WO2018199693A1 - 랜덤 액세스 수행 방법 및 이를 지원하는 장치 - Google Patents

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WO2018199693A1
WO2018199693A1 PCT/KR2018/004942 KR2018004942W WO2018199693A1 WO 2018199693 A1 WO2018199693 A1 WO 2018199693A1 KR 2018004942 W KR2018004942 W KR 2018004942W WO 2018199693 A1 WO2018199693 A1 WO 2018199693A1
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WO
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random access
terminal
base station
access preamble
beam group
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PCT/KR2018/004942
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English (en)
French (fr)
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이영대
이선영
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엘지전자 주식회사
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    • H04W74/00—Wireless channel access
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    • H04W74/008—Transmission of channel access control information with additional processing of random access related information at receiving side
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W74/00—Wireless channel access
    • H04W74/08—Non-scheduled access, e.g. ALOHA
    • H04W74/0833—Random access procedures, e.g. with 4-step access
    • H—ELECTRICITY
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    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
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    • H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/06—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station
    • H04B7/0686—Hybrid systems, i.e. switching and simultaneous transmission
    • H04B7/0695—Hybrid systems, i.e. switching and simultaneous transmission using beam selection
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W16/00—Network planning, e.g. coverage or traffic planning tools; Network deployment, e.g. resource partitioning or cells structures
    • H04W16/24—Cell structures
    • H04W16/28—Cell structures using beam steering

Definitions

  • It relates to a technique for performing a random access procedure using a beam in NR.
  • a 5G communication system or a pre-5G communication system is called a system after a 4G network (beyond 4G network) or after a long term evolution (LTE) system (post LTE).
  • 5G communication systems are being considered for implementation in the ultra-high frequency (mmWave) band (eg, such as the 60 giga (60 GHz) band).
  • mmWave ultra-high frequency
  • FD-MIMO massive array multiple input / output
  • FD-MIMO full dimensional MIMO
  • advanced small cells in the 5G communication system, advanced small cells, advanced small cells, cloud radio access network (cloud RAN), ultra-dense network (ultra-dense network) ), Device to Device communication (D2D), wireless backhaul, moving network, cooperative communication, coordinated multi-points, and received interference cancellation Technology development, etc.
  • cloud RAN cloud radio access network
  • ultra-dense network ultra-dense network
  • D2D Device to Device communication
  • wireless backhaul moving network, cooperative communication, coordinated multi-points, and received interference cancellation Technology development, etc.
  • FQAM hybrid FSK and QAM modulation
  • SWSC sliding window superposition coding
  • ACM advanced coding modulation
  • FBMC advanced access bank filter bank multi carrier
  • NOMA non orthogonal multiple access
  • SCMA sparse code multiple access
  • an ultra-high frequency band is considered, and beamforming techniques are discussed to increase path loss mitigation and propagation distance of radio waves in the ultra-high frequency band.
  • the UE may use a beam to perform a random access procedure.
  • the terminal may select a beam for transmitting a random access preamble or an RRC connection request message. At this time, it is important to select an appropriate beam to successfully perform the random access procedure as quickly as possible.
  • a method for performing a random access procedure in a wireless communication system comprising: selecting a first beam group including a predetermined number (M) of beams; Transmitting a random access preamble to the base station through the first beam group; If it is determined that the random access procedure has failed, adjusting the value of M; And reselecting a second beam group comprising the adjusted M beams.
  • M predetermined number
  • the method may further include transmitting the random access preamble to the base station through the second beam group.
  • the threshold may be a value related to RSRP (Reference Signal Received Power) or RSRQ (Reference Signal Received Quality).
  • the random access preamble may be transmitted using at least one beam included in the first beam group.
  • the value of M may be adjusted so that the size of M increases.
  • the method may further include receiving setting information regarding a plurality of values of M from the base station, and adjusting the threshold value may adjust the values of M in a small order.
  • the base station may be a base station of a target cell to perform handover.
  • a terminal for performing a random access procedure in a wireless communication system comprising: a memory; Transceiver; And a processor connecting the memory and the transceiver, wherein the processor selects a first beam group including a set number M of beams, and random access preambles to a base station through the first beam group. access terminal, and if it is determined that the random access procedure has failed, the terminal is configured to adjust the value of M and reselect a second beam group including the adjusted M beams. do.
  • the processor may be configured to transmit the random access preamble to the base station via a second beam group.
  • the threshold may be a value related to RSRP (Reference Signal Received Power) or RSRQ (Reference Signal Received Quality).
  • the processor may be configured to transmit the random access preamble by using each of the beams included in the first beam group one or more times.
  • the processor may be configured to adjust the value of M such that the size of M increases.
  • the processor may be configured to receive configuration information regarding a plurality of values of M from the base station, and the adjusting of the threshold value may be configured to adjust the values of M in a small order.
  • the random access procedure when the random access procedure is delayed or fails, the random access procedure may be successfully performed as quickly as possible by adjusting the threshold to reselect the beam on which the random access preamble is transmitted.
  • FIG. 1 shows a structure of an LTE system.
  • FIG. 2 shows an air interface protocol of an LTE system for a control plane.
  • FIG 3 shows an air interface protocol of an LTE system for a user plane.
  • 5 shows the structure of a 5G system.
  • FIG. 9 is an exemplary view illustrating a method of performing a random access procedure according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a flowchart illustrating a method of performing a random access procedure according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 illustrates a wireless communication system in which an embodiment of the present invention is implemented.
  • FIG. 12 illustrates a processor of the UE shown in FIG. 11.
  • FIG. 13 shows a processor of the network node shown in FIG.
  • CDMA code division multiple access
  • FDMA frequency division multiple access
  • TDMA time division multiple access
  • OFDMA orthogonal frequency division multiple access
  • SC-FDMA single carrier frequency division multiple access
  • CDMA may be implemented with a radio technology such as universal terrestrial radio access (UTRA) or CDMA2000.
  • TDMA may be implemented with wireless technologies such as global system for mobile communications (GSM) / general packet radio service (GPRS) / enhanced data rates for GSM evolution (EDGE).
  • GSM global system for mobile communications
  • GPRS general packet radio service
  • EDGE enhanced data rates for GSM evolution
  • OFDMA may be implemented by wireless technologies such as Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) 802.11 (Wi-Fi), IEEE 802.16 (WiMAX), IEEE 802-20, evolved UTRA (E-UTRA), and the like.
  • IEEE 802.16m is an evolution of IEEE 802.16e and provides backward compatibility with systems based on IEEE 802.16e.
  • UTRA is part of a universal mobile telecommunications system (UMTS).
  • 3rd generation partnership project (3GPP) long term evolution (LTE) is part of evolved UMTS (E-UMTS) using evolved-UMTS terrestrial radio access (E-UTRA), which employs OFDMA in downlink and SC in uplink -FDMA is adopted.
  • LTE-A (advanced) is the evolution of 3GPP LTE.
  • 5G communication system is the evolution of LTE-A.
  • FIG. 1 shows a structure of an LTE system.
  • Communication networks are widely deployed to provide various communication services such as IMS and Voice over internet protocol (VoIP) over packet data.
  • VoIP Voice over internet protocol
  • an LTE system structure includes one or more UEs 10, an evolved-UMTS terrestrial radio access network (E-UTRAN), and an evolved packet core (EPC).
  • the terminal 10 is a communication device moved by a user.
  • the terminal 10 may be fixed or mobile and may be called by other terms such as a mobile station (MS), a user terminal (UT), a subscriber station (SS), and a wireless device.
  • MS mobile station
  • UT user terminal
  • SS subscriber station
  • wireless device a wireless device.
  • the E-UTRAN may include one or more evolved node-eB (eNB) 20, and a plurality of terminals may exist in one cell.
  • the eNB 20 provides an end point of a control plane and a user plane to the terminal.
  • the eNB 20 generally refers to a fixed station communicating with the terminal 10, and may be referred to in other terms such as a base station (BS), a base transceiver system (BTS), an access point, and the like.
  • BS base station
  • BTS base transceiver system
  • One eNB 20 may be arranged per cell. There may be one or more cells within the coverage of the eNB 20.
  • One cell may be configured to have one of bandwidths such as 1.25, 2.5, 5, 10, and 20 MHz to provide downlink (DL) or uplink (UL) transmission service to various terminals. In this case, different cells may be configured to provide different bandwidths.
  • DL means communication from the eNB 20 to the terminal 10
  • UL means communication from the terminal 10 to the eNB 20.
  • the transmitter may be part of the eNB 20 and the receiver may be part of the terminal 10.
  • the transmitter may be part of the terminal 10 and the receiver may be part of the eNB 20.
  • the EPC may include a mobility management entity (MME) that serves as a control plane and a serving gateway (S-GW) that serves as a user plane.
  • MME mobility management entity
  • S-GW serving gateway
  • the MME / S-GW 30 may be located at the end of the network and is connected to an external network.
  • the MME has information about the access information of the terminal or the capability of the terminal, and this information may be mainly used for mobility management of the terminal.
  • S-GW is a gateway having an E-UTRAN as an endpoint.
  • the MME / S-GW 30 provides the terminal 10 with the endpoint of the session and the mobility management function.
  • the EPC may further include a packet data network (PDN) -gateway (GW).
  • PDN-GW is a gateway with PDN as an endpoint.
  • the MME includes non-access stratum (NAS) signaling to the eNB 20, NAS signaling security, access stratum (AS) security control, inter CN (node network) signaling for mobility between 3GPP access networks, idle mode terminal reachability ( Control and execution of paging retransmission), tracking area list management (for terminals in idle mode and active mode), P-GW and S-GW selection, MME selection for handover with MME change, 2G or 3G 3GPP access Bearer management, including roaming, authentication, and dedicated bearer settings, SGSN (serving GPRS support node) for handover to the network, public warning system (ETWS) and commercial mobile alarm system (PWS) It provides various functions such as CMAS) and message transmission support.
  • NAS non-access stratum
  • AS access stratum
  • inter CN node network
  • MME selection for handover with MME change
  • 2G or 3G 3GPP access Bearer management including roaming, authentication, and dedicated bearer settings
  • SGSN serving GPRS support no
  • S-GW hosts can be based on per-user packet filtering (eg, through deep packet inspection), legal blocking, terminal IP (Internet protocol) address assignment, transport level packing marking in DL, UL / DL service level charging, gating and It provides various functions of class enforcement, DL class enforcement based on APN-AMBR.
  • MME / S-GW 30 is simply represented as a "gateway", which may include both MME and S-GW.
  • An interface for user traffic transmission or control traffic transmission may be used.
  • the terminal 10 and the eNB 20 may be connected by the Uu interface.
  • the eNBs 20 may be interconnected by an X2 interface. Neighboring eNBs 20 may have a mesh network structure by the X2 interface.
  • the eNBs 20 may be connected with the EPC by the S1 interface.
  • the eNBs 20 may be connected to the EPC by the S1-MME interface and may be connected to the S-GW by the S1-U interface.
  • the S1 interface supports a many-to-many-relation between eNB 20 and MME / S-GW 30.
  • the eNB 20 may select for the gateway 30, routing to the gateway 30 during radio resource control (RRC) activation, scheduling and transmission of paging messages, scheduling channel information (BCH), and the like.
  • RRC radio resource control
  • BCH scheduling channel information
  • the gateway 30 may perform paging initiation, LTE idle state management, user plane encryption, SAE bearer control, and encryption and integrity protection functions of NAS signaling in the EPC.
  • FIG. 2 shows an air interface protocol of an LTE system for a control plane.
  • 3 shows an air interface protocol of an LTE system for a user plane.
  • the layer of the air interface protocol between the UE and the E-UTRAN is based on the lower three layers of the open system interconnection (OSI) model, which is well known in communication systems, and includes L1 (first layer), L2 (second layer), and L3 (third layer). Hierarchical).
  • the air interface protocol between the UE and the E-UTRAN may be horizontally divided into a physical layer, a data link layer, and a network layer, and vertically a protocol stack for transmitting control signals.
  • Layers of the radio interface protocol may exist in pairs in the UE and the E-UTRAN, which may be responsible for data transmission of the Uu interface.
  • the physical layer belongs to L1.
  • the physical layer provides an information transmission service to a higher layer through a physical channel.
  • the physical layer is connected to a higher layer of a media access control (MAC) layer through a transport channel.
  • Physical channels are mapped to transport channels.
  • Data may be transmitted between the MAC layer and the physical layer through a transport channel.
  • Data between different physical layers, that is, between the physical layer of the transmitter and the physical layer of the receiver may be transmitted using radio resources through a physical channel.
  • the physical layer may be modulated using an orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) scheme, and utilizes time and frequency as radio resources.
  • OFDM orthogonal frequency division multiplexing
  • the physical layer uses several physical control channels.
  • a physical downlink control channel (PDCCH) reports resource allocation of a paging channel (PCH) and a downlink shared channel (DL-SCH), and hybrid automatic repeat request (HARQ) information related to the DL-SCH to the UE.
  • the PDCCH may carry an uplink grant to report to the UE regarding resource allocation of uplink transmission.
  • the physical control format indicator channel (PCFICH) informs the UE of the number of OFDM symbols used for the PDCCH and is transmitted every subframe.
  • a physical hybrid ARQ indicator channel (PHICH) carries a HARQ ACK (non-acknowledgement) / NACK (non-acknowledgement) signal for UL-SCH transmission.
  • a physical uplink control channel (PUCCH) carries UL control information such as HARQ ACK / NACK, a scheduling request, and a CQI for downlink transmission.
  • the physical uplink shared channel (PUSCH) carries an uplink shared channel (UL-SCH).
  • the physical channel includes a plurality of subframes in the time domain and a plurality of subcarriers in the frequency domain.
  • One subframe consists of a plurality of symbols in the time domain.
  • One subframe consists of a plurality of resource blocks (RBs).
  • One resource block is composed of a plurality of symbols and a plurality of subcarriers.
  • each subframe may use specific subcarriers of specific symbols of the corresponding subframe for the PDCCH.
  • the first symbol of the subframe may be used for the PDCCH.
  • the PDCCH may carry dynamically allocated resources, such as a physical resource block (PRB) and modulation and coding schemes (MCS).
  • a transmission time interval (TTI) which is a unit time at which data is transmitted, may be equal to the length of one subframe.
  • One subframe may have a length of 1 ms.
  • a DL transport channel for transmitting data from a network to a UE includes a broadcast channel (BCH) for transmitting system information, a paging channel (PCH) for transmitting a paging message, and a DL-SCH for transmitting user traffic or control signals. And the like.
  • BCH broadcast channel
  • PCH paging channel
  • DL-SCH supports dynamic link adaptation and dynamic / semi-static resource allocation by varying HARQ, modulation, coding and transmit power.
  • the DL-SCH may enable the use of broadcast and beamforming throughout the cell.
  • System information carries one or more system information blocks. All system information blocks can be transmitted in the same period. Traffic or control signals of a multimedia broadcast / multicast service (MBMS) are transmitted through a multicast channel (MCH).
  • MCH multicast channel
  • the UL transport channel for transmitting data from the terminal to the network includes a random access channel (RAC) for transmitting an initial control message, a UL-SCH for transmitting user traffic or a control signal, and the like.
  • the UL-SCH can support dynamic link adaptation due to HARQ and transmit power and potential changes in modulation and coding.
  • the UL-SCH may enable the use of beamforming.
  • RACH is generally used for initial connection to a cell.
  • the MAC layer belonging to L2 provides a service to a radio link control (RLC) layer, which is a higher layer, through a logical channel.
  • RLC radio link control
  • the MAC layer provides a mapping function from a plurality of logical channels to a plurality of transport channels.
  • the MAC layer also provides a logical channel multiplexing function by mapping from multiple logical channels to a single transport channel.
  • the MAC sublayer provides data transfer services on logical channels.
  • the logical channel may be divided into a control channel for information transmission in the control plane and a traffic channel for information transmission in the user plane according to the type of information to be transmitted. That is, a set of logical channel types is defined for other data transfer services provided by the MAC layer.
  • the logical channel is located above the transport channel and mapped to the transport channel.
  • the control channel is used only for conveying information in the control plane.
  • the control channel provided by the MAC layer includes a broadcast control channel (BCCH), a paging control channel (PCCH), a common control channel (CCCH), a multicast control channel (MCCH), and a dedicated control channel (DCCH).
  • BCCH is a downlink channel for broadcasting system control information.
  • PCCH is a downlink channel used for transmitting paging information and paging a terminal whose cell-level location is not known to the network.
  • CCCH is used by the terminal when there is no RRC connection with the network.
  • MCCH is a one-to-many downlink channel used to transmit MBMS control information from the network to the terminal.
  • DCCH is a one-to-one bidirectional channel used by the terminal for transmitting dedicated control information between the terminal and the network in an RRC connection state.
  • the traffic channel is used only for conveying information in the user plane.
  • the traffic channel provided by the MAC layer includes a dedicated traffic channel (DTCH) and a multicast traffic channel (MTCH).
  • DTCH is used for transmission of user information of one UE in a one-to-one channel and may exist in both uplink and downlink.
  • MTCH is a one-to-many downlink channel for transmitting traffic data from the network to the terminal.
  • the uplink connection between the logical channel and the transport channel includes a DCCH that can be mapped to the UL-SCH, a DTCH that can be mapped to the UL-SCH, and a CCCH that can be mapped to the UL-SCH.
  • the downlink connection between the logical channel and the transport channel is a BCCH that can be mapped to a BCH or DL-SCH, a PCCH that can be mapped to a PCH, a DCCH that can be mapped to a DL-SCH, a DTCH that can be mapped to a DL-SCH, MCCH that can be mapped to MCH and MTCH that can be mapped to MCH.
  • the RLC layer belongs to L2.
  • the function of the RLC layer includes adjusting the size of the data by segmentation / concatenation of the data received from the upper layer in the radio section such that the lower layer is suitable for transmitting data.
  • the RLC layer is divided into three modes: transparent mode (TM), unacknowledged mode (UM) and acknowledged mode (AM). Provides three modes of operation.
  • TM transparent mode
  • UM unacknowledged mode
  • AM acknowledged mode
  • AM RLC provides retransmission through automatic repeat request (ARQ) for reliable data transmission.
  • ARQ automatic repeat request
  • the function of the RLC layer may be implemented as a functional block inside the MAC layer, in which case the RLC layer may not exist.
  • the packet data convergence protocol (PDCP) layer belongs to L2.
  • the PDCP layer introduces an IP packet, such as IPv4 or IPv6, over a relatively low bandwidth air interface to provide header compression that reduces unnecessary control information so that the transmitted data is transmitted efficiently. Header compression improves transmission efficiency in the wireless section by transmitting only the information necessary for the header of the data.
  • the PDCP layer provides security. Security functions include encryption to prevent third party inspection and integrity protection to prevent third party data manipulation.
  • the radio resource control (RRC) layer belongs to L3.
  • the RRC layer at the bottom of L3 is defined only in the control plane.
  • the RRC layer serves to control radio resources between the terminal and the network.
  • the UE and the network exchange RRC messages through the RRC layer.
  • the RRC layer is responsible for the control of logical channels, transport channels and physical channels in connection with the configuration, re-configuration and release of RBs.
  • RB is a logical path provided by L1 and L2 for data transmission between the terminal and the network. That is, RB means a service provided by L2 for data transmission between the UE and the E-UTRAN. Setting up an RB means defining the characteristics of the radio protocol layer and channel to provide a particular service, and determining each specific parameter and method of operation.
  • RBs may be classified into two types: signaling RBs (SRBs) and data RBs (DRBs).
  • SRBs signaling RBs
  • DRBs data RBs
  • the non-access stratum (NAS) layer located above the RRC layer performs functions such as session management and mobility management.
  • the RLC and MAC layers may perform functions such as scheduling, ARQ and HARQ.
  • the RRC layer (ended at the eNB at the network side) may perform functions such as broadcast, paging, RRC connection management, RB control, mobility function, and UE measurement report / control.
  • the NAS control protocol (terminated at the gateway's MME at the network side) may perform functions such as SAE bearer management, authentication, LTE_IDLE mobility handling, paging initiation at LTE_IDLE, and security control for signaling between the terminal and the gateway.
  • the RLC and MAC layer may perform the same function as the function in the control plane.
  • the PDCP layer may perform user plane functions such as header compression, integrity protection and encryption.
  • the system information includes essential information that the terminal needs to know in order to access the base station. Therefore, the terminal must receive all system information before accessing the base station, and must always have the latest system information. In addition, since the system information is information that should be known to all terminals in one cell, the base station periodically transmits system information.
  • System information may be classified into a master information block (MIB), a scheduling block (SB), and a system information block (SIB).
  • MIB allows the terminal to know the physical configuration of the cell, for example, bandwidth.
  • SB informs transmission information of SIBs, for example, transmission periods.
  • the SIB includes only information of neighboring cells, and the other SIB includes only information of an uplink radio channel used by the terminal.
  • the RRC state indicates whether the RRC layer of the UE is logically connected with the RRC layer of the E-UTRAN.
  • the RRC state may be divided into two types, an RRC connected state (RRC_CONNECTED) and an RRC idle state (RRC_IDLE).
  • RRC_CONNECTED RRC connected state
  • RRC_IDLE RRC idle state
  • the E-UTRAN cannot grasp the terminal of the RRC_IDLE, and manages the terminal in units of a tracking area in which a core network (CN) is larger than a cell. That is, the terminal of the RRC_IDLE is only identified as a unit of a larger area, and in order to receive a normal mobile communication service such as voice or data communication, the terminal must transition to RRC_CONNECTED.
  • CN core network
  • the terminal may receive a broadcast of system information and paging information.
  • the terminal may be assigned an identification (ID) that uniquely designates the terminal in the tracking area, and perform public land mobile network (PLMN) selection and cell reselection.
  • ID an identification
  • PLMN public land mobile network
  • the UE may have an E-UTRAN RRC connection and an RRC context in the E-UTRAN to transmit data to the eNB and / or receive data from the eNB.
  • the terminal may report channel quality information and feedback information to the eNB.
  • the E-UTRAN may know the cell to which the UE belongs. Therefore, the network may transmit data to the terminal and / or receive data from the terminal, and the network may inter-RAT with a GSM EDGE radio access network (GERAN) through mobility of the terminal (handover and network assisted cell change (NACC)). radio access technology (cell change indication), and the network may perform cell measurement for a neighboring cell.
  • GSM EDGE radio access network GERAN
  • NACC network assisted cell change
  • the UE designates a paging DRX cycle.
  • the UE monitors a paging signal at a specific paging occasion for each UE specific paging DRX cycle.
  • Paging opportunity is the time interval during which the paging signal is transmitted.
  • the terminal has its own paging opportunity.
  • the paging message is sent across all cells belonging to the same tracking area. If the terminal moves from one tracking area to another tracking area, the terminal sends a tracking area update (TAU) message to the network to update the location.
  • TAU tracking area update
  • the terminal When the user first turns on the power of the terminal, the terminal first searches for an appropriate cell and then stays in RRC_IDLE in that cell. When it is necessary to establish an RRC connection, the terminal staying in the RRC_IDLE may make an RRC connection with the RRC of the E-UTRAN through the RRC connection procedure and may transition to the RRC_CONNECTED. The UE staying in RRC_IDLE needs to establish an RRC connection with the E-UTRAN when uplink data transmission is necessary due to a user's call attempt or when a paging message is received from the E-UTRAN and a response message is required. Can be.
  • EMM-REGISTERED EPS Mobility Management-REGISTERED
  • EMM-DEREGISTERED EMM-DEREGISTERED
  • the initial terminal is in the EMM-DEREGISTERED state, and the terminal performs a process of registering with the corresponding network through an initial attach procedure to access the network. If the attach procedure is successfully performed, the UE and the MME are in the EMM-REGISTERED state.
  • an EPS Connection Management (ECM) -IDLE state In order to manage a signaling connection between the UE and the EPC, two states are defined, an EPS Connection Management (ECM) -IDLE state and an ECM-CONNECTED state, and these two states are applied to the UE and the MME.
  • ECM EPS Connection Management
  • ECM-IDLE state When the UE in the ECM-IDLE state establishes an RRC connection with the E-UTRAN, the UE is in the ECM-CONNECTED state.
  • the MME in the ECM-IDLE state becomes the ECM-CONNECTED state when it establishes an S1 connection with the E-UTRAN.
  • the E-UTRAN does not have the context information of the terminal.
  • the UE in the ECM-IDLE state performs a terminal-based mobility related procedure such as cell selection or cell reselection without receiving a command from the network.
  • a terminal-based mobility related procedure such as cell selection or cell reselection without receiving a command from the network.
  • the terminal when the terminal is in the ECM-CONNECTED state, the mobility of the terminal is managed by the command of the network.
  • the terminal In the ECM-IDLE state, if the position of the terminal is different from the position known by the network, the terminal informs the network of the corresponding position of the terminal through a tracking area update procedure.
  • the random access procedure may be divided into a contention-based random access procedure and a contention-free random access procedure.
  • a contention-based random access procedure different UEs are allowed to simultaneously access the eNB using the same RACH preamble. Thus, competition may occur. To handle this competition, additional competition resolution steps are needed.
  • the UE sends a RACH preamble to the eNB.
  • the RACH preamble may be referred to as "message 1".
  • the RACH preamble may include a RA-RNTI.
  • RA-RNTI may be determined as (1 + t_id + 10 * f_id).
  • t_id is the index of the first subframe of the specified physical random access channel (PRACH) (0 ⁇ t_id ⁇ 10)
  • f_id is the index of the PRACH specified within the subframe, in ascending order in the frequency domain (0 ⁇ f_id ⁇ 6).
  • the eNB can obtain the RA-RNTI by decoding the RACH preamble.
  • the eNB sends a random access response (RAR) to the UE.
  • the random access response may be called "message 2".
  • the random access response may include RA-RNTI, TA, temporary C-RNTI and resource block allocation (ie, UL grant for L2 / L3 message) obtained by the eNB decoding the RACH preamble.
  • the UE may decode the random access response to obtain resource block allocation and a modulation and coding scheme (MCS) configuration.
  • MCS modulation and coding scheme
  • the eNB may be configured to receive the RRC connection request message via DCI format 0.
  • step S42 the UE sends an L2 / L3 message, that is, an RRC connection request message to the eNB.
  • the RRC connection request message may be called "message 3".
  • the UE may send the RRC Connection Request message using the temporary C-RNTI obtained from the random access response.
  • step S43 when the eNB successfully decodes the RRC connection request message sent by the UE, the eNB transmits a HARQ ACK to the UE.
  • the UE can know that the random access procedure is successful. This process is called competitive resolution.
  • the eNB sends an RRC connection setup message to the UE using the temporary C-RNTI in response to the RRC connection request message.
  • the RRC connection establishment message may be called "message 4".
  • the RRC connection establishment message may include a C-RNTI. From this time, the UE and the eNB may exchange messages using the C-RNTI.
  • step S40 If the UE has not received the HARQ ACK, it may return to step S40 again to transmit the RACH preamble to the eNB.
  • the eNB may indicate which RACH preamble each UE will transmit. For this purpose, the UE must be in the connected state (RRC_CONNECTED) before the random access procedure. For example, a non-competition based random access procedure may be performed during handover.
  • the eNB first sends a RACH preamble assignment to the UE.
  • the UE transmits to the eNB a RACH preamble including an indication of the RA-RNTI and L2 / L3 message size according to the received RACH preamble allocation.
  • the eNB receives the RACH preamble, the eNB sends a random access response to the UE that includes a timing advance (TA), C-RNTI, and UL grant for L2 / L3 messages. Accordingly, the non-competition based random access procedure may be completed.
  • TA timing advance
  • C-RNTI C-RNTI
  • UL grant for L2 / L3 messages.
  • 5 shows the structure of a 5G system.
  • EPC Evolved Packet Core
  • MME mobility management entity
  • S-GW serving gateway
  • P-GW packet data network gateway
  • 5G core network or NextGen core network
  • functions, reference points, protocols, etc. are defined for each network function (NF). That is, 5G core network does not define functions, reference points, protocols, etc. for each entity.
  • the 5G system structure includes one or more UEs 10, a Next Generation-Radio Access Network (NG-RAN), and a Next Generation Core (NGC).
  • NG-RAN Next Generation-Radio Access Network
  • NNC Next Generation Core
  • the NG-RAN may include one or more gNBs 40, and a plurality of terminals may exist in one cell.
  • the gNB 40 provides the terminal with the control plane and the end point of the user plane.
  • the gNB 40 generally refers to a fixed station communicating with the terminal 10 and may be referred to as other terms such as a base station (BS), a base transceiver system (BTS), an access point, and the like.
  • BS base station
  • BTS base transceiver system
  • One gNB 40 may be arranged per cell. There may be one or more cells within coverage of the gNB 40.
  • the NGC may include an Access and Mobility Function (AMF) and a Session Management Function (SMF) that are responsible for the functions of the control plane.
  • AMF Access and Mobility Function
  • SMF Session Management Function
  • the AMF may be responsible for the mobility management function
  • the SMF may be responsible for the session management function.
  • the NGC may include a user plane function (UPF) that is responsible for the function of the user plane.
  • UPF user plane function
  • Terminal 10 and gNB 40 may be connected by an NG3 interface.
  • the gNBs 40 may be interconnected by Xn interface.
  • Neighboring gNBs 40 may have a mesh network structure with an Xn interface.
  • the gNBs 40 may be connected to the NGC by the NG interface.
  • the gNBs 40 may be connected to the AMF by the NG-C interface and may be connected to the UPF by the NG-U interface.
  • the NG interface supports a many-to-many-relation between gNB 40 and MME / UPF 50.
  • the gNB host may determine functions for radio resource management, IP header compression and encryption of user data stream, and routing to AMF from information provided by the terminal. Selection of an AMF at UE attachment when no routing to an AMF can be determined from the information provided by the UE, Routing of User Plane data to one or more UPFs towards UPF (s)), Scheduling and transmission of paging messages (originated from the AMF), transmission and scheduling of system broadcast information (derived from AMF or O & M) Scheduling and transmission of system broadcast information (originated from the AMF or O & M), or setting up and measuring measurement reports for scheduling and mobility (Me It can perform functions such as asurement and measurement reporting configuration for mobility and scheduling.
  • Access and Mobility Function (AMF) hosts can be used for NAS signaling termination, NAS signaling security, AS Security control, and inter CN node signaling for mobility between 3GPP access networks.
  • node signaling for mobility between 3GPP access networks IDLE mode UE reachability (including control and execution of paging retransmission), UE in ACTIVE mode and IDLE mode Tracking Area list management (for UE in idle and active mode), AMF selection for handovers with AMF change, Access Authentication, Or perform key functions such as access authorization including check of roaming rights.
  • a user plane function (UPF) host is an anchor point for Intra- / Inter-RAT mobility (when applicable), an external PDU session point for the interconnection to the data network (if applicable).
  • (External PDU session point of interconnect to Data Network) Packet routing & forwarding, Packet inspection and User plane part of Policy rule enforcement, Traffic usage reporting ( Traffic usage reporting, Uplink classifier to support routing traffic flows to a data network, Branching point to support multi- homed PDU session, QoS handling for the user plane, e.g.
  • packet filtering gating, QoS handling for user plane, eg packet filtering, gating, UL / DL rate enforcement, uplink traffic verification (SDF to QoS flow mapping), transport level packet marking in downlink and uplink It can perform main functions such as packet marking in the uplink and downlink, or downlink packet buffering and downlink data notification triggering.
  • QoS handling for user plane eg packet filtering, gating, UL / DL rate enforcement, uplink traffic verification (SDF to QoS flow mapping), transport level packet marking in downlink and uplink
  • SDF to QoS flow mapping uplink traffic verification
  • transport level packet marking in downlink and uplink It can perform main functions such as packet marking in the uplink and downlink, or downlink packet buffering and downlink data notification triggering.
  • the Session Management Function (SMF) host is responsible for session management, UE IP address allocation and management, selection and control of UP functions, and traffic to the appropriate destinations.
  • Configure traffic steering at UPF to route traffic to proper destination, control part of policy enforcement and QoS, or downlink data notification Can perform key functions such as
  • the RRC_INACTIVE state is a state introduced to efficiently manage a specific terminal (eg, mMTC terminal).
  • the RRC_INACTIVE state may also be referred to as a lightly connected or lightweight connection (LC) state.
  • the terminal in the RRC_INACTIVE state performs a radio control procedure similar to the terminal in the RRC_IDLE state to reduce power consumption.
  • the terminal in the RRC_INACTIVE state maintains the connection state between the terminal and the network similarly to the RRC_CONNECTED state in order to minimize the control procedure required when transitioning to the RRC_CONNECTED state.
  • the radio connection resources are released, but the wired connection can be maintained.
  • radio access resources may be released, but the NG interface between gNB and NGC or the S1 interface between eNB and EPC may be maintained.
  • the core network recognizes that the terminal is normally connected to the base station.
  • the base station may not perform connection management for the terminal in the RRC_INACTIVE state.
  • the RRC_INACTIVE state and the quasi-connect mode can be considered to be substantially the same.
  • Beamforming techniques using multiple antennas can be classified into analog beamforming techniques (hereinafter referred to as analog beamforming) and digital beamforming techniques (hereinafter, referred to as "depending on where a beamforming weight vector or precoding vector is applied"). Digital beamforming).
  • Analog beamforming is a representative beamforming technique applied to early multi-antenna structures.
  • Analog beamforming branches the analog signal, which has completed digital signal processing, into a plurality of paths, and forms a beam by setting a phase shift (PS) and a power amplifier (PA) in each path.
  • PS and PA connected to each antenna process an analog signal derived from a single digital signal in analog beamforming. That is, the PS and the PA process complex weights in the analog stage.
  • the RF (radio frequency) chain refers to a processing block in which a baseband signal is converted into an analog signal.
  • the beam accuracy is determined by the characteristics of the PS and PA devices, and the control characteristics of the devices are advantageous for narrowband transmission.
  • the multiplexing gain for increasing the transmission rate is relatively small, and it is difficult to form beams for each user based on orthogonal resource allocation.
  • a beam may be formed by performing precoding in baseband processing.
  • the RF chain may comprise a PA. Accordingly, the complex weight derived for beamforming may be directly applied to the transmission data.
  • Digital beamforming may form a beam differently for each user, and thus may simultaneously support multi-user beamforming.
  • digital beamforming is capable of forming an independent beam for each user to which orthogonal resources are allocated, and thus has high scheduling flexibility.
  • digital beamforming may form an independent beam for each subcarrier when a technique such as MIMO-OFDM is applied in a broadband transmission environment. Therefore, digital beamforming can maximize the maximum data rate of a single user based on increased system capacity and enhanced beam gain. Therefore, MIMO technology based on digital beamforming has been introduced in 3G / 4G systems.
  • MIMO massive multiple-input multiple-output
  • a general cellular system assumes 8 maximum transmit / receive antennas applied to a MIMO environment. However, in a large MIMO environment, the maximum transmit / receive antennas may increase to tens or hundreds. If the existing digital beamforming is applied in a large MIMO environment, the digital signal processing for hundreds of transmitting antennas must be performed through baseband processing, and thus the complexity of signal processing becomes very large, and the number of RF chains required is the same The complexity of the hardware implementation is very large.
  • hybrid beamforming in which analog beamforming and digital beamforming are combined is required, rather than using only one of analog beamforming and digital beamforming as a beamforming technology. That is, a hybrid type transmitter stage structure may be required to reduce the complexity of hardware implementation of the transmitter stage according to the characteristics of analog beamforming, and to maximize the beamforming gain using a large number of transmit antennas according to the characteristics of digital beamforming. have.
  • hybrid beamforming aims to configure a transmitter that can take advantage of analog beamforming and digital beamforming in a large MIMO environment.
  • hybrid beamforming may form coarse beams through analog beamforming, and may form beams for multi-stream or multi-user transmission through digital beamforming.
  • the hybrid beamforming may have a structure that simultaneously performs analog beamforming and digital beamforming in order to reduce the implementation complexity or the hardware complexity of the transmitter.
  • millimeter wave (mmW) bands are being considered in the new RAT.
  • the ultra high frequency band has a short wavelength
  • a plurality of antennas may be installed in the same area.
  • the wavelength is 1 cm in the 30 GHz band
  • a total of 100 antenna elements are installed in a 0.5 lambda spacing and 2-dimension array on a panel having a size of 5 cm by 5 cm. Can be. If multiple antenna elements are used in the ultra-high frequency band, the coverage can be increased by increasing the beamforming gain and the throughput can be improved.
  • the UE may use a beam to perform a random access procedure. Specifically, the UE may select a beam for transmitting message 1 (ie, random access preamble) or message 3 (ie, PUSCH transmission or RRC connection request message for random access response). have. At this time, it is important to select an appropriate beam to successfully perform the random access procedure as quickly as possible.
  • message 1 ie, random access preamble
  • message 3 ie, PUSCH transmission or RRC connection request message for random access response.
  • the terminal may perform one or more access attempts by transmitting one or more random access preambles using one or more beams.
  • the terminal may transmit the random access preamble until it receives a random access response corresponding to the random access preamble or determines that contention resolution has been successfully performed.
  • Successful conflict resolution refers to a case where a series of processes for transmitting a HARQ ACK (ie, message 4) to the terminal is normally performed when the base station successfully decodes the RRC connection request message received from the terminal.
  • the terminal attempts the next access attempt (N In the +1 th), the beam may be reselected and a random access preamble may be transmitted through the reselected beam.
  • N In the +1 th the beam may be reselected and a random access preamble may be transmitted through the reselected beam.
  • M beams having excellent quality of the UE can be selected and a random access preamble can be transmitted through the selected M beams.
  • the operation of transmitting the random access preamble using M beams may be treated as one access attempt.
  • the UE performs N access attempts but does not receive a random access response corresponding to the transmitted random access preamble or does not determine that the collision resolution is successfully performed, the size of M may be adjusted and M beams may be adjusted. Can be reselected. Thereafter, the terminal may transmit one or more random access preambles using the beams reselected in the N + 1 th access attempt. In addition, the terminal may perform an access attempt for a set number (N times) until the terminal receives a random access response corresponding to the transmitted random access preamble or determines that collision resolution is successfully performed.
  • the random access procedure may be initiated when the terminal first accesses the target cell in the handover process.
  • the random access procedure may be classified into a non-competition based random access procedure or a contention based random access procedure.
  • the base station may indicate when which UE transmits which random access preamble over which beam.
  • the beam indicated by the base station may be determined based on a result of the UE measuring the target cell in the source cell.
  • the beam indicated by the base station is determined whether the beam indicated by the base station still has the best quality when the terminal moves to the target cell, that is, even after a certain time has passed since the measurement of the target cell. It is not guaranteed.
  • the random access procedure may be switched to the contention-based random access procedure.
  • the UE may transmit a beam most suitable for transmitting the random access preamble. You need to choose.
  • a contention-based random access procedure may be started from the beginning.
  • the terminal may adjust M by increasing or decreasing the size of M. That is, the terminal may increase M by a certain size (delta) or decrease by a certain size (delta), where the size of the delta may be signaled to the terminal by the base station (gNB or eNB). Meanwhile, the difference between the number of beams M1 before adjustment, the number of beams M2 after adjustment and between M1 and M2 may be signaled to the terminal by the base station, and M1 may be smaller than M2. In addition, M1 may be larger in size than M2. In addition, M1 and M2 may have the same size.
  • the above-described N is an integer of 1 or more, it can be signaled to the terminal by the base station.
  • the UE may measure a reference signal received power (RSRP) or a reference signal received quality (RSRQ) in the serving cell.
  • RSRP reference signal received power
  • RSRQ reference signal received quality
  • the terminal may receive the RACH configuration information associated with the beam from the network.
  • the RACH configuration information may include information about the number M of beams used to transmit the random access preamble.
  • the RRC configuration information may be received at the RRC layer of the terminal, and configuration related to the RACH may be performed at the MAC layer of the terminal.
  • the UE may set a plurality of M values based on the RACH configuration information received from the base station.
  • the terminal may select the M beams of good quality in the serving cell. For example, the terminal may select M beams in order of excellent quality.
  • the beam quality may be measured based on RSRP or RSRQ.
  • the terminal may preferentially select the M having the smallest size.
  • the terminal may set the counter to one.
  • the UE may transmit a random access preamble using a physical random access channel (PRACH) resource corresponding to the selected beams.
  • the random access preamble may include a random access preamble identifier (RAPID) for identifying the random access preamble.
  • RAPID random access preamble identifier
  • the terminal may monitor the random access response using the beam used to transmit the selected beam or the random access preamble.
  • step S910 if the terminal does not receive a random access response, the terminal may transmit one or more random access preambles using the PRACH resources corresponding to the selected beam.
  • the UE may transmit a random access preamble using each beam more than once.
  • the method of determining the number and order of use of each beam that is, unless the terminal receives the random access response or conflict resolution is successfully performed, the terminal performs the access attempt by transmitting the random access preamble a predetermined number of times (that is, the maximum value of the counter), but each access attempt May be performed based on the selected plurality of beams.
  • the access attempt may be performed by transmitting one or more random access preambles using the selected beam. have.
  • the terminal may increase the size of the counter by 1 each time the random access preamble is transmitted.
  • step S912 when the size of the counter is equal to the maximum value MAX_COUNTER of the counter, the terminal may adjust the value of M. Specifically, the terminal may select the next smaller M among a plurality of M values. That is, the terminal may adjust the size of M by increasing the value of M by a predetermined size.
  • the maximum value of the counter is an integer of 1 or more, and may be set by the base station.
  • the terminal may reselect the beam based on the adjusted M.
  • the terminal since the terminal adjusts the M to increase the value of M, the terminal may reselect a larger number of beams than before. Even in this case, the UE may reselect the beam based on RSRP or RSRQ.
  • the terminal may transmit a random access preamble using a PRACH resource corresponding to the reselected beam.
  • the terminal may reset the counter to one.
  • the terminal may monitor the random access response by using the reselected beam or the beam used to transmit the random access preamble.
  • step S920 if the terminal does not receive a random access response, the terminal may retransmit the random access preamble using the PRACH resources corresponding to the reselected beam. Whenever the UE does not receive a random access response corresponding to the transmitted random access preamble or when the UE determines that collision resolution has not been successfully performed, an access attempt is performed by transmitting one or more random access preambles using the selected beam. can do. In addition, the terminal may increment the counter by one each time the random access preamble is transmitted.
  • the terminal when the terminal does not receive a random access response corresponding to the transmitted random access preamble or when the terminal determines that the contention resolution was not successfully performed, the terminal may repeat step S912.
  • the terminal may receive a random access response corresponding to the random access preamble.
  • the random access response may include a random access preamble identifier corresponding to the random access preamble.
  • the terminal may transmit message 3 using the uplink grant included in the random access response. According to an embodiment, even when transmitting the message 3, the terminal may use the selected beams.
  • the base station may transmit a message 4 indicating that the conflict resolution is successfully completed to the terminal.
  • Message 4 may be an RRC connection establishment message.
  • steps S904 to S924 of FIG. 9 may be performed by the MAC entity of the terminal.
  • FIG. 10 is a flowchart illustrating a method of performing a random access procedure according to an embodiment of the present invention.
  • the terminal may select a first beam group including the set number M of beams.
  • the terminal may transmit a random access preamble to the base station through the first beam group.
  • the terminal may adjust the value of M.
  • the terminal may reselect the second beam group including the adjusted M beams.
  • the terminal may transmit the random access preamble to the base station through the second beam group. If it is determined that the random access procedure has failed, it is determined that a response corresponding to the random access preamble is not received while the random access preamble is transmitted a predetermined number of times, or when it is determined that collision resolution was not successfully performed. It can be either.
  • the threshold may be a value related to RSRP (Reference Signal Received Power) or RSRQ (Reference Signal Received Quality).
  • the terminal may transmit the random access preamble by using the beam included in the first beam group one or more times.
  • the terminal may adjust the value of M such that the size of M increases.
  • the terminal may further include receiving setting information regarding a plurality of values of M from the base station, and may adjust the values of M in a small order.
  • the base station may be a base station of a target cell to perform handover.
  • FIG. 11 illustrates a wireless communication system in which an embodiment of the present invention is implemented.
  • the UE 1100 includes a processor 1110, a memory 1120, and a transceiver 1130.
  • the memory 1120 is connected to the processor 1110 and stores various information for driving the processor 1110.
  • the transceiver 1130 is connected to the processor 1110 and transmits a radio signal to the network node 1200 or receives a radio signal from the network node 1200.
  • the processor 1110 may be configured to implement the functions, processes, and / or methods described herein. More specifically, the processor 1110 may control the transceiver 1130 to perform steps S902 to S924 in FIG. 9. The processor 1110 may control the transceiver 1130 to perform steps S1002 to S1008 in FIG. 10.
  • the network node 1200 includes a processor 1210, a memory 1220, and a transceiver 1230.
  • the network node 1200 may be any one of an eNB, gNB, ng-eNB, and en-gNB.
  • the network node 1200 may be either MN or SN described above.
  • the memory 1220 is connected to the processor 1210 and stores various information for driving the processor 1210.
  • the transceiver 1230 is connected to the processor 1210 and transmits a radio signal to the UE 1100 or receives a radio signal from the UE 1100.
  • Processors 1110 and 1210 may include application-specific integrated circuits (ASICs), other chipsets, logic circuits, and / or data processing devices.
  • the memories 1120 and 1220 may include read-only memory (ROM), random access memory (RAM), flash memory, memory cards, storage media, and / or other storage devices.
  • the transceivers 1130 and 1230 may include a baseband circuit for processing radio frequency signals.
  • the above-described technique may be implemented as a module (process, function, etc.) for performing the above-described function.
  • the module may be stored in the memories 1120 and 1220 and executed by the processors 1110 and 1210.
  • the memories 1120 and 1220 may be inside or outside the processors 1110 and 1210 and may be connected to the processors 1110 and 1210 by various well-known means.
  • the RRC layer 1111, PDCP layer 1112, RLC layer 1113, MAC layer 1114 and physical layer 1115 may be implemented by the processor 1110.
  • the RRC layer 1111 may be configured to implement the functions, processes, and / or methods of the processor 1110.
  • FIG. 13 shows a processor of the network node shown in FIG.
  • the RRC layer 1211, PDCP layer 1212, RLC layer 1213, MAC layer 1214 and physical layer 1215 may be implemented by the processor 1210.
  • the RRC layer 1211 may be configured to implement the functions, processes, and / or methods of the processor 1210.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

무선 통신 시스템에서, 단말이 랜덤 액세스 절차를 수행하는 방법이 제공된다. 상기 방법은, 설정된 개수(M)의 빔을 포함하는 제1 빔 그룹을 선택하는 단계; 상기 제1 빔 그룹을 통해 기지국으로 랜덤 액세스 프리앰블(random access preamble)을 전송하는 단계; 상기 랜덤 액세스 절차가 실패한 것으로 판단된 경우, 상기 M의 값을 조정하는 단계; 및 상기 조정된 M개의 빔을 포함하는 제2 빔 그룹을 재선택하는 단계를 포함하는 단계를 포함한다.

Description

랜덤 액세스 수행 방법 및 이를 지원하는 장치
NR에서 빔을 이용하여 랜덤 액세스 절차를 수행하는 기술과 관련된다.
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) 이후의 시스템이라 불리고 있다.
높은 데이터 전송률을 달성하기 위해, 5G 통신 시스템은 초고주파(mmWave) 대역(예를 들어, 60 기가(60 GHz) 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.
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.
이 밖에도, 5G 시스템에서는 진보된 코딩 변조(advanced coding modulation: ACM) 방식인 FQAM(hybrid FSK and QAM 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.
나아가, 5G 통신 시스템에서 높은 데이터 전송률을 달성하기 위해 초고주파 대역이 고려되며, 초고주파 대역에서의 전파의 경로손실 완화 및 전파의 전달 거리를 증가시키기 위해 빔포밍 기술이 논의되고 있다.
한편, NR에서 단말은 랜덤 액세스 절차(random access procedure)를 수행하기 위해 빔을 사용할 수 있다. 구체적으로, 단말은 랜덤 액세스 프리앰블(random access preamble) 또는 RRC 연결 요청 메시지를 전송하기 위한 빔을 선택할 수 있다. 이때, 랜덤 액세스 절차를 가능한 신속하게 성공적으로 수행하기 위한 적절한 빔을 선택하는 것이 중요하다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 무선 통신 시스템에서, 랜덤 액세스 절차를 수행하기 위한 방법으로서, 설정된 개수(M)의 빔을 포함하는 제1 빔 그룹을 선택하는 단계; 상기 제1 빔 그룹을 통해 기지국으로 랜덤 액세스 프리앰블(random access preamble)을 전송하는 단계; 상기 랜덤 액세스 절차가 실패한 것으로 판단된 경우, 상기 M의 값을 조정하는 단계; 및 상기 조정된 M개의 빔을 포함하는 제2 빔 그룹을 재선택하는 단계를 포함하는, 방법이 제공된다.
상기 제2 빔 그룹을 통해 상기 기지국으로 상기 랜덤 액세스 프리앰블을 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 랜덤 액세스 절차가 실패하였다고 판단된 경우는, 상기 랜덤 액세스 프리앰블이 설정된 횟수만큼 전송되는 동안 상기 랜덤 액세스 프리앰블에 대응되는 응답을 수신하지 못한 경우, 또는 충돌 해결(contention resolution)이 성공적으로 수행되지 않았다고 판단된 경우 중 어느 하나인
상기 임계값은, RSRP(Reference Signal Received Power) 또는 RSRQ(Reference Signal Received Quality)에 관한 값일 수 있다.
상기 제1 빔 그룹을 통해 기지국으로 랜덤 액세스 프리앰블을 전송하는 단계는, 상기 제1 빔 그룹에 포함된 빔을 각각 한번 이상 사용하여 상기 랜덤 액세스 프리앰블을 전송할 수 있다.
상기 M의 값을 조정하는 단계는, 상기 M의 크기가 커지도록 상기 M의 값을 조정할 수 있다.
상기 기지국으로부터 복수의 상기 M의 값에 관한 설정 정보를 수신하는 단계를 더 포함하며, 상기 임계값을 조정하는 단계는, 크기가 작은 순서대로 상기 M의 값을 조정할 수 있다.
상기 기지국은 핸드 오버를 수행하고자 하는 타겟 셀의 기지국일 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 무선 통신 시스템에서, 랜덤 액세스 절차를 수행하는 단말에 있어서, 메모리; 송수신기; 및 상기 메모리와 상기 송수신기를 연결하는 프로세서를 포함하되, 상기 프로세서는, 설정된 개수(M)의 빔을 포함하는 제1 빔 그룹을 선택하고, 상기 제1 빔 그룹을 통해 기지국으로 랜덤 액세스 프리앰블(random access preamble)을 전송하고, 상기 랜덤 액세스 절차가 실패한 것으로 판단된 경우, 상기 M의 값을 조정하고, 및 상기 조정된 M개의 빔을 포함하는 제2 빔 그룹을 재선택하도록 구성되는, 단말이 제공된다.
상기 프로세서는, 제2 빔 그룹을 통해 상기 기지국으로 상기 랜덤 액세스 프리앰블을 전송하도록 구성될 수 있다.
상기 랜덤 액세스 절차가 실패하였다고 판단된 경우는, 상기 랜덤 액세스 프리앰블이 설정된 횟수만큼 전송되는 동안 상기 랜덤 액세스 프리앰블에 대응되는 응답을 수신하지 못한 경우, 또는 충돌 해결(contention resolution)이 성공적으로 수행되지 않았다고 판단된 경우 중 어느 하나인
상기 임계값은, RSRP(Reference Signal Received Power) 또는 RSRQ(Reference Signal Received Quality)에 관한 값일 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 제1 빔 그룹에 포함된 빔을 각각 한번 이상 사용하여 상기 랜덤 액세스 프리앰블을 전송하도록 구성될 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 M의 크기가 커지도록 상기 M의 값을 조정하도록 구성될 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 기지국으로부터 복수의 상기 M의 값에 관한 설정 정보를 수신하도록 구성되며, 상기 임계값을 조정하는 단계는, 크기가 작은 순서대로 상기 M의 값을 조정하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 랜덤 액세스 절차가 지연되거나 실패하는 경우, 임계값을 조정하여 랜덤 액세스 프리앰블이 전송되는 빔을 재선택함으로써, 랜덤 액세스 절차를 가능한 신속하게 성공적으로 수행할 수 있다.
도 1은 LTE 시스템의 구조를 나타낸다.
도 2는 제어 평면에 대한 LTE 시스템의 무선 인터페이스 프로토콜을 나타낸다.
도 3은 사용자 평면에 대한 LTE 시스템의 무선 인터페이스 프로토콜을 나타낸다.
도 4는 경쟁 기반 랜덤 액세스 절차를 나타낸다.
도 5는 5G 시스템의 구조를 나타낸다.
도 6은 아날로그 빔포밍의 일 예를 나타낸다.
도 7은 디지털 빔포밍의 일 예를 나타낸다.
도 8은 하이브리드 빔포밍의 일 예를 나타낸다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 랜덤 액세스 절차 수행 방법을 나타낸 예시도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 랜덤 액세스 절차 수행 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 11은 본 발명의 실시예가 구현되는 무선 통신 시스템을 나타낸다.
도 12는 도 11에서 도시된 UE의 프로세서를 나타낸다.
도 13는 도 11에서 도시된 네트워크 노드의 프로세서를 나타낸다.
이하의 기술은 CDMA(code division multiple access), FDMA(frequency division multiple access), TDMA(time division multiple access), OFDMA(orthogonal frequency division multiple access), SC-FDMA(single carrier frequency division multiple access) 등과 같은 다양한 무선 통신 시스템에 사용될 수 있다. CDMA는 UTRA(universal terrestrial radio access)나 CDMA2000과 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. TDMA는 GSM(global system for mobile communications)/GPRS(general packet radio service)/EDGE(enhanced data rates for GSM evolution)와 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. OFDMA는 IEEE(institute of electrical and electronics engineers) 802.11(Wi-Fi), IEEE 802.16(WiMAX), IEEE 802-20, E-UTRA(evolved UTRA) 등과 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. IEEE 802.16m은 IEEE 802.16e의 진화로, IEEE 802.16e에 기반한 시스템과의 하위 호환성(backward compatibility)를 제공한다. UTRA는 UMTS(universal mobile telecommunications system)의 일부이다. 3GPP(3rd generation partnership project) LTE(long term evolution)은 E-UTRA(evolved-UMTS terrestrial radio access)를 사용하는 E-UMTS(evolved UMTS)의 일부로써, 하향링크에서 OFDMA를 채용하고 상향링크에서 SC-FDMA를 채용한다. LTE-A(advanced)는 3GPP LTE의 진화이다. 5G 통신 시스템은 LTE-A의 진화이다.
설명을 명확하게 하기 위해, LTE-A를 위주로 기술하지만 본 발명의 기술적 사상이 이에 제한되는 것은 아니다.
도 1은 LTE 시스템의 구조를 나타낸다. 통신 네트워크는 IMS 및 패킷 데이터를 통한 인터넷 전화(Voice over internet protocol: VoIP)와 같은 다양한 통신 서비스들을 제공하기 위하여 넓게 설치된다.
도 1을 참조하면, LTE 시스템 구조는 하나 이상의 단말(UE; 10), E-UTRAN(evolved-UMTS terrestrial radio access network) 및 EPC(evolved packet core)를 포함한다. 단말(10)은 사용자에 의해 움직이는 통신 장치이다. 단말(10)은 고정되거나 이동성을 가질 수 있으며, MS(mobile station), UT(user terminal), SS(subscriber station), 무선기기(wireless device) 등 다른 용어로 불릴 수 있다.
E-UTRAN은 하나 이상의 eNB(evolved node-B; 20)를 포함할 수 있고, 하나의 셀에 복수의 단말이 존재할 수 있다. eNB(20)는 제어 평면(control plane)과 사용자 평면(user plane)의 끝 지점을 단말에게 제공한다. eNB(20)는 일반적으로 단말(10)과 통신하는 고정된 지점(fixed station)을 말하며, BS(base station), BTS(base transceiver system), 액세스 포인트(access point) 등 다른 용어로 불릴 수 있다. 하나의 eNB(20)는 셀마다 배치될 수 있다. eNB(20)의 커버리지 내에 하나 이상의 셀이 존재할 수 있다. 하나의 셀은 1.25, 2.5, 5, 10 및 20 MHz 등의 대역폭 중 하나를 가지도록 설정되어 여러 단말에게 하향링크(DL; downlink) 또는 상향링크(UL; uplink) 전송 서비스를 제공할 수 있다. 이때 서로 다른 셀은 서로 다른 대역폭을 제공하도록 설정될 수 있다.
이하에서, DL은 eNB(20)에서 단말(10)로의 통신을 의미하며, UL은 단말(10)에서 eNB(20)으로의 통신을 의미한다. DL에서 송신기는 eNB(20)의 일부이고, 수신기는 단말(10)의 일부일 수 있다. UL에서 송신기는 단말(10)의 일부이고, 수신기는 eNB(20)의 일부일 수 있다.
EPC는 제어 평면의 기능을 담당하는 MME(mobility management entity), 사용자 평면의 기능을 담당하는 S-GW(serving gateway)를 포함할 수 있다. MME/S-GW(30)은 네트워크의 끝에 위치할 수 있으며, 외부 네트워크와 연결된다. MME는 단말의 접속 정보나 단말의 능력에 관한 정보를 가지며, 이러한 정보는 주로 단말의 이동성 관리에 사용될 수 있다. S-GW는 E-UTRAN을 종단점으로 갖는 게이트웨이이다. MME/S-GW(30)은 세션의 종단점과 이동성 관리 기능을 단말(10)에 제공한다. EPC는 PDN(packet data network)-GW(gateway)를 더 포함할 수 있다. PDN-GW는 PDN을 종단점으로 갖는 게이트웨이이다.
MME는 eNB(20)로의 NAS(non-access stratum) 시그널링, NAS 시그널링 보안, AS(access stratum) 보안 제어, 3GPP 액세스 네트워크 간의 이동성을 위한 inter CN(core network) 노드 시그널링, 아이들 모드 단말 도달 가능성(페이징 재전송의 제어 및 실행 포함), 트래킹 영역 리스트 관리(아이들 모드 및 활성화 모드인 단말을 위해), P-GW 및 S-GW 선택, MME 변경과 함께 핸드오버를 위한 MME 선택, 2G 또는 3G 3GPP 액세스 네트워크로의 핸드오버를 위한 SGSN(serving GPRS support node) 선택, 로밍, 인증, 전용 베이러 설정을 포함한 베어러 관리 기능, PWS(public warning system: 지진/쓰나미 경보 시스템(ETWS) 및 상용 모바일 경보 시스템(CMAS) 포함) 메시지 전송 지원 등의 다양한 기능을 제공한다. S-GW 호스트는 사용자 별 기반 패킷 필터링(예를 들면, 심층 패킷 검사를 통해), 합법적 차단, 단말 IP(internet protocol) 주소 할당, DL에서 전송 레벨 패킹 마킹, UL/DL 서비스 레벨 과금, 게이팅 및 등급 강제, APN-AMBR에 기반한 DL 등급 강제의 갖가지 기능을 제공한다. 명확성을 위해 MME/S-GW(30)은 "게이트웨이"로 단순히 표현하며, 이는 MME 및 S-GW를 모두 포함할 수 있다.
사용자 트래픽 전송 또는 제어 트래픽 전송을 위한 인터페이스가 사용될 수 있다. 단말(10) 및 eNB(20)은 Uu 인터페이스에 의해 연결될 수 있다. eNB(20)들은 X2 인터페이스에 의해 상호간 연결될 수 있다. 이웃한 eNB(20)들은 X2 인터페이스에 의한 망형 네트워크 구조를 가질 수 있다. eNB(20)들은 S1 인터페이스에 의해 EPC와 연결될 수 있다. eNB(20)들은 S1-MME 인터페이스에 의해 EPC와 연결될 수 있으며, S1-U 인터페이스에 의해 S-GW와 연결될 수 있다. S1 인터페이스는 eNB(20)와 MME/S-GW(30) 간에 다수-대-다수 관계(many-to-many-relation)를 지원한다.
eNB(20)은 게이트웨이(30)에 대한 선택, RRC(radio resource control) 활성(activation) 동안 게이트웨이(30)로의 라우팅(routing), 페이징 메시지의 스케줄링 및 전송, BCH(broadcast channel) 정보의 스케줄링 및 전송, UL 및 DL에서 단말(10)들로의 자원의 동적 할당, eNB 측정의 설정(configuration) 및 제공(provisioning), 무선 베어러 제어, RAC(radio admission control) 및 LTE 활성 상태에서 연결 이동성 제어 기능을 수행할 수 있다. 상기 언급처럼 게이트웨이(30)는 EPC에서 페이징 개시, LTE 아이들 상태 관리, 사용자 평면의 암호화, SAE 베어러 제어 및 NAS 시그널링의 암호화와 무결성 보호 기능을 수행할 수 있다.
도 2는 제어 평면에 대한 LTE 시스템의 무선 인터페이스 프로토콜을 나타낸다. 도 3은 사용자 평면에 대한 LTE 시스템의 무선 인터페이스 프로토콜을 나타낸다.
단말과 E-UTRAN 간의 무선 인터페이스 프로토콜의 계층은 통신 시스템에서 널리 알려진 OSI(open system interconnection) 모델의 하위 3개 계층을 바탕으로 L1(제1 계층), L2(제2 계층) 및 L3(제3 계층)으로 구분된다. 단말과 E-UTRAN 간의 무선 인터페이스 프로토콜은 수평적으로 물리 계층, 데이터 링크 계층(data link layer) 및 네트워크 계층(network layer)으로 구분될 수 있고, 수직적으로는 제어 신호 전송을 위한 프로토콜 스택(protocol stack)인 제어 평면(control plane)과 데이터 정보 전송을 위한 프로토콜 스택인 사용자 평면(user plane)으로 구분될 수 있다. 무선 인터페이스 프로토콜의 계층은 단말과 E-UTRAN에서 쌍(pair)으로 존재할 수 있고, 이는 Uu 인터페이스의 데이터 전송을 담당할 수 있다.
물리 계층(PHY; physical layer)은 L1에 속한다. 물리 계층은 물리 채널을 통해 상위 계층에 정보 전송 서비스를 제공한다. 물리 계층은 상위 계층인 MAC(media access control) 계층과 전송 채널(transport channel)을 통해 연결된다. 물리 채널은 전송 채널에 맵핑 된다. 전송 채널을 통해 MAC 계층과 물리 계층 사이로 데이터가 전송될 수 있다. 서로 다른 물리 계층 사이, 즉 송신기의 물리 계층과 수신기의 물리 계층 간에 데이터는 물리 채널을 통해 무선 자원을 이용하여 전송될 수 있다. 물리 계층은 OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 방식을 이용하여 변조될 수 있고, 시간과 주파수를 무선 자원으로 활용한다.
물리 계층은 몇몇의 물리 제어 채널(physical control channel)을 사용한다. PDCCH(physical downlink control channel)은 PCH(paging channel) 및 DL-SCH(downlink shared channel)의 자원 할당, DL-SCH와 관련되는 HARQ(hybrid automatic repeat request) 정보에 대하여 단말에 보고한다. PDCCH는 상향링크 전송의 자원 할당에 관하여 단말에 보고하기 위해 상향링크 그랜트를 나를 수 있다. PCFICH(physical control format indicator channel)은 PDCCH를 위해 사용되는 OFDM 심벌의 개수를 단말에 알려주며, 모든 서브프레임마다 전송된다. PHICH(physical hybrid ARQ indicator channel)은 UL-SCH 전송에 대한 HARQ ACK(acknowledgement)/NACK(non-acknowledgement) 신호를 나른다. PUCCH(physical uplink control channel)은 하향링크 전송을 위한 HARQ ACK/NACK, 스케줄링 요청 및 CQI와 같은 UL 제어 정보를 나른다. PUSCH(physical uplink shared channel)은 UL-SCH(uplink shared channel)를 나른다.
물리 채널은 시간 영역에서 복수의 서브프레임(subframe)들과 주파수 영역에서 복수의 부반송파(subcarrier)들로 구성된다. 하나의 서브프레임은 시간 영역에서 복수의 심벌들로 구성된다. 하나의 서브프레임은 복수의 자원 블록(RB; resource block)들로 구성된다. 하나의 자원 블록은 복수의 심벌들과 복수의 부반송파들로 구성된다. 또한, 각 서브프레임은 PDCCH를 위하여 해당 서브프레임의 특정 심벌들의 특정 부반송파들을 이용할 수 있다. 예를 들어, 서브프레임의 첫 번째 심벌이 PDCCH를 위하여 사용될 수 있다. PDCCH는 PRB(physical resource block) 및 MCS(modulation and coding schemes)와 같이 동적으로 할당된 자원을 나를 수 있다. 데이터가 전송되는 단위 시간인 TTI(transmission time interval)는 1개의 서브프레임의 길이와 동일할 수 있다. 서브프레임 하나의 길이는 1ms일 수 있다.
전송채널은 채널이 공유되는지 아닌지에 따라 공통 전송 채널 및 전용 전송 채널로 분류된다. 네트워크에서 단말로 데이터를 전송하는 DL 전송 채널(DL transport channel)은 시스템 정보를 전송하는 BCH(broadcast channel), 페이징 메시지를 전송하는 PCH(paging channel), 사용자 트래픽 또는 제어 신호를 전송하는 DL-SCH 등을 포함한다. DL-SCH는 HARQ, 변조, 코딩 및 전송 전력의 변화에 의한 동적 링크 적응 및 동적/반정적 자원 할당을 지원한다. 또한, DL-SCH는 셀 전체에 브로드캐스트 및 빔포밍의 사용을 가능하게 할 수 있다. 시스템 정보는 하나 이상의 시스템 정보 블록들을 나른다. 모든 시스템 정보 블록들은 같은 주기로 전송될 수 있다. MBMS(multimedia broadcast/multicast service)의 트래픽 또는 제어 신호는 MCH(multicast channel)를 통해 전송된다.
단말에서 네트워크로 데이터를 전송하는 UL 전송 채널은 초기 제어 메시지(initial control message)를 전송하는 RACH(random access channel), 사용자 트래픽 또는 제어 신호를 전송하는 UL-SCH 등을 포함한다. UL-SCH는 HARQ 및 전송 전력 및 잠재적인 변조 및 코딩의 변화에 의한 동적 링크 적응을 지원할 수 있다. 또한, UL-SCH는 빔포밍의 사용을 가능하게 할 수 있다. RACH는 일반적으로 셀로의 초기 접속에 사용된다.
L2에 속하는 MAC 계층은 논리 채널(logical channel)을 통해 상위 계층인 RLC(radio link control) 계층에게 서비스를 제공한다. MAC 계층은 복수의 논리 채널에서 복수의 전송 채널로의 맵핑 기능을 제공한다. 또한, MAC 계층은 복수의 논리 채널에서 단수의 전송 채널로의 맵핑에 의한 논리 채널 다중화 기능을 제공한다. MAC 부 계층은 논리 채널상의 데이터 전송 서비스를 제공한다.
논리 채널은 전송되는 정보의 종류에 따라, 제어 평면의 정보 전달을 위한 제어 채널과 사용자 평면의 정보 전달을 위한 트래픽 채널로 나눌 수 있다. 즉, 논리 채널 타입의 집합은 MAC 계층에 의해 제공되는 다른 데이터 전송 서비스를 위해 정의된다. 논리채널은 전송 채널의 상위에 위치하고 전송채널에 맵핑 된다.
제어 채널은 제어 평면의 정보 전달만을 위해 사용된다. MAC 계층에 의하여 제공되는 제어 채널은 BCCH(broadcast control channel), PCCH(paging control channel), CCCH(common control channel), MCCH(multicast control channel) 및 DCCH(dedicated control channel)을 포함한다. BCCH는 시스템 제어 정보를 방송하기 위한 하향링크 채널이다. PCCH는 페이징 정보의 전송 및 셀 단위의 위치가 네트워크에 알려지지 않은 단말을 페이징 하기 위해 사용되는 하향링크 채널이다. CCCH는 네트워크와 RRC 연결을 갖지 않을 때 단말에 의해 사용된다. MCCH는 네트워크로부터 단말에게 MBMS 제어 정보를 전송하는데 사용되는 일대다 하향링크 채널이다. DCCH는 RRC 연결 상태에서 단말과 네트워크간에 전용 제어 정보 전송을 위해 단말에 의해 사용되는 일대일 양방향 채널이다.
트래픽 채널은 사용자 평면의 정보 전달만을 위해 사용된다. MAC 계층에 의하여 제공되는 트래픽 채널은 DTCH(dedicated traffic channel) 및 MTCH(multicast traffic channel)을 포함한다. DTCH는 일대일 채널로 하나의 단말의 사용자 정보의 전송을 위해 사용되며, 상향링크 및 하향링크 모두에 존재할 수 있다. MTCH는 네트워크로부터 단말에게 트래픽 데이터를 전송하기 위한 일대다 하향링크 채널이다.
논리 채널과 전송 채널간의 상향링크 연결은 UL-SCH에 맵핑 될 수 있는 DCCH, UL-SCH에 맵핑 될 수 있는 DTCH 및 UL-SCH에 맵핑 될 수 있는 CCCH를 포함한다. 논리 채널과 전송 채널간의 하향링크 연결은 BCH 또는 DL-SCH에 맵핑 될 수 있는 BCCH, PCH에 맵핑 될 수 있는 PCCH, DL-SCH에 맵핑 될 수 있는 DCCH, DL-SCH에 맵핑 될 수 있는 DTCH, MCH에 맵핑 될 수 있는 MCCH 및 MCH에 맵핑 될 수 있는 MTCH를 포함한다.
RLC 계층은 L2에 속한다. RLC 계층의 기능은 하위 계층이 데이터를 전송하기에 적합하도록 무선 섹션에서 상위 계층으로부터 수신된 데이터의 분할/연접에 의한 데이터의 크기 조정을 포함한다. 무선 베어러(RB; radio bearer)가 요구하는 다양한 QoS를 보장하기 위해, RLC 계층은 투명 모드(TM; transparent mode), 비 확인 모드(UM; unacknowledged mode) 및 확인 모드(AM; acknowledged mode)의 세 가지의 동작 모드를 제공한다. AM RLC는 신뢰성 있는 데이터 전송을 위해 ARQ(automatic repeat request)를 통해 재전송 기능을 제공한다. 한편, RLC 계층의 기능은 MAC 계층 내부의 기능 블록으로 구현될 수 있으며, 이때 RLC 계층은 존재하지 않을 수도 있다.
PDCP(packet data convergence protocol) 계층은 L2에 속한다. PDCP 계층은 상대적으로 대역폭이 작은 무선 인터페이스 상에서 IPv4 또는 IPv6와 같은 IP 패킷을 도입하여 전송되는 데이터가 효율적으로 전송되도록 불필요한 제어 정보를 줄이는 헤더 압축 기능을 제공한다. 헤더 압축은 데이터의 헤더에 필요한 정보만을 전송함으로써 무선 섹션에서 전송 효율을 높인다. 게다가, PDCP 계층은 보안 기능을 제공한다. 보안기능은 제3자의 검사를 방지하는 암호화 및 제3자의 데이터 조작을 방지하는 무결성 보호를 포함한다.
RRC(radio resource control) 계층은 L3에 속한다. L3의 가장 하단 부분에 위치하는 RRC 계층은 오직 제어 평면에서만 정의된다. RRC 계층은 단말과 네트워크 간의 무선 자원을 제어하는 역할을 수행한다. 이를 위해 단말과 네트워크는 RRC 계층을 통해 RRC 메시지를 교환한다. RRC 계층은 RB들의 구성(configuration), 재구성(re-configuration) 및 해제(release)와 관련되어 논리 채널, 전송 채널 및 물리 채널들의 제어를 담당한다. RB는 단말과 네트워크 간의 데이터 전달을 위해 L1 및 L2에 의해 제공되는 논리적 경로이다. 즉, RB는 단말과 E-UTRAN 간의 데이터 전송을 위해 L2에 의해 제공되는 서비스를 의미한다. RB가 설정된다는 것은 특정 서비스를 제공하기 위해 무선 프로토콜 계층 및 채널의 특성을 규정하고, 각각의 구체적인 파라미터 및 동작 방법을 결정함을 의미한다. RB는 SRB(signaling RB)와 DRB(data RB) 두 가지로 구분될 수 있다. SRB는 제어 평면에서 RRC 메시지를 전송하는 통로로 사용되며, DRB는 사용자 평면에서 사용자 데이터를 전송하는 통로로 사용된다.
RRC 계층 상위에 위치하는 NAS(Non-Access Stratum) 계층은 연결관리(Session Management)와 이동성 관리(Mobility Management) 등의 기능을 수행한다.
도 2를 참조하면, RLC 및 MAC 계층(네트워크 측에서 eNB에서 종료)은 스케줄링, ARQ 및 HARQ와 같은 기능을 수행할 수 있다. RRC 계층(네트워크 측에서 eNB에서 종료)은 방송, 페이징, RRC 연결 관리, RB 제어, 이동성 기능 및 단말 측정 보고/제어와 같은 기능을 수행할 수 있다. NAS 제어 프로토콜(네트워크 측에서 게이트웨이의 MME에서 종료)은 SAE 베어러 관리, 인증, LTE_IDLE 이동성 핸들링, LTE_IDLE에서 페이징 개시 및 단말과 게이트웨이 간의 시그널링을 위한 보안 제어와 같은 기능을 수행할 수 있다.
도 3을 참조하면, RLC 및 MAC 계층(네트워크 측에서 eNB에서 종료)은 제어 평면에서의 기능과 동일한 기능을 수행할 수 있다. PDCP 계층(네트워크 측에서 eNB에서 종료)은 헤더 압축, 무결성 보호 및 암호화와 같은 사용자 평면 기능을 수행할 수 있다.
한편, 시스템 정보는 단말이 기지국에 접속하기 위해서 알아야 하는 필수 정보를 포함한다. 따라서 단말은 기지국에 접속하기 전에 시스템 정보를 모두 수신하고 있어야 하고, 또한 항상 최신의 시스템 정보를 가지고 있어야 한다. 그리고 시스템 정보는 한 셀 내의 모든 단말이 알고 있어야 하는 정보이므로, 기지국은 주기적으로 시스템 정보를 전송한다.
시스템 정보는 MIB(Master Information Block), SB(Scheduling Block) 및 SIB(System Information Block)로 구분될 수 있다. MIB는 단말이 해당 셀의 물리적 구성, 예를 들어, Bandwidth 같은 것을 알 수 있도록 한다. SB는 SIB들의 전송 정보, 예를 들어, 전송 주기 들을 알려준다. SIB는 주변의 셀의 정보만을 포함하고, 다른 SIB는 단말이 사용하는 상향 무선 채널의 정보만을 포함한다.
이하, 단말의 RRC 상태(RRC state) 및 RRC 연결 방법에 대하여 설명한다.
RRC 상태는 단말의 RRC 계층이 E-UTRAN의 RRC 계층과 논리적으로 연결되어 있는지 여부를 지시한다. RRC 상태는 RRC 연결 상태(RRC_CONNECTED) 및 RRC 유휴 상태(RRC_IDLE)와 같이 두 가지로 나누어질 수 있다. 단말의 RRC 계층과 E-UTRAN의 RRC 계층 간의 RRC 연결이 설정되어 있을 때, 단말은 RRC 연결 상태에 있게 되며, 그렇지 않은 경우 단말은 RRC 유휴 상태에 있게 된다. RRC_CONNECTED의 단말은 E-UTRAN과 RRC 연결이 설정되어 있으므로, E-UTRAN은 RRC_CONNECTED의 단말의 존재를 파악할 수 있고, 단말을 효과적으로 제어할 수 있다. 한편, E-UTRAN은 RRC_IDLE의 단말을 파악할 수 없으며, 핵심 망(CN; core network)이 셀보다 더 큰 영역인 트래킹 영역(tracking area) 단위로 단말을 관리한다. 즉, RRC_IDLE의 단말은 더 큰 영역의 단위로 존재만 파악되며, 음성 또는 데이터 통신과 같은 통상의 이동 통신 서비스를 받기 위해서 단말은 RRC_CONNECTED로 천이해야 한다.
RRC_IDLE 상태에서, 단말이 NAS에 의해 설정된 DRX(discontinuous reception)를 지정하는 동안에, 단말은 시스템 정보 및 페이징 정보의 방송을 수신할 수 있다. 그리고, 단말은 트래킹 영역에서 단말을 고유하게 지정하는 ID(identification)를 할당 받고, PLMN(public land mobile network) 선택 및 셀 재선택을 수행할 수 있다. 또한 RRC_IDLE 상태에서, 어떠한 RRC context도 eNB에 저장되지 않는다.
RRC_CONNECTED 상태에서, 단말은 E-UTRAN에서 E-UTRAN RRC 연결 및 RRC context를 가져, eNB로 데이터를 전송 및/또는 eNB로부터 데이터를 수신하는 것이 가능하다. 또한, 단말은 eNB로 채널 품질 정보 및 피드백 정보를 보고할 수 있다. RRC_CONNECTED 상태에서, E-UTRAN은 단말이 속한 셀을 알 수 있다. 그러므로 네트워크는 단말에게 데이터를 전송 및/또는 단말로부터 데이터를 수신할 수 있고, 네트워크는 단말의 이동성(핸드오버 및 NACC(network assisted cell change)를 통한 GERAN(GSM EDGE radio access network)으로 inter-RAT(radio access technology) 셀 변경 지시)을 제어할 수 있으며, 네트워크는 이웃 셀을 위해 셀 측정을 수행할 수 있다.
RRC_IDLE 상태에서 단말은 페이징 DRX 주기를 지정한다. 구체적으로 단말은 단말 특정 페이징 DRX 주기 마다의 특정 페이징 기회(paging occasion)에 페이징 신호를 모니터링 한다. 페이징 기회는 페이징 신호가 전송되는 동안의 시간 간격이다. 단말은 자신만의 페이징 기회를 가지고 있다.
페이징 메시지는 동일한 트래킹 영역에 속하는 모든 셀에 걸쳐 전송된다. 만약 단말이 하나의 트래킹 영역에서 다른 하나의 트래킹 영역으로 이동하면, 단말은 위치를 업데이트하기 위해 TAU(tracking area update) 메시지를 네트워크에 전송한다.
사용자가 단말의 전원을 최초로 켰을 때, 단말은 먼저 적절한 셀을 탐색한 후 해당 셀에서 RRC_IDLE에 머무른다. RRC 연결을 맺을 필요가 있을 때, RRC_IDLE에 머무르던 단말은 RRC 연결 절차를 통해 E-UTRAN의 RRC와 RRC 연결을 맺고 RRC_CONNECTED로 천이할 수 있다. RRC_IDLE에 머무르던 단말은 사용자의 통화 시도 등의 이유로 상향링크 데이터 전송이 필요할 때, 또는 E-UTRAN으로부터 페이징 메시지를 수신하고 이에 대한 응답 메시지 전송이 필요할 때 등에 E-UTRAN과 RRC 연결을 맺을 필요가 있을 수 있다.
NAS 계층에서 단말의 이동성을 관리하기 위하여 EMM-REGISTERED(EPS Mobility Management-REGISTERED) 및 EMM-DEREGISTERED 두 가지 상태가 정의되어 있으며, 이 두 상태는 단말과 MME에게 적용된다. 초기 단말은 EMM-DEREGISTERED 상태이며, 이 단말이 네트워크에 접속하기 위해서 초기 연결(Initial Attach) 절차를 통해서 해당 네트워크에 등록하는 과정을 수행한다. 상기 연결(Attach) 절차가 성공적으로 수행되면 단말 및 MME는 EMM-REGISTERED 상태가 된다.
단말과 EPC간 시그널링 연결(signaling connection)을 관리하기 위하여 ECM(EPS Connection Management)-IDLE 상태 및 ECM-CONNECTED 상태 두 가지 상태가 정의되어 있으며, 이 두 상태는 단말 및 MME에게 적용된다. ECM-IDLE 상태의 단말이 E-UTRAN과 RRC 연결을 맺으면 해당 단말은 ECM-CONNECTED 상태가 된다. ECM-IDLE 상태에 있는 MME는 E-UTRAN과 S1 연결(S1 connection)을 맺으면 ECM-CONNECTED 상태가 된다. 단말이 ECM-IDLE 상태에 있을 때에는 E-UTRAN은 단말의 context 정보를 가지고 있지 않다. 따라서 ECM-IDLE 상태의 단말은 네트워크의 명령을 받을 필요 없이 셀 선택(cell selection) 또는 셀 재선택(reselection)과 같은 단말 기반의 이동성 관련 절차를 수행한다. 반면 단말이 ECM-CONNECTED 상태에 있을 때에는 단말의 이동성은 네트워크의 명령에 의해서 관리된다. ECM-IDLE 상태에서 단말의 위치가 네트워크가 알고 있는 위치와 달라질 경우 단말은 트래킹 영역 갱신(Tracking Area Update) 절차를 통해 네트워크에 단말의 해당 위치를 알린다.
랜덤 액세스 절차는 경쟁 기반 랜덤 액세스 절차와 비경쟁 기반 랜덤 액세스 절차로 구분될 수 있다. 먼저, 경쟁 기반 랜덤 액세스 절차에서는 서로 다른 UE가 동일한 RACH 프리앰블을 이용하여 동시에 eNB에 접근하는 것이 허용된다. 따라서, 경쟁이 발생할 수 있다. 이러한 경쟁을 처리하기 위하여, 추가적인 경쟁 해결 단계가 필요하다.
도 4는 경쟁 기반 랜덤 액세스 절차를 나타낸다.
단계 S40에서, UE는 RACH 프리앰블을 eNB로 전송한다. RACH 프리앰블은 "메시지 1"로 불릴 수 있다. RACH 프리앰블은 RA-RNTI를 포함할 수 있다. RA-RNTI는 (1+t_id+10*f_id)로 결정될 수 있다. t_id는 특정된 PRACH(physical random access channel)의 첫 번째 서브프레임의 인덱스이며(0≤t_id<10), f_id는 주파수 영역에서 오름차순에 따른, 그 서브프레임 내에서 특정된 PRACH의 인덱스이다(0≤f_id<6). eNB는 RACH 프리앰블을 디코딩하여 RA-RNTI를 얻을 수 있다.
단계 S41에서, eNB는 랜덤 액세스 응답(RAR; random access response)을 UE로 전송한다. 랜덤 액세스 응답은 "메시지 2"로 불릴 수 있다. 랜덤 액세스 응답은 eNB가 RACH 프리앰블을 디코딩하여 얻은 RA-RNTI, TA, 임시 C-RNTI 및 자원 블록 할당(즉, L2/L3 메시지를 위한 UL 그랜트)를 포함할 수 있다. UE는 랜덤 액세스 응답을 디코딩하여, 자원 블록 할당 및 MCS (modulation and coding scheme) 구성을 얻을 수 있다. eNB는 DCI 포맷 0를 통해 RRC 연결 요청 메시지를 수신하도록 구성할 수 있다.
단계 S42에서, UE는 L2/L3 메시지, 즉 RRC 연결 요청 메시지를 eNB로 전송한다. RRC 연결 요청 메시지는 "메시지 3"으로 불릴 수 있다. UE는 랜덤 액세스 응답으로부터 얻은 임시 C-RNTI를 이용하여 RRC 연결 요청 메시지를 전송할 수 있다.
단계 S43에서, eNB는 UE가 보낸 RRC 연결 요청 메시지를 성공적으로 디코딩 한 경우, HARQ ACK을 해당 UE로 전송한다. UE는 이를 통해 랜덤 액세스 절차가 성공했음을 알 수 있다. 이러한 과정을 경쟁 해결 과정이라 부른다. 보다 상세하게, eNB는 RRC 연결 요청 메시지에 대한 응답으로 임시 C-RNTI를 이용하여 RRC 연결 설정 메시지를 UE로 전송한다. RRC 연결 설정 메시지는 "메시지 4"로 불릴 수 있다. RRC 연결 설정 메시지는 C-RNTI를 포함할 수 있다. 이때부터, UE와 eNB는 C-RNTI를 이용하여 메시지를 교환할 수 있다.
만약 UE가 HARQ ACK을 수신하지 못했다면, 다시 단계 S40으로 돌아가 RACH 프리앰블을 eNB로 전송할 수 있다.
비경쟁 기반 랜덤 액세스 절차에서는 타이밍 제한의 이유로 경쟁이 허용되지 않는다. eNB는 각 UE가 언제 어떤 RACH 프리앰블을 전송할지를 지시할 수 있다. 이를 위해서, UE는 랜덤 액세스 절차 이전에 연결 상태(RRC_CONNECTED)에 있어야 한다. 예를 들어, 핸드오버 중에 비경쟁 기반 랜덤 액세스 절차가 수행될 수 있다. 비경쟁 기반 랜덤 액세스 절차에서, 먼저 eNB가 RACH 프리앰블 할당을 UE로 전송한다. UE는 수신한 RACH 프리앰블 할당에 따라 RA-RNTI 및 L2/L3 메시지 크기에 대한 지시를 포함하는 RACH 프리앰블을 eNB로 전송한다. RACH 프리앰블을 수신한 eNB는 타이밍 어드밴스(TA; timing advance), C-RNTI 및 L2/L3 메시지를 위한 UL 그랜트를 포함하는 랜덤 액세스 응답을 UE로 전송한다. 이에 따라 비경쟁 기반 랜덤 액세스 절차가 완료될 수 있다.
단말은 랜덤 액세스 절차를 수행하는 경우는, 1) 단말이 기지국과의 연결 (RRC Connection)이 없어 초기 접속 (initial access)을 하는 경우, 2) 단말이 핸드 오버 과정에서, 타겟 셀로 처음 접속하는 경우, 3) 기지국의 명령에 의해 요청되는 경우, 4) 상향링크의 시간 동기가 맞지 않거나 무선자원을 요청하기 위해 사용되는 지정된 무선자원이 할당되지 않은 상황에서 상향링크로의 데이터가 발생하는 경우, 5) 무선 연결 실패 (radio link failure) 또는 핸드오버 실패 (handover failure) 시 복구 과정의 경우 등이다.
이하, 5G 네트워크 구조에 대하여 설명한다.
도 5는 5G 시스템의 구조를 나타낸다.
기존 EPS(Evolved Packet System)의 코어 네트워크 구조인 EPC(Evolved Packet Core)의 경우, MME(Mobility Management Entity), S-GW(Serving Gateway), P-GW(Packet Data Network Gateway) 등 엔티티(entity) 별로 기능, 참조점(reference point), 프로토콜 등이 정의되어 있다.
반면, 5G 코어 네트워크(또는, NextGen 코어 네트워크)의 경우, 네트워크 기능(NF; Network Function) 별로 기능, 참조점, 프로토콜 등이 정의되어 있다. 즉, 5G 코어 네트워크는 엔티티 별로 기능, 참조점, 프로토콜 등이 정의되지 않는다.
도 5를 참조하면, 5G 시스템 구조는 하나 이상의 단말(UE; 10), NG-RAN(Next Generation-Radio Access Network) 및 NGC(Next Generation Core)를 포함한다.
NG-RAN은 하나 이상의 gNB(40)를 포함할 수 있고, 하나의 셀에 복수의 단말이 존재할 수 있다. gNB(40)는 제어 평면(control plane)과 사용자 평면(user plane)의 끝 지점을 단말에게 제공한다. gNB(40)는 일반적으로 단말(10)과 통신하는 고정된 지점(fixed station)을 말하며, BS(base station), BTS(base transceiver system), 액세스 포인트(access point) 등 다른 용어로 불릴 수 있다. 하나의 gNB(40)는 셀마다 배치될 수 있다. gNB(40)의 커버리지 내에 하나 이상의 셀이 존재할 수 있다.
NGC는 제어 평면의 기능을 담당하는 AMF(Access and Mobility Function) 및 SMF(Session Management Function)를 포함할 수 있다. AMF는 이동성 관리 기능을 담당할 수 있고, SMF는 세션 관리 기능을 담당할 수 있다. NGC는 사용자 평면의 기능을 담당하는 UPF(User Plane Function)를 포함할 수 있다.
사용자 트래픽 전송 또는 제어 트래픽 전송을 위한 인터페이스가 사용될 수 있다. 단말(10) 및 gNB(40)은 NG3 인터페이스에 의해 연결될 수 있다. gNB(40)들은 Xn 인터페이스에 의해 상호간 연결될 수 있다. 이웃한 gNB(40)들은 Xn 인터페이스에 의한 망형 네트워크 구조를 가질 수 있다. gNB(40)들은 NG 인터페이스에 의해 NGC와 연결될 수 있다. gNB(40)들은 NG-C 인터페이스에 의해 AMF와 연결될 수 있으며, NG-U 인터페이스에 의해 UPF와 연결될 수 있다. NG 인터페이스는 gNB(40)와 MME/UPF(50) 간에 다수-대-다수 관계(many-to-many-relation)를 지원한다.
gNB 호스트는 무선 자원 관리에 대한 기능 (Functions for Radio Resource Management), IP 헤더 압축 및 사용자 데이터 스트림의 암호화 (IP header compression and encryption of user data stream), AMF로의 라우팅이 단말에 의해 제공된 정보로부터 결정될 수 없을 때 단말 부착에서 AMF의 선택 (Selection of an AMF at UE attachment when no routing to an AMF can be determined from the information provided by the UE), 하나 이상의 UPF를 향한 사용자 평면 데이터의 라우팅 (Routing of User Plane data towards UPF(s)), (AMF로부터 유래된) 페이징 메시지의 전송 및 스케줄링 (Scheduling and transmission of paging messages (originated from the AMF)), (AMF 또는 O&M으로부터 유래된) 시스템 방송 정보의 전송 및 스케줄링 (Scheduling and transmission of system broadcast information (originated from the AMF or O&M)), 또는 스케줄링 및 이동성에 대한 측정 보고 설정 및 측정 (Measurement and measurement reporting configuration for mobility and scheduling)과 같은 기능을 수행할 수 있다.
AMF(Access and Mobility Function) 호스트는 NAS 시그널링 종료 (NAS signalling termination), NAS 시그널링 보안 (NAS signalling security), AS 보안 제어 (AS Security control), 3GPP 액세스 네트워크 간의 이동성을 위한 인터 CN 노드 시그널링 (Inter CN node signalling for mobility between 3GPP access networks), (페이징 재전송의 실행 및 제어를 포함하는) IDLE 모드 단말 도달 가능성 (Idle mode UE Reachability (including control and execution of paging retransmission)), ACTIVE 모드 및 IDLE 모드에 있는 단말에 대한 트래킹 영역 리스트 관리 (Tracking Area list management (for UE in idle and active mode)), AMF 변경을 수반하는 핸드오버에 대한 AMF 선택 (AMF selection for handovers with AMF change), 액세스 인증 (Access Authentication), 또는 로밍 권한의 확인을 포함하는 액세스 승인 (Access Authorization including check of roaming rights)과 같은 주요 기능을 수행할 수 있다.
UPF(User Plane Function) 호스트는 (적용 가능한 경우) 인트라/인터-RAT 이동성을 위한 앵커 포인트 (Anchor point for Intra-/Inter-RAT mobility (when applicable)), 데이터 네트워크로 상호 연결의 외부 PDU 세션 포인트 (External PDU session point of interconnect to Data Network), 패킷 라우팅 및 포워딩 (Packet routing & forwarding), 패킷 검사 및 정책 규칙 적용의 사용자 평면 파트 (Packet inspection and User plane part of Policy rule enforcement), 트래픽 사용 보고 (Traffic usage reporting), 데이터 네트워크로 트래픽 흐름을 라우팅하는 것을 지원하는 업 링크 분류자 (Uplink classifier to support routing traffic flows to a data network), 멀티 홈 PDU 세션을 지원하는 브랜칭 포인트(Branching point to support multi-homed PDU session), 사용자 평면에 대한 QoS 핸들링, 예를 들어, 패킷 필터링, 게이팅, UL/DL 요금 집행 (QoS handling for user plane, e.g. packet filtering, gating, UL/DL rate enforcement), 상향링크 트래픽 확인 (SDF에서 QoS 흐름 매핑으로) (Uplink Traffic verification (SDF to QoS flow mapping)), 하향링크 및 상향링크에서의 전송 레벨 패킷 마킹 (Transport level packet marking in the uplink and downlink), 또는 하향링크 패킷 버퍼링 및 하향링크 데이터 통지 트리거링 (Downlink packet buffering and downlink data notification triggering)과 같은 주요 기능을 수행할 수 있다.
SMF(Session Management Function) 호스트는 세션 관리 (Session Management), UE IP 주소 할당 및 관리 (UE IP address allocation and management), UP 기능의 선택 및 제어 (Selection and control of UP function), 트래픽을 적절한 대상으로 라우트하기 위해 UPF에서 트래픽 조정을 구성 (Configures traffic steering at UPF to route traffic to proper destination), QoS 및 정책 집행의 일부를 제어 (Control part of policy enforcement and QoS), 또는 하향링크 데이터 통지 (Downlink Data Notification)와 같은 주요 기능을 수행할 수 있다.
이하, 단말의 RRC_INACTIVE 상태에 대하여 설명한다.
NR 표준화 논의에서, 기존의 RRC_CONNETED 상태 및 RRC_IDLE 상태에 부가적으로 RRC_INACTIVE(RRC 비활성) 상태가 새롭게 도입되었다. RRC_INACTIVE 상태는 특정 단말(예를 들어, mMTC 단말)을 효율적으로 관리하기 위해 도입된 상태이다. RRC_INACTIVE 상태는 가볍게 연결된 또는 준연결(LC: lightly connected 또는 lightweight connection) 상태로도 지칭될 수 있다. RRC_INACTIVE 상태의 단말은 전력 소모를 줄이기 위해 RRC_IDLE 상태의 단말과 유사한 형태의 무선 제어 절차를 수행한다. 하지만, RRC_INACTIVE 상태의 단말은 RRC_CONNECTED 상태로 천이할 때 필요한 제어 절차를 최소화하기 위해 단말과 네트워크의 연결 상태를 RRC_CONNECTED 상태와 유사하게 유지한다. RRC_INACTIVE 상태에서, 무선 접속 자원은 해제되지만, 유선 접속은 유지될 수 있다. 예를 들어, RRC_INACTIVE 상태에서, 무선 접속 자원은 해제되지만, gNB와 NGC 사이의 NG 인터페이스 또는 eNB와 EPC 사이의 S1 인터페이스는 유지될 수 있다. RRC_INACTIVE 상태에서, 코어 네트워크는 단말이 기지국과 정상적으로 연결되어 있다고 인지한다. 반면, 기지국은 RRC_INACTIVE 상태의 단말에 대하여 연결 관리를 수행하지 않을 수 있다. RRC_INACTIVE 상태와 준연결 모드는 실질적으로 동일한 것으로 간주할 수 있다.
이하, 빔포밍(beamforming)에 대하여 설명한다.
다중 안테나를 사용한 빔 형성 기술은 크게 빔 형성 가중치 벡터(weight vector) 또는 프리코딩 벡터(precoding vector)를 적용하는 위치에 따라 아날로그 빔 형성 기술(이하, 아날로그 빔포밍)과 디지털 빔 형성 기술(이하, 디지털 빔포밍)로 구분될 수 있다.
도 6은 아날로그 빔포밍의 일 예를 나타낸다.
아날로그 빔포밍은 초기 다중 안테나 구조에 적용된 대표적인 빔 형성 기법이다. 아날로그 빔포밍은 디지털 신호 처리가 완료된 아날로그 신호를 다수의 경로로 분기하고, 각 경로에서의 위상 쉬프트(PS; phase shift)와 전력 증폭(PA; power amplifier) 설정을 통하여 빔을 형성한다. 도 6을 참조하면, 아날로그 빔포밍에서 단일 디지털 신호로부터 파생된 아날로그 신호를 각 안테나에 연결된 PS와 PA가 처리한다. 즉, 아날로그 단에서 복소 가중치(complex weight)를 PS와 PA가 처리한다. 여기에서 RF(radio frequency) 체인은 베이스밴드(baseband) 신호가 아날로그 신호로 변환되는 처리 블록을 의미한다. 아날로그 빔포밍은 PS와 PA의 소자의 특성에 따라 빔의 정확도가 결정되고, 소자의 제어 특성상 협대역 전송 에 유리하다. 한편, 다중 스트림 전송을 구현하기 어려운 하드웨어 구조로 인하여 전송률 증대를 위한 다중화 이득이 상대적으로 작으며, 직교 자원 할당 기반의 사용자별 빔 형성이 어려운 특징이 있다.
도 7은 디지털 빔포밍의 일 예를 나타낸다.
아날로그 빔포밍과 달리, 디지털 빔포밍은 MIMO 환경에서 다이버시티와 다중화 이득을 최대화하기 위해 베이스밴드 처리를 이용하여 디지털 단에서 빔을 형성한다. 도 7을 참조하면, 프리코딩이 베이스밴드 처리에서 수행됨으로써 빔이 형성될 수 있다. RF 체인은 PA를 포함할 수 있다. 이에 따라 빔 형성을 위해 도출된 복소 가중치가 송신 데이터에 직접적으로 적용될 수 있다. 디지털 빔포밍은 사용자 별로 서로 다르게 빔을 형성할 수 있으므로, 동시에 다중 사용자 빔 형성을 지원할 수 있다. 또한, 디지털 빔포밍은 직교 자원이 할당된 사용자 별로 독립적인 빔 형성이 가능하여 스케줄링 유연성이 높아 시스템 목적에 부합하는 전송단 운용이 가능하다. 또한, 디지털 빔포밍은 광대역 전송 환경에서 MIMO-OFDM과 같은 기술을 적용할 경우, 부반송파 별로 독립적인 빔을 형성할 수 있다. 따라서, 디지털 빔포밍은 시스템 용량 증대와 강화된 빔 이득을 기반으로 단일 사용자의 최대 전송률을 극대화 할 수 있다. 따라서 3G/4G 시스템에서는 디지털 빔포밍 기반의 MIMO 기술이 도입되었다.
한편, 송수신 안테나의 개수가 크게 증가하는 거대 MIMO(massive multiple-input multiple-output)가 고려될 수 있다. 일반적인 셀룰러 시스템은 MIMO 환경에 적용되는 최대 송수신 안테나의 개수를 8개로 가정하나, 거대 MIMO 환경에서는 최대 송수신 안테나의 개수가 수십 또는 수백 개 이상으로 증가할 수 있다. 거대 MIMO 환경에서 기존의 디지털 빔포밍이 적용된다면, 수백 개의 송신 안테나에 대한 디지털 신호 처리를 베이스밴드 처리를 통해 수행해야 하므로 신호 처리의 복잡도가 매우 커지고, 송신 안테나의 개수만큼의 RF 체인이 필요하므로 하드웨어 구현의 복잡도가 매우 커진다. 또한, 모든 송신 안테나에 대해 독립적인 채널 추정이 필요하고, FDD(frequency division duplex) 시스템의 경우 모든 안테나로 구성된 거대한 MIMO 채널에 대한 피드백 정보가 필요하므로, 파일럿 및 피드백 오버헤드가 매우 커진다. 반면, 거대 MIMO 환경에서 기존의 아날로그 빔포밍이 적용된다면, 송신단의 하드웨어 복잡도는 상대적으로 낮은 반면, 다수 안테나를 이용한 성능 증가 정도가 미미하고, 자원 할당의 유연성이 떨어진다. 특히, 광대역 전송시 주파수 별로 빔을 제어하기가 매우 어렵다.
따라서 거대 MIMO 환경에서는 빔포밍 기술로 아날로그 빔포밍과 디지털 빔포밍 중 어느 하나만을 사용하기보다는, 아날로그 빔포밍과 디지털 빔포밍이 결합된 형태의 하이브리드 빔포밍이 요구된다. 즉, 아날로그 빔포밍의 특성에 따라 송신단의 하드웨어 구현의 복잡도를 낮추고, 디지털 빔포밍의 특성에 따라 수많은 개수의 송신 안테나를 이용한 빔 형성 이득이 최대가 될 수 있도록, 하이브리드 타입의 송신단 구조가 필요할 수 있다.
도 8은 하이브리드 빔포밍의 일 예를 나타낸다.
상술한 바와 같이, 하이브리드 빔포밍은 거대 MIMO 환경에서 아날로그 빔포밍의 장점과 디지털 빔포밍의 장점을 취할 수 있는 송신단을 구성함에 목적이 있다. 도 8을 참조하면, 기본적으로 하이브리드 빔포밍은 아날로그 빔포밍을 통해 거친(coarse) 빔을 형성하고, 디지털 빔포밍을 통해 다중 스트림 혹은 다중 사용자 전송을 위한 빔을 형성할 수 있다. 즉, 하이브리드 빔포밍은 송신단의 구현 복잡도 또는 하드웨어 복잡도를 낮추기 위해서 아날로그 빔포밍과 디지털 빔포밍을 동시에 취하는 구조를 가질 수 있다.
높은 데이터 전송률을 달성하기 위해, 초고주파(mmW; Millimeter Wave) 대역이 새로운 RAT에서 고려되고 있다. 초고주파 대역은 파장이 짧기 때문에, 다수 개의 안테나가 동일 면적에 설치될 수 있다. 예를 들어, 30GHz 대역에서 파장은 1cm이므로, 총 100개의 안테나 요소(element)가 가로 5cm 세로 5cm의 크기를 가지는 패널에 0.5 람다(lambda) 간격 및 2-디멘션(2-dimension) 배열 형태로 설치될 수 있다. 다수 개의 안테나 요소가 초고주파 대역에서 사용되면, 빔포밍 이득이 높아짐으로써 커버리지가 증가될 수 있고, 수율(throughput)이 향상될 수 있다.
한편, NR에서 단말은 랜덤 액세스 절차(random access procedure)를 수행하기 위해 빔을 사용할 수 있다. 구체적으로, 단말은 메시지 1(즉, 랜덤 액세스 프리앰블: random access preamble) 또는 메시지 3(즉, 랜덤 액세스 응답(random access response)에 대한 PUSCH 전송 또는 RRC 연결 요청 메시지)을 전송하기 위한 빔을 선택할 수 있다. 이때, 랜덤 액세스 절차를 가능한 신속하게 성공적으로 수행하기 위한 적절한 빔을 선택하는 것이 중요하다.
이하, 본 발명의 일 실시 예에 따른 랜덤 액세스 절차를 수행하는 방법이 설명된다. 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 단말은 하나 이상의 빔을 이용하여 하나 이상의 랜덤 액세스 프리앰블을 전송함으로써 한번 이상의 액세스 시도를 수행할 수 있다. 단말은 상기 랜덤 액세스 프리앰블에 대응되는 랜덤 액세스 응답을 수신하거나 충돌 해결(또는 경쟁 해결, contention resolution)이 성공적으로 수행되었다고 판단될 때까지 상기 랜덤 액세스 프리앰블을 전송할 수 있다. 충돌 해결이 성공적이라는 것은 기지국이 단말로부터 수신된 RRC 연결 요청 메시지를 성공적으로 디코딩한 경우, HARQ ACK(즉, 메시지 4)을 해당 단말로 전송하는 일련의 과정이 정상적으로 수행된 경우를 가리킨다. 만약 N번의 액세스 시도에서 랜덤 액세스 프리앰블을 전송하였으나, 단말이 상기 랜덤 액세스 프리앰블에 대응되는 랜덤 액세스 응답을 수신하지 못하거나 충돌 해결이 성공적으로 수행되었다고 판단되지 않는 경우, 단말은 다음의 액세스 시도(N+1번째)에서 빔을 재선택하고, 재선택된 빔을 통해 랜덤 액세스 프리앰블을 전송할 수 있다. 본 실시 예에서, 단말의 품질이 우수한 M개의 빔을 선택할 수 있고, 선택된 M개의 빔들을 통해 랜덤 액세스 프리앰블을 전송할 수 있다. 여기서, M개의 빔을 이용하여 랜덤 액세스 프리앰블을 전송하는 동작은 한 번의 액세스 시도로 취급할 수 있다. 만약 단말이 N번의 액세스 시도를 수행하였으나, 전송된 랜덤 액세스 프리앰블에 대응되는 랜덤 액세스 응답을 수신하지 못하거나 충돌 해결이 성공적으로 수행되었다고 판단되지 않는 경우, M의 크기를 조정할 수 있고, M개의 빔을 재선택할 수 있다. 이후, 단말은 N+1 번째의 액세스 시도에서 재선택된 빔들을 이용하여 하나 이상의 랜덤 액세스 프리앰블을 전송할 수 있다. 또한, 단말은 단말이 전송된 랜덤 액세스 프리앰블에 대응되는 랜덤 액세스 응답을 수신하거나 충돌 해결이 성공적으로 수행되었다고 판단될 때까지 설정된 횟수(N번)만큼 액세스 시도를 수행할 수 있다.
일 예시에서, 랜덤 액세스 절차는 단말이 핸드 오버 과정에서, 타겟 셀로 처음 접속하는 경우에 개시될 수 있다. 또한, 랜덤 액세스 절차는 비경쟁 기반 랜덤 액세스 절차 또는 경쟁 기반 랜덤 액세스 절차로 구분될 수 있다. 비경쟁 기반 랜덤 액세스 절차의 경우, 기지국은 각 단말이 언제 어떤 빔을 통해 어떤 랜덤 액세스 프리앰블을 전송할지를 지시할 수 있다. 비경쟁 기반 랜덤 액세스 절차에서 기지국에 의해 지시된 빔은 단말이 소스 셀에서 타겟 셀을 측정한 결과를 기반으로 결정될 수 있다. 그러나, 비경쟁 기반 랜덤 액세스 절차에서 기지국에 의해 지시된 빔은 단말이 타겟 셀로 이동한 경우, 즉 타겟 셀을 측정한 이후 일정한 시간이 지난 경우에도 기지국에 의해 지시된 빔이 여전히 가장 우수한 품질을 가지는지 여부는 보장되지 않는다. 이러한 경우, 비경쟁 기반 랜덤 액세스 절차가 원활하게 수행되지 못함에 따라 랜덤 액세스 절차가 경쟁 기반 랜덤 액세스 절차로 전환될 수 있고, 경쟁 기반 랜덤 액세스 절차에서는 단말이 랜덤 액세스 프리앰블을 전송하기 위해 가장 적절한 빔을 선택할 필요가 있다. 한편, 상술한 예시에서, 핸드 오버 절차에 있어서, 당초부터 경쟁 기반 랜덤 액세스 절차가 개시될 수도 있다.
본 설명에서, 단말은 M의 크기를 증가시키거나 감소시킴으로써 M을 조정할 수 있다. 즉 단말은 M을 일정한 크기(델타)만큼 증가시키거나, 일정한 크기(델타)만큼 감소시킬 수 있는데, 여기서 델타의 크기는 기지국(gNB 또는 eNB)에 의해 단말로 시그널링될 수 있다. 한편, 조정 전 빔의 개수 M1, 조정 후 빔의 개수 M2 및 M1과 M2 사이의 차이는 기지국에 의해 단말로 시그널링될 수 있고, M1은 M2보다 크기가 작을 수 있다. 또한, M1은 M2보다 크기가 클 수 있다. 또한, M1과 M2는 크기가 같을 수 있다. 한편, 상술한 N은 1 이상의 정수로서, 기지국에 의해 단말로 시그널링될 수 있다.
이하, 도 9를 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 랜덤 액세스 절차를 수행하는 방법을 설명한다. 본 실시 예에서 단말은 서빙 셀에서 RSRP(Reference Signal Received Power) 또는 RSRQ(Reference Signal Received Quality)를 측정할 수 있다.
단계 S902에서, 단말은 네트워크로부터 빔과 관련된 RACH 설정 정보를 수신할 수 있다. RACH 설정 정보는 랜덤 액세스 프리앰블을 전송하는데 사용되는 빔의 개수(M)에 관한 정보를 포함할 수 있다. 구체적으로, 단말의 RRC 계층에서 RACH 설정 정보를 수신하고, 단말의 MAC 계층에서 RACH와 관련된 설정을 수행할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 단말은 기지국으로부터 수신된 RACH 설정 정보를 기반으로 복수의 M값을 설정할 수 있다.
단계 S904에서, 단말은 서빙 셀에서의 품질이 우수한 M개의 빔을 선택할 수 있다. 예를 들어, 단말은 품질이 우수한 순서로 M개의 빔을 선택할 수 있다. 여기서, 빔의 품질은 RSRP 또는 RSRQ를 기반으로 측정될 수 있다. 한편, M값이 복수 개 존재하는 경우, 단말은 우선적으로 크기가 가장 작은 M을 선택할 수 있다.
단계 S906에서, 단말은 카운터를 1로 설정할 수 있다. 단말은 선택된 빔들에 해당되는 PRACH(Physical Random Access Channel) 리소스를 이용하여 랜덤 액세스 프리앰블을 전송할 수 있다. 랜덤 액세스 프리앰블은 상기 랜덤 액세스 프리앰블을 식별하기 위한 랜덤 액세스 프리앰블 식별자(RAPID: random access preamble identity)를 포함할 수 있다.
단계 S908에서, 단말은 선택된 빔 또는 랜덤 액세스 프리앰블을 전송하는데 사용된 빔을 이용하여 랜덤 액세스 응답을 모니터링할 수 있다.
단계 S910에서, 만약 단말이 랜덤 액세스 응답을 수신하지 못한 경우, 단말은 선택된 빔에 해당되는 PRACH 리소스를 이용하여 하나 이상의 랜덤 액세스 프리앰블을 전송할 수 있다. 특히, 선택된 빔이 복수 개인 경우, 단말은 각각의 빔을 한번 이상 이용하여 랜덤 액세스 프리앰블을 전송할 수 있다. 다만, 각 빔이 이용되는 횟수 및 순서를 결정하는 방법에는 특별한 제한이 없다. 즉, 단말이 랜덤 액세스 응답을 수신하지 못하거나 충돌 해결이 성공적으로 수행되지 않는 이상, 단말은 설정된 횟수(즉, 카운터의 최대값)만큼 랜덤 액세스 프리앰블을 전송함으로써 액세스 시도를 수행하되, 각 액세스 시도는 선택된 복수의 빔들을 기반으로 수행될 수 있다. 단말이 전송된 랜덤 액세스 프리앰블에 대응되는 랜덤 액세스 응답을 수신하지 못하거나 충돌 해결이 성공적으로 수행되지 못했다고 판단될 때마다, 선택된 빔을 이용하여 하나 이상의 랜덤 액세스 프리앰블을 전송함으로써 액세스 시도를 수행할 수 있다. 또한, 단말은 랜덤 액세스 프리앰블을 전송할 때마다 카운터의 크기를 1만큼 증가시킬 수 있다.
단계 S912에서, 카운터의 크기가 카운터의 최대값(MAX_COUNTER)과 같아진 경우, 단말은 M의 값을 조정할 수 있다. 구체적으로, 단말은 복수의 M값 중 다음으로 크기가 작은 M을 선택할 수 있다. 즉, 단말은 M값을 일정한 크기만큼 증가시킴으로써 상기 M의 크기를 조정할 수 있다. 한편, 카운터의 최대값은 1 이상의 정수로서, 기지국에 의해 설정될 수 있다.
단계 S914에서, 단말은 조정된 M을 기반으로 빔을 재선택할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 단말은 M의 값이 커지도록 상기 M을 조정하기 때문에, 단말은 이전보다 많은 수의 빔을 재선택할 수 있다. 이 경우에도 단말은 RSRP 또는 RSRQ를 기반으로 빔을 재선택할 수 있다.
단계 S916에서, 단말은 재선택된 빔에 대응되는 PRACH 리소스를 이용하여 랜덤 액세스 프리앰블을 전송할 수 있다. 단말은 카운터를 1로 재설정할 수 있다.
단계 S918에서, 단말은 재선택된 빔 또는 랜덤 액세스 프리앰블을 전송하는데 사용된 빔을 이용하여 랜덤 액세스 응답을 모니터링할 수 있다.
단계 S920에서, 만약 단말이 랜덤 액세스 응답을 수신하지 못한 경우, 단말은 재선택된 빔에 해당되는 PRACH 리소스를 이용하여 랜덤 액세스 프리앰블을 다시 전송할 수 있다. 단말이 전송된 랜덤 액세스 프리앰블에 대응되는 랜덤 액세스 응답을 수신하지 못하거나 단말이 충돌 해결이 성공적으로 수행되지 못했다고 판단될 때마다, 선택된 빔을 이용하여 하나 이상의 랜덤 액세스 프리앰블을 전송함으로써 액세스 시도를 수행할 수 있다. 또한, 단말은 랜덤 액세스 프리앰블을 전송할 때마다 카운터를 1만큼 증가시킬 수 있다.
상술한 절차에서, 단말이 전송된 랜덤 액세스 프리앰블에 대응되는 랜덤 액세스 응답을 수신하지 못하거나 단말이 충돌 해결이 성공적으로 수행되지 못했다고 판단된 경우, 단말은 단계 S912를 반복하여 수행할 수 있다.
단계 S922에서, 단말이 랜덤 액세스 프리앰블에 대응되는 랜덤 액세스 응답을 수신할 수 있다. 랜덤 액세스 응답은 상기 랜덤 액세스 프리앰블에 대응되는 랜덤 액세스 프리앰블 식별자를 포함할 수 있다.
단계 S924에서, 단말은 랜덤 액세스 응답에 포함된 상향링크 그랜트를 이용하여 메시지 3을 전송할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 메시지 3을 전송할 때에도 단말은 선택된 빔들을 이용할 수 있다.
단계 S926에서, 기지국은 충돌 해결이 성공적으로 종료되었음을 알리는 메시지 4를 단말로 전송할 수 있다. 메시지 4는 RRC 연결 설정 메시지일 수 있다.
한편, 도 9의 단계 S904 내지 S924는 단말의 MAC 엔티티에 의해 수행될 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 랜덤 액세스 절차를 수행하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
단계 S1002에서, 단말은 설정된 개수(M)의 빔을 포함하는 제1 빔 그룹을 선택할 수 있다. 단계 S1004에서, 단말은 상기 제1 빔 그룹을 통해 기지국으로 랜덤 액세스 프리앰블(random access preamble)을 전송할 수 있다. 단계 S1006에서, 단말은 상기 랜덤 액세스 절차가 실패한 것으로 판단된 경우, 상기 M의 값을 조정할 수 있다. 단계 S1008에서, 단말은 상기 조정된 M개의 빔을 포함하는 제2 빔 그룹을 재선택할 수 있다.
이후, 단말은 상기 제2 빔 그룹을 통해 상기 기지국으로 상기 랜덤 액세스 프리앰블을 전송할 수 있다. 상기 랜덤 액세스 절차가 실패하였다고 판단된 경우는, 상기 랜덤 액세스 프리앰블이 설정된 횟수만큼 전송되는 동안 상기 랜덤 액세스 프리앰블에 대응되는 응답을 수신하지 못한 경우, 또는 충돌 해결이 성공적으로 수행되지 않았다고 판단된 경우 중 어느 하나일 수 있다. 상기 임계값은, RSRP(Reference Signal Received Power) 또는 RSRQ(Reference Signal Received Quality)에 관한 값일 수 있다. 단말은 상기 제1 빔 그룹에 포함된 빔을 각각 한번 이상 사용하여 상기 랜덤 액세스 프리앰블을 전송할 수 있다. 상기 단말은 상기 M의 크기가 커지도록 상기 M의 값을 조정할 수 있다. 상기 단말은 상기 기지국으로부터 복수의 상기 M의 값에 관한 설정 정보를 수신하는 단계를 더 포함하며, 크기가 작은 순서대로 상기 M의 값을 조정할 수 있다. 한편, 상기 기지국은 핸드 오버를 수행하고자 하는 타겟 셀의 기지국일 수 있다.
도 11은 본 발명의 실시예가 구현되는 무선 통신 시스템을 나타낸다.
UE(1100)는 프로세서(processor; 1110), 메모리(memory; 1120) 및 송수신부(1130)를 포함한다. 메모리(1120)는 프로세서(1110)와 연결되어, 프로세서(1110)를 구동하기 위한 다양한 정보를 저장한다. 송수신부(1130)는 프로세서(1110)와 연결되어, 네트워크 노드(1200)로 무선 신호를 전송하거나, 네트워크 노드(1200)로부터 무선 신호를 수신한다.
프로세서(1110)는 본 명세서에서 설명된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현하도록 구성될 수 있다. 보다 구체적으로, 프로세서(1110)는 도 9에서 단계 S902 내지 S924를 수행하도록 송수신부(1130)를 제어할 수 있다. 프로세서(1110)는 도 10에서 단계 S1002 내지 S1008을 수행하도록 송수신부(1130)를 제어할 수 있다.
네트워크 노드(1200)는 프로세서(1210), 메모리(1220) 및 송수신부(1230)를 포함한다. 네트워크 노드(1200)는 eNB, gNB, ng-eNB, en-gNB중 어느 하나일 수 있다. 네트워크 노드(1200)는 상술한 MN 또는 SN 중 어느 하나일 수 있다. 메모리(1220)는 프로세서(1210)와 연결되어, 프로세서(1210)를 구동하기 위한 다양한 정보를 저장한다. 송수신부(1230)는 프로세서(1210)와 연결되어, UE(1100)로 무선 신호를 전송하거나, UE(1100)로부터 무선 신호를 수신한다.
프로세서(1110, 1210)은 ASIC(application-specific integrated circuit), 다른 칩셋, 논리 회로 및/또는 데이터 처리 장치를 포함할 수 있다. 메모리(1120, 1220)는 ROM(read-only memory), RAM(random access memory), 플래시 메모리, 메모리 카드, 저장 매체 및/또는 다른 저장 장치를 포함할 수 있다. 송수신부(1130, 1230)는 무선 주파수 신호를 처리하기 위한 베이스밴드 회로를 포함할 수 있다. 실시예가 소프트웨어로 구현될 때, 상술한 기법은 상술한 기능을 수행하는 모듈(과정, 기능 등)로 구현될 수 있다. 모듈은 메모리(1120, 1220)에 저장되고, 프로세서(1110, 1210)에 의해 실행될 수 있다. 메모리(1120, 1220)는 프로세서(1110, 1210) 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 프로세서(1110, 1210)와 연결될 수 있다.
도 12는 도 11에서 도시된 UE의 프로세서를 나타낸다. RRC 계층(1111), PDCP 계층(1112), RLC 계층(1113), MAC 계층(1114) 및 물리 계층(1115)은 프로세서(1110)에 의해 구현될 수 있다. RRC 계층(1111)은 프로세서(1110)의 기능, 과정 및/또는 방법을 구현하도록 구성될 수 있다.
도 13는 도 11에서 도시된 네트워크 노드의 프로세서를 나타낸다. RRC 계층(1211), PDCP 계층(1212), RLC 계층(1213), MAC 계층(1214) 및 물리 계층(1215)은 프로세서(1210)에 의해 구현될 수 있다. RRC 계층(1211)은 프로세서(1210)의 기능, 과정 및/또는 방법을 구현하도록 구성될 수 있다.
상술한 예시적인 시스템에서, 상술된 본 발명의 특징에 따라 구현될 수 있는 방법들은 순서도를 기초로 설명되었다. 편의상 방법들은 일련의 단계 또는 블록으로 설명되었으나, 청구된 본 발명의 특징은 단계들 또는 블록들의 순서에 한정되는 것은 아니며, 어떤 단계는 다른 단계와 상술한 바와 다른 순서로 또는 동시에 발생할 수 있다. 또한, 당업자라면 순서도에 나타낸 단계들이 배타적이지 않고, 다른 단계가 포함되거나 순서도의 하나 또는 그 이상의 단계가 본 발명의 범위에 영향을 미치지 않고 삭제될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (15)

  1. 무선 통신 시스템에서, 랜덤 액세스 절차를 수행하기 위한 방법으로서,
    설정된 개수(M)의 빔을 포함하는 제1 빔 그룹을 선택하는 단계;
    상기 제1 빔 그룹을 통해 기지국으로 랜덤 액세스 프리앰블(random access preamble)을 전송하는 단계;
    상기 랜덤 액세스 절차가 실패한 것으로 판단된 경우, 상기 M의 값을 조정하는 단계; 및
    상기 조정된 M개의 빔을 포함하는 제2 빔 그룹을 재선택하는 단계를 포함하는, 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 빔 그룹을 통해 상기 기지국으로 상기 랜덤 액세스 프리앰블을 전송하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 랜덤 액세스 절차가 실패하였다고 판단된 경우는, 상기 랜덤 액세스 프리앰블이 설정된 횟수만큼 전송되는 동안 상기 랜덤 액세스 프리앰블에 대응되는 응답을 수신하지 못한 경우, 또는 충돌 해결(contention resolution)이 성공적으로 수행되지 않았다고 판단된 경우 중 어느 하나인, 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 임계값은, RSRP(Reference Signal Received Power) 또는 RSRQ(Reference Signal Received Quality)에 관한 값인, 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 빔 그룹을 통해 기지국으로 랜덤 액세스 프리앰블을 전송하는 단계는, 상기 제1 빔 그룹에 포함된 빔을 각각 한번 이상 사용하여 상기 랜덤 액세스 프리앰블을 전송하는, 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 M의 값을 조정하는 단계는, 상기 M의 크기가 커지도록 상기 M의 값을 조정하는, 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 기지국으로부터 복수의 상기 M의 값에 관한 설정 정보를 수신하는 단계를 더 포함하며,
    상기 임계값을 조정하는 단계는, 크기가 작은 순서대로 상기 M의 값을 조정하는, 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 기지국은 핸드 오버를 수행하고자 하는 타겟 셀의 기지국인, 방법.
  9. 무선 통신 시스템에서, 랜덤 액세스 절차를 수행하는 단말에 있어서,
    메모리; 송수신기; 및 상기 메모리와 상기 송수신기를 연결하는 프로세서를 포함하되, 상기 프로세서는,
    설정된 개수(M)의 빔을 포함하는 제1 빔 그룹을 선택하고,
    상기 제1 빔 그룹을 통해 기지국으로 랜덤 액세스 프리앰블(random access preamble)을 전송하고,
    상기 랜덤 액세스 절차가 실패한 것으로 판단된 경우, 상기 M의 값을 조정하고, 및
    상기 조정된 M개의 빔을 포함하는 제2 빔 그룹을 재선택하도록 구성되는, 단말.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 프로세서는, 제2 빔 그룹을 통해 상기 기지국으로 상기 랜덤 액세스 프리앰블을 전송하도록 구성되는, 단말.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 랜덤 액세스 절차가 실패하였다고 판단된 경우는, 상기 랜덤 액세스 프리앰블이 설정된 횟수만큼 전송되는 동안 상기 랜덤 액세스 프리앰블에 대응되는 응답을 수신하지 못한 경우, 또는 충돌 해결(contention resolution)이 성공적으로 수행되지 않았다고 판단된 경우 중 어느 하나인, 단말.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 임계값은, RSRP(Reference Signal Received Power) 또는 RSRQ(Reference Signal Received Quality)에 관한 값인, 단말.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 프로세서는, 상기 제1 빔 그룹에 포함된 빔을 각각 한번 이상 사용하여 상기 랜덤 액세스 프리앰블을 전송하도록 구성되는, 단말.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 프로세서는, 상기 M의 크기가 커지도록 상기 M의 값을 조정하도록 구성되는, 단말.
  15. 제9항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 기지국으로부터 복수의 상기 M의 값에 관한 설정 정보를 수신하도록 구성되며,
    상기 임계값을 조정하는 단계는, 크기가 작은 순서대로 상기 M의 값을 조정하도록 구성되는, 단말.
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