KR20180030389A - Apparatus and method for a random access in a wireless communication system - Google Patents

Abstract

The present invention relates to a 5^th generation (5G) or a pre-5G communication system to support a higher data transfer rate than a 4^th generation (4G) communication system such as a long term evolution (LTE). The present invention provides a device and a method for effectively performing random access in a wireless communication system. An operation method of a terminal in a wireless communication system comprises the following processes of: transmitting a first message including a random access preamble to a base station; and receiving multiple second messages transmitted from the base station in response to the first message. An operating method of the base station in the wireless communication system comprises the following processes of: receiving the first message including the random access preamble from the terminal; and transmitting the multiple second messages to the terminal in response to the first message.

Description

무선 통신 시스템에서의 랜덤 액세스를 위한 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR A RANDOM ACCESS IN A WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}[0001] APPARATUS AND METHOD FOR RANDOM ACCESS IN A WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM [0002]

본 개시는 일반적으로 무선 통신 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로 무선 통신 시스템에서 랜덤 액세스(random access)에 관한 것이다. [0001] This disclosure relates generally to wireless communication systems, and more specifically to random access in a wireless communication system.

4G(4th generation) 통신 시스템 상용화 이후 증가 추세에 있는 무선 데이터 트래픽 수요를 충족시키기 위해, 개선된 5G(5th generation) 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템을 개발하기 위한 노력이 이루어지고 있다. 이러한 이유로, 5G 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템은 4G 네트워크 이후(Beyond 4G Network) 통신 시스템 또는 LTE(Long Term Evolution) 시스템 이후(Post LTE) 시스템이라 불리어지고 있다.Efforts are underway to develop improved 5G (5th generation) communication systems or pre-5G communication systems to meet the growing demand for wireless data traffic after commercialization of 4G (4th generation) communication systems. For this reason, a 5G communication system or a pre-5G communication system is referred to as a 4G network (Beyond 4G Network) communication system or a LTE (Long Term Evolution) system (Post LTE) system.

높은 데이터 전송률을 달성하기 위해, 5G 통신 시스템은 초고주파(mmWave) 대역(예를 들어, 60기가(60GHz) 대역과 같은)에서의 구현이 고려되고 있다. 초고주파 대역에서의 전파의 경로손실 완화 및 전파의 전달 거리를 증가시키기 위해, 5G 통신 시스템에서는 빔포밍(beamforming), 거대 배열 다중 입출력(massive MIMO), 전차원 다중입출력(Full Dimensional MIMO, FD-MIMO), 어레이 안테나(array antenna), 아날로그 빔형성(analog beam-forming), 및 대규모 안테나(large scale antenna) 기술들이 논의되고 있다.To achieve a high data rate, 5G communication systems are being considered for implementation in very high frequency (mmWave) bands (e.g., 60 gigahertz (60GHz) bands). In the 5G communication system, beamforming, massive MIMO, full-dimensional MIMO, and FD-MIMO are used in order to mitigate the path loss of the radio wave in the very high frequency band and to increase the propagation distance of the radio wave. ), Array antennas, analog beam-forming, and large scale antenna technologies are being discussed.

또한 시스템의 네트워크 개선을 위해, 5G 통신 시스템에서는 진화된 소형 셀, 개선된 소형 셀(advanced small cell), 클라우드 무선 액세스 네트워크(cloud radio access network, cloud RAN), 초고밀도 네트워크(ultra-dense network), 기기 간 통신(Device to Device communication, D2D), 무선 백홀(wireless backhaul), 이동 네트워크(moving network), 협력 통신(cooperative communication), CoMP(Coordinated Multi-Points), 및 수신 간섭제거(interference cancellation) 등의 기술 개발이 이루어지고 있다. In addition, in order to improve the network of the system, the 5G communication system has developed an advanced small cell, an advanced small cell, a cloud radio access network (cloud RAN), an ultra-dense network, (D2D), a wireless backhaul, a moving network, cooperative communication, Coordinated Multi-Points (CoMP), and interference cancellation Have been developed.

이 밖에도, 5G 시스템에서는 진보된 코딩 변조(Advanced Coding Modulation, ACM) 방식인 FQAM(Hybrid Frequency Shift Keying and Quadrature Amplitude Modulation) 및 SWSC(Sliding Window Superposition Coding)과, 진보된 접속 기술인 FBMC(Filter Bank Multi Carrier), NOMA(Non Orthogonal Multiple Access), 및 SCMA(Sparse Code Multiple Access) 등이 개발되고 있다.In addition, in the 5G system, the Advanced Coding Modulation (ACM) scheme, Hybrid Frequency Shift Keying and Quadrature Amplitude Modulation (FQAM) and Sliding Window Superposition Coding (SWSC), and the Advanced Connection Technology (FBMC) ), Non-Orthogonal Multiple Access (NOMA), and Sparse Code Multiple Access (SCMA).

LTE Advanced Pro 및 최근 5G 셀룰러 네트워크에서, M2M(machine-to-machine) 통신 및 IoT(internet of things)는 중요한 역할을 한다. M2M 및 IoT는 신체 센서, 차량, 스마트 미터 등과 같은 새로운 유형의 단말들과 더 친숙한 휴대 전화 간의 연결을 가능하게 한다. 추후(upcoming) LTE 표준과 5G 시스템은 엄청난 수의 M2M/IoT 노드를 지원할 뿐만 아니라 M2M/IoT에 대한 저지연(low latency) 액세스를 제공한다. 이것은 많은 수의 새로운 네트워크 엔티티들을 지원하는 경우, 특정 문제를 야기한다. In LTE Advanced Pro and recent 5G cellular networks, machine-to-machine communication and internet of things (IoTs) play an important role. M2M and IoT enable connectivity between new types of terminals, such as body sensors, vehicles, smart meters, and more familiar mobile phones. The upcoming LTE standard and 5G systems not only support a huge number of M2M / IoT nodes, but also provide low latency access to M2M / IoT. This causes certain problems when supporting a large number of new network entities.

2020년까지 연결되는 IoT 엔티티들의 개수는 500억 개에 달할 것으로 예상되며, 이러한 장치들은 4G 시스템에서 경험한 것보다 약 10% 낮은 종단간 (end-to-end, E2E) 지연을 경험할 것으로 예상된다.  The number of IoT entities connected by 2020 is expected to reach 50 billion, and these devices are expected to experience about 10% lower end-to-end (E2E) delays than experienced in 4G systems .

이러한 많은 수의 노드들은 랜덤 액세스에 사용할 수 있는 희소 자원에 부담을 준다. 이와 같은 엄청난 수의 장치들이 네트워크에 대하여 랜덤 액세스를 시도하는 경우, 장치들은 서로 충돌할 수 있으므로, 일반적으로 허용될 수 없는 큰 지연을 야기할 수 있다.This large number of nodes places a burden on rare resources that can be used for random access. If such a large number of devices attempt random access to the network, the devices may collide with each other, resulting in a generally unacceptably large delay.

엄청난 수의 IoT와 M2M 엔티티들 및 네트워크에서 트랜잭션(transaction)은 랜덤 액세스에 대한 부족한 자원에 부담이 된다. 랜덤 액세스의 현재 LTE 표준 절차는 4단계로 구성된다. 첫 번째 단계에서, 단말(user equipment)은 PRACH(physical random access channel) 상에서 임의로 선택된 프리앰블 시퀀스를 기지국으로 송신한다. 두 번째 단계에서, 기지국은 검출된 프리앰블 시퀀스에 응답하여 PDSCH(physical downlink shared channel) 상으로 랜덤 액세스 응답(random access response, RAR)을 전송한다. 세 번째 단계에서 단말은 두 번째 단계에서 RAR에 할당된 PUSCH(physical uplink shared channel) 자원을 이용하여 자신의 아이덴티티(identity) 및 다른 메시지들(예: 스케줄링 요청)을 기지국으로 전송한다. 마지막 단계에서, 기지국은 세 번째 단계에서 수신한 단말의 아이덴티티를 PDSCH상에서 에코(echo)한다.   A huge number of IoT and M2M entities and transactions in the network place a burden on scarce resources for random access. The current LTE standard procedure for random access consists of four steps. In a first step, the user equipment transmits a randomly selected preamble sequence on the physical random access channel (PRACH) to the base station. In a second step, the base station transmits a random access response (RAR) on a physical downlink shared channel (PDSCH) in response to the detected preamble sequence. In the third step, the UE transmits its identity and other messages (e.g., a scheduling request) to the BS using the physical uplink shared channel (PUSCH) resource allocated to the RAR in the second step. In the last step, the base station echoes the identity of the terminal received in the third step on the PDSCH.

이때, 엄청난 수의 노드들이 랜덤 액세스를 시도하는 경우, 서로 충돌하여 PRACH 과부하 및 수용할 수 없는 큰 연결 지연을 초래할 수 있다. At this time, when a huge number of nodes attempt random access, they may collide with each other, resulting in a PRACH overload and an unacceptable large connection delay.

상술한 바와 같은 논의를 바탕으로, 본 개시(disclosure)는, 무선 통신 시스템에서 효과적으로 랜덤 액세스를 수행하기 위한 장치 및 방법을 제공한다.Based on the above discussion, the disclosure provides an apparatus and method for effectively performing random access in a wireless communication system.

또한, 본 개시는, 무선 통신 시스템에서 프리앰블 및 데이터를 동시에 전송하는 랜덤 액세스 신호를 전송하는 장치 및 방법을 제공한다.The present disclosure also provides an apparatus and method for transmitting a random access signal that simultaneously transmits a preamble and data in a wireless communication system.

또한, 본 개시는, 무선 통신 시스템에서 도달각을 이용하여 동시에 다수의 랜덤 액세스들을 지원하기 위한 장치 및 방법을 제공한다.The present disclosure also provides an apparatus and method for simultaneously supporting a plurality of random accesses using an angle of arrival in a wireless communication system.

다양한 실시 예들에 따르면, 단말의 동작 방법은, 랜덤 액세스 프리앰블을 포함하는 제1 메시지를 기지국으로 송신하는 과정과, 상기 제1 메시지에 응답하여, 상기 기지국으로부터 송신되는 다수의 제2 메시지들을 수신하는 과정을 포함할 수 있다.According to various embodiments, a method of operating a terminal includes transmitting a first message including a random access preamble to a base station, receiving a plurality of second messages transmitted from the base station in response to the first message, Process.

다양한 실시 예들에 따르면, 기지국의 동작 방법은, 랜덤 액세스 프리앰블을 포함하는 제1 메시지를 단말로부터 수신하는 과정과, 상기 제1 메시지에 응답하여, 상기 단말로 다수의 제2 메시지들을 송신하는 과정을 포함할 수 있다.According to various embodiments, a method of operating a base station includes receiving a first message including a random access preamble from a terminal, and transmitting a plurality of second messages to the terminal in response to the first message .

다양한 실시 예들에 따르면, 기지국 장치는, 송수신기 및 상기 송수신기와 결합된 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있다. 상기 적어도 하나의 프로세서는, 랜덤 액세스 프리앰블을 포함하는 제1 메시지를 단말로부터 수신하고, 상기 제1 메시지에 응답하여, 상기 단말로 다수의 제2 메시지들을 송신할 수 있다.According to various embodiments, the base station apparatus may include a transceiver and at least one processor coupled with the transceiver. The at least one processor may receive a first message including a random access preamble from a terminal and may transmit a plurality of second messages to the terminal in response to the first message.

본 개시(disclosure)의 다양한 실시 예들에 따른 방법 및 장치는, 다수의 RAR 메시지를 전송함으로써, 동시에 다수의 랜덤 액세스를 제공할 수 있다.Methods and apparatus in accordance with various embodiments of the disclosure may provide multiple random accesses simultaneously by transmitting multiple RAR messages.

본 개시에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects obtainable from the present disclosure are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the description below will be.

도 1은 본 개시(disclosure)의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템을 도시한다.
도 2는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 기지국의 구성을 도시한다.
도 3은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 단말의 구성을 도시한다.
도 4는 본 개시의 다양한 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 랜덤 액세스 신호 구조를 도시한다.
도 5는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 랜덤 액세스 신호 교환도를 도시한다.
도 6은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 또 다른 랜덤 액세스 신호 교환도를 도시한다.
도 7은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 단말의 동작 흐름도를 도시한다.
도 8은 본 발명의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 기지국의 동작 흐름도를 도시한다. 1 illustrates a wireless communication system in accordance with various embodiments of the disclosure.
2 illustrates a configuration of a base station in a wireless communication system according to various embodiments of the present disclosure.
3 illustrates a configuration of a terminal in a wireless communication system according to various embodiments of the present disclosure.
4 illustrates a random access signal structure in a wireless communication system according to various embodiments of the present disclosure.
5 illustrates a random access signal exchange diagram in a wireless communication system in accordance with various embodiments of the present disclosure.
6 illustrates another random access signal exchange diagram in a wireless communication system in accordance with various embodiments of the present disclosure.
FIG. 7 illustrates a flow diagram of operations of a terminal in a wireless communication system according to various embodiments of the present disclosure.
8 shows a flow chart of the operation of a base station in a wireless communication system according to various embodiments of the present invention.

본 개시(disclosure)에서 사용되는 용어들은 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 다른 실시 예의 범위를 한정하려는 의도가 아닐 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 용어들은 본 개시에 기재된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다. 본 개시에 사용된 용어들 중 일반적인 사전에 정의된 용어들은, 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 동일 또는 유사한 의미로 해석될 수 있으며, 본 개시에서 명백하게 정의되지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 경우에 따라서, 본 개시에서 정의된 용어일지라도 본 개시의 실시 예들을 배제하도록 해석될 수 없다.The terms used in this disclosure are used only to describe certain embodiments and may not be intended to limit the scope of other embodiments. The singular expressions may include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. Terms used herein, including technical or scientific terms, may have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art. The general predefined terms used in this disclosure may be interpreted as having the same or similar meaning as the contextual meanings of the related art and, unless explicitly defined in the present disclosure, include ideally or in an excessively formal sense . In some cases, the terms defined in this disclosure can not be construed to exclude embodiments of the present disclosure.

이하에서 설명되는 본 개시의 다양한 실시 예들에서는 하드웨어적인 접근 방법을 예시로서 설명한다. 하지만, 본 개시의 다양한 실시 예들에서는 하드웨어와 소프트웨어를 모두 사용하는 기술을 포함하고 있으므로, 본 개시의 다양한 실시 예들이 소프트웨어 기반의 접근 방법을 제외하는 것은 아니다.In the various embodiments of the present disclosure described below, a hardware approach is illustrated by way of example. However, the various embodiments of the present disclosure do not exclude a software-based approach, since various embodiments of the present disclosure include techniques that use both hardware and software.

이하, 본 개시는 무선 통신 시스템에서 랜덤 액세스를 위한 장치 및 방법에 관한 것이다. 구체적으로 본 개시는 다수의 사용자들이 동시에 랜덤 액세스를 수행하기 위한 기술을 설명한다.The present disclosure relates to an apparatus and method for random access in a wireless communication system. Specifically, this disclosure describes a technique for a plurality of users to simultaneously perform random access.

이하, 설명에서 사용되는 신호를 지칭하는 용어, 채널을 지칭하는 용어, 제어 정보를 지칭하는 용어, 네트워크 객체(network entity)들을 지칭하는 용어, 장치의 구성 요소를 지칭하는 용어 등은 설명의 편의를 위해 예시된 것이다. 따라서, 본 개시가 후술되는 용어들에 한정되는 것은 아니며, 동등한 기술적 의미를 가지는 다른 용어가 사용될 수 있다.Hereinafter, terms used for describing a signal, a term referring to a channel, a term referring to control information, a term referring to network entities, a term referring to a constituent element of the apparatus, For example. Accordingly, the present disclosure is not limited to the following terms, and other terms having equivalent technical meanings can be used.

또한, 본 개시는, 일부 통신 규격(예: 3GPP(3rd Generation Partnership Project))에서 사용되는 용어들을 이용하여 다양한 실시 예들을 설명하지만, 이는 설명을 위한 예시일 뿐이다. 본 개시의 다양한 실시 예들은, 다른 통신 시스템에서도, 용이하게 변형되어 적용될 수 있다.Further, the present disclosure describes various embodiments using terms used in some communication standards (e.g., 3rd Generation Partnership Project (3GPP)), but this is merely illustrative. The various embodiments of the present disclosure can be easily modified and applied in other communication systems as well.

도 1은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템을 도시한다. 도 1은 무선 통신 시스템에서 무선 채널을 이용하는 노드(node)들의 일부로서, 기지국 110, 단말 120, 단말 130을 예시한다. 도 1은 하나의 기지국만을 도시하나, 기지국 110과 동일 또는 유사한 다른 기지국이 더 포함될 수 있다.1 illustrates a wireless communication system in accordance with various embodiments of the present disclosure. 1 illustrates a base station 110, a terminal 120, and a terminal 130 as a part of nodes using a wireless channel in a wireless communication system. Although FIG. 1 shows only one base station, it may further include another base station which is the same as or similar to the base station 110.

기지국 110은 단말들 120, 130에게 무선 접속을 제공하는 네트워크 인프라스트럭쳐(infrastructure)이다. 기지국 110은 신호를 송신할 수 있는 거리에 기초하여 일정한 지리적 영역으로 정의되는 커버리지(coverage)를 가진다. 기지국 110은 기지국(base station) 외에 '액세스 포인트(access point, AP)', '이노드비(eNodeB, eNB)', '5G 노드(5th generation node)', '무선 포인트(wireless point)', '송수신 포인트(transmission/reception point, TRP)' 또는 이와 동등한 기술적 의미를 가지는 다른 용어로 지칭될 수 있다.The base station 110 is a network infrastructure that provides wireless access to the terminals 120, The base station 110 has a coverage defined by a certain geographic area based on the distance over which the signal can be transmitted. The base station 110 includes an 'access point (AP)', 'eNodeB (eNodeB)', '5G node', 'wireless point', ' A transmission / reception point (TRP) ', or other terms having equivalent technical meanings.

단말 120 및 단말 130 각각은 사용자에 의해 사용되는 장치로서, 기지국 110과 무선 채널을 통해 통신을 수행한다. 경우에 따라, 단말 120 및 단말 130 중 적어도 하나는 사용자의 관여 없이 운영될 수 있다. 즉, 단말 120 및 단말 130 중 적어도 하나는 기계 타입 통신(machine type communication, MTC)을 수행하는 장치로서, 사용자에 의해 휴대되지 아니할 수 있다. 단말 120 및 단말 130 각각은 단말(terminal) 외 '사용자 장비(user equipment, UE)', '이동국(mobile station)', '가입자국(subscriber station)', '원격 단말(remote terminal)', '무선 단말(wireless terminal)', 또는 '사용자 장치(user device)' 또는 이와 동등한 기술적 의미를 가지는 다른 용어로 지칭될 수 있다.Each of the terminal 120 and the terminal 130 is a device used by a user and communicates with the base station 110 through a wireless channel. In some cases, at least one of terminal 120 and terminal 130 may be operated without user involvement. That is, at least one of the terminal 120 and the terminal 130 is an apparatus for performing machine type communication (MTC), and may not be carried by a user. Each of the terminal 120 and the terminal 130 may include a terminal, a user equipment (UE), a mobile station, a subscriber station, a remote terminal, Wireless terminal, '' user device, 'or any other terminology having equivalent technical meanings.

일 실시 예에 따라, 단말 120 및 단말 130은 기지국 110과 랜덤 액세스 절차를 수행할 수 있다. 단말 120 또는 단말 130은 단말의 전원이 켜짐에 따라, 주변의 기지국을 탐색한다. 이후, 단말 120 또는 단말 130은 기지국과 데이터 전송을 위한 초기 접속 시 무선 링크를 생성하기 위한 랜덤 액세스 절차를 수행할 수 있다. 다른 예로, 단말 120 또는 단말 130은 아이들(idle) 상태에서 페이징 신호를 수신하고, 랜덤 액세스 절차를 수행할 수 있다.According to one embodiment, terminal 120 and terminal 130 may perform a random access procedure with base station 110. The terminal 120 or the terminal 130 searches for neighboring base stations as the terminal is powered on. After that, the terminal 120 or the terminal 130 may perform a random access procedure for generating a wireless link in an initial connection for data transmission with the base station. As another example, the terminal 120 or the terminal 130 can receive a paging signal in an idle state and perform a random access procedure.

도 2는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 기지국의 구성을 도시한다. 도 2에 예시된 구성은 기지국 110의 구성으로서 이해될 수 있다. 이하 사용되는 '…부', '…기' 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어, 또는, 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.2 illustrates a configuration of a base station in a wireless communication system according to various embodiments of the present disclosure. The configuration illustrated in FIG. 2 can be understood as a configuration of the base station 110. FIG. Used below '... Wealth, '... Quot; and the like denote a unit for processing at least one function or operation, and may be implemented by hardware, software, or a combination of hardware and software.

도 2를 참고하면, 기지국 110은 무선통신부 210, 백홀통신부 220, 저장부 230, 제어부 240를 포함한다.Referring to FIG. 2, the base station 110 includes a wireless communication unit 210, a backhaul communication unit 220, a storage unit 230, and a control unit 240.

무선통신부 210은 무선 채널을 통해 신호를 송수신하기 위한 기능들을 수행한다. 예를 들어, 무선통신부 210은 시스템의 물리 계층 규격에 따라 기저대역 신호 및 비트열 간 변환 기능을 수행한다. 예를 들어, 데이터 송신 시, 무선통신부 210은 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심벌들을 생성한다. 또한, 데이터 수신 시, 무선통신부 210은 기저대역 신호를 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열을 복원한다. 또한, 무선통신부 210은 기저대역 신호를 RF(radio frequency) 대역 신호로 상향변환한 후 안테나를 통해 송신하고, 안테나를 통해 수신되는 RF 대역 신호를 기저대역 신호로 하향변환한다. The wireless communication unit 210 performs functions for transmitting and receiving signals through a wireless channel. For example, the wireless communication unit 210 performs conversion between a baseband signal and a bit string according to a physical layer specification of the system. For example, at the time of data transmission, the wireless communication unit 210 generates complex symbols by encoding and modulating a transmission bit stream. Also, upon receiving the data, the wireless communication unit 210 demodulates and decodes the baseband signal to recover the received bit stream. Also, the wireless communication unit 210 up-converts the baseband signal to an RF (radio frequency) band signal, transmits the signal through the antenna, and downconverts the RF band signal received through the antenna to a baseband signal.

이를 위해, 무선통신부 210은 송신 필터, 수신 필터, 증폭기, 믹서(mixer), 오실레이터(oscillator), DAC(digital to analog convertor), ADC(analog to digital convertor) 등을 포함할 수 있다. 또한, 무선통신부 210은 다수의 송수신 경로(path)들을 포함할 수 있다. 나아가, 무선통신부 210은 다수의 안테나 요소들(antenna elements)로 구성된 적어도 하나의 안테나 어레이(antenna array)를 포함할 수 있다. 하드웨어의 측면에서, 무선통신부 210은 디지털 유닛(digital unit) 및 아날로그 유닛(analog unit)으로 구성될 수 있으며, 아날로그 유닛은 동작 전력, 동작 주파수 등에 따라 다수의 서브 유닛(sub-unit)들로 구성될 수 있다.To this end, the wireless communication unit 210 may include a transmission filter, a reception filter, an amplifier, a mixer, an oscillator, a digital to analog converter (DAC), and an analog to digital converter (ADC). In addition, the wireless communication unit 210 may include a plurality of transmission / reception paths. Further, the wireless communication unit 210 may include at least one antenna array composed of a plurality of antenna elements. In terms of hardware, the wireless communication unit 210 may be composed of a digital unit and an analog unit, and the analog unit may include a plurality of subunits according to operating power, an operating frequency, .

무선통신부 210은 상술한 바와 같이 신호를 송신 및 수신한다. 이에 따라, 무선통신부 210의 전부 또는 일부는 '송신부', '수신부' 또는 '송수신부'로 지칭될 수 있다. 또한, 이하 설명에서, 무선 채널을 통해 수행되는 송신 및 수신은 무선통신부 210에 의해 상술한 바와 같은 처리가 수행되는 것을 포함하는 의미로 사용된다. 일 실시 예에 따라, 무선통신부 210은 커버리지 내에 위치하는 다수의 단말들로부터 랜덤 액세스를 위한 프리앰블을 수신할 수 있다. 또한, 무선통신부 210은 랜덤 액세스가 성공적으로 수행되었는지에 대한 정보로서 ACK(acknowledge) 메시지를 단말로 송신할 수 있다. 랜덤 액세스가 성공적으로 수행된 경우, 무선통신부 210은 해당 단말로 자원을 할당하고 데이터의 송수신을 수행할 수 있다.The wireless communication unit 210 transmits and receives signals as described above. Accordingly, all or a part of the wireless communication unit 210 may be referred to as a 'transmission unit', a 'reception unit', or a 'transmission / reception unit'. In the following description, the transmission and reception performed through the wireless channel are used to mean that the processing as described above is performed by the wireless communication unit 210. [ According to one embodiment, the wireless communication unit 210 may receive a preamble for random access from a plurality of terminals located within a coverage area. Also, the wireless communication unit 210 can transmit an ACK (acknowledge) message to the terminal as information on whether random access has been successfully performed. When the random access is successfully performed, the wireless communication unit 210 can allocate resources to the corresponding terminal and perform data transmission / reception.

백홀통신부 220은 네트워크 내 다른 노드들과 통신을 수행하기 위한 인터페이스를 제공한다. 즉, 백홀통신부 220은 기지국 110에서 다른 노드, 예를 들어, 다른 접속 노드, 다른 기지국, 상위 노드, 코어망 등으로 송신되는 비트열을 물리적 신호로 변환하고, 다른 노드로부터 수신되는 물리적 신호를 비트열로 변환한다.The backhaul communication unit 220 provides an interface for performing communication with other nodes in the network. That is, the backhaul communication unit 220 converts a bit string transmitted from the base station 110 to another node, for example, another access node, another base station, an upper node, a core network, etc., into a physical signal, Heat.

저장부 230은 기지국 110의 동작을 위한 기본 프로그램, 응용 프로그램, 설정 정보 등의 데이터를 저장한다. 저장부 230은 휘발성 메모리, 비휘발성 메모리 또는 휘발성 메모리와 비휘발성 메모리의 조합으로 구성될 수 있다. 그리고, 저장부 230은 제어부 240의 요청에 따라 저장된 데이터를 제공한다. The storage unit 230 stores data such as a basic program, an application program, and setting information for the operation of the base station 110. The storage unit 230 may be composed of a volatile memory, a nonvolatile memory, or a combination of a volatile memory and a nonvolatile memory. The storage unit 230 provides the stored data at the request of the control unit 240.

제어부 240은 기지국 110의 전반적인 동작들을 제어한다. 예를 들어, 제어부 240은 무선통신부 210를 통해 또는 백홀통신부 220을 통해 신호를 송신 및 수신한다. 또한, 제어부 240은 저장부 230에 데이터를 기록하고, 읽는다. 그리고, 제어부 240은 통신 규격에서 요구하는 프로토콜 스택(protocol stack)의 기능들을 수행할 수 있다. 이를 위해, 제어부 240은 적어도 하나의 프로세서(processor)를 포함할 수 있다. The control unit 240 controls the overall operations of the base station 110. For example, the control unit 240 transmits and receives signals through the wireless communication unit 210 or through the backhaul communication unit 220. [ In addition, the control unit 240 records and reads data in the storage unit 230. [ The control unit 240 can perform functions of a protocol stack required by the communication standard. To this end, the control unit 240 may include at least one processor.

다양한 실시 예들에 따라, 제어부 240는 프리앰블과 함께 전송되는 데이터를 수신하고, 사용자 데이터를 성공적으로 복호할 수 있다. 또한, 제어부 240은 다수의 사용자들이 동일한 프리앰블을 통해 사용자 데이터를 전송함으로써 복호에 실패하는 경우, 도달각(angle of arrival, AoA)에 기반하여 다수의 사용자들의 수를 추정할 수 있다. 이에 따라, 제어부 240은 추정된 사용자들 수만큼의 RAR들을 포함하는 응답 신호를 다수의 단말들에게 송신하도록 제어할 수 있다. 여기서, RAR들을 포함하는 응답 신호를 수신하는 다수의 단말들은 동일한 프리앰블을 이용하여 동시에 랜덤 액세스를 수행하는 단말들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제어부 240은 기지국 110이 후술하는 다양한 실시 예들에 따른 동작들을 수행하도록 제어할 수 있다.According to various embodiments, the control unit 240 may receive the data transmitted with the preamble and successfully decode the user data. In addition, the controller 240 may estimate the number of users based on the angle of arrival (AoA) when a plurality of users fail to decode by transmitting user data through the same preamble. Accordingly, the control unit 240 can control to transmit a response signal including RARs corresponding to the estimated number of users to a plurality of terminals. Here, a plurality of terminals receiving a response signal including RARs may include terminals simultaneously performing random access using the same preamble. For example, the control unit 240 may control the base station 110 to perform operations according to various embodiments described below.

도 3은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 단말의 구성을 도시한다. 도 3에 예시된 구성은 단말 120의 구성으로서 이해될 수 있다. 이하 사용되는 '…부', '…기' 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어, 또는, 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.3 illustrates a configuration of a terminal in a wireless communication system according to various embodiments of the present disclosure. The configuration illustrated in FIG. 3 can be understood as a configuration of the terminal 120. FIG. Used below '... Wealth, '... Quot; and the like denote a unit for processing at least one function or operation, and may be implemented by hardware, software, or a combination of hardware and software.

도 3을 참고하면, 단말 120은 통신부 310, 저장부 320, 제어부 330를 포함한다.Referring to FIG. 3, the terminal 120 includes a communication unit 310, a storage unit 320, and a control unit 330.

통신부 310은 무선 채널을 통해 신호를 송수신하기 위한 기능들을 수행한다. 예를 들어, 통신부 310은 시스템의 물리 계층 규격에 따라 기저대역 신호 및 비트열 간 변환 기능을 수행한다. 예를 들어, 데이터 송신 시, 통신부 310은 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심벌들을 생성한다. 또한, 데이터 수신 시, 통신부 310은 기저대역 신호를 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열을 복원한다. 또한, 통신부 310은 기저대역 신호를 RF 대역 신호로 상향변환한 후 안테나를 통해 송신하고, 안테나를 통해 수신되는 RF 대역 신호를 기저대역 신호로 하향변환한다. 예를 들어, 통신부 310은 송신 필터, 수신 필터, 증폭기, 믹서, 오실레이터, DAC, ADC 등을 포함할 수 있다. The communication unit 310 performs functions for transmitting and receiving signals through a wireless channel. For example, the communication unit 310 performs conversion between a baseband signal and a bit string according to a physical layer specification of the system. For example, at the time of data transmission, the communication unit 310 generates complex symbols by encoding and modulating a transmission bit stream. Also, upon receiving the data, the communication unit 310 demodulates and decodes the baseband signal to recover the received bit stream. In addition, the communication unit 310 up-converts the baseband signal to an RF band signal, transmits the RF band signal through the antenna, and down converts the RF band signal received through the antenna to a baseband signal. For example, the communication unit 310 may include a transmission filter, a reception filter, an amplifier, a mixer, an oscillator, a DAC, an ADC, and the like.

또한, 통신부 310은 다수의 송수신 경로(path)들을 포함할 수 있다. 나아가, 통신부 310은 다수의 안테나 요소들로 구성된 적어도 하나의 안테나 어레이를 포함할 수 있다. 하드웨어의 측면에서, 통신부 310은 디지털 회로 및 아날로그 회로(예: RFIC(radio frequency integrated circuit))로 구성될 수 있다. 여기서, 디지털 회로 및 아날로그 회로는 하나의 패키지로 구현될 수 있다. 또한, 통신부 310은 다수의 RF 체인들을 포함할 수 있다. 나아가, 통신부 310은 빔포밍을 수행할 수 있다. In addition, the communication unit 310 may include a plurality of transmission / reception paths. Further, the communication unit 310 may include at least one antenna array composed of a plurality of antenna elements. In terms of hardware, the communication unit 310 may be composed of digital circuitry and analog circuitry (e.g., RFIC (radio frequency integrated circuit)). Here, the digital circuit and the analog circuit can be implemented in one package. In addition, the communication unit 310 may include a plurality of RF chains. Further, the communication unit 310 can perform beamforming.

또한, 통신부 310은 서로 다른 주파수 대역의 신호들을 처리하기 위해 서로 다른 통신 모듈들을 포함할 수 있다. 나아가, 통신부 310은 서로 다른 다수의 무선 접속 기술들을 지원하기 위해 다수의 통신 모듈들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 서로 다른 무선 접속 기술들은 블루투스 저 에너지(bluetooth low energy, BLE), Wi-Fi(Wireless Fidelity), WiGig(WiFi Gigabyte), 셀룰러 망(예: LTE(Long Term Evolution) 등을 포함할 수 있다. 또한, 서로 다른 주파수 대역들은 극고단파(SHF:super high frequency)(예: 2.5GHz, 5Ghz) 대역, mm파(millimeter wave)(예: 60GHz) 대역을 포함할 수 있다.In addition, the communication unit 310 may include different communication modules for processing signals of different frequency bands. Further, the communication unit 310 may include a plurality of communication modules to support a plurality of different wireless connection technologies. For example, different wireless access technologies may include Bluetooth low energy (BLE), Wireless Fidelity (Wi-Fi), WiGig (WiFi Gigabyte), cellular networks such as Long Term Evolution In addition, different frequency bands may include a super high frequency (SHF) band (e.g., 2.5 GHz, 5 GHz) and a millimeter wave (e.g., 60 GHz) band.

통신부 310은 상술한 바와 같이 신호를 송신 및 수신한다. 이에 따라, 통신부 310의 전부 또는 일부는 '송신부', '수신부' 또는 '송수신부'로 지칭될 수 있다. 또한, 이하 설명에서 무선 채널을 통해 수행되는 송신 및 수신은 통신부 310에 의해 상술한 바와 같은 처리가 수행되는 것을 포함하는 의미로 사용된다. 일 실시 예에 따라, 통신부 310은 기지국으로 랜덤 액세스를 위한 프리앰블을 송신할 수 있다. 구체적으로, 단말은 셀 탐색을 수행함으로써 주변 기지국을 식별하고, 통신부 310은 해당 기지국으로 프리앰블 및 사용자 데이터를 함께 송신할 수 있다. 여기서, 데이터는 사용자 데이터가 부분적으로 분할된 사용자 데이터의 일부를 지칭할 수 있다. 즉, 사용자 데이터는 다수의 데이터를 포함할 수 있다. 통신부 310은 PRACH 구간 동안 다수의 랜덤 액세스 신호를 송신할 수 있고, 다수의 랜덤 액세스 신호 각각은 프리앰블 및 각각 상이한 데이터를 포함할 수 있다. 따라서, 기지국은 다수의 랜덤 액세스 신호들을 수신하고, 각각 상이한 데이터들을 연결함으로써 사용자 데이터를 획득할 수 있다. 또한, 통신부 310은 사용자 데이터가 기지국에 의해 성공적으로 복호된 경우, 랜덤 액세스가 성공적으로 수행되었음을 지시하는 ACK 메시지를 기지국으로부터 수신할 수 있다. 이에 따라, 통신부 310은 기지국으로부터 자원을 할당 받고, 데이터를 송수신할 수 있다.The communication unit 310 transmits and receives signals as described above. Accordingly, all or a part of the communication unit 310 may be referred to as a 'transmission unit', a 'reception unit', or a 'transmission / reception unit'. In the following description, the transmission and reception performed through the wireless channel are used to mean that the processing as described above is performed by the communication unit 310. [ According to an embodiment, the communication unit 310 may transmit a preamble for random access to the base station. Specifically, the terminal performs a cell search to identify a neighbor base station, and the communication unit 310 can transmit a preamble and user data to the corresponding base station. Here, the data may refer to a part of the user data in which the user data is partially segmented. That is, the user data may include a plurality of data. The communication unit 310 may transmit a plurality of random access signals during the PRACH period, and each of the plurality of random access signals may include a preamble and different data. Thus, the base station can acquire user data by receiving a plurality of random access signals and connecting different data, respectively. In addition, when the user data is successfully decoded by the base station, the communication unit 310 can receive from the base station an ACK message indicating that the random access has been successfully performed. Accordingly, the communication unit 310 can allocate resources from the base station and transmit and receive data.

저장부 320은 단말 120의 동작을 위한 기본 프로그램, 응용 프로그램, 설정 정보 등의 데이터를 저장한다. 저장부 320은 휘발성 메모리, 비휘발성 메모리 또는 휘발성 메모리와 비휘발성 메모리의 조합으로 구성될 수 있다. 그리고, 저장부 320은 제어부 330의 요청에 따라 저장된 데이터를 제공한다.The storage unit 320 stores data such as a basic program, an application program, and setting information for the operation of the terminal 120. The storage unit 320 may be composed of a volatile memory, a nonvolatile memory, or a combination of a volatile memory and a nonvolatile memory. The storage unit 320 provides the stored data at the request of the control unit 330.

제어부 330은 단말 120의 전반적인 동작들을 제어한다. 예를 들어, 제어부 330은 통신부 310를 통해 신호를 송신 및 수신한다. 또한, 제어부 330은 저장부 320에 데이터를 기록하고, 읽는다. 그리고, 제어부 330은 통신 규격에서 요구하는 프로토콜 스택의 기능들을 수행할 수 있다. 이를 위해, 제어부 330은 적어도 하나의 프로세서 또는 마이크로(micro) 프로세서를 포함하거나, 또는, 프로세서의 일부일 수 있다. 또한, 통신부 310의 일부 및 제어부 330은 CP(communication processor)라 지칭될 수 있다. The control unit 330 controls the overall operations of the terminal 120. For example, the control unit 330 transmits and receives signals through the communication unit 310. In addition, the controller 330 writes data to the storage unit 320 and reads the data. The control unit 330 can perform the functions of the protocol stack required by the communication standard. To this end, the control unit 330 may include at least one processor or a microprocessor, or may be part of a processor. Also, a part of the communication unit 310 and the control unit 330 may be referred to as a communication processor (CP).

다양한 실시 예들에 따라, 제어부 330는 랜덤 액세스를 위한 신호를 생성할 수 있다. 제어부 330은 사용자 데이터를 다수의 데이터로 구분하고, 프리앰블과 함께 다수의 상이한 데이터 각각을 포함하는 랜덤 액세스 신호를 생성할 수 있다. 즉, 단말은 프리앰블 및 데이터를 동시에 기지국으로 송신할 수 있다. 이후, 기지국에 의해 사용자 데이터가 성공적으로 복호되는 경우, 제어부 330은 기지국으로부터 사용자 데이터가 성공적으로 복호되었음을 지시하는 ACK을 수신할 수 있다. 반면, 기지국에 의한 데이터 복호가 실패한 경우, 통신부 310은 기지국으로부터 M개의 RAR(random access response)을 포함하는 신호를 수신할 수 있다. 제어부 330은 M개의 RAR들 중 하나의 RAR을 임의로 선택할 수 있다. 제어부 330은 임의로 선택된 하나의 RAR에 기반하여 Msg3를 생성하고, 기지국으로 송신할 수 있다. 동시에 랜덤 액세스를 수행하는 다수의 단말들 중 일치하는 RAR이 존재하지 않는 경우, 제어부 330은 기지국으로부터 Msg3에 대한 응답으로써 Msg4를 수신하고 랜덤 액세스를 성공적으로 수행할 수 있다. 예를 들어, 제어부 330은 단말이 후술하는 다양한 실시 예들에 따른 동작들을 수행하도록 제어할 수 있다.According to various embodiments, the control unit 330 may generate a signal for random access. The control unit 330 may divide the user data into a plurality of data and generate a random access signal including a plurality of different data together with the preamble. That is, the terminal can simultaneously transmit the preamble and the data to the base station. Thereafter, when the user data is successfully decoded by the base station, the controller 330 can receive an ACK indicating that the user data has been successfully decoded from the base station. On the other hand, when data decoding by the base station fails, the communication unit 310 can receive signals including M RARs (random access responses) from the base station. The controller 330 can arbitrarily select one of the M RARs. The control unit 330 can generate Msg3 based on one randomly selected RAR and transmit it to the base station. If there is no matching RAR among a plurality of terminals performing random access at the same time, the controller 330 receives Msg4 as a response to the Msg3 from the base station and can successfully perform the random access. For example, the control unit 330 may control the terminal to perform operations according to various embodiments described below.

이하, 동시에 다수의 단말들에 의한 랜덤 액세스를 수행하기 위한 변경된 신호 구조가 도시된다.Hereinafter, a modified signal structure for performing random access by a plurality of terminals at the same time is shown.

최근 MAC(media access control) 계층에서 방대한 랜덤 액세스를 처리하기 위한 다른 전략들이 제안되었다. 그러나, 이러한 방법들은 MAC 계층 시그널링이 물리계층 시그널링만큼 빠른 반응이 아니기 때문에(not as responsive as physical layer signaling), 일반적으로 지연 요구사항을 충족시키기에 충분하지 않다. 따라서, 종래 기술에서 경험된 여러(this and other) 문제점들을 회피하는 개선된 랜덤 액세스 메커니즘을 제공하고자 한다. 본 개시의 다양한 실시 예들은 랜덤 액세스 용량을 상당히 증가시킬 수 있다. 이는 지연 시간의 감소 및 상이한 복수의 단말들에 의한 동시 액세스를 허용할 수 있다. Recently, different strategies have been proposed to handle massive random access in the MAC (media access control) layer. However, these methods are generally not sufficient to meet the delay requirements because MAC layer signaling is not as responsive as physical layer signaling. Accordingly, there is an intention to provide an improved random access mechanism that avoids this and other problems experienced in the prior art. Various embodiments of the present disclosure can significantly increase random access capacity. This may allow a reduction in latency and simultaneous access by a plurality of different terminals.

이러한 개선은 부분적으로 MIMO(multiple input multiple output) 지원 가능한 기지국에 의해 허용될 수 있다. MIMO는 다중 입력 다중 출력을 지칭하며, 특히 기지국에서 다수의 안테나를 제공하는 것과 관련이 있다. 다수의 안테나는 고도의 공간 분해능(high degree of spatial resolution)을 제공할 수 있다. This improvement may be allowed in part by a base station capable of supporting multiple input multiple output (MIMO). MIMO refers to multiple-input multiple-output, and more particularly to providing multiple antennas at the base station. Multiple antennas can provide a high degree of spatial resolution.

또한, Msg1의 수정은 단일 스테이지(one-stage) 전송을 가능하도록 한다. 다른 개선점은 충돌 회피 알고리즘의 제공에 있다. 또 다른 개선점은 기지국이 여러 RAR들을 동시에 전송할 수 있는 능력에 있다. In addition, modification of Msg1 allows for one-stage transmission. Another improvement is in the provision of collision avoidance algorithms. Another improvement is the ability of the base station to transmit multiple RARs simultaneously.

도 4는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 랜덤 액세스 신호의 구조를 도시한다.4 illustrates the structure of a random access signal in a wireless communication system in accordance with various embodiments of the present disclosure.

도 4를 참고하면, 제1 사용자의 단말은 단말 120, 제2 사용자의 단말은 단말 130을 예시한다.Referring to FIG. 4, the terminal of the first user 120 and the terminal 130 of the second user are illustrated.

도 4는, 단말로부터 송신된, 랜덤 액세스를 요청하는 신호의 구조의 변경을 도시한다. 사용자 데이터는 N 개의 부분들로 분할되고, 생성된 신호는 프리앰블과 분할된 사용자 데이터를 함께 포함한다. 프리앰블 및 사용자 데이터 부분들은 PRACH(physical random access channel)상에서 차례로 전송된다. 서로 다른 사용자들로부터 전송되는 데이터 신호들은 도달각(angle of arrival, AoA) 추정에 대한 기초를 형성하도록 독립적으로 가정된다. 프리앰블 충돌이 없다면, 사용자 데이터는 변경된 구조의 신호를 통해 성공적으로 전송될 수 있다. 이에 따라, 단말의 액세스 지연이 감소될 수 있다. 반면, 프리앰블 충돌이 발생하면, 기지국은 분할된 사용자 데이터를 이용하여 얼마나 많은 사용자가 공간 영역에서 충돌하고 있는지 추정할 수 있다. 언급된 프리앰블은 각각의 통신 표준에 대한 코드북에서 정의된 표준 프리앰블일 수 있다. Fig. 4 shows a change in the structure of the signal transmitted from the terminal requesting random access. The user data is divided into N parts, and the generated signal includes the preamble and divided user data together. The preamble and user data portions are sequentially transmitted on a physical random access channel (PRACH). Data signals transmitted from different users are independently assumed to form the basis for the estimation of the angle of arrival (AoA). If there is no preamble collision, the user data can be successfully transmitted through the signal of the changed structure. Thus, the access delay of the terminal can be reduced. On the other hand, if a preamble collision occurs, the base station can estimate how many users are colliding in the spatial domain using the divided user data. The mentioned preamble may be a standard preamble defined in the codebook for each communication standard.

도 4는 상이한 부분들(데이터₁₁ 내지 데이터_N1)을 포함하는 제1 사용자 데이터를 도시하며, 도시된 바와 같이 이러한 분리된 부분들은, 프리앰블을 따라 전송된다. 유사한 배치가 제2 사용자 및 다수의 다른 사용자들에 적용된다. 도 4는 임의의 주어진 시간에 개시되는 잠재적으로 많은 수의 전송들을 고려할 때, 동일한 프리앰블을 이용한 랜덤 액세스 및 데이터 전송의 충돌 가능성을 도시한다. 일 실시 예에 따라, 단말은 선택적으로 주파수 홉핑을 수행할 수 있다. 예를 들어, 단말은 PRACH 구간 동안 프리앰블 및 데이터를 포함하는 다수의 랜덤 액세스 신호를 송신할 수 있다. 따라서, 단말은 상이한 다수의 랜덤 액세스 신호와의 간섭을 감소시키기 위해, 제1 주파수 및 제2 주파수에서 주파수 홉핑을 통해 랜덤 액세스 신호를 송신할 수 있다. Figure 4 shows first user data comprising different parts (data ₁₁ to data _N1 ), and these separate parts are transmitted along the preamble as shown. A similar arrangement applies to the second user and a number of other users. FIG. 4 illustrates the possibility of collision of random access and data transmission using the same preamble, considering a potentially large number of transmissions initiated at any given time. According to one embodiment, the terminal may optionally perform frequency hopping. For example, the terminal may transmit a plurality of random access signals including a preamble and data during a PRACH period. Accordingly, the terminal may transmit a random access signal through frequency hopping at the first frequency and the second frequency to reduce interference with a plurality of different random access signals.

IoT(internet of things)에서 추가적인 요구 사항은 M2M(machine to machine) 통신 및 IoT에서 엔티티들의 배터리 수명이 10년 내외에 있을 것으로 기대되는 것이다. 이는 높은 전력 효율 전송 방식들을 필요로 한다. 실제로, 도 4에 도시된 사용자 데이터는 QPSK(quadrature phase shift keying)와 같은 정 포락선(constant envelope) 변조 방식들로 변조될 수 있고 이는 PAPR(peak to average power ratio)이 낮기 때문에 전력 효율적인 증폭기들이 M2M/IoT 노드들에서 활용될 수 있음을 의미한다. Additional requirements in the internet of things (IoT) are that the battery life of entities in M2M (machine to machine) communications and IoT is expected to be around 10 years. This requires high power efficient transmission schemes. In fact, the user data shown in FIG. 4 can be modulated with constant envelope modulation schemes, such as quadrature phase shift keying (QPSK), because the power-efficient amplifiers have a low peak to average power ratio (PAPR) / IoT nodes. ≪ / RTI >

본 개시의 실시 예에 따른 일반적인 향상된 IoT 랜덤 액세스 절차는 2가지 가능한 결과를 가질 수 있다. 하나는 프리앰블을 따라 전송된 사용자 데이터가 기지국에 의해 성공적으로 복호되는 것이다. 이는, 프리앰블 충돌이 일어나지 않을 때 발생할 가능성이 가장 크다. 이 경우, 단일 스테이지 전송 절차가 제공된다. A general enhanced IoT random access procedure according to embodiments of the present disclosure may have two possible outcomes. One is that the user data transmitted along the preamble is successfully decoded by the base station. This is most likely to occur when no preamble collision occurs. In this case, a single stage transmission procedure is provided.

도 5는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 랜덤 액세스 신호 교환도를 도시한다.5 illustrates a random access signal exchange diagram in a wireless communication system in accordance with various embodiments of the present disclosure.

도 5를 참고하면, 501 단계에서, 단말은 기지국으로 프리앰블 및 데이터를 전송한다. 프리앰블 및 데이터는 동시에 전송될 수 있으며, 도 4에 도시된 변경된 구조의 신호에 포함되어 전송될 수 있다. Referring to FIG. 5, in step 501, the UE transmits a preamble and data to the Node B. The preamble and the data can be transmitted simultaneously and can be transmitted and included in the signal of the modified structure shown in Fig.

503 단계에서, 기지국은 성공적으로 사용자 데이터를 복호할 수 있다. 기지국은 단말로부터 다수의 신호를 수신할 수 있고, 다수의 신호 각각은 프리앰블 및 사용자 데이터의 부분들을 포함할 수 있다. 따라서, 기지국은 다수의 신호를 수신하고, 각각의 신호로부터 프리앰블 및 CP를 제거함으로써 다수의 사용자 데이터 부분들을 획득할 수 있다. 이후, 기지국은 다수의 사용자 데이터 부분들을 연결하여 사용자 데이터를 생성하고, 복호할 수 있다. 예를 들어, 단말이 TBCC(tail biting convolutional codding) 부호화 기법을 이용하여 사용자 데이터를 부호화한 경우, 기지국은 비터비(viterbi) 복호 기법을 이용하여 사용자 데이터를 복호할 수 있다. In step 503, the base station can successfully decode the user data. A base station may receive multiple signals from a terminal, and each of the plurality of signals may include portions of a preamble and user data. Thus, the base station can acquire multiple user data parts by receiving multiple signals and removing the preamble and CP from each signal. Then, the base station can generate and decode user data by connecting a plurality of user data parts. For example, when a UE encodes user data using a tail biting convolutional codings (TBCC) coding scheme, the base station can decode user data using a viterbi decoding scheme.

505 단계에서 기지국은 단말로 ACK(acknowledgement)을 전송할 수 있다. 기지국은 사용자 데이터를 성공적으로 복호한 경우, 동일한 프리앰블을 사용하는 다른 사용자에 의한 프리앰블 충돌이 일어나지 않음을 알 수 있고, 성공적으로 랜덤 액세스가 수행되었음을 판단하고, 단말로 ACK 메시지를 송신할 수 있다. 이에 따라, 사용자 데이터가 프리앰블과 함께 전송되기 때문에 전송 지연이 크게 감소되는 이점이 있다. 본 개시는 단말이 프리앰블 및 데이터를 동시에 전송하는 실시 예만을 설명하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 일 실시 예에서, 기지국은 사용자 데이터를 랜덤 액세스 이후에 전송할 수 있다. 예를 들어, 단말은 기지국으로 프리앰블만 전송할 수 있고, 사용자 데이터는 랜덤 액세스 이후 할당된 PUSCH를 통해 전송할 수 있다.In step 505, the base station can transmit an acknowledgment (ACK) to the mobile station. When the base station successfully decodes the user data, it can know that the preamble collision by another user using the same preamble does not occur, determine that the random access has been successfully performed, and transmit the ACK message to the terminal. Accordingly, since the user data is transmitted together with the preamble, there is an advantage that the transmission delay is greatly reduced. Although the present disclosure describes only embodiments in which the UE simultaneously transmits preambles and data, the present invention is not limited thereto. That is, in one embodiment, the base station may transmit user data after random access. For example, the UE can transmit only the preamble to the Node B and user data can be transmitted through the PUSCH allocated after the random access.

도 6은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 랜덤 액세스 신호 교환도를 도시한다.6 illustrates a random access signal exchange diagram in a wireless communication system in accordance with various embodiments of the present disclosure.

대안적으로, 동일한 프리앰블을 사용하는 다수의 단말들이 존재하는 경우, 단일 스테이지 방법은 자동적으로 2단계 방법으로 폴백(fallback)할 것이다. 즉, 단말은 제1 스테이지에서 자원들을 요청하고, 도 6에 도시된 바와 같이, 두 번째 스테이지에서 데이터를 전송한다. Alternatively, if there are multiple terminals using the same preamble, the single-stage method will automatically fall back in a two-step method. That is, the terminal requests resources in the first stage and transmits data in the second stage, as shown in FIG.

도 6을 참고하면, 601 단계에서, 단말은 기지국으로 프리앰블 및 데이터를 전송한다. 도 6의 601 단계는 도 5의 501 단계에 대응될 수 있다.Referring to FIG. 6, in step 601, the UE transmits a preamble and data to a Node B. Step 601 of FIG. 6 may correspond to step 501 of FIG.

603 단계에서, 기지국은 사용자 데이터의 복호에 실패할 수 있다. 예를 들어, 제1 단말 및 제2 단말이 동일한 프리앰블을 사용하는 경우, 기지국은 동일한 프리앰블을 통해 상이한 사용자들의 데이터를 수신한다. 이 경우, 각각의 단말에 의한 신호는 간섭으로 작용하며, 이는 프리앰블 충돌로 지칭될 수 있다. 따라서 기지국은 프리앰블 충돌에 의해, 사용자 데이터의 복호에 실패할 수 있다.In step 603, the base station may fail to decode the user data. For example, when the first terminal and the second terminal use the same preamble, the base station receives data of different users through the same preamble. In this case, the signal by each terminal acts as an interference, which may be referred to as a preamble collision. Therefore, the base station may fail to decode the user data due to the preamble collision.

605 단계에서, 기지국은 AoA 정보들에 기반하여 사용자 수를 추정할 수 있다. 기지국은 MIMO 시스템으로부터 도출될 수 있는 AoA 정보에 기초하여 사용자들의 수 M을 추정한다. M명의 다른 사용자들을 분리(resolve)할 수 있는 능력은 시스템에 배치된 안테나의 수에 의존한다. 예를 들어, 16 개의 안테나들을 사용하면, AoA 정보를 기반으로, 5명 내지 7명의 사용자들을 분리(resolve)하는 것이 가능할 수 있다. 본 개시는, AoA 정보에 기반한 사용자 분리만을 개시하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 일 실시 예에 따라, 기지국은 단순히 RSRP(reference signal received power), 수신 신호의 경로 손실 값 등에 기초하여, 사용자들을 분리할 수 있다. 다른 실시 예에 따라, 기지국은 AoA 및 RSRP, 경로 손실 중 적어도 어느 하나에 기반하여 사용자를 분리할 수 있다.In step 605, the base station may estimate the number of users based on the AoA information. The base station estimates the number M of users based on the AoA information that can be derived from the MIMO system. The ability to resolve M different users depends on the number of antennas deployed in the system. For example, using 16 antennas, it may be possible to resolve 5 to 7 users based on AoA information. Although the present disclosure discloses only user separation based on AoA information, it is not limited thereto. According to one embodiment, the base station can separate users based solely on the reference signal received power (RSRP), the path loss value of the received signal, and the like. According to another embodiment, the base station may separate users based on at least one of AoA and RSRP, path loss.

사용자의 수 M을 추정할 수 있는 세부 사항은 다음과 같다. 이 기술은 당 업계에 공지되어있다. 필요에 따라 다른 기술들이 사용될 수 있다. The details that can estimate the number of users M are as follows. This technique is well known in the art. Other technologies may be used as needed.

기지국에서 연속되는 수신된 데이터 심볼들은 x(t), 상이한 K개(K≤Q≤N)의 AoA들

들로부터 기지국의 스티어링 벡터들은

이며, 여기서, Q는 최대 분리 가능한 단말들의 개수이다. 연속되는 수신된 데이터 심볼들은 여러 단말들로부터 데이터 심볼들을 포함할 수 있음을 유의해야 한다. 기지국에서 수신된 신호는 다음과 같다:The successive received data symbols at the base station are x (t), AoAs of different K (K? Q? N)

The steering vectors of the base station

, Where Q is the maximum number of detachable terminals. It should be noted that successive received data symbols may include data symbols from multiple terminals. The signals received at the base station are:

여기서,

는 기지국에서 스티어링 행렬, s(t)는 단말들로부터 집성(aggregate) 데이터 심볼들이며, n(t)는 가우시안(gaussian) 잡음 벡터이다. 기지국은 전력 각 스펙트럼(power angular spectrum, PAS)

을 획득하기 위해, 다중 신호 분류기(multiple signal classifier, MUSIC) 알고리즘을 수행할 수 있다. 다중 신호 분류기 알고리즘은 수신 신호의 방향 벡터와 신호 부공간(subspace)의 고유 벡터간에 직교하는 성질을 이용하여 도달각을 추정하는 알고리즘이다.here,

(T) is a steering matrix at the base station, s (t) is aggregate data symbols from the UEs, and n (t) is a gaussian noise vector. The base station may use a power angular spectrum (PAS)

, A multiple signal classifier (MUSIC) algorithm may be performed. The multiple signal classifier algorithm is an algorithm that estimates the arrival angle using the orthogonal property between the direction vector of the received signal and the eigenvector of the signal subspace.

1 단계: N x N 크기의 상관 행렬 R을 계산한다:Step 1: Compute the correlation matrix R of size N x N:

2 단계: 상관 행렬 R상에 고유값 분해:Step 2: Eigenvalue decomposition on correlation matrix R:

여기서,

는 NxN 고유 벡터 행렬이며,

는 대각 고유값 행렬이다.here,

Is an NxN eigenvector matrix,

Is a diagonal eigenvalue matrix.

3 단계: 고유 벡터 행렬을 분리(partition)한다:Step 3: Partition the eigenvector matrix:

여기서,

는 Nx(N-Q) 고유 벡터 행렬이며, 열은 잡음 부공간(subspace)에 대응한다.here,

Is the Nx (NQ) eigenvector matrix, and the column corresponds to the noise subspace.

4 단계: 모든 각도들

를 검색하고, PAS는 다음과 같이 획득된다:Step 4: All angles

, And the PAS is obtained as follows:

5 단계: PAS에서 추정된 AoA 집합

을 검색하고, 여기서

들은 하기의 루트연산이다.Step 5: Estimated AoA set at PAS

, ≪ / RTI >

Are the root operations described below.

6 단계:

이 임의의 문턱값 ε보다 작은 경우,

에서

를 제거한다. 추정된 사용자들의 수는 M=|B|이다.Step 6:

Is smaller than an arbitrary threshold value [epsilon]

in

. The estimated number of users is M = | B |.

607 단계에서, 기지국은 총 M개의 RAR 메시지들을 송신한다. 기지국은 AoA 정보들에 기반하여 동일한 프리앰블을 통해 데이터를 송신한 사용자들의 수를 M으로 추정할 수 있다. RAR 메시지는 프리앰블 시퀀스에 대한 정보, TA(timing advance) 값, 식별자(예: C-RNTI(cell-radio network temporary identifier)), 및 상향링크 그랜트 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 본 개시의 다양한 실시 예들에 따라, 기지국은 M개의 서로 상이한 RAR 메시지들을 송신할 수 있다. 예를 들어, M개의 RAR 메시지들 각각은 상이한 RNTI 값을 가지는 서로 상이한 RAR 메시지일 수 있다. 기지국은 동일한 프리앰블을 통해 데이터를 송신한 M개의 단말을 위한 M개의 RNTI를 각각 포함하는 상이한 RAR 메시지를 송신할 수 있다. 이에 따라, 단말은 다수의 RAR 메시지를 수신하고 임의로 하나의 RAR 메시지를 선택함으로써 동일한 프리앰블을 송신한 다른 단말들과 상이한 RNTI를 획득할 수 있다. 다른 예를 들어, 기지국은 M개의 서로 다른 상향링크 그랜트 정보를 포함하는 M개의 RAR 메시지들을 송신할 수 있다. M개의 단말은 각각 상이한 상향링크 그랜트 정보에 따라 Msg3를 송신할 수 있고, 추가적인 충돌은 감소될 수 있다. 또 다른 예를 들어, M개의 RAR 메시지들은 각각 TA 값을 포함하며, 각각의 TA 값들을 같거나 다를 수 있다. 다른 실시 예에 따라, 기지국은 M개의 동일한 RAR 메시지들을 송신할 수도 있다.In step 607, the base station transmits a total of M RAR messages. The base station can estimate the number of users that transmitted data through the same preamble based on the AoA information, The RAR message may include at least one of information on a preamble sequence, a timing advance (TA) value, an identifier (e.g., cell-radio network temporary identifier (C-RNTI)), and uplink grant information. According to various embodiments of the present disclosure, a base station may transmit M different RAR messages. For example, each of the M RAR messages may be a different RAR message with a different RNTI value. The base station may transmit different RAR messages each including M RNTIs for M terminals that have transmitted data through the same preamble. Accordingly, the UE can acquire a different RNTI from other UEs that have transmitted the same preamble by receiving a plurality of RAR messages and arbitrarily selecting one RAR message. For another example, the base station may transmit M RAR messages including M different uplink grant information. M terminals can transmit Msg3 according to different uplink grant information, respectively, and additional collisions can be reduced. As another example, the M RAR messages each include a TA value, and the respective TA values may be the same or different. According to another embodiment, the base station may transmit M identical RAR messages.

609 단계에서, 단말은 M개의 RAR 메시지들 중 어느 하나를 임의로 선택할 수 있다. 다수의 RAR 메시지들을 수신하는 각각의 단말은 임의로 하나의 RAR 메시지를 선택할 수 있다. 각각의 단말은 임의로 RAR을 선택하므로, 여전히 상이한 단말들 간에 동일한 RAR을 선택할 수 있다. 다만, 충돌 확률은 M개의 RAR들에 의해 도입되는 추가적인 임의성에 의해 더 감소될 수 있다. In step 609, the UE can arbitrarily select any one of the M RAR messages. Each terminal receiving a plurality of RAR messages can arbitrarily select one RAR message. Since each terminal arbitrarily selects the RAR, the same RAR can still be selected among different terminals. However, the collision probability can be further reduced by the additional randomness introduced by the M RARs.

611 단계에서 단말은 기지국으로 Msg3을 송신할 수 있다. 단말은 M개의 RAR 메시지들 중 임의로 선택한 하나의 RAR에 기반하여 Msg3을 기지국으로 송신할 수 있다.In step 611, the UE can transmit Msg3 to the BS. The UE can transmit Msg3 to the base station based on one RAR selected randomly among the M RAR messages.

613 단계에서, 기지국은 수신에 대한 확인 응답으로 Msg4를 송신할 수 있다. Msg4는 랜덤 액세스의 성공 또는 실패에 대한 정보를 포함할 수 있다. 여기서, Msg3 및 Msg4는 종래 기술에서 동일한 이름들을 가지는 메시지들에 대응한다.In step 613, the base station may transmit Msg4 in an acknowledgment to the reception. Msg4 may contain information about the success or failure of the random access. Here, Msg3 and Msg4 correspond to messages having the same names in the prior art.

종래 LTE 시스템은, 동일한 프리앰블을 사용하는 다수의 단말들이 있음에도 불구하고, 기지국은 단말들로 하나의 RAR만을 다시 전송한다. 본 개시의 다양한 실시 예들에 따르면, 기지국은 상이한 단말들로부터 AoA들을 구별함으로써 동일한 프리앰블을 사용하는 M개의 단말들을 추정한다. 기지국은 단말들로 대응하는 개수 M의 RAR들을 송신한다. 결과적으로, RACH 과부하를 피하기 위해 다수의 단말들로 더 많은 자원들이 할당될 것이다. 각각의 단말은 하나의 RAR을 임의로 선택하고, 나머지 단계들은 현재의 3GPP와 동일하다. 여전히 다수의 단말들이 동일한 RAR을 선택할 가능성은 있지만, 충돌 확률은 추가적으로 임의성을 도입함으로써 더 감소될 수 있다. In the conventional LTE system, although there are a plurality of terminals using the same preamble, the base station transmits only one RAR to the terminals again. According to various embodiments of the present disclosure, a base station estimates M terminals using the same preamble by distinguishing AoAs from different terminals. The base station transmits the corresponding number of RARs to the terminals. As a result, more resources will be allocated to multiple terminals to avoid RACH overload. Each terminal arbitrarily selects one RAR, and the remaining steps are the same as the current 3GPP. Although there is still the possibility that multiple terminals will select the same RAR, the collision probability can be further reduced by introducing additional randomness.

도 7은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 단말의 동작 흐름도를 도시한다. 도 7은 단말 120 또는 단말 130의 동작 방법을 예시한다.FIG. 7 illustrates a flow diagram of operations of a terminal in a wireless communication system according to various embodiments of the present disclosure. 7 illustrates an operation method of the terminal 120 or the terminal 130. FIG.

도 7을 참고하면, 701 단계에서 단말은 프리앰블 및 데이터를 기지국으로 송신할 수 있다. 단말은 프리앰블을 임의로 선택하고, 도 4에 도시된 분할된 사용자 데이터 및 프리앰블을 포함하는 랜덤 액세스 신호를 형성하고, 프리앰블 및 데이터를 송신한다. Referring to FIG. 7, in step 701, the UE can transmit the preamble and data to the BS. The UE randomly selects a preamble, forms a random access signal including the divided user data and the preamble shown in FIG. 4, and transmits the preamble and data.

703 단계에서, 단말은 기지국으로부터 메시지를 수신할 수 있다. 여기서, 메시지는 기지국의 사용자 데이터 복호 성공 여부에 따라 달라질 수 있다. 즉, 사용자 데이터 복호를 성공했는지 여부는 프리앰블의 충돌 없이 성공적으로 랜덤 액세스를 수행했는지 여부를 의미할 수 있다.In step 703, the terminal may receive a message from the base station. Here, the message may be changed according to whether or not the base station successfully decodes user data. That is, whether or not the user data has been successfully decrypted may indicate whether or not the random access has been successfully performed without collision of the preamble.

705 단계에서, 단말은 수신한 메시지가 ACK 메시지인지 판단할 수 있다. 기지국이 ACK으로 응답하는 경우, 단말의 랜덤 액세스 및 사용자 데이터 전송이 성공적이었음을 의미한다.In step 705, the UE can determine whether the received message is an ACK message. If the base station responds with an ACK, it means that the random access and user data transmission of the terminal was successful.

707 단계에서, 단말은 전송이 성공했음을 판단할 수 있다. 즉, 단말은 ACK을 수신함으로써, 사용자 데이터가 기지국에 의해 성공적으로 복호되었음을 판단할 수 있다. 또한, 단말은 ACK을 수신함으로써 프리앰블 충돌 없이 랜덤 액세스가 성공했음을 판단할 수 있다.In step 707, the terminal can determine that the transmission is successful. That is, the UE can determine that the user data has been successfully decoded by the base station by receiving the ACK. Also, the UE can determine that the random access has succeeded without the preamble collision by receiving the ACK.

709 단계에서, 단말은 임의로 하나의 RAR 응답을 선택할 수 있다. 즉, 사용자 데이터가 성공적으로 복호되지 않은 경우, 단말은 기지국으로부터 다수의 RAR들을 수신한다. RAR들의 개수는 동일한 프리앰블을 통해 사용자 데이터를 전송함으로써 프리앰블 충돌이 발생한 사용자 수와 같다. 따라서, 단말은 추가적인 충돌을 방지하기 위해, 다수의 RAR들 중 하나의 RAR를 임의로 선택한다. In step 709, the terminal may arbitrarily select one RAR response. That is, if the user data is not successfully decoded, the terminal receives a plurality of RARs from the base station. The number of RARs is equal to the number of users who have a preamble collision by transmitting user data through the same preamble. Therefore, the terminal randomly selects one of the plurality of RARs to prevent further collision.

711 단계에서, 단말은 기지국으로 Msg3을 송신할 수 있다. 단말은 임의로 선택한 하나의 RAR에 기반하여 Msg3을 기지국으로 송신한다. 이에 따라, 동일한 프리앰블을 사용한 다수의 단말들은 상이한 RAR에 기반한 Msg3 메시지를 송신함으로써 충돌이 회피될 수 있다.In step 711, the terminal can transmit Msg3 to the base station. The terminal transmits Msg3 to the base station based on one randomly selected RAR. Thus, collisions can be avoided by transmitting Msg3 messages based on different RARs to a plurality of terminals using the same preamble.

713 단계에서, 단말은 기지국으로부터 Msg4를 수신한다. Msg4는 랜덤 액세스의 성공 여부를 지시할 수 있다. In step 713, the terminal receives Msg4 from the base station. Msg4 can indicate the success or failure of the random access.

715 단계에서, 단말은 ACK 메시지를 수신했는지 판단할 수 있다. 단말은 수신한 메시지가 ACK 메시지인지 판단할 수 있다. Msg4가 ACK이면, 단말은 랜덤 액세스가 성공했음을 결정할 수 있다. 따라서, 단말은 기지국으로부터 자원을 할당 받고 데이터를 송수신할 수 있다. 반면에, Msg4가 ACK 메시지가 아닌 경우, 단말은 최종적으로 랜덤 액세스의 실패를 결정할 수 있다. 따라서, 단말은 다른 랜덤 액세스 시도 이전에 백오프(back-off)를 수행할 수 있다. In step 715, the UE can determine whether an ACK message has been received. The UE can determine whether the received message is an ACK message. If Msg4 is ACK, the UE can determine that the random access has succeeded. Therefore, the terminal can allocate resources from the base station and transmit / receive data. On the other hand, if Msg4 is not an ACK message, the UE may finally decide to fail the random access. Thus, the terminal may perform a back-off before another random access attempt.

도 8은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 기지국의 동작 흐름도를 도시한다. 도 8은 기지국 110의 동작 방법을 예시한다.8 shows a flow chart of the operation of a base station in a wireless communication system according to various embodiments of the present disclosure. FIG. 8 illustrates a method of operation of the base station 110.

도 8을 참고하면 801 단계에서 기지국은 단말로부터 신호를 수신할 수 있다. 기지국은 단말로부터 프리앰블 및 사용자 데이터를 포함하는 신호를 수신할 수 있다. 프리앰블 및 사용자 데이터를 포함하는 신호는 도 4에 도시된 변경된 구조의 랜덤 액세스 신호에 대응한다.Referring to FIG. 8, in step 801, the BS can receive a signal from the MS. A base station can receive a signal including a preamble and user data from a terminal. The signal including the preamble and the user data corresponds to the random access signal of the modified structure shown in Fig.

803 단계에서 기지국은 프리앰블들 및 CP들을 제거한다. 랜덤 액세스 신호는 타이밍의 불확실성을 이유로, CP(cyclic prefix)의 보호구간을 더 포함할 수 있다. 기지국은 수신한 신호에서 프리앰블 및 CP를 제거함으로써 사용자 데이터를 획득할 수 있다. In step 803, the base station removes preambles and CPs. The random access signal may further include a guard interval of a cyclic prefix (CP) for reasons of timing uncertainty. The base station can obtain user data by removing the preamble and CP from the received signal.

805 단계에서, 기지국은 사용자 데이터 부분들을 연결시키고 복호를 시도한다. 단말은 PRACH 구간 동안 다수의 제1 신호를 반복적으로 송신할 수 있다. 다수의 제1 신호들은 각각 상이한 데이터를 포함할 수 있다. 따라서, 기지국은 다수의 제1 신호들을 수신함으로써 획득한 다수의 데이터들을 하나로 연결함으로써 사용자 데이터를 획득할 수 있다. 기지국은 획득한 사용자 데이터를 복호할 수 있다.In step 805, the base station attempts to connect and decode user data portions. The UE can repeatedly transmit a plurality of first signals during the PRACH period. The plurality of first signals may each include different data. Therefore, the base station can acquire user data by connecting a plurality of pieces of data acquired by receiving the plurality of first signals. The base station can decode the acquired user data.

807 단계에서, 기지국은 데이터를 성공적으로 복호했는지 여부를 판단할 수 있다. 프리앰블 충돌이 없다면, 사용자 데이터를 복호할 수 있다. 반면에, 프리앰블이 충돌하면, 동일한 프리앰블을 사용하는 사용자들간에 간섭이 발생하고, 기지국은 사용자 데이터 복호를 실패할 수 있다.In step 807, the base station can determine whether or not the data has been successfully decoded. If there is no preamble collision, the user data can be decoded. On the other hand, if the preamble collides, interference may occur between users using the same preamble, and the base station may fail to decode the user data.

809 단계에서, 기지국은 단말로 ACK 메시지를 전송할 수 있다. 즉, 프리앰블 충돌 없이 사용자 데이터가 성공적으로 복호되는 경우, 기지국은 단말로 ACK 메시지를 피드백할 수 있다. 반대로, 데이터 신호가 성공적으로 복호되지 않은 경우, 두 개의 가능한 상황들이 있다. 하나는 프리앰블을 사용하는 오직 하나의 단말만 존재하지만, 채널 상황이 좋지 않아서 기지국이 데이터 신호를 올바르게 복호할 수 없는 경우이다. 다른 하나는 동일한 프리앰블을 이용하는 다수의 단말들이 존재하고, 그들간에 간섭이 너무 커서 기지국이 데이터 신호를 올바르게 복호할 수 없는 경우이다. 다만, 어느 상황도 AoA 추정에 기반한 사용자 수 추정에 영향을 미치지 않는다.In step 809, the BS may transmit an ACK message to the MS. That is, if the user data is successfully decoded without a preamble collision, the base station can feed back an ACK message to the UE. Conversely, if the data signal is not successfully decoded, there are two possible situations. One is that there is only one terminal using a preamble, but the channel condition is not good and the base station can not correctly decode the data signal. The other is a case where there are a plurality of terminals using the same preamble and interference between them is too large to allow the base station to properly decode the data signal. However, neither situation has any effect on estimating the number of users based on AoA estimates.

811 단계에서, 기지국은 AoA 정보에 기반하여 사용자들의 수를 추정할 수 있다.In step 811, the base station can estimate the number of users based on the AoA information.

813 단계에서 기지국은 추정된 사용자 수에 기반하여 M개의 RAR들을 전송할 수 있다. 여기서 M은 동일한 프리앰블을 통해 랜덤 액세스 신호를 송신한 것으로 추정된 사용자들의 수이다. In step 813, the base station can transmit M RARs based on the estimated number of users. Where M is the number of users estimated to have transmitted the random access signal through the same preamble.

815 단계에서, 기지국은 단말들로부터 Msg3을 수신할 수 있다. Msg3은 M개의 RAR 메시지들 중 임의로 선택된 하나의 RAR 메시지에 기반하여 생성될 수 있다. 동일한 프리앰블을 사용하는 M개의 단말들 각각은 독립적으로 임의의 RAR을 선택한다. 따라서, 여전히 동일한 RAR을 선택할 확률이 존재할 수 있다. In step 815, the base station can receive Msg3 from the UEs. Msg3 may be generated based on one randomly selected RAR message among the M RAR messages. Each of the M terminals using the same preamble independently selects an arbitrary RAR. Thus, there may still be a probability of choosing the same RAR.

817 단계에서, 기지국은 단말로 Msg4를 송신할 수 있다. 기지국은 동일한 RAR에 기반한 Msg3를 수신한 경우, 랜덤 액세스가 실패했음을 판단할 수 있다. 이에 따라, 기지국은 단말로 랜덤 액세스가 실패했음을 지시하는 Msg4를 송신할 수 있다. 반면에, 동일한 RAR에 기반한 Msg3를 수신하지 않은 경우, 기지국은 랜덤 액세스의 성공을 판단할 수 있다. 이에 따라, 기지국은 단말로 랜덤 액세스가 성공했음을 지시하는 Msg4를 송신할 수 있다. 랜덤 액세스가 성공했음을 지시하는 Msg4는 ACK 메시지일 수 있다. In step 817, the base station can transmit Msg4 to the terminal. If the base station receives Msg3 based on the same RAR, it can determine that the random access has failed. Accordingly, the base station can transmit Msg4 indicating that the random access has failed to the terminal. On the other hand, if Msg3 based on the same RAR is not received, the base station can determine the success of the random access. Accordingly, the base station can transmit Msg4 indicating that the random access is successful to the terminal. Msg4 indicating that the random access is successful may be an ACK message.

유리하게는, 본 개시의 다양한 실시 예들은 다수의 단말들이 랜덤 액세스 요청을 동시에 수행할 필요가 있을 때, 개선된 성능을 제공한다. 이러한 문제는 M2M 및 IoT 노드들의 보급이 증가함에 따라 더욱 악화될 것으로 예상된다. 추가적인 장점은 지연 감소와 연관되며, 특히 이상적인 경우들에서, 단일 스테이지 랜덤 액세스 절차의 사용에 의한 것이다. 단일 스테이지 절차가 불가능한 경우, 자동적인 폴백이 종래 기술로 제공된다.Advantageously, the various embodiments of the present disclosure provide improved performance when multiple terminals need to simultaneously perform random access requests. This problem is expected to worsen as M2M and IOT nodes become more widespread. An additional advantage is associated with delay reduction, particularly in ideal cases, by the use of a single stage random access procedure. If a single stage procedure is not possible, automatic fallback is provided in the prior art.

본 개시의 청구항 또는 명세서에 기재된 실시 예들에 따른 방법들은 하드웨어, 소프트웨어, 또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합의 형태로 구현될(implemented) 수 있다.  Methods according to the claims of the present disclosure or the embodiments described in the specification may be implemented in hardware, software, or a combination of hardware and software.

소프트웨어로 구현하는 경우, 하나 이상의 프로그램(소프트웨어 모듈)을 저장하는 컴퓨터 판독 가능 저장 매체가 제공될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 저장 매체에 저장되는 하나 이상의 프로그램은, 전자 장치(device) 내의 하나 이상의 프로세서에 의해 실행 가능하도록 구성된다(configured for execution). 하나 이상의 프로그램은, 전자 장치로 하여금 본 개시의 청구항 또는 명세서에 기재된 실시 예들에 따른 방법들을 실행하게 하는 명령어(instructions)를 포함한다. When implemented in software, a computer-readable storage medium storing one or more programs (software modules) may be provided. One or more programs stored on a computer-readable storage medium are configured for execution by one or more processors in an electronic device. The one or more programs include instructions that cause the electronic device to perform the methods in accordance with the embodiments of the present disclosure or the claims of the present disclosure.

이러한 프로그램(소프트웨어 모듈, 소프트웨어)은 랜덤 액세스 메모리 (random access memory), 플래시(flash) 메모리를 포함하는 불휘발성(non-volatile) 메모리, 롬(read only memory, ROM), 전기적 삭제가능 프로그램가능 롬(electrically erasable programmable read only memory, EEPROM), 자기 디스크 저장 장치(magnetic disc storage device), 컴팩트 디스크 롬(compact disc-ROM, CD-ROM), 디지털 다목적 디스크(digital versatile discs, DVDs) 또는 다른 형태의 광학 저장 장치, 마그네틱 카세트(magnetic cassette)에 저장될 수 있다. 또는, 이들의 일부 또는 전부의 조합으로 구성된 메모리에 저장될 수 있다. 또한, 각각의 구성 메모리는 다수 개 포함될 수도 있다. Such programs (software modules, software) may be stored in a computer readable medium such as a random access memory, a non-volatile memory including flash memory, a read only memory (ROM), an electrically erasable programmable ROM but are not limited to, electrically erasable programmable read only memory (EEPROM), magnetic disc storage device, compact disc-ROM (CD-ROM), digital versatile discs An optical storage device, or a magnetic cassette. Or a combination of some or all of these. In addition, a plurality of constituent memories may be included.

또한, 프로그램은 인터넷(Internet), 인트라넷(Intranet), LAN(local area network), WAN(wide area network), 또는 SAN(storage area network)과 같은 통신 네트워크, 또는 이들의 조합으로 구성된 통신 네트워크를 통하여 접근(access)할 수 있는 부착 가능한(attachable) 저장 장치(storage device)에 저장될 수 있다. 이러한 저장 장치는 외부 포트를 통하여 본 개시의 실시 예를 수행하는 장치에 접속할 수 있다. 또한, 통신 네트워크상의 별도의 저장장치가 본 개시의 실시 예를 수행하는 장치에 접속할 수도 있다.The program may also be stored on a communication network, such as the Internet, an Intranet, a local area network (LAN), a wide area network (WAN), a communication network such as a storage area network (SAN) And can be stored in an attachable storage device that can be accessed. Such a storage device may be connected to an apparatus performing an embodiment of the present disclosure via an external port. Further, a separate storage device on the communication network may be connected to an apparatus performing the embodiments of the present disclosure.

상술한 본 개시의 구체적인 실시 예들에서, 개시에 포함되는 구성 요소는 제시된 구체적인 실시 예에 따라 단수 또는 복수로 표현되었다. 그러나, 단수 또는 복수의 표현은 설명의 편의를 위해 제시한 상황에 적합하게 선택된 것으로서, 본 개시가 단수 또는 복수의 구성 요소에 제한되는 것은 아니며, 복수로 표현된 구성 요소라 하더라도 단수로 구성되거나, 단수로 표현된 구성 요소라 하더라도 복수로 구성될 수 있다.In the specific embodiments of the present disclosure described above, the elements included in the disclosure have been expressed singular or plural, in accordance with the specific embodiments shown. It should be understood, however, that the singular or plural representations are selected appropriately according to the situations presented for the convenience of description, and the present disclosure is not limited to the singular or plural constituent elements, And may be composed of a plurality of elements even if they are expressed.

한편 본 개시의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 개시의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 개시의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다. While the invention has been described in connection with what is presently considered to be the most practical and preferred embodiment, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments. Therefore, the scope of the present disclosure should not be limited to the embodiments described, but should be determined by the scope of the appended claims, as well as the appended claims.

Claims (20)

무선 통신 시스템에서 단말의 동작방법에 있어서,
랜덤 액세스 프리앰블을 포함하는 제1 메시지를 기지국으로 송신하는 과정과,
상기 제1 메시지에 응답하여, 상기 기지국으로부터 송신되는 다수의 제2 메시지들을 수신하는 과정을 포함하는 방법.
A method of operating a terminal in a wireless communication system,
Transmitting a first message including a random access preamble to a base station;
And in response to the first message, receiving a second plurality of messages transmitted from the base station.
청구항 1에 있어서, 상기 제1 메시지는 데이터를 더 포함하는 방법.
The method of claim 1, wherein the first message further comprises data.
청구항 2에 있어서, 상기 기지국으로부터, 상기 데이터에 대한 ACK(acknowledge) 메시지를 수신하는 과정을 더 포함하는 방법.
3. The method of claim 2, further comprising receiving an acknowledgment (ACK) message for the data from the base station.
청구항 2에 있어서, 상기 다수의 제2 메시지들 중 하나의 제2 메시지를 선택하는 과정과,
상기 선택된 하나의 제2 메시지에 기반하여, 제3 메시지를 상기 기지국으로 송신하는 과정을 더 포함하고,
상기 다수의 제2 메시지들 각각은 서로 상이한 상향링크 그랜트 정보를 포함하고,
상기 다수의 제2 메시지들의 개수는, 상기 기지국에 의해 추정된, 상기 단말과 동일한 랜덤 액세스 프리앰블을 사용하는 단말들의 개수와 동일하고,
상기 동일한 랜덤 액세스 프리앰블을 사용하는 단말들의 개수는, 도달각에 기반하여 상기 기지국에 의해 추정되는 방법.
The method of claim 2, further comprising: selecting one of the plurality of second messages;
Transmitting a third message to the base station based on the selected one second message,
Wherein each of the plurality of second messages includes different uplink grant information,
Wherein the number of the plurality of second messages is equal to the number of terminals estimated by the base station using the same random access preamble as the terminal,
Wherein the number of terminals using the same random access preamble is estimated by the base station based on an arrival angle.
청구항 4에 있어서, 상기 기지국으로부터, 제4 메시지를 수신하는 과정을 더 포함하고,
상기 제4 메시지는 랜덤 액세스의 성공 여부를 지시하는 정보를 포함하는 방법.
5. The method of claim 4, further comprising: receiving a fourth message from the base station,
Wherein the fourth message includes information indicating whether the random access is successful.
청구항 2에 있어서, 상기 데이터는 사용자 데이터의 일 부분을 포함하고,
상기 기지국으로, 각각 상이한 데이터를 포함하는 다수의 제1 메시지들을 랜덤 액세스 구간 동안 송신하는 과정을 더 포함하고,
상기 사용자 데이터는 상기 각각 상이한 데이터를 연결함으로써 생성되는 방법.
3. The method of claim 2, wherein the data comprises a portion of user data,
Further comprising transmitting to the base station a plurality of first messages each including different data during a random access period,
Wherein the user data is generated by concatenating the respective different data.
무선 통신 시스템에서 기지국의 동작방법에 있어서,
랜덤 액세스 프리앰블을 포함하는 제1 메시지를 단말로부터 수신하는 과정과,
상기 제1 메시지에 응답하여, 상기 단말로 다수의 제2 메시지들을 송신하는 과정을 포함하는 방법.
A method of operating a base station in a wireless communication system,
Receiving a first message including a random access preamble from a terminal;
And sending a second plurality of messages to the terminal in response to the first message.
청구항 7에 있어서, 상기 제1 메시지는 데이터를 더 포함하는 방법.
8. The method of claim 7, wherein the first message further comprises data.
청구항 8에 있어서, 상기 데이터는 사용자 데이터의 일 부분을 포함하고,
상기 단말로부터, 각각 상이한 데이터를 포함하는 다수의 제1 메시지들을 랜덤 액세스 구간 동안 수신하는 과정을 더 포함하고,
상기 사용자 데이터는 상기 다수의 제1 메시지들에 포함되는 각각의 상기 데이터를 연결함으로써 획득되는 방법.
9. The method of claim 8, wherein the data comprises a portion of user data,
Further comprising receiving, during the random access period, a plurality of first messages each including different data from the terminal,
Wherein the user data is obtained by concatenating each of the data contained in the plurality of first messages.
청구항 8에 있어서, 상기 데이터를 복호하는 과정과,
상기 단말로, 상기 데이터에 대한 ACK(acknowledge) 메시지를 송신하는 과정을 더 포함하는 방법.
The method of claim 8, further comprising:
And transmitting an acknowledgment (ACK) message for the data to the MS.
청구항 10에 있어서, 상기 데이터를 올바르게 복호할 수 없는 경우, 상기 랜덤 액세스 프리앰블을 공통으로 사용하는 다수의 단말들의 개수를 추정하는 과정을 더 포함하고,
상기 다수의 제2 메시지들 각각은 서로 상이한 상향링크 그랜트 정보를 포함하고,
상기 다수의 제2 메시지들의 개수는, 상기 추정된 다수의 단말들의 개수와 동일한 방법.
The method of claim 10, further comprising the step of estimating the number of terminals using the random access preamble in common when the data can not be decoded correctly,
Wherein each of the plurality of second messages includes different uplink grant information,
Wherein the number of the plurality of second messages is equal to the number of the estimated plurality of terminals.
청구항 11에 있어서, 상기 다수의 단말들의 개수는 AoA(angle of arrival) 정보에 기반하여 추정되고,
상기 단말로부터, 제3 메시지를 수신하는 과정을 더 포함하고,
상기 제3 메시지는, 상기 다수의 제2 메시지들 중 상기 단말에 의해 선택된 하나의 제2 메시지에 기반하여 생성되는 방법.
The method of claim 11, wherein the number of the plurality of terminals is estimated based on AoA (angle of arrival)
Further comprising the step of receiving a third message from the terminal,
Wherein the third message is generated based on a second one of the plurality of second messages selected by the terminal.
청구항 12에 있어서, 상기 제3 메시지에 응답하여, 제4 메시지를 상기 단말로 송신하는 과정을 더 포함하고,
상기 제4 메시지는, 랜덤 액세스 요청의 성공 또는 실패를 지시하는 정보를 포함하는 방법.
The method of claim 12, further comprising transmitting a fourth message to the terminal in response to the third message,
Wherein the fourth message comprises information indicating a success or failure of a random access request.
무선 통신 시스템에서 기지국 장치에 있어서,
송수신기; 및
상기 송수신기와 결합된 적어도 하나의 프로세서를 포함하고,
상기 적어도 하나의 프로세서는,
랜덤 액세스 프리앰블을 포함하는 제1 메시지를 단말로부터 수신하고,
상기 제1 메시지에 응답하여, 상기 단말로 다수의 제2 메시지들을 송신하는 장치.
A base station apparatus in a wireless communication system,
A transceiver; And
And at least one processor coupled to the transceiver,
Wherein the at least one processor comprises:
Receiving a first message including a random access preamble from a terminal,
And in response to the first message, transmitting a plurality of second messages to the terminal.
청구항 14에 있어서, 상기 제1 메시지는 데이터를 더 포함하는 장치.
15. The apparatus of claim 14, wherein the first message further comprises data.
청구항 15에 있어서, 상기 데이터는 사용자 데이터의 일 부분을 포함하고,
상기 적어도 하나의 프로세서는, 상기 단말로부터, 각각 상이한 데이터를 포함하는 다수의 제1 메시지들을 랜덤 액세스 구간 동안 더 수신하고,
상기 사용자 데이터는 상기 다수의 제1 메시지들에 포함되는 각각의 상기 데이터를 연결함으로써 획득되는 장치.
16. The method of claim 15, wherein the data comprises a portion of user data,
Wherein the at least one processor is further operable to receive from the terminal a plurality of first messages each comprising different data for a random access period,
Wherein the user data is obtained by concatenating each of the data contained in the plurality of first messages.
청구항 15에 있어서, 상기 적어도 하나의 프로세서는,
상기 데이터를 복호하고,
상기 단말로, 상기 데이터에 대한 ACK(acknowledge) 메시지를 더 송신하는 장치.
16. The system of claim 15, wherein the at least one processor comprises:
Decodes the data,
And an ACK (acknowledge) message for the data to the MS.
청구항 15에 있어서, 상기 적어도 하나의 프로세서는,
상기 데이터를 올바르게 복호할 수 없는 경우, AoA(angle of arrival) 정보에 기반하여 상기 랜덤 액세스 프리앰블을 공통으로 사용하는 다수의 단말들의 개수를 더 추정하고,
상기 다수의 제2 메시지들 각각은 서로 상이한 상향링크 그랜트 정보를 포함하고,
상기 다수의 제2 메시지들의 개수는, 상기 추정된 다수의 단말들의 개수와 동일한 장치.
16. The system of claim 15, wherein the at least one processor comprises:
Estimating a number of terminals using the random access preamble in common based on angle of arrival (AoA) information when the data can not be correctly decoded,
Wherein each of the plurality of second messages includes different uplink grant information,
Wherein the number of the plurality of second messages is equal to the number of the estimated plurality of terminals.
청구항 18에 있어서, 상기 적어도 하나의 프로세서는, 상기 단말로부터, 제3 메시지를 더 수신하고,
상기 제3 메시지는, 상기 다수의 제2 메시지들 중 상기 단말에 의해 선택된 하나의 제2 메시지에 기반하여 생성되는 장치.
19. The system of claim 18, wherein the at least one processor further receives a third message from the terminal,
Wherein the third message is generated based on a second one of the plurality of second messages selected by the terminal.
청구항 19에 있어서, 상기 적어도 하나의 프로세서는,
상기 제3 메시지에 응답하여, 상기 단말로 제4 메시지를 더 송신하고,
상기 제4 메시지는, 랜덤 액세스 요청의 성공 또는 실패를 지시하는 정보를 포함하는 장치.
21. The system of claim 19, wherein the at least one processor comprises:
In response to the third message, further transmitting a fourth message to the terminal,
Wherein the fourth message comprises information indicating a success or failure of a random access request.

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