WO2016186385A1 - 무선 통신 시스템에서 랜덤 액세스를 위한 장치 및 방법 - Google Patents

무선 통신 시스템에서 랜덤 액세스를 위한 장치 및 방법 Download PDF

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WO2016186385A1
WO2016186385A1 PCT/KR2016/005058 KR2016005058W WO2016186385A1 WO 2016186385 A1 WO2016186385 A1 WO 2016186385A1 KR 2016005058 W KR2016005058 W KR 2016005058W WO 2016186385 A1 WO2016186385 A1 WO 2016186385A1
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random access
base station
access preamble
terminal
mtc
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PCT/KR2016/005058
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박승훈
정민영
김준석
류선희
정병훈
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삼성전자주식회사
성균관대학교산학협력단
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    • H04W74/00—Wireless channel access, e.g. scheduled or random access
    • H04W74/08—Non-scheduled or contention based access, e.g. random access, ALOHA, CSMA [Carrier Sense Multiple Access]
    • H04W74/0833—Non-scheduled or contention based access, e.g. random access, ALOHA, CSMA [Carrier Sense Multiple Access] using a random access procedure

Definitions

  • the present invention relates to a technique for random access in a wireless communication system.
  • a 5G communication system or a pre-5G communication system is called a Beyond 4G Network communication system or a Long Term Evolution (LTE) system (Post LTE) system.
  • LTE Long Term Evolution
  • 5G communication systems are being considered for implementation in the ultra-high frequency (mmWave) band (eg, such as the 60 Gigabit (60 GHz) band).
  • mmWave ultra-high frequency
  • 60 GHz 60 Gigabit
  • beamforming, massive array multiple input / output (Full-Dimensional MIMO, FD-MIMO) in 5G communication systems Array antenna, analog beam-forming, and large scale antenna techniques are discussed.
  • 5G communication system has evolved small cells, advanced small cells, cloud radio access network (cloud RAN), ultra-dense network (ultra-dense network) , Device to device communication (D2D), wireless backhaul, moving network, cooperative communication, coordinated multi-points (CoMP), and interference cancellation
  • cloud RAN cloud radio access network
  • ultra-dense network ultra-dense network
  • D2D Device to device communication
  • wireless backhaul moving network
  • cooperative communication coordinated multi-points (CoMP), and interference cancellation
  • FQAM Hybrid Frequency Shift Keying and Quadrature Amplitude Modulation
  • SWSC sliding window superposition coding
  • ACM Advanced Coding Modulation
  • FBMC Filter Bank Multi Carrier
  • NOMA Non Orthogonal Multiple Access
  • SCMA Spar Code Multiple Access
  • embodiments of the present disclosure provide an apparatus and method for mitigating congestion of random access when a plurality of terminals attempt random access to at least one base station in a wireless communication system.
  • Embodiments of the present invention provide at least one random access preamble identified by the at least one base station for the plurality of terminals in the wireless communication system without increasing the number of random access preambles transmitted by each of the plurality of terminals.
  • An apparatus and method are provided for transmitting a plurality of random access response (RAR) messages.
  • Embodiments of the present invention provide an apparatus and method for avoiding collision of each msg3 message transmitted by each of a plurality of terminals when a plurality of terminals transmit the same preamble to one base station in a wireless communication system.
  • a method of operating a base station includes receiving at least one random access preamble from at least one terminal, and performing a plurality of random access responses corresponding to the at least one random access preamble. And transmitting at least one message including the message.
  • a method of operating a terminal in a wireless communication system includes transmitting a random access preamble selected from a plurality of random access preambles to a base station, and a plurality of random access responses corresponding to the selected random access preamble. Receiving at least one message.
  • An apparatus of a base station in a wireless communication system includes a receiving unit for receiving at least one random access preamble from at least one terminal, and a plurality of random access responses corresponding to the at least one random access preamble. And a control unit for generating at least one message and a transmitter for transmitting the at least one message.
  • an apparatus of a terminal includes a transmitter for transmitting a random access preamble selected from a plurality of random access preambles to a base station, and a plurality of random access responses corresponding to the selected random access preamble. It includes a receiving unit for receiving at least one message.
  • 1 illustrates a frequency band used by a mobile communication terminal and a frequency band used by an MTC terminal.
  • FIG 3 illustrates a scenario in which a msg3 message collides in an uplink during a random access procedure.
  • FDMA 4 illustrates a multi-channel structure based on frequency division multiple access (FDMA).
  • 5 shows a mapping between a PRACH sequence and a narrowband channel.
  • FIG. 6 illustrates a channel operating method for an MTC terminal in a cell or sector of a base station in a wireless communication system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a communication environment between a base station and a terminal according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a block diagram of a base station or a terminal according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a flowchart illustrating an operation of a base station according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a flowchart illustrating an operation of a terminal according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 illustrates a frame including an FDD-based MTC channel used in a wireless communication system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 illustrates a frame including a TDD-based MTC channel in a wireless communication system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a signal flow diagram between a base station and a terminal in a wireless communication system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 illustrates terminals attempting random access to a base station based on a plurality of RAR messages in a wireless communication system according to an embodiment of the present invention.
  • 15A to 15C illustrate a MAC frame structure of a wireless communication system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 16 illustrates a method of allocating an RAR message based on a correlation value in a wireless communication system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 17 illustrates a method of allocating a plurality of RAR messages in a wireless communication system according to an embodiment of the present invention.
  • 18A and 18B illustrate a method of allocating a plurality of RAR messages based on autocorrelation values in a wireless communication system according to an embodiment of the present invention.
  • 19A and 19B illustrate a method of operating integrated random access for a mobile communication terminal and an MTC terminal in a wireless communication system according to an embodiment of the present invention.
  • 20A through 20C illustrate a method of mapping an uplink channel and a downlink channel according to an embodiment of the present invention.
  • 21A and 21B illustrate a method in which a terminal uses a plurality of downlink channels for one uplink channel in a wireless communication system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 22 illustrates a method of determining a random access radio network temporary identifier for identifying a terminal to which a base station attempts random access in a wireless communication system according to an embodiment of the present invention.
  • 23A and 23B illustrate signal flows between a base station and terminals for transmitting a plurality of RAR messages through a plurality of downlink MTC channels corresponding to one PRACH in a wireless communication system according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • 24A and 24B illustrate signal flows between a base station and terminals for transmitting a plurality of RAR messages through a plurality of downlink MTC channels corresponding to a plurality of PRACHs in a wireless communication system according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • 25A and 25B illustrate a signal flow between a base station and terminals for transmitting a plurality of RAR messages through one downlink MTC channel corresponding to a plurality of PRACHs in a wireless communication system according to an embodiment of the present invention.
  • 26A and 26B illustrate signal flows between a base station and terminals for transmitting a plurality of RAR messages through one downlink MTC channel corresponding to one PRACH in a wireless communication system according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the standard meeting is conducted by selecting a work item to reduce the complexity and cost of a machine-type communications (MTC) terminal.
  • MTC machine-type communications
  • the MTC terminals 101 use a single RF antenna to reduce the complexity of the MTC terminals 101 and support half duplex bidirectional communication.
  • the mobile communication terminals 103 use all the resources in the entire system band 105, while the MTC terminals 101 may use the 1.4 MHz narrowband 107 in the entire system band 105.
  • the hardware unit cost of the MTC terminals 101 may be reduced.
  • the mobile communication terminals 103 and the MTC terminals 101 may perform a random access procedure to access a network. For example, referring to FIG. 2, the terminal 200 transmits a random access preamble to the base station 100 (201). For example, the terminal 200 may receive a system information block (SIB) from the base station 100. The terminal 200 may select a channel for transmitting the random access preamble based on the SIB.
  • SIB system information block
  • the terminal 200 may arbitrarily select an index of a subframe and a PRACH (Physical Random Access Channel) which are positions to transmit the random access preamble.
  • a random access-radio network temporary identifier (RA-RNTI) may be determined according to a transmission position of the random access preamble selected by the terminal.
  • the base station 100 and the terminal 200 may identify a transmission location of the specific random access preamble through the RA-RNTI.
  • the terminal 200 may arbitrarily select one random access preamble for use in random access transmission among a total of 64 orthogonal random access preambles.
  • the terminal 200 may transmit the random access preamble to the base station 100 through the selected PRACH.
  • the base station 100 After receiving the random access preamble transmitted by the terminal 200, the base station 100 transmits a random access response (RAR) message to the terminal 200 (203).
  • the base station 100 may detect the PRACH and detect the random access preamble transmitted by the terminal 200.
  • the base station 100 is a random access preamble identifier (RAPID) for identifying a random access preamble, UL (UpLink) -Grant information, which is radio resource allocation information for transmitting a message (eg, msg3), and a temporary identifier assigned to a terminal.
  • RAR message including a temporary C-RNTI (Cell-RNTI) is transmitted to the terminal 200 (203).
  • the base station 100 may multiplex the RAR message for each of the random access preambles identified through the PRACH into one MAC Protocol Data Unit (PDU) message.
  • the base station 100 may transmit a MAC PDU message including the RAR messages to the terminal 200 through a physical downlink control channel (PDCCH).
  • PDCCH physical downlink control channel
  • the terminal 200 may receive the RAR message transmitted by the base station 100.
  • the terminal 200 transmits 205 to the base station 100 based on the RAR message.
  • the terminal 200 may identify the MAC-PDU for the PRACH channel on which the terminal 200 transmits the random access preamble using the RA-RNTI in the PDCCH.
  • the terminal 200 may identify a RAR for the random access preamble transmitted by the terminal 200 by using a random access preamble identifier (RAPID) included in the MAC-PDU.
  • RAPID random access preamble identifier
  • the terminal 200 may check the UL-Grant information and the temporary C-RNTI information included in the RAR.
  • the terminal 200 is used for at least one of radio resource control (RRC) connection establishment, handover, and failure link recovery based on the UL-Grant information and the temporary C-RNTI information. Transmit 205 the msg 3 to the base station 100.
  • RRC radio resource control
  • the terminal 200 may occur.
  • the base station 100 may transmit the same RAR message to the terminal 200 and the other terminal.
  • the terminal 200 and the other terminal may identify the same UL-Grant information included in the same RAR message. Accordingly, the terminal 200 and the other terminal may transmit a msg3 message through the same uplink channel, respectively. That is, the msg 3 of the terminal 200 and the msg 3 of the other terminal may collide in the same uplink channel.
  • the base station 100 transmits an acknowledgment message to the terminal 200 that has transmitted the msg3.
  • the base station 100 may transmit a confirmation message to the terminal 200 that has successfully connected through random access.
  • the terminal 200 may identify the confirmation message as a temporary C-RNTI. After receiving the confirmation message, the terminal 200 may terminate the random access procedure.
  • the base station 100 and the terminal 200 may perform a random access process of 3GPP Rel-11, as shown in FIG.
  • the plurality of terminals 200-1 to 200-3 may transmit random access preambles 301 and 303 to the base station 100 through the uplink PRACH 305, respectively.
  • the terminal 1 200 may transmit a random access preamble 1 301 to the base station 100.
  • Terminal 2 210 may transmit the same random access preamble 1 301 as the random access preamble of terminal 1 200 to base station 100.
  • Terminal 3 220 may transmit a random access preamble 2 303 to the base station 100.
  • the base station 100 may transmit each RAR message for each random access preamble received from the plurality of terminals 200-1 to 200-3 to the plurality of terminals 200-1 to 200-3.
  • the terminal 1 200-1 and the terminal 2 200-2 may transmit the same random access preamble 1 301 to the base station 100, respectively.
  • the base station 100 knows from which terminal the random access preamble 1 301 transmitted by the terminal 1 200-1 and the random access preamble 1 301 transmitted by the terminal 2 200-2 are transmitted. Can't. That is, the base station 100 can only recognize that the random access preamble 1 301 has been received. Accordingly, the base station 100 may transmit an RAR 1 307 for the random access preamble 1 301 and an RAR 2 309 for the random access preamble 2 303.
  • Each of the terminal 1 200-1 and the terminal 2 200-2 may recognize the RAR 1 307 transmitted by the base station 100 as an RAR transmitted to itself.
  • the terminal 1 200 and the terminal 2 200-2 may transmit msg3 313 and 315 to the base station 100 through the same UL-Grant 1 317 of uplink, respectively.
  • the msg3 313 and 315 delivered through the UL-Grant 1 317 may collide. The collision may occur frequently as the number of terminals transmitting a random access preamble to the base station 100 through the PRACH increases.
  • the MTC random access congestion control technique presented at the 3GPP Rel-11 standardization conference has a limited number of preambles used in the PRACH to support orthogonal multiplexing between multiple preambles on the same channel.
  • the MTC scenario considered in the 3GPP network since the number of terminals participating in the random access is greatly increased, a problem of deterioration of access performance due to a collision may occur during the random access process. Accordingly, there may be a need for a method capable of increasing the chance of random access transmission without increasing the number of preambles to alleviate random access congestion.
  • an access class barring (ACB) scheme in order to mitigate congestion caused by contention between terminals in an MTC random access process, an access class barring (ACB) scheme, a PRACH access resource separation scheme, an additional PRACH allocation scheme, a separate backoff parameter application scheme, Multiple PRACH frame structure scheme, PRACH and RAR repetitive transmission scheme are proposed.
  • ARB access class barring
  • the ACB technique refers to a technique of classifying UEs into classes according to a service and then probabilistically limiting an access opportunity to a PRACH according to the class.
  • random access congestion can be alleviated by reducing the number of terminals simultaneously accessing the PRACH.
  • the ACB scheme may limit access opportunities of the terminals and delay system access time by limiting access opportunities for the PRACH.
  • a random access congestion problem may occur as the number of terminals increases.
  • the PRACH access resource separation scheme refers to a scheme for separating PRAHC access resources used by a mobile communication terminal and an MTC terminal.
  • the mobile communication terminal and the MTC terminal may be connected in different PRACHs or perform random access using different preambles. Since the PRACH access resource separation scheme divides the PRACH interval and the preamble which are the limited PRACH resources, the random access performance may be degraded.
  • the separate backoff parameter application technique refers to a technique of performing a backoff mechanism by applying a separate parameter not used by mobile communication terminals when MTC terminals fail random access.
  • the separate backoff parameter application technique enables the mobile communication terminals to attempt random access first by setting the length of the backoff period of the MTC terminals longer than the mobile communication terminals. Accordingly, the separate backoff parameter application technique may cause a problem that random access performance of the MTC terminals is degraded because the mobile communication terminals preferentially attempt random access.
  • the multiple PRACH frame structure scheme multiplexes a plurality of PRACHs using time division multiple access (TDM) / frequency division multiple access (FDM) / code division multiple access (CDM) to extend PRACH coverage of an MTC terminal. Means the technique.
  • a multi-channel structure based on frequency division multiple access may be considered.
  • FDM frequency division multiple access
  • a grouping preamble resource block (PRB) structure in which the entire system band 401 is divided into a plurality of fixed narrow band channels is assumed under the assumption that the MTC terminal uses only 1.4 MHz narrow band among all frequency bands. It is.
  • the total system band 401 includes groups of group 1 to group 14 (405-1 to 405-14) of 14 6RB radio resources each using 1.4 MHz, and group 0 and group of two incomplete radio resources consisting of 5RB. And may be divided into 15 (403-1 and 403-2).
  • the FDM-based multichannel structure may be a narrowband multichannel structure that is fixed by dividing radio resources in a fixed manner. Therefore, it may be inefficient in an environment in which a plurality of MTC terminals are distributed.
  • the PRACH and RAR repetitive transmission scheme refers to a technique of repeatedly transmitting a preamble through the PRACH and a RAR message for the preamble in order to improve the reception probability of the MTC terminals through the random access coverage extension of the MTC terminals.
  • mapping may be performed between the PRACH sequence and the narrowband channel.
  • the base station can extend random access coverage to improve reception probability of a plurality of MTC terminals.
  • the base station may repeatedly receive each random access preamble from the plurality of MTC terminals in a PRACH.
  • the base station may repeatedly transmit each RAR message for each random access preamble.
  • the plurality of MTC terminals need to know a repetition level at which the base station transmits the RAR message in order to receive the RAR message transmitted from the base station.
  • the PRACH and RAR repetitive transmission scheme the frequency of selection for the PRACH selected by each of the plurality of terminals, the location of the frequency band in which the RAR is transmitted for the sequence through the PRACH randomly selected by the plurality of terminals, respectively; The frequency at which the RAR is sent may be determined.
  • the plurality of terminals and the base station can determine the location of a narrowband channel that can be used according to the PRACH sequence.
  • sequence 1 501 may be mapped to MTC CH2 509, sequence 2 503 to MTC CH4 513, and sequence 3 505 to MTC CH5 515, respectively.
  • a plurality of terminals using the sequence 3 (505) may occur in the MTC CH5 (515).
  • random access opportunities of the plurality of terminals may be limited.
  • the mapping does not increase the random access access opportunity of the plurality of terminals, when the number of terminals participating in the random access increases, the degree of congestion for the random access may increase.
  • congestion in random access can be alleviated by distributing random access attempts between the mobile communication terminal and the MTC terminal.
  • the above techniques reduce the probability of multiple terminals choosing the same preamble by reducing the number of terminals connecting to the PRACH.
  • the above techniques cannot substantially increase the random access access opportunity that can be provided to the terminal.
  • the manner of allocating additional PRACH resources may require redesigning the physical channel and frame structure defined in the 3GPP standard. As a result, if the number of terminals is continuously increased, the number of terminals per PRACH may increase, thereby increasing the probability of random access failure. That is, there is a need for a method of increasing a random access access opportunity to accommodate a plurality of terminals in the 3GPP mobile communication system.
  • FIG. 6 illustrates a channel operating method for an MTC terminal in a cell or sector of a base station in a wireless communication system according to an embodiment of the present invention.
  • the base station 100 based on random access of at least one MTC terminal within the coverage of the base station 100, independent MTC channels 603, 607, for each sector 601, 605, and 609. 611).
  • the base station 100 may allocate the MTC channels 603, 607, and 611 within the radio resources available to the base station 100 based on the duplexing scheme of the base station 100. That is, the base station 100 may operate different numbers of MTC channels for each sector based on connection requests of MTC terminals received for each sector 601, 605, and 609. For example, the base station 100 may operate N MTC channels 603 in the sector 601 based on connection requests of MTC terminals in the sector 601. In addition, the base station 100 may operate two MTC channels 607 in the sector 605. The base station 100 may not operate an MTC channel in the sector 609 when there is no connection request of MTC terminals in the sector 609.
  • the channel for the base station 100 to transmit data to the at least one MTC terminal may be referred to as a downlink MTC channel.
  • a channel for transmitting the data to the base station 100 by the at least one MTC terminal may be referred to as an uplink MTC channel.
  • the at least one terminal may receive a RAR response message from the base station 100 through a channel different from a channel for transmitting a random access preamble to the base station 100.
  • receiving the RAR response message through a channel different from the channel through which the at least one terminal transmits the random access preamble may be referred to as a channel change.
  • FIG. 7 is a communication environment between the base station 100 and the terminal 200 according to an embodiment of the present invention.
  • the base station 100 may communicate with the terminal 200 through an uplink 701 and a downlink 703.
  • the base station 100 may transmit data to the terminal 200 through the downlink 703.
  • the base station 100 may receive data from the terminal 200 through the uplink 701.
  • the terminal 200 includes communication means for performing communication with the base station 100.
  • the terminal 200 is an electronic device that the user can carry.
  • the terminal 200 may be a smart phone, a portable terminal, a mobile phone, a mobile pad, a media player, or a tablet computer.
  • a handheld computer a personal digital assistant (PDA), a wireless controller, a wearable device, or a combination of two or more functions of the above-described devices. Can be.
  • the terminal 200 includes a smart TV, a monitor, a speaker, a woofer, a black box, a wristwatch terminal, a glasses terminal, and a communication function.
  • FIG. 8 is a block diagram of a base station 100 or a terminal 200 according to an embodiment of the present invention.
  • the base station 100 or the terminal 200 includes a communication unit 801, a storage unit 803, and a control unit 805.
  • the communication unit 801 performs a function of transmitting and receiving a radio signal of data input and output through an antenna (not shown). For example, in the case of transmission, channel coding and spreading data to be transmitted, and then RF processing and transmitting the data, and in case of reception, converts the received RF signal into a baseband signal and despreads the baseband signal. And restoring data by channel decoding.
  • the communication unit 801 may receive at least one random access preamble from at least one terminal.
  • the communication unit 801 may broadcast system information including at least one of an allocated channel number and a channel identifier for IoT intelligent communication.
  • the communication unit 801 may transmit at least one message generated by multiplexing a plurality of random access responses corresponding to each of the at least one random access preamble through at least one downlink channel.
  • the storage unit 803 stores microcode and various reference data of a program for processing and control of the control unit 805.
  • the controller 805 controls overall operations of the base station 100 or the terminal 200. For example, it performs processing and control for data communication. In addition to the normal function, when the controller 805 is a component of the base station 100, the controller 805 multiplexes a plurality of random access responses corresponding to each of the at least one random access preamble. At least one message may be generated. The controller 805 may determine a number of random access responses corresponding to each of the at least one random access preamble. The controller 805 may generate the at least one message including a plurality of different uplink data allocation information corresponding to each of the at least one random access preamble. The controller 805 may generate one frame including the at least one message. The controller 805 may generate a plurality of different frames including the at least one message.
  • the controller 805 determines a correlation value for each of the at least one random access preamble and includes at least one uplink data allocation information corresponding to each of the at least one random access preamble based on the correlation value. At least one message may be generated. The controller 805 may determine the received signal strength for each of the at least one random access preamble. The controller 805 may generate the at least one message including at least one uplink data allocation information corresponding to each of the at least one random access preamble based on the received signal strength. The controller 805 may generate the at least one message based on at least one of an amount of traffic transmitted and received by the base station, an amount of resources used by the base station, and a quality of service of the base station.
  • the communication unit 801 may transmit a random access preamble selected from a plurality of random access preambles to the base station 100.
  • the communication unit 801 may receive at least one message from the base station 100 including a plurality of multiplexed random access responses corresponding to the selected random access preamble.
  • the communication unit 801 may transmit a msg3 message to the base station 100 through a channel resource corresponding to one random access response selected from the plurality of multiplexed random access responses.
  • the communication unit 801 may receive the at least one message from the base station 100 through a downlink channel of a channel different from a channel for transmitting the selected random access preamble to the base station 100.
  • the controller 805 when the controller 805 is a component of the terminal 200, the controller 805 may select one random access response from the multiplexed random access responses. The controller 805 may detect the at least one message included in one frame. The controller 805 may detect the at least one message included in each of the plurality of frames.
  • FIG. 9 is a flowchart illustrating an operation of a base station according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the base station 100 proceeds to step 901 to receive at least one random access preamble from at least one terminal.
  • the base station 100 may broadcast system information including at least one of an allocation channel number and a channel identifier for IoT communication.
  • the base station 100 proceeds to step 903 to generate at least one message by multiplexing a plurality of random access responses corresponding to each of the at least one random access preamble.
  • the base station 100 may determine the number of random access responses corresponding to each of the at least one random access preamble.
  • the base station 100 may generate the at least one message including a plurality of different uplink data allocation information corresponding to each of the at least one random access preamble.
  • the base station 100 may include the at least one message in one frame.
  • the base station 100 may include the at least one message in a plurality of different frames.
  • the base station 100 may determine a correlation value for each of the at least one random access preamble.
  • the base station 100 may generate the at least one message including at least one uplink data allocation information corresponding to each of the at least one random access preamble based on the correlation value.
  • the base station 100 may determine the received signal strength for each of the at least one random access preamble.
  • the base station 100 may generate the at least one message including at least one uplink data allocation information corresponding to each of the at least one random access preamble based on the received signal strength.
  • the base station 100 may generate the at least one message based on at least one of an amount of traffic transmitted and received by the base station, an amount of resources used by the base station, and a quality of service of the base station.
  • the base station 100 proceeds to step 905 to transmit the at least one message.
  • the base station 100 may transmit the at least one message through at least one downlink channel.
  • FIG. 10 is a flowchart illustrating an operation of a terminal according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the terminal 200 proceeds to step 1001 and transmits a random access preamble selected from a plurality of random access preambles to a base station.
  • the terminal 200 receives at least one message from the base station 100 including a plurality of multiplexed random access responses corresponding to the selected random access preamble.
  • the terminal 200 may select one random access response from the multiplexed plurality of random access responses.
  • the terminal 200 may detect the at least one message included in one frame.
  • the terminal 200 may detect the at least one message included in each of a plurality of frames.
  • the terminal 200 may receive the at least one message through a downlink channel of a channel different from a channel for transmitting the selected random access preamble.
  • the terminal 200 may transmit a message msg3 through a channel resource corresponding to the selected random access response.
  • FIG. 11 illustrates a frame including an FDD-based low power MTC channel used in a wireless communication system according to an embodiment of the present invention.
  • a frame divided according to frequency may include a plurality of 1.4 MHz narrowband MTC channels 1105 to 1113 in a data channel of uplink 1103 and downlink 1101.
  • the base station 100 may determine a network performance indicator including at least one of a traffic amount, a resource utilization rate, and a quality of service (QoS) of the MTC service based on a signal received from at least one terminal.
  • the base station 100 may determine the number of 1.4 MHz MTC channels to be allocated in a data channel available to the base station 100 based on the network performance indicator.
  • the MTC channel may include a low cost MTC dedicated control channel and data channel.
  • the base station 100 may transmit an SIB including information on the number and location of the MTC channels through a broadcast channel to all terminals located within the coverage of the base station 100.
  • the PRACH may be located in all 1.4 MHz MTC channels or in some of specific MTC channels.
  • one PRACH may exist in the uplink 1103.
  • the PRACH may be included in each of the plurality of MTC channels 1 to N in the uplink 1103.
  • PRACH 1 may be located at MTC CH 1
  • PRACH 2 may be located at MTC CH 2.
  • MTC channels corresponding to the plurality of MTC channels 1 to N including the PRACH may be located in downlink.
  • downlink MTC channels 1105 or 1107 or 1109 corresponding to the plurality of MTC channels may be located in the downlink 1101.
  • FIG. 12 illustrates a frame including a TDD-based low power MTC channel in a wireless communication system according to an embodiment of the present invention.
  • a frame divided according to time may include a plurality of 1.4 MHz narrowband MTC channels 1211 to 1215 in uplink and downlink data channels.
  • each of the downlink periods 1201, 1205, and 1209 may be classified according to time.
  • each of the uplink periods 1203 and 1207 may also be classified according to time.
  • the uplink may include one PRACH.
  • the uplink 1203 may include one PRACH.
  • the uplink may include a plurality of PRACHs.
  • each of the plurality of MTC CH 1 to N 1213 may include one PRACH.
  • the MTC CH 1 may include PRACH 1.
  • the MTC CH N may include a PRACH N.
  • a plurality of MTC channels corresponding to the plurality of MTC channels CH 1 to CH N may be included in the downlink.
  • the downlink 1205 may include a plurality of MTC channels CH 1 to CH N 1211.
  • the downlink 1209 may include a plurality of MTC channels CH 1 to CH N 1215.
  • FIG. 13 is a signal flow diagram between a base station and a terminal in a wireless communication system according to an embodiment of the present invention.
  • the base station 100 transmits 1301 an SIB to the base station 100 to induce random access of the MTC terminal 200.
  • the SIB may include information about a multiplex structure of an MTC channel.
  • the base station 100 may periodically transmit the SIB to the MTC terminal 200 through a broadcast channel.
  • the information on the multiplexing structure of the MTC channel may include the number of MTC channels and the MTC channel index.
  • the MTC terminal 200 may identify at least one MTC channel that can be used by the MTC terminal 200 among a plurality of MTC channels based on the information on the multiplexing structure of the MTC channel.
  • the MTC terminal 200 may select a PRACH capable of transmitting a random access preamble to the base station 100 based on the SIB.
  • the PRACH may be one of a plurality of uplink MTC channels. Or, it may be one of the PRACHs used by the mobile communication terminal.
  • the MTC terminal 200 may transition 1303 to an uplink frequency band corresponding to the selected PRACH.
  • the MTC terminal 200 transmits the random access preamble to the base station 100 through the selected PRACH (1305).
  • the MTC terminal 200 may select 1307 at least one downlink MTC channel corresponding to the transmitted random access preamble.
  • the MTC terminal 200 may select a downlink MTC channel corresponding to the transmitted random access preamble and then transition to a downlink frequency band corresponding to the downlink MTC channel. This may be required when channel change is performed between steps 1303 and 1307.
  • the base station 100 transmits (1309) a multiplexed RAR message to the MTC terminal 200 through at least one downlink MTC channel corresponding to the selected PRACH. For example, as shown in FIGS. 15B to 15C, MAC frames including multiple RARs may be transmitted for one random access preamble.
  • the MTC terminal 200 may receive a MAC frame including a plurality of RARs corresponding to the random access preamble from the base station 100 through the at least one downlink MTC channel.
  • the MTC terminal 200 may select any one of a plurality of RARs corresponding to the random access preamble to determine an MTC channel for data transmission.
  • the MTC terminal 200 may transmit 1311 to the base station 100 through the MTC channel for data transmission. After receiving the msg3, the base station 100 transmits an acknowledgment message to the MTC terminal 200 that transmitted the msg3 (1313).
  • FIG. 14 illustrates terminals attempting random access to a base station based on a plurality of RAR messages in a wireless communication system according to an embodiment of the present invention.
  • the plurality of MTC terminals 200-1 to 200-3 may transmit the same random access preamble 1 1401 to the base station 100, respectively.
  • the base station 100 may allocate a plurality of RAR messages to the random access preamble 1 1401.
  • the base station 100 may allocate RARs 1 to 3 (1403 to 1407) with respect to the random access preamble 1 (1401). That is, the plurality of MTC terminals 200-1 to 200-3 may receive a plurality of RAR messages from the base station 100.
  • the plurality of MTC terminals 200-1 to 200-3 may receive the RAR 1 to 3 (1403 to 1407) from the base station 100.
  • the RAR 1 1403 may include a UL-Grant 1
  • the RAR 2 1405 may include a UL-Grant 2
  • the RAR 3 1407 may include a UL-Grant 3.
  • each of the plurality of MTC terminals 200-1 to 200-3 may select one of a plurality of uplink channels based on the plurality of RAR messages and access the base station 100.
  • the MTC terminals 200-1 to 200-3 may select one UL-Grant among a plurality of UL-Grants by receiving the plurality of RAR messages 1403 to 1407. For example, the MTC terminal 200-1 may select the RAR 1 1403, and the MTC terminal 200-2 may select the RAR 3 1407. In addition, the MTC terminal 200-3 may also select the RAR 3 1407.
  • the MTC terminals 200-1 to 200-3 may have various paths for transmitting msg 3 to the base station 100.
  • the MTC terminal 200-1 can successfully transmit msg3 to the base station 100 by selecting the RAR 1, when the MTC terminal 200-2 and the MTC terminal 200-3 select the RAR 3,
  • Each msg3 transmitted by the MTC terminal 200-2 and the MTC terminal 200-3 may collide in an uplink channel by the UL-Grant of the RAR 3.
  • 15A to 15C illustrate a MAC frame structure of a wireless communication system according to an embodiment of the present invention.
  • the base station 100 may generate an RAR message including one grant corresponding to one preamble.
  • the base station 100 has a RAR message 1505-1 for allocating UL-Grant 1 for preamble 1, a RAR message 1505-2 for allocating UL-Grant 2 for preamble 2 and a UL-Grant for preamble 3
  • the MAC frame 1501 including the RAR message 1505-3 to which 3 is allocated may be generated.
  • the base station 100 may transmit the MAC frame 1501 to at least one terminal.
  • the at least one terminal may decode the RAR messages 1505-1 to 1505-3 based on the RAR information 1503-1 to 1503-3 included in the header 1503 of the MAC frame 1501.
  • RAR information 1503-1 may include information about the RAR message 1505-1.
  • RAR information 1503-2 may include information about the RAR message 1505-2.
  • the RAR information 1503-3 may include information about the RAR message 1505-3.
  • the base station 100 may multiplex RAR messages for each of a plurality of random access preambles received from a plurality of terminals in a specific PRACH in one MAC frame 1501. That is, the base station may include a plurality of RAR messages corresponding to one random access preamble in one MAC frame 1501.
  • the base station 100 may generate an RAR message 1509-1 for assigning UL-Grant 1 to a random access preamble 1 and an RAR message 1509-2 for assigning UL-Grant 2 to the random access preamble 1.
  • the base station 100 may generate an RAR message 1509-3 in which UL-Grant 3 is allocated to random access preamble 2 and an RAR message 1509-4 in which UL-Grant 4 is allocated to random access preamble 2.
  • the base station 100 may generate an RAR message 1509-5 for assigning UL-Grant 5 to a random access preamble 3 and an RAR message 1509-6 for assigning UL-Grant 6 to the random access preamble 3.
  • the base station 100 may allocate a plurality of different UL-Grants to one random access preamble.
  • the base station 100 may generate a payload 1509 including the plurality of RAR messages 1509-1 to 1509-6 to which different UL-Grants are allocated for the one random access preamble.
  • the base station 100 may include information about the plurality of RAR messages 1509-1 to 1509-6 in the header 1503 of the MAC frame 1501.
  • the base station 100 may receive the random access preambles from each of a plurality of terminals through a radio resource of an uplink data channel that can be used by the base station 100 in a wireless communication system according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the base station 100 may transmit a plurality of RAR messages including different UL-Grant information for each of the random access preambles.
  • One of the plurality of terminals may use one of the plurality of RAR messages received from the base station 100.
  • Each of the one terminal may avoid random access collision with another terminal having transmitted the same random access preamble as the one terminal to the base station 100 by using the one of the plurality of RAR messages.
  • the wireless communication system may provide a plurality of random access opportunities to each of the plurality of terminals.
  • Each of the plurality of terminals may receive the one MAC frame 1501 including the plurality of RAR messages from the base station 100.
  • the terminal may acquire information 1503-1 to 1503-6 for the plurality of RAR messages through the header 1503 of the MAC frame 1501.
  • the header 1503 of the MAC frame 1501 may include information on how many RAR messages are multiplexed with respect to one random access preamble.
  • Each of the plurality of terminals may decode the plurality of RAR messages 1509-1 to 1509-6 based on the information 1503-1 to 1503-6 for the plurality of RAR messages.
  • Each of the plurality of terminals may receive one of the plurality of RAR messages 1509-1 to 1509-6.
  • MAC frames 1501 and 1505 including a plurality of RAR messages are shown.
  • the base station 100 may include the plurality of RAR messages in each of the plurality of MAC frames.
  • the base station may transmit the plurality of MAC frames to the at least one terminal through an MTC channel or different subframes.
  • the header 1503 may include information about RAR 1505-1 to 1505-3 included in the payload 1505.
  • the information about the RAR 1505-1 may be included in 1503-1 of the header 1503.
  • the information about the RAR 1505-2 may be included in 1503-2 of the header 1503.
  • the information about the RAR 1505-3 may be included in 1505-3 of the header 1503.
  • the header 1517 may include information about RAR 1519-1 to 1519-3 included in payload 1519.
  • the information about the RAR 1519-1 may be included in 1517-1 of the header 1517.
  • the information about the RAR 1519-2 may be included in 1517-2 of the header 1517.
  • the information about the RAR 1519-3 may be included in 1517-3 of the header 1517.
  • the header 1503 or 1517 of the MAC frame 1501 or 1515 may include information on an MTC control channel.
  • the header 1503 may include information 1523 on the MTC control channel of the MAC frame 1501 and information 1521 on the MTC data channel MTC CH 2.
  • the header 1517 may include information 1527 on the MTC control channel of the MAC frame 1515 and information 1525 on the MTC data channel MTC CH 1.
  • FIG. 15C three pieces of information 1503-1 to 1503-3, or 1517-1 to 1517 for three RARs 1505-1 to 1505-3, or 1519-1 to 1519-3 are illustrated. Although -3) is shown, according to another embodiment of the present invention, the number of RARs and the number of information about the RARs may be less than three or more than three.
  • UL-Grant 1 for random access preamble 1, UL-Grant 2 for random access preamble 2, and UL-Grant 3 for random access preamble 3 may be included in the first MAC frame.
  • the second MAC frame may include UL-Grant 4 for the random access preamble 1, UL-Grant 5 for the random access preamble 2, and UL-Grant 6 for the random access preamble 3.
  • FIG. 16 illustrates a method of allocating an RAR message based on a correlation value in a wireless communication system according to an embodiment of the present invention.
  • the base station 100 may determine auto-correlation values for all random access preambles received through each PRACH.
  • the base station 100 may allocate an RAR message based on the autocorrelation value determined for each of all the random access preambles.
  • the base station 100 may determine a predetermined criterion (eg, a threshold) for the autocorrelation value.
  • the base station 100 may determine the number of RAR messages to allocate to the random access preamble corresponding to the calculated autocorrelation value based on the predetermined criterion and the determined autocorrelation value.
  • the base station 100 may determine autocorrelation values for each of the random access preambles 1 to 5 (1601-1 to 1601-5).
  • the base station 100 allocates 1603 RAR messages based on the autocorrelation value determined for each of the random access preambles 1 to 5 (1601-1 to 1601-5), or multiple RAR messages. It may be determined whether to assign 1605.
  • one RAR is calculated for the random access preamble 1 1601-1. May be assigned 1601.
  • the random access preamble Multiple RARs may be allocated 1605 for three or four (1601-3, 1601-4).
  • the random access preamble 2 1601-2 and the random access preamble 5 1601-5 may not be assigned.
  • FIG. 17 illustrates a method of allocating a plurality of RAR messages in a wireless communication system according to an embodiment of the present invention.
  • the base station 100 may dynamically determine the number of RAR messages allocated in a next random access period based on a current random access state. For example, the base station 100 may receive the same single random access preamble from the plurality of terminals 200. The base station 100 may allocate 1701 one RAR message 1703 to the plurality of terminals 200 in response to the one random access preamble. After allocating the first RAR message to the plurality of terminals 200, the base station 100 may omit step 1705 of compensating for the number of RAR messages.
  • the base station 100 may measure performance 1707 to confirm the random access state. For example, the base station 100 may periodically measure 1707 a random access performance including at least one of a random access success rate, an average number of access terminals per unit time, an average access time, and available radio resources.
  • a random access performance including at least one of a random access success rate, an average number of access terminals per unit time, an average access time, and available radio resources.
  • the base station 100 may determine a compensation value for the RAR message allocated to the plurality of terminals 200.
  • the base station 100 may determine 1703 the number of RAR messages based on the random access capability.
  • the base station may determine the number of RAR messages to be allocated in the next section based on the random access state. For example, the base station 100 may determine the number of three RARs to transmit to the plurality of terminals 200 based on the random access performance.
  • the base station 100 may transmit the three RAR messages 1711 to the plurality of terminals 200.
  • 18A and 18B illustrate a method of allocating a plurality of RAR messages based on autocorrelation values in a wireless communication system according to an embodiment of the present invention.
  • the base station 100 may calculate respective autocorrelation values for each random access preamble in the PRACH.
  • the base station 100 may determine the number of signal components exceeding a predefined threshold value among the signal components of each autocorrelation value.
  • the base station 100 may determine the number of random access preambles corresponding to the autocorrelation value exceeding the predefined threshold 1807.
  • the base station 100 may estimate the number of terminals transmitting the random access preamble based on the number of the random access preambles.
  • the base station 100 may allocate an RAR message for the random access preamble by the number of the random access preamble.
  • the base station 100 may predetermine a threshold value 1807 for a correlation value of the random access preamble.
  • the base station 100 may determine the number of signal components that exceed the threshold 1807 for the random access preamble.
  • the base station 100 may determine the number of RAR messages for the random access preamble based on the number of signal components exceeding the threshold 1807.
  • the base station 100 may allocate the determined number of RAR messages to the random access preamble.
  • the base station 100 may calculate autocorrelation values for each of the random access preambles 1 to 5 (1801-1 to 1801-5).
  • the base station 100 may calculate the number of signal components exceeding the predetermined threshold value 1807 among the signal components of the autocorrelation value for the random access preamble 1 1801-1.
  • the number of signal components exceeding the predetermined threshold 1807 may be one 1803-1.
  • the base station 100 may allocate one RAR message 1805-1 to the random access preamble 1 1801-1.
  • the base station 100 when the number of signal components exceeding the threshold 1807 is 21803-3, among the signal components of the autocorrelation value for the random access preamble 3 1801-3, the base station 100 has two. In addition, two RAR messages 1805-3 may be allocated to the random access preamble 3 1801-3. For example, the base station 100, when the number of signal components exceeding the threshold 1807 of the signal components of the autocorrelation value for the random access preamble 4 (1801-4) is three (1803-4) In addition, three RAR messages 1805-4 may be allocated to the random access preamble 4 1801-4.
  • the base station 100 if no signal component of the autocorrelation value for the random access preamble 2 (1801-2) exceeds the threshold value 1807, the RAR message for the preamble 2 (1801-2). May not be assigned. Similarly, the base station 100 does not allocate a RAR message to the preamble 5 (1801-5) when none of the signal components of the autocorrelation value for the preamble 5 (1801-5) exceeds the threshold. You may not.
  • the base station 100 may measure reception power of each of the random access preambles received from at least one terminal.
  • the base station may estimate the number of terminals that transmit each random access preamble based on the reception power of each of the random access preambles.
  • the base station may measure an average of uplink path loss values based on a sounding reference signal (SRS) of the plurality of terminals.
  • SRS sounding reference signal
  • the base station may determine the average of the uplink path loss values as expected path loss values when terminals located within coverage of the base station transmit a preamble in the PRACH.
  • the base station may periodically determine a reception power expectation value for the received random access preamble based on the uplink path loss value.
  • the base station may measure the sum of received powers of all signal components for the random access preamble i received in each PRACH.
  • the base station may determine the number of RAR messages to allocate to the random access preamble i based on the received power expectation value for the random access preamble. For example, the base station may determine the number of the RAR message, as shown in Equation 1 below.
  • the base station may determine an average number of transmissions for all random access preambles received by the base station. In this case, the base station may determine the received power expected value as shown in Equation 2 below.
  • Is a reception power expectation value when receiving a preamble from each terminal remind Is the initial transmit power of the random access preamble. remind Is a transmission power value that increases each time the random access preamble is retransmitted. remind Is the average number of transmissions of the random access preamble. remind Is the average value of the uplink path loss values. remind Is a power correction value according to the format of the random access preamble.
  • the base station may determine the received power expectation value through Equation 3 below.
  • Is a reception power expectation value when receiving a preamble from each terminal remind Is the initial transmit power of the random access preamble. remind Is a transmit power value that increases each time the random access preamble is retransmitted. remind Is the maximum number of retransmissions allowed for the random access preamble. remind Is the average value of the uplink path loss values. remind Is a power correction value according to the format of the random access preamble.
  • the base station 100 uses one RAR message 1813 as the random access preamble 1 1809-1 based on the received power expectation value 1811-1 for the random access preamble 1 1809-1. -1) can be assigned.
  • the base station 100 uses two RAR messages 1181-3 as the random access preamble 3 1801-3 based on the received power expected value 1811-3 for the random access preamble 3 1809-3. 3) can be assigned.
  • the base station 100 uses three RAR messages 1181-3 as the random access preamble 4 1809-4 based on the received power expected value 1811-4 for the random access preamble 4 1809-4. 4) can be assigned.
  • the base station 100 if the received power expected value for the random access preamble 2 (1809-2) and random access preamble 5 (1809-5) is not measured, random access preamble 2 (1809-2) and random access The RAR message for preamble 5 1809-5 may not be allocated.
  • 19A and 19B illustrate a method of operating integrated random access for a mobile communication terminal and an MTC terminal in a wireless communication system according to an embodiment of the present invention.
  • the base station 100 may allocate a plurality of RAR messages 1905-1 to 1905-3 for the preamble 1 1903. For example, the base station 100 may transmit a plurality of RAR messages 1905-1 to 1905-3 to all terminals 1901 without distinguishing between the mobile communication terminal and the MTC terminal.
  • the terminals 1901 may determine one random access preamble message corresponding to the random access preamble transmitted by the UE among the plurality of RAR messages received from the base station 100. All of the terminals 1901 may transmit msg3 to the base station based on UL-Grant information included in each selected RAR message.
  • msg3 transmitted by the at least two terminals may be collided in uplink.
  • msg3 transmitted by the two terminals may collide in the uplink.
  • the two terminals fail 1907-1 random access to the base station 100.
  • two other terminals among the plurality of terminals 1901 select the RAR 3 message 1905-3
  • msg3 transmitted by the two other terminals may collide in the uplink. Accordingly, the two other terminals fail 1907-3 random access to the base station 100.
  • the one terminal may succeed in random access to the base station 100.
  • the one terminal selects the RAR 2 message 1905-2
  • the one terminal can successfully transmit msg3 to the base station 100 through the uplink. Accordingly, the one terminal may succeed 1907-2 with the random access to the base station 100.
  • the base station 100 distinguishes the mobile communication terminal 1901-1 and the MTC terminal 1901-2 to transmit a plurality of RAR messages 1909-1 to 1909-3.
  • the mobile communication terminal 1901-1 and the MTC terminal 1901-2 may select an RAR message based on at least one of a type of the terminal, a type of service, and a random access preamble transmitted by the terminal.
  • the mobile communication terminal 1901-1 may select a RAR 1 message 1909-1 from a plurality of RAR messages 1909-1 to 1909-3 allocated to the preamble 1 1903. .
  • the MTC terminal 1901-2 includes an RAR 2 message 1909-2 and an RAR 3 except for the RAR 1 message 1909-1 among the plurality of RAR messages 1909-1 to 1909-3.
  • One of the messages 1909-3 may be selected. That is, the base station 100 allocates different RAR messages to the mobile communication terminal 1901-1 and the MTC terminal 1901-2, and thus, the mobile communication terminal 1901-1 and the MTC terminal 1901. -2) may perform a random access procedure with the base station 100 based on the different RAR messages.
  • the mobile communication terminal 1901-1 may not select only the RAR 1 (1909-1), but the RAR 1 (1909-1) and the RAR 2 (1909-2).
  • One of the RAR 3 1909-3 may be selected.
  • 20A through 20C illustrate a method of mapping an uplink channel and a downlink channel according to an embodiment of the present invention.
  • each PRACH may be linearly connected to each EPDCCH located in the same channel. That is, each PRACH may be mapped 1: 1 with each EPDCCH.
  • the terminal may perform all random access procedures with the base station in the channel selected by the terminal. Since the terminal performs all random access procedures with the base station in one selected channel, the complexity of the terminal can be reduced.
  • a PRACH of CH 0 in uplink 2001 may correspond to an EPDCCH of CH 0 in downlink 2003.
  • the PRACH of CH 1 in uplink 2001 may correspond to the EPDCCH of CH 1 in downlink 2003.
  • the PRACH of CH 2 in uplink 2001 may correspond to the EPDCCH of CH 3 in downlink 2005.
  • each PRACH may be mapped to each EPDCCH located in a different channel.
  • the terminal may transmit a random access preamble to the base station and then perform a frequency shift to a control channel of a channel other than the channel to which the random access preamble is transmitted.
  • the terminal may partially avoid interference and selective fading occurring in each frequency channel through the frequency shift.
  • the PRACH of CH 0 in uplink 2001 may correspond to the EPDCCH of CH 2 in downlink 2005.
  • a PRACH of CH 1 in uplink 2001 may correspond to an EPDCCH of CH 0 in downlink 2003.
  • the PRACH of CH 2 in uplink 2001 may correspond to the EPDCCH of CH 1 in downlink 2003.
  • each PRACH may be mapped to all EPDCCHs located in different channels.
  • a PRACH of CH 0 in uplink 2001 may correspond to an EPDCCH of CH 0, an EPDCCH of CH 1, and an EPDCCH of CH 2 in downlink 2003.
  • the PRACH of CH 1 in uplink 2001 may correspond to the EPDCCH of CH 0, the EPDCCH of CH 1, and the EPDCCH of CH 2 in downlink 2003.
  • the PRACH of CH 2 in uplink 2001 may correspond to the EPDCCH of CH 0, the EPDCCH of CH 1, and the EPDCCH of CH 2 in downlink 2003.
  • n channel mapping may be possible based on channel change. For example, a PRACH of CH 0 in uplink 2001 at a first time point may be mapped to an EPDCCH of CH 0 in downlink 2003, and a PRACH of CH 0 in uplink 2001 at a second time point may be mapped in downlink 2003. It may be mapped to the EPDCCH of CH 1, and the PRACH of CH 0 in uplink 2001 at the third time point may be mapped to the EPDCCH of CH 2 in downlink 2003.
  • 21A and 21B illustrate a method in which a terminal uses a plurality of downlink channels for one uplink channel in a wireless communication system according to an embodiment of the present invention.
  • three UEs may transmit one random access preamble to the base station 100 through one EPDCCH corresponding to one PRACH. That is, three random access opportunities may occur for the three random access preambles.
  • one random access preamble transmitted by one terminal to the base station may include a random access preamble identifier (RAPID).
  • RAPID random access preamble identifier
  • the one random access preamble may determine one EPDCCH based on a Random Access Radio Network Temporary Identifier (RA-RNTI) of a PRACH corresponding to the random access preamble identifier.
  • RA-RNTI Random Access Radio Network Temporary Identifier
  • the base station 100 may correspond to one random access radio network temporary identifier (RA-RNTI) with respect to one random access preamble identifier.
  • RA-RNTI random access radio network temporary identifier
  • the base station may determine the random access radio network temporary identifier through Equation 4 below.
  • Is a random access radio network temporary identifier remind Is the subframe index (0 ⁇ ⁇ 10). remind Is the PRACH index in the subframe (O ⁇ ⁇ 60).
  • the base station 100 may receive three preambles through the PRACH of the uplink 2103.
  • the base station 100 may allocate one RAR message to each of the three preambles. That is, the base station 100 may transmit three RAR messages on the EPDCCH of downlink 2105.
  • three random access opportunities may occur for the three preambles. That is, a total of nine random access opportunities 2107 may occur for the nine preambles 2101.
  • the three terminals may transmit one random access preamble to each of the base stations through one EPACH and three EPDCCHs, respectively.
  • each of the three terminals since each of the three terminals transmits one random access preamble to the base station through the three EPDCCHs, a total of three random access opportunities may be obtained for the one random access preamble.
  • the base station 100 may determine the random access radio network temporary identifier through Equation 5 below.
  • Is a random access radio network temporary identifier remind Is the subframe index (0 ⁇ ⁇ 10). remind Is the PRACH index in the subframe (O ⁇ ⁇ 60). remind Is the number of MTC channels allocated. remind Is the location of the MTC channel to which the terminal has moved.
  • the base station 100 may receive the three preambles through the PRACH of the uplink 2103. In this case, the base station 100 may transmit a RAR message for each of the three preambles through each of three EPDCCHs of the downlink 2105. That is, the base station 100 may transmit RAR messages for three preambles through three downlink EPDCCHs. In other words, three random access opportunities and a total of nine random access opportunities may occur for the three preambles. Accordingly, a total of 27 random access opportunities 2109 may occur for nine random access preambles.
  • FIG. 22 illustrates a method of determining a random access radio network temporary identifier for identifying a terminal to which a base station attempts random access in a wireless communication system according to an embodiment of the present invention.
  • the base station 100 may determine the RA-RNTI to identify the PRACH used by the at least one terminal in the uplink 2203 in the downlink EPDCCH.
  • the at least one terminal may change a channel to another MTC channel after using the PRACH in a specific MTC channel. have.
  • the base station 100 may determine the RA-RNTI based on the position of the channel changed by the terminal to identify at least one terminal that changed the channel to the other MTC channel.
  • the terminal 200-1 and the terminal 200-2 may transmit the same preambles 1 220-1 and 2201-2 to the base station 100 through a PRACH of CH 0 in uplink 2203, respectively.
  • the base station 100 may determine to transmit the RAR message for the preamble 1 through each of the EPDCCH of CH 0 and the EPDCCH of CH 1 in downlink 2205 based on Equation (5). Accordingly, the base station 100 may transmit two RAR messages 2207-1 and 2207-2 for the preamble 1.
  • 23A and 23B illustrate signal flows between a base station and terminals for transmitting a plurality of RAR messages through a plurality of downlink MTC channels corresponding to one PRACH in a wireless communication system according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the MTC terminal 1 to MTC terminal 3 may receive an SIB from the base station 100.
  • the SIB may include information about a plurality of data channels.
  • Each of the MTC terminal 1 to the MTC terminal 3 (200-1 to 200-3), based on the SIB, may transmit a random access preamble to the base station via a PRACH located in a particular channel of all the channels.
  • the MTC terminal 1 200-1 and the MTC terminal 2 200-2 transmit the preamble 1 to the base station through the PRACH of CH 1 in uplink, respectively.
  • the MTC terminal 3 (200-3) transmits a preamble 2 to the base station through the PRACH of the CH 1 in the uplink.
  • the MTC terminal 1 to the MTC terminal 3 (200-1 to 200-3), based on the SIB, may select each MTC channel to be connected.
  • the MTC terminal 1 to the MTC terminal 3 (200-1 to 200-3) may determine the frequency band to use, respectively.
  • the MTC terminal 1 to the MTC terminal 3 (200-1 to 200-3) may select a 1.4 MHz narrowband channel.
  • the MTC terminal 1 to the MTC terminal 3 (200-1 to 200-3) may transition the frequency band to the MTC control channel and the data channel located in the 1.4MHz narrowband channel.
  • the MTC terminal 1 200-1 may select CH 0.
  • the MTC terminal 2 200-2 and the MTC terminal 3 200-3 may select CH 1, respectively.
  • the base station may transmit RAR messages for each random access preamble received from the MTC terminal 1 to the MTC terminal 3 (200-1 to 200-3) in parallel in each channel.
  • the base station transmits a MAC frame 2308 including the RAR messages 2311-1 and 2311-2 to the MAC frame 2301 including the RAR messages 2307-1 and 2307-2, as shown in FIG.
  • the MAC frame 2312 including the RAR messages 2316-1 and 2316-2 is transmitted to the MTC terminal 1 to the MTC terminal 3 (200-1 to 200-3) through the CH 2 through the CH 1.
  • the header 2303 of the MAC frame 2301 may include information about the RAR messages 2307-1 to 2307-2.
  • the payload 2305 of the MAC frame 2301 may include the RAR 2307-1 indicating that Grant 1 is allocated on CH 0 with respect to the random access preamble 1.
  • the payload 2305 of the MAC frame 2301 may include the RAR 2307-2 indicating that Grant 2 is allocated on CH 0 with respect to the random access preamble 2.
  • the base station 100 transmits the MAC frames 2301, 2308, and 2312 through the respective EPDCCH 0, EPDCCH 1, and EPDCCH 2 on a plurality of MTC channels. ) Can be sent. That is, the base station 100 receives a random access preamble from each of the MTC terminal 1 to the MTC terminal 3 (200-1 to 200-3) through one channel in uplink, and through a plurality of channels in downlink
  • the RAR may be transmitted to each of the MTC terminal 1 to the MTC terminal 3 (200-1 to 200-3).
  • the MTC terminal 1 200-1 transmits msg 3 to the base station 100 through CH 0 according to UL Grant 1 included in the RAR 1 2307-1.
  • the MTC terminal 2 200-2 transmits msg 3 to the base station 100 through CH 1 according to UL Grant 1 included in the RAR 1 231-1.
  • the MTC terminal 3 200-3 transmits msg 3 to the base station 100 through CH 1 according to UL Grant 2 included in the RAR 2 2311-2.
  • the base station 100 transmits ACK 1 to the MTC terminal 1 200-1 through EPDCCH 0 of CH 0.
  • the base station 100 transmits ACKs 1 and 2 to the MTC terminal 2 200-2 and the MTC terminal 3 200-3 through EPDDCH 1 of CH 1.
  • 24A and 24B illustrate signal flows between a base station and terminals for transmitting a plurality of RAR messages through a plurality of downlink MTC channels corresponding to a plurality of PRACHs in a wireless communication system according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • each of the MTC terminal 1 to MTC terminal 3 may select one of a plurality of PRACHs based on the SIB received from the base station 100.
  • Each of the MTC terminal 1 to MTC terminal 3 may transmit a random access preamble to the base station 100 through the selected PRACH.
  • the MTC terminal 1 200-1 transmits a random access preamble 1 to the base station 100 through a PRACH of CH 0.
  • the MTC terminal 2 200-2 and the MTC terminal 3 200-3 transmit a random access preamble 1 and a random access preamble 2 to the base station 100 through the PRACH of CH 1, respectively.
  • the MTC terminal 1 to MTC terminal 3 may select the MTC channel to be connected, and determine the frequency band to be used. For example, the MTC terminal 1 200-1 may select CH 0. Also, the MTC terminal 2 200-2 and the MTC terminal 3 200-3 may select CH 1, respectively.
  • the base station 100 uses the MAC frames 2403 and 2406 as shown in FIG. 24B through EPDCCH 0 of CH 0, 2410 and 2413 through EPDCCH 1 of CH 1, and 2417 and 2420 through EPDCCH 2 of CH 2.
  • the header 2404 of the MAC frame 2403 may include information about RARs 2409-1
  • the header 2407 of the MAC frame 2406 may include information about RARs 2409-2 and 2409-3.
  • the header 2404 may include information 2409-4 indicating that RAR 1 2409-1 has been allocated to CH 0.
  • the header 2406 may include information 2409-5 indicating that the RAR 1 2409-2 has been allocated to the CH 1.
  • the header 2406 may include information 2409-6 indicating that the RAR 2 2409-3 has been allocated to the CH 1.
  • the payload 2405 of the MAC frame 2403 may include the RARs 2409-1
  • the payload 2408 of the MAC frame 2406 may include the RARs 2409-2 and 2409-3.
  • Each of the RARs 2409-1 to 2409-3 may include grant information corresponding to the mapped random access preamble.
  • the RAR 1 2409-1 may include information indicating that Grant 1 is allocated on CH 0 with respect to the random access preamble 1 transmitted on CH 0.
  • the RAR 1 2409-2 may include information indicating that Grant 1 is allocated on CH 1 with respect to the random access preamble 1 transmitted on CH 1.
  • the RAR 2 2409-3 may include information indicating that Grant 2 is allocated on CH 1 with respect to the random access preamble 2 transmitted on CH 1.
  • the base station 100 corresponds to each of the MTC terminal 1 to MTC terminal 3 (200-1 to 200-3) in the uplink from each of the MTC terminal 1 to MTC terminal 3 (200-1 to 200-3). Receives a random access preamble through a channel to the MAC frame, the MAC frame including the RAR for the random access preamble to the MTC terminal 1 to MTC terminal 3 (200-1 to 200-3) through each of a plurality of channels in the downlink Can be sent.
  • the base station 100 receives a random access preamble through a plurality of uplink channels from the MTC terminals 200-1 through 200-3, and transmits the MTC terminals through a plurality of downlink channels. 200-1 to 200-3).
  • the MTC terminal 1 200-1 transmits msg 3 to the base station 100 through CH 0 according to UL Grant 1 on CH 0 of the RAR 1 2409-1.
  • the MTC terminal 2 200-2 transmits msg 3 to the base station 100 through CH 1 according to UL Grant 1 on CH 1 of the RAR 1 2409-2.
  • the MTC terminal 3 200-3 transmits msg 3 to the base station 100 through CH 1 according to UL Grant 2 on CH 1 of the RAR 2 2409-3.
  • the base station 100 transmits ACK 1 to the MTC terminal 1 200-1 through EPDCCH 0 of CH 0.
  • the base station 100 transmits ACK 1 to the MTC terminal 2 200-2 and ACK 2 to the MTC terminal 3 200-3 through EPDCCH 1 of CH 1, respectively.
  • 25A and 25B illustrate a signal flow between a base station and terminals for transmitting a plurality of RAR messages through one downlink MTC channel corresponding to a plurality of PRACHs in a wireless communication system according to an embodiment of the present invention.
  • the MTC terminal 1 200-1 transmits a random access preamble 1 to the base station 100 through a PRACH of CH 0 in uplink.
  • the MTC terminal 2 200-2 transmits a random access preamble 1 to the base station 100 through a PRACH of CH 1 in uplink.
  • the MTC terminal 3 200-2 transmits a random access preamble 2 to the base station 100 through a PRACH of CH 1 in uplink. That is, the base station 100 may receive a random access preamble from the MTC terminals 200-1 to 200-3 through a plurality of channels in uplink.
  • the base station 100 transmits an RAR to the MTC terminals 200-1 to 200-3 through an EPDCCH of CH 1 in downlink.
  • the base station 100 transmits the MAC frame 2501 for the preamble transmitted on CH 0 including the RAR and the MAC frame 2504 for the preamble transmitted on CH 1 to the MTC terminals 200-1 to 200-3.
  • the header 2502 of the MAC frame 2501 may include information on allocation of RARs 2503-1 allocated corresponding to preamble 1 transmitted through CH 0, and the header of the MAC frame 2504.
  • 2505 may include information about allocation of RARs 2506-1 and 2506-2 allocated corresponding to preambles 1 and 2 transmitted on CH 1.
  • the header 2502 may include information 2502-1 indicating that the RAR 1 2503-1 has been allocated to the preamble 1 transmitted on CH 0.
  • the header 2504 may include information 2503-2 indicating that the RAR 1 2507-2 has been allocated to the preamble 1 transmitted on CH 1.
  • the preamble 2 transmitted from CH 1 may include information 2505-2 indicating that the RAR 2 2506-2 has been allocated.
  • the payload 2503 of the MAC frame 2501 may include a RAR 1 2503-1 for the random access 1.
  • the RAR 1 2503-1 may include Grant 1 allocated to the random access preamble 1.
  • the payload 2506 may include an RAR 1 2506-1 including the random access preamble 1 and the grant 2 allocated to the random access preamble 1.
  • the payload 2506 may include an RAR 3 (2506-2) including the grant 3 allocated to the random access preamble 2 and the random access preamble 2.
  • the base station 100 may receive random access preambles from MTC terminals through a plurality of channels, and transmit RARs to which the one channel is allocated for the random access preambles to the MTC terminals.
  • the MTC terminal 1 200-1 transmits msg 3 over CH 1 in uplink according to Grant 1 included in the RAR 1 2503-1.
  • the MTC terminal 2 200-2 transmits msg 3 over CH 1 in uplink according to Grant 2 included in the RAR 1 2506-1.
  • the MTC terminal 3 200-3 transmits msg 3 over CH 1 in uplink according to Grant 3 included in the RAR 2 2506-2.
  • the base station 100 transmits ACK 1 to the MTC 1 200-1 through EPDCCH 1 of CH 1 in downlink.
  • the base station 100 transmits ACK 1 and ACK 2 to the MTC 2 200-2 and the MTC 3 200-3 through EPDCCH 1 of CH 1 in downlink.
  • 26A and 26B illustrate signal flows between a base station and terminals for transmitting a plurality of RAR messages through one downlink MTC channel corresponding to one PRACH in a wireless communication system according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the base station 100 may receive a random access preamble from each of a plurality of MTC terminals through one channel in uplink. For example, the base station 100 performs random access preamble 1 from MTC terminal 1 (200-1), random access preamble 1 from MTC terminal 2, and randomly from MTC terminal 3 through the PRACH of CH 1 in the uplink. An access preamble 2 may be received.
  • the base station 100 may transmit the multiplexed RAR to the MTC terminals 200-1 to 200-3 with respect to the random access preamble received from the MTC terminals 200-1 to 200-3. For example, the base station 100 may transmit, to the MTC terminals 200-1 to 200-3, MAC frames allocated with a plurality of grant information for one random access preamble.
  • the header 2603 of the MAC frame 2601 may include information about the RARs 2607-1 to 2607-4.
  • the payload 2605 of the MAC frame 2601 may include RAR 1 2607-1 and RAR 1 2607-2 to which different grant information is allocated for the random access preamble 1.
  • the RAR 1 2607-1 may include information indicating that Grant 1 is allocated to the random access preamble 1.
  • the RAR 1 (2607-2) may include information indicating that Grant 2 is allocated to the random access preamble 1.
  • the RAR 2 (2607-3) may include information indicating that Grant 3 is allocated to the random access preamble 2.
  • the RAR 2 2607-4 may include information indicating that Grant 4 is allocated to the random access preamble 2.
  • the base station 100 may allocate RAR messages to which one channel is allocated in downlink to the random access preambles received through one channel in uplink.
  • the MTC terminal 1 200-1 transmits msg 3 over CH 1 in uplink according to Grant 1 included in the RAR 1 2607-1.
  • the MTC terminal 2 200-2 transmits msg 3 over CH 1 in uplink according to Grant 2 included in the RAR 1 2607-2.
  • the MTC terminal 3 200-3 transmits msg 3 through CH 1 in uplink according to Grant 3 included in the RAR 2 2607-3.
  • the base station 100 transmits ACK 1 to the MTC 1 200-1 through EPDCCH 1 of CH 1 in downlink.
  • the base station 100 transmits ACK 1 and ACK 2 to the MTC 2 200-2 and the MTC 3 200-3 through EPDCCH 1 of CH 1 in downlink.
  • a computer-readable storage medium for storing one or more programs (software modules) may be provided.
  • One or more programs stored in a computer readable storage medium are configured for execution by one or more processors in an electronic device.
  • One or more programs include instructions that cause an electronic device to execute methods in accordance with embodiments described in the claims or specification of the present invention.

Landscapes

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Abstract

본 개시는 LTE(Long Term Evolution)와 같은 4G(4th generation) 통신 시스템 이후 보다 높은 데이터 전송률을 지원하기 위한 5G(5th generation) 또는 pre-5G 통신 시스템에 관련된 것이다. 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 기지국의 동작 방법은, 적어도 하나의 단말로부터 적어도 하나의 랜덤 액세스 프리앰블을 수신하는 과정과, 상기 적어도 하나의 랜덤 액세스 프리앰블에 대응하는 복수의 랜덤 액세스 응답을 포함하는 적어도 하나의 메시지를 송신하는 과정을 포함한다.

Description

무선 통신 시스템에서 랜덤 액세스를 위한 장치 및 방법
본 발명은 무선 통신 시스템에서 랜덤 액세스를 위한 기술에 관한 것이다.
4G(4th generation) 통신 시스템 상용화 이후 증가 추세에 있는 무선 데이터 트래픽 수요를 충족시키기 위해, 개선된 5G(5th generation) 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템을 개발하기 위한 노력이 이루어지고 있다. 이러한 이유로, 5G 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템은 4G 네트워크 이후(Beyond 4G Network) 통신 시스템 또는 LTE(Long Term Evolution) 시스템 이후(Post LTE) 시스템이라 불리어지고 있다.
높은 데이터 전송률을 달성하기 위해, 5G 통신 시스템은 초고주파(mmWave) 대역(예를 들어, 60기가(60GHz) 대역과 같은)에서의 구현이 고려되고 있다. 초고주파 대역에서의 전파의 경로손실 완화 및 전파의 전달 거리를 증가시키기 위해, 5G 통신 시스템에서는 빔포밍(beamforming), 거대 배열 다중 입출력(massive MIMO), 전차원 다중입출력(Full Dimensional MIMO, FD-MIMO), 어레이 안테나(array antenna), 아날로그 빔형성(analog beam-forming), 및 대규모 안테나(large scale antenna) 기술들이 논의되고 있다.
또한 시스템의 네트워크 개선을 위해, 5G 통신 시스템에서는 진화된 소형 셀, 개선된 소형 셀(advanced small cell), 클라우드 무선 액세스 네트워크(cloud radio access network, cloud RAN), 초고밀도 네트워크(ultra-dense network), 기기 간 통신(Device to Device communication, D2D), 무선 백홀(wireless backhaul), 이동 네트워크(moving network), 협력 통신(cooperative communication), CoMP(Coordinated Multi-Points), 및 수신 간섭제거(interference cancellation) 등의 기술 개발이 이루어지고 있다.
이 밖에도, 5G 시스템에서는 진보된 코딩 변조(Advanced Coding Modulation, ACM) 방식인 FQAM(Hybrid Frequency Shift Keying and Quadrature Amplitude Modulation) 및 SWSC(Sliding Window Superposition Coding)과, 진보된 접속 기술인 FBMC(Filter Bank Multi Carrier), NOMA(Non Orthogonal Multiple Access), 및 SCMA(Sparse Code Multiple Access) 등이 개발되고 있다.
따라서, 본 발명의 실시 예들은 무선 통신 시스템에서 다수의 단말들이 적어도 하나의 기지국으로 랜덤 액세스를 시도할 경우, 상기 랜덤 액세스의 혼잡을 완화하기 위한 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 실시 예들은 무선 통신 시스템에서 상기 다수의 단말들에 대해, 상기 다수의 단말들 각각이 송신하는 랜덤 액세스 프리앰블의 개수의 증가 없이, 상기 적어도 하나의 기지국이 식별한 적어도 하나의 랜덤 액세스 프리앰블에 대해 다수의 RAR(Random Access Response) 메시지를 전송하는 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 실시 예들은 무선 통신 시스템에서 다수의 단말들이 동일한 프리앰블을 하나의 기지국으로 송신할 경우, 상기 다수의 단말들이 각각 송신하는 각각의 msg3 메시지의 충돌을 회피하는 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 기지국의 동작 방법은, 적어도 하나의 단말로부터 적어도 하나의 랜덤 액세스 프리앰블을 수신하는 과정과, 상기 적어도 하나의 랜덤 액세스 프리앰블에 대응하는 복수의 랜덤 액세스 응답을 포함하는 적어도 하나의 메시지를 송신하는 과정을 포함한다.
본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 단말의 동작 방법은, 다수의 랜덤 액세스 프리앰블 중 선택된 랜덤 액세스 프리앰블을 기지국으로 송신하는 과정과, 상기 선택된 랜덤 액세스 프리앰블에 대응하는 복수의 랜덤 액세스 응답을 포함하는 적어도 하나의 메시지를 수신하는 과정을 포함한다.
본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 기지국의 장치는, 적어도 하나의 단말로부터 적어도 하나의 랜덤 액세스 프리앰블을 수신하는 수신부와, 상기 적어도 하나의 랜덤 액세스 프리앰블에 대응하는 복수의 랜덤 액세스 응답을 포함하는 적어도 하나의 메시지를 생성하는 제어부와, 상기 적어도 하나의 메시지를 송신하는 송신부를 포함한다.
본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 단말의 장치는, 다수의 랜덤 액세스 프리앰블 중 선택된 랜덤 액세스 프리앰블을 기지국으로 송신하는 송신부와, 상기 선택된 랜덤 액세스 프리앰블에 대응하는 복수의 랜덤 액세스 응답을 포함하는 적어도 하나의 메시지를 수신하는 수신부를 포함한다.
도 1은 이동 통신 단말이 사용하는 주파수 대역 및 MTC 단말이 사용하는 주파수 대역을 도시한다.
도 2는 단말의 랜덤 액세스 절차를 도시한다.
도 3은 랜덤 액세스 절차 시 상향링크에서 msg3 메시지가 충돌하는 시나리오를 도시한다.
도 4는 FDMA(Frequency Division Multiple Access) 기반의 멀티 채널 구조를 도시한다.
도 5는 PRACH 시퀀스 및 협대역 채널 간의 맵핑을 도시한다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 기지국의 셀 또는 섹터 내에서 MTC 단말을 위한 채널 운용 방법을 도시한다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 기지국 및 단말 간의 통신 환경이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 기지국 또는 단말의 블록(block) 구성이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 기지국의 동작 순서도이다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 단말의 동작 순서도이다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 사용되는 FDD 기반의 MTC 채널을 포함하는 프레임을 도시한다.
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 TDD 기반의 MTC 채널을 포함하는 프레임을 도시한다.
도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 기지국 및 단말 간의 신호 흐름도를 도시한다.
도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 다수의 RAR 메시지들에 기초하여 기지국으로 랜덤 액세스를 시도하는 단말들을 도시한다.
도 15a 내지 15c는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템의 MAC 프레임 구조를 도시한다.
도 16은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 상관 값에 기초하여 RAR 메시지를 할당하는 방법을 도시한다.
도 17은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 복수의 RAR 메시지들을 할당하는 방법을 도시한다.
도 18a 및 18b는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 자기 상관 값에 기초하여 복수의 RAR 메시지를 할당하는 방법을 도시한다.
도 19a 및 19b는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 이동 통신 단말 및 MTC 단말에 대한 통합 랜덤 액세스를 운용하는 방식을 도시한다.
도 20a 내지 20c는 본 발명의 실시 예에 따른 상향링크 채널 및 하향링크 채널을 맵핑하는 방식을 도시한다.
도 21a 및 21b는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 단말이 하나의 상향링크 채널에 대해 다수의 하향링크 채널을 사용하는 방법을 도시한다.
도 22는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 기지국이 랜덤 액세스를 시도하는 단말을 식별하기 위한 랜덤 액세스 무선 망 임시 식별자를 결정하는 방법을 도시한다.
도 23a 및 23b는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 하나의 PRACH에 대응하는 다수의 하향링크 MTC 채널을 통해 다수의 RAR 메시지를 송신하기 위한 기지국 및 단말들 간의 신호의 흐름을 도시한다.
도 24a 및 24b는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 다수의 PRACH에 대응하는 다수의 하향링크 MTC 채널을 통해 다수의 RAR 메시지를 송신하기 위한 기지국 및 단말들 간의 신호의 흐름을 도시한다.
도 25a 및 25b는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 다수의 PRACH에 대응하는 하나의 하향링크 MTC 채널을 통해 다수의 RAR 메시지를 송신하기 위한 기지국 및 단말들 간의 신호의 흐름을 도시한다.
도 26a 및 26b는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 하나의 PRACH에 대응하는 하나의 하향링크 MTC 채널을 통해 다수의 RAR 메시지를 송신하기 위한 기지국 및 단말들 간의 신호의 흐름을 도시한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 동작 원리를 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
이하 본 발명은 무선 통신 시스템에서 상향링크 자원을 할당하기 위한 기술에 대하여 설명한다.
현재 3GPP Rel-13 표준화에서는 MTC(Machine-Type Communications) 단말의 복잡도 및 비용을 감소시키는 것을 워크 아이템(work item)으로 선정하여 표준회의를 진행하고 있다. 예를 들어, 도 1을 참고하면, MTC 단말들 101은 상기 MTC 단말들 101의 복잡도를 낮추기 위해 단일 RF 안테나를 사용하고, 반 듀플렉스(Half Duplex) 방식의 양방향 통신을 지원한다. 또한, 이동 통신 단말들 103은 전체 시스템 대역 105 내의 모든 자원을 사용하는 반면, 상기 MTC 단말들 101은, 상기 전체 시스템 대역 105 내 1.4MHz 협대역 107을 사용할 수 있다. 상기 MTC 단말들 101이 상기 1.4MHz 협대역 107을 사용함으로써, 상기 MTC 단말들 101의 하드웨어 단가가 감소될 수 있다.
상기 이동 통신 단말들 103 및 상기 MTC 단말들 101은, 네트워크에 접속하기 위하여 랜덤 액세스 절차를 수행할 수 있다. 예를 들어, 도 2를 참고하면, 단말 200은, 랜덤 액세스 프리앰블을 기지국 100으로 송신(201)한다. 예를 들어, 상기 단말 200은, 상기 기지국 100으로부터 시스템 정보 블록(System Information Block, SIB)을 수신할 수 있다. 상기 단말 200은, 상기 SIB에 기초하여 상기 랜덤 액세스 프리앰블을 송신하기 위한 채널을 선택할 수 있다.
상기 단말 200은, 상기 랜덤 액세스 프리앰블을 전송할 위치인 부프레임 및 PRACH(Physical Random Access Channel)의 인덱스를 임의로 선택할 수 있다. 상기 단말이 선택한 상기 랜덤 액세스 프리앰블의 전송 위치에 따라 RA-RNTI(Random Access-Radio Network Temporary Identifier)가 결정될 수 있다. 상기 기지국 100 및 상기 단말 200은, 상기 RA-RNTI를 통해 특정한 상기 랜덤 액세스 프리앰블의 전송 위치를 식별할 수 있다. 또한, 상기 단말 200은, 총 64개의 직교적인 랜덤 액세스 프리앰블들 중 랜덤 액세스 전송에 사용하기 위한 하나의 랜덤 액세스 프리앰블을 임의로 선택할 수 있다. 상기 단말 200은, 상기 선택한 PRACH를 통해 상기 기지국 100으로 상기 랜덤 액세스 프리앰블을 송신할 수 있다.
상기 기지국 100은, 상기 단말 200이 송신한 상기 랜덤 액세스 프리앰블을 수신한 후, 상기 단말 200로 RAR(Random Access Respose) 메시지를 송신(203)한다. 상기 기지국 100은, 상기 PRACH를 감지하여, 상기 단말 200이 송신한 상기 랜덤 액세스 프리앰블을 검출할 수 있다. 상기 기지국 100은, 랜덤 액세스 프리앰블을 식별하기 위한 RAPID(Random Access Preamble Identifier), 메시지(예 : msg3)를 송신하기 위한 무선 자원 할당 정보인 UL(UpLink)-Grant 정보, 단말에게 부여된 임시 식별자인 임시적인 C-RNTI(Cell-RNTI)를 포함하는 상기 RAR 메시지를 상기 단말 200으로 송신(203)한다. 상기 기지국 100은, 상기 PRACH를 통해 식별한 모든 랜덤 액세스 프리앰블들 각각에 대한 RAR 메시지를 하나의 MAC PDU(Protocol Data Unit) 메시지에 멀티플렉싱(multiplexing)할 수 있다. 상기 기지국 100은, 상기 RAR 메시지들을 포함한 MAC PDU 메시지를, PDCCH(Physical Downlink Control Channel)을 통해, 상기 단말 200으로 송신할 수 있다.
상기 단말 200은, 상기 기지국 100이 송신한 상기 RAR 메시지를 수신할 수 있다. 상기 단말 200은, 상기 RAR 메시지에 기초하여 msg3를 상기 기지국 100으로 송신(205)한다. 상기 단말 200은, 상기 PDCCH에서 상기 RA-RNTI를 사용하여, 상기 단말 200이 상기 랜덤 액세스 프리앰블을 송신한 PRACH 채널에 대한 MAC-PDU를 식별할 수 있다. 상기 단말 200은, 상기 MAC-PDU에 포함된 RAPID(Random Access Preamble IDentifier)를 사용하여, 상기 단말 200이 송신한 상기 랜덤 액세스 프리앰블에 대한 RAR을 식별할 수 있다. 상기 단말 200은, 상기 RAR에 포함된 상기 UL-Grant 정보 및 상기 임시적인(Temporary) C-RNTI 정보를 확인할 수 있다. 상기 단말 200은, 상기 UL-Grant 정보 및 상기 임시적인 C-RNTI 정보에 기초하여, RRC(Radio Resource Control) 연결 설정, 핸드오버(handover), 실패 링크 복구(failure link recovery) 중 적어도 하나에 사용될 수 있는 상기 msg3를 상기 기지국 100으로 송신(205)한다.
상기 단말 200 이외의 다른 단말이, 상기 단말 200과 동일한 랜덤 액세스 프리앰블을 상기 기지국 100으로 송신하는 경우가 발생할 수 있다. 이때, 상기 기지국 100은, 상기 단말 200 및 상기 다른 단말로 동일한 RAR 메시지를 송신할 수 있다. 이때, 상기 단말 200 및 상기 다른 단말은, 동일한 RAR 메시지에 포함된 동일한 UL-Grant 정보를 식별할 수 있다. 따라서, 상기 단말 200 및 상기 다른 단말은 동일한 상향링크 채널을 통해 msg3 메시지를 각각 송신할 수 있다. 즉, 상기 단말 200의 상기 msg3와 상기 다른 단말의 msg3가 상기 동일한 상향링크 채널에서 충돌할 수 있다.
상기 기지국 100은, 상기 msg3를 송신한 상기 단말 200으로 확인(ACKnowledge) 메시지를 전송한다. 상기 기지국 100은, 랜덤 액세스를 통해 접속에 성공한 상기 단말 200으로 확인 메시지를 송신할 수 있다. 상기 단말 200은, 상기 확인 메시지를 임시적인 C-RNTI로 식별할 수 있다. 상기 단말 200은, 상기 확인 메시지를 수신한 후, 상기 랜덤 액세스 절차를 종료할 수 있다. 본 발명의 다른 실시 예에 따라, 상기 기지국 100으로 상기 랜덤 액세스를 시도하는 단말은 다수 개일 수 있다. 상기 기지국 100으로 다수 개의 단말들이 상기 랜덤 액세스를 시도할 경우, 일부 단말들은, 상기 기지국 100으로부터 상기 확인 메시지를 수신하지 못할 수 있다. 상기 기지국 100으로부터 상기 확인 메시지를 수신하지 못하는 상기 일부 단말들은, 백오프 절차를 통해 다른 시간 구간에서 상기 기지국 100에 대한 랜덤 액세스를 재시도할 수 있다.
예를 들어, 상기 기지국 100 및 상기 단말 200은, 도 3과 같이, 3GPP Rel-11의 랜덤 액세스 과정을 수행할 수 있다. 상기 도 3을 참고하면, 다수의 단말들 200-1 내지 200-3은 기지국 100으로, 상향링크의 PRACH 305를 통해, 각각 랜덤 액세스 프리앰블(301 및 303)을 송신할 수 있다. 예를 들어, 단말 1(200)은, 랜덤 액세스 프리앰블 1(301)을 상기 기지국 100으로 송신할 수 있다. 단말 2(210)는 상기 단말 1(200)의 랜덤 액세스 프리앰블과 동일한 랜덤 액세스 프리앰블 1(301)을 상기 기지국 100으로 송신할 수 있다. 단말 3(220)은, 랜덤 액세스 프리앰블 2(303)를 상기 기지국 100으로 송신할 수 있다.
상기 기지국 100은, 상기 다수의 단말들 200-1 내지 200-3으로부터 수신한 각각의 랜덤 액세스 프리앰블에 대한 각각의 RAR 메시지를 상기 다수의 단말들 200-1 내지 200-3으로 송신할 수 있다. 상기 단말 1(200-1) 및 상기 단말 2(200-2)는, 동일한 상기 랜덤 액세스 프리앰블 1(301)을 상기 기지국 100으로 각각 송신할 수 있다. 상기 기지국 100은, 상기 단말 1(200-1)이 송신한 상기 랜덤 액세스 프리앰블 1(301) 및 상기 단말 2(200-2)이 송신한 랜덤 액세스 프리앰블 1(301)이 어떤 단말로부터 송신되었는지 알 수 없다. 즉, 상기 기지국 100은, 단지, 상기 랜덤 액세스 프리앰블 1(301)이 수신되었다는 것만을 인식할 수 있다. 따라서, 상기 기지국 100은, 상기 랜덤 액세스 프리앰블 1(301)에 대한 RAR 1(307) 및 상기 랜덤 액세스 프리앰블 2(303)에 대한 RAR 2(309)를 송신할 수 있다.
상기 단말 1(200-1) 및 상기 단말 2(200-2) 각각은, 상기 기지국 100이 송신한 상기 RAR 1(307)을, 자신에게 송신된 RAR이라고 인지할 수 있다. 상기 단말 1(200) 및 상기 단말 2(200-2)는, 상향링크의 동일한 UL-Grant 1(317)을 통해, msg3(313 및 315)를 상기 기지국 100으로 각각 송신할 수 있다. 따라서, 상기 UL-Grant 1(317)을 통해 전달되는 상기 msg3(313 및 315)가 충돌할 수 있다. 상기 충돌은, PRACH를 통해, 상기 기지국 100으로 랜덤 액세스 프리앰블을 송신하는 단말의 수가 증가할수록 빈번하게 발생할 수 있다.
상기 3GPP Rel-11의 표준화 회의에서 제시되었던 MTC 랜덤 액세스 혼잡 제어 기술에는 동일 채널에서 다수의 프리앰블들 간의 직교성이 보장된 멀티플렉싱을 지원하기 위해 PRACH에서 사용하는 프리앰블의 수가 한정적이다. 3GPP 네트워크에서 고려되는 MTC 시나리오에서는 랜덤 액세스에 참여하는 단말의 수가 크게 증가하기 때문에 랜덤 액세스 과정에서 충돌로 인한 접속 성능의 저하 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 랜덤 액세스 혼잡 완화를 위해 프리앰블 수의 증대 없이 랜덤 액세스 전송 기회를 증대시킬 수 있는 방법이 요구될 수 있다.
상기 3GPP Rel-11에서는 MTC 랜덤 액세스 과정에서 단말간 경쟁으로 인해 발생하는 혼잡을 완화하기 위해 ACB(Access Class Barring) 기법, PRACH 접속 자원 분리 기법, 추가적인 PRACH 할당 기법, 별도의 백오프 파라미터 적용 기법, 다중 PRACH 프레임 구조 기법, PRACH 및 RAR 반복 전송 기법을 제안하였다.
상기 ACB 기법은, 단말들을 서비스에 따라 클래스(class)로 구분한 후, 상기 클래스에 따라 PRACH에 대한 접근 기회를 확률적으로 제한하는 기법을 의미한다. 상기 ACB 기법을 통해 PRACH에 동시에 접속하는 단말 수를 감소시켜 랜덤 액세스 혼잡을 완화할 수 있다. 그러나, 상기 ACB 기법은, 상기 PRACH에 대한 접근 기회를 제한함으로써 상기 단말들의 접근 기회가 제한되고 시스템 접속 시간이 지연될 수 있다. 또한, 상기 ACB 기법은, 상기 PRACH에 대한 접속 기회가 실질적으로 증가하는 것이 아니기 때문에 단말의 수가 증가할수록 랜덤 액세스 혼잡 문제가 발생할 수 있다.
상기 PRACH 접속 자원 분리 기법은, 이동 통신 단말과 MTC 단말이 사용하는 PRAHC 접속 자원을 분리하는 기법을 의미한다. 예를 들어, 상기 이동 통신 단말과 상기 MTC 단말은 서로 다른 PRACH에서 접속하거나 서로 다른 프리앰블을 사용하여 랜덤 액세스를 수행할 수 있다. 상기 PRACH 접속 자원 분리 기법은, 한정적인 PRACH 자원인 PRACH 구간 및 프리앰블을 분할하여 사용하기 때문에 랜덤 액세스 성능이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
상기 별도의 백오프 파라미터 적용 기법은, MTC 단말들이 랜덤 액세스에 실패했을 때 이동 통신 단말들이 사용하지 않는 별도의 파라미터를 적용하여 백오프 메커니즘(mechanism)을 수행하는 기법을 의미한다. 상기 별도의 백오프 파라미터 적용 기법은, 이동 통신 단말들 보다 상기 MTC 단말들의 백오프 구간의 길이를 길게 설정함으로써 상기 이동 통신 단말들이 랜덤 액세스를 먼저 시도할 수 있도록 한다. 따라서, 상기 별도의 백오프 파라미터 적용 기법은 상기 이동 통신 단말들이 랜덤 액세스를 우선적으로 시도하기 때문에 상기 MTC 단말들의 랜덤 액세스 성능이 열화되는 문제가 발생할 수 있다.
상기 다중 PRACH 프레임 구조 기법은, MTC 단말의 PRACH 커버리지(coverage) 확장을 위해 TDM(Time Division Multiple Access)/FDM(Frequency Division Multiple Access)/CDM(Code Division Multiple Access)을 사용하여 다수의 PRACH를 멀티플렉싱하는 기법을 의미한다.
예를 들어, 도 4와 같이 FDM(Frequency Division Multiple Access) 기반의 멀티 채널 구조가 고려될 수 있다. 상기 도 4를 참고하면, MTC 단말이 전체 주파수 대역 중 1.4MHz 협대역만 사용한다는 가정하에, 상기 전체 시스템 대역 401을 고정된 다수의 협대역 채널로 분할한 그룹핑 PRB(Preamble Resource Block) 구조가 도시되어 있다. 상기 전체 시스템 대역 401은, 각각 1.4MHz를 사용하는 14개의 6RB 무선 자원들의 그룹들 그룹1 내지 그룹 14 (405-1 내지 405-14)와, 5RB로 구성된 2개의 불완전 무선 자원들의 그룹0 및 그룹 15(403-1 및 403-2)로 분할될 수 있다. PSS/SSS(Primary Synchronization Channel/Secondary Synchronization Channel)와 PBCH(Physical Broadcast Channel)는 상기 전체 시스템 대역 401의 정 중앙의 PRB 그룹에 위치할 수 있다. 상기 FDM 기반의 멀티 채널 구조는, 고정적으로 무선 자원을 분할하여 고정된 협대역 다중채널 구조일 수 있다. 따라서, 다수의 MTC 단말들이 분포된 환경에서는 비효율적일 수 있다.
상기 PRACH 및 RAR 반복 전송 기법은, MTC 단말들의 랜덤 액세스 커버리지 확장을 통해 상기 MTC 단말들의 수신 확률을 향상하기 위해 PRACH를 통한 프리앰블 및 상기 프리앰블에 대한 RAR 메시지를 반복적으로 송신하는 기법을 의미한다. 예를 들어, 도 5와 같이, PRACH 시퀀스 및 협대역 채널 간에 맵핑이 이루어질 수 있다. 상기 도 5를 참고하면, 기지국은, 다수의 MTC 단말들의 수신 확률을 향상시키기 위해, 랜덤 액세스 커버리지를 확장할 수 있다. 예를 들어, 상기 기지국은, PRACH에서 상기 다수의 MTC 단말들로부터 각각의 랜덤 액세스 프리앰블을 반복적으로 수신할 수 있다. 또한, 상기 기지국은, 상기 각각의 랜덤 액세스 프리앰블에 대한 각각의 RAR 메시지를 반복해서 송신할 수 있다. 상기 다수의 MTC 단말은, 상기 기지국으로부터 송신되는 상기 RAR 메시지를 수신하기 위해, 상기 기지국이 상기 RAR 메시지를 송신하는 반복 정도(repetition level)를 알아야 한다. 이를 위해서, 상기 PRACH 및 RAR 반복 전송 기법은, 다수의 단말들이 각각 임의로 선택하는 PRACH에 대한 선택 빈도, 상기 다수의 단말들이 각각 임의로 선택한 PRACH를 통한 시퀀스에 대한 RAR이 송신되는 주파수 대역의 위치, 및 상기 RAR이 송신되는 빈도를 결정할 수 있다. 상기 PRACH 및 RAR 반복 전송 기법에서, 상기 다수의 단말들 및 상기 기지국은, PRACH 시퀀스에 따라 사용할 수 있는 협대역 채널의 위치를 결정할 수 있다.
예를 들어, 시퀀스 1(501)은 MTC CH2(509)에, 시퀀스 2(503)는 MTC CH4(513)에, 시퀀스 3(505)은, MTC CH5(515)에 각각 맵핑될 수 있다. 이때, 상기 시퀀스 3(505)을 사용하는 복수의 단말들은 상기 MTC CH5(515)에서 충돌이 발생할 수 있다. 상기 맵핑은, 전체 PRACH 시퀀스들 중 일부만이 상기 맵핑될 수 있기 때문에, 상기 다수의 단말들의 랜덤 액세스 기회가 제한될 수 있다. 또한, 상기 맵핑은, 상기 다수의 단말들의 상기 랜덤 액세스 접속 기회가 증가하는 것이 아니기 때문에, 랜덤 액세스에 참여하는 단말의 수가 증가할 경우, 상기 랜덤 액세스에 대한 혼잡도가 증가할 수 있다.
상술한 바와 같이, 이동 통신 단말과 MTC 단말의 랜덤 액세스 시도를 분산시킴으로써 랜덤 액세스에서의 혼잡을 완화할 수 있다. 상기 기법들은, PRACH에 접속하는 단말 수를 감소시킴으로써 다수의 단말들이 동일한 프리앰블을 선택할 확률을 감소시킨다. 그러나, 상기 기법들은 단말에 제공할 수 있는 랜덤 액세스 접속 기회를 실질적으로 증가시킬 수 없다. 또한 추가적인 PRACH 자원을 할당하는 방식은, 3GPP 표준에 정의된 물리 채널 및 프레임 구조를 재설계해야 할 수 있다. 결국, 지속적으로 단말이 증가하는 경우 PRACH 당 단말 수가 증가하여 랜덤 액세스 실패 확률이 증가할 수 있다. 즉, 상기 3GPP 이동 통신 시스템에서 다수의 단말들을 수용할 수 있도록 랜덤 액세스 접속 기회를 증가할 수 있는 방안이 필요하다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 기지국의 셀 또는 섹터 내에서 MTC 단말을 위한 채널 운용 방법을 도시한다.
상기 도 6을 참고하면, 상기 기지국 100은, 상기 기지국 100의 커버리지 내의 적어도 하나의 MTC 단말의 랜덤 액세스에 기초하여, 각 섹터(601, 605, 609)별 독립적인 MTC 채널들(603, 607, 611)을 운용할 수 있다. 상기 기지국 100은, 상기 기지국 100의 듀플렉싱 방식에 기초하여 상기 MTC 채널들(603, 607, 611)을, 상기 기지국 100이 가용한 무선 자원 내에서 할당할 수 있다. 즉, 상기 기지국 100은, 각 섹터(601, 605, 609)별로 수신된 MTC 단말들의 접속 요청에 기초하여, 상기 각 섹터 별로 서로 다른 수의 MTC 채널을 운용할 수 있다. 예를 들어, 상기 기지국 100은, 섹터 601 내의 MTC 단말들의 접속 요청에 기초하여, 상기 섹터 601에서, N개의 MTC 채널들(603)을 운용할 수 있다. 또한, 상기 기지국 100은, 섹터 605에서 2개의 MTC 채널들(607)을 운용할 수 있다. 상기 기지국 100은, 상기 섹터 609에서 MTC 단말들의 접속 요청이 존재하지 않을 경우, 상기 섹터 609에서는 MTC 채널을 운용하지 않을 수 있다.
상기 기지국 100이 상기 적어도 하나의 MTC 단말로 데이터를 송신하기 위한 채널은, 하향링크 MTC 채널이라고 지칭될 수 있다. 또한, 상기 적어도 하나의 MTC 단말이 상기 기지국 100으로 데이터를 송신하기 위한 채널은, 상향링크 MTC 채널이라고 지칭될 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따라, 상기 적어도 하나의 단말은, 상기 기지국 100으로 랜덤 액세스 프리앰블을 송신한 채널과 다른 채널을 통해 상기 기지국 100으로부터 RAR 응답 메시지를 수신할 수 있다. 이때, 상기 적어도 하나의 단말이 상기 랜덤 액세스 프리앰블을 송신한 채널과 다른 채널을 통해 RAR 응답 메시지를 수신하는 것은, 채널 변경이라고 지칭될 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 기지국 100 및 단말 200간의 통신 환경이다.
상기 도 7을 참고하면, 상기 기지국 100은, 상기 단말 200과 상향링크 701 및 하향링크 703을 통해 통신을 수행할 수 있다. 예를 들어, 상기 기지국 100은 상기 하향링크 703을 통해 상기 단말 200으로 데이터를 송신할 수 있다. 또한, 상기 기지국 100은, 상기 상향링크 701을 통해 상기 단말 200으로부터 데이터를 수신할 수 있다.
상기 단말 200은, 상기 기지국 100과 통신을 수행하기 위한 통신 수단을 포함한다. 상기 단말 200은, 상기 사용자가 휴대할 수 있는 전자 장치이다. 예를 들어, 상기 단말 200은, 스마트폰(smart phone), 휴대용 단말기(portable terminal), 이동 전화(mobile phone), 이동 패드(mobile pad), 미디어 플레이어(media player), 태블릿 컴퓨터(tablet computer), 핸드헬드 컴퓨터(handheld computer), PDA(Personal Digital Assistant), 무선 컨트롤러(wireless controller), 웨어러블 장비(wearable device) 중 하나일 수 있고, 또한, 상기 상술한 장치들 중 둘 이상의 기능들을 결합한 장치일 수 있다.
예를 들어, 상기 단말 200은, 스마트 TV(smart TeleVision), 모니터(monitor), 스피커(speaker), 우퍼(woofer), 블랙박스(black box), 손목 시계형 단말, 안경형 단말, 통신 기능을 구비한 의류에 부착 가능한 전자 장치, 카메라(camera), 빔 프로젝터(bim projecter), CCTV(closed circuit TeleVision), 프린터(printer), 팩스(fax), 3D(3-dimensions) 프린터, 스마트폰, 휴대용 단말기, 이동 전화, 이동 패드, 미디어 플레이어, 태블릿 컴퓨터, 핸드헬드 컴퓨터, PDA 중 하나일 수 있고, 또한, 상기 상술한 장치들 중 둘 이상의 기능들을 결합한 장치일 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 기지국 100 또는 단말 200의 블록(block) 구성이다.
상기 도 8을 참고하면, 상기 기지국 100 또는 상기 단말 200은, 통신부 801, 저장부 803, 제어부 805를 포함한다. 상기 통신부 801은, 안테나(미도시)를 통해 입출력되는 데이터의 무선신호를 송수신 처리하는 기능을 수행한다. 예를 들어, 송신인 경우, 송신할 데이터를 채널 코딩 및 확산한 후, RF처리하여 송신하는 기능을 수행하고, 수신인 경우, 수신된 RF신호를 기저대역신호로 변환하고 상기 기저대역신호를 역 확산 및 채널 복호하여 데이터를 복원하는 기능을 수행한다. 통상적인 기능에 더하여 본 발명의 실시 예에 따라, 상기 통신부 801이 상기 기지국 100의 구성 요소일 경우, 상기 통신부 801은, 적어도 하나의 단말로부터 적어도 하나의 랜덤 액세스 프리앰블을 수신할 수 있다. 상기 통신부 801은, 상기 적어도 하나의 랜덤 액세스 프리앰블을 수신하기 전, 사물 지능 통신을 위한 할당 채널 수 및 채널 식별자 중 적어도 하나를 포함하는 시스템 정보를 방송할 수 있다. 상기 통신부 801은, 상기 적어도 하나의 랜덤 액세스 프리앰블 각각에 대응하는 복수의 랜덤 액세스 응답을 다중화하여 생성한 적어도 하나의 메시지를 적어도 하나의 하향링크 채널을 통해 송신할 수 있다.
상기 저장부 803은, 상기 제어부 805의 처리 및 제어를 위한 프로그램의 마이크로 코드와 각종 참조 데이터를 저장한다.
상기 제어부 805는, 상기 기지국 100 또는 상기 단말 200의 전반적인 동작을 제어한다. 예를 들어, 데이터통신을 위한 처리 및 제어를 수행한다. 통상적인 기능에 더하여 본 발명의 실시 예에 따라, 상기 제어부 805가 상기 기지국 100의 구성 요소일 경우, 상기 제어부 805는, 상기 적어도 하나의 랜덤 액세스 프리앰블 각각에 대응하는 복수의 랜덤 액세스 응답을 다중화하여 적어도 하나의 메시지를 생성할 수 있다. 상기 제어부 805는, 상기 적어도 하나의 랜덤 액세스 프리앰블 각각에 대응하는 복수의 랜덤 액세스 응답 개수를 결정할 수 있다. 상기 제어부 805는, 상기 적어도 하나의 랜덤 액세스 프리앰블 각각에 대응하는 서로 다른 복수의 상향링크 데이터 할당 정보를 포함하는 상기 적어도 하나의 메시지를 생성할 수 있다. 상기 제어부 805는, 상기 적어도 하나의 메시지를 포함하는 하나의 프레임을 생성할 수 있다. 상기 제어부 805는, 상기 적어도 하나의 메시지를 포함하는 서로 다른 다수의 프레임을 생성할 수 있다. 상기 제어부 805는, 상기 적어도 하나의 랜덤 액세스 프리앰블 각각에 대한 상관 값을 결정하고, 상기 상관 값에 기초하여 상기 적어도 하나의 랜덤 액세스 프리앰블 각각에 대응하는 적어도 하나의 상향링크 데이터 할당 정보를 포함하는 상기 적어도 하나의 메시지를 생성할 수 있다. 상기 제어부 805는, 상기 적어도 하나의 랜덤 액세스 프리앰블 각각에 대한 수신 신호 세기를 결정할 수 있다. 상기 제어부 805는, 상기 수신 신호 세기에 기초하여 상기 적어도 하나의 랜덤 액세스 프리앰블 각각에 대응하는 적어도 하나의 상향링크 데이터 할당 정보를 포함하는 상기 적어도 하나의 메시지를 생성할 수 있다. 상기 제어부 805는, 상기 기지국이 송수신하는 트래픽의 양, 상기 기지국이 사용하는 자원의 양, 상기 기지국의 서비스 품질 중 적어도 하나에 기초하여 상기 적어도 하나의 메시지를 생성할 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에 따라, 상기 통신부 801이 상기 단말 200의 구성 요소일 경우, 상기 통신부 801은, 다수의 랜덤 액세스 프리앰블 중 선택된 랜덤 액세스 프리앰블을 상기 기지국 100으로 송신할 수 있다. 상기 통신부 801은, 상기 선택된 랜덤 액세스 프리앰블에 대응하는 다중화된 복수의 랜덤 액세스 응답을 포함하는 적어도 하나의 메시지를 상기 기지국 100으로부터 수신할 수 있다. 상기 통신부 801은, 상기 다중화된 복수의 랜덤 액세스 응답으로부터 선택된 하나의 랜덤 액세스 응답에 대응하는 채널 자원을 통해 msg3 메시지를 상기 기지국 100으로 송신할 수 있다. 상기 통신부 801은, 상기 선택된 랜덤 액세스 프리앰블을 상기 기지국 100으로 송신한 채널과 다른 채널의 하향링크 채널을 통해 상기 적어도 하나의 메시지를 상기 기지국 100으로부터 수신할 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에 따라, 상기 제어부 805가 상기 단말 200의 구성 요소일 경우, 상기 제어부 805는, 상기 다중화된 복수의 랜덤 액세스 응답으로부터 하나의 랜덤 액세스 응답을 선택할 수 있다. 상기 제어부 805는, 하나의 프레임에 포함된 상기 적어도 하나의 메시지를 검출할 수 있다. 상기 제어부 805는, 복수의 프레임들에 각각 포함된 상기 적어도 하나의 메시지를 검출할 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 기지국의 동작 순서도이다.
상기 도 9를 참고하면, 상기 기지국 100은, 901단계로 진행하여, 적어도 하나의 단말로부터 적어도 하나의 랜덤 액세스 프리앰블을 수신한다. 상기 기지국 100은, 상기 적어도 하나의 랜덤 액세스 프리앰블을 수신하기 전, 사물 지능 통신을 위한 할당 채널 수 및 채널 식별자 중 적어도 하나를 포함하는 시스템 정보를 방송할 수 있다.
상기 기지국 100은, 903단계로 진행하여, 상기 적어도 하나의 랜덤 액세스 프리앰블 각각에 대응하는 복수의 랜덤 액세스 응답을 다중화하여 적어도 하나의 메시지를 생성한다. 상기 기지국 100은, 상기 적어도 하나의 랜덤 액세스 프리앰블 각각에 대응하는 복수의 랜덤 액세스 응답 개수를 결정할 수 있다. 상기 기지국 100은, 상기 적어도 하나의 랜덤 액세스 프리앰블 각각에 대응하는 서로 다른 복수의 상향링크 데이터 할당 정보를 포함하는 상기 적어도 하나의 메시지를 생성할 수 있다.
상기 기지국 100은, 하나의 프레임에 상기 적어도 하나의 메시지를 포함시킬 수 있다. 상기 기지국 100은, 서로 다른 다수의 프레임에 상기 적어도 하나의 메시지를 포함시킬 수 있다.
상기 기지국 100은, 상기 적어도 하나의 랜덤 액세스 프리앰블 각각에 대한 상관 값을 결정할 수 있다. 상기 기지국 100은, 상기 상관 값에 기초하여 상기 적어도 하나의 랜덤 액세스 프리앰블 각각에 대응하는 적어도 하나의 상향링크 데이터 할당 정보를 포함하는 상기 적어도 하나의 메시지를 생성할 수 있다.
상기 기지국 100은, 상기 적어도 하나의 랜덤 액세스 프리앰블 각각에 대한 수신 신호 세기를 결정할 수 있다. 상기 기지국 100은, 상기 수신 신호 세기에 기초하여 상기 적어도 하나의 랜덤 액세스 프리앰블 각각에 대응하는 적어도 하나의 상향링크 데이터 할당 정보를 포함하는 상기 적어도 하나의 메시지를 생성할 수 있다.
상기 기지국 100은, 상기 기지국이 송수신하는 트래픽의 양, 상기 기지국이 사용하는 자원의 양, 상기 기지국의 서비스 품질 중 적어도 하나에 기초하여 상기 적어도 하나의 메시지를 생성할 수 있다.
상기 기지국 100은, 905단계로 진행하여, 상기 적어도 하나의 메시지를 송신한다. 상기 기지국 100은, 적어도 하나의 하향링크 채널을 통해 상기 적어도 하나의 메시지를 송신할 수 있다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 단말의 동작 순서도이다.
상기 도 10을 참고하면, 상기 단말 200은, 1001단계로 진행하여, 다수의 랜덤 액세스 프리앰블 중 선택된 랜덤 액세스 프리앰블을 기지국으로 송신한다.
상기 단말 200은, 1003단계로 진행하여, 상기 선택된 랜덤 액세스 프리앰블에 대응하는 다중화된 복수의 랜덤 액세스 응답을 포함하는 적어도 하나의 메시지를 기지국 100으로부터 수신한다. 상기 단말 200은, 상기 다중화된 복수의 랜덤 액세스 응답으로부터 하나의 랜덤 액세스 응답을 선택할 수 있다. 상기 단말 200은, 하나의 프레임에 포함된 상기 적어도 하나의 메시지를 검출할 수 있다. 상기 단말 200은, 복수의 프레임들에 각각 포함된 상기 적어도 하나의 메시지를 검출할 수 있다. 상기 단말 200은, 상기 선택된 랜덤 액세스 프리앰블을 송신한 채널과 다른 채널의 하향링크 채널을 통해 상기 적어도 하나의 메시지를 수신할 수 있다. 상기 단말 200은, 상기 선택된 랜덤 액세스 응답에 대응하는 채널 자원을 통해 msg3 메시지를 송신할 수 있다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 사용되는 FDD 기반의 저전력 MTC 채널을 포함하는 프레임을 도시한다.
상기 도 11을 참고하면, 주파수에 따라 분할된 프레임은, 상향링크 1103 및 하향링크 1101의 데이터 채널 내에 다수의 1.4MHz 협대역 MTC 채널들(1105 내지 1113)을 포함할 수 있다. 기지국 100은, 적어도 하나의 단말로부터 수신한 신호에 기초하여, 트래픽 양, 자원 이용률, MTC 서비스의 QoS(Quality of Service) 중 적어도 하나를 포함하는 망 성능 지표를 결정할 수 있다. 상기 기지국 100은, 상기 망 성능 지표에 기초하여, 상기 기지국 100이 사용할 수 있는 데이터 채널 내에 할당할 상기 1.4MHz MTC 채널의 수를 결정할 수 있다. 상기 MTC 채널은, 저비용 MTC 전용 제어 채널 및 데이터 채널을 포함할 수 있다. 상기 기지국 100은, 방송 채널을 통해 상기 MTC 채널의 개수 및 위치에 관한 정보를 포함하는 SIB를, 상기 기지국 100의 커버리지 내에 위치한 모든 단말에게 송신할 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따라, PRACH는 모든 1.4MHz MTC 채널에 위치하거나 또는, 특정 MTC 채널들 중 일부에 위치할 수 있다. 예를 들어, 상기 상향링크1103에 하나의 PRACH 가 존재할 수 있다. 또한, PRACH는, 상기 상향링크 1103에서 다수 개의 MTC 채널 1 내지 N 각각에 포함될 수 있다. 예를 들어, MTC CH 1에는 PRACH 1이 위치하고, MTC CH 2에는 PRACH 2가 위치할 수 있다.
상기 상향링크 1103에서, 상기 PRACH를 각각 포함하는 상기 다수 개의 MTC 채널 1 내지 N에 대응하는 MTC 채널들이 하향링크에 위치할 수 있다. 예를 들어, 상기 다수의 MTC 채널들에 대응하는 하향링크 MTC 채널들(1105 또는 1107 또는 1109)이 상기 하향링크 1101에 위치할 수 있다.
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 TDD 기반의 저전력 MTC 채널을 포함하는 프레임을 도시한다.
상기 도 12를 참고하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따라, 시간에 따라 분할된 프레임은, 상향링크 및 하향링크의 데이터 채널 내에 다수의 1.4MHz 협대역 MTC 채널들(1211 내지 1215)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 하향링크 구간들(1201, 1205, 1209) 각각은 시간에 따라 구분될 수 있다. 또한, 상향링크 구간들(1203, 1207) 각각도 시간에 따라 구분될 수 있다. 이때, 상향링크는, 하나의 PRACH를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상향링크 1203은, 하나의 PRACH를 포함할 수 있다. 또한, 상향링크는, 다수 개의 PRACH들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상향링크 1207에서, 다수 개의 MTC CH 1 내지 N(1213) 각각은, 하나의 PRACH를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 MTC CH 1은, PRACH 1을 포함할 수 있다. 또한, 상기 MTC CH N은, PRACH N을 포함할 수 있다.
상기 상향링크에서, 상기 다수 개의 MTC 채널들 CH 1 내지 CH N에 대응하는, 다수 개의 MTC 채널들이 하향링크에 포함될 수 있다. 예를 들어, 하향링크 1205는 다수 개의 MTC 채널들 CH 1 내지 CH N(1211)을 포함할 수 있다. 또한, 하향링크 1209는, 다수 개의 MTC 채널들 CH 1 내지 CH N(1215)을 포함할 수 있다.
도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 기지국 및 단말 간의 신호 흐름도를 도시한다.
상기 도 13을 참고하면, 상기 기지국 100은, MTC 단말 200의 랜덤 액세스를 유도하기 위해 SIB를 상기 기지국 100으로 송신(1301)한다. 상기 SIB는, MTC 채널의 다중화 구조에 관한 정보를 포함할 수 있다. 상기 기지국 100은, 상기 SIB를 방송 채널을 통해 상기 MTC 단말 200으로 주기적으로 송신할 수 있다. 상기 MTC 채널의 다중화 구조에 관한 정보는, MTC 채널 개수 및 MTC 채널 인덱스를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 MTC 단말 200은, 상기 MTC 채널의 다중화 구조에 관한 정보에 기초하여, 다수 개의 MTC 채널들 중, 상기 MTC 단말 200이 사용할 수 있는 적어도 하나의 MTC 채널을 확인할 수 있다.
상기 MTC 단말 200은, 상기 SIB에 기초하여 상기 기지국 100으로 랜덤 액세스 프리앰블을 송신할 수 있는, PRACH를 선택할 수 있다. 상기 도 11과 같이, 상기 PRACH는, 다수의 상향링크 MTC 채널 중 하나일 수 있다. 또는, 이동 통신 단말이 사용하는 PRACH들 중 하나일 수 있다.
상기 MTC 단말 200은, 상기 선택한 PRACH에 대응하는 상향링크 주파수 대역으로 천이(1303)할 수 있다. 상기 MTC 단말 200은, 상기 선택한 PRACH를 통해 상기 랜덤 액세스 프리앰블을 상기 기지국 100으로 송신(1305)한다. 다음, 상기 MTC 단말 200은, 상기 송신한 랜덤 액세스 프리앰블에 대응하는 적어도 하나의 하향링크 MTC 채널을 선택(1307)할 수 있다. 본 발명의 다른 실시 예에 따라, 상기 MTC 단말 200은, 상기 송신한 랜덤 액세스 프리앰블에 대응하는 하향링크 MTC 채널을 선택한 후, 상기 하향링크 MTC 채널에 대응하는 하향링크 주파수 대역으로 천이할 수 있다. 이는 1303 단계 및 1307 단계 사이에 채널 변경이 수행될 때 요구될 수 있다.
상기 기지국 100은, 상기 MTC 단말 200으로, 상기 선택한 PRACH에 대응하는 적어도 하나의 하향링크 MTC 채널을 통해, 다중화된 RAR 메시지를 송신(1309)한다. 예를 들어, 하기 도 15b 내지 15c와 같이, 하나의 랜덤 액세스 프리앰블에 대해 다수의 RAR을 포함하는 MAC 프레임을 송신할 수 있다.
상기 MTC 단말 200은, 상기 적어도 하나의 하향링크 MTC 채널을 통해, 상기 기지국 100으로부터, 상기 랜덤 액세스 프리앰블에 대응하는 다수의 RAR을 포함하는 MAC 프레임을 수신할 수 있다. 상기 MTC 단말 200은, 상기 랜덤 액세스 프리앰블에 대응하는 다수의 RAR 중 어느 하나를 선택하여 데이터 전송을 위한 MTC 채널을 결정할 수 있다. 상기 MTC 단말 200은, 상기 데이터 전송 위한 MTC 채널을 통해 상기 기지국 100으로 msg3를 송신(1311)할 수 있다. 상기 기지국 100은, 상기 msg3를 수신한 후, 상기 msg3를 송신한 상기 MTC 단말 200으로 확인(ACKnowledge) 메시지를 송신(1313)한다.
도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 다수의 RAR 메시지들에 기초하여 기지국으로 랜덤 액세스를 시도하는 단말들을 도시한다.
상기 도 14를 참고하면, 다수의 MTC 단말들 200-1 내지 200-3은, 각각 동일한 랜덤 액세스 프리앰블 1(1401)을 기지국 100으로 송신할 수 있다. 상기 기지국 100은, 상기 랜덤 액세스 프리앰블 1(1401)에 대해 다수의 RAR 메시지들을 할당할 수 있다. 예를 들어, 상기 기지국 100은, 상기 랜덤 액세스 프리앰블 1(1401)에 대해 RAR 1 내지 3(1403 내지 1407)을 할당할 수 있다. 즉, 상기 다수의 MTC 단말들 200-1 내지 200-3은, 상기 기지국 100으로부터 다수의 RAR 메시지들을 수신할 수 있다. 예를 들어, 상기 다수의 MTC 단말들 200-1 내지 200-3은, 상기 기지국 100으로부터 상기 RAR 1 내지 3(1403 내지 1407)을 수신할 수 있다. 상기 RAR 1(1403)은, UL-Grant 1을 포함하고, 상기 RAR 2(1405)는, UL-Grant 2를 포함하고, 상기 RAR 3(1407)은, UL-Grant 3을 포함할 수 있다.
이때, 상기 다수의 MTC 단말들 200-1 내지 200-3 각각은, 상기 다수의 RAR 메시지들에 기초하여 다수의 상향링크 채널들 중 하나의 채널을 선택하여 상기 기지국 100으로 접속할 수 있다.
상기 MTC 단말들 200-1 내지 200-3은, 상기 다수의 RAR 메시지들(1403 내지 1407)을 수신함으로써, 다수의 UL-Grant들 중 하나의 UL-Grant를 선택할 수 있다. 예를 들어, 상기 MTC 단말 200-1은, 상기 RAR 1(1403)을 선택하고, 상기 MTC 단말 200-2는, 상기 RAR 3(1407)을 선택할 수 있다. 또한, 상기 MTC 단말 200-3도 상기 RAR 3(1407)를 선택할 수 있다.
따라서, 상기 MTC 단말들 200-1 내지 200-3은, 상기 기지국 100으로 msg3를 송신할 수 있는 경로가 다양해질 수 있다. 하지만, 상기 MTC 단말 200-1은 상기 RAR 1을 선택하여 msg3를 상기 기지국 100으로 성공적으로 송신할 수 있지만, 상기 MTC 단말 200-2 및 상기 MTC 단말 200-3이 상기 RAR 3을 선택할 경우, 상기 MTC 단말 200-2 및 상기 MTC 단말 200-3이 송신하는 각각의 msg3는, 상기 RAR 3의 UL-Grant에 의해, 상향링크 채널에서 충돌할 수 있다.
도 15a 내지 15c는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템의 MAC 프레임 구조를 도시한다.
상기 도 15a를 참고하면, 기지국 100은 하나의 프리앰블에 대응하는 하나의 Grant를 포함하는 RAR 메시지를 생성할 수 있다. 예를 들어, 상기 기지국 100은, 프리앰블 1에 대해 UL-Grant 1을 할당한 RAR 메시지 1505-1, 프리앰블 2에 대해 UL-Grant 2를 할당한 RAR 메시지 1505-2, 프리앰블 3에 대해 UL-Grant 3을 할당한 RAR 메시지 1505-3을 포함하는 MAC 프레임 1501을 생성할 수 있다. 상기 기지국 100은, 상기 MAC 프레임 1501을 적어도 하나의 단말로 송신할 수 있다.
상기 적어도 하나의 단말은, 상기 MAC 프레임 1501의 헤더 1503에 포함된 RAR 정보들(1503-1 내지 1503-3)에 기초하여 상기 RAR 메시지들 1505-1 내지 1505-3을 디코딩할 수 있다. 예를 들어, RAR 정보 1503-1은, 상기 RAR 메시지 1505-1에 관한 정보를 포함할 수 있다. RAR 정보 1503-2는, 상기 RAR 메시지 1505-2에 관한 정보를 포함할 수 있다. 상기 RAR 정보 1503-3은, 상기 RAR 메시지 1505-3에 관한 정보를 포함할 수 있다.
상기 도 15b는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서, 다수의 RAR 메시지를 포함하는 단일 MAC 프레임 1501을 도시한다. 상기 기지국 100은, 특정한 PRACH에서 다수의 단말들로부터 수신한 다수의 랜덤 액세스 프리앰블들 각각에 대한 RAR 메시지들을 하나의 MAC 프레임 1501에 다중화할 수 있다. 즉, 상기 기지국은 하나의 랜덤 액세스 프리앰블에 대응하는 다수의 RAR 메시지들을 하나의 MAC 프레임 1501에 포함시킬 수 있다.
예를 들어, 상기 기지국 100은, 랜덤 액세스 프리앰블 1에 대하여 UL-Grant 1을 할당한 RAR 메시지 1509-1과 상기 랜덤 액세스 프리앰블 1에 대하여 UL-Grant 2를 할당한 RAR 메시지 1509-2를 생성할 수 있다. 상기 기지국 100은, 랜덤 액세스 프리앰블 2에 대하여 UL-Grant 3을 할당한 RAR 메시지 1509-3과 상기 랜덤 액세스 프리앰블 2에 대하여 UL-Grant 4를 할당한 RAR 메시지 1509-4를 생성할 수 있다. 상기 기지국 100은, 랜덤 액세스 프리앰블 3에 대하여 UL-Grant 5를 할당한 RAR 메시지 1509-5와 상기 랜덤 액세스 프리앰블 3에 대하여 UL-Grant 6을 할당한 RAR 메시지 1509-6을 생성할 수 있다. 즉, 상기 기지국 100은, 하나의 랜덤 액세스 프리앰블에 대하여, 서로 다른 다수의 UL-Grant들을 할당할 수 있다. 상기 기지국 100은, 상기 하나의 랜덤 액세스 프리앰블에 대하여 서로 다른 UL-Grant가 할당된 상기 다수의 RAR 메시지들 1509-1 내지 1509-6을 포함하는 페이로드 1509를 생성할 수 있다. 상기 기지국 100은, 상기 다수의 RAR 메시지들 1509-1 내지 1509-6에 관한 정보들 1503-1 내지 1503-6을 상기 MAC 프레임 1501의 헤더 1503에 포함시킬 수 있다.
상기 기지국 100은, 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 상기 기지국 100이 사용할 수 있는 상향링크 데이터 채널의 무선 자원을 통해, 다수의 단말들 각각으로부터 상기 랜덤 액세스 프리앰블들을 수신할 수 있다. 상기 기지국 100은, 상기 랜덤 액세스 프리앰블들 각각에 대해, 서로 다른 UL-Grant 정보를 포함하는 다수의 RAR 메시지들을 송신할 수 있다.
상기 다수의 단말들 중 하나의 단말은, 상기 기지국 100으로부터 수신한 상기 다수의 RAR 메시지들 중 하나의 RAR 메시지를 사용할 수 있다. 상기 하나의 단말 각각은, 상기 다수의 RAR 메시지들 중 상기 하나의 RAR 메시지를 사용함으로써, 상기 기지국 100으로 상기 하나의 단말과 동일한 랜덤 액세스 프리앰블을 송신한 다른 단말과의 랜덤 액세스 충돌을 회피할 수 있다. 즉, 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템은, 상기 다수의 단말들 각각에게 다수의 랜덤 액세스 기회를 제공할 수 있다.
상기 다수의 단말들 각각은, 상기 기지국 100으로부터 상기 다수의 RAR 메시지들을 포함하는 상기 하나의 MAC 프레임 1501을 수신할 수 있다. 상기 단말은, 상기 MAC 프레임 1501의 헤더 1503을 통해 상기 다수의 RAR 메시지들에 대한 정보들 1503-1 내지 1503-6을 획득할 수 있다. 예를 들어, 상기 MAC 프레임 1501의 헤더 1503은, 각각 하나의 랜덤 액세스 프리앰블에 대해 몇 개의 RAR 메시지가 다중화되어 있는지에 관한 정보를 포함할 수 있다.
상기 다수의 단말들 각각은, 상기 다수의 RAR 메시지들에 대한 정보들 1503-1 내지 1503-6에 기초하여 상기 다수의 RAR 메시지들 1509-1 내지 1509-6을 디코딩할 수 있다. 상기 다수의 단말들 각각은, 상기 다수의 RAR 메시지들 1509-1 내지 1509-6 중 하나의 RAR 메시지를 수신할 수 있다.
상기 도 15c를 참고하면, 다수의 RAR 메시지들을 포함하는 MAC 프레임 1501 및 1505가 도시되어있다. 상기 기지국 100은, 상기 다수의 RAR 메시지들을 상기 다수의 MAC 프레임들 각각에 포함시킬 수 있다. 상기 기지국은, 상기 다수의 MAC 프레임들을 MTC 채널 또는 서로 다른 서브프레임을 통해 상기 적어도 하나의 단말로 송신할 수 있다.
예를 들어, 상기 헤더 1503은, 페이로드 1505에 포함된, RAR 1505-1 내지 1505-3에 관한 정보를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 RAR 1505-1에 관한 정보는, 상기 헤더 1503의 1503-1에 포함될 수 있다. 또한, 상기 RAR 1505-2에 관한 정보는, 상기 헤더 1503의 1503-2에 포함될 수 있다. 마찬가지로, 상기 RAR 1505-3에 관한 정보는, 상기 헤더 1503의 1505-3에 포함될 수 있다. 또한, 상기 헤더 1517은, 페이로드 1519에 포함된, RAR 1519-1 내지 1519-3에 관한 정보를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 RAR 1519-1에 관한 정보는, 상기 헤더 1517의 1517-1에 포함될 수 있다. 또한, 상기 RAR 1519-2에 관한 정보는, 상기 헤더 1517의 1517-2에 포함될 수 있다. 마찬가지로, 상기 RAR 1519-3에 관한 정보는, 상기 헤더 1517의 1517-3에 포함될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따라, 상기 MAC 프레임(1501 또는 1515)의 헤더(1503 또는 1517)는, MTC 제어 채널에 관한 정보를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 헤더 1503은, 상기 MAC 프레임 1501의 MTC 제어 채널에 관한 정보 1523 및 MTC 데이터 채널 MTC CH 2에 관한 정보 1521을 포함할 수 있다. 또한, 상기 헤더 1517은, 상기 MAC 프레임 1515의 MTC 제어 채널에 관한 정보 1527 및 MTC 데이터 채널 MTC CH 1에 관한 정보 1525를 포함할 수 있다.
상기 도 15c에는, 3개의 RAR들(1505-1 내지 1505-3, 또는, 1519-1 내지 1519-3)에 대한 3개의 정보들(1503-1 내지 1503-3, 또는, 1517-1 내지 1517-3)이 도시되었지만, 본 발명의 다른 실시 예에 따라, RAR의 개수 및 상기 RAR에 관한 정보의 개수는, 3개 미만, 또는 3개를 초과할 수 있다.
상기 도 15c에서, 제1 MAC 프레임 내에 랜덤 액세스 프리앰블 1에 대한 UL-Grant 1, 랜덤 액세스 프리앰블 2에 대한 UL-Grant 2, 그리고 랜덤 액세스 프리앰블 3에 대한 UL-Grant 3를 포함할 수 있다. 또한, 제2 MAC 프레임 내에 상기 랜덤 액세스 프리앰블 1에 대한 UL-Grant 4, 랜덤 액세스 프리앰블 2에 대한 UL-Grant 5, 그리고 랜덤 액세스 프리앰블 3에 대한 UL-Grant 6를 포함할 수 있다.
도 16은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 상관 값에 기초하여 RAR 메시지를 할당하는 방법을 도시한다.
도 16을 참고하면, 기지국 100은, 각각의 PRACH를 통해 수신한 모든 랜덤 액세스 프리앰블에 대하여, 자기 상관(auto-correlation) 값을 결정할 수 있다. 상기 기지국 100은, 상기 모든 랜덤 액세스 프리앰블들 각각에 대해 결정한 자기 상관 값에 기초하여 RAR 메시지를 할당할 수 있다. 예를 들어, 상기 기지국 100은, 상기 자기 상관 값에 대한 미리 정해진 기준(예: 임계치)을 결정할 수 있다. 상기 기지국 100은, 상기 미리 정해진 기준 및 상기 결정한 자기 상관 값에 기초하여, 상기 계산한 자기 상관 값에 대응하는 랜덤 액세스 프리앰블에 할당하기 위한 RAR 메시지의 개수를 결정할 수 있다. 예를 들어, 상기 기지국 100은, 랜덤 액세스 프리앰블 1 내지 5(1601-1 내지 1601-5) 각각에 대한 자기 상관 값을 결정할 수 있다. 상기 기지국 100은, 상기 랜덤 액세스 프리앰블 1 내지 5(1601-1 내지 1601-5) 각각에 대해 결정한 자기 상관 값에 기초하여, 하나의 RAR 메시지를 할당(1603)할 것인지, 또는 다수 개의 RAR 메시지들을 할당(1605)할 것인지 여부를 결정할 수 있다.
예를 들어, 상기 랜덤 액세스 프리앰블 1(1601-1)에 대해서 자기 상관 값들 중 임계치보다 큰 상관 값의 개수가 미리 정해진 기준 미만일 경우, 상기 랜덤 액세스 프리앰블 1(1601-1)에 대해 하나의 RAR이 할당(1601)될 수 있다. 또한, 상기 랜덤 액세스 프리앰블 3(1601-3) 및 상기 랜덤 액세스 프리앰블 4(1601-4) 각각에 대한 자기 상관 값들 중 임계치보다 큰 상관 값들의 개수가 미리 정해진 기준을 초과할 경우, 상기 랜덤 액세스 프리앰블 3, 4(1601-3, 1601-4)에 대해서 다수의 RAR들이 할당(1605)될 수 있다. 한편, 상기 랜덤 액세스 프리앰블 2(1601-2) 및 상기 랜덤 액세스 프리앰블 5(1601-5)에 대한 자기 상관 값들이 존재하지 않는 경우, 상기 랜덤 액세스 프리앰블 2(1601-2) 및 상기 랜덤 액세스 프리앰블 5(1601-5)에 대한 RAR은 할당되지 않을 수 있다.
도 17은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 복수의 RAR 메시지들을 할당하는 방법을 도시한다.
상기 도 17을 참고하면, 기지국 100은 현재의 랜덤 액세스 상태에 기초하여 다음의 랜덤 액세스 구간에서 할당되는 RAR 메시지의 수를 동적으로 결정할 수 있다. 예를 들어, 상기 기지국 100은, 다수의 단말들 200로부터 동일한 하나의 랜덤 액세스 프리앰블을 수신할 수 있다. 상기 기지국 100은, 상기 하나의 랜덤 액세스 프리앰블에 대한 응답으로, 하나의 RAR 메시지 1703을 상기 다수의 단말들 200으로 할당(1701)할 수 있다. 상기 기지국 100은, 상기 다수의 단말들 200으로 최초의 RAR 메시지를 할당한 후, RAR 메시지의 개수를 보상하는 1705단계를 생략할 수 있다.
상기 기지국 100은, 상기 랜덤 액세스 상태를 확인하기 위해, 성능을 측정(1707)할 수 있다. 예를 들어, 상기 기지국 100은, 랜덤 액세스 성공률, 단위 시간당 평균 접속 단말의 수, 평균 접속 시간, 가용한 무선 자원 중 적어도 하나를 포함하는 랜덤 액세스 성능을 주기적으로 측정(1707)할 수 있다.
상기 기지국 100은, 상기 다수의 단말들 200로 할당한 RAR 메시지에 대한 보상 값을 결정할 수 있다. 상기 기지국 100은, 상기 랜덤 액세스 성능에 기초하여 상기 RAR 메시지 개수를 결정(1703)할 수 있다. 상기 기지국은, 상기 랜덤 액세스 상태에 기초하여, 다음 구간에서 할당할 RAR 메시지의 개수에 대한 개수를 결정할 수 있다. 예를 들어, 상기 기지국 100은, 상기 랜덤 액세스 성능에 기초하여 상기 다수의 단말들 200으로 송신하기 위한 RAR 개수를 3개로 결정할 수 있다. 상기 기지국 100은, 상기 3개의 RAR 메시지들 1711을 상기 다수의 단말들 200으로 송신할 수 있다.
도 18a 및 18b는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 자기 상관 값에 기초하여 복수의 RAR 메시지를 할당하는 방법을 도시한다.
상기 도 18a를 참고하면, 기지국 100은, PRACH에서 각각의 랜덤 액세스 프리앰블에 대하여 각각의 자기 상관 값을 계산할 수 있다. 상기 기지국 100은, 상기 각각의 자기 상관 값의 신호 성분 중 미리 정의된 임계값을 초과하는 신호 성분의 개수를 결정할 수 있다. 상기 기지국 100은, 상기 미리 정의된 임계값 1807을 초과하는 상기 자기 상관 값에 대응하는 랜덤 액세스 프리앰블의 개수를 결정할 수 있다. 상기 기지국 100은, 상기 랜덤 액세스 프리앰블의 개수에 기초하여 상기 랜덤 액세스 프리앰블을 송신하는 단말의 개수를 추정할 수 있다. 상기 기지국 100은 상기 랜덤 액세스 프리앰블의 개수 만큼, 상기 랜덤 액세스 프리앰블에 대한 RAR 메시지를 할당할 수 있다.
예를 들어, 상기 기지국 100은 상기 랜덤 액세스 프리앰블의 상관 값에 대한 임계값 1807을 미리 결정할 수 있다. 상기 기지국 100은, 상기 랜덤 액세스 프리앰블에 대하여 상기 임계값 1807을 초과하는 신호 성분의 개수를 결정할 수 있다. 상기 기지국 100은, 상기 임계값 1807을 초과하는 신호 성분의 개수에 기초하여 상기 랜덤 액세스 프리앰블에 대한 RAR 메시지의 개수를 결정할 수 있다. 상기 기지국 100은, 상기 랜덤 액세스 프리앰블에 대해, 상기 결정된 개수의 RAR 메시지를 할당할 수 있다.
예를 들어, 상기 기지국 100은, 랜덤 액세스 프리앰블 1 내지 5(1801-1 내지 1801-5) 각각에 대한 자기 상관 값을 계산할 수 있다. 상기 기지국 100은, 상기 랜덤 액세스 프리앰블 1(1801-1)에 대한 자기 상관 값의 신호 성분 중, 상기 미리 정해진 임계값 1807을 초과하는 신호 성분의 개수를 계산할 수 있다. 예를 들어, 상기 랜덤 액세스 프리앰블 1(1801-1)에 대한 자기 상관 값의 신호 성분 중, 상기 미리 정해진 임계값 1807을 초과하는 신호 성분의 개수가 1개(1803-1)일 수 있다. 이때, 상기 기지국 100은, 상기 랜덤 액세스 프리앰블 1(1801-1)에 대해 1개의 RAR 메시지(1805-1)를 할당할 수 있다.
예를 들어, 상기 기지국 100은, 상기 랜덤 액세스 프리앰블 3(1801-3)에 대한 자기 상관 값의 신호 성분 중, 상기 임계값 1807을 초과하는 신호 성분의 개수가 2개(1803-3)일 경우, 상기 랜덤 액세스 프리앰블 3(1801-3)에 대하여 2개의 RAR 메시지(1805-3)를 할당할 수 있다. 예를 들어, 상기 기지국 100은, 상기 랜덤 액세스 프리앰블 4(1801-4)에 대한 자기 상관 값의 신호 성분 중, 상기 임계값 1807을 초과하는 신호 성분의 개수가 3개(1803-4)일 경우, 상기 랜덤 액세스 프리앰블 4(1801-4)에 대하여 3개의 RAR 메시지(1805-4)를 할당할 수 있다.
상기 기지국 100은, 상기 랜덤 액세스 프리앰블 2(1801-2)에 대한 자기 상관 값의 신호 성분 중, 상기 임계값 1807을 초과하는 신호 성분이 없는 경우, 상기 프리앰블 2(1801-2)에 대하여 RAR 메시지를 할당하지 않을 수 있다. 마찬가지로, 상기 기지국 100은, 프리앰블 5(1801-5)에 대한 자기 상관 값의 신호 성분 중 상기 임계값을 초과하는 신호 성분이 없는 경우, 상기 프리앰블 5(1801-5)에 대하여 RAR 메시지를 할당하지 않을 수 있다.
상기 도 18b를 참고하면, 상기 기지국 100은, 적어도 하나의 단말로부터 수신한 랜덤 액세스 프리앰블들 각각에 대한 수신전력을 측정할 수 있다. 상기 기지국은, 상기 랜덤 액세스 프리앰블들 각각에 대한 수신전력에 기초하여, 각각의 랜덤 액세스 프리앰블을 송신한 단말의 개수를 추정할 수 있다. 상기 기지국은 상기 다수의 단말들의 SRS(Sounding Reference Signal)에 기초하여 상향링크 경로 손실 값들의 평균을 측정할 수 있다. 상기 기지국은, 상기 상향링크 경로 손실 값들의 평균을 상기 기지국의 커버리지 내에 위치한 단말들이 PRACH에서 프리앰블을 송신할 때의 기대 경로 손실 값으로 결정할 수 있다. 상기 기지국은, 상기 상향링크 경로 손실 값에 기초하여, 수신한 랜덤 액세스 프리앰블에 대한 수신 전력 기대 값을 주기적으로 결정할 수 있다. 상기 기지국은, 각각의 PRACH에서 수신되는 랜덤 액세스 프리앰블 i에 대한 모든 신호성분들의 수신전력 합을 측정할 수 있다. 상기 기지국은, 랜덤 액세스 프리앰블에 대한 수신 전력 기대 값에 기초하여 상기 랜덤 액세스 프리앰블 i에 할당할 RAR 메시지의 개수를 결정할 수 있다. 예를 들어, 상기 기지국은 아래의 <수학식 1>과 같이, 상기 RAR 메시지의 개수를 결정할 수 있다.
Figure PCTKR2016005058-appb-I000001
여기서, 상기
Figure PCTKR2016005058-appb-I000002
는, 랜덤 액세스 프리앰블 i에 대한 모든 신호 성분들의 수신 전력의 합이다. 상기
Figure PCTKR2016005058-appb-I000003
는, 각 단말로부터 프리앰블을 수신할 때 수신 전력 기대 값이다. 상기
Figure PCTKR2016005058-appb-I000004
은, 랜덤 액세스 프리앰블 i에 할당할 RAR 메시지의 개수이다.
본 발명의 실시 예에 따라 상기 기지국은, 상기 기지국이 수신한 모든 랜덤 액세스 프리앰블에 대한 평균 송신 횟수를 결정할 수 있다. 이때, 상기 기지국은, 상기 수신 전력 기대 값을 아래의 <수학식 2>와 같이 결정할 수 있다.
Figure PCTKR2016005058-appb-I000005
여기서, 상기
Figure PCTKR2016005058-appb-I000006
는, 각 단말로부터 프리앰블을 수신할 때 수신 전력 기대 값이다. 상기
Figure PCTKR2016005058-appb-I000007
은 랜덤 액세스 프리앰블의 초기 전송 전력이다. 상기
Figure PCTKR2016005058-appb-I000008
은, 상기 랜덤 액세스 프리앰블이 재전송될 때마다 증가하는 송신 전력값이다. 상기
Figure PCTKR2016005058-appb-I000009
은, 랜덤 액세스 프리앰블을 평균 송신 횟수이다. 상기
Figure PCTKR2016005058-appb-I000010
는 상향링크 경로 손실 값들의 평균 값이다. 상기
Figure PCTKR2016005058-appb-I000011
는, 랜덤 액세스 프리앰블의 포맷(format)에 따른 전력 보정 값이다.
본 발명의 다른 실시 예에 따라 상기 기지국이 상기 랜덤 액세스 프리앰블에 대한 평균 송신 횟수를 결정하지 못할 경우, 상기 기지국은, 아래의 <수학식 3>을 통해, 상기 수신 전력 기대 값을 결정할 수 있다.
Figure PCTKR2016005058-appb-I000012
여기서, 상기
Figure PCTKR2016005058-appb-I000013
는, 각 단말로부터 프리앰블을 수신할 때 수신 전력 기대 값이다. 상기
Figure PCTKR2016005058-appb-I000014
은 랜덤 액세스 프리앰블의 초기 전송 전력을 의미한다. 상기
Figure PCTKR2016005058-appb-I000015
은, 상기 랜덤 액세스 프리앰블이 재전송될 때마다 증가하는 송신 전력 값이다. 상기
Figure PCTKR2016005058-appb-I000016
는 랜덤 액세스 프리앰블에 대해 허용되는 최대 재전송 횟수이다. 상기
Figure PCTKR2016005058-appb-I000017
는 상향링크 경로 손실 값들의 평균 값이다. 상기
Figure PCTKR2016005058-appb-I000018
는, 랜덤 액세스 프리앰블의 포맷에 따른 전력 보정 값이다.
예를 들어, 상기 기지국 100은, 랜덤 액세스 프리앰블 1(1809-1)에 대한 수신 전력 기대 값(1811-1)에 기초하여, 상기 랜덤 액세스 프리앰블 1(1809-1)로 1개의 RAR 메시지(1813-1)를 할당할 수 있다. 또한, 상기 기지국 100은, 랜덤 액세스 프리앰블 3(1809-3)에 대한 수신 전력 기대 값(1811-3)에 기초하여, 상기 랜덤 액세스 프리앰블 3(1801-3)으로 2개의 RAR 메시지들(1813-3)을 할당할 수 있다. 마찬가지로, 상기 기지국 100은, 랜덤 액세스 프리앰블 4(1809-4)에 대한 수신 전력 기대 값(1811-4)에 기초하여, 상기 랜덤 액세스 프리앰블 4(1809-4)로 3개의 RAR 메시지들(1813-4)을 할당할 수 있다.
반면, 상기 기지국 100은, 랜덤 액세스 프리앰블 2(1809-2) 및 랜덤 액세스 프리앰블 5(1809-5)에 대한 수신 전력 기대 값이 측정되지 않을 경우, 랜덤 액세스 프리앰블 2(1809-2) 및 랜덤 액세스 프리앰블 5(1809-5)에 대한 RAR 메시지를 할당하지 않을 수 있다.
도 19a 및 19b는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 이동 통신 단말 및 MTC 단말에 대한 통합 랜덤 액세스를 운용하는 방식을 도시한다.
상기 도 19a를 참고하면, 기지국 100은 프리앰블 1(1903)에 대하여 다수 개의 RAR 메시지들(1905-1 내지 1905-3)을 할당할 수 있다. 예를 들어, 상기 기지국 100은, 상기 이동 통신 단말 및 상기 MTC 단말에 대한 구분 없이, 모든 단말들(1901)에게 다수의 RAR 메시지들(1905-1 내지 1905-3)을 송신할 수 있다. 상기 모든 단말들(1901)은, 상기 기지국 100으로부터 수신한 상기 다수의 RAR 메시지들 중 자신이 송신한 랜덤 액세스 프리앰블에 대응하는 하나의 랜덤 액세스 프리앰블 메시지를 결정할 수 있다. 상기 모든 단말들(1901)은, 각각 선택한 하나의 RAR 메시지에 포함된 UL-Grant 정보에 기초하여 상기 기지국으로 msg3를 송신할 수 있다. 이때, 상기 다수의 단말들(1901) 중 적어도 2개의 단말이 동일한 RAR 메시지를 선택할 경우, 상향링크에서 상기 적어도 2개의 단말이 각각 송신한 msg3가 충돌할 수 있다. 예를 들어, 상기 다수의 단말들(1901) 중 2개의 단말들이 RAR 1 메시지(1905-1)을 선택할 경우, 상기 2개의 단말들이 각각 송신한 msg3는, 상기 상향링크에서 충돌할 수 있다. 따라서, 상기 2개의 단말들은 상기 기지국 100으로의 랜덤 액세스를 실패(1907-1)하게 된다. 마찬가지로, 다수의 단말들(1901) 중 2개의 다른 단말들이 RAR 3 메시지(1905-3)을 선택할 경우, 상기 2개의 다른 단말들이 각각 송신한 msg3는, 상기 상향링크에서 충돌할 수 있다. 따라서, 상기 2개의 다른 단말들은 상기 기지국 100으로의 랜덤 액세스를 실패(1907-3)하게 된다.
반면, 상기 다수의 단말들(1901) 중 하나의 단말이 하나의 RAR 메시지를 선택할 경우, 상기 하나의 단말은 상기 기지국 100으로의 랜덤 액세스를 성공할 수 있다. 예를 들어, 상기 하나의 단말이 RAR 2 메시지(1905-2)를 선택할 경우, 상기 하나의 단말은 상기 상향링크를 통해 상기 기지국 100으로 msg3를 성공적으로 송신할 수 있다. 따라서, 상기 하나의 단말은 상기 기지국 100으로 상기 랜덤 액세스를 성공(1907-2)할 수 있다.
상기 도 19b를 참고하면, 상기 기지국 100은 상기 이동 통신 단말(1901-1) 및 상기 MTC 단말(1901-2)을 구분하여, 다수의 RAR 메시지들(1909-1 내지 1909-3)을 송신할 수 있다. 상기 이동 통신 단말(1901-1) 및 상기 MTC 단말(1901-2)은, 상기 단말의 종류, 서비스의 종류, 상기 단말이 송신한 랜덤 액세스 프리앰블 중 적어도 하나에 기초하여, RAR 메시지를 선택할 수 있다. 예를 들어, 상기 이동 통신 단말(1901-1)은, 프리앰블 1(1903)에 할당된 다수의 RAR 메시지들(1909-1 내지 1909-3) 중 RAR 1 메시지(1909-1)를 선택할 수 있다. 또한, 상기 MTC 단말(1901-2)은, 상기 다수의 RAR 메시지(1909-1 내지 1909-3)들 중 상기 RAR 1 메시지(1909-1)를 제외한 RAR 2 메시지(1909-2) 및 RAR 3 메시지(1909-3) 중 하나를 선택할 수 있다. 즉, 상기 기지국 100은, 상기 이동 통신 단말(1901-1) 및 상기 MTC 단말(1901-2)로, 서로 다른 RAR 메시지를 할당하여, 상기 이동 통신 단말(1901-1) 및 상기 MTC 단말(1901-2)가 상기 서로 다른 RAR 메시지에 기초하여, 상기 기지국 100과 랜덤 액세스 절차를 수행하도록 할 수 있다. 본 발명의 다른 실시 예에 따라, 상기 이동 통신 단말 1901-1은, 상기 RAR 1(1909-1)만 선택할 수 있는 것이 아니라, 상기 RAR 1(1909-1), 상기 RAR 2(1909-2), 상기 RAR 3(1909-3) 중 하나를 선택할 수 있다.
도 20a 내지 20c는 본 발명의 실시 예에 따른 상향링크 채널 및 하향링크 채널을 맵핑하는 방식을 도시한다.
상기 도 20a를 참고하면, 각각의 PRACH는, 동일한 채널에 위치한 각각의 EPDCCH에 선형적으로 연결될 수 있다. 즉, 상기 각각의 PRACH는, 상기 각각의 EPDCCH와 1:1로 맵핑될 수 있다. 이때, 단말은, 상기 단말이 선택한 채널 내에서 기지국과 모든 랜덤 액세스 절차를 수행할 수 있다. 상기 단말은, 선택한 하나의 채널 내에서 상기 기지국과 모든 랜덤 액세스 절차를 수행하기 때문에, 상기 단말에 대한 복잡도가 감소될 수 있다.
예를 들어, 상향링크 2001에서 CH 0의 PRACH은, 하향링크 2003에서 CH 0의 EPDCCH과 대응될 수 있다. 예를 들어, 상향링크 2001에서 CH 1의 PRACH은, 하향링크 2003에서 CH 1의 EPDCCH과 대응될 수 있다. 예를 들어, 상향링크 2001에서 CH 2의 PRACH은, 하향링크 2005에서 CH 3의 EPDCCH과 대응될 수 있다.
상기 도 20b를 참고하면, 상기 각각의 PRACH는, 서로 다른 채널에 위치한 각각의 EPDCCH와 맵핑될 수 있다. 이때, 단말은, 상기 기지국으로 랜덤 액세스 프리앰블을 송신한 후, 상기 랜덤 액세스 프리앰블을 송신한 채널이 아닌 다른 채널의 제어채널로 주파수 천이를 할 수 있다. 상기 단말은, 상기 주파수 천이를 통해, 각 주파수 채널에서 발생하는 간섭 및 선택적 페이딩을 일부 회피할 수 있다.
예를 들어, 상향링크 2001에서 CH 0의 PRACH은, 하향링크 2005에서 CH 2의 EPDCCH과 대응될 수 있다. 예를 들어, 상향링크 2001에서 CH 1의 PRACH은, 하향링크 2003에서 CH 0의 EPDCCH과 대응될 수 있다. 예를 들어, 상향링크 2001에서 CH 2의 PRACH은, 하향링크 2003에서 CH 1의 EPDCCH과 대응될 수 있다.
상기 도 20c를 참고하면, 상기 각각의 PRACH는, 서로 다른 채널에 위치한 모든 EPDCCH들과 맵핑될 수 있다. 예를 들어, 상향링크 2001에서 CH 0의 PRACH은, 하향링크 2003에서 CH 0의 EPDCCH, CH 1의 EPDCCH, CH 2의 EPDCCH과 대응될 수 있다. 또한, 상향링크 2001에서 CH 1의 PRACH은, 하향링크 2003에서 CH 0의 EPDCCH, CH 1의 EPDCCH, CH 2의 EPDCCH과 대응될 수 있다. 또한, 상향링크 2001에서 CH 2의 PRACH은, 하향링크 2003에서 CH 0의 EPDCCH, CH 1의 EPDCCH, CH 2의 EPDCCH과 대응될 수 있다.
다양한 실시 예에서, 1:n 채널 매핑은 채널 변경을 기반으로 가능할 수 있다. 예를 들어, 제1 시점에서 상향링크 2001에서 CH 0의 PRACH은, 하향링크 2003에서 CH 0의 EPDCCH과 매핑될 수 있고, 제2 시점에서 상향링크 2001에서 CH 0의 PRACH은, 하향링크 2003에서 CH 1의 EPDCCH과 매핑될 수 있고, 그리고 제3 시점에서 상향링크 2001에서 CH 0의 PRACH은, 하향링크 2003에서 CH 2의 EPDCCH과 매핑될 수 있다.
도 21a 및 21b는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 단말이 하나의 상향링크 채널에 대해 다수의 하향링크 채널을 사용하는 방법을 도시한다.
상기 도 21a를 참고하면, 3개의 단말들은, 각각 하나의 PRACH에 대응하는 하나의 EPDCCH를 통해 하나의 랜덤 액세스 프리앰블을 기지국 100으로 송신할 수 있다. 즉, 상기 3개의 랜덤 액세스 프리앰블들에 대하여, 3번의 랜덤 액세스 기회가 발생할 수 있다. 예를 들어, 하나의 단말이 상기 기지국으로 송신하는 하나의 랜덤 액세스 프리앰블은, 랜덤 액세스 프리앰블 식별자(RAPID: Random Access Preamble IDentifier)를 포함할 수 있다. 상기 하나의 랜덤 액세스 프리앰블은, 상기 랜덤 액세스 프리앰블 식별자에 대응하는 PRACH의 랜덤 액세스 무선 망 임시 식별자(RA-RNTI: Random Access-Radio Network Temporary Identifier)에 기초하여 하나의 EPDCCH를 결정할 수 있다.
상기 기지국 100은, 하나의 랜덤 액세스 프리앰블 식별자에 대하여 하나의 랜덤 액세스 무선 망 임시 식별자(RA-RNTI: Random Access-Radio Network Temporary Identifier)들을 대응시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 기지국은, 아래의 <수학식 4>를 통해 상기 랜덤 액세스 무선 망 임시 식별자를 결정할 수 있다.
Figure PCTKR2016005058-appb-I000019
여기서, 상기
Figure PCTKR2016005058-appb-I000020
는, 상기 랜덤 액세스 무선 망 임시 식별자이다. 상기
Figure PCTKR2016005058-appb-I000021
는, 서브프레임 인덱스(0≤
Figure PCTKR2016005058-appb-I000022
＜10)이다. 상기
Figure PCTKR2016005058-appb-I000023
는, 서브프레임 내 PRACH 인덱스(O≤
Figure PCTKR2016005058-appb-I000024
＜60)이다.
예를 들어, 기지국 100은, 상향링크 2103의 PRACH을 통해, 3개의 프리앰블들을 수신할 수 있다. 상기 기지국 100은, 상기 3개의 프리앰블들 각각에 대하여 하나의 RAR 메시지를 할당할 수 있다. 즉, 상기 기지국 100은, 3개의 RAR 메시지들을 하향링크 2105의 EPDCCH을 통해 송신할 수 있다. 따라서, 상기 3개의 프리앰블들에 대해, 3번의 랜덤 액세스 기회들이 발생할 수 있다. 즉, 9개의 프리앰블들(2101)에 대하여 총 9번의 랜덤 액세스 기회들(2107)이 발생할 수 있다.
상기 도 21b를 참고하면, 상기 3개의 단말들은, 각각 하나의 랜덤 액세스 프리앰블을 하나의 PRACH를 통해, 각각 3개의 EPDCCH들을 통해 상기 기지국으로 송신할 수 있다. 이때, 상기 3개의 단말들 각각은, 하나의 랜덤 액세스 프리앰블을 상기 3개의 EPDCCH를 통해 기지국으로 송신하기 때문에, 상기 하나의 랜덤 액세스 프리앰블에 대하여 총 3번의 랜덤 액세스 기회를 획득할 수 있다.
예를 들어, 상기 기지국 100은, 아래의 <수학식 5>를 통해 상기 랜덤 액세스 무선 망 임시 식별자를 결정할 수 있다.
Figure PCTKR2016005058-appb-I000025
여기서, 상기
Figure PCTKR2016005058-appb-I000026
는, 상기 랜덤 액세스 무선 망 임시 식별자이다. 상기
Figure PCTKR2016005058-appb-I000027
는, 서브프레임 인덱스(0≤
Figure PCTKR2016005058-appb-I000028
＜10)이다. 상기
Figure PCTKR2016005058-appb-I000029
는, 서브프레임 내 PRACH 인덱스(O≤
Figure PCTKR2016005058-appb-I000030
＜60)이다. 상기
Figure PCTKR2016005058-appb-I000031
는, 할당된 MTC 채널 수이다. 상기
Figure PCTKR2016005058-appb-I000032
는, 상기 단말이 이동한 MTC 채널의 위치이다.
예를 들어, 상기 기지국 100은, 상기 상향링크 2103의 상기 PRACH을 통해, 상기 3개의 프리앰블들을 수신할 수 있다. 이때, 상기 기지국 100은, 하향링크 2105의 3개의 EPDCCH들 각각을 통해, 상기 3개의 프리앰블들 각각에 대한 RAR 메시지를 송신할 수 있다. 즉, 상기 기지국 100은, 3개의 프리앰블들에 대한 RAR 메시지를 각각 3개의 하향링크 EPDCCH를 통해 송신할 수 있다. 다시 말해, 상기 3개의 프리앰블들에 대해 각각 3번의 랜덤 액세스 기회, 총 9번의 랜덤 액세스 기회가 발생할 수 있다. 따라서, 9개의 랜덤 액세스 프리앰블들에 대하여 총 27번의 랜덤 액세스 기회들(2109)이 발생할 수 있다.
도 22는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 기지국이 랜덤 액세스를 시도하는 단말을 식별하기 위한 랜덤 액세스 무선 망 임시 식별자를 결정하는 방법을 도시한다.
상기 도 22를 참고하면, 기지국 100은 하향링크의 EPDCCH에서 적어도 하나의 단말이 상향링크 2203에서 사용한 PRACH를 식별하기 위해 RA-RNTI를 결정할 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서, 다수의 PRACH들 및 다수의 저비용 MTC 채널들이 존재할 경우, 상기 적어도 하나의 단말은 특정한 MTC 채널 내에서 PRACH를 사용한 후, 다른 MTC 채널로 채널을 변경할 수 있다. 따라서, 상기 기지국 100은, 상기 다른 MTC 채널로 채널을 변경한 적어도 하나의 단말을 식별하기 위해 상기 단말이 변경한 채널의 위치에 기초하여 상기 RA-RNTI를 결정할 수 있다.
예를 들어, 단말 200-1 및 단말 200-2는, 상향링크 2203에서 CH 0의 PRACH을 통해, 상기 기지국 100으로 동일한 프리앰블 1(2201-1 및 2201-2)을 각각 송신할 수 있다. 상기 기지국 100은, 상기 <수학식 5>에 기초하여, 상기 프리앰블 1에 대한 RAR 메시지를, 하향링크 2205에서 CH 0의 EPDCCH 및 CH 1의 EPDCCH 각각을 통해 송신할 것을 결정할 수 있다. 따라서, 상기 기지국 100은, 상기 프리앰블 1에 대한 2개의 RAR 메시지들(2207-1 및 2207-2)을 송신할 수 있다.
도 23a 및 23b는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 하나의 PRACH에 대응하는 다수의 하향링크 MTC 채널을 통해 다수의 RAR 메시지를 송신하기 위한 기지국 및 단말들 간의 신호의 흐름을 도시한다.
상기 도 23a를 참고하면, 상기 MTC 단말 1 내지 MTC 단말 3(200-1 내지 200-3)은, 상기 기지국 100으로부터 SIB를 수신할 수 있다. 상기 SIB는 다수의 데이터 채널들에 관한 정보를 포함할 수 있다. 상기 MTC 단말 1 내지 상기 MTC 단말 3(200-1 내지 200-3) 각각은, 상기 SIB에 기초하여, 전체 채널들 중 특정 채널에 위치한 PRACH를 통해 상기 기지국으로 랜덤 액세스 프리앰블을 송신할 수 있다. 예를 들어, 상기 MTC 단말 1(200-1) 및 상기 MTC 단말2(200-2)는, 각각 프리앰블 1을 상향링크에서 CH 1의 PRACH를 통해 상기 기지국으로 송신한다. 또한, 상기 MTC 단말 3(200-3)은, 프리앰블 2를 상기 상향링크에서 상기 CH 1의 상기 PRACH를 통해 상기 기지국으로 송신한다.
상기 MTC 단말 1 내지 상기 MTC 단말 3(200-1 내지 200-3)은, 상기 SIB에 기초하여, 각각 접속할 MTC 채널을 선택할 수 있다. 또한, 상기 MTC 단말 1 내지 상기 MTC 단말 3(200-1 내지 200-3)은, 각각 사용할 주파수 대역을 결정할 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따라 상기 MTC 단말 1 내지 상기 MTC 단말 3(200-1 내지 200-3)은, 1.4MHz 협대역 채널을 선택할 수 있다. 또한, 상기 MTC 단말 1 내지 상기 MTC 단말 3(200-1 내지 200-3)은, 상기 1.4MHz 협대역 채널 내에 위치한 MTC 제어채널 및 데이터 채널로 주파수 대역을 천이할 수 있다.
예를 들어, 상기 MTC 단말 1(200-1)은, CH 0을 선택할 수 있다. 또한, 상기 MTC 단말 2(200-2) 및 상기 MTC 단말 3(200-3)은, 각각 CH 1을 선택할 수 있다. 상기 기지국은, 상기 MTC 단말 1 내지 상기 MTC 단말 3(200-1 내지 200-3)으로부터 수신한 각각의 랜덤 액세스 프리앰블에 대한 RAR 메시지들을 각각의 채널에서 병렬적으로 송신할 수 있다.
상기 기지국은, 도 23b와 같이 상기 RAR 메시지들 2307-1 및 2307-2가 포함된 MAC 프레임 2301을 상기 CH 0을 통해, 상기 RAR 메시지들 2311-1 및 2311-2가 포함된 MAC 프레임 2308을 상기 CH 1을 통해, 상기 RAR 메시지들 2316-1 및 2316-2가 포함된 MAC 프레임 2312를 상기 CH 2를 통해 상기 MTC 단말 1 내지 상기 MTC 단말 3(200-1 내지 200-3)으로 송신할 수 있다. 예를 들어, 상기 MAC 프레임 2301의 헤더 2303은, 상기 RAR 메시지들 2307-1 내지 2307-2에 관한 정보를 포함할 수 있다.
상기 MAC 프레임 2301의 페이로드 2305는, 랜덤 액세스 프리앰블 1에 대하여 CH 0 상에서 Grant 1이 할당되었음을 알리는 상기 RAR 2307-1를 포함할 수 있다. 또한, 상기 MAC 프레임 2301의 페이로드 2305는, 랜덤 액세스 프리앰블 2에 대하여 CH 0 상에서 Grant 2가 할당되었음을 알리는 상기 RAR 2307-2를 포함할 수 있다.
상기 기지국 100은, 상기 MAC 프레임 2301, 2308, 2312를 다수의 MTC 채널들 상의 각각의 EPDCCH 0, EPDCCH 1, EPDCCH 2를 통해, 상기 MTC 단말 1 내지 상기 MTC 단말 3(200-1 내지 200-3)으로 송신할 수 있다. 즉, 상기 기지국 100은, 상향링크에서 하나의 채널을 통해 상기 MTC 단말 1 내지 상기 MTC 단말 3(200-1 내지 200-3) 각각으로부터 랜덤 액세스 프리앰블을 수신하고, 하향링크에서 다수의 채널들을 통해, 상기 MTC 단말 1 내지 상기 MTC 단말 3(200-1 내지 200-3) 각각으로 RAR을 송신할 수 있다.
상기 MTC 단말 1(200-1)은, 상기 RAR 1(2307-1)에 포함된 UL Grant 1에 따라 CH 0를 통해 msg3를 상기 기지국 100으로 송신한다. 또한, 상기 MTC 단말 2(200-2)는, 상기 RAR 1(2311-1)에 포함된 UL Grant 1에 따라 CH 1을 통해 msg3를 상기 기지국 100으로 송신한다. 상기 MTC 단말 3(200-3)은, 상기 RAR 2(2311-2)에 포함된 UL Grant 2에 따라 CH 1을 통해 msg3를 상기 기지국 100으로 송신한다.
상기 기지국 100은, CH 0의 EPDCCH 0을 통해 ACK 1을 상기 MTC 단말 1(200-1)로 송신한다. 상기 기지국 100은, CH 1의 EPDDCH 1을 통해, ACK 1 및 2를 상기 MTC 단말 2(200-2) 및 상기 MTC 단말 3(200-3)으로 송신한다.
도 24a 및 24b는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 다수의 PRACH에 대응하는 다수의 하향링크 MTC 채널을 통해 다수의 RAR 메시지를 송신하기 위한 기지국 및 단말들 간의 신호의 흐름을 도시한다.
상기 도 24a를 참고하면, 상기 MTC 단말 1 내지 MTC 단말 3(200-1 내지 200-3) 각각은, 상기 기지국 100으로부터 수신한 SIB에 기초하여, 다수의 PRACH들 중 하나를 선택할 수 있다. 상기 MTC 단말 1 내지 MTC 단말 3(200-1 내지 200-3) 각각은, 상기 선택한 PRACH를 통해 상기 기지국 100으로 랜덤 액세스 프리앰블을 송신할 수 있다. 예를 들어, 상기 MTC 단말 1(200-1)은, CH 0의 PRACH를 통해 상기 기지국 100으로 랜덤 액세스 프리앰블 1을 송신한다. 상기 MTC 단말 2(200-2) 및 MTC 단말 3(200-3)은, CH 1의 PRACH를 통해 각각 랜덤 액세스 프리앰블 1 및 랜덤 액세스 프리앰블 2를 상기 기지국 100으로 송신한다. 상기 MTC 단말 1 내지 MTC 단말 3(200-1 내지 200-3)은, 각각 접속할 MTC 채널을 선택하고, 사용할 주파수 대역을 결정할 수 있다. 예를 들어, 상기 MTC 단말 1(200-1)은, CH 0을 선택할 수 있다. 또한, 상기 MTC 단말 2(200-2) 및 상기 MTC 단말 3(200-3)은, 각각 CH 1을 선택할 수 있다.
상기 기지국 100은, 도 24b와 같은 MAC 프레임 2403 및 2406을 CH 0의 EPDCCH 0을 통해, 2410 및 2413을 CH 1의 EPDCCH 1을 통해, 2417 및 2420을 CH 2의 EPDCCH 2를 통해 상기 MTC 단말 1 내지 MTC 단말 3(200-1 내지 200-3)으로 송신할 수 있다. 상기 MAC 프레임 2403의 헤더 2404는, RAR들 2409-1에 관한 정보를 포함할 수 있으며, 상기 MAC 프레임 2406의 헤더 2407은, RAR들 2409-2 및 2409-3에 관한 정보를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 헤더 2404는, CH 0에 대하여 상기 RAR 1(2409-1)이 할당되었음을 알리는 정보 2409-4를 포함할 수 있다. 또한, 상기 헤더 2406은, CH 1에 대하여 상기 RAR 1(2409-2)이 할당되었음을 알리는 정보 2409-5를 포함할 수 있다. 또한, 상기 헤더 2406은, CH 1에 대하여 상기 RAR 2(2409-3)가 할당되었음을 알리는 정보 2409-6을 포함할 수 있다.
또한, 상기 MAC 프레임 2403의 페이로드 2405는, 상기 RAR들 2409-1을 포함할 수 있으며, 상기 MAC 프레임 2406의 페이로드 2408은, 상기 RAR들 2409-2 및 2409-3을 포함할 수 있다. 상기 RAR들 2409-1 내지 2409-3 각각은, 맵핑된 랜덤 액세스 프리앰블에 대응된 Grant 정보를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 RAR 1(2409-1)은, CH 0에서 전송된 랜덤 액세스 프리앰블 1에 대하여 CH 0 상에서 Grant 1이 할당되었음을 알리는 정보를 포함할 수 있다. 또한, 상기 RAR 1(2409-2)은, CH 1에서 전송된 랜덤 액세스 프리앰블 1에 대하여 CH 1상에서 Grant 1이 할당되었음을 알리는 정보를 포함할 수 있다. 또한, 상기 RAR 2(2409-3)은, CH 1상에서 전송된 랜덤 액세스 프리앰블 2에 대하여 CH 1 상에서 Grant 2가 할당되었음을 알리는 정보를 포함할 수 있다.
즉, 상기 기지국 100은, 상기 MTC 단말 1 내지 MTC 단말 3(200-1 내지 200-3) 각각으로부터, 상향링크에서 상기 MTC 단말 1 내지 MTC 단말 3(200-1 내지 200-3) 각각에 대응하는 채널을 통해 랜덤 액세스 프리앰블을 수신하고, 하향링크에서 다수의 채널들 각각 통해 상기 MTC 단말 1 내지 MTC 단말 3(200-1 내지 200-3)으로 상기 랜덤 액세스 프리앰블에 대한 RAR이 포함된 MAC 프레임을 송신할 수 있다. 다시 말해, 상기 기지국 100은, 상기 MTC 단말들(200-1 내지 200-3)로부터 상향링크의 다수의 채널들을 통해 랜덤 액세스 프리앰블을 수신하고, 하향링크의 다수의 채널들을 통해 상기 MTC 단말들(200-1 내지 200-3)로 RAR 메시지를 송신할 수 있다.
상기 MTC 단말 1(200-1)은, 상기 RAR 1(2409-1)의 CH 0 상의 UL Grant 1에 따라 CH 0을 통해 msg3를 상기 기지국 100으로 송신한다. 상기 MTC 단말 2(200-2)는, 상기 RAR 1(2409-2)의 CH 1상의 UL Grant 1에 따라 CH 1을 통해 msg3를 상기 기지국 100으로 송신한다. 상기 MTC 단말 3(200-3)은, 상기 RAR 2(2409-3)의 CH 1상의 UL Grant 2에 따라 CH 1을 통해 msg3를 상기 기지국 100으로 송신한다.
상기 기지국 100은, CH 0의 EPDCCH 0을 통해 ACK 1을 상기 MTC 단말 1(200-1)로 송신한다. 상기 기지국 100은, CH 1의 EPDCCH 1을 통해 ACK 1을 상기 MTC 단말 2(200-2)로, ACK 2를 상기 MTC 단말 3(200-3)으로 각각 송신한다.
도 25a 및 25b는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 다수의 PRACH에 대응하는 하나의 하향링크 MTC 채널을 통해 다수의 RAR 메시지를 송신하기 위한 기지국 및 단말들 간의 신호의 흐름을 도시한다.
상기 도 25a를 참고하면, MTC 단말 1(200-1)은, 상향링크에서 CH 0의 PRACH를 통해 랜덤 액세스 프리앰블 1을 기지국 100으로 송신한다. MTC 단말 2(200-2)는, 상향링크에서 CH 1의 PRACH를 통해 랜덤 액세스 프리앰블 1을 기지국 100으로 송신한다. MTC 단말 3(200-2)은, 상향링크에서 CH 1의 PRACH를 통해 랜덤 액세스 프리앰블 2를 기지국 100으로 송신한다. 즉, 상기 기지국 100은, 상향링크에서 다수의 채널들을 통해 상기 MTC 단말들 200-1 내지 200-3으로부터 랜덤 액세스 프리앰블을 수신할 수 있다.
상기 기지국 100은, 하향링크에서 CH 1의 EPDCCH를 통해 상기 MTC 단말들 200-1 내지 200-3으로 RAR을 송신한다. 상기 기지국 100은, 상기 RAR이 포함된 CH 0을 통해 전송된 프리앰블에 대한 MAC 프레임 2501 및 CH 1을 통해 전송된 프리앰블에 대한 MAC 프레임 2504를 상기 MTC 단말들 200-1 내지 200-3으로 송신할 수 있다. 도 25b를 참고하면, 상기 MAC 프레임 2501의 헤더 2502는, CH 0을 통해 전송된 프리앰블 1에 대응하여 할당된 RAR들 2503-1의 할당된 관한 정보를 포함할 수 있으며, 상기 MAC 프레임 2504의 헤더 2505는, CH 1을 통해 전송된 프리앰블 1 및 2에 대응하여 할당된 RAR 2506-1 및 2506-2의 할당에 관한 정보를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 헤더 2502는, CH 0에서 전송된 프리앰블 1에 대하여 상기 RAR 1(2503-1)이 할당되었음을 알리는 정보 2502-1을 포함할 수 있다. 또한, 상기 헤더 2504은, CH 1에서 전송된 프리앰블 1에 대하여 상기 RAR 1(2507-2)이 할당되었음을 알리는 정보 2503-2를 포함할 수 있다. 또한, CH 1에서 전송된 프리앰블 2에 대하여 상기 RAR 2(2506-2)가 할당되었음을 알리는 정보 2505-2를 포함할 수 있다.
상기 MAC 프레임 2501의 페이로드 2503은, 상기 랜덤 액세스 1에 대한 RAR 1(2503-1)를 포함할 수 있다. 상기 RAR 1(2503-1)은, 상기 랜덤 액세스 프리앰블 1에 할당된 Grant 1을 포함할 수 있다. 또한, 상기 페이로드 2506은, 상기 랜덤 액세스 프리앰블 1 및 상기 랜덤 액세스 프리앰블 1에 할당된 Grant 2를 포함하는 RAR 1(2506-1)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 페이로드 2506은, 상기 랜덤 액세스 프리앰블 2 및 상기 랜덤 액세스 프리앰블 2에 할당된 Grant 3을 포함하는 RAR 3(2506-2)을 포함할 수 있다.
즉, 상기 기지국 100은, 다수의 채널들을 통해 MTC 단말들로부터 랜덤 액세스 프리앰블들을 수신하고, 상기 랜덤 액세스 프리앰블들에 대해 하나의 채널이 할당된 RAR을 상기 MTC 단말들로 송신할 수 있다.
상기 MTC 단말 1(200-1)은, 상기 RAR 1(2503-1)에 포함된 Grant 1에 따라 상향링크에서 CH 1을 통해 msg3를 송신한다. 상기 MTC 단말 2(200-2)는, 상기 RAR 1(2506-1)에 포함된 Grant 2에 따라 상향링크에서 CH 1을 통해 msg3를 송신한다. 상기 MTC 단말 3(200-3)은, 상기 RAR 2(2506-2)에 포함된 Grant 3에 따라 상향링크에서 CH 1을 통해 msg3를 송신한다.
상기 기지국 100은, 하향링크에서 CH 1의 EPDCCH 1을 통해 ACK 1을 상기 MTC 1(200-1)로 송신한다. 또한, 상기 기지국 100은, 하향링크에서 CH 1의 EPDCCH 1을 통해 ACK 1 및 ACK 2를 상기 MTC 2(200-2) 및 상기 MTC 3(200-3)으로 송신한다.
도 26a 및 26b는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 하나의 PRACH에 대응하는 하나의 하향링크 MTC 채널을 통해 다수의 RAR 메시지를 송신하기 위한 기지국 및 단말들 간의 신호의 흐름을 도시한다.
상기 도 26a를 참고하면, 기지국 100은, 상향링크에서 하나의 채널을 통해 다수의 MTC 단말들 각각으로부터 랜덤 액세스 프리앰블을 수신할 수 있다. 예를 들어, 상기 기지국 100은, 상기 상향링크에서 CH 1의 PRACH를 통해, MTC 단말 1(200-1)로부터 랜덤 액세스 프리앰블 1을, MTC 단말 2로부터 랜덤 액세스 프리앰블 1을, MTC 단말 3으로부터 랜덤 액세스 프리앰블 2를 수신할 수 있다.
상기 기지국 100은, 상기 MTC 단말들 200-1 내지 200-3으로부터 수신한 랜덤 액세스 프리앰블에 대하여, 멀티플렉싱된 RAR을 상기 MTC 단말들 200-1 내지 200-3으로 송신할 수 있다. 예를 들어, 상기 기지국 100은, 하나의 랜덤 액세스 프리앰블에 대하여 다수의 Grant 정보를 할당된 MAC 프레임을 상기 MTC 단말들 200-1 내지 200-3으로 송신할 수 있다.
상기 도 26b를 참고하면, 상기 MAC 프레임 2601의 헤더 2603은, 상기 RAR들 2607-1 내지 2607-4에 대한 정보를 포함할 수 있다. 상기 MAC 프레임 2601의 페이로드 2605는, 랜덤 액세스 프리앰블 1에 대하여 서로 다른 Grant 정보가 할당된 RAR 1(2607-1) 및 RAR 1(2607-2)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 RAR 1(2607-1)은, 랜덤 액세스 프리앰블 1에 대해 Grant 1이 할당되었음을 알리는 정보를 포함할 수 있다. 또한, 상기 RAR 1(2607-2)은, 랜덤 액세스 프리앰블 1에 대해 Grant 2가 할당되었음을 알리는 정보를 포함할 수 있다. 또한, 상기 RAR 2(2607-3)는, 랜덤 액세스 프리앰블 2에 대해 Grant 3이 할당되었음을 알리는 정보를 포함할 수 있다. 또한, 상기 RAR 2(2607-4)는, 랜덤 액세스 프리앰블 2에 대해 Grant 4가 할당되었음을 알리는 정보를 포함할 수 있다.
즉, 상기 기지국 100은, 상향링크에서 하나의 채널을 통해 수신한 랜덤 액세스 프리앰블들에 대하여 하향링크에서 하나의 채널이 할당된 RAR 메시지들을 할당할 수 있다.
상기 MTC 단말 1(200-1)은, 상기 RAR 1(2607-1)에 포함된 Grant 1에 따라 상향링크에서 CH 1을 통해 msg3를 송신한다. 상기 MTC 단말 2(200-2)는, 상기 RAR 1(2607-2)에 포함된 Grant 2에 따라 상향링크에서 CH 1을 통해 msg3를 송신한다. 상기 MTC 단말 3(200-3)은, 상기 RAR 2(2607-3)에 포함된 Grant 3에 따라 상향링크에서 CH 1을 통해 msg3를 송신한다.
상기 기지국 100은, 하향링크에서 CH 1의 EPDCCH 1을 통해 ACK 1을 상기 MTC 1(200-1)로 송신한다. 또한, 상기 기지국 100은, 하향링크에서 CH 1의 EPDCCH 1을 통해 ACK 1 및 ACK 2를 상기 MTC 2(200-2) 및 상기 MTC 3(200-3)으로 송신한다.
본 발명의 청구항 또는 명세서에 기재된 실시 예들에 따른 방법들은 하드웨어, 소프트웨어, 또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합의 형태로 구현될(implemented) 수 있다.
소프트웨어로 구현하는 경우, 하나 이상의 프로그램(소프트웨어 모듈)을 저장하는 컴퓨터 판독 가능 저장 매체가 제공될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 저장 매체에 저장되는 하나 이상의 프로그램은, 전자 장치(device) 내의 하나 이상의 프로세서에 의해 실행 가능하도록 구성된다(configured for execution). 하나 이상의 프로그램은, 전자 장치로 하여금 본 발명의 청구항 또는 명세서에 기재된 실시 예들에 따른 방법들을 실행하게 하는 명령어(instructions)를 포함한다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능하다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (15)

  1. 무선 통신 시스템에서 기지국의 동작 방법에 있어서,
    적어도 하나의 단말로부터 적어도 하나의 랜덤 액세스 프리앰블을 수신하는 과정과,
    상기 적어도 하나의 랜덤 액세스 프리앰블에 대응하는 복수의 랜덤 액세스 응답을 포함하는 적어도 하나의 메시지를 송신하는 과정을 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 랜덤 액세스 프리앰블과 관련된 사물 지능 통신을 위한 할당 채널 수 및 채널 식별자 중 적어도 하나를 포함하는 시스템 정보를 방송하는 과정을 더 포함하는 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 랜덤 액세스 프리앰블 각각에 대응하는 복수의 랜덤 액세스 응답 개수를 결정하는 과정을 더 포함하고,
    상기 복수의 랜덤 액세스 응답은,
    상기 랜덤 액세스 응답 개수에 대응하는 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 랜덤 액세스 프리앰블 각각에 대응하는 서로 다른 복수의 상향링크 데이터 할당 정보를 포함하는 상기 적어도 하나의 메시지를 생성하는 과정을 더 포함하는 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 기지국이 송수신하는 트래픽의 양, 상기 기지국이 사용하는 자원의 양, 상기 기지국의 서비스 품질 중 적어도 하나에 기초하여 상기 적어도 하나의 메시지를 생성하는 과정을 더 포함하는 방법.
  6. 무선 통신 시스템에서 단말의 동작 방법에 있어서,
    다수의 랜덤 액세스 프리앰블 중 선택된 랜덤 액세스 프리앰블을 기지국으로 송신하는 과정과,
    상기 선택된 랜덤 액세스 프리앰블에 대응하는 복수의 랜덤 액세스 응답을 포함하는 적어도 하나의 메시지를 수신하는 과정을 포함하는 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 복수의 랜덤 액세스 응답으로부터 하나의 랜덤 액세스 응답을 선택하는 과정과,
    상기 선택된 랜덤 액세스 응답에 대응하는 채널 자원을 통해 msg3 메시지를 송신하는 과정을 더 포함하는 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 선택된 랜덤 액세스 프리앰블을 송신한 채널과 다른 채널의 하향링크 채널을 통해 상기 적어도 하나의 메시지를 수신하는 과정을 더 포함하는 방법.
  9. 무선 통신 시스템에서 기지국의 장치에 있어서,
    적어도 하나의 단말로부터 적어도 하나의 랜덤 액세스 프리앰블을 수신하는 수신부와,
    상기 적어도 하나의 랜덤 액세스 프리앰블에 대응하는 복수의 랜덤 액세스 응답을 포함하는 적어도 하나의 메시지를 생성하는 제어부와,
    상기 적어도 하나의 메시지를 송신하는 송신부를 포함하는 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 송신부는, 상기 랜덤 액세스 프리앰블과 관련된 사물 지능 통신을 위한 할당 채널 수 및 채널 식별자 중 적어도 하나를 포함하는 시스템 정보를 방송하는 장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 적어도 하나의 랜덤 액세스 프리앰블 각각에 대응하는 복수의 랜덤 액세스 응답 개수를 결정하는 장치.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 적어도 하나의 랜덤 액세스 프리앰블에 대응하는 서로 다른 복수의 상향링크 데이터 할당 정보를 포함하는 상기 적어도 하나의 메시지를 생성하는 장치.
  13. 무선 통신 시스템에서 단말의 장치에 있어서,
    다수의 랜덤 액세스 프리앰블 중 선택된 랜덤 액세스 프리앰블을 기지국으로 송신하는 송신부와,
    상기 선택된 랜덤 액세스 프리앰블에 대응하는 복수의 랜덤 액세스 응답을 포함하는 적어도 하나의 메시지를 수신하는 수신부를 포함하는 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 복수의 랜덤 액세스 응답으로부터 하나의 랜덤 액세스 응답을 선택하는 제어부를 더 포함하고,
    상기 송신부는, 상기 선택된 랜덤 액세스 응답에 대응하는 채널 자원을 통해 msg3 메시지를 송신하는 장치.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 수신부는, 상기 선택된 랜덤 액세스 프리앰블을 송신한 채널과 다른 채널의 하향링크 채널을 통해 상기 적어도 하나의 메시지를 수신하는 장치.
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