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KR101910475B1 - 단말 및 그 단말에서 랜덤 억세스 수행을 위한 전력 제어 방법 - Google Patents

단말 및 그 단말에서 랜덤 억세스 수행을 위한 전력 제어 방법 Download PDF

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KR101910475B1
KR101910475B1 KR1020120007868A KR20120007868A KR101910475B1 KR 101910475 B1 KR101910475 B1 KR 101910475B1 KR 1020120007868 A KR1020120007868 A KR 1020120007868A KR 20120007868 A KR20120007868 A KR 20120007868A KR 101910475 B1 KR101910475 B1 KR 101910475B1
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antenna
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terminal
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한진규
김윤선
이주호
조준영
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삼성전자 주식회사
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Abstract

본 발명은 분산 안테나 시스템 (DAS: Distributed Antenna System) 이 적용된 이동 통신시스템에서 단말 및 그 단말에서 랜덤 억세스 수행을 위한 전력을 제어하는 방법에 관한 것으로, 기지국으로부터 랜덤 억세스 프리앰블을 전송하기 위한 안테나 기준 전송전력 정보가 포함된 시스템 정보를 수신하는 과정과, 상기 수신된 전송전력 정보를 이용하여 전송전력을 산출하는 과정과, 상기 산출된 전송전력으로 상기 랜덤 억세스 프리앰블을 전송하는 과정을 포함한다. 이에 따라 단말이 랜덤 억세스를 수행할 때 랜덤 억세스 프리앰블의 전송 전력을 최소화하여 단말의 전력소모를 줄이고 셀 내 간섭을 최소화할 수 있다.

Description

단말 및 그 단말에서 랜덤 억세스 수행을 위한 전력 제어 방법{MOBILE TERMINAL AND METHOD FOR CONTROLLING POWER TO PROCESS RANDOM ACCESS THEREOF}
본 발명은 단말 및 그 단말에서 랜덤 억세스 수행을 위한 전력 제어 방법에 관한 것으로서, 특히 분산 안테나를 적용하는 이동 통신 시스템(Distributed Antenna System)에서 단말이 랜덤 억세스를 수행하는 경우의 전력제어 방법 및 장치에 관한 것이다.
이동 통신 시스템은 초기의 음성 위주의 서비스를 제공하던 것에서 벗어나 데이터 서비스 및 멀티미디어 서비스 제공을 위해 고속, 고품질의 무선 패킷 데이터 통신 시스템으로 발전하고 있다. 최근 3GPP의 HSDPA(High Speed Downlink Packet Access), HSUPA(High Speed Uplink Packet Access), LTE(Long Term Evolution), LTE-A(Long Term Evolution Advanced), 3GPP2의 HRPD(High Rate Packet Data), 그리고 IEEE의 802.16 등 다양한 이동 통신 표준이 고속, 고품질의 무선 패킷 데이터 전송 서비스를 지원하기 위해 개발되었다. 특히 LTE 시스템은 고속 무선 패킷 데이터 전송을 효율적으로 지원하기 위하여 개발된 시스템으로 다양한 무선접속 기술을 활용하여 무선 시스템 용량을 최대화한다. LTE-A 시스템은 LTE 시스템의 진보된 무선시스템으로 LTE와 비교하여 향상된 데이터 전송능력을 가지고 있다.
HSDPA, HSUPA, HRPD 등의 현존하는 3세대 무선 패킷 데이터 통신 시스템은 전송 효율을 개선하기 위해 적응 변조 및 부호(Adaptive Modulation and Coding, 이하 AMC) 방법과 채널 감응 스케줄링 방법 등의 기술을 이용한다. 상기의 AMC 방법을 활용하면 송신기는 채널 상태에 따라 전송하는 데이터의 양을 조절할 수 있다. 즉 채널 상태가 좋지 않으면, 송신기는 전송하는 데이터의 양을 줄여서 수신 오류 확률을 원하는 수준으로 맞출 수 있다. 또한 채널 상태가 좋으면, 송신기는 전송하는 데이터의 양을 늘려서 수신 오류 확률은 원하는 수준에 맞추면서도 많은 정보를 효과적으로 전송할 수 있다.
채널 감응 스케줄링 자원 관리 방법을 활용하면, 송신기는 여러 사용자 중에서 채널 상태가 우수한 사용자를 선택적으로 서비스하기 때문에 한 사용자에게 채널을 할당하고 서비스해주는 것에 비해 시스템 용량이 증가한다. 이와 같은 용량 증가를 소위 다중 사용자 다이버시티(Multi-user Diversity) 이득이라 한다. 요컨대 AMC 방법과 채널 감응 스케줄링 방법은 수신기로부터 부분적인 채널 상태 정보를 피드백(feedback) 받아서 가장 효율적이라고 판단되는 시점에 적절한 변조 및 부호 기법을 적용하는 방법이라 할 수 있다.
AMC 방법은 MIMO(Multiple Input Multiple Output) 전송방식과 함께 사용될 경우 전송되는 신호의 spatial layer의 개수 또는 rank를 결정하는 기능도 포함할 수 있다. 이 경우 AMC 방법은 최적의 data rate를 결정하는데 단순히 부호화율과 변조방식만을 생각하지 않고 MIMO를 이용하여 몇 개의 layer로 전송할지도 고려하게 된다.
일반적으로 LTE 및 LTE-A 시스템은 다중 접속 방식으로 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 방식을 사용한다. OFDMA 방식은 각 사용자 별로 데이터 혹은 제어정보를 실어 보낼 시간-주파수 자원을 서로 겹치지 않도록, 즉 직교성(Orthogonality)이 성립하도록, 할당 및 운용함으로써 각 사용자의 데이터 혹은 제어정보를 구분한다. OFDMA 방식은 기존 2세대와 3세대 이동 통신 시스템에서 사용되던 CDMA(Code Division Multiple Access) 방식에 비해 용량 증대를 기대할 수 있는 것으로 알려져 있다. OFDMA 방식에서 용량 증대를 낳는 여러 가지 원인 중의 하나가 주파수 축 상에서의 스케줄링(Frequency Domain Scheduling)을 수행할 수 있다는 것이다. 채널이 시간에 따라 변하는 특성에 따라 채널 감응 스케줄링 방법을 통해 용량 이득을 얻었듯이 채널이 주파수에 따라 다른 특성을 활용하면 더 많은 용량 이득을 얻을 수 있다. 종래 기술의 경우 복수 개의 셀로 이루어진 이동 통신시스템은 앞에서 설명한 여러 가지 방법들을 활용한 이동통신 서비스를 제공한다.
도 1은 종래 기술에 따른 중앙 집중형 안테나가 배치된 이동 통신시스템의 구조를 나타낸 도면이다. 다시 말해 세 개의 셀로 구성된 이동 통신시스템에서 각 셀 별로 중앙에 송수신 안테나가 배치된 것을 도시한 것이다.
도 1을 참조하면, 제1 셀(100), 제2 셀(110), 제3 셀(120) 중 제1 셀(100)에는 중앙에 위치한 중앙 안테나(130)와 제1 단말(UE: User Equipment 혹은 MS(Mobile Station))(140), 제2 단말(150)이 존재한다. 중앙 안테나(130)는 제1 셀(100)에 위치한 두 개의 단말(140,150)에 대하여 이동통신 서비스를 제공한다. 중앙 안테나(130)를 이용하여 이동통신 서비스를 제공받는 제1 단말(140)은 제2 단말(150)과 비교하여 중앙 안테나(130)까지의 거리가 상대적으로 멀다. 따라서 제1 단말(150)에 지원될 수 있는 데이터 전송속도가 제2 단말(150)보다 상대적으로 낮게 된다.
도 1에 도시된 이동 통신 시스템은 셀 별 안테나가 해당 셀의 중앙에 배치되는 CAS(Central Antenna System)의 형태를 가진다. CAS의 경우 셀마다 복수 개의 안테나가 배치되더라도 이들 안테나들은 셀의 중앙에 배치되어 셀의 서비스영역에 대한 통신을 수행하도록 운용된다.
도 1과 같은 이동 통신 시스템에서 각 셀별 안테나들이 CAS의 형태로 배치되고 운용될 경우 각 셀별로 하향링크 채널 상태를 측정하기 위하여 기준신호 (reference signal(RS) 혹은 pilot)을 전송한다. 그러기 위해 3GPP의 LTE-A(Long Term Evolution Advanced) 시스템의 경우 기지국이 전송하는 CSI-RS(Channel Status Information Reference Signal)를 이용하여 단말은 기지국과 단말 사이의 채널 상태를 측정한다.
도 2는 종래 기술에 따른 LTE-A 시스템에서 기지국이 단말에게 전송하는 CSI-RS의 위치를 도시한 도면이다.
도 2에서 가로축은 시간영역을, 세로축은 주파수영역을 나타낸다. 시간영역에서의 최소 전송단위는 OFDMA 심벌로서, Nsymb DL 개의 OFDM 심벌이 모여 하나의 슬롯(222, 223)을 구성한다. 그리고 2개의 슬롯이 모여 하나의 서브프레임(224)을 구성한다. 주파수영역에서의 최소 전송단위는 서브캐리어로서, 전체 시스템 전송 대역은 총 NBW 개의 서브캐리어로 구성된다. NBW 는 시스템 전송 대역에 비례하여 값을 갖는다. 시간-주파수영역에서 자원의 기본 단위는 리소스 엘리먼트(Resource Element; RE)로서 OFDM 심벌 인덱스 및 서브캐리어 인덱스로 정의할 수 있다. 리소스 블록(Resource Block; RB, 220, 221))은 시간영역에서 Nsymb DL 개의 연속된 OFDM 심벌과 주파수 영역에서 Nsc RB 개의 연속된 서브캐리어로 정의된다. 따라서, 하나의 RB는 Nsymb DL x Nsc RB 개의 RE로 구성된다. 일반적으로 데이터 혹은 제어정보의 최소 전송단위는 RB 단위이다.
하향링크 제어채널은 서브프레임의 맨 처음 3 OFDM 심벌 이내에 전송된다. 그리고 하향링크 물리 데이터 채널인 PDSCH(Physical Downlink Shared Channel) 은 하향링크 제어채널이 전송되지 않는 나머지 서브프레임 구간 동안 전송된다. DM-RS (Demodulation Reference Signal)는 PDSCH를 단말이 복조하는데 참조하는 기준신호이다.
도 2의 참조번호 200 내지 219 위치에서 각 위치별로 두 개의 CSI-RS antenna port에 대한 신호가 전송될 수 있도록 고안되었다. 즉, 기지국은 참조번호 200과 같은 한 개의 위치에서 하향링크 측정을 위한 두 개의 CSI-RS antenna port에 대한 신호를 단말에게 전송한다. Antenna port는 논리적 개념으로, CSI-RS는 antenna port 별로 정의되어 각 antenna port에 대한 채널 상태를 측정하도록 운용된다. 만약 동일한 CSI-RS가 여러 개의 물리적인 안테나로부터 전송되면, 단말은 각각의 물리적인 안테나들을 구분할 수 없게 되고 하나의 antenna port로 인식하게 된다.
도 2와 같이 복수 개의 셀로 이루어진 이동 통신 시스템의 경우, 각 셀 별로 별도의 위치를 할당하여 CSI-RS를 전송하게 할 수 있다. 한 예로 도 1에 도시된 셀 100의 경우 위치 200에서 CSI-RS가 전송되고, 셀 110의 경우 위치 205에서 CSI-RS가 전송될 수 있다. 그리고 셀 120의 경우 위치 210에서 CSI-RS가 전송될 수 있다. 이와 같이 셀 별로 서로 다른 위치에서 CSI-RS 전송을 위한 시간 및 주파수 자원을 할당하는 것은 서로 다른 셀들의 CSI-RS가 서로 상호 간섭을 발생시키는 것을 방지하기 위함이다. 그러나 도 1에서 도시된 바와 같이 CAS의 경우 각 기지국의 송수신 안테나들이 셀의 중앙에 집중적으로 배치됨에 따라 셀의 중앙에서 떨어진 단말에게 높은 데이터 전송률을 지원하는데 한계가 존재한다.
도 3은 종래 기술에 따른 이동 통신 시스템에 CAS와 DAS(Distributed Antenna System)를 함께 구축한 시스템 구성의 일례를 도시한 도면이다. 좀 더 상세히 설명하면, 도 3은 세 개의 셀로 구성된 이동통신 시스템에서 각 셀 별로 중앙에 송수신 안테나가 배치되고 분산 안테나가 셀 내에 서로 다른 위치에 배치된 것을 도시한 것이다.
도 3을 참조하면, 제1 셀(300), 제2 셀(310), 제3 셀(320) 중 제1 셀(300)에는 중앙에 위치한 중앙 안테나(330)와 제1 단말(UE: User Equipment 혹은 MS(Mobile Station))(330), 제2 단말(350), 제1 분산 안테나(360), 제2 분산 안테나(370), 제3 분산 안테나(380) 및 제4 분산 안테나(390)가 존재한다. 중앙 안테나(330)와 복수 개의 분산 안테나(360, 370, 380, 390)는 모두 함께 연결되어 중앙 제어기의 제어를 받는다.
중앙 안테나(330)는 제1 셀(300)에 위치한 모든 단말에 대하여 이동통신 서비스를 제공한다. 하지만 중앙 안테나(330)를 이용하여 이동통신 서비스를 제공받는 제1 단말(340)은 제2 단말(350)과 비교하여 중앙 안테나(330)까지의 거리가 상대적으로 멀다. 따라서 중앙 안테나(330)를 통해 제1 단말(340)에 지원될 수 있는 데이터 전송속도가 상대적으로 낮게 된다.
통상적으로 전송하고자 하는 신호의 전송경로가 길어질수록 신호의 수신 품질이 떨어진다. 따라서, 셀 내에 여러 개의 기지국 분산 안테나를 배치하고, 단말의 위치에 따라 최적의 기지국 분산 안테나를 선택하여 이동통신 서비스를 제공하도록 함으로써 데이터 전송속도를 향상시킬 수 있게 된다. 예컨대, 제1 단말(340)은 가장 채널 환경이 좋은 제4 분산 안테나(390)와 통신을 수행하고, 제2 단말(350)은 가장 채널 환경이 좋은 제1 분산 안테나(360)와 통신을 수행함으로써, 상대적으로 고속 데이터 서비스를 제공받을 수 있다.
이 경우, 중앙 안테나(330)는 고속 데이터 서비스 이외의 일반적인 이동통신 서비스와 단말의 셀간 이동성을 지원하는 역할을 담당한다. 또한 중앙 안테나(330) 및 각각의 분산 안테나(360, 370, 380, 390)는 복수 개의 안테나로 구성 될 수 있다.
도 4는 종래 기술에 따른 중앙 안테나가 셀 내의 여러 지역에 분산 배치된 시스템 구성을 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 제1 셀(400), 제2 셀(410), 제3 셀(420) 중 제1 셀(400)에 제1 중앙 안테나(430), 제2 중앙 안테나(431), 제3 중앙 안테나(432), 제4 중앙 안테나(433), 제5 중앙 안테나(434), 제1 단말(440), 제2 단말(450), 제1 분산 안테나(460), 제2 분산 안테나(470), 제3 분산 안테나(480), 제4 분산 안테나(490)가 존재한다고 가정한다. 도 4에 도시된 중앙 안테나(430, 431, 432, 433, 434)는 고속 데이터 서비스 이외의 일반적인 이동통신 서비스와 단말의 셀간 이동성을 지원하는 역할을 담당하고, 분산 안테나는 고속 이동통신 서비스를 제공하는 역할을 한다.
이하 논리적 개념의 C-port(Central antenna port)와 D-port(Distributed antenna port)를 정의하여, 도 3 혹은 도 4에서 도시된 중앙 안테나 및 분산 안테나의 물리적인 구성에 제한 받지 않고 논리적으로 구분할 수 있도록 한다.
C-port는 CAS를 지원하기 위한 CSI-RS(Channel Status Information Reference Signal)를 antenna port 별로 정의한 것으로, 단말은 C-port의 각 antenna port에 대한 채널 상태를 측정할 수 있다. C-port를 통해 전송되는 CSI-RS는 동일 셀 내에서는 셀의 전체 영역을 커버한다. D-port는 DAS를 지원하기 위한 CSI-RS를 antenna port 별로 정의한 것으로, 단말은 D-port의 각 antenna port에 대한 채널 상태를 측정할 수 있다. D-port를 통해 전송되는 CSI-RS는 셀 내의 일부 영역을 커버한다. 만약 동일한 CSI-RS가 여러 개의 물리적인 안테나로부터 전송되면, 각각의 물리적인 안테나들은 지리적으로 배치된 위치에 상관없이 단말이 구분할 수 없게 되고 하나의 antenna port로 인식하게 된다.
예를 들어, 도 3과 같은 시스템 구조에서 지리적으로 분리된 제3 분산 안테나(380)와 제4 분산 안테나(390)가 각각 서로 다른 패턴의 CSI-RS #1과 CSI-RS #2를 전송하면, 단말은 CSI-RS #1과 CSI-RS #2로부터 각각의 분산 안테나와 단말 사이의 채널 상태를 측정할 수 있다. 이 경우, 제3 분산 안테나(380)를 D-port #1로 부르고, 제4 분산 안테나(390)를 D-port #2로 구별하여 부르기로 한다.
만약 제3 분산 안테나(380)와 제4 분산 안테나(390)가 동일한 패턴의 CSI-RS #3을 전송하면, 단말은 CSI-RS #3으로부터 제3 분산 안테나(380)와 제4 분산 안테나(390)를 구분할 수 없게 된다. 그리고 단말은 CSI-RS #3으로부터 단말과 상기 분산 안테나들 사이의 채널 상태를 측정하게 된다. 이 경우, 제3 분산 안테나(380)와 제4 분산 안테나(390)을 결합해서 D-port #3으로 부르기로 한다. 이때 C-port 및 D-port 각각에 대한 CSI-RS 전송을 위한 시간-주파수 자원은 상호간에 서로 겹치지 않도록 하여 서로 상호 간섭을 발생시키지 않도록 한다.
LTE-A 시스템에서 단말이 최초로 시스템에 접속하는 경우, 단말은 먼저 셀 탐색(cell search)을 통해 하향링크 시간 및 주파수 영역 동기를 맞추고 셀아이디를 획득한다. 그리고 기지국으로부터 시스템정보를 수신하여 시스템 대역폭 등 송수신 관련한 기본적인 파라메터 값을 획득한다. 이후 단말은 기지국과의 링크를 접속상태(connected state)로 전환하기 위해 랜덤 억세스(random access) 절차를 수행한다. 도 5를 참조하여 상세히 설명한다.
도 5는 종래 기술에 따른 랜덤 억세스 절차를 도시한 도면이다.
도 5 를 참조하면, 랜덤 억세스 절차의 제 1 단계(501)로서 단말은 랜덤 억세스 프리앰블(random access preamble)을 기지국으로 전송한다. 그러면 기지국은 단말과 기지국 사이의 전송 지연값을 측정하고, 상향링크 동기를 맞춘다. 이 때 단말은 어떤 랜덤 억세스 프리앰블을 사용할지는 사전에 주어진 랜덤 억세스 프리앰블 세트 내에서 임의로 선택한다. 그리고 랜덤 억세스 프리앰블의 초기 전송전력은 단말이 측정한 기지국과 단말 사이의 경로손실(pathloss)에 의해 정해진다.
제2 단계(502)에서 기지국은 제1 단계에서 측정한 전송지연 값으로부터 단말에게 타이밍 조절 명령을 전송한다. 또한 기지국은 스케쥴링 정보로서 단말이 사용할 상향 링크 자원 및 전력제어 명령을 함께 전송한다. 만약 단말이 제2 단계(502)에서 기지국으로부터 스케쥴링 정보(random access response)를 수신하지 못하면, 제1 단계(501)를 다시 진행한다.
제3 단계(503)에서 단말은 기지국에게 자신의 단말 아이디를 포함한 상향링크 데이터(message 3)를 제2 단계(502)에서 할당받은 상향링크 자원을 통해 전송한다. 이때 단말의 전송타이밍 및 전송전력은 제2 단계(502)에서 기지국으로부터 수신한 명령을 따른다. 마지막으로 제4 단계(504)에서 기지국은 단말이 다른 단말과 충돌 없이 랜덤 억세스를 수행한 것으로 판단되면, 제3 단계(503)에서 상향링크 데이터를 전송한 단말의 아이디를 포함하는 데이터(message 4)를 해당 단말에게 전송한다. 단말은 기지국으로부터 제4 단계(504)에서 기지국이 전송한 신호가 수신되면, 랜덤 억세스가 성공했음을 판단한다.
만일 단말이 제3 단계(503)에서 전송한 데이터와 다른 단말의 데이터가 서로 충돌하여 기지국이 단말로부터의 데이터 신호 수신에 실패하면, 기지국은 단말에게 더 이상의 데이터 전송을 하지 않는다. 이에 단말은 일정 시간 구간 동안 기지국으로부터 제4 단계(504)에서 전송되는 데이터 수신을 하지 못하면, 랜덤 억세스 절차 실패로 판단하고, 제 1 단계(504)부터 다시 시작한다. 그리고 랜덤 억세스에 성공하면, 단말은 랜덤 억세스에 의해 전력제어(power control)된 단말의 전송전력 값을 기준으로 기지국으로 전송하는 상향링크 데이터 채널 혹은 제어채널의 초기 전송전력을 설정한다.
따라서 DAS 혹은 DAS 와 CAS가 혼재된 시스템에서 단말이 랜덤 억세스 절차를 수행할 경우, 랜덤 억세스 프리앰블 전송전력을 효율적으로 결정하는 방법이 필요하다. 이에 본 발명의 목적은 LTE-A 시스템을 기반으로 하여 DAS(Distributed Antenna System)이 구축되었을 때, 단말이 랜덤 억세스를 수행할 경우 효과적으로 전력제어를 하는 방법과 관련 장치를 제안함에 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 본 발명에서 전력 제어 방법은 기지국으로부터 랜덤 억세스 프리앰블을 전송하기 위한 안테나 기준 전송전력 정보가 포함된 시스템 정보를 수신하는 과정과, 상기 수신된 전송전력 정보를 이용하여 전송전력을 산출하는 과정과, 상기 산출된 전송전력으로 상기 랜덤 억세스 프리앰블을 전송하는 과정을 포함한다.
또한 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 본 발명에서 전력 제어 단말은 기지국으로부터 랜덤 억세스 프리앰블을 전송하기 위한 안테나 기준 전송전력 정보가 포함된 시스템 정보를 수신하는 수신부와, 상기 수신된 전송전력 정보를 이용하여 랜덤 억세스 프리앰블 전송전력을 제어하는 전원 제어 제어기와, 상기 산출된 전송전력으로 상기 랜덤 억세스 프리앰블을 전송하는 전송부를 포함한다.
본 발명에 따르면, DAS(Distributed Antenna System)에서 단말이 랜덤 억세스를 수행할 경우 효과적인 전력제어 방법을 제공함으로써 단말의 불필요한 전력소모를 방지하고 시스템에 미치는 간섭량을 최소화한다.
도 1은 종래 기술에 따른 중앙 집중형 안테나가 배치된 셀룰러 이동 통신 시스템의 구조를 나타낸 도면.
도 2는 종래 기술에 따른 LTE-A 시스템에서 기지국이 단말에게 전송하는 CSI-RS의 위치를 도시한 도면.
도 3은 종래 기술에 따른 셀룰러 이동통신 시스템에 CAS(Central Antenna System)와 DAS(Distributed Antenna System)를 함께 구축한 시스템 구성의 일례를 도시한 도면.
도 4는 종래 기술에 따른 중앙 안테나가 셀 내의 여러 지역에 분산 배치된 시스템 구성을 도시한 도면.
도 5는 종래 기술에 따른 랜덤 억세스 절차를 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 전송전력 제어 방법을 나타내는 개념도.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전송 전력 제어를 위한 이동 통신 시스템을 도시한 도면.
도 8은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 단말의 랜덤 억세스 절차를 나타낸 도면.
도 9는 본 발명의 제1 실시 예에 따라 기지국이 단말로부터 랜덤 억세스를 수행하는 절차를 도시한 도면.
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 전송 전력 제어를 위한 이동 통신 시스템을 도시한 도면.
도 11은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 단말의 랜덤 억세스 절차를 도시한 도면.
도 12는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 기지국의 랜덤 억세스 절차를 도시한 도면.
도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 단말 장치를 도시한 도면.
도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 기지국 장치를 도시한 도면.
이하 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면과 함께 상세히 설명한다. 또한 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
또한, 본 발명의 실시 예들을 구체적으로 설명함에 있어서, LTE-A(혹은 Advanced E-UTRA) 시스템을 주된 대상으로 할 것이지만, 본 발명의 주요한 요지는 유사한 기술적 배경 및 채널형태를 가지는 여타의 통신 시스템에도 본 발명의 범위를 크게 벗어나지 아니하는 범위에서 약간의 변형으로 적용 가능하며, 이는 본 발명의 기술분야에서 숙련된 기술적 지식을 가진 자의 판단으로 가능할 것이다.
본 발명의 주요한 요지는, 복수 개의 안테나가 셀 내에 배치된 DAS 혹은 DAS(Distributed Antenna System)와 CAS(Central Antenna System)가 혼재된 시스템에서, 단말과 각각의 antenna port 사이의 다중 링크들 중에서 가장 채널 환경이 우수한 링크를 통해서 단말이 랜덤 억세스를 수행할 수 있다. 그러기 위해 단말은 기지국으로부터 수신된 안테나 기준 전송전력 정보를 이용하여 랜덤 억세스 프리앰블을 전송하기 위한 전송전력 정보를 산출한다. 여기서 안테나 기준 전송 전력 정보는 단말과 각 안테나별 경로손실(pathloss)을 산출하기 위한 채널 상태 참조 신호 및 단말과 가장 가까운 곳에 위치한 안테나에 따른 전력 조정 파라메터를 포함한다. 본 발명에 따르면, 단말의 랜덤 억세스 프리앰블의 전송전력이 최소화되어 단말의 전력소모가 줄어들고 간섭이 줄어드는 효과적인 방법을 제공한다
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 전송전력 제어 방법을 나타내는 개념도이다.
도 6을 참조하면, 셀 내에 제1 안테나(610)와 제2 안테나(620)가 지리적으로 분산되어 배치되고, 안테나별 단말(630)과 무선경로의 경로손실(pathloss; PL)이 PL1과 PL2로 주어진다고 가정한다. 이때 PL1이 PL2보다 작으므로(PL1 < PL2), 제1 안테나(610)와 단말(630) 사이의 채널환경이 상대적으로 제2 안테나(620)와 단말(630) 사이의 채널환경보다 좋다고 할 수 있다.
제 1 안테나(610) 및 제 2 안테나(620)는 각각 독립적인 CSI-RS를 정의하여, 단말로 하여금 각 안테나에 대한 채널상태를 측정할 수 있도록 한다. 이 경우 상기 제 1 안테나(610)를 논리적인 개념의 antenna port 1, 상기 제 2 안테나(620)를 논리적인 개념의 antenna port 2 로 부르기도 한다. 만약 동일한 CSI-RS가 여러 개의 물리적인 안테나로부터 전송되면, 단말(630)은 각각의 물리적인 안테나들을 구분하지 못하고 하나의 antenna port로 인식하게 된다.
Pathloss는 채널환경의 좋고 나쁨을 나타내는 한가지 지표로서, 값이 클수록 채널환경이 나쁜 상태를 나타낸다. 그리고 Pathloss는 시간경과에 따른 변화량이 적은 특징이 있다. 통상 pathloss(PL)는 단말이 기지국으로부터 수신한 RS(Reference Signal)로부터 [수학식 1]에 의해 계산한다.
Figure 112012006546570-pat00001
[수학식 1]에서 ‘referenceSignalPower’는 기지국이 단말에게 시그널링을 통해 알려준 RS의 기지국 전송 전력을 나타내고, ‘RSRP(Reference Signal Received Power)’는 RS를 수신한 단말이 측정한 RS의 수신 신호 세기를 나타낸다.
단말은 pathloss가 클수록 좋지 않은 채널환경을 극복하기 위해 전송하고자 하는 신호의 전송전력을 상대적으로 크게 설정해서 전송해야 한다. 그러나 단말의 전송전력이 크면, 결과적으로 단말의 전력소모량이 커지게 된다. 또한 간섭량도 증가해서 시스템 성능에 안 좋은 영향을 끼치게 된다. 따라서 DAS 방식의 이동 통신 시스템에서 단말과 기지국의 복수 개의 안테나 사이의 다중 링크들 중에서 채널환경이 가장 우수한 링크를 적응적으로 선택하여 단말의 전송전력을 조절할 수 있다면, 단말의 전력 소모량도 줄이게 되고 간섭량도 줄일 수 있게 된다
이하 구체적인 실시 예를 통해 본 발명의 구현 예를 설명한다.
<제 1 실시 예>
제 1 실시 예는 단말이 각 안테나별로 측정된 pathloss를 이용하여 랜덤 억세스 프리앰블 전송 전력을 적응적으로 설정하는 방법을 설명한다. 이하 도 7을 참조하여 제 1 실시 예의 주요 요지를 설명한다.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전송 전력 제어를 위한 이동 통신 시스템을 도시한 도면이다.
도 7을 참조하면, 중앙 안테나(Central antenna; 710), 제1 분산 안테나(first distributed antenna; 720) 및 제2 분산 안테나(730)가 하나의 셀을 구성하여 단말(740)과 통신을 수행한다. 이때 각각의 중앙 안테나(710), 제1 분산 안테나(720) 및 제2 분산 안테나(730)는 서로 다른 패턴의 CSI-RS를 전송한다고 가정한다. 안테나별로 서로 다른 패턴의 CSI-RS가 전송됨으로써, 단말(740)은 각각의 안테나별로 채널 상태를 측정할 수 있다.
도 7에서 중앙 안테나(710)는 C-port, 제1 분산 안테나(720)는 D-port #1, 제2 분산 안테나(730)는 D-port#2와 매핑된다고 가정한다. 그리고 중앙 안테나(710), 제1 분산 안테나(720) 및 제2 분산 안테나(730)는 기지국의 중앙 제어기에 연결되어 있다고 가정한다. 단말(740)은 제1 분산 안테나(720)와 지리적으로 가장 가깝고, 제2 분산 안테나(730)와 지리적으로 가장 멀리 위치한다. 따라서 단말(740)과 각 안테나(710, 720, 730) 사이에 위치한 지형지물의 차이가 없다고 가정하면, 단말(740)과 중앙 안테나(710), 제1 분산 안테나(720) 및 제2 분산 안테나(730) 사이의 각각의 pathloss는 PL2<PL1<PL3인 관계가 된다. 이때, PL1은 단말(740)과 중앙 안테나(710) 사이의 pathloss, PL2는 단말(540)과 제1 분산 안테나(720) 사이의 pathloss, PL3는 단말(740)과 제2 분산 안테나(730) 사이의 pathloss를 나타낸다. 그리고 단말은 각각 antenna port 별로 정의된 채널 상태 참조 신호(Channel State Information- Reference Signal; CSI-RS)를 통해서 각 안테나별 pathloss를 측정할 수 있다.
LTE-A 시스템의 CAS 방식에서 단말의 랜덤 억세스 프리앰블 전송 전력(PPRACH)은 dBm 단위로 표현되는 [수학식 2]와 같이 정해진다.
Figure 112012006546570-pat00002
- PCMAX: 단말에 허용된 최대 전송전력으로, 단말의 클래스 및 상위 시그널링의 설정에 의해 정해진다.
- PREAMBLE_RECEIVED_TARGET_POWER: 기지국이 랜덤 억세스 프리앰블을 수신하기 위해 필요로 하는 랜덤 억세스 프리앰블 수신 전력으로, 상위 시그널링 되는 파라메터들에 의해 정해진다.
- PL: 기지국과 단말 사이의 pathloss
그러나 CAS와 다르게 DAS에서 기지국의 송수신 안테나가 지리적으로 분산 되어 있으므로, 단말(740)과 각각의 안테나(710, 720, 730) 사이의 pathloss는 서로 상이한 값을 갖게 된다.
도 7의 참조번호 750, 참조번호 760, 참조번호 770 은 각각 단말(740)과 중앙 안테나(710), 단말(740)과 제1 분산 안테나(720), 단말(740)과 제2 분산 안테나(730) 사이의 pathloss를 CAS 방식에서 전송전력을 산출하는 [수학식2]에 적용할 경우를 도시한다. 계산된 단말(740)의 랜덤 억세스 프리앰블 전송 전력은 각각 참조번호 791, 참조번호 792, 참조번호 793이 될 수 있다. 그리고 단말(740)과 중앙 안테나(710) 간의 전송전력은 참조번호 792이며, 단말(740)과 제1 분산 안테나(720) 간의 전송전력은 참조번호 791이며, 단말(740)과 제2 분산 안테나(730) 간의 전송전력은 참조번호 793이 될 수 있다.
단말이 참조번호 791만큼 랜덤 억세스 프리앰블 전송 전력을 결정하여 전송하는 경우, 적어도 제1 분산 안테나(720)가 랜덤 억세스 프리앰블을 성공적으로 수신할 수 있다. 그리고 단말(740)이 참조번호 792만큼 랜덤 억세스 프리앰블 전송 전력을 결정하여 전송하는 경우, 적어도 중앙 안테나(710)가 랜덤 억세스 프리앰블을 성공적으로 수신할 수 있다. 또한 단말이 참조번호 793만큼 랜덤 억세스 프리앰블 전송 전력을 결정하여 전송하는 경우, 적어도 제2 분산 안테나(730)가 랜덤 억세스 프리앰블을 성공적으로 수신할 수 있다.
중앙 안테나(710), 제1 분산 안테나(720), 및 제2 분산 안테나(730)는 중앙제어기와 연결되어 있다. 따라서 기지국 관점에서 적어도 어느 한 안테나를 통해서 랜덤 억세스 프리앰블 수신이 성공되면, 최종적으로 랜덤 억세스 프리앰블 수신에 성공했다고 할 수 있다. 그리고 단말(740)의 전송전력이 가능한 최소화되면, 단말(740)의 전력소모도 최소화될 수 있다. 또한 시스템 관점에서 불필요한 간섭이 발생되지 않아 시스템 성능 열화가 방지된다. 따라서 제 1 실시 예에서는 단말(740)이 안테나별 pathloss 중 가장 작은 pathloss 값을 이용하여 전송전력을 결정하는 방법을 제안한다. 즉 단말은 전송전력 산출 시 [수학식 2]를 [수학식 3]으로 대체하여 랜덤 억세스 프리앰블 전송전력을 결정할 수 있다.
Figure 112012006546570-pat00003
-PL(k)는 단말과 k 번째 antenna port 사이의 pathloss
도 7의 참조번호 780은 [수학식 3]을 적용하여 단말의 랜덤 억세스 프리앰블 전송 전력을 참조번호 790으로 결정하는 예를 나타낸다.
도 8은 본 발명의 제 1 실시 예에 따라 단말에서 랜덤 억세스를 수행하는 절차를 도시한 도면이다.
도 8을 참조하면, 단말은 801단계에서 셀 탐색을 통해 하향링크 시간 및 주파수 동기를 맞추고, 셀 아이디를 획득한다. 그리고 단말은 802단계에서 기지국으로부터 랜덤 억세스 프리앰블을 전송하기 위한 안테나 기준 전송전력 정보가 포함된 시스템 정보를 수신한다. 여기서 단말은 수신된 시스템 정보를 통해 시스템 대역폭, 랜덤 억세스 관련 파라메터, 랜덤 억세스 프리앰블을 전송하기 위한 안테나 기준 전송전력 정보인 각 안테나(antenna port) 별 pathloss(PL) 측정을 위한 CSI-RS 패턴 정보 등 송수신 관련한 기본적인 파라메터 값을 획득한다.
단말은 803단계에서 획득한 CSI-RS 패턴 정보로부터 단말과 각 안테나(antenna port) 사이의 pathloss를 측정 및 비교한다. 다음으로 단말은 804 단계에서 [수학식 3]에 이용하여 랜덤 억세스 프리앰블 전송에 필요한 전송전력을 결정한다. 즉 단말은 단말과 각 안테나 별 pathloss를 측정하고, 측정된 pathloss값 중 가장 작은 pathloss를 확인한다. 그리고 단말은 확인된 가장 작은 pathloss값을 수학식 3에 적용하여 전송전력을 결정한다.
단말은 805단계에서 결정한 전송전력으로 랜덤 억세스 프리앰블(random access preamble)을 전송한다. 이후 단말은 806단계에서 기지국으로부터 random access response가 수신되는지 판단한다. 만약, 일정 시간 동안 random access response를 수신하지 못하면, 단말은 805단계로 돌아가서 다시 랜덤 억세스 프리앰블 전송을 수행한다. 그러나 806단계에서 random access response가 수신되면, 단말은 807단계에서 random access response에 포함된 스케쥴링 정보에 따라 message 3를 기지국으로 전송한다.
다음으로 단말은 808단계에서 기지국으로부터 message 4를 수신했는지 판단한다. 만약 일정 시간이 경과하여도 message 4를 수신하지 못하면, 단말은 805단계로 이동하여 다시 랜덤 억세스 프리앰블 전송을 수행한다. 그러나 808 단계에서 message 4가 수신되면, 단말에서의 모든 랜덤 억세스 절차가 성공적으로 종료된다.
도 9는 본 발명의 제 1 실시 예에 따라 기지국이 단말로부터 랜덤 억세스를 수행하는 절차를 도시한 도면이다.
도 9를 참조하면, 기지국은 901단계에서 시스템정보, 랜덤 억세스 관련 파라메터, 각 안테나(antenna port) 별 CSI-RS 패턴 정보 등 송수신 관련한 기본적인 파라메터 값을 단말에게 전송한다. 그리고 기지국은 902단계에서 단말로부터 랜덤 억세스 프리앰블을 수신했는지 확인한다. 만약 랜덤 억세스 프리앰블을 수신하지 못하면, 기지국은 902단계로 돌아가 단말로부터 랜덤 억세스 프리앰블을 수신할 때까지 기다린다.
반면에 랜덤 억세스 프리앰블 수신에 성공하면, 기지국은 903단계에서 단말로부터 수신한 랜덤 억세스 프리앰블로부터 단말에 대한 타이밍 조절 명령과 스케쥴링 정보를 포함한 random access response 를 생성하여 단말에게 전송한다. 904단계에서 기지국은 단말로부터 message 3을 수신했는지 확인한다. 만약 message 3을 성공적으로 수신하면, 기지국은 905 단계에서 message 4를 단말에게 전송한다. 반면에 message 3이 수신되지 않으면, 기지국은 902단계로 돌아가 단말로부터 다음 번 랜덤 억세스 프리앰블을 수신하기까지 대기한다.
제 1 실시 예의 변형된 예로서, 단말이 어떤 랜덤 억세스 프리앰블을 사용할지 임의로 선택하지 않고, 기지국이 단말이 사용해야 할 랜덤 억세스 프리앰블을 지정해서 시그널링해 줄 수 있다. 이와 같이 기지국이 지정해서 단말에게 알려준 랜덤 억세스 프리앰블을 ‘지정 랜덤 억세스 프리앰블(dedicated random access preamble)’이라고 한다. ‘지정 랜덤 억세스 프리앰블(dedicated random access preamble)’을 사용한 랜덤 억세스 절차에서는 서로 다른 단말들 사이에 랜덤 억세스가 충돌할 가능성이 없다. 따라서 이에 대응되는 절차인 단말의 랜덤 억세스 절차 중 도 8의 807단계와 808단계 및 기지국의 랜덤 억세스 절차 중 도 9의 904단계와 905단계가 필요하지 않다.
또한 단말의 셀간 전환 절차인 핸드오버(handover) 수행 시에 랜덤 억세스 절차가 필요할 수 있다. 좀 더 상세히 설명하면, 기지국이 단말에게 셀 A에서 셀 B로 핸드오버를 지시하면, 단말은 셀 B에 대해 랜덤 억세스를 수행하고 셀B에서의 통신을 수행하기 위한 작업을 진행한다. 이 경우, 제 1 실시 예의 변형으로, 802 단계에서 기지국은 단말에게 셀 A와 셀 B, 복수개의 셀에 대한 안테나 별 PL 측정을 위한 CSI-RS 패턴 정보 세트를 알려준다.
예를 들어, 기지국은 CSI-RS 패턴 정보 세트= {CSI-RS 패턴 정보 #1, CSI-RS 패턴 정보 #2, CSI-RS 패턴 정보 #3, CSI-RS 패턴 정보 #4, CSI-RS 패턴 정보 #5, CSI-RS 패턴 정보 #6}을 단말에게 알려준다. 그리고 기지국은 그 중에서 단말이 실제 PL 측정을 위해 어떤 CSI-RS 패턴 정보들을 사용해야 하는지 추가적으로 시그널링을 통해 알려준다.
만약 단말이 셀 A에 위치하는 경우, 기지국은 CSI-RS 패턴 정보 세트 내에서 단말이 PL 측정을 위해 사용할 CSI-RS 패턴 정보 #1, CSI-RS 패턴 정보 #2, CSI-RS 패턴 정보 #3을 알려준다. 그리고 셀 A에서 셀 B로 단말의 핸드오버를 지시하는 경우, 기지국은 CSI-RS 패턴 정보 세트 내에서 단말이 PL 측정을 위해 사용할 CSI-RS 패턴 정보 #4, CSI-RS 패턴 정보 #5, CSI-RS 패턴 정보 #6을 알려줄 수 있다. 이러한 과정들을 통해 기지국은 셀 간 구분 없이 전체 시스템 내의 안테나별 PL 측정을 위한 CSI-RS 패턴 정보를 단말에게 알려줄 수 있다. 또한 기지국은 상황에 따라 일부 CSI-RS 패턴 정보를 PL 측정에 사용하도록 단말에게 알려줄 수 있다. 그러면 단말은 기지국으로부터 통지받은 CSI-RS 패턴 정보를 이용해서 PL 측정을 하고 전송전력을 결정한다. 이 경우, 단말은 [수학식 3] 에 나타낸 바와 같이, 단말과 통지받은 CSI-RS 패턴에 대응되는 각 안테나 별 PL 중 가장 작은 PL 값을 이용하여 전송전력을 결정할 수 있다. 혹은 단말은 단말과 통지받은 CSI-RS 패턴에 대응되는 각 안테나 별 PL 에 대한 평균값을 PL 로 판단하여 전송전력을 결정할 수도 있다.
<제 2 실시 예>
제 2 실시 예는 단말이 소정의 안테나와의 채널환경을 보상하기 위한 파라메터를 기지국으로부터 시그널링받아 랜덤 억세스 프리앰블 전송 전력을 결정하는 방법을 설명한다. 이하 도 10을 참조하여 제 2 실시 예의 주요 요지를 설명한다.
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 전송 전력 제어를 위한 이동 통신 시스템을 도시한 도면이다.
도 10을 참조하면, 중앙 안테나(Central antenna; 1010), 제1 분산 안테나(Distributed antenna; 1020), 및 제2 분산 안테나(Distributed antenna; 1030)가 하나의 셀을 구성하여 단말(1040)과 통신을 수행하는 예시를 나타낸다. 각각의 중앙 안테나(1010)와 제1 및 제2 분산 안테나(1020, 1030)들은 서로 다른 패턴의 CSI-RS를 전송한다. 즉, 중앙 안테나(1010)는 C-port, 제1 분산 안테나(1020)은 D-port#1, 제2 분산 안테나(1030)는 D-port#2와 매핑된다. 그리고 모든 중앙 안테나(1010)와 제1 및 제2 분산 안테나들(1020, 1030)은 기지국의 중앙 제어기에 연결되어 있다고 가정한다.
제 2 실시 예에서 단말은 pathloss 측정을 하나의 안테나에 대해서 수행하는 것을 가정하여, 셀 전체 영역을 커버하는 C-port와 단말간의 pathloss를 측정한다. 이에 기지국은 단말의 위치 정보를 바탕으로 단말의 랜덤 억세스 프리앰블 전송전력을 조절하기 위한 추가적인 전력조정 파라메터 Δ를 시그널링한다. 그리고 단말은 랜덤 억세스 프리앰블 전송전력을 다음 [수학식 4] 에 따라서 결정한다.
Figure 112012006546570-pat00004
- PCMAX: 단말한테 허용된 최대 전송전력으로, 단말의 클래스 및 상위 시그널링의 설정에 의해 정해진다.
- PREAMBLE_RECEIVED_TARGET_POWER: 기지국이 랜덤 억세스 프리앰블을 수신하기 위해 필요로 하는 랜덤 억세스 프리앰블 수신 전력으로 상위 시그널링 되는 파라메터들에 의해 정해진다.
- PL: 기지국과 단말 사이의 pathloss
- Δ: 단말의 랜덤 억세스 프리앰블 전송전력을 조절하기 위한 추가적인 전력조정 파라메터로, 단말의 위치 정보에 따라 변경될 수 있다.
도 10의 참조번호 1050은 [수학식 4]에 따라, Δ(1060)만큼의 추가적인 전력조정을 이용하여 단말이 랜덤 억세스 프리앰블 전송전력을 참조번호 1080으로 결정한 예를 나타낸다. 여기서 Δ는 단말의 위치 정보에 따라 단말과 가까운 안테나를 기준으로 생성되는 전력 조정 파라메터이다. 이에 따라 Δ는 ‘0’ 또는 음수의 값을 가질 수 있다.
만약, 단말이 [수학식 2]에 의해 랜덤 억세스 프리앰블의 전송전력을 계산하면 참조번호 1070이 된다. 그러나 단말이 Δ를 이용하여 랜덤 억세스 프리앰블 전송전력을 산출하면, [수학식 2]에 의해 산출된 전송전력보다 Δ(1060)만큼 전송전력을 적게 소비하게 된다.
도 11은 본 발명의 제 2 실시 예에 따라 단말의 랜덤 억세스를 수행하는 절차를 도시한 도면이다.
도 11을 참조하면, 단말은 1101단계에서 셀 탐색을 통해 하향링크 시간 및 주파수 동기를 맞추고, 셀 아이디를 획득한다. 그리고 단말은 1102단계에서 기지국으로부터 랜덤 억세스 프리앰블을 전송하기 위한 안테나 기준 전송전력 정보가 포함된 시스템 정보를 수신한다. 그리고 단말은 시스템 정보를 이용하여 시스템 대역폭, 랜덤 억세스 관련 파라메터, 안테나 기준 전송전력 정보인 랜덤 억세스 프리앰블 전송전력 조정을 위한 Δ 정보 등 송수신 관련한 기본적인 파라메터 값을 획득한다. Δ 는 기지국이 단말의 위치 정보를 확인하고, 확인된 단말의 위치와 근접한 안테나를 기준으로 전송전력을 제어하기 위해 설정되는 파라메터이다.
단말은 1103단계에서 획득한 랜덤 억세스 관련 파라메터와 랜덤 억세스 프리앰블 전송전력 조정을 위한 전력조정 파라메터인 Δ 정보 및 C-port에 대한 pathloss 측정값을 이용한 [수학식 4]에 의해 랜덤 억세스 프리앰블 전송에 필요한 전송전력을 결정한다. 그리고 단말은 1104단계에서 결정한 전송전력으로 랜덤 억세스 프리앰블(Random Access preamble)을 전송한다.
다음으로 단말은 1105단계에서 기지국으로부터 random access response가 수신되는지 판단한다. 만약, 일정 시간 동안 random access response를 수신하지 못하면, 단말은 1104단계로 돌아가서 다시 랜덤 억세스 프리앰블 전송을 수행한다. 그러나 1105단계에서 random access response가 수신되면, 단말은 1106단계로 이동하여, random access response에 포함된 스케쥴링 정보에 따라 message 3을 기지국으로 전송한다.
그리고 단말은 1107단계에서 기지국으로부터 message 4가 수신되는지 판단한다. 만약 일정 시간이 경과하여도 message 4가 수신되지 않으면, 단말은 1104단계로 이동하여 다시 랜덤 억세스 프리앰블 전송을 수행한다. 그러나 1107단계에서 message 4가 수신되면, 모든 랜덤 억세스 절차가 성공적으로 종료된다.
도 12는 제 2 실시 예에 따라 기지국의 랜덤 억세스 절차를 도시한 도면이다.
도 12를 참조하면, 기지국은 1201단계에서 시스템정보, 랜덤 억세스 관련 파라메터, 랜덤 억세스 프리앰블 전송전력 조정을 위한 Δ 정보 등 송수신 관련한 기본적인 파라메터 값을 단말에게 전송한다. 그리고 기지국은 1202단계에서 단말로부터 랜덤 억세스 프리앰블(Random Access preamble)을 수신했는지 판단한다. 만약 랜덤 억세스 프리앰블가 수신되지 않으면, 기지국은 1202단계에서 단말로부터 랜덤 억세스 프리앰블이 수신될 때까지 기다린다.
반면에 랜덤 억세스 프리앰블 수신에 성공하면, 기지국은 1203단계에서 단말로부터 수신한 랜덤 억세스 프리앰블로부터 단말에 대한 타이밍 조절 명령과 스케쥴링 정보를 포함한 random access response를 생성하여 단말에게 전송한다. 그리고 기지국은 1204단계에서 단말로부터 message 3이 수신되는지 판단한다. 만약 message 3을 수신하지 못하면, 기지국은 1202단계로 이동하여 단말로부터 다음 번 랜덤 억세스 프리앰블이 수신되기까지 대기한다. 반면에 message 3이 성공적으로 수신되면, 기지국은 1205 단계에서 message 4를 단말에게 전송한다. 그리고 단말은 message 4를 성공적으로 수신함으로써 랜덤 억세스 절차를 종료할 수 있다.
제 2 실시 예는 여러 가지 변형이 가능하다. 일례로, 단말이 어떤 랜덤 억세스 프리앰블을 사용할지 임의로 선택하지 않고, 기지국이 단말이 사용해야 할 랜덤 억세스 프리앰블을 지정해서 시그널링해 줄 수 있다. 이와 같이 기지국이 지정해서 단말에게 알려준 랜덤 억세스 프리앰블을 ‘지정 랜덤 억세스 프리앰블(dedicated random access preamble)’이라고 한다. 이 경우 기지국은 Δ를 별도로 시그널링 해주지 않고, ‘지정 랜덤 억세스 프리앰블’로부터 암묵적으로 알 수 있게 함으로써 추가적인 시그널링 오버헤드를 줄일 수 있다. 예컨데, 다음과 같이 ‘지정 랜덤 억세스 프리앰블’과 Δ 와의 관계를 미리 정의하여 기지국과 단말이 공통으로 인지하도록 운용할 수 있다.
지정 랜덤 억세스 프리앰블 1 ~ 지정 랜덤 억세스 프리앰블k1 => Δ1
지정 랜덤 억세스 프리앰블 k1+1 ~ 지정 랜덤 억세스 프리앰블k2 => Δ2
지정 랜덤 억세스 프리앰블 k2+1 ~ 지정 랜덤 억세스 프리앰블k3 => Δ3
…
이와 같이 ‘지정 랜덤 억세스 프리앰블’을 사용한 랜덤 억세스 절차에서는 서로 다른 단말들 사이에 랜덤 억세스가 충돌할 가능성이 없다. 따라서 이에 대응되는 절차인 단말의 랜덤 억세스 절차에 관한 도 11의 1106단계와 1107단계 및 기지국의 랜덤 억세스 절차에 관한 도 12의 1204단계와 1205단계가 삭제될 수 있다.
도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 단말 장치를 도시한 도면이다.
도 13을 참조하면, 랜덤 억세스 프리앰블 전송을 위해 단말은 전송하고자 하는 랜덤 억세스 프리앰블을 생성하는 랜덤 억세스 프리앰블 생성기(Random access preamble generator; 1310), 전송하고자 하는 신호를 RE(resource element) 에 매핑하는 RE 매퍼(RE mapper; 1320), 단말이 생성한 랜덤 억세스 프리앰블은 상기 RE 매퍼(1320)를 통해 미리 지정된 주파수 영역에 매핑된 후, IFFT(Inverse Fast Fourier Transform) 프로세싱 (1330)을 거쳐 IF(intermediate frequency) 및 RF(radio frequency) 처리부 (1340)을 통과하여 전송부(TX;1350)를 통해 기지국으로 전송된다.
그리고 단말은 수신부(RX; 1360)를 통해 기지국으로부터 시스템 정보를 수신한다. 이때 시스템 정보에는 시스템 대역폭, 랜덤 억세스 관련 파라메터와 안테나 기준 전송전력 정보인 각 안테나별 CSI-RS 패턴 정보, 랜덤 억세스 프리앰블 전송전력 조정을 위한 Δ 정보 등 송수신과 관련한 기본 파라메터값을 포함한다.
단말은 경로손실 측정기(Pathloss estimator; 1370)로부터 기지국과 단말 사이의 pathloss, 또는 각 안테나와 단말기 간의 pathloss를 확인한다. 그리고 단말은 파라메터 획득부(Parameter acquisition; 1380)를 통해 기지국으로부터 제공받은 랜덤 억세스 관련 파라메터를 획득한다. 다음으로 단말은 확인된 pathloss와 랜덤 억세스 관련 파라메터를 이용하여 전원 제어 제어기(Power control controller; 1390)에서 단말의 랜덤 억세스 프리앰블 전송 전력을 조절한다. 구체적으로, 단말은 본 발명의 제1 실시예 혹은 제2 실시예에 설명한 방법에 따라 랜덤 억세스 프리앰블 전송 전력값을 결정한다. 또한 랜덤 억세스 프리앰블의 전력조절을 위해 전력 제어 제어기(1390)는 랜덤 억세스 프리앰블 생성기(1310) 혹은 IF/RF 처리부(1340)를 제어한다.
도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 기지국 장치를 도시한 도면이다.
도 14를 참조하면, 기지국은 수신부(RX; 1401)를 통해 단말로부터 수신된 신호를 RF/IF 신호처리하는 RF/IF 부(1402), FFT(Fast Fourier Transform) 프로세싱을 수행하는 FFT부(1403), RE 디매퍼(RE demapper; 1404), 랜덤 억세스 프리앰블 검출기(Random Access preamble detector; 1405), 전력 제어 제어기(Power control controller; 1406) 등으로 구성된다.
전력 제어 제어기(1406)는 단말의 위치에 따라 적절한 랜덤 억세스 프리앰블 전송을 위한 전력제어 파라메터를 생성하여 제어정보 생성기(Control information generator; 1407)로 인가한다. 제어정보 생성기(1407)는 전력 제어 제어기(1406)로부터 입력받은 전력제어 파라메터와 랜덤 억세스 프리앰블 검출기(1405)로부터 기지국이 랜덤 억세스 프리앰블을 성공적으로 수신했는지 여부 등의 정보를 입력 받아, 이에 대응되는 제어정보를 생성한다. 이렇게 생성된 제어정보는 인코더(Encorder; 1408)를 통해 오류정정 능력이 부여되고, 변조기(Modulator; 1409)에서 변조심벌로 구성된 다음, RE 매퍼(RE mapper; 1410)에서 소정의 시간-주파수 자원에 매핑된다. 그 다음, IFFT 프로세싱(1411)을 거쳐 IF(intermediate frequency) 처리부 및 RF(radio frequency) 처리부(1412)를 통과하여 전송부(TX; 1413)를 통해 단말로 전송된다.
본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

Claims (12)

  1. 무선 통신 시스템에서 단말의 랜덤 억세스를 수행하기 위한 전력 제어 방법에 있어서,
    기지국으로부터 상위 계층을 통해, 상기 기지국의 복수의 안테나 포트들에 대한 복수의 참조 신호들에 관한 참조 신호 정보를 수신하는 과정과,
    상기 참조 신호 정보에 포함된 참조 신호 전력 정보 및 상기 복수의 참조 신호들을 사용하여, 상기 기지국의 상기 복수의 안테나 포트에 대한 복수의 경로 손실 값들을 측정하는 과정과,
    상기 측정된 복수의 경로 손실 값들 중 가장 작은 값을 사용하여 랜덤 억세스 프리앰블의 전송 전력을 산출하는 과정과,
    상기 산출된 전송 전력으로 상기 랜덤 억세스 프리앰블을 상기 기지국으로 전송하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 제어 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 참조 신호 정보는, 안테나 포트 별 채널 상태 정보 참조 신호(Channel State Information Reference Signal, CSI-RS)와 관련된 것을 특징으로 하는 전력 제어 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 참조 신호 정보는, 상기 기지국의 각 안테나 포트에 대해 경로 손실을 측정하기 위한 CSI-RS 패턴 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 제어 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 무선 통신 시스템은 분산 안테나 시스템(distributed antenna system)으로 설정된 것을 특징으로 하는 전력 제어 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 참조 신호들은, 상기 기지국의 상기 안테나 포트들을 통해 전송되는 것을 특징으로 하는 전력 제어 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 랜덤 억세스 프리앰블(P PRACH ) 의 전송 전력은,
    P PRACH =min{P CMAX ,PREAMBLE-_RECEIVED_
    TARGET_POWER+min(PL(k))}[dBm]
    에 의해 산출되는데,
    상기 P CMAX 는 UE 클래스(class) 및 상위 계층 시그널링 설정에 기반한 최대 단말 송신 전력을 나타내고,
    PREAMBLE_RECEIVED_TARGET_POWER 는 상기 기지국이 상기 랜덤 억세스 프리앰블을 수신하는 데에 요구되고, 상기 상위 계층 시그널링 설정에 의해 결정되는 상기 랜덤 억세스 프리앰블 수신 전력을 나타내며,
    PL(k) 는 상기 단말과 k번째 안테나 포트 사이의 경로 손실을 나타내는 것을 특징으로 하는 전력 제어 방법.
  7. 무선 통신 시스템에서 단말에 있어서,
    기지국으로부터 상위 계층을 통해, 상기 기지국의 복수의 안테나 포트들에 대한 복수의 참조 신호들에 관한 참조 신호 정보를 수신하는 수신부와,
    상기 참조 신호 정보에 포함된 참조 신호 전력 정보 및 상기 복수의 참조 신호들을 사용하여, 상기 기지국의 상기 복수의 안테나 포트에 대한 복수의 경로 손실 값들을 측정하고, 상기 측정된 복수의 경로 손실 값들 중 가장 작은 값을 사용하여 랜덤 억세스 프리앰블의 전송 전력을 산출하는 전원 제어 제어기와, 상기 산출된 전송 전력으로 상기 랜덤 억세스 프리앰블을 전송하는 전송부를 포함하는 것을 특징으로 하는 단말.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 참조 신호 정보는, 안테나 포트 별 채널 상태 정보 참조 신호(Channel State Information Reference Signal, CSI-RS)와 관련된 것을 특징으로 하는 단말.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 참조 신호 정보는, 상기 기지국의 각 안테나 포트에 대해 경로 손실을 측정하기 위한 CSI-RS 패턴 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 단말.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 무선 통신 시스템은 분산 안테나 시스템(distributed antenna system)으로 설정된 것을 특징으로 하는 단말.
  11. 제 7항에 있어서,
    상기 복수의 참조 신호들은, 상기 기지국의 상기 안테나 포트들을 통해 전송되는 것을 특징으로 하는 단말.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 랜덤 억세스 프리앰블(P PRACH ) 의 전송 전력은,
    P PRACH =min{P CMAX ,PREAMBLE-_RECEIVED_
    TARGET_POWER+min(PL(k))}[dBm]
    에 의해 산출되는데,
    상기 P CMAX 는 UE 클래스(class) 및 상위 계층 시그널링 설정에 기반한 최대 단말 송신 전력을 나타내고,
    PREAMBLE_RECEIVED_TARGET_POWER 는 상기 기지국이 상기 랜덤 억세스 프리앰블을 수신하는 데에 요구되고, 상기 상위 계층 시그널링 설정에 의해 결정되는 상기 랜덤 억세스 프리앰블 수신 전력을 나타내며,
    PL(k) 는 상기 단말과 k번째 안테나 포트 사이의 경로 손실을 나타내는 것을 특징으로 하는 단말.

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