KR20190117690A

KR20190117690A - 무선 통신 시스템에서 랜덤 액세스 프리앰블을 송수신하는 방법 및 이를 위한 장치

Info

Publication number: KR20190117690A
Application number: KR1020197027451A
Authority: KR
Inventors: 신석민; 박창환; 김선욱; 안준기; 황대성
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2017-03-22
Filing date: 2018-03-22
Publication date: 2019-10-16
Also published as: WO2018174604A1; KR102162076B1; EP3606258A1; CN110495241A; KR20200077606A; KR102126958B1; EP3606258A4; JP2020510373A; US20200015285A1; US11096222B2

Abstract

본 발명에서는 협대역 사물 인터넷(NarrowBand-Internet of Things, NB-IoT)을 지원하는 무선 통신 시스템에서 랜덤 액세스 프리앰블(random access preamble)을 전송하는 방법 및 이를 위한 장치가 개시된다.
구체적으로 단말에 의해 수행되는 방법은, 기지국으로부터, 제1 랜덤 액세스 프리앰블에 대한 제1 설정 정보 및 제2 랜덤 액세스 프리앰블에 대한 제2 설정 정보를 수신하는 과정과, 상기 제1 설정 정보를 이용하여, 상기 기지국으로, 상기 제1 랜덤 액세스 프리앰블을 전송하는 과정과, 상기 제1 랜덤 액세스 프리앰블의 전송이 미리 설정된 기준(criterion)을 만족하는 경우, 상기 제2 설정 정보에 기반하여, 상기 기지국으로, 상기 제2 랜덤 액세스 프리앰블을 전송하는 과정을 포함하며, 상기 제1 랜덤 액세스 프리앰블 및 상기 제2 랜덤 액세스 프리앰블 중 어느 하나는, 모든 요소(element)가 1로 설정되지 않은 시퀀스에 기반하여 생성될 수 있다.

Description

무선 통신 시스템에서 랜덤 액세스 프리앰블을 송수신하는 방법 및 이를 위한 장치

본 발명은 무선 통신 시스템에서 랜덤 액세스 프리앰블(random access preamble)을 송수신하는 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게 협대역 사물 인터넷(NarrowBand-Internet of Things, NB-IoT)을 지원하는 무선 통신 시스템에서 랜덤 액세스 프리앰블을 송수신하기 위한 방법 및 이를 지원하는 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, 협대역 사물 인터넷(NarrowBand-Internet of Things, NB-IoT)을 지원하는 무선 통신 시스템에서 랜덤 액세스 프리앰블을 송수신하는 방법을 제안한다.

본 명세서는, 기존의 NPRACH 프리앰블 이외에 새로운 NPRACH 프리앰블이 지원되는 경우, 각 프리앰블에 대한 설정 정보를 구성하는 방법을 제안한다.

또한, 본 명세서는, 새로운 NPRACH 프리앰블이 지원되는 경우, 특정 기준(또는 설정)에 기반하여 단말이 랜덤 액세스 절차에서 이용할 프리앰블을 선택하는 방법을 제안한다.

본 발명에서 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 발명의 실시 예에 따른 협대역 사물 인터넷(NarrowBand-Internet of Things, NB-IoT)을 지원하는 무선 통신 시스템에서 단말이 랜덤 액세스 프리앰블(random access preamble)을 전송하는 방법에 있어서, 상기 방법은, 기지국으로부터, 제1 랜덤 액세스 프리앰블에 대한 제1 설정 정보 및 제2 랜덤 액세스 프리앰블에 대한 제2 설정 정보를 수신하는 과정과, 상기 제1 설정 정보를 이용하여, 상기 기지국으로, 상기 제1 랜덤 액세스 프리앰블을 전송하는 과정과, 상기 제1 랜덤 액세스 프리앰블의 전송이 미리 설정된 기준(criterion)을 만족하는 경우, 상기 제2 설정 정보에 기반하여, 상기 기지국으로, 상기 제2 랜덤 액세스 프리앰블을 전송하는 과정을 포함하며, 상기 제1 랜덤 액세스 프리앰블 및 상기 제2 랜덤 액세스 프리앰블 중 어느 하나는, 모든 요소(element)가 1로 설정되지 않은 시퀀스에 기반하여 생성된다.

본 발명의 실시 예에 따른 상기 방법에 있어서, 상기 미리 설정된 기준은, 상기 제1 랜덤 액세스 프리앰블의 전송에 대한 재전송 횟수(retransmission number)에 기반하여 설정될 수도 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 상기 방법에 있어서, 상기 제1 랜덤 액세스 프리앰블의 특정 재전송 횟수(specific retransmission number)에 대한 정보는 상기 제1 설정 정보에 포함되며, 상기 제2 랜덤 액세스 프리앰블은, 상기 제1 랜덤 액세스 프리앰블이 상기 특정 재전송 횟수만큼 재전송된 이후에 전송될 수도 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 상기 방법에 있어서, 상기 제1 랜덤 액세스 프리앰블은, 상기 특정 재전송 횟수만큼 파워 램핑(power ramping)을 수행하며 상기 특정 재전송 횟수만큼 전송되고, 상기 제2 랜덤 액세스 프리앰블은, 상기 특정 재전송 횟수만큼 파워 램핑된 전송 전력으로 전송될 수도 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 상기 방법에 있어서, 상기 제1 랜덤 액세스 프리앰블은, 상기 특정 재전송 횟수만큼 파워 램핑되며 상기 특정 재전송 횟수만큼 전송되고, 상기 제2 랜덤 액세스 프리앰블은, 미리 설정된 최초 송신 전력(initial transmission power)으로 전송될 수도 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 상기 방법에 있어서, 상기 특정 재전송 횟수는, 상기 제1 랜덤 액세스 프리앰블 전송에 대해 미리 설정된 최대 시도 횟수(maximum attempt number)일 수도 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 상기 방법에 있어서, 상기 제1 설정 정보가 나타내는 자원 할당 영역은, 상기 제2 설정 정보가 나타내는 자원 할당 영역과 중첩되지 않을 수도 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 상기 방법에 있어서, 상기 제2 설정 정보는, 상기 제1 설정 정보의 서브셋(subset)으로 설정될 수도 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 상기 방법에 있어서, 상기 제1 랜덤 액세스 프리앰블은, 모든 요소가 1로 설정된 시퀀스로 스크램블링(scrambling)하여 생성되고, 상기 제2 랜덤 액세스 프리앰블은, 모든 요소가 1로 설정되지 않은 시퀀스로 스크램블링하여 생성되며, 상기 제1 랜덤 액세스 프리앰블은, 디폴트(default) 랜덤 액세스 프리앰블로 설정될 수도 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 상기 방법은, 상기 기지국으로부터, 상기 기지국이 상기 제1 랜덤 액세스 프리앰블 및 상기 제2 랜덤 액세스 프리앰블을 지원하는지 여부를 나타내는 프리앰블 지원 설정 정보(preamble support configuration information)를 수신하는 과정을 더 포함할 수도 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 상기 방법에 있어서, 상기 프리앰블 지원 설정 정보는, 상기 단말이 랜덤 액세스 절차에서 이용할 프리앰블을 나타내는 정보를 더 포함할 수도 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 협대역 사물 인터넷(NarrowBand-Internet of Things, NB-IoT)을 지원하는 무선 통신 시스템에서 랜덤 액세스 프리앰블(random access preamble)을 전송하는 단말에 있어서, 상기 단말은 무선 신호를 송수신하기 위한 RF(Radio Frequency) 유닛과 상기 RF 유닛과 기능적으로 연결되어 있는 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는, 기지국으로부터, 제1 랜덤 액세스 프리앰블에 대한 제1 설정 정보 및 제2 랜덤 액세스 프리앰블에 대한 제2 설정 정보를 수신하고, 상기 제1 설정 정보를 이용하여, 상기 기지국으로, 상기 제1 랜덤 액세스 프리앰블을 전송하고, 상기 제1 랜덤 액세스 프리앰블의 전송이 미리 설정된 기준(criterion)을 만족하는 경우, 상기 제2 설정 정보에 기반하여, 상기 기지국으로, 상기 제2 랜덤 액세스 프리앰블을 전송하도록 설정되며, 상기 제1 랜덤 액세스 프리앰블 및 상기 제2 랜덤 액세스 프리앰블 중 어느 하나는, 모든 요소(element)가 1로 설정되지 않은 시퀀스에 기반하여 생성된다.

본 발명의 실시 예에 따른 상기 단말에 있어서, 상기 미리 설정된 기준은, 상기 제1 랜덤 액세스 프리앰블의 전송에 대한 재전송 횟수(retransmission number)에 기반하여 설정될 수도 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 상기 단말에 있어서, 상기 제1 랜덤 액세스 프리앰블의 특정 재전송 횟수(specific retransmission number)에 대한 정보는 상기 제1 설정 정보에 포함되며, 상기 제2 랜덤 액세스 프리앰블은, 상기 제1 랜덤 액세스 프리앰블이 상기 특정 재전송 횟수만큼 재전송된 이후에 전송될 수도 있다.

본 발명의 실시 예에 따르면, 랜덤 액세스 절차를 위하여 하나의 프리앰블만을 이용하는 것이 아닌 두 종류 이상의 프리앰블들을 이용함에 따라, 로드 밸런싱 효과를 얻을 수 있으며, 이를 통해 기지국 및/또는 단말의 성능 및 랜덤 액세스 절차가 최적화될 수 있는 효과가 있다.

본 발명에서 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 실시 예를 제공하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 특징을 설명한다.
도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 무선 프레임의 구조를 나타낸다.
도 2는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 하나의 하향링크 슬롯에 대한 자원 그리드(resource grid)를 예시한 도면이다.
도 3은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 하향링크 서브 프레임의 구조를 나타낸다.
도 4는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 상향링크 서브 프레임의 구조를 나타낸다.
도 5는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 컴포넌트 캐리어 및 캐리어 병합의 일례를 나타낸다.
도 6은 캐리어 병합을 지원하는 시스템의 셀의 구분을 예시한 도면이다.
도 7은 본 명세서에서 제안하는 방법이 적용될 수 있는 PRACH 유닛의 예들을 나타낸다.
도 8은 본 명세서에서 제안하는 방법이 적용될 수 있는 PRACH 신호의 예들을 나타낸다.
도 9는 본 명세서에서 제안하는 방법이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 단말이 랜덤 액세스 프리앰블을 전송하는 방법에 대한 동작 순서도의 일 예를 나타낸다.
도 10는 본 명세서에서 제안하는 방법들이 적용될 수 있는 무선 통신 장치의 블록 구성도를 예시한다.
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 통신 장치의 블록 구성도를 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, 통상의 기술자는 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 실시 예들은 무선 접속 시스템들인 IEEE 802, 3GPP 및 3GPP2 중 적어도 하나에 개시된 표준 문서들에 의해 뒷받침될 수 있다. 즉, 본 발명의 실시 예들 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.

시스템 일반

도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 무선 프레임의 구조를 나타낸다.

3GPP LTE/LTE-A에서는 FDD(Frequency Division Duplex)에 적용 가능한 타입 1 무선 프레임(radio frame) 구조와 TDD(Time Division Duplex)에 적용 가능한 타입 2의 무선 프레임 구조를 지원한다.

도 1에서 무선 프레임의 시간 영역에서의 크기는 T_s=1/(15000*2048)의 시간 단위의 배수로 표현된다. 하향링크 및 상향링크 전송은 T_f=307200*T_s=10ms의 구간을 가지는 무선 프레임으로 구성된다.

도 1의 (a)는 타입 1 무선 프레임의 구조를 예시한다. 타입 1 무선 프레임은 전이중(full duplex) 및 반이중(half duplex) FDD에 모두 적용될 수 있다.

무선 프레임(radio frame)은 10개의 서브프레임(subframe)으로 구성된다. 하나의 무선 프레임은 T_slot=15360*T_s=0.5ms 길이의 20개의 슬롯으로 구성되고, 각 슬롯은 0부터 19까지의 인덱스가 부여된다. 하나의 서브프레임은 시간 영역(time domain)에서 연속적인 2개의 슬롯(slot)으로 구성되고, 서브프레임 i는 슬롯 2i 및 슬롯 2i+1로 구성된다. 하나의 서브프레임을 전송하는데 걸리는 시간을 TTI(transmission time interval)이라 한다. 예를 들어, 하나의 서브 프레임은 길이는 1ms이고, 하나의 슬롯의 길이는 0.5ms일 수 있다.

FDD에서 상향링크 전송 및 하향링크 전송은 주파수 도메인에서 구분된다. 전이중 FDD에 제한이 없는 반면, 반이중 FDD 동작에서 단말은 동시에 전송 및 수신을 할 수 없다.

하나의 슬롯은 시간 영역에서 복수의 OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 심볼을 포함하고, 주파수 영역에서 다수의 자원블록(RB: Resource Block)을 포함한다. 3GPP LTE는 하향링크에서 OFDMA를 사용하므로 OFDM 심볼은 하나의 심볼 구간(symbol period)을 표현하기 위한 것이다. OFDM 심볼은 하나의 SC-FDMA 심볼 또는 심볼 구간이라고 할 수 있다. 자원 블록(resource block)은 자원 할당 단위이고, 하나의 슬롯에서 복수의 연속적인 부 반송파(subcarrier)를 포함한다.

도 1의 (b)는 타입 2 프레임 구조(frame structure type 2)를 나타낸다. 타입 2 무선 프레임은 각 153600*T_s=5ms의 길이의 2개의 하프 프레임(half frame)으로 구성된다. 각 하프 프레임은 30720*T_s=1ms 길이의 5개의 서브프레임으로 구성된다.

TDD 시스템의 타입 2 프레임 구조에서 상향링크-하향링크 구성(uplink-downlink configuration)은 모든 서브프레임에 대하여 상향링크와 하향링크가 할당(또는 예약)되는지 나타내는 규칙이다. 표 1은 상향링크-하향링크 구성을 나타낸다.

표 1을 참조하면, 무선 프레임의 각 서브프레임 별로, 'D'는 하향링크 전송을 위한 서브프레임을 나타내고, 'U'는 상향링크 전송을 위한 서브프레임을 나타내며, 'S'는 DwPTS(Downlink Pilot Time Slot), 보호구간(GP: Guard Period), UpPTS(Uplink Pilot Time Slot) 3가지의 필드로 구성되는 스페셜 서브프레임(special subframe)을 나타낸다.

DwPTS는 단말에서의 초기 셀 탐색, 동기화 또는 채널 추정에 사용된다. UpPTS는 기지국에서의 채널 추정과 단말의 상향링크 전송 동기를 맞추는 데 사용된다. GP는 상향링크와 하향링크 사이에 하향링크 신호의 다중경로 지연으로 인해 상향링크에서 생기는 간섭을 제거하기 위한 구간이다.

각 서브프레임 i는 각 T_slot=15360*T_s=0.5ms 길이의 슬롯 2i 및 슬롯 2i+1로 구성된다.

상향링크-하향링크 구성은 7가지로 구분될 수 있으며, 각 구성 별로 하향링크 서브프레임, 스페셜 서브프레임, 상향링크 서브프레임의 위치 및/또는 개수가 다르다.

하향링크에서 상향링크로 변경되는 시점 또는 상향링크에서 하향링크로 전환되는 시점을 전환 시점(switching point)이라 한다. 전환 시점의 주기성(Switch-point periodicity)은 상향링크 서브프레임과 하향링크 서브프레임이 전환되는 양상이 동일하게 반복되는 주기를 의미하며, 5ms 또는 10ms가 모두 지원된다. 5ms 하향링크-상향링크 전환 시점의 주기를 가지는 경우에는 스페셜 서브프레임(S)은 하프-프레임 마다 존재하고, 5ms 하향링크-상향링크 전환 시점의 주기를 가지는 경우에는 첫번째 하프-프레임에만 존재한다.

모든 구성에 있어서, 0번, 5번 서브프레임 및 DwPTS는 하향링크 전송만을 위한 구간이다. UpPTS 및 서브프레임 서브프레임에 바로 이어지는 서브프레임은 항상 상향링크 전송을 위한 구간이다.

이러한, 상향링크-하향링크 구성은 시스템 정보로써 기지국과 단말이 모두 알고 있을 수 있다. 기지국은 상향링크-하향링크 구성 정보가 바뀔 때마다 구성 정보의 인덱스만을 전송함으로써 무선 프레임의 상향링크-하향링크 할당상태의 변경을 단말에 알려줄 수 있다. 또한, 구성 정보는 일종의 하향링크 제어정보로서 다른 스케줄링 정보와 마찬가지로 PDCCH(Physical Downlink Control Channel)를 통해 전송될 수 있으며, 방송 정보로서 브로드캐스트 채널(broadcast channel)을 통해 셀 내의 모든 단말에 공통으로 전송될 수도 있다.

표 2는 스페셜 서브프레임의 구성(DwPTS/GP/UpPTS의 길이)을 나타낸다.

도 1의 예시에 따른 무선 프레임의 구조는 하나의 예시에 불과하며, 무선 프레임에 포함되는 부 반송파의 수 또는 서브 프레임에 포함되는 슬롯의 수, 슬롯에 포함되는 OFDM 심볼의 수는 다양하게 변경될 수 있다.

도 2는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 하나의 하향링크 슬롯에 대한 자원 그리드(resource grid)를 예시한 도면이다.

도 2를 참조하면, 하나의 하향링크 슬롯은 시간 영역에서 복수의 OFDM 심볼을 포함한다. 여기서, 하나의 하향링크 슬롯은 7개의 OFDM 심볼을 포함하고, 하나의 자원 블록은 주파수 영역에서 12개의 부 반송파를 포함하는 것을 예시적으로 기술하나, 이에 한정되는 것은 아니다.

자원 그리드 상에서 각 요소(element)를 자원 요소(resource element)하고, 하나의 자원 블록(RB: resource block)은 12 × 7 개의 자원 요소를 포함한다. 하향링크 슬롯에 포함되는 자원 블록들의 수 N^DL은 하향링크 전송 대역폭(bandwidth)에 종속한다.

상향링크 슬롯의 구조는 하향링크 슬롯의 구조와 동일할 수 있다.

도 3은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 하향링크 서브 프레임의 구조를 나타낸다.

도 3을 참조하면, 서브 프레임내의 첫번째 슬롯에서 앞의 최대 3개의 OFDM 심볼들이 제어 채널들이 할당되는 제어 영역(control region)이고, 나머지 OFDM 심볼들은 PDSCH(Physical Downlink Shared Channel)이 할당되는 데이터 영역(data region)이다. 3GPP LTE에서 사용되는 하향링크 제어 채널의 일례로 PCFICH(Physical Control Format Indicator Channel), PDCCH(Physical Downlink Control Channel), PHICH(Physical Hybrid-ARQ Indicator Channel) 등이 있다.

PCFICH는 서브 프레임의 첫번째 OFDM 심볼에서 전송되고, 서브 프레임 내에 제어 채널들의 전송을 위하여 사용되는 OFDM 심볼들의 수(즉, 제어 영역의 크기)에 관한 정보를 나른다. PHICH는 상향 링크에 대한 응답 채널이고, HARQ(Hybrid Automatic Repeat Request)에 대한 ACK(Acknowledgement)/NACK(Not-Acknowledgement) 신호를 나른다. PDCCH를 통해 전송되는 제어 정보를 하향링크 제어정보(DCI: downlink control information)라고 한다. 하향링크 제어정보는 상향링크 자원 할당 정보, 하향링크 자원 할당 정보 또는 임의의 단말 그룹에 대한 상향링크 전송(Tx) 파워 제어 명령을 포함한다.

PDCCH는 DL-SCH(Downlink Shared Channel)의 자원 할당 및 전송 포맷(이를 하향링크 그랜트라고도 한다.), UL-SCH(Uplink Shared Channel)의 자원 할당 정보(이를 상향링크 그랜트라고도 한다.), PCH(Paging Channel)에서의 페이징(paging) 정보, DL-SCH에서의 시스템 정보, PDSCH에서 전송되는 랜덤 액세스 응답(random access response)과 같은 상위 레이어(upper-layer) 제어 메시지에 대한 자원 할당, 임의의 단말 그룹 내 개별 단말들에 대한 전송 파워 제어 명령들의 집합, VoIP(Voice over IP)의 활성화 등을 나를 수 있다. 복수의 PDCCH들은 제어 영역 내에서 전송될 수 있으며, 단말은 복수의 PDCCH들을 모니터링할 수 있다. PDCCH는 하나 또는 복수의 연속적인 CCE(control channel elements)의 집합으로 구성된다. CCE는 무선 채널의 상태에 따른 부호화율(coding rate)을 PDCCH에 제공하기 위하여 사용되는 논리적 할당 단위이다. CCE는 복수의 자원 요소 그룹(resource element group)들에 대응된다. PDCCH의 포맷 및 사용 가능한 PDCCH의 비트 수는 CCE들의 수와 CCE들에 의해 제공되는 부호화율 간의 연관 관계에 따라 결정된다.

기지국은 단말에게 전송하려는 DCI에 따라 PDCCH 포맷을 결정하고, 제어 정보에 CRC(Cyclic Redundancy Check)를 붙인다. CRC에는 PDCCH의 소유자(owner)나 용도에 따라 고유한 식별자(이를 RNTI(Radio Network Temporary Identifier)라고 한다.)가 마스킹된다. 특정의 단말을 위한 PDCCH라면 단말의 고유한 식별자, 예를 들어 C-RNTI(Cell-RNTI)가 CRC에 마스킹될 수 있다. 또는 페이징 메시지를 위한 PDCCH라면 페이징 지시 식별자, 예를 들어 P-RNTI(Paging-RNTI)가 CRC에 마스킹될 수 있다. 시스템 정보, 더욱 구체적으로 시스템 정보 블록(SIB: system information block)를 위한 PDCCH라면 시스템 정보 식별자, SI-RNTI(system information RNTI)가 CRC에 마스킹될 수 있다. 단말의 랜덤 액세스 프리앰블의 전송에 대한 응답인 랜덤 액세스 응답을 지시하기 위하여, RA-RNTI(random access-RNTI)가 CRC에 마스킹될 수 있다.

EPDCCH(enhanced PDCCH)는 단말 특정(UE-specific) 시그널링을 나른다. EPDCCH는 단말 특정하게 설정된 물리 자원 블록(PRB: physical resource block)에 위치한다. 다시 말해, 상술한 바와 같이 PDCCH는 서브 프레임내의 첫번째 슬롯에서 앞의 최대 3개의 OFDM 심볼들에서 전송될 수 있으나, EPDCCH는 PDCCH 이외의 자원 영역에서 전송될 수 있다. 서브프레임 내 EPDCCH가 시작되는 시점(즉, 심볼)은 상위 계층 시그널링(예를 들어, RRC 시그널링 등)을 통해 단말에 설정될 수 있다.

EPDCCH는 DL-SCH와 관련된 전송 포맷, 자원 할당 및 HARQ 정보, UL-SCH와 관련된 전송 포맷, 자원 할당 및 HARQ 정보, SL-SCH(Sidelink Shared Channel) 및 PSCCH(Physical Sidelink Control Channel)과 관련된 자원 할당 정보 등을 나를 수 있다. 다중의 EPDCCH가 지원될 수 있으며, 단말은 EPCCH의 세트를 모니터링할 수 있다.

EPDCCH는 하나 또는 그 이상의 연속된 진보된 CCE(ECCE: enhanced CCE)를 이용하여 전송될 수 있으며, 각 EPDCCH 포맷 별로 단일의 EPDCCH 당 ECCE의 개수가 정해질 수 있다.

각 ECCE는 복수의 자원 요소 그룹(EREG: enhanced resource element group)으로 구성될 수 있다. EREG는 ECCE의 RE에의 매핑을 정의하기 위하여 사용된다. PRB 쌍 별로 16개의 EREG가 존재한다. 각 PRB 쌍 내에서 DMRS를 나르는 RE를 제외하고, 모든 RE는 주파수가 증가하는 순서대로 그 다음 시간이 증가하는 순서대로 0 내지 15까지의 번호가 부여된다.

단말은 복수의 EPDCCH를 모니터링할 수 있다. 예를 들어, 단말이 EPDCCH 전송을 모니터링하는 하나의 PRB 쌍 내 하나 또는 두 개의 EPDCCH 세트가 설정될 수 있다.

서로 다른 개수의 ECCE가 병합됨으로써 EPCCH를 위한 서로 다른 부호화율(coding rate)이 실현될 수 있다. EPCCH는 지역적 전송(localized transmission) 또는 분산적 전송(distributed transmission)을 사용할 수 있으며, 이에 따라 PRB 내 RE에 ECCE의 매핑이 달라질 수 있다.

도 4는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 상향링크 서브 프레임의 구조를 나타낸다.

도 4를 참조하면, 상향링크 서브 프레임은 주파수 영역에서 제어 영역과 데이터 영역으로 나눌 수 있다. 제어 영역에는 상향링크 제어 정보를 나르는 PUCCH(Physical Uplink Control Channel)이 할당된다. 데이터 영역은 사용자 데이터를 나르는 PUSCH(Physical Uplink Shared Channel)이 할당된다. 단일 반송파 특성을 유지하기 위해 하나의 단말은 PUCCH와 PUSCH을 동시에 전송하지 않는다.

하나의 단말에 대한 PUCCH에는 서브 프레임 내에 자원 블록(RB: Resource Block) 쌍이 할당된다. RB 쌍에 속하는 RB들은 2개의 슬롯들의 각각에서 서로 다른 부 반송파를 차지한다. 이를 PUCCH에 할당된 RB 쌍은 슬롯 경계(slot boundary)에서 주파수 도약(frequency hopping)된다고 한다.

캐리어 병합 일반

본 발명의 실시 예들에서 고려하는 통신 환경은 멀티 캐리어(Multi-carrier) 지원 환경을 모두 포함한다. 즉, 본 발명에서 사용되는 멀티 캐리어 시스템 또는 캐리어 병합(CA: Carrier Aggregation) 시스템이라 함은 광대역을 지원하기 위해서, 목표로 하는 광대역을 구성할 때 목표 대역보다 작은 대역폭(bandwidth)을 가지는 1개 이상의 컴포넌트 캐리어(CC: Component Carrier)를 병합(aggregation)하여 사용하는 시스템을 말한다.

본 발명에서 멀티 캐리어는 캐리어의 병합(또는, 반송파 집성)을 의미하며, 이때 캐리어의 병합은 인접한(contiguous) 캐리어 간의 병합뿐 아니라 비 인접한(non-contiguous) 캐리어 간의 병합을 모두 의미한다. 또한, 하향링크와 상향링크 간에 집성되는 컴포넌트 캐리어들의 수는 다르게 설정될 수 있다. 하향링크 컴포넌트 캐리어(이하, 'DL CC'라 한다.) 수와 상향링크 컴포넌트 캐리어(이하, 'UL CC'라 한다.) 수가 동일한 경우를 대칭적(symmetric) 집성이라고 하고, 그 수가 다른 경우를 비대칭적(asymmetric) 집성이라고 한다. 이와 같은 캐리어 병합은 반송파 집성, 대역폭 집성(bandwidth aggregation), 스펙트럼 집성(spectrum aggregation) 등과 같은 용어와 혼용되어 사용될 수 있다.

두 개 이상의 컴포넌트 캐리어가 결합되어 구성되는 캐리어 병합은 LTE-A 시스템에서는 100MHz 대역폭까지 지원하는 것을 목표로 한다. 목표 대역보다 작은 대역폭을 가지는 1개 이상의 캐리어를 결합할 때, 결합하는 캐리어의 대역폭은 기존 IMT 시스템과의 호환성(backward compatibility) 유지를 위해서 기존 시스템에서 사용하는 대역폭으로 제한할 수 있다. 예를 들어서 기존의 3GPP LTE 시스템에서는 {1.4, 3, 5, 10, 15, 20}MHz 대역폭을 지원하며, 3GPP LTE-advanced 시스템(즉, LTE-A)에서는 기존 시스템과의 호환을 위해 상기의 대역폭들만을 이용하여 20MHz보다 큰 대역폭을 지원하도록 할 수 있다. 또한, 본 발명에서 사용되는 캐리어 병합 시스템은 기존 시스템에서 사용하는 대역폭과 상관없이 새로운 대역폭을 정의하여 캐리어 병합을 지원하도록 할 수도 있다.

LTE-A 시스템은 무선 자원을 관리하기 위해 셀(cell)의 개념을 사용한다.

상술한 캐리어 병합 환경은 다중 셀(multiple cells) 환경으로 일컬을 수 있다. 셀은 하향링크 자원(DL CC)과 상향링크 자원(UL CC) 한 쌍의 조합으로 정의되나, 상향링크 자원은 필수 요소는 아니다. 따라서, 셀은 하향링크 자원 단독, 또는 하향링크 자원과 상향링크 자원으로 구성될 수 있다. 특정 단말이 단 하나의 설정된 서빙 셀(configured serving cell)을 가지는 경우 1개의 DL CC와 1개의 UL CC를 가질 수 있으나, 특정 단말이 2개 이상의 설정된 서빙 셀을 가지는 경우에는 셀의 수만큼의 DL CC를 가지며 UL CC의 수는 그와 같거나 그보다 작을 수 있다.

또는, 그 반대로 DL CC와 UL CC가 구성될 수도 있다. 즉, 특정 단말이 다수의 설정된 서빙 셀을 가지는 경우 DL CC의 수보다 UL CC가 더 많은 캐리어 병합 환경도 지원될 수 있다. 즉, 캐리어 병합(carrier aggregation)은 각각 캐리어 주파수(셀의 중심 주파수)가 서로 다른 둘 이상의 셀들의 병합으로 이해될 수 있다. 여기서, 말하는 '셀(Cell)'은 일반적으로 사용되는 기지국이 커버하는 영역으로서의 '셀'과는 구분되어야 한다.

LTE-A 시스템에서 사용되는 셀은 프라이머리 셀(PCell: Primary Cell) 및 세컨더리 셀(SCell: Secondary Cell)을 포함한다. P셀과 S셀은 서빙 셀(Serving Cell)로 사용될 수 있다. RRC_CONNECTED 상태에 있지만 캐리어 병합이 설정되지 않았거나 캐리어 병합을 지원하지 않는 단말의 경우, P셀로만 구성된 서빙 셀이 단 하나 존재한다. 반면, RRC_CONNECTED 상태에 있고 캐리어 병합이 설정된 단말의 경우 하나 이상의 서빙 셀이 존재할 수 있으며, 전체 서빙 셀에는 P셀과 하나 이상의 S셀이 포함된다.

서빙 셀(P셀과 S셀)은 RRC 파라미터를 통해 설정될 수 있다. PhysCellId는 셀의 물리 계층 식별자로 0부터 503까지의 정수값을 가진다. SCellIndex는 S셀을 식별하기 위하여 사용되는 간략한(short) 식별자로 1부터 7까지의 정수값을 가진다. ServCellIndex는 서빙 셀(P셀 또는 S셀)을 식별하기 위하여 사용되는 간략한(short) 식별자로 0부터 7까지의 정수값을 가진다. 0값은 P셀에 적용되며, SCellIndex는 S셀에 적용하기 위하여 미리 부여된다. 즉, ServCellIndex에서 가장 작은 셀 ID (또는 셀 인덱스)을 가지는 셀이 P셀이 된다.

P셀은 프라이머리 주파수(또는, primary CC) 상에서 동작하는 셀을 의미한다. 단말이 초기 연결 설정(initial connection establishment) 과정을 수행하거나 연결 재-설정 과정을 수행하는데 사용될 수 있으며, 핸드오버 과정에서 지시된 셀을 지칭할 수도 있다. 또한, P셀은 캐리어 병합 환경에서 설정된 서빙 셀 중 제어관련 통신의 중심이 되는 셀을 의미한다. 즉, 단말은 자신의 P셀에서만 PUCCH를 할당 받아 전송할 수 있으며, 시스템 정보를 획득하거나 모니터링 절차를 변경하는데 P셀만을 이용할 수 있다. E-UTRAN(Evolved Universal Terrestrial Radio Access)은 캐리어 병합 환경을 지원하는 단말에게 이동성 제어 정보(mobilityControlInfo)를 포함하는 상위 계층의 RRC 연결 재설정(RRCConnectionReconfigutaion) 메시지를 이용하여 핸드오버 절차를 위해 P셀만을 변경할 수도 있다.

S셀은 세컨더리 주파수(또는, Secondary CC) 상에서 동작하는 셀을 의미할 수 있다. 특정 단말에 P셀은 하나만 할당되며, S셀은 하나 이상 할당될 수 있다. S셀은 RRC 연결이 설정이 이루어진 이후에 구성 가능하고 추가적인 무선 자원을 제공하는데 사용될 수 있다. 캐리어 병합 환경에서 설정된 서빙 셀 중에서 P셀을 제외한 나머지 셀들, 즉 S셀에는 PUCCH가 존재하지 않는다. E-UTRAN은 S셀을 캐리어 병합 환경을 지원하는 단말에게 추가할 때, RRC_CONNECTED 상태에 있는 관련된 셀의 동작과 관련된 모든 시스템 정보를 특정 시그널(dedicated signal)을 통해 제공할 수 있다. 시스템 정보의 변경은 관련된 S셀의 해제 및 추가에 의하여 제어될 수 있으며, 이 때 상위 계층의 RRC 연결 재설정 (RRCConnectionReconfigutaion) 메시지를 이용할 수 있다. E-UTRAN은 관련된 S셀 안에서 브로드캐스트하기 보다는 단말 별로 상이한 파라미터를 가지는 특정 시그널링(dedicated signaling) 할 수 있다.

초기 보안 활성화 과정이 시작된 이후에, E-UTRAN은 연결 설정 과정에서 초기에 구성되는 P셀에 부가하여 하나 이상의 S셀을 포함하는 네트워크를 구성할 수 있다. 캐리어 병합 환경에서 P셀 및 S셀은 각각의 컴포넌트 캐리어로서 동작할 수 있다. 이하의 실시 예에서는 프라이머리 컴포넌트 캐리어(PCC)는 P셀과 동일한 의미로 사용될 수 있으며, 세컨더리 컴포넌트 캐리어(SCC)는 S셀과 동일한 의미로 사용될 수 있다.

도 5는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 컴포넌트 캐리어 및 캐리어 병합의 일례를 나타낸다.

도 5의 (a)는 LTE 시스템에서 사용되는 단일 캐리어 구조를 나타낸다. 컴포넌트 캐리어에는 DL CC와 UL CC가 있다. 하나의 컴포넌트 캐리어는 20MHz의 주파수 범위를 가질 수 있다.

도 5의 (b)는 LTE_A 시스템에서 사용되는 캐리어 병합 구조를 나타낸다. 도 5의 (b)의 경우에 20MHz의 주파수 크기를 갖는 3개의 컴포넌트 캐리어가 결합된 경우를 나타낸다. DL CC와 UL CC가 각각 3 개씩 있으나, DL CC와 UL CC의 개수에 제한이 있는 것은 아니다. 캐리어 병합의 경우 단말은 3개의 CC를 동시에 모니터링할 수 있고, 하향링크 신호/데이터를 수신할 수 있고 상향링크 신호/데이터를 송신할 수 있다.

만약, 특정 셀에서 N개의 DL CC가 관리되는 경우에는, 네트워크는 단말에 M (M≤N)개의 DL CC를 할당할 수 있다. 이때, 단말은 M 개의 제한된 DL CC 만을 모니터링하고 DL 신호를 수신할 수 있다. 또한, 네트워크는 L (L≤M≤N)개의 DL CC에 우선순위를 주어 주된 DL CC를 단말에 할당할 수 있으며, 이러한 경우 UE는 L 개의 DL CC는 반드시 모니터링해야 한다. 이러한 방식은 상향링크 전송에도 똑같이 적용될 수 있다.

하향링크 자원의 반송파 주파수(또는 DL CC)와 상향링크 자원의 반송파 주파수(또는, UL CC) 사이의 링키지(linkage)는 RRC 메시지와 같은 상위계층 메시지나 시스템 정보에 의해 지시될 수 있다. 예를 들어, SIB2(System Information Block Type2)에 의해서 정의되는 링키지에 의해서 DL 자원과 UL 자원의 조합이 구성될 수 있다. 구체적으로, 링키지는 UL 그랜트를 나르는 PDCCH가 전송되는 DL CC와 상기 UL 그랜트를 사용하는 UL CC간의 맵핑 관계를 의미할 수 있으며, HARQ를 위한 데이터가 전송되는 DL CC(또는 UL CC)와 HARQ ACK/NACK 신호가 전송되는 UL CC(또는 DL CC)간의 맵핑 관계를 의미할 수도 있다.

도 6은 캐리어 병합을 지원하는 시스템의 셀의 구분을 예시한 도면이다.

도 6을 참조하면, 설정된 셀(configured cell)은 도 5에서와 같이 기지국의 셀 중에서 측정 보고를 근거로 캐리어 병합할 수 있도록 한 셀로서 단말별로 설정될 수 있다. 설정된 셀은 PDSCH 전송에 대한 ack/nack 전송을 위한 자원을 미리 예약해 놓을 수 있다. 활성화된 셀(activated cell)은 설정된 셀 중에서 실제로 PDSCH/PUSCH를 전송하도록 설정된 셀로서 PDSCH/PUSCH 전송을 위한 CSI(Channel State Information) 보고와 SRS(Sounding Reference Signal) 전송을 수행하게 된다. 비활성화된 셀(de-activated cell)은 기지국의 명령 또는 타이머 동작에 의해서 PDSCH/PUSCH 전송을 하지 않도록 하는 셀로서 CSI 보고 및 SRS 전송도 중단할 수 있다.

NB-IoT를 위한 단일-톤 PRACH 전송(single-tone PRACH transmission)

먼저, 기본 단위의 PRACH 심볼의 설계와 관련된 내용을 살펴본다.

기본적으로, 단일-톤(single-tone)으로 전송되는 랜덤 액세스 채널(이하, PRACH(Physical Random Access Channel))은 다수의 주파수 영역 상의 위치에서 전송될 수 있다. 이를 이용하여, 기지국 단은 도달 시간(arrival time)을 추정할 수 있다.

예를 들어, PRACH 신호 x(t)을 가정하여, 단말이 제1 시간 구간에서는 X[0] 값을 f1에서 전송하고, 제2 시간 구간 에서는 X[1] 값을 f2에서 전송하는 경우, 기지국은, f1과 f2 간의 미리 측정 가능한 주파수 오프셋(frequency offset)을 이용하여 도달 시간을 측정할 수 있다.

서브캐리어 간격(subcarrier spacing)의 역수를 T로 표현하고, 도달 시간을 Δt로 표현하고, 주파수 오프셋을 Δf로 표현하는 경우, f1에 대응되는 값은 'X[0]*exp(-j2pi{f1+Δf)/T}Δt)'이고, f2에 대응되는 값은 'X[1]*exp(-j2pi{f2+Δf)/T}Δt)'이다.

두 개의 자원 요소(RE)들 간 값에 대하여 켤레(conjugate) 곱을 통하여 'X[0]*X[1]*exp(-j2pi{f2-f1)/T}Δt)'가 도출될 수 있으며, 해당 수식으로부터 도달 시간이 계산될 수 있다. 다만, 도달 시간을 측정할 수 있는 범위는 최대 T로 제한될 수 있다.

채널 환경 등을 고려하여, 두 개의 시간 구간들에서의 PRACH 신호 전송은 다수의 시간 구간들(예: 100 개의 구간들)로 확장될 수도 있다. 또한, 주파수 구간의 개수로 다수로 설정될 수 있으며, 오버헤드를 고려하여 2 개로 제한될 수도 있다.

동일 주파수 자원에 대해서 연속적으로 PRACH 신호를 전송하는 시간 구간은 PRACH 심볼로 지칭될 수 있으며, 해당 영역에서 전송되는 PRACH 신호는 PRACH 신호 유닛(PRACH signal unit), PRACH 유닛(PRACH unit) 또는 프리앰블(preamble) 등으로 지칭될 수 있다. 도 7은 PRACH 유닛의 예들을 나타낸다.

도 7은 본 명세서에서 제안하는 방법이 적용될 수 있는 PRACH 유닛의 예들을 나타낸다. 도 7은 단지 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위를 제한하는 것이 아니다.

도 7의 (a)는 서브캐리어 간격이 3.75 kHz이며, PRACH 유닛이 6 개의 서브-심볼(sub-symbol)로 구성되는 경우의 일 예를 나타낸다. 이 경우, 1 개의 서브-심볼은 CP(Cyclic Prefix)로 이용될 수 있다. 구체적으로, 해당 CP의 길이는 266.67us이며, 타겟 셀의 반경(radius)이 35km인 경우를 충분히 커버할 수 있다.

이 때, PRACH 유닛을 구성하는 서브-심볼의 개수는 다르게 설정될 수도 있다. 도 7의 (b)는 서브캐리어 간격이 3.75 kHz이며, PRACH 유닛이 3 개의 서브-심볼로 구성되는 경우의 일 예를 나타낸다. 이 경우, PRACH 유닛의 길이는 0.8ms이다.

도 7의 (c)는 서브캐리어 간격이 15 kHz이며, PRACH 유닛이 15 개의 서브-심볼로 구성되는 경우의 일 예를 나타낸다. 이 경우, 4 개의 서브-심볼은 CP로 이용될 수 있다. 구체적으로, 해당 CP의 길이는 266.67us이며, 각 서브-심볼에 대한 매핑 값에 따라 타겟 셀의 반경을 지원할 수도 있다. PRACH 유닛을 구성하는 서브-심볼의 개수는 다르게 설정될 수 있으며, PRACH 유닛의 길이는 12 개인 경우 0.8ms, 24 개인 경우 1.6ms일 수 있다.

도 7의 (d)는 서브캐리어 간격이 15 kHz이며, PRACH 유닛이 30 개의 서브-심볼로 구성되는 경우의 일 예를 나타낸다. 이 경우, 6 개의 서브-심볼은 CP로 이용될 수 있다. 구체적으로, 해당 CP의 길이는 400us이며, 각 서브-심볼에 대한 매핑 값에 따라 타겟 셀의 반경을 지원할 수도 있다. PRACH 유닛을 구성하는 서브-심볼의 개수는 다르게 설정될 수 있으며, PRACH 유닛의 길이는 12 개인 경우 0.8ms, 24 개인 경우 1.6ms일 수 있다.

상술한 PRACH 유닛에서, 각 서브-심볼에 매핑되는 값은 PAPR(Peak to Average Power Ratio) 등을 고려하여 동일하게 설정될 수 있으며, 유닛 단위로 매핑되는 값이 다를 수 있다.

유닛이 모여 구성되는 PRACH 신호의 경우, 각 유닛 별로 전송되는 값들이 시퀀스(sequence) 형태로 표현될 수 있다. 예를 들어, PRACH 신호가 100 개의 유닛들로 구성되는 경우, 각 유닛에는 100 길이의 시퀀스의 하나의 값(즉, 하나의 요소에 해당하는 값)이 전송되도록 설정될 수 있다.

해당 유닛이 각 시점에 전송되는 주파수 영역 상의 위치는 변경될 수 있으며, 두 개 또는 그 이상의 영역에 대하여 특정 패턴으로 호핑(hopping)(즉, 주파수 호핑)될 수도 있다.

다음으로, PRACH 신호의 유닛(즉, PRACH 유닛)에서의 데이터 및/또는 시퀀스의 매핑 방법에 대해 살펴본다.

서브캐리어 간격이 타겟 셀의 반경과 비교하여 충분히 작게 설정되지 않은 경우, 동일 PRACH 유닛 내의 모든 서브-심볼에 동일한 값이 매핑되는 방식은, 측정 및 구분 가능한 도달 시간이 제한됨에 따라 적합하지 않을 수 있다.

이러한 점을 고려할 때, 도달 시간을 효율적으로 추정하기 위하여, 서브-심볼에 매핑되는 값 또는 시퀀스를 기존과 다르게 설계하는 방법이 고려될 필요가 있다. 다시 말해, 기존의 시퀀스(이하, legacy 시퀀스)가 모든 요소의 값이 1로 설정되는 반면, 새롭게 설계되는 시퀀스(이하, new 시퀀스)는 모든 요소의 값이 1로 설정되는 것이 아닌, 다양한 값들의 조합으로 설정될 수 있다.

이하, new 시퀀스를 설계하는 방법에 대해 살펴본다.

기본적으로, NB-IoT 단말의 경우, 복잡도(complexity)를 고려하여 PAPR을 최대한 낮게 맞출 필요가 있다. 따라서, PRACH 신호 유닛 내에서 서브-심볼 간 값의 변화 정도가 작게 유지되는 것이 유리할 수 있다.

PRACH 신호 유닛 내의 서브-심볼에 값을 매핑하는 방법에 대한 구체적인 예들은 다음과 같다. 이하 설명되는 방법에서, Nseq는 PRACH 유닛 내 서브-심볼의 수를 의미하고, Ncp는 CP에 대한 서브-심볼의 수를 의미하고, M은 PRACH 신호를 구성하는 PRACH 유닛의 수를 의미한다.

예를 들어, (Nseq-Ncp)*M 길이의 시퀀스를 생성하는 방법(방법 1)이 고려될 수 있다. 여기에서, 해당 시퀀스는, 자도프-추(Zha-doff Chu sequence, ZC sequence)일 수 있다.

자도프-추 시퀀스인 경우에는 해당 시퀀스의 길이를 소수(prime number)로 맞추기 위하여, (Nseq-Ncp)*M보다 길게 시퀀스가 생성된 후, 생성된 시퀀스의 일부가 절삭될 수 있다. 또는, (Nseq-Ncp)*M보다 짧게 시퀀스가 생성된 후, 생성된 시퀀스가 순환 반복(circular repetition)될 수도 있다.

이 경우, 다수의 루트 인덱스(root index)들을 이용하여 다수의 시퀀스들이 생성될 수 있으며, 또는 동일한 인덱스 내에서 다수의 순환 쉬프트(cyclic shift)를 이용하여 다수의 시퀀스들이 생성될 수도 있다.

또는, PRACH 유닛의 수보다 작은 M'을 기준으로 (Nseq-Ncp)*M'길이의 시퀀스가 생성될 수도 있다. 여기에서, M'은 미리 설정된 값 또는 상위 계층 시그널링(에: 시스템 정보 블록(system information block, SIB)를 통해 지시되는 값일 수도 있다.

다른 예를 들어, Nseq*M 길이의 시퀀스를 생성하는 방법(방법 2)도 고려될 수 있다. 여기에서, 해당 시퀀스는, DFT(Discrete Frequency Transform) 용도의 시퀀스일 수 있다.

DFT 시퀀스의 경우, 해당 시퀀스는 exp(j2pi*k*p/((Nseq-Ncp)*M))의 형태로 표현될 수 있다. 여기에서, k는 0, 1, 내지 (Nseq-Ncp)*M-1이다. 이 때, 추가적인 시퀀스를 생성하기 위하여, p의 값이 조절될 수 있으며, PAPR을 고려하여 p의 값은 제한될 수 있다.

또 다른 예를 들어, 각 PRACH 유닛 별로 (Nseq-Ncp) 길이의 시퀀스를 생성하는 방법(방법 3)도 고려될 수 있다. 여기에서, 해당 시퀀스는, ZC 시퀀스 또는 DFT 시퀀스일 수 있다.

이 경우, 각 PRACH 유닛 별로 매핑되는 시퀀스는 모든 PRACH 유닛에 대해 동일하게 설정되거나, 다르게 설정될 수도 있다. 자기상관(autocorrelation) 성능의 향상 및 복잡도 등을 고려하여 다수의 시퀀스들이 생성되는 경우도 고려될 수 있다. 일례로, 첫 번째 톤(tone)에는 제1 시퀀스가 이용되고, 두 번째 톤에는 제2 시퀀스가 이용될 수 있다.

도 8은 본 명세서에서 제안하는 방법이 적용될 수 있는 PRACH 신호의 예들을 나타낸다. 도 8은 단지 설명의 편의를 위한 것으로, 본 발명의 범위를 제한하는 것이 아니다.

도 8의 (a)를 참고하면, 상술한 방법 1을 이용하여 PRACH 신호를 위한 시퀀스가 생성되는 경우가 가정된다. 이 경우, 생성된 단일 시퀀스(single sequence)는 각 PRACH 유닛에 분할되어 분배될 수 있다.

이와 달리, 도 8의 (b)를 참고하면, 상술한 방법 3을 이용하여 PRACH 신호를 위한 시퀀스가 생성되는 경우가 가정된다. 이 경우, 생성된 각 시퀀스는, 각 PRACH 유닛에 분배될 수 있다.

상술한 예시들에서, 각 PRACH 유닛의 서브-심볼은 (Nseq-Ncp) 길이의 시퀀스와 해당 시퀀스의 마지막 Ncp를 복사하여 생성하는 CP로 구성될 수 있다. 또한, 상술한 예시들에서, ZC 시퀀스 및 DFT 시퀀스 이외에 다른 유형의 시퀀스가 적용될 수도 있다.

다수의 PRACH 유닛들로 구성된 PRACH 전송에 대하여 구성된 시퀀스가 다수인 경우, CDM(Code Division Multiplexing)을 이용한 다중화 능력 증대를 위하여, OCC(Orthogonal Cover Code)가 적용될 수도 있다.

예를 들어, PRACH 유닛의 수가 M인 경우, M 길이의 OCC를 생성하고, 각 유닛 별로 OCC 구성 값을 각 PRACH 유닛의 심볼 값에 곱하는 방법이 고려될 수 있다. 또는, M 보다 작은 M' 길이의 OCC를 M/M'개 생성하여, M'개의 유닛 단위로 M' 길이의 OCC를 PRACH 유닛의 심볼 값에 적용하는 방법도 고려될 수 있다.

이 경우, 기지국은 시퀀스와 OCC의 조합을 이용하여 다수의 PRACH를 CDM 및/또는 구분할 수 있다. 구체적으로, CDM을 위하여 시퀀스에 대한 루트 인덱스, 순환 쉬프트, 및/또는 OCC가 변경될 수도 있다. New 시퀀스가 다수의 ZC 시퀀스들로 구성되는 경우, 각각에 대하여 순환 쉬프트 값이 다르게 설정될 수도 있다.

동일 PRACH 유닛에 대해 매핑하는 값이 동일한 경우, 전체 PRACH 신호 측면에서, M 길이의 시퀀스를 생성할 필요가 있을 수 있다. 이 경우, 해당 시퀀스는, ZC 시퀀스, DFT 시퀀스, 또는 제 3의 시퀀스에 기반하여 생성될 수 있다.

앞서 살핀 것처럼, Narrowband (NB)-LTE는 LTE system의 1 PRB(Physical Resource Block)에 해당하는 시스템 대역폭(system BW)를 갖는 낮은 복잡도(complexity), 낮은 전력 소비(power consumption)을 지원하기 위한 시스템을 말한다.

즉, NB-LTE 시스템은 주로 machine-type communication (MTC)와 같은 장치(device)(또는 단말)를 셀룰러 시스템(cellular system)에서 지원하여 IoT를 구현하기 위한 통신 방식으로 이용될 수도 있다. 즉, NB-LTE 시스템은 NB-IoT로 지칭될 수도 있다.

또한, NB-IoT 시스템은 기존의 LTE 시스템에서 사용하는 서브캐리어 간격(subcarrier spacing) 등의 OFDM parameter들을 LTE 시스템과 같은 것을 사용함으로써 NB-IoT 시스템을 위해 추가적인 band를 할당하지 않아도 된다. 이 경우, legacy LTE 시스템 band의 1 PRB를 NB-IoT 용으로 할당함으로써, 주파수를 효율적으로 사용할 수 있는 장점이 있다.

NB-IoT 시스템의 물리 채널은, 하향링크의 경우, N-PSS(N-Primary Synchronization Signal)/N-SSS(N-Secondary Synchronization Signal), N-PBCH(N-Physical Broadcast Channel), N-PDCCH/N-EPDCCH, N-PDSCH 등으로 정의될 수도 있다. 여기에서, 레거시 LTE와 구별하기 위해 'N-'이 이용될 수도 있다.

NB-IoT 시스템의 경우, 단말은 NPRACH(N-PRACH)를 단일-톤 전송 방식으로 전송할 수도 있다.

이하, 본 명세서는, NPRACH를 단일-톤 전송 방식(single-tone transmission scheme)으로 전송할 때, 새롭게 도입될 수 있는 프리앰블(preamble)(즉, new sequence를 고려하는 프리앰블)의 설정 방법 및 이와 관련된 기지국 및 단말의 동작 방법을 제안한다.

본 명세서에서 설명되는 실시 예는, PRACH 외의 다른 채널에도 적용 가능하며, 단일-톤 전송 방식이 아닌 다중-톤 전송 방식(multi-tone transmission scheme)에도 적용될 수 있음은 물론이다.

new NPRACH 프리앰블에 대한 설정 정보를 구성하는 방법

우선, 랜덤 액세스 절차와 관련하여, 기존의 NB-IoT 단말(예: Rel-14까지의 단말)은 모든 심볼에 1이 매핑된 프리앰블(즉, all 1 scrambled preamble)을 이용하도록 설정된다.

다만, NB-IoT 시스템은 이용 가능한 주파수 대역폭이 기존의 레거시 LTE 시스템보다 좁기 때문에, NPRACH 프리앰블(즉, 랜덤 액세스 프리앰블) 간에 간섭이 레거시 LTE 시스템의 경우보다 크게 나타날 수 있다. 이 경우, 모든 심볼에 1이 매핑된 프리앰블은, 셀 간 간섭(inter-cell interference)으로 인한 false alarm probability에 기인할 수도 있다.

이와 같은 문제를 해결하기 위하여, 모든 심볼에 1이 매핑된 프리앰블과 구분되는 새로운 프리앰블(즉, 모든 심볼에 1이 매핑되어 있지 않은 프리앰블)이 고려될 수도 있다. 이 때, 새로운 프리앰블은 셀 특정(cell-specific)하게 설정될 수도 있다.

예를 들어, 상기 새로운 프리앰블은 다음과 같은 수학식 1에 따라 생성될 수도 있다.

수학식 1에서, x_u,v(n)은 새로운 프리앰블 즉, 모든 요소들이 1로 설정되지 않은 시퀀스에 기반하여 생성되는 프리앰블을 의미하고, C_v는 순환 쉬프트 값을 의미할 수도 있다. 또한, L_RA 값은 PRACH 프리앰블 포맷에 따라 839 또는 139의 값으로 주어질 수도 있다. 추가적으로, 상기 순환 쉬프트 값은 다음과 같은 수학식 2에 따라 주어질 수도 있다.

앞서 언급된 바와 같이, 새로운 프리앰블은 자도프-추 시퀀스, DFT 시퀀스 등을 이용하여 생성될 수도 있다. 이 경우, 시퀀스의 길이는 생성되는 프리앰블의 크기에 따라 조정될 수도 있다.

이하, 설명의 편의를 위하여, 모든 심볼에 1이 매핑된 프리앰블을 'legacy NPRACH 프리앰블'로 지칭하고, 새로운 프리앰블은 'new NPRACH 프리앰블'로 지칭한다. 여기에서, NPRACH 프리앰블은 랜덤 액세스 프리앰블에 해당할 수도 있다.

이 때, legacy NPRACH 프리앰블은 모든 요소가 1로 설정된 시퀀스를 이용하여 스크램블링된 프리앰블을 의미하고, new NPRACH 프리앰블은 모든 요소가 1로 동일하게 설정되지 않은 시퀀스를 이용하여 스크램블링된 프리앰블을 의미할 수도 있다.

이와 같은 Legacy NPRACH 프리앰블과 관련된 설정 정보(configuration information)는 시스템 정보 블록(SIB)를 통해 전달될 수도 있다.

예를 들어, SIB2-NB의 'RadioResourceConfigCommonSIB-NB-r13'에 'NPRACH-ConfigSIB-NB-r13'가 전송되며, 'NPRACH-ConfigSIB-NB-r13'에 반복 수준(repetition level) 별로 'NPRACH-Parameters-NB-r13'가 전송된다. 이 경우, 'NPRACH-Parameters-NB-r13'에는 'nprach-SubcarrierOffset-r13'와 같이 NPRACH preamble을 전송할 수 있는 서브캐리어(subcarrier)의 오프셋(offset) 정보, 'nprach-NumSubcarriers-r13'와 같이 NPRACH preamble을 전송할 수 있는 서브캐리어의 개수 등이 전송된다.

기지국이 legacy NPRACH 프리앰블 및 new NPRACH 프리앰블을 모두 이용할 수 있는 경우, 기지국은 legacy NPRACH 프리앰블에 대한 설정 정보뿐만 아니라, new NPRACH 프리앰블에 대한 설정 정보도 단말에게 전달해야 하는 경우가 발생될 수도 있다.

이 때, new NPRACH 프리앰블과 관련된 설정을 수행하는 방법은 다음과 같을 수 있다.

(방법 1) new NPRACH 프리앰블에 대한 설정 정보를 독립적으로 구성하는 방법.

먼저, Legacy NPRACH 프리앰블 및 new NPRACH 프리앰블에 따라 독립적인(independent)(또는 분리된(separated)) 자원을 할당하도록 설정하는 방법이 고려될 수도 있다. 즉, 스크램블링 시퀀스(또는 스크램블링 시퀀스 그룹)에 따라 NPRACH 프리앰블의 자원이 독립적으로 할당될 수도 있다.

이 경우, new NPRACH 프리앰블을 위하여, legacy NPRACH 프리앰블을 위한 설정(configuration)과 독립적으로 설정(configure)할 수 있는 새로운 파라미터(parameter)가 이용될 수도 있다.

새로운 파라미터는 기존에 legacy NPRACH 프리앰블을 위한 설정 정보(예: NPRACH 프리앰블을 전송할 수 있는 서브캐리어의 오프셋 정보, 서브캐리어의 수 등)를 모두 전달할 수 있도록 설정될 수도 있다. 이와 같은 설정 정보를 나타내는 값은, new NPRACH 프리앰블과 legacy NPRACH 프리앰블 간에 서로 다른 값으로(즉, 독립적으로) 설정될 수도 있다.

이를 통해, 기지국 측면에서 자유롭게 각 프리앰블 별로 어느 주파수 자원 영역을 점유할 것인지에 대한 설정을 단말에게 전달할 수도 있다. 또한, new NPRACH 프리앰블에 대한 자원 영역이 legacy NPRACH 프리앰블에 대한 자원 영역과 중첩되지 않는 바, 단말 측면에서 이를 혼동할 확률이 낮아질 수 있다. 이 경우, new NPRACH 프리앰블에 대한 별도의 설정 정보로 인하여, 총 설정 정보의 양은 증가할 수도 있다.

(방법 2) new NPRACH 프리앰블에 대한 설정 정보를 legacy NPRACH 프리앰블에 대한 설정 정보의 서브셋(subset)으로 구성하는 방법.

다음으로, legacy NPRACH 프리앰블을 위한 설정(configuration)의 서브셋으로 new NPRACH 프리앰블을 설정(configure)할 수 있는 새로운 파라미터가 이용될 수도 있다.

새로운 파라미터는, legacy NPRACH 프리앰블을 위한 설정 정보들 중 특정 정보의 서브셋의 형태로, new NPRACH 프리앰블을 설정할 수도 있다.

예를 들어, legacy NPRACH 프리앰블을 전송할 수 있는 서브캐리어의 오프셋 정보가 기존과 동일하게 이용되는 경우를 가정하자. 이 경우, legacy NPRACH 프리앰블의 전송에 이용 가능한 서브캐리어들 중 일부 서브캐리어(들)가 new NPRACH 프리앰블의 전송에 이용되도록 설정될 수도 있다.

이 때, 기지국은, legacy NPRACH 프리앰블을 전송할 수 있는 서브캐리어의 오프셋을 기준으로 하는 새로운 오프셋 정보(즉, new NPRACH 프리앰블의 전송을 위한 서브캐리어까지의 추가적인 오프셋 정보)를 단말에게 전송할 수도 있다.

추가적으로, legacy NPRACH 프리앰블만이 이용되는 시스템의 경우, legacy MAC RAR(legacy MAC Random Access Response)에 전송되는 랜덤 액세스 식별 정보(Random Access ID, RA ID)는 서브캐리어의 위치에 따라 구별(즉, FDM)되도록 설정된다.

이와 관련하여, 상술한 new NPRACH 프리앰블이 추가되는 경우, MAC RAR에 전송되는 랜덤 액세스 식별 정보는, 서브캐리어의 위치뿐만 아니라, 프리앰블에 따라 구별(즉, CDM)되도록 설정될 수도 있다.

서로 다른 프리앰블(즉, legacy NPRACH 프리앰블 및 new NPRACH 프리앰블)을 이용하는 단말들일지라도 서브캐리어의 위치가 동일한 경우가 존재할 수 있으므로, 프리앰블에 따른 랜덤 액세스 식별 정보를 구분해줄 필요가 있을 수 있다.

또한, 단말이 기지국으로 전송한 랜덤 액세스 프리앰블에 대한 응답(즉, RAR)을 수신하지 못한 경우, 단말은 랜덤 액세스 프리앰블을 재전송할 필요가 있다. 즉, 단말은 랜덤 액세스 프리앰블의 전송을 재시도(re-attempt)할 필요가 있다. 이하, 본 명세서에서 랜덤 액세스 프리앰블을 재전송 또는 랜덤 액세스 프리앰블의 전송을 반복한다는 것은, 랜덤 액세스 프리앰블의 전송을 재시도하는 것을 의미할 수도 있다.

이 경우, 단말은 재전송할 프리앰블로 legacy NPRACH 프리앰블과 new NPRACH 프리앰블 중 하나를 선택할 수도 있다. 이와 관련하여, 프리앰블을 선택하는 방법은 다음과 같을 수 있다.

먼저, 단말은 이전에 전송된 프리앰블과 동일한 프리앰블을, 파워 램핑(power ramping)을 수행하며 전송하도록 설정될 수도 있다. 이 경우, 단말은 이미 전송된 프리앰블에 대한 설정 정보는 알고 있기 때문에, 합리적일 수 있다.

이 때, 특정 프리앰블에 대하여 파워 램핑을 수행하며 최대 재전송 횟수(즉, 최대 반복 횟수(repetition number))까지 도달한 경우, 해당 단말은 다른 프리앰블을 전송하도록 설정될 수도 있다.

다음으로, 단말은 이전에 전송된 프리앰블과 다른 프리앰블을 이용하도록 설정될 수도 있다. 이 때, 단말이 다른 프리앰블을 전송하였음에도 RAR을 수신하지 못한 경우에는, 해당 단말은 파워 램핑을 수행하여 프리앰블을 전송하도록 설정될 수도 있다.

다시 말해, 모든 유형의 프리앰블을 전송하였음에도 RAR을 수신하지 못한 경우에, 단말은 파워 램핑을 수행한 후 프리앰블을 전송하도록 설정될 수도 있다.

이 경우, 단말은 미리 전송한 프리앰블 이외에 다른 프리앰블에 대한 설정 정보를 알고 있을 필요가 있다.

또한, PDCCH 순서(PDCCH order)를 이용하는 경우, 기지국이 해당 정보를 전송하는 DCI를 통해, 단말이 전송할 프리앰블의 유형(즉, legacy NPRACH 프리앰블 또는 new NPRACH 프리앰블)을 지시하는 정보를 단말로 전달하는 방법이 고려될 수도 있다.

또한, NPRACH 프리앰블 전송의 목적(또는 이유)에 따라, legacy NPRACH 프리앰블 또는 new NPRACH 프리앰블이 선택될 수도 있다.

예를 들어, 초기 접속(initial access)의 경우, 단말은 legacy NPRACH 프리앰블 또는 new NPRACH 프리앰블 중 어느 하나를 무작위로(randomly)(또는 UE ID 기반으로) 선택하여 전송하도록 설정될 수도 있다.

다른 예를 들어, SR(Scheduling Request) 또는 PDCCH 순서 같은 경우, 단말은 상위 계층 시그널링 및/또는 물리 계층 시그널링(예: DCI) 등을 통해 설정된 프리앰블을 전송하도록 설정될 수도 있다.

참고로, 단말이 legacy NPRACH 프리앰블과 new NPRACH 프리앰블 중 어느 하나를 무작위로 선택하는 것은 기지국의 로드 밸런싱(load balancing)과 관련하여 효율적일 수 있다. 구체적으로, new NPRACH 프리앰블의 간섭 제거 성능이 좋다는 점을 이유로 단말들이 new NPRACH 프리앰블만 이용하는 경우, 기지국의 동작 복잡도가 지나치게 올라갈 수 있다.

따라서, 기지국의 자유도 및/또는 성능의 최적화를 위하여, 단말들이 어느 한 쪽의 프리앰블에 집중되는 것이 아닌, legacy NPRACH 프리앰블과 new NPRACH 프리앰블을 균형적으로 이용하는 것이 바람직할 수도 있다.

이러한 점을 고려할 때, 기지국 측면에서 legacy NPRACH 프리앰블 및 new NPRACH 프리앰블을 지원하는지 여부에 대한 정보를 시스템 정보 블록(SIB)을 통해 단말로 전달하는 방법도 추가적으로 고려될 수도 있다.

다시 말해, 미리 설정된 SIB(예: SIB2-NB)에 새로운 필드(예: new NPRACH 프리앰블 지원 설정 필드)를 추가하고, 기지국은 새로운 필드를 통해 new NPRACH 프리앰블을 지원하는지 여부 및/또는 단말이 이용할 프리앰블에 대한 정보를 전송하도록 설정될 수도 있다. 이 때, 새로운 필드는 선택적(optional)으로 전송될 수도 있다.

해당 방법에 대한 구체적인 예들은 다음과 같다.

예를 들어, new NPRACH 프리앰블을 지원하지 않는 기지국 또는 new NPRACH 프리앰블을 지원하지만 단말(예: 신형 단말(advanced UE))이 new NPRACH 프리앰블을 이용하는 것을 원하지 않는 기지국은, SIB에 추가된 새로운 필드를 이용하지 않도록 설정될 수도 있다.

이 때, new PRACH 프리앰블일 지원하는 단말(즉, 신형 단말)의 측면에서는 SIB에 추가된 새로운 필드가 전송되지 않았으므로, 해당 단말은 기지국이 legacy NPRACH 프리앰블만 이용하기 원한다는 것을 알 수 있다. 이 경우, 해당 단말은, new PRACH 프리앰블을 지원하는 신형 단말일지라도, legacy NPRACH 프리앰블을 이용하여 RACH 프로세스를 수행할 수도 있다.

다른 예를 들어, new NPRACH 프리앰블을 지원하는 기지국 중 신형 단말이 new NPRACH 프리앰블을 이용하는 것을 원하는 기지국은, SIB에 추가된 새로운 필드에 정보를 전달하는 것을 통해, 해당 기지국이 new NPRACH 프리앰블을 지원하고, 이에 대한 이용 가능 여부를 단말에게 전달하도록 설정될 수도 있다.

이 때, 상술한 새로운 필드는, 모든 신형 단말이 new NPRACH 프리앰블만을 이용하도록 설정하거나, 모든 단말이 legacy NPRACH 프리앰블과 new NPRACH 프리앰블을 모두 이용하도록 설정하는 1 비트 정보로 구성될 수도 있다.

또는, 단말을 구별할 수 있는 파라미터(예: UE ID)에 기반하여 두 개의 단말 그룹이 존재하는 경우, 상술한 새로운 필드는, 하나의 그룹은 new NPRACH 프리앰블만을 이용하도록 설정하고, 다른 그룹은 legacy NPRACH 프리앰블과 new NPRACH 프리앰블을 모두 이용하도록 설정하는 1 비트 정보로 구성될 수도 있다. 이 경우, 해당 필드를 해석할 수 있는 단말은, 자신이 어느 그룹에 속하는지를 판단하여 기지국에 의해 설정된 방식대로 프리앰블을 이용하여 RACH 프로세스를 수행할 수도 있다.

또한, 기지국이 new NPRACH 프리앰블을 위한 추가 설정(예: 자원 할당 설정)을 지원하는 경우, 해당 기지국은 명확한 필드(explicit field)를 통해 new NPRACH 프리앰블에 대한 지원 여부를 나타내는 정보를 단말에게 전달하지 않을 수 있다. 이 경우, 해당 기지국은, new NPRACH 프리앰블과 관련된 정보 필드가 존재하는 것으로, 상기 지원 여부를 단말에게 암시적으로 알려주도록 설정될 수도 있다.

또한, PDCCH 순서가 이용되는 경우, 단말은, PDCCH 순서로부터 가까운 프리앰블 자원을 따르도록 설정되거나, RRC Connection Setup에 이용되었던 프리앰블을 이용하도록 설정될 수도 있다.

new NPRACH 프리앰블을 고려하여 단말이 랜덤 액세스 프리앰블을 전송하는 방법

Legacy NPRACH 프리앰블만을 이용하는 단말은, 기존에 정의된 legacy NPRACH 프리앰블을 위한 설정 정보를 기지국으로부터 수신하여, legacy NPRACH 프리앰블을 전송할 수도 있다.

반면, legacy NPRACH 프리앰블 및 new NPRACH 프리앰블을 모두 이용할 수 있는 단말은, 기지국에 의해 설정된 프리앰블을 이용하도록 설정될 수도 있다.

이하, legacy NPRACH 프리앰블뿐만 아니라 new NPRACH 프리앰블도 함께 설정되는 경우, 단말이 기지국으로 랜덤 액세스 프리앰블을 전송하는 동작(즉, 랜덤 액세스 프리앰블의 전송을 시도하는 동작)에 대해 구체적으로 살펴본다.

이하 설명되는 실시 예들은 설명의 편의를 위하여 구분된 것일 뿐, 어느 실시 예의 일부 구성이나 특징은 다른 실시 예에 포함될 수 있고, 또는 다른 실시 예의 대응하는 구성 또는 특징과 교체될 수도 있다. 즉, 이하 설명되는 실시 예들은 각각 독립적으로 적용되거나, 상호 간에 결합되어 적용될 수도 있다.

(제1 실시 예)

단말은, 기지국에 의해 설정되는 legacy NPRACH 프리앰블에 대한 설정 정보 및 new NPRACH 프리앰블에 대한 설정 정보의 유효성(validity)에 기반하여, RACH 프로세스를 수행할 프리앰블을 이용(또는 선택)할 수도 있다.

기지국은 legacy NPRACH 프리앰블에 대한 설정 정보만 유효한 값(valid value)을 전송하고, new NPRACH 프리앰블에 대한 설정 정보에 대해서는 유효하지 않은 값(invalid value)을 전송할 수도 있다. 이 경우, 해당 단말은 legacy NPRACH 프리앰블을 이용하도록 설정될 수도 있다.

반대로, 기지국은 new NPRACH 프리앰블에 대한 설정 정보만 유효한 값을 전송하고, legacy NPRACH 프리앰블에 대한 설정 정보에 대해서는 유효하지 않은 값을 전송할 수도 있다. 이 경우, 해당 단말은 new NPRACH 프리앰블을 이용하도록 설정될 수도 있다.

이와 달리, 기지국은 legacy NPRACH 프리앰블에 대한 설정 정보와 new NPRACH 프리앰블에 대한 설정 정보 모두에 대해 유효한 값을 전송할 수도 있다. 이 경우, 단말은 미리 약속된(또는 정의된) 프리앰블을 이용하도록 설정될 수도 있다. 예를 들어, 두 개의 프리앰블에 대한 설정 정보가 모두 유효한 값에 해당하는 경우, 단말은 new PRACH 프리앰블을 이용하도록 설정될 수도 있다.

또는, 단말은, legacy NPRACH 프리앰블에 대한 설정 정보와 new NPRACH 프리앰블에 대한 설정 정보 모두에 대해 유효한 값이 전송되는 것을 기대하지 않도록 미리 설정(또는 정의)될 수도 있다.

(제2 실시 예)

상술한 legacy NPRACH 프리앰블에 대한 설정 정보와 new NPRACH 프리앰블에 대한 설정 정보의 유효성과는 별개로, legacy NPRACH 프리앰블 및 new NPRACH 프리앰블 중 어느 하나를 선택할 수 있는 1 비트의 새로운 파라미터를 이용하는 방법도 고려될 수도 있다.

예를 들어, 기지국은 각 프리앰블에 대한 설정 정보에 각 프리앰블의 이용 여부를 나타내는 1 비트 정보를 포함하여 전달할 수도 있다. 구체적으로, new PRACH 프리앰블에 대한 설정 정보에 포함된 특정 1 비트 정보가 '0'을 나타내는 경우, 이는 new PRACH 프리앰블이 단말에 의해 이용되지 않을 것을 지시할 수도 있다.

또한, 기지국이 new NPRACH 프리앰블을 지원하는 경우(또는 new NPRACH 프리앰블이 지원 가능하다는 정보를 단말에게 알린 경우), 다음과 같은 단말의 동작들(이하, 제3 실시 예, 제4 실시 예, 제5 실시 예 및 제6 실시 예)이 기대될 수도 있다.

이 경우, 앞서 언급한 바와 같이, new NPRACH 프리앰블에 대한 설정은 legacy NPRACH 프리앰블에 대한 설정과 독립적으로 설정되거나, legacy NPRACH 프리앰블에 대한 설정의 서브셋에 포함될 수도 있다.

(제3 실시 예)

기지국이 new NPRACH 프리앰블을 지원하는 경우, new NPRACH 프리앰블을 지원할 수 있는 단말(즉, 상술한 신형 단말)은 new NPRACH 프리앰블을 이용하도록 설정될 수도 있다.

또는, 이 경우, 단말은 new NPRACH 프리앰블과 legacy NPRACH 프리앰블 중 어느 하나를 무작위(random)로(또는 UE ID 기반으로) 선택하여 이용하도록 설정될 수도 있다.

또한, 기지국에서 new NPRACH 프리앰블에 대한 설정 정보를 단말에게 전달할 때, legacy NPRACH 프리앰블과 new NPRACH 프리앰블 간의 가중치(weight)에 대한 정보를 함께 전송하는 방법도 고려될 수도 있다. 이 경우, 단말은 수신된 가중치에 기반하여 프리앰블을 무작위로 선택하도록 설정될 수도 있다.

예를 들어, 전체 N 개의 NPRACH 프리앰블이 이용되는 경우를 가정하자. 이 경우, 기지국은 상위 계층 시그널링(예: 시스템 정보 블록(SIB), RRC 시그널링)을 통해 N-1 개의 가중치 인자들(weighting factors)(예: w₁, w₂, 내지 w_N-1)을 단말에게 전송하도록 설정될 수도 있다.

이 때, 해당 단말은 수신된 가중치 인자를 이용하여 특정 NPRACH 프리앰블을 이용할 수 있는 확률을 결정하도록 설정될 수도 있다. 구체적으로, 단말은 첫 번째 NPRACH 프리앰블은 w₁의 확률, 두 번째 NPRACH 프리앰블은 w₂의 확률, 내지 N 번째 NPRACH 프리앰블은

의 확률로 결정할 수도 있다.

해당 방법을 이용하는 경우, 단말이 가중치 없이 무작위로 프리앰블을 선택하는 경우보다, 효율적인 로드 밸런싱(load balancing) 효과를 얻을 수 있는 장점이 있다.

(제4 실시 예)

기지국이 new NPRACH 프리앰블을 지원하는 경우, new NPRACH 프리앰블을 지원할 수 있는 단말(즉, 상술한 신형 단말)은 수신 전력에 대한 정보(예: RSRP(Reference Signal Received Power)) 또는 반복 횟수(repetition number)(즉, 재전송 횟수)에 따라 new NPRACH 프리앰블을 이용하도록 설정될 수도 있다.

예를 들어, RSRP 수준(RSRP level)이 미리 설정된 임계 값 이하인 경우, 단말은 new NPRACH 프리앰블을 전송하도록 설정될 수도 있다.

다른 예를 들어, NPRACH 프리앰블의 전송이 반복적으로 수행되는 경우, 단말은 new NPRACH 프리앰블을 전송하도록 설정될 수도 있다. 즉,

또 다른 예를 들어, NPRACH 프리앰블 전송의 반복 횟수가 미리 설정된 임계 값보다 큰 경우, 단말은 new NPRACH 프리앰블을 전송하도록 설정될 수도 있다.

즉, 셀 간 간섭을 줄이기 위해 new NPRACH 프리앰블이 고려될 수 있는 점을 참고하여, 인접 셀(cell)에 수신되지 않을 것으로 기대되는 셀 중심에 존재하는 단말은 legacy NPRACH 프리앰블을 전송하고, 그렇지 않은 단말은 new NPRACH 프리앰블을 전송하도록 설정될 수도 있다. 일례로, 상기 셀 중심에 존재하는 단말은, RSRP가 특정 값 이상이거나, 전송 전력(Tx power)가 특정 값 이하에 해당하는 단말을 의미할 수도 있다.

상술한 방법을 지원하기 위한 설정 정보(예: RSRP 임계 값, 반복 횟수 임계 값, 또는 반복 여부에 따른 프리앰블 변경 등에 대한 정보)는, 기지국에 의해 NPRACH 설정 정보를 통해 단말로 전달되거나, 시스템 상으로 미리 설정(또는 정의)될 수도 있다.

(제5 실시 예)

기지국이 new NPRACH 프리앰블을 지원하는 경우, new NPRACH 프리앰블을 지원할 수 있는 단말(즉, 상술한 신형 단말)은 최초에 new NPRACH 프리앰블을 전송하다가, 특정 재전송 횟수(예: 1회 재전송, 최대 재전송 횟수 등)에 도달할 때까지 응답(즉, RAR)을 수신하지 못하는 경우 legacy NPRACH 프리앰블을 전송하도록 설정될 수도 있다.

여기에서, 상기 특정 재전송 횟수는 new NPRACH 프리앰블을 이용하여 RACH 프로세스를 위한 메시지 전송을 재시도(또는 반복)하는 특정 횟수를 의미할 수도 있다. 다시 말해, 단말이 RAR을 수신하지 못하는 경우, 해당 단말은 특정 CE 수준(Coverage Enhanced level)에 대하여, 특정 시도 횟수를 기준으로 이용되는 NPRACH 프리앰블을 변경하도록 설정될 수도 있다.

이 경우, 상기 특정 재전송 횟수를 나타내는 정보는, 상위 계층 시그널링 및/또는 물리 계층 시그널링 등을 통해, new NPRACH 프리앰블에 대한 설정 정보 및/또는 별도의 설정 정보 등에 포함되어 전달될 수도 있다.

즉, 단말은 초기에 미리 설정된 디폴트(default) NPRACH 프리앰블을 전송하도록 설정되고, 특정 재전송 횟수에 도달할 때까지 응답을 수신하지 못하는 경우 다른 NPRACH 프리앰블을 전송하도록 설정될 수도 있다.

이 때, 단말은 최초에 선택된 프리앰블을 이용하며 설정된 램프-업 값(즉, 파워 램핑 스텝 값(power ramping step value))을 변경되는 프리앰블에도 동일하게 적용하도록 설정될 수도 있다.

예를 들어, 상기 특정 재전송 횟수가 2로 설정된 경우, 단말은 변경되는 프리앰블에 대해 두 번 램프 업된 값을 적용하여 프리앰블을 전송할 수도 있다. 즉, 단말은 변경되는 프리앰블에 대해서도 이전의 램프-업 값을 유지하도록 설정될 수도 있다. 다른 예를 들어, 상기 특정 재전송 횟수가 0으로 설정된 경우, 단말은 new NPRACH 프리앰블의 전송 및 legacy NPRACH 프리앰블의 전송을 순차적으로 수행한 후, 응답을 수신하지 못하는 경우 파워 램핑을 수행하여 new NPRACH 프리앰블을 전송하도록 설정될 수도 있다.

또는, 단말은 변경되는 프리앰블에서 램프-업 값을 새롭게 적용하도록 설정될 수도 있다.

예를 들어, 상기 특정 재전송 횟수가 3으로 설정된 경우, 단말은 이전의 파워 램핑 값을 유지하지 않고, 초기 전송 전력으로 변경되는 프리앰블을 전송하도록 설정될 수도 있다.

보다 빠르게 NPRACH 프리앰블에 대한 응답을 수신하기 위해서는, 기존의 램프-업 값을 유지하는 것이 바람직할 수도 있다. 다만, 프리앰블을 변경함으로써 기존 램프 업된 전력 값까지 요구되지 않는 경우가 발생될 수 있으므로, 전력 절감 측면에서는 램프-업 값을 새롭게 적용하는 것이 바람직할 수도 있다.

해당 방법은, 단말이 최초에 legacy NPRACH 프리앰블을 전송하다가, 응답을 수신하지 못하는 경우 new NPRACH 프리앰블을 전송하도록 설정되는 방식에도 동일하게 적용될 수 있음은 물론이다.

(제6 실시 예)

기지국이 new NPRACH 프리앰블을 지원하는 경우, new NPRACH 프리앰블을 지원할 수 있는 단말(즉, 상술한 신형 단말)은 최초에 new NPRACH 프리앰블을 전송하다가, 응답(즉, RAR)을 수신하지 못하는 경우 legacy NPRACH 프리앰블을 전송하도록 설정될 수도 있다.

즉, 단말은 동일한 CE 수준(CE level) 내에서 프리앰블을 번갈아 가며 전송하도록 설정될 수도 있다.

예를 들어, 단말이 new NPRACH 프리앰블을 이용하여 M1번에 걸쳐(즉, M1번 반복하여) message 1을 전송하였으나 응답을 수신하지 못한 경우, 해당 단말은 legacy NPRACH 프리앰블을 이용하여 M1번에 걸쳐 message 1을 전송하도록 설정될 수도 있다. 여기에서, M1은 해당 CE 수준의 최대 재전송 시도 횟수를 의미할 수도 있다.

즉, 단말은 new NPRACH 프리앰블에 대해 최대 재전송 시도를 수행한 후, legacy NPRACH 프리앰블에 대해 재전송 시도를 수행하도록 설정될 수도 있다.

여기에서, 단말이 new NPRACH 프리앰블을 이용하여 M1번에 걸쳐 message 1을 전송하는 것은, 단말이 M1번 파워 램핑을 수행하며 new NPRACH 프리앰블을 이용하여 message 1을 반복적으로 전송하는 것을 의미할 수도 있다. 또한, 단말이 legacy NPRACH 프리앰블을 이용하여 M1번에 걸쳐 message 1을 전송하는 것은, 해당 CE 수준의 최초 전송 전력으로 돌아간 뒤 다시 M1번 파워 램핑을 수행하며 legacy NPRACH 프리앰블을 반복하여 전송하는 것을 의미할 수도 있다.

이 때, 단말이 legacy NPRACH 프리앰블을 이용하여 M1번에 걸쳐 message 1을 전송하였음에도 응답을 수신하지 못한 경우, 해당 단말은 new NPRACH 프리앰블을 이용하여 다음 CE 수준에 해당하는 M2번에 걸쳐(즉, M2번 반복하여) message 1을 전송하도록 설정될 수도 있다.

즉, 단말이 특정 CE 수준에 대해 모든 유형의 프리앰블에 대한 전송 및/또는 재전송(이 때, 매 전송마다 파워 램핑 수행)을 수행하였음에도 응답을 수신하지 못한 경우, 해당 단말은 CE 수준을 변경하여 프리앰블 전송을 다시 수행할 수도 있다. 여기에서, CE 수준을 변경하는 것은, 프리앰블 전송과 관련된 한 번의 시도에 할당된 프리앰블 전송 반복 횟수를 변경하는 것을 의미할 수도 있다.

또한, 상술한 실시 예들에서 설명되는 파워 램핑의 수행 여부가 단말의 빔 변경(beam change) 여부에 따라 결정될 수도 있다. 다시 말해, 단말이 프리앰블을 반복적으로 전송하는 경우, 해당 단말이 프리앰블을 전송하기 위한 빔 방향을 변경하는지 여부에 따라 파워 램핑의 수행 여부가 달라질 수도 있다.

예를 들어, 단말이 빔 방향을 변경하지 않으며 프리앰블을 반복적으로 전송하는 경우, 단말은 프리앰블 전송 시 파워 램핑을 수행하도록 설정될 수도 있다. 이와 달리, 단말이 빔 방향을 변경하며 프리앰블을 반복적으로 전송하는 경우, 단말은 프리앰블 전송 시 파워 램핑을 수행하지 않도록 설정될 수도 있다.

또한, 상술한 실시 예들에서 설명된 방법뿐만 아니라, 기지국이, new NPRACH 프리앰블을 지원할 수 있는 단말 또는 단말 그룹(예: UE ID 그룹) 별로, new NPRACH 프리앰블만 이용하는지 또는 legacy NPRACH 프리앰블을 함께 이용하는지 여부를 알려주는 경우, 단말은 다음과 같이 동작하도록 설정될 수도 있다.

먼저, 기지국이 new NPRACH 프리앰블만 이용할 것을 나타내는 정보를 단말로 전달한 경우, 단말은 new NPRACH 프리앰블만 이용하도록 설정될 수도 있다.

이와 달리, 기지국이 legacy NPRACH 프리앰블 및 new NPRACH 프리앰블을 모두 이용할 것을 나타내는 정보를 단말로 전달한 경우, 단말은 (상술한 방법들과 같이) new NPRACH 프리앰블과 legacy NPRACH 프리앰블 중 하나를 무작위로 선택하여 이용하도록 설정될 수도 있다.

일례로, non-anchor 캐리어에서의 NPRACH 전송을 고려하면, new NPRACH 프리앰블을 지원할 수 있는 단말은, 다수의 non-anchor 캐리어들 중 NPRACH 자원을 선택할 때 new NPRACH 프리앰블의 전송을 위한 자원이 포함된 non-anchor 캐리어를 우선적으로 선택하도록 설정될 수도 있다.

또한, NB-IoT에서의 단말의 동작 모드(operation mode)에 따라 상술한 것과 같은 프리앰블을 변경하는 방법의 적용 여부가 달라질 수도 있다.

예를 들어, new NPRACH 프리앰블이 셀 간 간섭으로 인하여 저하된 신뢰도(reliability)의 향상을 목적으로 도입되는 것으로 가정하면, 셀 간 간섭이 많이 존재할 수 있는 in-band 동작 모드 또는 guard-band 동작 모드 등에서 상술한 것과 같은 프리앰블을 변경하는 방법이 적용될 수도 있다.

이 때, 셀 간 간섭의 영향이 작은 stand-alone 동작 모드의 경우, 상술한 것과 같은 프리앰블을 변경하는 방법이 적용되지 않을 수도 있다.

또는, 단말의 동작 모드와 관계 없이, 기지국이 상위 계층 시그널링(예: 시스템 정보 블록(SIB), RRC 시그널링 등)을 통해 프리앰블의 유형을 변경해가며 message 1을 전송하도록 단말에게 지시할 수도 있다.

또한, 본 명세서에서 설명되는 방법들은 new NPRACH 프리앰블이 추가되어 새로운 NPRACH 포맷(NPRACH format)이 형성되는 경우를 고려하고 있으나, 해당 방법들은 새로운 CP 길이(CP length)를 포함하는 새로운 NPRACH 포맷이 형성되는 경우에도 동일하게 적용될 수도 있다.

도 9는 본 명세서에서 제안하는 방법이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 단말이 랜덤 액세스 프리앰블을 전송하는 방법에 대한 동작 순서도의 일 예를 나타낸다. 도 9는 단지 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위를 제한하는 것이 아니다.

도 9를 참고하면, 기지국 및 단말은 제1 랜덤 액세스 프리앰블 및 제2 랜덤 액세스 프리앰블을 지원하는 경우가 가정된다. 여기에서, 제1 랜덤 액세스 프리앰블 및 제2 랜덤 액세스 프리앰블은, 상술한 legacy NPRACH 프리앰블 및 new NPRACH 프리앰블을 의미할 수도 있다. 즉, 제1 랜덤 액세스 프리앰블 및 제2 랜덤 액세스 프리앰블 중 어느 하나는, 모든 요소(element)가 1로 설정되지 않은 시퀀스에 기반하여 생성될 수도 있다.

S905 단계에서, 단말은, 기지국으로부터 제1 랜덤 액세스 프리앰블에 대한 제1 설정 정보 및 제2 랜덤 액세스 프리앰블에 대한 제2 설정 정보를 수신할 수도 있다. 예를 들어, 단말은 상술한 legacy NPRACH 프리앰블에 대한 설정 정보 및 new NPRACH 프리앰블에 대한 설정 정보를 수신할 수도 있다. 이 때, 해당 설정 정보는 상술한 방법 1 또는 방법 2 등에 따라 구성될 수도 있다.

S910 단계에서, 단말은, 제1 설정 정보를 이용하여, 기지국으로 제1 랜덤 액세스 프리앰블을 전송할 수도 있다. 예를 들어, 단말은 legacy NPRACH 프리앰블의 전송을 시도할 수도 있다. 이 때, 제1 랜덤 액세스 프리앰블은 해당 시스템에서의 디폴트(default) 랜덤 액세스 프리앰블에 해당할 수도 있다.

이 후, S915 단계에서, 제1 랜덤 액세스 프리앰블의 전송이 미리 설정된 기준(criterion)을 만족하는지 여부를 판단할 수도 있다.

여기에서, 미리 설정된 기준은 상술한 실시 예들에 따라 설정될 수도 있다. 즉, 미리 설정된 기준은 제1 랜덤 액세스 프리앰블의 전송에 대한 응답을 수신하지 못한 경우, 상술한 단말이 프리앰블을 선택하는 기준을 의미할 수도 있다.

예를 들어, 미리 설정된 기준은 제1 랜덤 액세스 프리앰블의 전송에 대한 재전송 횟수(예: 미리 설정된 최대 시도 횟수(maximum attempt number 등)에 기반하여 설정될 수도 있다. 이 때, 미리 설정된 기준에 대한 설정 정보는, 제1 랜덤 액세스 프리앰블에 대한 제1 설정 정보에 포함될 수도 있다.

S915 단계에서 미리 설정된 기준이 만족되지 않는 경우, 단말은 S910 단계로 회귀하여 제1 랜덤 액세스 프리앰블에 대한 재전송(즉, 제1 랜덤 액세스 프리앰블의 전송의 재시도)을 수행할 수도 있다.

이와 달리, S915 단계에서 미리 설정된 기준이 만족되는 경우, S920 단계에서, 단말은, 기지국으로, 제2 랜덤 액세스 프리앰블을 전송할 수도 있다. 다시 말해, 미리 설정된 기준을 만족하는 경우, 해당 단말은 프리앰블의 유형을 변경하여 RACH 절차(RACH process)를 수행할 수도 있다.

본 발명이 적용될 수 있는 장치 일반

도 10는 본 명세서에서 제안하는 방법들이 적용될 수 있는 무선 통신 장치의 블록 구성도를 예시한다.

도 10를 참조하면, 무선 통신 시스템은 기지국(1010)과 기지국(1010) 영역 내에 위치한 다수의 단말(1020)을 포함한다.

기지국(1010)은 프로세서(processor, 1011), 메모리(memory, 1012) 및 RF부(radio frequency unit, 1013)을 포함한다. 프로세서(1011)는 앞서 도 1 내지 도 9에서 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 무선 인터페이스 프로토콜의 계층들은 프로세서(1011)에 의해 구현될 수 있다. 메모리(1012)는 프로세서(1011)와 연결되어, 프로세서(1011)를 구동하기 위한 다양한 정보를 저장한다. RF부(1013)는 프로세서(1011)와 연결되어, 무선 신호를 송신 및/또는 수신한다.

단말(1020)은 프로세서(1021), 메모리(1022) 및 RF부(1023)을 포함한다.

프로세서(1021)는 앞서 도 1 내지 도 9에서 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 무선 인터페이스 프로토콜의 계층들은 프로세서(1021)에 의해 구현될 수 있다. 메모리(1022)는 프로세서(1021)와 연결되어, 프로세서(1021)를 구동하기 위한 다양한 정보를 저장한다. RF부(1023)는 프로세서(1021)와 연결되어, 무선 신호를 송신 및/또는 수신한다.

메모리(1012, 1022)는 프로세서(1011, 1021) 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 프로세서(1011, 1021)와 연결될 수 있다. 또한, 기지국(1010) 및/또는 단말(1020)은 한 개의 안테나(single antenna) 또는 다중 안테나(multiple antenna)를 가질 수 있다.

도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 통신 장치의 블록 구성도를 예시한다.

특히, 도 11에서는 앞서 도 10의 단말을 보다 상세히 예시하는 도면이다.

도 11을 참조하면, 단말은 프로세서(또는 디지털 신호 프로세서(DSP: digital signal processor)(1110), RF 모듈(RF module)(또는 RF 유닛)(1135), 파워 관리 모듈(power management module)(1105), 안테나(antenna)(1140), 배터리(battery)(1155), 디스플레이(display)(1115), 키패드(keypad)(1120), 메모리(memory)(1130), 심카드(SIM(Subscriber Identification Module) card)(1125)(이 구성은 선택적임), 스피커(speaker)(1145) 및 마이크로폰(microphone)(1150)을 포함하여 구성될 수 있다. 단말은 또한 단일의 안테나 또는 다중의 안테나를 포함할 수 있다.

프로세서(1110)는 앞서 도 1 내지 도 9에서 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 무선 인터페이스 프로토콜의 계층은 프로세서(1110)에 의해 구현될 수 있다.

메모리(1130)는 프로세서(1110)와 연결되고, 프로세서(1110)의 동작과 관련된 정보를 저장한다. 메모리(1130)는 프로세서(1110) 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 프로세서(1110)와 연결될 수 있다.

사용자는 예를 들어, 키패드(1120)의 버튼을 누르거나(혹은 터치하거나) 또는 마이크로폰(1150)를 이용한 음성 구동(voice activation)에 의해 전화 번호 등과 같은 명령 정보를 입력한다. 프로세서(1110)는 이러한 명령 정보를 수신하고, 전화 번호로 전화를 거는 등 적절한 기능을 수행하도록 처리한다. 구동 상의 데이터(operational data)는 심카드(1125) 또는 메모리(1130)로부터 추출할 수 있다. 또한, 프로세서(1110)는 사용자가 인지하고 또한 편의를 위해 명령 정보 또는 구동 정보를 디스플레이(1115) 상에 디스플레이할 수 있다.

RF 모듈(1135)는 프로세서(1110)에 연결되어, RF 신호를 송신 및/또는 수신한다. 프로세서(1110)는 통신을 개시하기 위하여 예를 들어, 음성 통신 데이터를 구성하는 무선 신호를 전송하도록 명령 정보를 RF 모듈(1135)에 전달한다. RF 모듈(1135)은 무선 신호를 수신 및 송신하기 위하여 수신기(receiver) 및 전송기(transmitter)로 구성된다. 안테나(1140)는 무선 신호를 송신 및 수신하는 기능을 한다. 무선 신호를 수신할 때, RF 모듈(1135)은 프로세서(1110)에 의해 처리하기 위하여 신호를 전달하고 기저 대역으로 신호를 변환할 수 있다. 처리된 신호는 스피커(1145)를 통해 출력되는 가청 또는 가독 정보로 변환될 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 실시 예의 일부 구성이나 특징은 다른 실시 예에 포함될 수 있고, 또는 다른 실시 예의 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 발명의 NB-IoT를 지원하는 무선 통신 시스템에서 랜덤 액세스 프리앰블을 전송하는 방안은 3GPP LTE/LTE-A 시스템에 적용되는 예를 중심으로 설명하였으나, 3GPP LTE/LTE-A 시스템 이외에도 다양한 무선 통신 시스템에 적용하는 것이 가능하다.

Claims

협대역 사물 인터넷(NarrowBand-Internet of Things, NB-IoT)을 지원하는 무선 통신 시스템에서 단말이 랜덤 액세스 프리앰블(random access preamble)을 전송하는 방법에 있어서,
기지국으로부터, 제1 랜덤 액세스 프리앰블에 대한 제1 설정 정보 및 제2 랜덤 액세스 프리앰블에 대한 제2 설정 정보를 수신하는 과정과,
상기 제1 설정 정보를 이용하여, 상기 기지국으로, 상기 제1 랜덤 액세스 프리앰블을 전송하는 과정과,
상기 제1 랜덤 액세스 프리앰블의 전송이 미리 설정된 기준(criterion)을 만족하는 경우, 상기 제2 설정 정보에 기반하여, 상기 기지국으로, 상기 제2 랜덤 액세스 프리앰블을 전송하는 과정을 포함하며,
상기 제1 랜덤 액세스 프리앰블 및 상기 제2 랜덤 액세스 프리앰블 중 어느 하나는, 모든 요소(element)가 1로 설정되지 않은 시퀀스에 기반하여 생성되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1항에 있어서,
상기 미리 설정된 기준은, 상기 제1 랜덤 액세스 프리앰블의 전송에 대한 재전송 횟수(retransmission number)에 기반하여 설정되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 2항에 있어서,
상기 제1 랜덤 액세스 프리앰블의 특정 재전송 횟수(specific retransmission number)에 대한 정보는 상기 제1 설정 정보에 포함되며,
상기 제2 랜덤 액세스 프리앰블은, 상기 제1 랜덤 액세스 프리앰블이 상기 특정 재전송 횟수만큼 재전송된 이후에 전송되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 3항에 있어서,
상기 제1 랜덤 액세스 프리앰블은, 상기 특정 재전송 횟수만큼 파워 램핑(power ramping)을 수행하며 상기 특정 재전송 횟수만큼 전송되고,
상기 제2 랜덤 액세스 프리앰블은, 상기 특정 재전송 횟수만큼 파워 램핑된 전송 전력으로 전송되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 3항에 있어서,
상기 제1 랜덤 액세스 프리앰블은, 상기 특정 재전송 횟수만큼 파워 램핑되며 상기 특정 재전송 횟수만큼 전송되고,
상기 제2 랜덤 액세스 프리앰블은, 미리 설정된 최초 송신 전력(initial transmission power)으로 전송되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 3항에 있어서,
상기 특정 재전송 횟수는, 상기 제1 랜덤 액세스 프리앰블 전송에 대해 미리 설정된 최대 시도 횟수(maximum attempt number)인 것을 특징으로 하는 방법.
제 1항에 있어서,
상기 제1 설정 정보가 나타내는 자원 할당 영역은, 상기 제2 설정 정보가 나타내는 자원 할당 영역과 중첩되지 않는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1항에 있어서,
상기 제2 설정 정보는, 상기 제1 설정 정보의 서브셋(subset)으로 설정되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1항에 있어서,
상기 제1 랜덤 액세스 프리앰블은, 모든 요소가 1로 설정된 시퀀스로 스크램블링(scrambling)하여 생성되고,
상기 제2 랜덤 액세스 프리앰블은, 모든 요소가 1로 설정되지 않은 시퀀스로 스크램블링하여 생성되며,
상기 제1 랜덤 액세스 프리앰블은, 디폴트(default) 랜덤 액세스 프리앰블로 설정되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1항에 있어서,
상기 기지국으로부터, 상기 기지국이 상기 제1 랜덤 액세스 프리앰블 및 상기 제2 랜덤 액세스 프리앰블을 지원하는지 여부를 나타내는 프리앰블 지원 설정 정보(preamble support configuration information)를 수신하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 10항에 있어서,
상기 프리앰블 지원 설정 정보는, 상기 단말이 랜덤 액세스 절차에서 이용할 프리앰블을 나타내는 정보를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
협대역 사물 인터넷(NarrowBand-Internet of Things, NB-IoT)을 지원하는 무선 통신 시스템에서 랜덤 액세스 프리앰블(random access preamble)을 전송하는 단말에 있어서,
무선 신호를 송수신하기 위한 RF(Radio Frequency) 유닛과,
상기 RF 유닛과 기능적으로 연결되어 있는 프로세서를 포함하고,
상기 프로세서는,
기지국으로부터, 제1 랜덤 액세스 프리앰블에 대한 제1 설정 정보 및 제2 랜덤 액세스 프리앰블에 대한 제2 설정 정보를 수신하고,
상기 제1 설정 정보를 이용하여, 상기 기지국으로, 상기 제1 랜덤 액세스 프리앰블을 전송하고,
상기 제1 랜덤 액세스 프리앰블의 전송이 미리 설정된 기준(criterion)을 만족하는 경우, 상기 제2 설정 정보에 기반하여, 상기 기지국으로, 상기 제2 랜덤 액세스 프리앰블을 전송하도록 설정되며,
상기 제1 랜덤 액세스 프리앰블 및 상기 제2 랜덤 액세스 프리앰블 중 어느 하나는, 모든 요소(element)가 1로 설정되지 않은 시퀀스에 기반하여 생성되는 것을 특징으로 하는 단말.
제 12항에 있어서,
상기 미리 설정된 기준은, 상기 제1 랜덤 액세스 프리앰블의 전송에 대한 재전송 횟수(retransmission number)에 기반하여 설정되는 것을 특징으로 하는 단말.
제 13항에 있어서,
상기 제1 랜덤 액세스 프리앰블의 특정 재전송 횟수(specific retransmission number)에 대한 정보는 상기 제1 설정 정보에 포함되며,
상기 제2 랜덤 액세스 프리앰블은, 상기 제1 랜덤 액세스 프리앰블이 상기 특정 재전송 횟수만큼 재전송된 이후에 전송되는 것을 특징으로 하는 단말.