WO2018203696A1 - 랜덤 접속 과정을 수행하는 방법 및 이를 위한 장치 - Google Patents

랜덤 접속 과정을 수행하는 방법 및 이를 위한 장치 Download PDF

Info

Publication number
WO2018203696A1
WO2018203696A1 PCT/KR2018/005172 KR2018005172W WO2018203696A1 WO 2018203696 A1 WO2018203696 A1 WO 2018203696A1 KR 2018005172 W KR2018005172 W KR 2018005172W WO 2018203696 A1 WO2018203696 A1 WO 2018203696A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
preamble
nprach
symbol
time
random access
Prior art date
Application number
PCT/KR2018/005172
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
김재형
안준기
신석민
황승계
Original Assignee
엘지전자 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘지전자 주식회사 filed Critical 엘지전자 주식회사
Priority to JP2019560714A priority Critical patent/JP7240328B2/ja
Priority to KR1020197031908A priority patent/KR102133851B1/ko
Priority to US16/610,610 priority patent/US11032853B2/en
Priority to CN201880029511.2A priority patent/CN110583091B/zh
Priority to EP18793973.1A priority patent/EP3621403A4/en
Publication of WO2018203696A1 publication Critical patent/WO2018203696A1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W74/00—Wireless channel access
    • H04W74/08—Non-scheduled access, e.g. ALOHA
    • H04W74/0833—Random access procedures, e.g. with 4-step access
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00—Modulated-carrier systems
    • H04L27/26—Systems using multi-frequency codes
    • H04L27/2601—Multicarrier modulation systems
    • H04L27/2602—Signal structure
    • H04L27/26025—Numerology, i.e. varying one or more of symbol duration, subcarrier spacing, Fourier transform size, sampling rate or down-clocking
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00—Modulated-carrier systems
    • H04L27/26—Systems using multi-frequency codes
    • H04L27/2601—Multicarrier modulation systems
    • H04L27/2602—Signal structure
    • H04L27/2605—Symbol extensions, e.g. Zero Tail, Unique Word [UW]
    • H04L27/2607—Cyclic extensions
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00—Modulated-carrier systems
    • H04L27/26—Systems using multi-frequency codes
    • H04L27/2601—Multicarrier modulation systems
    • H04L27/2602—Signal structure
    • H04L27/261—Details of reference signals
    • H04L27/2613—Structure of the reference signals
    • H04L27/26132—Structure of the reference signals using repetition
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00—Modulated-carrier systems
    • H04L27/26—Systems using multi-frequency codes
    • H04L27/2601—Multicarrier modulation systems
    • H04L27/2647—Arrangements specific to the receiver only
    • H04L27/2655—Synchronisation arrangements
    • H04L27/2689—Link with other circuits, i.e. special connections between synchronisation arrangements and other circuits for achieving synchronisation
    • H04L27/2692—Link with other circuits, i.e. special connections between synchronisation arrangements and other circuits for achieving synchronisation with preamble design, i.e. with negotiation of the synchronisation sequence with transmitter or sequence linked to the algorithm used at the receiver
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L5/00—Arrangements affording multiple use of the transmission path
    • H04L5/003—Arrangements for allocating sub-channels of the transmission path
    • H04L5/0053—Allocation of signaling, i.e. of overhead other than pilot signals
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W72/00—Local resource management
    • H04W72/04—Wireless resource allocation
    • H04W72/044—Wireless resource allocation based on the type of the allocated resource
    • H04W72/0446—Resources in time domain, e.g. slots or frames
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W72/00—Local resource management
    • H04W72/20—Control channels or signalling for resource management
    • H04W72/23—Control channels or signalling for resource management in the downlink direction of a wireless link, i.e. towards a terminal
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W74/00—Wireless channel access
    • H04W74/002—Transmission of channel access control information
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W74/00—Wireless channel access
    • H04W74/002—Transmission of channel access control information
    • H04W74/006—Transmission of channel access control information in the downlink, i.e. towards the terminal
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W74/00—Wireless channel access
    • H04W74/08—Non-scheduled access, e.g. ALOHA
    • H04W74/0866—Non-scheduled access, e.g. ALOHA using a dedicated channel for access
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • 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 a wireless communication system, and more particularly, to a method and apparatus for performing a random access procedure for effective range improvement.
  • NR new RAT
  • An object of the present invention is to provide a method and apparatus for performing a random access process for effective range improvement in a wireless communication system.
  • an object of the present invention is the structure or format and / or random structure of a random access preamble for effectively transmitting and receiving a random access preamble for narrowband Internet of Things (NB-IoT) communication in a wireless communication system supporting an extended cell radius
  • the present invention provides a method and apparatus for performing the access process.
  • a method for performing a random access procedure by a terminal in a wireless communication system comprising: receiving narrowband physical random access channel (NPRACH) configuration information from a base station; And repeatedly transmitting an NPRACH preamble based on the received NPRACH configuration information, wherein a time gap between the completion time of the last repetitive transmission of the NPRACH preamble and the next subframe is greater than the guard time.
  • NPRACH narrowband physical random access channel
  • the last repetitive transmission of the NPRACH preamble may be dropped or punctured by the difference between the guard time and the time interval in the last repetitive transmission of the NPRACH preamble.
  • a terminal for performing a random access procedure in a wireless communication system comprising: an RF transceiver; And a processor operatively connected to the RF transceiver, the processor receiving narrowband physical random access channel (NPRACH) configuration information from a base station, and based on the received NPRACH configuration information.
  • NPRACH narrowband physical random access channel
  • Repetitively transmit an NPRACH preamble and if the time gap between the completion time of the last repetitive transmission of the NPRACH preamble and the next subframe is less than the guard time, the last repetitive transmission of the NPRACH preamble is dropped. Or punctured by the difference between the guard time and the time interval in the last repetitive transmission of the NPRACH preamble.
  • the guard time may be set through the NPRACH configuration information.
  • the number of repetitive transmissions of the NPRACH preamble may be set through the NPRACH configuration information.
  • the number of repetitive transmissions is set to 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128.
  • the repetitive transmission of the NPRACH preamble The number of times may be set to the next higher repetition number of transmissions.
  • the NPRACH preamble may include four symbol groups, and each of the four symbol groups may include a cyclic prefix portion corresponding to three symbols and a sequence portion corresponding to three symbols.
  • symbol level scrambling may be applied to each of the four symbol groups.
  • symbol group level scrambling may be applied to the four symbol groups.
  • the NPRACH preamble includes four symbol groups, and each of the four symbol groups may include a cyclic prefix portion having three symbol lengths and a sequence portion having five symbol lengths.
  • symbol level scrambling may be applied to each of the four symbol groups.
  • symbol group level scrambling may be applied to the four symbol groups.
  • the subcarrier spacing for the NPRACH preamble may be set to 1.5 kilohertz (kHz) or less.
  • the NPRACH preamble includes four symbol groups, and each of the four symbol groups may include a cyclic prefix portion corresponding to one symbol and a sequence portion corresponding to one symbol.
  • the method further comprises receiving information indicating whether the guard time is applied to the last repetitive transmission of the NPRACH preamble, indicating that the guard time is not applied to the last repetitive transmission of the NPRACH preamble and If the time gap is less than the guard time, the last repetitive transmission of the NPRACH preamble may not be dropped or punctured.
  • the guard time is applied to the last repetitive transmission of the NPRACH preamble and the time gap is less than the guard time, the last repetitive transmission of the NPRACH preamble is dropped or the guard is applied. It may be punctured by the difference between time and the time interval.
  • the range can be effectively improved in performing the random access procedure in the wireless communication system.
  • NB-IoT narrowband Internet of Things
  • FIG. 1 illustrates a structure of a radio frame that can be used in the present invention.
  • FIG. 2 illustrates a resource grid for a downlink slot that may be used in the present invention.
  • FIG 3 illustrates a structure of a downlink subframe that can be used in the present invention.
  • FIG. 4 illustrates a structure of an uplink subframe that can be used in the present invention.
  • FIG. 6 illustrates an NPRACH preamble transmission method.
  • FIG 13 illustrates the number of repetitions and the time interval set in accordance with the present invention.
  • FIG. 15 illustrates a base station and a terminal to which the present invention can be applied.
  • CDMA code division multiple access
  • FDMA frequency division multiple access
  • TDMA time division multiple access
  • OFDMA orthogonal frequency division multiple access
  • SC-FDMA single carrier frequency division multiple access
  • CDMA may be implemented with a radio technology such as Universal Terrestrial Radio Access Network (UTRAN) or CDMA2000.
  • TDMA may be implemented with wireless technologies such as Global System for Mobile communications (GSM) / General Packet Radio Service (GPRS) / Enhanced Data Rates for GSM Evolution (EDGE).
  • GSM Global System for Mobile communications
  • GPRS General Packet Radio Service
  • EDGE Enhanced Data Rates for GSM Evolution
  • OFDMA may be implemented in a wireless technology such as IEEE 802.11 (Wi-Fi), IEEE 802.16 (WiMAX), IEEE 802.20, Evolved UTRAN (E-UTRAN), and the like.
  • UTRAN is part of the Universal Mobile Telecommunications System (UMTS).
  • the 3rd Generation Partnership Project (3GPP) long term evolution (LTE) system is part of Evolved UMTS (E-UMTS) using E-UTRAN
  • 3GPP LTE-A (Advanced) system is an evolution of 3GPP LTE and LTE-A Pro system is an evolution of 3GPP LTE-A.
  • 3GPP LTE / LTE-A / LTE-A Pro 3GPP LTE / LTE-A / LTE-A Pro
  • specific terms used in the following description are provided to help the understanding of the present invention, and the use of the specific terms may be modified in other forms without departing from the technical principles of the present invention.
  • the present invention can be applied not only to a system according to 3GPP LTE / LTE-A / LTE-A Pro standard, but also to a system according to another 3GPP standard, IEEE 802.xx standard, or 3GPP2 standard, and 3GPP 5G or NR (New It can also be applied to next generation communication systems such as RAT.
  • a user equipment may be fixed or mobile, and includes various devices that communicate with a base station (BS) to transmit and receive data and / or control information.
  • the UE is a terminal, a mobile station (MS), a mobile terminal (MT), a user terminal (UT), a subscriber station (SS), a wireless device, a personal digital assistant (PDA), a wireless modem. ), Handheld devices, and the like.
  • the UE may be mixed with the terminal.
  • a base station generally refers to a fixed station that communicates with a UE and / or another BS, and communicates with the UE and another BS to exchange various data and control information.
  • the BS is an Advanced Base Station (ABS), a Node-B (NB), an evolved-NodeB (NB), an next generation NodeB (gNB), a Base Transceiver System (BTS), an Access Point, an PS Server, node, and TP (Transmission Point) may be called other terms.
  • ABS Advanced Base Station
  • NB Node-B
  • NB evolved-NodeB
  • gNB next generation NodeB
  • BTS Base Transceiver System
  • Access Point an PS Server
  • node node
  • TP Transmission Point
  • the base station BS may be mixed with an eNB or a gNB.
  • a terminal receives information from a base station through downlink (DL) and transmits information to the base station through uplink (UL).
  • the information transmitted and received by the base station and the terminal includes general data information and various control information, and various physical channels exist according to the type / use of the information they transmit and receive.
  • an initial cell search operation such as synchronization with a base station is performed.
  • the UE receives a Primary Synchronization Signal (PSS) and a Secondary Synchronization Signal (SSS) from the base station, synchronizes with the base station, and obtains information such as a cell identity.
  • PSS Primary Synchronization Signal
  • SSS Secondary Synchronization Signal
  • the terminal may obtain system information broadcast in the cell through a physical broadcast channel (PBCH) from the base station.
  • PBCH physical broadcast channel
  • the terminal may check a downlink channel state by receiving a downlink reference signal (DL RS) in an initial cell search step.
  • DL RS downlink reference signal
  • the UE After the initial cell search, the UE receives a physical downlink shared channel (PDSCH) according to physical downlink control channel (PDCCH) and physical downlink control channel information to receive more specific system information. Can be obtained.
  • PDSCH physical downlink shared channel
  • PDCCH physical downlink control channel
  • the terminal may perform a random access procedure to complete the access to the base station.
  • the UE transmits a preamble through a physical random access channel (PRACH), and receives a response message for the preamble through a physical downlink control channel and a corresponding physical downlink shared channel.
  • PRACH physical random access channel
  • contention resolution procedure such as transmission of an additional physical random access channel and reception of a physical downlink control channel and a corresponding physical downlink shared channel may be performed. .
  • the UE After performing the above-described procedure, the UE subsequently receives a physical downlink control channel / physical downlink shared channel and a physical uplink shared channel (PUSCH) / physical uplink as a general uplink / downlink signal transmission procedure.
  • Physical Uplink Control Channel (PUCCH) transmission may be performed.
  • the control information transmitted from the terminal to the base station is collectively referred to as uplink control information (UCI).
  • UCI includes Hybrid Automatic Repeat and reQuest Acknowledgment / Negative-ACK (HARQ ACK / NACK), Scheduling Request (SR), Channel State Information (CSI), and the like.
  • HARQ ACK / NACK Hybrid Automatic Repeat and reQuest Acknowledgment / Negative-ACK
  • SR Scheduling Request
  • CSI Channel State Information
  • the CSI includes a Channel Quality Indicator (CQI), a Precoding Matrix Indicator (PMI), a Rank Indication (RI), and the like.
  • CQI Channel Quality Indicator
  • PMI Precoding Matrix Indicator
  • RI Rank Indication
  • UCI is generally transmitted through PUCCH, but may be transmitted through PUSCH when control information and traffic data should be transmitted at the same time. In addition, the UCI may be aperiodically transmitted through the PUSCH by the request / instruction of the network.
  • FIG. 1 illustrates a structure of a radio frame that can be used in the present invention.
  • OFDM orthogonal frequency division multiplexing
  • SFs subframes
  • a subframe is defined as a predetermined time interval including a plurality of OFDM symbols.
  • the LTE (-A) system supports a type 1 radio frame structure applicable to frequency division duplex (FDD) and a type 2 radio frame structure applicable to time division duplex (TDD).
  • FDD frequency division duplex
  • TDD time division duplex
  • a downlink radio frame consists of 10 subframes, and one subframe consists of two slots in the time domain.
  • the time taken for one subframe to be transmitted is called a Transmission Time Interval (TTI).
  • TTI may refer to the time taken for one slot to be transmitted.
  • one subframe may have a length of 1 ms, and one slot may have a length of 0.5 ms.
  • One slot includes a plurality of OFDM symbols in the time domain and a plurality of resource blocks (RBs) in the frequency domain.
  • RBs resource blocks
  • an OFDM symbol represents one symbol period.
  • An OFDM symbol may also be referred to as an SC-FDMA symbol or symbol period.
  • the resource block RB as a resource allocation unit may include a plurality of consecutive subcarriers in one slot.
  • the number of OFDM symbols included in one slot may vary depending on the configuration of a cyclic prefix (CP).
  • CP has an extended CP (normal CP) and a normal (normal CP).
  • normal CP when an OFDM symbol is configured by a normal CP, the number of OFDM symbols included in one slot may be seven.
  • the OFDM symbol is configured by the extended CP, since the length of one OFDM symbol is increased, the number of OFDM symbols included in one slot is smaller than that of the normal CP.
  • the number of OFDM symbols included in one slot may be six.
  • an extended CP may be used to further reduce intersymbol interference.
  • Type 2 radio frame is composed of two half frames, each half frame is composed of five subframes, downlink period (eg, downlink pilot time slot (DwPTS), guard period, GP) ), And an uplink period (eg, UpPTS (Uplink Pilot Time Slot)).
  • Downlink period eg, downlink pilot time slot (DwPTS), guard period, GP
  • UpPTS Uplink Pilot Time Slot
  • One subframe consists of two slots.
  • the downlink period eg, DwPTS
  • the downlink period is used for initial cell search, synchronization, or channel estimation in the terminal.
  • an uplink period eg, UpPTS
  • UpPTS is used to synchronize channel estimation at the base station with uplink transmission synchronization of the terminal.
  • a SRS Sounding Reference Signal
  • PRACH transport random access preamble
  • Physical Random Access Channel Physical Random Access Channel
  • the structure of the radio frame described above is merely an example, and the number of subframes included in the radio frame, the number of slots included in the subframe, and the number of symbols included in the slot may be variously changed.
  • FIG. 2 illustrates a resource grid for a downlink slot that may be used in the present invention.
  • the downlink slot includes a plurality of OFDM symbols in the time domain.
  • one downlink slot includes 7 OFDM symbols and one resource block (RB) is illustrated as including 12 subcarriers in the frequency domain.
  • Each element on the resource grid is referred to as a resource element (RE).
  • One RB contains 12x7 REs.
  • the number N DL of RBs included in the downlink slot depends on the downlink transmission band.
  • the structure of the uplink slot may be the same as the structure of the downlink slot.
  • the resource grid of the slot described above is merely an example, and the number of symbols, resource elements, and RBs included in the slot may vary.
  • FIG 3 illustrates a structure of a downlink subframe that can be used in the present invention.
  • up to three (or four) OFDM symbols located in front of the first slot in a subframe correspond to a control region for control channel allocation.
  • the remaining OFDM symbols correspond to a data region to which a Physical Downlink Shared Channel (PDSCH) is allocated, and the basic resource unit of the data region is RB.
  • PDSCH Physical Downlink Shared Channel
  • Examples of the downlink control channel used in the LTE (-A) system include a Physical Control Format Indicator Channel (PCFICH), a Physical Downlink Control Channel (PDCCH), a Physical Hybrid ARQ Indicator Channel (PHICH), and the like.
  • the PCFICH is transmitted in the first OFDM symbol of a subframe and carries information about the number of OFDM symbols used for transmission of a control channel within the subframe.
  • the PCFICH is composed of four Resource Element Groups (REGs), and each REG is evenly distributed in the control region based on the cell ID.
  • REG Resource Element Group
  • One REG may be composed of four resource elements.
  • PCFICH indicates a value of 1 to 3 (or 2 to 4) and is modulated by Quadrature Phase Shift Keying (QPSK).
  • PHICH carries a HARQ ACK / NACK signal in response to the uplink transmission.
  • the PHICH is allocated on the remaining REG except for the CRS and the PCFICH (first OFDM symbol).
  • the PHICH is allocated to three REGs that are distributed as much as possible in the frequency domain. The PHICH will be described in more detail below.
  • the PDCCH is allocated within the first n OFDM symbols (hereinafter, control regions) of the subframe.
  • n is indicated by the PCFICH as an integer of 1 or more.
  • Control information transmitted through the PDCCH is referred to as downlink control information (DCI).
  • the PDCCH includes a transmission format and resource allocation information of a downlink shared channel (DL-SCH), a transmission format and resource allocation information of an uplink shared channel (UL-SCH), a paging channel, Resource allocation information of higher layer control messages such as paging information on PCH), system information on DL-SCH, random access response transmitted on PDSCH, Tx power control command set for individual terminals in a terminal group, Tx power control command, It carries information on activation instruction of VoIP (Voice over IP).
  • DL-SCH downlink shared channel
  • UL-SCH uplink shared channel
  • paging channel Resource allocation information of higher layer control messages
  • system information on DL-SCH random access response transmitted on PDSCH
  • the DCI format includes a hopping flag, RB allocation, Modulation Coding Scheme (MCS), Redundancy Version (RV), New Data Indicator (NDI), Transmit Power Control (TPC), and cyclic shift depending on the purpose. It optionally includes information such as a DM-RS (DeModulation Reference Signal), a CQI (Channel Quality Information) request, a HARQ process number, a transmitted precoding matrix indicator (TPMI), and a precoding matrix indicator (PMI) confirmation.
  • MCS Modulation Coding Scheme
  • RV Redundancy Version
  • NDI New Data Indicator
  • TPC Transmit Power Control
  • the base station determines the PDCCH format according to the DCI to be transmitted to the terminal, and adds a cyclic redundancy check (CRC) to the control information.
  • the CRC is masked with an identifier (eg, a radio network temporary identifier (RNTI)) according to the owner or purpose of use of the PDCCH.
  • RNTI radio network temporary identifier
  • an identifier eg, cell-RNTI (C-RNTI)
  • C-RNTI cell-RNTI
  • a paging identifier eg, paging-RNTI (P-RNTI)
  • P-RNTI paging-RNTI
  • a system information RNTI (SI-RNTI) may be masked to the CRC. If the PDCCH is for a random access response, a random access-RNTI (RA-RNTI) may be masked to the CRC.
  • a TPC-RNTI Transmit Power Control-RNTI
  • the TPC-RNTI is a TPC-PUCCH-RNTI for PUCCH power control and a TPC-PUSCH- for PUSCH power control.
  • RNTI may be included.
  • MCCH multicast control channel
  • M-RNTI multimedia broadcast multicast service-RNTI
  • DCI downlink control information
  • Various DCI formats are defined depending on the application. Specifically, DCI formats 0 and 4 (hereinafter, UL grants) are defined for uplink scheduling, and DCI formats 1, 1A, 1B, 1C, 1D, 2, 2A, 2B, and 2C (hereinafter, DL grant) is defined.
  • the DCI format includes a hopping flag, RB allocation, Modulation Coding Scheme (MCS), Redundancy Version (RV), New Data Indicator (NDI), Transmit Power Control (TPC), and cyclic shift DM-RS ( It optionally includes information such as a DeModulation Reference Signal (CQI), Channel Quality Information (CQI) request, HARQ process number, Transmitted Precoding Matrix Indicator (TPMI), Precoding Matrix Indicator (PMI) confirmation.
  • MCS Modulation Coding Scheme
  • RV Redundancy Version
  • NDI New Data Indicator
  • TPC Transmit Power Control
  • cyclic shift DM-RS It optionally includes information such as a DeModulation Reference Signal (CQI), Channel Quality Information (CQI) request, HARQ process number, Transmitted Precoding Matrix Indicator (TPMI), Precoding Matrix Indicator (PMI) confirmation.
  • CQI DeModulation Reference Signal
  • CQI Channel Quality Information
  • TPMI Transmitted
  • a limited set of CCE locations where a PDCCH can be located for each UE is defined.
  • the limited set of CCE locations where the UE can find its own PDCCH may be referred to as a search space (SS).
  • the search space has a different size according to each PDCCH format.
  • UE-specific and common search spaces are defined separately. Since the base station does not provide the terminal with information about where the PDCCH is in the search space, the terminal finds its own PDCCH by monitoring a set of PDCCH candidates in the search space. Here, monitoring means that the UE attempts to decode the received PDCCH candidates according to each DCI format. Finding the PDCCH in the search space is called blind decoding or blind detection. Through blind detection, the UE simultaneously performs identification of the PDCCH transmitted to itself and decoding of control information transmitted through the corresponding PDCCH.
  • FIG. 4 illustrates a structure of an uplink subframe that can be used in the present invention.
  • the uplink subframe includes a plurality of slots (eg, two).
  • the slot may include different numbers of SC-FDMA symbols according to the CP length. For example, in case of a normal CP, a slot may include 7 SC-FDMA symbols.
  • the uplink subframe is divided into a data region and a control region in the frequency domain.
  • the data area includes a PUSCH and is used to transmit data signals such as voice.
  • the control region contains a PUCCH and is used to transmit control information.
  • the random access procedure is used to transmit data (short length) on the uplink.
  • the random access procedure is performed at the initial access in the RRC_IDLE state, the initial access after the radio link failure, the handover requiring the random access process, and the generation of uplink / downlink data requiring the random access process in the RRC_CONNECTED state.
  • Some RRC messages such as a Radio Resource Control (RRC) Connection Request Message, a Cell Update Message, and an URA Update Message, are also transmitted using a random access procedure.
  • the logical channels Common Control Channel (CCCH), Dedicated Control Channel (DCCH), and Dedicated Traffic Channel (DTCH) may be mapped to the transport channel RACH.
  • CCCH Common Control Channel
  • DCCH Dedicated Control Channel
  • DTCH Dedicated Traffic Channel
  • the transport channel RACH is mapped to the physical channel physical random access channel (PRACH).
  • PRACH physical channel physical random access channel
  • the terminal physical layer first selects one access slot and one signature and transmits the PRACH preamble in uplink.
  • the random access process is divided into a contention based process and a non-contention based process.
  • a terminal receives and stores information about a random access from a base station through system information. After that, if a random access is required, the UE transmits a random access preamble (also referred to as message 1 or Msg1) to the base station (S510). When the base station receives the random access preamble from the terminal, the base station transmits a random access response message (also referred to as message 2 or Msg2) to the terminal (S520).
  • the downlink scheduling information on the random access response message may be CRC masked with a random access-RNTI (RA-RNTI) and transmitted on an L1 / L2 control channel (PDCCH).
  • the UE may receive and decode a random access response message from a physical downlink shared channel (PDSCH). Thereafter, the terminal checks whether the random access response message includes random access response information indicated to the terminal. Whether the random access response information indicated to the presence of the self may be determined by whether there is a random access preamble ID (RAID) for the preamble transmitted by the terminal.
  • the random access response information includes a timing advance (TA) indicating timing offset information for synchronization, radio resource allocation information used for uplink, and a temporary identifier (eg, Temporary C-RNTI) for identifying a terminal. do.
  • the UE When the UE receives the random access response information, the UE performs uplink transmission (also referred to as message 3 or Msg3) including an RRC connection request message on an uplink shared channel (SCH) according to radio resource allocation information included in the response information. It performs (S530).
  • the base station After receiving the uplink transmission from the terminal, the base station transmits a message for contention resolution (also referred to as message 4 or Msg4) to the terminal (S540).
  • the message for contention resolution may be referred to as a contention resolution message and may include an RRC connection establishment message.
  • the terminal After receiving the contention resolution message from the base station, the terminal completes the connection setup and transmits a connection setup complete message (also called message 5 or Msg5) to the base station (S550).
  • the base station may allocate a non-contention random access preamble to the terminal before the terminal transmits the random access preamble (S510).
  • the non-competitive random access preamble may be allocated through dedicated signaling such as a handover command or a PDCCH.
  • the UE may transmit the allocated non-competitive random access preamble to the base station similarly to step S510.
  • the base station may transmit a random access response to the terminal similarly to the step S520.
  • HARQ is not applied to the random access response (S520) in the above-described random access procedure, but HARQ may be applied to a message for uplink transmission or contention resolution for the random access response. Therefore, the UE does not need to transmit ACK / NACK for the random access response.
  • next generation system it is considered to configure a low-cost / low-spec terminal mainly for data communication such as meter reading, water level measurement, surveillance camera utilization, and inventory reporting of a vending machine.
  • these terminals have low device complexity and low power consumption, they seek to provide appropriate throughput between connected devices, and may be referred to as machine type communication (MTC) or Internet of Things (IoT) terminals for convenience.
  • MTC machine type communication
  • IoT Internet of Things
  • the terminal will be referred to collectively as UE.
  • the next generation system may perform narrowband communication (or NB-IoT communication) in utilizing a cellular network or a third network.
  • the narrow band may be 180 kHz.
  • the UE (or NB-IoT UE) or eNB may transmit multiplexed single or multiple physical channels in the corresponding area.
  • the NB-IoT UE may perform communication in an area where a channel environment is poor, such as under a bridge, under the sea, or at sea, and in this case, to compensate for this, the NB-IoT UE may repeatedly transmit a specific channel (for example, repeatedly transmit for several TTI) And / or perform power boosting.
  • An example of power amplification may be in the form of further reducing the frequency resource area to be transmitted in a specific band to drive power per hour to a specific resource.
  • a specific channel is transmitted through a resource block (RB) consisting of 12 REs
  • a specific RE (s) is allocated to power to be distributed through the entire RB by selecting and allocating a specific RE instead of an RB unit. You can also drive.
  • a method of performing communication by concentrating data and power in one RE in an RB may be referred to as a single-tone transmission method.
  • NB-IoT may be mixed with cellular IoT (or cIoT).
  • the NPRACH preamble refers to a PRACH preamble for NB-IoT supported by the LTE-A Pro system and may be collectively referred to as a PRACH preamble.
  • the random access symbol group of FIG. 6 may be referred to as a (N) PRACH symbol group and is referred to simply as a symbol group.
  • the NPRACH preamble is composed of four symbol groups (symbol group 0 to symbol group 3), and each symbol group may be composed of a cyclic prefix (CP) and a sequence part as illustrated in FIG. 6.
  • the sequence portion may consist of five subblocks, each subblock including the same symbol. For example, the same symbol may have a fixed symbol value 1.
  • the NPRACH preamble is transmitted within a designated frequency domain, which is a subcarrier offset (e.g., set via higher layer signals (e.g. RRC layer signals) or system information (e.g. SIB2). ) And the number of subcarriers (e.g., Can be determined by Each symbol group constituting the NPRACH preamble is transmitted without a gap, and frequency hops for each symbol group within a designated frequency domain.
  • a subcarrier offset e.g., set via higher layer signals (e.g. RRC layer signals) or system information (e.g. SIB2).
  • the number of subcarriers e.g., Can be determined by
  • Each symbol group constituting the NPRACH preamble is transmitted without a gap, and frequency hops for each symbol group within a designated frequency domain.
  • Equation 1 Is the starting subcarrier index of the NPRACH preamble and is determined by Equation 2.
  • Equation 1 Denotes a subcarrier offset and is determined by equation (3).
  • equation (2) Can be given as
  • equation (3) Denotes the subcarrier offset for symbol group 0 of the NPRACH preamble and is determined by equation (4).
  • equation (3) Is determined by Equation 5, silver Is a value selected from.
  • the NPRACH preamble may be repeatedly transmitted a specific number of times (eg, N of FIG. 6) for coverage enhancement or coverage extension.
  • the specific number of repetitions may be set through higher layer signals (eg, RRC layer signals) or system information (eg, SIB2).
  • Four symbol groups constituting the NPRACH preamble (symbol group 0 to symbol group 3) are transmitted while hopping to a frequency position determined using Equations 1 to 5 for each symbol group.
  • Each symbol group of the NPRACH preamble may also be frequency-hopped and transmitted based on Equations 1 to 5.
  • FIG. By applying the same scheme, the NPRACH preamble may be repeatedly transmitted a specific number of times (eg, N).
  • the frequency position of the first symbol group (ie, symbol group 0) of each NPRACH preamble repeatedly transmitted may be randomly determined.
  • the guard time is not applied to the NPRACH preamble. Accordingly, in the case of the NPRACH preamble illustrated in FIG. 6, the supporting cell radius may be determined by considering the CP length instead of the guard time.
  • Cell radius (beam) * (CP length / 2)
  • Table 1 illustrates an approximate value of CP length and cell radius according to the NPRACH preamble format.
  • the NPRACH preamble format may have formats 0 and 1, and each NPRACH preamble format may have the same sequence length and different CP lengths.
  • the CP length may be set through an upper layer signal (eg, RRC layer signal) or system information (eg, SIB2), and a corresponding NPRACH preamble format may be determined according to the CP length.
  • RRC layer signal eg, RRC layer signal
  • SIB2 system information
  • us represents microseconds and km represents kilometers.
  • a guard time GT may be given in consideration of a round trip delay (RTD) according to a cell radius.
  • RTD round trip delay
  • a terminal at the edge of a cell and a terminal at the center of the cell transmit a PRACH preamble in the same TTI (eg, a subframe or slot)
  • the base station can receive the PRACH preamble of each terminal within the corresponding TTI. Protection time can be given to ensure that
  • RTD round trip delay
  • (cell radius) (beam) * (RTD / 2) and RTD corresponds to guard time, so the relationship between cell radius and guard time It can be represented by the equation (7).
  • Table 2 illustrates the approximate values of CP length, GT length, and cell radius according to the preamble format of the existing LTE / LTE-A system.
  • the preamble format value is indicated by the PRACH configuration index.
  • Preamble format 0 can be transmitted in one TTI (eg 1 ms)
  • preamble formats 1 and 2 can be transmitted in two TTIs (eg 2 ms)
  • preamble format 3 has three TTIs (eg 3 ms). In ms, where ms represents milliseconds. In Table 2, us represents microseconds and km represents kilometers.
  • the maximum cell radius supported by the current LTE system is 100.2 km. Accordingly, the UE for NB-IoT needs to support at least the same level of cell radius in order to perform in-band operation using the LTE network.
  • the base station may need to manage or adjust uplink transmission timing of each terminal individually. As such, management or adjustment of the transmission timing performed by the base station may be referred to as timing advance or timing alignment.
  • Timing advance or timing alignment may be performed through a random access procedure as described above.
  • the base station may receive a random access preamble from the terminal and calculate a timing advance value using the received random access preamble.
  • the calculated timing advance value is transmitted to the terminal through a random access response, and the terminal may update the signal transmission timing based on the received timing advance value.
  • the base station may receive an uplink reference signal (eg, a sounding reference signal (SRS)) periodically or randomly transmitted from the terminal to calculate a timing advance, and the terminal may transmit a signal based on the calculated timing advance value. Can be updated.
  • SRS sounding reference signal
  • the base station can measure the timing advance of the terminal through a random access preamble or an uplink reference signal and can inform the terminal of the adjustment value for timing alignment.
  • the adjustment value for timing alignment may be referred to as a timing advance command (TAC) or a timing advance value (TA value).
  • the transmission of an uplink radio frame i from a terminal may be started (N TA + N TAoffset ) ⁇ T s seconds before the corresponding downlink radio frame starts.
  • N TA may be indicated by a timing advance command.
  • T s represents the sampling time.
  • the uplink transmission timing may be adjusted in units of multiples of 16T s .
  • the TAC may be given as 11 bits in the random access response and may indicate a value of 0-1282.
  • N TA can be given as TA * 16.
  • the TAC may be 6 bits and indicate a value of 0 to 63.
  • N TA may be given as N TA, old + (TA-31) * 16.
  • the timing advance command received in subframe n may be applied from subframe n + 6.
  • the existing NB-IoT system is designed based on the Global System for Mobile communications (GSM) network, which supports a cell radius of 35 km. Therefore, the cyclic prefix (CP) of the random access preamble is about 40 km. It is designed to support only cell radius.
  • GSM Global System for Mobile communications
  • CP cyclic prefix
  • the NB-IoT system includes a mobile autonomous reporting system in which humans are rare, that is, where the LTE network is not well equipped, and thus it is desirable to expand the supportable cell radius.
  • the CP length may be determined as 666.7 us (see Equation 6).
  • the extended CP is referred to as an extended CP (E-CP) to support the extended cell radius.
  • a time gap of the same length as the E-CP (eg, 666.7 us) may be required in order to avoid overlapping the random access preamble received from the UE and the next adjacent subframe from the base station perspective.
  • the time interval is called the guard time GT.
  • cyclic prefix and guard time have been added to avoid interference between symbols.
  • the cyclic prefix and the guard time are additional signals added in terms of performance, they can be classified as overhead in terms of system throughput. Therefore, for more efficient preamble transmission, reduce the percentage overhead of this cyclic prefix or guard time, and increase the portion (e.g., symbol or symbol group portion) corresponding to preamble information except cyclic prefix and guard time. May be considered.
  • timing advance As described with reference to FIG. 7, it is necessary for a base station to individually control uplink transmission timing of each UE for uplink orthogonal transmission and reception. This process is referred to as timing advance (TA) or timing alignment. .
  • Initial timing advance is performed through a random access procedure.
  • the base station estimates an uplink transmission delay from the received preamble and transmits the uplink transmission delay to the terminal through a random access response (RAR) message in the form of a timing advance command.
  • RAR random access response
  • the terminal adjusts the transmission timing by using the TA command received through the RAR message.
  • the random access preamble (or NPRACH preamble) for NB-IoT is transmitted in a single carrier frequency hopping scheme, and has both a timing estimation acquisition range and accuracy. It was designed with consideration in mind.
  • the subcarrier spacing of the conventional random access preamble (or NPRACH preamble) is designed to enable timing estimation without ambiguity up to a 40 km cell radius at 3.75 kHz.
  • a supportable cell radius without ambiguity may be calculated as follows.
  • the phase difference of the signal transmitted on the two subcarriers may be represented by 2 * pi * delta_f, and delta_f represents the subcarrier spacing in Hz (Hertz).
  • a phase difference of a signal transmitted on two subcarriers in consideration of the round trip delay may be represented by 2 * pi * delta_f * tau_RTT, and tau_RTT represents a round trip delay.
  • the present invention is to enable the NB-IoT system in the LTE network or the network supporting the maximum cell radius of the LTE system, specifically, NB-IoT in the network supporting the maximum cell radius of the LTE network or LTE system
  • NB-IoT in the network supporting the maximum cell radius of the LTE network or LTE system
  • the present invention extends the cyclic prefix of the random access preamble to at least 666.7 us to support an extended cell radius (eg, 100 km), and random access preamble (or NPRACH preamble) to perform timing estimation without ambiguity.
  • the random access preamble supporting the extended cell radius (eg, 100 km) proposed in the present invention is defined as an 'enhanced' preamble, and the conventional random access preamble is referred to as a 'legacy'. (legacy) 'preamble.
  • the legacy preamble may be referred to herein as a first preamble format, and the enhanced preamble may be referred to as a second preamble format.
  • the random access preamble or the (N) PRACH preamble or the (N) PRACH signal or the (N) PRACH may be used interchangeably and may be referred to simply as a preamble.
  • the (N) PRACH symbol group or the random access symbol group may be used interchangeably and may be simply referred to as a symbol group.
  • the UE supporting the conventional NB-IoT (or legacy preamble) may be referred to as a legacy UE, and the UE supporting the enhanced preamble (or both the legacy preamble and the enhanced preamble) may be an enhanced terminal ( enhanced UE).
  • the present invention is described based on a terminal / base station / system supporting NB-IoT, but the present invention is not limited thereto.
  • the present invention can be equally applied to a terminal / base station / system that does not support NB-IoT communication.
  • the present invention may be equally applicable to terminals / base stations / systems supporting mMTC (massive machine type communication) as well as general terminals / base stations / systems not supporting IoT and MTC.
  • a terminal / base station / system may collectively refer to a terminal / base station / system supporting NB-IoT and a terminal / base station / system not supporting NB-IoT.
  • NPRACH Range enhancement method 1 same as before Subcarrier How to use intervals
  • Method 1 extends the cyclic prefix to at least 666.7 us and allows the base station to resolve timing estimation ambiguity that may occur because of using 3.75 kHz subcarrier spacing.
  • Method 1 of the present invention proposes to use the first three symbols in the cyclic prefix in the symbol group constituting the random access preamble (or NPRACH preamble) to extend the CP, and to use the remaining symbols for preamble detection and timing estimation. do.
  • the conventional preamble is composed of four symbol groups, and the conventional preamble structure may have a structure of '111111' '111111' '111111' '111111' ignoring frequency hopping. Since the conventional NPRACH preamble is composed of a sequence consisting of all symbols '1', the structure of the preamble according to Method 1 is not different from the conventional preamble structure. However, in order to support a 100 km cell radius, the first three symbols '111' are regarded as an enhanced CP (E-CP), and preamble detection and timing estimation are performed using the remaining three symbols except the first three symbols.
  • E-CP enhanced CP
  • the remaining part actually used for preamble detection and timing estimation is defined as a 'useful' symbol.
  • the CP is one symbol (in a symbol group) and the number of useful symbols is five
  • the E-CP is three symbols (in a symbol group).
  • the number of useful symbols corresponding to the interval is three.
  • useful energy is a preamble signal energy collected by useful symbols, and means energy used for preamble detection or timing estimation.
  • an enhanced preamble can be designed to have the following structure.
  • the enhanced preamble structure 1-1 is a method of increasing the number of symbols in a symbol group in order to reduce CP overhead.
  • the preamble is composed of four symbol groups as in the prior art, and one symbol group is composed of eight symbols in total. Design to be identical. 8B illustrates a symbol group according to Structure 1-1 of the present invention.
  • the symbol group may include an E-CP corresponding to three symbols and a sequence portion corresponding to six or nine symbols.
  • the legacy preamble boundary and the enhanced preamble boundary are aligned without increasing overhead compared to the legacy preamble, and thus NPRACH resource sharing may be efficient.
  • the number of symbols constituting the symbol group 9 or 12 is a non-limiting example, and the present invention can be applied to a symbol group including other numbers of symbols.
  • Enhanced preamble structure 1-2 ' CDEABCDE' ' HIJFGHIJ' ' MNOKLMNO' ' RSTPQRST'
  • the random access preamble format 1 (for example, see FIG. 6 and Table 1) of the conventional random access preamble may be represented as '111111' '111111' '111111', where '1' represents one symbol unit. At the same time, it indicates that a modulation value of a single carrier is '1'.
  • symbol-level scrambled preamble formats in the form of 'ABCDEA' 'FGHIJF' 'KLMNOK' 'PQRSTR' can be used to compensate for performance degradation in inter-cell interference environments or to improve multiplexing capability.
  • the letter 'A', 'B', 'C' and the like means an arbitrary modulation value compared to '1', meaning that the same letter has the same modulation value for reasons such as generating a cyclic prefix.
  • the length of the cyclic prefix may be limited to one symbol period, and the supportable cell radius may be limited to 40 km, similar to the legacy preamble.
  • the 'ABCABC' 'DEFDEF' 'GHIGHI' 'JKLJKL' structure can be used to introduce scrambling in the enhanced preamble using E-CP.
  • FIG. 9 (a) illustrates a preamble format according to Structure 1-2.
  • the preamble format of FIG. 9A may be generated by applying a scrambling sequence at a symbol level.
  • symbol group 0 may be generated by multiplying a scrambling sequence (A, B, C, A, B, C) at a symbol level.
  • symbol group 1 multiplies the scrambling sequence (D, E, F, D, E, F) by symbol level
  • symbol group 2 by the scrambling sequence (G, H, I, G, H, I) by symbol level
  • the symbol group 3 may be generated by multiplying the scrambling sequence (J, K, L, J, K, L) by the symbol level (not shown).
  • the scrambling sequence an orthogonal sequence, a random sequence, and a pseudo-random sequence may be used. Accordingly, the symbol group illustrated in FIG. 9A may have symbol values having a self correlation of zero. Different scrambling sequences may be used for each symbol group, or the same scrambling sequence may be used for each symbol group.
  • the CP overhead is 50% because three of the six symbols in the symbol group are used as cyclic prefixes. As in Structure 1-1, it may be considered to increase the number of useful symbols in a symbol group in order to reduce the CP overhead. For example, when the number of symbols in the symbol group is 8, the structure may be 'CDEABCDE' 'HIJFGHIJ' 'MNOKLMNO' 'RSTPQRST'.
  • FIG. 9 (b) illustrates another example of a preamble format according to Structure 1-2.
  • the preamble format illustrated in FIG. 9B may have 8 symbols as in FIG. 8B.
  • the preamble format of FIG. 9B may be generated by applying a scrambling sequence at a symbol level.
  • symbol group 0 may be generated by multiplying a scrambling sequence (C, D, E, A, B, C, D, E) at a symbol level.
  • symbol group 1 multiplies the scrambling sequence (H, I, J, F, G, H, I, J) by symbol level
  • symbol group 2 by the symbol level scrambling sequence (M, N, O, K, L, M, N, O)
  • symbol group 3 may be generated by multiplying the scrambling sequence (R, S, T, P, Q, R, S, T) at the symbol level (not shown).
  • the scrambling sequence an orthogonal sequence, a random sequence, and a pseudo-random sequence may be used.
  • each symbol group illustrated in FIG. 9 (b) may have symbol values having a self correlation of zero. Different scrambling sequences may be used for each symbol group, or the same scrambling sequence may be used for each symbol group.
  • the structure 1-2 described above is a case where symbol-level scrambling is applied to the conventional preamble structure.
  • symbol level scrambling since a modulation value is different for each symbol, there is a disadvantage in that a peak-to-average power ratio (PAPR) is larger than that of a conventional preamble.
  • PAPR peak-to-average power ratio
  • Symbol group-level scrambling can be considered as a way to compromise the PAPR increase and the advantages of scrambling described above.
  • the enhanced preamble may be represented in the form of 'AAAAAA' 'BBBBBB' 'CCCCCC' 'DDDDDD'.
  • the number of symbols in the symbol group may be increased in consideration of the E-CP and the overhead.
  • a structure such as 'AAAAAAAA' 'BBBBBBBB' 'CCCCCCCC''DDDDDDDDD' may be used.
  • an enhanced preamble according to Structures 1-3 may be generated by applying a scrambling sequence at a symbol group level.
  • an enhanced preamble may be generated by multiplying each symbol group of the enhanced preamble by a scrambling sequence (A, B, C, D).
  • each symbol group may have a preamble format illustrated in FIG. 8 (a) or FIG. 8 (b), each symbol value of symbol group 0 is A, each symbol value of symbol group 1 is B, Each symbol value of symbol group 2 may be C, and each symbol value of symbol group 3 may be D.
  • the scrambling sequence an orthogonal sequence, a random sequence, and a pseudo-random sequence may be used.
  • Enhanced preamble structure 1-1 / 2/3 all use E-CP to compensate for poor coverage and / or timing estimation performance per preamble due to increased CP overhead and a reduction in the number of useful symbols in a symbol group.
  • the preamble is composed of four symbol groups as in the prior art, and one symbol group is composed of eight symbols in total, so that the number of useful symbols while supporting E-CP is the same as the conventional method. to be.
  • the useful number of symbols per preamble is equal to 5 and the total number of symbols is 8, the coverage performance per preamble repetition number may be expected to be similar to or better than that of the legacy preamble.
  • the enhanced preamble structure 1-1 / 2/3 since the enhanced preamble length is different from the legacy preamble length, it is not possible or efficient to efficiently use NPRACH time / frequency resources in a system where the legacy preamble and the enhanced preamble coexist. You may not.
  • the NPRACH resource of the legacy preamble is shared or the same NPRACH resource configuration is used when transmitting the enhanced preamble for efficient backward utilization and / or backward compatibility of NPRACH time / frequency resources. ) Can be used.
  • the NPRACH resource refers to a time and frequency resource used for NPRACH preamble transmission, and may be transmitted to the UE through an upper layer signal (eg, RRC layer signal) or system information (eg, SIB2).
  • the NPRACH resource may be used by FDM as a method of sharing the NPRACH resource.
  • the NPRACH frequency resources may be classified and allocated to the legacy preamble, and the remaining portions may be allocated to the enhanced preamble.
  • the length of the enhanced preamble may be designed to be the same as the length of the legacy preamble. This operation is referred to as preamble boundary alignment of the legacy preamble and the enhanced preamble.
  • the number of symbols per symbol group and / or symbol groups per preamble may be adjusted for preamble boundary alignment. For the preamble boundary alignment, the number of symbols per symbol group may be adjusted to 9 or 12.
  • preamble boundary alignment may be performed between the legacy preamble and the enhanced preamble. All the above mentioned methods apply to the enhanced preamble structure 1-1 / 2/3.
  • NPRACH Range enhancement Method 2 Subcarrier How to shrink the gap
  • a more fundamental method for supporting 100 km cell radius without ambiguity in timing estimation is to reduce the subcarrier spacing of the random access preamble (or NPRACH preamble) to 1.5 kHz or less.
  • the enhanced preamble subcarrier spacing can be 1.25 kHz, an integer submultiple of 3.75 kHz, in this case up to a 120 km cell radius. Support is available.
  • the method 2 has a large advantage of multiplexing capability in FDM due to the small subcarrier spacing compared to the conventional preamble.
  • the same repetition level is assumed due to an increase in symbol duration, it may be disadvantageous in terms of delay or power, and may be relatively weak in Doppler performance.
  • 36 enhanced preambles can be allocated and used as compared to the case of FDM using 12 conventional 3.75 kHz subcarrier spacings. Assuming that the length of the enhanced preamble is three times the length of the legacy preamble.
  • NPRACH range enhancement method 2 uses a smaller subcarrier interval (eg, 1.5 kHz or less), CP overhead is the same if the number of symbol groups constituting the preamble and the number of symbols in the symbol group are the same as the legacy preamble.
  • the NPRACH range enhancement method 1 it is possible to consider increasing the number of symbols in the symbol group to further reduce the CP overhead.
  • a method of applying a symbol level scrambling sequence (see structure 2-2) or a method of applying a symbol group-level scrambling sequence (See Structure 2-3) may be considered.
  • a simple example of each case is as follows.
  • the enhanced preamble may be represented as '111111' '111111' '111111' '111111' like the legacy preamble.
  • the enhanced preamble according to Method 2 uses a smaller subcarrier spacing (eg, 1.5 kHz or less) than the legacy preamble, which increases the length of the preamble in the time domain.
  • the enhanced preambles extend the length of absolute time (in the time domain) by a reduced subcarrier interval.
  • the CP overhead is 16.7%, similar to the legacy preamble.
  • a preamble having a type of '11' '11' '11' '11' may be considered.
  • the symbol length of the enhanced preamble is the symbol length of the legacy preamble. It can be N times larger than that, and can reduce the number of symbols of the enhanced preamble to have the same length as the legacy preamble.
  • the method 2 of the present invention is set to 1.25 kHz, which is 1/3 of the subcarrier spacing of 3.75 kHz of the legacy preamble, to be set as the subcarrier spacing of the enhanced preamble.
  • the number of symbols in the sequence portion can be reduced from 5 to 1, and the preamble format according to structure 2-1 has one CP portion and one symbol corresponding to one symbol. It may include a sequence portion corresponding to the.
  • the legacy preamble and the NPRACH time resource can be shared. Therefore, when the enhanced preamble structure 2-1 is applied, the NPRACH resource configuration of the enhanced preamble can be indicated by using the resource configuration of the legacy preamble, which is advantageous in terms of a resource configuration indication method.
  • the structure of 'ABCDEA' 'FGHIJF' 'KLMNOK' 'PQRSTR' may be considered to have the same CP overhead.
  • the number of symbols in a symbol group may be increased or decreased to adjust CP overhead and delay.
  • FIG. 12 illustrates a preamble format according to structure 2-2.
  • FIG. 12 (a) illustrates a preamble format when a symbol group includes a CP portion corresponding to one symbol and a sequence portion corresponding to five symbols, similar to the legacy preamble
  • FIG. 12 (b) shows structure 2 According to -1, a preamble format in the case of including a CP portion corresponding to one symbol and a sequence portion corresponding to one symbol is illustrated.
  • the preamble format of FIG. 12A may be generated by applying a scrambling sequence at a symbol level.
  • symbol group 0 may be generated by multiplying a scrambling sequence (A, B, C, D, E, A) at a symbol level.
  • symbol group 1 multiplies the scrambling sequence (F, G, H, I, J, F) by symbol level
  • symbol group 2 by the scrambling sequence (K, L, M, N, O, K) by symbol level
  • the symbol group 3 may be generated by multiplying the scrambling sequence (P, Q, R, S, T, R) by the symbol level (not shown).
  • the preamble format of FIG. 12B may be generated by applying a scrambling sequence at a symbol level.
  • a short scrambling sequence may be applied.
  • symbol group 0 may be generated by multiplying a scrambling sequence (A, B) at a symbol level.
  • symbol group 1 multiplies the scrambling sequence (C, D) by symbol level
  • symbol group 2 multiplies the scrambling sequence (E, F) by symbol level
  • symbol group 3 by scrambling sequence (G, H) by symbol level May be generated by multiplying (not shown).
  • an orthogonal sequence, a random sequence, a pseudo-random sequence may be used as the scrambling sequence.
  • the symbol group illustrated in FIG. 12 may have symbol values having a self correlation of zero. Different scrambling sequences may be used for each symbol group, or the same scrambling sequence may be used for each symbol group.
  • the structure 'AAAAAA' 'BBBBBB' 'CCCCCC''DDDDDD' may be considered to have the same CP overhead as in Structure 1-3 of NPRACH range enhancement method 1.
  • the number of symbols in a symbol group may be increased or reduced in the form of 'AA' 'BB' 'CC' 'DD' in terms of NPRACH time resource sharing.
  • the description associated with FIG. 10 may be applied to the same / similar to the enhanced preamble structure 2-3.
  • Resource configuration of the enhanced NPRACH is possible in time, frequency, and orthogonal sequence regions.
  • the cell is divided into the period of the enhanced preamble (or NPRACH preamble), the starting point in the period, the number of repetitions, and the starting subcarrier position and region (eg, number of subcarriers) of the enhanced preamble.
  • additional guard time information may be broadcast in consideration of the guard time for improving the NPRACH range described in Method 4.
  • the resource configuration information for the enhanced preamble includes information indicating a period of the NPRACH resource for the enhanced preamble, information indicating a start time within one period, information indicating the number of times of repeated transmission of the enhanced preamble, and information for the improved preamble.
  • the information may include at least one of information indicating the number of subcarriers constituting the NPRACH resource, information indicating a start subcarrier position of the enhanced preamble, and information indicating an additional guard time.
  • Resource configuration information for the enhanced preamble may be transmitted to the terminal through a higher layer signal (eg, RRC layer signal) or system information (eg, System Information Block Type 2, SIB2).
  • NPRACH resource configuration may be performed in the following manner.
  • NPRACH time / frequency resources may be allocated independently for legacy UEs and enhanced UEs.
  • the legacy UE needs to be informed of the enhanced NPRACH resource region, but the resource configuration of the newly added enhanced NPRACH can be limited so that the legacy UE can identify it.
  • the NPRACH resource of the legacy UE is indicated by the period and start point of the NPRACH and the number of repetitions of the preamble through an upper layer signal (eg, an RRC layer signal), and the NPRACH length ( duration) is determined.
  • the resource configuration may be limited to match the legacy NPRACH interval by limiting the repetition of the enhanced preamble according to the NPRACH resource interval supported by the legacy.
  • the method 1 proposed a preamble structure for increasing the number of symbols in a symbol group (see structures 1-1 / 2/3). Additionally / independently, one may consider increasing the energy of useful symbols by increasing the number of repetitions of the enhanced preamble. In consideration of this, in order to maintain the coverage of the enhanced preamble at the same level as the legacy preamble, the number of repetitions may be added in the resource configuration of the enhanced preamble.
  • a guard time (GT) corresponding to a distance twice the radius of the cell is required to avoid overlapping the random access preamble received from the UE with the immediately adjacent subframe from the base station perspective.
  • GT guard time
  • Table 3 shows time gaps that occur naturally while the time length of the random access preamble is not aligned with a subframe boundary of 1 ms interval. Since the length of the enhanced preamble is assumed to be 6.4 ms, which is the same as before, the naturally occurring time interval for the number of repetitions has a value of ⁇ 200, 400, 600, 800 ⁇ us.
  • a protection time of 266.7 us is required to support a 40 km cell radius.
  • Table 3 above there are time gaps beyond the required protection time except for 2 and 32 repetitions.
  • the guard time may not be required in the legacy preamble.
  • a protection time of 666.7 us or more may be required. Therefore, it is proposed to design a protection time in consideration of the protection time. In order to secure a protection time for improving the NPRACH range, the following methods may be considered.
  • Method 4-1 Improved Regardless of the Number of Iterations Preamble Add protection time after last iteration
  • a guard time corresponding to 666.7 us is added to the end of the random access preamble repeated as many times as necessary to support a cell radius of 100 km.
  • the base station sets the NPRACH resource configuration in consideration of the improved number of repetitions of the preamble and the guard time, and broadcasts the corresponding information.
  • the UE sees the value of the preamble length plus the required protection time (666.7 us) as the end of the enhanced preamble and postpone uplink transmission and downlink reception to the subframe to which the enhanced preamble including the guard time ends. Puncture.
  • a subframe that needs to be additionally delayed or punctured due to lack of protection time is referred to as a 'guard subframe'.
  • Method 4-2 Improved Optionally Depending on Number of Iterations Preamble Add protection time after last iteration
  • repetition 8 and 128 since repetition 8 and 128 already have a time interval (800 us) longer than the required protection time (eg, 666.7 us), an additional protection time is unnecessary and a protection subframe may not be needed.
  • the base station sets the NPRACH resource configuration without considering the guard time as in the prior art, and then broadcasts additional indication information (eg, 1-bit flag).
  • the UE may be informed when a protection subframe is needed.
  • the indication information (eg, 1-bit flag) may indicate whether to “assign the next subframe of the subframe where the last repetition of the preamble is finished to the NPRACH resource or the guard subframe to secure the guard time”.
  • the UE postpones or punctures uplink transmission and / or downlink reception only up to the subframe to which the repetition of the enhanced preamble ends according to a value of indication information (eg, 1-bit flag) indicating whether a guard subframe exists.
  • indication information eg, 1-bit flag
  • uplink transmission and / or downlink reception are delayed or punctured to the next subframe of the subframe to which the enhanced preamble ends.
  • the indication information has a value of 1, it may indicate that the next subframe of the subframe where the last repetition of the preamble ends is configured as an NPRACH resource or a guard subframe, and the UE transmits uplink transmission in the corresponding subframe. Delay or puncture.
  • the indication information when the indication information has a value of 0, it may indicate that the next subframe of the subframe where the last repetition of the preamble ends is not set to the NPRACH resource or the guard subframe, and the UE indicates that the uplink transmission in the subframe Delay and puncturing may not be performed.
  • the value of the indication information is only an example, and the value of the indication information may be set in reverse.
  • the presence or absence of a guard subframe is determined based on the length of the enhanced preamble including the guard time, thereby delaying uplink transmission and downlink reception. You can specify this in advance to puncture.
  • the indication information (eg, 1 bit flag) may be transmitted as one of values representing states generated by a plurality of bits in order to transmit simultaneously with other information.
  • the indication information may be broadcast (via specific system information (or SIB)) or transmitted to the UE through a common DCI, a group-common DCI, or a UE-specific DCI.
  • the indication information may be transmitted to the UE through resource configuration information (see method 3) for enhanced preamble.
  • Method 4-3 Protect the Time Interval According to the Number of Iterations Than time Limit the number of repetitions of the enhanced preamble so that the cursor does not require a separate guard time setting
  • the exact number of repetitions is similar to that of a conventional NPRACH, while the exact number of repetitions is greater than or equal to the minimum allowable time interval. Suggest how to set up.
  • the minimum allowable time interval may be set to 600 us, and the repetition number to support more time intervals may be considered.
  • 13 (b) shows the number of repetitions according to Method 4-3-2 and the time interval accordingly.
  • the number of repetitions may be predefined to support only the number of repetitions having a time interval such that no protection time is required.
  • the UE postpones or punctures uplink transmission and downlink reception without considering additional guard time or guard subframe based on a predefined number of repetitions.
  • Method 4-4 puncture or drop the last iteration of the enhanced preamble if no guard time is secured for that number of iterations
  • Method 4-1 / 2/3 may have a backward compatibility problem when coexisting with a legacy terminal supporting only the legacy preamble. Since the legacy terminal supporting only the legacy preamble does not know whether the method 4-1 / 2/3 is applied, the legacy terminal may not know the existence of the guard time after the broadcast NPRACH resource, thus performing an operation such as delaying or puncturing. You may not be able to.
  • the UE operating with the enhanced preamble does not secure a protection time, which may result in a collision between the last repetition of the enhanced preamble and the UL or DL data of the next subframe, and the last repetition of the enhanced preamble is dropped to solve the problem. Or puncture enough to secure protection time.
  • the method 4-4 allows the same number of repetitions as the legacy terminal, but drops the last repetition of the enhanced preamble or punctures the required protection time when the terminal transmitting the enhanced preamble does not secure the required protection time.
  • the same number of repetitions as the legacy terminal may be allowed, and one of the allowed number of repetitions is set to broadcast configuration information indicating this.
  • puncturing puncture the last part of the last iteration of the enhanced preamble by at least (protection time-time interval) taking into account the required guard time and the naturally occurring time interval.
  • the repetition is sufficient, there may be no difference in preamble transmission performance even if the last repetition is punctured or dropped.
  • small repetition may cause a problem in preamble transmission performance. For example, if the number of iterations is ⁇ 1, 2, 4 ⁇ , that is, if the number of iterations is one of 1, 2, or 4, when puncturing or dropping the last iteration, the symbol energy of the preamble is not accumulated enough and a transmission error occurs. Can increase the probability of occurrence. Even if the number of repetitions is 8, the number of repetitions is small. However, when the number of repetitions is applied, the last repetition is not dropped or punctured because the naturally occurring time interval is larger than the guard time GT.
  • the next higher repetition level (or number of times) of the originally set repetition number is instructed and set to the UE, and the UE sets the method 4 to the set repetition level (or number of times).
  • the UE sets the method 4 to the set repetition level (or number of times).
  • the next higher repetition number 2 may be set in the UE, and the UE may apply Method 4-4 to drop the second repetition or the second repetition.
  • the 200 us part corresponding to the next subframe can be punctured in the.
  • the next higher repetition number 4 may be set for the UE, and the UE applies method 4-4 to drop the fourth repetition or at the fourth repetition.
  • a 400 us portion corresponding to the next subframe may be punctured.
  • the next higher repetition number 8 may be set in the UE, and in case of 8 repetitions, the time interval with the next subframe is larger than the required guard time. The last repetitive transmission is therefore not dropped / punctured.
  • FIG. 14 illustrates a random access procedure according to the present invention. Although the method of FIG. 14 is described in terms of the terminal, an operation corresponding to the operation of the terminal may be performed by the base station.
  • the UE may receive NPRACH configuration information.
  • the NPRACH configuration information may be received via a higher layer signal (eg, RRC layer signal) or system information (eg, SIB2).
  • the NPRACH configuration information may include information proposed in Method 3 of the present invention, and the UE may configure an NPRACH resource as described in Method 3 based on the received NPRACH configuration information.
  • NPRACH configuration information may be configured in the same way as for the legacy terminal.
  • step S1404 the UE may generate and transmit an NPRACH preamble or signal based on the received NPRACH configuration information.
  • step S1402 the method 1, 2, 4 of the present invention can be applied independently or in combination.
  • the NPRACH preamble or signal may be generated according to method 1 of the present invention and may have a preamble format according to structure 1-1, structure 1-2, or structure 1-3 (eg, FIGS. 8 to 8). 10 and related description).
  • the NPRACH preamble or signal may be generated according to method 2 of the present invention and may have a preamble format according to structure 2-1, structure 2-2, or structure 2-3 (eg, FIGS. 10 to FIG. 12 and related descriptions).
  • a guard time may be applied to the transmission of the NPRACH preamble or signal to improve the NPRACH range, and the guard time may be applied based on at least one of the methods 4-1 to 4-4 of the present invention.
  • the method 4-4 of the present invention it is proposed to drop or puncture the last repetition of the enhanced preamble in order to secure the guard time.
  • the same principle can be applied.
  • the minimum number of symbols dropped or punctured may be determined to be greater than or equal to (protection time-time interval).
  • the minimum number of symbol groups to be dropped or punctured may be determined to be greater than or equal to (protection time-time interval).
  • FIG. 15 illustrates a base station and a terminal that can be applied to the present invention.
  • a wireless communication system includes a base station (BS) 1210 and a terminal (UE) 1220.
  • BS base station
  • UE terminal
  • the wireless communication system includes a relay
  • the base station or the terminal may be replaced with a relay.
  • the base station 1510 includes a processor 1512, a memory 1514, and a radio frequency (RF) transceiver 1516.
  • the processor 1512 may be configured to implement the procedures and / or methods proposed by the present invention.
  • the memory 1514 is connected to the processor 1512 and stores various information related to the operation of the processor 1512.
  • the RF transceiver 1516 is coupled to the processor 1512 and transmits and / or receives wireless signals.
  • the terminal 1520 includes a processor 1522, a memory 1524, and a radio frequency unit 1526.
  • the processor 1522 may be configured to implement the procedures and / or methods proposed by the present invention.
  • the memory 1524 is connected to the processor 1522 and stores various information related to the operation of the processor 1522.
  • the RF transceiver 1526 is connected to the processor 1522 and transmits and / or receives a radio signal.
  • Embodiments according to the present invention may be implemented by various means, for example, hardware, firmware, software, or a combination thereof.
  • an embodiment of the present invention may include one or more application specific integrated circuits (ASICs), digital signal processors (DSPs), digital signal processing devices (DSPDs), programmable logic devices (PLDs), FPGAs ( field programmable gate arrays), processors, controllers, microcontrollers, microprocessors, and the like.
  • ASICs application specific integrated circuits
  • DSPs digital signal processors
  • DSPDs digital signal processing devices
  • PLDs programmable logic devices
  • FPGAs field programmable gate arrays
  • processors controllers, microcontrollers, microprocessors, and the like.
  • the methods according to the invention may be implemented in software code such as modules, procedures, functions, etc. that perform the functions or operations described above.
  • the software code may be stored on a computer readable medium in the form of instructions and / or data and driven by the processor.
  • the computer readable medium may be located inside or outside the processor to exchange data with the processor by various means known in the art.
  • the present invention can be used in a wireless communication device such as a terminal, a base station, and the like.

Landscapes

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

Abstract

본 발명은 무선 통신 시스템에서 랜덤 접속 과정을 수행하는 방법 및 이를 위한 장치에 관한 것으로서, 기지국으로부터 NPRACH(Narrowband Physical Random Access Channel) 구성 정보(configuration information)를 수신하는 단계; 및 상기 수신된 NPRACH 구성 정보에 기초하여 NPRACH 프리앰블을 반복 전송하는 단계를 포함하되, 상기 NPRACH 프리앰블의 마지막 반복 전송의 완료 시점과 다음 서브프레임 간의 시간 간격(time gap)이 보호 시간(guard time)보다 작은 경우, 상기 NPRACH 프리앰블의 마지막 반복 전송은 드롭(drop)되거나 또는 상기 NPRACH 프리앰블의 마지막 반복 전송에서 상기 보호 시간과 상기 시간 간격의 차이 만큼 펑처링(puncture)되는 방법 및 이를 위한 장치에 관한 것이다.

Description

랜덤 접속 과정을 수행하는 방법 및 이를 위한 장치
본 발명은 무선 통신 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 효과적인 범위 향상을 위한 랜덤 접속 과정 수행 방법 및 이를 위한 장치에 관한 것이다.
더욱 많은 통신 기기들이 더욱 큰 통신 용량을 요구하게 됨에 따라 기존의 무선 접속 기술(radio access technology, RAT)에 비해 향상된 광대역 이동 통신(mobile broadband communication)에 대한 필요성이 대두되고 있다. 또한 다수의 기기 및 사물들을 연결하여 언제 어디서나 다양한 서비스를 제공하는 대규모 MTC(massive Machine Type Communications) 역시 차세대 통신에서 고려될 주요 이슈 중 하나이다. 뿐만 아니라 신뢰성(reliability) 및 지연(latency)에 민감한 서비스/단말(UE)를 고려한 통신 시스템 디자인이 논의되고 있다. 이와 같이 향상된 광대역 이동 통신(enhanced mobile broadband communication), 대규모 MTC(massive MTC, mMTC), URLLC(Ultra-Reliable and Low Latency Communication) 등을 고려한 차세대 무선 접속 기술의 도입이 논의되고 있으며, 편의상 이러한 기술을 NR(new RAT)이라고 지칭한다.
본 발명의 목적은 무선 통신 시스템에서 효과적인 범위 향상을 위한 랜덤 접속 과정 수행 방법 및 이를 위한 장치를 제공하는 데 있다.
구체적으로, 본 발명의 목적은 확장된 셀 반경을 지원하는 무선 통신 시스템에서 협대역 사물인터넷(NB-IoT) 통신을 위한 랜덤 접속 프리앰블을 효과적으로 송수신하기 위한 랜덤 접속 프리앰블의 구조 또는 포맷 및/또는 랜덤 접속 과정 수행 방법 및 이를 위한 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 상기 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 제1 양상으로, 무선 통신 시스템에서 단말이 랜덤 접속 과정을 수행하는 방법이 제공되며, 상기 방법은 기지국으로부터 NPRACH(Narrowband Physical Random Access Channel) 구성 정보(configuration information)를 수신하는 단계; 및 상기 수신된 NPRACH 구성 정보에 기초하여 NPRACH 프리앰블을 반복 전송하는 단계를 포함하되, 상기 NPRACH 프리앰블의 마지막 반복 전송의 완료 시점과 다음 서브프레임 간의 시간 간격(time gap)이 보호 시간(guard time)보다 작은 경우, 상기 NPRACH 프리앰블의 마지막 반복 전송은 드롭(drop)되거나 또는 상기 NPRACH 프리앰블의 마지막 반복 전송에서 상기 보호 시간과 상기 시간 간격의 차이 만큼 펑처링(puncture)될 수 있다.
본 발명의 제2 양상으로, 무선 통신 시스템에서 랜덤 접속 과정을 수행하는 단말이 제공되며, RF 송수신기(Radio Frequency transceiver); 및 상기 RF 송수신기에 동작시 연결되는(operatively connected) 프로세서를 포함하며, 상기 프로세서는 기지국으로부터 NPRACH(Narrowband Physical Random Access Channel) 구성 정보(configuration information)를 수신하고, 상기 수신된 NPRACH 구성 정보에 기초하여 NPRACH 프리앰블을 반복 전송하도록 구성되며, 상기 NPRACH 프리앰블의 마지막 반복 전송의 완료 시점과 다음 서브프레임 간의 시간 간격(time gap)이 보호 시간(guard time)보다 작은 경우, 상기 NPRACH 프리앰블의 마지막 반복 전송은 드롭되거나 또는 상기 NPRACH 프리앰블의 마지막 반복 전송에서 상기 보호 시간과 상기 시간 간격의 차이 만큼 펑처링될 수 있다.
바람직하게는, 상기 보호 시간은 상기 NPRACH 구성 정보를 통해 설정될 수 있다.
바람직하게는, 상기 NPRACH 프리앰블의 반복 전송 횟수는 상기 NPRACH 구성 정보를 통해 설정될 수 있다.
바람직하게는, 상기 반복 전송 횟수는 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128 중 하나로 설정되며, 상기 반복 전송 횟수가 1, 2, 4 중 하나인 경우, 상기 NPRACH 프리앰블의 반복 전송 횟수는 차상위 반복 전송 횟수로 설정될 수 있다.
바람직하게는, 상기 NPRACH 프리앰블은 4개의 심볼 그룹을 포함하고, 상기 4개의 심볼 그룹 각각은 3개 심볼에 대응하는 순환 전치 부분과 3개 심볼에 대응하는 시퀀스 부분을 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 4개의 심볼 그룹 각각에 대해 심볼 레벨 스크램블링이 적용될 수 있다.
바람직하게는, 상기 4개의 심볼 그룹에 대해 심볼 그룹 레벨 스크램블링이 적용될 수 있다.
바람직하게는, 상기 NPRACH 프리앰블은 4개의 심볼 그룹을 포함하고, 상기 4개의 심볼 그룹 각각은 3개 심볼 길이를 갖는 순환 전치 부분과 5개 심볼 길이를 갖는 시퀀스 부분을 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 4개의 심볼 그룹 각각에 대해 심볼 레벨 스크램블링이 적용될 수 있다.
바람직하게는, 상기 4개의 심볼 그룹에 대해 심볼 그룹 레벨 스크램블링이 적용될 수 있다.
바람직하게는, 상기 NPRACH 프리앰블을 위한 서브캐리어 간격은 1.5 킬로헤르쯔(kHz)이하로 설정될 수 있다.
바람직하게는, 상기 NPRACH 프리앰블은 4개의 심볼 그룹을 포함하며, 상기 4개의 심볼 그룹 각각은 1개 심볼에 해당하는 순환 전치 부분과 1개 심볼에 해당하는 시퀀스 부분을 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 NPRACH 프리앰블의 마지막 반복 전송에 상기 보호 시간의 적용 여부를 지시하는 정보를 수신하는 단계를 더 포함하되, 상기 NPRACH 프리앰블의 마지막 반복 전송에 상기 보호 시간이 적용되지 않음을 지시하고 상기 시간 간격(time gap)이 보호 시간(guard time)보다 작은 경우, 상기 NPRACH 프리앰블의 마지막 반복 전송은 드롭되거나 펑처링되지 않을 수 있다.
바람직하게는, 상기 NPRACH 프리앰블의 마지막 반복 전송에 상기 보호 시간이 적용됨을 지시하고 상기 시간 간격(time gap)이 보호 시간(guard time)보다 작은 경우, 상기 NPRACH 프리앰블의 마지막 반복 전송은 드롭되거나 상기 보호 시간과 상기 시간 간격의 차이 만큼 펑처링될 수 있다.
본 발명에 따르면, 무선 통신 시스템에서 랜덤 접속 과정을 수행함에 있어서 효과적으로 범위를 향상시킬 수 있다.
구체적으로, 본 발명에 따르면, 확장된 셀 반경을 지원하는 무선 통신 시스템에서 협대역 사물인터넷(NB-IoT) 통신을 위한 랜덤 접속 프리앰블을 효과적으로 송수신할 수 있다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 상기 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
첨부 도면은 본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되며, 본 발명에 대한 실시예를 제공하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 설명한다.
도 1은 본 발명에서 이용될 수 있는 무선 프레임(radio frame)의 구조를 예시한다.
도 2는 본 발명에서 이용될 수 있는 하향링크 슬롯을 위한 자원 그리드를 예시한다.
도 3은 본 발명에서 이용될 수 있는 하향링크 서브프레임의 구조를 예시한다.
도 4는 본 발명에서 이용될 수 있는 상향링크 서브프레임의 구조를 예시한다.
도 5는 랜덤 접속 과정(Random Access Procedure)을 예시한다.
도 6은 NPRACH 프리앰블 전송 방법을 예시한다.
도 7은 상향링크-하향링크 타이밍 관계(timing relation)을 예시한다.
도 8 내지 도 10은 본 발명의 방법 1에 따른 프리앰블 포맷을 예시한다.
도 11 및 도 12는 본 발명의 방법 2에 따른 프리앰블 포맷을 예시한다.
도 13은 본 발명에 따라 설정된 반복 횟수와 시간 간격을 예시한다.
도 14는 본 발명에 따른 랜덤 접속 과정을 예시한다.
도 15는 본 발명이 적용될 수 있는 기지국 및 단말을 예시한다.
이하의 기술은 CDMA(Code Division Multiple Access), FDMA(Frequency Division Multiple Access), TDMA(Time Division Multiple Access), OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access), SC-FDMA(Single Carrier Frequency Division Multiple Access) 등과 같은 다양한 무선 접속 시스템에 사용될 수 있다. CDMA는 UTRAN(Universal Terrestrial Radio Access Network)나 CDMA2000과 같은 무선 기술(radio technology)로 구현될 수 있다. TDMA는 GSM(Global System for Mobile communications)/GPRS(General Packet Radio Service)/EDGE(Enhanced Data Rates for GSM Evolution)와 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. OFDMA는 IEEE 802.11 (Wi-Fi), IEEE 802.16 (WiMAX), IEEE 802.20, E-UTRAN(Evolved UTRAN) 등과 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. UTRAN는 UMTS(Universal Mobile Telecommunications System)의 일부이다. 3GPP(3rd Generation Partnership Project) LTE(long term evolution) 시스템은 E-UTRAN을 사용하는 E-UMTS(Evolved UMTS)의 일부이고 3GPP LTE-A(Advanced) 시스템은 3GPP LTE의 진화된 버전이며 LTE-A 프로 시스템은 3GPP LTE-A의 진화된 버전이다.
설명을 명확하게 하기 위해, 3GPP LTE/LTE-A/LTE-A 프로를 위주로 기술하지만 본 발명의 기술적 원리가 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 이하의 설명에서 사용되는 특정(特定) 용어들은 본 발명의 이해를 돕기 위해서 제공된 것이며, 이러한 특정 용어의 사용은 본 발명의 기술적 원리를 벗어나지 않는 범위에서 다른 형태로 변경될 수 있다. 예를 들어, 본 발명은 3GPP LTE/LTE-A/LTE-A 프로 표준에 따른 시스템 뿐만 아니라 다른 3GPP 표준, IEEE 802.xx 표준 또는 3GPP2 표준에 따른 시스템에도 적용될 수 있으며, 3GPP 5G 또는 NR(New RAT)과 같은 차세대 통신 시스템에도 적용될 수 있다.
본 명세서에서, 사용자기기(user equipment, UE)는 고정되거나 이동성을 가질 수 있으며, 기지국(base station, BS)과 통신하여 데이터 및/또는 제어 정보를 송수신하는 각종 기기들을 포함한다. UE는 단말(Terminal), MS(Mobile Station), MT(Mobile Terminal), UT(User Terminal), SS(Subscribe Station), 무선기기(wireless device), PDA(Personal Digital Assistant), 무선 모뎀(wireless modem), 휴대기기(handheld device) 등으로 지칭될 수 있다. 이하에서, UE는 단말과 혼용될 수 있다.
본 명세서에서, 기지국(BS)은 일반적으로 UE 및/또는 다른 BS와 통신하는 고정국(fixed station)을 말하며, UE 및 다른 BS와 통신하여 각종 데이터 및 제어정보를 교환한다. 기지국(BS)은 ABS(Advanced Base Station), NB(Node-B), eNB(evolved-NodeB), gNB(next generation NodeB), BTS(Base Transceiver System), 액세스 포인트(Access Point), PS(Processing Server), 노드(node), TP(Transmission Point) 등 다른 용어로 불릴 수 있다. 이하에서, 기지국(BS)은 eNB 또는 gNB와 혼용될 수 있다.
무선 접속 시스템에서 단말은 하향링크(DL: Downlink)를 통해 기지국으로부터 정보를 수신하고, 상향링크(UL: Uplink)를 통해 기지국으로 정보를 전송한다. 기지국과 단말이 송수신하는 정보는 일반 데이터 정보 및 다양한 제어 정보를 포함하고, 이들이 송수신 하는 정보의 종류/용도에 따라 다양한 물리 채널이 존재한다.
전원이 꺼진 상태에서 다시 전원이 켜지거나, 새로이 셀에 진입한 단말은 기지국과 동기를 맞추는 등의 초기 셀 탐색(initial cell search) 작업을 수행한다. 이를 위해 단말은 기지국으로부터 주동기 채널(Primary Synchronization Signal, PSS) 및 부동기 채널(Secondary Synchronization Signal, SSS)을 수신하여 기지국과 동기를 맞추고, 셀 ID(cell identity) 등의 정보를 획득한다. 그 후, 단말은 기지국으로부터 물리 브로드캐스트 채널(Physical Broadcast Channel, PBCH)을 통해 셀 내에서 브로드캐스트되는 시스템 정보를 획득할 수 있다. 한편, 단말은 초기 셀 탐색 단계에서 하향링크 참조 신호(Downlink Reference Signal, DL RS)를 수신하여 하향링크 채널 상태를 확인할 수 있다.
초기 셀 탐색을 마친 단말은 물리 하향링크 제어 채널(Physical Downlink Control Channel, PDCCH) 및 물리 하향링크 제어 채널 정보에 따른 물리 하향링크 공유 채널(Physical Downlink Shared Channel, PDSCH)을 수신하여 좀더 구체적인 시스템 정보를 획득할 수 있다.
이후, 단말은 기지국에 접속을 완료하기 위해 랜덤 접속 과정(Random Access Procedure)을 수행할 수 있다. 이를 위해 단말은 물리 랜덤 접속 채널(Physical Random Access Channel, PRACH)을 통해 프리앰블(preamble)을 전송하고, 물리 하향링크 제어 채널 및 이에 대응하는 물리 하향링크 공유 채널을 통해 프리앰블에 대한 응답 메시지를 수신할 수 있다. 경쟁 기반 랜덤 접속(contention based random access)의 경우 추가적인 물리 랜덤 접속 채널의 전송과 물리 하향링크 제어 채널 및 이에 대응하는 물리 하향링크 공유 채널 수신과 같은 충돌 해결 절차(contention Resolution Procedure)를 수행할 수 있다.
상술한 바와 같은 절차를 수행한 단말은 이후 일반적인 상향링크/하향링크 신호 전송 절차로서 물리 하향링크 제어 채널/물리 하향링크 공유 채널 수신 및 물리 상향링크 공유 채널(Physical Uplink Shared Channel, PUSCH)/물리 상향링크 제어 채널(Physical Uplink Control Channel, PUCCH) 전송을 수행할 수 있다. 단말이 기지국으로 전송하는 제어 정보를 통칭하여 상향링크 제어 정보(Uplink Control Information, UCI)라고 지칭한다. UCI는 HARQ ACK/NACK(Hybrid Automatic Repeat and reQuest Acknowledgement/Negative-ACK), SR(Scheduling Request), CSI(Channel State Information) 등을 포함한다. CSI는 CQI(Channel Quality Indicator), PMI(Precoding Matrix Indicator), RI(Rank Indication) 등을 포함한다. UCI는 일반적으로 PUCCH를 통해 전송되지만, 제어 정보와 트래픽 데이터가 동시에 전송되어야 할 경우 PUSCH를 통해 전송될 수 있다. 또한, 네트워크의 요청/지시에 의해 PUSCH를 통해 UCI를 비주기적으로 전송할 수 있다.
도 1은 본 발명에서 이용될 수 있는 무선 프레임(radio frame)의 구조를 예시한다. 셀룰라 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 무선 패킷 통신 시스템에서, 상향/하향링크 데이터 패킷 전송은 서브프레임(subframe, SF) 단위로 이루어지며, 서브프레임은 다수의 OFDM 심볼을 포함하는 일정 시간 구간으로 정의된다. LTE(-A) 시스템에서는 FDD(Frequency Division Duplex)에 적용 가능한 타입 1 무선 프레임(radio frame) 구조와 TDD(Time Division Duplex)에 적용 가능한 타입 2 무선 프레임 구조를 지원한다.
도 1은 타입 1 무선 프레임의 구조를 예시한다. 예를 들어, 하향링크 무선 프레임은 10개의 서브프레임으로 구성되고, 하나의 서브프레임은 시간 도메인(time domain)에서 2개의 슬롯(slot)으로 구성된다. 하나의 서브프레임이 전송되는 데 걸리는 시간을 TTI(Transmission Time Interval)라 한다. 혹은 TTI는 하나의 슬롯이 전송되는 데 걸리는 시간을 지칭할 수 있다. 예를 들어 하나의 서브프레임의 길이는 1 ms이고, 하나의 슬롯의 길이는 0.5 ms 일 수 있다. 하나의 슬롯은 시간 도메인에서 복수의 OFDM 심볼을 포함하고, 주파수 도메인(frequency domain)에서 다수의 자원 블록(resource block, RB)을 포함한다. LTE(-A) 시스템에서는 하향링크에서 OFDM을 사용하므로, OFDM 심볼이 하나의 심볼 구간을 나타낸다. OFDM 심볼은 또한 SC-FDMA 심볼 또는 심볼 구간으로 지칭될 수 있다. 자원 할당 단위로서의 자원 블록(RB)은 하나의 슬롯에서 복수의 연속적인 서브캐리어(subcarrier)를 포함할 수 있다.
하나의 슬롯에 포함되는 OFDM 심볼의 수는 순환 전치(Cyclic Prefix, CP)의 구성(configuration)에 따라 달라질 수 있다. CP에는 확장 CP(extended CP)와 표준(normal) CP(normal CP)가 있다. 예를 들어, OFDM 심볼이 표준(normal) CP에 의해 구성된 경우, 하나의 슬롯에 포함되는 OFDM 심볼의 수는 7개일 수 있다. OFDM 심볼이 확장 CP에 의해 구성된 경우, 한 OFDM 심볼의 길이가 늘어나므로, 한 슬롯에 포함되는 OFDM 심볼의 수는 표준(normal) CP인 경우보다 적다. 예를 들어, 확장 CP의 경우, 하나의 슬롯에 포함되는 OFDM 심볼의 수는 6개일 수 있다. 단말이 빠른 속도로 이동하는 등의 경우와 같이 채널상태가 불안정한 경우, 심볼간 간섭을 더욱 줄이기 위해 확장 CP가 사용될 수 있다.
타입 2 무선 프레임은 2개의 하프 프레임(half frame)으로 구성되며, 각 하프 프레임은 5개의 서브프레임으로 구성되며 하향링크 구간(예, DwPTS(Downlink Pilot Time Slot)), 보호 구간(Guard Period, GP), 상향링크 구간(예, UpPTS(Uplink Pilot Time Slot))을 포함한다. 1개의 서브프레임은 2개의 슬롯으로 구성된다. 예를 들어, 하향링크 구간(예, DwPTS)는 단말에서의 초기 셀 탐색, 동기화 또는 채널 추정에 사용된다. 예를 들어, 상향링크 구간(예, UpPTS)은 기지국에서의 채널 추정과 단말의 상향링크 전송 동기를 맞추는 데 사용된다. 예를 들어, 상향링크 구간(예, UpPTS)은 기지국에서 채널 추정을 위한 SRS(Sounding Reference Signal)이 전송될 수 있고, 상향링크 전송 동기를 맞추기 위한 랜덤 접속 프리앰블(random access preamble)을 나르는 PRACH(Physical Random Access Channel)이 전송될 수 있다. 보호 구간은 상향링크와 하향링크 사이에 하향링크 신호의 다중경로 지연으로 인해 상향링크에서 생기는 간섭을 제거하기 위한 구간이다.
상기 설명된 무선 프레임의 구조는 예시에 불과하고, 무선 프레임에 포함되는 서브프레임의 수 또는 서브프레임에 포함되는 슬롯의 수, 슬롯에 포함되는 심볼의 수는 다양하게 변경될 수 있다.
도 2는 본 발명에서 이용될 수 있는 하향링크 슬롯을 위한 자원 그리드를 예시한다.
도 2를 참조하면, 하향링크 슬롯은 시간 도메인에서 복수의 OFDM 심볼을 포함한다. 여기서, 하나의 하향링크 슬롯은 7개의 OFDM 심볼을 포함하고, 하나의 자원 블록(RB)은 주파수 도메인에서 12개의 서브캐리어를 포함하는 것으로 예시되었다. 그러나, 본 발명이 이로 제한되는 것은 아니다. 자원 그리드 상에서 각각의 요소는 자원 요소(Resource Element, RE)로 지칭된다. 하나의 RB는 12×7 RE들을 포함한다. 하향링크 슬롯에 포함된 RB의 개수 NDL는 하향링크 전송 대역에 의존한다. 상향링크 슬롯의 구조는 하향링크 슬롯의 구조와 동일할 수 있다.
상기 설명된 슬롯의 자원 그리드는 예시에 불과하고, 슬롯에 포함되는 심볼, 자원 요소, RB의 수는 다양하게 변경될 수 있다.
도 3은 본 발명에서 이용될 수 있는 하향링크 서브프레임의 구조를 예시한다.
도 3을 참조하면, 서브프레임 내에서 첫 번째 슬롯의 앞에 위치한 최대 3(또는 4)개의 OFDM 심볼이 제어 채널 할당을 위한 제어 영역에 해당한다. 나머지 OFDM 심볼은 PDSCH(Physical Downlink Shared Channel)가 할당되는 데이터 영역에 해당하며, 데이터 영역의 기본 자원 단위는 RB이다. LTE(-A) 시스템에서 사용되는 하향링크 제어 채널의 예는 PCFICH(Physical Control Format Indicator Channel), PDCCH(Physical Downlink Control Channel), PHICH(Physical Hybrid ARQ Indicator Channel) 등을 포함한다.
PCFICH는 서브프레임의 첫 번째 OFDM 심볼에서 전송되고 서브프레임 내에서 제어 채널의 전송에 사용되는 OFDM 심볼의 개수에 관한 정보를 나른다. PCFICH는 4개의 자원 요소 그룹(Resource Element Group, REG)으로 구성되고, 각각의 REG는 셀 ID에 기초하여 제어 영역 내에 균등하게 분산된다. 하나의 REG(Resource Element Group)는 4개의 자원 요소로 구성될 수 있다. PCFICH는 1 내지 3(또는 2 내지 4)의 값을 지시하며 QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)로 변조된다. PHICH는 상향링크 전송에 대한 응답으로 HARQ ACK/NACK 신호를 나른다. PHICH 기간(duration)에 의해 설정된 하나 이상의 OFDM 심볼들에서 CRS 및 PCFICH(첫 번째 OFDM 심볼)를 제외하고 남은 REG 상에 PHICH가 할당된다. PHICH는 주파수 도메인 상에서 최대한 분산된 3개의 REG에 할당된다. PHICH에 대해서는 이하에서 보다 자세히 설명한다.
PDCCH는 서브프레임의 처음 n개 OFDM 심볼(이하, 제어 영역) 내에 할당된다. 여기에서, n은 1 이상의 정수로서 PCFICH에 의해 지시된다. PDCCH를 통해 전송되는 제어 정보를 DCI(Downlink Control Information)라고 한다. PDCCH는 하향링크 공유 채널(downlink shared channel, DL-SCH)의 전송 포맷 및 자원 할당 정보, 상향링크 공유 채널(uplink shared channel, UL-SCH)의 전송 포맷 및 자원 할당 정보, 페이징 채널(paging channel, PCH) 상의 페이징 정보, DL-SCH 상의 시스템 정보, PDSCH 상에서 전송되는 랜덤 접속 응답과 같은 상위 계층 제어 메시지의 자원 할당 정보, 단말 그룹 내의 개별 단말들에 대한 Tx 파워 제어 명령 세트, Tx 파워 제어 명령, VoIP(Voice over IP)의 활성화 지시 정보 등을 나른다. 더욱 구체적으로, DCI 포맷은 용도에 따라 호핑 플래그(hopping flag), RB 할당, MCS(Modulation Coding Scheme), RV(Redundancy Version), NDI(New Data Indicator), TPC(Transmit Power Control), 사이클릭 쉬프트 DM-RS(DeModulation Reference Signal), CQI(Channel Quality Information) 요청, HARQ 프로세스 번호, TPMI(Transmitted Precoding Matrix Indicator), PMI(Precoding Matrix Indicator) 확인(confirmation) 등의 정보를 선택적으로 포함한다.
기지국은 단말에게 전송될 DCI에 따라 PDCCH 포맷을 결정하고, 제어 정보에 CRC(cyclic redundancy check)를 부가한다. CRC는 PDCCH의 소유자 또는 사용 목적에 따라 식별자(예, RNTI(radio network temporary identifier))로 마스킹 된다. 예를 들어, PDCCH가 특정 단말을 위한 것일 경우, 해당 단말의 식별자(예, cell-RNTI (C-RNTI))가 CRC에 마스킹 될 수 있다. PDCCH가 페이징 메시지를 위한 것일 경우, 페이징 식별자(예, paging-RNTI (P-RNTI))가 CRC에 마스킹 될 수 있다. PDCCH가 시스템 정보(보다 구체적으로, 시스템 정보 블록(system information block, SIC))를 위한 것일 경우, SI-RNTI(system information RNTI)가 CRC에 마스킹 될 수 있다. PDCCH가 랜덤 접속 응답을 위한 것일 경우, RA-RNTI(random access-RNTI)가 CRC에 마스킹 될 수 있다. PDCCH가 상향링크 전력 제어를 위한 것일 경우, TPC-RNTI(Transmit Power Control-RNTI)가 이용될 수 있으며 TPC-RNTI는 PUCCH 전력 제어를 위한 TPC-PUCCH-RNTI와 PUSCH 전력 제어를 위한 TPC-PUSCH-RNTI를 포함할 수 있다. PDCCH가 멀티캐스트 제어 채널(Multicast Control Channel, MCCH)을 위한 것일 경우, M-RNTI(Multimedia Broadcast Multicast Service-RNTI)가 이용될 수 있다.
PDCCH를 통해 전송되는 제어 정보는 DCI(Downlink Control Information)라고 지칭된다. 다양한 DCI 포맷이 용도에 따라 정의된다. 구체적으로, 상향링크 스케줄링을 위해 DCI 포맷 0, 4(이하, UL 그랜트)가 정의되고, 하향링크 스케줄링을 위해 DCI 포맷 1, 1A, 1B, 1C, 1D, 2, 2A, 2B, 2C(이하, DL 그랜트)가 정의된다. DCI 포맷은 용도에 따라 호핑 플래그(hopping flag), RB 할당, MCS(Modulation Coding Scheme), RV(Redundancy Version), NDI(New Data Indicator), TPC(Transmit Power Control), 사이클릭 쉬프트 DM-RS(DeModulation Reference Signal), CQI(Channel Quality Information) 요청, HARQ 프로세스 번호, TPMI(Transmitted Precoding Matrix Indicator), PMI(Precoding Matrix Indicator) 확인(confirmation) 등의 정보를 선택적으로 포함한다.
LTE(-A) 시스템에서는 각각의 단말을 위해 PDCCH가 위치할 수 있는 제한된 세트의 CCE 위치를 정의한다. 단말이 자신의 PDCCH를 찾을 수 있는 제한된 세트의 CCE 위치는 검색 공간(Search Space, SS)으로 지칭될 수 있다. LTE(-A) 시스템에서, 검색 공간은 각각의 PDCCH 포맷에 따라 다른 사이즈를 갖는다. 또한, UE-특정(UE-specific) 및 공통(common) 검색 공간이 별도로 정의된다. 기지국은 단말에게 PDCCH가 검색 공간의 어디에 있는지에 관한 정보를 제공하지 않기 때문에 단말은 검색 공간 내에서 PDCCH 후보(candidate)들의 집합을 모니터링 하여 자신의 PDCCH를 찾는다. 여기서, 모니터링(monitoring)이란 단말이 수신된 PDCCH 후보들을 각각의 DCI 포맷에 따라 복호화를 시도하는 것을 말한다. 검색 공간에서 PDCCH를 찾는 것을 블라인드 검출(blind decoding 또는 blind detection)이라 한다. 블라인드 검출을 통해, 단말은 자신에게 전송된 PDCCH의 식별(identification)과 해당 PDCCH를 통해 전송되는 제어 정보의 복호화를 동시에 수행한다.
도 4는 본 발명에서 이용될 수 있는 상향링크 서브프레임의 구조를 예시한다.
도 4를 참조하면, 상향링크 서브프레임은 복수(예, 2개)의 슬롯을 포함한다. 슬롯은 CP 길이에 따라 서로 다른 수의 SC-FDMA 심볼을 포함할 수 있다. 일 예로, 표준(normal) CP의 경우 슬롯은 7개의 SC-FDMA 심볼을 포함할 수 있다. 상향링크 서브프레임은 주파수 도메인에서 데이터 영역과 제어 영역으로 구분된다. 데이터 영역은 PUSCH를 포함하고 음성 등의 데이터 신호를 전송하는 데 사용된다. 제어 영역은 PUCCH를 포함하고 제어 정보를 전송하는 데 사용된다. PUCCH는 주파수 축에서 데이터 영역의 양끝 부분에 위치한 RB 쌍(RB pair)(예, m=0,1,2,3)을 포함하며 슬롯을 경계로 호핑한다.
도 5는 랜덤 접속 과정(Random Access Procedure)을 예시한다.
랜덤 접속 과정은 상향링크로 (짧은 길이의) 데이터를 전송하기 위해 사용된다. 예를 들어, 랜덤 접속 과정은 RRC_IDLE 상태에서의 초기 접속, 무선 링크 실패 후의 초기 접속, 랜덤 접속 과정을 요구하는 핸드오버, RRC_CONNECTED 상태 중에 랜덤 접속 과정이 요구되는 상향링크/하향링크 데이터 발생시에 수행된다. RRC(Radio Resource Control) 연결 요청 메시지(RRC Connection Request Message)와 셀 갱신 메시지(Cell Update Message), URA 갱신 메시지(URA Update Message) 등의 일부 RRC 메시지도 랜덤 접속 과정을 이용하여 전송된다. 논리채널 CCCH(Common Control Channel), DCCH(Dedicated Control Channel), DTCH(Dedicated Traffic Channel)가 전송채널 RACH에 매핑될 수 있다. 전송채널 RACH는 물리채널 PRACH(Physical Random Access Channel)에 매핑된다. 단말의 MAC 계층이 단말 물리계층에 PRACH 전송을 지시하면, 단말 물리계층은 먼저 하나의 접속 슬롯(access slot)과 하나의 시그너처(signature)를 선택하여 PRACH 프리앰블을 상향링크로 전송한다. 랜덤 접속 과정은 경쟁 기반(contention based) 과정과 비경쟁 기반(non-contention based) 과정으로 구분된다.
도 5를 참조하면, 단말은 시스템 정보를 통해 기지국으로부터 랜덤 접속에 관한 정보를 수신하여 저장한다. 그 후, 랜덤 접속이 필요하면, 단말은 랜덤 접속 프리앰블(Random Access Preamble; 메시지 1 또는 Msg1이라고도 함)을 기지국으로 전송한다(S510). 기지국이 상기 단말로부터 랜덤 접속 프리앰블을 수신하면, 상기 기지국은 랜덤 접속 응답 메시지(Random Access Response; 메시지 2 또는 Msg2라고도 함)를 단말에게 전송한다(S520). 구체적으로, 상기 랜덤 접속 응답 메시지에 대한 하향 스케줄링 정보는 RA-RNTI(Random Access-RNTI)로 CRC 마스킹되어 L1/L2 제어 채널(PDCCH) 상에서 전송될 수 있다. RA-RNTI로 마스킹된 하향 스케줄링 신호를 수신한 단말은 PDSCH(Physical Downlink Shared Channel)로부터 랜덤 접속 응답 메시지를 수신하여 디코딩할 수 있다. 그 후, 단말은 상기 랜덤 접속 응답 메시지에 자신에게 지시된 랜덤 접속 응답 정보가 있는지 확인한다. 자신에게 지시된 랜덤 접속 응답 정보가 존재하는지 여부는 단말이 전송한 프리앰블에 대한 RAID(Random Access preamble ID)가 존재하는지 여부로 확인될 수 있다. 상기 랜덤 접속 응답 정보는 동기화를 위한 타이밍 옵셋 정보를 나타내는 타이밍 어드밴스(Timing Advance; TA), 상향링크에 사용되는 무선자원 할당정보, 단말 식별을 위한 임시 식별자(예: Temporary C-RNTI) 등을 포함한다. 단말은 랜덤 접속 응답 정보를 수신하면, 상기 응답 정보에 포함된 무선자원 할당 정보에 따라 상향링크 SCH(Uplink Shared Channel)로 RRC 연결 요청 메시지를 포함하는 상향링크 전송(메시지 3 또는 Msg3이라고도 함)을 수행한다(S530). 기지국은 단말로부터 상기 상향링크 전송을 수신한 후에, 경쟁 해결(contention resolution)을 위한 메시지(메시지 4 또는 Msg4라고도 함)를 단말에게 전송한다(S540). 경쟁 해결을 위한 메시지는 경쟁 해결 메시지라고 지칭될 수 있으며, RRC 연결 설정 메시지를 포함할 수 있다. 단말은 기지국으로부터 경쟁 해결 메시지를 수신한 후에, 연결 설정을 완료한 후 연결 설정 완료 메시지(메시지 5 또는 Msg5라고도 함)를 기지국으로 전송한다(S550).
비경쟁 기반 과정의 경우, 단말이 랜덤 접속 프리앰블을 전송(S510)하기 전에 기지국이 비경쟁 랜덤 접속 프리앰블(Non-contention Random Access Preamble)을 단말에게 할당할 수 있다. 비경쟁 랜덤 접속 프리앰블은 핸드오버 명령(handover command)나 PDCCH와 같은 전용 시그널링(dedicated signaling)을 통해 할당될 수 있다. 단말은 비경쟁 랜덤 접속 프리앰블을 할당받는 경우 S510 단계와 유사하게 할당받은 비경쟁 랜덤 접속 프리앰블을 기지국으로 전송할 수 있다. 기지국은 상기 단말로부터 비경쟁 랜덤 접속 프리앰블을 수신하면, S520 단계와 유사하게 상기 기지국은 랜덤 접속 응답을 단말에게 전송할 수 있다.
상기 설명된 랜덤 접속 과정에서 랜덤 접속 응답(S520)에 대해서는 HARQ가 적용되지 않지만 랜덤 접속 응답에 대한 상향링크 전송이나 경쟁 해결을 위한 메시지에 대해서는 HARQ가 적용될 수 있다. 따라서, 랜덤 접속 응답에 대해서 단말은 ACK/NACK을 전송할 필요가 없다.
한편, 차세대 시스템에서는 계량기 검침, 수위측정, 감시 카메라의 활용, 자판기의 재고보고 등의 데이터 통신을 위주로 하는 저가/저사양의 단말을 구성하는 것을 고려하고 있다. 이러한 단말은 낮은 기기 복잡도와 낮은 전력 소모를 가짐에도 불구하고 연결된 기기들 사이에 적절한 처리율을 제공할 수 있는 것을 추구하며, 편의상 MTC(Machine Type Communication) 혹은 IoT(Internet of Things) 단말이라고 지칭할 수 있으며, 본 명세서에서는 간략히 단말(UE)이라고 통칭한다.
또한, 차세대 시스템은 셀룰러 네트워크 혹은 제3의 네트워크를 활용함에 있어서 협대역(narrowband)을 이용한 통신(혹은 NB-IoT 통신)을 수행할 수 있다. 예를 들어, 협대역은 180kHz일 수 있다. 해당 영역 내에서 UE(혹은 NB-IoT UE) 혹은 eNB는 단일 혹은 복수의 물리 채널을 다중화하여 전송하는 것일 수 있다. 한편, NB-IoT UE는 교량 밑이나 해저, 해상 등 채널 환경이 좋지 않은 영역에서 통신을 수행할 수도 있으며, 이 경우에 이를 보상하기 위하여 특정 채널에 대한 반복 (예를 들어, 수 TTI 동안 반복 전송) 그리고/혹은 전력 증폭 (Power boosting)을 수행하는 것을 고려할 수 있다. 전력 증폭에 대한 일례로는 특정 대역 내에서 전송할 주파수 자원 영역을 더욱 줄여 시간당 전력을 특정 자원에 몰아주는 형태일 수 있다. 일례로, 12 RE로 구성된 RB(resource block)을 통해서 특정 채널을 전송할 때, RB 단위의 RE 할당 대신에 특정 RE를 선택하여 할당해주는 방식을 통해서 전체 RB를 통해서 분산될 전력을 특정 RE(들)에 몰아줄 수도 있다. 특히, RB 내에 하나의 RE에 데이터와 전력을 집중시켜 통신을 수행하는 방식을 단일-톤(Single-tone) 전송 방식이라고 통칭할 수 있다. NB-IoT는 셀룰라 IoT(또는 cIoT)와 혼용될 수 있다.
도 6은 NPRACH 프리앰블 전송 방법을 예시한다. NPRACH 프리앰블은 LTE-A 프로 시스템에서 지원하는 NB-IoT를 위한 PRACH 프리앰블을 지칭하며, PRACH 프리앰블이라고 통칭될 수 있다. 도 6의 랜덤 접속 심볼 그룹은 (N)PRACH 심볼 그룹으로 지칭될 수 있으며, 간략히 심볼 그룹이라고 지칭한다.
NPRACH 프리앰블은 4개의 심볼 그룹(심볼 그룹 0 내지 심볼 그룹 3)으로 구성되며, 각각의 심볼 그룹은 도 6에 예시된 바와 같이 CP(Cyclic Prefix)와 시퀀스 부분(sequence part)으로 구성될 수 있다. 시퀀스 부분은 5개의 서브블록으로 구성될 수 있는데, 각 서브블록은 동일한 심볼을 포함한다. 예를 들어, 동일한 심볼은 고정된 심볼 값 1을 가질 수 있다.
NPRACH 프리앰블은 지정된 주파수 영역 내에서 전송되며, 해당 주파수 영역은 상위 계층 신호(예, RRC 계층 신호) 또는 시스템 정보(예, SIB2)를 통해 설정된 서브캐리어 오프셋(예,
Figure PCTKR2018005172-appb-I000001
)과 서브캐리어 개수(예,
Figure PCTKR2018005172-appb-I000002
)에 의해 결정될 수 있다. NPRACH 프리앰블을 구성하는 각 심볼 그룹은 간격(gap) 없이 전송되며, 지정된 주파수 영역 내에서 심볼 그룹 마다 주파수 호핑한다. 주파수 호핑시 (i+1)번째 심볼 그룹(즉, 심볼 그룹 i, i=0, 1, 2, 3)의 주파수 위치는
Figure PCTKR2018005172-appb-I000003
로 나타내며 수학식 1에 의해 결정될 수 있다.
[수학식 1]
Figure PCTKR2018005172-appb-I000004
수학식 1에서
Figure PCTKR2018005172-appb-I000005
는 NPRACH 프리앰블의 시작 서브캐리어 인덱스를 나타내며 수학식 2에 의해 결정된다. 수학식 1에서
Figure PCTKR2018005172-appb-I000006
는 서브캐리어 오프셋을 나타내며 수학식 3에 의해 결정된다. 수학식 2에서
Figure PCTKR2018005172-appb-I000007
로 주어질 수 있다.
[수학식 2]
Figure PCTKR2018005172-appb-I000008
[수학식 3]
Figure PCTKR2018005172-appb-I000009
수학식 3에서
Figure PCTKR2018005172-appb-I000010
는 NPRACH 프리앰블의 심볼 그룹 0을 위한 서브캐리어 오프셋을 나타내고 수학식 4에 의해 결정된다. 수학식 3에서
Figure PCTKR2018005172-appb-I000011
은 수학식 5에 의해 결정되며, 수학식 4에서
Figure PCTKR2018005172-appb-I000012
은
Figure PCTKR2018005172-appb-I000013
으로부터 선택되는 값이다.
[수학식 4]
Figure PCTKR2018005172-appb-I000014
[수학식 5]
Figure PCTKR2018005172-appb-I000015
수학식 5에서
Figure PCTKR2018005172-appb-I000016
이고
Figure PCTKR2018005172-appb-I000017
로 주어질 수 있다.
NPRACH 프리앰블은 커버리지 향상 또는 커버리지 확장을 위해 특정 횟수(예, 도 6의 N)만큼 반복 전송될 수 있다. 특정 반복 횟수는 상위 계층 신호(예, RRC 계층 신호) 또는 시스템 정보(예, SIB2)를 통해 설정될 수 있다. NPRACH 프리앰블을 구성하는 4개의 심볼 그룹(심볼 그룹 0 내지 심볼 그룹 3)은 심볼 그룹 마다 수학식 1 내지 5를 이용하여 결정된 주파수 위치로 호핑하면서 전송되며, 이와 같이 NPRACH 프리앰블을 1번째 전송한 후 2번째 NPRACH 프리앰블의 각 심볼 그룹도 수학식 1 내지 5에 기초하여 주파수 호핑하며 전송할 수 있다. 동일한 방식을 적용하여 NPRACH 프리앰블을 특정 횟수(예, N)만큼 반복 전송할 수 있다. 반복 전송되는 각 NPRACH 프리앰블의 1번째 심볼 그룹(즉, 심볼 그룹 0)의 주파수 위치는 랜덤하게 결정될 수 있다.
도 6에 예시된 NPRACH 프리앰블의 심볼 그룹들은 간격(gap)없이 전송되므로 NPRACH 프리앰블에는 보호 시간이 적용되지 않는다. 따라서, 도 6에 예시된 NPRACH 프리앰블의 경우 보호 시간 대신 CP 길이를 고려하여 지원하는 셀 반경을 결정할 수 있다. 일반적으로 셀 반경과 라운드 트립 지연(RTD) 간의 관계는 (셀 반경)=(광속)*(RTD/2)에 의해 표현될 수 있고 RTD는 보호 시간에 해당하므로, 셀 반경과 CP 길이 간의 관계는 수학식 6에 의해 표현될 수 있다.
[수학식 6]
(셀 반경)=(광속)*(CP길이/2)
표 1은 NPRACH 프리앰블 포맷에 따른 CP 길이, 셀 반경의 대략적인 값을 예시한다. 표 1에 예시된 바와 같이 NPRACH 프리앰블 포맷은 포맷 0, 1을 가질 수 있으며, 각 NPRACH 프리앰블 포맷은 동일한 시퀀스 길이를 가지고 CP 길이가 상이하게 설정될 수 있다. CP 길이는 상위 계층 신호(예, RRC 계층 신호) 또는 시스템 정보(예, SIB2)를 통해 설정될 수 있으며, CP 길이에 따라 해당 NPRACH 프리앰블 포맷이 결정될 수 있다. 표 1에서 us는 마이크로초(microsecond)를 나타내고, km은 킬로미터를 나타낸다.
[표 1]
Figure PCTKR2018005172-appb-I000018
또한, 셀 반경에 따른 라운드 트립 지연(round trip delay, RTD)를 고려하여 보호 시간(guard time, GT)이 주어질 수 있다. 예를 들어, 셀의 가장자리에 있는 단말과 셀의 중심에 있는 단말이 동일한 TTI(예, 서브프레임 또는 슬롯)에서 PRACH 프리앰블을 전송하는 경우 기지국이 해당 TTI 내에서 각 단말의 PRACH 프리앰블을 수신할 수 있도록 하기 위해 보호 시간이 주어질 수 있다. 일반적으로 셀 반경과 라운드 트립 지연(RTD) 간의 관계는 (셀 반경)=(광속)*(RTD/2)에 의해 표현될 수 있고 RTD는 보호 시간에 해당하므로, 셀 반경과 보호 시간 간의 관계는 수학식 7에 의해 표현될 수 있다.
[수학식 7]
(셀 반경)=(광속)*(GT/2)
표 2는 기존 LTE/LTE-A 시스템의 프리앰블 포맷에 따른 CP 길이, GT 길이, 셀 반경의 대략적인 값을 예시한다. 표 2에서 프리앰블 포맷 값은 PRACH 구성 인덱스에 의해 지시된다. 프리앰블 포맷 0은 하나의 TTI(예, 1ms)에서 전송될 수 있고, 프리앰블 포맷 1, 2는 2개의 TTI(예, 2ms)에서 전송될 수 있고, 프리앰블 포맷 3은 3개의 TTI(예, 3ms)에서 전송될 수 있으며, ms는 밀리초(millisecond)를 나타낸다. 표 2에서 us는 마이크로초(microsecond)를 나타내고, km은 킬로미터를 나타낸다.
[표 2]
Figure PCTKR2018005172-appb-I000019
표 2에서 알 수 있듯이 현재 LTE 시스템에서 지원하는 최대 셀 반경은 100.2 km 이다. 따라서, NB-IoT를 위한 UE가 LTE 네트워크를 이용한 인밴드 동작(in-band operation)을 수행하기 위해서는 적어도 동일 수준의 셀 반경을 지원할 필요가 있다.
도 7은 상향링크-하향링크 타이밍 관계(timing relation)을 예시한다.
상향링크 직교(Uplink orthogonal) 송수신을 위해서 기지국이 각 단말의 상향링크 전송 타이밍을 개별적으로 관리(manage) 또는 조정(adjust)해야 할 수 있다. 이와 같이, 기지국에 의해 수행되는 전송 타이밍의 관리 또는 조정을 타이밍 어드밴스(timing advance) 또는 타이밍 정렬(time alignment)이라고 지칭할 수 있다.
타이밍 어드밴스 또는 타이밍 정렬은 앞에서 설명된 바와 같이 랜덤 접속 과정을 통해 수행될 수 있다. 랜덤 접속 과정 동안, 기지국은 단말로부터 랜덤 접속 프리앰블을 수신하고, 수신된 랜덤 접속 프리앰블을 이용하여 타이밍 어드밴스 값을 계산할 수 있다. 계산된 타이밍 어드밴스 값은 랜덤 접속 응답을 통해 단말에게 전송되며, 단말은 수신된 타이밍 어드밴스 값에 의거하여 신호 전송 타이밍을 갱신(update)할 수 있다. 혹은, 기지국은 단말로부터 주기적으로 또는 랜덤하게 전송되는 상향링크 참조신호(예, SRS(Sounding Reference Signal))를 수신하여 타이밍 어드밴스를 계산할 수 있으며, 단말은 계산된 타이밍 어드밴스 값에 의거하여 신호 전송 타이밍을 갱신할 수 있다.
앞서 설명된 바와 같이, 기지국은 랜덤 접속 프리앰블 또는 상향링크 참조신호를 통해 단말의 타이밍 어드밴스를 측정할 수 있고 타이밍 정렬을 위한 조정 값(adjustment value)을 단말에게 알려줄 수 있다. 이 경우, 타이밍 정렬을 위한 조정 값은 타이밍 어드밴스 명령(Timing Advance Command, TAC) 또는 타이밍 어드밴스 값(TA value)으로 지칭될 수 있다.
도 7을 참조하면, 단말로부터의 상향링크 무선 프레임 i의 전송은 대응되는 하향링크 무선 프레임이 시작하기 (NTA + NTAoffset) × Ts 초 전에 시작할 수 있다. 0 ≤ NTA ≤ 20512일 수 있고, FDD 프레임 구조의 경우 NTAoffset = 0, TDD 프레임 구조의 경우 NTAoffset = 624일 수 있다. NTA는 타이밍 어드밴스 명령에 의해 지시될 수 있다. Ts는 샘플링 타임을 나타낸다. 상향링크 전송 타이밍은 16Ts의 배수 단위로 조정될 수 있다. TAC는 랜덤 접속 응답에서 11비트로서 주어질 수 있고 0 내지 1282의 값을 지시할 수 있다. NTA는 TA*16으로 주어질 수 있다. 혹은, TAC는 6 비트이고 0 내지 63의 값을 지시할 수 있다. 이 경우, NTA는 NTA,old+(TA-31)*16으로 주어질 수 있다. 서브프레임 n에서 수신된 타이밍 어드밴스 명령은 서브프레임 n+6부터 적용될 수 있다.
앞서 설명된 바와 같이, 기존의 NB-IoT 시스템은 셀 반경 35 km를 지원하는 GSM(Global System for Mobile communications) 네트워크를 기반으로 설계되었기 때문에 랜덤 접속 프리앰블의 순환 전치(CP)가 최대 40 km 정도의 셀 반경 까지만 지원하도록 설계되어 있다. 그러나, NB-IoT 시스템의 대표적인 전개 시나리오(deployment scenario) 중의 하나인 LTE 네트워크에서의 인밴드 동작(in-band operation)을 지원하기 위해서는 셀 반경 100 km까지 지원하는 것이 필요하다. 또한, NB-IoT 시스템은 인적이 드문, 다시 말해서 LTE 네트워크가 잘 갖추어 지지 않은 곳에서의 이동식 자율 보고(mobile autonomous reporting) 시스템 등을 포함하고 있기 때문에 지원 가능한 셀 반경을 확장하는 것이 바람직하다.
랜덤 접속 프리앰블의 지원 가능한 최대 셀 반경을 확장하기 위해서는 일반적으로 (NPRACH) 프리앰블의 CP와 보호 시간(GT)를 확장하는 것을 고려할 수 있다. 그리고/또는, CP 오버헤드의 증가를 억제하기 위해서 (NPRACH) 프리앰블의 서브캐리어 간격(subcarrier spacing)을 축소하는 것을 고려할 수 있다. 예를 들어, 셀 반경 100 km를 지원하기 위해서는 CP 길이가 666.7 us로 결정될 수 있다(수학식 6 참조). 이와 같이 확장된 셀 반경을 지원하기 위해서 확장된 CP를 확장 CP(extended CP, E-CP) 라고 지칭한다. 그리고, 기지국 관점에서 단말로부터 수신된 랜덤 접속 프리앰블과 바로 다음의 인접 서브프레임이 중첩되는 것을 피하기 위해서 E-CP와 동일한 길이(예, 666.7 us)의 시간 간격(time gap)이 필요할 수 있으며, 이러한 시간 간격을 보호 시간(GT)이라 한다.
순환 전치와 보호 시간은 모두 심볼 간의 간섭을 피하기 위해서 추가된 것이다. 다시 말해서 순환 전치와 보호 시간은 성능적인 측면에서 부수적으로 추가된 신호이기 때문에 시스템 전송률(system throughput) 차원에서 오버헤드로 분류될 수 있다. 따라서, 보다 효율적인 프리앰블 전송을 위해 이러한 순환 전치나 보호 시간의 퍼센트 오버헤드(% overhead)를 줄이고, 순환 전치와 보호 시간을 제외한 프리앰블 정보에 해당하는 부분(예, 심볼 또는 심볼 그룹 부분)을 증가시키는 것을 고려할 수 있다.
도 7을 참조하여 설명한 바와 같이, 상향링크 직교(uplink orthogonal) 송수신을 위해서 기지국이 각 UE들의 상향링크 전송 타이밍을 개별적으로 제어하는 것이 필요하며, 이 과정을 타이밍 어드밴스(TA) 또는 타이밍 정렬이라고 한다. 초기 타이밍 어드밴스는 랜덤 접속 과정을 통해서 수행된다. NB-IoT 시스템에서는 단말이 랜덤 접속 프리앰블을 전송하면, 기지국은 수신된 프리앰블로부터 상향링크 전송 지연(delay)를 추정하여 랜덤 접속 응답(RAR) 메시지를 통해 타이밍 어드밴스 명령 형태로 단말에게 전달한다. 단말은 RAR 메시지를 통해서 전달 받은 TA 명령을 이용하여 전송 타이밍을 조절한다.
도 6을 참조하여 설명한 바와 같이, NB-IoT를 위한 랜덤 접속 프리앰블(또는 NPRACH 프리앰블)은 단일 캐리어 주파수 호핑(single carrier frequency hopping) 방식으로 전송되며, 타이밍 추정(timing estimation) 획득 범위와 정확도를 모두 고려하여 설계되었다. 종래의 랜덤 접속 프리앰블(또는 NPRACH 프리앰블)의 서브캐리어 간격(subcarrier spacing)은 3.75 kHz로 40 km 셀 반경까지 모호함(ambiguity)없이 타이밍 추정이 가능하도록 설계되었다. 2개의 서브캐리어 간의 간격을 이용하여 타이밍 추정을 하고자 할 경우, 모호함 없이 지원 가능한 셀 반경은 다음과 같이 계산될 수 있다. 떨어진 두 서브캐리어 간의 간격을 이용하여 추정할 경우, 두 서브캐리어 상에서 전송되는 신호의 위상 차이는 2*pi*delta_f로 나타낼 수 있으며, delta_f는 서브캐리어 간격을 Hz(Hertz) 단위로 나타낸 것이다. 또한, 라운드 트립 지연을 고려한 두 서브캐리어 상에서 전송되는 신호의 위상 차이는 2*pi*delta_f*tau_RTT로 나타낼 수 있으며, tau_RTT는 라운드 트립 지연을 나타낸다. 위상 차이와 셀 반경이 일대일 대응 값을 가지려면 2*pi*delta_f*tau_RTT < 2*pi 인 관계가 성립해야 한다. 따라서, 모호함 없는 추정을 위해서는 tau_RTT < 1/delta_f 인 관계가 성립해야 한다. 라운드 트립 거리는 tau_RTT*(광속)/2, 광속=3E8 m/s이므로, 서브캐리어 간격이 3.75 kHz인 경우 셀 반경은 1/delta_f*3E8/2=1/3.75(kHz)*3E8(m/s)/2=40 km 이다. 종래의 랜덤 접속 프리앰블(또는 NPRACH 프리앰블)의 3.75 kHz 서브캐리어 간격으로 모호함 없이 타이밍 추정이 가능한 셀 반경이 40 km이므로, 100 km 셀 반경의 지원을 위해서는 서브캐리어 간격을 1.5 kHz이하로 축소해야 한다.
본 발명은 LTE 네트워크 또는 LTE 시스템의 최대 셀 반경을 지원하는 네트워크에서 NB-IoT 시스템을 사용할 수 있도록 하기 위한 것으로서, 구체적으로는 LTE 네트워크 또는 LTE 시스템의 최대 셀 반경을 지원하는 네트워크에서 NB-IoT를 위한 랜덤 접속 과정을 수행할 수 있도록 랜덤 접속 프리앰블(또는 NPRACH 프리앰블)을 향상시키기 위한 방법을 제안한다.
보다 구체적으로, 본 발명에서는 확장된 셀 반경(예, 100 km)을 지원하기 위해 랜덤 접속 프리앰블의 순환 전치를 최소 666.7 us 정도로 확장하고, 모호함 없이 타이밍 추정을 수행하기 위해 랜덤 접속 프리앰블(또는 NPRACH 프리앰블)의 서브캐리어 간격을 1.5 kHz 이하로 축소하는 방안(방법 2 참조), 3.75 kHz 서브캐리어 간격에서 발생하는 타이밍 추정 모호함을 해결하는 방안(방법 1 참조)을 제안한다.
설명의 편의를 위해, 본 발명에서 제안된 확장된 셀 반경(예, 100 km)을 지원하는 랜덤 접속 프리앰블을 ‘향상된(enhanced)’ 프리앰블이라고 정의하고, 이와 대비하여 종래의 랜덤 접속 프리앰블을 ‘레거시(legacy)’ 프리앰블이라고 정의한다. 본 명세서에서 레거시 프리앰블은 제1 프리앰블 포맷으로 지칭될 수 있고, 향상된 프리앰블은 제2 프리앰블 포맷으로 지칭될 수 있다. 또한, 본 발명에서 랜덤 접속 프리앰블 또는 (N)PRACH 프리앰블 또는 (N)PRACH 신호 또는 (N)PRACH는 혼용될 수 있으며, 간략히 프리앰블로 지칭될 수 있다. 또한, 본 발명에서 (N)PRACH 심볼 그룹 또는 랜덤 접속 심볼 그룹은 혼용될 수 있으며, 간략히 심볼 그룹으로 지칭될 수 있다. 또한, 종래의 NB-IoT(또는 레거시 프리앰블)을 지원하는 단말(UE)은 레거시 단말(legacy UE)이라고 지칭될 수 있고, 향상된 프리앰블(또는 레거시 프리앰블 및 향상된 프리앰블 모두) 지원하는 단말은 향상된 단말(enhanced UE)이라고 지칭될 수 있다.
본 발명은 NB-IoT를 지원하는 단말/기지국/시스템에 기반하여 설명되지만, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 본 발명은 NB-IoT 통신을 지원하지 않는 단말/기지국/시스템에도 동일하게 적용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명은 mMTC(massive Machine Type Communication)를 지원하는 단말/기지국/시스템 뿐만 아니라 IoT 및 MTC를 지원하지 않는 일반적인 단말/기지국/시스템에도 동일하게 적용될 수 있다. 본 명세서에서 단말/기지국/시스템은 NB-IoT를 지원하는 단말/기지국/시스템과 NB-IoT를 지원하지 않는 단말/기지국/시스템을 통칭할 수 있다.
NPRACH 범위 향상(range enhancement) 방법 1: 종래와 동일한 서브캐리어 간격을 사용하는 방법
방법 1은 순환 전치를 최소 666.7 us 정도로 확장하고, 3.75 kHz 서브캐리어 간격(subcarrier spacing)을 사용하기 때문에 발생할 수 있는 타이밍 추정 모호함(timing estimation ambiguity)을 기지국이 해결하도록 하기 위한 것이다. 본 발명의 방법 1에서는 CP를 확장하기 위해 랜덤 접속 프리앰블(또는 NPRACH 프리앰블)을 구성하는 심볼 그룹 내에서 처음 3개 심볼을 순환 전치에 사용하고 나머지 심볼을 이용하여 프리앰블 검출 및 타이밍 추정에 사용할 것을 제안한다.
도 8은 본 발명의 방법 1에 따른 프리앰블 포맷을 예시한다.
서브캐리어 간격을 줄이지 않고 순환 전치를 확장하기 위해서 종래의 NB-IoT를 위한 랜덤 접속 프리앰블(또는 NPRACH 프리앰블)(예, 도 7 및 관련 설명 참조)을 구성하는 심볼 그룹 내에서 CP로 사용되는 심볼의 개수를 늘릴 수 있다. 도 7을 참조하여 설명한 바와 같이, 종래의 프리앰블은 4개의 심볼 그룹으로 구성되며, 종래의 프리앰블 구조는 주파수 호핑을 무시하면 ‘111111’ ‘111111’ ‘111111’ ‘111111’ 의 구조를 가질 수 있다. 종래의 NPRACH 프리앰블은 모든 심볼 들이 모두 ‘1’로 구성된 시퀀스로 구성되어 있기 때문에, 방법 1에 따른 프리앰블의 구조는 종래의 프리앰블 구조와 차이가 없다. 다만, 100 km 셀 반경을 지원하기 위해서 처음 3개 심볼 ‘111’을 E-CP(enhanced CP)로 간주하고 처음 3개 심볼을 제외한 나머지 3 심볼을 이용하여 프리앰블 검출과 타이밍 추정을 수행한다.
도 8(a)를 참조하면, CP를 제외하고 프리앰블 검출과 타이밍 추정에 실제로 사용되는 나머지 부분을 ‘유용한(useful)’ 심볼 이라 정의한다. 이러한 정의에 따르면, 종래의 랜덤 접속 프리앰블의 경우 (심볼 그룹 내에서) CP가 1개 심볼이고 유용한 심볼의 개수가 5개인 반면, 향상된 프리앰블의 경우 (심볼 그룹 내에서) E-CP가 3개 심볼 구간에 해당하고 유용한 심볼의 개수는 3개이다. 레거시 프리앰블의 경우, (심볼 그룹 내에서) 처음 1개 심볼 ‘1’ 만이 CP에 해당하여 40 km의 셀 반경을 지원하는 데 반하여, 향상된 프리앰블의 E-CP의 경우 (심볼 그룹 내에서) 3개 심볼에 해당하는 “111”이 120 km의 셀 반경을 지원한다.
한편, 향상된 프리앰블은 (심볼 그룹 내에서) 처음 3개 심볼을 E-CP로 사용함으로써 CP 오버헤드가 종래의 16.7% (=1/6*100%)에서 50% (=3/6%100%)로 급격하게 증가한다. CP의 % 오버헤드를 줄이기 위해서, 또한 동시에 심볼 그룹 당 유용한 신호(useful signal)의 에너지를 증가시키기 위해서, 심볼 그룹 당 심볼의 개수를 종래의 6개보다 증가시키는 것을 고려할 수 있다. 여기서 유용한 에너지(useful energy)는 유용한(useful) 심볼 들에 의해서 수집되는 프리앰블 신호 에너지로서 프리앰블 검출이나 타이밍 추정 시 사용되는 에너지를 의미한다. 예를 들어, 다음과 같은 구조를 갖도록 향상된 프리앰블을 설계할 수 있다.
향상된 프리앰블 구조 1-1: ‘11111111’ ‘11111111’ ‘11111111’ ‘11111111’
향상된 프리앰블 구조 1-1은 CP 오버헤드를 줄이기 위해서 심볼 그룹 내 심볼 개수를 증가시키는 방법이다. 예를 들어, 향상된 프리앰블 구조 1-1에서는 프리앰블을 종래와 동일하게 4개의 심볼 그룹으로 구성하되, 하나의 심볼 그룹을 총 8개의 심볼로 구성하여, E-CP를 지원하면서도 유용한 심볼 개수가 종래와 동일하도록 설계한다. 도 8(b)는 본 발명의 구조 1-1에 따른 심볼 그룹을 예시한다.
동일한 방향으로 및 동시에 레거시 프리앰블의 심볼 그룹과의 경계 정렬(boundary alignment)이 필요할 경우를 고려하여, 심볼 그룹 내 심볼의 개수를 9개나 12개로 증가시키는 것도 고려할 수 있다. 이 경우, 심볼 그룹은 3개 심볼에 해당하는 E-CP와 6개 또는 9개 심볼에 해당하는 시퀀스 부분을 포함할 수 있다. 특히, 12개의 심볼로 하나의 심볼 그룹을 구성한 경우는 레거시 프리앰블 대비 오버헤드 증가도 크지 않으면서 레거시 프리앰블 경계와 향상된 프리앰블의 경계가 정렬되면서 NPRACH 자원 공유 등의 측면에서 효율적일 수 있다. 심볼 그룹을 구성하는 심볼 개수로서 9개 또는 12개는 제한적이지 않은 예이며, 본 발명은 다른 개수의 심볼 개수를 포함하는 심볼 그룹에도 적용될 수 있다.
향상된 프리앰블 구조 1-2: ‘ CDEABCDE’ ‘ HIJFGHIJ’ ‘ MNOKLMNO’ ‘RSTPQRST’
종래의 랜덤 접속 프리앰블의 랜덤 접속 프리앰블 포맷 1(예, 도 6 및 표 1 참조)은 ‘111111’ ‘111111’ ‘111111’ ‘111111’로 나타낼 수 있으며, ‘1’은 하나의 심볼 단위를 나타냄과 동시에 단일 캐리어(single carrier)의 변조(modulation) 값이 ‘1’임을 나타낸다. 하지만, 인터-셀 간섭 환경에서 성능이 떨어지는 점을 보완하거나 다중화 능력(multiplexing capability)를 향상시키기 위해서 ‘ABCDEA’ ‘FGHIJF’ ‘KLMNOK’ ‘PQRSTR’ 형태의 심볼-레벨 스크램블된(scrambled) 프리앰블 포맷을 고려할 수 있다. 여기서, ‘A’, ‘B’, ‘C’ 등과 같은 문자는 ‘1’에 대비하여 임의의 변조 값을 의미하여 동일한 문자는 순환 전치 생성 등의 이유로 동일한 변조 값을 가짐을 의미한다.
예를 들어, ‘ABCDEA’와 같이 심볼 그룹 내의 심볼을 구성할 경우, 순환 전치의 길이가 하나의 심볼 구간에 한정되면서, 지원가능한 셀 반경이 레거시 프리앰블과 동일하게 40 km로 제한되게 될 수 있다. 이에 반해, E-CP를 사용하는 향상된 프리앰블에서 상기의 이유로 스크램블링 도입을 위해서 ‘ABCABC’ ‘DEFDEF’ ‘GHIGHI’ ‘JKLJKL’ 구조를 사용할 수 있다.
도 9(a)는 구조 1-2에 따른 프리앰블 포맷을 예시한다. 도 9(a)의 프리앰블 포맷은 심볼 레벨로 스크램블링 시퀀스를 적용하여 생성될 수 있다. 예를 들어, 도 9(a)에 예시된 바와 같이, 심볼 그룹 0은 심볼 레벨로 스크램블링 시퀀스 (A, B, C, A, B, C)를 곱하여 생성될 수 있다. 유사하게, 심볼 그룹 1은 심볼 레벨로 스크램블링 시퀀스 (D, E, F, D, E, F)를 곱하고, 심볼 그룹 2은 심볼 레벨로 스크램블링 시퀀스 (G, H, I, G, H, I)를 곱하고, 심볼 그룹 3은 심볼 레벨로 스크램블링 시퀀스 (J, K, L, J, K, L)을 곱하여 생성될 수 있다(미도시). 스크램블링 시퀀스로서 직교 시퀀스, 랜덤 시퀀스, 의사-랜덤(pseudo random) 시퀀스가 사용될 수 있다. 따라서, 도 9(a)에 예시된 심볼 그룹은 0의 자기 상관도(self correlation)를 가지는 심볼 값들을 가질 수 있다. 심볼 그룹마다 상이한 스크램블링 시퀀스가 사용될 수도 있고, 혹은 심볼 그룹마다 동일한 스크램블링 시퀀스가 사용될 수도 있다.
구조 1-2에서는 심볼 그룹 내 6개의 심볼 중에서 세 개의 심볼이 순환 전치로 사용되기 때문에 CP 오버헤드가 50%이다. 구조 1-1에서와 마찬가지로 CP 오버헤드를 줄이기 위해서 심볼 그룹 내의 유용한 심볼 개수를 늘이는 것을 고려할 수 있다. 심볼 그룹내 심볼 개수가 8개인 경우를 예를 들면, ‘CDEABCDE’ ‘HIJFGHIJ’ ‘MNOKLMNO’ ‘RSTPQRST’ 와 같은 구조일 수 있다.
도 9(b)는 구조 1-2에 따른 프리앰블 포맷의 다른 예를 예시한다. 도 9(b)에 예시된 프리앰블 포맷은 도 8(b)와 마찬가지로 심볼 개수 8개를 가질 수 있다. 도 8(b)의 프리앰블 포맷과 대비하여, 도 9(b)의 프리앰블 포맷은 심볼 레벨로 스크램블링 시퀀스를 적용하여 생성될 수 있다. 예를 들어, 도 9(b)에 예시된 바와 같이, 심볼 그룹 0은 심볼 레벨로 스크램블링 시퀀스 (C, D, E, A, B, C, D, E)를 곱하여 생성될 수 있다. 유사하게, 심볼 그룹 1은 심볼 레벨로 스크램블링 시퀀스 (H, I, J, F, G, H, I, J)를 곱하고, 심볼 그룹 2은 심볼 레벨로 스크램블링 시퀀스 (M, N, O, K, L, M, N, O)를 곱하고, 심볼 그룹 3은 심볼 레벨로 스크램블링 시퀀스 (R, S, T, P, Q, R, S, T)을 곱하여 생성될 수 있다(미도시). 스크램블링 시퀀스로서 직교 시퀀스, 랜덤 시퀀스, 의사-랜덤(pseudo random) 시퀀스가 사용될 수 있다. 따라서, 도 9(b)에 예시된 각 심볼 그룹은 0의 자기 상관도(self correlation)를 가지는 심볼 값들을 가질 수 있다. 심볼 그룹마다 상이한 스크램블링 시퀀스가 사용될 수도 있고, 혹은 심볼 그룹마다 동일한 스크램블링 시퀀스가 사용될 수도 있다.
향상된 프리앰블 구조 1-3: ‘ AAAAAAAA’ ‘ BBBBBBBB’ ‘ CCCCCCCC’ ‘DDDDDDDD’
앞서 설명한 구조 1-2는 종래의 프리앰블 구조에 심볼-레벨 스크램블링을 적용한 경우이다. 심볼 레벨 스크램블링을 적용할 경우, 심볼 별로 변조 값이 상이하기 때문에 종래의 프리앰블 대비하여 PAPR(Peak-to-Average Power Ratio)이 커지는 단점이 있다. PAPR 증가와 상기 설명한 스크램블링의 장점을 절충하는 방법으로 심볼 그룹-레벨 스크램블링을 고려할 수 있다. 심볼 그룹-레벨 스크램블링을 적용할 경우, 향상된 프리앰블은 ‘AAAAAA’ ‘BBBBBB’ ‘CCCCCC’ ‘DDDDDD’의 형태로 나타낼 수 있다. 이 경우, 구조 1-1에서와 마찬가지로 E-CP과 오버헤드를 고려하여 심볼 그룹 내 심볼의 개수를 늘리는 것을 고려할 수 있다. 심볼 그룹 내 심볼의 개수를 8개로 확장하는 경우를 예를 들면, ‘AAAAAAAA’ ‘BBBBBBBB’ ‘CCCCCCCC’ ‘DDDDDDDD’와 같은 구조를 사용할 수 있다.
도 10은 구조 1-3에 따른 향상된 프리앰블을 예시한다.
도 10에 예시된 바와 같이, 구조 1-3에 따른 향상된 프리앰블은 심볼 그룹 레벨로 스크램블링 시퀀스를 적용하여 생성될 수 있다. 예를 들어, 도 10에 예시된 바와 같이, 향상된 프리앰블의 각 심볼 그룹에 스크램블링 시퀀스 (A, B, C, D)를 곱하여 향상된 프리앰블이 생성될 수 있다. 이 경우, 각 심볼 그룹은 도 8(a) 또는 도 8(b)에 예시된 프리앰블 포맷을 가질 수 있으며, 심볼 그룹 0의 각 심볼 값은 A이고, 심볼 그룹 1의 각 심볼 값은 B이고, 심볼 그룹 2의 각 심볼 값은 C이고, 심볼 그룹 3의 각 심볼 값은 D일 수 있다. 스크램블링 시퀀스로서 직교 시퀀스, 랜덤 시퀀스, 의사-랜덤(pseudo random) 시퀀스가 사용될 수 있다.
향상된 프리앰블 구조 1-1/2/3은 모두 E-CP를 사용함으로써 CP 오버헤드 증가 및 심볼 그룹 내 유용한 심볼 개수 감소로 인해 프리앰블 당 커버리지 및/또는 타이밍 추정 성능이 떨어지는 점을 보완하기 위해서 심볼 그룹 내 심볼의 개수를 증가시키는 방법이다. 예를 들어, 프리앰블을 종래와 동일하게 4개의 심볼 그룹으로 구성하고, 대신 하나의 심볼 그룹을 총 8개의 심볼로 구성하여, E-CP를 지원하면서도 유용한 심볼의 개수가 종래와 동일하도록 설계한 방법이다. 이렇게 할 경우, 프리앰블 당 유용한 심볼 개수가 5개로 동일하고 총 심볼 개수가 8개이기 때문에, 프리앰블 반복 횟수 당 커버리지 성능이 레거시 프리앰블의 경우와 유사하거나 좋을 것으로 기대할 수 있다. 또한, 심볼 그룹 간의 위상 차이를 이용한 타이밍 추정 시 레거시 프리앰블 대비 성능을 유지하거나 향상시킬 수 있다.
다만, 향상된 프리앰블 구조 1-1/2/3의 경우 향상된 프리앰블 길이가 레거시 프리앰블 길이와 달라지기 때문에, 레거시 프리앰블과 향상된 프리앰블이 공존하는 시스템에서 NPRACH 시간/주파수 자원을 효율적으로 이용하는 것이 불가능하거나 용이하지 않을 수 있다. 레거시 프리앰블과 향상된 프리앰블이 공존하는 시스템에서 NPRACH 시간/주파수 자원의 효율적인 활용 및/또는 역호환성(backward compatibility)을 위해서 향상된 프리앰블 전송 시 레거시 프리앰블의 NPRACH 자원을 공유하거나 레거시와 동일한 NPRACH 자원 구성(resource configuration) 방법을 사용하도록 할 수 있다. NPRACH 자원은 NPRACH 프리앰블 전송에 사용되는 시간 및 주파수 자원을 지칭하며, 상위 계층 신호(예, RRC 계층 신호) 또는 시스템 정보(예, SIB2)를 통해 단말로 전송될 수 있다.
예를 들어, NPRACH 자원을 공유하는 방법으로 NPRACH 자원을 FDM하여 사용할 수 있다. 좀 더 구체적으로는 NPRACH 주파수 자원을 구분하여 일부를 레거시 프리앰블에 할당하고, 나머지 부분을 향상된 프리앰블에 할당할 수 있다. NPRACH 시간/주파수 자원의 효율적인 활용 및/또는 역호환성을 위해서 향상된 프리앰블의 길이를 레거시 프리앰블의 길이와 동일하도록 설계할 수 있다. 위와 같은 동작을 레거시 프리앰블과 향상된 프리앰블의 프리앰블 경계 정렬(preamble boundary alignment)라고 지칭한다. 프리앰블 경계 정렬을 위해서 심볼 그룹 당 심볼 및/또는 프리앰블 당 심볼 그룹의 개수를 조정할 수 있다. 프리앰블 경계 정렬을 위해서 심볼 그룹 당 심볼의 개수를 9개나 12개 등으로 조정하는 것을 고려할 수 있다.
예를 들어, 프리앰블 당 심볼 그룹 개수를 조정하는 경우, 8개의 심볼이 하나의 심볼 그룹을 구성하는 경우 (프리앰블 당 심볼 개수) = (8 심볼 / 심볼 그룹 * 4개 심볼 그룹 / 프리앰블) = (32 심볼 / 프리앰블)일 수 있다. 이 경우, 프리앰블을 구성하는 심볼 그룹의 개수를 3개로 조정함으로써 (프리앰블 당 심볼 개수) = (8 심볼 / 심볼 그룹 * 3 심볼 그룹 / 프리앰블) = (24 심볼 / 프리앰블)일 수 있다. 이 경우, 레거시 프리앰블을 구성하는 심볼 개수와 동일하게 되므로 레거시 프리앰블과 향상된 프리앰블 간에 프리앰블 경계 정렬을 할 수 있다. 위에서 언급한 모든 방법들은 향상된 프리앰블 구조 1-1/2/3에 모두 적용된다.
NPRACH 범위 향상(range enhancement) 방법 2: 서브캐리어 간격을 축소하는 방법
앞서 설명한 바와 같이, 타이밍 추정 시 모호함 없이 셀 반경 100 km를 지원하기 위한 보다 근본적인 방법은 랜덤 접속 프리앰블(또는 NPRACH 프리앰블)의 서브캐리어 간격을 1.5 kHz 이하로 축소하는 것이다. 예를 들어, 추가적인 지연 확산(delay spread)와 FDM 시 간섭까지 고려하여 향상된 프리앰블의 서브캐리어 간격을 3.75 kHz의 정수 역수배(integer submultiple)인 1.25 kHz 를 사용할 수 있으며, 이 경우 120 km 셀 반경까지 지원이 가능하다. 이와 같이 타이밍 추정 모호함이 없는 작은 서브캐리어 간격을 사용하면, NPRACH 범위 향상 방법 1에서 요구하는 기지국의 모호함 해결을 위한 처리 과정을 제거할 수 있다.
또한 방법 2의 경우 종래 프리앰블 대비 작은 서브캐리어 간격으로 인해서 FDM 시 다중화 능력(multiplexing capability) 큰 장점이 있다. 반면에 심볼 길이(duration)의 증가로 인해서 동일 반복 레벨을 가정하면 지연이나 전력 측면에서 불리할 수 있으며, 도플러(Doppler) 성능 등에서 상대적으로 취약할 수 있다. 예를 들어, 향상된 프리앰블의 서브캐리어 간격으로 1.25 kHz를 사용할 경우, 종래의 3.75 kHz 서브캐리어 간격 12개를 사용하여 FDM하는 경우와 대비하여, 36개의 향상된 프리앰블을 할당하여 사용할 수 있으며, 동일 반복을 가정하면 향상된 프리앰블의 길이는 레거시 프리앰블 길이의 3배가 된다.
NPRACH 범위 향상 방법 2는 보다 작은 서브캐리어 간격(예, 1.5 kHz 이하)을 사용하므로, 프리앰블을 구성하는 심볼 그룹의 개수와 심볼 그룹 내 심볼의 개수가 레거시 프리앰블과 동일하다면 CP 오버헤드는 동일하다. 하지만, NPRACH 범위 향상 방법 1에서와 마찬가지로, CP 오버헤드를 더 줄이기 위해서 심볼 그룹 내 심볼의 개수를 증가시키는 것을 고려할 수 있다. 또는, 동일 반복 횟수에서 지연(latency)을 레거시 프리앰블보다 줄이거나 레거시 프리앰블과 동일한 지연을 유지하기 위해서, 또는 NPRACH 시간 자원 공유 차원에서, (향상된 프리앰블을 구성하는) 심볼 그룹 내 심볼의 개수를 줄이는 것을 고려할 수 있다(구조 2-1 참조). 또한 인터-셀 간섭 하에서 잘못 검출(false detection)될 확률을 줄이거나 다중화 능력을 증가시키기 위해서, 심볼 레벨 스크램블링 시퀀스를 적용하는 방법(구조 2-2 참조) 또는 심볼 그룹-레벨 스크램블링 시퀀스를 적용하는 방법(구조 2-3 참조)을 고려할 수 있다. 각각의 경우에 대해서 간단한 예시를 하면 다음과 같다.
향상된 프리앰블 구조 2-1
레거시 프리앰블과 동일 구조(프리앰블 내 심볼 그룹 개수, 심볼 그룹 내 심볼 개수)를 가정하면 향상된 프리앰블은 레거시 프리앰블과 같이 ‘111111’ ‘111111’ ‘111111’ ‘111111’로 나타낼 수 있다. 방법 2에 따른 향상된 프리앰블은 레거시 프리앰블에 비해 더 작은 서브캐리어 간격(예, 1.5 kHz 이하)을 사용하기 때문에 시간 영역에서는 프리앰블의 길이가 늘어난다. 따라서, 레거시 프리앰블과 대비하여, 향상된 프리앰블은 축소된 서브캐리어 간격 만큼 (시간 영역에서) 절대 시간의 길이가 확대된다. 이 경우, CP 오버헤드는 레거시 프리앰블과 동일하게 16.7%이다. 다만, 심볼 그룹의 길이를 레거시 프리앰블과 동일하게 설정하기 위해서 ‘11’ ‘11’ ‘11’ ‘11’ 형태의 프리앰블을 고려할 수 있다.
도 11은 구조 2-1에 따른 프리앰블 포맷을 예시한다. 본 발명의 방법 2를 적용하여 레거시 프리앰블의 서브캐리어 간격의 1/N배 (N은 1보다 큰 정수)를 향상된 프리앰블의 서브캐리어 간격으로 설정하는 경우, 향상된 프리앰블의 심볼 길이는 레거시 프리앰블의 심볼 길이보다 N배 더 커질 수 있으며, 레거시 프리앰블과 동일한 길이를 갖도록 향상된 프리앰블의 심볼 개수를 줄일 수 있다.
도 11을 참조하면, 본 발명의 방법 2를 적용하여 레거시 프리앰블의 서브캐리어 간격 3.75 kHz의 1/3배인 1.25 kHz를 향상된 프리앰블의 서브캐리어 간격으로 설정된다고 가정한다. 이 경우, 레거시 프리앰블과의 길이를 동일하게 설정하기 위해 시퀀스 부분의 심볼 개수를 5개에서 1개로 줄일 수 있으며, 구조 2-1에 따른 프리앰블 포맷은 1개 심볼에 해당하는 CP 부분과 1개 심볼에 해당하는 시퀀스 부분을 포함할 수 있다.
심볼 그룹의 시간 길이, 또는 프리앰블 내 심볼 그룹의 개수가 종래와 동일할 경우 프리앰블의 시간 길이가 종래와 동일하기 때문에, 레거시 프리앰블과 NPRACH 시간 자원을 공유할 수 있다. 따라서, 향상된 프리앰블 구조 2-1을 적용할 경우 레거시 프리앰블의 자원 구성을 이용하여 향상된 프리앰블의 NPRACH 자원 구성(resource configuration)을 지시할 수 있으므로 자원 구성 지시 방법 측면에서 장점이 있다.
향상된 프리앰블 구조 2-2
인터-셀 간섭 하에서 잘못 검출(false detection)될 확률을 줄이거나, 다중화 능력(multiplexing capability)를 증가시키기 위해서 심볼 레벨 스크램블링을 도입하는 것을 고려할 수 있다. 이 경우, NPRACH 범위 향상 방법 1의 구조 1-2와 마찬가지로 동일 CP 오버헤드를 갖도록 ‘ABCDEA’ ‘FGHIJF’ ‘KLMNOK’ ‘PQRSTR’ 구조를 고려할 수 있다. 또한 CP 오버헤드와 지연을 조절하기 위해서 심볼 그룹 내 심볼의 개수를 늘이거나 줄일 수 있다.
도 12는 구조 2-2에 따른 프리앰블 포맷을 예시한다. 도 12(a)는 레거시 프리앰블과 동일하게 심볼 그룹이 1개 심볼에 해당하는 CP 부분과 5개 심볼에 해당하는 시퀀스 부분을 포함하는 경우의 프리앰블 포맷을 예시하고, 도 12(b)는 구조 2-1에 따라 1개 심볼에 해당하는 CP 부분과 1개 심볼에 해당하는 시퀀스 부분을 포함하는 경우의 프리앰블 포맷을 예시한다.
도 12(a)의 프리앰블 포맷은 심볼 레벨로 스크램블링 시퀀스를 적용하여 생성될 수 있다. 예를 들어, 도 12(a)에 예시된 바와 같이, 심볼 그룹 0은 심볼 레벨로 스크램블링 시퀀스 (A, B, C, D, E, A)를 곱하여 생성될 수 있다. 유사하게, 심볼 그룹 1은 심볼 레벨로 스크램블링 시퀀스 (F, G, H, I, J, F)를 곱하고, 심볼 그룹 2은 심볼 레벨로 스크램블링 시퀀스 (K, L, M, N, O, K)를 곱하고, 심볼 그룹 3은 심볼 레벨로 스크램블링 시퀀스 (P, Q, R, S, T, R)을 곱하여 생성될 수 있다(미도시).
도 12(b)의 프리앰블 포맷도 유사하게 심볼 레벨로 스크램블링 시퀀스를 적용하여 생성될 수 있다. 도 12(a)의 예와 대비하여, 길이가 짧은 스크램블링 시퀀스가 적용될 수 있다. 예를 들어, 도 12(b)에 예시된 바와 같이, 심볼 그룹 0은 심볼 레벨로 스크램블링 시퀀스 (A, B)를 곱하여 생성될 수 있다. 유사하게, 심볼 그룹 1은 심볼 레벨로 스크램블링 시퀀스 (C, D)를 곱하고, 심볼 그룹 2은 심볼 레벨로 스크램블링 시퀀스 (E, F)를 곱하고, 심볼 그룹 3은 심볼 레벨로 스크램블링 시퀀스 (G, H)을 곱하여 생성될 수 있다(미도시).
도 12의 예들에서, 스크램블링 시퀀스로서 직교 시퀀스, 랜덤 시퀀스, 의사-랜덤(pseudo random) 시퀀스가 사용될 수 있다. 따라서, 도 12에 예시된 심볼 그룹은 0의 자기 상관도(self correlation)를 가지는 심볼 값들을 가질 수 있다. 심볼 그룹마다 상이한 스크램블링 시퀀스가 사용될 수도 있고, 혹은 심볼 그룹마다 동일한 스크램블링 시퀀스가 사용될 수도 있다.
향상된 프리앰블 구조 2-3
심볼 그룹-레벨 스크램블링을 도입할 경우, NPRACH 범위 향상 방법 1의 구조 1-3와 마찬가지로 동일 CP 오버헤드를 갖도록 ‘AAAAAA’ ‘BBBBBB’ ‘CCCCCC’ ‘DDDDDD’ 구조를 고려할 수 있다. 또한 CP 오버헤드와 지연을 조절하기 위해서 심볼 그룹 내 심볼의 개수를 늘이거나 또는 NPRACH 시간 자원 공유 차원에서 ‘AA’ ‘BB’ ‘CC’ ‘DD’ 형태로 줄일 수 있다. 예를 들어, 도 10과 관련된 설명이 향상된 프리앰블 구조 2-3에 동일/유사하게 적용될 수 있다.
방법 3: NPRACH 범위 향상을 위한 NPRACH 자원 구성(resource configuration) 방법
향상된 NPRACH의 자원 구성은 시간, 주파수, 및 직교 시퀀스 영역에서 가능하다. 향상된 NPRACH만 지원하는 셀의 경우, 향상된 프리앰블(또는 NPRACH 프리앰블)의 주기, 주기 내의 시작점, 반복 횟수, 향상된 프리앰블의 시작 서브캐리어(starting subcarrier) 위치 및 영역(예, 서브캐리어 개수) 등으로 구분하여 전송할 수 있다. NPRACH 자원 구성에서 반복 횟수가 포함된 경우, 방법 4에서 설명되는 NPRACH 범위 향상을 위한 보호 시간을 고려하여 추가적인 보호 시간 정보를 브로드캐스트할 수 있다.
따라서, 향상된 프리앰블을 위한 자원 구성 정보는 향상된 프리앰블을 위한 NPRACH 자원의 주기를 지시하는 정보, 하나의 주기 내에서 시작 시간을 지시하는 정보, 향상된 프리앰블의 반복 전송 횟수를 지시하는 정보, 향상된 프리앰블을 위한 NPRACH 자원을 구성하는 서브캐리어 개수를 지시하는 정보, 향상된 프리앰블의 시작 서브캐리어 위치를 지시하는 정보, 추가적인 보호 시간을 지시하는 정보 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 향상된 프리앰블을 위한 자원 구성 정보는 상위 계층 신호(예, RRC 계층 신호) 또는 시스템 정보(예, System Information Block Type 2, SIB2)를 통해 단말로 전송될 수 있다.
레거시 UE와 향상된 UE를 모두 지원하는 셀에서 NPRACH 자원 구성은 다음과 같은 방법으로 수행될 수 있다.
레거시 UE와 향상된 UE에 대해서 독립적으로 NPRACH 시간/주파수 자원을 할당할 수 있다. 이 경우, 자원 충돌을 막기 위해서 레거시 UE에게 향상된 NPRACH 자원 영역을 알려 줘야 하는데, 레거시 UE가 식별할 수 있도록 새로 추가되는 향상된 NPRACH 의 자원 구성이 제한될 수 있다. 예를 들어, 레거시 UE의 NPRACH 자원은 상위 계층 신호(예, RRC 계층 신호)를 통해 NPRACH의 주기와 시작점, 그리고 프리앰블의 반복 횟수에 의해 지시되는데, 레거시 UE가 지원하는 반복 횟수에 의해서 NPRACH 길이(duration)가 정해진다. 레거시 UE의 효율적인 자원 활용을 위해서 새로 설계되는 향상된 프리앰블에 대해서도 레거시에서 지원 가능한 NPRACH 자원 구간에 맞춰서 향상된 프리앰블의 반복을 제한하여 레거시 NPRACH 구간에 맞추도록 자원 구성을 제한할 수 있다.
앞서 향상된 프리앰블에서 E-CP를 지원함으로써 유용한 심볼 개수가 줄어들어 동일 반복 횟수에서 레거시 프리앰블 대비 성능이 떨어질 수 있음을 언급하였다(방법 1 관련 설명 참조). 이를 보상하기 위해 방법 1에서는 심볼 그룹 내 심볼 개수를 증가시키는 프리앰블 구조를 제안하였다(구조 1-1/2/3 참조). 이에 추가적으로/독립적으로, 향상된 프리앰블의 반복 횟수를 증가시킴으로써 유용한 심볼의 에너지를 증가시키는 것을 고려할 수 있다. 이를 고려하여 향상된 프리앰블의 커버리지를 레거시 프리앰블과 동일한 수준으로 유지하기 위해서 향상된 프리앰블의 자원 구성에서 반복 횟수를 추가할 수 있다. 예를 들어, 레거시 프리앰블의 최대 반복 레벨 대비 2배 또는 4배의 반복 횟수를 가지는 자원 구성을 추가하거나, 줄어든 유용한 심볼의 비율만큼 보상할 수 있는 반복 횟수를 지원하도록 향상된 프리앰블의 자원을 구성할 수 있다.
방법 4: NPRACH 범위 향상을 위한 보호 시간 설정
앞서 언급한 바와 같이, 기지국 관점에서 UE로부터 수신된 랜덤 접속 프리앰블이 바로 다음에 오는 인접한 서브프레임과 중첩되는 것을 피하기 위해서 셀 반경의 2배의 거리에 상응하는 시간만큼의 보호 시간(GT)이 필요하다(예, 수학식 7 참조). 셀 반경 100 km를 지원하기 위해서는 앞서 언급한 바와 같이, 최소 666.7 us의 보호 시간이 확보되어야 한다. 표 3은 랜덤 접속 프리앰블의 시간 길이가 1 ms 간격의 서브프레임 경계와 정렬(align)되지 않으면서 자연적으로 발생하는 시간 간격(time gap)을 나타낸다. 향상된 프리앰블의 길이를 종래와 동일한 6.4 ms로 가정하였기 때문에, 반복 회수에 대하여 자연 발생하는 시간 간격이 {200, 400, 600, 800} us 중 하나의 값을 가진다.
[표 3]
Figure PCTKR2018005172-appb-I000020
레거시 프리앰블의 경우, 40 km 셀 반경을 지원하기 위해서 266.7 us 의 보호 시간이 필요한데, 위의 표 3에서 보면 반복 횟수가 2와 32를 제외하고는 모두 필요한 보호 시간 이상의 시간 간격(time gap)이 존재하고, 나머지 경우에도 200 us의 시간 간격이 존재하므로 레거시 프리앰블에서는 보호 시간이 필요하지 않을 수 있다. 그러나, NPRACH 범위 향상을 위해서는 666.7 us 이상의 보호 시간이 필요할 수 있으므로 향상된 프리앰블의 경우 보호 시간을 고려하여 설계할 것을 제안한다. NPRACH 범위 향상을 위한 보호 시간을 확보하기 위해서 다음과 같은 방법들을 고려할 수 있다.
방법 4-1: 반복 횟수에 관계없이 향상된 프리앰블의 최종 반복 후에 보호 시간을 추가
예를 들어, 셀 반경 100 km를 지원하기 위해서 필요한 횟수만큼 반복된 랜덤 접속 프리앰블의 마지막에 666.7 us에 해당하는 보호 시간을 추가한다. 이 경우, 기지국은 향상된 프리앰블의 반복 횟수와 보호 시간을 고려하여 NPRACH 자원 구성을 설정하고 해당 정보를 브로드캐스트한다. 단말은 프리앰블 길이에 필요한 보호 시간 (666.7 us) 만큼을 더한 값을 향상된 프리앰블의 끝으로 보고 보호 시간을 포함한 향상된 프리앰블이 끝나는 지점이 속하는 서브프레임까지 상향링크 전송 및 하향링크 수신을 연기(postpone)하거나 펑처링(puncture)한다. 편의상, 보호 시간이 부족해서 추가적으로 연기하거나 펑처링해야 하는 서브프레임을 ‘보호 서브프레임(guard subframe)’이라 지칭한다.
방법 4-2: 반복 횟수에 따라서 선택적으로 향상된 프리앰블의 최종 반복 후에 보호 시간을 추가
표 3을 보면, 반복 8과 128의 경우 이미 필요한 보호 시간(예, 666.7 us) 이상의 시간 간격 (800 us)이 존재하기 때문에, 추가적인 보호 시간은 불필요하며, 보호 서브프레임이 필요하지 않을 수 있다. 하지만, 반복 횟수 1, 2, 4, 16, 32, 64의 경우 시간 간격이 필요한 보호 시간(예, 666.7 us)보다 작기 때문에 추가적인 보호 시간이 필요할 수 있으며, 보호 서브프레임이 필요할 수 있다. 이렇게 보호 서브프레임의 필요성이 특정 반복 횟수에 따라 달라지는 경우에 대해서, 기지국은 종래와 같이 보호 시간을 고려하지 않고 NPRACH 자원 구성을 설정한 후, 추가적인 지시 정보(예, 1비트 플래그)를 브로드캐스트함으로써 보호 서브프레임이 필요한 경우를 UE에게 알려줄 수 있다. 상기 지시 정보(예, 1 비트 플래그)는 “프리앰블의 최종 반복이 끝나는 서브프레임의 다음 서브프레임을 보호 시간 확보를 위해서 NPRACH 자원으로 할당 또는 보호 서브프레임으로 할당”하는지 여부를 지시할 수 있다.
UE는 보호 서브프레임 유무를 알려 주는 지시 정보(예, 1 비트 플래그)의 값에 따라서 향상된 프리앰블의 반복이 끝나는 지점이 속하는 서브프레임까지만 상향링크 전송 및/또는 하향링크 수신을 연기 또는 펑처링하거나, 추가로 향상된 프리앰블이 끝나는 지점이 속하는 서브프레임의 다음 서브프레임까지 상향링크 전송 및/또는 하향링크 수신을 연기하거나 펑처링한다. 예를 들어, 지시 정보가 1의 값을 가지는 경우 프리앰블의 최종 반복이 끝나는 서브프레임의 다음 서브프레임을 NPRACH 자원 또는 보호 서브프레임으로 설정함을 지시할 수 있고, UE는 해당 서브프레임에서 상향링크 전송을 지연하거나 펑처링할 수 있다. 반면, 지시 정보가 0의 값을 가지는 경우 프리앰블의 최종 반복이 끝나는 서브프레임의 다음 서브프레임을 NPRACH 자원 또는 보호 서브프레임으로 설정하지 않음을 지시할 수 있고, UE는 해당 서브프레임에서 상향링크 전송의 지연 및 펑처링을 수행하지 않을 수 있다. 지시 정보의 값은 오로지 예시일 뿐이며 지시 정보의 값은 반대로 설정될 수도 있다.
또는 시그널링 오버헤드를 줄이기 위해서 지시 정보(예, 1 비트 플래그)를 시그널링하지 않고, 보호 시간을 포함한 향상된 프리앰블의 길이를 기반으로 보호 서브프레임의 유무를 판단하여 상향링크 전송 및 하향링크 수신을 연기하거나 펑처링하도록 미리 지정할 수 있다.
상기 지시 정보(예, 1 비트 플래그)는 다른 정보와 동시에 전송하기 위해서 다수의 비트에 의해서 생성되는 상태(state)들을 나타내는 값들 중 하나의 값으로 전송될 수 있다. 또한, 상기 지시 정보는 (특정 시스템 정보(또는 SIB)를 통해) 브로드캐스트 되거나, 공통 DCI, 그룹-공통 DCI, 또는 UE-특정 DCI를 통해 UE로 전송될 수 있다. 또는, 상기 지시 정보는 향상된 프리앰블을 위한 자원 구성 정보(방법 3 참조)를 통해 UE로 전송될 수 있다.
방법 4-3: 반복 횟수에 따른 시간 간격이 보호 시간 보다 커서 별도의 보호 시간 설정이 필요 없도록 향상된 프리앰블의 반복횟수를 제한
반복 횟수에 따라서 시간 간격이 달라지고 또한 이에 따라서 보호 시간의 필요성이 달라지는 점에 착안하여 종래의 NPRACH와 비슷한 수준의 반복을 지원하면서 정확한 반복 횟수는 허용 가능한 최소 시간 간격 이상을 갖는 가장 근사한 반복 횟수로 설정하는 방법을 제안한다.
도 13은 방법 4-3에 따라 설정된 반복 횟수와 시간 간격을 예시한다.
허용 가능한 최소 시간 간격을 셀 반경 100 km를 지원하기 위해 필요한 보호 시간(예, 666.7 us)으로 설정하고, 그 이상의 시간 간격을 지원하는 반복 횟수로 설정하는 방법을 고려할 수 있다(방법 4-3-1이라 지칭). 도 13(a)은 방법 4-3-1에 따른 반복 횟수와 그에 따른 시간 간격을 나타낸다. 표 3과 대비하여, 음영 처리된 부분의 반복 횟수와 그에 따른 시간 간격이 달리 설정된다. 반복 횟수가 1인 경우를 제외하면 반복 횟수들에 대해 모두 800 us의 시간 간격이 존재하기 때문에 별도의 보호 시간 설정이나 관련 시그널링이 필요 없음을 알 수 있다.
또는, 기존과 비슷한 정도의 커버리지 성능을 위해서 종래와 최대한 근접한 반복 횟수를 지원하도록 하기 위해서 허용 가능한 최소 시간 간격을 600 us로 설정하고, 그 이상의 시간 간격을 지원하는 반복 횟수로 설정하는 방법을 고려할 수 있다(방법 4-3-2). 도 13(b)는 방법 4-3-2에 따른 반복 횟수와 그에 따른 시간 간격을 나타낸다.
방법 4-3-1과 방법 4-3-2와 같이 보호 시간이 필요 없을 정도로 시간 간격을 갖는 반복 횟수만을 지원하도록 반복 횟수를 미리 정의할 수 있다. 이 경우, 단말은 미리 정의된 반복 횟수를 기반으로 추가적인 보호 시간 또는 보호 서브프레임에 대한 고려 없이 상향링크 전송 및 하향링크 수신을 연기하거나 펑처링한다.
방법 4-4: 해당 반복 횟수에 대해서 보호 시간이 확보되지 않을 경우, 향상된 프리앰블의 마지막 반복을 펑처링하거나 드롭(drop)
방법 4-1/2/3은 레거시 프리앰블만을 지원하는 레거시 단말과 공존 시 역호환성(backward compatibility) 문제가 있을 수 있다. 레거시 프리앰블만을 지원하는 레거시 단말은 방법 4-1/2/3의 적용 여부를 알지 못하기 때문에, 브로드캐스트되는 NPRACH 자원 다음에 보호 시간의 존재를 모를 수 있고, 따라서 연기나 펑처링 같은 동작을 수행할 수 없게 될 수 있다. 향상된 프리앰블로 동작하는 단말이 보호 시간을 확보하지 못하여 향상된 프리앰블의 마지막 반복과 바로 다음 서브프레임의 UL 또는 DL 데이터가 충돌하는 문제가 발생할 수 있으며, 이러한 문제를 해결하기 위해 향상된 프리앰블의 마지막 반복을 드롭하거나 보호 시간을 확보할 만큼 펑처링할 수 있다.
방법 4-4는 레거시 단말과 동일한 반복 횟수를 허용하되 향상된 프리앰블을 전송하는 단말이 보호 시간을 필요한 만큼 확보하지 못하는 경우 향상된 프리앰블의 마지막 반복을 드롭(drop)하거나 필요한 보호 시간 만큼 펑처링한다. 방법 4-4에서는 레거시 단말과 동일한 반복 횟수가 허용될 수 있으며, 허용된 반복 횟수 중 하나를 설정하여 이를 지시하는 구성 정보를 단말로 브로드캐스트한다. 펑처링할 경우, 필요한 보호 시간과 자연적으로 발생하는 시간 간격을 고려하여 최소한 (보호 시간 - 시간 간격)만큼의 향상된 프리앰블의 마지막 반복의 마지막 부분을 펑처링한다.
반복이 충분할 경우 마지막 반복을 펑처링하거나 드롭하더라도 프리앰블 전송 성능에 있어서 차이가 없을 수 있다. 하지만, 반복이 적을 경우는 프리앰블 전송 성능에 있어서 문제될 수 있다. 예를 들어, 반복 횟수={1, 2, 4}인 경우, 즉 반복 횟수가 1, 2, 4 중 하나인 경우 마지막 반복을 펑처링하거나 드롭할 경우 프리앰블의 심볼 에너지가 충분히 축적되지 못해 전송 에러가 발생할 확률이 높아질 수 있다. 반복 횟수가 8인 경우도 반복이 적은 경우에 해당하지만 반복 횟수 8을 적용할 경우 자연적으로 발생하는 시간 간격이 보호 시간(GT)보다 크기 때문에 마지막 반복을 드롭하거나 펑처링하지 않는다. 이와 같이 반복이 작은 경우의 문제점을 해결하기 위해서, 원래 설정된 반복 횟수의 차상위(next higher) 반복 레벨(또는 횟수)를 UE에게 지시하여 설정하고, UE는 설정된 반복 레벨(또는 횟수)에 대해 방법 4-4를 적용하여 향상된 프리앰블의 마지막 반복을 드롭하거나 전송하는 것을 고려할 수 있다.
예를 들어, 표 3을 참조하면, 반복 횟수가 1로 결정된 경우, UE에는 그 다음 높은 반복 횟수 2가 설정될 수 있고, UE는 방법 4-4를 적용하여 2번째 반복을 드롭하거나 2번째 반복에서 다음 서브프레임에 해당하는 200 us 부분을 펑처링할 수 있다. 다른 예로, 표 3을 참조하면, 반복 횟수가 2로 결정된 경우, UE에는 그 다음 높은 반복 횟수 4가 설정될 수 있고, UE는 방법 4-4를 적용하여 4번째 반복을 드롭하거나 4번째 반복에서 다음 서브프레임에 해당하는 400 us 부분을 펑처링할 수 있다. 또 다른 예로, 표 3을 참조하면, 반복 횟수가 4로 결정된 경우, UE에는 그 다음 높은 반복 횟수 8이 설정될 수 있고, 8번 반복할 경우 다음 서브프레임과의 시간 간격이 필요한 보호 시간보다 크기 때문에 마지막 반복 전송은 드롭/펑처링되지 않는다.
도 14는 본 발명에 따른 랜덤 접속 과정을 예시한다. 도 14의 방법은 단말 관점에서 기술되어 있지만, 단말의 동작에 대응되는 동작이 기지국에 의해 수행될 수 있다.
S1402 단계에서, 단말은 NPRACH 구성(configuration) 정보를 수신할 수 있다. NPRACH 구성 정보는 상위 계층 신호(예, RRC 계층 신호) 또는 시스템 정보(예, SIB2)를 통해 수신될 수 있다. NPRACH 구성 정보는 본 발명의 방법 3에서 제안된 정보를 포함할 수 있으며, 단말은 수신된 NPRACH 구성 정보에 기초하여 방법 3에서 설명된 바와 같이 NPRACH 자원을 구성할 수 있다. 혹은, S1402 단계에서, NPRACH 구성 정보는 레거시 단말을 위한 것과 동일하게 구성될 수도 있다.
S1404 단계에서, 단말은 수신된 NPRACH 구성 정보에 기초하여 NPRACH 프리앰블 또는 신호를 생성하고 전송할 수 있다. S1402 단계에서, 본 발명의 방법 1, 2, 4가 독립적으로 또는 결합하여 적용될 수 있다.
예를 들어, NPRACH 프리앰블 또는 신호는 본 발명의 방법 1에 따라 생성될 수 있고, 구조 1-1, 구조 1-2, 또는 구조 1-3에 따른 프리앰블 포맷을 가질 수 있다(예, 도 8 내지 도 10 및 관련 설명 참조). 다른 예로, NPRACH 프리앰블 또는 신호는 본 발명의 방법 2에 따라 생성될 수 있고, 구조 2-1, 구조 2-2, 또는 구조 2-3에 따른 프리앰블 포맷을 가질 수 있다(예, 도 10 내지 도 12 및 관련 설명 참조).
이에 추가적으로 또는 이와 독립적으로, NPRACH 범위 향상을 위해 보호 시간이 NPRACH 프리앰블 또는 신호의 전송에 적용될 수 있으며, 보호 시간은 본 발명의 방법 4-1 내지 방법 4-4 중에서 적어도 하나에 기초하여 적용될 수 있다.
본 발명의 방법 4-4에서는 보호 시간을 확보하기 위해 향상된 프리앰블의 마지막 반복을 드롭하거나 펑처링하는 것을 제안하였지만, 심볼 단위 또는 심볼 그룹 단위로 드롭하거나 펑처링하는 경우에도 방법 4-4에서 제안된 동일한 원리가 적용될 수 있다. 심볼 단위로 방법 4-4를 적용하는 경우, 드롭하거나 펑처링되는 최소 심볼 개수는 (보호 시간 - 시간 간격)보다 크거나 같도록 결정될 수 있다. 심볼 그룹 단위로 방법 4-4를 적용하는 경우, 드롭하거나 펑처링되는 최소 심볼 그룹 개수는 (보호 시간 - 시간 간격)보다 크거나 같도록 결정될 수 있다.
이상에서 설명된 방법들은 본 발명의 구성요소들과 특징들이 소정 형태로 결합된 것들이다. 각 구성요소 또는 특징은 별도의 명시적 언급이 없는 한 선택적인 것으로 고려되어야 한다. 각 구성요소 또는 특징은 다른 구성요소나 특징과 결합되지 않은 형태로 실시될 수 있다. 또한, 일부 구성요소들 및/또는 특징들을 결합하여 본 발명의 실시예를 구성하는 것도 가능하다. 본 발명의 방법들에서 설명되는 동작들의 순서는 변경될 수 있다. 어느 실시예의 일부 구성이나 특징은 다른 방법에 포함될 수 있고, 또는 다른 실시예의 대응하는 구성 또는 특징과 교체될 수 있다. 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함시킬 수 있음은 자명하다.
도 15는 본 발명에 적용될 수 있는 기지국 및 단말을 예시한다.
도 15를 참조하면, 무선 통신 시스템은 기지국(BS, 1210) 및 단말(UE, 1220)을 포함한다. 무선 통신 시스템이 릴레이를 포함하는 경우, 기지국 또는 단말은 릴레이로 대체될 수 있다.
기지국(1510)은 프로세서(1512), 메모리(1514) 및 무선 주파수(Radio Frequency: RF) 송수신기(transceiver)(1516)을 포함한다. 프로세서(1512)는 본 발명에서 제안한 절차 및/또는 방법들을 구현하도록 구성될 수 있다. 메모리(1514)는 프로세서(1512)와 연결되고 프로세서(1512)의 동작과 관련한 다양한 정보를 저장한다. RF 송수신기(1516)는 프로세서(1512)와 연결되고 무선 신호를 송신 및/또는 수신한다. 단말(1520)은 프로세서(1522), 메모리(1524) 및 무선 주파수 유닛(1526)을 포함한다. 프로세서(1522)는 본 발명에서 제안한 절차 및/또는 방법들을 구현하도록 구성될 수 있다. 메모리(1524)는 프로세서(1522)와 연결되고 프로세서(1522)의 동작과 관련한 다양한 정보를 저장한다. RF 송수신기(1526)는 프로세서(1522)와 연결되고 무선 신호를 송신 및/또는 수신한다.
본 발명에 따른 실시예는 다양한 수단, 예를 들어, 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다. 하드웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시예는 하나 또는 그 이상의 ASICs(application specific integrated circuits), DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 프로세서, 컨트롤러, 마이크로 컨트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.
펌웨어나 소프트웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명에 따른 방법들은 이상에서 설명된 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차, 함수 등과 같은 소프트웨어 코드로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 명령어 및/또는 데이터와 같은 형태로 컴퓨터 판독가능한 매체에 저장되어 프로세서에 의해 구동될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독가능한 매체는 상기 프로세서 내부 또는 외부에 위치하여, 이미 공지된 다양한 수단에 의해 상기 프로세서와 데이터를 주고 받을 수 있다.
본 발명은 본 발명의 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.
본 발명은 단말, 기지국 등과 같은 무선 통신 장치에 사용될 수 있다.

Claims (15)

  1. 무선 통신 시스템에서 단말이 랜덤 접속 과정을 수행하는 방법에 있어서,
    기지국으로부터 NPRACH(Narrowband Physical Random Access Channel) 구성 정보(configuration information)를 수신하는 단계; 및
    상기 수신된 NPRACH 구성 정보에 기초하여 NPRACH 프리앰블을 반복 전송하는 단계를 포함하되,
    상기 NPRACH 프리앰블의 마지막 반복 전송의 완료 시점과 다음 서브프레임 간의 시간 간격(time gap)이 보호 시간(guard time)보다 작은 경우, 상기 NPRACH 프리앰블의 마지막 반복 전송은 드롭(drop)되거나 또는 상기 NPRACH 프리앰블의 마지막 반복 전송에서 상기 보호 시간과 상기 시간 간격의 차이 만큼 펑처링(puncture)되는, 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 보호 시간은 상기 NPRACH 구성 정보를 통해 설정되는, 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 NPRACH 프리앰블의 반복 전송 횟수는 상기 NPRACH 구성 정보를 통해 설정되는, 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 반복 전송 횟수는 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128 중 하나로 설정되며,
    상기 반복 전송 횟수가 1, 2, 4 중 하나인 경우, 상기 NPRACH 프리앰블의 반복 전송 횟수는 차상위 반복 전송 횟수로 설정되는, 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 NPRACH 프리앰블은 4개의 심볼 그룹을 포함하고, 상기 4개의 심볼 그룹 각각은 3개 심볼에 대응하는 순환 전치 부분과 3개 심볼에 대응하는 시퀀스 부분을 포함하는, 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 4개의 심볼 그룹 각각에 대해 심볼 레벨 스크램블링이 적용되는, 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 4개의 심볼 그룹에 대해 심볼 그룹 레벨 스크램블링이 적용되는, 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 NPRACH 프리앰블은 4개의 심볼 그룹을 포함하고, 상기 4개의 심볼 그룹 각각은 3개 심볼 길이를 갖는 순환 전치 부분과 5개 심볼 길이를 갖는 시퀀스 부분을 포함하는, 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 4개의 심볼 그룹 각각에 대해 심볼 레벨 스크램블링이 적용되는, 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 4개의 심볼 그룹에 대해 심볼 그룹 레벨 스크램블링이 적용되는, 방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 NPRACH 프리앰블을 위한 서브캐리어 간격은 1.5 킬로헤르쯔(kHz)이하로 설정되는, 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 NPRACH 프리앰블은 4개의 심볼 그룹을 포함하며, 상기 4개의 심볼 그룹 각각은 1개 심볼에 해당하는 순환 전치 부분과 1개 심볼에 해당하는 시퀀스 부분을 포함하는, 방법.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 NPRACH 프리앰블의 마지막 반복 전송에 상기 보호 시간의 적용 여부를 지시하는 정보를 수신하는 단계를 더 포함하되,
    상기 NPRACH 프리앰블의 마지막 반복 전송에 상기 보호 시간이 적용되지 않음을 지시하고 상기 시간 간격(time gap)이 보호 시간(guard time)보다 작은 경우, 상기 NPRACH 프리앰블의 마지막 반복 전송은 드롭되거나 펑처링되지 않는, 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 NPRACH 프리앰블의 마지막 반복 전송에 상기 보호 시간이 적용됨을 지시하고 상기 시간 간격(time gap)이 보호 시간(guard time)보다 작은 경우, 상기 NPRACH 프리앰블의 마지막 반복 전송은 드롭되거나 상기 보호 시간과 상기 시간 간격의 차이 만큼 펑처링되는, 방법.
  15. 무선 통신 시스템에서 랜덤 접속 과정을 수행하는 단말에 있어서,
    RF 송수신기(Radio Frequency transceiver); 및
    상기 RF 송수신기에 동작시 연결되는(operatively connected) 프로세서를 포함하며, 상기 프로세서는
    기지국으로부터 NPRACH(Narrowband Physical Random Access Channel) 구성 정보(configuration information)를 수신하고,
    상기 수신된 NPRACH 구성 정보에 기초하여 NPRACH 프리앰블을 반복 전송하도록 구성되며,
    상기 NPRACH 프리앰블의 마지막 반복 전송의 완료 시점과 다음 서브프레임 간의 시간 간격(time gap)이 보호 시간(guard time)보다 작은 경우, 상기 NPRACH 프리앰블의 마지막 반복 전송은 드롭(drop)되거나 또는 상기 NPRACH 프리앰블의 마지막 반복 전송에서 상기 보호 시간과 상기 시간 간격의 차이 만큼 펑처링(puncture)되는, 단말.
PCT/KR2018/005172 2017-05-04 2018-05-04 랜덤 접속 과정을 수행하는 방법 및 이를 위한 장치 WO2018203696A1 (ko)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019560714A JP7240328B2 (ja) 2017-05-04 2018-05-04 ランダム接続過程を行う方法及びそのための装置
KR1020197031908A KR102133851B1 (ko) 2017-05-04 2018-05-04 랜덤 접속 과정을 수행하는 방법 및 이를 위한 장치
US16/610,610 US11032853B2 (en) 2017-05-04 2018-05-04 Method for performing random access process and device therefor
CN201880029511.2A CN110583091B (zh) 2017-05-04 2018-05-04 执行随机接入过程的方法及其装置
EP18793973.1A EP3621403A4 (en) 2017-05-04 2018-05-04 PROCESS FOR CARRYING OUT A RANDOM ACCESS PROCESS AND ASSOCIATED DEVICE

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201762501176P 2017-05-04 2017-05-04
US62/501,176 2017-05-04
US201762542803P 2017-08-09 2017-08-09
US62/542,803 2017-08-09

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2018203696A1 true WO2018203696A1 (ko) 2018-11-08

Family

ID=64016964

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2018/005172 WO2018203696A1 (ko) 2017-05-04 2018-05-04 랜덤 접속 과정을 수행하는 방법 및 이를 위한 장치

Country Status (6)

Country Link
US (1) US11032853B2 (ko)
EP (1) EP3621403A4 (ko)
JP (1) JP7240328B2 (ko)
KR (1) KR102133851B1 (ko)
CN (1) CN110583091B (ko)
WO (1) WO2018203696A1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020225142A1 (en) * 2019-05-03 2020-11-12 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) Method for accessing a cellular communications network in unlicensed spectrum
CN114616909A (zh) * 2019-11-07 2022-06-10 株式会社Ntt都科摩 终端

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3402288B1 (en) * 2017-05-12 2021-02-24 ASUSTek Computer Inc. Method and apparatus for improving scheduling in a wireless communication system
WO2019031864A1 (ko) 2017-08-09 2019-02-14 엘지전자 주식회사 랜덤 접속 과정을 수행하는 방법 및 이를 위한 장치
JP2020530239A (ja) * 2017-08-10 2020-10-15 華為技術有限公司Ｈｕａｗｅｉ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ． 信号送信方法および信号送信装置、ならびに信号受信方法および信号受信装置
US11039469B2 (en) * 2017-10-09 2021-06-15 Qualcomm Incorporated Different methods for PRACH and PUSCH separation in NR
CN112292904B (zh) * 2018-06-21 2022-12-13 华为技术有限公司 一种通信的方法、基站及终端
WO2020020335A1 (zh) * 2018-07-27 2020-01-30 Oppo广东移动通信有限公司 随机接入的方法和装置
US11849488B2 (en) * 2020-06-05 2023-12-19 Qualcomm Incorporated Random access via an alternative frequency resource
WO2022027591A1 (en) * 2020-08-07 2022-02-10 Qualcomm Incorporated Gap configuration in wireless communications
CN112272416A (zh) * 2020-10-23 2021-01-26 锐迪科（重庆）微电子科技有限公司 Prach的发送与接收方法及设备
US11812479B2 (en) 2020-11-06 2023-11-07 Electronics And Telecommunications Research Institute Method and apparatus for random access in communication system
CN114866201B (zh) * 2021-01-20 2023-07-25 大唐移动通信设备有限公司 接入传输方法、网络侧设备、终端和存储介质
CN113316260B (zh) * 2021-07-29 2021-12-14 广东省新一代通信与网络创新研究院 数据传输方法及装置、计算机存储介质
CN117693005A (zh) * 2022-09-07 2024-03-12 华为技术有限公司 随机接入方法和通信装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014003339A1 (ko) * 2012-06-27 2014-01-03 엘지전자 주식회사 소규모 셀에 대해 랜덤 액세스를 수행하는 방법 및 단말
KR20150097754A (ko) * 2013-01-17 2015-08-26 후지쯔 가부시끼가이샤 랜덤 액세스 방법, 장치, 및 시스템
KR20160065139A (ko) * 2013-11-27 2016-06-08 인텔 코포레이션 D2d 서브프레임의 신호 디자인
US20160198497A1 (en) * 2013-09-16 2016-07-07 Huawei Technologies Co., Ltd. Method for predetermining resource in random access, user equipment, and base station
KR20160132482A (ko) * 2014-03-21 2016-11-18 후아웨이 테크놀러지 컴퍼니 리미티드 랜덤 액세스 응답 방법, 기지국, 및 단말기

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2140710B1 (en) * 2007-03-20 2020-03-11 Nokia Technologies Oy A configurable random access channel structure for range extension in a wireless commmunication system
US8345804B2 (en) * 2007-06-14 2013-01-01 Alcatel Lucent Simplified RACH preamble detection receiver
EP3026831B1 (en) * 2013-07-26 2019-11-13 LG Electronics Inc. Method for transmitting signal for mtc and apparatus for same
KR102470913B1 (ko) * 2014-01-29 2022-11-28 인터디지탈 패튼 홀딩스, 인크 커버리지 향상 무선 송신을 위한 액세스 및 링크 적응 방법
US9860030B2 (en) * 2015-03-26 2018-01-02 Samsung Electronics Co., Ltd. Transmission of system information for low cost user equipment
KR20210064437A (ko) * 2015-07-27 2021-06-02 텔레호낙티에볼라게트 엘엠 에릭슨(피유비엘) Nb lte prach 설계
US20190068427A1 (en) * 2016-03-10 2019-02-28 Lg Electronics Inc. Method for performing random access procedure for single tone transmission in wireless comunication system and apparatus therefor
WO2017160221A1 (en) * 2016-03-16 2017-09-21 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) Narrowband internet of things random access channel configuration design
CN107529210A (zh) * 2016-06-17 2017-12-29 财团法人资讯工业策进会 窄频物联网系统及其前置信号传输方法
US10291451B2 (en) * 2016-11-07 2019-05-14 Qualcomm Incorporated PRACH design for larger cell radius
US10798734B2 (en) * 2017-03-28 2020-10-06 Centre Of Excellence In Wireless Technology Method and wireless device for transmitting RACH preamble in wireless communication network

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014003339A1 (ko) * 2012-06-27 2014-01-03 엘지전자 주식회사 소규모 셀에 대해 랜덤 액세스를 수행하는 방법 및 단말
KR20150097754A (ko) * 2013-01-17 2015-08-26 후지쯔 가부시끼가이샤 랜덤 액세스 방법, 장치, 및 시스템
US20160198497A1 (en) * 2013-09-16 2016-07-07 Huawei Technologies Co., Ltd. Method for predetermining resource in random access, user equipment, and base station
KR20160065139A (ko) * 2013-11-27 2016-06-08 인텔 코포레이션 D2d 서브프레임의 신호 디자인
KR20160132482A (ko) * 2014-03-21 2016-11-18 후아웨이 테크놀러지 컴퍼니 리미티드 랜덤 액세스 응답 방법, 기지국, 및 단말기

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP3621403A4 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020225142A1 (en) * 2019-05-03 2020-11-12 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) Method for accessing a cellular communications network in unlicensed spectrum
CN114616909A (zh) * 2019-11-07 2022-06-10 株式会社Ntt都科摩 终端

Also Published As

Publication number Publication date
CN110583091B (zh) 2023-03-28
EP3621403A1 (en) 2020-03-11
US11032853B2 (en) 2021-06-08
EP3621403A4 (en) 2021-01-06
JP7240328B2 (ja) 2023-03-15
CN110583091A (zh) 2019-12-17
KR20190132470A (ko) 2019-11-27
JP2020519192A (ja) 2020-06-25
KR102133851B1 (ko) 2020-07-14
US20200068620A1 (en) 2020-02-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2018203696A1 (ko) 랜덤 접속 과정을 수행하는 방법 및 이를 위한 장치
WO2018203698A1 (ko) 랜덤 접속 과정을 수행하는 방법 및 이를 위한 장치
WO2019031864A1 (ko) 랜덤 접속 과정을 수행하는 방법 및 이를 위한 장치
WO2018174577A1 (ko) 랜덤 접속 과정을 수행하는 방법 및 이를 위한 장치
WO2019160364A1 (ko) 무선 통신 시스템에서 무선 신호 송수신 방법 및 장치
WO2019160332A1 (ko) 상향링크 데이터를 전송하는 방법 및 장치
WO2019098770A1 (ko) 물리 임의 접속 채널을 송수신하는 방법 및 이를 위한 장치
WO2017171322A2 (ko) 차세대 무선 통신 시스템에서 랜덤 액세스 절차 수행 방법 및 이를 위한 장치
WO2017057987A1 (ko) D2d 통신에서의 참조신호 송신 방법 및 단말
WO2015012665A1 (ko) Mtc를 위한 신호 전송 방법 및 이를 위한 장치
WO2017023066A1 (ko) 랜덤 액세스 수행 방법 및 mtc 기기
WO2016018046A1 (ko) 무선 통신 시스템에서 무선 신호 송수신 방법 및 장치
WO2016159740A1 (ko) 무선 통신 시스템에서 신호를 송수신하는 방법 및 이를 위한 장치
WO2016085295A1 (ko) 비면허 대역을 지원하는 무선 통신 시스템에서 단말 간 직접 통신을 수행하는 방법 및 장치
WO2017069474A1 (ko) 하향링크 신호 수신 방법 및 사용자기기와, 하향링크 신호 전송 방법 및 기지국
WO2016200236A1 (ko) 무선 통신 시스템에서 v2v 통신을 위한 참조 신호 설정 방법 및 이를 위한 장치
WO2016204590A1 (ko) 무선 통신 시스템에서 v2v 통신을 위한 참조 신호 설정 방법 및 이를 위한 장치
WO2017135713A1 (ko) 무선 통신 시스템에서 무선 신호 송수신 방법 및 장치
WO2015012664A1 (ko) Mtc를 위한 신호 전송 방법 및 이를 위한 장치
WO2013095003A1 (ko) 무선 통신 시스템에서 상향링크 동기 획득 방법 및 장치
WO2013095004A1 (ko) 무선 통신 시스템에서 랜덤 접속 과정의 수행 방법 및 장치
WO2016153176A1 (ko) 무선 통신 시스템에서 상향링크 동기화를 수행하는 방법 및 이를 위한 장치
WO2013125873A1 (ko) 무선 통신 시스템에서 초기 접속 방법 및 장치
WO2012173424A2 (ko) 다중 요소 반송파 시스템에서 제어채널의 수신장치 및 방법
WO2017119791A2 (ko) 무선 통신 시스템에서 무선 신호 송수신 방법 및 장치

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 18793973

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20197031908

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2019560714

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2018793973

Country of ref document: EP

Effective date: 20191204