KR102394199B1 - 무선 통신 시스템에서 랜덤 액세스를 수행하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

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

Description

무선 통신 시스템에서 랜덤 액세스를 수행하기 위한 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR PERFORMING RANDOM ACCESS IN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}

본 발명은 무선 통신 시스템에서 랜덤 액세스에 관한 것이다.

4G 통신 시스템 상용화 이후 증가 추세에 있는 무선 데이터 트래픽 수요를 충족시키기 위해, 개선된 5G 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템을 개발하기 위한 노력이 이루어지고 있다. 이러한 이유로, 5G 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템은 4G 네트워크 이후 (Beyond 4G Network) 통신 시스템 또는 LTE 시스템 이후 (Post LTE) 이후의 시스템이라 불리어지고 있다.

높은 데이터 송신율을 달성하기 위해, 5G 통신 시스템은 초고주파(mmWave) 대역 (예를 들어, 60기가(60GHz) 대역과 같은)에서의 구현이 고려되고 있다. 초고주파 대역에서의 전파의 경로손실 완화 및 전파의 전달 거리를 증가시키기 위해, 5G 통신 시스템에서는 빔포밍(beamforming), 거대 배열 다중 입출력(massive MIMO), 전차원 다중입출력(Full Dimensional MIMO: FD-MIMO), 어레이 안테나(array antenna), 아날로그 빔형성(analog beam-forming), 및 대규모 안테나 (large scale antenna) 기술들이 논의되고 있다.

또한 시스템의 네트워크 개선을 위해, 5G 통신 시스템에서는 진화된 소형 셀, 개선된 소형 셀 (advanced small cell), 클라우드 무선 액세스 네트워크 (cloud radio access network: cloud RAN), 초고밀도 네트워크 (ultra-dense network), 기기 간 통신 (Device to Device communication: D2D), 무선 백홀 (wireless backhaul), 이동 네트워크 (moving network), 협력 통신 (cooperative communication), CoMP (Coordinated Multi-Points), 및 수신 간섭제거 (interference cancellation) 등의 기술 개발이 이루어지고 있다.

이 밖에도, 5G 시스템에서는 진보된 코딩 변조(Advanced Coding Modulation: ACM) 방식인 FQAM (Hybrid FSK and QAM Modulation) 및 SWSC (Sliding Window Superposition Coding)과, 진보된 접속 기술인 FBMC(Filter Bank Multi Carrier), NOMA(non orthogonal multiple access), 및SCMA(sparse code multiple access) 등이 개발되고 있다.

또한, 3GPP LTE(3rd Generation Partnership Project Long Term Evolution) 에서 IoT(Internet of Things) 환경 지원을 위한 LTE(Long Term Evolution) 무선 통신 시스템 기반의 다양한 서비스 시나리오, 서비스 요구사항 및 기술적 이슈에 관한 기술표준 규격을 제정함에 따라 IoT 환경에서는 다양한 단말들 간에 네트워크 연결성을 가지고, 사람의 개입 없이 통신을 수행할 것으로 예상된다. 따라서, 네트워크에 접속하는 IoT 단말들의 수는 기존 이동통신 환경에 비하여 폭증할 것으로 예상되고, 이러한 다수 단말들의 랜덤 액세스를 수용하기 위한 방법이 요구되고 있다.

또한, 3GPP에서는 대규모 단말의 랜덤 액세스 시도를 수용하기 위한 기술 표준화를 진행해왔다. 3GPP 무선 통신 시스템에서는 비경쟁 방식의 랜덤 액세스 방법과 경쟁 방식의 랜덤 액세스 방법을 제공한다. 비경쟁 방식의 랜덤 액세스 방법은 기지국이 특정 단말에게 랜덤 액세스 자원을 할당하는 방식으로, 기지국이 단말의 존재를 인식하고 있는 경우에 한하기 때문에 단말이 핸드오버(handover)를 수행하는 경우와 같이 제한적인 상황에서만 적용된다. 경쟁 방식의 랜덤 액세스 방법은 기지국이 특정한 단말을 지정하지 않고, 할당한 랜덤 액세스자원에 대해서 단말들이 경쟁을 통해 랜덤 액세스를 수행하는 것으로, 기지국이 특정한 단말을 지정하지 않아도 가능하기 때문에 일반적으로 사용되고 있다. 그러나, 랜덤 액세스 자원의 물리적 한계와 동일 랜덤 액세스 자원에 대한 경쟁으로 인하여 발생하는 충돌 때문에 랜덤 액세스를 시도하는 단말의 개수가 증가할수록 랜덤 액세스 자원 활용의 효율성이 감소하는 문제를 포함하고 있다.

본 발명의 일 실시예는 무선 통신 시스템에서 다수의 임계값들을 활용하여 프리앰블(preamble) 송신 여부를 결정하는 장치 및 방법을 제공한다.

본 발명의 일 실시예는 무선 통신 시스템에서 MAC(Medium Access Control) PDU(Protocol Data Unit)을 구성하는 장치 및 방법을 제공한다.

본 발명의 또 다른 실시예는 무선 통신 시스템에서 예약(reserved) 필드를 구성하는 장치 및 방법을 제공한다.

본 발명의 일 실시예는 무선 통신 시스템에서 랜덤 액세스 응답을 수신하여 스케줄 된 송신을 수행하는 장치 및 방법을 제공한다.

본 발명의 또 다른 실시예는 무선 통신 시스템에서 다수의 임계값들을 활용하여 랜덤액세스를 수행하는 장치 및 방법을 제공한다.

본 발명의 일 실시예는 두 가지 타입의 단말들이 랜덤 액세스를 수행하는 장치 및 방법을 제공한다.

본 발명의 또 다른 실시예는 두 가지 타입의 단말들이 다수의 임계값들을 활용하여 랜덤 액세스를 수행하는 장치 및 방법을 제공한다.

본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 기지국 장치는, 다수의 임계값들을 포함하는 시스템 정보를 송신하는 통신부와, 적어도 하나의 단말로부터 송신되는 프리앰블에 대한 검출 결과에 기초하여 모드 별 랜덤 액세스 결과를 판단하는 제어부를 포함하고, 상기 통신부는, 상기 모드 별 랜덤 액세스 결과를 포함하는 메시지를 송신하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 단말 장치는, 다수의 임계값들을 포함하는 시스템 정보를 수신하는 통신부와, 상기 다수의 임계값들에 기초하여 판단되는 모드에 따라 랜덤 액세스를 수행하는 제어부를 포함하고, 상기 통신부는, 모드 별 랜덤 액세스 결과를 포함하는 메시지를 수신하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 기지국의 동작 방법은, 다수의 임계값들을 포함하는 시스템 정보를 송신하는 과정과, 적어도 하나의 단말로부터 송신된 프리앰블에 대한 검출 결과에 기초하여 모드 별 랜덤 액세스 결과를 판단 하는 과정과, 상기 모드 별 랜덤 액세스 결과를 포함하는 메시지를 송신하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 단말의 동작 방법은, 다수의 임계값들을 포함하는 시스템 정보를 수신하는 과정과, 상기 다수의 임계값들에 기초하여 판단되는 모드에 따라 랜덤 액세스를 수행하는 과정과, 모드 별 랜덤 액세스 결과를 포함하는 메시지를 수신하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명을 통해 무선 통신 시스템에서 랜덤 액세스를 수행함에 있어서, 랜덤 액세스 자원을 활용할 수 있는 단말들의 개수를 증가시킬 수 있으며, 이를 통해 액세스 지연 시간을 감소시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 기지국과 단말들을 도시한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 랜덤 액세스를 위한 하나의 프레임 구조를 도시한다.
도 3은 무선 통신 시스템에서 랜덤 액세스를 시도하는 단말들의 개수에 대한 제어과정을 포함하는 랜덤 액세스 절차를 도시한다.
도 4는 무선 통신 시스템에서 랜덤 액세스를 시도하는 단말들의 개수 증가에 따른 통신 환경 변화를 도시한다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 기지국의 블록 구성을 도시한다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 단말의 블록 구성을 도시한다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 기지국의 동작 절차를 도시한다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 단말의 동작 절차를 도시한다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 다수의 임계값들을 활용하여 프리앰블(preamble) 송신 여부를 결정하는 절차를 도시한다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 랜덤 액세스에 대한 응답을 포함하는 메시지 구성의 예를 도시한다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 S-필드를 구성하는 절차를 도시한다.
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 랜덤 액세스 응답을 수신하여 스케줄 된(scheduled) 송신을 수행하는 절차를 도시한다.
도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 랜덤 액세스 관련 파라미터 재설정에 의한 PRACH 개수 변화의 예를 도시한다.
도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 다수의 임계값들을 활용하는 랜덤 액세스를 위한 구성을 도시한다.
도 15는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 다수의 임계값들을 활용하는 랜덤 액세스 수행 절차를 도시한다.
도 16은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 다수의 임계값들을 활용하는 기지국의 랜덤 액세스를 제어 절차를 도시한다.
도 17은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 다수의 임계값들을 활용하는 단말의 랜덤 액세스를 수행 절차를 도시한다.
도 18은 무선 통신 시스템에서 액세스 클래스 별로 액세스 클래스 바링을 적용하기 위한 파라미터 설정에 따른 액세스 바링 비트맵을 도시한다.
도 19는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 액세스 클래스 별로 액세스 클래스 바링을 적용하기 위한 파라미터 설정에 따른 액세스 바링 비트맵을 도시한다.
도 20은 무선 통신 시스템에서 저비용 MTC단말의 랜덤 액세스 위한 두 개의 랜덤 액세스 프레임들을 도시한다.
도 21은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 다수의 임계값들을 활용한 저비용 MTC단말의 랜덤 액세스 수행 절차를 도시한다.
도 22는 본 발명의 실시 예에 따른 두 타입의 단말들의 랜덤 액세스를 위한 채널 구조들을 도시한다.
도 23은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 다수의 임계값들을 활용한 두 타입의 단말들의 랜덤 액세스 수행 절차를 도시한다.
도 24 내지 도 25는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템의 모의 실험 결과를 도시한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 동작 원리를 상세히 설명한다. 아래 기재에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술 되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

이하 본 발명은 무선 통신 시스템에서 랜덤 액세스(random access)를 위한 기술에 대해 설명한다. 특히, 본 발명은 다수의 임계값들을 활용한 랜덤 액세스의 제어를 위한 기술에 대해 설명한다. 구체적으로, 이하 본 발명은 무선 통신 시스템에서 다수의 단말들이 랜덤 액세스를 수행함에 있어서, 랜덤 액세스 제어 딜레이(delay) 시간의 증가 문제와 랜덤 액세스 자원의 비효율적 사용 문제를 해소하기 위한 다양한 실시 예들을 설명한다.

이하 설명에서 사용되는 망 객체(network entity)들을 지칭하는 용어, 메시지 및 신호를 지칭하는 용어, 자원 또는 채널의 종류를 지칭하는 용어 등은 설명의 편의를 위해 예시된 것이다. 따라서, 본 발명이 후술되는 용어들에 한정되는 것은 아니며, 동등한 기술적 의미를 가지는 다른 용어가 사용될 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 기지국과 단말들을 도시한다.

도 1을 참고하면, 기지국 110은 다수의 단말들 120-1, 120-2, 120-3, 120-4, 120-5, 120-6, 120-7, 120-8과 통신을 수행할 수 있다. 통신을 위해, 다수의 단말들 120-1, 120-2, 120-3, 120-4, 120-5, 120-6, 120-7, 120-8은 랜덤 액세스를 통해 기지국 110에 접속을 시도한다. 랜덤 액세스는 단말이 기지국 110에 접속하고자 함을 알리는 절차로서, 일반적으로, 미리 정의된 값의 신호들 중 하나를 송신하는 것으로 시작된다. 예를 들어, 신호는 프리앰블(preamble)로 지칭될 수 있다.

랜덤 액세스는 경쟁(contention) 방식 및 비경쟁 방식으로 구분될 수 있다. 비경쟁 방식의 랜덤 액세스의 경우, 기지국 110이 특정 단말에게 경쟁 없이 랜덤 액세스를 수행하고, 액세스에 성공할 수 있도록 특정한 랜덤 액세스 자원을 할당하는 방식이다. 특정한 단말 120-1에게 특정한 랜덤 액세스 자원을 할당하는 것은, 기지국 110이 단말 120-1의 존재를 알고 있는 경우에 가능하다. 따라서, 비경쟁 방식의 랜덤 액세스는 단말 120-1이 핸드오버를 수행하는 경우와 같이 제한적인 상황에서만 적용된다. 경쟁 방식의 랜덤 액세스 방법의 경우, 기지국 110이 특정한 단말을 지정하지 아니하고 할당한 랜덤 액세스 자원에 대해서, 단말들 120-1, 120-2, 120-3, 120-4, 120-5, 120-6, 120-7, 120-8이 경쟁을 통해 랜덤 액세스를 시도한다. 예를 들어, 단말 120-1은 랜덤 액세스 자원 정보를 바탕으로 가용한 PRACH(physical random access channel) 서브프레임들 중 하나 및 가용한 프리앰블들 중 하나를 선택하고, 선택된 PRACH를 통해 선택된 프리앰블을 송신함으로써, 랜덤 액세스를 시도할 수 있다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 랜덤 액세스를 위한 하나의 프레임 구조를 도시한다. 도 2는 FDD(Frequency Division Duplexing) 방식의 상향링크 프레임을 예시한다. 그러나, TDD(Time Division Duplexing) 방식의 경우도, 유사 하나의 프레임 구조가 적용될 수 있다.

도 2를 참고하면, 상향링크 물리 채널은 10ms 길이의 프레임(frame) 단위로 구분될 수 있으며, 프레임은 1ms 길이를 가지는 10개의 서브프레임(subframe)들을 포함할 수 있다. 상향링크 물리채널은 제어 채널 202, 데이터 채널 204를 포함할 수 있다. 제어 채널 202는 PUCCH(Physical Uplink Control Channel)로, 데이터 채널 204는 PUSCH(Physical Uplink Shared Channel)로 지칭될 수 있다. 데이터 채널 204 내의 일부 자원은 랜덤 액세스를 위한 PRACH 206로서 할당될 수 있다. PRACH 서브프레임은 랜덤 액세스를 통해 단말이 랜덤 액세스 프리앰블을 송신하는 PRACH를 포함하는 구간으로서, 하나의 프레임 내에서 PRACH 서브프레임 개수는 기지국에 의해 결정된다. 즉, PRACH 서브프레임은 PRACH 206를 포함하는 서브프레임을 의미한다. 예를 들어, PRACH 서브프레임의 개수는 0.5개, 1개, 2개, 3개, 5개, 10개 등으로 구성될 수 있다. 프리앰블들은 직교 또는 준직교한 시퀀스들의 집합이며, 예를 들어, 자도프-추 시퀀스(Zadoff-Chu Sequence)를 기반으로 정의될 수 있다. 프리앰블들의 개수는 프리앰블의 길이에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 기지국마다 최대 64개까지의 프리앰블들이 구성될 수 있다.

기지국 110은, PRACH 서브프레임 구성 정보와 프리앰블 구성 정보를 포함하는 시스템 정보를 송신할 수 있다. 예를 들어, PRACH 서브프레임 구성 정보와 프리앰블 구성 정보는 SIB(System Information Block) 2를 통해 송신될 수 있다. 단말들 120-1, 120-2, 120-3은 시스템 정보를 수신함으로써 랜덤 액세스 자원 정보를 획득할 수 있다.

도 2의 예를 참고하면, 하나의 프레임 내에서 2개의 PRACH 서브프레임들 및 64개의 프리앰블들이 랜덤 액세스 자원(random access resource)으로서 구성된다. 이때, 단말들 120-1, 120-2, 120-3이 PRACH 서브프레임과 프리앰블을 선택하고, 프리앰블을 송신한다. 구체적으로, 단말 1 120-1은 64개의 프리앰블 중 프리앰블 1을 선택하고, 2개의 PRACH 서브프레임들 중 하나의 서브프레임을 선택하여, 프리앰블 1을 서브프레임에서 송신한다. 단말 2 120-2는 프리앰블 1과 다른 PRACH 서브프레임을 선택하고, 다른 PRACH 서브프레임에서 프리앰블 1을 송신한다. 단말 3 120-3은 프리앰블 64 및 첫 번째 PRACH 서브프레임을 선택한다. 단말 1 120-1 및 단말 3 120-3은 동일한 PRACH 서브프레임을 선택하였으나, 송신한 프리앰블이 서로 다르기 때문에, 랜덤 액세스에서 단말 1 120-1 및 단말 3 120-3 간 충돌이 발생하지 않는다. 또한, 단말 1 120-1과 단말 2 120-2는 동일한 프리앰블을 선택하였으나, 서로 다른 PRACH 서브프레임에서 송신하였기 때문에, 단말 1 120-1 및 단말 2 120-2 간 랜덤 액세스에서 충돌이 발생하지 않는다.

랜덤 액세스 자원을 통해 획득할 수 있는 총 랜덤 액세스 기회(random access opportunity, RAO)들의 개수는, 가용한 PRACH 서브프레임들의 개수와 가용한 프리앰블들의 개수의 곱으로 결정될 수 있다. 충돌 없이 하나의 프레임 내에서 수용 가능한 최대 단말들의 개수는 랜덤 액세스 자원을 통해 제공할 수 있는 총 랜덤 액세스 기회의 수를 초과할 수 없다. 예를 들어, FDD에 기초하는 LTE(Long Term Evolution) 시스템의 경우, 최대 640개의 랜덤 액세스 기회를 제공할 수 있도록 구성 가능하기 때문에, 물리적으로 수용할 수 있는 최대 액세스 단말들의 개수는 640개이다.

도 2에 도시된 예시의 경우, 단말들 120-1, 120-2, 120-3은 서로 다른 프리앰블을 선택하거나, 또는, 서로 다른 PRACH 서브프레임을 선택하였기 때문에, 충돌이 발생하지 아니한다. 그러나, 둘 이상의 단말들이 동일한 PRACH 서브프레임에서 동일한 프리앰블을 선택하는 경우, 랜덤 액세스에서 충돌이 발생할 수 있다. 충돌은, 고정적인 랜덤 액세스 자원을 수를 활용하는 경우, 액세스를 시도하는 단말의 개수가 증가할수록 심화될 수 있다. 또한, 이 경우, 랜덤 액세스 자원 활용의 효율성이 저하되기 때문에 단말의 랜덤 액세스 재시도로 인하여 지연시간이 증가하게 된다. 나아가, 적응적으로 랜덤 액세스 자원을 할당하는 경우라도, 랜덤 액세스를 시도하는 단말의 개수가 최대 할당 가능한 랜덤 액세스 자원을 상당히 초과하는 대규모 액세스가 발생하면, 이는 충돌 횟수의 증가로 이어질 수 있다. 따라서, 랜덤 액세스의 효율성을 증대시키기 위해, 하기 도 3과 같은 절차가 수행될 수 있다.

도 3은 무선 통신 시스템에서 랜덤 액세스를 시도하는 단말들의 개수에 대한 제어과정을 포함하는 랜덤 액세스 절차를 도시한다. 도 3과 같은 절차는 ‘액세스 클래스 바링(access class barring, ACB)’를 포함하는 랜덤 액세스 절차로 지칭될 수 있다.

도 3을 참고하면, 301단계에서, 기지국 110은 액세스 클래스 바링에 관련된 파라미터(parameter) 및 랜덤 액세스 자원 정보를 포함하는 시스템 정보를 단말 120로 송신한다. 액세스 클래스 바링에 관련된 파라미터는 랜덤 액세스의 수행 여부 판단을 위한 임계값을 포함한다. 또한, 액세스 클래스 바링에 관련된 파라미터는 액세스 바링 팩터(access barring factor), 액세스 바링 타임(access barring time), 액세스 클래스 (AC, access class) 별 액세스 제어를 위한 비트맵 등을 더 포함할 수 있다.

303단계에서, 단말 120은, 임계값을 포함하는 시스템 정보를 수신한 후, 액세스 클래스 바링 과정을 수행한다. 액세스 클래스 바링 과정은, 임계값에 기초하여 랜덤 액세스를 시도하는 단말들의 개수를 제어하기 위한 동작이다. 액세스 클래스 바링 방법은 기지국 110이 랜덤 액세스를 시도하는 단말들의 개수를 제한함으로써 랜덤 액세스 자원 활용의 효율성이 일정한 범위에서 유지될 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

단말 120은 이어서 305단계로 진행하여 PRACH 서브프레임과 프리앰블을 선택하고, 307 단계로 진행하여 프리앰블을 기지국 110으로 송신하면서 랜덤 액세스를 수행한다. 이때 기지국 110은 309 단계로 진행하여 단말로부터 송신되는 프리앰블을 검출한다. 311단계에서 기지국 110은 프리앰블 검출 결과에 따라 랜덤 액세스 응답을 단말 120으로 송신한다. 이어서 단말 120은 313단계로 진행하여 랜덤 액세스 응답을 수신하고, 수신된 정보에 기초하여 315단계로 진행하여 스케줄 된 송신을 수행한다. 스케줄 된 송신은, 단말 120이 선택한 PRACH 서브프레임과 선택한 프리앰블 식별자에 대해서 기지국 110이 할당한 상향링크 자원을 통해 통신을 수행하는 것을 의미한다.

도 4는 무선 통신 시스템에서 랜덤 액세스를 시도하는 단말들의 개수 증가에 따른 통신 환경 변화를 도시한다. 도 4는 도 3과 같은 절차가 적용된 경우를 예시한다.

도 4의 (a)를 참고하면, 하나의 PRACH 서브프레임에서 5개의 랜덤 액세스 기회들이 제공된다. 1 내지 5의 RAPID(random access preamble identifier)들은 5개의 프리앰블들 각각에 대응한다. RAPID는 프리앰블 식별자로 지칭될 수 있다. 액세스 클래스 바링 절차에 의해, 단말들 130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5 및 130-6은 랜덤 액세스를 시도하지 아니한다. 나머지 단말들 120-1, 120-2, 120-3 및 120-4은 랜덤 액세스를 시도하며, 이에 따라, 프리앰블을 선택한다. 여기서 나머지 단말들 120-1, 120-2, 120-3 및 120-4는 접속 시도하는 단말들이다.

구체적으로, 단말 120-1은 프리앰블 식별자 1에 대응되는 프리앰블을 선택하고, 단말 120-2는 프리앰블 식별자 2에 대응되는 프리앰블을 선택하고, 단말 120-3 및 단말 120-4는 프리앰블 식별자 5에 대응되는 프리앰블을 동시에 선택한다. 프리앰블 식별자 3에 대응되는 프리앰블 및 프리앰블 식별자 4에 대응되는 프리앰블은 선택되지 않았다. 프리앰블 식별자 1과 2 각각에 대응되는 프리앰블을 선택한 단말들 120-1 및 120-2은 랜덤 액세스를 통해 성공적으로 액세스 수행한다. 그러나, 프리앰블 식별자 5에 대응되는 프리앰블을 선택한 2개의 단말들 120-3 및 120-4는 랜덤 액세스에서 충돌하고, 액세스에 실패하게 된다. 즉, 총 5개의 프리앰블들 중 2개의 프리앰블들이 성공적인 액세스에 활용되었으므로, 랜덤 액세스의 효율은 40%이다.

도 4의 (b)를 참고하면, 하나의 PRACH 서브프레임에서 5개의 랜덤 액세스 기회들이 제공된다. 액세스 클래스 바링 절차에 의해, 단말들 130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6, 130-7, 130-8, 130-9, 130-10, 130-11, 130-12, 130-13, 130-14, 130-15..130-20은 랜덤 액세스를 시도하지 아니한다. 나머지 단말들 120-1, 120-2, 120-3 및 120-4은 랜덤 액세스를 시도하며, 이에 따라, 프리앰블을 선택한다. 즉, 도 4의 (b)는 랜덤 액세스를 시도하는 단말의 개수가 최대 할당 가능한 랜덤 액세스 자원을 상당히 초과하는 대규모 액세스가 발생하는 경우를 예시한다. 즉, 대규모 액세스가 발생함에 따라, 랜덤 액세스를 시도하지 못하는 단말들의 개수가 크게 증가한다. 즉, 액세스 클래스 바링에 의해 랜덤 액세스를 시도하는 단말들의 개수를 제한하는 경우, 차단되는 단말들의 개수가 크게 증가할 수 있으며, 이에 따라, 랜덤 액세스 자원의 활용에 대한 효율성이 낮아질 수 있으며, 랜덤 액세스 재시도 시점까지 대기함에 따라 지연시간이 증가한다.

본 발명의 다양한 실시 예들은, 상술한 액세스 클래스 바링과 같은 접속 제한 기법을 적용함에 있어서, 다수의 제한 여부 판단들에 의한 중첩적 접속 제한 기법을 제안한다. 즉, 본 발명의 실시 예에 따르면, 단말은 1차(primary) 접속 제한 판단을 수행하고, 1차 접속 제한 판단에서 접속이 제한됨이 판단되면, 2차(secondary) 접속 제한 판단을 수행한다. 1차 접속 제한 판단은 1차 액세스 클래스 바링(primary access class barring, PACB), 2차 접속 제한 판단은 2차 액세스 클래스 바링(secondary access class barring, SACB)으로 지칭될 수 있다.

이하 설명에서, 1차 접속 제한 판단에서 랜덤 액세스를 시도할 것을 판단한 상태는 ‘제1 모드’로 지칭되고, 1차 접속 제한 판단에서 랜덤 액세스를 시도하지 아니할 것을 판단하고, 2차 접속 제한 판단에서 랜덤 액세스를 시도할 것을 판단한 상태는 ‘제2 모드’로 지칭된다. 제1 모드로 동작하는 단말은 프리앰블을 송신함으로써 랜덤 액세스를 시도하며, 제2 모드로 동작하는 단말은 프리앰블을 송신하지 아니함으로써 랜덤 액세스를 시도한다. 즉, 단말들은 프리앰블을 송신하거나 또는 미송신할 뿐, 프리앰블을 선택하고, 랜덤 액세스를 시도하는 것은 동일하다. 이에 따라, 프리앰블을 검출한 경우, 기지국은 제1 모드에서 해당 프리앰블을 선택한 적어도 하나의 단말들에 의한 랜덤 액세스 시도를 판단할 수 있다. 반면, 프리앰블을 검출하지 못한 경우, 기지국은 제2 모드에서 해당 프리앰블을 선택한 적어도 하나의 단말들에 의한 랜덤 액세스 시도를 판단할 수 있다. 여기서, 제1 모드로 동작하는 단말은 ‘1차 랜덤 액세스 단말’로, 제2 모드로 동작하는 단말은 ‘2차 랜덤 액세스 단말’로 지칭될 수 있다.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 기지국의 블록 구성을 도시한다. 도 5는 기지국 110의 구성을 예시한다. 이하 사용되는 '…부', '…기' 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어, 또는, 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

도 5를 참고하면, 기지국은 통신부 510, 저장부 520, 백홀 통신부 530, 제어부 540를 포함한다.

통신부 510은 무선 채널을 통해 신호를 송수신하기 위한 기능들을 수행한다. 예를 들어, 통신부 510은 시스템의 물리 계층 규격에 따라 기저대역 신호 및 비트열 간 변환 기능을 수행한다. 예를 들어, 데이터 송신 시, 통신부 510은 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심벌들을 생성한다. 또한, 데이터 수신 시, 통신부 510은 기저대역 신호를 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열을 복원한다. 또한, 통신부 510은 기저대역 신호를 RF(radio frequency) 대역 신호로 상향 변환한 후 안테나를 통해 송신하고, 안테나를 통해 수신되는 RF 대역 신호를 기저대역 신호로 하향 변환한다. 예를 들어, 통신부 510은 송신 필터(filter), 수신 필터, 증폭기, 믹서(mixer), 오실레이터(oscillator), DAC(Digital to Analog Convertor), ADC(Analog to Digital Convertor) 등을 포함할 수 있다. 또한, 통신부 510은 다수의 RF 체인들을 포함할 수 있다. 나아가, 통신부 510은 빔포밍(beamforming)을 수행할 수 있다. 빔포밍을 위해, 통신부 510은 다수의 안테나들 또는 안테나 요소(element)들을 통해 송수신되는 신호들 각각의 위상 및 크기를 조절할 수 있다. 통신부 510은 상술한 바와 같이 신호를 송신 및 수신한다. 이에 따라, 통신부 510은 송신부, 수신부 또는 송수신부로 지칭될 수 있다.

저장부 520은 기지국의 동작을 위한 기본 프로그램, 응용 프로그램, 설정 정보 등의 데이터를 저장한다. 특히, 저장부 520은 데이터 신호의 빔포밍을 위한 코드북을 저장할 수 있다. 그리고, 저장부 520은 제어부 540의 요청에 따라 저장된 데이터를 제공한다.

백홀 통신부 530은 네트워크 내 다른 노드들과 통신을 수행하기 위한 인터페이스를 제공한다. 즉, 백홀통신부 530는 기지국에서 다른 노드, 예를 들어, 다른 기지국, 제어 노드, 코어망 등으로 송신되는 비트열을 물리적 신호로 변환하고, 다른 노드로부터 수신되는 물리적 신호를 비트열로 변환한다.

제어부 540은 기지국의 전반적인 동작들을 제어한다. 예를 들어, 제어부 540은 통신부 510를 통해 신호를 송수신한다. 또한, 제어부 540은 저장부 520에 데이터를 기록하고, 읽는다. 이를 위해, 제어부 540은 적어도 하나의 프로세서(processor)를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따라, 제어부 540은 랜덤 액세스를 시도하는 단말들의 개수를 추정할 수 있고, 추정된 단말들의 개수에 기초하여, 액세스 클래스 바링을 위한 다수의 확률 값들을 결정할 수 있다. 여기서, 다수의 확률 값들은 1차 접속 제한 여부 판단을 위한 제1차 임계값, 2차 접속 제한 여부 판단을 위한 제2차 임계값을 포함할 수 있다. 제1차 임계값은 1차 액세스 클래스 바링 확률 값으로, 제2차 임계값은 2차 액세스 클래스 바링 확률 값으로 지칭될 수 있다. 또한, 제어부 540은 프리앰블의 검출 결과에 기초하여 랜덤 액세스 결과를 판단할 수 있다. 또한, 제어부 540은 랜덤 액세스 응답(random access response, RAR)에 각 프리앰블이 검출되었는지 여부를 지시하는 정보를 포함시킬 수 있다.

구체적으로, 제어부 540은 통신부 510를 통해 제1차 임계값, 제2차 임계값 등 다수의 임계값들 및 랜덤 액세스 기회의 개수를 포함하는 시스템 정보를 단말들로 송신할 수 있다. 또한, 제어부 540은 통신부 510를 통해 단말들로부터 프리앰블을 수신하고, 단말들로 프리앰블 별 랜덤 액세스 응답을 포함하는 메시지를 송신할 수 있다. 랜덤 액세스 응답은, 수신된 프리앰블의 검출 결과에 따라 결정되는 모드(mode) 별로 구분될 수 있다. 예를 들어, 제어부 540은 기지국이 이하 도 7, 도 9, 도 11, 도 12, 도 15, 도 16, 도 21, 도 23, 등에 도시된 절차를 수행하도록 제어할 수 있다.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 단말의 블록 구성을 도시한다. 도 6은 단말 120의 구성을 예시한다. 이하 사용되는 '…부', '…기' 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어, 또는, 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

도 6을 참고하면, 단말은 통신부 610, 저장부 620, 제어부 630를 포함한다.

통신부 610은 무선 채널을 통해 신호를 송수신하기 위한 기능들을 수행한다. 예를 들어, 통신부 610은 시스템의 물리 계층 규격에 따라 기저대역 신호 및 비트열 간 변환 기능을 수행한다. 예를 들어, 데이터 송신 시, 통신부 610은 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심벌들을 생성한다. 또한, 데이터 수신 시, 통신부 610은 기저대역 신호를 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열을 복원한다. 또한, 통신부 610은 기저대역 신호를 RF 대역 신호로 상향 변환한 후 안테나를 통해 송신하고, 안테나를 통해 수신되는 RF 대역 신호를 기저대역 신호로 하향 변환한다. 예를 들어, 통신부 610은 송신 필터, 수신 필터, 증폭기, 믹서, 오실레이터, DAC, ADC 등을 포함할 수 있다. 통신부 610은 상술한 바와 같이 신호를 송신 및 수신한다. 이에 따라, 통신부 610은 송신부, 수신부 또는 송수신부로 지칭될 수 있다.

저장부 620은 단말의 동작을 위한 기본 프로그램, 응용 프로그램, 설정 정보 등의 데이터를 저장한다. 특히, 저장부 620은 채널 정보의 피드백을 위한 코드북을 저장할 수 있다. 그리고, 저장부 620은 제어부 630의 요청에 따라 저장된 데이터를 제공한다.

제어부 630은 단말의 전반적인 동작들을 제어한다. 예를 들어, 제어부 630은 통신부 610를 통해 신호를 송수신한다. 또한, 제어부 630은 저장부 620에 데이터를 기록하고, 읽는다. 이를 위해, 제어부 630은 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제어부 630은 통신을 위한 제어를 수행하는 CP(communication processor) 및 응용 프로그램 등 상위 계층을 제어하는 AP(application processor)를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따라, 제어부 630은 통신부는 610를 통해 기지국으로부터 제1차 임계값 및 제2차 임계값 등 다수의 임계값들 및 랜덤 액세스 기회의 개수를 포함하는 시스템 정보를 수신할 수 있다. 그리고, 제어부 630은 기지국으로부터 시스템 정보를 통해 수신되는 다수의 임계값들에 기초하여 적응적으로 랜덤 액세스를 수행할 수 있다. 이를 위해, 제어부 630은 랜덤 수를 결정하고, 랜덤 수를 임계값들과 비교할 수 있다. 랜덤 수 및 임계값들 간 비교 결과에 따라, 제어부 630은 랜덤 액세스 시도를 위한 프리앰블을 선택할 수 있다. 그리고, 제어부 630은 통신부 610를 통해 기지국 110으로 프리앰블을 송신하고, 기지국 110으로부터 프리앰블 별 랜덤 액세스 응답을 수신한다. 단, 임계값들에 기초하여 선택되는 모드에 따라, 제어부 630은 프리앰블을 송신하지 아니하도록 제어할 수 있다. 랜덤 액세스 응답은, 기지국에서의 프리앰블의 검출 결과에 따라 결정되는 모드 별로 다른 랜덤 액세스 결과를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제어부 630은 단말이 이하 도 8, 도 9, 도 12, 도 15, 도 17, 도 21, 도 23, 등에 도시된 절차를 수행하도록 제어할 수 있다.

도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 기지국의 동작 절차를 도시한다. 도 7은 기지국 110의 동작 방법을 예시한다.

도 7을 참고하면, 기지국은 701단계에서 다수의 임계값들을 포함하는 시스템 정보를 단말로 송신한다. 임계값들은, 다수의 접속 제한 판단들을 수행하기 위한 1차 접속 제한 정보 및 2차 접속 제한 정보로서, 확률 값들인 제1차 임계값 및 제2차 임계값을 포함한다. 예를 들어, 1차 접속 제한 정보는 0과 1사이의 값으로 결정되는 1차 랜덤 액세스 확률 p_PACB을 포함하고, 2차 접속 제한 정보는 0과 1사이의 값으로 결정되는 2차 랜덤 액세스 확률 p_SACB을 포함한다. 제2차 임계값은 제1차 임계값보다 크게 정의될 수 있다.

이후, 기지국 110은 703단계로 진행하여 프리앰블 검출 결과에 기초하여 모드 별 랜덤 액세스 결과를 판단한다. 기지국 110은 단말들로부터의 프리앰블들에 대한 검출을 시도하고, 검출되는 적어도 하나의 프리앰블 또는 검출되지 아니하는 적어도 하나의 프리앰블을 확인한다. 프리앰블은 상관(correlation) 연산을 통해 검출될 수 있다. 프리앰블을 검출하는데 있어서, 기지국 110은, 제1 모드의 단말로부터 송신된 프리앰블을 검출할 수 있고, 제2 모드의 단말에 의해 선택된 프리앰블을 검출할 수 없다. 이에 따라, 프리앰블의 검출 여부에 따라, 기지국 110은 제1 모드에 해당하는 단말들과 제2 모드에 해당하는 단말들을 판단할 수 있다. 다시 말해, 기지국은 검출된 프리앰블에 대하여 제1 모드로 동작하는 적어도 하나의 단말에 의한 랜덤 액세스 시도를 판단하고, 검출되지 아니한 프리앰블에 대하여 제2 모드로 동작하는 적어도 하나의 단말에 의한 랜덤 액세스 시도를 판단한다. 즉, 기지국 110은 제1 모드에 따른 랜덤 액세스 시도가 어느 프리앰블을 통해 시도되었는지, 그리고, 제2 모드에 따른 랜덤 액세스 시도가 어느 프리앰블을 통해 시도되었는지 판단할 수 있다. 이에 따라, 기지국은, 모드 별 판단되는 단말들에 대하여 다른 랜덤 액세스 결과들을 제시할 수 있다.

이후, 기지국 110은 705단계로 진행하여 랜덤 액세스 결과를 포함하는 응답을 송신한다. 응답은 랜덤 액세스에 시도한 단말에게 자원을 할당하고, 단말을 위한 식별자를 할당하기 위한 메시지이다. 즉, 응답은 자원 할당 정보, 식별자, TA(timing advance) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 응답은 제1 모드의 랜덤 액세스시도에 대응하는 응답인지, 또는, 제2 모드의 랜덤 액세스시도에 대응하는 응답인지 여부를 지시하는 필드를 포함한다. 이하, 설명의 편의를 위해, 이하 필드는 ‘S(secondary)-필드’라 지칭된다. 즉, 기지국 110은, 랜덤 액세스 결과로서 프리앰블 별 응답을 송신한다. 이때, 기지국 110은 제1 모드에서의 랜덤 액세스 시도로 판단된 프리앰블에 대응하는 응답에 포함되는 S-필드를 부정의(negative) 값(예: 0)으로 설정하고, 제2 모드에서의 랜덤 액세스 시도로 판단된 프리앰블에 대응하는 응답에 포함되는 S-필드를 긍정의(positive) 값(예: 1)으로 설정한다.

도 7을 참고하여 설명한 실시 예에서, 1차 접속 제한 및 2차 접속 제한 등 2회의 접속 제한 판단들이 이루어진다. 그러나, 본 발명은 이에 국한되는 것은 아니며, 본 발명의 다른 실시 예에 따라, 3회 이상의 접속 제한 판단들이 이루어질 수 있다.

도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 단말의 동작 절차를 도시한다. 도 8은 단말의 동작 방법을 예시한다.

도 8을 참고하면, 단말 120은 801단계로 진행하여 기지국으로부터 다수의 임계값들을 포함하는 시스템 정보를 수신한다. 임계값들은, 다수의 접속 제한에 대한 판단들을 수행하기 위하여 결정되는 1차 접속 제한 정보 및 2차 접속 제한 정보로서, 확률 값들인 제1차 임계값 및 제2차 임계값을 포함한다. 예를 들어, 1차 접속 제한 정보는 0과 1사이의 값으로 결정되는 1차 랜덤 액세스 확률 p_PACB을 포함하고, 2차 접속 제한 정보는 0과 1사이의 값으로 결정되는 2차 랜덤 액세스 확률 p_SACB을 포함한다. 제2차 임계값은 제1차 임계값보다 크게 정의될 수 있다.

이후, 단말 120은 803단계로 진행하여, 다수의 임계값들에 기초하여 판단되는 모드에 따라 랜덤 액세스를 수행한다. 모드는, 프리앰블을 송신함으로써 랜덤 액세스를 시도하는 제1 모드 및 프리앰블을 송신하지 아니함으로써 랜덤 액세스를 시도하는 제2 모드 중 하나로 선택될 수 있다. 이를 위해, 단말 120은 0 이상 1 미만의 범위 내에서 랜덤 수를 생성하고, 랜덤 수를 제1차 임계값 및 제2차 임계값과 비교한다. 예를 들어, 랜덤 수가 제1차 임계값보다 작은 경우, 단말은 제1 모드를 선택한다. 반면, 랜덤 수가 제1차 임계값보다 크거나 같은 경우, 단말은 랜덤 수를 제2차 임계값과 비교한다. 랜덤 수가 제2차 임계값보다 작은 경우, 단말 120은 제2 모드를 선택한다. 랜덤 수가 제2차 임계값보다 크거나 같은 경우, 단말 120은 랜덤 액세스가 제한된다고 판단한다. 이 경우, 이하 805단계는 생략된다. 제1 모드가 선택된 경우, 단말 120은 시스템 정보를 통해 획득한 무선 랜덤 액세스 자원 할당 정보에 기초하여, 가용한 PRACH 서브프레임들 중 하나 및 가용한 프리앰블 중 하나를 선택하고, 선택한 PRACH 서브프레임을 통해 선택한 프리앰블을 송신함으로써 랜덤 액세스를 수행한다. 제2 모드가 선택된 경우, 시스템 정보를 통해 획득한 무선 랜덤 액세스 자원 할당 정보에 기초하여, 가용한 PRACH 서브프레임들 중 하나 및 임의로 가용한 프리앰블 중 하나를 선택하고, 선택한 PRACH 서브프레임에서 선택한 프리앰블을 송신하지 아니함으로써 랜덤 액세스를 수행한다. 즉, 프리앰블 미송신은, 제2 모드에서 단말 120이 프리앰블을 송신하지는 않고 랜덤 액세스를 수행하는 것을 의미한다.

이후, 단말 120은 805단계로 진행하여 랜덤 액세스 결과를 포함하는 응답을 수신한다. 응답은 랜덤 액세스를 시도한 단말에게 자원을 할당하고, 단말을 위한 식별자를 할당하기 위한 메시지이다. 즉, 응답은 자원 할당 정보, 식별자, TA 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이때, 랜덤 액세스시도가 제1 모드에 의한 랜덤 액세스 시도인지 또는 제2 모드에 의한 랜덤 액세스 시도인지 알리기 위해, 응답은 대응하는 모드를 지시하는 S-필드를 더 포함한다. 이에 따라, 단말은 랜덤 액세스 응답의 대상을 판단할 수 있다. 구체적으로, 803단계에서 제1 모드가 선택된 경우, 단말이 선택한 프리앰블에 대응하는 응답의 S-필드가 부정의 값(예: 0)이면, 단말은 송신된 프리앰블에 대한 랜덤 액세스 응답임을 판단한다. 반면, 803단계에서 제2 모드가 선택된 경우, 단말이 선택한 프리앰블에 대응하는 응답의 S-필드가 긍정의 값(예: 1)이면, 단말은 송신되지 않은 프리앰블에 대한 랜덤 액세스 응답임을 판단한다.

도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 다수의 임계값들을 활용하여 프리앰블 송신 여부를 결정하는 절차를 도시한다. 도 9는 단말 120의 동작을 예시한다.

도 9를 참고하면, 단말 120이 901단계에서 기지국 110으로부터 제1차 임계값 및 제2차 임계값을 포함하는 시스템 정보를 수신한다. 제1차 임계값은 1차 접속 제한을 수행하기 위한 정보를 포함하고, 제2차 임계값은 2차 접속 제한 수행하기 위한 정보를 포함한다. 이하 설명의 편의를 위하여 1차 접속 제한을 수행하기 위한 정보를 1차 접속 제한 정보로 지칭하고, 2차 접속 제한을 수행하기 위한 정보를 2차 접속 제한 정보로 지칭한다. 1차 접속 제한 정보는 0과 1사이의 값으로 결정되는 1차 랜덤 액세스 확률 p_PACB을 포함하고, 2차 접속 제한 정보는 0과 1사이의 값으로 결정되는 2차 랜덤 액세스 확률 p_SACB을 포함한다.

이후 단말 120은 903단계로 진행하여 랜덤 수 q를 도출한다. 랜덤 수 q는 0 이상 1 미만의 범위 내에서 균등 분포를 가진 값이다. 이어서 단말 120은 905단계에서 기지국 110으로부터 시스템 정보를 수신함으로써 획득되는 제1차 임계값과 랜덤 수 q를 비교한다. 여기서, 단말 120이 선택한 랜덤 수 q가 제1차 임계값이 작은 경우, 단말 120은 907단계로 진행하여 시스템 정보에 기초하여, 서브프레임과 같이 임의로 가용한 PRACH 서브프레임들 중 하나를 선택하고, 임의로 가용한 프리앰블 중 하나를 선택한다.

이어서, 단말 120은 909 단계로 진행하여 기지국 110으로 프리앰블을 송신하면서 랜덤 액세스를 수행한다. 만일, 905단계에서, 단말 120이 선택한 랜덤 수 q가 제1차 임계값이 크거나 같은 경우, 단말 120은 911 단계로 진행하여 선택한 랜덤 수 q와 제2차 임계값을 비교한다. 여기서 랜덤 수 q 보다 제2차 임계값이 작을 경우, 단말 120은 913단계로 진행하여 T-바링(barring) 시간 동안 대기하고 랜덤 액세스를 재시도한다. 랜덤 액세스 재시도 과정에서 단말 120은 901단계로 진행하여, 시스템 정보를 다시 수신할 수 있다. 여기서 T-바링 시간은, 단말 120이 901단계로 진행하기 전에 단말이 대기하는 시간이다. 또한, 913단계에서 T-바링 시간 동안 대기하는 단말은, 접속이 차단된 단말로 지칭 될 수 있다. 이하 설명의 편의를 위해 T-바링 시간은 대기 시간으로 지칭될 수 있다.

만일, 911 단계에서, 단말 120이 선택한 랜덤 수 q가 제2차 임계값보다 작은 경우, 단말 120은 915단계를 수행하여, 시스템 정보를 수신함으로써 획득되는 무선 랜덤 액세스 자원 할당 정보에 기초하여, 서브프레임과 같이 임의로 가용한 PRACH 서브프레임들 중 하나를 선택하고, 임의로 가용한 프리앰블 중 하나를 선택한다.

이후 단말 120은 917단계로 진행하여 프리앰블을 미송신하면서 랜덤 액세스를 수행한다. 여기서 프리앰블을 미송신하면서 랜덤 액세스를 수행하는 것은 단말 120이 실질적으로 프리앰블을 송신하지 않는 것을 나타낸다. 이후 단말 120은 기지국 110으로부터 랜덤 액세스 수행의 응답인 랜덤 액세스 응답을 수신한다. 랜덤 액세스 응답은 단말 120이 수행한 랜덤 액세스에 관한 결과값을 포함하고 있으면, 단말 120이 선택한 서브프레임 정보에 기초하여 기지국 110으로부터 송신되며, 단말 120은 이를 수신한다.

도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 랜덤 액세스에 대한 응답을 포함하는 메시지 구성의 예를 도시한다.

도 10을 참고하면, 메시지는 MAC(Medium Access Control) 헤더(header) 1003 및 각 프리앰블에 대응하는 응답들인 MAC RAR(random access response)들 1009-1 내지 1009-n을 포함한다. 경우에 따라, 패딩(padding)이 더 포함될 수 있다.

MAC 헤더 1003는 다수의 서브 헤더(sub header)들 1005, 1011-1 내지 1011-n을 포함한다. 서브헤더 1005는 E 필드, T 필드, R 필드, BI(backoff indictor) 필드를 포함하고, 서브헤더 1101-1 내지 1101-n은 E 필드, T 필드, RAPID 필드를 포함한다. E 필드는 해당 서브헤더에 이어지는 정보의 종류를 지시하고, T 필드는 BI 필드 및 RAPID 필드의 존재를 지시한다. BI 필드는 접속의 재시도 시점을 판단하기 위한 값을 지시하고, RAPID 필드는 대응하는 랜덤 액세스에 대한 응답에 대한 프리앰블 식별자를 지시한다.

MAC RAR들 1009-1 내지 1009-n 각각은 S-필드 1017, TA 코맨드(timing advance command) 1019, 상향링크 할당(uplink grant) 1021, 임시 C-RNTI (Temporary Cell-Random Access-Radio Network Temporary Identifier) 1023를 포함한다. S-필드 1017은 대응하는 MAC RAR이 어느 모드에서 대한 랜덤 액세스 응답인지를 지시하고, TA 코맨드 1019는 타이밍(timing) 동기화를 위한 정보이고, 상향링크 할당1021은 자원 할당 정보이고, 임시 C-RNTI 1023는 해당 단말에게 할당된 식별 정보이다. S-필드 1017은 종래 기술에 따른 RAR 구조에서 예약된(reserved) 비트로서 사용되지 아니한 1비트의 위치에 삽입될 수 있다.

상술한 메시지 구조에 따라, 기지국은 S-필드 1017을 통해 2차 랜덤 액세스 단말을 위한 랜덤 액세스 결과를 의미하는 값을 전달할 수 있다. 기지국은 성공적으로 수신되거나 수신되지 않은 프리앰블에 대응되는 프리앰블 식별자 정보를 MAC 헤더 내 서브헤더 1011-1 내지 1011-n에 포함할 수 있다. MAC 헤더 내 서브헤더 1011-1 내지 1011-n에 대응되는 MAC 페이로드의 MAC RAR 1009-1 내지 1009-n 내의 S-필드 1017를 0이나 1로 표시하여, 송신할 수 있다.

도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 S-필드를 구성하는 절차를 도시한다. 도 11은 기지국 110의 동작 절차를 예시한다.

기지국은 1101단계에서, 프리앰블 검출 결과를 확인한다. 기지국이 프리앰블을 검출하지 못할 경우, 기지국이 1103단계로 진행하여 S-필드를 1로 설정한다. 만일, 기지국이 프리앰블을 검출할 경우, 1105단계로 진행하여 S-필드를 0으로 설정한다. S-필드는, 랜덤 액세스 응답을 통해 기지국으로부터 단말로 송신된다.

이어서, 기지국은 1107단계로 진행하여 모든 S-필드들의 설정 여부를 확인한다. 즉, S-필드는 각 프리앰블에 대응하므로, 기지국은 가용한 프리앰블들 개수만큼의 S-필드들을 설정 할 수 있다. 따라서, 기지국 110은 응답에 포함하고자 하는 프리앰블 식별자에 대응되는 모든 S-필드들의 설정이 완료되었는지 판단하고, 완료되지 아니하였으면, 1101단계로 되돌아가 다른 프리앰블의 검출 결과를 확인한다.

모든 S-필드들의 설정이 완료되었으면, 기지국 110은 1109단계로 진행하여 설정된 S-필드들을 포함하는 랜덤 액세스 응답들을 송신한다. 랜덤 액세스 응답은, S-필드 외 자원 할당 정보, TA 정보 등을 더 포함할 수 있다.

도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 랜덤 액세스 응답을 수신하여 스케줄 된(scheduled) 송신을 수행하는 절차를 도시한다. 도 12는 단말의 동작 절차를 예시한다.

도 12를 참고하면, 단말 120이 1201단계에서 기지국 110으로부터 랜덤 액세스 결과를 포함하는 응답 메시지를 수신한다. 이어서 1203단계로 진행하여 단말 120은 수신한 응답 메시지로부터 랜덤 액세스 결과를 확인함으로써, 단말 120이 선택하고, 기지국 110으로 송신 또는 미송신한 프리앰블과 대응하는 프리앰블 식별자 및 응답 정보가 수신한 응답 메시지에서 존재하는지 판단한다.

만일, 송신 또는 미송신한 프리앰블과 대응하는 프리앰블 식별자가 응답 메시지에 존재하지 않는 경우, 단말 120은 1205단계로 진행하여 특정 시간 이후 다시 랜덤 액세스를 시도한다. 예를 들어, 단말 120은 특정 시간 이후 기지국 110으로부터 시스템 정보를 다시 수신할 수 있다.

반면, 송신한 프리앰블과 대응하는 프리앰블 식별자가 응답 메시지에 존재하는 경우, 단말 120은 1207단계로 진행하여 프리앰블 송신 여부와 응답 정보 포함된 S-필드에 기초하여 다르게 동작한다. 구체적으로, 단말 120이 응답 수신 이전에 프리앰블을 송신함으로써 랜덤 액세스를 수행하고, S-필드가 0일 경우, 단말 120이 1209단계로 진행하여 스케줄 된 송신을 수행한다. 또는, 단말 120이 응답 수신 이전에 프리앰블을 미송신함으로써 랜덤 액세스를 수행하고, S-필드가 1일 경우, 단말 120이 1209단계로 진행하여 스케줄 된 송신을 수행한다. 반면, 단말 120이 응답 수신 이전에 프리앰블을 송신하면서 랜덤 액세스를 수행하고, 응답으로 확인할 수 있는 S-필드가 1일 경우, 단말이 1205단계로 진행한다. 또는, 단말 120이 응답 수신 이전에 프리앰블을 미송신하면서 랜덤 액세스를 수행하고, 응답으로부터 확인할 수 있는 S-필드가 0일 경우, 단말 120이 1205단계로 진행한다.

도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 랜덤 액세스 관련 파라미터 재설정에 의한 PRACH 개수 변화의 예를 도시한다. 도 13은 기지국에서 무선 액세스 자원 활용의 효율성 최대화를 수행함으로써 변경되는 프레임 구조의 예시이다.

도 13을 참고하면, 상향링크 프레임들 1301 및 1302는 제어 채널 202, 데이터 채널 204를 포함하고, 데이터 채널 204 내의 일부 자원은 랜덤 액세스를 위한 PRACH 206로서 할당될 수 있다. 프레임#1 1301은 2개의 PRACH 206을, 프레임#2 1302는 4개의 PRACH 206을 포함한다.

본 발명의 다양한 실시 예들에 따라 접속 제한 절차를 통해 랜덤 액세스를 제어함에 있어서, 기지국은 랜덤 액세스 관련 파라미터들을 변경할 수 있다. 구체적으로, 기지국은 프레임#1 1301의 종료 시점에서 프레임#1 1301 내에서 랜덤 액세스를 시도한 단말들의 개수를 추정할 수 있다. 또한, 기지국이 다음 시스템 정보에서 랜덤 액세스 단말 수를 제어하기 위한 정보와 무선 랜덤 액세스 자원 할당 정보를 결정할 수 있다. 즉, 기지국은 총 랜덤 액세스 경쟁 단말 수를 추정하고, 추정된 단말의 수에 기초하여 이어지는 프레임#2 1302에서 1차 랜덤 액세스 확률, 2차 랜덤 액세스 확률, 무선 랜덤 액세스 자원 할당량을 결정함으로써, 무선 랜덤 액세스 자원의 효율성을 최대화할 수 있다. 이에 따라, 도 13의 예와 같이, PRACH 206의 개수가 2개에서 4개로 증가할 수 있다. 반대로, 도 13의 예와 달리, PRACH 206의 개수가 감소할 수 있다. 무선 랜덤 액세스 자원의 효율성을 증대를 위해 랜덤 액세스 관련 파라미터들(예: PRACH 개수, 1차 랜덤 액세스 확률, 2차 랜덤 액세스 확률 등)의 최적화는 주기적으로 수행될 수 있다. 예를 들어, 기지국은 매 수퍼프레임 또는 프레임 마다 파라미터들의 최적성을 판단하고, 갱신할 수 있다. 무선 랜덤 액세스 자원의 효율성 최대화는 하기 수학식 1을 통해 결정될 수 있다.

수학식 1에서, R_eff()는 랜덤 액세스 효율을 나타내고, 무선 랜덤 액세스 자원 활용의 효율성과 대응된다. R_eff는 L, C_PTP, C_STP의 함수로 나타낼 수 있으며, L은 PRACH 서브프레임의 수와 프리앰블의 수의 곱셈 연산으로 얻어지는 랜덤 액세스 기회의 수, 즉 무선 랜덤 액세스 자원 할당량을 나타내고, C_PTP는 1차 랜덤 액세스 단말들의 개수 나타내고, C_STP는 2차 랜덤 액세스 단말들의 개수를 나타낸다. 또한, C_PTP는 1차 랜덤 액세스 바링 확률과 총 랜덤 액세스 시도 단말 수의 곱으로 나타낼 수 있고, 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다.

수학식 2에서, C_PTP는 1차 랜덤 액세스 단말들의 개수를 나타내고, p_PACB는 1차 액세스 클래스 바링의 확률을 나타내고, N은 총 랜덤 액세스 시도 단말들의 개수를 나타낸다.

C_STP는 2차 랜덤 액세스 바링 확률과 총 랜덤 액세스 시도 단말 수의 곱으로써, 수학식 3과 같이 나타낼 수 있다.

수학식 3에서, C_STP는 2차 랜덤 액세스 단말들의 개수를 나타내고, p_PACB는 1차 액세스 클래스 바링의 확률을 나타내고, p_SACB는 2차 액세스 클래스 바링의 확률을 나타내고, L은 무선 랜덤 액세스 자원 할당량 나타낸다. 수학식 3은 p_SACB 가 p_PACB보다 크거나 같은 경우에 적용된다. p_SACB가 p_PACB보다 작은 경우에 C_STP는 0이다.

수학식 1, 수학식 2, 수학식 3에 따라서 최적화 문제는 수학식 4와 같이 표현될 수 있다.

수학식 4에서, R_eff()는 랜덤 액세스 효율을 나타내고, 무선 랜덤 액세스 자원 활용의 효율성과 대응된다. R_eff는 L, C_PTP, C_STP의 함수로 나타낼 수 있으며, L은 PRACH 서브프레임의 수와 프리앰블의 수의 곱셈 연산으로 얻어지는 랜덤 액세스 기회의 수, 즉 무선 랜덤 액세스 자원 할당량을 나타내고, C_PTP는 1차 랜덤 액세스 단말들의 개수를 나타내고, C_STP는 2차 랜덤 액세스 단말들의 개수를 나타낸다. C_PTP는 1차 랜덤 액세스 바링 확률과 총 랜덤 액세스 시도 단말 수의 곱으로 나타낼 수 있고, L_set은 시스템 내에서 할당할 수 있는 총 랜덤 액세스 기회의 수에 대한 집합을 나타낸다.

또한, 랜덤 액세스 정보의 최적화 알고리즘은 하기 표 1과 같이 나타낼 수 있다.

표 1에서, 라인 1부터 라인 7까지는 p_{PACB ,i}, p_{SACB ,i}, L_i,

, L_init, L_max, C_max를 정의한다. p_{PACB ,i}는 i 번째 프레임에서의 1차 랜덤 액세스 확률을 나타내고, p_SACBi는 i번째 프레임에서의 2차 랜덤 액세스 확률을 나타내고, L_i는 i 번째 프레임에서의 랜덤 액세스 기회의 수를 나타내고,

는 i 번째 프레임에서 측정된 프리앰블 수신이 되지 않은 랜덤 액세스 기회의 수를 나타내고, L_init은 기지국에서 할당할 수 있는 랜덤 액세스 기회의 수 중 초기값을 나타내고, L_max는 기지국에서 할당할 수 있는 랜덤 액세스 기회의 수 중 최대값을 나타내고, C_max는 L_max를 할당할 경우 최대로 수용할 수 있는 총 랜덤 액세스 시도하는 단말들의 개수를 나타낸다.

라인 8 부터 11까지는 i가 1일 때의 1차 랜덤 액세스 확률, 2차 랜덤 액세스 확률, 랜덤 액세스 기회의 수에 대한 설정 단계이며, p_{PACB , 1}는 1로 설정되고, p_{SACB ,1}도 1로 설정되고, L_i 및

에서 i는 1로 설정하며, L₁은 L_init으로 설정된다.

라인 12에서는 C_max에 대한 값을 계산한다. C_max는 수학식 4를 통해서 L=L_max일 경우, 수학식 4를 최대화하도록 하는 1차 랜덤 액세스 단말들의 개수를 나타내는 C^* _PTP와 2차 랜덤 액세스 단말들의 개수를 나타내는 C^* _STP의 합으로 나타낼 수 있다. C^* _PTP와 C^* _STP는 하기의 수학식 5와 같이 나타낼 수 있다.

수학식 5에 있어서, C^* _PTP는 최대 무선 랜덤 액세스 자원 할당량이 L_max 인 경우에 1차 랜덤 액세스 단말들의 최대 개수를 나타내고, C^* _STP는 최대 무선 랜덤 액세스 자원 할당량이 L_max 인경우에 2차 랜덤 액세스 단말들의 최대 개수를 나타내고, R_eff()는 랜덤 액세스 효율로, 무선 랜덤 액세스 자원 활용의 효율성을 나타내고, C_PTP는 1차 랜덤 액세스 단말들의 개수를 나타내고, C_STP는 2차 랜덤 액세스 단말들의 개수를 나타내고, L_max는 최대 무선 랜덤 액세스 자원 할당량을 나타낸다. L_max일 경우, 기지국이 최대로 수용할 수 있는 총 랜덤 액세스 시도 단말들의 개수인 C_max는 하기 수학식 6을 통해 나타낼 수 있다.

수학식 6에 있어서, C_max는 기지국이 최대로 수용할 수 있는 총 랜덤 액세스 시도 단말들의 개수를 나타내고, C^* _PTP는 1차 랜덤 액세스 단말들의 최대 개수를 나타내고, C^* _STP는 2차 랜덤 액세스 단말들의 최대 개수를 나타낸다.

표 1에서, 라인 13부터 라인 28까지는 i가 증가함에 따라 반복적으로 계산되는 과정을 나타낸다. 라인 14부터 라인 19까지는 현재의 프레임 내에서 프리앰블 송신을 통해 랜덤 액세스를 시도하는 단말의 수를 추정하는 1차 랜덤 액세스 단말들의 개수를 추정하는 단계와 추정한 1차 랜덤 액세스 단말 수와 현재 프레임 내에서 사용한 1차 랜덤 액세스 확률을 통해 다음 프레임에서 랜덤 액세스를 시도하는 단말의 총 수를 추정하는 총 랜덤 액세스 시도 단말 수 추정 단계를 나타낸다.

라인 16부터 라인 18까지는 현재의 프레임 내에서 프리앰블 송신을 통해 랜덤 액세스를 시도한 단말의 수를 추정하는 1차 랜덤 액세스 단말들의 개수를 추정한다. i 프레임의 종료시점에서 기지국은 1차 랜덤 액세스 단말들의 개수를 추정하는 것을 나타낸다. i 프레임의 종료시점에서 기지국은 라인 16에서 의미하는 것처럼

를 측정할 수 있다, 라인 17에서는 하기 수학식 7에 의해 계산되는

값에 기초하여 하나의 랜덤 액세스 기회에서 프리앰블 송신이 없을 확률

를 계산하여 나타낼 수 있다.

수학식 7에서,

는 i 프레임에서 프리앰블 송신이 없을 확률을 나타내고,

는 i 프레임에서 측정된 프리앰블이 수신되지 않은 랜덤 액세스 기회의 수, L_i는 i 프레임에서의 랜덤 액세스 기회의 수를 나타낸다.

하나의 랜덤 액세스 기회에서 프리앰블 송신이 없을 확률은 수학식 8에 의해서 계산될 수 있다.

수학식 8에서, P_{idle ,i}는 하나의 랜덤 액세스 기회에서 프리앰블 송신이 없을 확률을 나타내고, L_i는 i 프레임에서 랜덤 액세스 기회의 수를 나타내고, C_{PTP ,i}는 i 프레임에서 1차 랜덤 액세스 단말들의 개수를 나타낸다.

라인 18에서는 p_{idle ,i} 값에 기초하여

를 수학식 9를 통해 추정할 수 있다.

수학식 9에 있어서,

는 1차 랜덤 액세스 단말 수에 대한 추정 값을 나타낸다.

라인 19에서는

와

를 기초하여 수학식 10을 통해 N_i를 계산하고,

에

를 대입하여,

를 계산할 수 있다.

은 i+1 프레임에서의 총 랜덤 액세스 시도 단말들의 개수에 대한 추정 값을 나타낸다.

수학식 10에서,

는 i 번째 프레임에서 랜덤 액세스를 시도하는 단말들의 총개수에 대한 추정값을 나타내고,

는 1차 랜덤 액세스 단말 수에 대한 추정 값을 나태고, p_{PACB ,i} 는 i 번째 프레임에서 1차 랜덤 액세스 확률을 나타낸다.

라인 20부터 라인 26까지는

를 통해 1차 랜덤 액세스 확률, 2차 랜덤 액세스 확률, 랜덤 액세스 기회의 수 결정하는 단계를 나타낸다.

라인 22에서는

< C_max 인 경우와 그렇지 않은 경우를 구분하며,

< C_max인 경우 라인 23의 동작을 수행하고, 그렇지 않은 경우 라인 25의 동작을 수행한다.

라인 23에서는

< C_max 인 경우의 동작을 수행한다.

< C_max 인 경우 수학식 4를 통해

에 대하여 수학식 11를 통하여 L_{i + 1}와 C_{PTP ,i+ 1}를 결정할 수 있다.p_PACB,i+1

수학식 11에서, L_{i + 1}는 i+1 프레임에서 랜덤 액세스 기회의 수를 나타내고, C_PTP,i+1는 i+1 프레임에서 1차 랜덤 액세스 단말들의 개수를 나타내고, R_eff()는 랜덤 액세스 효율을 나타내고, L은 PRACH 서브프레임의 수와 프리앰블의 수의 곱셈 연산으로 얻어지는 랜덤 액세스 기회의 수를 나타내고, C_PTP는 1차 랜덤 액세스 단말들의 개수를 나타내고,

는 i+1 프레임에서의 총 랜덤 액세스 시도 단말들의 개수에 대한 추정 값을 나타낸다.

또한, 수학식 12를 통하여 p_{PACB ,i+1}을 결정할 수 있다.

수학식 12에 있어서, p_{PACB ,}i+1는 i+1프레임에서 1차 액세스 클래스 바링 확률을 나타내고, C_{PTP ,i+ 1}는 i+1 프레임에서 1차 랜덤 액세스 단말들의 개수를 나타내고,

는 i+1 프레임에서의 총 랜덤 액세스 시도 단말들의 개수에 대한 추정 값을 나타낸다.

하기 수학식 13을 통하여 p_{SACB ,i+1}을 결정할 수 있다.

수학식 13에 있어서, p_{SACB ,i+ 1}는 i+1 프레임에서 2차 액세스 클래스 바링 확률을 나타내고, C_{PTP ,i+ 1}는 i+1 프레임에서 1차 랜덤 액세스 단말들의 개수를 나타내고,

는 i+1 프레임에서의 총 랜덤 액세스 시도 단말들의 개수에 대한 추정 값을 나타낸다.

라인 25에서는

≥C_max인 경우의 동작을 수행한다.

≥C_max인 경우, L_max만큼의 랜덤 액세스 기회를 할당해야 단말의 랜덤 액세스를 최대한 수용할 수 있으므로, L_{i + 1}는 L_max로 결정되며, C_max를 초과한 만큼의 랜덤 액세스는 제한되는 것이 바람직하다. 따라서, 수학식 14를 통하여 기지국이 p_{PACB ,i+ 1}를 결정할 수 있다.

수학식 14에 있어서, p_{PACB ,i+ 1는} i+1 프레임에서 1차 액세스 클래스 바링 확률을 나타내고, C^* _PTP는 1차 랜덤 액세스 단말들의 최대 개수를 나타내고,

는 i+1 프레임에서의 총 랜덤 액세스 시도 단말들의 개수에 대한 추정 값을 나타낸다.

하기 기지국이, 수학식 15를 통하여 p_{SACB ,i+ 1}를 결정할 수 있다.

수학식 15에 있어서, p_{SACB ,i+1} 는 i+1번째 프레임에서 2차 액세스 클래스 바링 확률을 나타내고, C^* _PTP는 1차 랜덤 액세스 단말들의 최대 개수를 나타내고, C^* _STP는 2차 랜덤 액세스 단말들의 최대 개수를 나타내고,

는 i+1 프레임에서의 총 랜덤 액세스 시도 단말들의 개수에 대한 추정 값을 나타내고, C_max는 최대 수용 가능한 랜덤 액세스 시도 단말들의 개수를 나타낸다.

도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 다수의 임계값들을 활용하는 랜덤 액세스를 위한 구성을 도시한다. 도 14는 본 발명의 기지국 110, 1차 랜덤 액세스 단말들 120-1, 120-2, 120-3, 120-4, 2차 랜덤 액세스 단말들 140-1, 140-2및 차단된 단말들 130-1, 130-2의 구성을 예시한다. 또한, 도 14는 기지국 110에 대하여 랜덤 액세스를 수행하는 단말들 120-1, 120-2, 120-3, 120-4, 130-1, 130-2, 140-1, 140-2의 총 개수는 8개이고, 제 1 액세스 클래스 바링 확률 p_PACB은 0.4이고, 제 2 액세스 클래스 바링 확률 p_SACB은 0.8인 네트워크 경우를 예시한다.

도 14를 참고하면, 1차 랜덤 액세스 단말들 120-1, 120-2, 120-3, 120-4는 각각 임의 값 q으로서 0.3, 0.2, 0.1, 0.3을 선택하고, 2차 랜덤 액세스 단말들 140-1, 140-2은 임의 값 q으로서 각각 0.5, 0.7을 선택하고, 차단된 단말들 130-1, 130-2는 임의의 값 q으로서 0.9를 선택한다. 1차 액세스 클래스 바링 확률보다 낮은 임의의 값을 선택하는 1차 랜덤 액세스 단말들 120-1, 120-2, 120-3, 120-4은 제1 모드를 선택한다. 제 1 액세스 클래스 바링 확률보다 높고, 제 2 액세스 클래스 바링 확률보다 낮은 임의의 값 q를 선택하는 2차 랜덤 액세스 단말들 140-1, 140-2는 제2 모드를 선택한다. 제 2 액세스 클래스 바링 확률보다 높은 임의의 값 q를 선택하는 단말들 130-1, 130-2은 랜덤 액세스가 차단된 단말들 130-1, 130-2이다. 또한, 제1 모드로 결정된 단말들은 1차 랜덤 액세스 단말들 120-1, 120-2, 120-3, 120-4이고, 제2 모드로 결정된 단말들은 2차 랜덤 액세스 단말들 140-1, 140-2이다.

1차 랜덤 액세스 단말 120-1은 프리앰블 식별자 1에 대응되는 프리앰블을 선택하고 프리앰블을 기지국 110으로 송신하고, 1차 랜덤 액세스 단말 120-2는 프리앰블 식별자 2에 대응되는 프리앰블을 선택하여 기지국 110으로 송신하고, 1차 랜덤 액세스 단말 120-3 및 1차 랜덤 액세스 단말 120-4는 프리앰블 식별자 5에 대응되는 프리앰블을 선택하여 충돌이 발생했다.

2차 랜덤 액세스 단말 140-1은 프리앰블 식별자 3에 대응되는 프리앰블을 선택하여 기지국 110으로 미송신하고, 2차 랜덤 액세스 단말 140-2는 프리앰블 식별자 4에 대응되는 프리앰블을 선택하여 기지국 110으로 미송신한다.

차단된 단말들 130-1, 130-2는 프리앰블을 선택하지 않고, 대기시간 동안 대기한다.

도 15는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 랜덤 액세스 절차를 도시한다. 도 15는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 다수의 임계값들을 활용하여 랜덤 액세스를 수행하는 단말들의 동작과 다수의 임계값들을 활용하여 랜덤 액세스를 제어하는 기지국 110의 동작을 예시한다.

도 15를 참고하면, 기지국 110이 1501단계에서 최적의 랜덤 액세스 자원 할당 알고리즘을 수행하여 다수의 임계값 및 랜덤 액세스 자원 할당 정보를 결정한다. 최적의 랜덤 액세스 자원 할당 알고리즘은, 무선 통신 시스템에서 자원 활용의 효율성을 최대화하기 위한 것으로서, 기지국 110이 이전 프레임 내에서 랜덤 액세스를 시도한 단말들의 개수를 추정하여, 1차 액세스 클래스 바링 확률, 2차 액세스 클래스 바링 확률 및 랜덤 액세스 자원 할당 정보를 결정한다. 이하 설명의 편의를 위하여 1차 액세스 클래스 바링 확률은 제1차 임계값으로 지칭하고, 2차 액세스 클래스 바링 확률은 제2차 임계값으로 지칭한다.

단말들은 1503단계로 진행하여 기지국 110으로부터 제1차 임계값, 제2차 임계값 및 랜덤 액세스 자원 할당 정보를 포함하는 시스템 정보를 수신한다. 랜덤 액세스 기회의 수 정보는, 가용한 PRACH 서브프레임들의 개수와 가용한 프리앰블들의 개수의 곱으로 결정되는 것으로서, 랜덤 액세스 자원 할당 정보를 통해 획득할 수 있다.

단말들은 각각 임의의 값 q를 결정하고, 수신한 시스템 정보로부터 획득한 제1차 임계값 및 제2차 임계값과 임의의 값 q를 비교함으로써, 1505단계로 진행하여, 제1 액세스 클래스 바링 절차 및 제2 액세스 클래스 바링 절차를 수행한다. 이하 설명의 편의를 위하여 수치를 예를 들어 설명하겠다. 예를 들어, 단말들 120-1, 120-2, 120-3, 120-4이 각각 0.3, 0.2, 0.1, 0.3으로 임의의 값 q를 정하고, 단말들 140-1, 140-2는 각각 0.5, 0.7로 임의의 값 q를 정하고, 단말들 130-1, 130-2는 각각 0.9로 임의의 값 q를 정하고, 제1차 임계값은 0.4로, 제2차 임계값은 0.8로 기지국 110에 의해 결정되었다고 가정한다.

제1 액세스 클래스 바링 절차에서, 단말들 120-1, 120-2, 120-3, 120-4, 130-1, 130-2, 140-1, 140-2는 각각 결정한 임의의 값 q와 제1차 임계값을 비교한다. 제1차 임계값보다 작은 값을 가지는 단말들 120-1, 120-2, 120-3, 120-4는 1차 랜덤 액세스 단말들로써 결정되고, 나머지 단말들 130-1, 130-2, 140-1, 140-2는 1차 랜덤 액세스에서 제외된다. 이어, 제2 액세스 클래스 바링 절차에서, 나머지 단말들 130-1, 130-2, 140-1, 140-2이 각각 결정한 임의의 값 q와 제2차 임계값을 비교한다. 제2차 임계값보다 작은 임의의 값 q를 결정한 단말들 140-1, 140-2은 2차 랜덤 액세스 단말들로써 결정되고, 나머지 단말들 130-1, 130-2은 랜덤 액세스가 차단된 단말들로써 결정되어, T-바링(barring) 시간 동안 대기한다.

1차 랜덤 액세스 단말들 120-1, 120-2, 120-3, 120-4 및 2차 랜덤 액세스 단말들 140-1, 140-2은 1507단계로 진행하여 프리앰블을 각각 선택한다. 프리앰블을 선택하는 것은, 프리앰블을 기지국 110으로 송신하기 위하여, 단말 120-1이 RAPID 1에 대응되는 프리앰블을 선택하고, 단말 120-2가 RAPID 2에 대응되는 프리앰블을 선택하고, 단말들 120-3, 120-4이 RAPID 5에 대응되는 프리앰블을 선택하고, 단말 140-1이 RAPID 3에 대응되는 프리앰블을 선택하고, 단말 140-2가 RAPID 4에 대응되는 프리앰블을 선택하는 것이다. RAPID는 설명의 편의를 위해 프리앰블 식별자로 지칭한다.

이어서, 1509단계로 진행하여 프리앰블 송신과 랜덤 액세스를 수행한다. 1차 랜덤 액세스 단말들 120-1, 120-2, 120-3, 120-4은 프리앰블을 송신함으로써 랜덤 액세스를 시도하고, 2차 랜덤 액세스 단말들 140-1, 140-2는 프리앰블 송신 없이 랜덤 액세스를 시도한다. 2차 랜덤 액세스 단말들 140-1, 140-2의 동작은, 프리앰블을 송신하지 않을 뿐, 랜덤 액세스를 시도하는 것이다.

이어서, 기지국 110이 1511단계로 진행하여 단말들 120-1, 120-2, 120-3, 120-4, 140-1, 140-2로부터 프리앰블을 검출한다. 여기서 기지국 110은 검출되는 적어도 하나의 프리앰블 또는 검출되지 아니하는 적어도 하나의 프리앰블을 확인한다. 프리앰블을 검출하는데 있어서, 기지국 110은, 1차 랜덤 액세스 단말들 120-1, 120-2, 120-3, 120-4의 경우, 프리앰블을 검출할 수 있고, 반면에 2차 랜덤 액세스 단말들 140-1, 140-2 경우, 프리앰블을 검출할 수 없다. 다시 말해, 기지국 110은 검출된 프리앰블에 대하여 적어도 하나의 1차 랜덤 액세스 단말들에 의한 랜덤 액세스 시도로 판단하고, 검출되지 아니한 프리앰블에 대하여 적어도 하나의 2차 랜덤 액세스 단말들에 의한 랜덤 액세스 시도로 판단한다. 기지국 110은 1차 랜덤 액세스 단말들 120-1, 120-2, 120-3, 120-4의 랜덤 액세스 시도가 어느 프리앰블을 통해 수행되었는지, 그리고, 2차 랜덤 액세스 단말들 140-1, 140-2의 랜덤 액세스 시도가 어느 프리앰블을 통해 수행되었는지 판단할 수 있다.

또한, 기지국 110은 프리앰블 검출 결과에 기초하여 랜덤 액세스 응답(random access response)에 포함되는 S-필드를 설정한다. 이때, 기지국은 1차 랜덤 액세스 단말들 120-1, 120-2, 120-3, 120-4의 랜덤 액세스 시도로 판단된 프리앰블에 대응하는 응답에 포함되는 S-필드를 0으로 설정하고, 2차 랜덤 액세스 단말들 140-1, 14002의 랜덤 액세스 시도로 판단된 프리앰블에 대응하여 응답에 포함되는 S-필드를 1로 설정한다.

이후 기지국 110은 1513단계로 진행하여, 프리앰블 별 랜덤 액세스 응답을 송신한다. 여기서 프리앰블 별 랜덤 액세스 응답은, 1차 랜덤 액세스 단말의 랜덤 액세스 시도에 대응하는 응답인지, 2차 랜덤 액세스 단말의 랜덤 액세스 시도에 대응하는 응답인지를 지시하는 필드를 포함한다.

이어 단말들 120-1, 120-2, 120-3, 120-4, 140-1, 140-2은 1515단계로 진행하여 랜덤 액세스 응답을 기지국으로부터 수신한다. 여기서 랜덤 액세스 응답에 포함된 S-필드 정보를 보면 1차 랜덤 액세스 단말 120-1은 프리앰블 식별자 1에서 S-필드가 0으로 설정된 랜덤 액세스 응답을 수신하였고, 1차 랜덤 액세스 단말 120-2는 프리앰블 식별자 2에서 S-필드가 0으로 설정된 랜덤 액세스 응답을 수신하였고, 1차 랜덤 액세스 단말들 120-3, 120-4 또한, 프리앰블 식별자 5에서 S-필드가 0으로 설정된 랜덤 액세스 응답을 수신하였다. 한편, 2차 랜덤 액세스 단말 140-1은 프리앰블 식별자 3에서 S-필드가 1로 설정된 랜덤 액세스 응답을 수신하였고, 2차 랜덤 액세스 단말 140-2은 프리앰블 식별자 4에서 S-필드가 1로 설정된 랜덤 액세스 응답을 수신하였다.

이어서, 단말들 120-1, 120-2, 120-3, 120-4, 140-1, 140-2은 랜덤 액세스 응답에 기초하여 1517단계에서 스케줄 된 송신을 수행한다. 이때, 각각 다른 프리앰블을 선택한 단말들 120-1, 120-2, 140-1, 140-2는 스케줄 된 송신에 기초하여 메시지 송신에 성공하였고, 같은 프리앰블을 선택한 단말들 120-3, 120-4은 스케줄 된 송신에 기초하여 동시에 메시지를 송신하여, 충돌이 발생하였다. 충돌은 메시지 송신이 실패한 것을 나타낸다.

결과적으로 메시지 송신이 성공한 120-1, 120-2, 140-1, 140-2는 랜덤 액세스를 통한 접속에 성공하였으며, 충돌로 인해 메시지 송신이 실패한 120-3과 120-4는 랜덤 액세스를 통한 접속에 실패하였다.

도 16은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 다수의 임계값들을 활용하는 기지국의 랜덤 액세스 제어 절차를 도시한다. 도 16은 랜덤 액세스를 제어하는 기지국의 동작 절차에 대한 예시이다.

도 16을 참고하면, 기지국은 1601단계로 진행하여 랜덤 액세스를 시도하는 단말들의 개수를 추정한다. 단말들의 개수는, 기지국이 시스템 정보를 송신할 현재 프레임의 이전 프레임에서 랜덤 액세스를 시도하는 단말들로부터 프리앰블을 검출함으로써, 추정한다.

이후 기지국은 1603단계로 진행하여 추정한 단말들의 개수에 기초하여 다수의 임계값을 설정한다. 기지국이 설정하는 다수의 임계값은, 랜덤 액세스를 시도하는 단말들의 개수를 제한하기 위한 확률 값으로서, 1차 접속 제한 여부 판단을 위한 제1차 임계값, 2차 접속 제한 여부 판단을 위한 제2차 임계값을 포함할 수 있다. 제1차 임계값은 1차 액세스 클래스 바링 확률 값으로, 제2차 임계값은 2차 액세스 클래스 바링 확률 값으로 지칭될 수 있다.

이후 기지국은 1605단계로 진행하여 단말로 다수의 임계값을 포함하는 시스템 정보를 송신한다. 시스템 정보는 랜덤 액세스를 수행하기 위한 자원인 PRACH 서브프레임, 프리앰블 등의 정보를 포함한다. PRACH 서브프레임은, 랜덤 액세스를 통해 단말이 랜덤 액세스 프리앰블을 송신하는 PRACH를 포함하는 구간으로서, 하나의 프레임 내에서 PRACH 서브프레임 개수는 기지국에 의해 결정된다.

기지국은 1607단계로 진행하여 프리앰블 검출을 시도한다. 다시 말해, 기지국은 PRACH을 통해 수신된 신호에 적어도 하나의 단말에 의해 송신된 프리앰블이 포함되어 있는지 판단한다. 예를 들어, 기지국은 수신된 신호에 대한 상관 연산을 통해 프리앰블을 검출할 수 있다. 이를 통해, 기지국은 검출되는 적어도 하나의 프리앰블 또는 검출되지 아니하는 적어도 하나의 프리앰블을 확인할 수 있다.

이어, 기지국은 1607단계로 진행하여 프리앰블 검출 결과에 따라 S-필드들을 설정한다. 프리앰블 검출 여부를 판단하는데 있어서, 기지국은, 제1 모드로써 결정된 단말로부터 송신된 프리앰블을 검출할 수 있고, 제2 모드로써 결정된 단말에 의해 선택된 프리앰블을 검출할 수 없다. 이에 따라, 기지국은 제1 모드에 해당하는 단말들에 의해 선택된 프리앰블 및 제2 모드에 해당하는 단말들에 의해 선택된 프리앰블을 추정할 수 있다. 즉, 기지국은 검출된 프리앰블에 대응하는 S-필드를 부정의 값으로, 검출되지 아니한 프리앰블에 대응하는 S-필드를 긍정의 값으로 설정한다.

이후, 기지국은 1611단계로 진행하여 랜덤 액세스 응답을 송신한다. 또한, 덤 액세스 응답은, S-필드 외 자원 할당 정보, TA 정보 등을 더 포함할 수 있다.

도 17은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 다수의 임계값들을 활용하는 단말의 랜덤 액세스를 수행 절차를 도시한다. 도 17은 랜덤 액세스를 수행하는 단말의 동작 절차에 대한 예시한다.

도 17을 참고하면, 단말이 1701단계로 진행하여 기지국으로부터 다수의 임계값들을 포함하는 시스템 정보를 수신한다. 다수의 임계값들은 1차 접속 제한 여부 판단을 위한 제1차 임계값, 2차 접속 제한 여부 판단을 위한 제2차 임계값 등의 단말의 접속 제한 여부를 판단을 위한 확률 값들을 포함할 수 있다.

단말은 1703단계에서 랜덤 수를 결정한다. 랜덤 수는 0 이상 1 미만의 범위 내에서 단말에 의하여 결정된다. 랜덤 수는, 다수의 임계값과 비교를 위하여 단말의 접속 제한 여부를 판단하기 위한 기준 값으로써 이용된다.

이어서, 단말이 1705단계로 진행하여 생성된 랜덤 수와 제1차 임계값과 비교한다. 랜덤 수가 제1차 임계값 보다 작은 경우, 단말은 제1 모드로써 선택하고 1707단계로 진행하여, 프리앰블을 송신함으로써 랜덤 액세스를 시도한다.

만일, 랜덤 수가 제1차 임계값보다 크거나 같을 경우, 단말은 1709단계로 진행하여 랜덤 수와 제2차 임계값을 비교한다. 단말 랜덤 수가 제2차 임계값보다 크거나 같은 경우, 단말은 차단된 단말로서 결정되며, 단말은 1711단계로 진행하여 지정된 시간 동안 대기하고, 지정된 시간이 완료 후 1701단계로 진행하여 기지국으로 랜덤 액세스를 시도하고, 기지국으로부터 시스템 정보를 다시 수신한다. 지정된 시간은, T-바링 시간으로 지칭될 수 있다.

만일, 랜덤 수가 제2차 임계값보다 작은 경우, 단말은 제2 모드로써 선택하고, 1713단계로 진행하여 프리앰블 송신 없이 랜덤 액세스를 시도한다. 제2 모드로써 선택한 단말의 동작은, 프리앰블을 송신하지 않을 뿐, 랜덤 액세스를 시도하는 것은 제1 모드로써 선택한 단말의 동작과 동일하다.

1715단계에서 단말은 기지국으로부터 랜덤 액세스 응답을 수신한다. 랜덤 액세스 응답은, 1 또는 0으로 설정된 S-필드 정보를 포함한다. 여기서 S-필드 정보는 기지국이 단말로부터 프리앰블을 검출할 경우, 부정을 나타내는 0로 설정되고, 프리앰블을 검출하지 아니할 경우, 긍정을 나타내는 1로 설정된다.

이어 단말은 1717단계로 진행하여 수신된 응답에 기초하여 통신을 수행한다. 제1 모드로써 선택한 단말은, 0으로 설정된 S-필드 정보를 포함한 응답을 수신할 경우, 제 1 모드 단말에 대한 랜덤 액세스 응답으로 판단하고, 제2 모드로써 선택한 단말은 1로 설정된 S-필드 정보를 포함한 응답을 수신할 경우, 제 2모드 단말에 대한 랜덤 액세스 응답으로 판단한다. 즉, 제1 모드로써 선택한 단말은, 선택된 프리앰블에 대응하는 응답에 포함되는 필드가 부정의 값으로 설정되면, 응답에 포함된 자원 할당 정보에 의해 지시되는 자원을 통해 접속 절차를 위한 스케줄 된 송신을 수행하고, 제2 모드로써 선택한 단말은, 선택된 프리앰블에 대응하는 응답에 포함되는 필드가 긍정의 값으로 설정되면, 응답에 포함된 자원 할당 정보에 의해 지시되는 자원을 통해 접속 절차를 위한 스케줄 된 송신을 수행한다.

도 18은 무선 통신 시스템에서 액세스 클래스 별로 액세스 클래스 바링을 적용하기 위한 파라미터 설정에 따른 액세스 바링 비트맵을 도시한다. 도18은 시스템 정보 내 파라미터 설정하여 액세스 클래스 별 접속 제한을 적용한 비트맵들을 예시한다.

도 18의 (a)는 기지국 110이 단말 120으로 SIB(System Information Block) 2를 통해 송신하는 PRACH 서브프레임 구성 정보, 프리앰블 구성정보, 액세스 제어 정보 등을 포함하는 시스템 정보 중, 특별 액세스 클래스(access class, AC) 각각에 대해서 액세스 허용 여부를 제어하기 위한 비트맵을 나타낸다. 액세스 클래스 11은 이동통신사 고유 구분코드인 PLMN(Public Land Mobile Network)를 위해 사용되고, 액세스 클래스 12는 보안 서비스(security service)를 위해 사용되고, 액세스 클래스 13은 공공 기관(public utilities)을 위해 사용되고, 액세스 클래스 14는 긴급 서비스를 위해 이용되고, 액세스 클래스 15는 PLMN 스텝들을 위해 이용된다. 도 18 (a)에서 액세스 클래스11, 액세스 클래스 12, 액세스 클래스 13은 액세스 클래스 바링에 의한 제한적인 액세스를 허용하고, 액세스 클래스 14 및 액세스 클래스 15는 액세스 클래스가 허용됨을 나타낸다.

도 18의 (b)는 기지국 110이 단말 120으로 SIB 14를 통해 송신하는 액세스 제어 정보를 포함하는 시스템 정보 중, 일반 액세스 클래스에 대해서 액세스 허용 여부를 제어하기 위한 비트맵을 나타낸다.

일반적인 단말은 일반 액세스 클래스인 액세스 클래스 0부터 9 중에서 임의의 한 클래스에 속한다.

도 18의 (b)에서는 액세스 클래스 0부터 액세스 클래스 5는 액세스가 차단되고, 액세스 클래스 6부터 9는 액세스가 허용됨을 나타낸다.

도 19는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 액세스 클래스 별로 액세스 클래스 바링을 적용하기 위한 파라미터 설정에 따른 액세스 바링 비트맵을 도시한다. 시스템 정보 내 파라미터 설정하여 액세스 클래스 별 접속을 제어하는데 있어서, 특별 액세스 클래스용 바링 비트맵과 일반 액세스 클래스용 바링 비트맵과 함께 모든 액세스 클래스에 대해서 2차 액세스 허용 여부를 제어하기 위한 비트맵이 운용되는 예를 나타낸다. 도 19의 (a)는 기지국 110이 단말 120으로 송신하는 시스템 정보 중, 특별 액세스 클래스용 바링 비트맵과 일반 액세스 클래스용 바링 비트맵을 함께 나타낸다.

액세스 클래스 0 내지 액세스 클래스 5는, 단말의 액세스가 차단된다. 액세스 클래스 6부터 액세스 클래스 9는, 단말의 액세스가 허용된다. 액세스 클래스 11 내지 액세스 클래스 13은 액세스 클래스 바링에 의한 액세스가 허용된다. 액세스 클래스 14 내지 액세스 클래스 15 는 액세스가 허용된다.

도 19의 (b)는 기지국 110이 단말 120으로 송신하는 새로운 시스템 정보 중, 2차 액세스 바링 비트맵을 나타낸다. 예를 들어, 도 19의 (b)에 대응되는 액세스 클래스 0 내지 액세스 클래스 3과 액세스 클래스 6 내지 9 및 액세스 클래스 13 내지 액세스 클래스 15는 2차 액세스가 차단된다. 액세스 클래스 4 내지 액세스 클래스 5와 액세스 클래스 11 내지 액세스 클래스 12는 2차 액세스 클래스 바링에 의해 2차 액세스가 허용된다. 도 19의 (a)에서 액세스가 차단되었던 액세스 클래스 4 내지 액세스 클래스 5는 도 19의 (b)에 의해 2차 액세스 클래스 바링에 의한 2차 액세스가 허용된다. 도 19의 (a)에서 액세스 클래스 바링에 의한 액세스가 허용되었던 액세스 클래스 11 내지 액세스 클래스 12는 도 19의 (b)에 의해 2차 액세스 클래스 바링에 의한 2차 액세스가 허용된다.

도 20은 무선 통신 시스템에서 저비용 MTC단말의 랜덤 액세스 위한 두 개의 랜덤 액세스 프레임들을 도시한다. 도 20은 저비용 MTC(Machine Type Communication) 단말을 위한 축소된 상향링크 대역폭이 채널 구조에 포함된 것을 예시한다. 도 20의 (a)는, 기존의 축소된 상향링크 대역폭이 고려되지 않은 채널 구조에서의 PRACH 서브프레임 구성에 기초하여 PRACH의 수와 위치가 변하지 않은 것을 예시하고, 도 20의 (b)는, 저비용 MTC를 위한 축소된 상향링크 대역폭 프레임 내에 저비용 MTC단말을 위한 PRACH 서브프레임이 포함됨으로써, PRACH 서브프레임의 개수가 증가한 것을 예시한다. 예를 들어, 축소된 상향링크 대역폭은 상향 1.4Mhz 협대역으로 지칭 될 수 있다. 이하 설명의 편의를 위하여 PRACH 서브프레임을 PRACH로 지칭한다.

도 20의 (a)를 참고 하면, 상향링크 프레임#1 2001은 제어채널 202, 저비용 MTC를 위한 축소된 상량링크 대역폭 2004, 데이터 채널 204를 포함하고, 데이터 채널 204 내의 일부 자원은 랜덤 액세스를 위한 PRACH 206 및 저비용 MTC를 위한 PRACH 2006로서 할당될 수 있다.

기지국은, 저비용 MTC단말을 위한 새로운 시스템 정보를 정의하여, 저비용 MTC를 위한 PRACH 2006를 할당할 수 있다. 저비용 MTC단말은 할당받은 저비용 MTC를 위한 PRACH 2006에서 랜덤 액세스를 시도한다.

도 20의 (b)를 참고하면, 상향링크 프레임#2 2002는 제어채널 202, 저비용 MTC를 위한 축소된 상향링크 대역폭 2004, 데이터 채널 204 를 포함하고, 데이터 채널 204 내의 일부 자원은 랜덤 액세스를 위한 PRACH 206로서 할당될 수 있고, 저비용 MTC단말을 위한 상향링크 대역폭 2006는 저비용 MTC를 위한 PRACH 2006를 포함할 수 있다.

기지국은, 저비용 MTC단말을 위한 새로운 시스템 정보를 정의한다. 따라서, 저비용 MTC단말은 다수의 저비용 MTC를 위한 축소된 상향링크 대역폭 2004내 존재하는 저비용 MTC를 위한 PRACH 2006에서 랜덤 액세스를 시도할 수 있고, 축소된 하향링크 대역폭에서 랜덤 액세스 응답을 수신할 수 있다.

도 21은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 다수의 임계값들을 활용한 저비용 MTC단말의 랜덤 액세스 수행 절차를 도시한다. 도 21은 저비용 MTC단말이 축소된 상향링크 대역폭의 PRACH에서 랜덤 액세스를 시도하고, 축소된 하향링크 대역폭에서 랜덤 액세스 응답(random access response)를 수신하는 랜덤 액세스 절차를 예시한다.

도 21를 참고하면, 기지국 110은 2101단계로 진행하여 저비용 MTC용 제1차 임계값 및 제2차 임계값을 포함하는 시스템 정보 2115를 축소된 하향링크 대역폭이 아닌 대역폭에서 MTC단말 2120으로 송신한다. 제1차 임계값 및 제2차 임계값은 단말의 랜덤 액세스를 제어하기 위해 기지국에 의하여 결정되는 값을 지칭한다.

저비용 MTC단말 2120은 기지국 110으로부터 시스템 정보 2115를 수신하고, 2103단계로 진행하여 랜덤 수 q를 결정한다. 여기서 랜덤 수 q는 제1차 임계값보다 크고 제2차 임계값보다 작은 값이라 가정한다.

이어서, 저비용 MTC단말 2120은 시스템 정보 2115로부터 획득한 제1차 임계값과 랜덤 수 q를 비교하고, 제1차 임계값보다 큰 랜덤 수 q를 결정한 저비용 MTC단말 2120은, 랜덤 수 q가 제1차 임계값보다 큼으로 1차 랜덤 액세스 단말로 결정되지 못한다. 이어서, 저비용 MTC단말 2120은, 제2차 임계값과 랜덤 수 q를 비교한다. 저비용 MTC단말 2120은, 제2차 임계값보다 작은 랜덤 수 q를 결정함으로써, 2차 랜덤 액세스 단말로 결정된다.

2차 랜덤 액세스 단말로 결정된 저비용 MTC단말 2120은 2105단계로 진행하여 저비용 MTC 용 PRACH 2119를 선택하고, 저비용 MTC용 프리앰블을 미송신함으로써, 랜덤 액세스를 시도한다. 저비용 MTC용 프리앰블을 미송신함은, 저비용 MTC단말 2120이 저비용 MTC용 프리앰블을 송신하지 아니하고, 기지국 110으로 랜덤 액세스를 시도함을 나타낸다.

이어서, 기지국 110은 2107단계로 진행하여 프리앰블을 검출을 시도한다. 다시 말해, 기지국 110은 PRACH 2119를 통해 수신된 신호에 적어도 하나의 단말에 의해 송신된 프리앰블이 포함되어 있는지 판단한다. 예를 들어, 기지국 110은 수신된 신호에 대한 상관 연산을 통해 프리앰블을 검출할 수 있다. 이를 통해, 기지국은 검출되는 적어도 하나의 프리앰블 또는 검출되지 아니하는 적어도 하나의 프리앰블을 확인할 수 있다. 이어서 기지국 110은 프리앰블 검출 결과에 기초하여 S-필드들을 설정한다. 프리앰블 검출 여부를 판단하는데 있어서, 기지국 110은 랜덤 액세스 단말로부터 송신된 프리앰블을 검출할 수 있고, 2차 랜덤 액세스 단말로부터 선택된 프리앰블은 검출할 수 없다. 이에 따라, 기지국은 1차 랜덤 액세스 단말에 의해 선택된 프리앰블 식별자 및 2차 랜덤 액세스 단말에 의해 선택된 프리앰블 식별자를 추정할 수 있다. 즉, 기지국은 검출된 프리앰블에 대응하는 S-필드를 부정의 값으로, 검출되지 아니한 프리앰블에 대응하는 S-필드를 긍정의 값으로 설정한다.

기지국 110은 2109단계로 진행하여 S-필드를 포함하는 응답 2117을 축소된 하향링크 대역폭에서 단말들로 송신한다. 이어서 2차 랜덤 액세스 단말은 2111단계로 진행하여 해당되는 프리앰블 식별자에서 응답 2117을 수신하고, S-필드를 확인한다. S-필드가 지시하는 정보가 0이면 1차 랜덤 액세스 단말에 대한 랜덤 액세스 응답임을 나타내고, S-필드가 지시하는 정보가 1이면 2차 랜덤 액세스 단말에 대한 랜덤 액세스 응답임을 나타낸다.

여기서, S-필드가 긍정을 나타내는 1로 설정된 경우 2차 랜덤 액세스 단말은 2113단계로 진행하여 스케줄 된 송신을 수행한다. 스케줄 된 송신을 수행하는 것은, 응답 2117에 포함된 자원 할당 정보에 의해 지시되는 자원을 통해 기지국 110으로 접속 절차를 위한 스케줄 된 송신을 수행하는 것을 나타내는 것이며, 기지국 110으로 자원 할당 정보에 의해 지시되는 자원을 통해 메시지 2121를 송신하는 것을 나타낸다.

도 22는 본 발명의 실시 예에 따른 서로 다른 두 타입의 단말들의 랜덤 액세스를 위한 프레임들을 도시한다. 도 22는 저 비용 MTC를 위한 축소된 대역에서 비-저비용 MTC단말에게도 랜덤 액세스가 허용되는 경우의 프레임 구조를 예시한다. 이하 설명의 편의성을 위해 비-저비용 단말을 일반 단말로 지칭한다.

도 22의 (a)를 참고하면, 프레임#1 2201은 축소된 하향링크 대역폭을 포함한다. 축소된 하향링크 대역폭이 아닌 대역폭에서는 시스템 정보를 송신할 수 있다. 시스템 정보는 랜덤 액세스 자원 정보, 1차 랜덤 액세스 확률, 2차 랜덤 액세스 확률을 포함한다. 프레임#2 2203은 기지국이 저비용 MTC 단말 및 일반 단말들로부터 프리앰블을 검출한 후, 프리앰블 검출 결과에 기초하여 단말들로 송신되는 응답들의 위치를 나타낸다. 즉, 기지국은 응답들을 축소된 하향링크 대역폭에서 저비용 MTC 단말 및 일반 단말로 송신한다. 응답들은 S-필드 정보를 포함하고 있으며, 프리앰블이 검출될 경우, 부정(예:0)을 나타내는 값으로 설정되고, 프리앰블이 검출되지 아니할 경우, 긍정(예:1)을 나타내는 값으로 설정된다.

도 22의 (b)를 참고하면, 프레임#3 2205는 축소된 상향링크 대역폭#1 및 축소된 상향링크 대역폭#2를 포함한다. 여기서 축소된 상향링크 대역폭들은 저비용 MTC 단말의 PRACH 및 일반 단말이 랜덤 액세스를 시도하기 위한 PRACH를 포함할 수 있다. 저비용 MTC단말 및 일반 단말은 축소된 상향링크 대역폭#1 또는 축소된 상향링크 대역폭#2에서 기지국으로 랜덤 액세스를 시도한다. 프레임#4 2207은 저비용 MTC단말이 저비용 MTC단말의 메시지를 기지국으로부터 수신한 응답에 기초하여 축소된 상향링크 대역폭#1 또는 축소된 상향링크 대역폭#2를 통하여 송신하고, 일반 단말이 일반 단말의 메시지를 기지국으로부터 수신한 응답에 기초하여 축소된 상향링크 대역폭이 아닌 대역폭에서 송신 할 수 있음을 나타낸다.

도 23은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 다수의 임계값들을 활용한 두 타입의 단말들의 랜덤 액세스 수행 절차를 도시한다. 도 23은 저비용 MTC단말들과 비-저비용 MTC단말들의 랜덤 액세스를 예시한다.

도 23을 참고하면, 기지국 110은 2301단계로 진행하여 다수의 임계값을 포함하는 새로운 시스템 정보를 프레임#1 2201에서 단말들로 송신한다. 제1차 임계값 및 제2차 임계값은 단말의 랜덤 액세스를 제어하기 위해 기지국 110에 의해 결정되는 값을 지칭하고, 단말들은 저비용 MTC단말들과 저비용 MTC단말이 아닌 비-저비용 MTC단말들을 지칭한다. 새로운 시스템 정보는 저비용 MTC 단말을 위한 제1차 임계값 및 제2차 임계값과 비-저비용 MTC 단말을 위한 제1차 임계값 및 제2차 임계값을 포함할 수 있다.

단말들은 기지국 110으로부터 시스템 정보를 수신하고, 2303단계로 진행하여 랜덤 수 q를 결정한다. 이어서, 단말들은 시스템 정보로부터 획득한 제1차 임계값과 랜덤 수 q를 비교하고, 제1차 임계값보다 작은 랜덤 수 q를 결정한 단말들은 제1 모드로써 결정하고, 제1차 임계값보다 크거나 같고, 제2차 임계값보다 작은 랜덤 수 q를 결정한 단말들은 제2 모드로써 결정한다. 이때, 저비용 MTC 단말을 위한 제1차 임계값은 0보다 크고, 저비용 MTC 단말을 위한 제2차 임계값은 0으로 가정한다. 또한 비-저비용 MTC 단말을 위한 제1차 임계값은 0이며, 비-저비용 MTC 단말을 위한 제2차 임계값은 0보다 큰 것으로 가정한다. 즉, 저비용 MTC단말들은 제1 모드로써 결정하고, 비-저비용 단말들은 제2 모드로써 결정한다. 이하 설명상의 편의를 위하여, 제1 모드로써 결정한 단말들을 1차 랜덤 액세스 단말들로 지칭하고, 제2 모드로써 결정한 단말들을 2차 랜덤 액세스 단말들로 지칭한다.

1차 랜덤 액세스 단말들 및 2차 랜덤 액세스 단말들은 2305단계로 진행하여 각각 결정한 모드에 기초하여 프레임#3 2205의 축소된 상향링크 대역폭#1 및 축소된 상향링크 대역폭#2에서 서브프레임을 선택하고, 프리앰블을 송신 또는 미송신한다. 여기서, 1차 랜덤 액세스 단말들은 PRACH를 선택하고, 프리앰블을 송신함으로써 랜덤 액세스를 시도하고, 2차 랜덤 액세스 단말들은 PRACH를 선택하고, 프리앰블을 송신하지 아니함으로써 랜덤 액세스를 시도한다. 2차 랜덤 액세스가 선택하는 PRACH는 기지국 110이 새롭게 정의하는 시스템 정보에 기초하는 것으로서, 축소된 상향링크 대역폭 프레임 내에 저비용 MTC단말을 위한 PRACH라 할 것이다.

이어서, 기지국 110은 2307단계로 진행하여 프리앰블을 검출을 시도한다. 다시 말해, 기지국 110은 PRACH를 통해 수신된 신호에 적어도 하나의 단말에 의해 송신된 프리앰블이 포함되어 있는지 판단한다. 예를 들어, 기지국 110은 수신된 신호에 대한 상관 연산을 통해 프리앰블을 검출할 수 있다. 이를 통해, 기지국 110은 검출되는 적어도 하나의 프리앰블 또는 검출되지 아니하는 적어도 하나의 프리앰블을 확인할 수 있다. 이어서 기지국 110은 프리앰블 검출 결과에 기초하여 S-필드들을 설정한다. 프리앰블 검출 여부를 판단하는데 있어서, 기지국 110은 랜덤 액세스 단말로부터 송신된 프리앰블을 검출할 수 있고, 2차 랜덤 액세스 단말로부터 선택된 프리앰블은 검출할 수 없다. 이에 따라, 기지국 110은 1차 랜덤 액세스 단말에 의해 선택된 프리앰블 및 2차 랜덤 액세스 단말에 의해 선택된 프리앰블을 추정할 수 있다. 즉, 기지국은 검출된 프리앰블에 대응하는 S-필드를 부정의 값으로, 검출되지 아니한 프리앰블에 대응하는 S-필드를 긍정의 값으로 설정한다.

기지국 110은 2309단계로 진행하여 프레임#2 2203의 축소된 하향링크 대역폭 #1 및 #2에서 응답을 포함하는 메시지를 단말들로 송신한다. 여기서 응답은, 1차 랜덤 액세스 단말의 랜덤 액세스시도에 대응하는 응답인지, 또는, 2차 랜덤 액세스 단말의 랜덤 액세스시도에 대응하는 응답인지 여부를 지시하는 S-필드를 포함한다. 또한 1차 랜덤 액세스 단말에 대해서는 축소된 상향링크 대역폭에서의 스케줄 된 송신을 위한 자원을 할당하며, 2차 랜덤 액세스 단말에 대해서는 축소된 상향링크 대역폭이 아닌 대역폭에서의 스케줄 된 송신을 위한 자원을 할당한다.

이어서 1차 랜덤 액세스 단말들 및 2차 랜덤 액세스 단말들은 2311단계로 진행하여 프레임#2 2203에서 송신되는 응답을 수신하고, S-필드를 확인한다. S-필드가 부정을 나타내는 0으로 설정된 경우 1차 랜덤 액세스 단말들에 대한 랜덤 액세스 응답으로 판단하고, S-필드가 긍정을 나타내는 1로 설정된 경우 2차 랜덤 액세스 단말들에 대한 랜덤 액세스 응답으로 판단한다. 이어서, 1차 및 2차 랜덤 액세스 단말들은, 2313단계로 진행하여 S-필드가 0일 경우, 프레임#4 2207의 축소된 상향링크 대역폭을 통해 1차 랜덤 액세스 단말들의 메시지를 송신하고, S-필드가 긍정을 나타내는 1로 설정된 경우 2차 랜덤 액세스 단말들은 프레임#4 2207의 축소된 상향링크 대역폭이 아닌 대역폭을 통해 2차 랜덤 액세스 단말들의 메시지를 송신한다. 즉, 1차 랜덤 액세스 단말의 경우, 선택된 프리앰블에 대응하는 응답에 포함되는 S-필드가 부정의 값으로 설정되면, 응답에 포함된 자원 할당 정보에 의해 지시되는 자원을 통해 접속 절차를 위한 스케줄 된 송신을 수행한다. 또한 2차 랜덤 액세스 단말의 경우, 선택된 프리앰블에 대응하는 응답에 포함되는 S-필드가 긍정의 값으로 설정되면, 응답에 포함된 자원 할당 정보에 의해 지시되는 자원을 통해 접속 절차를 위한 스케줄 된 송신을 수행한다.

도 24 내지 도 25는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템의 모의 실험 결과를 도시한다. 모의실험은 Steepest Descent 방법을 활용한 MATLAB내 최적화 방식을 활용하였다. 모의실험은 프레임(frame) 단위 (10ms)에서 수행되었고, 셀(cell)에서 존재할 수 있는 최대 MTC 단말의 수는 5000개이다. 도 24 내지 도 25을 참고하면, 제1 상황에 따른 고정적 랜덤 액세스 기회(random access opportunity)는 540이고, 고정적 액세스 클래스 바링 확률은 0.2이고, 제2 상황에 따른 동적 랜덤 액세스 기회는 ideal이고, 고정적 액세스 클래스 바링 확률은 0.2이고, 제3 상황에 따른 고정적 랜덤 액세스 기회는 540이고, 동적 액세스 클래스 바링 확률은 ideal이고, 제4 상황은 본 발명에서 제안하는 ideal한 랜덤 액세스 기회와 액세스 클래스 바링 확률들을 각각으로 설정한 것이고, 제5 상황은 제안하는 추정(estimation)을 위한 수학식 1에 따른 랜덤 액세스 기회와 액세스 클래스 바링 확률을 설정한 경우를 지칭한다. 여기서 ideal 은 실제 단말 수와 항상 일치하는 추정 단말 들의 개수를 활용하는 경우를 지칭하고, 추정은 본 발명의 수학식 1에 기초하여 추정하는 단말들의 개수를 활용하는 경우를 지칭하고, 고정적 랜덤 액세스 기회는 서브프레임 10개 당 프리앰블 개수를 54개로 지정한 값을 지칭한다. 또한, 상제1, 제2, 제3 상황은 종래 액세스 클래스 바링 기술에 따른 설정이다.

도 24를 참고하면, 세로축은 랜덤 액세스 효율성(random access efficiency)를 나타내고, 가로축은 단말의 수를 나타낸다. 여기서, 단말의 수는 새롭게 랜덤 액세스를 시도하는 단말들의 개수를 나타낸다. 첫 프레임에서의 경쟁 단말 수는 0이며, 이전 프레임의 평균 경쟁 단말들의 개수와 현재 프레임의 평균 경쟁 단말들의 개수의 차이가 0.001보다 작을 때를 정상 상태로 정의하였다. 또한, 새롭게 랜덤 액세스를 시도하는 단말들의 개수의 도착 률(arrival rate)은 20000, 35000의 범위를 나타낸다. 이는 프레임당 200 또는 300 수준에서 증가시키는 것을 나타내고, 정상 상태에서 100 프레임의 평균적인 성능 평가를 위한 것이다.

도 24에 나타난 바와 같이, 본 발명의 실시 예를 따르는 제4 및 제5 상황이 제1, 제2, 제3 상황보다 약 40% 향상된 효율성을 나타낸다. 여기서 랜덤 액세스 효율성은 액세스 제한된 단말들의 개수가 감소할수록 증가한다.

도 25을 참고하면, 세로축은 평균 랜덤 액세스 딜레이(delay)를 나타내고, 가로축은 단말의 수를 나타낸다. 여기서, 평균 랜덤 액세스 딜레이는, 액세스가 제한된 단말들이 랜덤 액세스를 통해 접속에 성공하기까지의 시간을 나타내고, 단말의 수는 새롭게 랜덤 액세스를 시도하는 단말들의 개수를 나타낸다.

도 25에 나타난 바와 같이, 본 발명의 실시 예를 따르는 제4 상황은 제1, 제2, 제3 상황에 대비하여 경쟁 단말 수가 자원 수용 한계를 초과하는 시점부터 대략 10배가 감소함을 나타낸다. 이는 제1, 제2, 제3 상황보다 제4 상황에서 랜덤 액세스 자원의 활용에 대한 효율성이 향상됨에 따라 랜덤 액세스를 재시도하는 단말들의 개수가 감소하여 랜덤 액세스를 통해 접속이 성공하기까지의 시간이 최대 10배가 감소함을 나타낸다.

본 발명의 청구항 또는 명세서에 기재된 실시 예들에 따른 방법들은 하드웨어, 소프트웨어, 또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합의 형태로 구현될(implemented) 수 있다.

소프트웨어로 구현하는 경우, 하나 이상의 프로그램(소프트웨어 모듈)을 저장하는 컴퓨터 판독 가능 저장 매체가 제공될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 저장 매체에 저장되는 하나 이상의 프로그램은, 전자 장치(device) 내의 하나 이상의 프로세서에 의해 실행 가능하도록 구성된다(configured for execution). 하나 이상의 프로그램은, 전자 장치로 하여금 본 발명의 청구항 또는 명세서에 기재된 실시 예들에 따른 방법들을 실행하게 하는 명령어(instructions)를 포함한다.

한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능하다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (26)

1. 무선 통신 시스템에서 기지국 장치에 있어서,
   통신부; 및
   적어도 하나의 프로세서를 포함하고, 상기 적어도 하나의 프로세서는,
   단말에게 시스템 정보를 송신하고,
   상기 시스템 정보는, 상기 단말로부터의 프리앰블(preamble) 송신으로 랜덤 액세스(random access) 시도를 수행할지 여부를 결정하기 위한 1차 임계값과, 상기 프리앰블 송신 없이 상기 랜덤 액세스 시도를 수행할지 여부를 결정하기 위한 2차 임계값을 포함하고,
   상기 2차 임계값은 상기 1차 임계값 보다 크고,
   상기 단말로부터 프리앰블이 검출되는지 여부에 따른 값(value)을 식별하고,
   상기 값을 포함하는 응답을 상기 단말에게 송신하도록 구성되고,
   상기 값은, 상기 응답이 상기 검출된 프리앰블에 대한 응답인지 또는 상기 응답이 비 검출된 프리앰블에 대한 응답인지 여부를 지시하고,
   상기 프리앰블은, 상기 단말로부터 식별된 랜덤 수(arbitrary value)가 상기 1차 임계값 보다 작은 경우, 상기 프리앰블 송신을 통해 상기 랜덤 액세스 시도를 수행하기 위해 상기 기지국 장치에 의해 검출되고,
   상기 프리앰블은, 상기 랜덤 수가 상기 1차 임계값 이상이고, 상기 2차 임계값 미만인 경우, 상기 프리앰블 송신 없이 상기 랜덤 액세스 시도를 수행하기 위해 상기 기지국 장치에 의해 검출되지 않도록 구성되는 장치.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 적어도 하나의 프로세서는, 랜덤 액세스를 시도하는 상기 단말들의 개수에 대한 추정 값에 기초하여 상기 1차 임계값 및 상기 2차 임계값을 포함하는 다수의 임계값들을 식별하도록 더 구성되는 장치.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 프리앰블 송신을 통해 수행되는 상기 랜덤 액세스 시도는 상기 프리앰블을 송신함으로써 랜덤 액세스가 시도되는 제1 모드에 대응하고,
   상기 프리앰블 송신 없이 수행되는 상기 랜덤 액세스 시도는 상기 프리앰블을 송신하지 아니함으로써 상기 랜덤 액세스가 시도되는 제2 모드에 대응하는 장치.
   
4. 청구항 3에 있어서,
   다수의 임계값들은, 상기 단말이 상기 제1 모드 또는 상기 제2 모드 중 하나를 선택하기 위한 값들을 포함하는 장치.
   
5. 청구항 3에 있어서,
   상기 값은, 상기 응답이 상기 제1 모드의 랜덤 액세스 시도에 대응하는 응답인지, 또는, 상기 응답이 상기 제2 모드의 랜덤 액세스 시도에 대응하는 응답인지 여부를 지시하는 장치.
   
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 적어도 하나의 프로세서는, 상기 기지국 장치에 의해 검출된 프리앰블에 대응하는 상기 값을 부정(negative)의 값으로 설정하고, 상기 기지국 장치에 의해 검출되지 아니한 프리앰블에 대응하는 상기 값을 긍정(positive)의 값으로 설정하도록 더 구성되는 장치.
   
7. 무선 통신 시스템에서 단말 장치에 있어서,
   통신부; 및
   적어도 하나의 프로세서를 포함하고, 상기 적어도 하나의 프로세서는,
   기지국으로부터 시스템 정보를 수신하고,
   상기 시스템 정보는, 프리앰블(preamble) 송신으로 랜덤 액세스(random access) 시도를 수행할지 여부를 결정하기 위한 1차 임계값과, 상기 프리앰블 송신 없이 상기 액세스 시도를 수행할지 여부를 결정하기 위한 2차 임계값을 포함하고,
   상기 2차 임계값은 상기 1차 임계값 보다 크고,
   상기 프리앰블 송신을 통해 수행되는 상기 랜덤 액세스 시도는 프리앰블을 송신함으로써 랜덤 액세스가 시도되는 제1 모드에 대응하고,
   상기 프리앰블 송신 없이 수행되는 상기 랜덤 액세스 시도는 상기 프리앰블을 송신하지 아니함으로써 상기 랜덤 액세스가 시도되는 제2 모드에 대응하고,
   랜덤 수(arbitrary value)를 생성하고,
   상기 랜덤 수가 상기 1차 임계값 보다 작은 경우, 상기 제1 모드로 식별하고,
   상기 랜덤 수가 상기 1차 임계값 이상이고, 상기 2차 임계값 미만인 경우, 상기 제2 모드로 식별하고,
   상기 식별된 제1 모드 또는 상기 식별된 제2 모드 중 하나에 기초하여 상기 랜덤 액세스 시도를 수행하고,
   상기 기지국으로부터 단말의 프리앰블이 검출되는지 여부에 따라 결정되는 값(value)을 포함하는 응답을 수신하도록 구성되고,
   상기 값은, 상기 응답이 검출된 프리앰블에 대한 응답인지 또는 상기 응답이 비 검출된 프리앰블에 대한 응답인지를 지시하는 장치.
   
8. 청구항 7에 있어서,
   다수의 임계값들은, 상기 단말이 상기 제1 모드 또는 상기 제2 모드 중 하나를 선택하기 위한 값들을 포함하는 장치.
   
9. 청구항 7에 있어서,
   상기 적어도 하나의 프로세서는,
   상기 제1 모드로 식별된 경우, 상기 프리앰블을 송신함으로써 상기 랜덤 액세스를 시도하도록 제어하고,
   상기 제2 모드로 식별된 경우, 상기 프리앰블을 송신하지 아니함으로써 상기 랜덤 액세스를 시도하도록 더 구성되는 장치.
   
10. 청구항 7에 있어서,
    상기 값은, 상기 응답이 상기 제1 모드의 랜덤 액세스 시도에 대응하는 응답인지, 또는, 상기 응답이 상기 제2 모드의 랜덤 액세스 시도에 대응하는 응답인지 여부를 지시하는 장치.
    
11. 청구항 7에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세서는,
    상기 제1 모드로 식별된 경우, 선택된 프리앰블에 대응하는 응답에 포함되는 필드가 부정(negative)의 값으로 설정되면, 상기 응답에 포함된 자원 할당 정보에 의해 지시되는 자원을 통해 접속 절차를 위한 신호를 송신하고,
    상기 제2 모드로 식별된 경우, 상기 선택된 프리앰블에 대응하는 응답에 포함되는 상기 필드가 긍정(positive)의 값으로 설정되면, 상기 응답에 포함된 상기 자원 할당 정보에 의해 지시되는 자원을 통해 상기 접속 절차를 위한 신호를 송신하도록 더 구성되는 장치.
    
12. 무선 통신 시스템에서 기지국 장치에 의해 수행되는 동작 방법에 있어서,
    단말에게 시스템 정보를 송신하는 과정과, 상기 시스템 정보는, 상기 단말로부터의 프리앰블(preamble) 송신으로 랜덤 액세스(random access) 시도를 수행할지 여부를 결정하기 위한 1차 임계값과, 상기 프리앰블 송신 없이 상기 랜덤 액세스 시도를 수행할지 여부를 결정하기 위한 2차 임계값을 포함하고,
    상기 2차 임계값은 상기 1차 임계값 보다 크고,
    상기 단말로부터의 프리앰블이 검출되는지 여부에 따른 값(value)을 식별하는 과정과,
    상기 값을 포함하는 응답을 상기 단말에게 송신하는 과정을 포함하고,
    상기 값은, 상기 응답이 상기 검출된 프리앰블에 대한 응답인지, 또는 상기 응답이 비 검출된 프리앰블에 대한 응답인지 여부를 지시하고,
    상기 프리앰블은, 상기 단말로부터 식별된 랜덤 수(arbitrary value)가 상기 1차 임계값 보다 작은 경우, 상기 프리앰블 송신을 통해 상기 랜덤 액세스 시도를 수행하기 위해 상기 기지국 장치에 의해 검출되고,
    상기 프리앰블은, 상기 랜덤 수가 상기 1차 임계값 이상이고, 상기 2차 임계값 미만인 경우, 상기 프리앰블 송신 없이 상기 랜덤 액세스 시도를 수행하기 위해 상기 기지국 장치에 의해 검출되지 않는 방법.
    
13. 청구항 12에 있어서,
    랜덤 액세스를 시도하는 상기 단말들의 개수에 대한 추정 값에 기초하여 상기 1차 임계값 및 상기 2차 임계값을 포함하는 다수의 임계값들을 식별하는 과정을 더 포함하는 방법.
    
14. 청구항 12에 있어서,
    상기 프리앰블 송신을 통해 수행되는 상기 랜덤 액세스 시도는 상기 프리앰블을 송신함으로써 랜덤 액세스가 시도되는 제1 모드에 대응하고,
    상기 프리앰블 송신 없이 수행되는 상기 랜덤 액세스 시도는 상기 프리앰블을 송신하지 아니함으로써 상기 랜덤 액세스가 시도되는 제2 모드에 대응하는 방법.
    
15. 청구항 14에 있어서,
    상기 다수의 임계값들은, 상기 단말이 상기 제1 모드 또는 상기 제2 모드 중 하나를 선택하기 위한 값들을 포함하는 방법.
    
16. 청구항 14에 있어서,
    상기 값은, 상기 응답이 상기 제1 모드의 랜덤 액세스 시도에 대응하는 응답인지, 또는, 상기 응답이 상기 제2 모드의 랜덤 액세스 시도에 대응하는 응답인지 여부를 지시하는 방법.
    
17. 청구항 16에 있어서,
    상기 기지국 장치에 의해 검출된 상기 프리앰블에 대응하는 상기 값을 부정(negative)의 값으로 설정하는 과정과,
    상기 기지국 장치에 의해 검출되지 아니한 상기 프리앰블에 대응하는 상기 값을 긍정(positive)의 값으로 설정하는 과정을 더 포함하는 방법.
    
18. 무선 통신 시스템에서 단말의 동작 방법에 있어서,
    기지국으로부터 시스템 정보를 수신하는 과정과,
    상기 시스템 정보는, 프리앰블(preamble) 송신으로 랜덤 액세스(random access) 시도를 수행할지 여부를 결정하기 위한 1차 임계값과, 상기 프리앰블 송신 없이 상기 랜덤 액세스 시도를 수행할지 여부를 결정하기 위한 2차 임계값을 포함하고,
    상기 2차 임계값은 상기 1차 임계값 보다 크고,
    상기 프리앰블 송신을 통해 수행되는 상기 랜덤 액세스 시도는 프리앰블을 송신함으로써 랜덤 액세스가 시도되는 제1 모드에 대응하고,
    상기 프리앰블 송신 없이 수행되는 상기 액세스 시도는 상기 프리앰블을 송신하지 아니함으로써 상기 랜덤 액세스가 시도되는 제2 모드에 대응하고,
    랜덤 수(arbitrary value)를 생성하고,
    상기 랜덤 수가 상기 1차 임계값 보다 작은 경우, 상기 제1 모드로 식별하고,
    상기 랜덤 수가 상기 1차 임계값 이상이고, 상기 2차 임계값 미만인 경우, 상기 제2 모드로 식별하고,
    상기 식별된 제1 모드 또는 상기 식별된 제2 모드 중 하나에 기초하여 상기 랜덤 액세스 시도를 수행하는 과정과,
    상기 기지국으로부터 상기 단말의 프리앰블이 검출되는지 여부에 따라 결정되는 값(value)을 포함하는 응답을 수신하는 과정을 포함하고,
    상기 값은, 상기 응답이 검출된 프리앰블에 대한 응답인지 또는 상기 응답이 비 검출된 프리앰블에 대한 응답인지를 지시하는 방법.
    
19. 청구항 18에 있어서,
    다수의 임계값들은, 상기 단말이 상기 제1 모드 또는 상기 제2 모드 중 하나를 선택하기 위한 값들을 포함하는 방법.
    
20. 청구항 18에 있어서,
    상기 제1 모드로 식별된 경우, 상기 프리앰블을 송신함으로써 상기 랜덤 액세스를 시도하는 과정과,
    상기 제2 모드로 식별된 경우, 상기 프리앰블을 송신하지 아니함으로써 상기 랜덤 액세스를 시도하는 과정을 더 포함하는 방법.
    
21. 청구항 18에 있어서,
    상기 값은, 상기 응답이 상기 제1 모드의 랜덤 액세스 시도에 대응하는 응답인지, 또는, 상기 응답이 상기 제2 모드의 랜덤 액세스 시도에 대응하는 응답인지 여부를 지시하는 방법.
    
22. 청구항 18에 있어서,
    상기 제1 모드로 식별된 경우, 선택된 프리앰블에 대응하는 응답에 포함되는 필드가 부정(negative)의 값으로 설정되면, 상기 응답에 포함된 자원 할당 정보에 의해 지시되는 자원을 통해 접속 절차를 위한 신호를 송신하는 과정과,
    상기 제2 모드로 식별된 경우, 상기 선택된 프리앰블에 대응하는 응답에 포함되는 상기 필드가 긍정(positive)의 값으로 설정되면, 상기 응답에 포함된 상기 자원 할당 정보에 의해 지시되는 자원을 통해 상기 접속 절차를 위한 신호를 송신하는 과정을 더 포함하는 방법.
    
    
    
    
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