KR101781724B1 - 압축 센싱을 이용한 랜덤 액세스 제어 방법 및 장치 - Google Patents

압축 센싱을 이용한 랜덤 액세스 제어 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

압축 센싱을 이용한 랜덤 액세스 제어 방법 및 장치가 개시된다. 기지국에 속하는 복수의 사용자 단말들을 대상으로 압축 센싱을 이용하여 랜덤 액세스를 제어하는 방법은, 다중 접속을 요청한 복수의 사용자 단말들 각각을 식별하기 위한 비직교 시퀀스들(sequence)을 포함하는 시퀀스 행렬을 생성하는 단계, 상기 복수의 사용자 단말들 각각에 상기 시퀀스 행렬에 포함된 서로 다른 시퀀스를 할당하는 단계, 상기 복수의 사용자 단말들 중 적어도 하나의 단말로부터 랜덤 액세스를 요청하는 프리앰블(preamble)에 해당하는 시퀀스를 수신하는 단계, 및 수신된 상기 시퀀스에 기초하여 랜덤 액세스를 요청한 사용자 단말에 랜덤 액세스가 완료되었음을 나타내는 메시지를 전달하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

압축 센싱을 이용한 랜덤 액세스 제어 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR CONTROLLING RANDOM ACCESS BASED ON COMPRESSED SENSING}
본 발명은 무선 통신 시스템에서 복수의 사용자 단말들이 다중 접속을 할 때 발생하는 충돌을 회피하는 기술에 관한 것이다.
과학 기술이 급속도로 변화함에 따라, 과학기술의 발전은 일상 생활 환경 속에서 곳곳이 적용되고 있다. 특히, 스마트폰(smart phone), 태블릿(tablet) PC, 블루투스(Bluetooth) 기기 등이 많은 사용자에게 이용되는 데 큰 기여를 하고 있으며, 사용자들이 다양한 단말 장치들을 이용함에 따라 무선 통신의 기술들도 괄목할 만한 발전을 이루었다. 예를 들어, 유비쿼터스(Ubiquitous), M2M(Machine to Machine), 사물인터넷(Internet Of Things: IOT) 등의 분야에서 다양한 무선 통신 기술이 이용되고 있다.
특히, 무선 통신 시스템에서는 복수의 사용자 단말들이 동시에 접속하고, 데이터 전송 시 발생하는 여러 문제점들이 존재한다. 예를 들어, 동시에 여러 단말들이 통신함에 따라 각 단말에서의 간섭신호가 증가하게 되고, 결국 송신 신호의 크기가 간섭 신호와 잡음에 비해 상대적으로 낮은 비율로 수신되게 된다. 이로 인해, 정보전송의 성공 확률이 낮아지는 문제가 발생한다.
또한, IEEE 802.11, IEEE 802.16, IEEE 802.15 기반의 무선 통신 시스템의 경우, 각 단말들이 데이터를 전송하기 전에 접속을 위한 경쟁 접속 구간에서 충돌될 확률이 높아지고, 결국, 다중 접속 지연 시간을 증가시키는 문제가 발생한다. 특히, 초기 접속 지연 시간은 정보의 중요도에 따라 처리하기 위해서 가능한 낮출 필요가 있다. 예를 들어, IEEE 802.11에서는 CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoid)를 기반으로 초기 접속 지연 시간을 감소시킨다. 즉, 데이터를 전송하기 전에 RTS/CTS(Request To Send/Clear To Send) 신호를 보냄으로써 충돌을 회피한다. LTE(Long Term Evolution)에서는 접속하는 채널과 데이터를 보내는 채널을 분리하여 랜덤 액세스(Random Access)를 수행함으로써 다중 접속에 따른 충돌을 회피한다.
이처럼, CSMA/CA 또는 RTS/CTS를 이용하여 다중접속에 따른 충돌을 어느 정도 회피 가능했으나, 사물인터넷(IoT) 및 M2M과 같이 무수히 많은 사용자 단말들이 동시에 접속하는 경우, 데이터를 전송하는 단말들 간의 충돌을 회피하는데 한계가 존재한다. 예를 들어, LTE의 경우, 사용자 단말은 프리앰블(preamble) 64개 중 하나를 임의로 선택하여 기지국으로의 접속을 시도한다. 이때, 동시에 접속을 시도하는 사용자 단말들이 30개 이상인 경우, 각 단말에서 동일한 프리앰블이 선택될 확률이 높아진다. 이로 인해, 최소한 하나 이상의 단말에서 충돌을 회피하기 어려우며, 결국 다중접속 지연시간을 길게 늘리는 요인이 된다.
따라서, 64개의 제한된 프리앰블을 이용하지 않고도 사물인터넷, M2M 등의 무선 통신 환경에서 다중 접속으로 인한 충돌을 회피하는 기술이 요구된다.
[1] G. Bianchi, "Performance analysis of the IEEE 802.11 distributed coordination function," IEEE J. Sel. Areas Communication., vol. 18, no. 3, pp. 535-547, Mar. 2000. [2] A. K. Fletcher, S. Rangan, and V. K. Goyal, "A sparsity detection framework for on-off random access channels," in Proc. IEEE ISIT, Seoul, Korea, Jun./Jul. 2009, pp. 169-173. [3] M. J. Wainwright, "Sharp thresholds for high-dimensional and noisy sparsity recovery using l1-constrained quadratic programming," IEEE Trans. Inf. Theory, vol. 55, no. 5, pp. 2183-2202, May 2009. [4] J. P. Hong, W. Choi, B.D. Rao, "Sparsity controlled random multiple access with compressed sensing," IEEE Trans. Wireless Communications, vol. 14, no. 2, pp. 998-1010, Feb. 2015.
본 발명은 무선 통신 환경에서 무수히 많은 사용자 단말들이 동시에 기지국에 접속을 요청하더라도 단말들 간의 충돌을 회피하는 기술에 관한 것이다.
또한, 본 발명은, 접속 요청을 위해 사용자 단말에서 기지국으로 프리앰블을 전송하는 채널인 물리 랜덤 액세스 채널(Physical Random Access Channel, PRACH)의 주기를 접속 요청한 사용자의 수에 따라 동적으로 설정하는 기술에 관한 것이다.
기지국에 속하는 복수의 사용자 단말들을 대상으로 압축 센싱을 이용하여 랜덤 액세스를 제어하는 방법은, 다중 접속을 요청한 복수의 사용자 단말들 각각을 식별하기 위한 비직교 시퀀스들(sequence)을 포함하는 시퀀스 행렬을 생성하는 단계, 상기 복수의 사용자 단말들 각각에 상기 시퀀스 행렬에 포함된 서로 다른 시퀀스를 할당하는 단계, 상기 복수의 사용자 단말들 중 적어도 하나의 단말로부터 랜덤 액세스를 요청하는 프리앰블(preamble)에 해당하는 시퀀스를 수신하는 단계, 및 수신된 상기 시퀀스에 기초하여 랜덤 액세스를 요청한 사용자 단말에 랜덤 액세스가 완료되었음을 나타내는 메시지를 전달하는 단계를 포함할 수 있다.
일측면에 따르면, 상기 시퀀스 행렬에 포함된 서로 다른 시퀀스를 할당하는 단계는, 상기 시퀀스 행렬에 포함된 시퀀스들 중 컬럼(column) 별 시퀀스를 각 사용자 단말에 할당할 수 있다.
다른 측면에 따르면, 상기 랜덤 액세스가 완료되었음을 나타내는 메시지를 전달하는 단계는, 상기 복수의 사용자 단말들 중 동시에 랜덤 액세스를 요청한 단말의 수가 기정의된 임계값 미만이면, 단말의 채널 정보에 기초하여 복수의 사용자 단말들 중 상기 랜덤 액세스를 요청하는 프리앰블을 전송한 단말을 결정할 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 시퀀스 행렬에 포함된 각 벡터들은 가우시안 분포(Gaussian Distribution)를 따르는 랜덤 변수일 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 랜덤 액세스가 완료되었음을 나타내는 메시지는, RRC 연결 설정(Radio Resource Control Connection Setup) 메시지를 나타낼 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 시퀀스 행렬에 포함된 서로 다른 시퀀스를 할당하는 단계는, 상기 랜덤 액세스를 요청하는 사용자 단말의 수에 기초하여 물리 랜덤 액세스 채널(Physical Random Access Channel)의 시간 주기를 동적으로 제어하고, 상기 프리앰블(preamble)에 해당하는 시퀀스를 수신하는 단계는, 상기 물리 랜덤 액세스 채널을 통해 상기 프리앰블에 해당하는 시퀀스를 수신할 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 랜덤 액세스를 요청하는 프리앰블(preamble)에 해당하는 시퀀스를 수신하는 단계는, 상기 랜덤 액세스를 요청하는 프리앰블(preamble)에 해당하는 시퀀스를 요청한 사용자 단말에서 접속 충돌이 발생함에 따라, 기정의된 백오프(backoff time) 시간 이후에 해당 사용자 단말로부터 상기 프리앰블에 해당하는 시퀀스를 다시 수신할 수 있다.
복수의 사용자 단말들을 대상으로 압축 센싱을 이용하여 랜덤 액세스를 제어하는 랜덤 액세스 제어 장치는, 다중 접속을 요청한 복수의 사용자 단말들 각각을 식별하기 위한 비직교 시퀀스들(sequence)을 포함하는 시퀀스 행렬을 생성하는 행렬 생성부, 상기 복수의 사용자 단말들 각각에 상기 시퀀스 행렬에 포함된 서로 다른 시퀀스를 할당하는 시퀀스 할당부, 및 상기 복수의 사용자 단말들 중 적어도 하나의 단말로부터 랜덤 액세스를 요청하는 프리앰블(preamble)에 해당하는 시퀀스를 수신하고, 수신된 상기 시퀀스에 기초하여 랜덤 액세스를 요청한 사용자 단말에 랜덤 액세스가 완료되었음을 나타내는 메시지를 전달하는 정보 송수신부를 포함할 수 있다.
일측면에 따르면, 상기 시퀀스 할당부는, 상기 시퀀스 행렬에 포함된 시퀀스들 중 컬럼(column) 별 시퀀스를 각 사용자 단말에 할당할 수 있다.
다른 측면에 따르면, 상기 정보 송수신부는, 상기 복수의 사용자 단말들 중 동시에 랜덤 액세스를 요청한 단말의 수가 기정의된 임계값 미만이면, 단말의 채널 정보에 기초하여 복수의 사용자 단말들 중 상기 랜덤 액세스를 요청하는 프리앰블을 전송한 단말을 결정할 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 시퀀스 할당부는, 상기 랜덤 액세스를 요청하는 사용자 단말의 수에 기초하여 물리 랜덤 액세스 채널(Physical Random Access Channel)의 시간 주기를 동적으로 제어하고, 상기 정보 송수신부는, 상기 물리 랜덤 액세스 채널을 통해 상기 프리앰블에 해당하는 시퀀스를 수신할 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 정보 송수신부는, 상기 랜덤 액세스를 요청하는 프리앰블(preamble)에 해당하는 시퀀스를 요청한 사용자 단말에서 접속 충돌이 발생함에 따라, 기정의된 백오프(backoff time) 시간 이후에 해당 사용자 단말로부터 상기 프리앰블에 해당하는 시퀀스를 다시 수신할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 압축 센싱을 이용하여 랜덤 액세스를 제공함으로써, 무선 통신 환경에서 무수히 많은 사용자 단말들이 동시에 기지국에 접속을 요청하더라도 다중 접속으로 인한 단말들 간의 충돌 확률을 감소시키고, 평균 다중접속 처리 지연 시간을 감소시킬 수 있다.
또한, 본 발명은, 접속 요청을 위해 사용자 단말에서 기지국으로 프리앰블을 전송하는 채널인 물리 랜덤 액세스 채널(Physical Random Access Channel, PRACH)의 주기를 접속 요청한 사용자의 수에 따라 동적으로 설정함으로써, 접속 지연 시간을 감소시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 있어서, 기지국 및 기지국에 속하는 복수의 사용자 단말들을 나타낸 도면이다.
도 2는 기지국과 복수의 사용자 단말들 간의 LTE 랜덤 액세스 제어를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 있어서, 압축 센싱을 이용하여 랜덤 액세스를 제어하는 동작을 설명하기 위해 제공되는 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 있어서, 랜덤 액세스 제어 장치의 구성을 도시한 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 있어서, 기지국과 복수의 사용자 단말들 간의 랜덤 액세스가 압축 센싱을 이용하여 제어되는 네트워크 환경을 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
본 발명은 압축 센싱을 이용하여 랜덤 액세스(Random Access)를 제어하는 기술에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 CSMA/CA 기반으로 랜덤 액세스를 수행하는 것이 아닌, 압축 센싱을 이용하여 사용자 단말들을 식별하는 시퀀스들을 이용함으로써, 무수히 많은 사용자 단말들에서 기지국으로 랜덤 액세스를 동시에 요청하더라도 다중 접속에 따른 충돌을 회피하는 기술에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 랜덤 액세스를 요청하기 위해 프리앰블(Preamble)을 전송하는 채널인 물리 랜덤 액세스 채널(Physical Random Access Channel, PRACH)을 주기적으로 이용하는 것이 아니라, 접속하고자 하는 사용자 단말의 수에 기초하여 PRACH의 주기를 동적으로 변경하는 기술에 관한 것이다.
본 발명의 실시예들에서, 랜덤 액세스를 요청한 복수의 사용자 단말들 간의충돌이 감소하도록 압축 센싱을 이용하여 랜덤 액세스 제어를 수행하는 랜덤 액세스 제어 장치는 기지국에 의해 수행될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 있어서, 기지국 및 기지국에 속하는 복수의 사용자 단말들을 나타낸 도면이다. 도 1에서, 기지국(101)은 랜덤 액세스 제어 장치를 나타낼 수 있다.
도 1을 참고하면, 하나의 기지국(101)과 하나의 기지국(101)에 속하는 N개의 사용자 단말들이 무선 네트워크를 구성할 수 있다. 도 1에서는 N개의 사용자 단말들 중 K개의 사용자 단말들이 무작위로 기지국(101)에 랜덤 액세스 접속을 요청하는 경우를 고려하여 랜덤 액세스 제어를 수행하는 경우를 가정한다.
FDD(Frequency Division Duplexing) LTE 네트워크 환경은 상향 링크(Up Link)와 하향 링크(Down Link)의 주파수 대역이 구분되어 사용될 수 있다. 이때, 물리 랜덤 액세스 채널(PRACH)은 기정의된 주기마다 열려서 사용자 단말들이 상기 물리 랜덤 액세스 채널을 통해 랜덤 액세스 요청 의사를 기지국(101)으로 전달할 수 있다. 예를 들어, 기지국(101)은 기정의된 매 tp 서브프레임(subframe)마다 물리 랜덤 액세스 채널(PRACH)을 N개의 사용자 단말들로 전송할 수 있다. 여기서, 물리 랜덤 액세스 채널(PRACH)은 시간 축으로 1 서브프레임의 길이를 가지며, 주파수 축으로 1.08MHz, 즉, 839 서브캐리어(subcarrier)의 대역폭을 가질 수 있다.
이때, N개의 사용자 단말들 각각에서 일정 확률
Figure 112016001609636-pat00001
Figure 112016001609636-pat00002
로 랜덤 액세스 요청 의사가 발생하는 경우를 가정하면, 랜덤 액세스 요청 의사가 발생한 사용자 단말은 가장 가까운 물리 랜덤 액세스 채널(PRACH)에 프리앰블(Preamble)을 실어서 기지국(101)으로 전송함으로써, 해당 단말이 기지국(101)과의 접속을 희망한다는 의사를 전달할 수 있다.
도 1과 같이 N개의 사용자 단말들이 네트워크에 참여하는 경우, 특정 물리 랜덤 액세스 채널(PRACH)을 통해 랜덤 액세스 의사가 있음을 요청한 사용자 단말의 수는
Figure 112016001609636-pat00003
를 파라미터로 가지는 포아송 분포(Poisson distribution)로 표현될 수 있다. 즉, N개의 사용자 단말들 중 현재 시간(current time)에서 가장 가까운 시간에 해당하는 물리 랜덤 액세스 채널(PRACH, 103)을 통해 K개의 사용자 단말들이 동시에 랜덤 액세스 의사가 있음을 요청할 수 있다. 그러면, 기지국(101)은 랜덤 액세스 의사가 있음을 전달한 K개의 사용자 단말들(102)을 대상으로 자원 할당, RRC(Radio Resource Control) 연결 완료 메시지를 전송하는 등의 랜덤 액세스 제어를 수행할 수 있다.
도 2는 기지국과 복수의 사용자 단말들 간의 LTE 랜덤 액세스 제어를 나타내는 도면이다.
도 2에 따르면, LTE 시스템에서 랜덤 액세스는 네 단계(도 2의 201 단계 내지 204 단계)로 구성될 수 있다.
201 단계에서, 복수의 사용자 단말(User Equipment, UE) 중 적어도 하나의 단말에서 랜덤 액세스 의사가 발생하면, 랜덤 액세스 의사가 발생한 사용자 단말(210)은 랜덤 액세스 요청을 위한 프리앰블(Random Access Preamble)을 물리 랜덤 액세스 채널(PRACH)을 통해 기지국(eNB, 220)으로 전송할 수 있다.
이때, 사용자 단말(210)은 네트워크 전체에서 사용하는 시퀀스(sequence) 집합 중 임의로 하나를 선택하여 프리앰블로 사용할 수 있다. 예를 들어, 시퀀스 집합이 직교 시퀀스를 이용하여 구성된 경우, 시퀀스 집합 내 사용 가능한 시퀀스의 종류는 64가지일 수 있다. 예컨대, 시퀀스 집합을 구성하는 직교 시퀀스로는 Zadoff-Chu 시퀀스가 이용될 수 있다. Zadoff-Chu 시퀀스가 이용되는 경우, 다수의 사용자 단말이 동일한 시퀀스를 프리앰블로 선택하여 랜덤 액세스를 요청하더라도, 기지국(220)은 어떤 시퀀스를 프리앰블로 사용하는지 알 수 있으며, 동시에 서로 다른 시퀀스들을 구분할 수 있다. 즉, 기지국(2200은 사용자 단말(210)에서 전송한 프리앰블을 통해 어떤 종류의 프리앰블이 사용되었는지를 식별할 수 있다.
202 단계에서, 기지국(220)이 사용자 단말(210)에 전송한 프리앰블의 종류를 식별함에 따라, 기지국(220)은 랜덤 액세스 응답(Random Access Response) 메시지를 사용자 단말(210)로 전송할 수 있다.
예를 들어, 상기 프리앰블의 종류를 파악하면, 기지국(220)은 해당 프리앰블에 대해 자원을 할당하고, 할당된 자원으로 사용자 단말(210)에게 RRC 연결 요청을 보내도록 지시할 수 있다. 이때, 프리앰블을 전송한 사용자 단말이 복수개인 경우, 기지국(220)은 복수개의 프리앰블 별로 자원을 할당할 수 있으며, 프리앰블을 전송한 각 사용자 단말에 RRC 연결 요청을 보낼 것을 지시하는 랜덤 액세스 응답(Random Access Response) 메시지를 전송할 수 있다. 예컨대, 기지국(220)은 하향 링크 채널을 통해 상기 랜덤 액세스 응답 메시지를 N개의 사용자 단말들에 브로드캐스트(broadcast)할 수 있다.
203 단계에서, N개의 사용자 단말들은 랜덤 액세스 응답 메시지를 수신할 수있으며, 랜덤 액세스 응답 메시지를 수신한 단말들 중 자신이 보낸 프리앰블에 대해 자원을 할당받은 사용자 단말(210)은 RRC 연결 요청을 기지국(220)으로 전송할 준비를 수행할 수 있다. 그리고, N개의 사용자 단말들 중 기지국(220)으로 프리앰블을 전송하지 않은 단말은 상기 랜덤 액세스 응답 메시지를 폐기할 수 있다.
이때, 동일한 프리앰블을 둘 이상의 사용자 단말이 선택하여 사용하는 경우, 똑같이 할당된 자원을 이용하여 여러 개의 사용자 단말들이 동시에 자신의 RRC 연결 요청을 기지국(220)으로 전송하는 경우가 발생할 수 있다.
예를 들어, 사용자 단말 2(230)와 사용자 단말 3(240)가 제1 시퀀스를 프리앰블로서 기지국(220)으로 전송한 경우, 제1 시퀀스에 할당된 동일한 자원을 이용하여 사용자 단말 2(230)와 사용자 단말 3(240)이 기지국(220)으로 RRC 연결 요청을 전송할 수 있다. 이처럼, 공통된 프리앰블에 할당된 동일 자원을 이용하여 둘 이상의 사용자 단말에서 기지국(220)으로 RRC 연결 요청을 전송하는 경우, 접속 충돌이 발생할 수 있다. 접속 충돌이 발생함에 따라 기지국(220)은 사용자 단말 2(230)와 사용자 단말 3(240) 각각에서 전송한 RRC 연결 요청을 안정적으로 수신하지 못할 수 있다. 이에 따라, 접속 충돌이 발생한 경우, 사용자 단말 2(230)와 사용자 단말 3(240) 각각은 기정의된 백오프 시간(backoff time) 이후에 다시 프리앰블을 기지국(220)으로 전송할 수 있다. 이때, 사용자 단말 2(230)와 사용자 단말 3(240) 각각은 201 단계에서 설명한 바와 같이, 네트워크 전체에서 사용되는 64가지의 프리앰블들 중 다시 임의로 프리앰블을 선택하여 기지국(220)으로 랜덤 액세스 요청을 수행할 수 있다. 그리고, 접속 충돌이 발생하지 않으면, 사용자 단말(210)에서 전송한 RRC 연결 요청이 안정적으로 기지국(203)으로 전달될 수 있다.
204 단계에서, 기지국(220)은 사용자 단말(210)로부터 수신된 RRC 연결 요청에 대한 응답으로 RRC 연결 완료 메시지를 전송할 수 있다. 사용자 단말(210)에서 RRC 연결 완료 메시지를 수신함에 따라 랜덤 액세스 과정이 완료될 수 있다. 즉, RRC 연결 완료 메시지를 수신함에 따라, 사용자 단말(210)과 기지국(220) 간에 데이터를 송수신하기 위한 통신 세션(session)이 설정될 수 있다.
도 2에서 N개의 사용자 단말들 중 30개 이상의 사용자 단말들에서 동시에 기지국(220)으로 랜덤 액세스를 요청하는 경우, 랜덤 액세스 요청을 위한 동일한 프리앰블을 이용될 확률이 높아질 수 있다. 즉, 접속 충돌이 발생할 확률이 높아질 수 있으며, 결국 접속 충돌로 인해 다중접속 지연시간이 증가할 수 있다. 따라서, 도 2에서 설명한 네 단계(201 내지 204 단계)에 따라 접속이 완료되는 방법이 지연 측면에서 비효율적이므로, 프리앰블을 전송하는 단계, 랜덤 액세스 응답 메시지를 전송하는 단계 및, RRC 연결 요청을 수행하는 3단계(201 내지 203 단계)를 압축 센싱(compressed sensing)을 이용하여 하나의 단계로 압축하여 지연 시간을 감소시킬 수 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 있어서, 압축 센싱을 이용하여 랜덤 액세스를 제어하는 동작을 설명하기 위해 제공되는 흐름도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 있어서, 랜덤 액세스 제어 장치의 구성을 도시한 블록도이다.
도 3에서 각 단계들(301 내지 304 단계)는 도 4의 구성요소인 행렬 생성부(401), 시퀀스 할당부(402), 및 정보 수신부(403)에 의해 수행될 수 있다. 도 3 및 도 4에서, 랜덤 액세스 제어 동작은 N개의 사용자 단말들이 속한 기지국에 해당하는 랜덤 액세스 제어 장치(400)에 의해 수행될 수 있다.
Zadoff-Chu 시퀀스의 일종인 직교 시퀀스를 프리앰블로 이용하는 경우, 사용 가능한 총 프리앰블의 개수가 제한적이다. 이에 따라, 도 3 및 도 4에서, 랜덤 액세스 제어 장치(400)는 Zadoff-Chu 시퀀스가 아닌 비직교 시퀀스를 이용하여 프리앰블로 이용하기 위한 시퀀스 행렬을 생성함으로써, 사용 가능한 프래임블의 개수 제한을 완화시킬 수 있다. 즉, 비직교 시퀀스를 이용하여 사용자 단말들 구분하기 위한 시퀀스 행렬을 생성할 수 있다.
301 단계에서, 행렬 생성부(401)는 다중 접속을 요청한 복수의 사용자 단말들 각각을 식별하기 위한 비직교 시퀀스들(sequence)을 포함하는 시퀀스 행렬을 생성할 수 있다.
일례로, N개의 사용자 단말들 중 사용자 단말 K가 길이 839의 프리앰블 시퀀스
Figure 112016001609636-pat00004
를 가지고 있는 경우를 가정하면, 사용자 단말 K에서 기지국인 랜덤 액세스 제어 장치(400)까지의 채널은 hk로 표현될 수 있다. 그러면, 행렬 생성부(401)는 비직교 시퀀스들을 이용하여 N개의 사용자 단말들 각각을 구분하기 위한 시퀀스 행렬을 생성할 수 있다. 예를 들어, 행렬 생성부(401)는 아래의 수학식 1과 같이, 839×N 크기의 시퀀스 행렬 A를 생성할 수 있다.
Figure 112016001609636-pat00005
수학식 1에 따르면, 시퀀스 행렬 A는 길이가 839인 프리앰블 시퀀스가 N개의 사용자 단말들 각각을 구분하는 N개의 프리앰블 시퀀스를 포함할 수 있다. 여기서, 시퀀스 행렬 A의 각 컬럼(column) 별로 시퀀스가 구분되며, 각 컬럼 별 시퀀스가 사용자 단말들을 식별하기 위해 이용될 수 있다. 예를 들어, 컬럼 1에 해당하는 시퀀스(S1,1 ... S1,839)가 시퀀스 1에 해당하며, 컬럼 n에 해당하는 시퀀스(Sn,1 ... Sn,839)가 시퀀스 n에 해당할 수 있다.
수학식 1에서, 상기 시퀀스 행렬 A를 구성하는 각 벡터들은 가우시안 분포(Gaussian distribution)를 따를 수 있다. 예를 들어, 위에서 언급한 비특허 문헌 [2] A. K. Fletcher, S. Rangan , and V. K. Goyal , "A sparsity detection framework for on-off random access channels," in Proc . IEEE ISIT , Seoul, Korea, Jun ./ Jul . 2009, pp. 169-173., [3] M. J. Wainwright, "Sharp thresholds for high-dimensional and noisy sparsity recovery using l1-constrained quadratic programming," IEEE Trans. Inf . Theory, vol. 55, no. 5, pp. 2183-2202, May 2009., [4] J. P. Hong, W. Choi , B.D . Rao , "Sparsity controlled random multiple access with compressed sensing," IEEE Trans. Wireless Communications, vol. 14, no. 2, pp. 998-1010, Feb . 2015.의 압축 센싱 과정을 참고하여, 행렬 생성부(401)는 상기 시퀀스 행렬 A를 구성하는 각 벡터들을 가우시안 분포(Gaussian distribution)를 따르는 랜덤 변수로 생성할 수 있다.
302 단계에서, 시퀀스 할당부(402)는 복수의 사용자 단말들 각각에 시퀀스 행렬에 포함된 서로 다른 시퀀스를 할당할 수 있다.
예를 들어, 시퀀스 할당부(402)는 N개의 사용자 단말들 각각에 시퀀스 행렬 A를 구성하는 컬럼 별 시퀀스를 할당할 수 있다. 예컨대, 사용자 단말 1에는 시퀀스 1(S1, 1 ... S1 , 839)이 할당되고, 사용자 단말 2에는 시퀀스 2(S2, 1 ... S2 , 839)가 할당되고, 동일한 방법으로 서로 다른 시퀀스가 사용자 단말 3 내지 사용자 단말 N-1까지 할당되고, 사용자 단말 N에는 시퀀스 n(Sn,1 ... Sn,839)이 할당될 수 있다.
303 단계에서, 정보 수신부(403)는 복수의 사용자 단말들 중 적어도 하나의 단말로부터 랜덤 액세스를 요청하는 프리앰블에 해당하는 시퀀스를 수신할 수 있다.
예를 들어, 시퀀스 행렬 A에 포함된 서로 다른 시퀀스를 할당받은 N개의 사용자 단말들 중 사용자 단말 1부터 사용자 단말 λ0까지가 랜덤 액세스 요청을 랜덤 액세스 제어 장치(400)로 전송할 수 있다. 그러면, 랜덤 액세스 제어 장치(400)에서 수신한 신호 y는 아래의 수학식 2와 같이 표현될 수 있다.
Figure 112016001609636-pat00006
수학식 2에서, A는 시퀀스 행렬, h*는 어떤 사용자 단말이 랜덤 액세스 요청 프리앰블을 전송했는지 여부를 나타내는 채널 정보로서 벡터값을 가지며, w는 839차원의 AWGN(Additive White Gaussian Noise)을 나타내는 벡터일 수 있다.
수학식 2에 따르면, 랜덤 액세스 요청을 전송하는 사용자 단말의 수 λ0의 값이 기정의된 임계값(예컨대, 한계 sparsity, kmax) 미만인 경우, 랜덤 액세스 제어 장치(400)는 h*를 1에 가까운 확률로 완벽히 복원할 수 있다. 여기서, h*는 어떤 사용자 단말이 랜덤 액세스 요청 프리앰블을 전송했는지 여부를 나타내는 벡터이므로, 동일한 시퀀스를 이용하여 사용자 단말에서 랜덤 액세스 요청 프리앰블을 전송하더라도 랜덤 액세스 제어 장치(400)는 h*에 기초하여 프리앰블을 전송한 사용자 단말을 구분할 수 있다.
예를 들어, h1의 값이 0인 경우, 정보 수신부(403)는 사용자 단말 1이 랜덤 액세스 요청 프리앰블을 전송하지 않은 것으로 결정하고, 수신 신호 y에 포함된 h1의 값이 0 이외의 값을 가진 경우, 사용자 단말 1이 랜덤 액세스 요청 프리앰블을 전송한 것으로 결정할 수 있다. 이에 따라, 동시에 랜덤 액세스를 요청하는 사용자 단말의 λ0가 기정의된 임계값인 한계 sparsity(kmax) 미만이면, 랜덤 액세스 제어 장치(400)는 수신 신호 y에 포함된 각 h* 벡터를 성공적으로 복원하여, 동일 시퀀스로 랜덤 액세스 요청 프리앰블을 전송한 λ0개(λ0<kmax)의 사용자 단말들을 구분할 수 있다. 즉, LTE 랜덤 액세스 과정(도 2의 201 내지 203 단계)이 하나의 단계로 감소될 수 있다. 여기서, 위의 수학식 2에 따르면, 시퀀스 행렬 A를 구성하는 각 벡터들은 가우시안 분포를 따르는 랜덤 변수이므로, 랜덤 액세스 제어 장치(400)는 수신 신호 y에 포함된 각 h* 벡터를 성공적으로 복원할 수 있다.
이때, 동시에 랜덤 액세스를 요청하는 사용자 단말의 수 λ0와 관련하여 기정의된 임계값인 한계 sparsity(kmax)는 아래의 수학식 3과 같이 정의될 수 있다.
Figure 112016001609636-pat00007
수학식 3에서, 839는 시퀀스 길이를 나타내고, kmax는 랜덤 액세스 제어 장치가사용자 단말들을 구분하는 최대수를 나타내고, n은 네트워크 총 사용자 단말 수를 나타낼 수 있다.
수학식 3에 따르면, λ0가 45이상의 자연수가 아니면, 즉, 45 미만의 자연수인 경우, 랜덤 액세스 제어 장치(400)는 수신 신호 y에 포함된 각 h* 벡터를 성공적으로 복원할 수 있다. 물리 랜덤 액세스 채널(PRACH)는 기정의된 주기(예컨대, 수 ms)마다 열리기 때문에, 본원발명이 네트워크 환경이 사물인터넷 등과 같이 무수히 많은 사용자 단말들이 동시에 접속을 요청하는 MMTC(Massive Machine Type Communication)의 네트워크 환경을 가정하더라도 매 물리 랜덤 액세스 채널(PRACH)에 45개 이상의 사용자 단말들이 지속적으로 랜덤 액세스를 요청할 가능성이 매우 낮으므로, 안정적으로 랜덤 액세스를 제공할 수 있다. 즉, 본 랜덤 액세스 제어 장치(400)는 LTE 시스템에서 제공할 수 있는 최대 사용자 단말 수 이상에 대한 랜덤 액세스를 항상 수행할 수 있다.
304 단계에서, 정보 수신부(403)는 복수의 사용자 단말들 중 적어도 하나의 단말로부터 수신한 시퀀스에 기초하여 랜덤 액세스가 완료되었음을 나타내는 메시지를 해당 단말로 전송할 수 있다.
예를 들어, 위에서 이미 설명한 바와 같이, 정보 수신부(403)는 사용자 단말이 시퀀스 할당부(402)로부터 미리 할당받은 시퀀스를 프리앰블로 전송 시 이용된 채널 정보(h*)에 기초하여, N개의 사용자 단말들 중에서 랜덤 액세스 요청 프리앰블을 전송한 적어도 하나의 단말을 결정할 수 있다. 그러면, 정보 수신부(403)는 결정된 적어도 하나의 사용자 단말로 RRC 연결 설정(Radio Resource Control Connection Setup) 메시지를 전달할 수 있다.
한편, 다시 303 단계에서, 랜덤 액세스 제어 장치(400)가 h*를 성공적으로 복원하지 못해, 랜덤 액세스 프리앰블을 전송한 사용자 단말을 결정하지 못한 경우, 해당 사용자 단말은 기정의된 백오프 시간(backoff time)이 경과한 후에 다시 가장 가까운 물리 랜덤 액세스 채널(PRACH)을 통해 랜덤 액세스 프리앰블을 랜덤 액세스 제어 장치(400)로 전송할 수 있다. 예를 들어, λ0의 값이 45 이상인 경우, 랜덤 액세스 프리앰블을 전송한 사용자 단말을 결정하지 못하는 경우가 발생할 수 있다. 그러면, 접속 충돌이 발생한 사용자 단말은 백오프 시간이 경과한 후에 랜덤 액세스 제어 장치(400)로부터 할당받은 시퀀스를 랜덤 액세스 프리앰블로서 랜덤 액세스 제어 장치(400)에 다시 전송하여 랜덤 액세스를 요청할 수 있다. 랜덤 액세스 요청은 랜덤 액세스가 성공할 때까지 즉, RRC 연결 설정 메시지를 수신할 때까지 기정의된 백오프 시간마다 주기적으로 수행될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 있어서, 기지국과 복수의 사용자 단말들 간의 랜덤 액세스가 압축 센싱을 이용하여 제어되는 네트워크 환경을 나타내는 도면이다.
도 5에 따르면, 하나의 기지국(501)과 N개의 사용자 단말들이 네트워크를 형성할 수 있다. 이때, 압축 센싱에 기초하여 생성된 시퀀스 행렬 A를 구성하는 각 컬럼(column)에 해당하는 N개의 시퀀스가 N개의 사용자 단말들 각각에 할당될 수 있다.
그러면, 랜덤 액세스 의사가 발생한 사용자 단말(502)은, 물리 랜덤 액세스 채널(PRACH)을 통해 프리앰블을 기지국(501)으로 전송하고, 해당 프리앰블에 할당된 자원으로 RRC 연결을 요청하기 위한 랜덤 액세스 응답을 수신하고, RRC 연결 요청을 기지국(501)으로 전송하는 3단계의 과정 대신, 기지국(501)으로부터 미리 할당받은 시퀀스를 랜덤 액세스 프리앰블로서 물리 랜덤 액세스 채널(PRACH)을 통해 기지국(501)으로 전송할 수 있다. 즉, 상기 3단계의 처리과정 대신 한 번의 처리로 프리앰블 전송, 랜덤 액세스 응답, 및 RRC 연결 요청이 수행될 수 있다. 그리고, 기지국(501)은 수신된 신호에 포함된 채널 정보(h*)에 기초하여 해당 사용자 단말(502)에 RRC 연결 설정(RRC connection setup) 메시지를 전송할 수 있다.
이때, 기지국(501)에서 h*를 성공적으로 복원하지 못해, 랜덤 액세스 프리앰블을 전송한 사용자 단말(502)을 결정하지 못한 경우, 해당 사용자 단말(502)은 기정의된 백오프 시간(backoff time)이 경과한 후에 물리 랜덤 액세스 채널(PRACH)을 통해 다시 랜덤 액세스 프리앰블을 기지국(501)으로 전송할 수 있다. 여기서, 물리 랜덤 액세스 채널(PRACH)이 기정의된 고정된 시간 주기마다 열리는 것이 아니라 사용자 단말의 수(랜덤 액세스를 요청하는 사용자 단말의 빈도 수를 포함함.)에 따라 적응적으로 열리도록 제어될 수 있다. 물리 랜덤 액세스 채널(PRACH)을 동적으로 할당하는 동작은 도 4의 시퀀스 할당부(402)에 의해 수행될 수 있다.
예를 들어, 기지국(501)은 하나의 물리 랜덤 액세스 채널(PRACH)을 통해 랜덤 액세스를 요청한 사용자 단말의 수(λ0)가 기정의된 임계값(kmax) 이상이면, 물리 랜덤 액세스 채널(PRACH)이 열리는 시간 주기가 직전에 물리 랜덤 액세스 채널(PRACH)이 열렸던 시간 주기보다 감소하도록 제어하고, 하나의 물리 랜덤 액세스 채널(PRACH)을 통해 랜덤 액세스를 요청한 사용자 단말의 수(λ0)가 기정의된 임계값(kmax) 미만이면, 물리 랜덤 액세스 채널(PRACH)의 시간 주기가 직전에 물리 랜덤 액세스 채널(PRACH)에 설정된 시간 주기보다 증가하도록 제어할 수 있다.
즉, 기지국(501)은 하나의 물리 랜덤 액세스 채널(PRACH)을 통해 랜덤 액세스를 요청한 사용자 단말의 수(λ0)가 기정의된 임계값(kmax) 미만이면, 랜덤 액세스를 요청한 λ0개의 모든 사용자 단말에 대해 랜덤 액세스를 위한 스케쥴링(scheduling)을 수행할 수 있다. 이에 따라, 기지국(501)은 특정 물리 랜덤 액세스 채널(PRACH)을 통해 랜덤 액세스를 요청한 사용자 단말의 수(λ0)와 기정의된 임계값(kmax)에 따라 상기 PRACH 채널이 열리는 시간 주기가 늘어나거나 감소하도록 동적으로 제어할 수 있다. 다시 말해, 상기 사용자 단말의 수(λ0)가 기정의된 임계값(kmax) 이상이면 상기 PRACH 채널이 자주 열리도록 제어하여 특정 PRACH를 통해 랜덤 액세스를 요청한 사용자 단말의 수(λ0)가 임계값(kmax) 미만이 되도록 유지할 수 있으며, 상기 사용자 단말의 수(λ0)가 기정의된 임계값(kmax) 미만이면 상기 PRACH 채널이 천천히 열리도록 제어하여 주파수 자원을 효율적으로 사용할 수 있다.
예를 들어, 기지국(501)은 아래의 수학식 4에 기초하여 상기 PRACH의 시간 주기 tp를 동적으로 제어할 수 있다.
Figure 112016001609636-pat00008
수학식 4에서, tp 는 물리 랜덤 액세스 채널(PRACH)이 열리는 시간 주기를 나타내고, kmax는 기정의된 임계값, λ0는 하나의 서브프레임당 발생하는 사용자 단말에서의 랜덤 액세스 요청 수를 나타낼 수 있다.
기지국(501)은 위의 수학식 4에 따라 물리 랜덤 액세스 채널(PRACH)의 시간 주기를 동적으로 제어함으로써, PRACH를 불필요하게 자주 여는 경우에 발생되는 주파수 자원의 낭비를 감소시킬 수 있으며, PRACH를 띄엄띄엄 여는 경우에 발생되는 접속 충돌에 의한 백오프 지연 시간을 감소시킬 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 랜덤 액세스 제어 장치 및 방법은 압축 센싱을 이용하여 생성된 비직교 시퀀스들을 이용하여 랜덤 액세스를 수행함으로써, LTE 시스템보다 충돌 확률을 더 낮게 낮추어 평균 다중 접속 처리 지연 시간을 감소시킬 수 있다. 또한, 사용자 단말에서 프리앰블 전송을 위한 PRACH가 열리는 시간 주기를 N개의 전체 사용자 단말들 중 랜덤 액세스 의사가 있는 사용자 단말 수의 비율에 따라 동적으로 제어함으로써, 접속 지연 시간을 감소시킬 수 있다.
이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 컨트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPA(field programmable array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 컨트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (14)

  1. 기지국에 속하는 복수의 사용자 단말들을 대상으로 압축 센싱을 이용하여 랜덤 액세스를 제어하는 방법에 있어서,
    다중 접속을 요청한 복수의 사용자 단말들 각각을 식별하기 위한 비직교 시퀀스들(sequence)을 포함하는 시퀀스 행렬을 생성하는 단계;
    상기 복수의 사용자 단말들 각각에 상기 시퀀스 행렬에 포함된 서로 다른 시퀀스를 할당하는 단계;
    상기 복수의 사용자 단말들 중 적어도 하나의 단말로부터 랜덤 액세스를 요청하는 프리앰블(preamble)에 해당하는 시퀀스를 수신하는 단계; 및
    수신된 상기 시퀀스에 기초하여 랜덤 액세스를 요청한 사용자 단말에 랜덤 액세스가 완료되었음을 나타내는 메시지를 전달하는 단계
    를 포함하고,
    상기 시퀀스 행렬에 포함된 서로 다른 시퀀스를 할당하는 단계는,
    상기 랜덤 액세스를 요청하는 사용자 단말의 수와 미리 정의된 임계값에 기초하여 물리 랜덤 액세스 채널(Physical Random Access Channel)의 시간 주기가 변경되도록 동적으로 제어함으로써, 특정 물리 랜덤 액세스 채널을 통해 랜덤 액세스를 요청하는 사용자 단말의 수가 일정 미만으로 유지되도록 제어하고, 주파수 자원의 사용을 제어하는 단계
    를 포함하는 압축 센싱을 이용한 랜덤 액세스 제어 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 시퀀스 행렬에 포함된 서로 다른 시퀀스를 할당하는 단계는,
    상기 시퀀스 행렬에 포함된 시퀀스들 중 컬럼(column) 별 시퀀스를 각 사용자 단말에 할당하는 것
    을 특징으로 하는 압축 센싱을 이용한 랜덤 액세스 제어 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 랜덤 액세스가 완료되었음을 나타내는 메시지를 전달하는 단계는,
    상기 복수의 사용자 단말들 중 동시에 랜덤 액세스를 요청한 단말의 수가 기정의된 임계값 미만이면, 단말의 채널 정보에 기초하여 복수의 사용자 단말들 중 상기 랜덤 액세스를 요청하는 프리앰블을 전송한 단말을 결정하는 것
    을 특징으로 하는 압축 센싱을 이용한 랜덤 액세스 제어 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 시퀀스 행렬에 포함된 각 벡터들은 가우시안 분포(Gaussian Distribution)를 따르는 랜덤 변수인 것
    을 특징으로 하는 압축 센싱을 이용한 랜덤 액세스 제어 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 랜덤 액세스가 완료되었음을 나타내는 메시지는,
    RRC 연결 설정(Radio Resource Control Connection Setup) 메시지인 것
    을 특징으로 하는 압축 센싱을 이용한 랜덤 액세스 제어 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 프리앰블(preamble)에 해당하는 시퀀스를 수신하는 단계는,
    상기 물리 랜덤 액세스 채널을 통해 상기 프리앰블에 해당하는 시퀀스를 수신하는 것
    을 특징으로 하는 압축 센싱을 이용한 랜덤 액세스 제어 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 랜덤 액세스를 요청하는 프리앰블(preamble)에 해당하는 시퀀스를 수신하는 단계는,
    상기 랜덤 액세스를 요청하는 프리앰블(preamble)에 해당하는 시퀀스를 요청한 사용자 단말에서 접속 충돌이 발생함에 따라, 기정의된 백오프(backoff time) 시간 이후에 해당 사용자 단말로부터 상기 프리앰블에 해당하는 시퀀스를 다시 수신하는 것
    을 특징으로 하는 압축 센싱을 이용한 랜덤 액세스 제어 방법.
  8. 복수의 사용자 단말들을 대상으로 압축 센싱을 이용하여 랜덤 액세스를 제어하는 랜덤 액세스 제어 장치에 있어서,
    다중 접속을 요청한 복수의 사용자 단말들 각각을 식별하기 위한 비직교 시퀀스들(sequence)을 포함하는 시퀀스 행렬을 생성하는 행렬 생성부;
    상기 복수의 사용자 단말들 각각에 상기 시퀀스 행렬에 포함된 서로 다른 시퀀스를 할당하는 시퀀스 할당부; 및
    상기 복수의 사용자 단말들 중 적어도 하나의 단말로부터 랜덤 액세스를 요청하는 프리앰블(preamble)에 해당하는 시퀀스를 수신하고, 수신된 상기 시퀀스에 기초하여 랜덤 액세스를 요청한 사용자 단말에 랜덤 액세스가 완료되었음을 나타내는 메시지를 전달하는 정보 송수신부
    를 포함하고,
    상기 시퀀스 할당부는,
    상기 랜덤 액세스를 요청하는 사용자 단말의 수와 미리 정의된 임계값에 기초하여 물리 랜덤 액세스 채널(Physical Random Access Channel)의 시간 주기가 변경되도록 동적으로 제어함으로써, 특정 물리 랜덤 액세스 채널을 통해 랜덤 액세스를 요청하는 사용자 단말의 수가 일정 미만으로 유지되도록 제어하고, 주파수 자원의 사용을 제어하는 것
    을 특징으로 하는 압축 센싱을 이용한 랜덤 액세스 제어 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 시퀀스 할당부는,
    상기 시퀀스 행렬에 포함된 시퀀스들 중 컬럼(column) 별 시퀀스를 각 사용자 단말에 할당하는 것
    을 특징으로 하는 압축 센싱을 이용한 랜덤 액세스 제어 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 정보 송수신부는,
    상기 복수의 사용자 단말들 중 동시에 랜덤 액세스를 요청한 단말의 수가 기정의된 임계값 미만이면, 단말의 채널 정보에 기초하여 복수의 사용자 단말들 중 상기 랜덤 액세스를 요청하는 프리앰블을 전송한 단말을 결정하는 것
    을 특징으로 하는 압축 센싱을 이용한 랜덤 액세스 제어 장치.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 시퀀스 행렬에 포함된 각 벡터들은 가우시안 분포(Gaussian Distribution)를 따르는 랜덤 변수인 것
    을 특징으로 하는 압축 센싱을 이용한 랜덤 액세스 제어 장치.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 랜덤 액세스가 완료되었음을 나타내는 메시지는,
    RRC 연결 설정(Radio Resource Control Connection Setup) 메시지인 것
    을 특징으로 하는 압축 센싱을 이용한 랜덤 액세스 제어 장치.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 정보 송수신부는,
    상기 물리 랜덤 액세스 채널을 통해 상기 프리앰블에 해당하는 시퀀스를 수신하는 것
    을 특징으로 하는 압축 센싱을 이용한 랜덤 액세스 제어 장치.
  14. 제8항에 있어서,
    상기 정보 송수신부는,
    상기 랜덤 액세스를 요청하는 프리앰블(preamble)에 해당하는 시퀀스를 요청한 사용자 단말에서 접속 충돌이 발생함에 따라, 기정의된 백오프(backoff time) 시간 이후에 해당 사용자 단말로부터 상기 프리앰블에 해당하는 시퀀스를 다시 수신하는 것
    을 특징으로 하는 압축 센싱을 이용한 랜덤 액세스 제어 장치.
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