본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 발명에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 무선 통신 시스템을 도시한 개념도이다.
도 1을 참조하면, 무선 통신 시스템(100)은 기지국(Base Station, BS)(110), 복수 개의 원격 라디오 헤드(remote radio head; RRH)들(121 내지 127), 및 복수 개의 단말(terminal)들(131 내지 140)을 포함할 수 있다. 여기서, 기지국(110)은 분산 안테나(112)를 포함할 수 있다. 분산 안테나(112)는 빔포밍 안테나로 지칭될 수 있다. RRH들(121 내지 127) 각각은 안테나 및 RF 부분을 포함할 수 있다. 또한, RRH들(121 내지 127) 각각은 기지국(110)과 유선 또는 무선으로 연결될 수 있다.
여기서, 기지국(110)은 접근점(Access Point, AP), 송수신 지점(Transmission/Reception Point, TRP or RTP), 무선 접근국(Radio Access Station, RAS), 노드B(Node B), e노드B(eNode B, eNB), 송수신 기지국(Base Transceiver Station, BTS), 이동 허브(Mobile Hub), 중계국(Relay Station, RS), 중계노드(Relay Node), 이동 멀티홉 중계국(Mobile Multihop Relay Station, MM RS), 이동 멀티홉 중계국 지원 기지국(MMR-BS) 등을 지칭할 수도 있고, 접근점, 무선 접근국, 노드B, eNodeB, 송수신 기지국, 중계국, MM RS, MMR-BS 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.
또한, 기지국(110)의 유형은 셀의 형태에 따라 매크로(Macro) 셀, 원격무선(remote radio head, RRH) 셀, 피코(Pico) 셀, 마이크로(Micro) 셀, 펨토(Femto) 셀 등의 기지국 등을 지칭할 수 있으며, 일부 또는 전부의 기능을 포함할 수도 있다.
또한 기지국(110) 및 단말(131 내지 140)의 송수신 신호의 빔 유형에 따라 송출된 신호의 에너지가 특정 방향 구분없이 전체 셀로 방사하는 전방향성 안테나(omnidirectional antenna)를 이용한 전방향 빔(omnidirectional beam), 송출된 신호의 에너지가 일부 섹터에만 신호를 방사하는 섹터 빔(sector beam), 또는 송출된 신호의 에너지가 특정 방향으로 집중적으로 전달하는 빔포밍 안테나(beamforming antenna)를 이용한 스팟 빔(spot beam) 등을 송수신하는 기능을 포함할 수도 있다.
또한, 단말(131 내지 140)은 이동 단말(Mobile Terminal, MT), 이동국(Mobile Station, MS), 어드밴스드 이동국(Advanced MS), 가입자국(Subscriber Station, SS), 휴대 가입자국(Portable Subscriber Station, PSS), 사용자 장치(User Equipment, UE), 접근 단말(Access Terminal, AT) 등을 지칭할 수도 있고, 이동 단말, 어드번스드 이동국, 가입자국, 휴대 가입자 국, 사용자 장치 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.
예를 들어, 기지국(110)은 매크로 셀(111)을 구성할 수 있다. 이때, 기지국(110)은 빔포밍 안테나(112) 또는 RRH들(121 내지 127) 각각과 라디오 프레임의 동기를 유지할 수 있다. 또한, 기지국(110)은 빔포밍 안테나(112) 또는 RRH들(121 내지 127) 각각과 동일한 주파수를 사용할 수 있다. 이때, 단말들(131 내지 140)은 기지국(110) 및 RRH들(121 내지 127)을 하나의 매크로 셀(111)로 인지할 수 있다. 또한, 기지국(110)은 RRH들(121 내지 127) 각각과 서로 다른 주파수를 사용함으로써 단말들(131 내지 140)로 반송파 결합의 효과를 제공할 수 있다.
RRH들(121 내지 127) 각각은 기지국(110)에 의한 매크로 셀(111)과는 달리, 스팟 빔을 통해 단말들(131 내지 140)로 라디오 프레임을 제공할 수 있다. 이때, RRH들(121 내지 127) 각각은 특정 서브프레임을 통해 주기적 또는 비주기적으로 스팟 빔을 알리는 참조 신호(reference signal)을 전송할 수 있다.
본 발명은 강인하고 신뢰성있는 무선 접속을 위한 통신 방법을 제공하고자 한다. 예를 들어, 본 발명은 무선 통신 시스템(100)에서 기지국(110)과 단말들(131 내지 140) 간의 복수 개의 랜덤 액세스 채널을 이용한 랜덤 액세스 신호의 통신 방법을 제공하고자 한다. 본 발명은 3GPP 규격을 예시로 상술한 내용을 설명하고자 한다.
예를 들어, 본 발명의 실시예에 따른 랜덤 액세스 신호의 통신 방법은 하나 또는 복수 개의 랜덤 액세스 프리앰블 시퀀스를 이용하고, 랜덤 액세스 채널 그룹에 포함된 복수 개의 랜덤 액세스 채널을 통해, 복수 개의 랜덤 액세스 신호를 송수신하는 방법 및 처리 절차를 제공하고자 한다. 예를 들어, 본 발명은 라디오 프레임 구간의 시간 영역 또는 주파수 영역에서 연속적 또는 불연속적으로 이웃하는 라디오 자원들을 복수 개의 랜덤 액세스 채널로 설정하여 랜덤 액세스 채널 그룹을 운용하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 무선 통신 시스템(100)에서 기지국(110)은 빔포밍 안테나(112) 또는 복수 개의 RRH들(121 내지 127)을 이용하여 복수 개의 스팟 빔들을 운용하는 환경을 제공할 수 있다. 이때, 기지국(110)은 서로 다른 복수 개의 스팟 빔들 또는 동일한 스팟 빔들을 통해 복수 개의 랜덤 액세스 채널들을 하나의 무선 자원으로 그룹핑하여 랜덤 액세스 채널 그룹을 구성하는 특징을 가질 수 있다. 여기서, 랜덤 액세스 채널 그룹 내의 랜덤 액세스 채널들은 시간 축 또는 주파수 축에 대해 연속적 또는 불연속적으로 이웃하는 무선 자원에 설정되고 그룹핑되는 특징을 가질 수 있다.
랜덤 액세스 채널 그룹 내의 복수 개의 랜덤 액세스 채널들을 통해 전송하기 위한 랜덤 액세스 신호를 할당하는 방법은 하나 또는 복수 개의 랜덤 액세스 프리앰블 시퀀스를 사용하여 랜덤 액세스 신호를 각각의 랜덤 액세스 채널에 맵핑되도록 설정하는 특징을 가질 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 기지국 및 단말 간의 랜덤 액세스 신호를 송수신하는 방법은 하나의 랜덤 액세스 프리앰블 시퀀스를 이용하여 랜덤 액세스 신호를 구성할 경우, 랜덤 액세스 채널 그룹 내의 모든 랜덤 액세스 채널들에 동일한 랜덤 액세스 신호를 중복하여 전송하는 특징을 가질 수 있다.
또한, 랜덤 액세스 신호를 송수신하는 방법은 서로 다른 복수 개의 랜덤 액세스 프리앰블 시퀀스들을 이용하여 복수 개의 랜덤 액세스 신호들을 구성하는 경우, 랜덤 액세스 채널 그룹 내의 각각의 랜덤 액세스 채널을 통해 서로 다른 랜덤 액세스 신호를 전송하는 특징을 가질 수 있다.
또한, 랜덤 액세스 신호를 송수신하는 방법은 동일하거나 서로 다른 프리앰블 시퀀스를 혼합한 형태로 랜덤 액세스 신호를 구성하는 경우, 랜덤 액세스 채널 그룹 내의 각각의 랜덤 액세스 채널에 동일한 랜덤 액세스 신호를 중복하거나, 서로 다른 랜덤 액세스 신호를 개별 전송하는 혼합된 방식을 통해 랜덤 액세스 신호를 송수신하는 특징을 가질 수 있다.
기지국(110), 복수 개의 RRH들(121 내지 127), 및 복수 개의 단말들(131 내지 140) 각각은 아래의 도 2의 통신 노드(200)와 같은 구조를 가질 수 있다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 통신 시스템에서 통신 노드를 도시한 블록도이다.
도 2를 참조하면, 통신 노드(200)는 적어도 하나의 프로세서(210), 메모리(220) 및 네트워크와 연결되어 통신을 수행하는 송수신 장치(230)를 포함할 수 있다. 또한, 통신 노드(200)는 입력 인터페이스 장치(240), 출력 인터페이스 장치(250), 저장 장치(260) 등을 더 포함할 수 있다. 통신 노드(200)에 포함된 각각의 구성 요소들은 버스(bus)(270)에 의해 연결되어 서로 통신을 수행할 수 있다.
다만, 통신 노드(200)에 포함된 각각의 구성요소들은 공통 버스(270)가 아니라, 프로세서(210)를 중심으로 개별 인터페이스 또는 개별 버스를 통하여 연결될 수도 있다. 예를 들어, 프로세서(210)는 메모리(220), 송수신 장치(230), 입력 인터페이스 장치(240), 출력 인터페이스 장치(250) 및 저장 장치(260) 중에서 적어도 하나와 전용 인터페이스를 통하여 연결될 수도 있다.
프로세서(210)는 메모리(220) 및 저장 장치(260) 중에서 적어도 하나에 저장된 프로그램 명령(program command)을 실행할 수 있다. 프로세서(210)는 중앙 처리 장치(central processing unit, CPU), 그래픽 처리 장치(graphics processing unit, GPU), 또는 본 발명의 실시예들에 따른 방법들이 수행되는 전용의 프로세서를 의미할 수 있다. 메모리(220) 및 저장 장치(260) 각각은 휘발성 저장 매체 및 비휘발성 저장 매체 중에서 적어도 하나로 구성될 수 있다. 예를 들어, 메모리(220)는 읽기 전용 메모리(read only memory, ROM) 및 랜덤 액세스 메모리(random access memory, RAM) 중에서 적어도 하나로 구성될 수 있다.
통신 노드(200)는 도 1의 기지국(110), 복수 개의 RRH들(121 내지 127), 및 복수 개의 단말들(131 내지 140) 중 적어도 하나와 동일 또는 유사하게 동작할 수 있다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 PRACH에 맵핑(mapping)되는 랜덤 액세스 프리앰블 포맷(format)을 도시한 개념도이다.
도 3을 참고하면, 랜덤 액세스 프리앰블 포맷(300)은 사이클릭 프리픽스(cyclic prefix; CP)(310), 프리앰블(preamble) 시퀀스(sequence; SEQ)(320), 및 보호 기간(guard period; GP)(330)를 포함할 수 있다. 여기서, 랜덤 액세스 프리앰블 포맷(300)은 3GPP(3rd Generation Partnership Project) 규격을 따를 수 있다.
랜덤 액세스 프리앰블 포맷(300)은 하나의 PRACH 내의 무선 자원에 맵핑될 수 있다. 예를 들어, 하나의 PRACH 내의 무선 자원에서 랜덤 액세스 프리앰블 포맷(300)의 점유 시간(duration)은 TRACH일 수 있다. 이때, 프리앰블 시퀀스가 무선 자원을 점유하는 시간은 TSEQ일 수 있다. 또한, 프리앰블 시퀀스로부터 생성된 CP가 무선 자원을 점유하는 시간은 TCP일 수 있다. GP의 시간 구간은 TGP일 수 있다.
다시 말해, 랜덤 액세스 프리앰블은 점유 시간이 TSEQ인 프리앰블 시퀀스 파트(part), 및 점유 시간이 TCP인 CP 파트로 구성될 수 있다. 랜덤 액세스 프리앰블의 점유 시간은 TRAP일 수 있다.
무선 통신 시스템은 단말 및 기지국 간의 랜덤 액세스 절차가 수행되도록, 라디오 프레임 또는 서브프레임 내에서 랜덤 액세스 프리앰블을 송수신하기 위한 시간 영역에서의 전송 기회(opportunity), 및 주파수 영역의 무선 자원의 위치를 구성한 PRACH를 정의할 수 있다.
3GPP는 LTE(long term evolution) 시스템의 물리계층 규격에서 정의된 5가지의 포맷들을 명시하고 있다. 5가지의 포맷들 중 하나의 포맷인 랜덤 액세스 프리앰블 포맷은 하나의 PRACH 채널에 맵핑되어 송수신될 수 있다. 즉, 기지국은 셀(cell) 별 PRACH 채널 구성 정보를 포함하는 시스템 정보를 셀 내에 위치한 단말에게 송신할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 단말 및 기지국 간의 랜덤 액세스를 위한 신호의 흐름을 도시한 순서도이다.
도 4를 참고하면, 단말(410) 및 기지국(420)은 3GPP 규격에 따른 랜덤 액세스 절차를 수행할 수 있다. 우선, 단말(410)은 기지국(420)으로부터 송신되는 PSS(primary synchronization signal) 및 SSS(second synchronization signal)에 기초하여 하향링크 프레임에 대한 동기를 획득할 수 있다.
기지국(420)은 시스템 정보를 방송할 수 있다(S401). 예를 들어, 기지국(420)은 랜덤 액세스 프리앰블을 생성하기 위한 파라미터들을 포함하는 SIB(system information block)을 방송할 수 있다.
단말(410)은 기지국(420)으로 랜덤 액세스 프리앰블을 송신할 수 있다(S402). 예를 들어, 단말(410)은 기지국(420)으로 방송되는 SIB에 기초하여 단말이 선택 가능한 복수 개의 프리앰블 시퀀스들 중 하나를 선택할 수 있다. 단말(410)은 선택된 프리앰블 시퀀스에 기초하여 기지국(420)으로 랜덤 액세스 프리앰블을 송신할 수 있다.
기지국(420)은 단말(410)로 랜덤 액세스 응답(randon access preamble; RAR) 메시지를 전송할 수 있다(S403). 예를 들어, 기지국(420)은 단말(410)로부터 수신된 랜덤 액세스 프리앰블에 포함된 파라미터들을 추출할 수 있다. 기지국(420)은 단말(410) 및 기지국(420) 간의 데이터 송신을 위한 상향링크 동기를 획득하기 위하여 랜덤 액세스 프리앰블의 인덱스에 따른 단말(410)의 전송 타이밍을 추정할 수 있다. 기지국(420)은 추정된 전송 타이밍에 기초하여 상향링크 타이밍 정렬 정보인 TA(time advance)를 포함하는 접속 승인 메시지인 랜덤 액세스 응답 메시지를 단말(410)로 전송할 수 있다.
단말(410)은 기지국(420)으로 UL(uplink) 메시지 및 단말 ID(identifier)를 전송할 수 있다(S404). 예를 들어, 단말(410)은 기지국(420)으로부터 수신한 랜덤 액세스 응답 메시지에 기초하여 전송 타이밍을 결정할 수 있다. 단말(410)은 결정된 전송 타이밍에 따라 상향링크 무선 자원을 통해 기지국(420)으로 단말의 신원 정보인 단말 ID 및 각종 정보를 포함하는 UL 메시지를 송신할 수 있다.
기지국(420)은 단말(410)로 DL 메시지 및 단말 ID를 전송할 수 있다(S405). 예를 들어, 기지국(420)은 단말(410)의 랜덤 액세스에 대한 경쟁 해소(contention resolution)를 위한 정보를 포함하는 DL 메시지, 및 단말(410)의 신원 정보인 단말 ID를 전송할 수 있다.
단말(410)은 단말 ID를 통해 신원 정보를 확인할 수 있다. 이때, 기지국(420)으로부터 수신된 신원 정보가 자신의 신원 정보와 일치하지 않는 적어도 하나의 단말은 랜덤 액세스 프리앰블에 대한 충돌(collision)을 인지할 수 있다. 즉, 충돌을 인지한 적어도 하나의 단말은 충돌 발생으로 인해 랜덤 액세스 과정이 실패하였다고 결정할 수 있다. 이때, 충돌을 인지한 적어도 하나의 단말은 랜덤 액세스 절차를 다시 수행할 수 있다. 충돌을 인지한 적어도 하나의 단말은 일정 시간 동안 대기 후 랜덤 액세스 절차를 다시 수행할 수 있다. 즉, 충돌을 인지한 적어도 하나의 단말의 랜덤 액세스 프리앰블 재전송은, 백오프(back off) 시간 동안의 지연이 발생할 수 있다.
LTE 시스템 등의 무선 통신 시스템은 상술한 랜덤 액세스 프리앰블의 충돌 확률을 감소시키기 위해, 랜덤 액세스 기회(random access opportunity)를 증가시키기 위한 채널을 제공할 수 있다. 예를 들어, 무선 통신 시스템은 시간 영역에서 랜덤 액세스가 가능한 전송 슬롯 또는 서브프레임의 수를 증가시킬 수 있다. 또한, 무선 통신 시스템은 주파수 영역에서 랜덤 액세스 채널을 위한 무선 자원의 수를 더 확보할 수 있다. 또한, 무선 통신 시스템은 단말의 랜덤 액세스의 재시도를 위한 지연 시간을 감소시키기 위해 복수 개의 채널들을 운용할 수 있다.
도 5a 및 도 5b는 서로 다른 시간에 전송되는 복수 개의 랜덤 액세스 프리앰블 신호들 및 각각의 타이밍 어드밴스를 도시한 개념도이다.
도 5a를 참고하면, 단말은 라디오 프레임(501) 구간의 PRACH(502)를 통해 서로 다른 시간에 복수 개의 RA 프리앰블 신호들(503 내지 505)을 기지국으로 전송할 수 있다. 기지국은 단말로부터 다중 경로 채널을 통해 라디오 프레임(501) 구간의 PRACH(502)에서 단말로부터 복수 개의 RA 프리앰블 신호들(503 내지 505)을 수신할 수 있다.
도 5b를 참고하면, 기지국은 라디오 프레임(501) 구간의 PRACH(502)를 통해 서로 다른 시간에서 단말로부터 각각의 RA 프리앰블들(503 내지 505)을 수신할 수 있다. 이때, 기지국은 각각의 RA 프리앰블들(503 내지 505)의 지연 확산(delay spread)의 유효 분포에 따른 PDP(power delay profile) 및 별로의 검출기를 통해 TA를 획득할 수 있다.
예를 들어, 기지국은 라디오 프레임(501) 구간의 PRACH(502)를 통해 (가) 시간에 제1 RA 프리앰블(503)을 단말로부터 수신할 수 있다. 이때, 기지국은 제1 RA 프리앰블(501)에 대한 제1 TA(506)를 검출할 수 있다.
또한, 기지국은 라디오 프레임(501) 구간의 PRACH(502)를 통해 (나) 시간에 제2 RA 프리앰블(504)을 단말로부터 수신할 수 있다. 이때, 기지국은 제2 RA 프리앰블(503)에 대한 제2 TA(507)를 검출할 수 있다.
또한, 기지국은 라디오 프레임(501) 구간의 PRACH(502)를 통해 (다) 시간에 제3 RA 프리앰블(505)을 단말로부터 수신할 수 있다. 이때, 기지국은 제3 RA 프리앰블(505)에 대한 제3 TA(508)를 검출할 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 FDD 전송 모드 및 및 TDD 전송 모드에 따른 복수 개의 랜덤 액세스 채널들을 도시한 개념도이다.
도 6을 참고하면, 무선 통신 시스템에서 라디오 프레임은 FDD(frequency division duplexing) 전송 모드를 위한 FDD 라디오 프레임(601) 및 TDD(time division duplexing) 전송 모드를 위한 TDD 라디오 프레임(602)으로 구분될 수 있다. 여기서, FDD 라디오 프레임(501)는 타입 1 프레임이라 지칭될 수 있다. 또한, TDD 라디오 프레임(602)은 타입 2 프레임이라 지칭될 수 있다.
기지국(미도시)은 FDD 라디오 프레임(601)에 상향링크(uplink; UL) 전송을 위한 UL 주파수 대역(610)을 설정할 수 있다. 예를 들어, 기지국은 셀 내의 랜덤 액세스의 부하, 성공 확률, 및 접속 지연 시간을 고려하여, UL 주파수 대역(610)에 서브프레임(611) 단위로 랜덤 액세스 무선 자원인 복수 개의 PRACH들을 설정할 수 있다.
또한, 기지국은 TDD 라디오 프레임(602)에 하향링크(downlink; DL) 전송을 위한 DL 구간(620), 및 UL 전송을 위한 UL 구간(630)을 설정할 수 있다. DL 구간(620) 및 UL 구간(630) 각각은 서브프레임(631) 단위로 설정될 수 있다.
기지국은 TDD 라디오 프레임(602) 내의 DL 구간(620)에서 UL 구간(630)으로 변경되는 구간에 특별(special) 서브프레임(632 또는 634)을 설정할 수 있다. 특별 서브프레임(632 또는 634)은 DwPTS(downlink pilot time slot)(621 또는 623), GP(guard period)(622 또는 624), 및 UpPTS(uplink pilot time slot)(633 또는 635)를 포함할 수 있다. 기지국은 UpPTS(uplink pilot time slot)(633 또는 635)에 랜덤 액세스 채널을 설정할 수 있다.
무선 통신 시스템은 도 1의 무선 통신 시스템(100)과 동일 또는 유사하게 동작할 수 있다. 도 6은 설명의 편의를 위해, 서브프레임 단위로 구분되는 FDD 라디오 프레임(601)을 도시하고 있으나, FDD 라디오 프레임(601)은 다른 시간 단위로 구분될 수 있다. 또한, 도 6은 설명의 편의를 위해, TDD 라디오 프레임(602)에서 2개의 특별 서브프레임들(632 및 634)을 도시하고 있으나, 특별 서브프레임의 개수는 1개이거나 2개를 초과할 수 있다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 기지국 및 단말은 라디오 프레임 내의 동일한 시점에서 주파수 축으로 이웃하거나 불연속적으로 위치한 복수 개의 랜덤 액세스 채널을 사용함으로써 강한 랜덤 액세스를 수행할 수 있다. 또한, 본 발명의 제2 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 기지국 및 단말은, 라디오 프레임 내에서 시간 축으로 연속적으로 이웃하거나 불연속적으로 위치한 복수 개의 랜덤 액세스 채널을 사용함으로써 강한 랜덤 액세스를 수행할 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 단말 및 기지국 간에 랜덤 액세스 신호를 송수신하기 위한 신호의 흐름을 도시한 순서도이다.
도 7을 참고하면, 기지국은 랜덤 액세스 채널을 구성할 수 있다. 예를 들어, 기지국(720)은 RACH 그룹 설정(configuration) 동작을 수행할 수 있다(S701). 기지국(720)은 빔포밍 안테나 또는 복수 개의 RRH를 통해 복수 개의 스팟 빔을 운용할 수 있다. 이때, 기지국(720)은 강인한 무선 접속을 위한 랜덤 액세스 신호를 전송하기 위해 RACH를 구성할 수 있다. 예를 들어, 기지국(720)은 라디오 프레임의 UL 구간에서 시간 영역 또는 주파수 축으로 연속적으로 이웃하거나 불연속적으로 위치하는 복수 개의 PRACH들을 그룹핑하여 RACH 그룹으로 설정할 수 있다. 기지국(720)은 RACH 그룹에 대한 설정 정보인 RACH 그룹 설정 정보를 생성할 수 있다.
기지국(720)은 RACH 설정 정보를 단말(710)로 전송할 수 있다(S702). 다시 말해, 단말(710)은 기지국(720)으로부터 전송되는 RACH 설정 정보를 수신할 수 있다. 예를 들어, RACH 그룹 설정 정보는 시간 축 또는 주파수 축으로 연속 또는 불연속적으로 위치하는 복수 개의 PRACH들을 지시하는 정보를 포함할 수 있다. 여기서, 복수 개의 PRACH들은 RACH 그룹이라 지칭될 수 있다.
단말(710)은 랜덤 액세스 프리앰블 시퀀스를 결정할 수 있다. 예를 들어, 단말(710)은 랜덤 액세스 시도(attempt)를 위한 동작을 수행할 수 있다(S703). 이때, 단말(710)은 랜덤 액세스 신호를 구성하기 위한 프리앰블 시퀀스를 결정할 수 있다. 단말(710)은 선택 가능한 후보 프리앰블 시퀀스 중에서 랜덤하게 프리앰블 시퀀스를 선택할 수 있다. 또한, 단말(710)은 기지국(720)으로부터 특정 랜덤 액세스 프리앰블 시퀀스를 사용할 것을 지시하는 메시지를 수신할 수 있다. 이때, 단말(710)은 기지국(720)에 의해 지정된 특정 랜덤 액세스 프리앰블 시퀀스를 통해 랜덤 액세스 신호를 구성할 수 있다.
단말(710)은 기지국(720)으로 랜덤 액세스 신호를 전송할 수 있다. 기지국(720)은 단말(710)로부터 랜덤 액세스 신호를 수신할 수 있다. 단말(710)은 다양한 방법을 이용하여 랜덤 액세스 채널 그룹을 통해 동일 또는 서로 다른 복수 개의 랜덤 액세스 신호를 기지국(720)으로 전송할 수 있다.
예를 들어, 단말(710)은 하나의 동일한 랜덤 액세스 신호를 랜덤 액세스 채널 그룹 내의 복수 개의 채널들을 각각을 통해 기지국(720)으로 중복 전송하는 방법을 이용할 수 있다. 또한, 단말(710)은 서로 다른 랜덤 액세스 신호들 각각을 랜덤 액세스 채널 그룹 내의 복수 개의 채널들을 통해 기지국(720)으로 전송하는 방법을 이용할 수 있다. 또한, 단말(710)은 기지국(720)으로 랜덤 액세스 채널 그룹 내의 복수 개의 채널들을 통해 동일한 랜덤 액세스 신호를 중복하여 전송하거나, 서로 다른 랜덤 액세스 신호를 각각 전송하는 혼합된 방법을 이용할 수 있다.
기지국(720)은 단말(710)로부터 수신된 랜덤 액세스 신호를 검출하고, 단말(810)에 대한 무선 접속 제어를 수행할 수 있다.
예를 들어, 단말(710)은 제0 채널을 위한 RA 프리앰블을 기지국(720)으로 전송할 수 있다(S704). 기지국(720)은 제0 채널을 위한 RA 프리앰블 검출 및 TA 측정 동작을 수행할 수 있다(S705). 단말(710)은 제(n-1) 채널을 위한 RA 프리앰블을 기지국(720)으로 전송할 수 있다(S706). 기지국(720)은 제(n-1) 채널을 위한 RA 프리앰블 검출 및 TA 측정 동작을 수행할 수 있다(S707).
기지국(720)은 RA 응답(random access response; RAR) 메시지를 단말(710)로 전송할 수 있다(S708). 단말(710)은 기지국(720)으로부터 수신한 RA 응답 메시지에 기초하여 UL 데이터를 기지국(720)으로 전송할 수 있다(S709).
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 랜덤 액세스 신호를 송수신하기 위한 제1 방법을 도시한 개념도이다.
도 8a를 참고하면, 기지국(810)은 라디오 프레임(830) 중 하나의 서브프레임(840)에서 주파수 축으로 연속적으로 이웃하는 제1 내지 제3 PRACH들(841 내지 843)을 하나의 랜덤 액세스 채널 그룹(850)으로 설정할 수 있다. 기지국(910)은 랜덤 액세스 채널 그룹(850)을 지시하는 랜덤 액세스 채널 그룹 정보를 단말(820)로 전송할 수 있다.
단말(820)은 기지국(810)으로부터 수신된 랜덤 액세스 채널 그룹 정보에 기초하여 랜덤 액세스 채널 그룹을 확인할 수 있다. 단말(820)은 랜덤 액세스 채널 그룹(850)을 통해 랜덤 액세스 신호를 기지국(820)으로 전송할 수 있다. 예를 들어, 단말(820)은 제1 RA 프리앰블 시퀀스(821)를 랜덤 액세스 채널 그룹(850) 내에서 주파수 축으로 연속적으로 이웃하는 제1 내지 제3 PRACH들(841 내지 843) 각각을 통해 기지국(820)으로 전송할 수 있다. 즉, 기지국(810)은 단말(820)로부터 복수 개의 PRACH들(841 내지 843) 각각을 통해 동일한 제1 RA 프리앰블 시퀀스(821)를 중복하여 수신할 수 있다.
도 8b를 참고하면, 기지국(810)은 라디오 프레임(830) 중 하나의 서브프레임(840)에서 주파수 축으로 불연속적으로 이웃하는 제1 PRACH(841) 및 제4 PRACH(844)를 하나의 랜덤 액세스 채널 그룹(850)으로 설정할 수 있다. 기지국(810)은 랜덤 액세스 채널 그룹(850)을 지시하는 랜덤 액세스 채널 그룹 정보를 단말(820)로 전송할 수 있다.
단말(820)은 기지국(810)으로부터 수신된 랜덤 액세스 채널 그룹 정보에 기초하여 랜덤 액세스 채널 그룹(850)을 확인할 수 있다. 단말(820)은 랜덤 액세스 채널 그룹(850)을 통해 랜덤 액세스 신호를 기지국(820)으로 전송할 수 있다. 예를 들어, 단말(820)은 제1 RA 프리앰블 시퀀스(841)를 랜덤 액세스 채널 그룹(850) 내에서 주파수 축으로 불연속적으로 이웃하는 제1 PRACH(841) 및 제4 PRACH(844) 각각을 통해 기지국(820)으로 전송할 수 있다. 즉, 기지국(810)은 단말(820)로부터 제1 PRACH(841) 및 제4 PRACH(844) 각각을 통해 동일한 제1 RA 프리앰블 시퀀스(821)를 중복하여 수신할 수 있다.
기지국(810)은 단말(820)로부터 수신한 제1 RA 프리앰블 시퀀스(841)로부터 SNR(signal to noise ratio) 및 TA를 포함하는 파라미터들을 추출할 수 있다. 기지국(810)은 단말(820)로부터 데이터를 수신하기 위한 상향링크를 동기화할 수 있다. 예를 들어, 기지국(810)은 제1 RA 프리앰블 시퀀스(841) 및 프리앰블 인덱스에 기초하여 단말(820)의 전송 타이밍을 결정할 수 있다. 또한, 기지국(810)은 단말(820)로부터 중복 수신한 복수 개의 제1 RA 프리앰블 시퀀스(841)들을 결합할 수 있다. 즉, 기지국(810)은 제1 RA 프리앰블 시퀀스(841)에 대한 수신 성능을 향상시키고 상향링크 전송 확률을 증가시킬 수 있다.
또한, 기지국(810)은 TA 오프셋 정보 및 상향링크 무선 자원 할당 정보를 포함하는 RAR 메시지를 생성할 수 있다. 기지국(810)은 RAR 메시지를 단말(820)로 전송할 수 있다. 단말(820)은 기지국(810)으로부터 RAR 메시지를 수신할 수 있다. 단말(820) TA 오프셋 정보에 기초하여 상향링크 타이밍을 결정할 수 있다. 또한, 단말(820)은 상향링크 무선 자원 할당 정보가 지시하는 상향링크 자원을 통해 기지국(810)으로 메시지를 전송할 수 있다.
도 9a 및 도 9b는 본 발명의 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 랜덤 액세스 신호를 송수신하기 위한 제2 방법을 도시한 개념도이다.
도 9a를 참고하면, 기지국(910)은 라디오 프레임(930) 중 하나의 서브프레임(940)에서 주파수 축으로 연속적으로 이웃하는 제1 내지 제3 PRACH들(941 내지 943)을 하나의 랜덤 액세스 채널 그룹(950)으로 설정할 수 있다. 기지국(910)은 랜덤 액세스 채널 그룹(950)을 지시하는 랜덤 액세스 채널 그룹 정보를 단말(920)로 전송할 수 있다.
단말(920)은 기지국(910)으로부터 수신된 랜덤 액세스 채널 그룹 정보에 기초하여 랜덤 액세스 채널 그룹(950)을 확인할 수 있다. 단말(920)은 주파수 축으로 이웃하는 제1 내지 제3 PRACH들(941 내지 943)을 포함하는 랜덤 액세스 채널 그룹(950)을 통해 서로 다른 랜덤 액세스 신호들을 기지국(920)으로 전송할 수 있다. 예를 들어, 단말(920)은 제1 RA 프리앰블 시퀀스(921)를 제1 PRACH(941)를 통해 기지국(920)으로 전송할 수 있다. 또한, 단말(920)은 제2 RA 프리앰블 시퀀스(922)를 제2 PRACH(942)를 통해 기지국(920)으로 전송할 수 있다. 또한, 단말(920)은 제3 RA 프리앰블 시퀀스(923)를 제3 PRACH(943)를 통해 기지국(920)으로 전송할 수 있다. 즉, 기지국(910)은 제1 내지 제3 PRACH들(941 내지 943)을 통해 서로 다른 RA 프리앰블 시퀀스들(921 내지 923)을 단말(920)로부터 수신할 수 있다.
도 9b를 참고하면, 기지국(910)은 라디오 프레임(930) 중 하나의 서브프레임(940)에서 연속적으로 이웃하는 제1 내지 제3 PRACH들(941 내지 943), 및 제1 내지 제3 PRACH들(941 내지 943)과 이웃하지 않지만, 각각 연속적으로 이웃하는 제4 내지 제6 PRACH들(944 내지 946)을 하나의 랜덤 액세스 채널 그룹(950)으로 설정할 수 있다. 이때, 단말(920)은 기지국(910)으로부터 수신된 랜덤 액세스 채널 그룹 정보에 기초하여 제1 내지 제3 PRACH들(941 내지 943) 뿐만 아니라, 제4 내지 제6 PRACH들(944 내지 946)을 통해 제1 내지 제3 RA 프리앰블 시퀀스들(921 내지 923)을 기지국(920)으로 전송할 수 있다.
예를 들어, 단말(920)은 제1 RA 프리앰블 시퀀스(921)를 제1 PRACH(941) 및 제4 PRACH(944)를 통해 기지국(920)으로 중복 전송할 수 있다. 또한, 단말(920)은 제2 RA 프리앰블 시퀀스(922)를 제2 PRACH(942) 및 제5 PRACH(945)를 통해 기지국(920)으로 중복 전송할 수 있다. 또한, 단말(920)은 제3 RA 프리앰블 시퀀스(923)를 제3 PRACH(943) 및 제6 PRACH(946)를 통해 기지국(920)으로 중복 전송할 수 있다. 즉, 기지국(910)은 제1 내지 제3 PRACH들(941 내지 943) 뿐만 아니라, 제4 내지 제6 PRACH들(944 내지 946)을 통해 서로 다른 RA 프리앰블 시퀀스들(921 내지 923)을 단말(920)로부터 중복 수신할 수 있다.
기지국(910)은 제1 내지 제6 PRACH들(941 내지 946)을 통해 단말(920)로부터 수신한 복수 개의 RA 프리앰블 시퀀스들(921 내지 923) 각각의 파라미터를 결정할 수 있다. 이때, 파라미터는 복수 개의 RA 프리앰블 시퀀스들(921 내지 923) 각각에 대해 측정한 SNR 및 TA를 포함할 수 있다.
기지국(910)은 단말(920)로부터 데이터를 수신하기 위한 상향링크를 동기화할 수 있다. 예를 들어, 기지국(910)은 복수 개의 RA 프리앰블 시퀀스(921 내지 923)들 및 프리앰블 인덱스에 기초하여 단말(920)의 전송 타이밍을 결정할 수 있다. 이때, 기지국(910)은 제1 내지 제6 PRACH들(941 내지 946) 중 SNR 값이 가장 우수한 채널에 대한 주파수 영역을 확보할 수 있다. 기지국(910)은 SNR 값이 가장 우수한 채널에 대한 주파수 영역과 동일한 주파수 영역의 무선 자원을 단말(920)에 할당할 수 있다. 이를 통해, 기지국(910)은 상향링크 수신 성능을 향상시키고 상향링크 전송 확률을 증가시킬 수 있다.
또한, 기지국(910)은 TA 오프셋 정보 및 상향링크 무선 자원 할당 정보를 포함하는 RAR 메시지를 생성할 수 있다. 기지국(910)은 RAR 메시지를 단말(920)로 전송할 수 있다. 단말(920)은 기지국(910)으로부터 RAR 메시지를 수신할 수 있다. 단말(920) TA 오프셋 정보에 기초하여 상향링크 타이밍을 결정할 수 있다. 또한, 단말(920)은 상향링크 무선 자원 할당 정보가 지시하는 상향링크 자원을 통해 기지국(910)으로 메시지를 전송할 수 있다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 랜덤 액세스 신호를 송수신하기 위한 제3 방법을 도시한 개념도이다.
도 10을 참고하면, 기지국(1010)은 도 10b와 같이 라디오 프레임(1030) 중 하나의 서브프레임(1040)에서 연속적으로 이웃하는 제1 내지 제3 PRACH들(1041 내지 1043), 및 제1 내지 제3 PRACH들(1041 내지 1043)과 이웃하지 않지만, 각각 연속적으로 이웃하는 제4 내지 제6 PRACH들(1044 내지 1046)을 하나의 랜덤 액세스 채널 그룹(1050)으로 설정할 수 있다.
단말(1020)은 기지국(1010)으로부터 수신된 랜덤 액세스 채널 그룹 정보에 기초하여 제1 내지 제6 PRACH들(1041 내지 1046)을 통해 제1 RA 프리앰블 시퀀스(1021)를 기지국(1020)으로 전송할 수 있다. 예를 들어, 단말(1020)은 제1 RA 프리앰블 시퀀스(1021)를 제1 내지 제6 PRACH들(1041 내지 1046) 각각을 통해 기지국(1010)으로 중복 전송할 수 있다. 즉, 기지국(1010)은 단말(1020)로부터 제1 내지 제6 PRACH들(1041 내지 1046) 각각을 통해 제1 RA 프리앰블 시퀀스(1021)를 중복 수신할 수 있다.
기지국(1010)은 단말(1020)로부터 제1 내지 제6 PRACH들(1041 내지 1046)을 통해 중복 수신한 제1 RA 프리앰블 시퀀스(1021)로부터 파라미터를 추출할 수 있다. 예를 들어, 파라미터는 SNR 및 TA를 포함할 수 있다. 기지국(1010)은 단말(1020)로부터 데이터를 수신하기 위한 상향링크를 동기화할 수 있다. 예를 들어, 기지국(1010)은 제1 RA 프리앰블 시퀀스(1021) 및 프리앰블 인덱스에 기초하여 단말(1020)의 전송 타이밍을 결정할 수 있다. 또한, 기지국(1010)은 단말(1020)로부터 중복 수신한 복수 개의 제1 RA 프리앰블 시퀀스(1021)들을 결합할 수 있다. 즉, 기지국(1010)은 제1 RA 프리앰블 시퀀스(1021)에 대한 수신 성능을 향상시키고 상향링크 전송 확률을 증가시킬 수 있다.
또한, 기지국(1010)은 TA 오프셋 정보 및 상향링크 무선 자원 할당 정보를 포함하는 RAR 메시지를 생성할 수 있다. 기지국(1010)은 RAR 메시지를 단말(1020)로 전송할 수 있다. 단말(1020)은 기지국(1010)으로부터 RAR 메시지를 수신할 수 있다. 단말(1020) TA 오프셋 정보에 기초하여 상향링크 타이밍을 결정할 수 있다. 또한, 단말(1020)은 상향링크 무선 자원 할당 정보가 지시하는 상향링크 자원을 통해 기지국(1010)으로 메시지를 전송할 수 있다.
도 11a 및 도 11b는 본 발명의 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 랜덤 액세스 신호를 송수신하기 위한 제4 방법을 도시한 개념도이다.
도 11a를 참고하면, 기지국(1110)은 라디오 프레임(1130)에서 시간 축으로 연속적으로 이웃하는 복수 개의 PRACH들(1141 내지 1144)을 하나의 랜덤 액세스 채널 그룹(1150)으로 설정할 수 있다. 기지국(1110)은 랜덤 액세스 채널 그룹(1150)을 지시하는 랜덤 액세스 채널 그룹 설정 정보를 단말(1120)로 전송할 수 있다.
단말(1120)은 기지국(1110)으로부터 수신한 랜덤 액세스 채널 그룹 설정 정보에 기초하여 라디오 프레임(1130)에서 시간 축으로 연속적으로 이웃하는 복수 개의 PRACH들(1141 내지 1144) 각각을 통해 제1 RA 프리앰블 시퀀스(1121)를 기지국(1110)으로 중복 전송할 수 있다.
기지국(1110)은 프리앰블 신호 검출기를 포함하는 랜덤 액세스 신호 수신기(미도시)를 포함할 수 있다. 기지국(1110)은 랜덤 액세스 신호 수신기를 통과한 복수 개의 제1 RA 프리앰블 시퀀스(1121)들 각각에 대한 SNR 및 TA를 포함하는 파라미터들을 추출할 수 있다. 또한, 기지국(1110)은 랜덤 액세스 신호 수신기를 통과한 복수 개의 제1 RA 프리앰블 시퀀스(1121)들의 성능을 향상시키기 위해 랜덤 액세스 채널 그룹을 통해 수신된 복수 개의 제1 RA 프리앰블 시퀀스(1121)들을 결합할 수 있다.
기지국(1110)은 선택적으로 복수 개의 PRACH들(1141 내지 1144) 각각을 통해 수신된 제1 RA 프리앰블 시퀀스(1121)에 대해 추출된 TA 값과 미리 정의된 랜덤 액세스 채널 그룹의 TA 기준값을 비교할 수 있다. 이때, 기지국(1110)은 추출된 TA 값과 미리 정의된 TA 기준값의 차가 특정 오차범위 내에 존재할 경우, 추출된 TA 값에 대응하는 제1 RA 프리앰블 시퀀스(1121)를 특정 단말로부터 요청된 랜덤 액세스 요청 신호로 인지할 수 있다. 기지국(1110)은 단말(1120)로부터 데이터를 수신하기 위한 상향링크의 동기를 맞추기 위해 단말(1120)의 상향링크 타이밍을 결정할 수 있다.
기지국(1110)은 랜덤 액세스 채널 그룹(1150) 중 시간 축으로 마지막에 위치한 제3 PRACH(1143)를 통해 수신된 제1 RA 프리앰블 시퀀스(1121)로부터 TA 값을 검출 및 추정할 수 있다. 기지국(1110)은 검출 및 추정된 TA 값을 상향링크 타이밍 정렬을 위한 TA 오프셋 값으로 결정할 수 있다. 기지국(1110)은 결정된 TA 오프셋 값을 포함하는 RAR 메시지를 생성할 수 있다. 기지국(1110)은 RAR 메시지를 단말(1120)로 전송할 수 있다. 또한, 기지국(1110)은 랜덤 액세스 채널 그룹(1150) 내의 각 PRACH를 통해 성공적으로 수신된 적어도 하나의 제1 RA 프리앰블 시퀀스(1121)에 대응하는 RAR 메시지를 단말(1120)로 전송할 수 있다. 즉, 기지국(1110)은 랜덤 액세스 채널 그룹(1150) 내에서 시간 축으로 마지막에 위치한 제3 PRACH(1143)를 통해 수신한 제1 RA 프리앰블 시퀀스(1121), 또는 가장 최근에 수신을 성공한 제1 RA 프리앰블 시퀀스(1121)를 통해 획득한 TA 오프셋 값을 실효값으로 결정할 수 있다. 여기서, RAR 메시지는 상향링크 전력 제어 정보, 및 상향링크 무선 자원 할당 정보를 더 포함할 수 있다.
또한, 기지국(1110)은 단말(1120)의 신속한 상향링크 무선 접속을 위해 선처리가 요구되는 상황일 경우, 랜덤 액세스 채널 그룹(1150) 내에서 시간 축으로 가정 먼저 수신에 성공한 제1 RA 프리앰블 시퀀스(1121)를 통해 검출된 TA 값에 기초하여 TA 오프셋 값을 결정할 수 있다. 이를 통해, 기지국(1110)은 열악한 무선 채널 환경에서 상향링크 무선 접속 속도를 개선할 수 있다.
단말(1120)은 기지국(1110)으로부터 TA 오프셋 값, 상향링크 전력 제어 정보, 및 상향링크 무선 자원 할당 정보를 포함하는 RAR 메시지를 수신할 수 있다. 단말(1120)은 TA 오프셋 값에 기초하여 상향링크 타이밍을 결정할 수 있다. 또한, 단말(1120)은 상향링크 전력 제어 정보에 기초하여 송출 전력을 결정할 수 있다. 또한, 단말(1120)은 상향링크 무선 자원 할당 정보가 지시하는 상향링크 자원을 통해 기지국(1110)으로 각종 메시지를 전송할 수 있다.
도 11b를 참고하면, 기지국(1110)은 라디오 프레임(1130)에서 시간 축으로 q불연속적으로 이웃하는 복수 개의 PRACH들(1141 내지 1144)을 하나의 랜덤 액세스 채널 그룹(1150)으로 설정할 수 있다. 기지국(1110)은 랜덤 액세스 채널 그룹(1150)을 지시하는 랜덤 액세스 채널 그룹 설정 정보를 단말(1120)로 전송할 수 있다.
단말(1120)은 기지국(1110)으로부터 수신한 랜덤 액세스 채널 그룹 설정 정보에 기초하여 라디오 프레임(1130)에서 시간 축으로 불연속적으로 이웃하는 복수 개의 PRACH들(1141 내지 1144) 각각을 통해 제1 RA 프리앰블 시퀀스(1121)를 기지국(1110)으로 중복 전송할 수 있다.
기지국(1110)은 라디오 프레임(1130)에서 시간축으로 연속 또는 불연속적으로 위치하는 랜덤 액세스 채널들로 구성된 랜덤 액세스 채널 그룹(1150)에서, 첫번째 랜덤 액세스 채널을 통해 단말(1120)로부터 수신된 RA 프리앰블 시퀀스로부터 측정된 TA 값인 TA1과 마지막 랜덤 액세스 채널을 통해 단말(1120)로부터 수신된 RA 프리앰블 시퀀스로부터 측정된 TA 값 TA2의 차 ΔTA(TA2-TA1)에 기초하여 기지국(1110)과 단말(1120) 간의 거리의 증감 여부를 결정할 수 있다.
예를 들어, 도 11a를 참고하면, TA1은 랜덤 액세스 채널 그룹(1150) 내의 첫번째 랜덤 액세스 채널인 제0 PRACH(1141)를 통해 단말(1120)로부터 수신한 제1 RA 프리앰블 시퀀스(1121)에 기초하여 기지국(1110)이 측정한 TA 값일 수 있다. 또한, TA2는 랜덤 액세스 채널 그룹(1150) 내의 마지막 랜덤 액세스 채널인 제3 PRACH(1144)를 통해 단말(1420)로부터 수신한 제1 RA 프리앰블 시퀀스(1121)에 기초하여 기지국(1110)이 측정한 TA 값일 수 있다.
예를 들어, 기지국(1110)은 ΔTA가 양수일 경우 단말(1120)과 기지국(1110) 간의 거리가 증가한다고 판단할 수 있다. 반면, 기지국(1110)은 ΔTA가 음수일 경우 단말(1120)과 기지국(1110) 간의 거리가 감소한다고 판단할 수 있다. 또한, 기지국(1110)은 ΔTA에 기초하여 계산되는 초당 시스템 샘플링 수를 통해 단말(1120)의 이동 속도를 결정할 수 있다.
기지국(1110)은 ΔTA에 기초하여 상향링크 전력을 제어할 수 있다. 예를 들어, 기지국(1110)은 ΔTA가 양수인 경우, 상향링크 전송 전력을 증가시킬 수 있다. 또한, 기지국(1110)은 ΔTA가 음수인 경우, 상향링크 전송 전력을 감소시킬 수 있다.
예를 들어, 기지국(1110)은 단말(1120)로 랜덤 액세스 응답 메시지를 전송할 수 있다. 단말(1120)은 기지국(1110)으로부터 랜덤 액세스 응답 메시지를 수신할 수 있다.
랜덤 액세스 응답 메시지는 최초 전송되는 랜덤 액세스 프리앰블로부터 추정되는 제1 TA 값과 최종 전송되는 랜덤 액세스 프리앰블로부터 추정되는 제2 TA 값의 차에 기초하여 상향링크 전송 전력의 세기를 제어하도록 지시하는 상향링크 전송 전력 제어 정보를 포함할 수 있다.
상향링크 전송 전력 제어 정보는 제2 TA 값과 상기 제1 TA 값의 차가 양수일 경우 상향링크 전송 전력의 세기를 기준 전력 세기 보다 증가시킬 것을 지시하는 정보를 포함할 수 있다. 또한, 상향링크 전송 전력 제어 정보는 제2 TA 값과 제1 TA 값의 차가 음수일 경우 상향링크 전송 전력의 세기를 상기 기준 전력 세기 보다 감소시킬 것을 지시하는 정보를 포함할 수 있다.
또는, 랜덤 액세스 응답 메시지는 복수 개의 랜덤 액세스 프리앰블 신호들로부터 추정되는 TA 값들의 평균 값에 기초하여 상향링크 전송 전력의 세기를 제어하도록 지시하는 전송 전력 제어 정보를 포함할 수 있다.
단말(1120)은 기지국(1110)으로부터 수신한 랜덤 액세스 응답 메시지에 기초하여 상향링크 전송 전력의 세기를 제어할 수 있다.
기지국(1110)은 단말(1120)의 이동 속도에 기초하여 단말(1120)의 위치를 추정할 수 있다. 이때, 기지국(1110)은 단말(1120)의 이동 방향에 기초하여 복수 개의 안테나 중 적어도 하나의 안테나를 결정할 수 있다. 또한, 기지국(1110)은 단말(1120)의 이동 방향에 기초하여 단말(1120)의 이동 방향에 위치한 이웃 기지국(미도시)으로 단말(1120)의 핸드오버를 위한 정보를 사전에 전송할 수 있다.
즉, 기지국(1110)은 ΔTA에 기초하여 무선 자원 관리 및 단말(1120)의 이동에 따른 제어를 수행할 수 있다.
도 12a 및 도 12b는 본 발명의 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 랜덤 액세스 신호를 송수신하기 위한 제5 방법을 도시한 개념도이다.
도 12a를 참고하면, 기지국(1210)은 라디오 프레임(1230)에서 시간 축으로 연속적으로 이웃하는 복수 개의 PRACH들(1241 내지 1244)을 하나의 랜덤 액세스 채널 그룹(1250)으로 설정할 수 있다. 기지국(1210)은 랜덤 액세스 채널 그룹(1250)을 지시하는 랜덤 액세스 채널 그룹 설정 정보를 단말(1220)로 전송할 수 있다.
단말(1220)은 기지국(1210)으로부터 수신한 랜덤 액세스 채널 그룹 설정 정보에 기초하여 라디오 프레임(1230)에서 시간 축으로 연속적으로 이웃하는 복수 개의 PRACH들(1241 내지 1244)을 통해 제1 내지 제4 RA 프리앰블 시퀀스들(1221 내지 1224)을 기지국(1210)으로 전송할 수 있다.
기지국(1210)은 프리앰블 신호 검출기를 포함하는 랜덤 액세스 신호 수신기(미도시)를 포함할 수 있다. 기지국(1210)은 랜덤 액세스 신호 수신기를 통과한 제1 내지 제4 RA 프리앰블 시퀀스들(1221 내지 1224) 각각에 대한 SNR 및 TA를 포함하는 파라미터들을 추출할 수 있다.
기지국(1210)은 선택적으로 복수 개의 PRACH들(1241 내지 1244)을 통해 수신한 제1 내지 제4 RA 프리앰블 시퀀스들(1221 내지 1224) 각각을 통해 추출된 TA 값들과 미리 정의된 랜덤 액세스 채널 그룹의 TA 기준값을 비교할 수 있다. 이때, 기지국(1210)은 추출된 각각의 TA 값들과 미리 정의된 TA 기준값의 차가 특정 오차범위 내에 존재할 경우, 제1 내지 제4 RA 프리앰블 시퀀스들(1221 내지 1224)을 특정 단말로부터 요청된 랜덤 액세스 요청 신호로 인지할 수 있다. 이후, 기지국(1210)은 단말(1220)로부터 데이터를 수신하기 위한 상향링크의 동기를 맞추기 위해 단말(1220)의 상향링크 타이밍을 결정할 수 있다.
기지국(1210)은 랜덤 액세스 채널 그룹(1250) 중 시간 축으로 마지막에 위치한 제3 PRACH(1243)를 통해 수신된 제4 RA 프리앰블 시퀀스(1224)로부터 TA 값을 검출 및 추정할 수 있다. 기지국(1210)은 검출 및 추정된 TA 값을 상향링크 타이밍 정렬을 위한 TA 오프셋 값으로 결정할 수 있다. 기지국(1210)은 결정된 TA 오프셋 값을 포함하는 RAR 메시지를 생성할 수 있다. 기지국(1210)은 RAR 메시지를 단말(1220)로 전송할 수 있다. 또한, 기지국(1210)은 랜덤 액세스 채널 그룹(1250) 내의 각 PRACH를 통해 성공적으로 수신된 적어도 하나의 RA 프리앰블 시퀀스에 대응하는 RAR 메시지를 단말(1220)로 전송할 수 있다. 즉, 기지국(1210)은 랜덤 액세스 채널 그룹(1250) 내에서 시간 축으로 마지막에 위치한 제3 PRACH(1243)를 통해 수신한 제4 RA 프리앰블 시퀀스(1224), 또는 가장 최근에 수신을 성공한 RA 프리앰블 시퀀스를 통해 획득한 TA 오프셋 값을 실효값으로 결정할 수 있다. 여기서, RAR 메시지는 상향링크 전력 제어 정보, 및 상향링크 무선 자원 할당 정보를 더 포함할 수 있다.
또한, 기지국(1210)은 단말(1220)의 신속한 상향링크 무선 접속을 위해 선처리가 요구되는 상황일 경우, 랜덤 액세스 채널 그룹(1250) 내에서 시간 축으로 가정 먼저 수신에 성공한 제1 RA 프리앰블 시퀀스(1221)를 통해 검출된 TA 값에 기초하여 TA 오프셋 값을 결정할 수 있다. 이를 통해, 기지국(1210)은 열악한 무선 채널 환경에서 상향링크 무선 접속 속도를 개선할 수 있다.
단말(1220)은 기지국(1210)으로부터 TA 오프셋 값, 상향링크 전력 제어 정보, 및 상향링크 무선 자원 할당 정보를 포함하는 RAR 메시지를 수신할 수 있다. 단말(1220)은 TA 오프셋 값에 기초하여 상향링크 타이밍을 결정할 수 있다. 또한, 단말(1220)은 상향링크 전력 제어 정보에 기초하여 송출 전력을 결정할 수 있다. 또한, 단말(1220)은 상향링크 무선 자원 할당 정보가 지시하는 상향링크 자원을 통해 기지국(1210)으로 각종 메시지를 전송할 수 있다.
도 12b를 참고하면, 기지국(1210)은 라디오 프레임(1230)에서 시간 축으로 불연속적으로 이웃하는 복수 개의 PRACH들(1241 내지 1244)을 하나의 랜덤 액세스 채널 그룹(1250)으로 설정할 수 있다. 기지국(1210)은 랜덤 액세스 채널 그룹(1250)을 지시하는 랜덤 액세스 채널 그룹 설정 정보를 단말(1220)로 전송할 수 있다.
단말(1220)은 기지국(1210)으로부터 수신한 랜덤 액세스 채널 그룹 설정 정보에 기초하여 라디오 프레임(1230)에서 시간 축으로 불연속적으로 이웃하는 복수 개의 PRACH들(1241 내지 1244) 각각을 통해 제1 RA 프리앰블 시퀀스(1221)를 기지국(1210)으로 중복 전송할 수 있다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 기지국 및 단말 간에 사용되는 랜덤 액세스 채널 그룹을 도시한 개념도이다.
도 13을 참고하면, 기지국(1310)은 빔포밍 안테나 또는 복수 개의 RRH들을 이용하여 하나 또는 복수 개의 스팟 빔들을 운용하는 환경을 제공할 수 있다. 여기서, 기지국(1310)은 도 1의 기지국(110)과 동일 또는 유사하게 동작할 수 있다.
예를 들어, 기지국(1310)은 제1 내지 제4 스팟 빔 라디오 프레임들(1331 내지 1334)에 설정된 PRACH들을 통해 단말(720)로부터 복수 개의 RA 프리앰블 시퀀스들(1321 내지 1324)을 수신할 수 있다. 다시 말해, 단말(720)은 제1 내지 제4 스팟 빔 라디오 프레임들(1331 내지 1334)에 설정된 PRACH들을 통해 복수 개의 RA 프리앰블 시퀀스들(1321 내지 1334)을 기지국(1310)으로 전송할 수 있다. 여기서, 제1 내지 제4 스팟 빔 라디오 프레임들(1331 내지 1334) 각각은 제0 내지 제9 심볼들을 포함할 수 있다. 여기서 스팟 빔 라디오 프레임은 스팟 빔이 송수신되는 라디오 프레임을 의미할 수 있다.
이때, 기지국(1310)은 제1 내지 제4 스팟 빔 라디오 프레임들(1331 내지 1334)에 설정된 PRACH들의 일부를 그룹핑하여 랜덤 액세스 채널 그룹들(1341 내지 1348)을 설정할 수 있다.
예를 들어, 기지국(1310)은 서로 다른 복수 개의 스팟 빔 라디오 프레임들에서 시간 축에 대해 연속적으로 이웃하는 무선 자원에 설정된 랜덤 액세스 채널들을 하나의 랜덤 액세스 채널 그룹으로 설정할 수 있다. 예를 들어, 기지국(1310)은 제1 스팟 빔 라디오 프레임의 제6 심볼에 설정된 PRACH, 제2 스팟 빔 라디오 프레임의 제7 심볼에 설정된 PRACH, 제3 스팟 빔 라디오 프레임의 제8 심볼에 설정된 PRACH, 및 제4 스팟 빔 라디오 프레임의 제9 심볼에 설정된 PRACH를 그룹핑하여 제1 랜덤 액세스 채널 그룹(1341)으로 설정할 수 있다.
또한, 기지국(1310)은 서로 다른 복수 개의 스팟 빔 라디오 프레임들에서 시간 축에 대해 불연속적으로 이웃하는 무선 자원에 설정된 랜덤 액세스 채널들을 하나의 랜덤 액세스 채널 그룹으로 설정할 수 있다. 예를 들어, 기지국(1310)은 제1 스팟 빔 라디오 프레임의 제1 심볼에 설정된 PRACH, 제2 스팟 빔 라디오 프레임의 제3 심볼에 설정된 PRACH, 제3 스팟 빔 라디오 프레임의 제5 심볼에 설정된 PRACH, 및 제4 스팟 빔 라디오 프레임의 제7 심볼에 설정된 PRACH를 그룹핑하여 제2 랜덤 액세스 채널 그룹(1342)으로 설정할 수 있다.
또한, 기지국(1310)은 서로 다른 복수 개의 스팟 빔 라디오 프레임들에서 주파수 축에 대해 연속적으로 이웃하는 무선 자원에 설정된 랜덤 액세스 채널들을 하나의 랜덤 액세스 채널 그룹으로 설정할 수 있다. 예를 들어, 기지국(1310)은 제1 스팟 빔 라디오 프레임의 제2 심볼에 설정된 PRACH, 제2 스팟 빔 라디오 프레임의 제2 심볼에 설정된 PRACH, 제3 스팟 빔 라디오 프레임의 제2 심볼에 설정된 PRACH, 및 제4 스팟 빔 라디오 프레임의 제2 심볼에 설정된 PRACH를 그룹핑하여 제3 랜덤 액세스 채널 그룹(1343)으로 설정할 수 있다.
또한, 기지국(1310)은 서로 다른 복수 개의 스팟 빔 라디오 프레임들에서 주파수 축에 대해 불연속적으로 이웃하는 무선 자원에 설정된 랜덤 액세스 채널들을 하나의 랜덤 액세스 채널 그룹으로 설정할 수 있다. 예를 들어, 기지국(1310)은 제1 스팟 빔 라디오 프레임의 제4 심볼에 설정된 PRACH, 및 제2 스팟 빔 라디오 프레임의 제4 심볼에 설정된 PRACH를 그룹핑하여 제4 랜덤 액세스 채널 그룹(1344)으로 설정할 수 있다.
또한, 기지국(1310)은 서로 다른 복수 개의 스팟 빔 라디오 프레임들에서 시간 축 및 주파수 축에 대해 동일한 무선 자원에 설정된 랜덤 액세스 채널들을 하나의 랜덤 액세스 채널 그룹으로 설정할 수 있다. 예를 들어, 기지국(1310)은 제1 스팟 빔 라디오 프레임의 제9 심볼에 설정된 PRACH, 및 제2 스팟 빔 라디오 프레임의 제9 심볼에 설정된 PRACH를 그룹핑하여 제5 랜덤 액세스 채널 그룹(1345)으로 설정할 수 있다.
또한, 기지국(1310)은 동일한 스팟 빔 라디오 프레임에서 시간 축으로 연속적으로 이웃하는 무선 자원에 설정된 랜덤 액세스 채널들을 하나의 랜덤 액세스 채널 그룹으로 설정할 수 있다. 예를 들어, 기지국(1310)은 제4 스팟 빔 라디오 프레임의 제3 내지 제6 심볼들에 각각 설정된 PRACH들을 그룹핑하여 제6 랜덤 액세스 채널 그룹(1346)으로 설정할 수 있다.
또한, 기지국(1310)은 동일한 스팟 빔 라디오 프레임에서 시간 축으로 불연속적으로 이웃하는 무선 자원에 설정된 랜덤 액세스 채널들을 하나의 랜덤 액세스 채널 그룹으로 설정할 수 있다. 예를 들어, 기지국(1310)은 제3 스팟 빔 라디오 프레임의 제3 심볼, 제5 심볼, 제7 심볼, 및 제9 심볼 각각에 설정된 PRACH들을 그룹핑하여 제7 랜덤 액세스 채널 그룹(1347)으로 설정할 수 있다.
또한, 기지국(1310)은 동일한 스팟 빔 라디오 프레임에서 주파수 축에 대해 연속 또는 불연속적으로 이웃하는 무선 자원에 설정된 랜덤 액세스 채널들을 하나의 랜덤 액세스 채널 그룹으로 설정할 수 있다. 예를 들어, 기지국(1310)은 제1 스팟 빔 라디오 프레임의 제0 심볼에 설정된 복수 개의 PRACH들을 그룹핑하여 제8 랜덤 액세스 채널 그룹(1348)으로 설정할 수 있다.
이때, 단말(1320)은 제1 내지 제8 랜덤 액세스 채널 그룹들(1341 내지 1348) 중 적어도 하나의 랜덤 액세스 채널 그룹들을 통해 복수 개의 RA 프리앰블 시퀀스들(1321 내지 1324)을 기지국(1310)으로 전송할 수 있다.
기지국(1310) 및 단말(1320)은 랜덤 액세스 채널의 구성, 랜덤 액세스 프리앰블 시퀀스의 결정, 랜덤 액세스 신호의 송수신, 및 랜덤 액세스 신호의 검출과 무선 접속 제어 순으로 랜덤 액세스 절차를 수행할 수 있다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 랜덤 액세스 신호를 송수신하기 위한 제6 방법을 도시한 개념도이다.
도 14를 참고하면, 기지국(1410)은 빔포밍 안테나 또는 복수 개의 RRH들을 이용하여 하나 또는 복수 개의 스팟 빔들(1430 내지 1460)을 통해 단말(1420)과 데이터를 송수신할 수 있다. 여기서, 기지국(1410)은 도 13의 기지국(1310)과 동일 또는 유사하게 동작할 수 있다. 또한, 복수 개의 스팟 빔들(1430 내지 1460)은 도 13의 복수 개의 스팟 빔들(1331 내지 1334)과 동일 또는 유사할 수 있다. 또한, 단말(1420)은 도 13의 단말(1320)과 동일 또는 유사하게 동작할 수 있다.
예를 들어, 기지국(1410)은 복수 개의 스팟 빔 라디오 프레임들(1430 내지 1460)에 설정된 PRACH들을 이용하여 제1 랜덤 액세스 채널 그룹(1470) 및 제2 랜덤 액세스 채널 그룹(1480)을 설정할 수 있다. 여기서, 제1 랜덤 액세스 채널 그룹(1470) 및 제2 랜덤 액세스 채널 그룹(1480) 각각은 도 13의 제1 랜덤 액세스 채널 그룹(1341) 및 제2 랜덤 액세스 채널 그룹(1342)와 동일 또는 유사할 수 있다.
기지국(1410)은 제1 랜덤 액세스 채널 그룹(1470) 및 제2 랜덤 액세스 채널 그룹(1480) 각각을 지시하는 제1 랜덤 액세스 채널 그룹 정보 및 제2 랜덤 액세스 채널 그룹 정보를 단말(1420)로 전송할 수 있다. 단말(1420)은 기지국(1410)으로부터 수신한 제1 랜덤 액세스 채널 그룹 정보 및 제2 랜덤 액세스 채널 그룹 정보에 기초하여 복수 개의 RA 프리앰블 시퀀스들(1421 및 1422)을 기지국(1410)으로 전송할 수 있다.
예를 들어, 단말(1420)은 제1 랜덤 액세스 채널 그룹 정보에 기초하여 제1 스팟 빔 라디오 프레임(1430)의 제6 서브프레임에 설정된 제6 PRACH(1436), 제2 스팟 빔 라디오 프레임(1440)의 제7 서브프레임에 설정된 제7 PRACH(1447), 제3 스팟 빔 라디오 프레임(1440)의 제8 서브프레임에 설정된 제8 PRACH(1458), 및 제4 스팟 빔 라디오 프레임(1460)의 제9 서브프레임에 설정된 제9 PRACH(1469) 각각을 통해 제1 RA 프리앰블 시퀀스(1421)를 기지국으로 중복 전송할 수 있다.
또한, 단말(1420)은 제1 랜덤 액세스 채널 그룹 정보에 기초하여 제1 스팟 빔 라디오 프레임(1430)의 제1 서브프레임에 설정된 제1 PRACH(1431), 제2 스팟 빔 라디오 프레임(1440)의 제3 서브프레임에 설정된 제3 PRACH(1443), 제3 스팟 빔 라디오 프레임(1440)의 제5 서브프레임에 설정된 제5 PRACH(1455), 및 제4 스팟 빔 라디오 프레임(1460)의 제7 서브프레임에 설정된 제7 PRACH(1467) 각각을 통해 제2 RA 프리앰블 시퀀스(1422)를 기지국으로 중복 전송할 수 있다.
기지국(1410)은 프리앰블 신호 검출기를 포함하는 랜덤 액세스 신호 수신기(미도시)를 포함할 수 있다. 기지국(1410)은 랜덤 액세스 신호 수신기를 통과한 복수 개의 제1 RA 프리앰블 시퀀스(1421)들 및 복수 개의 제2 RA 프리앰블 시퀀스(1422)들 각각에 대한 SNR 및 TA를 포함하는 파라미터들을 추출할 수 있다. 또한, 기지국(1410)은 랜덤 액세스 신호 수신기를 통과한 복수 개의 제1 RA 프리앰블 시퀀스(1421)들의 성능을 향상시키기 위해 제1 랜덤 액세스 채널 그룹(1470)을 통해 수신된 복수 개의 제1 RA 프리앰블 시퀀스(1421)들을 결합할 수 있다. 또한, 기지국(1410)은 제2 랜덤 액세스 채널 그룹(1480)을 통해 수신된 복수 개의 제2 RA 프리앰블 시퀀스(1422)들을 결합할 수 있다.
기지국(1410)은 선택적으로 제1 랜덤 액세스 채널 그룹(1470)을 통해 수신된 제1 RA 프리앰블 시퀀스(1421)들에 대해 추출된 TA 값과 미리 정의된 랜덤 액세스 채널 그룹의 TA 기준값을 비교할 수 있다. 또한, 기지국(1410)은 선택적으로 제2 랜덤 액세스 채널 그룹(1480)을 통해 수신된 제2 RA 프리앰블 시퀀스(1422)들에 대해 추출된 TA 값과 미리 정의된 랜덤 액세스 채널 그룹의 TA 기준값을 비교할 수 있다. 이때, 기지국(1410)은 추출된 각각의 TA 값과 미리 정의된 TA 기준값의 차가 특정 오차범위 내에 존재할 경우, 추출된 각각의 TA 값에 대응하는 제1 RA 프리앰블 시퀀스(1421) 및 제2 RA 프리앰블 시퀀스(1422)를 특정 단말로부터 요청된 랜덤 액세스 요청 신호로 인지할 수 있다. 기지국(1410)은 단말(1420)로부터 데이터를 수신하기 위한 상향링크의 동기를 맞추기 위해 각각의 PRACH에 대응하는 스팟 빔의 상향링크 전송 타이밍을 결정할 수 있다.
기지국(1410)은 제1 랜덤 액세스 채널 그룹(1460) 및 제2 랜덤 액세스 채널 그룹(1470) 내의 각각의 PRACH들을 통해 수신한 신호 중 신호 감도가 가장 높은 신호에 대응하는 스팟 빔을 결정할 수 있다. 기지국(1410)은 신호 감도가 가장 높은 신호에 대응하는 스팟 빔을 통해 상향링크 타이밍을 결정하기 위한 TA 오프셋 값을 포함하는 RAR 메시지를 단말(1420)로 전송할 수 있다. 또는 기지국(1410)은 수신을 성공한 신호에 대응하는 특정 스팟 빔을 통해 RAR 메시지를 단말(1420)로 전송할 수 있다. RAR 메시지는 상향링크 무선 자원 할당 정보를 포함할 수 있다.
또한, 기지국(1410)은 단말(1420)의 신속한 상향링크 무선 접속을 위해 선처리가 요구되는 상황일 경우, 제1 랜덤 액세스 채널 그룹(1460) 및 제2 랜덤 액세스 채널 그룹(1470) 내의 PRACH들을 통해 수신되는 RA 프리앰블 시퀀스들 중 가장 먼저 수신된 RA 프리앰블 시퀀스를 통해 검출된 TA 값에 기초하여 TA 오프셋 값을 결정할 수 있다. 기지국(1410)은 단말(1420)로부터 RA 프리앰블 시퀀스를 성공적으로 수신한 스팟 빔을 결정할 수 있다. 기지국(1410)은 TA 오프셋 값, 상향링크 전력 제어 정보, 및 상향링크 무선 자원 할당 정보를 포함하는 RAR 메시지를 RA 프리앰블 시퀀스를 성공적으로 수신한 스팟 빔을 통해 단말(1420)로 전송할 수 있다. 이를 통해, 기지국(1410)은 열악한 무선 채널 환경에서 상향링크 무선 접속 속도를 개선할 수 있다.
단말(1420)은 기지국(1410)으로부터 TA 오프셋 값, 상향링크 전력 제어 정보, 및 상향링크 무선 자원 할당 정보를 포함하는 RAR 메시지를 수신할 수 있다. 단말(1420)은 TA 오프셋 값에 기초하여 상향링크 스팟 빔에 대응하는 상향링크 타이밍을 결정할 수 있다. 또한, 단말(1420)은 상향링크 전력 제어 정보에 기초하여 송출 전력을 결정할 수 있다. 또한, 단말(1420)은 상향링크 무선 자원 할당 정보가 지시하는 스팟 빔의 상향링크 자원을 통해 기지국(1410)으로 각종 메시지를 전송할 수 있다. 특히, 단말(1420)이 멀티 빔을 동시에 전송할 수 있는 경우, 멀티 빔을 통해 기지국(1410)과 데이터를 송수신할 수 있다.
기지국(1410)은 서로 다른 스팟 빔 라디오 프레임들 각각의 랜덤 액세스 채널로 구성되는 랜덤 액세스 채널 그룹에서, 첫번째 랜덤 액세스 채널을 통해 단말(1420)로부터 수신된 RA 프리앰블 시퀀스로부터 측정된 TA 값인 TA1과 마지막 랜덤 액세스 채널을 통해 단말(1420)로부터 수신된 RA 프리앰블 시퀀스로부터 측정된 TA 값 TA2의 차 ΔTA(TA2-TA1)에 기초하여 기지국(1410)과 단말(1420) 간의 거리의 증감 여부를 결정할 수 있다.
예를 들어, TA1은 제1 랜덤 액세스 채널 그룹(1470) 내의 첫번째 랜덤 액세스 채널인 제1 스팟 빔 라디오 프레임(1430)의 제6 PRACH(1436)를 통해 단말(1420)로부터 수신한 제1 RA 프리앰블 시퀀스(1421)에 기초하여 기지국(1410)이 측정한 TA 값일 수 있다. 또한, TA2는 제1 랜덤 액세스 채널 그룹(1470) 내의 마지막 랜덤 액세스 채널인 제4 스팟 빔 라디오 프레임(1460)의 제9 PRACH(1469)를 통해 단말(1420)로부터 수신한 제1 RA 프리앰블 시퀀스(1421)에 기초하여 기지국(1410)이 측정한 TA 값일 수 있다.
예를 들어, 기지국(1410)은 ΔTA가 양수일 경우 단말(1420)과 기지국(1410) 간의 거리가 증가한다고 판단할 수 있다. 반면, 기지국(1410)은 ΔTA가 음수일 경우 단말(1420)과 기지국(1410) 간의 거리가 감소한다고 판단할 수 있다. 또한, 기지국(1410)은 ΔTA에 기초하여 계산되는 초당 시스템 샘플링 수를 통해 단말(1420)의 이동 속도를 결정할 수 있다.
기지국(1410)은 ΔTA에 기초하여 상향링크 전력을 제어할 수 있다. 예를 들어, 기지국(1410)은 ΔTA가 양수인 경우, 상향링크 전송 전력을 증가시킬 수 있다. 또한, 기지국(1410)은 ΔTA가 음수인 경우, 상향링크 전송 전력을 감소시킬 수 있다.
예를 들어, 기지국(1410)은 단말(1420)로 랜덤 액세스 응답 메시지를 전송할 수 있다. 단말(1420)은 기지국(1410)으로부터 랜덤 액세스 응답 메시지를 수신할 수 있다.
랜덤 액세스 응답 메시지는 최초 전송되는 랜덤 액세스 프리앰블로부터 추정되는 제1 TA 값과 최종 전송되는 랜덤 액세스 프리앰블로부터 추정되는 제2 TA 값의 차에 기초하여 상향링크 전송 전력의 세기를 제어하도록 지시하는 상향링크 전송 전력 제어 정보를 포함할 수 있다.
상향링크 전송 전력 제어 정보는 제2 TA 값과 상기 제1 TA 값의 차가 양수일 경우 상향링크 전송 전력의 세기를 기준 전력 세기 보다 증가시킬 것을 지시하는 정보를 포함할 수 있다. 또한, 상향링크 전송 전력 제어 정보는 제2 TA 값과 제1 TA 값의 차가 음수일 경우 상향링크 전송 전력의 세기를 상기 기준 전력 세기 보다 감소시킬 것을 지시하는 정보를 포함할 수 있다.
또는, 랜덤 액세스 응답 메시지는 복수 개의 랜덤 액세스 프리앰블 신호들로부터 추정되는 TA 값들의 평균 값에 기초하여 상향링크 전송 전력의 세기를 제어하도록 지시하는 전송 전력 제어 정보를 포함할 수 있다.
단말(1420)은 기지국(1410)으로부터 수신한 랜덤 액세스 응답 메시지에 기초하여 상향링크 전송 전력의 세기를 제어할 수 있다.
기지국(1410)은 단말(1420)의 이동 속도에 기초하여 단말(1420)의 위치를 추정할 수 있다. 이때, 기지국(1410)은 단말(1420)의 이동 방향에 기초하여 복수 개의 안테나 중 적어도 하나의 안테나를 결정할 수 있다. 또한, 기지국(1410)은 단말(1420)의 이동 방향에 기초하여 단말(1420)의 이동 방향에 위치한 이웃 기지국(미도시)으로 단말(1420)의 핸드오버를 위한 정보를 사전에 전송할 수 있다.
즉, 기지국(1410)은 ΔTA에 기초하여 무선 자원 관리 및 단말(1420)의 이동에 따른 제어를 수행할 수 있다.
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 랜덤 액세스 신호를 송수신하기 위한 제7 방법을 도시한 개념도이다.
도 15를 참고하면, 기지국(1510)은 빔포밍 안테나 또는 복수 개의 RRH들을 이용하여 하나 또는 복수 개의 스팟 빔들(1530 내지 1560)을 통해 단말(1520)과 데이터를 송수신할 수 있다. 여기서, 기지국(1510)은 도 14의 기지국(1410)과 동일 또는 유사하게 동작할 수 있다. 또한, 복수 개의 스팟 빔들(1530 내지 1560)은 도 14의 복수 개의 스팟 빔들(1430 내지 1460)과 동일 또는 유사할 수 있다. 또한, 단말(1520)은 도 14의 단말(1420)과 동일 또는 유사하게 동작할 수 있다.
예를 들어, 기지국(1510)은 복수 개의 스팟 빔 라디오 프레임들(1530 내지 1560)에 설정된 PRACH들을 이용하여 제1 랜덤 액세스 채널 그룹(1570) 및 제2 랜덤 액세스 채널 그룹(1580)을 설정할 수 있다. 여기서, 제1 랜덤 액세스 채널 그룹(1570) 및 제2 랜덤 액세스 채널 그룹(1580) 각각은 도 14의 제1 랜덤 액세스 채널 그룹(1460) 및 제2 랜덤 액세스 채널 그룹(1470)과 동일 또는 유사할 수 있다.
기지국(1510)은 제1 랜덤 액세스 채널 그룹(1570) 및 제2 랜덤 액세스 채널 그룹(1580) 각각을 지시하는 제1 랜덤 액세스 채널 그룹 정보 및 제2 랜덤 액세스 채널 그룹 정보를 단말(1520)로 전송할 수 있다. 단말(1520)은 기지국(1510)으로부터 수신한 제1 랜덤 액세스 채널 그룹 정보 및 제2 랜덤 액세스 채널 그룹 정보에 기초하여 복수 개의 RA 프리앰블 시퀀스들(1521 내지 1528)을 기지국(1510)으로 전송할 수 있다.
예를 들어, 단말(1520)은 제1 랜덤 액세스 채널 그룹 정보에 기초하여 제1 스팟 빔 라디오 프레임(1530)의 제6 서브프레임에 설정된 제6 PRACH(1536)를 통해 제1 RA 프리앰블 시퀀스(1421)를 기지국으로 전송할 수 있다. 또한, 단말(1520)은 제1 랜덤 액세스 채널 그룹 정보에 기초하여 제2 스팟 빔 라디오 프레임(1540)의 제7 서브프레임에 설정된 제7 PRACH(1547)를 통해 제2 RA 프리앰블 시퀀스(1522)를 기지국으로 전송할 수 있다. 또한, 단말(1520)은 제1 랜덤 액세스 채널 그룹 정보에 기초하여 제3 스팟 빔 라디오 프레임(1540)의 제8 서브프레임에 설정된 제8 PRACH(1558)를 통해 제3 RA 프리앰블 시퀀스(1523)를 기지국으로 전송할 수 있다. 또한, 단말(1520)은 제1 랜덤 액세스 채널 그룹 정보에 기초하여 제4 스팟 빔 라디오 프레임(1560)의 제9 서브프레임에 설정된 제9 PRACH(1569)를 통해 제4 RA 프리앰블 시퀀스(1524)를 기지국으로 전송할 수 있다.
또한, 단말(1520)은 제1 랜덤 액세스 채널 그룹 정보에 기초하여 제1 스팟 빔 라디오 프레임(1530)의 제1 서브프레임에 설정된 제1 PRACH(1531)를 통해 제1 RA 프리앰블 시퀀스(1525)를 기지국으로 전송할 수 있다. 또한, 단말(1520)은 제1 랜덤 액세스 채널 그룹 정보에 기초하여 제2 스팟 빔 라디오 프레임(1540)의 제3 서브프레임에 설정된 제3 PRACH(1543)를 통해 제2 RA 프리앰블 시퀀스(1526)를 기지국으로 전송할 수 있다. 또한, 단말(1520)은 제1 랜덤 액세스 채널 그룹 정보에 기초하여 제3 스팟 빔 라디오 프레임(1540)의 제5 서브프레임에 설정된 제5 PRACH(1555)를 통해 제3 RA 프리앰블 시퀀스(1527)를 기지국으로 전송할 수 있다. 또한, 단말(1520)은 제1 랜덤 액세스 채널 그룹 정보에 기초하여 제4 스팟 빔 라디오 프레임(1560)의 제7 서브프레임에 설정된 제7 PRACH(1567)를 통해 제4 RA 프리앰블 시퀀스(1528)를 기지국으로 전송할 수 있다.
이후의 기지국(1510) 및 단말(1520)의 동작은 도 14의 기지국(1410) 및 단말(1420)의 동작과 동일 또는 유사할 수 있다.
본 발명에 따른 방법들은 다양한 컴퓨터 수단을 통해 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위해 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다.
컴퓨터 판독 가능 매체의 예에는 롬(rom), 램(ram), 플래시 메모리(flash memory) 등과 같이 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러(compiler)에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터(interpreter) 등을 사용해서 컴퓨터에 의해 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상술한 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 적어도 하나의 소프트웨어 모듈로 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.