WO2020067818A1 - 무선 통신 시스템에서 무선 통신 시스템에서 아이들 모드의 pur 상에서 ul 데이터를 송수신하기 위한 방법 및 그 장치 - Google Patents

Abstract

본 명세서는 무선 통신 시스템에서 아이들 모드의 무선 디바이스가 PUR 상에서 UL 데이터를 전송하는 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 상기 무선 디바이스에 의해 수행되는 방법은 가상의 PRACH 프리앰블 전송 관련 제어 정보를 포함하는 PUR 설정 정보를 기지국으로부터 수신하는 단계; 상기 제어 정보와 연관된 공용 검색 구간에서 임의 접속 응답을 상기 기지국으로부터 수신하는 단계; 및 상기 RAR에 기초하여 상기 PUR 상에서 상기 UL 데이터를 상기 기지국으로 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

무선 통신 시스템에서 무선 통신 시스템에서 아이들 모드의 PUR 상에서 UL 데이터를 송수신하기 위한 방법 및 그 장치

본 명세서는 무선 통신 시스템에서 아이들 모드의 PUR 상에서 UL 데이터를 송수신하기 위한 방법 및 그 장치에 관한 것이다.

이동 통신 시스템은 사용자의 활동성을 보장하면서 음성 서비스를 제공하기 위해 개발되었다. 그러나 이동통신 시스템은 음성뿐 아니라 데이터 서비스까지 영역을 확장하였으며, 현재에는 폭발적인 트래픽의 증가로 인하여 자원의 부족 현상이 야기되고 사용자들이 보다 고속의 서비스에 대한 요구하므로, 보다 발전된 이동 통신 시스템이 요구되고 있다.

차세대 이동 통신 시스템의 요구 조건은 크게 폭발적인 데이터 트래픽의 수용, 사용자 당 전송률의 획기적인 증가, 대폭 증가된 연결 디바이스 개수의 수용, 매우 낮은 단대단 지연(End-to-End Latency), 고에너지 효율을 지원할 수 있어야 한다. 이를 위하여 이중 연결성(Dual Connectivity), 대규모 다중 입출력(Massive MIMO: Massive Multiple Input Multiple Output), 전이중(In-band Full Duplex), 비직교 다중접속(NOMA: Non-Orthogonal Multiple Access), 초광대역(Super wideband) 지원, 단말 네트워킹(Device Networking) 등 다양한 기술들이 연구되고 있다.

본 명세서는 EDT(Early Data Transmission) 절차를 이용하여 PUR(Preconfigured UL Resource) 상에서 UL 데이터를 송수신하는 방법과 PUR 자원을 선택하기 위한 방법을 제공함에 목적이 있다.

본 명세서에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 명세서는 무선 통신 시스템에서 아이들 모드(idle mode)의 무선 디바이스(wireless device)가 PUR(Preconfigured UL Resource) 상에서 UL 데이터를 전송하는 방법에 있어서, 상기 무선 디바이스에 의해 수행되는 방법은 가상의(virtual) PRACH(Physical Random Access Channel) 프리앰블(Preamble) 전송 관련 제어 정보를 포함하는 PUR 설정(configuration) 정보를 기지국으로부터 수신하는 단계; 상기 제어 정보와 연관된 공용 검색 구간(common search space)에서 임의 접속 응답(Random Access Response, RAR)을 상기 기지국으로부터 수신하는 단계; 및 상기 RAR에 기초하여 상기 PUR 상에서 상기 UL 데이터를 상기 기지국으로 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 명세서에서 상기 제어 정보는 가상의 프리앰블 인덱스(preamble index), CE(Coverage Enhancement) 레벨, 시작 서브프래임에 대한 정보, 전송 주기 또는 시작 서브프래임의 오프셋 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 명세서에 의한 상기 방법은 상기 제어 정보에 기초하여 상기 RAR을 수신하기 위한 가상의 식별 정보를 계산하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 명세서에서 상기 가상의 식별 정보는 가상의 임의 접속 물리 식별자(virtual RAPID) 또는 가상의 임의 접속 RNTI(virtual RA-RNTI) 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 명세서에서 상기 공용 검색 공간은 타입-2 공용 검색 공간(Type2 CSS)인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 명세서에서 상기 RAR은 TA(Timing Advance) 업데이트와 관련된 정보를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 명세서는 무선 통신 시스템에서 아이들 모드(idle mode)의 PUR(Preconfigured UL Resource) 상에서 UL 데이터를 전송하기 위한 무선 디바이스(wireless device)에 있어서, 무선 신호를 송수신하는 송수신부(transceiver); 메모리; 및 상기 송수신부 및 상기 메모리와 연결된 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는 가상의(virtual) PRACH(Physical Random Access Channel) 프리앰블(Preamble) 전송 관련 제어 정보를 포함하는 PUR 설정(configuration) 정보를 기지국으로부터 수신하도록 상기 송수신부를 제어하며; 상기 제어 정보와 연관된 공용 검색 구간(common search space)에서 임의 접속 응답(Random Access Response, RAR)을 상기 기지국으로부터 수신하도록 상기 송수신부를 제어하며; 및 상기 RAR에 기초하여 상기 PUR 상에서 상기 UL 데이터를 상기 기지국으로 전송하도록 상기 송수신부를 제어하는 것을 특징으로 한다.

본 명세서는 RACH 절차 이후 RRC connected 상태 이전에 UL 데이터를 송수신할 수 있는 효과가 있다.

본 명세서에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는, 첨부 도면은 본 발명에 대한 실시예를 제공하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 특징을 설명한다.

본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는, 첨부 도면은 본 발명에 대한 실시예를 제공하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 특징을 설명한다.

도 1은 LTE 무선 프레임 구조의 일례를 나타낸 도이다.

도 2는 하향링크 슬롯에 대한 자원 그리드의 일례를 나타낸 도이다.

도 3은 하향링크 서브프레임 구조의 일례를 나타낸다.

도 4는 상향링크 서브프레임 구조의 일례를 나타낸다.

도 5는 프레임 구조 유형 1의 일례를 나타낸다.

도 6은 프레임 구조 유형 2의 또 다른 일례를 나타낸 도이다.

도 7은 랜덤 액세스 심볼 그룹의 일례를 나타낸다.

도 8은 협대역 사물 인터넷 시스템을 지원하는 무선 시스템과 관련하여 초기 접속 절차(Initial Access Process)를 설명하기 위한 흐름도이다.

도 9는 협대역 사물 인터넷 시스템을 지원하는 무선 시스템과 관련하여 랜덤 액세스 절차(Random Access Process)를 설명하기 위한 흐름도이다.

도 10은 협대역 사물 인터넷 시스템을 지원하는 무선 시스템과 관련하여 협대역 물리 랜덤 액세스 채널 영역(NPRACH region)을 설명하기 위한 도면이다.

도 11은 유휴 상태 및/또는 비활성화 상태에서의 DRX 방식의 일 예를 나타낸다.

도 12는 DRX의 사이클의 하나의 예를 도시한다.

도 13은 시스템 정보 획득 절차에 관한 일반적인 시스템을 도시한다.

도 14는 본 명세서에서 제안하는 NB-IoT를 위한 MAC RAR 포맷의 일례를 나타낸 도이다.

도 15는 본 명세서에서 제안하는 방법을 수행하기 위한 단말의 동작 방법의 일례를 나타낸 순서도이다.

도 16은 본 발명에 적용되는 통신 시스템을 예시한다.

도 17은 본 발명에 적용될 수 있는 무선 기기를 예시한다.

도 18은 전송 신호를 위한 신호 처리 회로를 예시한다.

도 19는 본 발명에 적용되는 무선 기기의 다른 예를 나타낸다.

도 20은 본 발명에 적용되는 휴대 기기를 예시한다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다. 이하의 상세한 설명은 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해서 구체적 세부사항을 포함한다. 그러나, 당업자는 본 발명이 이러한 구체적 세부사항 없이도 실시될 수 있음을 안다.

몇몇 경우, 본 발명의 개념이 모호해지는 것을 피하기 위하여 공지의 구조 및 장치는 생략되거나, 각 구조 및 장치의 핵심기능을 중심으로 한 블록도 형식으로 도시될 수 있다.

본 명세서에서 기지국은 단말과 직접적으로 통신을 수행하는 네트워크의 종단 노드(terminal node)로서의 의미를 갖는다. 본 문서에서 기지국에 의해 수행되는 것으로 설명된 특정 동작은 경우에 따라서는 기지국의 상위 노드(upper node)에 의해 수행될 수도 있다. 즉, 기지국을 포함하는 다수의 네트워크 노드들(network nodes)로 이루어지는 네트워크에서 단말과의 통신을 위해 수행되는 다양한 동작들은 기지국 또는 기지국 이외의 다른 네트워크 노드들에 의해 수행될 수 있음은 자명하다. '기지국(BS: Base Station)'은 고정국(fixed station), Node B, eNB(evolved-NodeB), BTS(base transceiver system), 액세스 포인트(AP: Access Point) 등의 용어에 의해 대체될 수 있다. 또한, '단말(Terminal)'은 고정되거나 이동성을 가질 수 있으며, UE(User Equipment), MS(Mobile Station), UT(user terminal), MSS(Mobile Subscriber Station), SS(Subscriber Station), AMS(Advanced Mobile Station), WT(Wireless terminal), MTC(Machine-Type Communication) 장치, M2M(Machine-to-Machine) 장치, D2D(Device-to-Device) 장치 등의 용어로 대체될 수 있다.

이하에서, 하향링크(DL: downlink)는 기지국에서 단말로의 통신을 의미하며, 상향링크(UL: uplink)는 단말에서 기지국으로의 통신을 의미한다. 하향링크에서 송신기는 기지국의 일부이고, 수신기는 단말의 일부일 수 있다. 상향링크에서 송신기는 단말의 일부이고, 수신기는 기지국의 일부일 수 있다.

이하의 설명에서 사용되는 특정 용어들은 본 발명의 이해를 돕기 위해서 제공된 것이며, 이러한 특정 용어의 사용은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다른 형태로 변경될 수 있다.

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), NOMA(non-orthogonal multiple access) 등과 같은 다양한 무선 접속 시스템에 이용될 수 있다. CDMA는 UTRA(universal terrestrial radio access)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-UTRA(evolved UTRA) 등과 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. UTRA는 UMTS(universal mobile telecommunications system)의 일부이다. 3GPP(3rd generation partnership project) LTE(long term evolution)은 E-UTRA를 사용하는 E-UMTS(evolved UMTS)의 일부로써, 하향링크에서 OFDMA를 채용하고 상향링크에서 SC-FDMA를 채용한다. LTE-A(advanced)는 3GPP LTE의 진화이다.

본 발명의 실시예들은 무선 접속 시스템들인 IEEE 802, 3GPP 및 3GPP2 중 적어도 하나에 개시된 표준 문서들에 의해 뒷받침될 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예들 중 본 발명의 기술적 사상을 명확히 드러내기 위해 설명하지 않은 단계들 또는 부분들은 상기 문서들에 의해 뒷받침될 수 있다. 또한, 본 문서에서 개시하고 있는 모든 용어들은 상기 표준 문서에 의해 설명될 수 있다.

설명을 명확하게 하기 위해, 3GPP LTE/LTE-A를 위주로 기술하지만 본 발명의 기술적 특징이 이에 제한되는 것은 아니다.

LTE 시스템 일반

도 1은 LTE 무선 프레임 구조의 일례를 나타낸 도이다.

도 1에서, 무선 프레임은 10개의 서브프레임들을 포함한다. 서브프레임은 시간 영역에서 2개의 슬롯(slot)들을 포함한다. 하나의 서브프레임을 전송하기 위한 시간은 전송 시간 간격(transmission time interval: TTI)으로서 정의된다. 예를 들어, 하나의 서브프레임은 1 밀리 초(millisecond, ms)의 길이를 가질 수 있고, 하나의 슬롯은 0.5 ms의 길이를 가질 수 있다. 하나의 슬롯은 시간 영역에서 복수의 OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 심볼들을 포함한다. 3GPP LTE는 하향링크에서 OFDMA을 이용하기 때문에, OFDM 심볼은 하나의 심볼 주기(symbol period)를 나타내기 위한 것이다. OFDM 심볼은 또한 SC-FDMA 심볼 또는 심볼 주기로서 지칭될 수도 있다. 자원 블록(resource block: RB)은 자원 할당 단위이고, 하나의 슬롯에서 복수의 연속된 부반송파(subcarrier)들을 포함한다. 상기 무선 프레임의 구조는 예시적인 것이다. 따라서, 무선 프레임에 포함되는 서브프레임들의 개수, 또는 서브프레임에 포함되는 슬롯들의 개수, 또는 슬롯에 포함되는 OFDM 심볼들의 개수는 다양한 방식으로 수정될 수 있다.

도 2는 하향링크 슬롯에 대한 자원 그리드의 일례를 나타낸 도이다.

도 2에서, 하향링크 슬롯은 시간 영역에서 복수의 OFDM 심볼들을 포함한다. 본 명세서에서는 하나의 예로서 하나의 하향링크 슬롯이 7개의 OFDM 심볼들을 포함하고, 하나의 자원 블록(RB)이 주파수 영역에서 12개의 부반송파들을 포함하는 것으로 서술된다. 하지만, 본 발명은 상기 예로만 제한되는 것은 아니다. 자원 그리드의 각 요소는 자원 요소(resource element: RE)로서 지칭된다. 하나의 RB는 12×7 RE들을 포함한다. 하향링크 슬롯에 포함되는 RB들의 개수 NDL은 하향링크 전송 대역폭에 따라 달라진다. 상향링크 슬롯의 구조는 하향링크 슬롯의 구조와 동일할 수 있다.

도 3은 하향링크 서브프레임 구조의 일례를 나타낸다.

도 3에서, 서브프레임 내에서 첫 번째 슬롯의 전반부에 위치한 최대 3개의 OFDM 심볼들이 제어 채널이 할당되는 제어영역(제어 영역)이다. 나머지 OFDM 심볼들은 PDSCH가 할당되는 데이터영역(data region)에 해당한다. 3GPP LTE에서 사용되는 하향링크 제어 채널들의 예들은 PCFICH(physical control format indicator 채널), PDCCH(physical downlink control 채널), PHICH(physical hybrid ARQ indicator 채널) 등을 포함한다. PCFICH는 서브프레임의 첫 번째 OFDM 심볼에서 전송되고, 서브프레임 내에서 제어 채널들의 전송에 사용되는 OFDM 심볼들에 대한 정보를 실어 나른다. PHICH는 상향링크 전송에 대한 응답이며, HARQ ACK(acknowledgment)/NACK(negative-acknowledgment) 신호를 실어 나른다. PDCCH를 통해 전송되는 제어 정보는 하향링크 제어 정보(downlink control information: DCI)로서 지칭된다. DCI는 상향링크 또는 하향링크 스케줄링 정보를 포함하거나, 또는 임의의 UE 그룹들에 대한 상향링크 전송(Tx) 전력 제어 명령을 포함한다.

PDCCH는 DL-SCH(downlink shared 채널)의 전송 포맷(transport format)과 자원 할당, UL-SCH(uplink shared 채널)의 자원 할당 정보, PCH(paging 채널)에 대한 페이징 정보, DL-SCH에 대한 시스템 정보, PDSCH 상에서 전송되는 랜덤 액세스 응답(random access response)과 같은 상위 계층 제어 메시지의 자원 할당, 임의(arbitrary) UE 그룹 내에서 개별 UE들에 대한 Tx 전력 제어 명령들의 세트, VoIP(voice over IP)의 Tx 전력 제어 명령, 활성화 등을 실어 나를 수 있다. 제어 영역 내에서 복수의 PDCCH들이 전송될 수 있다. UE는 복수의 PDCCH들을 모니터링할 수 있다. PDCCH는 하나 또는 몇몇 연속적인 CCE(control 채널 element)들의 집성 (aggregation) 상에서 전송된다. CCE는 PDCCH에게 무선 채널의 상태에 의거한 코딩율(coding rate)을 제공하는데 사용되는 논리적 할당 단위(logical allocation unit)이다. CCE는 복수의 자원 요소 그룹(resource element group)들에 해당한다. PDCCH의 포맷과 가용 PDCCH의 비트 개수는 CCE들의 개수와 CCE들에 의해 제공되는 코딩율 사이의 상관도에 따라 결정된다. BS가 UE로 전송될 DCI에 따라 PDCCH 포맷을 결정하고, 제어 정보에 CRC(cyclic redundancy check)를 부착한다. CRC는 PDCCH의 소유자 또는 사용에 따라 고유한 식별자(RNTI(radio network temporary identifier)로 지칭됨)로 마스킹된다. 만일 PDCCH가 특정 UE에 대한 것이면, 그 UE에 대한 고유한 식별자(예컨대, C-RNTI(셀-RNTI))가 CRC에 마스킹될 수 있다. 다른 예로, 만일 PDCCH가 페이징 메시지에 대한 것이면, 페이징 지시자 식별자(예컨대, P-RNTI(paging-RNTI))가 CRC에 마스킹될 수 있다. 만일 PDCCH가 시스템 정보(더욱 구체적으로, 후술할 시스템 정보 블록(system information block, SIB)에 대한 것이면, 시스템 정보 식별자와 시스템 정보 RNTI(SI-RNTI)가 CRC에 마스킹될 수 있다. UE의 랜덤 액세스 프리앰블의 전송에 대한 응답인 랜덤 액세스 응답을 지시하기 위해, 랜덤 액세스-RNTI(RA-RNTI)가 CRC에 마스킹될 수 있다.

도 4는 상향링크 서브프레임 구조의 일례를 나타낸다.

도 4에서, 상향링크 서브프레임은 주파수 영역에서 제어 영역과 데이터 영역으로 구분될 수다. 제어 영역에는 상향링크 제어 정보를 운반하기 위한 물리 상향링크 제어 채널 (PUCCH)이 할당된다. 데이터 영역에는 사용자 데이터를 운반하기 위한 물리 상향링크 공유 채널 (PUSCH: Physical Uplink Shared 채널)이 할당된다. 단일 반송파 특성을 유지하기 위해, 하나의 UE는 동시에 PUCCH 및 PUSCH를 전송하지 않는다. 하나의 UE에 대한 PUCCH는 서브프레임 내의 RB 쌍에 할당된다. RB 쌍에 속하는 RB는 각각 2 개의 슬롯에서 상이한 부반송파를 점유한다. 이는 PUCCH에 할당된 RB 쌍이 슬롯 경계에서 주파수 호핑 (frequency-hopped)된다고 불린다.

이하, LTE 프레임 구조에 대해 보다 구체적으로 살펴본다.

LTE 사양(specification)을 통해, 전체에서 달리 언급하지 않는 한, 시간 영역에서의 다양한 필드의 크기는

초의 시간 단위의 수로 표현된다.

하향링크 및 상향링크 전송들은

의 듀레이션(duration)을 갖는 무선 프레임으로 조직화된다. 두 개의 무선 프레임 구조들이 지원된다.

- 유형(type) 1: FDD에 적용 가능

- 유형 2, TDD에 적용 가능

프레임 구조 유형(frame structure type) 1

프레임 구조 유형 1은 전 이중(full duplex) 및 반 이중(half duplex) FDD 모두에 적용할 수 있다. 각 무선 프레임은

길이이고,

인 20개의 슬롯들로 구성되며, 0부터 19까지 넘버링 된다. 서브프레임은 두 개의 연속하는 슬롯들로 정의되고, 서브프레임 i는 슬롯 2i 및 2i+i로 이루어진다.

FDD의 경우, 10 개의 서브프레임들이 하향링크 전송에 이용 가능하고, 10 개의 서브프레임들이 매 10ms 간격으로 상향링크 전송을 위해 이용 가능하다.

상향링크 및 하향링크 전송은 주파수 영역에서 분리된다. 반-이중 FDD 동작에서, UE는 동시에 전송 및 수신할 수 없는 반면에 전-이중 FDD에서 그러한 제한이 없다.

도 5는 프레임 구조 유형 1의 일례를 나타낸다.

프레임 구조 유형 2

프레임 구조 유형 2는 FDD에 적용 가능하다. 길이

의 각각의 무선 프레임의 길이는 각각

의 두 개의 하프-프레임(half-frames)으로 이루어진다. 각각의 하프-프레임은 길이

의 5개의 서브프레임으로 이루어진다. 지원되는 상향링크-하향링크 구성들이 표 2에 열거되고, 여기서 무선 프레임 내 각 서브프레임에 대해, "D"는 서브프레임이 하향링크 전송을 위해 유보되었음(reserved)을 나타내며, "U"는 서브프레임이 상향링크 전송을 위해 유보되었음을 나타내고 "S"는 하향링크 파일럿 시간 슬롯 (downlink pilot time slot: DwPTS), 보호 주기(guard period: GP) 및 상향링크 파일럿 시간 슬롯(uplink pilot time slot: UpPTS)의 세 개의 필드를 가지는 특수 서브프레임을 나타낸다. 총 길이

와 동일한 DwPTS, GP 및 UpPTS 전제 하에서 DwPTS 및 UpPTS의 길이는 표 1에 의해 제공된다. 각각의 서브프레임 i는 각각의 서브프레임 내의 길이가

인 두 개의 슬롯, 2i 및 2i+1로서 정의된다.

5 ms 및 10 ms 모두의 하향링크에서 상향링크로의 전환-지점 주기성(switch-point periodicity)을 갖는 상향링크-하향링크 구성이 지원된다. 5 ms의 하향링크에서 상향링크로의 전환 포인트 주기성의 경우, 특수 서브프레임(the special subframe)이 두 개의 하프-프레임(half-frames) 모두에 존재한다. 10 ms의 하향링크에서 상향링크로의 전환 포인트 주기성의 경우, 상기 특수 서브프레임이 첫 번째 하프프레임에만 존재한다. 서브프레임 0과 5 및 DwPTS는 언제나 하향링크 전송을 위해 유보된다. UpPTS 및 상기 특수 서브프레임에 바로 후속하는 서브프레임은 언제나 상향링크 전송을 위해 예약(reserve)된다.

도 6은 프레임 구조 유형 2의 또 다른 일례를 나타낸 도이다.

표 1은 특수 서브프레임의 구성의 일례를 나타낸다.

표 2는 상향링크-하향링크 구성의 일례를 나타낸다.

협대역 사물인터넷(NB- IoT )

NB-IoT(narrowband-internet of things)는 low complexity, low cost device들을 지원하기 위한 표준으로, 기존의 LTE device들과 비교하여 상대적으로 간단한 동작만을 수행하도록 정의되어 있다. NB-IoT는 LTE의 기본 구조를 따르되 하기 정의된 내용을 기준으로 동작한다. 만약 NB-IoT가 LTE의 채널이나 signal을 reuse하는 경우에는 기존의 LTE에서 정의된 표준을 따를 수 있다.

협대역 프라이머리 동기 신호 (NPSS: Narrowband primary synchronization signal)

협대역 프라이머리 동기 신호에 사용되는 시퀀스

는 아래 수학식 1에 따라 주파수 영역의 Zadoff-Chu 시퀀스로부터 생성된다.

여기서, 상이한 심볼 인덱스들 l에 대한 대한 Zadoff-Chu 루트 시퀀스 인덱스 u=5 및 S(l)은 아래 표 3으로 제공된다.

표 3은 S(l)의 일례를 나타낸다.

동일 안테나 포트는 서브프레임 내의 협대역 프라이머리 동기 신호의 모든 심볼들에 대해 사용되어야 한다.

UE는 협대역 프라이머리 동기 신호가 임의의 하향링크 참조 신호와 동일한 안테나 포트를 통해 전송된다고 가정해서는 안 된다. UE는 주어진 서브프레임에서 협대역 프라이머리 동기 신호의 전송들이 임의의 다른 서브프레임에서 협대역 프라이머리 동기 신호와 같은, 동일한 안테나 포트 또는 포트들을 사용한다고 가정해서는 안 된다.

시퀀스들

은 모든 무선 프레임 내의 서브프레임 5에서 첫번째 인덱스

및 이후 인덱스

의 증가 순서로 자원 요소들 (k,l)에 매핑 되어야 한다. 셀 특정 참조 신호들이 전송되는 자원 요소들과 중첩하는 자원 요소들 (k,l)에 대하여, 대응하는 시퀀스 요소 d(n)은 NPSS를 위해 사용되지는 않지만 매핑 프로세스로 카운트된다.

협대역 세컨더리 동기 신호 (NSSS: Narrowband secondary synchronization signals)

협대역 세컨더리 동기 신호를 위해 사용되는 시퀀스 d(n)은 아래 수학식 2에 따라 주파수 영역 Zadoff-Chu 시퀀스로부터 생성된다.

여기서,

바이너리 시퀀스

은 아래 표 4에 의해 제공된다. 프레임 넘버

의 순환 천이

는

에 의해 제공된다.

표 4는

의 일례를 나타낸다.

동일 안테나 포트는 서브프레임 내의 협대역 세컨더리 동기 신호의 모든 심볼들에 대해 사용되어야 한다.

UE는 협대역 세컨더리 동기화 신호가 임의의 하향링크 참조 신호와 동일한 안테나 포트를 통해 전송된다고 가정해서는 안 된다. UE는 주어진 서브프레임에서 협대역 세컨더리 동기화 신호의 전송들이 임의의 다른 서브프레임의 협대역 세컨더리 동기화 신호와 동일한 안테나 포트, 또는 포트들을 사용한다고 가정해서는 안 된다

시퀀스 d(n)은 12 개의 할당된 부반송파들을 통해 첫번째 인덱스 k, 이후

를 만족하는 무선 프레임들에서 할당된 마지막

심볼들을 통해 인덱스 l의 순서가 증가하는 순서로 d(0)로 시작하는 시퀀스로 자원 요소들 (k,l)에 매핑 되어야 하고, 여기서

는 표 5에 제공된다.

표 5는 NSSS 심볼들의 개수의 일례를 나타낸다.

셀 특정 참조 신호들이 전송되는 자원 요소들과 중첩하는 자원 요소들 (k,l)에 대하여, 대응하는 시퀀스 요소 d(n)은 NSSS를 위해 사용되지는 않지만 매핑 프로세스로 카운트된다.

스크램블링(scrambling)

스크램블링은 NPBCH를 통해 전송될 비트들의 수를 나타내는

를 이용하여 3GPP TS 36.211의 6.6.1 절에 따라 수행된다.

는 일반 순환 전치(normal cyclic prefix)에 대해 1600과 동일하다. 스크램블링 시퀀스는

를 만족하는 무선 프레임들에서

로 초기화된다.

변조(modulation)

변조는 TS36.211의 6.6.2 절에 따라 표 10.2.4.2-1의 변조 방식을 사용하여 수행된다.

표 6은 NPBCH에 대한 변조 방식의 일례를 나타낸다.

레이어 매핑(layer mapping) 및 프리코딩(precoding)

레이어 매핑 및 프리코딩은 P∈ {1,2} 인 3GPP TS 36.211의 6.6.3 절에 따라 수행된다. UE는 협대역 물리 방송 채널의 전송을 위해 안테나 포트들

및

이 사용된다고 가정한다.

자원 요소들로의 매핑

각각의 안테나 포트에 대한 복소-값(complex-value) 심볼들의 블록

은

을 만족하는 각각의 무선 프레임에서 시작하는 64개의 연속하는 무선 프레임들 동안에 서브프레임 0에서 전송되고, y(0)로 시작하는 연속하는 무선 프레임들로 시작하여 참조 신호들의 전송을 위해 예약되지 않은 자원 요소들 (k,l)로의 시퀀스로 매핑 되어야 하고, 첫번째 인덱스 k, 이후 인덱스 l의 증가 순서이어야 한다. 서브프레임으로의 매핑 이후에, 이후의 무선 프레임에서

의 서브프레임 0으로의 매핑을 계속하기 전에, 서브프레임은 7개의 다음 무선 프레임들에서 서브프레임 0으로 반복된다. 서브프레임의 첫번째 세 개의 OFDM 심볼들은 매핑 프로세스에서 사용되지 않는다다.

매핑 목적을 위해, UE는 실제 구성과 무관하게 존재하는 안테나 포트들 2000 및 2001에 대한 협대역 참조 신호들 및 안테나 포트들 0-3에 대한 셀-특정 참조 신호들을 가정한다. 셀-특정 참조 신호들의 주파수 천이는 3GPP TS 36.211의 6.10.1.2절의

의 계산에서 셀

을

로 대체하여 계산한다.

다음, MIB-NB 및 SIBN1-NB와 관련된 정보에 대해 보다 구체적으로 살펴본다.

마스터정보블록(MasterInformationBlock)-NB

MasterInformationBlock-NB은 BCH를 통해 전송되는 시스템 정보를 포함한다.

시그널링 무선 베어러(Signalling radio bearer): N/A

RLC-SAP: TM

논리 채널(Logical 채널): BCCH

방향(Direction): UE로의 E-UTRAN (E-UTRAN to UE)

아래 표 7은 MasterInformationBlock-NB 포맷의 일례를 나타낸다.

아래 표 8은 MasterInformationBlock-NB 필드의 설명을 나타낸다.

MasterInformationBlock-NB 필드 설명들

ab-Enabled 값 TRUE는 RRC 연결 설정 또는 재개를 개시하기 전에 UE가 SystemInformationBlockType14-NB를 획득해야 하고, 액세스 금지(barring)가 인에이블(enable)되는 것을 지시한다.

eutra-CRS-SequenceInfoNPSS/NSSS/NPBCH를 포함하는 carrier의 정보.각각의 값은 채널 래스터 오프셋에 의해 정렬된 LTE 시스템의 중간에서의 오프셋으로서 E-UTRA PRB 인덱스와 연관된다.

eutra-NumCRS-PortsE-UTRA CRS 안테나 포트의 수. NRS와 같은 수의 포트 또는 4 개의 안테나 포트.

hyperSFN-LSBHyper SFN의 2개의 최하위(least significant) 비트를 지시한다. 나머지 비트들이 SystemInformationBlockType1-NB에 존재한다.

operationModeInfo배치 시나리오 (대역-내/가드-대역 /독립형) 및 관련 정보 TS 36.211 [21] 및 TS 36.213 [23]를 참조한다.인밴드-SamePCI는 대역-내 배치를 지시하고, NB-IoT 및 LTE 셀은 동일한 물리 셀 ID를 공유하고, 동일한 개수의 NRS 및 CRS 포트들을 갖는다.인밴드-DifferentPCI는 대역-내 배치를 지시하고, NB-IoT 및 LTE 셀은 서로 다른 물리 셀 ID를 갖는다.guardband는 가드-대역 배치를 지시한다.standalone은 독립형 배치를 지시한다.

rasterOffsetLTE 채널 래스터로부터 NB-IoT 오프셋.세트 {-7.5, -2.5, 2.5, 7.5}의 kHz의 단위.

schedulingInfoSIB1이 필드는 SystemInformationBlockType1-NB 스케줄링 정보를 정의하는 TS 36.213 [23, 표 16.4.1.3-3]에서 정의된 표의 인덱스를 포함한다.

systemFrameNumber-MSBSFN의 4개의 최상위(most significant) 비트를 정의한다. TS 36.211 [21]에서 지시되는 바와 같이, SFN의 6개의 최하위 비트는 NPBCH를 디코딩 하여 암시적으로 획득된다.

systemInfoValueTagMIB-NB, SIB14-NB 및 SIB16-NB가 아닌 모든 SIB들에 대하여 공통.

시스템정보블록유형1 ( SystemInformationBlockType1 )-NB

SystemInformationBlockType1-NB 메시지는 UE가 셀을 액세스하는 것이 허용되는지를 평가할 때 관련된 정보를 포함하고, 다른 시스템 정보의 스케줄링을 정의한다.

시그널링 무선 베어러(Signalling radio bearer): N/A

RLC-SAP: TM

논리 채널 (Logical 채널): BCCH

방향(Direction): E-UTRAN에서 UE로(E-UTRAN to UE)

아래 표 9는 SystemInformationBlockType1(SIB1)-NB 메시지의 일례를 나타낸다.

-- ASN1STARTSystemInformationBlockType1-NB ::= SEQUENCE { hyperSFN-MSB-r13 BIT STRING (SIZE (8)), cellAccessRelatedInfo-r13 SEQUENCE { plmn-IdentityList-r13 PLMN-IdentityList-NB-r13, trackingAreaCode-r13 TrackingAreaCode, cellIdentity-r13 CellIdentity, cellBarred-r13 ENUMERATED {barred, notBarred}, intraFreqReselection-r13 ENUMERATED {allowed, notAllowed} }, cellSelectionInfo-r13 SEQUENCE { q-RxLevMin-r13 Q-RxLevMin, q-QualMin-r13 Q-QualMin-r9 }, p-Max-r13 P-Max OPTIONAL, -- Need OP freqBandIndicator-r13 FreqBandIndicator-NB-r13, freqBandInfo-r13 NS-PmaxList-NB-r13 OPTIONAL, -- Need OR multiBandInfoList-r13 MultiBandInfoList-NB-r13 OPTIONAL, -- Need OR downlinkBitmap-r13 DL-Bitmap-NB-r13 OPTIONAL, -- Need OP, eutraControlRegionSize-r13 ENUMERATED {n1, n2, n3} OPTIONAL, -- Cond inband nrs-CRS-PowerOffset-r13 ENUMERATED {dB-6, dB-4dot77, dB-3, dB-1dot77, dB0, dB1, dB1dot23, dB2, dB3, dB4, dB4dot23, dB5, dB6, dB7, dB8, dB9} OPTIONAL, -- Cond inband-SamePCI schedulingInfoList-r13 SchedulingInfoList-NB-r13, si-WindowLength-r13 ENUMERATED {ms160, ms320, ms480, ms640, ms960, ms1280, ms1600, spare1}, si-RadioFrameOffset-r13 INTEGER (1..15) OPTIONAL, -- Need OP systemInfoValueTagList-r13 SystemInfoValueTagList-NB-r13 OPTIONAL, -- Need OR lateNonCriticalExtension OCTET STRING OPTIONAL, nonCriticalExtension SEQUENCE {} OPTIONAL}PLMN-IdentityList-NB-r13 ::= SEQUENCE (SIZE (1..maxPLMN-r11)) OF PLMN-IdentityInfo-NB-r13PLMN-IdentityInfo-NB-r13 ::= SEQUENCE { plmn-Identity-r13 PLMN-Identity, cellReservedForOperatorUse-r13 ENUMERATED {reserved, notReserved}, attachWithoutPDN-Connectivity-r13 ENUMERATED {true} OPTIONAL -- Need OP}SchedulingInfoList-NB-r13 ::= SEQUENCE (SIZE (1..maxSI-Message-NB-r13)) OF SchedulingInfo-NB-r13SchedulingInfo-NB-r13::= SEQUENCE { si-Periodicity-r13 ENUMERATED {rf64, rf128, rf256, rf512, rf1024, rf2048, rf4096, spare}, si-RepetitionPattern-r13 ENUMERATED {every2ndRF, every4thRF, every8thRF, every16thRF}, sib-MappingInfo-r13 SIB-MappingInfo-NB-r13, si-TB-r13 ENUMERATED {b56, b120, b208, b256, b328, b440, b552, b680}}SystemInfoValueTagList-NB-r13 ::= SEQUENCE (SIZE (1.. maxSI-Message-NB-r13)) OF SystemInfoValueTagSI-r13SIB-MappingInfo-NB-r13 ::= SEQUENCE (SIZE (0..maxSIB-1)) OF SIB-Type-NB-r13SIB-Type-NB-r13 ::= ENUMERATED { sibType3-NB-r13, sibType4-NB-r13, sibType5-NB-r13, sibType14-NB-r13, sibType16-NB-r13, spare3, spare2, spare1}-- ASN1STOP

아래 표 10은 SystemInformationBlockType1-NB 필드의 설명을 나타낸다.

SystemInformationBlockType1-NB 필드 설명들

attachWithoutPDN-Connectivity존재하는 경우, 상기 필드는 이러한 PLMN에 대해 TS 24.301 [35]에서 특정되는 PDN 연결 없이 어태치(attach)가 지원되는 것을 지시한다.

셀Barred금지(Barr)는 TS 36.304 [4]에서 정의되는 바와 같이, 셀이 금지됨을 의미한다.

셀Identity셀 신원(identity)을 지시한다.

셀ReservedForOperatorUseTS 36.304 [4]에서 정의되는 바와 같음.

셀SelectionInfoTS 36.304 [4]에서 정의되는 바와 같은 셀 선택 정보.

downlinkBitmapNB-IoT downlink subframe configuration for downlink transmission.비트맵이 존재하지 않으면, TS 36.213[23]에서 특정되는 바와 같이 UE는 (NPSS/NSSS/NPBCH/SIB1-NB를 운반하는 서브프레임들을 제외하고) 모든 서브프레임들이 유효하다는 것을 가정한다.

eutraControlRegionSize대역-내 동작 모드에 대한 E-UTRA 셀의 제어 영역 크기를 지시한다. 단위는 OFDM 심볼들의 개수이다.

freqBandIndicatorfreqBandIndicator 의 주파수 대역에 대하여 TS 36.101 [42, 표 6.2.4-1]에서 정의된 바와 같은 리스트

freqBandInfofreqBandIndicator의 주파수 대역에 대하여 TS 36.101 [42, 표 6.2.4-1]에서 정의된 바와 같은 additionalPmax 및 additionalSpectrumEmission의 리스트.

hyperSFN-MSB하이퍼- SFN의 8개의 최상위 비트를 나타낸다. MIB-NB의 하이퍼 SFN- LSB와 함께, 완전한 하이퍼-SFN이 구축된다. 하이퍼- SFN은 SFN이 주위를 감쌀 때(wrap around) 하나씩 증가된다.

intraFreqReselectionTS 36.304 [4]에서 정의된 바와 같이, UE에 의해 금지되는 것으로 취급되거나, 또는 최상위 랭크 셀이 금지되는 경우, 인트라-주파수 셀들로 셀 재 선택을 제어하는데 사용된다

multiBandInfoListTS 36.101 [42, 표 5.5-1]에서 정의된 바와 같이, 부가 주파수 대역 지시자들, additionalPmax 및 additionalSpectrumEmission 값의 리스트, UE가 freqBandIndicator IE의 주파수 대역을 지원하면, 그 주파수 대역을 적용한다. 그렇지 않으면, UE가 multiBandInfoList IE에서 지원하는 첫번째 열거된 대역을 적용한다.

nrs-CRS-PowerOffsetNRS와 E-UTRA CRS 간의 NRS 전력 오프셋. dB 단위, 0의 디폴트 값.

plmn-IdentityListPLMN 신원들의 리스트. 첫번째 열거된 PLMN-Identity 는 프라이머리 PLMN이다.

p-Max셀에 대해 적용 가능한 값. 존재하지 않으면, UE는 UE 능력에 따른 최대 전력을 적용한다.

q-QualMinTS 36.304 [4]의 파라미터 "Qqualmin".

q-RxLevMinTS 36.304 [4]의 파라미터 Qrxlevmin. 실제 값 Qrxlevmin = IE 값 * 2 [dB].

schedulingInfoListSI 메시지들의 부가 스케줄링 정보를 지시한다.

si-Periodicity무선 프레임의 SI-메시지의 주기성, 예컨대 rf256는 256 무선 프레임, rf512 denotes 512 무선 프레임 등을 지시한다.

si-RadioFrameOffsetSI 윈도우의 시작을 계산하기 위한 무선 프레임들 번호의 오프셋.상기 필드가 존재하지 않으면, 오프셋이 적용되지 않음.

si-RepetitionPatternSI 메시지 전송을 위해 사용되는 SI 윈도우 내의 시작 무선 프레임들을 지시한다. 값 very2ndRF는 SI 전송을 위해 사용되는 SI 윈도우의 첫번째 무선 프레임에서 시작하여 모든 두번째 무선 프레임에 대응하고, 값 every4thRF는 모든 네 번째 무선 프레임 등에 대응한다.

si-TB이 필드는 메시지를 방송하는데 사용되는 비트들의 개수로 SI 전송 블록 크기를 지시한다.

si-WindowLength모든 SI들에 대한 공통 SI 스케줄링 윈도우, 여기서 ms160은 160밀리 초를 나타내고, ms320는 320 밀리 초 등을 나타낸다.

sib-MappingInfo이러한 SystemInformation 메시지에 매핑되는 SIB들의 리스트. SIB2의 매핑 정보는 존재하지 않음; 이는 schedulingInfoList 리스트에 나열된 첫번째 SystemInformation 메시지에 항상 존재한다.

systemInfoValueTagListSI 메시지 특정 값 태그들을 지시한다. 이는 SchedulingInfoList에서와 같이, 동일한 개수의 엔트리들을 포함하고, 동일한 순서로 열거된다.

systemInfoValueTagSI5.2.1.3에서 특정된 바와 같은 SI 메시지 특정 값 태그. SIB14가 아닌 SI 메시지 내의 모든 SIB들에 대해 공통.

trackingAreaCode모든 PLMN들에 대하여 공통인 trackingAreaCode가 나열된다.

조건부 존재(Conditional presence)	설명
인밴드	MIB-NB의 IE operationModeInfo가 인밴드-SamePCI 또는 인밴드-DifferentPCI로 설정되면, 상기 필드는 필수적으로 존재한다. 그렇지 않으면, 상기 필드는 존재하지 않는다.
인밴드-SamePCI	MIB-NB의 IE operationModeInfo가 인밴드-SamePCI로 설정되면, 상기 필드는 필수적으로 존재한다. 그렇지 않으면, 상기 필드는 존재하지 않는다.

상향링크( Uplink )

다음과 같은 협대역 물리 채널이 정의된다.

- 협대역 물리 상향링크 공유 채널, NPUSCH (Narrowband Physical Uplink Shared 채널)

- 협대역 물리 랜덤 액세스 채널, NPRACH (Narrowband Physical Random Access 채널)

다음과 같은 상향링크 협대역 물리 신호가 정의된다.

- 협대역 복조 참조 신호(Narrowband demodulation reference signal)

부반송파

측면에서 상향링크 대역폭, 및 슬롯 듀레이션

은 아래 표 12로 주어진다.

표 12는 NB-IoT 파라미터들의 일례를 나타낸다.

단일 안테나 포트 p=0은 모든 상향링크 전송들에 대해 사용된다.

자원 유닛(Resource unit)

NPUSCH와 자원 요소의 매핑을 설명하는데 자원 유닛이 사용된다. 자원 유닛은 시간 영역에서

의 연속하는 심볼들로 정의되고, 주파수 영역에서

의 연속하는 부반송파들로 정의되고, 여기서

및

은 표 13으로 주어진다.

아래 표 13은

,

및

의 지원되는 조합들의 일례를 나타낸다.

협대역 상향링크 공유 채널 ( NPUSCH : Narrowband uplink shared 채널)

협대역 물리 상향링크 공유 채널이 두 개의 포맷으로 지원된다:

- UL-SCH를 운반하는 데 사용되는 NPUSCH 포맷 1

- 상향링크 제어 정보를 운반하는 데 사용되는 NPUSCH 포맷 2

TS36.211의 5.3.1절에 따라 스크램블링은 수행된다. 스크램블링 시퀀스 생성기(scrambling sequence generator)는

로 초기화되고, 여기서

는 코드워드 전송의 첫번째 슬롯이다. NPUSCH 반복의 경우, 스크램블링 시퀀스는 반복 전송을 위해 사용된, 각각, 첫번째 슬롯 및 프레임으로 설정된

및

로 모든

코드워드 전송 이후에 위의 수식에 따라 재 초기화된다. quantity

은 TS36.211의 10.1.3.6절에 의해 제공된다.

표 14는 협대역 물리 상향링크 공유 채널에 대해 적용 가능한 변조 매핑들을 특정한다.

NPUSCH는 3GPP TS 36.213의 절에 의해 제공되는 바와 같은, 하나 이상의 자원 유닛

에 매핑될 수 있고, 이들 각각은

번 전송된다.

3GPP TS 36.213에서 규정된 전송 전력

에 따르기 위하여, 복소-값 심볼들의 블록

이 크기 스케일링 요소

와 곱해지고, NPUSCH의 전송을 위해 할당된 부반송파들에 z(0)으로 시작하는 시퀀스로 매핑된다. 전송을 위해 할당되고 참조 신호들의 전송에 사용되지 않는 부반송파들에 대응하는 자원 요소 (k,l)ㅇ로의 매핑은, 할당된 자원 유닛의 첫번째 슬롯부터 시작하여 인덱스 k, 이후 인덱스 k 의 증가 순서가 된다.

슬롯 매핑 이후에,

의 아래의 슬롯으로의 매핑을 계속하기 이전에,

슬롯들이

-1추가적인(additional) 횟수로 반복되고, 여기서, 수학식 3은,

슬롯으로의 매핑 또는 매핑의 반복이 NPRACH-ConfigSIB-NB에 따라 임의의 구성된 NPRACH 자원과 중첩하는 자원 요소를 포함하면, 중첩된

슬롯들의 NPUSCH 전송은 다음

슬롯들이 임의의 구성된 NPRACH 자원과 중첩되지 않을 때까지 연기된다.

의 매핑은

슬롯들이 전송될 때까지 반복된다.

시간 단위의 NPRACH에 의한 전송들 및/또는 연기들(postponements) 이후, NPUSCH 전송이 연기되는 경우

시간 단위의 갭(gap)이 삽입된다. 갭과 일치하는 NPRACH로 인한 연기 부분은 갭의 일부로 카운트 된다.

상위 계층 파라미터 npusch-AllSymbols가 거짓(false)으로 설정되면, srs-SubframeConfig에 따라 SRS로 구성된 심볼과 중첩되는 SC-FDMA 심볼의 자원 요소들은 NPUSCH 매핑으로 계산되지만, NPUSCH의 전송을 위해 사용되지는 않는다. 상위 계층 파라미터 npusch-AllSymbols가 참(true)으로 설정되면, 모든 심볼들이 전송된다.

UL-SCH 데이터 없이 NPUSCH를 통한 상향링크 제어 정보(Uplink control information on NPUSCH without UL-SCH data)

HARQ-ACK

의 1 비트 정보는 표 15에 따라 부호화되며, 여기서, 긍정 응답에 대해

이고, 부정 응답에 대해

이다.

표 15는 HARQ-ACK 코드 워드들의 일례를 나타낸다.

전력 제어(Power control)

서빙 셀에 대한 NB-IoT UL 슬롯 i 에서 NPUSCH 전송을 위한 UE 전송 전력은 아래 수학식 4 및 5와 같이 제공된다

할당된 NPUSCH RU들의 반복 횟수가 2보다 큰 경우,

그렇지 않으면,

여기서,

는 서빙 셀 c에 대해 NB-IoT UL 슬롯 i에서 3GPP TS36.101에 정의된 구성된 UE 전송 전력이다.

은 3.75kHz 부반송파 간격에 대해서는 {1/4}이고, 15kHz 부반송파 간격에 대해서는 {1,3,6,12}이다.

는 서빙 셀 c 에 대하여, 상위 계층들로부터 제공된 성분

과 j=1에 대하여 상위 계층들에 의해 제공되는 성분

성분의 합으로 이루어지고, 여기서

이다. 동적 스케줄링된 승인(grant)에 대응하는 NPUSCH (재)전송들에 대해, j=1이고, 랜덤 액세스 응답 승인에 대응하는 NPUSCH (재)전송들에 대해서는 j=2이다.

및

이고, 여기서 파라미터 preambleInitialReceivedTargetPower

및

는 서빙 셀 c에 대하여 상위 계층들로부터 시그널링된다.

j=1에 대해, NPUSCH 포맷 2에 대하여,

; NPUSCH 포맷 1에 대하여,

가 서빙 셀 c에 대하여 상위 계층들에 의해 제공된다. j=2에 대해,

이다.

서빙 셀 c에 대해 UE에서 dB로 계산된 하향링크 경로 손실 추정이고,

= nrs-Power + nrs-PowerOffsetNonAnchor - 상위 계층 필터링된 NRSRP이고, 여기서 nrs-Power는 상위 계층 및 3GPP 36.213의 하위 절 16.2.2에 의해 제공되고, nrs-powerOffsetNonAnchor는 상위 계층들에 의해 제공되지 않으면 제로로 설정되고, NRSRP는 서빙 셀 c에 대해 3GPP TS 36.214에서 정의되고, 상위 계층 필터 구성은 서빙 셀 c에 대해 3GPP TS 36.331에서 정의된다.

UE가 서빙 셀 c에 대해 NB-IoT UL 슬롯 i에서 NPUSCH를 전송하면, 전력 헤드룸은 아래 수학식 6을 이용하여 계산된다.

포맷 1 NPUSCH를 전송하기 위한 UE 절차(UE procedure for transmitting format 1 NPUSCH)

UE를 위한 NB-IoT DL 서브프레임 n에서 끝나는 DCI 포맷 N0을 갖는 NPDCCH의 주어진 서빙 셀에서의 검출 시, UE는

DL 서브프레임의 끝에서, NPDCCH 정보에 따라 i=0, 1, .., N-1 인 N 개의 연속 NB-IoT UL 슬롯

에서, NPUSCH 포맷 1을 사용하여 대응하는 NPUSCH 전송을 수행하고, 여기서,

서브프레임 n 은 NPDCCH가 전송되는 마지막 서브프레임이고, NPDCCH 전송의 시작 서브프레임 및 대응하는 DCI의 DCI 서브프레임 반복 번호 필드로부터 결정되고, 그리고,

이고, 여기서

의 값은 대응하는 DCI의 반복 번호 필드에 의해 결정되고,

의 값은 대응하는 DCI의 자원 할당 필드에 의해 결정되며,

의 값은 해당 DCI에서 할당된 부반송파들의 수에 대응하는 자원 유닛의 NB-IoT UL 슬롯들의 수이다.

는 서브프레임

의 종료 후에 시작하는 첫번째 NB-IoT UL 슬롯이다.

의 값은 표 7에 따라 대응하는 DCI의 스케줄링 지연 필드(scheduling delay field) (

)에 의해 결정된다.

표 16은 DCI 포맷 N0에 대한 k0의 일례를 나타낸다.

NPUSCH 전송을 위한 상향링크 DCI 포맷 N0의 자원 할당 정보는 스케줄링된 UE로 지시된다.

- 대응하는 DCI의 부반송파 지시 필드에 의해 결정되는 자원 유닛의 연속적으로 할당된 부반송파들(

)의 세트

- 표 18에 따른 대응하는 DCI의 자원 할당 필드에 의해 결정된 다수의 자원 유닛들 (

)

- 표 19에 따른 대응하는 DCI의 반복 번호 필드에 의해 결정되는 반복 횟수(

)

NPUSCH 전송의 부반송파 간격

는 3GPP TS36.213의 하위 절 16.3.3에 따라 협대역 랜덤 액세스 응답 승인(Narrowband Random Access Response Grant)의 상향링크 부반송파 간격 필드에 의해 결정된다.

부반송파 간격

= 3.75kHz를 갖는 NPUSCH 전송의 경우,

이고, 여기서

는 DCI의 부반송파 지시 필드이다.

부반송파 간격

= 15kHz를 갖는 NPUSCH 전송의 경우, DCI의 부반송파 지시 필드 (

)는 표 8에 따라 연속적으로 할당된 부반송파들의 세트 (

)를 결정한다.

표 17은

= 15kHz를 갖는 NPUSCH에 대해 할당되는 부반송파들의 일례를 나타낸다.

표 18은 NPUSCH에 대한 자원 유닛들의 개수의 일례를 나타낸다.

표 19는 NPUSCH에 대한 반복 횟수의 일례를 나타낸다.

복조 참조 신호(DMRS: Demodulation reference signal)

에 대한 참조 신호 시퀀스

는 아래 수학식 7에 의해 정의된다.

여기서, 바이너리 시퀀스 c(n)는 TS36.211의 7.2에 의해 정의되고, NPUSCH 전송 시작 시에

로 초기화되어야 한다. 값 w(n)은 아래 표 20에 의해 제공되고, 여기서 NPUSCH 포맷 1에 대하여 그룹 호핑이 인에이블되지 않으면 NPUSCH 포맷 2에 대하여

이고, NPUSCH 포맷 1에 대하여 그룹 호핑이 인에이블되면 3GPP TS36.211의 10.1.4.1.3절에 의해 제공된다.

표 20은 w(n)의 일례를 나타낸다.

NPUSCH 포맷 1에 대한 참조 신호 시퀀스는 아래 수학식 8에 의해 제공된다.

NPUSCH 포맷 2에 대한 참조 신호 시퀀스는 아래 수학식 9에 의해 제공된다.

여기서,

는

에 따라 선택된 시퀀스 인덱스를 갖는 3GPP TS36.211의 표 5.5.2.2.1-2로 정의된다.

에 대한 참조 신호 시퀀스들

은 아래 수학식 10에 따라 기저 시퀀스의 순환 천이

에 의해 정의된다.

여기서,

는

에 대해 표 21에 의해 제공되고,

에 대해 표 22에 의해 제공된다.

그룹 호핑이 인에이블되지 않으면, 기저 시퀀스 인덱스 u는

,

및

각각에 대해 상위 계층 파라미터들 threeTone-BaseSequence, sixTone-BaseSequence, 및 twelveTone-BaseSequence에 의해 제공된다. 상위 계층들에 의해 시그널링되지 않으면, 기저 시퀀스는 아래 수학식 11에 의해 제공된다.

그룹 호핑이 인에이블되면, 기저 인덱스 u는 3GPP TS36.211의 10.1.4.1.3절에 의해 제공된다.

및

에 대한 순환 천이는 표 23에서 정의된 바와 같이, 상위 계층 파라미터들 각각 threeTone-CyclicShift 및 sixTone-CyclicShift로부터 유도된다.

에 대해,

이다.

표 21은

에 대한

의 일례를 나타낸 표이다.

표 22는

에 대한

의 또 다른 일례를 나타낸 표이다.

표 23은 α의 일례를 나타낸 표이다.

NPUSCH 포맷 1에 대한 참조 신호를 위하여, 시퀀스-그룹 호핑이 인에이블될 수 있고, 여기서 슬롯

의 시퀀스-그룹 넘버 u는 아래 수학식 12에 따라 그룹 호핑 패턴

및 시퀀스-천이 패턴

에 의해 정의된다.

여기서, 각 자원 유닛 크기에 대하여 이용가능한 참조 신호 시퀀스들의 개수,

는 아래 표 24에 의해 제공된다.

시퀀스-그룹 호핑은 상위 계층들에 의해 제공되는 셀-특정 파라미터들 groupHoppingEnabled에 의해 인에이블링 되거나 또는 디스에이블링 된다. NPUSCH에 대한 시퀀스 그룹 호핑은, NPUSCH 전송이 경쟁 기반 랜덤 액세스 절차의 일부로서 동일한 전송 블록(transport block)의 재전송 또는 랜덤 액세스 응답 승인에 대응하지 않는 한, 셀 기반으로 인에이블링 됨에도 불구하고, 상위-계층 파라미터 groupHoppingDisabled를 통해 특정 UE에 대해 디스에이블 될 수 있다.

그룹 호핑 패턴

은 아래 수학식 13에 의해 제공된다.

여기서,

에 대해

이고,

는

에 대해 자원 유닛의 첫번째 슬롯의 슬롯 번호이다. 의사-랜덤 시퀀스

는 7.2절에 의해 정의된다. 의사-랜덤 시퀀스 생성기는

에 대해 자원 유닛의 시작에서 그리고

에 대해 매 짝수 슬롯에서

로 초기화된다.

시퀀스-천이 패턴

는 아래 수학식 14에 의해 제공된다.

여기서,

는 상위-계층 파라미터 groupAssignmentNPUSCH에 의해 제공된다. 값이 시그널링 되지 않으면,

이다.

시퀀스

는 크기 스케일링 인자

로 곱해져야 하고 부-반송파들에

로 시작하는 시퀀스로 매핑 되어야 한다.

매핑 프로세스에서 사용되는 부-반송파들의 세트는 3GPP 36.211의 10.1.3.6절에 정의된 대응하는 NPUSCH 전송과 동일하여야 한다.

자원 요소들 (k,l)로의 매핑은 첫번째 k, 이후 l, 및 마지막으로 슬롯 넘버의 증가 순서가 되어야 한다. 슬롯 내의 심볼 인덱스 l의 값들이 표 25로 제공된다.

표 25는 NPUSCH에 대한 복조 참조 신호 위치의 일례를 나타낸다.

SF-FDMA 기저대역 신호 생성

에 대해, 슬롯 내의 SC-FDMA 심볼 l의 시간-연속 신호

가

에 의해 대체되는 값

으로 5.6 절에 의해 정의된다.

에 대해, 상향링크 슬롯 내의 SC-FDMA 심볼 l의 부-반송파 인덱스 k에 대한 시간-연속 신호

는 수학식 15에 의해 정의된다.

에 대해, 여기서

및

에 대한 파라미터들이 표 26으로 제공되고,

는 심볼 l 의 변조 값이고, 위상 회전

은 아래 수학식 16에 의해 정의된다.

여기서,

는 는 전송 시작 시에 리셋되는 심볼 카운터이고, 전송 동안 각 심볼에 대해 증가된다.

표 26은

에 대한 SC-FDMA 파라미터들의 일례를 나타낸다.

슬롯 내의 SC-FDMA 심볼들은

로 시작하여, l의 증가 순서로 전송되어야 하고, 여기서 SC-FDMA 심볼

은 슬롯 내의 시간

에서 시작한다.

에 대해,

내의 잔여

는 전송되지 않고 가드 구간(guard period)을 위해 사용된다.

협대역 물리 랜덤 액세스 채널 (NPRACH: Narrowband physical random access 채널)

물리 계층 랜덤 액세스 프리앰블은 단일-부반송파 주파수-호핑 심볼 그룹에 기반한다. 심볼 그룹은 도 7의 랜덤 액세스 심볼 그룹으로 도시되며, 길이가

인 순환 프리픽스(cyclic prefix)와 전체 길이가

인 5 개의 동일한 심볼들의 시퀀스로 이루어진다. 파라미터 값들은 표 27에서 랜덤 액세스 프리앰블 파라미터들로 열거된다.

도 7은 랜덤 액세스 심볼 그룹의 일례를 나타낸다.

표 27은 랜덤 액세스 프리앰블 파라미터들의 일례를 나타낸다.

갭(gap) 없이 전송되는 4개의 심볼 그룹들로 이루어진 프리앰블은

번 전송된다.

MAC 계층에 의해 트리거링되면, 랜덤 액세스 프리앰블의 전송은 특정 시간 및 주파수 영역들로 한정된다.

상위 계층들에 의해 제공되는 NPRACH 구성에는 다음이 포함된다.

NPRACH 자원주기

(nprach-Periodicity),

NPRACH에 할당된 첫번째 부반송파의 주파수 위치

(nprach-SubcarrierOffset),

NPRACH에 할당된 부반송파들의 수

(nprach-NumSubcarriers),

경쟁 기반 NPRACH 랜덤 액세스에 할당된 시작 부-반송파들의 수

(nprach-NumCBRA-StartSubcarriers),

시도(attempt) 당 NPRACH 반복 횟수

(numRepetitionsPerPreambleAttempt),

NPRACH 시작 시간

(nprach-StartTime),

다중 톤 msg3 전송에 대한 UE 지원의 지시를 위해 예약된 NPRACH 부반송파 범위를 위한 시작 부반송파 인덱스를 계산하기 위한 부분(fraction)

(nprach-SubcarrierMSG3-RangeStart).

NPRACH 전송은

을 충족하는 무선 프레임의 시작 이후에 단지

시간 유닛을 시작할 수 있다.

시간 유닛의 전송 이후에,

시간 유닛의 갭이 삽입된다.

인 NPRACH 구성들은 유효하지 않다.

경쟁 기반 랜덤 액세스에 할당된 NPRACH 시작 부반송파들은 두 세트의 부반송파들,

및

로 분할되고, 여기서 존재한다면 두 번째 세트는 다중-톤 msg3 전송을 위한 UE 지원(support)을 지시한다.

NPRACH 전송의 주파수 위치는

부-반송파 내에서 제약된다. 주파수 호핑은 12 부반송파들 내에서 사용되고, 여기서

심볼 그룹의 주파수 위치는

에 의해 제공되고, 여기서

이고, 그리고, 수학식 17은,

여기서,

를 갖는

는

로부터 MAC 계층에 의해 선택된 부반송파이고, 의사 랜덤 시퀀스 c(n)는 GPP TS36.211의 7.2절에 의해 제공된다. 의사 랜덤 시퀀스 생성기는

로 초기화된다.

심볼 그룹 i에 대한 시간-연속 랜덤 액세스 신호

는 아래 수학식 18에 의해 정의된다.

여기서,

이고,

는 3GPP　TS　36.213의 16.3.1절에서 규정된 전송 전력

에 따르기 위한 크기 스케일링 요소이고,

,

는 랜덤 액세스 프리앰블과 상향링크 데이터 전송 간의 부반송파 간격의 차이를 설명하고, 파라미터

에 의해 제어되는 주파수 영역의 위치는 3GPP TS36.211의 10.1.6.1절에서 유도된다. 변수

는 표 28에 의해 제공된다.

표 28은 랜덤 액세스 기저대역 파라미터들의 일례를 나타낸다.

하향링크(Downlink)

하향링크 협대역 물리 채널은 상위 계층들로부터 발생한 정보를 운반하는 자원 요소들의 세트에 대응하고, 3GPP TS 36.212와 3GPP TS 36.211 간에 정의된 인터페이스이다.

다음과 같은 하향링크 물리 채널들이 정의된다

- 협대역 물리 하향링크 공유 채널, NPDSCH (Narrowband Physical Downlink Shared 채널)

- 협대역 물리 방송 채널, NPBCH (Narrowband Physical Broadcast 채널)

- 협대역 물리 하향링크 제어 채널, NPDCCH (Narrowband Physical Downlink Control 채널)

하향링크 협대역 물리 신호는 물리 계층에 의해 사용되는 자원 요소들의 세트에 대응하지만 상위 계층들로부터 발생하는 정보를 운반하지는 않는다.

하향링크 협대역 물리 신호는 물리 계층에 의해 사용되는 자원 요소들의 세트에 대응하지만 상위 계층들로부터 발생하는 정보를 운반하지는 않는다. 다음과 같은 하향링크 물리 신호들이 정의된다:

- 협대역 참조 신호, NRS (Narrowband reference signal)

- 협대역 동기 신호 (Narrowband synchronization signal)

- 협대역 물리 하향링크 공유 채널 (NPDSCH: Narrowband physical downlink shared 채널)

스크램블링 시퀀스 생성기는

으로 초기화되고, 여기서

는 코드워드 전송의 첫 번째 슬롯이다. NPDSCH 반복들과 BCCH를 운반하는 NPDSCH의 경우, 스크램블링 시퀀스 생성기는 각 반복에 대해 전술된 표현에 따라 다시 초기화된다. NPDSCH 반복들의 경우, NPDSCH가 BCCH를 운반하지 않는 경우, 스크램블링 시퀀스 생성기는 반복 전송에 대해 사용된, 첫번째 슬롯 및 프레임으로 각각 설정된

및

를 갖는 코드워드의 매

전송 이후에 전술된 표현에 따라 재초기화 된다.

변조는 QPSK 변조 방식을 사용하여 수행된다.

NPDSCH는 3GPP TS 36.213의 16.4.1.5 절에 의해 제공되는 바와 같이, 하나 이상의 서브프레임들,

에 매핑 될 수 있으며, 이들 각각은

번 전송되어야 한다.

물리 채널의 전송을 위해 사용되는 각각의 안테나 포트에 대해, 복소-값 심볼들의 블록

은 현재 서브프레임에서 다음의 기준들 모두를 만족하는 자원 요소들 (k,l)에 매핑 되어야 한다.

서브프레임은 NPBCH, NPSS 또는 NSSS의 전송에 사용되지 않으며, 그리고

이들은 NRS를 위해 사용되지 않는 것으로 UE에 의해 가정되고, 그리고

이들은 (존재한다면) CRS를 위해 사용되는 자원 요소들과 중첩되지 않고, 그리고

서브프레임에서 첫 번째 슬롯의 인덱스 ㅣ은

를 만족하며, 여기서

는 3GPP TS 36.213의 16.4.1.4 절에 의해 제공된다.

로 시작하는 시퀀스에서

의 위의 기준을 만족하는 안테나 포트 p를 통한 자원 요소들 (k,l)로의 매핑은, 서브프레임의 첫번째 슬롯부터 시작하여 두번째 슬롯으로 끝나는, 첫번째 인덱스 k와 인덱스 l의 증가 순서이다. BCCH를 운반하지 않는 NPDSCH의 경우, 서브프레임으로의 매핑 이후,

의 다음 서브프레임으로의 매핑을 계속하기 이전에,

부가 서브프레임들에 대하여 서브프레임이 반복된다. 이후,

서브프레임들이 전송될 때까지

의 매핑이 반복된다. BCCH를 운반하는 NPDSCH의 경우,

은

서브프레임들에 시퀀스로 매핑되고, 이후

서브프레임들이 전송될 때까지 반복된다.

NPDSCH 전송은 NPSDCH 전송이 연기되는 전송 갭들로 상위 계층들에 의해 구성될 수 있다.

이면 NPDSCH 전송에 갭이 존재하지 않고, 여기서

는 상위 계층 파라미터 dl-GapThreshold에 의해 제공되고,

는 3GPP TS 36.213에 의해 제공된다. 갭 시작 프레임과 서브프레임은

에 의해 제공되고, 여기서 갭 주기성,

은 상위 계층 파라미터 dl-GapPeriodicity에 의해 제공된다. 복수의 서브프레임들의 갭 듀레이션은

에 의해 제공되고, 여기서

는 상위 계층 파라미터 dl-GapDurationCoeff에 의해 제공된다. BCCH를 운반하는 NPDSCH의 경우, 전송 갭들이 존재하지 않는다.

NB-IoT 하향링크 서브프레임이 아닌 경우, 서브프레임 4에서 SystemInformationBlockType1-NB를 운반하는 NPDSCH의 전송을 제외하고, UE는 서브프레임 i에서 NPDSCH를 기대하지 않는다. NPDSCH 전송들의 경우, NB-IoT 하향링크 서브프레임들이 아닌 서브프레임들에서, NPDSCH 전송은 다음 NB-IoT 하향링크 서브프레임까지 연기된다.

NPDSCH를 수신하기 위한 UE 절차(UE procedure for receiving the NPDSCH)

NB-IoT UE는 다음의 경우에 서브프레임을 NB-IoT DL 서브프레임으로 가정해야 한다.

- UE는 서브프레임이 NPSS/NSSS/NPBCH/NB-SIB1 전송을 포함하지 않는다고 결정하고, 그리고

- UE가 상위 계층 파라미터 operationModeInfo를 수신하는 NB-IoT 반송파의 경우, UE가 SystemInformationBlockType1-NB를 획득한 후에 서브프레임은 NB-IoT DL 서브프레임으로 구성된다.

- DL-CarrierConfigCommon-NB가 존재하는 NB-IoT 반송파의 경우, 서브프레임은 상위 계층 파라미터 인 downlinkBitmapNonAnchor에 의해 NB-IoT DL 서브프레임으로 구성된다.

twoHARQ-Processes-r14를 지원하는 NB-IoT UE의 경우, 최대 2 개의 하향링크 HARQ 프로세스들이있어야 한다.

UE에 대하여 의도된 서브프레임 n으로 끝나는 DCI 포맷 N1, N2를 갖는 NPDCCH의 주어진 서빙 셀에 대한 검출 시, UE는 n+5 DL 서브프레임에서 시작하여 NPDCCH 정보에 따라

을 갖는 N개의 연속하는 NB-IoT DL 서브프레임(들)

의 대응하는 NPDSCH 전송을 디코딩 하여야 하고, 여기서

서브프레임 n은 NPDCCH가 전송되는 마지막 서브프레임이며, NPDCCH 전송의 시작 서브프레임 및 대응하는 DCI의 DCI 서브프레임 반복 번호 필드로부터 결정된다.

i = 0,1, ..., N-1 인 서브프레임(들) ni는 SI 메시지들을 위해 사용되는 서브프레임들을 제외한 N 개의 연속하는 NB-IoT DL 서브프레임(들)이며, 여기서 n0 <n1 <..., nN-1이고,

이고, 여기서

의 값은 대응하는 DCI의 반복 번호 필드에 의해 결정되며,

의 값은 대응하는 DCI의 자원 할당 필드에 의해 결정되고, 그리고

는 DL 서브프레임 n+5에서 시작하여 DL 서브프레임

까지 NB-IoT DL 서브프레임(들)의 개수이고, 여기서

는 DCI 포맷 N1에 대해 스케줄링 지연 필드(

)에 의해 결정되고, DCI 포맷 N2에 대해

이다. G-RNTI에 의해 스크램블링된 DCI CRC의 경우,

는 표 30에 따른 스케줄링 지연 필드(

)에 의해 결정되고, 그렇지 않으면

는 표 29에 따른 스케줄링 지연 필드(

)에 의해 결정된다.

의 값은 대응하는 DCI 포맷 N1에 대한 3GPP 36.213의 하위 절 16.6에 따른다.

표 29는 DCI 포맷 N1에 대한

의 일례를 나타낸다.

표 30은 G-RNTI에 의해 스크램블링된 DCI CRC를 갖는 DCI 포맷 N1에 대한

의 일례를 나타낸다.

UE에 의한 NPUSCH 전송의 종료 이후, UE는 3 개의 DL 서브프레임들에서의 전송들을 수신할 것으로 기대되지 않는다.

NPSICH에 대한 DCI 포맷 N1, N2 (페이징)의 자원 할당 정보는 스케줄링된 UE로 다음의 정보를 지시한다.

- 표 31에 따른 대응하는 DCI에서 자원 할당 필드(

)에 의해 결정되는 서브프레임들의 개수(

)

- 표 32에 따른 대응하는 DCI에서 반복 횟수 필드(

)에 의해 결정되는 반복 횟수(

)

SystemInformationBlockType1-NB를 운반하는 NPDSCH에 대한 반복 횟수는 상위-계층들에 의해 구성되는 파라미터 schedulingInfoSIB1에 기반하여 결정되고, 표 33에 따른다.

표 33은 SIB1-NB에 대한 반복 횟수의 일례를 나타낸다.

SystemInformationBlockType1-NB를 운반하는 NPDSCH의 첫 번째 전송을 위한 시작 무선 프레임은 표 34에 따라 결정된다.

표 34는 SIB1-NB를 운반하는 NPDSCH의 첫 번째 전송을 위한 시작 무선프레임의 일례를 나타낸다.

NPDSCH에 대한 시작 OFDM 심볼은 서브프레임 k의 첫번째 슬롯의 인덱스

에 의해 제공되고, 다음과 같이 결정된다.

-서브프레임 k가 SIB1-NB를 수신하기 위해 사용되는 서브프레임이면,

상위 계층 파라미터 operationModeInfo의 값이 '00' 또는 '01'로 설정되면

그렇지 않으면

-그렇지 않으면,

상위 계층 파라미터 eutraControlRegionSize의 값이 존재하면

는 상위 계층 파라미터 eutraControlRegionSize에 의해 제공된다

그렇지 않으면

ACK/NACK을 수신하기 위한 UE 절차(UE procedure for reporting ACK/NACK)

UE를 위해 의도되고 ACK/NACK이 제공되어야 하는 NB-IoT 서브프레임 n에서 끝나는 NPDSCH 전송의 검출 시에, UE는 N개의 연속하는 NB-IoT UL 슬롯들에서 NPUSCH 포맷 2를 사용하는 것이 ACK/NACK 응답을 운반하는 NPUSCH의

DL 서브프레임 전송의 종료 시에, 제공되고, 시작되어야 하고, 여기서, N=

이고,

의 값은 Msg4 NPDSCH 전송을 위한 연관된 NPRACH 자원에 대하여 구성된 상위 계층 파라미터 ack-NACK-NumRepetitions-Msg4 및 그렇지 않으면 상위 계층 파라미터 ack-NACK-NumRepetitions에 의해 제공되고,

값은 자원 유닛 내의 슬롯들의 개수이고,

ACK/NACK을 위해 할당된 부반송파 및 k0의 값은 3GPP TS36.213의 표 16.4.2-1, 및 표 16.4.2-2에 따른 대응하는 NPDCCH의 DCI 포맷의 ACK/NACK 자원 필드에 의해 결정된다.

협대역 물리 방송 채널 (NPBCH: Narrowband physical broadcast 채널)

BCH 전송 채널에 대한 프로세싱 구조는 3GPP TS 36.212의 5.3.1 절에 따르고, 다음과 같은 차이점이 있다.

- 전송 시간 간격 (TTI: transmission time interval)은 640ms이다.

- BCH 전송 블록의 크기는 34 비트로 설정된다.

- NPBCH에 대한 CRC 마스크는 3GPP TS 36.212의 표 5.3.1.1-1에 따라 eNodeB에서 1개 또는 2 개의 전송 안테나 포트에 따라 선택되며, 여기서 전송 안테나 포트는 3GPP TS 36.211의 섹션 10.2.6에 정의되어 있다.

- 레이트 매칭 비트들의 수는 3GPP TS 36.211의 섹션 10.2.4.1에 정의되어 있다.

스크램블링은 NPBCH를 통해 전송될 비트들의 수를 나타내는

를 이용하여 3GPP TS 36.211의 6.6.1 절에 따라 수행된다.

는 정규 순환 프리픽스에 대해 1600과 동일하다. 스크램블링 시퀀스는

를 만족하는 무선 프레임들에서

로 초기화된다.

변조는 각 안테나 포트에 대해 QPSK 변조 방식을 사용하여 수행되고,

를 만족하는 각 무선 프레임에서 시작하는 64 개의 연속하는 무선 프레임 동안 서브프레임 0에서 전송된다.

레이어 매핑 및 프리코딩은 P∈ {1,2} 인 3GPP TS 36.211의 6.6.3 절에 따라 수행된다. UE는 협대역 물리 방송 채널의 전송을 위해 안테나 포트들

및

이 사용된다고 가정한다.

각각의 안테나 포트에 대한 복소-값 심볼들의 블록

은

를 만족하는 각각의 무선 프레임에서 시작하는 64개의 연속하는 무선 프레임들 동안에 서브프레임 0에서 전송되고, y(0)로 시작하는 연속하는 무선 프레임들로 시작하여 참조 신호들의 전송을 위해 예약되지 않은 자원 요소들 (k,l)로의 시퀀스로 매핑 되어야 하고, 첫번째 인덱스 k, 이후 인덱스 l의 증가 순서이다. 서브프레임으로의 매핑 이후에, 이후의 무선 프레임에서

의 서브프레임 0으로의 매핑을 계속하기 전에, 서브프레임은 7개의 다음 무선 프레임들에서 서브프레임 0으로 반복된다. 서브프레임의 첫번째 세 개의 OFDM 심볼들은 매핑 프로세스에서 사용되지 않는다. 매핑 목적을 위해, UE는 실제 구성과 무관하게 존재하는 안테나 포트들 2000 및 2001에 대한 협대역 참조 신호들 및 안테나 포트들 0-3에 대한 셀-특정 참조 신호들을 가정한다. 셀-특정 참조 신호들의 주파수 천이는 3GPP TS 36.211의 6.10.1.2절의

의 계산에서 cell

을

로 대체하여 계산한다.

협대역 물리 하향링크 제어 채널 (NPDCCH: Narrowband physical downlink control 채널)

협대역 물리 하향링크 제어 채널은 제어 정보를 운반한다. 협대역 물리 제어 채널은 하나 또는 두 개의 연속하는 협대역 제어채널 요소들(NCCEs: narrowband control 채널 elements)의 집성(aggregation)을 통해 전송되고, 여기서 협대역 제어채널 요소는 서브프레임에서 6개의 연속하는 부반송파들에 대응하고, 여기서 NCCE 0은 부반송파들 0 내지 5를 점유하고, NCCE 1은 부반송파들 6 내지 11을 점유한다. NPDCCH는 표 35에 열거된 여러 포맷들을 지원한다. NPDCCH 포맷 1의 경우, 모든 NCCE들이 동일한 서브프레임에 속한다. 하나 또는 두 개의 NPDCCH들이 서브프레임 내에서 전송될 수 있다.

표 35는 지원되는 NPDCCH 포맷들의 일례를 나타낸다.

스크램블링은 TS36.211의 6.8.2 절에 따라 수행되어야 한다. 스크램블링 시퀀스는

를 갖는 매 4번째 NPDCCH 서브프레임 이후 TS36.213의 16.6절에 따라 서브프레임

의 시작에서 초기화되어야 하고, 여기서 는 스크램블링이 (재-)초기화되는 NPDCCH 서브프레임의 첫번째 슬롯이다.

변조는 TS36.211의 6.8.3 절에 따라 QPSK 변조 방식을 사용하여 수행된다.

레이어 매핑과 프리코딩은 NPBCH와 동일한 안테나 포트를 사용하여 TS36.211의 6.6.3 절에 따라 수행된다.

복소-값 심볼들의 블록

은 다음의 기준들 모두를 만족하는 연관된 안테나 포트를 통해 y(0)로 시작하는 시퀀스에서 자원 요소들 (k,l)로 매핑된다.

이들은 NPDCCH 전송을 위해 할당된 NCCE(들)의 부분이고, 그리고

이들은 NPBCH, NPSS, 또는 NSSS의 전송을 위하여 사용되지 않는 것으로 가정되고, 그리고

이들은 NRS를 위하여 UE에 의해 사용되지 않는 것으로 가정되고, 그리고

이들은 (존재한다면) TS36.211의 6절에서 정의된 바와 같이 PBCH, PSS, SSS, 또는 CRS를 위하여 사용되는 자원 요소들과 중첩되지 않고, 그리고

서브프레임의 첫번째 슬롯의 인덱스 l은

를 만족하고, 여기서

는 3GPP TS 36.213의 16.6.1절에 의해 제공된다.

전술된 기준을 만족하는 안테나 포트 p를 통한 자원 요소들 (k,l)로의 매핑은 서브프레임의 첫번째 슬롯부터 시작하여 두번째 슬롯으로 끝나는, 첫째로 인덱스 k, 이후 인덱스 l의 증가 순서이다.

NPDCCH 전송은 NPDCCH 전송이 연기되는 전송 갭들을 갖는 상위 계층들에 의해 구성될 수 있다. 상기 구성은 TS36.211의 10.2.3.4절의 NPDSCH에 대해 설명한 것과 동일하다.

NB-IoT 하향링크 서브프레임이 아닌 경우, UE는 서브프레임 i에서 NPDCCH를 기대하지 않는다. NPDCCH 전송들의 경우, NB-IoT 하향링크 서브프레임들이 아닌 서브프레임들에서, NPDCCH 전송들은 다음 NB-IoT 하향링크 서브프레임까지 연기된다.

DCI 포맷

DCI 포맷 N0

DCI 포맷 N0는 하나의 UL 셀에서 NPUSCH의 스케줄링을 위해 사용된다. 다음의 정보는 DCI 포맷 N0에 의해 전송된다.

포맷 N0/포맷 N1구별 (1 비트), 부반송파 표시 (6 비트), 자원 할당 (3 비트), 스케줄링 지연 (2 비트), 변조 및 코딩 방식 (4 비트), 리던던시 버전 (1 비트), 반복 횟수 (3 비트), 새로운 데이터 지시자 (1 비트), DCI 서브프레임 반복 횟수 (2 비트)에 대한 플래그

DCI 포맷 N1

DCI 포맷 N1은 하나의 셀에서 하나의 NPDSCH 코드워드의 스케줄링 및 NPDCCH 순서에 의해 개시되는 랜덤 액세스 절차에 사용된다. NPDCCH 순서에 대응하는 DCI는 NPDCCH에 의해 운반된다. 다음 정보는 DCI 포맷 N1에 의해 전송된다:

- 포맷 N0/포맷 N1 구별 (1 비트), NPDCCH 순서 지시자 (1 비트)에 대한 플래그

포맷 N1은 NPDCCH 순서 지시자가 "1"로 설정되고, 포맷 N1 CRC가 C-RNTI로 스크램블링 되고, 나머지 모든 필드가 다음과 같이 설정되는 경우에만 NPDCCH 순서에 의해 개시되는 랜덤 액세스 절차에 사용된다:

- NPRACH 반복들 (2 비트)의 시작 번호, NPRACH의 부반송파 지시(6 비트), 포맷 N1의 나머지 모든 비트는 1로 설정된다

그렇지 않으면,

- 스케줄링 지연 (3 비트), 자원 할당 (3 비트), 변조 및 코딩 방식 (4 비트), 반복 횟수 (4 비트), 새로운 데이터 지시자 (1 비트), HARQ-ACK 자원 (4 비트), DCI 서브프레임 반복 횟수 (2 비트)

포맷 N1 CRC가 RA-RNTI로 스크램블링 되면 위의 필드 중 다음의 필드가 예약된다.

- 새로운 데이터 지시자, HARQ-ACK 자원

포맷 N1의 정보 비트 수가 포맷 N0의 정보 비트 수보다 작으면, 페이로드 크기가 포맷 N0과 동일하게 될 때까지 제로가 포맷 N1에 첨부된다.

DCI 포맷 N2

DCI 포맷 N2는 페이징 및 직접 지시에 사용된다. 다음의 정보는 DCI 포맷 N2에 의해 전송된다.

페이징/직접 지시 구별을 위한 플래그 (1 비트)

플래그 = 0 인 경우:

- 직접 지시 정보 (8 비트), 크기가 플래그 = 1 인 포맷 N2의 크기와 동일한 크기가 될 때까지 예약 정보 비트들이 추가된다

플래그 = 1 인 경우:

- 자원 할당 (3 비트), 변조 및 코딩 방식 (4 비트), 반복 횟수 (4 비트), DCI 서브프레임 반복 횟수 (3 비트)

NPDCCH 관련 절차

UE는 제어 정보를 위한 상위 계층 시그널링에 의해 구성되는 NPDCCH 후보 세트를 모니터링 해야 하고, 여기서 모니터링은 모든 모니터링 되는 DCI 포맷들에 따라 세트 내의 NPDCCH 각각을 디코딩 하려고 시도하는 것을 의미한다.

집성 레벨

와 반복 레벨

에서의 NPDCCH 탐색 공간

은 NPFCCH 후보들의 세트에 의해 정의되며, 여기서 각 후보는 서브프레임 k로 시작하는 SI 메시지들의 전송을 위해 사용되는 서브프레임들을 제외한 R개의 연속하는 NB-IoT 하향링크 서브프레임들의 세트로 반복된다.

시작 서브프레임 k의 위치는

에 의해 제공되고, 여기서

는 SI 메시지들의 전송에 사용되는 서브프레임들을 제외하고 서브프레임 k0에서 b번째 연속하는 NB-IoT DL 서브프레임이고,

이고,

이고, 서브프레임 k0은 조건

를 만족하는 서브프레임이고, 여기서

이다. G 및

은 상위 계층 파라미터에 의해 제공된다.

유형 1-NPDCCH 공통 탐색 공간에 대해,

이고, NB-IoT 페이징 기회 서브프레임들의 위치들 로부터 결정된다.

UE가 NPDCCH UE-특정 탐색 공간을 모니터링 하기 위해 NB-IoT 반송파로 상위 계층에 의해 구성되는 경우,

UE는 상위 계층 구성된 NB-IoT 반송파를 통해 NPDCCH UE-특정 탐색 공간을 모니터링 하고,

UE는 상위 계층 구성된 NB-IoT 반송파를 통해 NPSS, NSSS, NPBCH를 수신할 것으로 기대되지 않는다.

그렇지 않으면,

UE는 NPSS/NSSS/NPBCH가 검출된 동일한 NB-IoT 반송파를 통해 NPDCCH UE-특정 탐색 공간을 모니터링 한다.

서브프레임 k의 첫번째 슬롯에서 인덱스

에 의해 제공되는 NPDCCH에 대한 시작 OFDM 심볼은 다음과 같이 결정된다

상위 계층 파라미터 eutraControlRegionSize가 존재하는 경우

는 상위 계층 파라미터 eutraControlRegionSize에 의해 제공된다.

그렇지 않으면,

이다.

협대역 참조 신호 (NRS: Narrowband reference signal)

UE가 operationModeInfo를 획득하기 전에, UE는 협대역 참조 신호들이 NSSS를 포함하지 않는 서브프레임 #9에서 그리고 서브프레임 #0 및 #4에서 전송된다고 가정할 수 있다.

UE가 가드대역(guardband) 또는 독립형(standalone)을 나타내는 상위 계층 파라미터 operationModeInfo를 수신하는 경우,

UE가 SystemInformationBlockType1-NB를 획득하기 전에, UE는 NSSS를 포함하지 않는 서브프레임 # 9에서 그리고 서브프레임 # 0, #1, #3, #4에서 협대역 참조 신호들이 전송된다고 가정할 수 있다.

UE가 SystemInformationBlockType1-NB를 획득한 이후, UE는 NSSS를 포함하지 않는 서브프레임 #9, 서브프레임 #0, #1, #3, #4에서 그리고 NB-IoT 하향링크 서브프레임에서 협대역 참조 신호들이 전송되는 것으로 가정할 수 있고, 다른 하향링크 서브프레임들에서 협대역 참조 신호들을 기대하지 않는다.

UE가 인밴드-SamePCI 또는 인밴드-DifferentPCI를 지시하는 상위 계층 파라미터 operationModeInfo를 수신하면,

UE가 SystemInformationBlockType1-NB를 획득하기 전에, UE는 NSSS를 포함하지 않는 서브프레임 # 9에서 그리고 서브프레임 #0, #4에서 협대역 참조 신호들이 전송된다고 가정할 수 있다.

UE가 SystemInformationBlockType1-NB를 획득한 이후, UE는 NSSS를 포함하지 않는, 서브프레임 # 9, 서브프레임 # 0, # 4에서 그리고 NB-IoT 하향링크 서브프레임에서 협대역 참조 신호들이 전송되는 것으로 가정할 수 있고 다른 하향링크 서브프레임들에서 협대역 참조 신호들을 기대하지 않는다.

협대역 프라이머리 동기 신호 (NPSS: Narrowband primary synchronization signal)

협대역 프라이머리 동기 신호에 사용되는 시퀀스

는 아래 수학식 19에 따라 주파수 영역의 Zadoff-Chu 시퀀스로부터 생성된다.

여기서, 상이한 심볼 인덱스들 l에 대한 Zadoff-Chu 루트 시퀀스 인덱스 u=5 및 S(l)은 표 36으로 제공된다.

표 36은 S(l)의 일례를 나타낸다.

동일 안테나 포트는 서브프레임 내의 협대역 프라이머리 동기 신호의 모든 심볼들에 대해 사용되어야 한다.

UE는 협대역 프라이머리 동기 신호가 임의의 하향링크 참조 신호와 동일한 안테나 포트를 통해 전송된다고 가정해서는 안 된다. UE는 주어진 서브프레임에서 협대역 프라이머리 동기 신호의 전송들이 임의의 다른 서브프레임에서 협대역 프라이머리 동기 신호와 같은, 동일한 안테나 포트 또는 포트들을 사용한다고 가정해서는 안 된다.

시퀀스들

은 모든 무선 프레임 내의 서브프레임 5에서 첫번째 인덱스

및 이후 인덱스

의 증가 순서로 자원 요소들 (k,l)에 매핑 되어야 한다. 셀 특정 참조 신호들이 전송되는 자원 요소들과 중첩하는 자원 요소들 (k,l)에 대하여, 대응하는 시퀀스 요소 d(n)은 NPSS를 위해 사용되지는 않지만 매핑 프로세스로 카운트된다.

협대역 세컨더리 동기 신호 (NSSS: Narrowband secondary synchronization signals)

협대역 세컨더리 동기 신호를 위해 사용되는 시퀀스 d(n)은 아래 수학식 20에 따라 주파수 영역 Zadoff-Chu 시퀀스로부터 생성된다.

여기서,

바이너리 시퀀스

은 표 35에 의해 제공된다. 프레임 넘버

의 순환 천이

는

에 의해 제공된다.

표 37은

의 일례를 나타낸다.

동일 안테나 포트는 서브프레임 내의 협대역 세컨더리 동기 신호의 모든 심볼들에 대해 사용되어야 한다.

UE는 협대역 세컨더리 동기화 신호가 임의의 하향링크 참조 신호와 동일한 안테나 포트를 통해 전송된다고 가정해서는 안 된다. UE는 주어진 서브프레임에서 협대역 세컨더리 동기화 신호의 전송들이 임의의 다른 서브프레임의 협대역 세컨더리 동기화 신호와 동일한 안테나 포트, 또는 포트들을 사용한다고 가정해서는 안 된다

시퀀스 d(n)은 12 개의 할당된 부반송파들을 통해 첫번째 인덱스 k, 이후

를 만족하는 무선 프레임들에서 할당된 마지막

심볼들을 통해 인덱스 l의 순서가 증가하는 순서로 d(0)로 시작하는 시퀀스로 자원 요소들 (k,l)에 매핑 되어야 하고, 여기서

는 표 38로 제공된다.

표 38은 NSSS 심볼들의 개수의 일례를 나타낸다.

OFDM 기저대역 신호 생성

상위 계층 파라미터 operationModeInfo가 '인밴드-SamePCI'를 지시하지 않고, samePCI-Indicator가 'samePCI'를 지시하지 않는다면, 하향링크 슬롯에서 OFDM 심볼 l의 안테나 포트 p를 통한 시간-연속 신호

는 아래 수학식 21에 의해 정의된다.

에 대해, 여기서

, N=2048,

이고,

는 안테나 포트를 통한 자원 요소 (k,l)의 내용이다.

상위 계층 파라미터 operationModeInfo가 '인밴드-SamePCI'를 지시하거나 또는 samePCI-Indicator가 'samePCI'를 지시하면, OFDM 심볼 l'의 안테나 포트 p를 통한 시간-연속 신호

, 여기서

는 마지막 짝수 번째 서브프레임의 시작에서의 OFDM 심볼 인덱스이며, 아래 수학식 22에 의해 정의된다.

에 대해, 여기서

및

이고, 자원 요소 (k,l')가 협대역 IoT를 위해 사용되면

이고, 그렇지 않으면 0이고,

는 협대역 IoT PRB의 반송파의 주파수 위치에서 LTE 신호의 중심 주파수 위치를 뺀 값이다.

특정 3GPP spec에서는 협대역 IoT 하향링크에 대하여 단지 일반(normal) CP만 지원된다.

NB- IoT의 초기 접속 절차(Initial Access Procedure)

NB-IoT의 일반적인 신호 송수신 절차 부분에서, NB-IoT 단말이 기지국에 초기 접속하는 절차가 간략히 설명되었다. 구체적으로, NB-IoT 단말이 기지국에 초기 접속하는 절차는 초기 셀을 탐색하는 절차 및 NB-IoT 단말이 시스템 정보를 획득하는 절차 등으로 구성될 수 있다.

이와 관련하여, NB-IoT의 초기 접속과 관련된 단말(UE)과 기지국(예: NodeB, eNodeB, eNB, gNB 등) 간의 구체적인 시그널링 절차는 도 8과 같이 도시될 수 있다. 이하, 도 8에 대한 설명을 통해 일반적인 NB-IoT의 초기 접속 절차, NPSS/NSSS의 구성, 시스템 정보(예: MIB, SIB 등)의 획득 등에 대한 구체적인 내용이 설명된다.

도 8은 협대역 사물 인터넷 시스템을 지원하는 무선 시스템과 관련하여 초기 접속 절차(Initial Access Process)를 설명하기 위한 흐름도이다.

도 8에 도시된 흐름도는 NB-IoT의 초기 접속 절차에 대한 일 예시로써, 각 물리 채널 및/또는 물리 신호의 명칭 등은 NB-IoT가 적용되는 무선 통신 시스템에 따라 다르게 설정 또는 지칭될 수도 있다. 일례로, 기본적으로 도 8은 LTE 시스템에 기반한 NB-IoT을 고려하여 설명되지만, 이는 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 이에 대한 내용이 NR 시스템에 기반한 NB-IoT에도 확장하여 적용될 수 있음은 물론이다.

도 8에 도시된 바와 같이, NB-IoT는 다운링크에서 전송되는 다음 신호들: 1 차 및 2 차 협대역 동기 신호 (NPSS 및 NSSS)에 기초한다. NPSS는 각 프레임의 6 번째 서브 프레임에서 첫 번째 서브 캐리어에서 11 번째 서브 캐리어까지 11 개의 서브 캐리어를 통해 전송되고 (S1210), NSSS는 FDD에 대해 10 번째 서브 프레임에서 TDD에 대해 매 짝수 프래임의 첫 번째 서브 프레임에서 NB-IoT 캐리어 상의 12 개의 서브 캐리어를 통해 전송된다(S1220).

NB-IoT UE는 NPBCH (NB Physical Broadcast Channel)상에서 MIB-NB (MasterInformationBlock-NB)를 수신할 수 있다 (S1230).

MIB-NB는 640ms의 주기와 640ms 내에서 만들어진 반복들로 고정된 스케줄을 사용한다. MIB-NB의 첫 번째 전송은 SFN mod 64 = 0인 무선 프레임들의 서브 프레임 #0에서 그리고, 반복들이 모두 다른 무선 프레임의 서브 프레임 #0에서 스케줄링된다. 이러한 전송들은 80ms 지속 시간의 8 개의 독립적으로 디코딩 가능한 블록으로 배열된다.

이후, NB-IoT UE는 PDSCH 상에서 SIB1-NB (SystemInformationBlockType1-NB)를 수신할 수 있다 (S1240).

SIB1-NB는 주기가 2560ms 인 고정된 스케줄을 사용한다. SIB1-NB 전송은 16개의 연속하는 프레임들에서 모두 다른 프레임의 서브 프레임 # 4에서 발생한다. SIB1-NB의 첫 번째 전송을 위한 시작 프레임은 셀 PCID 및 2560ms 주기에서 반복들의 수에 의해 도출된다. 반복들은 2560ms 주기 내에서 동일한 간격으로 만들어진다. SystemInformationBlockType1-NB에 대한 TBS 및 2560ms 내에서의 만들어진 반복은 MIB-NB의 scheduleInfoSIB1 필드에 의해 지시된다.

SI 메시지는 SystemInformationBlockType1-NB에서 제공되는 스케줄링 정보를 사용하여 주기적으로 발생하는 시간 도메인 윈도우들 (SI-윈도우들로 지칭됨) 내에서 전송된다. 각 SI 메시지는 SI 윈도우와 연관되며, 다른 SI 메시지의 SI 윈도우들은 겹치지 않는다. 즉, 하나의 SI 윈도우에 대응하는 SI만이 전송된다. 설정된 경우, SI 윈도우의 길이는 모든 SI 메시지들에 공통이다.

SI 윈도우 내에서, 대응하는 SI 메시지는 TBS에 따라 2개 또는 8개의 연속적인 NB-IoT 다운링크 서브 프레임을 통해 여러 번 전송될 수 있다. UE는 상세 시간/주파수 도메인 스케줄링 정보 및 다른 정보를 사용한다. 상기 다른 정보는, 예를 들어 SystemInformationBlockType1-NB의 schedulingInfoList 필드에서 SI 메시지에 대한 전송 형식일 수 있다. UE는 여러 SI 메시지들을 병렬적으로 축적할 필요는 없지만, 커버리지 조건에 따라 다수의 SI 윈도우들에 걸쳐서 SI 메시지를 축적할 필요가 있을 수 있다.

SystemInformationBlockType1-NB는 모든 SI 메시지들에 대한 SI 윈도우의 길이와 전송 주기를 설정한다.

또한, NB-IoT UE는 추가 정보를 위해 PDSCH 상에서 SIB2-NB (SystemInformationBlockType2-NB)를 수신할 수 있다 (S1250).

한편, 도 8에 도시된 바와 같이 NRS는 협대역 기준 신호를 의미한다.

NB-IoT의 임의 접속 절차(Random Access Procedure)

NB-IoT의 일반적인 신호 송수신 절차 부분에서, NB-IoT 단말이 기지국에 임의 접속하는 절차가 간략히 설명되었다. 구체적으로, NB-IoT 단말이 기지국에 임의 접속하는 절차는 NB-IoT 단말이 프리앰블을 기지국으로 전송하고, 그에 대한 응답을 수신하는 절차 등을 통해 수행될 수 있다.

이와 관련하여, NB-IoT의 임의 접속과 관련된 단말(UE과 기지국(예: NodeB, eNodeB, eNB, gNB 등) 간의 구체적인 시그널링 절차는 도 13과 같이 도시될 수 있다. 이하, 도 13에 대한 설명을 통해 일반적인 NB-IoT의 임의 접속 절차에 이용되는 메시지들(예: msg1, msg2, msg3, msg4)에 기반한 임의 접속 절차에 대한 구체적인 내용이 설명된다.

도 9는 협대역 사물 인터넷 시스템을 지원하는 무선 시스템과 관련하여 랜덤 액세스 절차(Random Access Process)를 설명하기 위한 흐름도이다.

도 9의 흐름도는 NB-IoT의 임의 접속 절차에 대한 일 예시로써, 각 물리 채널, 물리 신호, 및/또는 메시지의 명칭 등은 NB-IoT가 적용되는 무선 통신 시스템에 따라 다르게 설정 또는 지칭될 수도 있다. 일례로, 기본적으로 도 9는 LTE 시스템에 기반한 NB-IoT을 고려하여 설명되지만, 이는 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 이에 대한 내용이 NR 시스템에 기반한 NB-IoT에도 확장하여 적용될 수 있음은 물론이다.

도 9에 도시 된 바와 같이, NB-IoT의 경우, RACH 절차는 상이한 파라미터를 갖는 LTE와 동일한 메시지 흐름을 갖는다.

이하, NB-IoT의 임의 접속 절차와 관련하여 NB-IoT 단말이 기지국으로 전송하는 NPRACH에 대해 구체적으로 살펴본다.

도 10은 협대역 사물 인터넷 시스템을 지원하는 무선 시스템과 관련하여 협대역 물리 랜덤 액세스 채널 영역(NPRACH region)을 설명하기 위한 도면이다.

도 10에 도시된 바와 같이, 랜덤 액세스 심볼 그룹은 길이의 순환 프리픽스 및 총 길이를 갖는 동일한 심볼의 시퀀스로 구성된다. 프리앰블 반복 단위의 총 심볼 그룹 수는 P로 표시된다. 시간-연속 심볼 그룹의 수는 G로 주어진다.

프레임 구조 1 및 2의 매개 변수 값은 각각 표 39 및 표 40에 나타나 있다.

NB-IoT에서의 특정 업 링크 전송 방식으로 인해, RAR 메시지에 톤 정보가 더 포함되고 RA-RNTI (Random Access Radio Network Temporary Identifier)를 도출하는 공식이 새롭게 정의된다. 전송 반복을 지원하기 위해, RAR 윈도우 크기 및 매체 액세스 제어 (MAC) 경합 해결 타이머를 포함하는 대응하는 파라미터가 확장된다.

도 10을 참조하면, 물리 계층 랜덤 액세스 프리앰블(즉, PRACH)은 단일 사용자를 위한 주파수 호핑을 갖는 단일 서브 캐리어/톤 전송(single subcarrier/tone transmission)에 기초한다. PRACH는 3.75 kHz의 서브 캐리어 간격(즉, 심볼 길이 266.7 us)을 사용하고 서로 다른 셀 크기를 지원하기 위해 두 개의 순환 프리픽스 길이가 제공된다. 주파수 호핑은 랜덤 액세스 심볼 그룹들 사이에서 수행되며, 여기서 각각의 심볼 그룹은 심볼 그룹들의 반복들 사이의 의사-랜덤 호핑(pseudo-random hopping)과 함께 5개의 심볼들과 cyclic prefix를 포함한다.

상위 계층 (예: RRC)에서 제공하는 NPRACH 구성은 다음을 포함할 수 있다.

- NPRACH 자원 주기(resource periodicity),

(nprach-Periodicity)

- NPRACH에 할당된 첫번째 서브캐리어의 주파수 위치(frequency location of the first subcarrier allocated to NPRACH),

(nprach-SubcarrierOffset)

- NPRACH에 할당된 서브캐리어의 수(The number of subcarriers allocated to NPRACH),

(nprach-NumSubcarriers)

- 경쟁 기반 NPRACH 랜덤 액세스에 할당된 시작 서브캐리어의 수(The number of starting sub-carriers allocated to contention based NPRACH random access),

(nprach-NumCBRA-StartSubcarriers)

- 액세스 시도별 NPRACH 반복 횟수(The number of NPRACH repetitions per attempt),

(numRepetitionsPerPreambleAttempt)

- NPRACH 시작 시간(NPRACH starting time),

(nprach-StartTime),

- 멀티 톤 MSG3 전송에 대한 단말 지원의 표시를 위해 예약된 NPRACH 서브캐리어의 범위에 대해 시작 서브캐리어의 인덱스를 계산하기 위한 부분(Fraction for calculating starting subcarrier index for the range of NPRACH subcarriers reserved for indication of UE support for multi-tone msg3 transmission)

(nprach-SubcarrierMSG3-RangeStart)

NPRACH 전송은

을 충족하는 무선 프레임의 시작 이후에 단지

시간 유닛을 시작할 수 있다.

시간 유닛의 전송 이후에,

시간 유닛의 갭이 삽입되어야 한다.

인 NPRACH 구성들은 유효하지 않다.

경쟁 기반 랜덤 액세스에 할당된 NPRACH 시작 부반송파들은 두 세트의 부반송파들,

및

로 분할되고, 여기서 존재한다면 두 번째 세트는 다중-톤 msg3 전송을 위한 UE 지원(support)을 지시한다.

NPRACH 전송의 주파수 위치는

부-반송파 내에서 제약된다. 주파수 호핑은 12 부반송파들 내에서 사용되어야 하고, 여기서

심볼 그룹의 주파수 위치는

에 의해 제공되고, 여기서

이고, 그리고

여기서,

를 갖는

는

로부터 MAC 계층에 의해 선택된 부반송파이고, 의사 랜덤 시퀀스 c(n)는 다음과 같이 주어진다.

여기서

이고, 제1 m-시퀀스(first m-sequence)는

로 초기화 되어야 한다. 제2 m-시퀀스는(second m-sequence)의 초기화는

와 같이 표시될 수 있다. NPRACH의 경우, 의사 랜덤 시퀀스 생성기(pseudo random sequence generator)는

로 초기화 되어야 한다.

각각의 NPRACH occurence에서, {12, 24, 36, 48} 서브 캐리어가 지원 될 수있다. 또한, 랜덤 액세스 프리앰블 전송 (즉, PRACH)은 커버리지를 향상시키기 위해 {1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128} 번까지 반복될 수 있다.

NB-IoT의 DRX 절차(Discontinous Reception Procedure)

상술한 NB-IoT의 일반적인 신호 송수신 절차를 수행하는 중에, NB-IoT 단말은 전력 소모(power consumption)을 감소시키기 위하여 유휴 상태(idle state)(예: RRC_IDLE state) 및/또는 비활성화 상태(inactive state)(예: RRC_INACTIVE state) 상태로 전환될 수 있다. 이 경우, 유효 상태 및/또는 비활성화 상태로 전환된 NB-IoT 단말은 DRX 방식을 이용하도록 설정될 수 있다. 일례로, 유휴 상태 및/또는 비활성화 상태로 전환된 NB-IoT 단말은 기지국 등에 의해 설정된 DRX 사이클(DRX cycle)에 따른 특정 서브프레임(또는 프레임, 슬롯)에서만 페이징(paging)과 관련된 NPDCCH의 모니터링을 수행하도록 설정될 수 있다. 여기에서, 페이징과 관련된 NPDCCH는 P-RNTI(Paging Access-RNTI)로 스크램블링된 NPDCCH를 의미할 수 있다.

도 11은 유휴 상태 및/또는 비활성화 상태에서의 DRX 방식의 일 예를 나타낸다.

도 11에 도시된 바와 같이, RRC_IDLE 상태의 NB-IoT UE는 무선 프레임의 서브 세트 (즉, 페이징 프레임, PF) 내에서 페이징 기회(PO)와 관련하여 일부 서브 프레임 (SF)만을 모니터링한다. 페이징은 RRC 연결을 트리거하고 RRC_IDLE 모드에서 UE에 대한 시스템 정보의 변경을 나타 내기 위해 사용된다.

NB-IoT UE가 PO에서 P-RNTI (Paging Access Radio Network Temporary Identifier)를 사용하여 NPDCCH를 검출하면, NB-IoT UE는 대응하는 NPDSCH를 디코딩한다. 페이징 메시지는 NPDSCH를 통해 전송되며 페이징 될 NB-IoT UE의 목록 및 페이징이 연결 설정을 위한 것인지 또는 시스템 정보가 변경되었는지 여부를 포함하는 정보를 포함할 수 있다. 이 리스트에서 자신의 ID를 찾는 각각의 NB-IoT UE는 그것이 페이징 된 상위 계층으로 전달하고, 차례로 RRC 연결을 초기화하라는 명령을 수신할 수 있다. 시스템 정보가 변경되면, NB-IoT UE는 SIB1-NB를 판독하기 시작하고, 어떠한 SIB를 다시 판독해야 하는 지에 대한 정보를 SIB1-NB에서 획득할 수 있다.

커버리지 향상 반복(coverage enhancement repetition)이 적용되는 경우, PO는 반복 내의 제 1 전송을 지칭한다. PF 및 PO는 SIB2-NB에서 제공되는 DRX주기 및 USIM 카드에서 제공 한 IMSI로부터 결정된다. DRX는 배터리 수명을 절약하기 위해 사용되는 DL 제어 채널의 불연속적 수신이다. 1.28초와 10.24초 사이의 시간 간격에 해당하는 128, 256, 512 및 1024 개의 무선 프레임주기가 지원된다. PF 및 PO를 결정하는 알고리즘은 IMSI에 의존하기 때문에, 상이한 UE는 상이한 페이징 기회를 가지며, 이는 시간적으로 균일하게 분포된다. UE가 DRX주기 내에서 하나의 페이징 기회를 모니터링 하는 것으로 충분하고, 그 안에 여러 페이징 기회가 있는 경우, 페이징은 그들 각각에서 반복된다.

eDRX(Extended DRX)의 개념은 NB-IoT에도 적용될 수 있다. 이것은 하이퍼 프레임(HFN)을 사용하여 수행된다. eDRX가 지원되는 경우, UE가 페이징 메시지를 모니터링하지 않는 시간 간격은 최대 3시간까지 연장 될 수 있다. 이에 따라, UE는 페이징을 모니터링 하기 위해 HFN, 해당 HFN 내의 시간 간격인 페이징 시간 윈도우(PTW)를 알아야 한다. PTW는 시작 및 중지의 SFN으로 정의된다. PTW 내에서, PF 및 PO의 결정은 비 확장 DRX와 동일한 방식으로 수행된다.

도 12는 DRX의 사이클의 하나의 예를 도시한다.

도 12에 도시된 바와 같이, DRX 사이클은 비활동 가능 기간보다 앞서는 구간 내 주기적 반복을 지정한다. MAC 엔티티는 MAC 엔티티의 RNTI에 대한 UE의 PDCCH 모니터링 활동을 제어하는 DRX 기능으로 RRC에 의해 구성될 수있다(예를 들어, C-RNTI). 따라서, NB-IoT UE는 짧은 기간 동안 (예를 들어, 온 듀레이션) PDCCH를 모니터링하고, 장기간 동안 (예를 들어, DRX에 대한 기회) PDCCH 모니터링을 중지할 수있다. RRC_CONNECTED에있을 때 DRX가 구성된 경우(즉, 연결 모드 DRX, CDRX), MAC 엔티티는 아래 지정된 DRX 조작을 사용하여 PDCCH를 불 연속적으로 모니터 할 수 있다. 그렇지 않으면 MAC 엔티티는 PDCCH를 지속적으로 모니터링한다. NB-IoT의 경우, PDCCH는 NPDCCH를 지칭할 수 있다. NB-IoT의 경우, RRC Connected에서 10.24s의 확장 DRX주기가 지원된다.

RRC는 DurationTimer, drx-InactivityTimer, drx-RetransmissionTimer (1ms TTI를 사용하여 예약 된 HARQ 프로세스, 브로드 캐스트 프로세스를 제외한 DL HARQ 프로세스 당 하나), drx-RetransmissionTimerShortTTI (짧은 TTI를 사용하여 예약 된 HARQ 프로세스)에 타이머를 구성하여 DRX 작동을 제어한다. DL HARQ 프로세스 당 1 개), drx-ULRetransmissionTimer (1ms TTI를 사용하여 예약된 HARQ 프로세스 용, 비동기 UL HARQ 프로세스 당 1 개), drx-ULRetransmissionTimerShortTTI (짧은 TTI를 사용하여 예약된 HARQ 프로세스 용, 비동기 UL HARQ 프로세스 당 1 개), longDRX- drxStartOffset의 값과 선택적으로 drxShortCycleTimer 및 shortDRX-Cycle의 값을 반복한다. DL HARQ 프로세스 당 HARQ RTT 타이머 (브로드 캐스트 프로세스 제외) 및 비동기 UL HARQ 프로세스 당 UL HARQ RTT 타이머도 정의된다.

먼저, 용어의 정의는 다음과 같이 제공된다.

-onDurationTimer: DRX주기 시작시 연속적인 PDCCH- 서브 프레임 수를 지정한다.

-drx-InactivityTimer: NB-IoT를 제외하고 PDCCH가 이 MAC 엔터티에 대한 초기 UL, DL 또는 SL 사용자 데이터 전송을 나타내는 서브 프레임 이후의 연속 PDCCH- 서브 프레임 수를 지정한다. NB-IoT의 경우, HARQ RTT 타이머 또는 UL HARQ RTT 타이머가 만료 된 서브 프레임 이후의 연속 PDCCH 서브 프레임 수를 지정한다.

-drx-RetransmissionTimer: DL 재전송이 수신 될 때까지 최대 연속 PDCCH 서브 프레임 수를 지정한다.

-drx-ULRetransmissionTimer: UL 재전송에 대한 승인이 수신 될 때까지 최대 연속 PDCCH 서브 프레임 수를 지정한다.

-drxShortCycleTimer: MAC 엔티티가 Short DRX주기를 따라야 하는 연속 서브 프레임의 수를 지정한다.

-drxStartOffset: DRX주기가 시작되는 서브 프레임을 지정한다.

-HARQ RTT 타이머: 이 파라미터는 MAC 엔티티에 의해 DL HARQ 재전송이 예상되기 전에 서브 프레임의 최소량을 지정한다.

-PDCCH-subframe: PDCCH가 있는 서브 프레임을 나타낸다. FDD 서빙 셀의 경우, 이것은 임의의 서브 프레임을 나타낼 수 있다. TDD 서빙 셀에 대해, 이것은 TDD UL/DL 구성의 DwPTS를 포함하는 다운 링크 서브 프레임 또는 서브 프레임을 나타낼 수 있다.

- Active time: MAC 엔터티가 PDCCH를 모니터링 하는 동안 DRX 동작과 관련된 시간이다.

DRX주기가 구성되면 활성 시간에 이하의 동작에 대한 시간이 포함된다.

- onDurationTimer 또는 drx-InactivityTimer 또는 drx-RetransmissionTimer 또는 drx-RetransmissionTimerShortTTI 또는 drx-ULRetransmissionTimer 또는 drx-ULRetransmissionTimerShortTTI 또는 mac-ContentionResolutionTimer가 동작 중; 또는

- 스케줄링 요청이 PUCCH/SPUCCH로 전송되고 보류 중; 또는

- 계류중인 HARQ 재전송을 위한 업 링크 그랜트가 발생할 수 있고 동기 HARQ 프로세스를 위한 대응하는 HARQ 버퍼에 데이터가 존재한다; 또는

-MAC 엔티티에 의해 선택되지 않은 프리앰블에 대한 랜덤 액세스 응답의 성공적인 수신 후에, MAC 엔티티의 C-RNTI로 어드레싱 된 새로운 전송을 나타내는 PDCCH가 수신되지 않았다.

DRX가 구성 될 때, MAC 개체는 각 서브 프레임마다 다음을 수행해야 한다.

-이 서브 프레임에서 HARQ RTT 타이머가 만료 된 경우:

-해당 HARQ 프로세스의 데이터가 성공적으로 디코딩되지 않은 경우:

-해당 HARQ 프로세스에 대해 drx-RetransmissionTimer 또는 drx-RetransmissionTimerShortTTI를 시작

-NB-IoT 인 경우 drx-InactivityTimer를 시작하거나 다시 시작

-이 서브 프레임에서 UL HARQ RTT 타이머가 만료되는 경우:

-해당 HARQ 프로세스에 대해 drx-ULRetransmissionTimer 또는 drx-ULRetransmissionTimerShortTTI를 시작

-NB-IoT인 경우 drx-InactivityTimer를 시작하거나 다시 시작

-DRX Command MAC 제어 요소 또는 Long DRX Command MAC 제어 요소가 수신 된 경우:

-onDurationTimer를 중지

-drx-InactivityTimer를 중지

-drx-InactivityTimer가 만료되거나 DRX Command MAC 제어 요소가 이 서브 프레임에서 수신되는 경우:

-Short DRX cycle가 구성된 경우:

-drxShortCycleTimer를 시작하거나 다시 시작

-Short DRX Cycle 사용

-Short DRX주기가 구성되지 않은 경우:

-Long DRX cycle을 사용

-drxShortCycleTimer가 이 서브 프레임에서 만료되는 경우:

-Long DRX cycle을 사용

-Long DRX Command MAC 제어 요소가 수신 된 경우:

-drxShortCycleTimer를 중지

-Long DRX cycle을 사용

-짧은 DRX 사이클이 사용되고 [(SFN * 10) + 서브 프레임 번호] 모듈로 (shortDRX-Cycle) = (drxStartOffset) 모듈로 (shortDRX-Cycle); 또는

-Long DRX Cycle을 사용하고 [(SFN * 10) + 서브 프레임 번호] 모듈로 (longDRX-Cycle) = drxStartOffset 인 경우:

-NB-IoT 인 경우:

-HARQ RTT 타이머 또는 UL HARQ RTT 타이머가 실행되고 있지 않은 하나 이상의 HARQ 프로세스가 있는 경우 onDurationTimer를 시작

-NB-IoT가 아닌 경우:

-onDurationTimer를 시작

-액티브 타임 동안 PDCCH-서브 프레임에 대해, 서브프레임이 반이중 FDD UE 동작을 위한 업 링크 전송에 필요하지 않은 경우, 서브프레임이 반-이중 가드 서브 프레임이 아닌 경우 및 서브프레임이 설정된 측정 갭(measurement gap)의 일부가 아닌 경우 및 NB-IoT의 경우 PDCCH 이외의 업 링크 전송 또는 다운 링크 수신에 서브 프레임이 필요하지 않은 경우:

- PDCCH를 모니터링

- PDCCH가 DL 전송을 나타내거나 이 서브프레임에 대해 DL 할당이 구성된 경우:

- UE가 NB-IoT UE 인 경우:

- 대응하는 PDSCH 수신의 마지막 반복을 포함하는 서브 프레임에서 대응하는 HARQ 프로세스에 대한 HARQ RTT 타이머를 시작;

- UE가 NB-IoT UE가 아닌 경우:

- 해당 HARQ 프로세스에 대한 HARQ RTT 타이머를 시작;

- 해당 HARQ 프로세스에 대해 drx-RetransmissionTimer 또는 drx-RetransmissionTimerShortTTI를 중지.

- NB-IoT인 경우 모든 UL HARQ 프로세스에 대해 drx-ULRetransmissionTimer를 중지.

- PDCCH가 비동기식 HARQ 프로세스에 대한 UL 전송을 나타내거나 UL 그랜트가이 서브 프레임에 대한 비동기식 HARQ 프로세스에 대해 구성되었거나 PDCCH가 자율적 HARQ 프로세스에 대한 UL 전송을 나타내는 경우 또는;

-업 링크 그랜트가 MAC 엔티티의 AUL C-RNTI에 대해 구성된 그랜트이고 해당 PUSCH 전송이 이 서브프레임에서 수행 된 경우:

- 해당 HARQ 프로세스에 대해 drx-ULRetransmissionTimer 또는 drx-ULRetransmissionTimerShortTTI를 중지.

- NB-IoT 인 경우 모든 DL HARQ 프로세스에 대해 drx-RetransmissionTimer를 중지.

-PDCCH가 NB-IoT UE에 대한 전송 (DL, UL)을 나타내는 경우:

-NB-IoT UE가 단일 DL 및 UL HARQ 프로세스로 구성된 경우:

-drx-InactivityTimer를 중지.

-onDurationTimer를 중지.

-PUSCH 전송이 완료된 경우:

-모든 UL HARQ 프로세스에 대해 drx-ULRetransmissionTimer를 중지.

-PDCCH가 UL HARQ 동작이 자율적인 하나 이상의 HARQ 프로세스에 대한 HARQ 피드백을 나타내는 경우:

-해당 HARQ 프로세스에 대해 drx-ULRetransmissionTimer를 중지

NB-IoT UE가 PDCCH를 수신하면, UE는 PDCCH 수신의 마지막 반복을 포함하는 서브 프레임 다음의 서브 프레임에서 지정된 동작을 수행하는데, 이러한 서브 프레임은 달리 명시하지 않는 한 PDCCH의 시작 서브 프레임 및 DCI 서브 프레임 반복 번호 필드에 의해 결정된다.

활성화 된 모든 서빙 셀에 동일한 활성 시간(Active Time)이 적용된다. NB-IoT의 경우, TDD 모드에서의 동작을 제외하고 DL 및 UL 전송은 병렬로 스케줄링 되지 않는다. 즉, DL 전송이 스케줄링 된 경우 DL HARQ 프로세스의 HARQ RTT 타이머가 만료 될 때까지 UL 전송이 스케줄링 되지 않는다(그 반대의 경우도 동일).

MTC (Machine Type Communication)

MTC는 주로 M2M (machine-to-machine) 또는 IoT (Internet-of-things)에 LTE를 사용하도록 설계되었다. 일반적으로 이러한 응용 프로그램에는 많은 처리량이 필요하지 않다(대부분의 경우 처리량이 매우 낮음). M2M 통신의 주요 요구 사항에는 비용 절감, 전력 소비 감소, 커버리지 향상 등이 포함된다.

MTC를 촉진하기 위해 LTE (Long-Term Evolution) Release 12에는 새로운 저비용 사용자 장비 (UE) 범주, 절전 모드(PSM) 및 eNB (evolved NodeB) 매개 변수 튜닝을 위한 UE 지원 정보와 같은 일부 초기 기능이 도입되었다. LTE Release 12에 도입 된 새로운 저가형 UE 범주를 Category 0이라 한다. UE의 기저 대역 및 RF 복잡성을 줄이기 위해 Category 0은 감소된 피크 데이터 속도 (예: 1Mbps), 완화된 반이중 동작을 정의한다. 무선 주파수 (RF) 요구 사항 및 단일 수신 안테나. 절전 모드(PSM)를 통해 UE는 지연 허용 이동성(MO) 트래픽이 있는 애플리케이션의 전력 소비를 크게 줄일 수 있으며, 이는 배터리 수명이 수년간 지속되도록 한다.

Enhanced MTC(eMTC)

LTE Release 13에서는 eMTC와 같이 비용과 전력 소비를 더욱 줄이기 위해 추가 개선 사항이 소개되었다. eMTC는 대부분의 LTE 물리 계층 절차를 재사용하면서 동시에 UE의 비용 및 전력 소비를 줄이고 커버리지를 확장하는 것을 목표로 하는 물리 계층 기능 세트를 소개한다. eMTC UE는 eMTC를 지원하도록 구성된 임의의 eNB에 배치 될 수 있고 동일한 eNB에 의해 다른 LTE UE와 함께 제공 될 수 있다. eMTC에서 소개하는 주요 기능은 다음과 같다.

- 협대역 동작(Narrowband operation): eMTC UE는 물리적 채널 및 신호의 송수신을 위해 협대역 동작을 따른다. 협대역 동작을 지원하는 eMTC를 대역폭 감소 저복잡도 단말(a bandwidth reduced low complexity UE, BL UE)이라고 한다.

BL UE는 임의의 LTE 시스템 대역폭에서 동작 할 수 있지만 6 PRB (물리적 자원 블록)의 제한된 채널 대역폭으로 작동 할 수 있으며, 이는 1.4 MHz LTE 시스템에서 사용 가능한 최대 채널 대역폭 인 다운 링크 및 업 링크에 해당한다.

6 개의 PRB는 eMTC UE가 6 개의 RB를 차지하는 채널 및 신호를 사용하는 레거시 UE와 동일한 셀 검색 및 랜덤 액세스 절차를 따르도록 선택된다: 1 차 동기화 신호 (PSS), 2 차 동기화 신호 (SSS), 물리 브로드 캐스트 채널 (PBCH) 및 물리적 랜덤 액세스 채널 (PRACH).

eMTC UE는 훨씬 더 큰 대역폭(예를 들어, 10 MHz)을 갖는 셀에 의해 서비스 될 수 있지만, eMTC UE에 의해 전송 또는 수신되는 물리적 채널 및 신호는 항상 6 개의 PRB에 포함된다.

- 저비용 및 단순화 된 동작(Low cost and simplified operation): 단일 수신 안테나, 감소된 소프트 버퍼 크기, 감소된 피크 데이터 속도 (1Mbps) 및 스위칭 시간이 완화 된 반이중 작동과 같이 Category 0 UE에 도입된 많은 기능이 eMTC UE에 대해서도 유지된다. eMTC UE의 비용을 추가로 감소시키기 위한 새로운 특징으로 다음의 기능들이 도입되었다. 구체적으로 전송 모드 지원 감소, 제어 채널에 대한 블라인드 디코딩 수 감소, 동시 수신 없음(UE는 유니 캐스트 및 브로드 캐스트 데이터를 동시에 디코딩 할 필요가 없음) 및 전술한 협대역 동작이 도입되었다.

-다운 링크 제어 정보(DCI)의 전송: 레거시 제어 채널(즉, 물리 다운 링크 제어 채널 (PDCCH)) 대신에 MTC PDCCH(MPDCCH) 라 불리는 새로운 제어 채널이 도입된다. 이 새로운 제어 채널은 주파수 영역에서 최대 6개의 PRB와 시간 영역에서 하나의 서브 프레임에 걸쳐 있다. MPDCCH는 페이징 및 임의 액세스를 위한 공통 검색 공간을 추가로 지원하는 enhanced PDCCH(EPDCCH)와 유사하다. 더욱이, 제어 영역의 크기는 PCFICH(physical control format indicator channel) 대신에, 시스템 정보 블록 (SIB)에서 반 정적으로 시그널링 되므로, eMTC 장치는 PCFICH를 디코딩 할 필요가 없다. 또한, 업링크 전송을 위한 HARQ 피드백을 전송하기 위한 PHICH(Physical HARQ indicator channel)를 지원하지 않으며, 재전송은 적응적이고 비동기적이며 MPDCCH에서 수신된 새로운 스케줄링 할당에 기초한다.

-확장된 커버리지(Extended coverage): 극단적인 커버리지 조건 (예: 지하실의 미터)에서 UE는 훨씬 더 낮은 신호대 잡음비(SNR)로 작동해야 한다. 향상된 커버리지는 디코딩 하기에 충분한 에너지를 축적하기 위해 하나의 서브 프레임(1ms)을 넘어 거의 모든 채널을 시간에 따라 반복함으로써 달성된다. 릴리스 13 eMTC의 데이터 채널에 대해 반복이 최대 2048 개의 서브 프레임으로 확장된다. 다음 채널은 eMTC에서 반복을 지원한다: PDSCH (Physical Downlink Shared Channel), PUSCH (Physical Uplink Shared Channel), MPDCCH, PRACH, PCUCH (Physical Uplink Control Channel) 및 PBCH. 커버리지 향상 (CE)을 지원하기 위해 두 가지 작동 모드가 도입되었다. CE mode A는 전체 이동성 및 채널 상태 정보 (CSI) 피드백이 지원되는 작은 커버리지 향상을 위해 정의된다. CE mode B는 CSI 피드백 및 제한된 이동성이 지원되지 않는 매우 열악한 커버리지 조건에서 UE에 대해 정의된다.

-RF 재조정에 의한 주파수 다이버시티(Frequency diversity by RF retuning): 페이딩 및 중단의 영향을 줄이기 위해 RF 재조정에 의해 서로 다른 협대역 사이에 주파수 호핑이 도입된다. 이 호핑은 반복이 활성화 될 때 다른 업 링크 및 다운 링크 물리 채널에 적용된다. 예를 들어, 32 개의 서브 프레임이 PDSCH의 전송에 사용되는 경우, 16개의 제 1 서브 프레임은 제 1 협대역을 통해 전송될 수 있고; RF 프론트 엔드는 다른 협대역으로 재조정되고 나머지 16 개의 서브 프레임은 제2 협 대역을 통해 전송된다.

MTC의 셀 탐색(cell search)

셀 탐색은 UE가 셀과의 시간 및 주파수 동기화를 획득하고 그 셀의 셀 ID를 검출하는 절차이다. E-UTRA 셀 검색은 6 RB 이상에 해당하는 확장 가능한 전체 전송 대역폭을 지원한다. PSS 및 SSS는 셀 탐색을 용이하게 하기 위해 다운 링크로 전송된다. 재동기화 신호가 다운링크에서 전송되면, 셀과의 시간 및 주파수 동기화를 다시 획득하는데 사용될 수 있다. 물리 계층은 동기화 신호를 사용하여 504 개의 고유한 셀 ID를 제공한다.

UE는 center 6 PRB에서 PSS/SSS를 검색하여 셀 ID, 서브 프레임 타이밍 정보, 듀플 렉싱 모드(시분할 듀플렉스 (TDD) 또는 주파수 분할 듀플렉스 (FDD)) 및 사이클릭 프리픽스(CP)길이를 획득한다. PSS는 ZC(Zadoff-Chu)시퀀스를 사용한다. 프레임 구조 타입 1(즉, FDD)의 경우, PSS는 슬롯 0 및 10의 마지막 직교 주파수 분할 다중화 (OFDM) 심볼에 매핑되어야 한다. 프레임 구조 타입 2 (즉, TDD)의 경우, PSS는 세 번째에 매핑되어야 한다. 서브 프레임 1 및 6에서의 OFDM 심볼. SSS는 2 개의 길이 -31 이진 시퀀스의 인터리빙 된 연결(interleaved concatenation)을 사용한다. 연결된 시퀀스는 PSS에 의해 주어진 스크램블링 시퀀스로 스크램블링 된다. FDD의 경우, SSS는 슬롯 0 및 10에서 OFDM 심볼 번호

-2로 매핑되어야 하며, 여기서

은 다운 링크 슬롯에서 OFDM 심볼의 수이다. TDD의 경우, SSS는 슬롯 1 및 11에서 OFDM 심볼 번호

-1로 매핑되어야 하며, 여기서

은 다운 링크 슬롯에서 OFDM 심볼의 수이다.

MTC의 System Information Acquisition

PSS / SSS를 이용하여 셀을 탐색할 때, UE는 시스템 정보 (SI)를 획득한다. 이하 도 13을 참조하여 설명한다.

도 13은 시스템 정보 획득 절차에 관한 일반적인 시스템을 도시한다.

UE는 시스템 정보 획득 절차를 적용하여 E-UTRAN에 의해 방송되는 액세스 계층 (AS) 및 비 액세스 계층 (NAS) 시스템 정보를 획득한다. 이 절차는 RRC_IDLE의 UE와 RRC_CONNECTED의 UE에 적용된다.

시스템 정보는 마스터 정보 블록 (MIB; MasterInformationBlock)과 여러 시스템 정보 블록 (SIB)으로 분류될 수 있다. MIB는 추가 시스템 정보를 수신하는데 필요한 셀의 가장 필수적인 물리 계층 정보를 정의한다. MIB는 PBCH를 통해 전송된다. 시스템 정보 블록 유형 -1 (SIB1; SystemInformationBlockType1) 이외의 SIB는 SI 메시지로 전달되며 SI 정보를 SI 메시지에 매핑하는 것은 SystemInformationBlockType1에 포함된 SchedulingInfoList에 의해 유연하게 구성 가능하다. 각 SIB는 단일 SI 메시지에만 포함된다. 그리고 그 메시지에서 최대 한 번;동일한 스케줄링 요구 사항 (주기)을 갖는 SIB만이 동일한 SI 메시지에 맵핑 될 수 있으며; 시스템 정보 블록 유형 -1 (SIB2; SystemInformationBlockType2)은 항상 스케줄링 정보 목록에있는 SI 메시지 목록의 첫 번째 항목에 해당하는 SI 메시지에 매핑된다. 동일한 주기로 여러 SI 메시지가 전송될 수 있다. SystemInformationBlockType1 및 모든 SI 메시지는 DL-SCH를 통해 전송된다. CE의 BL UE 및 UE는 예를 들어 SIB 또는 SI 메시지의 BR 버전을 적용한다.

MIB는 주기가 40ms이고 반복이 40ms 내에있는 고정 일정을 사용한다. MIB의 제 1 송신은 SFN mod 4 = 0 인 무선 프레임의 서브 프레임 # 0에서 스케줄링되고, 반복은 다른 모든 무선 프레임의 서브 프레임 # 0에서 스케줄링된다. CE에서 BL UE 또는 UE를 지원하는 1.4 MHz보다 큰 대역폭을 갖는 TDD / FDD 시스템의 경우, 동일한 무선 프레임의 서브 프레임 # 0에서 그리고 FDD 및 TDD에 대해 동일한 무선 프레임의 서브 프레임 # 5에서 스케줄링된다.

SystemInformationBlockType1은 UE가 셀에 액세스 할 수 있는지 평가할 때 관련된 정보를 포함하고 다른 시스템 정보 블록의 스케줄링을 정의한다. SystemInformationBlockType1은주기가 80ms이고 반복이 80ms 내에있는 고정된 스케줄을 사용한다. SystemInformationBlockType1의 첫 번째 전송은 SFN mod 8 = 0 인 무선 프레임의 서브 프레임 # 5에서 스케줄링되고, SFN mod 2 = 0 인 다른 모든 무선 프레임의 서브 프레임 # 5에서 반복이 스케줄링된다.

CE 내의 BL UE 또는 UE의 경우, 추가적인 반복이 제공될 수있는 MIB가 적용되는 반면, SIB1 및 다른 SI 메시지의 경우, 개별적으로 그리고 상이한 내용으로 스케줄링 된 개별 메시지가 사용된다. SIB1의 개별 인스턴스는 SystemInformationBlockType1-BR로 이름이 지정된다. SystemInformationBlockType1-BR은 유효한 다운 링크 및 업 링크 서브 프레임과 같은 정보, 커버리지 향상의 최대 지원 및 다른 SIB에 대한 스케줄링 정보를 포함한다. SystemInformationBlockType1-BR은 연관된 제어 채널없이 PDSCH를 통해 직접 전송된다. SystemInformationBlockType1-BR은 주기가 80ms 인 스케줄을 사용한다. SystemInformationBlockType1-BR에 대한 전송 블록 크기 (TBS) 및 80ms 이내에 반복은 MIB에서 스케줄링 정보 SIB1-BR을 통해 또는 선택적으로 MobilityControlInfo를 포함하는 RRCConnectionReconfiguration 메시지에 표시된다. 특히 MIB의 5 개 예약 비트가 eMTC에서 시간 및 주파수 위치와 전송 블록 크기를 포함한 SystemInformationBlockType1-BR에 대한 예약 정보를 전달하는 데 사용된다. SIB-BR은 512 개의 무선 프레임 (5120ms)에서 변경되지 않은 상태로 유지되어 많은 수의 서브 프레임을 결합할 수 있다.

SI 메시지는 동적 스케줄링을 이용하여 주기적으로 발생하는 시간 도메인 윈도우 (SI 윈도우로 지칭됨) 내에서 전송된다. 각 SI 메시지는 SI 창과 연관되며 다른 SI 메시지의 SI 창은 겹치지 않다. 즉, 하나의 SI- 윈도우 내에서 대응하는 SI만이 전송된다. SI 창의 길이는 모든 SI 메시지에 공통이며 구성할 수 있다. SI 윈도우 내에서, 대응하는 SI 메시지는 멀티미디어 브로드 캐스트 멀티 캐스트 서비스 단일 주파수 네트워크 (MBSFN) 서브 프레임, TDD에서의 업 링크 서브 프레임, 및 SFN 모드가 있는 무선 프레임의 서브 프레임 # 5 이외의 임의의 서브 프레임에서 여러 번 송신 될 수 있다. UE는 PDCCH상의 디코딩 시스템 정보 무선 네트워크 임시 식별자 (SI-RNTI)로부터 상세한 시간 영역 스케줄링 (및 다른 정보, 예를 들어, 주파수 영역 스케줄링, 사용된 전송 포맷)을 획득한다. BL UE 또는 CE의 UE의 경우, SI 메시지에 대한 상세한 시간 / 주파수 도메인 스케줄링 정보는 SystemInformationBlockType1-BR에 제공된다.

SystemInformationBlockType2에는 공통 및 공유 채널 정보가 포함되어 있다. 필요한 모든 SIB를 디코딩 한후, 단말은 랜덤 액세스 절차를 시작함으로써 셀에 액세스 할 수 있다.

MTC의 랜덤 액세스 절차

랜덤 액세스 절차는 다음 이벤트에 대해 수행된다.

-RRC_IDLE에서 초기 액세스;

-RRC 연결 재 확립 절차;

-핸드오버

-랜덤 액세스 절차를 요구하는 RRC_CONNECTED 동안 DL 데이터 도착;

-랜덤 액세스 절차를 요구하는 RRC_CONNECTED 동안 UL 데이터 도착;

-랜덤 액세스 절차가 필요한 RRC_CONNECTED 중 위치 지정 목적.

eMTC에 대한 레거시 랜덤 액세스 절차 및 랜덤 액세스 절차는 일반적인 큰 그림 및 전체 프로토콜 순서 측면에서 동일하다. 즉, 랜덤 액세스 절차의 주요 목적은 업 링크 동기화를 달성하고 초기 접속을 위한 그랜트를 얻는 것이다. 랜덤 액세스 절차의 전체 프로토콜 시퀀스는 4개의 메시지, 즉 Msg1, Msg2, Msg3 및 Msg4로 구성된다. 랜덤 액세스 절차에 대한 기본 정보는 SIB2를 통해 UE에 통지된다.

반면, eMTC에 대한 랜덤 액세스 절차는 다른 PRACH 리소스 및 다른 CE 레벨의 시그널링을 지원한다. 이것은 유사한 경로 손실을 경험하는 UE들을 그룹화함으로써 PRACH에 대한 근거리 효과의 일부 제어를 제공한다. 최대 4개의 서로 다른 PRACH 리소스가 시그널링 될 수 있으며, 각각은 기준 신호 수신 전력 (RSRP) 임계값을 갖는다. UE는 다운 링크 셀 특정 기준 신호 (CRS)를 사용하여 RSRP를 추정하고, 측정 결과에 기초하여 랜덤 액세스를 위한 자원 중 하나를 선택한다. 이들 4개의 자원 각각은 PRACH에 대한 반복 횟수 및 랜덤 액세스 응답 (RAR)에 대한 반복 횟수를 갖는다. 따라서, 커버리지가 나쁜 UE는 eNB에 의해 성공적으로 검출되기 위해 더 많은 수의 반복이 필요하고 그들의 CE 레벨을 충족시키기 위해 대응하는 수의 반복으로 RAR을 수신 할 필요가 있을 것이다. RAR 및 경합 해결 메시지에 대한 검색 공간은 시스템 정보에서 각 CE 레벨에 대해 별도로 정의된다. UE는 업링크 그랜트 및 다운링크 할당을 수신하기 위해 UE 특정 검색 공간을 갖는 CE mode A 또는 CE mode B에 있도록 구성 될 수 있다.

eMTC의 랜덤 액세스 절차에 대해 보다 구체적으로 설명한다.

랜덤 액세스 절차는 PDCCH order, 미디어 액세스 제어(MAC) 서브 레이어 자체 또는 무선 리소스 제어 (RRC) 서브 레이어에 의해 시작된다. 이차 셀 (SCell)에서의 랜덤 액세스 절차는 PDCCH 명령에 의해서만 시작되어야 한다. MAC 엔티티가 특정 서빙 셀에 대해 셀 RNTI (C-RNTI)로 마스킹 된 PDCCH order와 일치하는 PDCCH 전송을 수신하면, MAC 엔티티는 이 서빙 셀에서 랜덤 액세스 절차를 개시해야 한다. 스페셜 셀 (SpCell)에 대한 랜덤 액세스를 위해, PDCCH order 또는 RRC는 선택적으로 ra-PreambleIndex 및 ra-PRACH-MaskIndex를 지시하고; SCell에서의 랜덤 액세스를 위해, PDCCH 순서는 000000과 다른 값으로 ra-PreambleIndex 및 ra-PRACH-MaskIndex를 지시한다. 프라이머리 타이밍 어드밴스 그룹(primary timing advance group , pTAG)의 경우, PRACH를 통한 프리앰블 전송 및 PDCCH 명령의 수신은 SpCell에 대해서만 지원된다.

관련 서빙 셀에 대한 다음 정보는 절차가 CE의 BL UE 또는 UE에 대해 개시되기 전에 이용 가능한 것으로 가정된다.

-랜덤 액세스 프리앰블, prach-ConfigIndex의 전송을 위해 서빙 셀에서 지원되는 각각의 향상된 커버리지 레벨과 관련된 이용 가능한 PRACH 자원 세트.

-랜덤 액세스 프리앰블 그룹과 각 그룹에서 사용 가능한 랜덤 액세스 프리앰블 세트 (SpCell 만 해당):

- sizeOfRA-PreamblesGroupA가 numberOfRA-Preambles와 같지 않은 경우:

　　　 -랜덤 액세스 프리앰블 그룹 A 및 B가 존재하며 상기와 같이 계산된다;

- sizeOfRA-PreamblesGroupA가 numberOfRA-Preambles와 같은 경우:

　　　 - 상기 프리앰블들은 각각의 강화 된 커버리지 레벨에 대해 랜덤 액세스 프리앰블 그룹에 포함되며 첫번째 프리앰블(firstPreamble)부터 마지막 프리앰블(to lastPreamble)에 해당한다.

-서빙 셀 rsrp-ThresholdsPrachInfoList에서 지원되는 CE 레벨 당 RSRP 측정에 기초하여 PRACH 자원을 선택하는 기준.

-서빙 셀 maxNumPreambleAttemptCE에서 지원되는 CE 레벨 당 최대 프리앰블 전송 시도 횟수.

-서빙 셀 numRepetitionPerPreambleAttempt에서 지원되는 각각의 CE 레벨에 대한 시도당 프리앰블 전송에 필요한 반복 횟수.

-구성된 UE가 전송하는 랜덤 액세스 절차를 수행하는 서빙 셀의 전력, PCMAX, c.

-서빙 셀에서 지원되는 CE 레벨 당 RA 응답 창 크기 ra-ResponseWindowSize 및 경합 해결 타이머 mac-ContentionResolutionTimer (SpCell 전용).

-전력 증폭 계수 powerRampingStep 및 선택적으로 powerRampingStepCE1.

-최대 프리앰블 전송 프리앰블 TransMax-CE 수.

-초기 프리앰블 전력 preambleInitialReceivedTargetPower 및 선택적으로 preambleInitialReceivedTargetPowerCE1.

-프리앰블 포맷 기반 오프셋 DELTA_PREAMBLE.

랜덤 액세스 절차는 다음과 같이 수행되어야 한다.

1> Msg3 버퍼를 비움

1> PREAMBLE_TRANSMISSION_COUNTER를 1로 설정

1> UE가 BL UE이거나 CE의 UE 인 경우:

2> PREAMBLE_TRANSMISSION_COUNTER_CE를 1로 설정

2> 랜덤 액세스 절차를 시작한 PDCCH 순서로 시작 CE 레벨이 표시되었거나 시작 CE 레벨이 상위 계층에 의해 제공된 경우:

3> MAC 실체는 측정 된 RSRP에 관계없이 CE 수준에 있다고 간주

2> 그 외:

3> CE 레벨 3의 RSRP 임계 값이 rsrp-ThresholdsPrachInfoList의 상위 계층에 의해 구성되고 측정 된 RSRP가 CE 레벨 3의 RSRP 임계 값보다 작고 UE가 CE 레벨 3을 수행 할 수 있는 경우:

4> MAC 실체는 CE 레벨 3에 있는 것으로 간주

3> 그렇지 않으면 rsrp-ThresholdsPrachInfoList의 상위 계층에 의해 구성된 CE 레벨 2의 RSRP 임계 값이고 측정 된 RSRP가 CE 레벨 2의 RSRP 임계 값보다 작고 UE가 CE 레벨 2를 수행 할 수 있는 경우:

4> MAC 실체는 CE 레벨 2에있는 것으로 간주

3> 그렇지 않으면 측정 된 RSRP가 rsrp-ThresholdsPrachInfoList의 상위 계층에 의해 구성된 CE 레벨 1의 RSRP 임계 값보다 작은 경우:

4> MAC 실체는 CE 레벨 1에있는 것으로 간주

3> 그 외:

4> MAC 실체는 CE 레벨 0에있는 것으로 간주

1> 백 오프 파라미터 값을 0 ms로 설정

1> 랜덤 액세스 리소스의 선택으로 진행

랜덤 액세스 프리앰블 ("Msg1"이라고도 함)은 PRACH를 통해 전송된다. 단말은 시스템 정보 또는 핸드 오버 명령이 지시하는 랜덤 액세스 프리앰블 집합 중 하나의 랜덤 액세스 프리앰블을 랜덤하게 선택하고, 랜덤 액세스 프리앰블을 전송할 수 있는 PRACH 자원을 선택하여 전송한다.

물리 계층 랜덤 액세스 프리앰블은 길이 TCP의 사이 클릭 프리픽스 및 길이 TSEQ의 시퀀스 부분으로 구성된다. 매개 변수 값은 아래 표 41에 나열되어 있으며 프레임 구조 및 임의 액세스 구성에 따라 다를 수 있다. 높은 계층은 프리앰블 형식을 제어한다.

MAC 계층에 의해 트리거되는 경우 랜덤 액세스 프리앰블의 전송은 특정 시간 및 주파수 자원으로 제한된다. 이들 자원은 인덱스 0이 무선 프레임 내의 가장 낮은 번호의 PRB 및 서브 프레임에 대응하도록 무선 프레임 내의 서브 프레임 번호 및 주파수 도메인의 PRB의 순서로 증가된다. 무선 프레임 내의 PRACH 리소스는 PRACH 구성 인덱스로 표시된다.

BL / CE UE의 경우, 각 PRACH CE 레벨마다 상위 계층에 의해 PRACH 구성 인덱스(prach-ConfigurationIndex), PRACH 주파수 오프셋

(prach-FrequencyOffset), 시도당 다수의 PRACH 반복

(numRepetitionPerPreambleAttempt) 및 선택적으로 PRACH 시작 서브 프레임주기

(prach-StartingSubframe)가 설정된다. 프리앰블 포맷 0-3의 PRACH는 전송 시간이고, 프리앰블 포맷 4의 PRACH는 한 번만 전송된다. 프리앰블 포맷 0-3의 PRACH는

번 전송되는 반면, 프리앰블 포맷 4의 PRACH는 한 번만 전송된다.

BL / CE UE 및 각 PRACH CE 레벨의 경우 상위 계층 매개 변수 prach-HoppingConfig에 의해 PRACH 구성에 주파수 호핑이 인에이블 된 경우 파라미터

의 값은 시스템 프레임 번호(SFN) 및 PRACH 설정 인덱스에 따라 다르며 다음과 같이 주어진다.

-PRACH 설정 인덱스가 모든 무선 프레임에서 PRACH 자원이 발생하도록 하는 경우,

- 그렇지 않은 경우,

여기서

는 각 PRACH 반복에 대한 첫 번째 서브 프레임에 해당하는 시스템 프레임 번호이며,

은 셀별 상위 계층 매개 변수 prach-HoppingOffset에 해당한다. PRACH 설정에 주파수 호핑이 활성화 되어 있지 않으면

이다.

BL / CE UE의 경우, 프리앰블 전송을 위해 허용 된 서브 프레임의 서브 세트만이

반복을 위한 시작 서브 프레임으로서 허용된다. PRACH 설정에 허용되는 시작 서브 프레임은 다음과 같이 결정된다:

-PRACH 구성을 위해 프리앰블 전송이 허용된 서브 프레임을

로 열거한다. 여기서

및

은 각각 가장 작고 가장 큰 절대 서브 프레임

을 갖는 프리앰블 전송에 허용되는 두 개의 서브 프레임에 해당한다.

-PRACH 시작 서브 프레임 주기성

가 상위 계층에 의해 제공되지 않는 경우, 프리앰블 전송을 위한 서브 프레임에 대해 허용된 시작 서브 프레임의 주기성은

이다.

에 대해 정의되는 허용된 시작 서브 프레임은

에 의해 제공된다. 여기서 j = 0,1,2..

-PRACH 시작 서브 프레임 주기성

가 상위 계층에 의해 제공되는 경우, 허용된 시작 서브 프레임의 주기성을 프리앰블 전송에 허용된 서브 프레임으로 표시한다.

에 정의되는 허용된 시작 서브 프레임은

에 의해 제공된다. 여기서 j = 0,1,2..

-

이 허용되는 경우에

에서 어떠한 시작 서브프레임도 정의되지 않는다.

랜덤 액세스 프리앰블은 하나 또는 여러 루트 Zadoff-Chu 시퀀스로부터 생성된 상관 구역(correlation zone)이 없는 Zadoff-Chu(ZC) 시퀀스로부터 생성된다. 네트워크는 UE가 사용할 수있는 프리앰블 시퀀스 세트를 구성한다.

셀에서 사용할 수 있는 최대 2 개의 64 프리앰블 세트가 셀에 있으며 세트 1은 prach-ConfigurationIndex 및 prach-FrequencyOffset을 사용하는 상위 계층 PRACH 구성에 해당하고 세트 2는 구성된 경우 prach-ConfigurationIndexHighSpeed 및 prach- FrequencyOffsetHighSpeed를 사용하는 상위 계층 PRACH 구성에 해당한다.

셀에서 64 개의 프리앰블 시퀀스 세트는 먼저 순환 시프트를 증가시키는 순서로 루트 인덱스 ZaSeoff-Chu 시퀀스의 사용 가능한 모든 순환 시프트를 logical index rootSequenceIndexHighSpeed (구성된 경우 세트 2의 경우) 또는 logical index RACH_ROOT_SEQUENCE(세트 1의 경우)를 포함하여 찾을 수 있다. 여기서 rootSequenceIndexHighSpeed 및 RACH_ROOT_SEQUENCE는 시스템 정보의 일부로서 브로드 캐스팅 된다. 64 개의 프리앰블이 단일 루트 Zadoff-Chu 시퀀스로부터 생성 될 수없는 경우에, 추가의 프리앰블 시퀀스는 모든 64 개의 시퀀스가 발견 될 때까지 연속적인 논리 인덱스를 갖는 루트 시퀀스로부터 획득된다.

2. 랜덤 액세스 프리앰블이 전송 된 후, UE는 시스템 정보에 의해 표시된 랜덤 액세스 응답 수신 창 내에서 DL-SCH상에서 MAC에 의해 생성 된 랜덤 액세스 응답 ("Msg2"로 지칭 될 수 있음) 또는 핸드 오버 명령을 수신하려고 시도한다. 구체적으로, 랜덤 액세스 응답 정보는 MAC PDU 형태로 전송되고, MAC PDU는 PDSCH (Physical Downlink Shared Channel)을 통해 전송된다.

UE가 PDSCH를 통해 전송 된 정보를 적절히 수신할 수 있도록 하기 위해, PDCCH도 함께 전송된다. eMTC의 경우 MPDCCH가 새로 도입되었다. MPDCCH는 다운 링크 제어 정보를 운반하고

인 연속적인 BL/CE DL 서브 프레임을 통해 전송된다. 각각의

BL/CE DL 서브 프레임 내에서, MPDCCH는 하나 또는 여러 개의 연속적인 강화된 제어 채널 요소(ECCE)의 집합을 사용하여 전송되며, 여기서 각 ECCE는 복수의 강화 된 자원 요소 그룹 (EREG)으로 구성된다. 또한, MPDCCH에 대한 협 대역은 SIB2 파라미터 mpdcch-NarrowbandsToMonitor에 의해 결정된다.

MPDCCH는 PDSCH를 수신 할 UE에 관한 정보, PDSCH의 무선 자원의 주파수 및 시간 정보, PDSCH의 전송 포맷 등을 포함한다. UE가 목적지로 향하는 MPDCCH를 성공적으로 수신하면, UE는 MPDCCH의 정보 항목에 따라 PDSCH를 통해 전송된 랜덤 액세스 응답을 적절히 수신한다. 랜덤 액세스 응답은 랜덤 액세스 프리앰블 식별자(ID), UL 그랜트 (업 링크 무선 자원), C-RNTI 및 시간 정렬 명령 (TAC)을 포함한다. 위에서, 랜덤 액세스 프리앰블 식별자가 필요한 이유는, 단일 랜덤 액세스 응답이 하나 이상의 UE에 대한 랜덤 액세스 응답 정보를 포함하는 바, 랜덤 액세스 프리앰블 식별자는 어느 UE에게 UL 그랜트가 일시적인지를 알려주기 때문이다. C-RNTI 및 TAC가 유효합니다. 랜덤 액세스 프리앰블 식별자는 단계 1에서 UE에 의해 선택된 랜덤 액세스 프리앰블과 동일하다. 랜덤 액세스 응답에 포함 된 UL 그랜트는 CE mode에 의존한다.

3. 단말은 자신에게 유효한 랜덤 액세스 응답을 수신하면, 랜덤 액세스 응답에 포함된 정보 항목을 처리한다. 즉, UE는 TAC를 적용하고 임시 C-RNTI를 저장한다. 또한, 단말은 UL-SCH에 대한 UL grant를 이용하여 자신의 버퍼 또는 새로 생성된 데이터에 저장된 스케쥴 된 데이터 ("Msg3"이라 칭함)를 기지국으로 전송한다. 이 경우, UL 그랜트에 포함 된 데이터에는 UE의 식별자가 포함되어야 한다. 그 이유는 경쟁 기반의 랜덤 액세스 절차에서 BS가 랜덤 액세스 절차를 수행하는 UE를 결정할 수 없고, 나중에 충돌을 해결하기 위해 BS는 UE를 식별해야 하기 때문이다. UE의 식별자를 포함하는 두 가지 유형의 방법이 있다. 첫 번째 방법은 랜덤 액세스 절차 이전에 단말이 해당 셀에 이미 할당 된 유효한 셀 식별자를 가지고 있는 경우, UL 그랜트를 통해 자신의 셀 식별자를 전송하는 것이다. 한편, 랜덤 액세스 절차 이전에 단말이 유효한 셀 식별자를 할당받지 못한 경우, 단말은 자신의 고유 식별자 (예: S-TMSI) 또는 랜덤 ID를 데이터에 포함시켜 전송한다. 일반적으로 고유 식별자는 셀 식별자보다 길다. UE가 UL 그랜트를 통해 데이터를 전송할 때, UE는 경합 해결 타이머를 시작한다.

4. UE가 랜덤 액세스 응답에 포함 된 UL 그랜트를 통해 자신의 식별자를 포함하는 데이터를 전송 한 후, UE는 경합 해결 ("Msg4"로 지칭 될 수 있음)을 BS로부터 명령을 기다린다. 즉, 특정 메시지를 수신하기 위해, UE는 MPDCCH를 수신하려고 시도한다. MPDCCH를 수신하는 방법에는 두 가지가 있다. 상술한 바와 같이, UL 그랜트를 통해 전송된 UE의 식별자가 셀 식별자 인 경우, UE는 자신의 셀 식별자를 이용하여 MPDCCH를 수신하려고 시도하고, 식별자가 고유 식별자인 경우, UE는 랜덤 액세스 응답에 포함 된 임시 C-RNTI 사용하여 MPDCCH를 수신하려 시도한다. 이후, 전자의 경우, 경합 해결 타이머가 만료되기 전에 MPDCCH가 셀 식별자를 통해 수신될 때, UE는 랜덤 액세스 절차가 정상적으로 수행되었다고 결정하고 랜덤 액세스 절차를 종료한다. 후자의 경우, 경합 해결 시간이 만료되기 전에 UE가 임시 셀 식별자를 통해 MPDCCH를 수신하면, UE는 MPDCCH에 의해 지시된 PDSCH에 의해 전송된 데이터를 검사한다. 데이터 컨텐츠가 고유 식별자를 포함하는 경우, UE는 랜덤 액세스 절차가 정상적으로 수행되었다고 결정하고 랜덤 액세스 절차를 종료한다.

랜덤 액세스 절차가 완료되면 MAC 엔티티는 다음을 수행해야 한다.

-명시적으로 시그널링 된 ra-PreambleIndex 및 ra-PRACH-MaskIndex를 버린다.

-Msg3 버퍼에서 MAC PDU의 전송에 사용된 HARQ 버퍼를 비운다.

확장된 DRX(Extended Discontinuous Reception)

LTE DRX 13에는 유휴 및 연결 모드 모두에 대해 확장 DRX주기가 도입되어 UE가 자주 도달할 필요가 없을 때 UE 전력을 추가로 절약할 수 있다. 유휴 모드의 경우 가능한 최대 DRX주기 길이는 43.69분으로 연장되고 연결 모드의 경우 최대 DRX주기는 10.24 초까지 연장된다. SFN은 1024 개의 무선 프레임(즉, 10.24초)마다 랩핑되므로 eDRX는 하이퍼-SFN(H-SFN)주기를 도입하여 UE와 네트워크 간의 페이징 조정에 확장된 공통 시간 참조를 사용할 수 있다. H-SFN은 셀에 의해 브로드 캐스트되고 SFN이 랩핑 될 때마다 (즉, 10.24 초마다) 1씩 증가한다. 최대 eDRX주기는 256 개의 하이퍼 프레임에 해당한다.

유휴 모드에서 eDRX 사이클로 구성된 UE는 페이징 전송 윈도우 (PTW) 동안 페이징을 위해 제어 채널을 모니터링 한다. PTW는 페이징 하이퍼-프레임(PH)에 의해 정의된 시작 시간에 주기적이며, 이는 eDRX 사이클 및 UE 아이덴티티의 함수로서 이동성 관리 엔티티 (MME), UE 및 eNB에 의해 알려진 공식에 기초한다. PTW 동안, UE는 PTW의 기간 동안 또는 UE에 대한 페이징 메시지가 수신 될 때까지 레거시 DRX 사이클(TDRX)에 따라 페이징을 모니터링 한다. PTW 외부의 유휴 시간 동안, UE 전력(Pdeep_sleep)은 일반적으로 PTW(Psleep)내의 슬립 전력보다 훨씬 낮을 것이다. 딥 슬립 상태로의 전이는 순간적이지 않으며, UE가 컨텍스트를 비 휘발성 메모리에 로드하거나 저장하기 위해 약간의 준비 시간을 필요로 한다. 따라서 딥 슬립 상태에서 절전 기능을 최대한 활용하려면 eDRX주기 (TeDRX)가 충분히 길고 PTW가 가능한 작아야 한다.

NR은 다양한 5G 서비스들을 지원하기 위한 다수의 numerology(또는 subcarrier spacing(SCS))를 지원한다. 예를 들어, SCS가 15kHz인 경우, 전통적인 셀룰러 밴드들에서의 넓은 영역(wide area)를 지원하며, SCS가 30kHz/60kHz인 경우, 밀집한-도시(dense-urban), 더 낮은 지연(lower latency) 및 더 넓은 캐리어 대역폭(wider carrier bandwidth)를 지원하며, SCS가 60kHz 또는 그보다 높은 경우, 위상 잡음(phase noise)를 극복하기 위해 24.25GHz보다 큰 대역폭을 지원한다.

NR 주파수 밴드(frequency band)는 2가지 type(FR1, FR2)의 주파수 범위(frequency range)로 정의된다. FR1, FR2는 아래 표 42와 같이 구성될 수 있다. 또한, FR2는 밀리미터 웨이브(millimeter wave, mmW)를 의미할 수 있다.

Narrowband (NB)-LTE는 LTE system의 1 PRB(Physical Resource Block)에 해당하는 system BW를 갖는 낮은 complexity, 낮은 power consumption을 지원하기 위한 system이다. 이는 주로 machine-type communication (MTC)와 같은 device를 cellular system에서 지원하여 internet of things (IoT)를 구현하기 위한 통신 방식으로 이용될 수 있다. 기존의 LTE의 subcarrier spacing 등의 OFDM parameter들을 LTE와 같은 것을 사용함으로써 추가적인 band 할당 없이 legacy LTE band에 1 PRB를 NB-LTE 용으로 할당하여 주파수를 효율적으로 사용할 수 있는 장점이 있다. NB-LTE의 physical channel은 downlink의 경우, NPSS(Narrowband Primary Synchronization Signal)/NSSS(Narrowband Secondary Synchronization Signal), NPBCH(Narrowband Physical Broadcast Channel), NPDCCH/NEPDCCH, NPDSCH 등으로 정의하고, LTE와 구별하기 위해 N을 더해서 부르기로 한다.

Legacy LTE 및 LTE eMTC에서 semi-persistent scheduling (SPS) 이 도입 되어 사용되고 있다. 최초, 단말은 RRC signaling 으로 SPS configuration setup 정보를 수신한다. 이어서, 단말이 SPS activation DCI (with SPS-C-RNTI)를 기지국으로부터 수신하게 되면, RRC signaling을 통해 받은 SPS configuration 정보와 해당 DCI에 포함되어 있는 resource scheduling 정보, MCS 정보 등을 사용하여 SPS가 동작 하게 된다.

단말이 기지국으로부터 SPS release DCI (with SPS-C-RNTI)를 수신하게 되면, SPS가 해제 된다. 이후, 단말이 다시 SPS activation DCI (with SPS-C-RNTI)를 수신하게 되면, 앞서 설명한 것과 같이 SPS가 동작하게 된다. 만일 단말이 SPS release DCI (with SPS-C-RNTI)를 수신한 뒤, RRC signaling으로 SPS configuration release 정보를 수신한 경우, 해당 단말은 다시 SPS configuration setup 정보를 수신하기 전까지 (SPS-C-RNTI 값을 모르기 때문) SPS activation DCI를 검출할 수 없다.

본 명세서에서 사용하는 'search space를 모니터링 한다'라는 의미는, 해당 search space를 통해 수신하고자 하는 DCI format에 따라 특정 영역만큼의 NPDCCH를 decoding 한 후 해당 CRC를 미리 약속된 특정 RNTI 값으로 scrambling하여 원하는 값이 맞는지를 확인하는 과정을 의미한다. 추가적으로, NB-LTE system에서 각 UE는 single PRB를 각각의 carrier로 인식하고 있기 때문에, 본 명세서에서 언급하고 있는 PRB는 carrier와 같은 의미를 지니고 있다고 할 수 있다. 본 명세서에서 언급하는 DCI format N0, N1, N2는 3GPP TS 36.212 표준에 나와있는 DCI format N0, N1, N2를 의미한다.

또한, 앞서 살핀 내용들(3GPP system, frame structure, NB-IoT 시스템 등)은 후술할 본 명세서에서 제안하는 방법들과 결합되어 적용될 수 있으며, 또는 본 명세서에서 제안하는 방법들의 기술적 특징을 명확하게 하는데 보충될 수 있다.

또한, 본 명세서에서 제안하는 자원 선택 방법은 앞서 설명한 IA(initial access), RA(random access) 및 DRX(discontinuous reception) 절차들과 각각 또는 하나 이상 결합되어 적용될 수 있다.

1. 초기 접속 (initial access, IA)

본 명세서에서 제안하는 NB-IoT system에서 SPS 관련 동작은 앞서 설명한 initial access 절차 이후에 수행될 수 있다.

먼저, UE operation과 관련하여 설명한다.

UE는 본 명세서에서 제안하는 방법들을 수행하기 위해 define되거나 configure되는 parameter들(또는 제어 정보)를 (1) initial access 절차를 통해 수신되는 signaling (예: DCI, MAC CE, reference signal, synchronization signal 등)을 통해 기지국으로부터 configure 받을 수 있거나 또는 (2) initial access 절차 이후 RRC connected state에서 수신되는 signaling (예: DCI, MAC CE, reference signal, synchronization signal, RRC signaling 등)을 통해 configure 받을 수 있다.

그리고, UE는 위에서 수신된 parameter들에 기초하여 initial access 이후에 본 명세서에서 제안하는 방법들을 수행할 수 있다.

다음으로, 기지국 operation과 관련하여 설명한다.

기지국은 본 명세서에서 제안하는 방법들을 수행하기 위한 parameter들(또는 제어 정보)를 (1) initial access 절차를 통해 configure하고, configure된 parameter들을 특정 signaling (예: DCI, MAC CE, reference signal, synchronization signal 등)을 통해 UE로 전송하거나 또는, (2) initial access 절차 이후 RRC connected state에서 configure하고, configure된 parameter들을 특정 signaling (예: DCI, MAC CE, reference signal, synchronization signal, RRC signaling 등)을 통해 UE로 전송할 수 있다.

그리고, 기지국은 해당 parameter들에 기초하여 initial access 이후에 본 명세서에서 제안하는 방법들을 수행할 수 있다.

2. 임의 접속 (random access, RA)

본 명세서에서 제안하는 NB-IoT system에서 SPS 관련 동작은 앞서 설명한 random access 절차 이후에 수행될 수 있다.

먼저, UE operation과 관련하여 설명한다.

UE는 본 명세서에서 제안하는 방법들을 수행하기 위해 define되거나 configure되는 parameter들(또는 제어 정보)를 (1) random access 절차를 통해 수신되는 signaling (예: DCI, MAC CE, reference signal, synchronization signal 등)을 통해 기지국으로부터 configure 받을 수 있거나 또는 (2) random access 절차 이후 RRC connected state에서 수신되는 signaling (예: DCI, MAC CE, reference signal, synchronization signal, RRC signaling 등)을 통해 configure 받을 수 있다.

그리고, UE는 위에서 수신된 parameter들에 기초하여 random access 이후에 본 명세서에서 제안하는 방법들을 수행할 수 있다.

다음으로, 기지국 operation과 관련하여 설명한다.

기지국은 본 명세서에서 제안하는 방법들을 수행하기 위한 parameter들(또는 제어 정보)를 (1) random access 절차를 통해 configure하고, configure된 parameter들을 특정 signaling (예: DCI, MAC CE, reference signal, synchronization signal 등)을 통해 UE로 전송하거나 또는, (2) random access 절차 이후 RRC connected state에서 configure하고, configure된 parameter들을 특정 signaling (예: DCI, MAC CE, reference signal, synchronization signal, RRC signaling 등)을 통해 UE로 전송할 수 있다.

그리고, 기지국은 해당 parameter들에 기초하여 random access 이후에 본 명세서에서 제안하는 방법들을 수행할 수 있다.

3. 불연속 수신 (discontinuous reception, DRX)

본 명세서에서 제안하는 NB-IoT system에서 SPS 관련 동작은 앞서 설명한 DRX cycle의 on duration 동안 NPDCCH(또는 MPDCCH)를 수신하고, RRC connected state로 천이(transition)한 후에 수행될 수 있다..

먼저, UE operation과 관련하여 설명한다.

UE는 본 명세서에서 제안하는 방법들을 수행하기 위해 define되거나 configure되는 parameter들(또는 제어 정보)를 (1) DRX 동작과 관련하여 수신되는 signaling (예: DCI, MAC CE, reference signal, synchronization signal, RRC signaling 등)을 통해 기지국으로부터 configure 받을 수 있거나 또는, (2) paging message 를 통해 configure 받을 수 있거나 또는, (3) RRC connected state에서 RRC signaling을 통해 configure 받을 수 있다.

그리고, UE는 위에서 수신된 parameter들에 기초하여 DRX에서 paging을 수신하고 RRC connected state에서 본 명세서에서 제안하는 방법들을 수행할 수 있다.

다음으로, 기지국 operation과 관련하여 설명한다.

기지국은 본 명세서에서 제안하는 방법들을 수행하기 위한 parameter들(또는 제어 정보)를 (1) DRX와 관련된 절차를 통해 configure하고, configure된 parameter들을 특정 signaling (예: DCI, MAC CE, reference signal, synchronization signal, RRC signaling 등)을 통해 UE로 전송하거나, 또는 (2) paging message 를 통해 UE로 전송하거나 또는, (3) RRC signaling을 통해 UE로 전송할 수 있다.

그리고, 기지국은 해당 parameter들에 기초하여 DRX에서 paging을 전송한 이후에 본 명세서에서 제안하는 방법들을 수행할 수 있다.

다만, 위에서 설명한 내용들은 일례로서, 본 명세서에서 제안하는 방법들을 수행하기 위한 parameter 설정과 UE/기지국 operation은 본 문서 전체에서 언급하는 동작들과 관련되어 수행될 수 있다.

제 1 실시 예: PUR에 대해 MSG1 및/또는 MSG2 없는 EDT

본 명세서에서 PUR은 Preconfigured UL resource의 약어를 의미하며, EDT는 Early Data Transmission의 약어를 의미한다.

Rel. 15 NB-IoT/eMTC에 early data transmission (EDT)가 정의되었다. 이때, EDT는 단말이 RACH procedure를 진행하면서 MSG3를 통해 UL data를 전송하고 MSG4를 통해 UL data에 대한 confirm을 받고, 이후 단말이 RRC connected mode로 진입하지 않을 수 있는 기술을 의미한다.

좀 더 자세히 설명하면, EDT는 RACH configuration을 통해 RACH resource 관련 parameter들을 SIB(System Information Block)를 통해 지시 받는다. 또한, EDT를 전송하기 위한 MSG1(i.e., NPRACH preamble index)도 기지국이 지시해 준다. 단말은 기지국이 지시해준 EDT 용도의 NPRACH preamble을 선택하여 전송하면, 기지국은 RAR(Random Access Response)의 UL grant를 통해 해당 단말이 요청한 EDT가 가능한지 또는 불가능한지 여부를 단말에게 지시해줄 수 있다. 즉, RAR의 MCS index field를 통해 legacy MCS index 중에 하나를 기지국이 지시해주면, 단말은 EDT가 불가능하다고 판단하고 legacy RACH procedure를 진행하게 되고, RAR의 MCS index field를 통해 legacy MCS index가 아닌 EDT 용도의 MCS index 중에 하나를 기지국이 지시해주면 단말은 EDT가 가능하다고 판단하고 MSG3 전송을 준비한다. 아래 표 43은 fallback 동작을 위한 legacy MCS index를 나타내고, 아래 표 44는 EDT를 위한 MCS index를 나타낸다. Legacy MCS index란 {000, 001, 010}을 지시하고, EDT MCS index란 {011, 100, 101, 110, 111}을 지시한다.

다음으로, 단말은 RAR의 UL grant가 지시해준 parameter들(e.g., subcarrier spacing, subcarrier index, MCS index, repetition number, scheduling delay 등)를 기반으로 MSG3 전송을 수행한다. 이 때, RACH procedure와 가장 큰 차이점은 전송할 수 있는 TBS가 88bit 보다 증가했고 선택할 수 있는 TBS 종류가 존재한다는 점이다. 기지국은 higher layer signaling을 통해 CE level 별로 사용 가능한 Maximum TBS (i.e., edt-TBS)를 지시해준다. 이때, Maximum TBS가 될 수 있는 값은 8개 중 하나로 정의되어 있다. 특징적으로, 해당 Maximum TBS 각각은 자기 자신보다 작은 TBS들을 최대 3개까지 더 가질 수 있다. 이를 표로 나타내면 표 45와 같다. 즉, 표 45는 각 최대 TBS에 대한 최대 TBS 및 작은 TBS의 일례를 나타낸 표이다.

또한, 기지국은 단말에게 small TBS를 사용해도 되는지 여부를 나타내는 higher layer parameter인 edt-smallTBS-Enabled를 SIB를 통해 지시해줄 수 있다. 만약 small TBS를 사용해도 된다고 기지국이 허락한 경우(i.e., edt-smallTBS-Enabled가 true인 경우), 단말은 자신의 TBS를 계산하여 configure 받은 Maximum TBS 값의 subset 안에 있는 small TBS들 중 하나를 선택하여 UL data(i.e., MSG3)를 전송할 수 있다. 추가적으로, 단말의 BD 부담을 줄여주기 위해 기지국은 각 Maximum TBS에 따라 가능한 small TBS를 모두 사용하도록 허락하는 것이 아닌 일부만 사용하도록 허락하는 higher layer parameter인 edt-SmallTBS-Subset를 SIB를 통해 지시해줄 수 있다. Maximum TBS 값과 edt-SmallTBS-Subset이 enable 되었는지 여부에 따라 단말은 표 46과 같이 선택할 수 있는 TBS의 candidate이 달라지게 된다. 예를 들어, Maximum TBS 값이 936이고 edt-SmallTBS-Subset가 enable된 경우 단말은 {328, 504, 712, 936} 이 아닌 {504, 936} 중 하나를 선택하여 MSG3를 전송해야 한다. 표 46은 MSG3 NPUSH에 대한 EDT TBS의 일례를 나타낸 표이다.

추가적으로, 단말이 전송할 MSG3의 실제 repetition 값은, 기지국이 Maximum TBS 값을 고려하여 지시해 준 MSG3 repetition 값에, 단말이 자신이 선택한 small TBS 값과 Maximum TBS 값을 사용하여 미리 약속된 방식에 기반하여 결정할 수 있다. 3GPP TS 문서에 정의된 계산 방식은 다음과 같다.

“The repetition number for Msg3 is the smallest integer number of L value that is equal to or larger than

, where

is the selected TBS for Msg3, and

is given by higher layer parameter edt-TBS”

MSG3를 이와 같이 전송한 단말은 이후 RACH procedure와 동일하게 MSG4를 수신하고 MSG3 retransmission 과정도 동일하게 진행할 수 있다. 마지막으로, RACH procedure와 다른 점은 앞에서도 언급한 것과 같이 RRC connection mode로 진입하지 않고 RACH procedure를 마칠 수 있다는 것이다.

방법 1: PUR에 대한 MSG1 없는 EDT(EDT without MSG1 for preconfigure UL resource)

앞서 설명한 것과 같이, EDT는 결국 RACH procedure를 사용하는 동작이기 때문에, RACH procedure와 같이 Preamble (MSG1)전송, RAR(MSG2) 수신, MSG3 전송, MSG4 수신의 4단계로 이루어져 있다. 이때, idle mode PUR(i.e., preconfigured UL resource)은 단말의 Uplink TA 가 확보된 상황에서 전송하는 것을 고려하고 있기 때문에 EDT에서 MSG1을 전송하지 않은 채 MSG2, MSG3, MSG4의 3단계로 이루어진 procedure를 PUR에 적용해 볼 수 있다. 이와 같은 방법을 도입하게 되면 단말이 MSG1을 실제 전송하지 않은 채 UL data를 전송할 수 있게 되기 때문에 단말의 power saving 효과가 존재한다. 하지만, 단말이 MSG1을 실제 전송하지 않으면서 발생할 수 있는 문제점(e.g., RA-RNTI 계산, RAPID 등)을 해결하기 위해 다음과 같은 방법을 제안한다.

우선, 기지국은 PUR 관련 configuration을 단말에게 system information 혹은 RRC signaling을 통해 지시한다고 설정할 수 있다. 이때, 기지국은 해당 configuration을 지시해줄 때, 단말이 실제로 MSG1을 전송하지 않더라도 virtual MSG1을 전송했다고 가정할 수 있는 가상의 preamble index, CE level, starting subframe, TX period, start SF offset 등을 단말에게 지시한다고 설정할 수 있다. 특징적으로, 해당 virtual MSG1에 대한 RACH resource는 기지국이 할당 하지 않는다고 설정할 수도 있는데, 이는 기지국의 resource utilization 측면에서도 장점을 갖는다.

단말은 이와 같은 정보를 기지국으로부터 수신하여 MSG1을 전송했다고 가정할 수 있는 virtual RAPID, virtual RA-RNTI 등을 계산해 낼 수 있고, 해당 정보를 바탕으로 RAR(MSG2)를 수신한다고 설정할 수 있다. 즉, 단말은 EDT-like resource 중에서 (설정받은) 일부 구간(virtual RA-RNTI로 유도되는)에 대해서만 마치 MSG1을 전송한 것처럼 생각하고, 이와 연동된 common search space(e.g., Type2 CSS)를 monitoring하여 RAR을 기대한다고 설정할 수 있다.

이후, 단말이 virtual RA-RNTI와 virtual RAPID를 통해 RAR을 검출하게 되면, 기지국이 해당 EDT-like resource에 PUR을 RAR에서 UL grant처럼 임시로 마련했다고 가정하고, 뒤따르는 EDT MSG3, MSG4의 과정을 수행할 수 있다.

특징적으로, 이때 RAR을 구성하는 내용을 보면 도 14와 같다.

도 14는 본 명세서에서 제안하는 NB-IoT를 위한 MAC RAR 포맷의 일례를 나타낸 도이다.

기지국이 실제 MSG1을 수신하고 전송하는 MSG2가 아니기 때문에, 기지국이 상기 MAR RAR의 구성 내용 중 필요에 따라 변형하여 사용한다고 설정할 수도 있다. 예를 들어, 기지국은 MAC RAR의 Timing advance command field를 통해 PUR 동작 중인 단말에게 TA update 정보를 전달한다고 설정할 수 있다. 이때 TA validity에 사용되는 해당 단말의 UL data는 바로 직전에 전송했던 PUR의 DMRS와 같은 것을 통해 기지국이 계산해 낸다고 설정할 수 있다. 이 경우 Timing advance command field가 실제 RACH procedure 중에 필요한 만큼 용량이 확보되어 있기 때문에 어느 정도 TA가 맞아있는 단말(e.g., PUR 동작을 수행하고 있는 단말)에게는 더 많고 유용한 정보를 포함할 수 있다. 예를 들면, TA 값이 양의 값인지 음의 값인지를 나타내는 정보를 Timing advance command field의 가장 앞 bit (MSB, Most Significant Bit)에 넣고 나머지 field를 사용하여 TA값의 크기를 지시해 준다고 설정할 수도 있다. 혹은, 바로 직전의 TA 값에서 변화량만큼을 지시해준다고 설정할 수도 있다. 이와 같은 방법을 적용하면 단말에게 더 정확한 TA 값을 전달해 줄 수 있다는 장점이 있다. 추가적으로, 해당 timing advance command field에 TA 대신 TPC가 전송되는 것도 고려될 수 도 있다.

이 때, 단말이 MSG1을 전송한 것으로 가정할 수 있는 서브프레임 혹은 시간 자원 즉, 가상 MSG1 자원은 기존 MSG1을 전송할 수 있는 자원들 전체 혹은 일부로 설정되거나, 혹은 기존 MSG1 전송 자원과 독립적으로 설정될 수 있다. 혹은, RAR을 수신할 자원이 직접 설정될 수 있다. 이러한 설정은 기지국이 SIB 등의 RRC signaling을 통해서 단말에게 전달할 수 있다. 또한, RAR을 수신한 단말은 해당 RAR에 의한 MSG3 스케줄링이 한 번에 그치는 것이 아니라 RAR 수신 이후부터 복수의 가상 MSG1 자원, 혹은 복수의 RAR을 수신하도록 설정한 자원 동안 유효하게 적용되어 MSG3 전송을 지속할 수 있다. 이 지속 시간은 특정 타이머 값이 종료될 때까지 계속되거나 또는 기지국으로부터 SIB 혹은 RAR 등을 통해서 signaling될 수 있다. 이와 같이 설정하면, 한번의 RAR을 사용하여 복수 개의 MSG3(i.e., UL data)를 전송할 수 있기 때문에 단말의 battery saving 측면에서 장점이 있다.

또 다른 일례로서, MSG2가 MSG3를 scheduling 하는 목적이 아닌 다른 용도로 사용될 수 있는 방법을 추가적으로 고려할 수 있다. 예를 들어, 기지국이 configure 해준 PUR이 semi-persistent 하고, 해당 주기가 수 sec 단위로 긴 상황을 고려하는 경우, 예상치 못한 시점에서 기지국이 해당 PUR을 다른 UE를 위해 scheduling 해야만 할 상황이 발생할 수도 있게 되고, 기지국은 해당 PUR이 valid 한지 여부를 단말에게 알려주기 위한 용도로 MSG3/MSG4 앞에 MSG2를 전송하는 것을 고려할 수 있다. 이때, 해당 MSG2는 random access 과정의 MSG2와 별개의 구조로도 구성될 수 있다. 예를 들어, MSG3 전송 시점 앞에 항상 MSG2가 전달되는 구조가 아닐 수 있으며, MSG2가 전달될 수 있는 search space의 주기는 MSG3 자원의 주기보다 더 긴 주기로 설정될 수도 있다. 다른 방법으로, 기지국이 MSG2를 전송해주는 상황이 단말에게 MSG3 PUR이 invalid하다는 것을 알린다고 설정할 수도 있다. 즉, 단말은 MSG3 PUR에 앞서 MSG2가 수신되지 않는 경우에만 해당 MSG3 PUR이 valid 하다고 판단할 수도 있다. 또한, 기지국이 판단하여 MSG3 PUR을 특정 기간 동안 사용하지 못하도록 설정하거나, MSG3 PUR에 대한 reconfiguration이 발생되는 경우에만 단말에게 MSG2가 전송되도록 설정할 수도 있다. 이와 같은 방법과 같이, MSG2가 MSG3를 scheduling 하는 목적이 아닌 경우, MSG3 transmission을 위한 scheduling 정보를 기지국이 SIB 혹은 dedicated RRC message를 통해 단말에게 전달해준다고 설정할 수 있다.

방법 2: PUR에 대한 MSG1 및 MSG2가 없는 EDT (EDT without MSG1 and MSG2 for preconfigure UL resource)

앞서 살핀 방법 1은 EDT 중 단말이 MSG1만 전송하지 않은 채 나머지 MSG2, MSG3, MSG4를 통해 PUR 동작을 수행하는 것이다. 분명한 것은 EDT 대비 MSG1을 전송하지 않았기 때문에 단말의 battery saving 측면에서 이득이 있었지만, MSG2 (RAR)을 수신하기 위해 search space를 모니터링 해야하는 부담이 여전히 남아있다. 따라서, 방법 2는 EDT 중 MSG1과 MSG2 둘 다 수행하지 않은 채 MSG3, MSG4를 통해 PUR 동작을 수행하는 방법에 관한 것이다. 특징적으로, MSG2를 실제 수신하지 않으면서 발생할 수 있는 문제점(e.g., UL grant 등)을 해결하기 위해 다음과 같은 방법을 제안한다.

우선, 기지국은 PUR 관련 configuration을 단말에게 system information 혹은 RRC signaling을 통해 지시한다고 설정할 수 있다. 이때, 기지국은 해당 configuration을 지시해줄 때, 단말이 실제로 MSG2를 수신하지 않더라도 virtual MSG2를 수신했다고 가정할 수 있는 가상의 parameter (e.g., UL grant fields, TA, TC-RNTI)들을 단말에게 system information 혹은 RRC signaling을 통해 지시한다고 설정할 수 있다. 추가적으로, 기지국은 단말에게 MSG3를 전송할 수 있는 time/frequency 정보를 system information 혹은 RRC signaling을 통해 지시해준다고 설정할 수 있다.

이때, 상기 time 정보란 MSG3를 전송할 수 있는 resource가 갖는 period, starting SF offset 등이 될 수 있고, 상기 frequency 정보란 PRB index 등이 될 수 있다. 또한, idle mode 단말들이 어느 CE level에 있는지 모두 파악하고 있지 못할 수 있기 때문에 각 CE level 별로 MSG3를 전송할 수 있는 자원이 갖는 period, starting SF offset, PRB index 등을 지시해줄 수 있다. 혹은, PRB index 별로 최대로 가질 수 있는 MSG3 resource 개수를 정의할 수 있고, 이 값은 해당 Cell에서 지원하는 MAX CE level 보다 작거나 같을 수 있다. 이때에도 각 resource 별 period, starting SF은 독립적으로 설정될 수 있다.

이후, 단말은 PUR 동작을 위해 기지국이 configure 해준 위치에 (EDT like) MSG3를 전송할 수 있고, EDT procedure에 따라서 MSG4 수신까지 완료 할 수 있다.

이 때, 단말은 MSG3을 MSG1 전송이나 MSG2 수신 없이 지속하더라도 매 MSG3 전송 이전, 혹은 MSG3 전송이 가능하도록 configure된 시점 중 일부 configure된 시점들에 대하여 해당 시점 이전에 MSG2 검출을 시도할 수 있다. 이때, 단말이 기지국이 전송한 MSG2를 검출한 경우, 단말은 기지국이 지시해준 MSG2를 통하여 MSG3를 전송할 시간/주파수 자원, TA 값, UL TXP 값 등을 조정하고 이를 적용하여 이후 단말이 전송할 MSG3 전송들에 사용할 수 있다. 또한, 해당 RAR을 통해서 MSG3 전송을 중단할지 재개할지 여부를 기지국이 단말에게 지시할 수도 있다. 이와 같은 방법을 적용하면, 기지국이 좀 더 능동적으로 단말의 UL data 전송 정보를 수정하면서 효율적인 자원 관리를 할 수 있다는 장점이 있다.

이와 같은 방법 2를 도입하게 되면, 단말이 MSG1을 실제 전송하지 않고 MSG2도 수신하지 않은 채 UL data를 전송할 수 있게 되기 때문에 MSG1 전송 파워, MSG2 수신 파워 등을 save할 수 있다는 측면에서 이득이 있다.

제 2 실시 예: PUR을 위한 자원 선택 방법

Rel. 16 NB-IoT에서 idle mode의 preconfigured UL resource (PUR)에 단말이 UL data를 전송하는 개념을 논의하고 있다. 이를 위해, 기지국은 단말이 idle mode에서 Uplink TA가 valid 한 상황에서 UL data를 전송하기 위한 preconfigured UL resource를 SIB 혹은 RRC signaling을 통해 지시해줄 수 있다.

이때, preconfigured UL resource를 각 단말에게 dedicated resource 형태로 설정해 줄 수도 있고, 복수의 단말들에게 shared resource 형태로 설정해 줄 수도 있다. 일반적으로, dedicated resource 형태는 어떤 단말이 또는 어느 시점에 혹은 얼만큼의 정보를 전송할지 예측 가능한 UL data에 대해 정의해 줄 수 있다. 즉, dedicated resource 형태는 UL resource를 항상 점유해야 한다는 점에서 resource utilization 측면에서 단점이 있으나, 단말이 각자의 dedicated resource가 있기 때문에 contention 없이(i.e., contention free) UL data를 보낼 수 있다는 장점이 있다. 반면, shared resource 형태는 어떤 단말인지, 어느 시점인지, 얼만큼의 정보인지도 예측하지 못할 UL data에 대해 정의해 줄 수 있다. 즉, shared resource 형태는 단말이 contention based로 동작해야 한다는 점에서 단점이 있을 수 있으나, dedicated resource 형태에 비해 resource utilization 측면에서 자유로운 측면이 있다. 예를 들어, 좀 더 긴 주기로 만들어 줄 수 있거나 또는 PUR을 희망하는 다수 개의 단말들을 위해 모든 resource를 다 준비할 필요가 없기 때문이다.

방법 1: TBS(Trasport Block Size)에 따른 자원 선택 방법

방법 1은, 단말이 전송할 UL data의 TBS에 따라 기지국으로부터 configure된 UL resource 내에서 단말이 한번 더 UL resource를 선택한다고 설정할 수 있다. 이때, 앞서 언급한 두 가지의 resource 형태(dedicated resource, shared resource)에 따라 아래와 같이 자세하게 나눠서 정리할 수 있다.

방법 1-1: Dedicated resource

기지국이 PUR을 희망하는(또는 요청하는) 각 단말에게 dedicated resource를 지시해 줄 때 start subframe offset, subcarrier index, carrier index 등을 지정해 줄 수 있다. 이때, 단말이 얼만큼의 정보를 전송할지 기지국이 예측하지 못했다면, TBS는 autonomous 하게 선택하도록 설정할 수도 있다. 가장 간단하게는, early data transmission (i.e., EDT)에서 도입된 autonomous TBS selection 방법을 방법 1-1에서도 차용한다고 설정할 수 있다.

제 1 실시 예에서 언급된 것과 같이, EDT에 도입된 autonomous TBS selection 방법을 그대로 적용해도 큰 문제는 없으나, system optimization을 위해 다음과 같은 방법을 추가로 고려할 수 있다.

Dedicated resource는 PUR을 수행하고 싶은 각 단말에게 dedicated RRC signaling을 통해 PUR 관련 configuration을 전송해 줄 수 있기 때문에, 해당 configuration과 함께 Maximum TBS 값 및 small TBS를 사용해도 되는지 여부를 UE specific 하게 설정해 줄 수 있다. 좀 더 자세히 설명하면, dedicated resource를 사용하여 idle mode에서 data를 전송하려는 단말은 기지국에게 자신이 전송할 data의 성격을 report한다고 설정할 수 있다. 이때, data의 성격이란 해당 단말이 전송하려는 UL data의 전송/발생 주기, UL data의 maximum TBS, UL data의 긴급함의 정도 등일 수 있다. 이때, 특징적으로 단말이 전송하려하는 UL data의 maximum TBS 값은 기지국이 system information(e.g., SIB 등)을 통해 알린 해당 cell에서 제공할 수 있는 maximum TBS 값들 중 하나로 선택된다고 설정할 수 있다. 이와 같이, 단말이 기지국에게 해당 정보를 report하게 되면, 기지국은 해당 정보를 수신하여 해당 단말에게 dedicated PUR을 위한 주기, resource allocation, maximum TBS, small TBS 사용 가능 여부 등을 UE specific 하게 설정해 줄 수 있다. 이와 같이 설정하는 경우, 기지국 입장에서 각 단말이 전송하려 하는 maximum data 양을 잘 판단하여 각 단말에게 Maximum TBS 값을 적절하게 지시해 준다면, SIB를 통해 하나의 maximum TBS 값을 알려주는 것 대비 resource utilization 측면에서 장점을 가질 수 있다.

방법 2: 자원 랜덤화(Resource Randomization) 방법

방법 2-1: Dedicated resource

기지국이 인접 cell 간의 간섭을 최소화 하기 위해 (i.e., interference randomization) 각 단말에게 지시하는 dedicated resource의 위치를 random 하게 설정하는 방법을 고려할 수 있다. 예를 들어, Cell ID 기반의 Pseudo random sequence와 같은 sequence를 바탕으로 실제 configure 받은 dedicated resource를 time/frequency domain 상에서 변경하도록 설정할 수 있다. 이 방법은 UL skipping이 고려되는 경우에 resource collision avoidance를 위해서 고려될 수 있다. 이 때, 주기적인 전송 간격 사이의 randomization은 inter-cell의 loading이 resource 측면에서 충분히 randomization되지 못한 경우에는 긍정적인 효과가 있다.

추가적으로, 해당 dedicated resource의 feedback channel이 있는 경우, 그리고/또는 해당 feedback channel이 여러 dedicated resource들에 걸친 전송 혹은 다수의 단말들에 대한 pending ACK/NACK을 전송하는 경우에, dedicated resource 들과 feedback channel 사이의 time gap 크기를 복수의 UE들 간에 고르게 분포하도록 dedicated resource를 설정할 수 있다.

방법 2-1은 하나의 주기를 가진 resource randomization을 설정하는 방법이었다면, 복수 개의 주기들을 가진 resource randomization을 설정하는 방법을 추가적으로 고려할 수 있다. 일례로, 하나의 주기는 전송 주기 간격 간에 randomization을 지시하고, 다른 하나는 전송 주기 내에서 randomization을 지시한다고 설정할 수 있다. 다른 방법으로, 최초 전송 구간은 legacy interference randomization 방법이 고려되고, 재전송 구간은 추가적인 randomization 방법이 고려된다고 설정할 수 있다.

다른 방법으로, randomization 기준을 time domain 상에서 (N)PSS/(N)SSS 또는 WUS 또는 paging 관련 DL resource와 간격 측면에서 randomization 해주는 방법이 고려될 수 있다. 이 방법은 PUR 동작을 희망하는(또는 요청하는) 단말들의 power saving 측면에서 fairness를 보장해줄 수 있다는 점에서 장점이 있다.

방법 2-2: Shared resource

기지국이 SIB를 통해 shared resource를 단말들에게 지시하면, 복수 개의 단말들이 하나의 shared resource를 통해 서로 다른 정보를 전송하게 된다. 이때, 기지국은 복수 개의 data들을 모두 다 수신할 수 없기 때문에 충돌이 발생한 단말들은 다음 shared resource에 재 전송을 수행해야 한다. 이때, 기지국은 system 성능 향상을 위해 최초 전송에서 충돌이 발생한 단말들 사이의 재 전송 위치는 충돌이 발생하지 않도록 설정할 수 있다. 예를 들어, PUR을 수행하는 단말의 고유 ID와 최초 전송을 수행한 resource의 subframe index, subcarrier index, PRB index 등을 조합하여 재 전송을 수행할 resource를 정의할 수 있다.

추가적으로, 최초 전송이든 재전송이든 단말은 기지국이 지시한 repetition number 만큼 반복 전송을 수행해야 하기 때문에, 해당 반복 전송 간에 resource를 randomization 하여 복수 개의 UE들이 전송한 모든 반복 전송들이 충돌할 수 있는 문제를 방지할 수 있다. 또한, 단말이 선택한 shared resource의 time/frequency 위치에 따라 feedback channel이 전송되는 위치가 결정된다고 설정할 수 있다.

이와 같이 설정하면, 기지국과 단말 간에 PUR 전송을 위한 resource 선택에 있어서 계산량은 증가할 수 있으나, 단말이 전송한 UL data 간 충돌이 줄어들기 때문에 system 전체적인 측면으로 보아 이득이 있을 수 있다.

다른 방법으로, NPRACH resource와 유사하게 기지국이 PUR로 지정된 PRB 내에 resource pool을 configure 해주고, 단말은 미리 약속된 규칙에 따라 sub-PRB 단위의 전송으로 PUR 전송에 대해 random hopping 하는 방법을 고려할 수도 있다. 이 경우에도 앞에서 언급한 것과 유사한 Cell ID, subframe index 기반의 Pseudo random sequence와 같은 sequence를 바탕으로 동작한다고 설정할 수 있다.

상기 언급한 방법은 UL data의 randomization이었다면, 추가적으로 단말이 shared resource 형태의 PUR에서 DMRS sequence hopping pattern을 선택하는 방법을 제안하면 다음과 같다.

기지국은 SIB 등의 higher layer signal을 통해 해당 shared resource 형태의 PUR에서 사용 가능한 DMRS sequence hopping pool을 지시해주고, 단말은 각자의 고유한 UE ID 기반으로 DMRS sequence hopping pattern를 선택하여 전송한다고 설정할 수 있다. 이때, 기지국이 해당 PUR에서 사용 가능한 DMRS sequence hopping pool을 지시해주는 이유는, 이와 같이 설정 하지 않고 단말이 모든 가능한 DMRS sequence hopping candidate 중 하나를 선택할 수 있게 되면, 기지국 입장에서 단말이 어떤 DMRS sequence hopping pattern를 사용했는지 확인하기 위해 수행해야 할 BD 부담이 증가하게 된다. 특징적으로, 단말의 고유한 UE ID 기반으로 DMRS sequence hopping pattern이 선택되었기 때문에 implicit하게 UE ID를 기지국에 제공한 것이 되어 이를 기지국이 재전송 요구 시 사용한다고 설정할 수도 있다.

제 3 실시 예: PUR에 SR(Status Report)/BSR(Buffer Status Report)를 요청하는 방법

기지국이 PUR을 설정할 때, resource 관리 측면에서 가장 간단한 방법인 고정된 UL resource만을 PUR을 위해 할 수도 있고, 또는 기지국의 BD가 늘어나는 것이 기지국 power 소모에 부정적이기 때문에 PUR을 위해 fixed TBS를 설정할 수도 있다. 이때, 해당 PUR에 UL data를 전송하려는 단말 중 해당 fixed TBS 만으로도 충분할 수도 있으나, 특정 시점에서는 더 큰 TBS가 필요할 수 있다.

이러한 경우, 단말은 더 큰 TBS를 전송하기 위해 기지국에게 SR 혹은 BSR 정보를 포함한 UL data를 해당 fixed TBS로 PUR을 통해서 전송한다고 설정할 수 있다. 특징적으로, 해당 BSR 값은 미리 약속되어 있는 특정 level로 이루어진 TB의 단위일 수 있다.

이후, 단말의 SR 혹은 BSR을 수신한 기지국은 해당 PUR 말고 더 큰 TBS를 지원하는 새로운 PUR을 추가로 생성하여 단말에게 알려줄 수 있다. 특징적으로, 새로운 PUR은 해당 시점에만 존재할 수도 있고, 단말에게 알린 특정 구간 동안에만 존재할 수도 있다. 또한, 새로운 PUR에서 지원하는 더 큰 TBS 값은 기존 PUR의 code rate를 참고해서 유도된다고 설정할 수 있다. 혹은, 단말이 전송한 BSR 정보에 따라서 새로운 TBS 값이 결정된다고 설정할 수도 있다.

한편, 앞서 단말이 SR 혹은 BSR을 기지국에 요청한 경우, 해당 요청의 응답은 기지국이 지시해주는 특정 search space를 monitoring 하거나 기존 존재하는 feedback channel을 통해서 단말이 전달 받을 수 있다. 만약 기지국이 새로운 PUR 관련 configuration 정보를 전달해주기 위해서는 미리 약속된 (re-)configuration 방법을 통해 전달될 수 있다.

이와 같은 방법을 사용하면, 기지국은 fixed TBS로 구성된 PUR을 사용할 수 있기 때문에 BD 부담도 줄어들고, resource 관리도 한결 편할 수 있다. 또한, 단말이 SR/BSR을 통해 요구할 때에만 추가 PUR을 구성/할당하면 되기 때문에 PUR을 위해 자원을 항상 점유하고 있을 필요가 없다는 장점이 있다.

도 15는 본 명세서에서 제안하는 방법을 수행하기 위한 단말의 동작 방법의 일례를 나타낸 순서도이다.

구체적으로, 도 15는 무선 통신 시스템에서 아이들 모드(idle mode)의 무선 디바이스(wireless device)가 PUR(Preconfigured UL Resource) 상에서 UL 데이터를 전송하는 방법에 관한 것이다.

먼저, 무선 디바이스는 가상의(virtual) PRACH(Physical Random Access Channel) 프리앰블(Preamble) 전송 관련 제어 정보를 포함하는 PUR 설정(configuration) 정보를 기지국으로부터 수신한다(S1510).

그리고, 상기 무선 디바이스는 상기 제어 정보와 연관된 공용 검색 구간(common search space)에서 임의 접속 응답(Random Access Response, RAR)을 상기 기지국으로부터 수신한다(S1520).

그리고, 상기 무선 디바이스는 상기 RAR에 기초하여 상기 PUR 상에서 상기 UL 데이터를 상기 기지국으로 전송한다(S1530).

상기 제어 정보는 가상의 프리앰블 인덱스(preamble index), CE(Coverage Enhancement) 레벨, 시작 서브프래임에 대한 정보, 전송 주기 또는 시작 서브프래임의 오프셋 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

추가적으로, 상기 무선 디바이스는 S1520 단계 이전에 상기 제어 정보에 기초하여 상기 RAR을 수신하기 위한 가상의 식별 정보를 계산할 수 있다.

여기서, 상기 가상의 식별 정보는 가상의 임의 접속 물리 식별자(virtual RAPID) 또는 가상의 임의 접속 RNTI(virtual RA-RNTI) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

상기 공용 검색 공간은 타입-2 공용 검색 공간(Type2 CSS)일 수 있다.

상기 RAR은 TA(Timing Advance) 업데이트와 관련된 정보를 포함할 수 있다.

또한, 본 명세서의 도 16 내지 도 20에 기재된 단말 또는 장치는 도 15를 포함한 본 명세서에서 제안하는 방법을 수행하도록 구현될 수 있다.

본 발명이 적용되는 통신 시스템 예

이로 제한되는 것은 아니지만, 본 문서에 개시된 본 발명의 다양한 설명, 기능, 절차, 제안, 방법 및/또는 동작 순서도들은 기기들간에 무선 통신/연결(예, 5G)을 필요로 하는 다양한 분야에 적용될 수 있다.

이하, 도면을 참조하여 보다 구체적으로 예시한다. 이하의 도면/설명에서 동일한 도면 부호는 다르게 기술하지 않는 한, 동일하거나 대응되는 하드웨어 블블록, 소프트웨어 블록 또는 기능 블록을 예시할 수 있다.

도 16은 본 발명에 적용되는 통신 시스템을 예시한다.

도 16을 참조하면, 본 발명에 적용되는 통신 시스템(1)은 무선 기기, 기지국 및 네트워크를 포함한다. 여기서, 무선 기기는 무선 접속 기술(예, 5G NR(New RAT), LTE(Long Term Evolution))을 이용하여 통신을 수행하는 기기를 의미하며, 통신/무선/5G 기기로 지칭될 수 있다. 이로 제한되는 것은 아니지만, 무선 기기는 로봇(100a), 차량(100b-1, 100b-2), XR(eXtended Reality) 기기(100c), 휴대 기기(Hand-held device)(100d), 가전(100e), IoT(Internet of Thing) 기기(100f), AI기기/서버(400)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 차량은 무선 통신 기능이 구비된 차량, 자율 주행 차량, 차량간 통신을 수행할 수 있는 차량 등을 포함할 수 있다. 여기서, 차량은 UAV(Unmanned Aerial Vehicle)(예, 드론)를 포함할 수 있다. XR 기기는 AR(Augmented Reality)/VR(Virtual Reality)/MR(Mixed Reality) 기기를 포함하며, HMD(Head-Mounted Device), 차량에 구비된 HUD(Head-Up Display), 텔레비전, 스마트폰, 컴퓨터, 웨어러블 디바이스, 가전 기기, 디지털 사이니지(signage), 차량, 로봇 등의 형태로 구현될 수 있다. 휴대 기기는 스마트폰, 스마트패드, 웨어러블 기기(예, 스마트워치, 스마트글래스), 컴퓨터(예, 노트북 등) 등을 포함할 수 있다. 가전은 TV, 냉장고, 세탁기 등을 포함할 수 있다. IoT 기기는 센서, 스마트미터 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 기지국, 네트워크는 무선 기기로도 구현될 수 있으며, 특정 무선 기기(200a)는 다른 무선 기기에게 기지국/네트워크 노드로 동작할 수도 있다.

무선 기기(100a~100f)는 기지국(200)을 통해 네트워크(300)와 연결될 수 있다. 무선 기기(100a~100f)에는 AI(Artificial Intelligence) 기술이 적용될 수 있으며, 무선 기기(100a~100f)는 네트워크(300)를 통해 AI 서버(400)와 연결될 수 있다. 네트워크(300)는 3G 네트워크, 4G(예, LTE) 네트워크 또는 5G(예, NR) 네트워크 등을 이용하여 구성될 수 있다. 무선 기기(100a~100f)는 기지국(200)/네트워크(300)를 통해 서로 통신할 수도 있지만, 기지국/네트워크를 통하지 않고 직접 통신(e.g. 사이드링크 통신(sidelink communication))할 수도 있다. 예를 들어, 차량들(100b-1, 100b-2)은 직접 통신(e.g. V2V(Vehicle to Vehicle)/V2X(Vehicle to everything) communication)을 할 수 있다. 또한, IoT 기기(예, 센서)는 다른 IoT 기기(예, 센서) 또는 다른 무선 기기(100a~100f)와 직접 통신을 할 수 있다.

무선 기기(100a~100f)/기지국(200), 기지국(200)/기지국(200) 간에는 무선 통신/연결(150a, 150b, 150c)이 이뤄질 수 있다. 여기서, 무선 통신/연결은 상향/하향링크 통신(150a)과 사이드링크 통신(150b)(또는, D2D 통신), 기지국간 통신(150c)(e.g. relay, IAB(Integrated Access Backhaul)과 같은 다양한 무선 접속 기술(예, 5G NR)을 통해 이뤄질 수 있다. 무선 통신/연결(150a, 150b, 150c)을 통해 무선 기기와 기지국/무선 기기, 기지국과 기지국은 서로 무선 신호를 송신/수신할 수 있다. 예를 들어, 무선 통신/연결(150a, 150b, 150c)은 다양한 물리 채널을 통해 신호를 송신/수신할 수 있다. 이를 위해, 본 발명의 다양한 제안들에 기반하여, 무선 신호의 송신/수신을 위한 다양한 구성정보 설정 과정, 다양한 신호 처리 과정(예, 채널 인코딩/디코딩, 변조/복조, 자원 매핑/디매핑 등), 자원 할당 과정 등 중 적어도 일부가 수행될 수 있다.

본 발명이 적용되는 무선 기기 예

도 17은 본 발명에 적용될 수 있는 무선 기기를 예시한다.

도 17을 참조하면, 제1 무선 기기(100)와 제2 무선 기기(200)는 다양한 무선 접속 기술(예, LTE, NR)을 통해 무선 신호를 송수신할 수 있다. 여기서, {제1 무선 기기(100), 제2 무선 기기(200)}은 도 16의 {무선 기기(100x), 기지국(200)} 및/또는 {무선 기기(100x), 무선 기기(100x)}에 대응할 수 있다.

제1 무선 기기(100)는 하나 이상의 프로세서(102) 및 하나 이상의 메모리(104)를 포함하며, 추가적으로 하나 이상의 송수신기(106) 및/또는 하나 이상의 안테나(108)을 더 포함할 수 있다. 프로세서(102)는 메모리(104) 및/또는 송수신기(106)를 제어하며, 본 문서에 개시된 설명, 기능, 절차, 제안, 방법 및/또는 동작 순서도들을 구현하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 프로세서(102)는 메모리(104) 내의 정보를 처리하여 제1 정보/신호를 생성한 뒤, 송수신기(106)을 통해 제1 정보/신호를 포함하는 무선 신호를 전송할 수 있다. 또한, 프로세서(102)는 송수신기(106)를 통해 제2 정보/신호를 포함하는 무선 신호를 수신한 뒤, 제2 정보/신호의 신호 처리로부터 얻은 정보를 메모리(104)에 저장할 수 있다. 메모리(104)는 프로세서(102)와 연결될 수 있고, 프로세서(102)의 동작과 관련한 다양한 정보를 저장할 수 있다. 예를 들어, 메모리(104)는 프로세서(102)에 의해 제어되는 프로세스들 중 일부 또는 전부를 수행하거나, 본 문서에 개시된 설명, 기능, 절차, 제안, 방법 및/또는 동작 순서도들을 수행하기 위한 명령들을 포함하는 소프트웨어 코드를 저장할 수 있다. 여기서, 프로세서(102)와 메모리(104)는 무선 통신 기술(예, LTE, NR)을 구현하도록 설계된 통신 모뎀/회로/칩의 일부일 수 있다. 송수신기(106)는 프로세서(102)와 연결될 수 있고, 하나 이상의 안테나(108)를 통해 무선 신호를 송신 및/또는 수신할 수 있다. 송수신기(106)는 송신기 및/또는 수신기를 포함할 수 있다. 송수신기(106)는 RF(Radio Frequency) 유닛과 혼용될 수 있다. 본 발명에서 무선 기기는 통신 모뎀/회로/칩을 의미할 수도 있다.

제2 무선 기기(200)는 하나 이상의 프로세서(202), 하나 이상의 메모리(204)를 포함하며, 추가적으로 하나 이상의 송수신기(206) 및/또는 하나 이상의 안테나(208)를 더 포함할 수 있다. 프로세서(202)는 메모리(204) 및/또는 송수신기(206)를 제어하며, 본 문서에 개시된 설명, 기능, 절차, 제안, 방법 및/또는 동작 순서도들을 구현하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 프로세서(202)는 메모리(204) 내의 정보를 처리하여 제3 정보/신호를 생성한 뒤, 송수신기(206)를 통해 제3 정보/신호를 포함하는 무선 신호를 전송할 수 있다. 또한, 프로세서(202)는 송수신기(206)를 통해 제4 정보/신호를 포함하는 무선 신호를 수신한 뒤, 제4 정보/신호의 신호 처리로부터 얻은 정보를 메모리(204)에 저장할 수 있다. 메모리(204)는 프로세서(202)와 연결될 수 있고, 프로세서(202)의 동작과 관련한 다양한 정보를 저장할 수 있다. 예를 들어, 메모리(204)는 프로세서(202)에 의해 제어되는 프로세스들 중 일부 또는 전부를 수행하거나, 본 문서에 개시된 설명, 기능, 절차, 제안, 방법 및/또는 동작 순서도들을 수행하기 위한 명령들을 포함하는 소프트웨어 코드를 저장할 수 있다. 여기서, 프로세서(202)와 메모리(204)는 무선 통신 기술(예, LTE, NR)을 구현하도록 설계된 통신 모뎀/회로/칩의 일부일 수 있다. 송수신기(206)는 프로세서(202)와 연결될 수 있고, 하나 이상의 안테나(208)를 통해 무선 신호를 송신 및/또는 수신할 수 있다. 송수신기(206)는 송신기 및/또는 수신기를 포함할 수 있다 송수신기(206)는 RF 유닛과 혼용될 수 있다. 본 발명에서 무선 기기는 통신 모뎀/회로/칩을 의미할 수도 있다.

이하, 무선 기기(100, 200)의 하드웨어 요소에 대해 보다 구체적으로 설명한다. 이로 제한되는 것은 아니지만, 하나 이상의 프로토콜 계층이 하나 이상의 프로세서(102, 202)에 의해 구현될 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 프로세서(102, 202)는 하나 이상의 계층(예, PHY, MAC, RLC, PDCP, RRC, SDAP와 같은 기능적 계층)을 구현할 수 있다. 하나 이상의 프로세서(102, 202)는 본 문서에 개시된 설명, 기능, 절차, 제안, 방법 및/또는 동작 순서도들에 따라 하나 이상의 PDU(Protocol Data Unit) 및/또는 하나 이상의 SDU(Service Data Unit)를 생성할 수 있다. 하나 이상의 프로세서(102, 202)는 본 문서에 개시된 설명, 기능, 절차, 제안, 방법 및/또는 동작 순서도들에 따라 메시지, 제어정보, 데이터 또는 정보를 생성할 수 있다. 하나 이상의 프로세서(102, 202)는 본 문서에 개시된 기능, 절차, 제안 및/또는 방법에 따라 PDU, SDU, 메시지, 제어정보, 데이터 또는 정보를 포함하는 신호(예, 베이스밴드 신호)를 생성하여, 하나 이상의 송수신기(106, 206)에게 제공할 수 있다. 하나 이상의 프로세서(102, 202)는 하나 이상의 송수신기(106, 206)로부터 신호(예, 베이스밴드 신호)를 수신할 수 있고, 본 문서에 개시된 설명, 기능, 절차, 제안, 방법 및/또는 동작 순서도들에 따라 PDU, SDU, 메시지, 제어정보, 데이터 또는 정보를 획득할 수 있다.

하나 이상의 프로세서(102, 202)는 컨트롤러, 마이크로 컨트롤러, 마이크로 프로세서 또는 마이크로 컴퓨터로 지칭될 수 있다. 하나 이상의 프로세서(102, 202)는 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어, 또는 이들의 조합에 의해 구현될 수 있다. 일 예로, 하나 이상의 ASIC(Application Specific Integrated Circuit), 하나 이상의 DSP(Digital Signal Processor), 하나 이상의 DSPD(Digital Signal Processing Device), 하나 이상의 PLD(Programmable Logic Device) 또는 하나 이상의 FPGA(Field Programmable Gate Arrays)가 하나 이상의 프로세서(102, 202)에 포함될 수 있다. 본 문서에 개시된 설명, 기능, 절차, 제안, 방법 및/또는 동작 순서도들은 펌웨어 또는 소프트웨어를 사용하여 구현될 수 있고, 펌웨어 또는 소프트웨어는 모듈, 절차, 기능 등을 포함하도록 구현될 수 있다. 본 문서에 개시된 설명, 기능, 절차, 제안, 방법 및/또는 동작 순서도들은 수행하도록 설정된 펌웨어 또는 소프트웨어는 하나 이상의 프로세서(102, 202)에 포함되거나, 하나 이상의 메모리(104, 204)에 저장되어 하나 이상의 프로세서(102, 202)에 의해 구동될 수 있다. 본 문서에 개시된 설명, 기능, 절차, 제안, 방법 및/또는 동작 순서도들은 코드, 명령어 및/또는 명령어의 집합 형태로 펌웨어 또는 소프트웨어를 사용하여 구현될 수 있다.

하나 이상의 메모리(104, 204)는 하나 이상의 프로세서(102, 202)와 연결될 수 있고, 다양한 형태의 데이터, 신호, 메시지, 정보, 프로그램, 코드, 지시 및/또는 명령을 저장할 수 있다. 하나 이상의 메모리(104, 204)는 ROM, RAM, EPROM, 플래시 메모리, 하드 드라이브, 레지스터, 캐쉬 메모리, 컴퓨터 판독 저장 매체 및/또는 이들의 조합으로 구성될 수 있다. 하나 이상의 메모리(104, 204)는 하나 이상의 프로세서(102, 202)의 내부 및/또는 외부에 위치할 수 있다. 또한, 하나 이상의 메모리(104, 204)는 유선 또는 무선 연결과 같은 다양한 기술을 통해 하나 이상의 프로세서(102, 202)와 연결될 수 있다.

하나 이상의 송수신기(106, 206)는 하나 이상의 다른 장치에게 본 문서의 방법들 및/또는 동작 순서도 등에서 언급되는 사용자 데이터, 제어 정보, 무선 신호/채널 등을 전송할 수 있다. 하나 이상의 송수신기(106, 206)는 하나 이상의 다른 장치로부터 본 문서에 개시된 설명, 기능, 절차, 제안, 방법 및/또는 동작 순서도 등에서 언급되는 사용자 데이터, 제어 정보, 무선 신호/채널 등을 수신할 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 송수신기(106, 206)는 하나 이상의 프로세서(102, 202)와 연결될 수 있고, 무선 신호를 송수신할 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 프로세서(102, 202)는 하나 이상의 송수신기(106, 206)가 하나 이상의 다른 장치에게 사용자 데이터, 제어 정보 또는 무선 신호를 전송하도록 제어할 수 있다. 또한, 하나 이상의 프로세서(102, 202)는 하나 이상의 송수신기(106, 206)가 하나 이상의 다른 장치로부터 사용자 데이터, 제어 정보 또는 무선 신호를 수신하도록 제어할 수 있다. 또한, 하나 이상의 송수신기(106, 206)는 하나 이상의 안테나(108, 208)와 연결될 수 있고, 하나 이상의 송수신기(106, 206)는 하나 이상의 안테나(108, 208)를 통해 본 문서에 개시된 설명, 기능, 절차, 제안, 방법 및/또는 동작 순서도 등에서 언급되는 사용자 데이터, 제어 정보, 무선 신호/채널 등을 송수신하도록 설정될 수 있다. 본 문서에서, 하나 이상의 안테나는 복수의 물리 안테나이거나, 복수의 논리 안테나(예, 안테나 포트)일 수 있다. 하나 이상의 송수신기(106, 206)는 수신된 사용자 데이터, 제어 정보, 무선 신호/채널 등을 하나 이상의 프로세서(102, 202)를 이용하여 처리하기 위해, 수신된 무선 신호/채널 등을 RF 밴드 신호에서 베이스밴드 신호로 변환(Convert)할 수 있다. 하나 이상의 송수신기(106, 206)는 하나 이상의 프로세서(102, 202)를 이용하여 처리된 사용자 데이터, 제어 정보, 무선 신호/채널 등을 베이스밴드 신호에서 RF 밴드 신호로 변환할 수 있다. 이를 위하여, 하나 이상의 송수신기(106, 206)는 (아날로그) 오실레이터 및/또는 필터를 포함할 수 있다.

도 18은 전송 신호를 위한 신호 처리 회로를 예시한다.

도 18을 참조하면, 신호 처리 회로(1000)는 스크램블러(1010), 변조기(1020), 레이어 매퍼(1030), 프리코더(1040), 자원 매퍼(1050), 신호 생성기(1060)를 포함할 수 있다. 이로 제한되는 것은 아니지만, 도 18의 동작/기능은 도 17의 프로세서(102, 202) 및/또는 송수신기(106, 206)에서 수행될 수 있다. 도 18의 하드웨어 요소는 도 17의 프로세서(102, 202) 및/또는 송수신기(106, 206)에서 구현될 수 있다. 예를 들어, 블록 1010~1060은 도 17의 프로세서(102, 202)에서 구현될 수 있다. 또한, 블록 1010~1050은 도 17의 프로세서(102, 202)에서 구현되고, 블록 1060은 도 17의 송수신기(106, 206)에서 구현될 수 있다.

코드워드는 도 18의 신호 처리 회로(1000)를 거쳐 무선 신호로 변환될 수 있다. 여기서, 코드워드는 정보블록의 부호화된 비트 시퀀스이다. 정보블록은 전송블록(예, UL-SCH 전송블록, DL-SCH 전송블록)을 포함할 수 있다. 무선 신호는 다양한 물리 채널(예, PUSCH, PDSCH)을 통해 전송될 수 있다.

구체적으로, 코드워드는 스크램블러(1010)에 의해 스크램블된 비트 시퀀스로 변환될 수 있다. 스크램블에 사용되는 스크램블 시퀀스는 초기화 값에 기반하여 생성되며, 초기화 값은 무선 기기의 ID 정보 등이 포함될 수 있다. 스크램블된 비트 시퀀스는 변조기(1020)에 의해 변조 심볼 시퀀스로 변조될 수 있다. 변조 방식은 pi/2-BPSK(pi/2-Binary Phase Shift Keying), m-PSK(m-Phase Shift Keying), m-QAM(m-Quadrature Amplitude Modulation) 등을 포함할 수 있다. 복소 변조 심볼 시퀀스는 레이어 매퍼(1030)에 의해 하나 이상의 전송 레이어로 매핑될 수 있다. 각 전송 레이어의 변조 심볼들은 프리코더(1040)에 의해 해당 안테나 포트(들)로 매핑될 수 있다(프리코딩). 프리코더(1040)의 출력 z는 레이어 매퍼(1030)의 출력 y를 N*M의 프리코딩 행렬 W와 곱해 얻을 수 있다. 여기서, N은 안테나 포트의 개수, M은 전송 레이어의 개수이다. 여기서, 프리코더(1040)는 복소 변조 심볼들에 대한 트랜스폼(transform) 프리코딩(예, DFT 변환)을 수행한 이후에 프리코딩을 수행할 수 있다. 또한, 프리코더(1040)는 트랜스폼 프리코딩을 수행하지 않고 프리코딩을 수행할 수 있다.

자원 매퍼(1050)는 각 안테나 포트의 변조 심볼들을 시간-주파수 자원에 매핑할 수 있다. 시간-주파수 자원은 시간 도메인에서 복수의 심볼(예, CP-OFDMA 심볼, DFT-s-OFDMA 심볼)을 포함하고, 주파수 도메인에서 복수의 부반송파를 포함할 수 있다. 신호 생성기(1060)는 매핑된 변조 심볼들로부터 무선 신호를 생성하며, 생성된 무선 신호는 각 안테나를 통해 다른 기기로 전송될 수 있다. 이를 위해, 신호 생성기(1060)는 IFFT(Inverse Fast Fourier Transform) 모듈 및 CP(Cyclic Prefix) 삽입기, DAC(Digital-to-Analog Converter), 주파수 상향 변환기(frequency uplink converter) 등을 포함할 수 있다.

무선 기기에서 수신 신호를 위한 신호 처리 과정은 도 18의 신호 처리 과정(1010~1060)의 역으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 무선 기기(예, 도 17의 100, 200)는 안테나 포트/송수신기를 통해 외부로부터 무선 신호를 수신할 수 있다. 수신된 무선 신호는 신호 복원기를 통해 베이스밴드 신호로 변환될 수 있다. 이를 위해, 신호 복원기는 주파수 하향 변환기(frequency downlink converter), ADC(analog-to-digital converter), CP 제거기, FFT(Fast Fourier Transform) 모듈을 포함할 수 있다. 이후, 베이스밴드 신호는 자원 디-매퍼 과정, 포스트코딩(postcoding) 과정, 복조 과정 및 디-스크램블 과정을 거쳐 코드워드로 복원될 수 있다. 코드워드는 복호(decoding)를 거쳐 원래의 정보블록으로 복원될 수 있다. 따라서, 수신 신호를 위한 신호 처리 회로(미도시)는 신호 복원기, 자원 디-매퍼, 포스트코더, 복조기, 디-스크램블러 및 복호기를 포함할 수 있다.

본 발명이 적용되는 무선 기기 활용 예

도 19는 본 발명에 적용되는 무선 기기의 다른 예를 나타낸다. 무선 기기는 사용-예/서비스에 따라 다양한 형태로 구현될 수 있다(도 16 참조).

도 19를 참조하면, 무선 기기(100, 200)는 도 17의 무선 기기(100,200)에 대응하며, 다양한 요소(element), 성분(component), 유닛/부(unit), 및/또는 모듈(module)로 구성될 수 있다. 예를 들어, 무선 기기(100, 200)는 통신부(110), 제어부(120), 메모리부(130) 및 추가 요소(140)를 포함할 수 있다. 통신부는 통신 회로(112) 및 송수신기(들)(114)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 통신 회로(112)는 도 17의 하나 이상의 프로세서(102,202) 및/또는 하나 이상의 메모리(104,204) 를 포함할 수 있다. 예를 들어, 송수신기(들)(114)는 도 17의 하나 이상의 송수신기(106,206) 및/또는 하나 이상의 안테나(108,208)을 포함할 수 있다. 제어부(120)는 통신부(110), 메모리부(130) 및 추가 요소(140)와 전기적으로 연결되며 무선 기기의 제반 동작을 제어한다. 예를 들어, 제어부(120)는 메모리부(130)에 저장된 프로그램/코드/명령/정보에 기반하여 무선 기기의 전기적/기계적 동작을 제어할 수 있다. 또한, 제어부(120)는 메모리부(130)에 저장된 정보를 통신부(110)을 통해 외부(예, 다른 통신 기기)로 무선/유선 인터페이스를 통해 전송하거나, 통신부(110)를 통해 외부(예, 다른 통신 기기)로부터 무선/유선 인터페이스를 통해 수신된 정보를 메모리부(130)에 저장할 수 있다.

추가 요소(140)는 무선 기기의 종류에 따라 다양하게 구성될 수 있다. 예를 들어, 추가 요소(140)는 파워 유닛/배터리, 입출력부(I/O unit), 구동부 및 컴퓨팅부 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이로 제한되는 것은 아니지만, 무선 기기는 로봇(도 16, 100a), 차량(도 16, 100b-1, 100b-2), XR 기기(도 16, 100c), 휴대 기기(도 16, 100d), 가전(도 16, 100e), IoT 기기(도 16, 100f), 디지털 방송용 단말, 홀로그램 장치, 공공 안전 장치, MTC 장치, 의료 장치, 핀테크 장치(또는 금융 장치), 보안 장치, 기후/환경 장치, AI 서버/기기(도 16, 400), 기지국(도 16, 200), 네트워크 노드 등의 형태로 구현될 수 있다. 무선 기기는 사용-예/서비스에 따라 이동 가능하거나 고정된 장소에서 사용될 수 있다.

도 19에서 무선 기기(100, 200) 내의 다양한 요소, 성분, 유닛/부, 및/또는 모듈은 전체가 유선 인터페이스를 통해 상호 연결되거나, 적어도 일부가 통신부(110)를 통해 무선으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 무선 기기(100, 200) 내에서 제어부(120)와 통신부(110)는 유선으로 연결되며, 제어부(120)와 제1 유닛(예, 130, 140)은 통신부(110)를 통해 무선으로 연결될 수 있다. 또한, 무선 기기(100, 200) 내의 각 요소, 성분, 유닛/부, 및/또는 모듈은 하나 이상의 요소를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 제어부(120)는 하나 이상의 프로세서 집합으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 제어부(120)는 통신 제어 프로세서, 어플리케이션 프로세서(Application processor), ECU(Electronic Control Unit), 그래픽 처리 프로세서, 메모리 제어 프로세서 등의 집합으로 구성될 수 있다. 다른 예로, 메모리부(130)는 RAM(Random Access Memory), DRAM(Dynamic RAM), ROM(Read Only Memory), 플래시 메모리(flash memory), 휘발성 메모리(volatile memory), 비-휘발성 메모리(non-volatile memory) 및/또는 이들의 조합으로 구성될 수 있다.

이하, 도 19의 구현 예에 대해 도면을 참조하여 보다 자세히 설명한다.

본 발명이 적용되는 휴대기기 예

도 20은 본 발명에 적용되는 휴대 기기를 예시한다. 휴대 기기는 스마트폰, 스마트패드, 웨어러블 기기(예, 스마트워치, 스마트글래스), 휴대용 컴퓨터(예, 노트북 등)을 포함할 수 있다. 휴대 기기는 MS(Mobile Station), UT(user terminal), MSS(Mobile Subscriber Station), SS(Subscriber Station), AMS(Advanced Mobile Station) 또는 WT(Wireless terminal)로 지칭될 수 있다.

도 20을 참조하면, 휴대 기기(100)는 안테나부(108), 통신부(110), 제어부(120), 메모리부(130), 전원공급부(140a), 인터페이스부(140b) 및 입출력부(140c)를 포함할 수 있다. 안테나부(108)는 통신부(110)의 일부로 구성될 수 있다. 블록 110~130/140a~140c는 각각 도 19의 블록 110~130/140에 대응한다.

통신부(110)는 다른 무선 기기, 기지국들과 신호(예, 데이터, 제어 신호 등)를 송수신할 수 있다. 제어부(120)는 휴대 기기(100)의 구성 요소들을 제어하여 다양한 동작을 수행할 수 있다. 제어부(120)는 AP(Application Processor)를 포함할 수 있다. 메모리부(130)는 휴대 기기(100)의 구동에 필요한 데이터/파라미터/프로그램/코드/명령을 저장할 수 있다. 또한, 메모리부(130)는 입/출력되는 데이터/정보 등을 저장할 수 있다. 전원공급부(140a)는 휴대 기기(100)에게 전원을 공급하며, 유/무선 충전 회로, 배터리 등을 포함할 수 있다. 인터페이스부(140b)는 휴대 기기(100)와 다른 외부 기기의 연결을 지원할 수 있다. 인터페이스부(140b)는 외부 기기와의 연결을 위한 다양한 포트(예, 오디오 입/출력 포트, 비디오 입/출력 포트)를 포함할 수 있다. 입출력부(140c)는 영상 정보/신호, 오디오 정보/신호, 데이터, 및/또는 사용자로부터 입력되는 정보를 입력 받거나 출력할 수 있다. 입출력부(140c)는 카메라, 마이크로폰, 사용자 입력부, 디스플레이부(140d), 스피커 및/또는 햅틱 모듈 등을 포함할 수 있다.

일 예로, 데이터 통신의 경우, 입출력부(140c)는 사용자로부터 입력된 정보/신호(예, 터치, 문자, 음성, 이미지, 비디오)를 획득하며, 획득된 정보/신호는 메모리부(130)에 저장될 수 있다. 통신부(110)는 메모리에 저장된 정보/신호를 무선 신호로 변환하고, 변환된 무선 신호를 다른 무선 기기에게 직접 전송하거나 기지국에게 전송할 수 있다. 또한, 통신부(110)는 다른 무선 기기 또는 기지국으로부터 무선 신호를 수신한 뒤, 수신된 무선 신호를 원래의 정보/신호로 복원할 수 있다. 복원된 정보/신호는 메모리부(130)에 저장된 뒤, 입출력부(140c)를 통해 다양한 형태(예, 문자, 음성, 이미지, 비디오, 헵틱)로 출력될 수 있다.

이상에서 설명된 실시 예들은 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 실시 예를 구성하는 것도 가능하다. 본 발명의 실시 예들에서 설명되는 동작들의 순서는 변경될 수 있다. 어느 실시예의 일부 구성이나 특징은 다른 실시 예에 포함될 수 있고, 또는 다른 실시예의 대응하는 구성 또는 특징과 교체될 수 있다. 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시 예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함시킬 수 있음은 자명하다.

본 발명에 따른 실시 예는 다양한 수단, 예를 들어, 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다. 하드웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시 예는 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, 콘트롤러, 마이크로 콘트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.

펌웨어나 소프트웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시 예는 이상에서 설명된 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차, 함수 등의 형태로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 메모리에 저장되어 프로세서에 의해 구동될 수 있다. 상기 메모리는 상기 프로세서 내부 또는 외부에 위치하여, 이미 공지된 다양한 수단에 의해 상기 프로세서와 데이터를 주고 받을 수 있다.

본 발명은 본 발명의 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 통상의 기술자에게 자명하다. 따라서, 상술한 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 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 3GPP LTE/LTE-A, 5G 시스템에 적용되는 예를 중심으로 설명하였으나, 3GPP LTE/LTE-A, 5G 시스템 이외에도 다양한 무선 통신 시스템에 적용하는 것이 가능하다.

Claims (12)

1. 무선 통신 시스템에서 아이들 모드(idle mode)의 무선 디바이스(wireless device)가 PUR(Preconfigured UL Resource) 상에서 UL 데이터를 전송하는 방법에 있어서, 상기 무선 디바이스에 의해 수행되는 방법은,

   가상의(virtual) PRACH(Physical Random Access Channel) 프리앰블(Preamble) 전송 관련 제어 정보를 포함하는 PUR 설정(configuration) 정보를 기지국으로부터 수신하는 단계;

   상기 제어 정보와 연관된 공용 검색 구간(common search space)에서 임의 접속 응답(Random Access Response, RAR)을 상기 기지국으로부터 수신하는 단계; 및

   상기 RAR에 기초하여 상기 PUR 상에서 상기 UL 데이터를 상기 기지국으로 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 제어 정보는 가상의 프리앰블 인덱스(preamble index), CE(Coverage Enhancement) 레벨, 시작 서브프래임에 대한 정보, 전송 주기 또는 시작 서브프래임의 오프셋 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 제어 정보에 기초하여 상기 RAR을 수신하기 위한 가상의 식별 정보를 계산하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 가상의 식별 정보는 가상의 임의 접속 물리 식별자(virtual RAPID) 또는 가상의 임의 접속 RNTI(virtual RA-RNTI) 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 공용 검색 공간은 타입-2 공용 검색 공간(Type2 CSS)인 것을 특징으로 하는 방법.
6. 제 1항에 있어서,

   상기 RAR은 TA(Timing Advance) 업데이트와 관련된 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
7. 무선 통신 시스템에서 아이들 모드(idle mode)의 PUR(Preconfigured UL Resource) 상에서 UL 데이터를 전송하기 위한 무선 디바이스(wireless device)에 있어서,

   무선 신호를 송수신하는 송수신부(transceiver);

   메모리; 및

   상기 송수신부 및 상기 메모리와 연결된 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는,

   가상의(virtual) PRACH(Physical Random Access Channel) 프리앰블(Preamble) 전송 관련 제어 정보를 포함하는 PUR 설정(configuration) 정보를 기지국으로부터 수신하도록 상기 송수신부를 제어하며;

   상기 제어 정보와 연관된 공용 검색 구간(common search space)에서 임의 접속 응답(Random Access Response, RAR)을 상기 기지국으로부터 수신하도록 상기 송수신부를 제어하며; 및

   상기 RAR에 기초하여 상기 PUR 상에서 상기 UL 데이터를 상기 기지국으로 전송하도록 상기 송수신부를 제어하는 것을 특징으로 하는 무선 디바이스.
8. 제 7항에 있어서,

   상기 제어 정보는 가상의 프리앰블 인덱스(preamble index), CE(Coverage Enhancement) 레벨, 시작 서브프래임에 대한 정보, 전송 주기 또는 시작 서브프래임의 오프셋 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 디바이스.
9. 제 7항에 있어서, 상기 프로세서는,

   상기 제어 정보에 기초하여 상기 RAR을 수신하기 위한 가상의 식별 정보를 계산하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 무선 디바이스.
10. 제 9항에 있어서,

    상기 가상의 식별 정보는 가상의 임의 접속 물리 식별자(virtual RAPID) 또는 가상의 임의 접속 RNTI(virtual RA-RNTI) 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 디바이스.
11. 제 7항에 있어서,

    상기 공용 검색 공간은 타입-2 공용 검색 공간(Type2 CSS)인 것을 특징으로 하는 무선 디바이스.
12. 제 7항에 있어서,

    상기 RAR은 TA(Timing Advance) 업데이트와 관련된 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 디바이스.

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