KR101875252B1

KR101875252B1 - 랜덤 액세스 프리앰블 송수신 방법 및 그 장치

Info

Publication number: KR101875252B1
Application number: KR1020140088926A
Authority: KR
Inventors: 박규진; 최우진
Original assignee: 주식회사 케이티
Priority date: 2013-10-14
Filing date: 2014-07-15
Publication date: 2018-07-06
Also published as: KR20150043963A

Abstract

본 발명은 커버리지 제한 MTC 단말의 랜덤 액세스 프리앰블의 송수신 성능을 높이기 위해 MTC 단말을 위한 랜덤 액세스 프리앰블을 반복적으로 송수신할 때, 랜덤 액세스 프리앰블의 반복 레벨을 설정하고 각 랜덤 액세스 프리앰블의 전송 전력을 결정하는 방법 및 장치를 제공한다.

Description

랜덤 액세스 프리앰블 송수신 방법 및 그 장치{Methods for Transmitting and Receiving a Random Access Preamble and Apparatuses Thereof}

본 발명은 무선 통신 시스템에서 랜덤 프리앰블을 송수신하는 방법 및 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 일반 단말을 위한 커버리지에 비해 향상된 커버리지에 위치하는 단말로 커버리지 향상을 위해 랜덤 액세스 프리앰블을 반복적으로 송수신할 때, 랜덤 액세스 프리앰블의 반복 레벨을 설정하고 전송 전력을 제어하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

기계 형태 통신(machine type communication, 이하 "MTC" 통신이라 한다)이란 데이터 통신의 한 가지 형태로 하나 이상의 개체가 반드시 인간의 상호작용을 필요로 하지 않는 기기 또는 사물간 (machine to machine) 통신을 나타낸다. 인간의 상호 작용을 필요로 하지 않는 MTC 통신은 통신 과정에 인간이 개입하지 않고 통신이 이루어지는 방식의 모든 통신 방식을 지칭한다.

MTC 단말은 일반 단말에 비해 전파 환경이 나쁜 장소에 설치될 수 있다. MTC 단말이 일반 단말에 비해 전파 환경이 나쁜 장소에서 동작하기 위해서는, 하나의 서브프레임 단위로만 전송되는 각 물리 채널의 제어 정보 및/또는 데이터를 복수의 서브프레임에서 반복하여 전송할 필요가 있을 수 있다.

한편, 일반 단말을 위한 랜덤 액세스 프리앰블은 복수의 서브프레임에서 반복하여 전송되지 않기 때문에, MTC 단말을 위한 랜덤 액세스 프리앰블을 반복적으로 송수신하는 절차 등의 다양한 연구가 필요하다.

본 발명은 커버리지 제한 MTC 단말의 랜덤 액세스 프리앰블의 송수신 성능을 높이기 위해 MTC 단말을 위한 랜덤 액세스 프리앰블을 반복적으로 송수신할 때, 랜덤 액세스 프리앰블의 반복 레벨을 설정하고 각 랜덤 액세스 프리앰블의 전송 전력을 결정하는 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 실시예는, 단말이 랜덤 액세스를 수행하는 방법으로, 랜덤 액세스 프리앰블을 랜덤 액세스 프리앰블의 전송 전력을 결정하는 변수들 중 적어도 하나의 변수 또는 커버리지 레벨에 의해 프리앰블 반복 레벨을 결정하는 단계; 랜덤 액세스 프리앰블을 결정된 프리앰블 반복 레벨에 대응하는 특정 개수의 서브프레임들을 통해 반복하여 기지국에 송신하는 단계; 및 상기 랜덤 액세스 프리앰블에 관련된 랜덤 액세스 응답을 상기 기지국으로부터 수신하는 단계를 포함하고, 상기 랜덤 액세스 응답을 기지국으로부터 수신하지 못한 경우 상기 랜덤 액세스 프리앰블을 상기 기지국에 송신하는 단계를 반복하는 것을 특징으로 하는 방법을 제공한다.

본 발명의 다른 실시예는, 랜덤 액세스를 수행하는 단말로서, 랜덤 액세스 프리앰블을 상기 랜덤 액세스 프리앰블의 전송 전력을 결정하는 변수들 중 적어도 하나의 변수 또는 커버리지 레벨에 따라 결정된 프리앰블 반복 레벨에 대응하는 특정 개수의 서브프레임들을 통해 반복하여 기지국에 송신하는 송신부; 및 상기 랜덤 액세스 프리앰블에 관련된 랜덤 액세스 응답을 상기 기지국으로부터 수신하는 수신부를 포함하고, 상기 수신부가 상기 랜덤 액세스 응답을 기지국으로부터 수신하지 못한 경우 상기 송신부는 상기 랜덤 액세스 프리앰블을 상기 기지국에 송신하는 과정을 반복하는 것을 특징으로 하는 단말을 제공한다.

상술한 본 발명에 따르면, 커버리지 제한 단말의 랜덤 액세스 프리앰블을 반복적으로 송수신함으로써 커버리지 제한 단말의 랜덤 액세스 프리앰블의 송수신 성능을 향상시킬 수 있다.

도 1은 단말의 초기 셀 접속 과정을 도시하는 도면이다.
도 2는 도 1에서 랜덤 액세스 과정을 도시하는 도면이다.
도 3은 일반 단말의 경우 랜덤 액세스 프리앰블 및 랜덤 액세스 응답이 전송되는 과정을 도시하는 도면이다.
도 4는 일반 단말의 경우 랜덤 액세스 프리앰블의 전송 전력을 결정할 때 사용되는 파라미터 DELTA_PREAMBLE의 값을 나타내는 테이블이다.
도 5는 MTC 단말의 경우 랜덤 액세스 프리앰블 및 랜덤 액세스 응답이 반복되어 전송되는 과정을 도시하는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 랜덤 액세스를 수행하는 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 랜덤 액세스 프리앰블 송신 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 8은 프리앰블 반복 레벨과 랜덤 액세스 프리앰블의 반복 횟수의 관계의 일 예를 나타내는 테이블이다.
도 9는 프리앰블 반복 레벨과 랜덤 액세스 프리앰블의 반복 횟수, 경로손실 값의 관계의 일 예를 나타내는 테이블이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 랜덤 액세스 프리앰블 송신 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 랜덤 액세스 프리앰블 송신 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 12는 프리앰블 반복 레벨과 랜덤 액세스 프리앰블의 반복 횟수, 커버리지 레벨의 관계의 일 예를 나타내는 테이블이다.
도 13는 프리앰블 반복 레벨과 랜덤 액세스 프리앰블의 반복 횟수, 커버리지 레벨의 관계의 다른 예를 나타내는 테이블이다.
도 14은 전력 램핑을 먼저 시도한 후 프리앰블 반복 레벨 램핑을 시도하는 일 실시예를 설명하는 흐름도이다.
도 15는 도 14의 예에서 시간에 따른 랜덤 액세스 프리앰블 전송의 전송 전력 및 전송 회수의 변화의 예를 도시하는 도면이다.
도 16은 전력 램핑을 먼저 시도한 후 프리앰블 반복 레벨 램핑을 시도하는 다른 실시예를 설명하는 흐름도이다.
도 17은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기지국의 구성을 도시하는 블록도이다.
도 18은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 단말의 구성을 도시하는 블록도이다.

이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

본 발명에서의 무선통신시스템은 음성, 패킷 데이터 등과 같은 다양한 통신 서비스를 제공하기 위해 널리 배치된다. 무선통신시스템은 사용자 단말(User Equipment, UE) 및 기지국(Base Station, BS, 또는 eNB)을 포함한다. 본 명세서에서의 사용자 단말은 무선 통신에서의 단말을 의미하는 포괄적 개념으로서, WCDMA 및 LTE, HSPA 등에서의 UE(User Equipment)는 물론, GSM에서의 MS(Mobile Station), UT(User Terminal), SS(Subscriber Station), 무선기기(wireless device) 등을 모두 포함하는 개념으로 해석되어야 할 것이다.

기지국 또는 셀(cell)은 일반적으로 사용자 단말과 통신하는 지점(station)을 말하며, 노드-B(Node-B), eNB(evolved Node-B), 섹터(Sector), 싸이트(Site), BTS(Base Transceiver System), 액세스 포인트(Access Point), 릴레이 노드(Relay Node), RRH(Remote Radio Head), RU(Radio Unit), small cell 등 다른 용어로 불릴 수 있다.

즉, 본 명세서에서 기지국 또는 셀(cell)은 CDMA에서의 BSC(Base Station Controller), WCDMA의 Node-B, LTE에서의 eNB 또는 섹터(싸이트) 등이 커버하는 일부 영역 또는 기능을 나타내는 포괄적인 의미로 해석되어야 하며, 메가셀, 매크로셀, 마이크로셀, 피코셀, 펨토셀 및 릴레이 노드(relay node), RRH, RU, small cell 통신범위 등 다양한 커버리지 영역을 모두 포괄하는 의미이다.

상기 나열된 다양한 셀은 각 셀을 제어하는 기지국이 존재하므로 기지국은 두 가지 의미로 해석될 수 있다. i) 무선 영역과 관련하여 메가셀, 매크로셀, 마이크로셀, 피코셀, 펨토셀, 스몰 셀을 제공하는 장치 그 자체이거나, ii) 상기 무선영역 그 자체를 지시할 수 있다. i)에서 소정의 무선 영역을 제공하는 장치들이 동일한 개체에 의해 제어되거나 상기 무선 영역을 협업으로 구성하도록 상호작용하는 모든 장치들을 모두 기지국으로 지시한다. 무선 영역의 구성 방식에 따라 eNB, RRH, 안테나, RU, LPN, 포인트, 송수신포인트, 송신 포인트, 수신 포인트 등은 기지국의 일 실시예가 된다. ii) 에서 사용자 단말의 관점 또는 이웃하는 기지국의 입장에서 신호를 수신하거나 송신하게 되는 무선 영역 그 자체를 기지국으로 지시할 수 있다.

따라서, 메가셀, 매크로셀, 마이크로셀, 피코셀, 펨토셀, 스몰 셀, RRH, 안테나, RU, LPN(Low Power Node), 포인트, eNB, 송수신포인트, 송신 포인트, 수신포인트를 통칭하여 기지국으로 지칭한다.

본 명세서에서 사용자 단말과 기지국은 본 명세서에서 기술되는 기술 또는 기술적 사상을 구현하는데 사용되는 두 가지 송수신 주체로 포괄적인 의미로 사용되며 특정하게 지칭되는 용어 또는 단어에 의해 한정되지 않는다. 사용자 단말과 기지국은, 본 발명에서 기술되는 기술 또는 기술적 사상을 구현하는데 사용되는 두 가지(Uplink 또는 Downlink) 송수신 주체로 포괄적인 의미로 사용되며 특정하게 지칭되는 용어 또는 단어에 의해 한정되지 않는다. 여기서, 상향링크(Uplink, UL, 또는 업링크)는 사용자 단말에 의해 기지국으로 데이터를 송수신하는 방식을 의미하며, 하향링크(Downlink, DL, 또는 다운링크)는 기지국에 의해 사용자 단말로 데이터를 송수신하는 방식을 의미한다.

무선통신시스템에 적용되는 다중 접속 기법에는 제한이 없다. CDMA(Code Division Multiple Access), TDMA(Time Division Multiple Access), FDMA(Frequency Division Multiple Access), OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access), OFDM-FDMA, OFDM-TDMA, OFDM-CDMA와 같은 다양한 다중 접속 기법을 사용할 수 있다. 본 발명의 일 실시예는 GSM, WCDMA, HSPA를 거쳐 LTE 및 LTE-Advanced로 진화하는 비동기 무선통신과, CDMA, CDMA-2000 및 UMB로 진화하는 동기식 무선 통신 분야 등의 자원할당에 적용될 수 있다. 본 발명은 특정한 무선통신 분야에 한정되거나 제한되어 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 사상이 적용될 수 있는 모든 기술분야를 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.

상향링크 전송 및 하향링크 전송은 서로 다른 시간을 사용하여 전송되는 TDD(Time Division Duplex) 방식이 사용될 수 있고, 또는 서로 다른 주파수를 사용하여 전송되는 FDD(Frequency Division Duplex) 방식이 사용될 수 있다.

또한, LTE, LTE-Advanced와 같은 시스템에서는 하나의 반송파 또는 반송파 쌍을 기준으로 상향링크와 하향링크를 구성하여 규격을 구성한다. 상향링크와 하향링크는, PDCCH(Physical Downlink Control CHannel), PCFICH(Physical Control Format Indicator CHannel), PHICH(Physical Hybrid ARQ Indicator CHannel), PUCCH(Physical Uplink Control CHannel), EPDCCH(Enhanced Physical Downlink Control CHannel) 등과 같은 제어채널을 통하여 제어정보를 전송하고, PDSCH(Physical Downlink Shared CHannel), PUSCH(Physical Uplink Shared CHannel) 등과 같은 데이터채널로 구성되어 데이터를 전송한다.

한편 EPDCCH(enhanced PDCCH 또는 extended PDCCH)를 이용해서도 제어 정보를 전송할 수 있다.

본 명세서에서 셀(cell)은 송수신 포인트로부터 전송되는 신호의 커버리지 또는 송수신 포인트(transmission point 또는 transmission/reception point)로부터 전송되는 신호의 커버리지를 가지는 요소 반송파(component carrier), 그 송수신 포인트 자체를 의미할 수 있다.

실시예들이 적용되는 무선통신 시스템은 둘 이상의 송수신 포인트들이 협력하여 신호를 전송하는 다중 포인트 협력형 송수신 시스템(coordinated multi-point transmission/reception System; CoMP 시스템) 또는 협력형 다중 안테나 전송방식(coordinated multi-antenna transmission system), 협력형 다중 셀 통신시스템일 수 있다. CoMP 시스템은 적어도 두 개의 다중 송수신 포인트와 단말들을 포함할 수 있다.

다중 송수신 포인트는 기지국 또는 매크로 셀(macro cell, 이하 'eNB'라 함)과, eNB에 광케이블 또는 광섬유로 연결되어 유선 제어되는, 높은 전송파워를 갖거나 매크로 셀 영역 내의 낮은 전송파워를 갖는 적어도 하나의 RRH일 수도 있다.

이하에서 하향링크(downlink)는 다중 송수신 포인트에서 단말로의 통신 또는 통신 경로를 의미하며, 상향링크(uplink)는 단말에서 다중 송수신 포인트으로의 통신 또는 통신 경로를 의미한다. 하향링크에서 송신기는 다중 송수신 포인트의 일부분일 수 있고, 수신기는 단말의 일부분일 수 있다. 상향링크에서 송신기는 단말의 일부분일 수 있고, 수신기는 다중 송수신 포인트의 일부분일 수 있다.

이하에서는 PUCCH, PUSCH, PDCCH, EPDCCH 및 PDSCH 등과 같은 채널을 통해 신호가 송수신되는 상황을 ‘PUCCH, PUSCH, PDCCH, EPDCCH 및 PDSCH를 전송, 수신한다’는 형태로 표기하기도 한다.

또한 이하에서는 PDCCH를 전송 또는 수신하거나 PDCCH를 통해서 신호를 전송 또는 수신한다는 기재는 EPDCCH를 전송 또는 수신하거나 EPDCCH를 통해서 신호를 전송 또는 수신하는 것을 포함하는 의미로 사용될 수 있다.

즉, 이하에서 기재하는 물리 하향링크 제어채널은 PDCCH를 의미하거나, EPDCCH를 의미할 수 있으며, PDCCH 및 EPDCCH 모두를 포함하는 의미로도 사용된다.

또한, 설명의 편의를 위하여 PDCCH로 설명한 부분에도 본 발명의 일 실시예인 EPDCCH를 적용할 수 있으며, EPDCCH로 설명한 부분에도 본 발명의 일 실시예로 EPDCCH를 적용할 수 있다.

한편, 이하에서 기재하는 상위계층 시그널링(High Layer Signaling)은 RRC 파라미터를 포함하는 RRC 정보를 전송하는 RRC시그널링을 포함한다.

기지국은 단말들로 하향링크 전송을 수행한다. 기지국은 유니캐스트 전송(unicast transmission)을 위한 주 물리 채널인 물리 하향링크 공유채널(Physical Downlink Shared Channel, PDSCH), 그리고 PDSCH의 수신에 필요한 스케줄링 등의 하향링크 제어 정보 및 상향링크 데이터 채널(예를 들면 물리 상향링크 공유채널(Physical Uplink Shared Channel, PUSCH))에서의 전송을 위한 스케줄링 승인 정보를 전송하기 위한 물리 하향링크 제어채널(Physical Downlink Control Channel, PDCCH)을 전송할 수 있다. 이하에서는, 각 채널을 통해 신호가 송수신 되는 것을 해당 채널이 송수신되는 형태로 기재하기로 한다.

도 1은 단말의 초기 셀 접속 과정을 도시하는 도면이다.

도 1을 참조하면, 단말의 초기 셀 접속 과정에서, 단말(10)은 기지국(20)이 전송하는 동기화 신호인 PSS(Primary Synchronization Signal) 및 SSS(Secondary Synchronization Signal)를 수신한다(S102). LTE FDD(Frequency Division Duplex)에서 PSS는 하나의 무선 프레임(radio frame, 예를 들어 10ms)에서 서브프레임#0 및 서브프레임#5의 첫 번째 슬롯의 마지막 심볼(#n)에서 전송될 수 있고, SSS는 #0 및 서브프레임#5의 첫 번째 슬롯의 마지막 심볼(#n)의 이전 심볼(#n-1)에서 전송될 수 있다. LTE TDD에서 PSS/SSS는 FDD와 다른 위치에 전송될 수 있다. 단말(10)이 PSS 및 SSS를 검출하면 셀 아이디 및 다운링크 동기화 정보를 획득할 수 있고, PSS/SSS를 기반으로 획득된 정보를 기반으로 셀에 특정된 기준 신호(Cell-specific Reference Signal, CRS)를 이용하여 추가적인 동기화 및 기존 제어 채널 복호를 수행 수 있다.

단말(10)은 기지국(20)으로부터 CRS에 기반한 PBCH를 통해 신호를 수신하고(S104), PBCH를 통해 전송된 MIB(Master Information Block)를 추출한다(S106). MIB는 셀의 대역폭을 지시하는 정보, PHICH 구성을 지시하는 정보, 및 시스템 프레임 넘버를 지시하는 정보를 포함할 수 있다. 단말(10)은 MIB에 포함된 정보에 기초하여 PDCCH가 할당되는 자원을 알 수 있게 된다.

단말(10)은 기지국(20)으로부터 CRS에 기반한 PDCCH를 통해 신호를 수신하고(S108), PDCCH를 통해 전송된 하향링크 제어 정보(Downlink Control Information, DCI)를 추출한다(S110). DCI는 SIB(System Information Block)가 전송되는 PDSCH에 대한 제어 정보일 수 있고, 공통 검색 공간(common search space)을 통해 전달될 수 있다.

단말(10)은 DCI에 기초하여 기지국으로부터 DM-RS(Demodulation Reference)에 기반한 PDSCH를 통해 신호를 수신하고(S112), PDSCH를 통해 전송된 SIB를 추출한다(S114).

이후에 단말(10)과 기지국(20)은 랜덤 액세스 프로시저(random access procedure)를 수행하고(S116), 단말(10)은 RRC 아이들(idle) 상태에서 RRC 연결(connected) 상태로 될 수 있다.

도 2는 도 1의 랜덤 액세스 프로시저를 수행하는 S116 단계를 보다 상세하게 도시한 도면이다.

도 2를 참조하면, 기지국(20)은 단말(10)로 PRACH 설정(PRACH configuration) 정보를 전송한다(S202). PRACH 설정 정보는 SIB2에 포함될 수 있다. PRACH 설정 정보는 PRACH의 전송 전력을 결정할 때 사용되는 파라미터 preambleInitialReceivedTargetPower 및 powerRampingStep를 포함할 수 있다. 파라미터 preambleInitialReceivedTargetPower 및 powerRampingStep에 대한 상세한 설명은 후술될 것이다.

단말(10)은 PRACH의 전송 전력을 결정하고, PRACH를 통해 랜덤 액세스 프리앰블(random access preamble)을 기지국(20)으로 전송한다(S204).

랜덤 액세스 프리앰블을 수신한 기지국(20)은 PDCCH 또는 EPDCCH를 통해 랜덤 액세스 응답(random access response, RAR)에 대한 스케줄링 정보를 단말(10)로 전송한다(S206). RAR에 대한 스케줄링 정보를 포함하는 하향링크 제어 정보(downlink control information, DCI)는 RA-RNTI로 스크램블링되어 PDCCH 또는 EPDCCH 공통 검색 공간(common search space, CSS)을 통해 전송될 수 있다.

기지국(20)은 단말(10)로 PDSCH를 통해 RAR을 전송하고, RAR에 대한 스케줄링 정보를 수신한 단말(10)은 이를 이용하여 RAR을 수신한다(S208).

도 3은 일반 단말의 경우 랜덤 액세스 프리앰블 및 랜덤 액세스 응답이 전송되는 과정을 도시하는 도면이다.

도 3을 참조하면, 단말(10)은 상향링크 서브프레임 #n에서 PRACH를 통해 랜덤 액세스 프리앰블을 전송한다. 랜덤 액세스 프리앰블을 수신한 기지국(20)은 하향링크 서브프레임 #(n+k)에서 PDSCH를 통해 RAR을 전송한다. 이때, 단말(10)은 하나의 상향링크 서브프레임(서브프레임 #n)에서 랜덤 액세스 프리앰블을 전송하고, 기지국(20)은 하나의 하향링크 서브프레임(서브프레임 #(n+k))에서 RAR을 전송한다. 단말(10)이 랜덤 액세스 프리앰블 전송을 실패한 경우(또는, 단말(10)이 RAR의 수신을 실패한 경우), 단말(10)은 다음 PRACH 전송 서브프레임에 PRACH를 통해 랜덤 액세스 프리앰블을 전송한다.

도 2의 S204 단계에서, 단말(10)의 랜덤 액세스 프리앰블 전송 전력(PPRACH)는 아래의 수학식 (1)에 의해 결정될 수 있다.

[수학식 1]

PPRACH = min{PCMAX,c(i), PREAMBLE_RECEIVED_TARGET_POWER + PLc}_[dBm]

수학식 (1)에서, PCMAX,c(i) 는 단말이 랜덤 액세스 프리앰블을 송신하는 서빙 셀 c의 서브프레임 i에서의 최대 전송 전력이고, PREAMBLE_RECEIVED_TARGET_POWER는 MAC 계층에서 생성된 목표 프리앰블 수신 전력이며, PLc는 단말(10)에서 측정된 하향링크 경로 손실(path loss)의 값이다. PREAMBLE_RECEIVED_TARGET_POWER는 아래의 수학식 (2)에 의해 결정될 수 있다.

[수학식 2]

PREAMBLE_RECEIVED_TARGET_POWER= preambleInitialReceivedTargetPower + DELTA_PREAMBLE + (PREAMBLE_TRANSMISSION_COUNTER - 1) * powerRampingStep

수학식 (2)에서 preambleInitialReceivedTargetPower 및 powerRampingStep는 RRC 파라미터로서 도 2의 S202 단계에서 상위계층 시그널링을 통해 수신되는 값이고, DELTA_PREAMBLE은 도 4의 테이블과 같이 프리앰블 포맷에 따라 결정되는 값이며, PREAMBLE_TRANSMISSION_COUNTER는 단말이 랜덤 액세스 프리앰블의 전송을 시도한 횟수이다.

수학식 (1) 및 (2)를 참조하면, 단말(10)이 처음으로 랜덤 액세스 프리앰블을 전송하고 프리앰블 포맷이 0 또는 1인 경우, 랜덤 액세스 프리앰블 전송 전력(PPRACH)은 min{PCMAX,c(i), preambleInitialReceivedTargetPower + PLc}가 된다. 랜덤 액세스 프리앰블의 전송을 실패하여 랜덤 액세스 프리앰블을 재전송하는 경우, 랜덤 액세스 프리앰블 전송 전력(PPRACH)은 powerRampingStep씩 증가한다.

[LTE 기반의 저가형 MTC]

LTE 네트워크가 확산될 수록, 이동통신 사업자는 네트워크의 유지보수 비용 등을 줄이기 위해 RAT(Radio Access Terminals)의 수를 최소화하기를 원하고 있다. 하지만, 종래의 GSM/GPRS 네트워크 기반의 MTC 제품들이 증가하고 있고, 낮은 데이터 전송률을 사용하는 MTC를 저비용으로 제공할 수 있다. 따라서 이동통신 사업자 입장에서 일반 데이터 전송을 위해서는 LTE 네트워크를 사용하고 MTC를 위해서는 GSM/GPRS 네트워크를 사용하므로, 두 개의 RAT을 각각 운영해야 하는 문제가 발생하며, 이는 주파수 대역의 비효율적 활용으로 이동통신 사업자의 수익에 부담이 된다.

이와 같은 문제를 해결하기 위해서, GSM/EGPRS 네트워크를 사용하는 값싼 MTC 단말을 LTE 네트워크를 사용하는 MTC 단말로 대체 해야 하며, 이를 위해서 LTE MTC 단말의 가격을 낮추기 위한 다양한 요구사항들이 3GPP RAN WG1 표준 회의에서 논의되고 있다. 또한, 상기 표준회의에서는 상기 요구사항들을 만족시키기 위해 제공할 수 있는 여러 가지 기능들을 기술한 문서의 작성을 수행하고 있다.

상기 저가 LTE MTC 단말을 지원하기 위해서 현재 3GPP에서 논의 중인 물리계층 규격 변경 관련 주요 아이템은 협대역 지원/ Single RF chain/ Half duplex FDD/ Long DRX(Discontinued Reception) 등의 기술을 예로 들 수 있다. 하지만 가격을 낮추기 위해서 고려되고 있는 상기 방법들은 종래의 LTE 단말과 비교하여 MTC 단말의 성능을 감소시킬 수 있다.

또한 스마트 미터링(Smart metering)과 같은 MTC 서비스를 지원하는 MTC 단말 중 20%정도는 지하실과 같은 ‘Deep indoor’ 환경에 설치되므로, 성공적인 MTC 데이터 전송을 위해서, LTE MTC 단말의 커버리지는 종래 일반 LTE 단말의 커버리지와 비교하여 20dB 정도 향상되어야 한다. 또한 상기 규격 변경으로 인한 성능 감소를 추가적으로 고려한다면 LTE MTC 단말의 커버리지는 20dB 이상 향상되어야 한다.

이와 같이 LTE MTC 단말 가격을 낮추면서 커버리지를 향상시키기 위해서 PSD(power spectral density) 부트팅(boosting) 또는 낮은 코딩 레이트(Low coding rate) 및 시간 도메인 반복(Time domain repetition) 등과 같은 로부스트(Robust)한 전송을 위한 다양한 방법이 각각의 물리채널 별로 고려되고 있다.

LTE 기반의 저가형 MTC 단말의 요구사항은 다음과 같다.

●데이터 전송속도는 최소 EGPRS(enhanced GPRS) 기반의 MTC 단말에서 제공하는 데이터 전송속도, 즉 하향링크 118.4kbps, 상향링크 59.2kbps를 만족해야 한다.

√ 주파수 효율은 GSM/EGPRS MTC 단말 대비 획기적으로 향상되어야 한다.

√ 제공되는 서비스 영역은 GSM/EGPRS MTC 단말에서 제공되는 것보다 작지 않아야 한다.

√ 전력 소모량도 GSM/EGPRS MTC 단말보다 크지 않아야 한다.

√ 일반 LTE 단말과 LTE MTC 단말은 동일 주파수에서 사용할 수 있어야 한다.

√ 기존의 LTE/SAE 네트워크를 재사용한다.

√ FDD 모드뿐만 아니라 TDD 모드에서도 최적화를 수행한다.

√ 저가 LTE MTC 단말은 제한된 이동성(mobility)과 저전력 소모 모듈을 지원해야 한다.

본 발명에서는 일반적인 LTE/LTE-Advanced 단말에 비해 무선 채널 송수신 성능이 떨어져, 커버리지 향상(coverage improvement)이 필요한 저가형 MTC 단말을 커버리지 제한(coverage limited) MTC 단말이라 지칭하도록 하겠다.

임의의 LTE/LTE-A 기지국에서 커버리지 제한 MTC 단말의 랜덤 액세스 프리앰블 수신 성능을 향상시키기 위해서, MTC 단말을 위한 랜덤 액세스 프리앰블 포맷을 새롭게 정의하거나 혹은 기존의 랜덤 액세스 프리앰블 포맷을 반복(repetition)하여 전송하는 방안이 고려될 수 있다.

도 5는 MTC 단말의 경우 랜덤 액세스 프리앰블 및 랜덤 액세스 응답이 반복되어 전송되는 과정을 도시하는 도면이다.

일 예를 들면, 커버리지 제한 MTC 단말의 경우, 도 4와 같이 기존의 일반 LTE/LTE-A 단말을 위한 랜덤 액세스 프리앰블 포맷을 기반으로 생성된 프리앰블을 M번 반복하여 M개의 상향링크 서브프레임(UL 서브프레임 #(n-M+1) 내지 UL 서브프레임 #n)에서 전송하는 방안이 고려될 수 있다. 이때, 기지국은 커버리지 제한 MTC 단말로 RAR을 L번 반복하여 L개의 하향링크 서브프레임(DL 서브프레임 #(n+k) 내지 DL 서브프레임 #(n+k+L-1))에서 전송할 수 있다.

다른 예를 들면, 커버리지 제한 MTC 단말의 경우, M개의 상향 링크 서브프레임에 걸쳐 정의되는, 즉 프리앰블 포맷의 길이(프리앰블 포맷의 CP 길이와 sequence 길이의 합, 즉 TCP+TSEQ의 값, 또는 시퀀스 length, TSEQ의 길이)가 늘어난 새로운 랜덤 액세스 프리앰블 포맷을 기반으로 생성된 프리앰블을 전송하는 방안이 고려될 수 있다.

또한 기지국에서 해당 커버리지 제한 MTC 단말을 위한 RAR 메시지 전송 자원 할당을 위해 기존의 동적 스케줄링(dynamic scheduling) 방법이 아닌, 준-정적 스케줄링(semi-static scheduling) 방법의 적용이 고려되고 있다.

이처럼 해당 RAR에 대한 준-정적 스케줄링 적용을 위해서는 구체적으로 해당 RAR이 전송이 이루어지는 하나 이상의 하향링크 서브프레임과 해당 하향링크 서브프레임에서 RAR 전송을 위한 PRB를 할당하는 방안에 대한 정의가 필요하다. 기존의 LTE/LTE-A 시스템에서 단말의 랜덤 액세스 프리앰블 송신 방법에 의하면, 랜덤 액세스 프리앰블을 송신하고자 하는 단말은 해당 셀에서 설정된 랜덤 액세스 프리앰블 포맷 상기의 식 (1)과 식(2)에 따라 프리앰블 전송 전력을 설정하여 전송하였다. 하지만, 커버리지 제한 MTC 단말의 프리앰블 수신 성능을 높이기 위한 방법으로서 상기의 PRACH 반복 방안이 적용될 경우, 해당 MTC 단말을 위한 반복 레벨(number of repetition, M값) 설정 방안에 대한 정의가 필요하다.

본 발명의 실시예들은 MTC 단말을 위한 랜덤 액세스 프리앰블 반복 레벨(number of repetition, M값) 설정 방안에 대해 제안한다.

본 발명의 실시예들은 임의의 커버리지 제한 MTC 단말의 랜덤 액세스 프리앰블 전송 방안에 대해 제안한다. 특히, 커버리지 제한 MTC 단말의 랜덤 액세스 프리앰블의 송수신 성능을 높이기 위한 방법으로 랜덤 액세스 프리앰블 전송이 복수의 상향 링크 서브프레임을 통해 반복되어 전송될 때, 해당 반복 레벨(혹은 반복 횟수) 및 각각의 랜덤 액세스 프리앰블 전송 전력을 결정하는 방안에 대해 제안한다.

도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 랜덤 액세스를 수행하는 방법을 도시하는 흐름도이다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예들은 단말(10)이 랜덤 액세스를 수행하는 방법(600)으로, 랜덤 액세스 프리앰블을 랜덤 액세스 프리앰블의 전송 전력을 결정하는 변수들 중 적어도 하나의 변수 또는 커버리지 레벨에 의해 프리앰블 반복 레벨을 결정하는 단계(S602), 랜덤 액세스 프리앰블을 결정된 프리앰블 반복 레벨에 대응하는 특정 개수의 서브프레임들을 통해 반복하여 기지국(20)에 송신하는 단계(S604) 및 랜덤 액세스 프리앰블에 관련된 랜덤 액세스 응답을 기지국(20)으로부터 수신하는 단계(S606)를 포함한다.

이때 단말(10)은 랜덤 액세스 프리앰블을 랜덤 액세스 프리앰블의 전송 전력을 결정하는 변수들 중 적어도 하나의 변수 또는 커버리지 레벨에 의해 프리앰블 반복 레벨을 결정하는 단계(S602)를 S604 단계 이전에 수행할 수 있으나, S602단계를 별도로 수행하지 않고 S604단계에서 랜덤 액세스 프리앰블을 랜덤 액세스 프리앰블의 전송 전력을 결정하는 변수들 중 적어도 하나의 변수 또는 커버리지 레벨에 의해 이미 결정된 프리앰블 반복 레벨에 대응하는 특정 개수의 서브프레임들을 통해 반복하여 기지국(20)에 송신할 수도 있다.

이때 단말(10)은 랜덤 액세스 프리앰블에 관련된 랜덤 액세스 응답을 기지국으로부터 수신하지 못한 경우 랜덤 액세스 프리앰블을 기지국(20)에 송신하는 단계(S604)를 반복할 수 있다. 다시 말해 단말(10)은 랜덤 액세스 프리앰블에 관련된 랜덤 액세스 응답을 수신하면 랜덤 액세스 프리앰블을 기지국(20)에 송신하는 단계를 반복할 필요없이 랜덤 액세스 절차를 종료한다.

한편, 프리앰블 반복 레벨은 하향링크 경로손실값(PLc)에 의해 결정될 수도 있고, 랜덤 액세스 프리앰블의 전송 전력을 결정하는 변수들인 단말의 최대 전송 전력(PCMAX,C(i)), 하향링크 경로손실값(PLc), preambleInitialReceivedTargetPower, DELTA_PREAMBLE의 함수로 결정될 수도 있다.

커버리지 레벨은 하향링크 물리채널의 반복 회수에 의해 결정되거나 단말-특정된 상위 계층 시그널링에 의해 설정될 수 있다.

또한, 단말(10)이 랜덤 액세스 응답을 기지국(20)으로부터 수신하지 못하여, 랜덤 액세스 프리앰블을 기지국(20)에 송신하는 단계(S804)를 반복하는 경우, 프리앰블 반복 레벨 n(n은 1보다 큰 자연수)에 대응하는 M개(M은 1보다 큰 자연수)의 랜덤 액세스 프리앰블을 반복하여 기지국(20)에 송신할 때마다 전송 전력을 램핑하다가 특정한 조건을 달성하면 프리앰블 반복 레벨을 증가시켜 랜덤 액세스 프리앰블을 반복하여 기지국(20)에 송신할 수 있다.

실시예1

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 랜덤 액세스 프리앰블 송신 방법을 도시하는 흐름도이다.

도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예는 랜덤 액세스 프리앰블 송신 방법(700)으로, 랜덤 액세스 프리앰블을 하향링크 경로손실값(PLc)에 의해 프리앰블 반복 레벨을 결정하는 단계(S702), 랜덤 액세스 프리앰블을 결정된 프리앰블 반복 레벨에 대응하는 특정 개수의 서브프레임들을 통해 반복하여 기지국(20)에 송신하는 단계(S704) 및 랜덤 액세스 프리앰블에 관련된 랜덤 액세스 응답을 기지국(20)으로부터 수신하는 단계(S706)를 포함한다.

이때 단말(10)은 랜덤 액세스 프리앰블에 관련된 랜덤 액세스 응답을 기지국으로부터 수신하지 못한 경우 랜덤 액세스 프리앰블을 기지국(20)에 송신하는 단계를 반복할 수 있다. 다시 말해 단말(10)은 랜덤 액세스 프리앰블에 관련된 랜덤 액세스 응답을 수신하면 랜덤 액세스 프리앰블을 기지국(20)에 송신하는 단계(S704)를 반복할 필요없이 랜덤 액세스 절차를 종료한다.

이를 위해 본 발명의 일실시예에서는 도 4에서 도시한 기존의 LTE/LTE-Advanced 시스템에서 정의된 5개의 랜덤 액세스 프리앰블 포맷이 반복되어 전송되는 경우를 기반으로 설명하도록 하며, 임의의 셀에서 지원하는 랜덤 액세스 프리앰블 반복 레벨의 수가 도 8의 테이블과 같이 N개인 경우를 기반으로 설명하도록 한다.

도 8에서 해당 n 및 Mn (n=1,2,…,N)값은 임의의 0보다 큰 자연수 값을 가지며, 그 구체적인 값에 제한을 두지 않고 본 발명의 제안이 적용될 수 있음은 명백하다.

전술한 바와 같이 S802단계에서, 랜덤 액세스 절차에 돌입하는 커버리지 제한 MTC 단말(10)을 위한 최초의 랜덤 액세스 프리앰블 반복 레벨 n 혹은 반복 횟수 Mn값은 하향링크 경로손실 값인 PLc에 의해 결정될 수 있다.

이를 위한 구체적인 예로 아래의 도 9와 같이 임의의 기지국(20)에서 해당 셀 내의 MTC 단말(10)을 위한 프리앰블 반복 레벨 선택을 위한 경로손실 값 혹은 경로손실의 임계 값을 설정하여 셀-특정된 혹은 단말-특정된 상위 계층 시그널링을 통해 단말에게 전송하거나, 혹은 해당 반복 레벨 별 고정된 경로손실 임계 값을 정의하여 MTC 단말에 적용하도록 정의할 수 있다.

이 때 해당 반복 레벨 설정은 위한 경로손실 임계는 하한 값(lower limit)으로서, 임의의 MTC 단말에서 측정한 PLc값이 PLc,n<PLc<PLc,n+1을 만족하는 경우, 반복 레벨 n(단, n=1,2,…,N)을 선택하도록 정의할 수 있다. 다만, PLc,1<=-∞, PLc,N+1<=∞로 정의할 수 있다. 혹은 해당 반복 레벨 설정을 위한 임계는 상한 값(upper limit)으로서, PLc,n-1<PLc<PLc,n을 만족하는 경우, 반복 레벨 n(단, n=1,2,…,N)을 선택하고, 그 외의 경우는 반복 레벨, N을 설정하도록 정의할 수 있다. 다만, PLc,0<=-∞, PLc,N<=∞로 정의할 수 있다.

실시예2

도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 랜덤 액세스 프리앰블 송신 방법을 도시하는 흐름도이다.

도 10을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예는 랜덤 액세스 프리앰블 송신 방법(1000)으로, 랜덤 액세스 프리앰블을 단말의 최대 전송 전력(PCMAX,C(i)), 하향링크 경로손실값(PLc), preambleInitialReceivedTargetPower, DELTA_PREAMBLE의 함수에 의해 프리앰블 반복 레벨을 결정하는 단계(S1002), 랜덤 액세스 프리앰블을 결정된 프리앰블 반복 레벨에 대응하는 특정 개수의 서브프레임들을 통해 반복하여 기지국(20)에 송신하는 단계(S1004) 및 랜덤 액세스 프리앰블에 관련된 랜덤 액세스 응답을 기지국(20)으로부터 수신하는 단계(S1006)를 포함한다.

이때 단말(10)은 랜덤 액세스 프리앰블에 관련된 랜덤 액세스 응답을 기지국으로부터 수신하지 못한 경우 랜덤 액세스 프리앰블을 기지국(20)에 송신하는 단계(S1004)를 반복할 수 있다.

한편, 단말(10)은 기지국(20)으로부터 상위계층 시그널링을 통해 PRACH 설정(PRACH configuration) 정보를 수신할 수 있다(S902). PRACH 설정 정보는 파라미터 preambleInitialReceivedTargetPower 및 powerRampingStep를 포함할 수 있다. 또는, PRACH 설정 정보는 새로운 파라미터를 더 포함할 수 있다.

단말(10)은 랜덤 액세스 프리앰블 전송 전력을 결정할 수 있다. 이때, 단말(10)은 상술한 수학식 (1)을 이용하여 랜덤 액세스 프리앰블 전송 전력을 계산하되, PREAMBLE_RECEIVED_TARGET_POWER는 수학식 (2)와는 다른 식을 이용하여 계산될 수 있다.

전술한 바와 같이 S1002단계에서, 하향링크 경로손실에 따라 프리앰블의 반복 레벨을 결정하는 또 다른 예로서 해당 MTC 단말(10)의 최대 전송 전력인 PCMAX,C(i)와 경로손실 및 상위 계층 시그널링에 의해 설정되는 파라메터인 preambleInitialReceivedTargetPower의 함수로서 해당 반복 레벨을 결정하도록 정의할 수 있다. 이 경우 추가적으로 프리앰블 포맷에 따른 오프셋 값인 DELTA_PREAMBLE값도 해당 반복 레벨을 결정하는 파라메터로서 이용될 수 있다.

이에 대한 일예로서 임의의 MTC 단말(10)이 최대 전송 전력으로 프리앰블을 전송했을 때, 기지국에서의 타켓(target) 수신 전력값인 preambleInitialReceivedTargetPower 를 만족시키는 최소의 반복 레벨을 해당 단말에서 전송할 랜덤 액세스 프리앰블 전송의 최초의 프리앰블 반복 레벨로 설정하도록 정의할 수 있다.

예를 들어, 랜덤 액세스 프리앰블 전송을 위한 프리앰블 반복 레벨 n,은 임의의 i=1,…, N-1아래의 수학식 (3)과 수학식 (4)을 만족하는 경우, n=i로 결정될 수 있다.

[수학식 3]

[수학식 4]

또한 랜덤 액세스 프리앰블 전송을 위한 프리앰블 반복 레벨 n,은 수학식 (5)를 만족하는 경우, n=1로 결정되고, 그 외에 수학식 (6)을 만족하는 경우 n=N으로 결정되도록 정의할 수 있다.

[수학식 5]

[수학식 6]

실시예3

도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 랜덤 액세스 프리앰블 송신 방법을 도시하는 흐름도이다.

도 11을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예는 랜덤 액세스 프리앰블 송신 방법(100)으로, 랜덤 액세스 프리앰블을 커버리지 레벨에 의해 프리앰블 반복 레벨을 결정하는 단계(S1102), 랜덤 액세스 프리앰블을 결정된 프리앰블 반복 레벨에 대응하는 특정 개수의 서브프레임들을 통해 반복하여 기지국(20)에 송신하는 단계(S1104) 및 랜덤 액세스 프리앰블에 관련된 랜덤 액세스 응답을 기지국(20)으로부터 수신하는 단계(S1106)를 포함한다.

이때 단말(10)은 랜덤 액세스 프리앰블에 관련된 랜덤 액세스 응답을 기지국으로부터 수신하지 못한 경우 랜덤 액세스 프리앰블을 기지국(20)에 송신하는 단계를 반복할 수 있다. 다시 말해 단말(10)은 랜덤 액세스 프리앰블에 관련된 랜덤 액세스 응답을 수신하면 랜덤 액세스 프리앰블을 기지국(20)에 송신하는 단계(S1104)를 반복할 필요없이 랜덤 액세스 절차를 종료한다.

S1102단계에서, 랜덤 액세스 절차에 돌입하는 커버리지 제한 MTC 단말(10)을 위한 최초의 랜덤 액세스 프리앰블 반복 레벨, n 혹은 반복 횟수, Mn값을 결정하는 또 다른 예로 커버리지 제한 MTC 단말을 위한 랜덤 액세스 프리앰블 반복 레벨, n 혹은 반복 횟수, Mn값은 해당 커버리지 제한 MTC 단말의 커버리지 레벨에 의해 결정될 수 있다. 본 명세서에서 커버리지 레벨은 토폴로지를 의미할 수 있다.

커버리지 제한 MTC 단말을 위한 확장된 커버리지를 지원하기 위해서는, 기지국(20)이 하나의 하향링크 서브프레임 단위로 이루어지던 하향링크 물리채널, 예를 들어 PBCH, PDCCH 혹은 EPDCCH 및 PDSCH 전송을 복수개의 하향링크 서브프레임을 통해 반복하여 전송하고, 해당 MTC 단말도 해당 복수개의 하향링크 서브프레임을 통해 수신된 PBCH, PDCCH 혹은 EPDCCH 및 PDSCH를 결합(combining)하여 디코딩(decoding)을 수행해야 할 필요가 있다.

이 경우 해당 커버리지 레벨은, 해당 MTC 단말(10)이 MIB 혹은 SIB 정보의 성공적인 디코딩을 위해 필요한 해당 정보가 전송되는 물리 채널인 PBCH 혹은 PDSCH에 대한 반복 횟수(단말의 수신 관점에서 해당 정보에 대한 디코딩을 위한 해당 반복된 물리 채널의 결합 횟수)에 의해 결정되거나 단말-특정된 상위 계층 시그널링에 의해 설정될 수 있다.

이에 따라 해당 MTC 단말의 커버리지 레벨이 결정되면, 해당 커버리지 레벨과 단말에서 설정되는 랜덤 액세스 프리앰블 전송을 위한 최초의 프리앰블 반복 레벨이 도 12에 도시한 바와 같이 1:1 대응 관계를 가지도록 정의할 수 있으나 이에 제한되지 않는다.

한편, 커버리지 레벨의 총개수와 프리앰블 반복 레벨의 총개수가 다른 경우 커버리지 레벨과 최초의 프리앰블 반복 레벨이 x:y(x와 y는 0보다 큰 자연수로 x와 y는 동일하지 않음) 대응관계를 가지도록 정의할 수 있다. 예를 들어 커버리지 레벨의 총개수가 프리앰블 반복 레벨의 총개수보다 작은 경우 동일한 커버리지 레벨이더라도 프리앰블 반복 레벨이 다를 수 있다. 이때 동일한 커버리지 레벨에 대하여 서로 다른 프리앰블 반복 레벨 설정은 전술한 랜덤 액세스 프리앰블의 전송 전력을 결정하는 변수들 중 적어도 하나의 변수를 이용하거나, 상위계층 시그널링된 파라미터를 이용할 수도 있다.

예를 들어 도 13에 도시한 바와 같이 프리앰블 반복 레벨의 총개수가 5이고, 커버리지 레벨의 총개수가 3인 경우, 동일한 커버리지 레벨, 예를 들어 커버리지 레벨 CLc,1에 대해 전술한 랜덤 액세스 프리앰블의 전송 전력을 결정하는 변수들 중 적어도 하나의 변수를 이용하거나, 상위계층 시그널링된 파라미터를 이용하여 프리앰블 레벨 1 또는 2를 설정할 수 있다.

실시예4

전술한 본 발명의 실시예들의 경우, MTC 단말의 상위 계층에 의해 임의의 랜덤 액세스 절차를 수행하도록 결정된 단말의 최초의 프리앰블 반복 레벨, n을 결정하는 방안에 관한 것이다.

본 발명의 또 다른 실시예는 상기 랜덤 액세스 응답을 기지국으로부터 수신하지 못하여, 상기 랜덤 액세스 프리앰블을 상기 기지국에 송신하는 단계를 반복하는 경우, 프리앰블 반복 레벨 n(n은 1보다 큰 자연수)에 대응하는 Mn개의 랜덤 액세스 프리앰블을 반복하여 기지국에 송신할 때마다 전송 전력을 전력 램핑하다가 특정한 조건을 달성하면 프리앰블 반복 레벨을 증가시켜 랜덤 액세스 프리앰블을 반복하여 기지국에 송신할 수 있다.

예를 들어 전술한 본 발명의 실시예들에 의해 결정된 최초의 반복 레벨 n을 기반으로 랜덤 액세스 프리앰블 송신을 수행할 때마다 해당 PREAMBLE_TRANSMISSION_COUNTER를 1만큼 증가시키도록 하며, 해당 PREAMBLE_TRANSMISSION_COUNTER이 일정 수, 즉 임계값에 도달하거나, 혹은 각 랜덤 액세스 프리앰블 송신을 위한 전송 전력이 PCMAX,C(i) 에 도달한 경우, 프리앰블 반복 레벨을 1만큼 증가시켜 랜덤 액세스 프리앰블 전송을 수행하도록 정의할 수 있다. 다만, 해당 랜덤 액세스 프리앰블 반복 레벨이 최대 값인 경우, 해당 반복 레벨을 유지할 수 있다.

또한, 이처럼 프리앰블 반복 레벨을 1만큼 상향시킨 후 랜덤 액세스 절차를 지속할 경우, 해당 단말의 PREAMBLE_TRANSMISSION_COUNTER는 다시 초기값인 1로 재설정되도록 정의할 수 있다.

실시예4a

도 14은 전력 램핑을 먼저 시도한 후 프리앰블 반복 레벨 램핑을 시도하는 일 실시예를 설명하는 흐름도이다.

도 14을 참조하면, 단말(10)은 프리앰블 반복 레벨 또는 프리앰블 반복 횟수에 기초하여 결정된 전송 전력으로 랜덤 액세스 프리앰블을 전송한다(S1402). 이때 최초 프리앰블 반복 레벨은 전술한 실시예들에 의해 결정될 수 있다.

단말(10)은 전송된 랜덤 액세스 프리앰블에 대한 랜덤 액세스 응답(RAR)이 수신되었는지 여부를 판단한다(S1404).

전송된 랜덤 액세스 프리앰블에 대한 랜덤 액세스 응답이 수신되지 않은 경우, 즉, 랜덤 액세스 프리앰블 전송이 실패한 경우(S1404에서 아니오), 단말(10)은 PREAMBLE_RECEIVED_TARGET_POWER의 설정식(예를 들면, 수학식 (2))에서 PREAMBLE_TRANSMISSION_COUNTER의 값을 1 증가시켜 전력 램핑을 수행한다(S1406). 이때, PREAMBLE_RECEIVED_TARGET_POWER의 값은 powerRampingStep의 값 또는 정규화된(normalized) powerRampingStep의 값만큼 증가하여, 랜덤 액세스 프리앰블 전송 전력(PPRACH)은 powerRampingStep의 값 또는 정규화된 powerRampingStep의 값만큼 증가하게 된다.

단말(10)은 S1406 단계에서 결정된 랜덤 액세스 프리앰블 전송 전력(PPRACH)이 최대 전송 전력(PCMAX,C(i)) 이하인지 여부를 판단한다(S1408). 결정된 랜덤 액세스 프리앰블 전송 전력(PPRACH)이 최대 전송 전력(PCMAX,C(i)) 이하인 경우(S1408에서 예), 단말(10)은 S1406 단계에서 결정된 랜덤 액세스 프리앰블 전송 전력(PPRACH)을 이용하여 랜덤 액세스 프리앰블을 다시 전송한다(S1402).

결정된 랜덤 액세스 프리앰블 전송 전력(PPRACH)이 최대 전송 전력(PCMAX,C(i))보다 큰 경우(S1408에서 아니오), 단말(10)은 프리앰블 반복 레벨을 다음 레벨로 증가시켜 반복 레벨 램핑을 수행하고(S1410), 증가된 프리앰블 반복 레벨 또는 프리앰블 반복 횟수에 기초하여 랜덤 액세스 프리앰블 전송 전력(PPRACH)을 결정한다(S1412). 그리고, 단말(10)은 S1412 단계에서 결정된 랜덤 액세스 프리앰블 전송 전력(PPRACH)을 이용하여 랜덤 액세스 프리앰블을 다시 전송한다(S1402).

단말(10)이 프리앰블 반복 레벨 램핑을 수행할 때, 단말(10)은 PREAMBLE_TRANSMISSION_COUNTER의 값을 초기값인 1로 재설정되도록 하고, 이에 따라 랜덤 액세스 프리앰블 전송 전력을 결정할 수 있다. 또는, 단말(10)은 PREAMBLE_TRANSMISSION_COUNTER의 값을 유지하면서 랜덤 액세스 프리앰블 전송 전력을 결정할 수 있다. 또는, 단말(10)은 랜덤 액세스 프리앰블 전송 전력을 현재의 전송 전력, 즉, 최대 전송 전력(PCMAX,C(i))을 유지하면서 반복 레벨만을 증가시킬 수 있다.

도 15는 도 14의 예에서 시간에 따른 랜덤 액세스 프리앰블 전송의 전송 전력 및 전송 회수의 변화의 예를 도시하는 도면이다.

도 15를 참조하면, 단말(10)은 초기에 프리앰블 반복 횟수를 4로 하여 랜덤 액세스 프리앰블을 전송한다(1510). 랜덤 액세스 프리앰블 전송을 실패할 때, 단말(10)은 전력 램핑을 수행하여 랜덤 액세스 프리앰블의 전송 전력을 단계적으로 증가시킨다(1520, 1450). 랜덤 액세스 프리앰블의 전송 전력이 최대 전송 전력(PCMAX,C(i))이 도달하였음에도 랜덤 액세스 프리앰블 전송을 실패할 때, 단말(10)은 반복 레벨 램핑을 수행하여 프리앰블 반복 횟수를 증가시켜서 랜덤 액세스 프리앰블을 전송한다(1540).

도 15에서 반복 레벨 램핑이 수행될 때 프리앰블 전송 전력이 일정한 것으로 도시되었지만, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 다른 예로, 단말(10)은 반복 레벨 램핑을 수행할 때 변화된 프리앰블 반복 횟수에 기초하여 랜덤 액세스 프리앰블의 전송 전력을 새롭게 결정할 수 있다.

실시예4b

도 16은 전력 램핑을 먼저 시도한 후 프리앰블 반복 레벨 램핑을 시도하는 다른 실시예를 설명하는 흐름도이다.

도 16을 참조하면, 전력 램핑을 먼저 시도한 후 프리앰블 반복 레벨 램핑을 시도하는 다른 실시예에서 S1602단계 및 S1604단계, S1606단계, S1610단계, S1612단계는 도 13을 참조하여 설명한 전력 램핑을 먼저 시도한 후 프리앰블 반복 레벨 램핑을 시도하는 일실시예에서 S1402단계 및 S1404단계, S1406단계, S1410단계, S1412단계와 실질적으로 동일하다.

S1608단계에서 단말(10)은 S1606 단계에서 PREAMBLE_TRANSMISSION_COUNTER(도 16에서 카운터값)이 임계값 이하인지 여부를 판단한다.

PREAMBLE_TRANSMISSION_COUNTER이 임계값 이하인 경우(S1608에서 예), 단말(10)은 S1406 단계에서 결정된 랜덤 액세스 프리앰블 전송 전력(PPRACH)을 이용하여 랜덤 액세스 프리앰블을 다시 전송한다(S1602).

PREAMBLE_TRANSMISSION_COUNTER이 임계값보다 큰 경우(S1608에서 아니오), 단말(10)은 프리앰블 반복 레벨을 다음 레벨로 증가시켜 반복 레벨 램핑을 수행한다(S1610).

도 17은 또 다른 실시예에 의한 기지국의 구성을 보여주는 도면이다.

도 17을 참조하면, 또 다른 실시예에 의한 기지국(1700)은 제어부(1710), 송신부(1720) 및 수신부(1730)을 포함한다.

제어부(1710)는 전술한 본 발명을 수행하기에 필요한 커버리지 제한 MTC 단말의 랜덤 액세스 프리앰블의 송수신 성능을 높이기 위한 방법으로 랜덤 액세스 프리앰블 전송이 복수의 상향 링크 서브프레임을 통해 랜덤 액세스 프리앰블이 반복되어 전송될 때, 해당 프리앰블 레벨(혹은 반복 횟수) 및 각각의 프리앰블 전송전력을 결정하는 데에 따른 전반적인 기지국의 동작을 제어한다.

송신부(1720)와 수신부(1730)는 전술한 본 발명을 수행하기에 필요한 신호나 메시지, 데이터를 단말과 송수신하는데 사용된다.

수신부(1730)는 랜덤 액세스 프리앰블을 랜덤 액세스 프리앰블의 전송 전력을 결정하는 변수들 중 적어도 하나의 변수 또는 커버리지 레벨에 따라 결정된 프리앰블 반복 레벨에 대응하는 특정 개수의 서브프레임들을 통해 반복하여 기지국으로부터 수신할 수 있다.

또한, 송신부(1720)는 랜덤 액세스 프리앰블에 관련된 랜덤 액세스 응답을 기지국으로부터 전송할 수 있다. 이때 송신부(1730)가 랜덤 액세스 응답을 기지국으로부터 송신하지 못한 경우 수신부(1730)는 랜덤 액세스 프리앰블을 기지국(1700)에 송신하는 과정을 반복할 수 있다.

도 18은 또 다른 실시예에 의한 사용자 단말의 구성을 보여주는 도면이다.

도 18을 참조하면, 또 다른 실시예에 의한 사용자 단말(1800)은 수신부(1810), 제어부(1820) 및 송신부(1830)를 포함한다.

수신부(1810)는 기지국으로부터 하향링크 제어정보 및 데이터, 메시지를 해당 채널을 통해 수신한다.

또한 제어부(1820)는 전술한 본 발명을 수행하기에 필요한 커버리지 제한 MTC 단말의 랜덤 액세스 프리앰블의 송수신 성능을 높이기 위한 방법으로 랜덤 액세스 프리앰블 전송이 복수의 상향 링크 서브프레임을 통해 랜덤 액세스 프리앰블이 반복되어 전송될 때, 해당 프리앰블 레벨(혹은 반복 횟수) 및 각각의 프리앰블 전송전력을 결정하는 데에 따른 전반적인 단말의 동작을 제어한다.

송신부(1830)는 기지국에 상향링크 제어정보 및 데이터, 메시지를 해당 채널을 통해 전송한다.

송신부(1830)는 랜덤 액세스 프리앰블을 상기 랜덤 액세스 프리앰블의 전송 전력을 결정하는 변수들 중 적어도 하나의 변수 또는 커버리지 레벨에 따라 결정된 프리앰블 반복 레벨에 대응하는 특정 개수의 서브프레임들을 통해 반복하여 기지국에 송신할 수 있다.

또한, 수신부(1810)는 랜덤 액세스 프리앰블에 관련된 랜덤 액세스 응답을 상기 기지국으로부터 수신할 수 있다. 이때 수신부(1810)가 랜덤 액세스 응답을 기지국으로부터 수신하지 못한 경우 송신부(1830)는 랜덤 액세스 프리앰블을 기지국(1700)에 송신하는 과정을 반복할 수 있다.

한편, 프리앰블 반복 레벨은 도 7에 도시한 바와 같이 하향링크 경로손실값(PLc) 또는 도 10에 도시한 바와 같이 단말의 최대 전송 전력(PCMAX,C(i)), 하향링크 경로손실값(PLc), preambleInitialReceivedTargetPower, DELTA_PREAMBLE의 함수에 의해 결정될 수 있다.

또한, 도 11에 도시한 바와 같이 커버리지 레벨은 하향링크 물리채널의 반복 회수에 의해 결정되거나 단말-특정된 상위 계층 시그널링에 의해 설정될 수 있다.

또한 도 14 내지 도 16에 도시한 바와 같이 랜덤 액세스 응답을 기지국으로부터 수신하지 못하여, 랜덤 액세스 프리앰블을 상기 기지국에 송신하는 단계를 반복하는 경우, 프리앰블 반복 레벨 n(n은 1보다 큰 자연수)에 대응하는 Mn개의 랜덤 액세스 프리앰블을 반복하여 기지국에 송신할 때마다 전송 전력을 전력 램핑하다가 특정한 조건을 달성하면 프리앰블 반복 레벨을 증가시켜 랜덤 액세스 프리앰블을 반복하여 기지국(1700)에 송신할 수 있다.

이때 특정한 조건은 랜덤 액세스 프리앰블의 송신전력을 결정하는데 사용되는 상기 PREAMBLE_TRANSMISSION_COUNTER를 1만큼 증가시켜 상기 PREAMBLE_TRANSMISSION_COUNTER이 일정 수에 도달하거나, 각 랜덤 액세스 프리앰블 송신을 위한 전송 전력이 PCMAX,C(i)에 도달한 경우일 수 있다. 한편, 프리앰블 반복 레벨을 1만큼 증가시켜 랜덤 액세스 프리앰블을 반복하여 기지국(1700)에 송신할 수 있다.

상술한 본 발명의 실시예들에 따르면, 커버리지 제한 단말의 랜덤 액세스 프리앰블을 반복적으로 송수신함으로써 커버리지 제한 단말의 랜덤 액세스 프리앰블의 송수신 성능을 향상시킬 수 있다.

이상 도면을 참조하여 본 발명을 설명하였으나 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 예를 들어 전술한 실시예들을 다양하게 조합할 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims

단말이 랜덤 액세스를 수행하는 방법으로,
랜덤 액세스 프리앰블을 랜덤 액세스 프리앰블의 전송 전력을 결정하는 변수들 중 적어도 하나의 변수 또는 커버리지 레벨에 의해 프리앰블 반복 레벨을 결정하는 단계;
랜덤 액세스 프리앰블을 결정된 프리앰블 반복 레벨에 대응하는 특정 개수의 서브프레임들을 통해 반복하여 기지국에 송신하는 단계; 및
상기 랜덤 액세스 프리앰블에 관련된 랜덤 액세스 응답을 상기 기지국으로부터 수신하는 단계를 포함하고,
상기 랜덤 액세스 응답을 기지국으로부터 수신하지 못한 경우 상기 랜덤 액세스 프리앰블을 상기 기지국에 송신하는 단계를 반복하고,
상기 프리앰블 반복 레벨은 하향링크 경로손실값(PLc)에 의해 결정되고,
상기 프리앰블 반복 레벨을 결정하기 위한 복수의 경로 손실의 임계값을 상기 기지국으로부터 셀 특정 상위 계층 시그널링을 통해 수신하는 것을 특징으로 하는 방법.
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제 1항에 있어서,
상기 랜덤 액세스 프리앰블의 전송 전력을 결정하는 변수들 중 적어도 하나의 변수는,
단말의 최대 전송 전력, 하향링크 경로 손실값, preambleInitialReceivedTargetPower 및 DELTA_PREAMBLE 중 하나인 것을 특징으로 하는 방법.
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랜덤 액세스를 수행하는 단말로서,
랜덤 액세스 프리앰블을 상기 랜덤 액세스 프리앰블의 전송 전력을 결정하는 변수들 중 적어도 하나의 변수 또는 커버리지 레벨에 따라 결정된 프리앰블 반복 레벨에 대응하는 특정 개수의 서브프레임들을 통해 반복하여 기지국에 송신하는 송신부; 및
상기 랜덤 액세스 프리앰블에 관련된 랜덤 액세스 응답을 상기 기지국으로부터 수신하는 수신부를 포함하고,
상기 수신부가 상기 랜덤 액세스 응답을 기지국으로부터 수신하지 못한 경우 상기 송신부는 상기 랜덤 액세스 프리앰블을 상기 기지국에 송신하는 과정을 반복하고,
상기 프리앰블 반복 레벨은 하향링크 경로손실값(PL _c)에 의해 결정되고,
상기 수신부는 상기 프리앰블 반복 레벨을 결정하기 위한 복수의 경로손실의 임계값을 상기 기지국으로부터 셀 특정 상위 계층 시그널링을 통해 수신하는 것을 특징으로 하는 단말.
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제 8항에 있어서,
상기 랜덤 액세스 프리앰블의 전송 전력을 결정하는 변수들 중 적어도 하나의 변수는,
단말의 최대 전송 전력, 하향링크 경로 손실값, preambleInitialReceivedTargetPower 및 DELTA_PREAMBLE 중 하나인 것을 특징으로 하는 단말.
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