WO2016190667A1 - 무선 통신 시스템에서 랜덤 액세스를 수행하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

무선 통신 시스템에서 랜덤 액세스를 수행하기 위한 방법 및 장치 Download PDF

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WO2016190667A1
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random access
preamble
terminal
mode
terminals
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박승훈
이민규
이태진
문정민
정정수
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Samsung Electronics Co Ltd
Sungkyunkwan University
Original Assignee
Samsung Electronics Co Ltd
Sungkyunkwan University
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    • H04W74/0833—Random access procedures, e.g. with 4-step access
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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    • H04W74/00—Wireless channel access
    • H04W74/08—Non-scheduled access, e.g. ALOHA
    • H04W74/0833—Random access procedures, e.g. with 4-step access
    • H04W74/0838—Random access procedures, e.g. with 4-step access using contention-free random access [CFRA]

Definitions

  • the present invention relates to 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
  • LTE Long Term Evolution
  • LTE 3GPP 3rd Generation Partnership Project Long Term Evolution
  • the IoT environment is expected to perform communication without human involvement with network connectivity between various terminals. Accordingly, the number of IoT terminals connected to the network is expected to explode compared to the existing mobile communication environment, and a method for accommodating random access of such multiple terminals is required.
  • the 3GPP wireless communication system provides a non-competitive random access method and a competitive random access method.
  • the non-competitive random access method is a method in which a base station allocates a random access resource to a specific terminal, and is limited to a case in which the terminal performs a handover because the base station recognizes the existence of the terminal. Applies only in situations.
  • the contention random access method is generally used because the base station does not designate a specific terminal and the terminals perform random access on the allocated random access resources through contention, since the base station does not need to designate a specific terminal. .
  • the efficiency of utilization of random access resources decreases.
  • One embodiment of the present invention provides an apparatus and method for determining whether to transmit a preamble using a plurality of thresholds in a wireless communication system.
  • An embodiment of the present invention provides an apparatus and method for configuring a medium access control (MAC) protocol data unit (PDU) in a wireless communication system.
  • MAC medium access control
  • PDU protocol data unit
  • Yet another embodiment of the present invention provides an apparatus and method for configuring a reserved field in a wireless communication system.
  • One embodiment of the present invention provides an apparatus and method for receiving a random access response and performing a scheduled transmission in a wireless communication system.
  • Another embodiment of the present invention provides an apparatus and method for performing random access utilizing a plurality of thresholds in a wireless communication system.
  • An embodiment of the present invention provides an apparatus and method for performing two types of random access by two types of terminals.
  • Another embodiment of the present invention provides an apparatus and method for performing two types of random access by two types of terminals using a plurality of thresholds.
  • a base station apparatus includes a communication unit for transmitting system information including a plurality of thresholds and a random access result for each mode based on a detection result of a preamble transmitted from at least one terminal. And a control unit for determining a control unit, wherein the communication unit transmits a message including a random access result for each mode.
  • a terminal apparatus includes a communication unit configured to receive system information including a plurality of threshold values, and a controller configured to perform random access according to a mode determined based on the plurality of threshold values. Includes, the communication unit, characterized in that for receiving a message containing a random access result for each mode.
  • a method of random operation is performed based on a process of transmitting system information including a plurality of threshold values and a detection result of a preamble transmitted from at least one terminal. And determining a result of the access, and transmitting a message including the random access result for each mode.
  • a method of operating a terminal includes: receiving system information including a plurality of thresholds and performing random access according to a mode determined based on the plurality of thresholds And receiving a message including a random access result for each mode.
  • the number of terminals that can utilize a random access resource can be increased, thereby reducing the access delay time.
  • FIG. 1 illustrates a base station and terminals in a wireless communication system according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 illustrates one frame structure for random access in a wireless communication system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 illustrates a random access procedure including a control process for the number of terminals attempting random access in a wireless communication system.
  • FIG. 4 illustrates a change in a communication environment according to an increase in the number of terminals attempting random access in a wireless communication system.
  • FIG. 5 is a block diagram of a base station in a wireless communication system according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a block diagram of a terminal in a wireless communication system according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 illustrates an operation procedure of a base station in a wireless communication system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 illustrates an operation procedure of a terminal in a wireless communication system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 illustrates a procedure for determining whether to transmit a preamble by using a plurality of thresholds in a wireless communication system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 illustrates an example of a message configuration including a response to a random access in a wireless communication system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 illustrates a procedure for configuring an S-field in a wireless communication system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 illustrates a procedure for receiving a random access response and performing a scheduled transmission in a wireless communication system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 illustrates an example of a change in the number of PRACHs by resetting a random access related parameter in a wireless communication system according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 14 illustrates a configuration for random access utilizing a plurality of thresholds in a wireless communication system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 15 illustrates a random access performing procedure utilizing a plurality of thresholds in a wireless communication system according to an embodiment of the present invention.
  • 16 is a flowchart illustrating a random access control procedure of a base station utilizing a plurality of thresholds in a wireless communication system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 17 illustrates a procedure of performing random access of a terminal utilizing a plurality of thresholds in a wireless communication system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 18 illustrates an access baring bitmap according to parameter setting for applying an access class baring for each access class in a wireless communication system.
  • 19 is a diagram illustrating an access baring bitmap according to parameter setting for applying an access class baring for each access class in a wireless communication system according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 20 illustrates two random access frames for random access of a low cost MTC terminal in a wireless communication system.
  • 21 illustrates a procedure of performing random access of a low cost MTC terminal using a plurality of thresholds in a wireless communication system according to an embodiment of the present invention.
  • 22 illustrates channel structures for random access of two types of terminals according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 23 illustrates a procedure of performing random access of two types of terminals utilizing a plurality of thresholds in a wireless communication system according to an embodiment of the present invention.
  • 24 to 25 illustrate simulation results of a wireless communication system according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the present invention is described below for a technique for random access in a wireless communication system.
  • the present invention describes a technique for the control of random access utilizing multiple thresholds.
  • the present invention will be described below for various embodiments to solve the problem of increasing random access control delay time and inefficient use of random access resources when a plurality of terminals perform random access in a wireless communication system. do.
  • FIG. 1 illustrates a base station and terminals in a wireless communication system according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the base station 110 may communicate with a plurality of terminals 120-1, 120-2, 120-3, 120-4, 120-5, 120-6, 120-7, and 120-8. have.
  • the plurality of terminals 120-1, 120-2, 120-3, 120-4, 120-5, 120-6, 120-7, and 120-8 attempt to access the base station 110 through random access. do.
  • the random access is a procedure for notifying that the terminal intends to access the base station 110, and generally starts with transmitting one of signals having a predefined value.
  • the signal may be referred to as a preamble.
  • Random access may be divided into a contention method and a contention method.
  • the base station 110 performs random access to a specific terminal without contention and allocates a specific random access resource so that the access can be successful. Allocating a specific random access resource to a specific terminal 120-1 is possible when the base station 110 knows the existence of the terminal 120-1. Accordingly, the non-competitive random access is applied only in limited circumstances, such as when the terminal 120-1 performs a handover.
  • the terminals 120-1, 120-2, 120-3, 120-4, 120-5 and 120-with respect to a random access resource allocated by the base station 110 without designating a specific terminal. 6, 120-7, and 120-8 attempt random access through contention. For example, the terminal 120-1 selects one of the available physical random access channel (PRACH) subframes and one of the available preambles based on the random access resource information, and transmits the selected preamble through the selected PRACH. Attempt random access.
  • PRACH physical random access channel
  • 2 illustrates one frame structure for random access in a wireless communication system according to an embodiment of the present invention.
  • 2 illustrates an uplink frame of a frequency division duplexing (FDD) scheme.
  • FDD frequency division duplexing
  • TDD time division duplexing
  • the uplink physical channel may be divided into 10 ms long frames, and the frame may include 10 subframes having a 1 ms length.
  • the uplink physical channel may include a control channel 202 and a data channel 204.
  • the control channel 202 may be referred to as a physical uplink control channel (PUCCH)
  • the data channel 204 may be referred to as a physical uplink shared channel (PUSCH).
  • Some resources within data channel 204 may be allocated as PRACH 206 for random access.
  • the PRACH subframe includes a PRACH in which the UE transmits a random access preamble through random access.
  • the number of PRACH subframes in one frame is determined by the base station. That is, the PRACH subframe means a subframe including the PRACH 206.
  • the number of PRACH subframes may be composed of 0.5, 1, 2, 3, 5, 10, and the like.
  • the preambles are a set of orthogonal or quasi-orthogonal sequences, and can be defined based on, for example, the Zadoff-Chu sequence.
  • the number of preambles may vary depending on the length of the preamble. For example, up to 64 preambles may be configured per base station.
  • the base station 110 may transmit system information including the PRACH subframe configuration information and the preamble configuration information.
  • the PRACH subframe configuration information and the preamble configuration information may be transmitted through system information block (SIB) 2.
  • SIB system information block
  • the terminals 120-1, 120-2, and 120-3 may acquire random access resource information by receiving system information.
  • two PRACH subframes and 64 preambles are configured as a random access resource in one frame.
  • the terminals 120-1, 120-2, and 120-3 select the PRACH subframe and the preamble and transmit the preamble.
  • the terminal 1 120-1 selects preamble 1 among 64 preambles, selects one subframe among two PRACH subframes, and transmits preamble 1 in the subframe.
  • the UE 2 120-2 selects a PRACH subframe different from the preamble 1 and transmits the preamble 1 in another PRACH subframe.
  • UE 3 120-3 selects the preamble 64 and the first PRACH subframe.
  • UE 1 120-1 and UE 3 120-3 have selected the same PRACH subframe, since the transmitted preambles are different from each other, there is no collision between UE 1 120-1 and UE 3 120-3 in random access. Also, although UE 1 120-1 and UE 2 120-2 have selected the same preamble, since they are transmitted in different PRACH subframes, collision does not occur in random access between UE 1 120-1 and UE 2 120-2. .
  • the total number of random access opportunities (RAOs) that can be obtained through the random access resource may be determined as a product of the number of available PRACH subframes and the number of available preambles.
  • the maximum number of terminals that can be accommodated in one frame without collision cannot exceed the total number of random access opportunities that can be provided through random access resources. For example, in the case of a Long Term Evolution (LTE) system based on FDD, since it is configurable to provide up to 640 random access opportunities, the maximum number of physically acceptable access terminals is 640.
  • LTE Long Term Evolution
  • the terminals 120-1, 120-2, and 120-3 select different preambles or different PRACH subframes, collisions do not occur. However, when two or more terminals select the same preamble in the same PRACH subframe, collision may occur in random access. When the number of fixed random access resources is utilized, the collision may be deepened as the number of terminals attempting to access increases. In addition, in this case, since the efficiency of random access resource utilization decreases, the delay time increases due to random access retry of the terminal.
  • 3 illustrates a random access procedure including a control process for the number of terminals attempting random access in a wireless communication system. 3 may be referred to as a random access procedure including 'access class barring (ACB)'.
  • ARB 'access class barring
  • the base station 110 transmits system information including parameters related to access class baring and random access resource information to the terminal 120.
  • the parameter related to the access class baring includes a threshold for determining whether to perform random access.
  • the parameters related to the access class baring may further include an access barring factor, an access barring time, an access map (AC), and a bitmap for access control for each access class (AC).
  • the terminal 120 performs an access class baring process after receiving system information including a threshold.
  • the access class baring process is an operation for controlling the number of terminals attempting random access based on a threshold value.
  • the access class baring method aims to maintain the efficiency of random access resource utilization in a certain range by limiting the number of terminals that the base station 110 attempts to random access.
  • the terminal 120 proceeds to step 305 to select the PRACH subframe and the preamble, and proceeds to step 307 to perform a random access while transmitting the preamble to the base station 110.
  • the base station 110 detects a preamble transmitted from the terminal.
  • the base station 110 transmits a random access response to the terminal 120 according to the preamble detection result.
  • the terminal 120 proceeds to step 313 to receive a random access response, and proceeds to step 315 based on the received information to perform a scheduled transmission.
  • the scheduled transmission means that the terminal 120 performs communication through the uplink resources allocated by the base station 110 with respect to the selected PRACH subframe and the selected preamble identifier.
  • FIG. 4 illustrates a change in a communication environment according to an increase in the number of terminals attempting random access in a wireless communication system. 4 illustrates a case where the procedure of FIG. 3 is applied.
  • Random access preamble identifiers of 1 to 5 correspond to each of the five preambles. RAPID may be referred to as a preamble identifier.
  • the terminals 130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, and 130-6 do not attempt random access.
  • the remaining terminals 120-1, 120-2, 120-3, and 120-4 attempt random access and, accordingly, select a preamble.
  • the remaining terminals 120-1, 120-2, 120-3, and 120-4 are terminals attempting to access.
  • the terminal 120-1 selects a preamble corresponding to the preamble identifier 1
  • the terminal 120-2 selects a preamble corresponding to the preamble identifier 2
  • the terminal 120-3 and the terminal 120-4 correspond to the preamble identifier 5 Simultaneously select the preambles.
  • the preamble corresponding to the preamble identifier 3 and the preamble corresponding to the preamble identifier 4 have not been selected.
  • the terminals 120-1 and 120-2 that have selected the preambles corresponding to the preamble identifiers 1 and 2 successfully perform the random access.
  • the two terminals 120-3 and 120-4 that have selected the preamble corresponding to the preamble identifier 5 collide in random access and fail to access. That is, since two preambles out of a total of five preambles are utilized for successful access, the efficiency of random access is 40%.
  • FIG. 4B five random access opportunities are provided in one PRACH subframe.
  • terminals 130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6, 130-7, 130-8, 130-9, 130-10, 130 -11, 130-12, 130-13, 130-14, 130-15, and 130-20 do not attempt random access.
  • the remaining terminals 120-1, 120-2, 120-3, and 120-4 attempt random access and, accordingly, select a preamble. That is, FIG. 4B illustrates a case where a large-scale access occurs in which the number of terminals attempting random access significantly exceeds the maximum assignable random access resource. That is, as the massive access occurs, the number of terminals that do not attempt random access increases greatly.
  • the number of terminals attempting random access by the access class baring is limited, the number of blocked terminals can be greatly increased, and accordingly, efficiency of utilization of random access resources can be lowered and random access can be reduced.
  • the delay increases as you wait to retry.
  • an overlapping access restriction scheme based on a plurality of restriction determinations is proposed. That is, according to an embodiment of the present invention, the terminal performs a primary access restriction determination, and if it is determined that access is restricted in the primary access restriction determination, the terminal performs a secondary access restriction determination.
  • the primary access restriction determination may be referred to as primary access class barring (PACB), and the secondary access restriction determination may be referred to as secondary access class barring (SACB).
  • a state in which it is determined to attempt random access in the primary access restriction determination is referred to as 'first mode', and it is determined that random access is not attempted in the primary access restriction determination, and in the secondary access restriction determination.
  • a state determined to attempt random access is referred to as a 'second mode'.
  • the terminal operating in the first mode attempts random access by transmitting the preamble
  • the terminal operating in the second mode attempts random access by not transmitting the preamble. That is, the terminals only transmit or not transmit the preamble, select the preamble, and attempt random access. Accordingly, when the preamble is detected, the base station may determine a random access attempt by at least one terminal that selects the preamble in the first mode.
  • the base station may determine a random access attempt by at least one terminal that selects the preamble in the second mode.
  • the terminal operating in the first mode may be referred to as a 'primary random access terminal' and the terminal operating in the second mode may be referred to as a 'secondary random access terminal'.
  • 5 is a block diagram of a base station in a wireless communication system according to an exemplary embodiment of the present invention. 5 illustrates a configuration of a base station 110. Used below '... Wealth, The term 'herein' refers to a unit for processing at least one function or operation, which may be implemented by hardware or software, or a combination of hardware and software.
  • the base station includes a communication unit 510, a storage unit 520, a backhaul communication unit 530, and a control unit 540.
  • the communication unit 510 performs functions for transmitting and receiving a signal through a wireless channel. For example, the communication unit 510 performs a baseband signal and bit string conversion function according to the physical layer standard of the system. For example, during data transmission, the communication unit 510 generates complex symbols by encoding and modulating a transmission bit string. In addition, when receiving data, the communication unit 510 restores the received bit string by demodulating and decoding the baseband signal. In addition, the communication unit 510 up-converts the baseband signal into a radio frequency (RF) band signal, transmits the signal through an antenna, and down-converts the RF band signal received through the antenna into a baseband signal.
  • RF radio frequency
  • the communication unit 510 may include a transmission filter, a reception filter, an amplifier, a mixer, an oscillator, a digital to analog convertor (DAC), an analog to digital convertor (ADC), and the like.
  • the communication unit 510 may include a plurality of RF chains.
  • the communication unit 510 may perform beamforming. For beamforming, the communication unit 510 may adjust phase and magnitude of each of signals transmitted and received through a plurality of antennas or antenna elements.
  • the communication unit 510 transmits and receives a signal as described above. Accordingly, the communication unit 510 may be referred to as a transmitter, a receiver, or a transceiver.
  • the storage unit 520 stores data such as a basic program, an application program, and setting information for the operation of the base station.
  • the storage unit 520 may store a codebook for beamforming a data signal.
  • the storage unit 520 provides the stored data at the request of the controller 540.
  • the backhaul communication unit 530 provides an interface for communicating with other nodes in the network. That is, the backhaul communication unit 530 converts a bit string transmitted from another base station to another node, for example, another base station, a control node, a core network, etc. into a physical signal, and converts a physical signal received from the other node into a bit string.
  • the controller 540 controls the overall operations of the base station. For example, the controller 540 transmits and receives a signal through the communication unit 510. In addition, the controller 540 records and reads data in the storage 520. To this end, the controller 540 may include at least one processor.
  • the controller 540 may estimate the number of terminals attempting random access, and determine a plurality of probability values for access class baring based on the estimated number of terminals.
  • the plurality of probability values may include a first threshold value for determining whether the primary access is restricted and a second threshold value for determining whether the secondary access is limited.
  • the first threshold may be referred to as a primary access class baring probability value
  • the second threshold may be referred to as a secondary access class baring probability value.
  • the controller 540 may determine the random access result based on the detection result of the preamble.
  • the controller 540 may include information indicating whether each preamble is detected in a random access response (RAR).
  • RAR random access response
  • the controller 540 may transmit system information including a plurality of thresholds such as a first threshold value and a second threshold value and the number of random access opportunities to the terminals through the communication unit 510.
  • the controller 540 may receive a preamble from the terminals through the communication unit 510, and transmit a message including a random access response for each preamble to the terminals.
  • the random access response may be classified for each mode determined according to the detection result of the received preamble.
  • the controller 540 may control the base station to perform the procedure illustrated in FIGS. 7, 9, 11, 12, 15, 16, 21, 23, and the like.
  • 6 is a block diagram of a terminal in a wireless communication system according to an exemplary embodiment of the present invention. 6 illustrates a configuration of the terminal 120. Used below '... Wealth, The term 'herein' refers to a unit for processing at least one function or operation, which may be implemented by hardware or software, or a combination of hardware and software.
  • the terminal includes a communication unit 610, a storage unit 620, and a control unit 630.
  • the communication unit 610 performs functions for transmitting and receiving a signal through a wireless channel. For example, the communication unit 610 performs a function of converting between the baseband signal and the bit string according to the physical layer standard of the system. For example, during data transmission, the communication unit 610 generates complex symbols by encoding and modulating a transmission bit string. In addition, when receiving data, the communication unit 610 restores the received bit string by demodulating and decoding the baseband signal. In addition, the communication unit 610 up-converts the baseband signal into an RF band signal, transmits the signal through an antenna, and down-converts the RF band signal received through the antenna into the baseband signal.
  • the communication unit 610 may include a transmission filter, a reception filter, an amplifier, a mixer, an oscillator, a DAC, an ADC, and the like.
  • the communication unit 610 transmits and receives a signal as described above. Accordingly, the communication unit 610 may be referred to as a transmitter, a receiver, or a transceiver.
  • the storage unit 620 stores data such as a basic program, an application program, and setting information for the operation of the terminal.
  • the storage unit 620 may store a codebook for feedback of channel information.
  • the storage unit 620 provides the stored data at the request of the controller 630.
  • the controller 630 controls overall operations of the terminal. For example, the controller 630 transmits and receives a signal through the communication unit 610. In addition, the controller 630 records and reads data in the storage 620. To this end, the controller 630 may include at least one processor. For example, the controller 630 may include a communication processor (CP) for performing control for communication and an application processor (AP) for controlling a higher layer such as an application program.
  • CP communication processor
  • AP application processor
  • the control unit 630 may receive system information including a plurality of threshold values such as a first threshold value and a second threshold value and the number of random access opportunities from the base station through 610. have.
  • the controller 630 may adaptively perform random access based on a plurality of threshold values received from the base station through system information. To this end, the controller 630 may determine a random number and compare the random number with thresholds. For example, the random number may be determined to any value between 0 and 1 using a decision algorithm according to a predefined criterion. According to a comparison result between the random number and the thresholds, the controller 630 may select a preamble for the random access attempt.
  • the controller 630 transmits a preamble to the base station 110 through the communication unit 610, and receives a random access response for each preamble from the base station 110. However, according to the mode selected based on the thresholds, the controller 630 may control not to transmit the preamble.
  • the random access response may include different random access results for each mode determined according to the detection result of the preamble at the base station. For example, the controller 630 may control the terminal to perform the procedure illustrated in FIGS. 8, 9, 12, 15, 17, 21, 23, and the like.
  • 7 illustrates an operation procedure of a base station in a wireless communication system according to an embodiment of the present invention. 7 illustrates a method of operating the base station 110.
  • the base station transmits system information including a plurality of thresholds to the terminal in step 701.
  • the thresholds are primary connection restriction information and secondary connection restriction information for performing a plurality of connection restriction determinations, and include probability values, primary and secondary thresholds.
  • the primary access restriction information includes a primary random access probability p PACB determined by a value between 0 and 1
  • the secondary access restriction information includes a secondary random access probability determined by a value between 0 and 1.
  • p SACB The second threshold may be defined greater than the first threshold.
  • the base station 110 determines a random access result for each mode based on the preamble detection result.
  • the base station 110 attempts to detect preambles from the terminals and identifies at least one preamble or at least one preamble that is not detected.
  • the preamble may be detected through a correlation operation.
  • the base station 110 may detect the preamble transmitted from the terminal in the first mode, and may not detect the preamble selected by the terminal in the second mode. Accordingly, according to whether the preamble is detected, the base station 110 may determine terminals corresponding to the first mode and terminals corresponding to the second mode.
  • the base station determines a random access attempt by at least one terminal operating in the first mode with respect to the detected preamble, and a random access attempt by at least one terminal operating in the second mode with respect to the undetected preamble.
  • the base station 110 may determine which preamble was attempted by the random access attempt according to the first mode, and which preamble was attempted by the random access attempt according to the second mode. Accordingly, the base station may present different random access results for terminals determined for each mode.
  • the base station 110 transmits a response including the random access result.
  • the response is a message for allocating resources to a terminal attempting random access and allocating an identifier for the terminal. That is, the response may include at least one of resource allocation information, an identifier, and a timing advance (TA).
  • the response includes a field indicating whether the response corresponds to the random access attempt in the first mode or the response corresponding to the random access attempt in the second mode.
  • 'S secondary
  • the base station 110 sets the S-field included in the response corresponding to the preamble determined as the random access attempt in the first mode to a negative value (for example, 0) and random access in the second mode.
  • the S-field included in the response corresponding to the preamble determined as the attempt is set to a positive value (eg, 1).
  • two access restriction determinations such as a primary access restriction and a secondary access restriction are made.
  • the present invention is not limited thereto, and according to another embodiment of the present invention, three or more access restriction determinations may be made.
  • 8 illustrates an operation procedure of a terminal in a wireless communication system according to an embodiment of the present invention. 8 illustrates a method of operating a terminal.
  • the terminal 120 proceeds to step 801 to receive system information including a plurality of thresholds from the base station.
  • the thresholds are primary connection restriction information and secondary connection restriction information that are determined to perform determinations regarding a plurality of connection restrictions, and include probability values, a primary threshold value and a secondary threshold value.
  • the primary access restriction information includes a primary random access probability p PACB determined by a value between 0 and 1
  • the secondary access restriction information includes a secondary random access probability determined by a value between 0 and 1.
  • p SACB the secondary threshold may be defined greater than the primary threshold.
  • the terminal 120 performs random access according to a mode determined based on a plurality of thresholds.
  • the mode may be selected as one of a first mode that attempts random access by transmitting a preamble and a second mode that attempts random access by not transmitting a preamble.
  • the terminal 120 generates a random number within a range of 0 or more and less than 1, and compares the random number with the first and second threshold values. For example, if the random number is smaller than the first threshold, the terminal selects the first mode. On the other hand, if the random number is greater than or equal to the first threshold, the terminal compares the random number with the second threshold. If the random number is smaller than the second threshold, the terminal 120 selects the second mode.
  • step 805 is omitted below.
  • the terminal 120 selects one of the available PRACH subframes and one of the available preambles based on the wireless random access resource allocation information obtained through the system information, and selects one of the available preambles through the selected PRACH subframe. Random access is performed by transmitting the selected preamble.
  • the second mode one of the available PRACH subframes and one of the available preambles is selected based on the wireless random access resource allocation information obtained through the system information, and the selected preamble is selected from the selected PRACH subframe. Random access is performed by not transmitting.
  • the non-transmission of the preamble may mean that the terminal 120 performs random access without transmitting the preamble in the second mode.
  • the terminal 120 receives a response including a random access result.
  • the response is a message for allocating resources to the terminal attempting random access and allocating an identifier for the terminal. That is, the response may include at least one of resource allocation information, an identifier, and a TA.
  • the response further includes an S-field indicating a corresponding mode. Accordingly, the terminal can determine the target of the random access response.
  • the terminal determines that the random access response is transmitted to the transmitted preamble.
  • the second mode is selected in step 803, if the S-field of the response corresponding to the preamble selected by the terminal is a positive value (for example, 1), the terminal determines that the random access response to the untransmitted preamble.
  • 9 illustrates a procedure of determining whether to transmit a preamble using a plurality of thresholds in a wireless communication system according to an embodiment of the present invention. 9 illustrates an operation of the terminal 120.
  • the terminal 120 receives system information including a first threshold value and a second threshold value from the base station 110.
  • the primary threshold includes information for performing primary access restriction
  • the secondary threshold includes information for performing secondary connection restriction.
  • information for performing primary access restriction is referred to as primary access restriction information
  • information for performing secondary access restriction is referred to as secondary access restriction information.
  • the primary access restriction information includes a primary random access probability p PACB determined as a value between 0 and 1
  • the secondary access restriction information includes a secondary random access probability p SACB determined as a value between 0 and 1. do.
  • the terminal 120 proceeds to step 903 to derive a random number q.
  • the random number may mean any value.
  • the random number q is a value which has an equal distribution in the range of 0 or more and less than 1.
  • the terminal 120 compares the first threshold value and the random number q obtained by receiving system information from the base station 110 in step 905.
  • the terminal 120 proceeds to step 907 and selects one of randomly available PRACH subframes, such as a subframe, based on the system information. Select one of the available preambles at random.
  • step 909 the terminal 120 performs random access while transmitting the preamble to the base station 110. If the random number q selected by the terminal 120 is greater than or equal to the first threshold value in step 905, the terminal 120 proceeds to step 911 and compares the selected random number q with the second threshold value. If the second threshold value is smaller than the random number q, the terminal 120 proceeds to step 913 and waits for the T-barring time and retries the random access. In the random access retry process, the terminal 120 proceeds to step 901 to receive system information again.
  • the T-baring time is a time that the terminal waits before the terminal 120 proceeds to step 901.
  • the terminal waiting for the T-baring time in step 913 may be referred to as a terminal disconnected. For convenience of description below, the T-baring time may be referred to as a waiting time.
  • step 911 the random number q selected by the terminal 120 is smaller than the second threshold
  • the terminal 120 performs step 915 based on the wireless random access resource allocation information obtained by receiving the system information.
  • One of the randomly available PRACH subframes is selected, such as a frame, and one of the randomly available preambles.
  • step 917 the terminal 120 performs random access while not transmitting the preamble.
  • performing random access while not transmitting the preamble indicates that the terminal 120 does not substantially transmit the preamble.
  • the terminal 120 receives a random access response that is a response of performing random access from the base station 110. If the random access response includes a result of the random access performed by the terminal 120, the random access response is transmitted from the base station 110 based on the subframe information selected by the terminal 120, and the terminal 120 receives it.
  • FIG. 10 illustrates an example of a message configuration including a response to a random access in a wireless communication system according to an embodiment of the present invention.
  • the message includes a Medium Access Control (MAC) header 1003 and MAC random access responses (MAR) 1009-1 to 1009-n, which are responses corresponding to each preamble. In some cases, padding may be further included.
  • MAC Medium Access Control
  • MAR MAC random access responses
  • the MAC header 1003 includes a number of sub headers 1005, 1011-1 through 1011-n.
  • the subheader 1005 includes an E field, a T field, an R field, and a backoff indictor (BI) field, and the subheaders 1101-1 through 1101-n include an E field, a T field, and a RAPID field.
  • the E field indicates the kind of information following the subheader
  • the T field indicates the existence of the BI field and the RAPID field.
  • the BI field indicates a value for determining a retry time of the connection
  • the RAPID field indicates a preamble identifier for a response to the corresponding random access.
  • Each of the MAC RARs 1009-1 to 1009-n includes an S-field 1017, a TA command advance command 1019, an uplink grant 1021, and a temporary C-RNTI Temporary Cell-Random Access-Radio Network Temporary Identifier. ) 1023.
  • S-field 1017 indicates in which mode the corresponding MAC RAR is a random access response
  • TA command 1019 is information for timing synchronization
  • uplink allocation 1021 is resource allocation information
  • temporary C-RNTI 1023 is identification information allocated to the corresponding terminal.
  • the S-field 1017 may be inserted at a position of one bit that is not used as a reserved bit in the RAR structure according to the prior art.
  • the base station may deliver a value indicating a random access result for the secondary random access terminal through the S-field 1017.
  • the base station may include preamble identifier information corresponding to the preamble that has been successfully received or not received in the subheaders 1011-1 to 1011-n in the MAC header.
  • the S-field 1017 in the MAC RAR 1009-1 to 1009-n of the MAC payload corresponding to the subheaders 1011-1 to 1011-n in the MAC header may be marked as 0 or 1 and transmitted.
  • 11 illustrates a procedure for configuring an S-field in a wireless communication system according to an embodiment of the present invention. 11 illustrates an operation procedure of the base station 110.
  • the base station checks the preamble detection result in step 1101. If the base station does not detect the preamble, the base station proceeds to step 1103 and sets the S-field to 1. If the base station detects the preamble, the process proceeds to step 1105 and sets the S-field to zero.
  • the S-field is transmitted from the base station to the terminal via a random access response.
  • the base station proceeds to step 1107 to check whether all S-fields are set. That is, since the S-field corresponds to each preamble, the base station can set as many S-fields as the number of available preambles. Accordingly, the base station 110 determines whether the setting of all S-fields corresponding to the preamble identifier to be included in the response is completed. If not, the base station 110 returns to step 1101 to check the detection result of another preamble.
  • the base station 110 proceeds to step 1109 and transmits random access responses including the set S-fields.
  • the random access response may further include resource allocation information other than the S-field, TA information, and the like.
  • 12 illustrates a procedure for receiving a random access response and performing a scheduled transmission in a wireless communication system according to an embodiment of the present invention. 12 illustrates an operation procedure of a terminal.
  • the terminal 120 receives a response message including a random access result from the base station 110 in step 1201.
  • the terminal 120 checks the random access result from the received response message, whereby the terminal 120 selects and the preamble identifier and response information corresponding to the preamble transmitted or not transmitted to the base station 110 are present in the received response message. Determine.
  • the terminal 120 proceeds to step 1205 and attempts random access again after a specific time. For example, the terminal 120 may receive system information from the base station 110 again after a specific time.
  • the terminal 120 proceeds differently based on whether the preamble is transmitted and the S-field including the response information in step 1207. Specifically, the terminal 120 performs random access by transmitting a preamble before receiving the response. If the S-field is 0, the terminal 120 proceeds to step 1209 to perform scheduled transmission. Alternatively, the terminal 120 performs random access by not transmitting the preamble before receiving the response. If the S-field is 1, the terminal 120 proceeds to step 1209 to perform scheduled transmission. On the other hand, when the terminal 120 performs random access while transmitting the preamble before receiving the response and the S-field that can be confirmed as the response is 1, the terminal proceeds to step 1205. Or, if the terminal 120 performs random access while not transmitting the preamble before receiving the response, and the S-field that can be confirmed from the response is 0, the terminal 120 proceeds to step 1205.
  • FIG. 13 illustrates an example of a change in the number of PRACHs by resetting a random access related parameter in a wireless communication system according to an embodiment of the present disclosure. 13 is an illustration of a frame structure that is modified by performing maximization of the efficiency of radio access resource utilization at the base station.
  • uplink frames 1301 and 1302 include a control channel 202 and a data channel 204, and some resources in the data channel 204 may be allocated as a PRACH 206 for random access.
  • Frame # 1 1301 contains two PRACH 206 and frame # 2 1302 contains four PRACH 206.
  • the base station in controlling random access through an access restriction procedure, may change random access related parameters.
  • the base station may estimate the number of terminals that attempted random access in the frame # 1 1301 at the end of the frame # 1 1301.
  • the base station may determine information for controlling the number of random access terminals and radio random access resource allocation information in the following system information. That is, the base station estimates the total number of random access contention terminals, and determines the first random access probability, the second random access probability, and the wireless random access resource allocation amount in the following frame # 2 1302 based on the estimated number of terminals.
  • the efficiency of random access resources can be maximized. Accordingly, as in the example of FIG. 13, the number of PRACH 206 may increase from two to four.
  • the number of PRACH 206 may be reduced.
  • optimization of random access related parameters for example, the number of PRACHs, primary random access probability, secondary random access probability, etc.
  • the base station may determine and update the optimality of the parameters every superframe or frame. Maximization of the efficiency of the radio random access resource may be determined through Equation 1 below.
  • R eff () represents random access efficiency and corresponds to the efficiency of radio random access resource utilization.
  • R eff may be expressed as a function of L
  • C PTP, C STP L is the number of random access opportunities is obtained by multiplying the number of the number of the PRACH sub-frame and a preamble, that indicates the wireless random access resource allocation
  • C PTP Denotes the number of primary random access terminals
  • C STP denotes the number of secondary random access terminals.
  • the C PTP may be expressed as a product of a primary random access baring probability and a total number of random access attempt terminals, and may be represented by Equation 2 below.
  • Equation 2 C PTP represents the number of primary random access terminals, p PACB represents the probability of primary access class baring , and N represents the total number of random access attempt terminals.
  • C STP is a product of the second random access baring probability and the total number of random access attempt terminals, and can be expressed as Equation 3 below.
  • Equation 3 C STP represents the number of secondary random access terminals, p PACB represents a probability of primary access class barring , p SACB represents a probability of secondary access class barring , and L represents a radio random access resource. Indicates quota. Equation 3 applies when p SACB is greater than or equal to p PACB . If p is smaller than p PACB SACB is a C STP is zero.
  • Equation 4 the optimization problem may be expressed as Equation 4.
  • R eff () represents random access efficiency and corresponds to the efficiency of radio random access resource utilization.
  • R eff may be expressed as a function of L
  • C PTP, C STP, L is the number of random access opportunities is obtained by multiplying the number of the number of the PRACH sub-frame and a preamble, that indicates the wireless random access resource allocation
  • C PTP Denotes the number of primary random access terminals
  • C STP denotes the number of secondary random access terminals.
  • C PTP may be expressed as a product of a primary random access baring probability and a total number of random access attempt terminals
  • L set represents a set of total number of random access opportunities that can be allocated in a system.
  • optimization algorithm of the random access information may be represented as shown in Table 1 below.
  • lines 1 through 7 represent p PACB, i , p SACB, i , L i , , L init , Define L max and C max .
  • p PACB, i represents the first order random access probability in the i-th frame
  • p SACB, i represents the second order random access probability in the i-th frame
  • L i represents the number of random access opportunities in the i-th frame
  • Indicate Represents the number of random access opportunities that have not been preamble received in the i-th frame
  • L init represents the initial value among the number of random access opportunities that can be allocated by the base station
  • L max is the random number that can be allocated by the base station
  • the maximum value of the number of access opportunities is represented
  • C max represents the total number of terminals that attempt the maximum random access attempts when L max is allocated.
  • Lines 8 to 11 are setting steps for the first random access probability, the second random access probability, and the number of random access opportunities when i is 1, p PACB, 1 is set to 1, and p SACB, 1 FIG. 1 L i and I is set to 1 and L 1 is set to L init .
  • C * PTP is the maximum radio random access resource allocation is L max
  • C * STP is Maximum radio random access resource quota is L max in case of Indicates the maximum number of secondary random access terminals
  • R eff () is random access efficiency, which indicates the efficiency of radio random access resource utilization
  • C PTP represents the number of primary random access terminals
  • C STP represents the number of secondary random access terminals
  • L max represents the maximum radio random access resource allocation.
  • C max which is the total number of random access attempt terminals that can be accommodated by the base station, can be represented by Equation 6 below.
  • Equation 6 C max represents the total number of random access attempt terminals that the base station can accommodate to the maximum, C * PTP represents the maximum number of primary random access terminals, C * STP is the secondary random access It indicates the maximum number of terminals.
  • the lines 13 to 28 show a process that is repeatedly calculated as i increases. Estimating the number of primary random access terminals for estimating the number of terminals attempting random access through preamble transmission in the current frame from lines 14 to 19, and the estimated number of primary random access terminals and the current frame A step of estimating the total number of random access attempt terminals estimating the total number of terminals attempting random access in the next frame through the first random access probability used in FIG.
  • Lines 16 through 18 estimate the number of primary random access terminals for estimating the number of terminals that attempted random access through preamble transmission in the current frame.
  • the base station estimates the number of primary random access terminals at the end of the i frame.
  • the base station Can be measured, in line 17, The probability of no preamble transmission on one random access opportunity based on the value Can be calculated and represented.
  • Equation 7 Denotes the probability of no preamble transmission in i frame, Is the number of random access opportunities for which no preamble was measured in i frames, and L i represents the number of random access opportunities in i frames.
  • Equation 8 The probability of no preamble transmission in one random access opportunity may be calculated by Equation 8.
  • Equation 8 P idle, i denotes the probability of no preamble transmission in one random access opportunity, L i denotes the number of random access opportunities in i frame, and C PTP, i denotes primary random access in i frame. It indicates the number of terminals.
  • Equation 9 Denotes an estimated value for the number of primary random access terminals.
  • Equation 10 Denotes an estimate of the total number of terminals attempting random access in an i th frame, Denotes an estimated value for the number of first random access terminals, p PACB, i Denotes a first order random access probability in the i th frame.
  • Equation 11 L i + 1 is represents the number of random access opportunities in i + 1 frame, C PTP, i + 1 represents the number of primary random access terminals in an i + 1 frame, R eff () represents random access efficiency, L represents the number of random access opportunities obtained by the multiplication operation of the number of PRACH subframes and the number of preambles, C PTP indicates the number of primary random access terminals, Denotes an estimated value for the total number of random access attempt terminals in an i + 1 frame.
  • Equation 12 p PACB, i +1 may be determined through Equation 12.
  • Equation 12 p PACB, i + 1 denotes a primary access class baring probability in i + 1 frame, and C PTP, i + 1 denotes indicates the number of primary random access terminals in an i + 1 frame, Denotes an estimated value for the total number of random access attempt terminals in an i + 1 frame.
  • P SACB, i +1 may be determined through Equation 13.
  • Equation 13 p SACB, i + 1 represents a secondary access class baring probability in an i + 1 frame, and C PTP, i + 1 represents indicates the number of primary random access terminals in an i + 1 frame, Denotes an estimated value for the total number of random access attempt terminals in an i + 1 frame.
  • Equation 14 p PACB, i + 1 is indicates a primary access class baring probability in an i + 1 frame, C * PTP indicates a maximum number of primary random access terminals, Denotes an estimated value for the total number of random access attempt terminals in an i + 1 frame.
  • the following base station can determine p SACB, i + 1 through Equation 15:
  • Equation 15 p SACB, i +1 represents a secondary access class baring probability in an i + 1 th frame, C * PTP represents a maximum number of primary random access terminals, and C * STP represents a secondary random Indicates the maximum number of access terminals, Denotes an estimated value for the total number of random access attempt terminals in an i + 1 frame, and C max indicates a maximum acceptable number of random access attempt terminals.
  • FIG. 14 illustrates a configuration for random access utilizing a plurality of thresholds in a wireless communication system according to an embodiment of the present invention.
  • 14 illustrates a base station 110, primary random access terminals 120-1, 120-2, 120-3, 120-4, secondary random access terminals 140-1, 140-2, and blocked terminals 130 of the present invention. The structure of -1 and 130-2 is illustrated.
  • FIG. 14 illustrates a total number of terminals 120-1, 120-2, 120-3, 120-4, 130-1, 130-2, 140-1, and 140-2 that perform random access with respect to the base station 110.
  • the first access class baring probability p PACB is 0.4
  • the second access class baring probability p SACB is 0.8.
  • primary random access terminals 120-1, 120-2, 120-3, and 120-4 select 0.3, 0.2, 0.1, and 0.3 as random values q, respectively, and secondary random access terminals.
  • 140-1 and 140-2 select 0.5 and 0.7 as random values q, and the blocked terminals 130-1 and 130-2 select 0.9 as random values q.
  • the primary random access terminals 120-1, 120-2, 120-3, and 120-4 selecting a random value lower than the primary access class baring probability select the first mode.
  • Secondary random access terminals 140-1 and 140-2 selecting a random value q that is higher than the first access class baring probability and lower than the second access class baring probability select the second mode.
  • the terminals 130-1 and 130-2 selecting a random value q higher than the second access class baring probability are terminals 130-1 and 130-2 which are blocked from random access.
  • the terminals determined as the first mode are primary random access terminals 120-1, 120-2, 120-3 and 120-4
  • the terminals determined as the second mode are secondary random access terminals 140-1 and 140. -2.
  • the primary random access terminal 120-1 selects a preamble corresponding to the preamble identifier 1 and transmits the preamble to the base station 110
  • the primary random access terminal 120-2 selects a preamble corresponding to the preamble identifier 2 and transmits it to the base station 110
  • the primary random access terminal 120-3 and the primary random access terminal 120-4 select a preamble corresponding to the preamble identifier 5 and have a collision.
  • the secondary random access terminal 140-1 selects a preamble corresponding to the preamble identifier 3 and does not transmit it to the base station 110, and the secondary random access terminal 140-2 selects a preamble corresponding to the preamble identifier 4 and does not transmit it to the base station 110. do.
  • the blocked terminals 130-1 and 130-2 do not select a preamble and wait for a waiting time.
  • FIG. 15 illustrates a random access procedure in a wireless communication system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 15 illustrates an operation of a terminal for performing random access using a plurality of thresholds and an operation of a base station 110 for controlling random access using a plurality of thresholds in a wireless communication system according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the base station 110 performs an optimal random access resource allocation algorithm to determine a plurality of threshold values and random access resource allocation information.
  • the optimal random access resource allocation algorithm is for maximizing the efficiency of resource utilization in the wireless communication system.
  • the base station 110 estimates the number of terminals that attempted random access in the previous frame, and thus, the first access class baring probability and the second order. Access class baring probability and random access resource allocation information are determined.
  • the primary access class barring probability is referred to as a first threshold
  • the secondary access class barring probability is referred to as a second threshold.
  • the terminal receives system information including the first threshold value, the second threshold value, and the random access resource allocation information from the base station 110.
  • the information on the number of random access opportunities is determined as a product of the number of available PRACH subframes and the number of available preambles, and can be obtained through random access resource allocation information.
  • Each of the terminals determines an arbitrary value q and compares the first and second threshold values obtained from the received system information with the arbitrary value q, and proceeds to step 1505 to perform the first access class baring procedure. And perform a second access class baring procedure.
  • the numerical values will be described below by way of example.
  • the terminals 120-1, 120-2, 120-3, and 120-4 set a random value q to 0.3, 0.2, 0.1, and 0.3, respectively, and the terminals 140-1 and 140-2 are 0.5, respectively.
  • a random value q is set to 0.7
  • terminals 130-1 and 130-2 are set to a random value q of 0.9, respectively
  • the first threshold value is 0.4
  • the second threshold value is 0.8.
  • the terminals 120-1, 120-2, 120-3, 120-4, 130-1, 130-2, 140-1, and 140-2 may each determine a random value q and a first value. Compare the primary threshold. Terminals 120-1, 120-2, 120-3, and 120-4 having a value smaller than the first threshold are determined as primary random access terminals and the remaining terminals 130-1, 130-2, and 140- 1 and 140-2 are excluded from the primary random access. Subsequently, in the second access class baring procedure, the second threshold is compared with an arbitrary value q determined by the remaining terminals 130-1, 130-2, 140-1, and 140-2, respectively. The terminals 140-1 and 140-2 that determine a random value q smaller than the second threshold are determined as secondary random access terminals, and the remaining terminals 130-1 and 130-2 are terminals that are blocked from random access. Determined, waiting for the T-barring time.
  • the primary random access terminals 120-1, 120-2, 120-3, 120-4, and the secondary random access terminals 140-1 and 140-2 proceed to step 1507 to select preambles, respectively.
  • Selecting the preamble includes, in order to transmit the preamble to the base station 110, the terminal 120-1 selects a preamble corresponding to RAPID 1, the terminal 120-2 selects a preamble corresponding to RAPID 2, and the terminals 120-3. , 120-4 selects a preamble corresponding to RAPID 5, terminal 140-1 selects a preamble corresponding to RAPID 3, and terminal 140-2 selects a preamble corresponding to RAPID 4.
  • RAPID is referred to as a preamble identifier for convenience of description.
  • the preamble transmission and the random access are performed.
  • Primary random access terminals 120-1, 120-2, 120-3, and 120-4 attempt random access by transmitting a preamble, and secondary random access terminals 140-1 and 140-2 perform random access without preamble transmission. Attempt access.
  • the operations of the secondary random access terminals 140-1 and 140-2 do not transmit the preamble but attempt random access.
  • the base station 110 proceeds to step 1511 to detect the preamble from the terminals 120-1, 120-2, 120-3, 120-4, 140-1, and 140-2.
  • the base station 110 identifies at least one preamble detected or at least one preamble not detected.
  • the base station 110 may detect the preamble in the case of the primary random access terminals 120-1, 120-2, 120-3, and 120-4, while the secondary random access terminals 140 are detected. In the case of -1 and 140-2, the preamble cannot be detected.
  • the base station 110 determines that the detected preamble is a random access attempt by the at least one primary random access terminals and the random access attempt by the at least one secondary random access terminals on the undetected preamble. To judge. The base station 110 determines through which preamble the random access attempts of the primary random access terminals 120-1, 120-2, 120-3, and 120-4 are performed, and the secondary random access terminals 140-1 and 140-. It may be determined through which preamble the random access attempt of 2 was performed.
  • the base station 110 sets the S-field included in the random access response based on the preamble detection result. At this time, the base station sets the S-field included in the response corresponding to the preamble determined as the random access attempt of the primary random access terminals 120-1, 120-2, 120-3, and 120-4 to 0, and 2 The S-field included in the response is set to 1 in response to the preamble determined as the random access attempts of the random access terminals 140-1 and 14002.
  • the base station 110 transmits a random access response for each preamble.
  • the random access response for each preamble includes a field indicating whether the response corresponds to a random access attempt of the primary random access terminal or a response corresponding to a random access attempt of the secondary random access terminal.
  • the terminals 120-1, 120-2, 120-3, 120-4, 140-1, and 140-2 receive a random access response from the base station in step 1515.
  • the primary random access terminal 120-1 receives a random access response in which the S-field is set to 0 in the preamble identifier 1
  • the primary random access terminal 120-2 receives the preamble.
  • the random access response with the S-field set to 0 was received, and the primary random access terminals 120-3 and 120-4 also received the random access response with the S-field set to 0 in the preamble identifier 5.
  • the secondary random access terminal 140-1 receives a random access response in which the S-field is set to 1 in the preamble identifier 3, and the secondary random access terminal 140-2 randomly sets the S-field in the preamble identifier 4 to 1. An access response was received.
  • the terminals 120-1, 120-2, 120-3, 120-4, 140-1, and 140-2 perform scheduled transmission in step 1517 based on the random access response.
  • the terminals 120-1, 120-2, 140-1, and 140-2 which have selected different preambles, have successfully transmitted the message based on the scheduled transmission, and the terminals 120-3 and 120-4 which have selected the same preamble.
  • the conflict occurred by sending a message simultaneously based on the scheduled transmission. The conflict indicates that the message transmission failed.
  • 120-1, 120-2, 140-1, and 140-2 which have successfully transmitted a message, have successfully connected through random access
  • 120-3 and 120-4 which have failed to transmit a message due to a collision, have through random access. The connection failed.
  • 16 illustrates a random access control procedure of a base station utilizing a plurality of thresholds in a wireless communication system according to an embodiment of the present invention. 16 is an example of an operation procedure of a base station for controlling random access.
  • the base station proceeds to step 1601 and estimates the number of terminals attempting random access.
  • the number of terminals is estimated by detecting the preamble from terminals attempting random access in the previous frame of the current frame to which the base station will transmit system information.
  • the base station proceeds to step 1603 and sets a plurality of thresholds based on the estimated number of terminals.
  • the plurality of threshold values set by the base station are probability values for limiting the number of terminals attempting random access, and include a first threshold value for determining whether to limit the primary access and a second threshold value for determining whether to limit the secondary access. And a difference threshold.
  • the first threshold may be referred to as a primary access class baring probability value
  • the second threshold may be referred to as a secondary access class baring probability value.
  • the base station transmits system information including a plurality of thresholds to the terminal.
  • the system information includes information such as a PRACH subframe and a preamble, which are resources for performing random access.
  • the PRACH subframe is a section including a PRACH in which the UE transmits a random access preamble through random access, and the number of PRACH subframes in one frame is determined by the base station.
  • the base station proceeds to step 1607 and attempts to detect the preamble.
  • the base station determines whether the preamble transmitted by at least one terminal is included in the signal received through the PRACH. For example, the base station may detect the preamble through a correlation operation on the received signal. Through this, the base station may identify at least one preamble detected or at least one preamble not detected.
  • the base station sets S-fields according to the preamble detection result.
  • the base station may detect a preamble transmitted from the terminal determined as the first mode, and may not detect the preamble selected by the terminal determined as the second mode. Accordingly, the base station may estimate the preamble selected by the terminals corresponding to the first mode and the preamble selected by the terminals corresponding to the second mode. That is, the base station sets the S-field corresponding to the detected preamble as a negative value and the S-field corresponding to the undetected preamble as a positive value.
  • the base station proceeds to step 1611 and transmits a random access response.
  • the bonus access response may further include resource allocation information, TA information, and the like other than the S-field.
  • 17 illustrates a procedure of performing random access of a terminal utilizing a plurality of thresholds in a wireless communication system according to an embodiment of the present invention. 17 illustrates an operation procedure of a terminal performing random access.
  • the terminal proceeds to step 1701 to receive system information including a plurality of thresholds from the base station.
  • the plurality of thresholds may include probability values for determining whether to restrict access of a terminal, such as a first threshold for determining whether to restrict a primary access and a second threshold for determining whether to limit a secondary access. .
  • the terminal determines a random number in step 1703.
  • the random number is determined by the terminal within the range of 0 or more and less than 1.
  • the random number is used as a reference value for determining whether to restrict access of the terminal for comparison with a plurality of thresholds.
  • the terminal proceeds to step 1705 and compares the random number generated with the first threshold value. If the random number is smaller than the first threshold, the terminal selects the first mode and proceeds to step 1707 to attempt random access by transmitting a preamble.
  • the terminal proceeds to step 1709 and compares the random number with the second threshold. If the random number of the terminal is greater than or equal to the second threshold value, the terminal is determined as a blocked terminal, the terminal proceeds to step 1711 and waits for the designated time, and after the designated time is completed, proceeds to step 1701 to randomly access the base station. And receive system information from the base station again.
  • the designated time may be referred to as the T-baring time.
  • the terminal selects the second mode and proceeds to step 1713 to attempt random access without transmitting a preamble.
  • the operation of the terminal selected as the second mode does not transmit the preamble, and attempting random access is the same as that of the terminal selected as the first mode.
  • the terminal receives a random access response from the base station.
  • the random access response includes S-field information set to one or zero.
  • the S-field information is set to 0 indicating negative when the base station detects the preamble from the terminal, and set to 1 indicating positive when the base station does not detect the preamble.
  • the terminal performs communication based on the received response.
  • the terminal selected as the first mode receives a response including S-field information set to 0
  • the terminal selected as the first mode is determined to be a random access response to the first mode terminal
  • the terminal selected as the second mode is S-field information set to 1.
  • the terminal selected as the second mode performs scheduled transmission for the access procedure through the resource indicated by the resource allocation information included in the response.
  • the terminal selected as the second mode is configured to have a field included in the response corresponding to the selected preamble set to a positive value, the UE transmits the scheduled transmission for the access procedure through the resource indicated by the resource allocation information included in the response. Do this.
  • 18 illustrates an access baring bitmap according to parameter setting for applying an access class baring for each access class in a wireless communication system.
  • 18 exemplarily shows bitmaps to which access restriction for each access class is applied by setting parameters in system information.
  • FIG. 18A illustrates a special access class of system information including PRACH subframe configuration information, preamble configuration information, and access control information transmitted from the base station 110 to the terminal 120 through a system information block (SIB) 2.
  • SIB system information block
  • Class, AC Represents a bitmap for controlling access permission.
  • Access class 11 is used for carrier-specific identifiers, the Public Land Mobile Network (PLMN), access class 12 is used for security services, access class 13 is used for public utilities, Class 14 is used for emergency services and access class 15 is used for PLMN steps.
  • PLMN Public Land Mobile Network
  • access class 12 is used for security services
  • access class 13 is used for public utilities
  • Class 14 is used for emergency services
  • access class 15 is used for PLMN steps.
  • access class 11, access class 12, and access class 13 allow limited access by access class baring, and access class 14 and access class 15 indicate that access class is allowed.
  • FIG. 18B illustrates a bitmap for controlling access to a general access class among system information including access control information transmitted from the base station 110 to the terminal 120 through the SIB 14.
  • a general terminal belongs to any one of access classes 0 to 9 which are general access classes.
  • access class 0 through access class 5 indicate that access is blocked, and access classes 6 through 9 indicate that access is allowed.
  • FIG. 19 is a diagram illustrating an access baring bitmap according to parameter setting for applying an access class baring for each access class in a wireless communication system according to another embodiment of the present invention.
  • a bitmap to control whether secondary access is allowed for all access classes together with barring bitmap for special access class and baring bitmap for general access class.
  • FIG. 19A illustrates a baring bitmap for a special access class and a baring bitmap for a general access class among system information transmitted from the base station 110 to the terminal 120.
  • access class 0 to access class 5 In access class 0 to access class 5, access of the terminal is blocked. From access class 6 to access class 9, access by the terminal is allowed. Access class 11 to access class 13 are allowed to access by access class baring. Access class 14 through access class 15 are allowed access.
  • FIG. 19B illustrates a secondary access baring bitmap among new system information transmitted from the base station 110 to the terminal 120.
  • secondary access is blocked in access classes 0 through 3, access classes 6 through 9, and access classes 13 through 15 corresponding to FIG. 19B.
  • Access classes 4 through 5 and access classes 11 through 12 are allowed secondary access by secondary access class baring.
  • Access classes 4 to 5 in which access is blocked in FIG. 19A are allowed secondary access by secondary access class baring by FIG. 19B.
  • Access class 11 to access class 12 in which access by the access class baring is allowed in FIG. 19 (a) is allowed secondary access by the secondary access class baring in FIG. 19 (b).
  • FIG. 20 illustrates two random access frames for random access of a low cost Machine Type Communication (MTC) terminal in a wireless communication system.
  • MTC Machine Type Communication
  • FIG. 20A illustrates that the number and position of PRACHs are not changed based on a PRACH subframe configuration in a channel structure in which the existing reduced uplink bandwidth is not considered
  • FIG. 20B shows that Since the PRACH subframe for the low cost MTC terminal is included in the reduced uplink bandwidth frame for the low cost MTC, the number of PRACH subframes is increased.
  • the reduced uplink bandwidth may be referred to as an uplink 1.4Mhz narrow band.
  • the PRACH subframe is referred to as a PRACH.
  • the uplink frame # 1 2001 includes a control channel 202, a reduced uplink bandwidth 2004 for low-cost MTC, a data channel 204, and some resources in the data channel 204 are used for random access. It can be allocated as PRACH 206 and PRACH 2006 for low cost MTC.
  • the base station may define new system information for the low cost MTC terminal and allocate a PRACH 2006 for the low cost MTC.
  • the low cost MTC terminal attempts random access in PRACH 2006 for the allocated low cost MTC.
  • the uplink frame # 2 2002 includes a control channel 202, a reduced uplink bandwidth 2004 for low cost MTC, and a data channel 204, and some resources in the data channel 204 are used for random access. May be allocated as the PRACH 206, and the uplink bandwidth 2006 for the low cost MTC terminal may include the PRACH 2006 for the low cost MTC.
  • the base station defines new system information for the low cost MTC terminal. Accordingly, the low cost MTC terminal may attempt random access in PRACH 2006 for the low cost MTC present in the reduced uplink bandwidth 2004 for multiple low cost MTCs and receive a random access response in the reduced downlink bandwidth. .
  • 21 is a flowchart illustrating a random access performing procedure of a low cost MTC terminal using a plurality of threshold values in a wireless communication system according to another embodiment of the present invention.
  • 21 illustrates a random access procedure in which a low-cost MTC terminal attempts random access in a PRACH of a reduced uplink bandwidth and receives a random access response in the reduced downlink bandwidth.
  • the base station 110 proceeds to step 2101 and transmits system information 2115 including the first and second threshold values for the low cost MTC to the MTC terminal 2120 at a bandwidth other than the reduced downlink bandwidth.
  • the first threshold value and the second threshold value refer to values determined by the base station to control random access of the terminal.
  • the low cost MTC terminal 2120 receives the system information 2115 from the base station 110, and proceeds to step 2103 to determine the random number q. It is assumed here that the random number q is greater than the first threshold and less than the second threshold.
  • the low cost MTC terminal 2120 compares the first threshold obtained from the system information 2115 and the random number q.
  • the low cost MTC terminal 2120 determines a random number q that is larger than the first threshold. It cannot be determined as the primary random access terminal by greater than the difference threshold.
  • the low cost MTC terminal 2120 then compares the second threshold with a random number q.
  • the low cost MTC terminal 2120 is determined as the secondary random access terminal by determining the random number q smaller than the second threshold.
  • the low cost MTC terminal 2120 determined as the secondary random access terminal proceeds to step 2105 and selects the low cost MTC PRACH 2119, and attempts random access by not transmitting the low cost MTC preamble. Not transmitting the low cost MTC preamble indicates that the low cost MTC terminal 2120 attempts random access to the base station 110 without transmitting the low cost MTC preamble.
  • the base station 110 proceeds to step 2107 and attempts to detect the preamble.
  • the base station 110 determines whether the signal received through the PRACH 2119 includes the preamble transmitted by the at least one terminal. For example, the base station 110 may detect the preamble through a correlation operation on the received signal. Through this, the base station may identify at least one preamble detected or at least one preamble not detected. The base station 110 then sets the S-fields based on the preamble detection result. In determining whether the preamble is detected, the base station 110 may detect a preamble transmitted from the random access terminal, and cannot detect a preamble selected from the secondary random access terminal.
  • the base station may estimate the preamble identifier selected by the primary random access terminal and the preamble identifier selected by the secondary random access terminal. That is, the base station sets the S-field corresponding to the detected preamble as a negative value and the S-field corresponding to the undetected preamble as a positive value.
  • the base station 110 proceeds to step 2109 and transmits a response 2117 including an S-field to the terminals in the reduced downlink bandwidth.
  • the secondary random access terminal proceeds to step 2111 to receive a response 2117 from the corresponding preamble identifier, and check the S-field. If the information indicated by the S-field is 0, this indicates a random access response to the primary random access terminal. If the information indicated by the S-field is 1, it indicates that the information is indicated to be a random access response to the secondary random access terminal.
  • the secondary random access terminal proceeds to step 2113 to perform scheduled transmission.
  • Performing the scheduled transmission indicates performing the scheduled transmission for the access procedure to the base station 110 through the resource indicated by the resource allocation information included in the response 2117, and indicated by the resource allocation information to the base station 110. Indicates sending a message 2121 via a resource.
  • 22 illustrates frames for random access of two different types of terminals according to an embodiment of the present invention. 22 illustrates a frame structure when random access is allowed even to a non-low cost MTC terminal in a reduced band for low cost MTC.
  • a non-low cost terminal is referred to as a general terminal.
  • frame # 1 2201 includes a reduced downlink bandwidth.
  • System information may be transmitted in a bandwidth other than the reduced downlink bandwidth.
  • the system information includes random access resource information, primary random access probability, and secondary random access probability.
  • Frame # 2 2203 indicates the positions of responses transmitted to the terminals based on the preamble detection result after the base station detects the preamble from the low-cost MTC terminal and the general terminals. That is, the base station transmits the responses to the low cost MTC terminal and the general terminal in the reduced downlink bandwidth.
  • the responses contain S-field information, and if a preamble is detected, it is set to a value indicating negative (eg, 0), and if a preamble is not detected, it is set to a value indicating a positive (eg: 1).
  • frame # 3 2205 includes a reduced uplink bandwidth # 1 and a reduced uplink bandwidth # 2.
  • the reduced uplink bandwidths may include a PRACH of a low-cost MTC terminal and a PRACH for a general terminal to attempt random access.
  • the low cost MTC terminal and the general terminal attempt random access to the base station in the reduced uplink bandwidth # 1 or the reduced uplink bandwidth # 2.
  • a low-cost MTC terminal transmits a message of a low-cost MTC terminal through a reduced uplink bandwidth # 1 or a reduced uplink bandwidth # 2 based on a response received from a base station, and the general terminal sends a message of a general terminal Indicates that it can be transmitted in a bandwidth other than the reduced uplink bandwidth based on the response received from the base station.
  • FIG. 23 illustrates a procedure of performing random access of two types of terminals utilizing a plurality of thresholds in a wireless communication system according to an embodiment of the present invention. 23 illustrates random access of low cost MTC terminals and non-low cost MTC terminals.
  • the base station 110 proceeds to step 2301 and transmits new system information including a plurality of thresholds to the terminals in frame # 1 2201.
  • the first threshold value and the second threshold value refer to values determined by the base station 110 to control random access of the terminal, and the terminals refer to low-cost MTC terminals and non-low-cost MTC terminals, not low-cost MTC terminals. do.
  • the new system information may include a first threshold and a second threshold for the low cost MTC terminal and a first threshold and a second threshold for the non-low cost MTC terminal.
  • the terminal receives system information from the base station 110, and proceeds to step 2303 to determine the random number q. Subsequently, the terminals compare the first threshold value obtained from the system information and the random number q, and the terminals that determine the random number q smaller than the first threshold value are determined as the first mode and are larger than the first threshold value. Or equal to and smaller than the second threshold, the terminals having determined the random number q are determined as the second mode. In this case, it is assumed that the first threshold for the low cost MTC terminal is greater than zero, and the second threshold for the low cost MTC terminal is zero. It is also assumed that the first threshold for the non-low cost MTC terminal is 0 and the second threshold for the non-low cost MTC terminal is greater than zero.
  • the low cost MTC terminals determine the first mode
  • the non-low cost terminals determine the second mode.
  • terminals determined as the first mode are referred to as primary random access terminals
  • terminals determined as the second mode are referred to as secondary random access terminals.
  • the primary random access terminals and the secondary random access terminals proceed to step 2305 and select a subframe from the reduced uplink bandwidth # 1 and the reduced uplink bandwidth # 2 of the frame # 3 2205 based on the determined mode.
  • the preamble is transmitted or not transmitted.
  • primary random access terminals attempt a random access by selecting a PRACH and transmitting a preamble
  • secondary random access terminals attempt a random access by selecting a PRACH and not transmitting a preamble.
  • the PRACH selected by the secondary random access is based on system information newly defined by the base station 110 and will be referred to as a PRACH for a low cost MTC terminal in a reduced uplink bandwidth frame.
  • the base station 110 proceeds to step 2307 and attempts to detect the preamble.
  • the base station 110 determines whether the preamble transmitted by at least one terminal is included in the signal received through the PRACH. For example, the base station 110 may detect the preamble through a correlation operation on the received signal. In this way, the base station 110 may identify at least one preamble detected or at least one preamble not detected. The base station 110 then sets the S-fields based on the preamble detection result. In determining whether the preamble is detected, the base station 110 may detect a preamble transmitted from the random access terminal, and cannot detect a preamble selected from the secondary random access terminal.
  • the base station 110 may estimate the preamble selected by the primary random access terminal and the preamble selected by the secondary random access terminal. That is, the base station sets the S-field corresponding to the detected preamble as a negative value and the S-field corresponding to the undetected preamble as a positive value.
  • the base station 110 transmits a message including a response to the terminals in the downlink bandwidths # 1 and # 2 of the frame # 2 2203.
  • the response includes an S-field indicating whether the response corresponds to a random access attempt of the primary random access terminal or a response corresponding to a random access attempt of the secondary random access terminal.
  • the primary random access terminal allocates resources for scheduled transmission in a reduced uplink bandwidth
  • the secondary random access terminal allocates resources for scheduled transmission in a bandwidth other than the reduced uplink bandwidth. do.
  • the first random access terminals and the second random access terminals proceed to step 2311 to receive the response transmitted in the frame # 2 2203 and confirm the S-field. If the S-field is set to 0 indicating negation, it is determined as a random access response to the primary random access terminals, and if the S-field is set to 1 indicating affirmation, it is determined as a random access response to the secondary random access terminals. do. Subsequently, in step 2313, the primary and secondary random access terminals transmit a message of the primary random access terminals through the reduced uplink bandwidth of frame # 4 2207 when the S-field is 0.
  • the secondary random access terminals transmit messages of the secondary random access terminals on a bandwidth other than the reduced uplink bandwidth of the frame # 4 2207. That is, in the case of the primary random access terminal, if the S-field included in the response corresponding to the selected preamble is set to a negative value, it is scheduled for the access procedure through the resources indicated by the resource allocation information included in the response. Perform the transmission. In addition, in the case of the secondary random access terminal, if the S-field included in the response corresponding to the selected preamble is set to a positive value, the scheduled transmission for the access procedure through the resources indicated by the resource allocation information included in the response Do this.
  • 24 to 25 illustrate simulation results of a wireless communication system according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the simulations were based on the optimization method in MATLAB using the Steepest Descent method. The simulation was performed in frame units (10ms), and the maximum number of MTC terminals that can exist in a cell is 5000.
  • the fixed random access opportunity according to the first situation is 540
  • the fixed access class baring probability is 0.2
  • the dynamic random access opportunity according to the second situation is ideal
  • the access class baring probability is 0.2
  • the fixed random access opportunity according to the third situation is 540
  • the dynamic access class barring probability is ideal
  • the fourth situation is based on the ideal random access opportunity and access class baring probabilities proposed by the present invention.
  • the fifth situation refers to a case in which a random access opportunity and an access class baring probability according to Equation 1 for the proposed estimation are set.
  • the ideal refers to a case of using the number of estimated terminals that always match the actual number of terminals
  • the estimation refers to a case of utilizing the number of terminals estimated based on Equation 1 of the present invention
  • a fixed random access opportunity Indicates a value of 54 preambles per 10 subframes.
  • the first, second, and third situations are settings according to the conventional access class baring technique.
  • the vertical axis represents random access efficiency and the horizontal axis represents the number of terminals.
  • the number of terminals represents the number of terminals newly attempting random access.
  • the number of contention terminals in the first frame is 0.
  • the steady state is defined.
  • the arrival rate of the number of terminals newly attempting random access represents a range of 20000 and 35000. This represents an increase at 200 or 300 levels per frame, for an average performance evaluation of 100 frames at steady state.
  • the fourth and fifth situations according to the embodiment of the present invention exhibit about 40% more efficiency than the first, second and third situations.
  • the random access efficiency increases as the number of access restricted terminals decreases.
  • the vertical axis represents an average random access delay and the horizontal axis represents the number of terminals.
  • the average random access delay represents the time until the access-restricted terminals succeed in accessing the random access
  • the number of terminals represents the number of terminals newly attempting random access.
  • the fourth situation according to the embodiment of the present invention indicates that the number of contention terminals decreases by approximately 10 times from the time when the number of contention terminals exceeds the resource acceptance limit, compared to the first, second, and third situations. This is because the number of terminals retrying the random access decreases as the efficiency of utilizing the random access resource is improved in the fourth situation rather than the first, second, and third situations, and thus, the time until the connection is successful through the random access. This maximum 10 times decreases.
  • 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

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

Abstract

본 개시는 LTE(Long Term Evolution)와 같은 4G(4th generation) 통신 시스템 이후 보다 높은 데이터 전송률을 지원하기 위한 5G(5th genertation) 또는 pre-5G 통신 시스템에 관련된 것이다. 본 발명은 무선 통신 시스템에서 랜덤 액세스를 수행하기 위한 것으로, 기지국은, 다수의 임계값들을 포함하는 시스템 정보 및 모드 별 랜덤 액세스 결과를 포함하는 응답(response)을 송신하는 통신부와 프리앰블(preamble)을 검출하고, 상기 프리앰블에 기초하여 상기 랜덤 액세스 결과를 판단하는 제어부를 포함한다.

Description

무선 통신 시스템에서 랜덤 액세스를 수행하기 위한 방법 및 장치
본 발명은 무선 통신 시스템에서 랜덤 액세스에 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.
또한, 3GPP LTE(3rd Generation Partnership Project Long Term Evolution) 에서 IoT(Internet of Things) 환경 지원을 위한 LTE(Long Term Evolution) 무선 통신 시스템 기반의 다양한 서비스 시나리오, 서비스 요구사항 및 기술적 이슈에 관한 기술표준 규격을 제정함에 따라 IoT 환경에서는 다양한 단말들 간에 네트워크 연결성을 가지고, 사람의 개입 없이 통신을 수행할 것으로 예상된다. 따라서, 네트워크에 접속하는 IoT 단말들의 수는 기존 이동통신 환경에 비하여 폭증할 것으로 예상되고, 이러한 다수 단말들의 랜덤 액세스를 수용하기 위한 방법이 요구되고 있다.
또한, 3GPP에서는 대규모 단말의 랜덤 액세스 시도를 수용하기 위한 기술 표준화를 진행해왔다. 3GPP 무선 통신 시스템에서는 비경쟁 방식의 랜덤 액세스 방법과 경쟁 방식의 랜덤 액세스 방법을 제공한다. 비경쟁 방식의 랜덤 액세스 방법은 기지국이 특정 단말에게 랜덤 액세스 자원을 할당하는 방식으로, 기지국이 단말의 존재를 인식하고 있는 경우에 한하기 때문에 단말이 핸드오버(handover)를 수행하는 경우와 같이 제한적인 상황에서만 적용된다. 경쟁 방식의 랜덤 액세스 방법은 기지국이 특정한 단말을 지정하지 않고, 할당한 랜덤 액세스자원에 대해서 단말들이 경쟁을 통해 랜덤 액세스를 수행하는 것으로, 기지국이 특정한 단말을 지정하지 않아도 가능하기 때문에 일반적으로 사용되고 있다. 그러나, 랜덤 액세스 자원의 물리적 한계와 동일 랜덤 액세스 자원에 대한 경쟁으로 인하여 발생하는 충돌 때문에 랜덤 액세스를 시도하는 단말의 개수가 증가할수록 랜덤 액세스 자원 활용의 효율성이 감소하는 문제를 포함하고 있다.
본 발명의 일 실시예는 무선 통신 시스템에서 다수의 임계값들을 활용하여 프리앰블(preamble) 송신 여부를 결정하는 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예는 무선 통신 시스템에서 MAC(Medium Access Control) PDU(Protocol Data Unit)을 구성하는 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 또 다른 실시예는 무선 통신 시스템에서 예약(reserved) 필드를 구성하는 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예는 무선 통신 시스템에서 랜덤 액세스 응답을 수신하여 스케줄 된 송신을 수행하는 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 또 다른 실시예는 무선 통신 시스템에서 다수의 임계값들을 활용하여 랜덤액세스를 수행하는 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예는 두 가지 타입의 단말들이 랜덤 액세스를 수행하는 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 또 다른 실시예는 두 가지 타입의 단말들이 다수의 임계값들을 활용하여 랜덤 액세스를 수행하는 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 기지국 장치는, 다수의 임계값들을 포함하는 시스템 정보를 송신하는 통신부와, 적어도 하나의 단말로부터 송신되는 프리앰블에 대한 검출 결과에 기초하여 모드 별 랜덤 액세스 결과를 판단하는 제어부를 포함하고, 상기 통신부는, 상기 모드 별 랜덤 액세스 결과를 포함하는 메시지를 송신하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 단말 장치는, 다수의 임계값들을 포함하는 시스템 정보를 수신하는 통신부와, 상기 다수의 임계값들에 기초하여 판단되는 모드에 따라 랜덤 액세스를 수행하는 제어부를 포함하고, 상기 통신부는, 모드 별 랜덤 액세스 결과를 포함하는 메시지를 수신하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 기지국의 동작 방법은, 다수의 임계값들을 포함하는 시스템 정보를 송신하는 과정과, 적어도 하나의 단말로부터 송신된 프리앰블에 대한 검출 결과에 기초하여 모드 별 랜덤 액세스 결과를 판단 하는 과정과, 상기 모드 별 랜덤 액세스 결과를 포함하는 메시지를 송신하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 단말의 동작 방법은, 다수의 임계값들을 포함하는 시스템 정보를 수신하는 과정과, 상기 다수의 임계값들에 기초하여 판단되는 모드에 따라 랜덤 액세스를 수행하는 과정과, 모드 별 랜덤 액세스 결과를 포함하는 메시지를 수신하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명을 통해 무선 통신 시스템에서 랜덤 액세스를 수행함에 있어서, 랜덤 액세스 자원을 활용할 수 있는 단말들의 개수를 증가시킬 수 있으며, 이를 통해 액세스 지연 시간을 감소시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 기지국과 단말들을 도시한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 랜덤 액세스를 위한 하나의 프레임 구조를 도시한다.
도 3은 무선 통신 시스템에서 랜덤 액세스를 시도하는 단말들의 개수에 대한 제어과정을 포함하는 랜덤 액세스 절차를 도시한다.
도 4는 무선 통신 시스템에서 랜덤 액세스를 시도하는 단말들의 개수 증가에 따른 통신 환경 변화를 도시한다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 기지국의 블록 구성을 도시한다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 단말의 블록 구성을 도시한다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 기지국의 동작 절차를 도시한다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 단말의 동작 절차를 도시한다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 다수의 임계값들을 활용하여 프리앰블(preamble) 송신 여부를 결정하는 절차를 도시한다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 랜덤 액세스에 대한 응답을 포함하는 메시지 구성의 예를 도시한다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 S-필드를 구성하는 절차를 도시한다.
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 랜덤 액세스 응답을 수신하여 스케줄 된(scheduled) 송신을 수행하는 절차를 도시한다.
도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 랜덤 액세스 관련 파라미터 재설정에 의한 PRACH 개수 변화의 예를 도시한다.
도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 다수의 임계값들을 활용하는 랜덤 액세스를 위한 구성을 도시한다.
도 15는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 다수의 임계값들을 활용하는 랜덤 액세스 수행 절차를 도시한다.
도 16은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 다수의 임계값들을 활용하는 기지국의 랜덤 액세스를 제어 절차를 도시한다.
도 17은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 다수의 임계값들을 활용하는 단말의 랜덤 액세스를 수행 절차를 도시한다.
도 18은 무선 통신 시스템에서 액세스 클래스 별로 액세스 클래스 바링을 적용하기 위한 파라미터 설정에 따른 액세스 바링 비트맵을 도시한다.
도 19는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 액세스 클래스 별로 액세스 클래스 바링을 적용하기 위한 파라미터 설정에 따른 액세스 바링 비트맵을 도시한다.
도 20은 무선 통신 시스템에서 저비용 MTC단말의 랜덤 액세스 위한 두 개의 랜덤 액세스 프레임들을 도시한다.
도 21은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 다수의 임계값들을 활용한 저비용 MTC단말의 랜덤 액세스 수행 절차를 도시한다.
도 22는 본 발명의 실시 예에 따른 두 타입의 단말들의 랜덤 액세스를 위한 채널 구조들을 도시한다.
도 23은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 다수의 임계값들을 활용한 두 타입의 단말들의 랜덤 액세스 수행 절차를 도시한다.
도 24 내지 도 25는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템의 모의 실험 결과를 도시한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 동작 원리를 상세히 설명한다. 아래 기재에서 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 후술 되는 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 랜덤 액세스(random access)를 위한 기술에 대해 설명한다. 특히, 본 발명은 다수의 임계값들을 활용한 랜덤 액세스의 제어를 위한 기술에 대해 설명한다. 구체적으로, 이하 본 발명은 무선 통신 시스템에서 다수의 단말들이 랜덤 액세스를 수행함에 있어서, 랜덤 액세스 제어 딜레이(delay) 시간의 증가 문제와 랜덤 액세스 자원의 비효율적 사용 문제를 해소하기 위한 다양한 실시 예들을 설명한다.
이하 설명에서 사용되는 망 객체(network entity)들을 지칭하는 용어, 메시지 및 신호를 지칭하는 용어, 자원 또는 채널의 종류를 지칭하는 용어 등은 설명의 편의를 위해 예시된 것이다. 따라서, 본 발명이 후술되는 용어들에 한정되는 것은 아니며, 동등한 기술적 의미를 가지는 다른 용어가 사용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 기지국과 단말들을 도시한다.
도 1을 참고하면, 기지국 110은 다수의 단말들 120-1, 120-2, 120-3, 120-4, 120-5, 120-6, 120-7, 120-8과 통신을 수행할 수 있다. 통신을 위해, 다수의 단말들 120-1, 120-2, 120-3, 120-4, 120-5, 120-6, 120-7, 120-8은 랜덤 액세스를 통해 기지국 110에 접속을 시도한다. 랜덤 액세스는 단말이 기지국 110에 접속하고자 함을 알리는 절차로서, 일반적으로, 미리 정의된 값의 신호들 중 하나를 송신하는 것으로 시작된다. 예를 들어, 신호는 프리앰블(preamble)로 지칭될 수 있다.
랜덤 액세스는 경쟁(contention) 방식 및 비경쟁 방식으로 구분될 수 있다. 비경쟁 방식의 랜덤 액세스의 경우, 기지국 110이 특정 단말에게 경쟁 없이 랜덤 액세스를 수행하고, 액세스에 성공할 수 있도록 특정한 랜덤 액세스 자원을 할당하는 방식이다. 특정한 단말 120-1에게 특정한 랜덤 액세스 자원을 할당하는 것은, 기지국 110이 단말 120-1의 존재를 알고 있는 경우에 가능하다. 따라서, 비경쟁 방식의 랜덤 액세스는 단말 120-1이 핸드오버를 수행하는 경우와 같이 제한적인 상황에서만 적용된다. 경쟁 방식의 랜덤 액세스 방법의 경우, 기지국 110이 특정한 단말을 지정하지 아니하고 할당한 랜덤 액세스 자원에 대해서, 단말들 120-1, 120-2, 120-3, 120-4, 120-5, 120-6, 120-7, 120-8이 경쟁을 통해 랜덤 액세스를 시도한다. 예를 들어, 단말 120-1은 랜덤 액세스 자원 정보를 바탕으로 가용한 PRACH(physical random access channel) 서브프레임들 중 하나 및 가용한 프리앰블들 중 하나를 선택하고, 선택된 PRACH를 통해 선택된 프리앰블을 송신함으로써, 랜덤 액세스를 시도할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 랜덤 액세스를 위한 하나의 프레임 구조를 도시한다. 도 2는 FDD(Frequency Division Duplexing) 방식의 상향링크 프레임을 예시한다. 그러나, TDD(Time Division Duplexing) 방식의 경우도, 유사 하나의 프레임 구조가 적용될 수 있다.
도 2를 참고하면, 상향링크 물리 채널은 10ms 길이의 프레임(frame) 단위로 구분될 수 있으며, 프레임은 1ms 길이를 가지는 10개의 서브프레임(subframe)들을 포함할 수 있다. 상향링크 물리채널은 제어 채널 202, 데이터 채널 204를 포함할 수 있다. 제어 채널 202는 PUCCH(Physical Uplink Control Channel)로, 데이터 채널 204는 PUSCH(Physical Uplink Shared Channel)로 지칭될 수 있다. 데이터 채널 204 내의 일부 자원은 랜덤 액세스를 위한 PRACH 206로서 할당될 수 있다. PRACH 서브프레임은 랜덤 액세스를 통해 단말이 랜덤 액세스 프리앰블을 송신하는 PRACH를 포함하는 구간으로서, 하나의 프레임 내에서 PRACH 서브프레임 개수는 기지국에 의해 결정된다. 즉, PRACH 서브프레임은 PRACH 206를 포함하는 서브프레임을 의미한다. 예를 들어, PRACH 서브프레임의 개수는 0.5개, 1개, 2개, 3개, 5개, 10개 등으로 구성될 수 있다. 프리앰블들은 직교 또는 준직교한 시퀀스들의 집합이며, 예를 들어, 자도프-추 시퀀스(Zadoff-Chu Sequence)를 기반으로 정의될 수 있다. 프리앰블들의 개수는 프리앰블의 길이에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 기지국마다 최대 64개까지의 프리앰블들이 구성될 수 있다.
기지국 110은, PRACH 서브프레임 구성 정보와 프리앰블 구성 정보를 포함하는 시스템 정보를 송신할 수 있다. 예를 들어, PRACH 서브프레임 구성 정보와 프리앰블 구성 정보는 SIB(System Information Block) 2를 통해 송신될 수 있다. 단말들 120-1, 120-2, 120-3은 시스템 정보를 수신함으로써 랜덤 액세스 자원 정보를 획득할 수 있다.
도 2의 예를 참고하면, 하나의 프레임 내에서 2개의 PRACH 서브프레임들 및 64개의 프리앰블들이 랜덤 액세스 자원(random access resource)으로서 구성된다. 이때, 단말들 120-1, 120-2, 120-3이 PRACH 서브프레임과 프리앰블을 선택하고, 프리앰블을 송신한다. 구체적으로, 단말 1 120-1은 64개의 프리앰블 중 프리앰블 1을 선택하고, 2개의 PRACH 서브프레임들 중 하나의 서브프레임을 선택하여, 프리앰블 1을 서브프레임에서 송신한다. 단말 2 120-2는 프리앰블 1과 다른 PRACH 서브프레임을 선택하고, 다른 PRACH 서브프레임에서 프리앰블 1을 송신한다. 단말 3 120-3은 프리앰블 64 및 첫 번째 PRACH 서브프레임을 선택한다. 단말 1 120-1 및 단말 3 120-3은 동일한 PRACH 서브프레임을 선택하였으나, 송신한 프리앰블이 서로 다르기 때문에, 랜덤 액세스에서 단말 1 120-1 및 단말 3 120-3 간 충돌이 발생하지 않는다. 또한, 단말 1 120-1과 단말 2 120-2는 동일한 프리앰블을 선택하였으나, 서로 다른 PRACH 서브프레임에서 송신하였기 때문에, 단말 1 120-1 및 단말 2 120-2 간 랜덤 액세스에서 충돌이 발생하지 않는다.
랜덤 액세스 자원을 통해 획득할 수 있는 총 랜덤 액세스 기회(random access opportunity, RAO)들의 개수는, 가용한 PRACH 서브프레임들의 개수와 가용한 프리앰블들의 개수의 곱으로 결정될 수 있다. 충돌 없이 하나의 프레임 내에서 수용 가능한 최대 단말들의 개수는 랜덤 액세스 자원을 통해 제공할 수 있는 총 랜덤 액세스 기회의 수를 초과할 수 없다. 예를 들어, FDD에 기초하는 LTE(Long Term Evolution) 시스템의 경우, 최대 640개의 랜덤 액세스 기회를 제공할 수 있도록 구성 가능하기 때문에, 물리적으로 수용할 수 있는 최대 액세스 단말들의 개수는 640개이다.
도 2에 도시된 예시의 경우, 단말들 120-1, 120-2, 120-3은 서로 다른 프리앰블을 선택하거나, 또는, 서로 다른 PRACH 서브프레임을 선택하였기 때문에, 충돌이 발생하지 아니한다. 그러나, 둘 이상의 단말들이 동일한 PRACH 서브프레임에서 동일한 프리앰블을 선택하는 경우, 랜덤 액세스에서 충돌이 발생할 수 있다. 충돌은, 고정적인 랜덤 액세스 자원을 수를 활용하는 경우, 액세스를 시도하는 단말의 개수가 증가할수록 심화될 수 있다. 또한, 이 경우, 랜덤 액세스 자원 활용의 효율성이 저하되기 때문에 단말의 랜덤 액세스 재시도로 인하여 지연시간이 증가하게 된다. 나아가, 적응적으로 랜덤 액세스 자원을 할당하는 경우라도, 랜덤 액세스를 시도하는 단말의 개수가 최대 할당 가능한 랜덤 액세스 자원을 상당히 초과하는 대규모 액세스가 발생하면, 이는 충돌 횟수의 증가로 이어질 수 있다. 따라서, 랜덤 액세스의 효율성을 증대시키기 위해, 하기 도 3과 같은 절차가 수행될 수 있다.
도 3은 무선 통신 시스템에서 랜덤 액세스를 시도하는 단말들의 개수에 대한 제어과정을 포함하는 랜덤 액세스 절차를 도시한다. 도 3과 같은 절차는 '액세스 클래스 바링(access class barring, ACB)'를 포함하는 랜덤 액세스 절차로 지칭될 수 있다.
도 3을 참고하면, 301단계에서, 기지국 110은 액세스 클래스 바링에 관련된 파라미터(parameter) 및 랜덤 액세스 자원 정보를 포함하는 시스템 정보를 단말 120로 송신한다. 액세스 클래스 바링에 관련된 파라미터는 랜덤 액세스의 수행 여부 판단을 위한 임계값을 포함한다. 또한, 액세스 클래스 바링에 관련된 파라미터는 액세스 바링 팩터(access barring factor), 액세스 바링 타임(access barring time), 액세스 클래스 (AC, access class) 별 액세스 제어를 위한 비트맵 등을 더 포함할 수 있다.
303단계에서, 단말 120은, 임계값을 포함하는 시스템 정보를 수신한 후, 액세스 클래스 바링 과정을 수행한다. 액세스 클래스 바링 과정은, 임계값에 기초하여 랜덤 액세스를 시도하는 단말들의 개수를 제어하기 위한 동작이다. 액세스 클래스 바링 방법은 기지국 110이 랜덤 액세스를 시도하는 단말들의 개수를 제한함으로써 랜덤 액세스 자원 활용의 효율성이 일정한 범위에서 유지될 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
단말 120은 이어서 305단계로 진행하여 PRACH 서브프레임과 프리앰블을 선택하고, 307 단계로 진행하여 프리앰블을 기지국 110으로 송신하면서 랜덤 액세스를 수행한다. 이때 기지국 110은 309 단계로 진행하여 단말로부터 송신되는 프리앰블을 검출한다. 311단계에서 기지국 110은 프리앰블 검출 결과에 따라 랜덤 액세스 응답을 단말 120으로 송신한다. 이어서 단말 120은 313단계로 진행하여 랜덤 액세스 응답을 수신하고, 수신된 정보에 기초하여 315단계로 진행하여 스케줄 된 송신을 수행한다. 스케줄 된 송신은, 단말 120이 선택한 PRACH 서브프레임과 선택한 프리앰블 식별자에 대해서 기지국 110이 할당한 상향링크 자원을 통해 통신을 수행하는 것을 의미한다.
도 4는 무선 통신 시스템에서 랜덤 액세스를 시도하는 단말들의 개수 증가에 따른 통신 환경 변화를 도시한다. 도 4는 도 3과 같은 절차가 적용된 경우를 예시한다.
도 4의 (a)를 참고하면, 하나의 PRACH 서브프레임에서 5개의 랜덤 액세스 기회들이 제공된다. 1 내지 5의 RAPID(random access preamble identifier)들은 5개의 프리앰블들 각각에 대응한다. RAPID는 프리앰블 식별자로 지칭될 수 있다. 액세스 클래스 바링 절차에 의해, 단말들 130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5 및 130-6은 랜덤 액세스를 시도하지 아니한다. 나머지 단말들 120-1, 120-2, 120-3 및 120-4은 랜덤 액세스를 시도하며, 이에 따라, 프리앰블을 선택한다. 여기서 나머지 단말들 120-1, 120-2, 120-3 및 120-4는 접속 시도하는 단말들이다.
구체적으로, 단말 120-1은 프리앰블 식별자 1에 대응되는 프리앰블을 선택하고, 단말 120-2는 프리앰블 식별자 2에 대응되는 프리앰블을 선택하고, 단말 120-3 및 단말 120-4는 프리앰블 식별자 5에 대응되는 프리앰블을 동시에 선택한다. 프리앰블 식별자 3에 대응되는 프리앰블 및 프리앰블 식별자 4에 대응되는 프리앰블은 선택되지 않았다. 프리앰블 식별자 1과 2 각각에 대응되는 프리앰블을 선택한 단말들 120-1 및 120-2은 랜덤 액세스를 통해 성공적으로 액세스 수행한다. 그러나, 프리앰블 식별자 5에 대응되는 프리앰블을 선택한 2개의 단말들 120-3 및 120-4는 랜덤 액세스에서 충돌하고, 액세스에 실패하게 된다. 즉, 총 5개의 프리앰블들 중 2개의 프리앰블들이 성공적인 액세스에 활용되었으므로, 랜덤 액세스의 효율은 40%이다.
도 4의 (b)를 참고하면, 하나의 PRACH 서브프레임에서 5개의 랜덤 액세스 기회들이 제공된다. 액세스 클래스 바링 절차에 의해, 단말들 130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6, 130-7, 130-8, 130-9, 130-10, 130-11, 130-12, 130-13, 130-14, 130-15, 및 130-20은 랜덤 액세스를 시도하지 아니한다. 나머지 단말들 120-1, 120-2, 120-3 및 120-4은 랜덤 액세스를 시도하며, 이에 따라, 프리앰블을 선택한다. 즉, 도 4의 (b)는 랜덤 액세스를 시도하는 단말의 개수가 최대 할당 가능한 랜덤 액세스 자원을 상당히 초과하는 대규모 액세스가 발생하는 경우를 예시한다. 즉, 대규모 액세스가 발생함에 따라, 랜덤 액세스를 시도하지 못하는 단말들의 개수가 크게 증가한다. 즉, 액세스 클래스 바링에 의해 랜덤 액세스를 시도하는 단말들의 개수를 제한하는 경우, 차단되는 단말들의 개수가 크게 증가할 수 있으며, 이에 따라, 랜덤 액세스 자원의 활용에 대한 효율성이 낮아질 수 있으며, 랜덤 액세스 재시도 시점까지 대기함에 따라 지연시간이 증가한다.
본 발명의 다양한 실시 예들은, 상술한 액세스 클래스 바링과 같은 접속 제한 기법을 적용함에 있어서, 다수의 제한 여부 판단들에 의한 중첩적 접속 제한 기법을 제안한다. 즉, 본 발명의 실시 예에 따르면, 단말은 1차(primary) 접속 제한 판단을 수행하고, 1차 접속 제한 판단에서 접속이 제한됨이 판단되면, 2차(secondary) 접속 제한 판단을 수행한다. 1차 접속 제한 판단은 1차 액세스 클래스 바링(primary access class barring, PACB), 2차 접속 제한 판단은 2차 액세스 클래스 바링(secondary access class barring, SACB)으로 지칭될 수 있다.
이하 설명에서, 1차 접속 제한 판단에서 랜덤 액세스를 시도할 것을 판단한 상태는 '제1 모드'로 지칭되고, 1차 접속 제한 판단에서 랜덤 액세스를 시도하지 아니할 것을 판단하고, 2차 접속 제한 판단에서 랜덤 액세스를 시도할 것을 판단한 상태는 '제2 모드'로 지칭된다. 제1 모드로 동작하는 단말은 프리앰블을 송신함으로써 랜덤 액세스를 시도하며, 제2 모드로 동작하는 단말은 프리앰블을 송신하지 아니함으로써 랜덤 액세스를 시도한다. 즉, 단말들은 프리앰블을 송신하거나 또는 미송신할 뿐, 프리앰블을 선택하고, 랜덤 액세스를 시도하는 것은 동일하다. 이에 따라, 프리앰블을 검출한 경우, 기지국은 제1 모드에서 해당 프리앰블을 선택한 적어도 하나의 단말들에 의한 랜덤 액세스 시도를 판단할 수 있다. 반면, 프리앰블을 검출하지 못한 경우, 기지국은 제2 모드에서 해당 프리앰블을 선택한 적어도 하나의 단말들에 의한 랜덤 액세스 시도를 판단할 수 있다. 여기서, 제1 모드로 동작하는 단말은 '1차 랜덤 액세스 단말'로, 제2 모드로 동작하는 단말은 '2차 랜덤 액세스 단말'로 지칭될 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 기지국의 블록 구성을 도시한다. 도 5는 기지국 110의 구성을 예시한다. 이하 사용되는 '…부', '…기' 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어, 또는, 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
도 5를 참고하면, 기지국은 통신부 510, 저장부 520, 백홀 통신부 530, 제어부 540를 포함한다.
통신부 510은 무선 채널을 통해 신호를 송수신하기 위한 기능들을 수행한다. 예를 들어, 통신부 510은 시스템의 물리 계층 규격에 따라 기저대역 신호 및 비트열 간 변환 기능을 수행한다. 예를 들어, 데이터 송신 시, 통신부 510은 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심벌들을 생성한다. 또한, 데이터 수신 시, 통신부 510은 기저대역 신호를 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열을 복원한다. 또한, 통신부 510은 기저대역 신호를 RF(radio frequency) 대역 신호로 상향 변환한 후 안테나를 통해 송신하고, 안테나를 통해 수신되는 RF 대역 신호를 기저대역 신호로 하향 변환한다. 예를 들어, 통신부 510은 송신 필터(filter), 수신 필터, 증폭기, 믹서(mixer), 오실레이터(oscillator), DAC(Digital to Analog Convertor), ADC(Analog to Digital Convertor) 등을 포함할 수 있다. 또한, 통신부 510은 다수의 RF 체인들을 포함할 수 있다. 나아가, 통신부 510은 빔포밍(beamforming)을 수행할 수 있다. 빔포밍을 위해, 통신부 510은 다수의 안테나들 또는 안테나 요소(element)들을 통해 송수신되는 신호들 각각의 위상 및 크기를 조절할 수 있다. 통신부 510은 상술한 바와 같이 신호를 송신 및 수신한다. 이에 따라, 통신부 510은 송신부, 수신부 또는 송수신부로 지칭될 수 있다.
저장부 520은 기지국의 동작을 위한 기본 프로그램, 응용 프로그램, 설정 정보 등의 데이터를 저장한다. 특히, 저장부 520은 데이터 신호의 빔포밍을 위한 코드북을 저장할 수 있다. 그리고, 저장부 520은 제어부 540의 요청에 따라 저장된 데이터를 제공한다.
백홀 통신부 530은 네트워크 내 다른 노드들과 통신을 수행하기 위한 인터페이스를 제공한다. 즉, 백홀통신부 530는 기지국에서 다른 노드, 예를 들어, 다른 기지국, 제어 노드, 코어망 등으로 송신되는 비트열을 물리적 신호로 변환하고, 다른 노드로부터 수신되는 물리적 신호를 비트열로 변환한다.
제어부 540은 기지국의 전반적인 동작들을 제어한다. 예를 들어, 제어부 540은 통신부 510를 통해 신호를 송수신한다. 또한, 제어부 540은 저장부 520에 데이터를 기록하고, 읽는다. 이를 위해, 제어부 540은 적어도 하나의 프로세서(processor)를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따라, 제어부 540은 랜덤 액세스를 시도하는 단말들의 개수를 추정할 수 있고, 추정된 단말들의 개수에 기초하여, 액세스 클래스 바링을 위한 다수의 확률 값들을 결정할 수 있다. 여기서, 다수의 확률 값들은 1차 접속 제한 여부 판단을 위한 제1차 임계값, 2차 접속 제한 여부 판단을 위한 제2차 임계값을 포함할 수 있다. 제1차 임계값은 1차 액세스 클래스 바링 확률 값으로, 제2차 임계값은 2차 액세스 클래스 바링 확률 값으로 지칭될 수 있다. 또한, 제어부 540은 프리앰블의 검출 결과에 기초하여 랜덤 액세스 결과를 판단할 수 있다. 또한, 제어부 540은 랜덤 액세스 응답(random access response, RAR)에 각 프리앰블이 검출되었는지 여부를 지시하는 정보를 포함시킬 수 있다.
구체적으로, 제어부 540은 통신부 510를 통해 제1차 임계값, 제2차 임계값 등 다수의 임계값들 및 랜덤 액세스 기회의 개수를 포함하는 시스템 정보를 단말들로 송신할 수 있다. 또한, 제어부 540은 통신부 510를 통해 단말들로부터 프리앰블을 수신하고, 단말들로 프리앰블 별 랜덤 액세스 응답을 포함하는 메시지를 송신할 수 있다. 랜덤 액세스 응답은, 수신된 프리앰블의 검출 결과에 따라 결정되는 모드(mode) 별로 구분될 수 있다. 예를 들어, 제어부 540은 기지국이 이하 도 7, 도 9, 도 11, 도 12, 도 15, 도 16, 도 21, 도 23, 등에 도시된 절차를 수행하도록 제어할 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 단말의 블록 구성을 도시한다. 도 6은 단말 120의 구성을 예시한다. 이하 사용되는 '…부', '…기' 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어, 또는, 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
도 6을 참고하면, 단말은 통신부 610, 저장부 620, 제어부 630를 포함한다.
통신부 610은 무선 채널을 통해 신호를 송수신하기 위한 기능들을 수행한다. 예를 들어, 통신부 610은 시스템의 물리 계층 규격에 따라 기저대역 신호 및 비트열 간 변환 기능을 수행한다. 예를 들어, 데이터 송신 시, 통신부 610은 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심벌들을 생성한다. 또한, 데이터 수신 시, 통신부 610은 기저대역 신호를 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열을 복원한다. 또한, 통신부 610은 기저대역 신호를 RF 대역 신호로 상향 변환한 후 안테나를 통해 송신하고, 안테나를 통해 수신되는 RF 대역 신호를 기저대역 신호로 하향 변환한다. 예를 들어, 통신부 610은 송신 필터, 수신 필터, 증폭기, 믹서, 오실레이터, DAC, ADC 등을 포함할 수 있다. 통신부 610은 상술한 바와 같이 신호를 송신 및 수신한다. 이에 따라, 통신부 610은 송신부, 수신부 또는 송수신부로 지칭될 수 있다.
저장부 620은 단말의 동작을 위한 기본 프로그램, 응용 프로그램, 설정 정보 등의 데이터를 저장한다. 특히, 저장부 620은 채널 정보의 피드백을 위한 코드북을 저장할 수 있다. 그리고, 저장부 620은 제어부 630의 요청에 따라 저장된 데이터를 제공한다.
제어부 630은 단말의 전반적인 동작들을 제어한다. 예를 들어, 제어부 630은 통신부 610를 통해 신호를 송수신한다. 또한, 제어부 630은 저장부 620에 데이터를 기록하고, 읽는다. 이를 위해, 제어부 630은 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제어부 630은 통신을 위한 제어를 수행하는 CP(communication processor) 및 응용 프로그램 등 상위 계층을 제어하는 AP(application processor)를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따라, 제어부 630은 통신부는 610를 통해 기지국으로부터 제1차 임계값 및 제2차 임계값 등 다수의 임계값들 및 랜덤 액세스 기회의 개수를 포함하는 시스템 정보를 수신할 수 있다. 그리고, 제어부 630은 기지국으로부터 시스템 정보를 통해 수신되는 다수의 임계값들에 기초하여 적응적으로 랜덤 액세스를 수행할 수 있다. 이를 위해, 제어부 630은 랜덤(random) 수를 결정하고, 랜덤 수를 임계값들과 비교할 수 있다. 예를 들면, 랜덤 수는 미리 정의된 기준에 따라 결정 알고리즘(decision algorithm)을 이용하여 0과 1사이의 임의의 값으로 결정될 수 있다. 랜덤 수 및 임계값들 간 비교 결과에 따라, 제어부 630은 랜덤 액세스 시도를 위한 프리앰블을 선택할 수 있다. 그리고, 제어부 630은 통신부 610를 통해 기지국 110으로 프리앰블을 송신하고, 기지국 110으로부터 프리앰블 별 랜덤 액세스 응답을 수신한다. 단, 임계값들에 기초하여 선택되는 모드에 따라, 제어부 630은 프리앰블을 송신하지 아니하도록 제어할 수 있다. 랜덤 액세스 응답은, 기지국에서의 프리앰블의 검출 결과에 따라 결정되는 모드 별로 다른 랜덤 액세스 결과를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제어부 630은 단말이 이하 도 8, 도 9, 도 12, 도 15, 도 17, 도 21, 도 23, 등에 도시된 절차를 수행하도록 제어할 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 기지국의 동작 절차를 도시한다. 도 7은 기지국 110의 동작 방법을 예시한다.
도 7을 참고하면, 기지국은 701단계에서 다수의 임계값들을 포함하는 시스템 정보를 단말로 송신한다. 임계값들은, 다수의 접속 제한 판단들을 수행하기 위한 1차 접속 제한 정보 및 2차 접속 제한 정보로서, 확률 값들인 제1차 임계값 및 제2차 임계값을 포함한다. 예를 들어, 1차 접속 제한 정보는 0과 1사이의 값으로 결정되는 1차 랜덤 액세스 확률 pPACB을 포함하고, 2차 접속 제한 정보는 0과 1사이의 값으로 결정되는 2차 랜덤 액세스 확률 pSACB을 포함한다. 제2차 임계값은 제1차 임계값보다 크게 정의될 수 있다.
이후, 기지국 110은 703단계로 진행하여 프리앰블 검출 결과에 기초하여 모드 별 랜덤 액세스 결과를 판단한다. 기지국 110은 단말들로부터의 프리앰블들에 대한 검출을 시도하고, 검출되는 적어도 하나의 프리앰블 또는 검출되지 아니하는 적어도 하나의 프리앰블을 확인한다. 프리앰블은 상관(correlation) 연산을 통해 검출될 수 있다. 프리앰블을 검출하는데 있어서, 기지국 110은, 제1 모드의 단말로부터 송신된 프리앰블을 검출할 수 있고, 제2 모드의 단말에 의해 선택된 프리앰블을 검출할 수 없다. 이에 따라, 프리앰블의 검출 여부에 따라, 기지국 110은 제1 모드에 해당하는 단말들과 제2 모드에 해당하는 단말들을 판단할 수 있다. 다시 말해, 기지국은 검출된 프리앰블에 대하여 제1 모드로 동작하는 적어도 하나의 단말에 의한 랜덤 액세스 시도를 판단하고, 검출되지 아니한 프리앰블에 대하여 제2 모드로 동작하는 적어도 하나의 단말에 의한 랜덤 액세스 시도를 판단한다. 즉, 기지국 110은 제1 모드에 따른 랜덤 액세스 시도가 어느 프리앰블을 통해 시도되었는지, 그리고, 제2 모드에 따른 랜덤 액세스 시도가 어느 프리앰블을 통해 시도되었는지 판단할 수 있다. 이에 따라, 기지국은, 모드 별 판단되는 단말들에 대하여 다른 랜덤 액세스 결과들을 제시할 수 있다.
이후, 기지국 110은 705단계로 진행하여 랜덤 액세스 결과를 포함하는 응답을 송신한다. 응답은 랜덤 액세스에 시도한 단말에게 자원을 할당하고, 단말을 위한 식별자를 할당하기 위한 메시지이다. 즉, 응답은 자원 할당 정보, 식별자, TA(timing advance) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 응답은 제1 모드의 랜덤 액세스시도에 대응하는 응답인지, 또는, 제2 모드의 랜덤 액세스시도에 대응하는 응답인지 여부를 지시하는 필드를 포함한다. 이하, 설명의 편의를 위해, 이하 필드는 'S(secondary)-필드'라 지칭된다. 즉, 기지국 110은, 랜덤 액세스 결과로서 프리앰블 별 응답을 송신한다. 이때, 기지국 110은 제1 모드에서의 랜덤 액세스 시도로 판단된 프리앰블에 대응하는 응답에 포함되는 S-필드를 부정의(negative) 값(예: 0)으로 설정하고, 제2 모드에서의 랜덤 액세스 시도로 판단된 프리앰블에 대응하는 응답에 포함되는 S-필드를 긍정의(positive) 값(예: 1)으로 설정한다.
도 7을 참고하여 설명한 실시 예에서, 1차 접속 제한 및 2차 접속 제한 등 2회의 접속 제한 판단들이 이루어진다. 그러나, 본 발명은 이에 국한되는 것은 아니며, 본 발명의 다른 실시 예에 따라, 3회 이상의 접속 제한 판단들이 이루어질 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 단말의 동작 절차를 도시한다. 도 8은 단말의 동작 방법을 예시한다.
도 8을 참고하면, 단말 120은 801단계로 진행하여 기지국으로부터 다수의 임계값들을 포함하는 시스템 정보를 수신한다. 임계값들은, 다수의 접속 제한에 대한 판단들을 수행하기 위하여 결정되는 1차 접속 제한 정보 및 2차 접속 제한 정보로서, 확률 값들인 제1차 임계값 및 제2차 임계값을 포함한다. 예를 들어, 1차 접속 제한 정보는 0과 1사이의 값으로 결정되는 1차 랜덤 액세스 확률 pPACB을 포함하고, 2차 접속 제한 정보는 0과 1사이의 값으로 결정되는 2차 랜덤 액세스 확률 pSACB을 포함한다. 일반적으로, 제2차 임계값은 제1차 임계값보다 크게 정의될 수 있다.
이후, 단말 120은 803단계로 진행하여, 다수의 임계값들에 기초하여 판단되는 모드에 따라 랜덤 액세스를 수행한다. 모드는, 프리앰블을 송신함으로써 랜덤 액세스를 시도하는 제1 모드 및 프리앰블을 송신하지 아니함으로써 랜덤 액세스를 시도하는 제2 모드 중 하나로 선택될 수 있다. 이를 위해, 단말 120은 0 이상 1 미만의 범위 내에서 랜덤 수를 생성하고, 랜덤 수를 제1차 임계값 및 제2차 임계값과 비교한다. 예를 들어, 랜덤 수가 제1차 임계값보다 작은 경우, 단말은 제1 모드를 선택한다. 반면, 랜덤 수가 제1차 임계값보다 크거나 같은 경우, 단말은 랜덤 수를 제2차 임계값과 비교한다. 랜덤 수가 제2차 임계값보다 작은 경우, 단말 120은 제2 모드를 선택한다. 랜덤 수가 제2차 임계값보다 크거나 같은 경우, 단말 120은 랜덤 액세스가 제한된다고 판단한다. 이 경우, 이하 805단계는 생략된다. 제1 모드가 선택된 경우, 단말 120은 시스템 정보를 통해 획득한 무선 랜덤 액세스 자원 할당 정보에 기초하여, 가용한 PRACH 서브프레임들 중 하나 및 가용한 프리앰블 중 하나를 선택하고, 선택한 PRACH 서브프레임을 통해 선택한 프리앰블을 송신함으로써 랜덤 액세스를 수행한다. 제2 모드가 선택된 경우, 시스템 정보를 통해 획득한 무선 랜덤 액세스 자원 할당 정보에 기초하여, 가용한 PRACH 서브프레임들 중 하나 및 임의로 가용한 프리앰블 중 하나를 선택하고, 선택한 PRACH 서브프레임에서 선택한 프리앰블을 송신하지 아니함으로써 랜덤 액세스를 수행한다. 여기에서, 프리앰블 미송신은, 제2 모드에서 단말 120이 프리앰블을 송신하지는 않고 랜덤 액세스를 수행하는 것을 의미할 수 있다.
이후, 단말 120은 805단계로 진행하여 랜덤 액세스 결과를 포함하는 응답을 수신한다. 응답은 랜덤 액세스를 시도한 단말에게 자원을 할당하고, 단말을 위한 식별자를 할당하기 위한 메시지이다. 즉, 응답은 자원 할당 정보, 식별자, TA 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이때, 랜덤 액세스시도가 제1 모드에 의한 랜덤 액세스 시도인지 또는 제2 모드에 의한 랜덤 액세스 시도인지 알리기 위해, 응답은 대응하는 모드를 지시하는 S-필드를 더 포함한다. 이에 따라, 단말은 랜덤 액세스 응답의 대상을 판단할 수 있다. 구체적으로, 803단계에서 제1 모드가 선택된 경우, 단말이 선택한 프리앰블에 대응하는 응답의 S-필드가 부정의 값(예: 0)이면, 단말은 송신된 프리앰블에 대한 랜덤 액세스 응답임을 판단한다. 반면, 803단계에서 제2 모드가 선택된 경우, 단말이 선택한 프리앰블에 대응하는 응답의 S-필드가 긍정의 값(예: 1)이면, 단말은 송신되지 않은 프리앰블에 대한 랜덤 액세스 응답임을 판단한다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 다수의 임계값들을 활용하여 프리앰블 송신 여부를 결정하는 절차를 도시한다. 도 9는 단말 120의 동작을 예시한다.
도 9를 참고하면, 단말 120이 901단계에서 기지국 110으로부터 제1차 임계값 및 제2차 임계값을 포함하는 시스템 정보를 수신한다. 제1차 임계값은 1차 접속 제한을 수행하기 위한 정보를 포함하고, 제2차 임계값은 2차 접속 제한 수행하기 위한 정보를 포함한다. 이하 설명의 편의를 위하여 1차 접속 제한을 수행하기 위한 정보를 1차 접속 제한 정보로 지칭하고, 2차 접속 제한을 수행하기 위한 정보를 2차 접속 제한 정보로 지칭한다. 1차 접속 제한 정보는 0과 1사이의 값으로 결정되는 1차 랜덤 액세스 확률 pPACB을 포함하고, 2차 접속 제한 정보는 0과 1사이의 값으로 결정되는 2차 랜덤 액세스 확률 pSACB을 포함한다.
이후 단말 120은 903단계로 진행하여 랜덤 수 q를 도출한다. 여기에서, 랜덤 수는 임의의 값을 의미할 수 있다. 랜덤 수 q는 0 이상 1 미만의 범위 내에서 균등 분포를 가진 값이다. 이어서 단말 120은 905단계에서 기지국 110으로부터 시스템 정보를 수신함으로써 획득되는 제1차 임계값과 랜덤 수 q를 비교한다. 여기서, 단말 120이 선택한 랜덤 수 q가 제1차 임계값이 작은 경우, 단말 120은 907단계로 진행하여 시스템 정보에 기초하여, 서브프레임과 같이 임의로 가용한 PRACH 서브프레임들 중 하나를 선택하고, 임의로 가용한 프리앰블 중 하나를 선택한다.
이어서, 단말 120은 909 단계로 진행하여 기지국 110으로 프리앰블을 송신하면서 랜덤 액세스를 수행한다. 만일, 905단계에서, 단말 120이 선택한 랜덤 수 q가 제1차 임계값이 크거나 같은 경우, 단말 120은 911 단계로 진행하여 선택한 랜덤 수 q와 제2차 임계값을 비교한다. 여기서 랜덤 수 q 보다 제2차 임계값이 작을 경우, 단말 120은 913단계로 진행하여 T-바링(barring) 시간 동안 대기하고 랜덤 액세스를 재시도한다. 랜덤 액세스 재시도 과정에서 단말 120은 901단계로 진행하여, 시스템 정보를 다시 수신할 수 있다. 여기서 T-바링 시간은, 단말 120이 901단계로 진행하기 전에 단말이 대기하는 시간이다. 또한, 913단계에서 T-바링 시간 동안 대기하는 단말은, 접속이 차단된 단말로 지칭 될 수 있다. 이하 설명의 편의를 위해 T-바링 시간은 대기 시간으로 지칭될 수 있다.
만일, 911 단계에서, 단말 120이 선택한 랜덤 수 q가 제2차 임계값보다 작은 경우, 단말 120은 915단계를 수행하여, 시스템 정보를 수신함으로써 획득되는 무선 랜덤 액세스 자원 할당 정보에 기초하여, 서브프레임과 같이 임의로 가용한 PRACH 서브프레임들 중 하나를 선택하고, 임의로 가용한 프리앰블 중 하나를 선택한다.
이후 단말 120은 917단계로 진행하여 프리앰블을 미송신하면서 랜덤 액세스를 수행한다. 여기서 프리앰블을 미송신하면서 랜덤 액세스를 수행하는 것은 단말 120이 실질적으로 프리앰블을 송신하지 않는 것을 나타낸다. 이후 단말 120은 기지국 110으로부터 랜덤 액세스 수행의 응답인 랜덤 액세스 응답을 수신한다. 랜덤 액세스 응답은 단말 120이 수행한 랜덤 액세스에 관한 결과값을 포함하고 있으면, 단말 120이 선택한 서브프레임 정보에 기초하여 기지국 110으로부터 송신되며, 단말 120은 이를 수신한다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 랜덤 액세스에 대한 응답을 포함하는 메시지 구성의 예를 도시한다.
도 10을 참고하면, 메시지는 MAC(Medium Access Control) 헤더(header) 1003 및 각 프리앰블에 대응하는 응답들인 MAC RAR(random access response)들 1009-1 내지 1009-n을 포함한다. 경우에 따라, 패딩(padding)이 더 포함될 수 있다.
MAC 헤더 1003는 다수의 서브 헤더(sub header)들 1005, 1011-1 내지 1011-n을 포함한다. 서브헤더 1005는 E 필드, T 필드, R 필드, BI(backoff indictor) 필드를 포함하고, 서브헤더 1101-1 내지 1101-n은 E 필드, T 필드, RAPID 필드를 포함한다. E 필드는 해당 서브헤더에 이어지는 정보의 종류를 지시하고, T 필드는 BI 필드 및 RAPID 필드의 존재를 지시한다. BI 필드는 접속의 재시도 시점을 판단하기 위한 값을 지시하고, RAPID 필드는 대응하는 랜덤 액세스에 대한 응답에 대한 프리앰블 식별자를 지시한다.
MAC RAR들 1009-1 내지 1009-n 각각은 S-필드 1017, TA 코맨드(timing advance command) 1019, 상향링크 할당(uplink grant) 1021, 임시 C-RNTI (Temporary Cell-Random Access-Radio Network Temporary Identifier) 1023를 포함한다. S-필드 1017은 대응하는 MAC RAR이 어느 모드에서 대한 랜덤 액세스 응답인지를 지시하고, TA 코맨드 1019는 타이밍(timing) 동기화를 위한 정보이고, 상향링크 할당1021은 자원 할당 정보이고, 임시 C-RNTI 1023는 해당 단말에게 할당된 식별 정보이다. S-필드 1017은 종래 기술에 따른 RAR 구조에서 예약된(reserved) 비트로서 사용되지 아니한 1비트의 위치에 삽입될 수 있다.
상술한 메시지 구조에 따라, 기지국은 S-필드 1017을 통해 2차 랜덤 액세스 단말을 위한 랜덤 액세스 결과를 의미하는 값을 전달할 수 있다. 기지국은 성공적으로 수신되거나 수신되지 않은 프리앰블에 대응되는 프리앰블 식별자 정보를 MAC 헤더 내 서브헤더 1011-1 내지 1011-n에 포함할 수 있다. MAC 헤더 내 서브헤더 1011-1 내지 1011-n에 대응되는 MAC 페이로드의 MAC RAR 1009-1 내지 1009-n 내의 S-필드 1017를 0이나 1로 표시하여, 송신할 수 있다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 S-필드를 구성하는 절차를 도시한다. 도 11은 기지국 110의 동작 절차를 예시한다.
기지국은 1101단계에서, 프리앰블 검출 결과를 확인한다. 기지국이 프리앰블을 검출하지 못할 경우, 기지국이 1103단계로 진행하여 S-필드를 1로 설정한다. 만일, 기지국이 프리앰블을 검출할 경우, 1105단계로 진행하여 S-필드를 0으로 설정한다. S-필드는, 랜덤 액세스 응답을 통해 기지국으로부터 단말로 송신된다.
이어서, 기지국은 1107단계로 진행하여 모든 S-필드들의 설정 여부를 확인한다. 즉, S-필드는 각 프리앰블에 대응하므로, 기지국은 가용한 프리앰블들 개수만큼의 S-필드들을 설정 할 수 있다. 따라서, 기지국 110은 응답에 포함하고자 하는 프리앰블 식별자에 대응되는 모든 S-필드들의 설정이 완료되었는지 판단하고, 완료되지 아니하였으면, 1101단계로 되돌아가 다른 프리앰블의 검출 결과를 확인한다.
모든 S-필드들의 설정이 완료되었으면, 기지국 110은 1109단계로 진행하여 설정된 S-필드들을 포함하는 랜덤 액세스 응답들을 송신한다. 랜덤 액세스 응답은, S-필드 외 자원 할당 정보, TA 정보 등을 더 포함할 수 있다.
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 랜덤 액세스 응답을 수신하여 스케줄 된(scheduled) 송신을 수행하는 절차를 도시한다. 도 12는 단말의 동작 절차를 예시한다.
도 12를 참고하면, 단말 120이 1201단계에서 기지국 110으로부터 랜덤 액세스 결과를 포함하는 응답 메시지를 수신한다. 이어서 1203단계로 진행하여 단말 120은 수신한 응답 메시지로부터 랜덤 액세스 결과를 확인함으로써, 단말 120이 선택하고, 기지국 110으로 송신 또는 미송신한 프리앰블과 대응하는 프리앰블 식별자 및 응답 정보가 수신한 응답 메시지에서 존재하는지 판단한다.
만일, 송신 또는 미송신한 프리앰블과 대응하는 프리앰블 식별자가 응답 메시지에 존재하지 않는 경우, 단말 120은 1205단계로 진행하여 특정 시간 이후 다시 랜덤 액세스를 시도한다. 예를 들어, 단말 120은 특정 시간 이후 기지국 110으로부터 시스템 정보를 다시 수신할 수 있다.
반면, 송신한 프리앰블과 대응하는 프리앰블 식별자가 응답 메시지에 존재하는 경우, 단말 120은 1207단계로 진행하여 프리앰블 송신 여부와 응답 정보 포함된 S-필드에 기초하여 다르게 동작한다. 구체적으로, 단말 120이 응답 수신 이전에 프리앰블을 송신함으로써 랜덤 액세스를 수행하고, S-필드가 0일 경우, 단말 120이 1209단계로 진행하여 스케줄 된 송신을 수행한다. 또는, 단말 120이 응답 수신 이전에 프리앰블을 미송신함으로써 랜덤 액세스를 수행하고, S-필드가 1일 경우, 단말 120이 1209단계로 진행하여 스케줄 된 송신을 수행한다. 반면, 단말 120이 응답 수신 이전에 프리앰블을 송신하면서 랜덤 액세스를 수행하고, 응답으로 확인할 수 있는 S-필드가 1일 경우, 단말이 1205단계로 진행한다. 또는, 단말 120이 응답 수신 이전에 프리앰블을 미송신하면서 랜덤 액세스를 수행하고, 응답으로부터 확인할 수 있는 S-필드가 0일 경우, 단말 120이 1205단계로 진행한다.
도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 랜덤 액세스 관련 파라미터 재설정에 의한 PRACH 개수 변화의 예를 도시한다. 도 13은 기지국에서 무선 액세스 자원 활용의 효율성 최대화를 수행함으로써 변경되는 프레임 구조의 예시이다.
도 13을 참고하면, 상향링크 프레임들 1301 및 1302는 제어 채널 202, 데이터 채널 204를 포함하고, 데이터 채널 204 내의 일부 자원은 랜덤 액세스를 위한 PRACH 206로서 할당될 수 있다. 프레임#1 1301은 2개의 PRACH 206을, 프레임#2 1302는 4개의 PRACH 206을 포함한다.
본 발명의 다양한 실시 예들에 따라 접속 제한 절차를 통해 랜덤 액세스를 제어함에 있어서, 기지국은 랜덤 액세스 관련 파라미터들을 변경할 수 있다. 구체적으로, 기지국은 프레임#1 1301의 종료 시점에서 프레임#1 1301 내에서 랜덤 액세스를 시도한 단말들의 개수를 추정할 수 있다. 또한, 기지국이 다음 시스템 정보에서 랜덤 액세스 단말 수를 제어하기 위한 정보와 무선 랜덤 액세스 자원 할당 정보를 결정할 수 있다. 즉, 기지국은 총 랜덤 액세스 경쟁 단말 수를 추정하고, 추정된 단말의 수에 기초하여 이어지는 프레임#2 1302에서 1차 랜덤 액세스 확률, 2차 랜덤 액세스 확률, 무선 랜덤 액세스 자원 할당량을 결정함으로써, 무선 랜덤 액세스 자원의 효율성을 최대화할 수 있다. 이에 따라, 도 13의 예와 같이, PRACH 206의 개수가 2개에서 4개로 증가할 수 있다. 반대로, 도 13의 예와 달리, PRACH 206의 개수가 감소할 수 있다. 무선 랜덤 액세스 자원의 효율성을 증대를 위해 랜덤 액세스 관련 파라미터들(예: PRACH 개수, 1차 랜덤 액세스 확률, 2차 랜덤 액세스 확률 등)의 최적화는 주기적으로 수행될 수 있다. 예를 들어, 기지국은 매 수퍼프레임 또는 프레임 마다 파라미터들의 최적성을 판단하고, 갱신할 수 있다. 무선 랜덤 액세스 자원의 효율성 최대화는 하기 수학식 1을 통해 결정될 수 있다.
Figure PCTKR2016005548-appb-M000001
수학식 1에서, Reff()는 랜덤 액세스 효율을 나타내고, 무선 랜덤 액세스 자원 활용의 효율성과 대응된다. Reff는 L, CPTP, CSTP의 함수로 나타낼 수 있으며, L은 PRACH 서브프레임의 수와 프리앰블의 수의 곱셈 연산으로 얻어지는 랜덤 액세스 기회의 수, 즉 무선 랜덤 액세스 자원 할당량을 나타내고, CPTP는 1차 랜덤 액세스 단말들의 개수 나타내고, CSTP는 2차 랜덤 액세스 단말들의 개수를 나타낸다. 또한, CPTP는 1차 랜덤 액세스 바링 확률과 총 랜덤 액세스 시도 단말 수의 곱으로 나타낼 수 있고, 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다.
Figure PCTKR2016005548-appb-M000002
수학식 2에서, CPTP는 1차 랜덤 액세스 단말들의 개수를 나타내고, pPACB는 1차 액세스 클래스 바링의 확률을 나타내고, N은 총 랜덤 액세스 시도 단말들의 개수를 나타낸다.
CSTP는 2차 랜덤 액세스 바링 확률과 총 랜덤 액세스 시도 단말 수의 곱으로써, 수학식 3과 같이 나타낼 수 있다.
Figure PCTKR2016005548-appb-M000003
수학식 3에서, CSTP는 2차 랜덤 액세스 단말들의 개수를 나타내고, pPACB는 1차 액세스 클래스 바링의 확률을 나타내고, pSACB는 2차 액세스 클래스 바링의 확률을 나타내고, L은 무선 랜덤 액세스 자원 할당량 나타낸다. 수학식 3은 pSACB 가 pPACB보다 크거나 같은 경우에 적용된다. pSACB가 pPACB보다 작은 경우에 CSTP는 0이다.
수학식 1, 수학식 2, 수학식 3에 따라서 최적화 문제는 수학식 4와 같이 표현될 수 있다.
Figure PCTKR2016005548-appb-M000004
수학식 4에서, Reff()는 랜덤 액세스 효율을 나타내고, 무선 랜덤 액세스 자원 활용의 효율성과 대응된다. Reff는 L, CPTP, CSTP의 함수로 나타낼 수 있으며, L은 PRACH 서브프레임의 수와 프리앰블의 수의 곱셈 연산으로 얻어지는 랜덤 액세스 기회의 수, 즉 무선 랜덤 액세스 자원 할당량을 나타내고, CPTP는 1차 랜덤 액세스 단말들의 개수를 나타내고, CSTP는 2차 랜덤 액세스 단말들의 개수를 나타낸다. CPTP는 1차 랜덤 액세스 바링 확률과 총 랜덤 액세스 시도 단말 수의 곱으로 나타낼 수 있고, Lset은 시스템 내에서 할당할 수 있는 총 랜덤 액세스 기회의 수에 대한 집합을 나타낸다.
또한, 랜덤 액세스 정보의 최적화 알고리즘은 하기 표 1과 같이 나타낼 수 있다.
Figure PCTKR2016005548-appb-T000001
표 1에서, 라인 1부터 라인 7까지는 pPACB,i, pSACB,i, Li,
Figure PCTKR2016005548-appb-I000001
, Linit, Lmax, Cmax를 정의한다. pPACB,i는 i 번째 프레임에서의 1차 랜덤 액세스 확률을 나타내고, pSACB,i는 i번째 프레임에서의 2차 랜덤 액세스 확률을 나타내고, Li는 i 번째 프레임에서의 랜덤 액세스 기회의 수를 나타내고,
Figure PCTKR2016005548-appb-I000002
는 i 번째 프레임에서 측정된 프리앰블 수신이 되지 않은 랜덤 액세스 기회의 수를 나타내고, Linit은 기지국에서 할당할 수 있는 랜덤 액세스 기회의 수 중 초기값을 나타내고, Lmax는 기지국에서 할당할 수 있는 랜덤 액세스 기회의 수 중 최대값을 나타내고, Cmax는 Lmax를 할당할 경우 최대로 수용할 수 있는 총 랜덤 액세스 시도하는 단말들의 개수를 나타낸다.
라인 8 부터 11까지는 i가 1일 때의 1차 랜덤 액세스 확률, 2차 랜덤 액세스 확률, 랜덤 액세스 기회의 수에 대한 설정 단계이며, pPACB,1는 1로 설정되고, pSACB,1도 1로 설정되고, Li 및
Figure PCTKR2016005548-appb-I000003
에서 i는 1로 설정하며, L1은 Linit으로 설정된다.
라인 12에서는 Cmax에 대한 값을 계산한다. Cmax는 수학식 4를 통해서 L=Lmax일 경우, 수학식 4를 최대화하도록 하는 1차 랜덤 액세스 단말들의 개수를 나타내는 C* PTP와 2차 랜덤 액세스 단말들의 개수를 나타내는 C* STP의 합으로 나타낼 수 있다. C* PTP와 C* STP는 하기의 수학식 5와 같이 나타낼 수 있다.
Figure PCTKR2016005548-appb-M000005
수학식 5에 있어서, C* PTP는 최대 무선 랜덤 액세스 자원 할당량이 Lmax 인 경우에 1차 랜덤 액세스 단말들의 최대 개수를 나타내고, C* STP는 최대 무선 랜덤 액세스 자원 할당량이 Lmax 인경우에 2차 랜덤 액세스 단말들의 최대 개수를 나타내고, Reff()는 랜덤 액세스 효율로, 무선 랜덤 액세스 자원 활용의 효율성을 나타내고, CPTP는 1차 랜덤 액세스 단말들의 개수를 나타내고, CSTP는 2차 랜덤 액세스 단말들의 개수를 나타내고, Lmax는 최대 무선 랜덤 액세스 자원 할당량을 나타낸다. Lmax일 경우, 기지국이 최대로 수용할 수 있는 총 랜덤 액세스 시도 단말들의 개수인 Cmax는 하기 수학식 6을 통해 나타낼 수 있다.
Figure PCTKR2016005548-appb-M000006
수학식 6에 있어서, Cmax는 기지국이 최대로 수용할 수 있는 총 랜덤 액세스 시도 단말들의 개수를 나타내고, C* PTP는 1차 랜덤 액세스 단말들의 최대 개수를 나타내고, C* STP는 2차 랜덤 액세스 단말들의 최대 개수를 나타낸다.
표 1에서, 라인 13부터 라인 28까지는 i가 증가함에 따라 반복적으로 계산되는 과정을 나타낸다. 라인 14부터 라인 19까지는 현재의 프레임 내에서 프리앰블 송신을 통해 랜덤 액세스를 시도하는 단말의 수를 추정하는 1차 랜덤 액세스 단말들의 개수를 추정하는 단계와 추정한 1차 랜덤 액세스 단말 수와 현재 프레임 내에서 사용한 1차 랜덤 액세스 확률을 통해 다음 프레임에서 랜덤 액세스를 시도하는 단말의 총 수를 추정하는 총 랜덤 액세스 시도 단말 수 추정 단계를 나타낸다.
라인 16부터 라인 18까지는 현재의 프레임 내에서 프리앰블 송신을 통해 랜덤 액세스를 시도한 단말의 수를 추정하는 1차 랜덤 액세스 단말들의 개수를 추정한다. i 프레임의 종료시점에서 기지국은 1차 랜덤 액세스 단말들의 개수를 추정하는 것을 나타낸다. i 프레임의 종료시점에서 기지국은 라인 16에서 의미하는 것처럼
Figure PCTKR2016005548-appb-I000004
를 측정할 수 있다, 라인 17에서는 하기 수학식 7에 의해 계산되는
Figure PCTKR2016005548-appb-I000005
값에 기초하여 하나의 랜덤 액세스 기회에서 프리앰블 송신이 없을 확률
Figure PCTKR2016005548-appb-I000006
를 계산하여 나타낼 수 있다.
Figure PCTKR2016005548-appb-M000007
수학식 7에서,
Figure PCTKR2016005548-appb-I000007
는 i 프레임에서 프리앰블 송신이 없을 확률을 나타내고,
Figure PCTKR2016005548-appb-I000008
는 i 프레임에서 측정된 프리앰블이 수신되지 않은 랜덤 액세스 기회의 수, Li는 i 프레임에서의 랜덤 액세스 기회의 수를 나타낸다.
하나의 랜덤 액세스 기회에서 프리앰블 송신이 없을 확률은 수학식 8에 의해서 계산될 수 있다.
Figure PCTKR2016005548-appb-M000008
수학식 8에서, Pidle,i는 하나의 랜덤 액세스 기회에서 프리앰블 송신이 없을 확률을 나타내고, Li는 i 프레임에서 랜덤 액세스 기회의 수를 나타내고, CPTP,i는 i 프레임에서 1차 랜덤 액세스 단말들의 개수를 나타낸다.
라인 18에서는 pidle,i 값에 기초하여
Figure PCTKR2016005548-appb-I000009
를 수학식 9를 통해 추정할 수 있다.
Figure PCTKR2016005548-appb-M000009
수학식 9에 있어서,
Figure PCTKR2016005548-appb-I000010
는 1차 랜덤 액세스 단말 수에 대한 추정 값을 나타낸다.
라인 19에서는
Figure PCTKR2016005548-appb-I000011
와
Figure PCTKR2016005548-appb-I000012
를 기초하여 수학식 10을 통해 Ni를 계산하고,
Figure PCTKR2016005548-appb-I000013
에
Figure PCTKR2016005548-appb-I000014
를 대입하여,
Figure PCTKR2016005548-appb-I000015
를 계산할 수 있다.
Figure PCTKR2016005548-appb-I000016
은 i+1 프레임에서의 총 랜덤 액세스 시도 단말들의 개수에 대한 추정 값을 나타낸다.
Figure PCTKR2016005548-appb-M000010
수학식 10에서,
Figure PCTKR2016005548-appb-I000017
는 i 번째 프레임에서 랜덤 액세스를 시도하는 단말들의 총개수에 대한 추정값을 나타내고,
Figure PCTKR2016005548-appb-I000018
는 1차 랜덤 액세스 단말 수에 대한 추정 값을 나태고, pPACB,i 는 i 번째 프레임에서 1차 랜덤 액세스 확률을 나타낸다.
라인 20부터 라인 26까지는
Figure PCTKR2016005548-appb-I000019
를 통해 1차 랜덤 액세스 확률, 2차 랜덤 액세스 확률, 랜덤 액세스 기회의 수 결정하는 단계를 나타낸다.
라인 22에서는
Figure PCTKR2016005548-appb-I000020
< Cmax 인 경우와 그렇지 않은 경우를 구분하며,
Figure PCTKR2016005548-appb-I000021
< Cmax인 경우 라인 23의 동작을 수행하고, 그렇지 않은 경우 라인 25의 동작을 수행한다.
라인 23에서는
Figure PCTKR2016005548-appb-I000022
< Cmax 인 경우의 동작을 수행한다.
Figure PCTKR2016005548-appb-I000023
< Cmax 인 경우 수학식 4를 통해
Figure PCTKR2016005548-appb-I000024
에 대하여 수학식 11를 통하여 Li + 1와 CPTP,i + 1를 결정할 수 있다.
Figure PCTKR2016005548-appb-M000011
수학식 11에서, Li + 1는 i+1 프레임에서 랜덤 액세스 기회의 수를 나타내고, CPTP,i+1는 i+1 프레임에서 1차 랜덤 액세스 단말들의 개수를 나타내고, Reff()는 랜덤 액세스 효율을 나타내고, L은 PRACH 서브프레임의 수와 프리앰블의 수의 곱셈 연산으로 얻어지는 랜덤 액세스 기회의 수를 나타내고, CPTP는 1차 랜덤 액세스 단말들의 개수를 나타내고,
Figure PCTKR2016005548-appb-I000025
는 i+1 프레임에서의 총 랜덤 액세스 시도 단말들의 개수에 대한 추정 값을 나타낸다.
또한, 수학식 12를 통하여 pPACB,i +1을 결정할 수 있다.
Figure PCTKR2016005548-appb-M000012
수학식 12에 있어서, pPACB,i + 1는 i+1프레임에서 1차 액세스 클래스 바링 확률을 나타내고, CPTP,i + 1는 i+1 프레임에서 1차 랜덤 액세스 단말들의 개수를 나타내고,
Figure PCTKR2016005548-appb-I000026
는 i+1 프레임에서의 총 랜덤 액세스 시도 단말들의 개수에 대한 추정 값을 나타낸다.
하기 수학식 13을 통하여 pSACB,i +1을 결정할 수 있다.
Figure PCTKR2016005548-appb-M000013
수학식 13에 있어서, pSACB,i + 1는 i+1 프레임에서 2차 액세스 클래스 바링 확률을 나타내고, CPTP,i + 1는 i+1 프레임에서 1차 랜덤 액세스 단말들의 개수를 나타내고,
Figure PCTKR2016005548-appb-I000027
는 i+1 프레임에서의 총 랜덤 액세스 시도 단말들의 개수에 대한 추정 값을 나타낸다.
라인 25에서는
Figure PCTKR2016005548-appb-I000028
≥Cmax인 경우의 동작을 수행한다.
Figure PCTKR2016005548-appb-I000029
≥Cmax인 경우, Lmax만큼의 랜덤 액세스 기회를 할당해야 단말의 랜덤 액세스를 최대한 수용할 수 있으므로, Li + 1는 Lmax로 결정되며, Cmax를 초과한 만큼의 랜덤 액세스는 제한되는 것이 바람직하다. 따라서, 수학식 14를 통하여 기지국이 pPACB,i+1를 결정할 수 있다.
Figure PCTKR2016005548-appb-M000014
수학식 14에 있어서, pPACB,i + 1는 i+1 프레임에서 1차 액세스 클래스 바링 확률을 나타내고, C* PTP는 1차 랜덤 액세스 단말들의 최대 개수를 나타내고,
Figure PCTKR2016005548-appb-I000030
는 i+1 프레임에서의 총 랜덤 액세스 시도 단말들의 개수에 대한 추정 값을 나타낸다.
하기 기지국이, 수학식 15를 통하여 pSACB,i + 1를 결정할 수 있다.
Figure PCTKR2016005548-appb-M000015
수학식 15에 있어서, pSACB,i +1 는 i+1번째 프레임에서 2차 액세스 클래스 바링 확률을 나타내고, C* PTP는 1차 랜덤 액세스 단말들의 최대 개수를 나타내고, C* STP는 2차 랜덤 액세스 단말들의 최대 개수를 나타내고,
Figure PCTKR2016005548-appb-I000031
는 i+1 프레임에서의 총 랜덤 액세스 시도 단말들의 개수에 대한 추정 값을 나타내고, Cmax는 최대 수용 가능한 랜덤 액세스 시도 단말들의 개수를 나타낸다.
도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 다수의 임계값들을 활용하는 랜덤 액세스를 위한 구성을 도시한다. 도 14는 본 발명의 기지국 110, 1차 랜덤 액세스 단말들 120-1, 120-2, 120-3, 120-4, 2차 랜덤 액세스 단말들 140-1, 140-2및 차단된 단말들 130-1, 130-2의 구성을 예시한다. 또한, 도 14는 기지국 110에 대하여 랜덤 액세스를 수행하는 단말들 120-1, 120-2, 120-3, 120-4, 130-1, 130-2, 140-1, 140-2의 총 개수는 8개이고, 제 1 액세스 클래스 바링 확률 pPACB은 0.4이고, 제 2 액세스 클래스 바링 확률 pSACB은 0.8인 네트워크 경우를 예시한다.
도 14를 참고하면, 1차 랜덤 액세스 단말들 120-1, 120-2, 120-3, 120-4는 각각 임의 값 q으로서 0.3, 0.2, 0.1, 0.3을 선택하고, 2차 랜덤 액세스 단말들 140-1, 140-2은 임의 값 q으로서 각각 0.5, 0.7을 선택하고, 차단된 단말들 130-1, 130-2는 임의의 값 q으로서 0.9를 선택한다. 1차 액세스 클래스 바링 확률보다 낮은 임의의 값을 선택하는 1차 랜덤 액세스 단말들 120-1, 120-2, 120-3, 120-4은 제1 모드를 선택한다. 제 1 액세스 클래스 바링 확률보다 높고, 제 2 액세스 클래스 바링 확률보다 낮은 임의의 값 q를 선택하는 2차 랜덤 액세스 단말들 140-1, 140-2는 제2 모드를 선택한다. 제 2 액세스 클래스 바링 확률보다 높은 임의의 값 q를 선택하는 단말들 130-1, 130-2은 랜덤 액세스가 차단된 단말들 130-1, 130-2이다. 또한, 제1 모드로 결정된 단말들은 1차 랜덤 액세스 단말들 120-1, 120-2, 120-3, 120-4이고, 제2 모드로 결정된 단말들은 2차 랜덤 액세스 단말들 140-1, 140-2이다.
1차 랜덤 액세스 단말 120-1은 프리앰블 식별자 1에 대응되는 프리앰블을 선택하고 프리앰블을 기지국 110으로 송신하고, 1차 랜덤 액세스 단말 120-2는 프리앰블 식별자 2에 대응되는 프리앰블을 선택하여 기지국 110으로 송신하고, 1차 랜덤 액세스 단말 120-3 및 1차 랜덤 액세스 단말 120-4는 프리앰블 식별자 5에 대응되는 프리앰블을 선택하여 충돌이 발생했다.
2차 랜덤 액세스 단말 140-1은 프리앰블 식별자 3에 대응되는 프리앰블을 선택하여 기지국 110으로 미송신하고, 2차 랜덤 액세스 단말 140-2는 프리앰블 식별자 4에 대응되는 프리앰블을 선택하여 기지국 110으로 미송신한다.
차단된 단말들 130-1, 130-2는 프리앰블을 선택하지 않고, 대기시간 동안 대기한다.
도 15는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 랜덤 액세스 절차를 도시한다. 도 15는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 다수의 임계값들을 활용하여 랜덤 액세스를 수행하는 단말들의 동작과 다수의 임계값들을 활용하여 랜덤 액세스를 제어하는 기지국 110의 동작을 예시한다.
도 15를 참고하면, 기지국 110이 1501단계에서 최적의 랜덤 액세스 자원 할당 알고리즘을 수행하여 다수의 임계값 및 랜덤 액세스 자원 할당 정보를 결정한다. 최적의 랜덤 액세스 자원 할당 알고리즘은, 무선 통신 시스템에서 자원 활용의 효율성을 최대화하기 위한 것으로서, 기지국 110이 이전 프레임 내에서 랜덤 액세스를 시도한 단말들의 개수를 추정하여, 1차 액세스 클래스 바링 확률, 2차 액세스 클래스 바링 확률 및 랜덤 액세스 자원 할당 정보를 결정한다. 이하 설명의 편의를 위하여 1차 액세스 클래스 바링 확률은 제1차 임계값으로 지칭하고, 2차 액세스 클래스 바링 확률은 제2차 임계값으로 지칭한다.
단말들은 1503단계로 진행하여 기지국 110으로부터 제1차 임계값, 제2차 임계값 및 랜덤 액세스 자원 할당 정보를 포함하는 시스템 정보를 수신한다. 랜덤 액세스 기회의 수 정보는, 가용한 PRACH 서브프레임들의 개수와 가용한 프리앰블들의 개수의 곱으로 결정되는 것으로서, 랜덤 액세스 자원 할당 정보를 통해 획득할 수 있다.
단말들은 각각 임의의 값 q를 결정하고, 수신한 시스템 정보로부터 획득한 제1차 임계값 및 제2차 임계값과 임의의 값 q를 비교함으로써, 1505단계로 진행하여, 제1 액세스 클래스 바링 절차 및 제2 액세스 클래스 바링 절차를 수행한다. 이하 설명의 편의를 위하여 수치를 예를 들어 설명하겠다. 예를 들어, 단말들 120-1, 120-2, 120-3, 120-4이 각각 0.3, 0.2, 0.1, 0.3으로 임의의 값 q를 정하고, 단말들 140-1, 140-2는 각각 0.5, 0.7로 임의의 값 q를 정하고, 단말들 130-1, 130-2는 각각 0.9로 임의의 값 q를 정하고, 제1차 임계값은 0.4로, 제2차 임계값은 0.8로 기지국 110에 의해 결정되었다고 가정한다.
제1 액세스 클래스 바링 절차에서, 단말들 120-1, 120-2, 120-3, 120-4, 130-1, 130-2, 140-1, 140-2는 각각 결정한 임의의 값 q와 제1차 임계값을 비교한다. 제1차 임계값보다 작은 값을 가지는 단말들 120-1, 120-2, 120-3, 120-4는 1차 랜덤 액세스 단말들로써 결정되고, 나머지 단말들 130-1, 130-2, 140-1, 140-2는 1차 랜덤 액세스에서 제외된다. 이어, 제2 액세스 클래스 바링 절차에서, 나머지 단말들 130-1, 130-2, 140-1, 140-2이 각각 결정한 임의의 값 q와 제2차 임계값을 비교한다. 제2차 임계값보다 작은 임의의 값 q를 결정한 단말들 140-1, 140-2은 2차 랜덤 액세스 단말들로써 결정되고, 나머지 단말들 130-1, 130-2은 랜덤 액세스가 차단된 단말들로써 결정되어, T-바링(barring) 시간 동안 대기한다.
1차 랜덤 액세스 단말들 120-1, 120-2, 120-3, 120-4 및 2차 랜덤 액세스 단말들 140-1, 140-2은 1507단계로 진행하여 프리앰블을 각각 선택한다. 프리앰블을 선택하는 것은, 프리앰블을 기지국 110으로 송신하기 위하여, 단말 120-1이 RAPID 1에 대응되는 프리앰블을 선택하고, 단말 120-2가 RAPID 2에 대응되는 프리앰블을 선택하고, 단말들 120-3, 120-4이 RAPID 5에 대응되는 프리앰블을 선택하고, 단말 140-1이 RAPID 3에 대응되는 프리앰블을 선택하고, 단말 140-2가 RAPID 4에 대응되는 프리앰블을 선택하는 것이다. RAPID는 설명의 편의를 위해 프리앰블 식별자로 지칭한다.
이어서, 1509단계로 진행하여 프리앰블 송신과 랜덤 액세스를 수행한다. 1차 랜덤 액세스 단말들 120-1, 120-2, 120-3, 120-4은 프리앰블을 송신함으로써 랜덤 액세스를 시도하고, 2차 랜덤 액세스 단말들 140-1, 140-2는 프리앰블 송신 없이 랜덤 액세스를 시도한다. 2차 랜덤 액세스 단말들 140-1, 140-2의 동작은, 프리앰블을 송신하지 않을 뿐, 랜덤 액세스를 시도하는 것이다.
이어서, 기지국 110이 1511단계로 진행하여 단말들 120-1, 120-2, 120-3, 120-4, 140-1, 140-2로부터 프리앰블을 검출한다. 여기서 기지국 110은 검출되는 적어도 하나의 프리앰블 또는 검출되지 아니하는 적어도 하나의 프리앰블을 확인한다. 프리앰블을 검출하는데 있어서, 기지국 110은, 1차 랜덤 액세스 단말들 120-1, 120-2, 120-3, 120-4의 경우, 프리앰블을 검출할 수 있고, 반면에 2차 랜덤 액세스 단말들 140-1, 140-2 경우, 프리앰블을 검출할 수 없다. 다시 말해, 기지국 110은 검출된 프리앰블에 대하여 적어도 하나의 1차 랜덤 액세스 단말들에 의한 랜덤 액세스 시도로 판단하고, 검출되지 아니한 프리앰블에 대하여 적어도 하나의 2차 랜덤 액세스 단말들에 의한 랜덤 액세스 시도로 판단한다. 기지국 110은 1차 랜덤 액세스 단말들 120-1, 120-2, 120-3, 120-4의 랜덤 액세스 시도가 어느 프리앰블을 통해 수행되었는지, 그리고, 2차 랜덤 액세스 단말들 140-1, 140-2의 랜덤 액세스 시도가 어느 프리앰블을 통해 수행되었는지 판단할 수 있다.
또한, 기지국 110은 프리앰블 검출 결과에 기초하여 랜덤 액세스 응답(random access response)에 포함되는 S-필드를 설정한다. 이때, 기지국은 1차 랜덤 액세스 단말들 120-1, 120-2, 120-3, 120-4의 랜덤 액세스 시도로 판단된 프리앰블에 대응하는 응답에 포함되는 S-필드를 0으로 설정하고, 2차 랜덤 액세스 단말들 140-1, 14002의 랜덤 액세스 시도로 판단된 프리앰블에 대응하여 응답에 포함되는 S-필드를 1로 설정한다.
이후 기지국 110은 1513단계로 진행하여, 프리앰블 별 랜덤 액세스 응답을 송신한다. 여기서 프리앰블 별 랜덤 액세스 응답은, 1차 랜덤 액세스 단말의 랜덤 액세스 시도에 대응하는 응답인지, 2차 랜덤 액세스 단말의 랜덤 액세스 시도에 대응하는 응답인지를 지시하는 필드를 포함한다.
이어 단말들 120-1, 120-2, 120-3, 120-4, 140-1, 140-2은 1515단계로 진행하여 랜덤 액세스 응답을 기지국으로부터 수신한다. 여기서 랜덤 액세스 응답에 포함된 S-필드 정보를 보면 1차 랜덤 액세스 단말 120-1은 프리앰블 식별자 1에서 S-필드가 0으로 설정된 랜덤 액세스 응답을 수신하였고, 1차 랜덤 액세스 단말 120-2는 프리앰블 식별자 2에서 S-필드가 0으로 설정된 랜덤 액세스 응답을 수신하였고, 1차 랜덤 액세스 단말들 120-3, 120-4 또한, 프리앰블 식별자 5에서 S-필드가 0으로 설정된 랜덤 액세스 응답을 수신하였다. 한편, 2차 랜덤 액세스 단말 140-1은 프리앰블 식별자 3에서 S-필드가 1로 설정된 랜덤 액세스 응답을 수신하였고, 2차 랜덤 액세스 단말 140-2은 프리앰블 식별자 4에서 S-필드가 1로 설정된 랜덤 액세스 응답을 수신하였다.
이어서, 단말들 120-1, 120-2, 120-3, 120-4, 140-1, 140-2은 랜덤 액세스 응답에 기초하여 1517단계에서 스케줄 된 송신을 수행한다. 이때, 각각 다른 프리앰블을 선택한 단말들 120-1, 120-2, 140-1, 140-2는 스케줄 된 송신에 기초하여 메시지 송신에 성공하였고, 같은 프리앰블을 선택한 단말들 120-3, 120-4은 스케줄 된 송신에 기초하여 동시에 메시지를 송신하여, 충돌이 발생하였다. 충돌은 메시지 송신이 실패한 것을 나타낸다.
결과적으로 메시지 송신이 성공한 120-1, 120-2, 140-1, 140-2는 랜덤 액세스를 통한 접속에 성공하였으며, 충돌로 인해 메시지 송신이 실패한 120-3과 120-4는 랜덤 액세스를 통한 접속에 실패하였다.
도 16은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 다수의 임계값들을 활용하는 기지국의 랜덤 액세스 제어 절차를 도시한다. 도 16은 랜덤 액세스를 제어하는 기지국의 동작 절차에 대한 예시이다.
도 16을 참고하면, 기지국은 1601단계로 진행하여 랜덤 액세스를 시도하는 단말들의 개수를 추정한다. 단말들의 개수는, 기지국이 시스템 정보를 송신할 현재 프레임의 이전 프레임에서 랜덤 액세스를 시도하는 단말들로부터 프리앰블을 검출함으로써, 추정한다.
이후 기지국은 1603단계로 진행하여 추정한 단말들의 개수에 기초하여 다수의 임계값을 설정한다. 기지국이 설정하는 다수의 임계값은, 랜덤 액세스를 시도하는 단말들의 개수를 제한하기 위한 확률 값으로서, 1차 접속 제한 여부 판단을 위한 제1차 임계값, 2차 접속 제한 여부 판단을 위한 제2차 임계값을 포함할 수 있다. 제1차 임계값은 1차 액세스 클래스 바링 확률 값으로, 제2차 임계값은 2차 액세스 클래스 바링 확률 값으로 지칭될 수 있다.
이후 기지국은 1605단계로 진행하여 단말로 다수의 임계값을 포함하는 시스템 정보를 송신한다. 시스템 정보는 랜덤 액세스를 수행하기 위한 자원인 PRACH 서브프레임, 프리앰블 등의 정보를 포함한다. PRACH 서브프레임은, 랜덤 액세스를 통해 단말이 랜덤 액세스 프리앰블을 송신하는 PRACH를 포함하는 구간으로서, 하나의 프레임 내에서 PRACH 서브프레임 개수는 기지국에 의해 결정된다.
기지국은 1607단계로 진행하여 프리앰블 검출을 시도한다. 다시 말해, 기지국은 PRACH을 통해 수신된 신호에 적어도 하나의 단말에 의해 송신된 프리앰블이 포함되어 있는지 판단한다. 예를 들어, 기지국은 수신된 신호에 대한 상관 연산을 통해 프리앰블을 검출할 수 있다. 이를 통해, 기지국은 검출되는 적어도 하나의 프리앰블 또는 검출되지 아니하는 적어도 하나의 프리앰블을 확인할 수 있다.
이어, 기지국은 1607단계로 진행하여 프리앰블 검출 결과에 따라 S-필드들을 설정한다. 프리앰블 검출 여부를 판단하는데 있어서, 기지국은, 제1 모드로써 결정된 단말로부터 송신된 프리앰블을 검출할 수 있고, 제2 모드로써 결정된 단말에 의해 선택된 프리앰블을 검출할 수 없다. 이에 따라, 기지국은 제1 모드에 해당하는 단말들에 의해 선택된 프리앰블 및 제2 모드에 해당하는 단말들에 의해 선택된 프리앰블을 추정할 수 있다. 즉, 기지국은 검출된 프리앰블에 대응하는 S-필드를 부정의 값으로, 검출되지 아니한 프리앰블에 대응하는 S-필드를 긍정의 값으로 설정한다.
이후, 기지국은 1611단계로 진행하여 랜덤 액세스 응답을 송신한다. 또한, 덤 액세스 응답은, S-필드 외 자원 할당 정보, TA 정보 등을 더 포함할 수 있다.
도 17은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 다수의 임계값들을 활용하는 단말의 랜덤 액세스를 수행 절차를 도시한다. 도 17은 랜덤 액세스를 수행하는 단말의 동작 절차에 대한 예시한다.
도 17을 참고하면, 단말이 1701단계로 진행하여 기지국으로부터 다수의 임계값들을 포함하는 시스템 정보를 수신한다. 다수의 임계값들은 1차 접속 제한 여부 판단을 위한 제1차 임계값, 2차 접속 제한 여부 판단을 위한 제2차 임계값 등의 단말의 접속 제한 여부를 판단을 위한 확률 값들을 포함할 수 있다.
단말은 1703단계에서 랜덤 수를 결정한다. 랜덤 수는 0 이상 1 미만의 범위 내에서 단말에 의하여 결정된다. 랜덤 수는, 다수의 임계값과 비교를 위하여 단말의 접속 제한 여부를 판단하기 위한 기준 값으로써 이용된다.
이어서, 단말이 1705단계로 진행하여 생성된 랜덤 수와 제1차 임계값과 비교한다. 랜덤 수가 제1차 임계값 보다 작은 경우, 단말은 제1 모드로써 선택하고 1707단계로 진행하여, 프리앰블을 송신함으로써 랜덤 액세스를 시도한다.
만일, 랜덤 수가 제1차 임계값보다 크거나 같을 경우, 단말은 1709단계로 진행하여 랜덤 수와 제2차 임계값을 비교한다. 단말 랜덤 수가 제2차 임계값보다 크거나 같은 경우, 단말은 차단된 단말로서 결정되며, 단말은 1711단계로 진행하여 지정된 시간 동안 대기하고, 지정된 시간이 완료 후 1701단계로 진행하여 기지국으로 랜덤 액세스를 시도하고, 기지국으로부터 시스템 정보를 다시 수신한다. 지정된 시간은, T-바링 시간으로 지칭될 수 있다.
만일, 랜덤 수가 제2차 임계값보다 작은 경우, 단말은 제2 모드로써 선택하고, 1713단계로 진행하여 프리앰블 송신 없이 랜덤 액세스를 시도한다. 제2 모드로써 선택한 단말의 동작은, 프리앰블을 송신하지 않을 뿐, 랜덤 액세스를 시도하는 것은 제1 모드로써 선택한 단말의 동작과 동일하다.
1715단계에서 단말은 기지국으로부터 랜덤 액세스 응답을 수신한다. 랜덤 액세스 응답은, 1 또는 0으로 설정된 S-필드 정보를 포함한다. 여기서 S-필드 정보는 기지국이 단말로부터 프리앰블을 검출할 경우, 부정을 나타내는 0으로 설정되고, 프리앰블을 검출하지 아니할 경우, 긍정을 나타내는 1로 설정된다.
이어 단말은 1717단계로 진행하여 수신된 응답에 기초하여 통신을 수행한다. 제1 모드로써 선택한 단말은, 0으로 설정된 S-필드 정보를 포함한 응답을 수신할 경우, 제 1 모드 단말에 대한 랜덤 액세스 응답으로 판단하고, 제2 모드로써 선택한 단말은 1로 설정된 S-필드 정보를 포함한 응답을 수신할 경우, 제 2모드 단말에 대한 랜덤 액세스 응답으로 판단한다. 즉, 제1 모드로써 선택한 단말은, 선택된 프리앰블에 대응하는 응답에 포함되는 필드가 부정의 값으로 설정되면, 응답에 포함된 자원 할당 정보에 의해 지시되는 자원을 통해 접속 절차를 위한 스케줄 된 송신을 수행하고, 제2 모드로써 선택한 단말은, 선택된 프리앰블에 대응하는 응답에 포함되는 필드가 긍정의 값으로 설정되면, 응답에 포함된 자원 할당 정보에 의해 지시되는 자원을 통해 접속 절차를 위한 스케줄 된 송신을 수행한다.
도 18은 무선 통신 시스템에서 액세스 클래스 별로 액세스 클래스 바링을 적용하기 위한 파라미터 설정에 따른 액세스 바링 비트맵을 도시한다. 도 18은 시스템 정보 내 파라미터 설정하여 액세스 클래스 별 접속 제한을 적용한 비트맵들을 예시한다.
도 18의 (a)는 기지국 110이 단말 120으로 SIB(System Information Block) 2를 통해 송신하는 PRACH 서브프레임 구성 정보, 프리앰블 구성정보, 액세스 제어 정보 등을 포함하는 시스템 정보 중, 특별 액세스 클래스(access class, AC) 각각에 대해서 액세스 허용 여부를 제어하기 위한 비트맵을 나타낸다. 액세스 클래스 11은 이동통신사 고유 구분코드인 PLMN(Public Land Mobile Network)를 위해 사용되고, 액세스 클래스 12는 보안 서비스(security service)를 위해 사용되고, 액세스 클래스 13은 공공 기관(public utilities)을 위해 사용되고, 액세스 클래스 14는 긴급 서비스를 위해 이용되고, 액세스 클래스 15는 PLMN 스텝들을 위해 이용된다. 도 18 (a)에서 액세스 클래스11, 액세스 클래스 12, 액세스 클래스 13은 액세스 클래스 바링에 의한 제한적인 액세스를 허용하고, 액세스 클래스 14 및 액세스 클래스 15는 액세스 클래스가 허용됨을 나타낸다.
도 18의 (b)는 기지국 110이 단말 120으로 SIB 14를 통해 송신하는 액세스 제어 정보를 포함하는 시스템 정보 중, 일반 액세스 클래스에 대해서 액세스 허용 여부를 제어하기 위한 비트맵을 나타낸다.
일반적인 단말은 일반 액세스 클래스인 액세스 클래스 0부터 9 중에서 임의의 한 클래스에 속한다.
도 18의 (b)에서는 액세스 클래스 0부터 액세스 클래스 5는 액세스가 차단되고, 액세스 클래스 6부터 9는 액세스가 허용됨을 나타낸다.
도 19는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 액세스 클래스 별로 액세스 클래스 바링을 적용하기 위한 파라미터 설정에 따른 액세스 바링 비트맵을 도시한다. 시스템 정보 내 파라미터 설정하여 액세스 클래스 별 접속을 제어하는데 있어서, 특별 액세스 클래스용 바링 비트맵과 일반 액세스 클래스용 바링 비트맵과 함께 모든 액세스 클래스에 대해서 2차 액세스 허용 여부를 제어하기 위한 비트맵이 운용되는 예를 나타낸다. 도 19의 (a)는 기지국 110이 단말 120으로 송신하는 시스템 정보 중, 특별 액세스 클래스용 바링 비트맵과 일반 액세스 클래스용 바링 비트맵을 함께 나타낸다.
액세스 클래스 0 내지 액세스 클래스 5는, 단말의 액세스가 차단된다. 액세스 클래스 6부터 액세스 클래스 9는, 단말의 액세스가 허용된다. 액세스 클래스 11 내지 액세스 클래스 13은 액세스 클래스 바링에 의한 액세스가 허용된다. 액세스 클래스 14 내지 액세스 클래스 15 는 액세스가 허용된다.
도 19의 (b)는 기지국 110이 단말 120으로 송신하는 새로운 시스템 정보 중, 2차 액세스 바링 비트맵을 나타낸다. 예를 들어, 도 19의 (b)에 대응되는 액세스 클래스 0 내지 액세스 클래스 3과 액세스 클래스 6 내지 9 및 액세스 클래스 13 내지 액세스 클래스 15는 2차 액세스가 차단된다. 액세스 클래스 4 내지 액세스 클래스 5와 액세스 클래스 11 내지 액세스 클래스 12는 2차 액세스 클래스 바링에 의해 2차 액세스가 허용된다. 도 19의 (a)에서 액세스가 차단되었던 액세스 클래스 4 내지 액세스 클래스 5는 도 19의 (b)에 의해 2차 액세스 클래스 바링에 의한 2차 액세스가 허용된다. 도 19의 (a)에서 액세스 클래스 바링에 의한 액세스가 허용되었던 액세스 클래스 11 내지 액세스 클래스 12는 도 19의 (b)에 의해 2차 액세스 클래스 바링에 의한 2차 액세스가 허용된다.
도 20은 무선 통신 시스템에서 저비용(Low cost) MTC(Machine Type Communication) 단말의 랜덤 액세스 위한 두 개의 랜덤 액세스 프레임들을 도시한다. 도 20은 저비용 MTC 단말을 위한 축소된 상향링크 대역폭이 채널 구조에 포함된 것을 예시한다. 도 20의 (a)는, 기존의 축소된 상향링크 대역폭이 고려되지 않은 채널 구조에서의 PRACH 서브프레임 구성에 기초하여 PRACH의 수와 위치가 변하지 않은 것을 예시하고, 도 20의 (b)는, 저비용 MTC를 위한 축소된 상향링크 대역폭 프레임 내에 저비용 MTC단말을 위한 PRACH 서브프레임이 포함됨으로써, PRACH 서브프레임의 개수가 증가한 것을 예시한다. 예를 들어, 축소된 상향링크 대역폭은 상향 1.4Mhz 협대역으로 지칭 될 수 있다. 이하 설명의 편의를 위하여 PRACH 서브프레임을 PRACH로 지칭한다.
도 20의 (a)를 참고 하면, 상향링크 프레임#1 2001은 제어채널 202, 저비용 MTC를 위한 축소된 상량링크 대역폭 2004, 데이터 채널 204를 포함하고, 데이터 채널 204 내의 일부 자원은 랜덤 액세스를 위한 PRACH 206 및 저비용 MTC를 위한 PRACH 2006로서 할당될 수 있다.
기지국은, 저비용 MTC단말을 위한 새로운 시스템 정보를 정의하여, 저비용 MTC를 위한 PRACH 2006를 할당할 수 있다. 저비용 MTC단말은 할당받은 저비용 MTC를 위한 PRACH 2006에서 랜덤 액세스를 시도한다.
도 20의 (b)를 참고하면, 상향링크 프레임#2 2002는 제어채널 202, 저비용 MTC를 위한 축소된 상향링크 대역폭 2004, 데이터 채널 204 를 포함하고, 데이터 채널 204 내의 일부 자원은 랜덤 액세스를 위한 PRACH 206로서 할당될 수 있고, 저비용 MTC단말을 위한 상향링크 대역폭 2006는 저비용 MTC를 위한 PRACH 2006를 포함할 수 있다.
기지국은, 저비용 MTC단말을 위한 새로운 시스템 정보를 정의한다. 따라서, 저비용 MTC단말은 다수의 저비용 MTC를 위한 축소된 상향링크 대역폭 2004내 존재하는 저비용 MTC를 위한 PRACH 2006에서 랜덤 액세스를 시도할 수 있고, 축소된 하향링크 대역폭에서 랜덤 액세스 응답을 수신할 수 있다.
도 21은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 다수의 임계값들을 활용한 저비용 MTC단말의 랜덤 액세스 수행 절차를 도시한다. 도 21은 저비용 MTC단말이 축소된 상향링크 대역폭의 PRACH에서 랜덤 액세스를 시도하고, 축소된 하향링크 대역폭에서 랜덤 액세스 응답(random access response)를 수신하는 랜덤 액세스 절차를 예시한다.
도 21를 참고하면, 기지국 110은 2101단계로 진행하여 저비용 MTC용 제1차 임계값 및 제2차 임계값을 포함하는 시스템 정보 2115를 축소된 하향링크 대역폭이 아닌 대역폭에서 MTC단말 2120으로 송신한다. 제1차 임계값 및 제2차 임계값은 단말의 랜덤 액세스를 제어하기 위해 기지국에 의하여 결정되는 값을 지칭한다.
저비용 MTC단말 2120은 기지국 110으로부터 시스템 정보 2115를 수신하고, 2103단계로 진행하여 랜덤 수 q를 결정한다. 여기서 랜덤 수 q는 제1차 임계값보다 크고 제2차 임계값보다 작은 값이라 가정한다.
이어서, 저비용 MTC단말 2120은 시스템 정보 2115로부터 획득한 제1차 임계값과 랜덤 수 q를 비교하고, 제1차 임계값보다 큰 랜덤 수 q를 결정한 저비용 MTC단말 2120은, 랜덤 수 q가 제1차 임계값보다 큼으로 1차 랜덤 액세스 단말로 결정되지 못한다. 이어서, 저비용 MTC단말 2120은, 제2차 임계값과 랜덤 수 q를 비교한다. 저비용 MTC단말 2120은, 제2차 임계값보다 작은 랜덤 수 q를 결정함으로써, 2차 랜덤 액세스 단말로 결정된다.
2차 랜덤 액세스 단말로 결정된 저비용 MTC단말 2120은 2105단계로 진행하여 저비용 MTC 용 PRACH 2119를 선택하고, 저비용 MTC용 프리앰블을 미송신함으로써, 랜덤 액세스를 시도한다. 저비용 MTC용 프리앰블을 미송신함은, 저비용 MTC단말 2120이 저비용 MTC용 프리앰블을 송신하지 아니하고, 기지국 110으로 랜덤 액세스를 시도함을 나타낸다.
이어서, 기지국 110은 2107단계로 진행하여 프리앰블을 검출을 시도한다. 다시 말해, 기지국 110은 PRACH 2119를 통해 수신된 신호에 적어도 하나의 단말에 의해 송신된 프리앰블이 포함되어 있는지 판단한다. 예를 들어, 기지국 110은 수신된 신호에 대한 상관 연산을 통해 프리앰블을 검출할 수 있다. 이를 통해, 기지국은 검출되는 적어도 하나의 프리앰블 또는 검출되지 아니하는 적어도 하나의 프리앰블을 확인할 수 있다. 이어서 기지국 110은 프리앰블 검출 결과에 기초하여 S-필드들을 설정한다. 프리앰블 검출 여부를 판단하는데 있어서, 기지국 110은 랜덤 액세스 단말로부터 송신된 프리앰블을 검출할 수 있고, 2차 랜덤 액세스 단말로부터 선택된 프리앰블은 검출할 수 없다. 이에 따라, 기지국은 1차 랜덤 액세스 단말에 의해 선택된 프리앰블 식별자 및 2차 랜덤 액세스 단말에 의해 선택된 프리앰블 식별자를 추정할 수 있다. 즉, 기지국은 검출된 프리앰블에 대응하는 S-필드를 부정의 값으로, 검출되지 아니한 프리앰블에 대응하는 S-필드를 긍정의 값으로 설정한다.
기지국 110은 2109단계로 진행하여 S-필드를 포함하는 응답 2117을 축소된 하향링크 대역폭에서 단말들로 송신한다. 이어서 2차 랜덤 액세스 단말은 2111단계로 진행하여 해당되는 프리앰블 식별자에서 응답 2117을 수신하고, S-필드를 확인한다. S-필드가 지시하는 정보가 0이면 1차 랜덤 액세스 단말에 대한 랜덤 액세스 응답임을 나타내고, S-필드가 지시하는 정보가 1이면 2차 랜덤 액세스 단말에 대한 랜덤 액세스 응답임을 나타낸다.
여기서, S-필드가 긍정을 나타내는 1로 설정된 경우 2차 랜덤 액세스 단말은 2113단계로 진행하여 스케줄 된 송신을 수행한다. 스케줄 된 송신을 수행하는 것은, 응답 2117에 포함된 자원 할당 정보에 의해 지시되는 자원을 통해 기지국 110으로 접속 절차를 위한 스케줄 된 송신을 수행하는 것을 나타내는 것이며, 기지국 110으로 자원 할당 정보에 의해 지시되는 자원을 통해 메시지 2121를 송신하는 것을 나타낸다.
도 22는 본 발명의 실시 예에 따른 서로 다른 두 타입의 단말들의 랜덤 액세스를 위한 프레임들을 도시한다. 도 22는 저 비용 MTC를 위한 축소된 대역에서 비-저비용 MTC단말에게도 랜덤 액세스가 허용되는 경우의 프레임 구조를 예시한다. 이하 설명의 편의성을 위해 비-저비용 단말을 일반 단말로 지칭한다.
도 22의 (a)를 참고하면, 프레임#1 2201은 축소된 하향링크 대역폭을 포함한다. 축소된 하향링크 대역폭이 아닌 대역폭에서는 시스템 정보를 송신할 수 있다. 시스템 정보는 랜덤 액세스 자원 정보, 1차 랜덤 액세스 확률, 2차 랜덤 액세스 확률을 포함한다. 프레임#2 2203은 기지국이 저비용 MTC 단말 및 일반 단말들로부터 프리앰블을 검출한 후, 프리앰블 검출 결과에 기초하여 단말들로 송신되는 응답들의 위치를 나타낸다. 즉, 기지국은 응답들을 축소된 하향링크 대역폭에서 저비용 MTC 단말 및 일반 단말로 송신한다. 응답들은 S-필드 정보를 포함하고 있으며, 프리앰블이 검출될 경우, 부정(예:0)을 나타내는 값으로 설정되고, 프리앰블이 검출되지 아니할 경우, 긍정(예:1)을 나타내는 값으로 설정된다.
도 22의 (b)를 참고하면, 프레임#3 2205는 축소된 상향링크 대역폭#1 및 축소된 상향링크 대역폭#2를 포함한다. 여기서 축소된 상향링크 대역폭들은 저비용 MTC 단말의 PRACH 및 일반 단말이 랜덤 액세스를 시도하기 위한 PRACH를 포함할 수 있다. 저비용 MTC단말 및 일반 단말은 축소된 상향링크 대역폭#1 또는 축소된 상향링크 대역폭#2에서 기지국으로 랜덤 액세스를 시도한다. 프레임#4 2207은 저비용 MTC단말이 저비용 MTC단말의 메시지를 기지국으로부터 수신한 응답에 기초하여 축소된 상향링크 대역폭#1 또는 축소된 상향링크 대역폭#2를 통하여 송신하고, 일반 단말이 일반 단말의 메시지를 기지국으로부터 수신한 응답에 기초하여 축소된 상향링크 대역폭이 아닌 대역폭에서 송신 할 수 있음을 나타낸다.
도 23은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 다수의 임계값들을 활용한 두 타입의 단말들의 랜덤 액세스 수행 절차를 도시한다. 도 23은 저비용 MTC단말들과 비-저비용 MTC단말들의 랜덤 액세스를 예시한다.
도 23을 참고하면, 기지국 110은 2301단계로 진행하여 다수의 임계값을 포함하는 새로운 시스템 정보를 프레임#1 2201에서 단말들로 송신한다. 제1차 임계값 및 제2차 임계값은 단말의 랜덤 액세스를 제어하기 위해 기지국 110에 의해 결정되는 값을 지칭하고, 단말들은 저비용 MTC단말들과 저비용 MTC단말이 아닌 비-저비용 MTC단말들을 지칭한다. 새로운 시스템 정보는 저비용 MTC 단말을 위한 제1차 임계값 및 제2차 임계값과 비-저비용 MTC 단말을 위한 제1차 임계값 및 제2차 임계값을 포함할 수 있다.
단말들은 기지국 110으로부터 시스템 정보를 수신하고, 2303단계로 진행하여 랜덤 수 q를 결정한다. 이어서, 단말들은 시스템 정보로부터 획득한 제1차 임계값과 랜덤 수 q를 비교하고, 제1차 임계값보다 작은 랜덤 수 q를 결정한 단말들은 제1 모드로써 결정하고, 제1차 임계값보다 크거나 같고, 제2차 임계값보다 작은 랜덤 수 q를 결정한 단말들은 제2 모드로써 결정한다. 이때, 저비용 MTC 단말을 위한 제1차 임계값은 0보다 크고, 저비용 MTC 단말을 위한 제2차 임계값은 0으로 가정한다. 또한 비-저비용 MTC 단말을 위한 제1차 임계값은 0이며, 비-저비용 MTC 단말을 위한 제2차 임계값은 0보다 큰 것으로 가정한다. 즉, 저비용 MTC단말들은 제1 모드로써 결정하고, 비-저비용 단말들은 제2 모드로써 결정한다. 이하 설명상의 편의를 위하여, 제1 모드로써 결정한 단말들을 1차 랜덤 액세스 단말들로 지칭하고, 제2 모드로써 결정한 단말들을 2차 랜덤 액세스 단말들로 지칭한다.
1차 랜덤 액세스 단말들 및 2차 랜덤 액세스 단말들은 2305단계로 진행하여 각각 결정한 모드에 기초하여 프레임#3 2205의 축소된 상향링크 대역폭#1 및 축소된 상향링크 대역폭#2에서 서브프레임을 선택하고, 프리앰블을 송신 또는 미송신한다. 여기서, 1차 랜덤 액세스 단말들은 PRACH를 선택하고, 프리앰블을 송신함으로써 랜덤 액세스를 시도하고, 2차 랜덤 액세스 단말들은 PRACH를 선택하고, 프리앰블을 송신하지 아니함으로써 랜덤 액세스를 시도한다. 2차 랜덤 액세스가 선택하는 PRACH는 기지국 110이 새롭게 정의하는 시스템 정보에 기초하는 것으로서, 축소된 상향링크 대역폭 프레임 내에 저비용 MTC단말을 위한 PRACH라 할 것이다.
이어서, 기지국 110은 2307단계로 진행하여 프리앰블을 검출을 시도한다. 다시 말해, 기지국 110은 PRACH를 통해 수신된 신호에 적어도 하나의 단말에 의해 송신된 프리앰블이 포함되어 있는지 판단한다. 예를 들어, 기지국 110은 수신된 신호에 대한 상관 연산을 통해 프리앰블을 검출할 수 있다. 이를 통해, 기지국 110은 검출되는 적어도 하나의 프리앰블 또는 검출되지 아니하는 적어도 하나의 프리앰블을 확인할 수 있다. 이어서 기지국 110은 프리앰블 검출 결과에 기초하여 S-필드들을 설정한다. 프리앰블 검출 여부를 판단하는데 있어서, 기지국 110은 랜덤 액세스 단말로부터 송신된 프리앰블을 검출할 수 있고, 2차 랜덤 액세스 단말로부터 선택된 프리앰블은 검출할 수 없다. 이에 따라, 기지국 110은 1차 랜덤 액세스 단말에 의해 선택된 프리앰블 및 2차 랜덤 액세스 단말에 의해 선택된 프리앰블을 추정할 수 있다. 즉, 기지국은 검출된 프리앰블에 대응하는 S-필드를 부정의 값으로, 검출되지 아니한 프리앰블에 대응하는 S-필드를 긍정의 값으로 설정한다.
기지국 110은 2309단계로 진행하여 프레임#2 2203의 축소된 하향링크 대역폭 #1 및 #2에서 응답을 포함하는 메시지를 단말들로 송신한다. 여기서 응답은, 1차 랜덤 액세스 단말의 랜덤 액세스시도에 대응하는 응답인지, 또는, 2차 랜덤 액세스 단말의 랜덤 액세스시도에 대응하는 응답인지 여부를 지시하는 S-필드를 포함한다. 또한 1차 랜덤 액세스 단말에 대해서는 축소된 상향링크 대역폭에서의 스케줄 된 송신을 위한 자원을 할당하며, 2차 랜덤 액세스 단말에 대해서는 축소된 상향링크 대역폭이 아닌 대역폭에서의 스케줄 된 송신을 위한 자원을 할당한다.
이어서 1차 랜덤 액세스 단말들 및 2차 랜덤 액세스 단말들은 2311단계로 진행하여 프레임#2 2203에서 송신되는 응답을 수신하고, S-필드를 확인한다. S-필드가 부정을 나타내는 0으로 설정된 경우 1차 랜덤 액세스 단말들에 대한 랜덤 액세스 응답으로 판단하고, S-필드가 긍정을 나타내는 1로 설정된 경우 2차 랜덤 액세스 단말들에 대한 랜덤 액세스 응답으로 판단한다. 이어서, 1차 및 2차 랜덤 액세스 단말들은, 2313단계로 진행하여 S-필드가 0일 경우, 프레임#4 2207의 축소된 상향링크 대역폭을 통해 1차 랜덤 액세스 단말들의 메시지를 송신하고, S-필드가 긍정을 나타내는 1로 설정된 경우 2차 랜덤 액세스 단말들은 프레임#4 2207의 축소된 상향링크 대역폭이 아닌 대역폭을 통해 2차 랜덤 액세스 단말들의 메시지를 송신한다. 즉, 1차 랜덤 액세스 단말의 경우, 선택된 프리앰블에 대응하는 응답에 포함되는 S-필드가 부정의 값으로 설정되면, 응답에 포함된 자원 할당 정보에 의해 지시되는 자원을 통해 접속 절차를 위한 스케줄 된 송신을 수행한다. 또한 2차 랜덤 액세스 단말의 경우, 선택된 프리앰블에 대응하는 응답에 포함되는 S-필드가 긍정의 값으로 설정되면, 응답에 포함된 자원 할당 정보에 의해 지시되는 자원을 통해 접속 절차를 위한 스케줄 된 송신을 수행한다.
도 24 내지 도 25는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템의 모의 실험 결과를 도시한다. 모의실험은 Steepest Descent 방법을 활용한 MATLAB내 최적화 방식을 활용하였다. 모의실험은 프레임(frame) 단위 (10ms)에서 수행되었고, 셀(cell)에서 존재할 수 있는 최대 MTC 단말의 수는 5000개이다. 도 24 내지 도 25을 참고하면, 제1 상황에 따른 고정적 랜덤 액세스 기회(random access opportunity)는 540이고, 고정적 액세스 클래스 바링 확률은 0.2이고, 제2 상황에 따른 동적 랜덤 액세스 기회는 ideal이고, 고정적 액세스 클래스 바링 확률은 0.2이고, 제3 상황에 따른 고정적 랜덤 액세스 기회는 540이고, 동적 액세스 클래스 바링 확률은 ideal이고, 제4 상황은 본 발명에서 제안하는 ideal한 랜덤 액세스 기회와 액세스 클래스 바링 확률들을 각각으로 설정한 것이고, 제5 상황은 제안하는 추정(estimation)을 위한 수학식 1에 따른 랜덤 액세스 기회와 액세스 클래스 바링 확률을 설정한 경우를 지칭한다. 여기서 ideal 은 실제 단말 수와 항상 일치하는 추정 단말 들의 개수를 활용하는 경우를 지칭하고, 추정은 본 발명의 수학식 1에 기초하여 추정하는 단말들의 개수를 활용하는 경우를 지칭하고, 고정적 랜덤 액세스 기회는 서브프레임 10개 당 프리앰블 개수를 54개로 지정한 값을 지칭한다. 또한, 상제1, 제2, 제3 상황은 종래 액세스 클래스 바링 기술에 따른 설정이다.
도 24를 참고하면, 세로축은 랜덤 액세스 효율성(random access efficiency)를 나타내고, 가로축은 단말의 수를 나타낸다. 여기서, 단말의 수는 새롭게 랜덤 액세스를 시도하는 단말들의 개수를 나타낸다. 첫 프레임에서의 경쟁 단말 수는 0이며, 이전 프레임의 평균 경쟁 단말들의 개수와 현재 프레임의 평균 경쟁 단말들의 개수의 차이가 0.001보다 작을 때를 정상 상태로 정의하였다. 또한, 새롭게 랜덤 액세스를 시도하는 단말들의 개수의 도착 률(arrival rate)은 20000, 35000의 범위를 나타낸다. 이는 프레임당 200 또는 300 수준에서 증가시키는 것을 나타내고, 정상 상태에서 100 프레임의 평균적인 성능 평가를 위한 것이다.
도 24에 나타난 바와 같이, 본 발명의 실시 예를 따르는 제4 및 제5 상황이 제1, 제2, 제3 상황보다 약 40% 향상된 효율성을 나타낸다. 여기서 랜덤 액세스 효율성은 액세스 제한된 단말들의 개수가 감소할수록 증가한다.
도 25을 참고하면, 세로축은 평균 랜덤 액세스 딜레이(delay)를 나타내고, 가로축은 단말의 수를 나타낸다. 여기서, 평균 랜덤 액세스 딜레이는, 액세스가 제한된 단말들이 랜덤 액세스를 통해 접속에 성공하기까지의 시간을 나타내고, 단말의 수는 새롭게 랜덤 액세스를 시도하는 단말들의 개수를 나타낸다.
도 25에 나타난 바와 같이, 본 발명의 실시 예를 따르는 제4 상황은 제1, 제2, 제3 상황에 대비하여 경쟁 단말 수가 자원 수용 한계를 초과하는 시점부터 대략 10배가 감소함을 나타낸다. 이는 제1, 제2, 제3 상황보다 제4 상황에서 랜덤 액세스 자원의 활용에 대한 효율성이 향상됨에 따라 랜덤 액세스를 재시도하는 단말들의 개수가 감소하여 랜덤 액세스를 통해 접속이 성공하기까지의 시간이 최대 10배가 감소함을 나타낸다.
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 기지국 장치에 있어서,
    다수의 임계값들을 포함하는 시스템 정보를 송신하는 통신부와,
    적어도 하나의 단말로부터 송신된 프리앰블(preamble)에 대한 검출 결과에 기초하여 모드 별 랜덤 액세스(random access) 결과를 판단하는 제어부를 포함하고,
    상기 통신부는, 상기 모드 별 랜덤 액세스 결과를 포함하는 메시지를 송신하는 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부는, 랜덤 액세스를 시도하는 단말들의 개수에 대한 추정 값에 기초하여 상기 다수의 임계값들을 결정하는 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 모드는, 프리앰블을 송신함으로써 랜덤 액세스를 시도하는 제1 모드와, 프리앰블을 송신하지 아니함으로써 랜덤 액세스를 시도하는 제2 모드를 포함하는 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 다수의 임계값들은, 상기 적어도 하나의 단말이 상기 제1 모드 및 상기 제2 모드 중 하나를 선택하기 위한 값들을 포함하는 장치.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 메시지는, 적어도 하나의 프리앰블에 대응하는 적어도 하나의 응답을 포함하고,
    상기 적어도 하나의 응답은, 상기 제1 모드의 랜덤 액세스의 시도에 대응하는 응답인지, 또는, 상기 제2 모드의 랜덤 액세스의 시도에 대응하는 응답인지 여부를 지시하는 필드를 포함하는 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 제어부는, 검출된 프리앰블에 대응하는 포함된 상기 필드를 부정(negative)의 값으로 설정하고, 검출되지 아니한 프리앰블에 대응하는 응답에 포함된 상기 필드를 긍정(positive)의 값으로 설정하는 장치.
  7. 무선 통신 시스템에서 상기 청구항 1 내지 상기 청구항 6에 따라 수행되는 기지국 장치의 동작 방법.
  8. 무선 통신 시스템에서 단말 장치에 있어서,
    다수의 임계값들을 포함하는 시스템 정보를 수신하는 통신부와,
    상기 다수의 임계값들에 기초하여 판단되는 모드에 따라 랜덤 액세스(random access)를 수행하는 제어부를 포함하고,
    상기 통신부는, 상기 모드 별 랜덤 액세스 결과를 포함하는 메시지를 수신하는 장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 모드는, 프리앰블을 송신함으로써 랜덤 액세스를 시도하는 제1 모드와, 프리앰블을 송신하지 아니함으로써 랜덤 액세스를 시도하는 제2 모드를 포함하는 장치.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 다수의 임계값들은, 상기 적어도 하나의 단말이 상기 제1 모드 및 상기 제2 모드 중 하나를 선택하기 위한 값들을 포함하는 장치.
  11. 청구항 9에 있어서,
    상기 제어부는, 임의의 값을 생성하고, 상기 임의의 값이 상기 다수의 임계값들에 포함된 제1 값보다 작으면 상기 제1 모드를 선택하고, 상기 랜덤 임의의 값이 상기 다수의 임계값들에 포함된 제1 값보다 크거나 같으면서 상기 다수의 임계값에 포함된 제2 값보다 작으면 상기 제2 모드를 선택하는 장치.
  12. 청구항 9에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 제1 모드가 선택된 경우, 프리앰블(preamble)을 송신함으로써 랜덤 액세스를 시도하도록 제어하고, 상기 제2 모드가 선택된 경우, 상기 프리앰블을 송신하지 아니함으로써 랜덤 액세스를 시도하도록 제어하는 장치.
  13. 청구항 9에 있어서,
    상기 메시지는, 적어도 하나의 프리앰블에 대응하는 적어도 하나의 응답을 포함하고,
    상기 적어도 하나의 응답은, 상기 제1 모드의 랜덤 액세스시도에 대응하는 응답인지, 또는, 상기 제2 모드의 랜덤 액세스시도에 대응하는 응답인지 여부를 지시하는 필드를 포함하는 장치.
  14. 청구항 9에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제1 모드를 선택한 경우, 선택된 프리앰블에 대응하는 응답에 포함되는 상기 필드가 부정의 값으로 설정되면, 상기 응답에 포함된 자원 할당 정보에 의해 지시되는 자원을 통해 접속 절차를 위한 신호를 송신하고,
    상기 제2 모드를 선택한 경우, 선택된 프리앰블에 대응하는 응답에 포함되는 상기 필드가 긍정의 값으로 설정되면, 상기 응답에 포함된 자원 할당 정보에 의해 지시되는 자원을 통해 접속 절차를 위한 신호를 송신하는 장치.
  15. 무선 통신 시스템에서 상기 청구항 8 내지 상기 청구항 14에 따라 수행되는 단말 장치의 동작 방법.
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