할 수 있다.
단말기의 동작 모드가 상기 제1 모드인 경우, 상기 디코딩되는 메시지는 상기 후속 메시지를 전송하도록 하는 리소스 블록 크기 정보를 포함할 수 있다. 상기 동작 모드가 상기 제3 모드인 경우, 디코더(1030)는 상기 메시지가 상기 단말기가 전송하는 전체 메시지의 일부라고 판단하고, 상기 추가적인 프레임에서 디코딩되는 후속 메시지를 병합할 수 있다.
도 11은 일실시예에 따른 메시지 인덱스를 검출하는 과정을 도시하는 그래프이다. x축은 상관 값의 위치 번호를 나타내고 y축은 상관 값의 크기를 나타낸다. 도 11의 실시예에서는, 단말기가 임의접속 절차를 통해 프리앰블과 제1 메시지를 인코딩한 시퀀스를 기지국으로 전송된 경우를 설명한다. 다만, 앞서 기재한 설명과 같이, 단말기는 통신 방식에 상응하는 메시지 크기에 따라 적어도 하나의 메시지를 프리앰블과 함께 기지국으로 전송할 수 있다.
도 11을 참조하면, 1110은 프리앰블에 연관되는 피크 값을 나타낸다.
기지국은 수학식 7을 이용하여 Yr,K[n]과 프리앰블 루트 인덱스 r과 연관되는 제1 자도프 추 시퀀스의 상관 값(correlation)을 계산할 수 있다. 기지국은 계산된 제1 자도프 추 시퀀스의 상관 값을 이용하여 프리앰블에 연관되는 피크 값(1110)의 위치 번호(1130)를 계산할 수 있다.
앞서 설명된 수학식 8을 참조하면, 프리앰블에 연관되는 피크 값(1110)이 갖게 되는 위치 번호(1130)는 NCS×i + tj으로 계산될 수 있다. 기지국은 1110에 대응하는 위치 번호가 몇 번째 프리앰블 검출 영역에 포함되어 있는 지를 판단하고, 프리앰블 인덱스 i를 계산할 수 있다. 예시적으로 프리앰블 인덱스 i는 상기 수학식 8에 기재된 것과 같이 검출 영역에 대응하는
Figure PCTKR2016001728-appb-I000043
이상
Figure PCTKR2016001728-appb-I000044
이하 영역 내에서 검출될 수 있다.
더하여, 제1 메시지 루트 함수 k1=f1(i)에 프리앰블 인덱스 i를 대입하여 상기 프리앰블 루트 인덱스 r과는 상이한 제1 메시지 루트 인덱스 k1를 계산할 수 있다. 앞서 기재한 바와 같이 기지국이 단말기로부터 수신된 프리앰블과 적어도 하나의 메시지를 동시에 디코딩하기 위해서, 자도프 추 시퀀스가 갖는 cross-correlation 성질이 이용될 것이다. 따라서, 기지국은 프리앰블 루트 인덱스와 상이한 메시지 루트 인덱스를 설정하고, 계산할 필요성이 존재한다.
1120는 제1 메시지에 연관되는 피크 값을 나타낸다. 기지국은 제1 메시지에 연관되는 피크 값(1120)를 갖게 되는 위치 번호(1140)를 검출하기 위해 Yr,K[n]과 제1 메시지 루트 인덱스 k1와 연관되는 제2 자도프 추 시퀀스의 제2 상관 값을 수학식 9를 이용하여 계산할 수 있다.
수학식 9를 참조하면, 제1 메시지에 연관되는 피크 값(1120)을 갖게 되는 위치 번호(1140)는
Figure PCTKR2016001728-appb-I000045
으로 계산될 수 있다. 기지국은 위치 번호(1130)과 위치 번호(1140)의 차이를 계산하여서 제1 메시지 인덱스
Figure PCTKR2016001728-appb-I000046
(1150)를 구할 수 있다. 경우에 따라 제1 메시지 인덱스
Figure PCTKR2016001728-appb-I000047
을 구하는 것은 수학식 10을 통해 구할 수 있다.
Figure PCTKR2016001728-appb-I000048
Figure PCTKR2016001728-appb-I000049
는 프리앰블 피크 값에 대응하는 위치 번호를 나타내고,
Figure PCTKR2016001728-appb-I000050
는 메시지 피크 값에 대응하는 위치 번호를 나타낸다. 제1 메시지 인덱스
Figure PCTKR2016001728-appb-I000051
은
Figure PCTKR2016001728-appb-I000052
가
Figure PCTKR2016001728-appb-I000053
보다 큰 경우에
Figure PCTKR2016001728-appb-I000054
에서
Figure PCTKR2016001728-appb-I000055
를 차감하여 구할 수 있다. 반면,
Figure PCTKR2016001728-appb-I000056
가
Figure PCTKR2016001728-appb-I000057
보다 큰 경우에
Figure PCTKR2016001728-appb-I000058
에서
Figure PCTKR2016001728-appb-I000059
를 차감한 값에 NZC를 더하여 구할 수 있다.
도 12는 일실시예에 따른 메시지를 디코딩하기 위해 제1 메시지 인덱스, 제2 메시지 인덱스 및 프리앰블 인덱스를 결정하는 방법을 설명하는 예시도이다. 도 11에서 설명된 것과 같이, 기지국은 수신된 시퀀스로부터 제1 메시지 인덱스
Figure PCTKR2016001728-appb-I000060
, 제2 메시지 인덱스
Figure PCTKR2016001728-appb-I000061
및 프리앰블 인덱스 i를 검출할 수 있다. 일실시예로서 LTE 표준에 따라 NPA=64, NZC=839이고 N=2인 경우에 전송 가능한 메시지 비트는 24 비트로 가정하고 설명한다. 기지국은 수신된 시퀀스로부터 제1 메시지 인덱스
Figure PCTKR2016001728-appb-I000062
=136, 제2 메시지 인덱스
Figure PCTKR2016001728-appb-I000063
=199, 프리앰블 인덱스 i=24인 것을 검출할 수 있다. 제1 메시지 인덱스
Figure PCTKR2016001728-appb-I000064
=136에 대응하는
Figure PCTKR2016001728-appb-I000065
비트의 이진수 값, 제1 비트열(1210)은 010001000이 된다. 제2 메시지 인덱스
Figure PCTKR2016001728-appb-I000066
=199에 대응하는
Figure PCTKR2016001728-appb-I000067
비트의 이진수 값, 제2 비트열(1220)은 011000111이 된다. 더하여, 프리앰블 인덱스 i=24에 대응하는
Figure PCTKR2016001728-appb-I000068
비트의 이진수 값, 제3 비트열(1230)은 011000이 된다. 앞서 구한 비트열(1210, 1220, 1230)들을 배열하면 기지국은 010001000011000111011000의 메시지 비트를 디코딩할 수 있다. 상기 메시지 비트를 통해 기지국은 프리픽스, 단말기 식별자 및 desired message을 포함하는 메시지 정보를 획득할 수 있다.
도 13은 다른 일실시예에 따른 기지국을 도시하는 블록도이다. 기지국(1300)은 프로세서를 포함할 수 있고, 단말기와 임의접속을 수행한다. 더하여, 기지국(1300)은 프로세서에 의해 적어도 일시적으로 구현될 수 있다.
기지국(1300)은 연산부(1310), 판단부(1320) 및 디코더(1330)를 포함할 수 있다. 연산부(1310)는 단말기로부터 수신된 시퀀스와 프리앰블에 연관되는 자도프 추 시퀀스를 이용하여 수신된 프리앰블 인덱스 i를 연산할 수 있다. 보다 구체적으로, 연산부(1310)는 프리앰블 루트 인덱스 r에 연관되는 제1 자도프 추 시퀀스와 수신된 시퀀스의 상관 값을 계산하여 프리앰블 인덱스 i를 연산할 수 있다. 연산부(1310)는 상기 상관 값의 위치 번호가 몇 번째 프리앰블 검출 영역에 존재하는지 여부를 판단하고, 프리앰블 인덱스 i를 연산할 수 있다.
더하여, 연산부(1310)는 메시지 인덱스 함수를 이용하여, 프리앰블 인덱스 i에 따라 결정되는 메시지 루트 인덱스 k를 계산할 수 있다. 임의접속 방법에 있어서, 단말기가 프리앰블과 메시지를 동시에 전송하도록 사전에 약속된 통신 방식을 수행하는 경우에 기지국은 메시지 인덱스가 검출되는 개수를 이용하여 복수의 단말기들이 사용한 프리앰블의 충돌 여부를 임의접속 첫 번째 단계에서 판단할 수 있다. 보다 구체적으로, 판단부(1320)는 프리앰블 인덱스 i에 의해 결정되는 메시지 루트 인덱스 k에 연관되는 제2 자도프 추 시퀀스를 이용하여 프리앰블의 충돌 여부를 판단할 수 있다. 본 실시예에 따를 때, 기지국은 임의접속 사전 정보로서 프리앰블 인덱스 i에 대응하는 메시지 루트 인덱스 k의 정보를 단말기로 미리 전송할 수 있다.
판단부(1320)는 수신된 시퀀스와 메시지 루트 인덱스 k에 연관되는 제2 자도프 추 시퀀스의 상관 값을 연산할 수 있다. 더하여, 판단부(1320)는 기설정된 임계치를 초과하는 상관 값의 피크가 두 개 이상인 경우에 복수의 단말기 간의 프리앰블의 충돌을 판단할 수 있다. 보다 구체적으로, 판단부(1320)는 임계치를 초과하는 상관 값의 피크가 존재하는 위치 번호가 적어도 두 개 이상의 메시지 인덱스에 대응하는 영역에서 검출된 경우에는, 프리앰블 충돌을 판단할 수 있다. 프리앰블 충돌이 판단된 경우, 기지국(1300)은 단말기로 임의접속 응답 메시지를 전송하지 않음으로써 해당 임의접속 절차를 종료할 수 있다. 단말기는 자신이 전송한 시퀀스에 상응하는 임의접속 응답 메시지가 수신되지 않은 것을 확인하여, 전송한 프리앰블에 충돌이 발생하였다는 것을 판단할 수 있다.
앞서 기재한 바와 같이, 프리앰블 인덱스 또는 메시지 인덱스를 검출하는 방식은 상관 값의 피크가 검출된 위치 번호가 존재하는 영역을 이용하여 판단한다. 다만, 프리앰블 인덱스의 경우에는 각각의 프리앰블 인덱스 하나에 대응하는 영역이 충분히 크기 못해, 기지국은 동일한 단말기의 멀티 패스로 인한 복수의 피크가 검출된 것인지 복수의 단말기의 프리앰블이 충돌된 상황인지 결정하는 것이 불가능했다. 다만, 본 발명이 제시하는 실시예를 이용하는 경우에는, 프리앰블에 연관되는 피크 값이 검출되는 영역보다 넓은 영역을 가질 수 있는 메시지 인덱스를 검출하는 것으로 보다 정확하게 현재 동일한 프리앰블을 전송한 단말기의 개수를 검출할 수 있는 효과를 기대할 수 있다.
다만, 판단부(1320)의 판단 결과에 따라 프리앰블이 충돌 되지 않는 경우에, 연산부(1310)는 수신된 시퀀스와 메시지 루트 인덱스에 연관되는 자도프 추 시퀀스를 이용하여 메시지 인덱스를 연산할 수 있다. 위 동작에는 앞서 기재한 연산부(1010) 및 검출부(1020)에 관한 설명이 적용될 수 있다.
디코더(1330)는 연산부(1310)에 의해 연산된 프리앰블 인덱스 i 및 메시지 인덱스 l 을 이용하여 상기 단말기가 임의접속 절차를 통해 전송한 메시지를 디코딩할 수 있다. 마찬가지로, 디코더(1330)의 동작에는 앞서 기재한 디코더(1030)에 관한 설명이 적용될 수 있을 것이다.
도 14a 및 도 14b는 일실시예에 따른 프리앰블 충돌을 검출하는 과정을 도시하는 그래프이다. 그래프의 X 축은 상관 값의 위치 번호를 나타내고, Y 축은 계산된 상관 값의 크기를 나타낸다. 본 실시예에서는, 예시적으로 서로 다른 세 개의 단말기가 동일한 프리앰블 인덱스를 이용하여 기지국으로 임의접속을 시도해 프리앰블 충돌이 발생한 경우를 가정할 수 있다.
기지국은 수신된 시퀀스와 프리앰블 루트 인덱스 r에 연관되는 자도프 추 시퀀스 사이의 제1 상관 값을 계산할 수 있다. 기지국은 앞서 기재한 수학식 8을 이용하여 상기 제1 상관 값을 계산할 수 있다. 더하여, 기지국은 기설정된 임계치(1410)이상의 상관 값을 갖는 위치 번호를 피크 값을 갖는 위치 번호로서 검출할 수 있다. 본 실시예에 따를 때, 기지국은 세 개의 피크(1421, 1422, 1423)에 대응하는 위치 번호를 검출할 수 있다. 더하여, 기지국은 상기 세 개의 피크(1421, 1422, 1423)에 위치 번호가 존재하는 영역을 판단할 수 있다. 본 실시예에 따를 때, 제1 프리앰블 인덱스 0에 대응하는 제1 영역(1431)에서부터 제9 프리앰블 인덱스 8에 대응하는 제9 영역(1439)와 같이 9 개의 영역(1431, 1432, 1433, 1434, 1435, 1436, 1437, 1438, 1439)이 도시된다. 도 14a를 참조하면, 기지국은 세 개의 피크(1421, 1422, 1423)에 대응하는 위치 번호가 제4 프리앰블 인덱스 3에 대응하는 제4 영역(1434)에 존재한다는 것을 판단할 수 있다. 다만, 기지국은 세 개의 피크(1421, 1422, 1423)가 동일한 프리앰블 인덱스에 대응하는 영역에서 검출된 사실 만으로는 프리앰블의 충돌 여부를 확인할 수 없을 것이다. 동일한 단말기가 멀티 패스를 겪은 경우 등과 같이 하나의 단말기가 전송한 시퀀스에 의해 복수의 피크가 생성될 수 있기 때문이다. 따라서, 기지국은 검출된 프리앰블 인덱스 3을 메시지 루트 인덱스 함수에 대입하여, 상응하는 메시지 루트 인덱스를 계산할 수 있다.
예시적으로, 본 실시예에서는 f(3)=5로 정의 되어, 계산된 메시지 루트 인덱스가 5로 도출된 경우를 가정하자. 기지국은 계산된 메시지 루트 인덱스 5를 이용하여 수신된 시퀀스와 메시지 루트 인덱스 5에 연관되는 자도프 추 시퀀스를 이용하여 제2 상관 값을 계산할 수 있다. 기지국은 앞서 기재한 수학식 9를 이용하여 상기 제2 상관 값을 계산할 수 있다. 기지국은 전체 자도프 추 시퀀스에 대응하는 영역에서 제2 상관 값의 피크 개수를 판단할 수 있다. 도 14a에서 설명된 것과 같이, 기지국은 기설정된 임계치(1410)이상의 상관 값을 갖는 위치 번호를 피크 값을 갖는 위치 번호로서 검출할 수 있다. 기지국은 메시지 인덱스에 대응하는 피크로서 세 개의 피크(1441, 1442, 1443)를 검출할 수 있다. 그에 따라, 기지국은 현재 프리앰블 인덱스 3이 세 개의 단말기에 의하여 충돌되었음을 검출할 수 있다. 기지국은 세 개의 단말기에 대해 임의접속 응답 메시지를 전송하지 않고, 그래도 해당 임의접속 절차를 종료할 수 있다.
도 15는 일실시예에 따른 임의접속 절차에서 단말기로부터 전송된 시퀀스를 이용하여 기지국이 프리앰블 충돌을 검출하는 방법(1500)의 흐름도이다. 단계(1501)는 기지국이 단말기로부터 시퀀스를 수신하는 단계이다. 일실시예로서 단계(1501)에서 기지국은 복수의 단말기로부터 동시에 시퀀스를 수신할 수 있다.
단계(1502)는 수신된 시퀀스와 프리앰블에 대응하는 자도프 추 시퀀스를 이용하여 프리앰블에 대응하는 상관 값을 연산하는 단계이다. 일실시예로서 단계(1502)는 기지국(1300)의 연산부(1310)에 의해 수행될 수 있다. 예시적으로 단계(1502)는 수학식 8을 이용하여 수행될 수 있다. 더하여, 단계(1501)에서 기지국이 복수의 단말기로부터 시퀀스를 수신한 경우라도, 복수의 단말기들은 동일한 프리앰블 루트 인덱스를 사용하기 때문에 기지국은 하나의 프리앰블에 대응하는 상관 값을 연산할 수 있다.
단계(1503)는 프리앰블 인덱스를 검출하는 단계이다. 단계(1503)에서 기지국은 프리앰블에 대응하는 상관 값의 피크 위치를 검출하고 피크 위치에 대응하는 위치 번호를 검출한다. 수학식 8을 참조하면 상기 위치 번호는 NCS×i + tj로 계산될 수 있다. 단계(1503)에서 기지국은, 프리앰블에 대응하는 상관 값의 피크에 대응하는 위치 번호가 몇 번째 프리앰블 검출 영역에 포함되어 있는 지를 판단하고, 프리앰블 인덱스 i를 계산할 수 있다. 예시적으로 프리앰블 인덱스 i는 상기 수학식 8에 기재된 것과 같이 검출 영역에 대응하는
Figure PCTKR2016001728-appb-I000069
이상
Figure PCTKR2016001728-appb-I000070
이하 영역 내에서 검출될 수 있다. 단계(1503)에서 기지국은 프리앰블 인덱스 i를 검출할 수 있다.
단계(1504)는 기지국에 의해 메시지 루트 인덱스 k가 계산되는 단계이다. 보다 구체적으로, 단계(1504)에서 기지국은 메시지 루트 인덱스 함수를 이용하여 검출된 프리앰블 인덱스 i에 대응하는 메시지 루트 인덱스 k를 계산할 수 있다. 일실시예로서 단계(1504)는 기지국(1300)의 연산부(1310)에 의해 수행될 수 있다.
다른 일실시예로서 기지국은 적어도 하나 이상의 단말기와 동시에 임의접속하는 경우에, 기지국은 복수의 메시지 루트 인덱스 함수 집합을 설정할 수 있다. 예시적으로 송수신되는 메시지가 보안상의 이유로 종래의 통신 방법으로의 디코딩을 방지하여야 할 필요가 있는 경우에 상기 실시예의 필요성이 존재할 수 있다. 임의접속 절차 수행에 앞서, 기지국은 특정 메시지 루트 인덱스 함수 집합을 특정 단말기에 매칭하고 상기 특정 단말기로 전송할 수 있다. 단계(1504)에서 기지국은 특정 단말기에 대응하는 특정 메시지 루트 인덱스 집합을 연산할 수 있다.
단계(1505)는 수신된 시퀀스와 메시지 루트 인덱스 k에 대응하는 자도프 추 시퀀스를 이용하여 상관 값을 연산하는 단계이다. 단계(1505)는 앞서 기재한 수학식 9를 이용하여 수행될 수 있다.
다른 일실시예로서, 단계(1505)에서 기지국이 복수의 메시지 루트 인덱스 함수 집합을 설정한 경우에, 특정 메시지 루트 인덱스 집합의 각각의 메시지 루트 인덱스에 대응하는 자도프 추 시퀀스를 연산할 수 있다. 예시적으로 메시지 루트 인덱스 집합의 원소의 개수가 N개 인 경우에, 단계(1505)에서 기지국은 제1 메시지 루트 인덱스에 대응하는 자도프 추 시퀀스에서부터 제N 메시지 루트 인덱스에 대응하는 자도프 추 시퀀스까지를 연산할 수 있다. 더하여, 상기 자도프 추 시퀀스 각각에 대응하는 상관 값을 연산할 수 있다.
단계(1506)에서 기지국은 상기 메시지 루트 인덱스 k에 대응하는 상관 값의 피크와 미리 지정된 임계치를 비교하고, 상기 임계치를 초과하는 상관 값의 피크의 개수가 적어도 2 개 이상인지 판단할 수 있다.
단계(1506)에서 상기 임계치를 초과하는 상관 값의 피크 개수가 1 개를 초과하는 경우에, 기지국은 단계(1507)에서 복수의 단말기 사이의 프리앰블 충돌을 인지하고, 해당 임의접속 절차를 종료할 수 있다.
다만, 단계(1506)에서 상기 임계치를 초과하는 상관 값의 피크 개수가 1개로 판단된 경우에, 기지국은 프리앰블 충돌이 발생하지 않았다는 것을 판단할 수 있다. 그에 따라 기지국은 프리앰블 및 적어도 하나의 메시지를 디코딩하는 단계(1508) 및 임의접속 응답 메시지를 전송하는 단계(1509)를 진행할 수 있다.
도 16은 일실시예에 따른 검출된 메시지 인덱스를 이용하여 접속 로드를 제어하는 기지국의 통신 방법을 도시하는 흐름도이다. 기지국의 통신 방법(1600)은 수신된 복수의 시퀀스에서 프리앰블 인덱스 각각에 대응하는 단계(1610), 상기 검출된 적어도 하나의 메시지 인덱스의 개수에 상응하는 접속 로드를 계산하는 단계(1620) 및 기설정된 임계치와 상기 접속 로드를 비교하여 상기 비교 결과에 따라 물리적 임의접속 채널의 접속 주기를 제어하는 단계(1630)를 포함할 수 있다.
단계(1610)에서 기지국은 임의접속 절차에 이용되는 프리앰블 인덱스 각각을 이용하여 대응하는 메시지 루트 인덱스를 계산할 수 있다. 더하여, 단계(1610)에서 기지국은 메시지 루트 인덱스 각각에 대응하는 자도프 추 시퀀스를 이용하여 복수의 단말기로부터 수신된 메시지 인덱스의 개수를 검출할 수 있다.
단계(1620)에서 기지국은 어느 하나의 프리앰블 인덱스에 대응하는 메시지 인덱스의 개수를 계산하고, 계산된 결과를 저장할 수 있다. 더하여, 기지국은 현재의 임의접속 절차에서 평균적으로 검출되는 메시지 인덱스의 개수를 계산할 수 있다. 상기 메시지 인덱스의 개수를 이용하여, 기지국은 현재 임의접속 절차에 대응하는 접속 로드를 판단할 수 있다.
단계(1630)에서 기지국은 기설정된 임계치와 상기 접속 로드를 비교하여 상기 비교 결과에 따라 물리적 임의접속 채널의 접속 주기를 제어할 수 있다. 단계(1630)는 상기 임계치 보다 상기 접속 로드가 작은 경우에 상기 접속 주기에 대응하는 TRACH를 더 크게 설정하고, 상기 임계치 보다 상기 접속 로드가 큰 경우에는 상기 접속 주기에 대응하는 TRACH를 더 작게 설정하는 단계를 포함할 수 있다. 단계(1630)에 따라 새로운 TRACH가 설정된 경우에, 기지국은 각각의 단말기들에게 해당 내용을 임의접속 사전 정보로서 방송해줄 수 있다.
도 17은 일실시예에 따른 단말기와 기지국의 임의접속 절차를 도시하는 흐름도이다.
단계(1710)에서 단말기는 물리적 임의접속 채널(PRACH: Physical Random Access Channel)을 이용하여 프리앰블 뿐만 아니고, 메시지를 함께 인코딩하여 기지국으로 전송할 수 있다. 보다 구체적으로, 단말기는 기지국으로 프리앰블 및 메시지를 포함하는 전송 시퀀스를 전송할 수 있다. 단말기는 기지국과의 미리 지정된 통신 방식에 상응하는 임의의 프리앰블을 선택하여 사용할 수 있다. 보다 구체적으로, 자도프 추(Zadoff Chu) 시퀀스의 길이 NZC와 프리앰블 순환이동의 크기(cyclic shifting size) Ncs가 주어진 경우에, 단말기가 기지국으로 전송 가능한 프리앰블 시퀀스의 개수 NPA는 상기 수학식 1에 따라 결정될 수 있다.
일실시예에 따르면, 전체 이용 가능한 NPA 개의 프리앰블에서 임의의 자연수 K 개는 고정된 단말기(fixed terminal)가 이용하도록 미리 지정될 수 있다. 또한, 전체 이용 가능한 NPA 개의 프리앰블에서 임의의 자연수 L 개는 이동식 단말기(mobile terminal)가 이용하도록 미리 지정될 수 있다.
다른 일실시예에 따르면, 단계(1710)에서 단말기 중 고정된 단말기는 프리앰블 루트 인덱스 rfix를 이용하여 생성된 프리앰블을 인코딩하여 기지국으로 전송할 수 있다. 또한, 단계(1710)에서 단말기 중 이동식 단말기는 프리앰블 루트 인덱스 rmob를 이용하여 생성된 프리앰블을 인코딩하여 기지국으로 전송할 수 있다.
임의접속 과정에서 이용되는 자도프 추 시퀀스의 성질과 프리앰블 루트 인덱스 r 및 프리앰블 인덱스 i의 관계는 기술 분야에 속하는 통상의 기술자에게는 straight forward한 내용에 해당되므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.
더하여, 단계(1710)에서 단말기는 물리적 임의접속 채널을 통하여 메시지를 전송하기 위한 메시지 루트 인덱스 함수 집합
Figure PCTKR2016001728-appb-I000071
을 설정할 수 있다. 구체적으로, 단말기는 프리앰블 인덱스 i로 정의되는 메시지 루트 인덱스 집합을 설정할 수 있다. 또한, 프리앰블 루트 인덱스 r과 메시지 루트 인덱스 집합의 원소 k는 자도프 추 시퀀스가 갖는 상호상관(cross-correlation)을 이용하기 위해 서로 상이한 값을 갖도록 설정될 수 있다. 이 경우에, 물리적 임의접속 채널(PRACH: Physical Random Access Channel)을 이용하여 전송 가능한 메시지 비트 수는 상기 수학식 2와 같이 결정될 수 있다.
상기 수학식 2에서 자연수 N은 메시지 루트 인덱스 함수 집합의 원소의 개수를 나타낼 수 있다. 단말기는 LTE 표준과 같이 지정된 통신 방식에 대응하는 자도프 추 시퀀스 길이보다 증가된 메시지를 전송할 필요가 있는 경우에, 임의접속 채널에 대응하는 복수의 서브 프레임을 이용하여 상기 증가된 메시지를 전송하도록 결정할 수 있다. 예시적으로, 기존 LTE 표준에서는 1ms 서브 프레임을 PRACH의 시간 축 길이로써 Nzc =839길이의 자도프 추 시퀀스를 전송하였다. 이 경우에 늘어난 길이(Nzc >839)의 자도프 추 시퀀스를 전송하기 위해서는 PRACH의 시간 축 길이를 다수의 서브 프레임을 이용해 구성할 수 있다.
예시적으로, 그러나 한정되지 않게 N이 1이라고 가정한 경우에, 전송 시퀀스의 제1 비트열에 상응하는
Figure PCTKR2016001728-appb-I000072
비트는 프리앰블 인덱스 i를 나타낼 수 있다. 또한, 전송 시퀀스의 제2 비트열에 상응하는
Figure PCTKR2016001728-appb-I000073
비트는 메시지 인덱스
Figure PCTKR2016001728-appb-I000074
를 나타낼 수 있다.
일실시예에 따르면, 프리앰블 인덱스 i를 이용하여 고정된 단말기 및 이동식 단말기가 식별되는 경우에는, 단계(1710)에서 단말기가 전송 시퀀스 내에서 메시지 인덱스
Figure PCTKR2016001728-appb-I000075
에 대응하는
Figure PCTKR2016001728-appb-I000076
비트를 이용하여 메시지를 전송할 수 있다.
다른 일실시예에 따르면, 고정된 단말기는 프리앰블 루트 인덱스 rfix를 이용하고 이동식 단말기는 프리앰블 루트 인덱스 rmob를 이용하는 경우에, 단계(1710)에서 단말기는 전송 시퀀스 내에서 프리앰블 인덱스 i 및 메시지 인덱스
Figure PCTKR2016001728-appb-I000077
에 대응하는 전체의
Figure PCTKR2016001728-appb-I000078
+
Figure PCTKR2016001728-appb-I000079
비트를 이용하여 메시지를 전송할 수 있다.
단계(1720)에서 기지국은 수신된 시퀀스를 이용하여 프리앰블 인덱스를 검출할 수 있다. 더하여, 기지국은 수신된 시퀀스를 이용하여 메시지 인덱스를 추가적으로 검출할 수 있다.
단계(1720)에서 기지국은 디코딩된 프리앰블 인덱스를 이용하여 상기 프리앰블에 연관되는 단말기가 고정된 단말기인지 또는 이동식 단말기인지 여부를 식별할 수 있다.
또한, 단계(1720)에서 기지국은 상기 검출된 메시지 인덱스의 개수를 이용하여 프리앰블의 충돌(collision) 여부를 판단할 수 있다. 보다 구체적으로, 기지국은 검출된 메시지 인덱스의 개수가 복수 개인 경우에, 복수 개의 단말기가 동일한 프리앰블을 사용한 것을 판단하여 프리앰블의 충돌을 검출할 수 있다.
식별된 단말기의 종류와 프리앰블의 충돌 여부에 기초하여, 단계(1730)에서 기지국은 임의접속 응답 메시지를 생성하고, 생성된 임의접속 응답 메시지를 단말기로 전송할 수 있다. 보다 구체적으로, 임의접속 응답 메시지는 검출된 프리앰블 인덱스, 시간정렬정보(TA: Time Alignment) 및 업링크 자원 정보(Uplink Resource Grant) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
단계(1740)에서 단말기는 기지국으로부터 할당된 PUSCH(Physical Uplink Shared Channel)을 이용하여 데이터를 전송할 수 있다. 단계(1750)에서 기지국은 단말기로부터 desired message 및 단말기 식별자를 포함하는 데이터를 수신할 수 있다. 더하여, 기지국은 상기 데이터에 대한 ACK을 단말기로 전송할 수 있다. 상기 전송은 PDSCH(Physical Downlink Shared Channel)을 통해 수행될 수 있다. 또한, 단계(1750)에서 기지국은 단말기로 경합 해결(contention resolution) 메시지를 전송할 수 있다.
본 실시예에 따를 때, 단말기가 전송한 프리앰블에 대하여 동일한 프리앰블이 수신되어 충돌이 발생한 경우에도 기지국은 단말기로 임의접속 응답 메시지를 전송할 수 있다. 보다 구체적으로, 기지국은 자신의 시간정렬정보를 알고 있는 고정된 단말기들 서로가 충돌된 경우에는 상기 고정된 단말기들을 페어링(pairing)하고, 동일한 업링크 자원을 할당할 수 있다. 보다 구체적으로, 고정된 단말기들은 서로 다른 두 개의 고정된 단말기를 나타낼 수 있다. 이와 같은 경우에, 프리앰블 충돌의 경우에도 업링크 자원을 공유하여 데이터 전송을 시도할 수 있어 보다 효율적으로 통신 자원을 이용 가능한 효과를 기대할 수 있다. 기지국의 동작에 관한 보다 자세한 설명은 아래에서 추가되는 도면과 함께 보다 자세히 설명될 것이다.
도 18는 일실시예에 따른 기지국의 임의접속 절차를 도시하는 흐름도이다.
단계(1810)에서 기지국은 단말기로부터 프리앰블 및 메시지를 포함하는 전송 시퀀스를 수신할 수 있다. 단계(1810)에 관한 보다 자세한 설명은 도 17의 단계(1710)에 관한 설명이 그대로 적용될 수 있다.
단계(1820)에서 기지국은 상기 전송 시퀀스를 전송한 단말기가 고정된 단말기인지 또는 이동식 단말기인지 여부를 식별할 수 있다. 일실시예에 따르면 기지국은 수신된 전송 시퀀스와 프리앰블 루트 인덱스 r에 연관되는 자도프 추 시퀀스 사이의 제1 상관 값을 계산할 수 있다. 더하여, 기지국은 기설정된 임계치 이상의 상관 값을 갖는 위치 번호를 피크 값에 상응하는 위치 번호로 검출할 수 있다. 기지국은 위치 번호가 존재하는 영역에 따라 상기 전송 시퀀스를 전송한 단말기가 고정된 단말기인지 또는 이동식 단말기인지 여부를 식별할 수 있다. 예시적으로, 프리앰블 인덱스의 값이 1 이상 자연수 K 이하로 검출된 경우에, 기지국은 상기 단말기를 고정된 단말기로 식별할 수 있다. 더하여, 프리앰블 인덱스의 값이 K + 1 이상 프리앰블 시퀀스의 개수 NPA 이하로 검출된 경우에, 기지국은 상기 단말기를 이동식 단말기로 식별할 수 있다. 위에 기재한 실시예는 이해를 돕기 위한 예시적 기재일 뿐, 다른 실시예들의 범위를 한정하거나 제한하는 것으로 해석되어서는 안될 것이다. 예시적으로, 자연수 K 값은 다양하게 변경 가능할 것이다.
다른 일실시예에 따르면 기지국은 수신된 전송 시퀀스와 제1 프리앰블 루트 인덱스 rfix 및 제2 프리앰블 루트 인덱스 rmob 중 어느 하나에 대응하는 자도프 추 시퀀스 사이의 제2 상관 값을 계산할 수 있다. 더하여, 기지국은 기설정된 임계치 이상의 상관 값을 갖는 피크 값이 검출되도록 하는 프리앰블 루트 인덱스를 계산할 수 있다. 상기 계산의 결과에 따라, 기지국은 상기 전송 시퀀스를 전송한 단말기가 고정된 단말기인지 또는 이동식 단말기인지 여부를 식별할 수 있다. 일실시예로서, 전송 시퀀스와 제1 프리앰블 루트 인덱스 rfix에 연관되는 자도프 추 시퀀스 사이의 제2 상관 값에서 피크 값이 검출된 경우에, 기지국은 상기 단말기를 고정된 단말기로 식별할 수 있다. 다른 일실시예로서, 전송 시퀀스와 제2 프리앰블 루트 인덱스 rmob에 연관되는 자도프 추 시퀀스 사이의 제2 상관 값에서 피크 값이 검출된 경우에, 기지국은 상기 단말기를 이동식 단말기로 식별할 수 있다.
전송 시퀀스를 전송한 단말기가 고정된 단말기로 식별된 경우에, 기지국은 단계(1830)를 수행할 수 있다. 단계(1830)에서 기지국은 단말기가 전송한 프리앰블 인덱스가 더블 액세스(double access) 프리앰블 인지 여부를 판단할 수 있다. 본 명세서 상에서 더블 액세스 프리앰블은 서로 다른 두 개의 단말기가 동일한 프리앰블 인덱스를 기지국으로 전송하여 충돌(collision)이 발생한 경우를 나타낼 수 있다.
보다 구체적으로, 단계(1830)에서 기지국은 메시지 루트 인덱스 k를 이용하여 수신된 프리앰블 인덱스의 개수를 계산할 수 있다. 메시지 루트 인덱스 k는 프리앰블 인덱스 i에 의해 k=f(i) 정의되는 인덱스일 수 있다. 더하여, 프리앰블 루트 인덱스 r과 메시지 루트 인덱스 k는 자도프 추 시퀀스의 상호상관을 이용할 수 있도록, 서로 상이한 값으로 설정될 수 있다. 단계(1830)에서 기지국은 전송 시퀀스와 메시지 루트 인덱스 k에 연관되는 자도프 추 시퀀스를 이용하여 제3 상관 값을 계산할 수 있다. 기지국은 전체 자도프 추 시퀀스에 대응하는 영역에서 제3 상관 값의 피크 개수를 판단할 수 있다. 메시지 루트 인덱스 k에 상응하는 영역은 프리앰블 루트 인덱스 r에 상응하는 영역보다 많은 위치번호를 포함할 수 있고, 그에 따라 보다 넓은 영역에서 피크 값의 분포를 계산해낼 수 있다. 상기 피크의 개수를 이용하여, 기지국은 동일한 프리앰블이 수신된 충돌 횟수를 판단할 수 있다. 예시적으로 상기 피크가 두 개인 경우에, 기지국은 수신된 프리앰블이 더블 액세스(double access) 프리앰블이라는 것을 판단할 수 있다. 또한 상기 피크가 한 개인 경우에, 기지국은 수신된 프리앰블이 싱글 액세스(single access) 프리앰블이라는 것을 판단할 수 있다.
단계(1830)에서 수신된 전송 시퀀스에 포함되는 프리앰블이 더블 액세스 프리앰블이라는 것이 판단된 경우에, 기지국은 단계(1840)를 수행할 수 있다. 단계(1840)에서 기지국은 제1 임의접속 응답 메시지를 생성하고, 상기 단말기로 생성된 제1 임의접속 응답 메시지를 전송할 수 있다. 기지국은 동일한 프리앰블 인덱스를 전송한 두 개의 고정된 단말기를 페어링(pairing)하고, 두 개의 고정된 단말기 각각으로 제1 임의접속 응답 메시지를 전송할 수 있다. 제1 임의접속 응답 메시지는 검출된 프리앰블 인덱스 및 업링크 자원의 위치 정보를 포함할 수 있다. 더하여, 제1 임의접속 응답 메시지는 수신된 두 개의 더블 액세스 프리앰블의 시간정렬정보 중 더 작은 값에 대응하는 시간정렬정보를 포함할 수 있다. 다시 말하여, 기지국은 자신과 가까운 고정된 단말기에 연관되는 시간정렬정보를 제1 임의접속 응답 메시지에 인코딩하고, 두 개의 고정된 단말기에 생성된 제1 임의접속 응답 메시지를 전송할 수 있다.
위치가 고정된 단말기는 기지국까지의 거리 또한 고정될 수 있다. 그에 따라 고정된 단말기 각각은 자신의 시간정렬정보를 미리 알 수 있고, 수신된 제1 임의접속 응답 메시지를 이용하여 자신이 전송한 프리앰블에 충돌이 존재하는지 여부와 자신이 전송한 프리앰블이 더블 액세스 프리앰블인지 여부를 판단할 수 있다. 본 실시예에 따를 때, 서로 다른 두 개의 고정된 단말기가 동일한 프리앰블을 전송하여 프리앰블의 충돌이 발생한 경우에도 임의접속 절차를 지속적으로 수행할 수 있다.
단계(1830)에서 수신된 전송 시퀀스에 포함되는 프리앰블이 더블 액세스 프리앰블이 아닌 것으로 판단된 경우에, 기지국은 단계(1850)를 수행할 수 있다. 더하여 단계(1820)에서 전송 시퀀스를 전송한 단말기가 이동식 단말기로 식별된 경우에, 기지국은 단계(1850)를 수행할 수 있다. 단계(1850)에서 기지국은 단말기가 전송한 프리앰블 인덱스가 싱글 액세스 프리앰블 인지 여부를 판단할 수 있다. 단계(1830)에 관한 설명은 단계(1850)에도 그대로 적용 가능할 것이다. 기지국은 메시지 루트 인덱스 k를 이용하여 수신된 프리앰블 인덱스의 개수가 하나인지 여부를 검출할 수 있다. 보다 자세한 설명은 앞서 기재한 설명과 중복되어 생략하기로 한다.
단계(1850)에서 수신된 전송 시퀀스에 포함되는 프리앰블이 싱글 액세스 프리앰블이 아닌 것으로 판단된 경우에 기지국은 백 오프를 수행하고 다음 임의접속 절차를 새롭게 진행할 수 있다. 다시 말하여 고정된 단말기로부터 적어도 세 개의 동일한 프리앰블이 수신된 경우에, 기지국은 백 오프를 수행하고 다음 임의접속 절차를 새롭게 실행할 수 있다. 또한 이동식 단말기로부터 적어도 두 개의 동일한 프리앰블이 수신된 경우에, 기지국은 백 오프를 수행하고 다음 임의접속 절차를 새롭게 실행할 수 있다.
다만, 단계(1850)에서 수신된 전송 시퀀스에 포함되는 프리앰블이 싱글 액세스 프리앰블로 판단된 경우에, 기지국은 단계(1860)를 수행할 수 있다. 단계(1860)에서 기지국은 서로 다른 싱글 액세스 프리앰블을 전송한 각각의 단말기들을 그룹핑할 수 있다.
단계(1870)에서 기지국은 그룹핑된 각각의 단말기들에게 동일한 업링크 자원을 할당할 수 있다. 예시적으로, 단계(1870)에서 기지국은 제1 단말기가 전송한 싱글 액세스 프리앰블의 인덱스, 제1 단말기의 시간정렬정보 및 공유되는 업링크 자원의 위치 정보를 포함하는 제2 임의접속 응답 메시지를 생성하고 상기 단말기로 전송할 수 있다. 보다 구체적으로, 서로 다른 M 개의 단말기들이 그룹핑된 경우에, 기지국은 각각의 단말기에 대응하는 서로 다른 M 개의 임의접속 응답 메시지를 생성할 수 있다. 각각의 단말기는 자신에게 대응하는 제2 임의접속 응답 메시지를 수신할 수 있다. 다만, 제2 임의접속 응답 메시지에 포함되는 상기 업링크 자원은 함께 그룹핑된 다른 단말기들과 공유하여 재사용될 수 있다.
단계(1840)이 수행된 경우 또는 단계(1870)이 수행된 경우에 기지국은 추가적인 임의접속 절차를 수행하는 단계(1880)를 수행할 수 있다. 단계(1880)에서 기지국은 단말기로부터 업링크 자원을 통하여 메시지를 수신할 수 있다. 더하여, 기지국은 수신된 메시지를 순차적 간섭 제거(SIC: Successive Interference Cancelation) 방식을 이용하여 디코딩할 수 있다. 순차적 간섭 제거 기술은 수신된 신호들의 신호 강도의 차이를 이용하여 신호를 처리하는 기술을 나타낸다. 다시 말하여, 기지국은 강한 신호를 디코딩하고, 중첩된 신호로부터 강한 신호를 먼저 추출하고 나머지 신호로부터 약한 신호를 제거하는 방식으로 하나의 업링크 자원을 통하여 전송된 복수의 메시지 각각을 디코딩할 수 있다. 순차적 간섭 제거 기술은 기술 분야에 속하는 전문가에게는 straight forward한 것이므로 자세한 설명은 생략한다.
도 19는 일실시예에 따른 단말기의 임의접속 절차를 도시하는 흐름도이다.
도 19를 참조하면, 고정된 단말기가 기지국과 임의접속 절차를 수행하는 흐름도가 도시된다. 단계(1910)에서 단말기는 미리 지정된 통신 방식에 따라 기지국으로 프리앰블을 전송할 수 있다. 일실시예에 따르면, 단말기는 전송 가능한 프리앰블 시퀀스의 개수 NPA 중 미리 지정된 범위 내의 프리앰블 인덱스를 기지국으로 전송할 수 있다. 다른 일실시예에 따르면, 단말기는 미리 지정된 프리앰블 루트 인덱스 rfix를 이용하여 생성된 프리앰블을 기지국으로 전송할 수 있다.
단계(1920)에서 단말기는 자신이 전송한 프리앰블 인덱스를 포함하는 임의접속 응답 메시지가 수신되는지 여부를 판단할 수 있다. 단계(1920)에서 자신이 전송한 프리앰블 인덱스를 포함하는 임의접속 응답 메시지가 수신되지 않는 것으로 판단된 경우에, 단말기는 백 오프를 수행하고 새로운 임의접속 절차를 시작할 수 있다.
단계(1920)에서 자신이 전송한 프리앰블 인덱스를 포함하는 임의접속 응답 메시지가 수신된 것으로 판단된 경우에, 단말기는 단계(1930)를 수행할 수 있다. 단계(1930)에서 단말기는 수신된 임의접속 응답 메시지 내에 자신의 시간정렬정보가 포함되어 있는지 여부를 판단할 수 있다. 본 실시예의 경우에, 단말기는 고정된 위치에서 기지국과 통신하는 노드를 나타낼 수 있다. 이 경우에, 단말기와 기지국 사이의 물리적인 거리는 고정된 값을 나타낼 수 있어 단말기는 기설정된 범위 내에 존재하는 자신의 시간정렬정보를 미리 알 수 있다. 그에 따라, 단말기는 수신된 임의접속 응답 메시지로부터 시간정렬정보를 확인하는 것으로서 자신이 전송한 프리앰블에 충돌이 발생하였는지 여부 및 업링크 자원을 다른 단말기들과 공유하여 사용하는 경우인지 여부 등을 확인할 수 있다.
단계(1930)에서 상기 단말기에 연관되는 시간정렬정보가 임의접속 응답 메시지에 포함된 것으로 확인된 경우, 단말기는 단계(1940)를 수행할 수 있다. 단말기는 자신에게 할당된 업링크 자원을 포함하는 다른 임의접속 응답 메시지가 존재하는지 여부를 판단할 수 있다.
단계(1940)에서 자신에게 할당된 업링크 자원을 포함하는 다른 임의접속 응답 메시지가 존재하는 것으로 판단된 경우, 단말기는 단계(1950)를 수행할 수 있다. 단계(1950)에서 단말기는 다른 임의접속 응답 메시지에 포함되는 시간정렬정보와 단말기에 연관되는 시간정렬정보를 비교할 수 있다. 더하여, 단말기는 상기 비교의 결과에 기초하여 미리 지정된 기준 파워보다 소정 크기만큼 변화되도록 데이터의 전송 파워를 조절할 수 있다. 단말기가 다른 임의접속 메시지에 포함되는 시간정렬정보를 비교하고, 전송 파워를 조절하는 구성에 관한 보다 자세한 설명은 추가될 도면에서 보다 자세하게 설명될 것이다.
단계(1930)에서 상기 단말기에 연관되는 시간정렬정보가 임의접속 응답 메시지에 포함되지 않은 것으로 확인된 경우, 단말기는 단계(1960)를 수행할 수 있다. 보다 구체적으로, 수신된 임의접속 응답 메시지에 포함된 시간정렬정보는 기지국과 상기 단말기보다 가까운 거리가 존재하는 다른 단말기의 시간정렬정보를 나타낼 수 있다. 단말기는 자신에 연관되는 시간정렬정보가 아닌 다른 시간정렬정보가 임의접속 응답 메시지에 포함된 것을 확인하고, 현재 전송된 프리앰블이 더블 액세스 프리앰블인 경우라고 판단할 수 있다. 그에 따라, 단말기는 미리 지정된 기준 파워보다 소정 크기만큼 변화되도록 데이터의 전송 파워를 조절할 수 있다. 앞서 기재한 바와 같이, 단말기가 데이터의 전송 파워를 조절하는 구성에 관한 보다 자세한 설명은 이하에 추가될 도면을 통해 설명될 것이다.
단계(1940)에서 자신에게 할당된 업링크 자원을 포함하는 다른 임의접속 응답 메시지가 존재하지 않는 것으로 판단된 경우 또는 단계(1950)가 수행된 경우 또는 단계(1960)가 수행된 경우, 단말기는 임의접속 응답 메시지 내에 포함된 업링크 자원의 위치 정보를 이용하여 기지국으로 메시지를 전송하는 단계(1970)를 수행할 수 있다. 본 실시예의 경우에 서로 다른 두 개의 단말기가 동일한 프리앰블을 전송한 경우에도, 각각의 단말기는 각각의 전송 파워를 조절하는 방식에 따라 기지국과의 메시지 전송을 수행할 수 있어 통신 자원을 효율적으로 이용할 수 있다.
도 20는 일실시예에 따른 단말기를 나타내는 블록도이다.
도 20를 참조하면, 단말기(2000)는 판단부(2010)와 제어부(2020)를 포함할 수 있다. 더하여, 단말기(2000)는 적어도 하나의 프로세서를 포함하고, 상기 적어도 하나의 프로세서에 의해서 적어도 일시적으로 구현될 수 있다. 판단부(2010)는 수신된 임의접속 응답 메시지에 단말기(2000)가 기전송한 프리앰블 인덱스가 포함되는지 여부를 판단할 수 있다. 또한, 판단부(2010)는 수신된 임의접속 응답 메시지에 단말기(2000)에 연관되는 시간정렬정보가 포함되는지 여부를 판단할 수 있다. 판단부(2010)의 동작에 관한 설명은 앞서 기재한 단계(1920) 및 단계(1930)에 관한 설명이 그대로 적용될 수 있어 자세한 설명은 생략한다.
제어부(2020)는 판단부(2010)의 판단 결과에 따라, 업링크 자원을 통하여 전송되는 데이터의 전송 파워를 조절할 수 있다. 상기 업링크 자원은 수신된 임의접속 응답 메시지에 포함되는 업링크 자원을 나타낼 수 있다.
일실시예에 따르면, 수신된 임의접속 응답 메시지에 단말기(2000)가 전송한 프리앰블 및 단말기(2000)에 연관되는 시간정렬정보가 포함된 것으로 판단된 경우, 제어부(2020)는 미리 지정된 기준 파워를 이용하여 데이터를 기지국으로 전송할 수 있다. 상기 미리 지정된 기준 파워는 LTE 표준에 상응하는 파워 값을 나타낼 수 있다.
다른 일실시예에 따르면, 수신된 임의접속 응답 메시지에 단말기(2000)가 전송한 프리앰블이 포함되나 단말기(2000)에 연관되는 시간정렬정보는 포함되지 않는 것으로 판단된 경우, 제어부(2020)는 미리 지정된 기준 파워보다 소정 크기만큼 변화된 파워를 이용하여 데이터를 전송할 수 있다. 미리 지정된 통신 방식에 상응하는 단말기(2000)의 신호 대 잡음비(SNR: Signal to Noise ratio)를
Figure PCTKR2016001728-appb-I000080
로 가정하자. 이 경우에, 단말기(2000)의 신호 대 잡음비
Figure PCTKR2016001728-appb-I000081
는 아래의 수학식 11과 같이 계산될 수 있다.
Figure PCTKR2016001728-appb-I000082
E[HA]는 단말기(2000)의 기대 채널 이득을 나타내고, Pref,A는 단말기(2000)의 미리 지정된 기준 파워를 나타낼 수 있다. 더하여, rA는 기지국과 단말기(2000) 사이의 거리를 나타내고,
Figure PCTKR2016001728-appb-I000083
는 경로 손실 인자(path loss coefficient)를 나타내고, N0는 잡음 파워를 나타낼 수 있다. 제어부(2020)는 단말기(2000)가 데이터를 전송하는 파워를 아래의 수학식 12의 PA와 같이 조절할 수 있다.
Figure PCTKR2016001728-appb-I000084
예시적으로, 제어부(2020)는 단말기(2000)가 전송하는 데이터의 전송 파워를 기준 파워 Pref,A보다 x dB 증가시킬 수 있다. 일실시예에 따르면, x dB는 3 dB로 설정될 수 있다. 단말기(2000)와 동일한 임의접속 응답 메시지를 수신한 다른 단말기가 기준 파워로 메시지를 전송한 경우를 가정하자. 기지국은 순차적 간섭 제거 방식에 따라 우선적으로 단말기(2000)로부터 수신된 메시지를 디코딩할 수 있고, 더하여 기준 파워로 메시지를 전송하여 단말기(2000)보다 전송 파워가 낮은 다른 단말기의의 메시지를 디코딩할 수 있다. 본 실시예에서는 단말기(2000)가 전송하는 데이터의 전송 파워를 기준 파워 Pref,A보다 x dB 증가시키는 실시예가 도시되나 이는 다른 실시예의 범위를 한정하거나 제한하는 것은 아닐 것이다. 순차적 간섭 제거 방식을 이용하기 위해 단말기(2000)가 전송하는 데이터의 전송 파워를 기준 파워 Pref,A보다 x dB 감소시키는 실시예 또한 구현 가능할 것이다.
또 다른 일실시예에 따르면, 수신된 임의접속 응답 메시지에 단말기(2000)가 전송한 프리앰블 및 단말기(2000)에 연관되는 시간정렬정보가 포함되나 단말기(2000)에 할당된 동일한 업링크 자원을 포함하는 다른 임의접속 응답 메시지가 수신된 것으로 판단된 경우, 판단부(2010)는 다른 임의접속 응답 메시지에 포함되는 각각의 시간정렬정보와 상기 단말기에 연관되는 시간정렬정보를 비교할 수 있다. 제어부(2020)는 단말기(2000)에 연관되는 시간정렬정보보다 큰 값을 갖는 시간정렬정보의 개수를 계산할 수 있다.
본 실시예에 따를 때, 단말기(2000)는 기지국으로 충돌 없는 싱글 액세스 프리앰블을 전송한 경우가 설명될 수 있다. 예시적으로, 단말기(2000)와 동일한 업링크 자원을 할당 받은 제1 단말기 및 제2 단말기가 존재하는 경우를 가정하자. 제1 단말기에 연관되는 제1 시간정렬정보 및 제2 단말기에 연관되는 제2 시간정렬정보가 모두 단말기(2000)의 시간정렬정보보다 크다면, 단말기(2000)는 아래의 수학식 13과 같이 데이터를 전송하기 위한 파워 PA를 조절할 수 있다.
Figure PCTKR2016001728-appb-I000085
자신의 시간정렬정보가 다른 단말기보다 작은 경우, 단말기(2000)는 자신과 기지국과의 거리가 다른 단말기보다 가깝다는 것을 판단할 수 있다. 그에 따라, 단말기(2000)는 자신의 전송 파워를 높여서 기지국과 가까운 자신의 데이터가 우선적으로 디코딩되도록 전송 파워를 조절할 수 있다. 본 실시예에서 기준 파워보다 2x dB만큼 파워를 증가시킨 실시예가 도시되나 이는 다른 실시예의 범위를 제한하거나 한정하는 것은 아니고, 2x dB만큼 파워를 감소시킨 실시예 또한 구현 가능할 것이다.
도 21은 다른 일실시예에 따른 단말기의 임의접속 절차를 도시하는 흐름도이다.
도 21을 참조하면, 이동식 단말기가 기지국과 임의접속 절차를 수행하는 흐름도가 도시된다. 단계(2110)에서 단말기는 미리 지정된 통신 방식에 따라 기지국으로 프리앰블을 전송할 수 있다. 일실시예에 따르면, 단말기는 전송 가능한 프리앰블 시퀀스의 개수 NPA 중 미리 지정된 범위의 프리앰블을 기지국으로 전송할 수 있다. 다른 일실시예에 따르면, 단말기는 미리 지정된 프리앰블 루트 인덱스 rmob를 이용하여 생성된 프리앰블을 기지국으로 전송할 수 있다.
단계(2120)에서 단말기는 자신이 전송한 프리앰블 인덱스를 포함하는 임의접속 응답 메시지가 수신되는지 여부를 판단할 수 있다. 단계(2120)에 관한 설명은 앞서 기재한 단계(1920)에 관한 설명이 그대로 적용될 수 있어 자세한 설명은 생략한다.
단계(2120)에서 자신이 전송한 프리앰블 인덱스를 포함하는 임의접속 응답 메시지가 수신된 것으로 판단된 경우에, 단말기는 단계(2130)를 수행할 수 있다. 단계(2130)에서 단말기는 자신에게 할당된 업링크 자원과 동일한 업링크 자원을 포함하는 다른 임의접속 응답 메시지가 존재하는지 여부를 판단할 수 있다.
단계(2130)에서 자신에게 할당된 업링크 자원을 포함하는 다른 임의접속 응답 메시지가 존재하는 것으로 판단된 경우, 단말기는 단계(2140)를 수행할 수 있다. 단계(2140)에서 단말기는 다른 임의접속 응답 메시지에 포함되는 시간정렬정보와 단말기에 연관되는 시간정렬정보를 비교할 수 있다. 더하여, 단말기는 상기 비교의 결과에 기초하여 미리 지정된 기준 파워보다 소정 크기만큼 변화되도록 데이터의 전송 파워를 조절할 수 있다. 단계(2140)에서 단말기가 데이터의 전송 파워를 조절하는 과정에서 관한 설명은 제어부(2020)에 관한 설명이 그대로 적용될 수 있어 자세한 설명은 생략한다.
단계(2140)가 수행된 경우 또는 단계(2130)에서 자신에게 할당된 업링크 자원을 포함하는 다른 임의접속 응답 메시지가 존재하지 않는 것으로 판단된 경우, 단말기는 임의접속 응답 메시지 내에 포함되는 업링크 자원을 이용하여 기지국으로 메시지를 전송하는 단계(2150)를 수행할 수 있다.
도 22는 일실시예에 따른 기지국을 나타내는 블록도이다.
도 22를 참조하면, 기지국(2200)은 식별부(2210), 판단부(2220) 및 생성부(2230)를 포함할 수 있다. 식별부(2210)는 수신된 프리앰블을 이용하여 상기 프리앰블에 연관되는 단말기가 고정된 단말기(fixed terminal)인지 또는 이동식 단말기(mobile terminal)인지 여부를 식별할 수 있다.
일실시예에 따르면, 식별부(2210)는 디코딩된 프리앰블의 인덱스 크기에 따라 상기 단말기가 고정된 단말기인지 또는 이동식 단말기인지 여부를 식별할 수 있다.
다른 일실시예에 따르면, 식별부(2210)는 프리앰블의 디코딩에 이용되는 루트 인덱스에 따라 상기 단말기가 고정된 단말기인지 또는 이동식 단말기인지 여부를 식별할 수 있다.
판단부(2220)는 프리앰블에 연관되는 인덱스와 동일한 값을 갖는 프리앰블이 수신된 횟수를 판단할 수 있다. 보다 구체적으로, 판단부(2220)는 프리앰블 인덱스에 따라 정의되는 메시지 루트 인덱스와 자도프 추 시퀀스를 이용하여 동일한 값을 갖는 프리앰블이 수신된 횟수를 판단할 수 있다. 보다 구체적으로, 판단부(2220)는 수신된 시퀀스와 메시지 루트 인덱스에 연관되는 자도프 추 시퀀스의 상관 값을 계산하고, 상기 상관 값의 그래프에서 임계치를 초과하는 피크의 개수에 따라 동일한 값을 갖는 프리앰블이 수신된 횟수를 판단할 수 있다.
생성부(2230)는 식별부(2210)의 식별의 결과 및 판단부(2220)의 판단의 결과에 따라 임의접속 응답 메시지를 생성할 수 있다.
일실시예에 따르면 상기 단말기가 고정된 단말기로 식별되고 상기 인덱스와 동일한 값을 갖는 프리앰블이 두 개 수신된 것으로 판단된 경우에, 생성부(2230)는 상기 인덱스, 업링크 자원의 위치 정보 및 상기 두 개의 프리앰블의 시간정렬정보 중 더 작은 값을 나타내는 시간정렬정보를 포함하는 상기 임의접속 응답 메시지를 생성할 수 있다.
다른 일실시예에 따르면 상기 단말기가 고정된 단말기로 식별되고 상기 인덱스와 동일한 값을 갖는 프리앰블이 적어도 세 개 이상 수신된 것으로 판단된 경우에, 생성부(2230)는 임의접속 응답 메시지를 생성하지 않고 백 오프를 수행하고 새로운 임의접속 절차를 시작할 수 있다.
또 다른 일실시예에 따르면 상기 단말기가 이동식 단말기로 식별되고 상기 인덱스와 동일한 값을 갖는 프리앰블이 복수 개 수신된 것으로 판단된 경우에, 생성부(2230)는 임의접속 응답 메시지를 생성하지 않고 백 오프를 수행하고 새로운 임의접속 절차를 시작할 수 있다.
또 다른 일실시예에 따르면 수신된 프리앰블 인덱스와 동일한 값을 갖는 프리앰블이 하나 수신된 것으로 판단된 경우에, 생성부(2230)는 제1 프리앰블을 전송한 제1 단말기와 제2 프리앰블을 전송한 제2 단말기를 그룹핑할 수 있다. 보다 구체적으로, 제1 프리앰블은 상기 제1 프리앰블에 연관되는 제1 인덱스와 동일한 값을 갖는 프리앰블이 하나 수신되고 또한 제2 프리앰블 역시 상기 제2 프리앰블에 연관되는 제2 인덱스와 동일한 값을 갖는 프리앰블이 하나 수신된 것을 나타낼 수 있다.
생성부(2230)는 상기 제1 프리앰블에 연관되는 제1 단말기 및 상기 제2 프리앰블에 연관되는 제2 단말기에게 동일한 업링크 자원을 할당되도록 하는 임의접속 응답 메시지를 생성할 수 있다. 생성된 각각의 임의접속 응답 메시지는 제1 단말기 및 제2 단말기로 각각 전송될 수 있다. 예시적으로, 제1 단말기로 전송되는 제1 임의접속 응답 메시지는 제1 단말기가 전송한 프리앰블 인덱스, 제1 단말기에 연관되는 시간정렬정보 및 공유되는 동일한 업링크 자원의 위치 정보를 포함할 수 있다.
이상에서 설명된 실시예들은 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치, 방법 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPGA(field programmable gate array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.

Claims (39)

  1. 프로세서를 포함하며 기지국과 임의접속 절차를 수행하는 단말기에 있어서, 상기 단말기는 상기 프로세서에 의해 적어도 일시적으로 구현되는:
    상기 기지국과의 지정된 통신 방식에 따라 물리적 임의접속 채널에 상응하는 전송 가능한 메시지 크기를 결정하는 결정부;
    상기 메시지 크기에 상응하도록 메시지를 설정하고 상기 메시지로부터 프리앰블 인덱스 및 적어도 하나의 메시지 인덱스 각각을 계산하는 연산부; 및
    상기 프리앰블 인덱스 및 상기 적어도 하나의 메시지 인덱스 각각을 인코딩하여 상기 기지국으로 전송하도록 제공하는 인코더
    를 포함하는 단말기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 결정부는 상기 지정된 통신 방식에 대응하는 자도프 추 시퀀스 길이, 프리앰블 시퀀스 개수, 및 메시지 루트 인덱스 함수의 개수에 따라 상기 전송 가능한 메시지 크기를 결정하는 단말기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 연산부는 상기 프리앰블 인덱스를 독립 변수로 하는 적어도 하나의 메시지 루트 인덱스 함수 각각을 이용하여 프리앰블 루트 인덱스와는 상이한 적어도 하나의 메시지 루트 인덱스를 계산하는 단말기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 연산부는 상기 설정된 메시지의 시작 비트에서부터 상기 적어도 하나의 메시지 인덱스 각각에 대응하는 적어도 하나의 메시지 비트열을 반복적으로 추출하고, 상기 남겨진 메시지로부터 프리앰블 비트열을 추출하는 단말기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 지정된 통신 방식에 대응하는 자도프 추 시퀀스 길이보다 증가된 메시지를 전송하는 경우에, 상기 결정부는 상기 물리적 임의접속 채널에 대응하는 복수의 서브 프레임을 이용하여 상기 증가된 메시지를 전송하도록 결정하는 단말기.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 인코더는 프리앰블 루트 인덱스에 대응하는 자도프 추 시퀀스를 상기 프리앰블 인덱스에 대응하는 상수 값만큼 순환 이동한 프리앰블 시퀀스 및 상기 적어도 하나의 메시지 루트 인덱스 각각에 대응하는 자도프 추 시퀀스를 상기 프리앰블 인덱스에 대응하는 상수 값과 상기 적어도 하나의 메시지 인덱스 각각의 합만큼 순환 이동한 메시지 시퀀스 각각을 생성하여 상기 기지국으로 전송하도록 제공하는 단말기.
  7. 제1항에 있어서,
    프리앰블 전송 모드 및 메시지 동시 전송 모드 중에서 어느 하나를 선택하는 선택부
    를 더 포함하고,
    상기 선택부가 상기 프리앰블 전송 모드를 선택한 경우, 상기 인코더는 상기 프리앰블 인덱스를 인코딩하고 상기 기지국으로 전송하는 단말기.
  8. 프로세서를 포함하며 기지국과 임의접속 절차를 수행하는 단말기에 있어서, 상기 단말기는 상기 프로세서에 의해 적어도 일시적으로 구현되는:
    전송된 시퀀스에 대응하는 임의접속 응답 메시지의 수신 여부를 판단하는 판단부; 및
    상기 판단의 결과에 따라 상기 임의접속 응답 메시지가 수신 되지 않은 경우에, 기설정된 시간 간격에 대응하는 백 오프를 수행하는 제어부
    를 포함하고,
    상기 전송된 시퀀스는 프리앰블 및 적어도 하나의 메시지를 포함하는 단말기.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 판단의 결과에 따라 상기 임의접속 응답 메시지가 수신된 경우에, 상기 제어부는 상기 임의접속 응답 메시지에 포함되는 업링크 자원을 이용하여 추가 메시지를 상기 기지국으로 전송하는 단말기.
  10. 프로세서를 포함하며 단말기와 임의접속 절차를 수행하는 기지국에 있어서, 상기 기지국은 상기 프로세서에 의해서 적어도 일시적으로 구현되는:
    상기 단말기로부터 수신된 시퀀스와 프리앰블에 연관되는 자도프 추 시퀀스를 이용하여 수신된 프리앰블 인덱스를 연산하는 연산부; 및
    상기 프리앰블 인덱스에 의해 결정되는 메시지 루트 인덱스에 연관되는 자도프 추 시퀀스를 이용하여 상기 프리앰블의 충돌 여부를 판단하는 판단부
    를 포함하는 기지국.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 판단부는 상기 수신된 시퀀스와 상기 메시지 루트 인덱스에 연관되는 자도프 추 시퀀스의 상관 값을 연산하고, 기설정된 임계치를 초과하는 상기 상관 값의 피크가 두 개 이상인 경우에는 상기 프리앰블의 충돌을 판단하는 기지국.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 프리앰블 인덱스 및 메시지 인덱스를 이용하여 상기 단말기가 상기 임의접속 절차를 통해 전송한 메시지를 디코딩하는 디코더
    를 더 포함하고,
    상기 판단의 결과에 따라 상기 프리앰블이 충돌 되지 않은 경우에, 상기 연산부는 상기 수신된 시퀀스와 상기 메시지 루트 인덱스에 연관되는 자도프 추 시퀀스를 이용하여 상기 메시지 인덱스를 연산하는 기지국.
  13. 프로세서를 포함하며 단말기와 임의접속 절차를 수행하는 기지국에 있어서, 상기 기지국은 상기 프로세서에 의해서 적어도 일시적으로 구현되는:
    상기 단말기로부터 수신된 시퀀스를 이용하여 프리앰블 인덱스에 대응하는 상관 값과 적어도 하나의 메시지 인덱스 각각에 대응하는 상관 값을 계산하는 연산부; 및
    상기 프리앰블 인덱스에 대응하는 상관 값 및 상기 적어도 하나의 메시지 인덱스 각각에 대응하는 상관 값에 기초하여 프리앰블 인덱스 및 상기 적어도 하나의 메시지 인덱스 각각을 검출하는 검출부
    를 포함하는 기지국.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 연산부는 적어도 하나의 메시지 인덱스 함수를 이용하여 상기 프리앰블 인덱스에 따라 결정되는 적어도 하나의 메시지 루트 인덱스를 계산하고, 상기 적어도 하나의 메시지 루트 인덱스에 대응하는 자도프 추 시퀀스를 이용하여 상기 적어도 하나의 메시지 인덱스 각각에 대응하는 상관 값을 계산하는 기지국.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 검출부는 상기 프리앰블 인덱스에 대응하는 상관 값의 피크에 대응하는 위치 번호 및 상기 적어도 하나의 메시지 인덱스에 대응하는 상관 값 각각의 피크에 대응하는 위치 번호를 비교하여 상기 적어도 하나의 메시지 인덱스 각각을 검출하는 기지국.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 메시지 인덱스 및 상기 프리앰블 인덱스를 이용하여 상기 단말기가 상기 임의접속 절차를 통해 전송한 메시지를 디코딩하는 디코더
    를 더 포함하는 기지국.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 디코더는 상기 디코딩된 메시지에서 미리 지정된 프리픽스 비트를 식별하여, 상기 프리픽스 비트에 따라 상기 단말기의 동작 모드를 판단하는 기지국.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 디코더는 임의접속 자원을 이용하여 후속 메시지를 전송하는 제1 모드, 단일 프레임을 통하여 상기 메시지를 전송하고 상기 전송을 끝내는 제2 모드 및 추가적인 프레임을 통하여 상기 후속 메시지를 전송하는 제3 모드 중 적어도 하나를 상기 동작 모드로서 판단하는 기지국.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 동작 모드가 상기 제1 모드인 경우, 상기 디코딩되는 메시지는 상기 후속 메시지를 전송하도록 하는 리소스 블록 크기 정보를 포함하는 스케쥴링 요청을 포함하는 기지국.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 동작 모드가 상기 제3 모드인 경우, 상기 디코더는 상기 메시지가 상기 단말기가 전송하는 전체 메시지의 일부라고 판단하고, 상기 추가적인 프레임에서 디코딩되는 후속 메시지를 병합하는 기지국.
  21. 복수의 단말기와 임의접속 절차를 수행하는 기지국이 접속 로드를 제어하는 방법에 있어서, 상기 방법은:
    수신된 복수의 시퀀스에서 프리앰블 인덱스 각각에 대응하는 적어도 하나의 메시지 인덱스를 검출하는 단계;
    상기 검출된 적어도 하나의 메시지 인덱스의 개수에 상응하는 접속 로드를 계산하는 단계; 및
    기설정된 임계치와 상기 접속 로드를 비교하여 상기 비교 결과에 따라 물리적 임의접속 채널의 접속 주기를 제어하는 단계
    를 포함하는 방법.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 접속 주기를 제어하는 단계는 상기 임계치 보다 상기 접속 로드가 작은 경우에 상기 접속 주기에 대응하는 TRACH를 더 크게 설정하고, 상기 임계치 보다 상기 접속 로드가 큰 경우에는 상기 접속 주기에 대응하는 TRACH를 더 작게 설정하는 단계를 포함하는 방법.
  23. 적어도 하나의 프로세서를 포함하고, 상기 적어도 하나의 프로세서에 의해서 적어도 일시적으로 구현되는 단말기에 있어서,
    수신된 임의접속 응답 메시지(Random Access Response)에 상기 단말기가 전송한 프리앰블 및 상기 단말기에 연관되는 시간정렬정보가 포함되는지 여부를 판단하는 판단부; 및
    상기 판단의 결과에 따라, 상기 임의접속 응답 메시지에 포함되는 업링크 자원(Uplink Resource Grant)을 통하여 전송되는 데이터의 전송 파워를 조절하는 제어부
    를 포함하는 단말기.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 임의접속 응답 메시지에 상기 프리앰블 및 상기 시간정렬정보가 포함된 것으로 판단된 경우, 상기 제어부는 미리 지정된 기준 파워를 이용하여 상기 데이터를 전송하는 단말기.
  25. 제23항에 있어서,
    상기 임의접속 응답 메시지에 상기 프리앰블이 포함되고, 상기 시간정렬정보가 포함되지 않는 것으로 판단된 경우, 상기 제어부는 미리 지정된 기준 파워보다 소정 크기만큼 변화된 파워를 이용하여 상기 데이터를 전송하는 단말기.
  26. 제25항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 미리 지정된 기준 파워를 상기 소정 크기만큼 증가시키거나 또는 감소시킨 상기 변화된 파워를 이용하여 상기 데이터를 전송하는 단말기.
  27. 적어도 하나의 프로세서를 포함하고, 상기 적어도 하나의 프로세서에 의해서 적어도 일시적으로 구현되는 단말기에 있어서,
    상기 단말기에 연관되는 업링크 자원과 동일한 업링크 자원을 포함하는 임의접속 응답 메시지의 개수를 판단하는 판단부; 및
    상기 판단의 결과에 따라, 상기 업링크 자원을 통하여 전송되는 데이터의 전송 파워를 조절하는 제어부
    를 포함하는 단말기.
  28. 제27항에 있어서,
    상기 단말기에 연관되는 업링크 자원은 상기 단말기가 전송한 프리앰블 및 상기 단말기에 연관되는 시간정렬정보를 포함하는 임의접속 응답 메시지에 포함되는 것을 특징으로 하는 단말기.
  29. 제27항에 있어서,
    상기 단말기에 연관되는 업링크 자원을 포함하는 하나의 임의접속 응답 메시지가 수신된 것으로 판단된 경우, 상기 제어부는 미리 지정된 기준 파워를 이용하여 상기 데이터를 전송하는 단말기.
  30. 제27항에 있어서,
    상기 단말기에 연관되는 업링크 자원을 포함하는 복수의 임의접속 응답 메시지가 수신된 것으로 판단된 경우, 상기 판단부는 상기 복수의 임의접속 응답 메시지에 포함되는 각각의 시간정렬정보와 상기 단말기에 연관되는 시간정렬정보를 비교하는 단말기.
  31. 제30항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 비교의 결과에 기초하여 미리 지정된 기준 파워보다 소정 크기만큼 변화된 파워를 이용하여 상기 데이터를 전송하는 단말기.
  32. 제31항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 단말기에 연관되는 시간정렬정보보다 큰 값을 갖는 시간정렬정보의 개수를 계산하고, 상기 개수에 기초하여 상기 미리 지정된 기준 파워보다 소정 크기만큼 변화된 파워를 이용하여 상기 데이터를 전송하는 단말기.
  33. 수신된 임의접속 응답 메시지에 미리 전송한 프리앰블 및 상기 프리앰블의 전송에 연관되는 시간정렬정보가 포함되는지 여부를 판단하는 단계; 및
    상기 판단의 결과에 따라, 상기 임의접속 응답 메시지에 포함되는 업링크 자원을 통하여 전송되는 데이터의 전송 파워를 조절하는 단계
    를 포함하는 임의접속 방법.
  34. 제33항에 있어서,
    상기 데이터의 전송 파워를 조절하는 단계는,
    상기 임의접속 응답 메시지에 상기 프리앰블 및 상기 시간정렬정보가 포함된 것으로 판단된 경우, 미리 지정된 기준 파워를 이용하여 상기 데이터를 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 임의접속 방법.
  35. 제33항에 있어서,
    상기 데이터의 전송 파워를 조절하는 단계는,
    상기 임의접속 응답 메시지에 상기 프리앰블이 포함되고, 상기 시간정렬정보가 포함되지 않는 것으로 판단된 경우, 상기 제어부는 미리 지정된 기준 파워보다 소정 크기만큼 변화된 파워를 이용하여 상기 데이터를 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 임의접속 방법.
  36. 수신된 프리앰블을 이용하여 상기 프리앰블에 연관되는 기기가 고정된 기기인지 이동식 기기인지 여부를 식별하는 단계;
    상기 프리앰블과 동일한 값을 갖는 프리앰블이 수신된 횟수를 판단하는 단계; 및
    상기 식별의 결과 및 상기 판단의 결과에 따라 임의접속 응답 메시지를 생성하는 단계
    를 포함하는 임의접속 방법.
  37. 제36항에 있어서,
    상기 임의접속 응답 메시지를 생성하는 단계는,
    상기 기기가 고정된 기기로 식별되고, 상기 프리앰블과 동일한 값을 갖는 프리앰블이 두 개 수신된 것으로 판단된 경우에, 상기 프리앰블, 업링크 자원의 위치 정보 및 상기 두 개의 프리앰블의 시간정렬정보 중 더 작은 값의 시간정렬정보를 포함하는 상기 임의접속 응답 메시지를 생성하는 단계를 포함하는 임의접속 방법.
  38. 제36항에 있어서,
    상기 임의접속 응답 메시지를 생성하는 단계는,
    상기 프리앰블과 동일한 값을 갖는 프리앰블이 제1 프리앰블로서 하나 수신된 것으로 판단된 경우에, 상기 제1 프리앰블에 대응하는 제1 단말기를 동일한 값을 갖는 프리앰블이 하나 수신된 상기 제2 프리앰블에 대응하는 제2 단말기와 그룹핑하는 단계를 포함하는 임의접속 방법.
  39. 제38항에 있어서,
    상기 임의접속 응답 메시지를 생성하는 단계는,
    상기 제1 단말기 및 상기 제2 단말기에 할당되는 동일한 업링크 자원을 포함하는 상기 임의접속 응답 메시지를 생성하는 임의접속 방법.
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