KR20220040369A

KR20220040369A - 중첩 프리앰블을 이용한 랜덤 액세스 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20220040369A
Application number: KR1020210095021A
Authority: KR
Inventors: 박기윤; 김석기; 박옥선; 신은정; 신재승; 최진호
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2020-09-23
Filing date: 2021-07-20
Publication date: 2022-03-30

Abstract

중첩 프리앰블을 이용한 랜덤 액세스 기술이 개시된다. 통신 시스템의 단말의 동작 방법으로서, 기지국에서 기저 프리앰블 정보와 선형 조합 정보를 수신하는 단계; 상기 기저 프리앰블 정보와 상기 선형 조합 정보를 이용하여 중첩 프리앰블을 생성하는 단계; 상기 생성된 중첩 프리앰블을 포함하는 제1 메시지를 상기 기지국에 전송하는 단계; 및 상기 기지국에서 상기 제1 메시지의 응답 신호인 제2 메시지를 수신하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

중첩 프리앰블을 이용한 랜덤 액세스 방법 및 장치{RANDOM ACCESS METHOD AND APPRATUS USING SUPERPOSED PREAMBLES}

본 발명은 랜덤 액세스 기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 많은 수의 프리앰블을 확보하면서도 수신 복잡도를 완화할 수 있도록 하도록 하는 중첩 프리앰블을 이용한 랜덤 액세스 기술에 관한 것이다.

정보 통신 기술의 발전과 더불어 다양한 무선 통신 기술이 개발될 수 있다. 대표적인 무선 통신 기술로 3GPP(3rd generation partnership project) 표준에서 규정된 LTE(long term evolution), NR(new radio) 등이 있을 수 있다. LTE는 4G(4th Generation) 무선 통신 기술들 중에서 하나의 무선 통신 기술일 수 있고, NR은 5G(5th Generation) 무선 통신 기술들 중에서 하나의 무선 통신 기술일 수 있다.

한편, 이동 통신 기술에서 단말은 임의로 프리앰블(preamble)을 선택하여 기지국에 랜덤 액세스(random access)를 시도할 수 있다. 이와 같은 랜덤 액세스 절차에서 프리앰블의 개수는 단말의 개수에 비하여 충분히 크지 않을 수 있다. 이에 따라, 여러 단말이 동일한 하나의 프리앰블을 사용하여 기지국에 접속하려고 시도할 수 있으며, 이러한 경우에 충돌(collision)이 발생하여 접속에 실패할 수 있다. 이처럼 단말은 기지국에 접속하는데 실패하게 되면 재접속을 시도하게 될 수 있으며, 이에 따라 접속 지연 시간이 길어지게 되어 통신망의 안정성에 문제가 생길 수 있다. 특히 MTC(machine type communications) 환경에서는 HTC(human type communications) 환경에 비해 접속을 시도하는 단말이 현저하게 많을 수 있어 단말의 접속 지연이 심화될 수 있다. 따라서 이동 통신 시스템은 많은 개수의 프리앰블을 확보할 필요가 있을 수 있다. 하지만, 이동 통신 시스템이 프리앰블의 개수를 늘리게 되면 상호 상관도(cross-correlation)가 증가할 수 있고, 통신망에서 오인할(missed detection) 가능성이 커질 수 있으며, 상호 상관도의 연산 역시 증가하는 어려움이 있을 수 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 많은 수의 프리앰블을 확보하면서도 수신 복잡도를 완화할 수 있도록 하도록 하는 중첩 프리앰블을 이용한 랜덤 액세스 방법 및 장치를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1 실시예에 따른 중첩 프리앰블을 이용한 랜덤 액세스 방법은, 통신 시스템의 단말의 동작 방법으로서, 기지국에서 기저 프리앰블 정보와 선형 조합 정보를 수신하는 단계; 상기 기저 프리앰블 정보와 상기 선형 조합 정보를 이용하여 중첩 프리앰블을 생성하는 단계; 상기 생성된 중첩 프리앰블을 포함하는 제1 메시지를 상기 기지국에 전송하는 단계; 및 상기 기지국에서 상기 제1 메시지의 응답 신호인 제2 메시지를 수신하는 단계를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 기저 프리앰블 정보와 상기 선형 조합 정보를 이용하여 중첩 프리앰블을 생성하는 단계는, 상기 기저 프리앰블 정보에 의해 지시되는 기저 프리앰블들을 이용하여 기저 프리앰블 행렬을 형성하는 단계; 상기 선형 조합 정보에서 어느 하나의 선형 조합을 선택하는 단계; 및 상기 기저 프리앰블 행렬에 상기 선택된 선형 조합을 적용하여 상기 중첩 프리앰블을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 기저 프리앰블 행렬에 상기 선택된 선형 조합을 적용하여 상기 중첩 프리앰블을 형성하는 단계는, 상기 기저 프리앰블 행렬에서 어느 하나의 행벡터를 선택하는 단계; 및 상기 선택된 어느 하나의 행벡터에 상기 선택된 선형 조합을 곱하여 상기 중첩 프리앰블을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 중첩 프리앰블은 상기 기저 프리앰블 정보에 있는 적어도 하나 이상의 기저 프리앰블들의 선형 조합으로 상기 선형 조합 정보의 선형 조합들로 이루어진 선형 조합 행렬의 각 행에서 제로가 아닌 성분에 해당되는 상관 벡터 쌍의 내적(inner product)을 산출하는 것을 특징으로 할 수 있다.

여기서, 상기 제1 메시지는 데이터 패킷을 더 포함하며, 상기 생성된 중첩 프리앰블을 포함하는 제1 메시지를 상기 기지국에 전송하는 단계에서 상기 단말은 상기 중첩 프리앰블과 상기 데이터 패킷을 포함하는 상기 제1 메시지를 상기 기지국으로 전송하는 것을 특징으로 할 수 있다.

여기서, 상기 제1 메시지는 MsgA이고, 상기 제2 메시지는 MsgB일 수 있다.

한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제2 실시예에 따른 중첩 프리앰블을 이용한 랜덤 액세스 방법은, 통신 시스템의 기지국의 동작 방법으로서, 기저 프리앰블 정보와 선형 조합 정보를 단말들에게 전송하는 단계; 상기 단말들로부터 상기 기저 프리앰블 정보와 상기 선형 조합 정보를 이용하여 생성한 중첩 프리앰블들을 포함하는 제1 메시지들을 수신하는 단계; 상기 제1 메시지들과 상기 기저 프리앰블 정보의 기저 프리앰블들의 상관도들을 산출하여 상기 중첩 프리앰블들을 검출하는 단계; 및 상기 단말들에게 상기 제1 메시지들의 응답 신호인 제2 메시지들을 전송하는 단계를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 중첩 프리앰블은 상기 기저 프리앰블 정보에 있는 적어도 하나 이상의 기저 프리앰블들이 상기 선형 조합 정보에 있는 어느 하나의 선형 조합으로 이루어진 것을 특징으로 할 수 있다.

여기서, 상기 제1 메시지들과 기저 프리앰블들의 상관도들을 산출하여 상기 중첩 프리앰블들을 검출하는 단계는, 상기 제1 메시지들과 상기 기저 프리앰블들의 상관도들을 산출하는 단계; 및 상기 상관도들을 이용하여 제1 무선 채널 상태들을 추정하여 상기 중첩 프리앰블들을 검출하는 단계를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 제1 메시지들과 상기 기저 프리앰블들의 상관도들을 산출하는 단계에서 상기 기저 프리앰블들의 상관도는 상기 제1 메시지들의 수신 신호 행렬에 상기 기저 프리앰블 정보에 있는 기저 프리앰블들로 이루어진 기저 프리앰블 행렬을 곱하여 산출하는 것을 특징으로 할 수 있다.

여기서, 상기 상관도들을 이용하여 제1 무선 채널 상태들을 추정하여 상기 중첩 프리앰블들을 검출하는 단계는, 무선 채널 벡터들과 평균 수신 전력을 이용하여 가상 채널 벡터들을 정의하는 단계; 상기 가상 채널 벡터들과 선형 조합 행렬을 이용하여 상태 채널 벡터들을 정의하는 단계; 상기 상관도들을 이용하여 상기 상태 채널 벡터들의 추정값을 산출하는 단계; 상기 상태 채널 벡터들의 추정값을 이용하여 상기 가상 채널 벡터들을 산출하는 단계; 상기 가상 채널 벡터들을 이용하여 제1 무선 채널 상태들을 추정하여 제1 무선 채널 벡터들을 산출하는 단계; 및 상기 제1 무선 채널 벡터들을 내적하여 상기 중첩 프리앰블들을 검출하는 단계를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 제1 메시지들은 각각 데이터 패킷을 더 포함하며, 상기 검출된 중첩 프리앰블들에 대응되는 제2 무선 채널 상태들을 추정하는 단계; 및 상기 추정된 제2 무선 채널 상태들을 이용하여 상기 제1 메시지들에서 상기 각각 데이터 패킷을 검출하는 단계를 더 포함할 수 있다.

한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제3 실시예에 따른 중첩 프리앰블을 이용한 랜덤 액세스 장치는, 단말로서, 프로세서(processor); 상기 프로세서와 전자적(electronic)으로 통신하는 메모리(memory); 그리고 상기 메모리에 저장되는 명령들(instructions)을 포함하며, 상기 명령들이 상기 프로세서에 의해 실행되는 경우, 상기 명령들은 상기 단말이, 기지국에서 기저 프리앰블 정보와 선형 조합 정보를 수신하고; 상기 기저 프리앰블 정보와 상기 선형 조합 정보를 이용하여 중첩 프리앰블을 생성하고; 상기 생성된 중첩 프리앰블을 포함하는 제1 메시지를 상기 기지국에 전송하고; 그리고 상기 기지국에서 상기 제1 메시지의 응답 신호인 제2 메시지를 수신하는 것을 야기하도록 동작할 수 있다.

여기서, 상기 기저 프리앰블 정보와 상기 선형 조합 정보를 이용하여 중첩 프리앰블을 생성하는 경우 상기 명령들은 상기 단말이, 상기 기저 프리앰블 정보에 의해 지시되는 기저 프리앰블들을 이용하여 기저 프리앰블 행렬을 형성하고; 상기 선형 조합 정보에서 어느 하나의 선형 조합을 선택하고; 그리고 상기 기저 프리앰블 행렬에 상기 선택된 선형 조합을 적용하여 상기 중첩 프리앰블을 형성하는 것을 야기하도록 동작할 수 있다.

여기서, 상기 기저 프리앰블 행렬에 상기 선택된 선형 조합을 적용하여 상기 중첩 프리앰블을 형성하는 경우 상기 명령들은 상기 단말이, 상기 기저 프리앰블 행렬에서 어느 하나의 행벡터를 선택하고; 그리고 상기 선택된 어느 하나의 행벡터에 상기 선택된 선형 조합을 곱하여 상기 중첩 프리앰블을 형성하는 것을 야기하도록 동작할 수 있다.

여기서, 상기 제1 메시지는 데이터 패킷을 더 포함하며, 상기 명령들은 상기 단말이, 상기 생성된 중첩 프리앰블을 포함하는 제1 메시지를 상기 기지국에 전송하는 경우에 상기 중첩 프리앰블과 상기 데이터 패킷을 포함하는 상기 제1 메시지를 상기 기지국으로 전송하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명에 의하면, 단말은 기저 프리앰블들에 선형 조합을 적용하여 생성한 중첩 프리앰블을 기지국에 전송할 수 있고, 기지국은 수신 신호에 대한 기저 프리앰블들의 상관도를 산출하여 중첩 프리앰블을 검출할 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 기저 프리앰블들에 선형 조합을 적용하여 중첩 프리앰블을 형성함에 따라 프리앰블의 개수가 증가할 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 기저 프리앰블들을 사용하여 상관도 연산을 수행하여 중첩 프리앰블을 검출할 수 있어 수신 복잡도 측면에서 이득이 있을 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 선형 조합들로 이루어진 선형 조합 행렬의 각 행에서 제로가 아닌 성분에 해당되는 상관 벡터 쌍의 내적(inner product)을 계산하여 중첩 프리앰블을 검출할 수 있어 각 행에서 제로가 아닌 성분이 증가될 수도록 연산량을 줄일 수 있다.

도 1은 통신 시스템의 제1 실시예를 도시한 개념도이다.
도 2는 통신 시스템을 구성하는 통신 노드의 제1 실시예를 도시한 블록도이다.
도 3은 통신 시스템의 제2 실시예를 도시한 개념도이다.
도 4는 랜덤 액세스 절차에서 전송되는 MsgA의 제1 실시예를 나타내는 구조도이다.
도 5는 중첩 프리앰블을 이용한 랜덤 액세스 방법의 제1 실시예를 나타내는 순서도이다.
도 6은 도 5의 중첩 프리앰블을 생성하는 과정의 제1 실시예를 나타내는 흐름도이다.
도 7은 도 5의 상관도들을 산출하여 중첩 프리앰블들을 검출하는 과정의 제1 실시예를 나타내는 순서도이다.
도 8은 도 7의 무선 채널 상태들을 이용하여 중첩 프리앰블들을 검출하는 과정의 제1 실시예를 나타내는 순서도이다.
도 9는 활성화된 단말에 대한 CF(collision free) 발생 확률을 나타내는 그래프이다.
도 10은 단말수에 따른 평균 랭크를 나타내는 그래프이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.

도 1은 통신 시스템의 제1 실시예를 도시한 개념도이다.

도 1을 참조하면, 통신 시스템(100)은 복수의 통신 노드들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2, 130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6)을 포함할 수 있다. 여기서, 통신 시스템은 "통신 네트워크"로 지칭될 수 있다. 복수의 통신 노드들 각각은 적어도 하나의 통신 프로토콜을 지원할 수 있다. 예를 들어, 복수의 통신 노드들 각각은 CDMA(code division multiple access) 기반의 통신 프로토콜, WCDMA(wideband CDMA) 기반의 통신 프로토콜, TDMA(time division multiple access) 기반의 통신 프로토콜, FDMA(frequency division multiple access) 기반의 통신 프로토콜, OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 기반의 통신 프로토콜, OFDMA(orthogonal frequency division multiple access) 기반의 통신 프로토콜, SC(single carrier)-FDMA 기반의 통신 프로토콜, NOMA(non-orthogonal multiple access) 기반의 통신 프로토콜, SDMA(space division multiple access) 기반의 통신 프로토콜 등을 지원할 수 있다. 복수의 통신 노드들 각각은 다음과 같은 구조를 가질 수 있다.

도 2는 통신 시스템을 구성하는 통신 노드의 제1 실시예를 도시한 블록도이다.

도 2를 참조하면, 통신 노드(200)는 적어도 하나의 프로세서(210), 메모리(220) 및 네트워크와 연결되어 통신을 수행하는 송수신 장치(230)를 포함할 수 있다. 또한, 통신 노드(200)는 입력 인터페이스 장치(240), 출력 인터페이스 장치(250), 저장 장치(260) 등을 더 포함할 수 있다. 통신 노드(200)에 포함된 각각의 구성 요소들은 버스(bus)(270)에 의해 연결되어 서로 통신을 수행할 수 있다. 다만, 통신 노드(200)에 포함된 각각의 구성요소들은 공통 버스(270)가 아니라, 프로세서(210)를 중심으로 개별 인터페이스 또는 개별 버스를 통하여 연결될 수도 있다. 예를 들어, 프로세서(210)는 메모리(220), 송수신 장치(230), 입력 인터페이스 장치(240), 출력 인터페이스 장치(250) 및 저장 장치(260) 중에서 적어도 하나와 전용 인터페이스를 통하여 연결될 수도 있다.

프로세서(210)는 메모리(220) 및 저장 장치(260) 중에서 적어도 하나에 저장된 프로그램 명령(program command)을 실행할 수 있다. 프로세서(210)는 중앙 처리 장치(central processing unit, CPU), 그래픽 처리 장치(graphics processing unit, GPU), 또는 본 발명의 실시예들에 따른 방법들이 수행되는 전용의 프로세서를 의미할 수 있다. 메모리(220) 및 저장 장치(260) 각각은 휘발성 저장 매체 및 비휘발성 저장 매체 중에서 적어도 하나로 구성될 수 있다. 예를 들어, 메모리(220)는 읽기 전용 메모리(read only memory, ROM) 및 랜덤 액세스 메모리(random access memory, RAM) 중에서 적어도 하나로 구성될 수 있다.

다시 도 1을 참조하면, 통신 시스템(100)은 복수의 기지국들(base stations)(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2), 복수의 단말들(terminal)(130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6)을 포함할 수 있다. 제1 기지국(110-1), 제2 기지국(110-2) 및 제3 기지국(110-3) 각각은 매크로 셀(macro cell)을 형성할 수 있다. 제4 기지국(120-1) 및 제5 기지국(120-2) 각각은 스몰 셀(small cell)을 형성할 수 있다. 제1 기지국(110-1)의 커버리지(coverage) 내에 제4 기지국(120-1), 제3 단말(130-3) 및 제4 단말(130-4)이 속할 수 있다. 제2 기지국(110-2)의 커버리지 내에 제2 단말(130-2), 제4 단말(130-4) 및 제5 단말(130-5)이 속할 수 있다. 제3 기지국(110-3)의 커버리지 내에 제5 기지국(120-2), 제4 단말(130-4), 제5 단말(130-5) 및 제6 단말(130-6)이 속할 수 있다. 제4 기지국(120-1)의 커버리지 내에 제1 단말(130-1)이 속할 수 있다. 제5 기지국(120-2)의 커버리지 내에 제6 단말(130-6)이 속할 수 있다.

여기서, 복수의 기지국들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) 각각은 노드B(NodeB), 고도화 노드B(evolved NodeB), BTS(base transceiver station), 무선 기지국(radio base station), 무선 트랜시버(radio transceiver), 액세스 포인트(access point), 액세스 노드(node), 노변 장치(road side unit; RSU), DU(digital unit), CDU(cloud digital unit), RRH(radio remote head), RU(radio unit), TP(transmission point), TRP(transmission and reception point), 중계 노드(relay node) 등으로 지칭될 수 있다. 복수의 단말들(130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6) 각각은 접근 단말(access terminal), 이동 단말(mobile terminal), 스테이션(station), 가입자 스테이션(subscriber station), 이동 스테이션(mobile station), 휴대 가입자 스테이션(portable subscriber station), UE(user equipment), 노드(node), 다바이스(device) 등으로 지칭될 수 있다.

복수의 통신 노드들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2, 130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6) 각각은 셀룰러(cellular) 통신(예를 들어, 3GPP(3rd generation partnership project) 표준에서 규정된 LTE(long term evolution), LTE-A(advanced) 등)을 지원할 수 있다. 복수의 기지국들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) 각각은 서로 다른 주파수 대역에서 동작할 수 있고, 또는 동일한 주파수 대역에서 동작할 수 있다. 복수의 기지국들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) 각각은 아이디얼 백홀(ideal backhaul) 또는 논(non)-아이디얼 백홀을 통해 서로 연결될 수 있고, 아이디얼 백홀 또는 논-아이디얼 백홀을 통해 서로 정보를 교환할 수 있다. 복수의 기지국들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) 각각은 아이디얼 백홀 또는 논-아이디얼 백홀을 통해 코어(core) 네트워크(미도시)와 연결될 수 있다. 복수의 기지국들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) 각각은 코어 네트워크로부터 수신한 신호를 해당 단말(130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6)에 전송할 수 있고, 해당 단말(130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6)로부터 수신한 신호를 코어 네트워크에 전송할 수 있다.

복수의 기지국들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) 각각은 OFDMA 기반의 다운링크(downlink, DL) 전송을 지원할 수 있고, SC-FDMA 기반의 업링크(uplink, UL) 전송을 지원할 수 있다. 또한, 복수의 기지국들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) 각각은 MIMO(multiple input multiple output) 전송(예를 들어, SU(single user)-MIMO, MU(multi user)-MIMO, 대규모(massive) MIMO 등), CoMP(coordinated multipoint) 전송, 캐리어 애그리게이션(carrier aggregation) 전송, 비면허 대역(unlicensed band)에서 전송, 단말 간 직접(device to device, D2D) 통신(또는, ProSe(proximity services) 등을 지원할 수 있다. 여기서, 복수의 단말들(130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6) 각각은 기지국(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2)과 대응하는 동작, 기지국(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2)에 의해 지원되는 동작을 수행할 수 있다.

예를 들어, 제2 기지국(110-2)은 SU-MIMO 방식을 기반으로 신호를 제4 단말(130-4)에 전송할 수 있고, 제4 단말(130-4)은 SU-MIMO 방식에 의해 제2 기지국(110-2)으로부터 신호를 수신할 수 있다. 또는, 제2 기지국(110-2)은 MU-MIMO 방식을 기반으로 신호를 제4 단말(130-4) 및 제5 단말(130-5)에 전송할 수 있고, 제4 단말(130-4) 및 제5 단말(130-5) 각각은 MU-MIMO 방식에 의해 제2 기지국(110-2)으로부터 신호를 수신할 수 있다. 제1 기지국(110-1), 제2 기지국(110-2) 및 제3 기지국(110-3) 각각은 CoMP 방식을 기반으로 신호를 제4 단말(130-4)에 전송할 수 있고, 제4 단말(130-4)은 CoMP 방식에 의해 제1 기지국(110-1), 제2 기지국(110-2) 및 제3 기지국(110-3)으로부터 신호를 수신할 수 있다. 복수의 기지국들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) 각각은 자신의 커버리지 내에 속한 단말(130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6)과 CA 방식을 기반으로 신호를 송수신할 수 있다. 제1 기지국(110-1), 제2 기지국(110-2) 및 제3 기지국(110-3) 각각은 제4 단말(130-4)과 제5 단말(130-5) 간의 D2D 통신을 코디네이션(coordination)할 수 있고, 제4 단말(130-4) 및 제5 단말(130-5) 각각은 제2 기지국(110-2) 및 제3 기지국(110-3) 각각의 코디네이션에 의해 D2D 통신을 수행할 수 있다.

도 3은 통신 시스템의 제2 실시예를 도시한 개념도이다.

도 3을 참조하면, 통신 시스템에서 기지국(310)은

개의 수신 안테나들을 가질 수 있고, 단말들(320-1~320-k)은 1개의 송신 안테나를 가질 수 있다.

개의 단말들(320-1~320-k)이 동기를 맞추어 기지국(320)에 프리앰블과 데이터를 전송할 수 있다. 여기서,

는

보다 같거나 작을 수 있다.

와

은 자연수일 수 있다.

도 4는 랜덤 액세스 절차에서 전송되는 MsgA의 제1 실시예를 나타내는 구조도이다.

도 4를 참조하면, 랜덤 액세스 절차에서 전송되는 MsgA는 랜덤 액세스 프리앰블(410)과 페이로드(payload)(420)로 이루어질 수 있다. 여기서, 랜덤 액세스 프리앰블(410)은 중첩 프리앰블을 포함할 수 있고, 페이로드(420)는 데이터 패킷을 포함할 수 있다. 이처럼 MsgA가 랜덤 액세스 프리앰블(410) 이외에 페이로드(420)를 포함할 수 있어, 랜덤 액세스 절차에서 단말이 데이터를 기지국에 전송할 수 있다.

도 5는 중첩 프리앰블을 이용한 랜덤 액세스 방법의 제1 실시예를 나타내는 순서도이다.

도 5를 참조하면, 중첩 프리앰블을 이용한 랜덤 액세스 방법에서 단말들은 기지국을 통해 이동 통신 네트워크와 통신을 하기 위해서 먼저 셀 탐색(cell search) 과정을 수행해서 주변 기지국과 동기화를 수행한 후에 해당 기지국에서 송신하는 시스템 정보를 수신할 수 있다(S510-1~S510-k). 여기서, 단말들이 기지국으로부터 수신한 시스템 정보는 기저 프리앰블(basis preamble) 정보, 선형 조합(linear combination) 정보를 포함할 수 있다. 그 외에, 단말들이 기지국으로부터 수신한 시스템 정보는 반복 수준(repetition level) 정보, 전력 램핑(power ramping) 파라미터 정보, 최대 프리앰블 전송 횟수 정보, RA 응답 윈도우 크기(RA(random access)-response window size) 정보 및 경쟁 해소 타이머(contention resolution timer) 정보 중 적어도 하나를 포함한다.

이후, 각각의 단말은 기저 프리앰블 정보에 있는 기저 프리앰블들을 이용하여 기저 프리앰블 행렬을 형성할 수 있고, 형성된 기저 프리앰블 행렬에 선형 조합 정보에 있는 선형 조합들 중에서 어느 하나의 선형 조합을 적용하여 중첩 프리앰블(superposed preamble)을 생성할 수 있다(S520-1~S520-k). 이를 도 6을 참조하여 좀더 상세히 살펴보면 다음과 같을 수 있다.

도 6은 도 5의 중첩 프리앰블을 생성하는 과정의 제1 실시예를 나타내는 흐름도이다.

도 6을 참조하면, 중첩 프리앰블을 생성하는 과정에서 각각의 단말은 시스템 정보의 기저 프리앰블 정보에 있는

개의 기저 프리앰블 벡터들을 이용하여 기저 프리앰블 행렬

를 구성할 수 있다(S521). 여기서, 기저 프리앰블 벡터는 프리앰블 시퀀스일 수 있다. 이때, 기저 프리앰블 행렬

는 기저 프리앰블 벡터를

라고 할 때 1≤i≤

일 수 있고,

로 표현할 수 있다. 여기서,

는 복소수체를 의미할 수 있다. 다음으로, 각각의 단말은 선형 조합 정보에 있는 선형 조합 벡터들로 이루어진 선형 조합 행렬

로부터 임의로 하나의 선형 조합 벡터

를 선택할 수 있다(S522). 여기서,

는 선형 조합 벡터를 의미할 수 있으며, 일예로 다음 수학식 1과 같이 표현되는 선형 조합 행렬

의 열 벡터를 의미할 수 있다.

한편, 기지국에 접속하려는 여러 단말들 중에서 어느 하나의 단말을

번째 단말이라고 할 때,

는 해당

번째 단말의 선형 조합 벡터를 구별하기 위한 구별자일 수 있고,

일 수 있다. 이때,

는 1≤

≤

일 수 있다. 이에 따라, 선형 조합 벡터는

라고 정의할 수 있고, 1≤i≤

일 수 있으며,

로 표현될 수 있다. 여기서,

는 자연수일 수 있다. 이처럼, 기저 프리앰블 행렬과 각각의 단말에 대한 선형 조합 벡터가 결정되면 각각의 단말은 기저 프리앰블 행렬에 각각의 단말에 해당하는 선형 조합 벡터를 적용하여 각각의 중첩 프리앰블

을 생성할 수 있다(S523).

일예로 기저 프리앰블 행렬

라고 할 때, 제1 단말은 수학식 1의 선형 조합 행렬에서 첫 번째 열 벡터를 선형 조합 벡터로 선택하여

+

로 이루어진 중첩 프리앰블을 형성할 수 있고, 제2 단말은 수학식 1의 선형 조합 행렬에서 두 번째 열 벡터를 선형 조합 벡터로 선택하여

+

로 이루어진 중첩 프리앰블을 형성할 수 있으며, 제3 단말은 수학식 1의 선형 조합 행렬에서 세 번째 열 벡터를 선형 조합 벡터로 선택하여

+

로 이루어진 중첩 프리앰블을 형성할 수 있고, 제4 단말은 수학식 1의 선형 조합 행렬에서 네 번째 열 벡터를 선형 조합 벡터로 선택하여

+

로 이루어진 중첩 프리앰블을 형성할 수 있으며, 제5 단말은 수학식 1의 선형 조합 행렬에서 다섯 번째 열 벡터를 선형 조합 벡터로 선택하여

+

로 이루어진 중첩 프리앰블을 형성할 수 있고, 제6 단말은 수학식 1의 선형 조합 행렬에서 여섯 번째 열 벡터를 선형 조합 벡터로 선택하여

+

로 이루어진 중첩 프리앰블을 형성할 수 있다.

다시, 도 5를 참조하면, 각각의 단말은 생성된 중첩 프리앰블 및 데이터 패킷을 포함한 랜덤 액세스 프리앰블 메시지인 MsgA를 생성하여(S530-1~S530-k) 기지국으로 전송할 수 있다(S540-1~S540-k). 이와 같은 랜덤 액세스 프리앰블 메시지들은 랜덤 액세스 프리앰블들에 중첩 프리앰블들을 포함할 수 있고, 페이로드들에 데이터 패킷들을 포함할 수 있다. 이와 같은 랜덤 액세스 프리앰블 메시지들에서 중첩 프리앰블들은 단말들의 송신 전력들

가 적용되어 다음 수학식 2와 같이 중첩 프리앰블 송신 신호들

로 단말들에서 송출되어 기지국에 전송될 수 있다.

이에 따라 기지국은 랜덤 액세스 프리앰블 메시지들을 수신할 수 있다. 그리고, 기지국은 수신한 랜덤 액세스 프리앰블 메시지들에 대하여 기저 프리앰블들의 상관도들을 산출하여 중첩 프리앰블들을 검출할 수 있다(S550).

도 7은 도 5의 상관도들을 산출하여 중첩 프리앰블들을 검출하는 과정의 제1 실시예를 나타내는 순서도이다.

도 7을 참조하면, 상관도들을 산출하여 중첩 프리앰블들을 검출하는 과정에서 기지국은 수신한 랜덤 액세스 프리앰블 메시지들에 대하여 기저 프리앰블들의 상관도들을 산출할 수 있다(S551).

이를 좀더 상세히 살펴보면, 단말들이 송신한 랜덤 액세스 프리앰블 메시지들의 중첩 프리앰블 송신 신호들

은 무선 채널들

을 통해 기지국에 도달할 수 있다. 이에 따라, 기지국은 무선 채널들을 통하여 단말들로부터 송신되는 중첩 프리앰블 송신 신호들을 수신할 수 있으며, 이때 기지국이 수신한 중첩 프리앰블 수신 신호들을 행렬로 표현하면 중첩 프리앰블 수신 신호 행렬

는 다음 수학식 3으로 표현될 수 있다.

여기서,

은 백색 잡음(white noise) 행렬을 의미할 수 있다. 이에 따라, 기지국은 중첩 프리앰블 수신 신호 행렬에 기저 프리앰블 행렬을 곱하여 랜덤 액세스 프리앰블 메시지들에 대하여 기저 프리앰블들의 상관도들

을 산출할 수 있다.

한편, 기지국은 상관도들을 이용하여 무선 채널 상태들을 추정하여 중첩 프리앰블들을 검출할 수 있다(S552).

도 8은 도 7의 무선 채널 상태들을 이용하여 중첩 프리앰블들을 검출하는 과정의 제1 실시예를 나타내는 순서도이다.

도 8을 참조하면, 무선 채널 상태들을 이용하여 중첩 프리앰블들을 검출하는 과정에서 기지국은 무선 채널 벡터들과 평균 수신 전력을 이용하여 가상 채널 벡터들을 정의할 수 있다(S552-1).

이를 좀더 상세히 살펴보면, 기지국은 수학식 3에 수학식 2을 대입하여 중첩 프리앰블 수신 신호 행렬을 다음 수학식 4와 같이 표현할 수 있다.

여기서, 기지국은 각 단말로부터 받은 중첩 프리앰블 수신 신호의 수신 전력이 평균 수신 전력

로 균일하게 되도록 전력제어가 이루어졌다고 가정할 수 있다. 이에 따라, 평균 수신 전력으로 균일하게 전력 제어가 이루어진 무선 채널 벡터

는 무선 채널 벡터

를 사용하여

와 같이 정의할 수 있다. 이때, 평균 수신 전력으로 균일하게 전력 제어가 이루어진 무선 채널 벡터

의 분산은

에 대한 상수일 수 있다. 여기서, 기지국은 평균 수신 전력으로 균일하게 전력 제어가 이루어진 무선 채널 벡터들과 평균 수신 전력을 이용하여 가상 채널 벡터들

을 정의할 수 있다(S552-1). 여기서, 1≤q≤

일 수 있다. 즉, 가상 채널 벡터

는 단위 벡터

를 사용하여 다음 수학식 5와 같이 평균 수신 전력으로 균일하게 전력 제어가 이루어진 무선 채널 벡터

를 사용하여 산출할 수 있다. 여기서,

는

번째 원소가 1일 수 있고, 나머지는 모두 0일 수 있는 단위벡터를 나타낼 수 있다.

결과적으로, 여러 단말들이 동시에 선택한 기저 프리앰블 벡터는 해당 단말들의 가상 채널 벡터들의 합에 대응될 수 있고, 어느 단말도 선택하지 않은 기저 프리앰블 벡터는 제로(zero) 벡터가 대응될 수 있다. 따라서 기지국이 중첩 프리앰블들을 검출하기 위해서는 0이 아닌(nonzero) 가상 채널 벡터

를 판별할 필요가 있을 수 있다.

한편, 기지국은 가상 채널 벡터들과 선형 조합 행렬을 이용하여 상태 채널 벡터들을 정의할 수 있다(S522-2). 이를 좀더 상세히 살펴보면, 기지국은 중첩 프리앰블 수신 신호 행렬에 기저 프리앰블 행렬을 곱하여 기저 프리앰들에 대하여 산출한 상관도들

를 수학식 6으로 표현할 수 있다.

그리고, 기지국은 가상 채널 벡터들

와 선형 조합 행렬

의 전치 행렬

를 이용하여 상태 채널 벡터들

을 정의할 수 있다. 여기서, 상태 채널 벡터들

은

개의 기저 프리앰블들에서

번째 기저 프리앰블이 겪은 채널 상태를 반영한 값일 수 있다. 기지국은 산출된 상관도들에 대하여 최소 제곱법(least square estimator)을 적용하여 상태 채널 벡터들

의 추정값들

을 산출할 수 있으며, 다음 수학식 7과 같이 나타낼 수 있다(S522-3).

여기서, 추정 오차

는

의 비대각선 성분(off-diagonal elements)이 작아질수록, 평균 수신전력

가 클수록 0에 수렴할 수 있다. 기지국은 상태 채널 벡터들

의 추정값들

을 기반으로 가상 채널 벡터들

을 산출할 수 있다(S522-4). 기지국은 상태 채널 벡터들

의 추정값들

을 기반으로 가상 채널 벡터들을 수학식 6에서 가상 채널 벡터들

가

와 곱해질 수 있고,

에서 0이 아닌 구성 성분

가

에 영향을 줄 수 있어

로부터 충분히 산출할 수 있다.

특히, 선형 조합 행렬

는 웨이트(weight)가 2인 이항 열 벡터(binary column vector) 행렬로 구성할 수 있으며 이에 따라

을 만들 수 있다. 기지국은 선형 조합 벡터

의 0이 아닌 성분(nonzero element)의 위치가

와

로 주어질 수 있고,

이 충분히 클 때

이 검출되었다고 판별할 수 있다. 기지국은 가상 채널 벡터들을 이용하여 무선 채널 상태들을 추정하여 무선 채널 벡터들을 산출할 수 있다(S522-5).

그리고, 산출된 무선 채널 벡터들을 내적(inner product)하여 중첩 프리앰블들을 검출할 수 있다(S522-6). 이때, 기지국은 수신 안테나 개수

이 클수록 검출 신뢰도를 향상시킬 수 있다. 예를 들어

인 경우, 선형 조합 행렬

는 수학식 1과 같이 주어질 수 있고,

의 검출 여부는

로 판별할 수 있다. 이에 따라, CF(collision free) 발생 확률은 프리앰블 개수의 증가로 인해 증가하는 효과를 얻을 수 있다.

도 9는 활성화된 단말에 대한 CF(collision free) 발생 확률을 나타내는 그래프이다.

도 9를 참조하면, 활성화된 단말에 대한 CF(collision free) 발생 확률은 활성화된 단말의 수가 증가함에 따라 기존 프리앰블을 사용하게 되면 점점 낮아지게 되어 많은 충돌이 발생할 것으로 예상할 수 있다. 그러나, 활성화된 단말에 대한 CF 발생 확률은 중첩 프리앰블을 사용하게 되면 거의 변동이 없어 충돌이 발생할 가능성이 거의 없을 것으로 예상할 수 있다. 여기서, L은 64로 가정할 수 있다.

한편, 기지국은 검출된 중첩 프리앰블들에 해당하는 가상 채널 벡터들

와 선형 조합 벡터들

을 이용하여 서브 행렬(submatrix)을 다음 수학식 8과 같이 구성할 수 있다.

여기서,

일 수 있고, 수학식 8은 모든 단말들이 서로 다른 중첩 프리앰블들을 선택했을 때 성립할 수 있다. 다음 수학식 9는 크로네커 곱(kronecker product)

의 성질에 의해 성립할 수 있다.

수학식 9로부터 검출된 중첩 프리앰블들에 해당하는 가상 채널 벡터는 다음 수학식 10과 같이 추정할 수 있다.

여기서

는 무어-펜로즈 유사 역행렬(Moor-Penrose pseudo-inverse)를 의미할 수 있고, 해당 행렬의 랭크(rank)가

보다 작으면 해가 존재하지 않을 수 있지만 해를 높은 확률로 구할 수 있다.

도 10은 단말수에 따른 평균 랭크를 나타내는 그래프이다.

도 10을 참조하면, 단말수에 따른 평균 랭크를 나타내는 그래프에서 실선은 평균 랭크의 행렬수를 나타낼 수 있고, 점선은 K=L=64일 때 K의 함수로 나타내는 평균 랭크를 나타낼 수 있다. 단말수가 증가함에 따라 평균 랭크가 증가함을 알 수 있다.

다시, 도 6을 참조하면, 기지국은 검출된 중첩 프리앰블들에 대응되는 가상 채널 벡터들을 이용하여 다음 수학식 11과 같이 랜덤 액세스 프리앰블 메시지들에서 데이터 패킷들을 검출할 수 있다(S560).

여기서,

는

번째 단말의 데이터 패킷일 수 있다. 여기서,

은

으로 표현될 수 있고,

는 집합

에서

번째로 큰 원소일 수 있다. 그리고,

은 백색 잡음일 수 있다.

한편, 기지국은 중첩 프리앰블들을 검출하면 랜덤 액세스 응답 메시지인 MsgB를 생성하여 단말들에게 전송할 수 있다(S570-1~S570-k). 여기서, 랜덤 액세스 응답 메시지는 2단계 랜덤 액세스 절차인 경우에 MsgB일 수 있고, 4단계 랜덤 액세스 절차인 경우에 Msg2일 수 있다. 이때, 랜덤 액세스를 수행하는 단말들이 서로 다른 중첩 프리앰블을 사용할 수 있고, 이 경우에 동일한 자원을 사용하더라도 충돌은 발생하지 않으며 어느 단말이 해당 응답과 관련이 있는지는 하향링크 시그널링으로부터 알 수 있다. 그러나, 여러 단말이 동시에 동일한 중첩 프리앰블을 사용할 수 있으며, 이러한 경우에는 여러 단말들이 동일한 랜덤 액세스 응답 메시지에 반응하여 충돌이 발생할 수 있다. 이러한 충돌을 해소하기 위하여 기지국과 단말들은 경쟁 해소 절차를 진행할 수 있다.

한편, 단말들이 중첩 프리앰블 신호를 OFDM, DFT-S-OFDM(discrete fourier transform spread orthogonal frequency division multiplexing), FBMC(filter bank multi-carrier) 등의 필터링을 거쳐 전송하는 경우, 단말이 송출하는 신호의 PAPR(peak-to-average power ratio)이 변할 수 있다. 예를 들어, 쟈도프 츄 시퀀스(zadoff-chu sequence)는 각 기간(term)의 크기가 일정하여 PAPR가 0dB일 수 있지만, 쟈도프 츄 시퀀스가 DFT-S-OFDM을 거치게 되면 여러 항이 더해져 전송되기 때문에 PAPR은 0dB 보다 커지게 될 수 있다. 이 경우에 기지국은 선형 조합 행렬

를 조절하여 PAPR을 줄이는 것도 가능할 수 있다. 예를 들어, 기지국이 선형 조합 행렬의 각 행 벡터(column vector)의 영이 아닌 인자(nonzero element)의 개수를 2로 제한하면 단말들은 영이 아닌 인자를 등진폭 복소수(constant amplitude complex number)중에서 취할 수 있다. 예컨대, 기지국은

대신에 다음 수학식 12를 알파벳(alphabet)으로 고려하여 PAPR을 최소화하는 조합으로 선형 조합 행렬

를 채울 수 있다.

한편, 단말들은 중첩 프리앰블들을 생성하여 전송할 수 있고, 기지국은 수신 신호로부터 상관도를 산출하여 중첩 프리앰블들을 검출할 수 있다. 이때, 프리앰블의 개수는 선형 조합 행렬

의 도입으로 인해,

에서

로 증가할 수 있다. 이처럼, 프리앰블의 개수가 증가하였지만, 기지국은

번의 상관도 연산을 수행하여 중첩 프리앰블을 검출할 수 있어 수신 복잡도 측면에서 이득이 있을 수 있다. 특히 선형 조합 행렬

의 각 행 벡터에서 0이 아닌 성분이 2개로 제한되는 경우에 0이 아닌 성분에 해당되는 상관 벡터 쌍의 내적만 추가로 계산하면 충분할 수 있다. 여기서

개의 상관 벡터 중 놈(norm)이 충분히 작은 벡터는 0으로 간주할 수 있고, 가능한 벡터 쌍에서 배제함으로써 연산량을 더욱 줄일 수도 있다.

한편, 프리앰블이 중첩되는 과정에서 신호의 PAPR이 증가하는 문제가 발생할 수 있는데, 선형 조합 행렬

의 0이 아닌 성분의 위상(phase)을 제어함으로써 PAPR의 증가를 제한할 수 있다.

본 발명에 따른 방법들은 다양한 컴퓨터 수단을 통해 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위해 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체의 예에는 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리(flash memory) 등과 같이 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함될 수 있다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러(compiler)에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터(interpreter) 등을 사용해서 컴퓨터에 의해 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함할 수 있다. 상술한 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 적어도 하나의 소프트웨어 모듈로 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.

또한, 상술한 방법 또는 장치는 그 구성이나 기능의 전부 또는 일부가 결합되어 구현되거나, 분리되어 구현될 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims

통신 시스템의 단말의 동작 방법으로서,
기지국에서 기저 프리앰블 정보와 선형 조합 정보를 수신하는 단계;
상기 기저 프리앰블 정보와 상기 선형 조합 정보를 이용하여 중첩 프리앰블을 생성하는 단계;
상기 생성된 중첩 프리앰블을 포함하는 제1 메시지를 상기 기지국에 전송하는 단계; 및
상기 기지국에서 상기 제1 메시지의 응답 신호인 제2 메시지를 수신하는 단계를 포함하는, 단말의 동작 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 기저 프리앰블 정보와 상기 선형 조합 정보를 이용하여 중첩 프리앰블을 생성하는 단계는,
상기 기저 프리앰블 정보에 의해 지시되는 기저 프리앰블들을 이용하여 기저 프리앰블 행렬을 형성하는 단계;
상기 선형 조합 정보에서 어느 하나의 선형 조합을 선택하는 단계; 및
상기 기저 프리앰블 행렬에 상기 선택된 선형 조합을 적용하여 상기 중첩 프리앰블을 형성하는 단계를 포함하는, 단말의 동작 방법.
청구항 2에 있어서,
상기 기저 프리앰블 행렬에 상기 선택된 선형 조합을 적용하여 상기 중첩 프리앰블을 형성하는 단계는,
상기 기저 프리앰블 행렬에서 어느 하나의 행벡터를 선택하는 단계; 및
상기 선택된 어느 하나의 행벡터에 상기 선택된 선형 조합을 곱하여 상기 중첩 프리앰블을 형성하는 단계를 포함하는, 단말의 동작 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 중첩 프리앰블은 상기 기저 프리앰블 정보에 있는 적어도 하나 이상의 기저 프리앰블들의 선형 조합으로 상기 선형 조합 정보의 선형 조합들로 이루어진 선형 조합 행렬의 각 행에서 제로가 아닌 성분에 해당되는 상관 벡터 쌍의 내적(inner product)을 산출하는 것을 특징으로 하는, 단말의 동작 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 제1 메시지는 데이터 패킷을 더 포함하며,
상기 생성된 중첩 프리앰블을 포함하는 제1 메시지를 상기 기지국에 전송하는 단계에서
상기 단말은 상기 중첩 프리앰블과 상기 데이터 패킷을 포함하는 상기 제1 메시지를 상기 기지국으로 전송하는 것을 특징으로 하는, 단말의 동작 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 제1 메시지는 MsgA이고, 상기 제2 메시지는 MsgB인, 단말의 동작 방법.
통신 시스템의 기지국의 동작 방법으로서,
기저 프리앰블 정보와 선형 조합 정보를 단말들에게 전송하는 단계;
상기 단말들로부터 상기 기저 프리앰블 정보와 상기 선형 조합 정보를 이용하여 생성한 중첩 프리앰블들을 포함하는 제1 메시지들을 수신하는 단계;
상기 제1 메시지들과 상기 기저 프리앰블 정보의 기저 프리앰블들의 상관도들을 산출하여 상기 중첩 프리앰블들을 검출하는 단계; 및
상기 단말들에게 상기 제1 메시지들의 응답 신호인 제2 메시지들을 전송하는 단계를 포함하는, 기지국의 동작 방법.
청구항 7에 있어서,
상기 중첩 프리앰블은 상기 기저 프리앰블 정보에 있는 적어도 하나 이상의 기저 프리앰블들이 상기 선형 조합 정보에 있는 어느 하나의 선형 조합으로 이루어진 것을 특징으로 하는, 기지국의 동작 방법.
청구항 7에 있어서,
상기 제1 메시지들과 기저 프리앰블들의 상관도들을 산출하여 상기 중첩 프리앰블들을 검출하는 단계는,
상기 제1 메시지들과 상기 기저 프리앰블들의 상관도들을 산출하는 단계; 및
상기 상관도들을 이용하여 제1 무선 채널 상태들을 추정하여 상기 중첩 프리앰블들을 검출하는 단계를 포함하는, 기지국의 동작 방법.
청구항 9에 있어서,
상기 제1 메시지들과 상기 기저 프리앰블들의 상관도들을 산출하는 단계에서 상기 기저 프리앰블들의 상관도는 상기 제1 메시지들의 수신 신호 행렬에 상기 기저 프리앰블 정보에 있는 기저 프리앰블들로 이루어진 기저 프리앰블 행렬을 곱하여 산출하는 것을 특징으로 하는, 기지국의 동작 방법.
청구항 9에 있어서,
상기 상관도들을 이용하여 제1 무선 채널 상태들을 추정하여 상기 중첩 프리앰블들을 검출하는 단계는,
무선 채널 벡터들과 평균 수신 전력을 이용하여 가상 채널 벡터들을 정의하는 단계;
상기 가상 채널 벡터들과 선형 조합 행렬을 이용하여 상태 채널 벡터들을 정의하는 단계;
상기 상관도들을 이용하여 상기 상태 채널 벡터들의 추정값을 산출하는 단계;
상기 상태 채널 벡터들의 추정값을 이용하여 상기 가상 채널 벡터들을 산출하는 단계;
상기 가상 채널 벡터들을 이용하여 제1 무선 채널 상태들을 추정하여 제1 무선 채널 벡터들을 산출하는 단계; 및
상기 제1 무선 채널 벡터들을 내적하여 상기 중첩 프리앰블들을 검출하는 단계를 포함하는, 기지국의 동작 방법.
청구항 7에 있어서,
상기 제1 메시지들은 각각 데이터 패킷을 포함하며,
상기 검출된 중첩 프리앰블들에 대응되는 제2 무선 채널 상태들을 추정하는 단계; 및
상기 추정된 제2 무선 채널 상태들을 이용하여 상기 제1 메시지들에서 상기 각각 데이터 패킷을 검출하는 단계를 더 포함하는, 기지국의 동작 방법.
단말로서,
프로세서(processor);
상기 프로세서와 전자적(electronic)으로 통신하는 메모리(memory); 그리고
상기 메모리에 저장되는 명령들(instructions)을 포함하며,
상기 명령들이 상기 프로세서에 의해 실행되는 경우, 상기 명령들은 상기 단말이,
기지국에서 기저 프리앰블 정보와 선형 조합 정보를 수신하고;
상기 기저 프리앰블 정보와 상기 선형 조합 정보를 이용하여 중첩 프리앰블을 생성하고;
상기 생성된 중첩 프리앰블을 포함하는 제1 메시지를 상기 기지국에 전송하고; 그리고
상기 기지국에서 상기 제1 메시지의 응답 신호인 제2 메시지를 수신하는 것을 야기하도록 동작하는, 단말.
청구항 13에 있어서,
상기 기저 프리앰블 정보와 상기 선형 조합 정보를 이용하여 중첩 프리앰블을 생성하는 경우 상기 명령들은 상기 단말이,
상기 기저 프리앰블 정보에 의해 지시되는 기저 프리앰블들을 이용하여 기저 프리앰블 행렬을 형성하고;
상기 선형 조합 정보에서 어느 하나의 선형 조합을 선택하고; 그리고
상기 기저 프리앰블 행렬에 상기 선택된 선형 조합을 적용하여 상기 중첩 프리앰블을 형성하는 것을 야기하도록 동작하는, 단말.
청구항 14에 있어서,
상기 기저 프리앰블 행렬에 상기 선택된 선형 조합을 적용하여 상기 중첩 프리앰블을 형성하는 경우 상기 명령들은 상기 단말이,
상기 기저 프리앰블 행렬에서 어느 하나의 행벡터를 선택하고; 그리고
상기 선택된 어느 하나의 행벡터에 상기 선택된 선형 조합을 곱하여 상기 중첩 프리앰블을 형성하는 것을 야기하도록 동작하는, 단말.
청구항 13에 있어서,
상기 중첩 프리앰블은 상기 기저 프리앰블 정보에 있는 적어도 하나 이상의 기저 프리앰블들의 선형 조합으로 상기 선형 조합 정보의 선형 조합들로 이루어진 선형 조합 행렬의 각 행에서 제로가 아닌 성분에 해당되는 상관 벡터 쌍의 내적(inner product)을 산출하는 것을 특징으로 하는, 단말.
청구항 13에 있어서,
상기 제1 메시지는 데이터 패킷을 더 포함하며,
상기 명령들은 상기 단말이,
상기 생성된 중첩 프리앰블을 포함하는 제1 메시지를 상기 기지국에 전송하는 경우에 상기 중첩 프리앰블과 상기 데이터 패킷을 포함하는 상기 제1 메시지를 상기 기지국으로 전송하는 것을 특징으로 하는, 단말.