WO2018016808A1 - 랜덤 액세스 프리앰블 전송 방법 및 기기 - Google Patents

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안준기
김선욱
양석철
이윤정
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    • H04W74/002—Transmission of channel access control information
    • H04W74/004—Transmission of channel access control information in the uplink, i.e. towards network

Definitions

  • the present invention relates to wireless communication, and more particularly, to a method of performing a random access process in a wireless communication system and a device using the same.
  • next generation wireless communication systems are required to support various user environments and larger communication capacities.
  • Major issues that are being considered in next-generation systems include massive machine type communications (MTC), which provides a variety of services anytime, anywhere by connecting multiple devices, and URLLC (Ultra-Reliable and Low-Latency Communications) considering reliability and latency-sensitive services admit.
  • MTC massive machine type communications
  • URLLC Ultra-Reliable and Low-Latency Communications
  • MTC applications and Internet of Things (IoT) applications require low-cost, low-power device features, and coverage is also an important issue as many devices are deployed in specific regions. This is because many devices deployed in a building can suffer from severe path loss or penetration loss.
  • 3rd Generation Partnership Project (3GPP) long term evolution (LTE) supports coverage enhancement (CE) to support devices that suffer from large path loss from release 13.
  • CE coverage enhancement
  • the downlink channel and the uplink channel are repeatedly transmitted over a plurality of subframes or a plurality of frequency units.
  • Devices supporting IoT / MTC limit the maximum transmit power possible to reduce power consumption.
  • the maximum transmit power may be given in various power classes to support various applications. According to the power class of the device, a method for supporting CE is proposed.
  • the present invention provides a method for transmitting a random access preamble and a device using the same in a wireless communication system.
  • a method of transmitting a random access preamble in a wireless communication system includes receiving a CE configuration for coverage enhancement (CE) from a base station by the wireless device, wherein the CE configuration is assigned to at least one CE reference value for determining a CE level and to a random access preamble (RAP) resource for each CE level.
  • CE coverage enhancement
  • RAP random access preamble
  • a reference signal received power (RSRP) based on a downlink signal received by the wireless device, and the wireless device adjusts the at least one CE reference value based on the power class of the wireless device.
  • RSRP reference signal received power
  • the wireless device adjusts the at least one CE reference value based on the power class of the wireless device.
  • a device for transmitting a random access preamble in a wireless communication system includes a transceiver for transmitting and receiving wireless signals, and a processor coupled to the transceiver.
  • the processor receives a CE configuration for coverage enhancement (CE) from a base station, wherein the CE configuration includes at least one CE reference value for determining a CE level and information about a random access preamble (RAP) resource for each CE level. And measure a Reference Signal Received Power (RSRP) based on the received downlink signal, adjust the at least one CE reference value based on the power class of the device, and adjust the at least one CE reference value and the The CE level is determined based on the measured RSRP, and the RAP is transmitted using the RAP resource according to the CE level.
  • CE Reference Signal Received Power
  • Coverage enhancement can be better supported for devices with different power classes.
  • FIG. 1 is a flowchart illustrating a random access process according to the prior art.
  • FIG. 2 is a flowchart illustrating a random access procedure according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a block diagram illustrating a wireless communication system in which an embodiment of the present invention is implemented.
  • the wireless device may be fixed or mobile, and may include a user equipment (UE), a mobile station (MS), a mobile terminal (MT), a user terminal (UT), a subscriber station (SS), a personal digital assistant (PDA), and a wireless modem. It may be called other terms such as a wireless modem and a handheld device.
  • the wireless device may be a device that supports only data communication, such as a machine-type communication (MTC) device or an Internet of Things (IoT) device.
  • MTC machine-type communication
  • IoT Internet of Things
  • a base station generally refers to a fixed station that communicates with a wireless device, and may be referred to by other terms such as an evolved-NodeB (eNB), a base transceiver system (BTS), and an access point. Can be.
  • eNB evolved-NodeB
  • BTS base transceiver system
  • LTE long term evolution
  • LTE-A LTE term-advanced
  • TS Technical Specification
  • the wireless device may be served by a plurality of serving cells.
  • Each serving cell may be defined as a downlink (DL) component carrier (CC) or a pair of DL CC and UL (uplink) CC.
  • the serving cell may be divided into a primary cell and a secondary cell.
  • the primary cell is a cell that operates at the primary frequency, performs an initial connection establishment process, initiates a connection reestablishment process, or is designated as a primary cell in a handover process.
  • the primary cell is also called a reference cell.
  • the secondary cell operates at the secondary frequency, may be established after a Radio Resource Control (RRC) connection is established, and may be used to provide additional radio resources.
  • RRC Radio Resource Control
  • At least one primary cell is always configured, and the secondary cell may be added / modified / released by higher layer signaling (eg, radio resource control (RRC) message).
  • RRC Radio Resource Control
  • the subframe is a time unit in which the downlink channel and the uplink channel are scheduled.
  • the subframe includes a plurality of Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) symbols, and a time when one subframe is transmitted is called one transmission time interval (TTI).
  • OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing
  • TTI transmission time interval
  • One subframe may include 14 OFDM symbols, but this is only an example.
  • the OFDM symbol is merely for representing one symbol period in the time domain, and is not limited to the multiple access scheme or the name.
  • the OFDM symbol may be called another name such as a single carrier-frequency division multiple access (SC-FDMA) symbol, a symbol period, and the like.
  • SC-FDMA single carrier-frequency division multiple access
  • the random access procedure is used for a wireless device to obtain uplink (UL) synchronization with a base station or to be allocated UL radio resources.
  • the wireless device may randomly initiate a random access procedure or may initiate a random access preamble transmission order by a base station.
  • the wireless device receives a root index and a physical random access channel (PRACH) configuration index from the base station.
  • PRACH physical random access channel
  • Each cell has 64 candidate random access preambles defined by a Zadoff-Chu (ZC) sequence, and the root index is logical for the wireless device to generate 64 candidate random access preambles (RAPs). Index.
  • ZC Zadoff-Chu
  • RAPs candidate random access preambles
  • the PRACH configuration index indicates a specific subframe and preamble format capable of transmitting the RAP.
  • the wireless device transmits a randomly selected RAP to the base station (S110).
  • the wireless device selects one of the 64 candidate random access preambles. Then, the corresponding subframe is selected by the PRACH configuration index.
  • the wireless device transmits the selected RAP in the selected subframe.
  • the base station receiving the RAP sends a random access response to the wireless device (S120).
  • the random access response may include a Timing Advance Command (TAC), an UL grant, and a temporary Cell-Radio Network Temporary Identifier (C-RNTI).
  • TAC is information indicating a time synchronization value that the base station sends to the wireless device to maintain UL time alignment.
  • the wireless device updates the UL transmission timing by using the time synchronization value. When the wireless device updates the time synchronization, the wireless device starts or restarts a time alignment timer. Only when the time synchronization timer is running can the wireless device transmit UL.
  • the wireless device transmits the scheduled message to the base station according to the UL grant in the random access response (S130).
  • 3GPP LTE supports coverage enhancement (CE) to support devices that suffer from very large path loss in consideration of the installation environment of various IoT / MTC devices. It is designed to apply the appropriate CE scheme for DL transmission and UL transmission assuming a device supporting the maximum transmission power (called 'P_normal' for convenience). Characteristically, P_normal may have a value of 20 dBm or 23 dBm.
  • FIG. 2 is a flowchart illustrating a random access procedure according to an embodiment of the present invention.
  • the wireless device receives the CE setting from the base station (S210).
  • the CE configuration includes information about the CE threshold and the RAP resource set at the CE level to set the CE level.
  • the CE level is to provide a degree of CE, and each CE level is defined by a CE reference value. For example, when three CE levels (eg, CE0, CE1, CE2) are supported, the base station may provide two CE reference values (eg, CEThreshold1, CEThreshold2). If the measured value is less than CEThreshold2, CE2 is set. If the measured value is greater than CEThreshold2 and less than CEThreshold1, CE1 is set. Otherwise, CE0 is set.
  • the CE configuration may include RAP resources as shown in Table 1 for each CE level. Not all elements are essential.
  • the wireless device measures the signal strength based on the received DL signal to obtain a measurement value (S220).
  • the DL signal used for the measurement may be a physical broadcast channel (PBCH), a discovery signal, a primary synchronization signal (PSS), a secondary synchronization signa (SSS), or a cell specific reference signal (CRS), but is not limited thereto.
  • the measurement value may include a reference signal received power (RSRP), a reference signal received quality (RSRQ) and / or a received signal strength indicator (RSSI).
  • the wireless device adjusts the measured value or the CE reference value of each CE level according to the power class (S230). Details will be described later.
  • the wireless device determines the CE level based on the measured value and the adjusted CE reference value (S240).
  • two adjusted CE thresholds eg, CEThreshold1, CEThreshold2 are given. If the measured value is less than CEThreshold2, CE2 is set. If the measured value is greater than CEThreshold2 and less than CEThreshold1, CE1 is set. Otherwise, CE0 is set.
  • the wireless device transmits the RAP according to the CE level (S250).
  • the wireless device may repeatedly transmit the RAP as many times as the number of repetitions corresponding to the corresponding CE level.
  • the transmit power of the RAP may be determined as the maximum transmit power Pcmax defined in the corresponding subframe. If not the highest CE level, the transmit power of the RAP may be determined as min ⁇ Pcmax X , P target + PL ⁇ .
  • P target is a given target preamble reception power
  • PL is a DL path loss estimate calculated by the wireless device.
  • the wireless device now describes how to adjust the measured value or the CE reference for each CE level according to the power class.
  • RSRP will be described as an example of the measured value.
  • the wireless device may determine the CE level by comparing the adjusted RSRP and CE reference values.
  • the low power device selects a higher CE level by assuming a signal-to-noise ratio (SNR) as low as Y dB for the same RSRP measurement as the normal device (device having P_noraml).
  • SNR signal-to-noise ratio
  • a low power device Since a low power device needs a higher CE level than a normal device, it does not reach the target transmit power at the maximum transmit power P_low of the low power device, so P_low (or Pcmax, c, Pcmax_H, c, Pcmax_L, c) is the target.
  • P_low or Pcmax, c, Pcmax_H, c, Pcmax_L, c
  • This method can only be applied if it is smaller than the transmit power (eg P target + PL).
  • the offset may be applied when the target transmission power is larger than a specific value (eg, P_low, Pcmax, c, Pcmax_H, c or Pcmax_L, c).
  • the Y value may be determined by the difference between the target transmission power and P_low (or Pcmax, c, Pcmax_H, c, Pcmax_L, c).
  • the upper limit value of the Y value may be P_normal-P_low.
  • P EMAX be the maximum UL transmit power of the radio given by the base station.
  • P EMAX may be transmitted as system information. If the maximum transmit power available to the wireless device is Ppowerclass, the maximum transmit power Pcmax set in the current subframe is determined as Pcmax_L, c ⁇ Pcmax, c ⁇ Pcmax_H, c.
  • delta1 may be a transmission power error value of the wireless device
  • delta2 may be a value including a transmission power error value of the wireless device and a maximum power reduction (MPR).
  • the offset can be applied only if the initial transmit power of the RAP to be transmitted by the low power device is set to the Pcmax value or the CE level to which Pcmax is applied is selected.
  • the Y value may be determined as one of the following.
  • Pcmax is a value given by the base station (eg Pemax) or a value derived from Pemax.
  • A may be a predetermined value or a value given from the network or a value determined according to P_low and / or a measured value.
  • the A value may be additionally applied to all of the Y values calculated in the above (1), (2) and (3).
  • P_normal may be applied.
  • Pcmax-P_low is less than 0, the offset Y may not be applied.
  • the adjusted RSRP measured RSRP-max ⁇ 0, min (P_normal, Pcmax) -P_low ⁇ .
  • the adjusted RSRP measured RSRP-max ⁇ 0, min (P_normal, Pemax) -P_low ⁇ . If Pcmax is greater than the specific value, the specific value can be applied.
  • adjusted CE reference value given CE reference value min min (0, P_low-min (P_normal, Pemax) ⁇ .
  • P_normal 20 dBm or 23 dBm
  • P_low 14 dBm.
  • the wireless device may give up access to the cell and search for another cell.
  • X may be given by the base station or may be a value predetermined according to the maximum transmission power.
  • the wireless device When the wireless device transmits the preamble at Pcmax at the highest CE level, if the maximum transmit power is less than Pcmax + Z, the wireless device may give up access to the cell and search for another cell.
  • Z may be given by the base station or may be a value determined according to the maximum transmission power.
  • the base station may inform whether the access is allowed according to the power class of the wireless device or whether the access is allowed according to the range of the RSRP measured from the cell by the system information.
  • FIG. 4 is a block diagram illustrating a wireless communication system in which an embodiment of the present invention is implemented.
  • the wireless device 50 includes a processor 51, a memory 52, and a transceiver 53.
  • the memory 52 is connected to the processor 51 and stores various instructions executed by the processor 51.
  • the transceiver 53 is connected to the processor 51 to transmit and / or receive a radio signal.
  • the processor 51 implements the proposed functions, processes and / or methods. In the above-described embodiment, the operation of the wireless device may be implemented by the processor 51. When the above-described embodiment is implemented as software instructions, the instructions may be stored in the memory 52 and executed by the processor 51 to perform the above-described operations.
  • Base station 60 includes a processor 61, a memory 62, and a transceiver 63.
  • the memory 62 is connected to the processor 61 and stores various instructions executed by the processor 61.
  • the transceiver 63 is connected to the processor 61 to transmit and / or receive a radio signal.
  • the processor 61 implements the proposed functions, processes and / or methods. In the above-described embodiment, the operation of the TRP may be implemented by the processor 61.
  • the processor may include application-specific integrated circuits (ASICs), other chipsets, logic circuits, and / or data processing devices.
  • the memory may include read-only memory (ROM), random access memory (RAM), flash memory, memory card, storage medium and / or other storage device.
  • the transceiver may include a baseband circuit for processing a radio signal.
  • 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 memory and executed by a processor.
  • the memory may be internal or external to the processor and may be coupled to the processor by various well known means.

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Abstract

무선 통신 시스템에서 랜덤 액세스 프리앰블을 전송하는 방법 및 기기가 제공된다. 상기 기기가 상기 기기의 파워클래스를 기반으로 CE(coverage enhancement) 레벨을 정의하기 위한 CE 기준값(threshold)을 조정한다. 상기 기기가 상기 조정된 CE 기준값과 측정된 RSRP(Reference Signal Received Power)를 기반으로 CE 레벨을 결정한다. 상기 기기가 상기 CE 레벨에 따른 랜덤 액세스 프리앰블 자원을 이용하여 랜덤 액세스 프리앰블을 전송한다.

Description

랜덤 액세스 프리앰블 전송 방법 및 기기
본 발명은 무선 통신에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 무선 통신 시스템에서 랜덤 액세스 과정을 수행하는 방법 및 이를 이용한 기기에 관한 것이다.
차세대 무선통신 시스템은 다양한 사용자 환경과 더 큰 통신 용량을 지원할 것을 요구받고 있다. 다수의 기기를 연결하여 언제 어디서나 다양한 서비스를 제공하는 massive MTC(machine type communications), 신뢰성과 레이턴시에 민감한 서비스를 고려한 URLLC(Ultra-Reliable and Low-Latency Communications) 등이 차세대 시스템에서 고려되고 있는 대표적인 이슈들이다.
MTC 애플리케이션이나 IoT(Internet of Things) 애플리케이션은 저비용, 저전력과 같은 기기적 특성을 요구되는 것 외에 특정 지역에 다수의 기기가 배치되므로 커버리지(coverage)도 중요한 문제가 된다. 건물내에 배치되는 다수의 기기들은 심각한 경로 손실(path loss) 또는 침투 손실(penetration loss)을 겪을 수 있기 때문이다.
3GPP(3rd Generation Partnership Project) LTE(long term evolution)는 릴리이즈 13부터 큰 경로 손실을 겪는 기기들을 지원하기 위해 CE(coverage enhancement)를 지원한다. 최대 15dB 이상의 커버리지 향상을 지원하기 위하여 하향링크 채널과 상향링크 채널을 복수의 서브프레임이나 복수의 주파수 유닛에 걸쳐 반복하여 전송하는 것이 소개되고 있다.
IoT/MTC를 지원하는 기기는 소모 전력 감소를 위해 가능한 최대 전송 파워가 제한된다. 또한, 다양한 애플리케이션을 지원하기 위해 최대 전송 파워가 파워 클래스에 따라 다양하게 주어질 수 있다. 기기의 파워 클래스에 따라 CE를 지원할 수 있는 방법이 제안된다.
본 발명은 무선 통신 시스템에서 랜덤 액세스 프리앰블을 전송하는 방법 및 이를 이용한 기기를 제공한다.
일 양태에서, 무선 통신 시스템에서 랜덤 액세스 프리앰블을 전송하는 방법이 제공된다. 상기 방법은 무선기기가 기지국으로부터 CE(coverage enhancement)를 위한 CE 설정을 수신하되, 상기 CE 설정은 CE 레벨을 결정하기 위한 적어도 하나의 CE 기준값과 각 CE 레벨을 위한 RAP(random access preamble) 자원에 관한 정보를 포함하고, 상기 무선기기가 수신되는 하향링크 신호를 기반으로 RSRP(Reference Signal Received Power)를 측정하고, 상기 무선기기가 상기 무선기기의 파워클래스를 기반으로 상기 적어도 하나의 CE 기준값을 조정하고, 상기 무선기기가 상기 적어도 하나의 조정된 CE 기준값과 상기 측정된 RSRP를 기반으로 CE 레벨을 결정하고, 및 상기 CE 레벨에 따른 RAP 자원을 이용하여 RAP를 전송하는 것을 포함한다.
다른 양태에서, 무선 통신 시스템에서 랜덤 액세스 프리앰블을 전송하는 기기는 무선신호를 송신 및 수신하는 송수신기, 및 상기 송수신기에 연결되는 프로세서를 포함한다. 상기 프로세서는 기지국으로부터 CE(coverage enhancement)를 위한 CE 설정을 수신하되, 상기 CE 설정은 CE 레벨을 결정하기 위한 적어도 하나의 CE 기준값과 각 CE 레벨을 위한 RAP(random access preamble) 자원에 관한 정보를 포함하고, 수신되는 하향링크 신호를 기반으로 RSRP(Reference Signal Received Power)를 측정하고, 상기 기기의 파워클래스를 기반으로 상기 적어도 하나의 CE 기준값을 조정하고, 상기 적어도 하나의 조정된 CE 기준값과 상기 측정된 RSRP를 기반으로 CE 레벨을 결정하고, 및 상기 CE 레벨에 따른 RAP 자원을 이용하여 RAP를 전송한다.
다양한 파워 클래스를 갖는 기기들에게 커버리지 증진을 보다 효율적으로 지원할 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 랜덤 액세스 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 랜덤 액세스 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 3은 조정된 CE 기준값에 따른 커버리지의 예를 보여준다.
도 4는 본 발명의 실시예가 구현되는 무선통신 시스템을 나타낸 블록도이다.
무선기기는 고정되거나 이동성을 가질 수 있으며, UE(User Equipment), MS(mobile station), MT(mobile terminal), UT(user terminal), SS(subscriber station), PDA(personal digital assistant), 무선 모뎀(wireless modem), 휴대기기(handheld device) 등 다른 용어로 불릴 수 있다. 또는, 무선기기는 MTC(Machine-Type Communication) 기기 또는 IoT(Internet of Things) 기기와 같이 데이터 통신만을 지원하는 기기일 수 있다.
기지국(base station, BS)은 일반적으로 무선기기와 통신하는 고정된 지점(fixed station)을 말하며, eNB(evolved-NodeB), BTS(Base Transceiver System), 액세스 포인트(Access Point) 등 다른 용어로 불릴 수 있다.
이하에서는 3GPP(3rd Generation Partnership Project) TS(Technical Specification)을 기반으로 하는 3GPP LTE(long term evolution)/LTE-A(long term evolution-advanced)를 기반으로 본 발명이 적용되는 것을 기술한다. 이는 예시에 불과하고 본 발명은 다양한 무선 통신 네트워크에 적용될 수 있다.
CA(carrier aggregation) 환경 또는 이중 접속(dual connectivity) 환경에서 무선기기는 복수의 서빙셀에 의해 서빙될 수 있다. 각 서빙셀은 DL(downlink) CC(component carrier) 또는 DL CC와 UL(uplink) CC의 쌍으로 정의될 수 있다. 서빙셀은 1차 셀(primary cell)과 2차 셀(secondary cell)로 구분될 수 있다. 1차 셀은 1차 주파수에서 동작하고, 초기 연결 확립 과정을 수행하거나, 연결 재확립 과정을 개시하거나, 핸드오버 과정에서 1차셀로 지정된 셀이다. 1차 셀은 기준 셀(reference cell)이라고도 한다. 2차 셀은 2차 주파수에서 동작하고, RRC(Radio Resource Control) 연결이 확립된 후에 설정될 수 있으며, 추가적인 무선 자원을 제공하는데 사용될 수 있다. 항상 적어도 하나의 1차 셀이 설정되고, 2차 셀은 상위 계층 시그널링(예, RRC(radio resource control) 메시지)에 의해 추가/수정/해제될 수 있다.
서브프레임은 하향링크 채널과 상향링크 채널이 스케줄링되는 시간 단위이다. 서브프레임은 복수의 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 심벌을 포함하고, 하나의 서브프레임이 전송되는 시간을 1 TTI(transmission time interval) 이라 한다. 하나의 서브프레임이 14 OFDM 심벌을 포함할 수 있으나, 이는 예시에 불과하다. OFDM 심벌은 시간 영역에서 하나의 심벌 구간(symbol period)을 표현하기 위한 것에 불과할 뿐, 다중 접속 방식이나 명칭에 제한을 두는 것은 아니다. 예를 들어, OFDM 심벌은 SC-FDMA(single carrier-frequency division multiple access) 심벌, 심벌 구간 등 다른 명칭으로 불릴 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 랜덤 액세스 과정을 나타낸 흐름도이다. 랜덤 액세스 과정은 무선기기가 기지국과 UL(uplink) 동기를 얻거나 UL 무선자원을 할당받기 위해 사용된다. 무선기기는 임의로 랜덤 액세스 과정을 개시하거나, 기지국에 의한 랜덤 액세스 프리앰블 전송 명령(order)에 따라 개시할 수 있다.
무선기기는 루트 인덱스(root index)와 PRACH(physical random access channel) 설정 인덱스(configuration index)를 기지국으로부터 수신한다. 각 셀마다 ZC(Zadoff-Chu) 시퀀스에 의해 정의되는 64개의 후보(candidate) 랜덤 액세스 프리앰블이 있으며, 루트 인덱스는 무선기기가 64개의 후보 랜덤 액세스 프리앰블(random access preamble, RAP)을 생성하기 위한 논리적 인덱스이다.
RAP의 전송은 각 셀마다 특정 시간 및 주파수 자원에 한정된다. PRACH 설정 인덱스는 RAP의 전송이 가능한 특정 서브프레임과 프리앰블 포맷을 지시한다.
무선기기는 임의로 선택된 RAP을 기지국으로 전송한다(S110). 무선기기는 64개의 후보 랜덤 액세스 프리앰블 중 하나를 선택한다. 그리고, PRACH 설정 인덱스에 의해 해당되는 서브프레임을 선택한다. 무선기기는 선택된 RAP을 선택된 서브프레임에서 전송한다.
상기 RAP을 수신한 기지국은 랜덤 액세스 응답(random access response)을 무선기기로 보낸다(S120). 랜덤 액세스 응답은 TAC(Timing Advance Command), UL 그랜트, 임시 C-RNTI(Cell-Radio Network Temporary Identifier)를 포함할 수 있다. TAC는 기지국이 무선기기에게 UL 시간 동기(time alignment)를 유지하기 위해 보내는 시간 동기 값을 지시하는 정보이다. 무선기기는 상기 시간 동기 값을 이용하여, UL 전송 타이밍을 갱신한다. 무선기기는 시간 동기를 갱신하면, 시간 동기 타이머(Time Alignment Timer)를 개시 또는 재시작한다. 시간 동기 타이머가 동작 중일 때만 무선기기는 UL 전송이 가능하다.
무선기기는 랜덤 액세스 응답 내의 UL 그랜트에 따라 스케줄링된 메시지를 기지국으로 전송한다(S130).
3GPP LTE에서는 다양한 IoT/MTC 기기들의 설치 환경을 고려하여 매우 큰 경로 손실을 겪는 기기를 지원하기 위한 CE(coverage enhancement)를 지원한다. 최대 전송 전력(편의상 'P_normal' 이라 함)을 지원하는 기기를 가정하여 DL 전송과 UL 전송에 적절한 CE 방식을 적용하도록 설계되어 있다. 특징적으로 P_normal은 20dBm 또는 23dBm의 값을 가질 수 있다. IoT/MTC 기기는 P_normal보다 더 작은 최대 전송 전력(편의상 'P_low' 라 함)을 지원할 수 있다. 예를 들어서, P_normal=20dBm을 지원하는 기기에 비해 P_low=14dBm을 지원하는 기기에는 1/4의 최대 출력를 갖는 파워 앰프가 장착될 수 있다.
다양한 파워 클래스를 갖는 무선기기들이 CE를 지원하기 위한 랜덤 액세스 과정이 제안된다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 랜덤 액세스 과정을 나타낸 흐름도이다.
무선기기는 CE 설정을 기지국으로부터 수신한다(S210). CE 설정은 CE 레벨을 설정하기 위해 CE 기준값(threshold)와 해당 CE 레벨에서 설정되는 RAP 자원에 관한 정보를 포함한다. CE 레벨은 CE의 정도를 제공하기 위한 것으로, 각 CE 레벨은 CE 기준값에 의해 정의된다. 예를 들어, 3개의 CE 레벨(예, CE0, CE1, CE2)이 지원된다고 할 때, 기지국은 2개의 CE 기준값(예, CEThreshold1, CEThreshold2)을 제공할 수 있다. 만약 측정값이 CEThreshold2 보다 작으면 CE2이 설정되고, 만약 측정값이 CEThreshold2 이상이고 CEThreshold1 보다 작으면 CE1이 설정된다. 그렇지 않으면 CE0이 설정된다.
CE 설정은 각 CE 레벨 마다 다음 표 1과 같은 RAP 자원을 포함할 수 있다. 모든 요소가 필수적인 것은 아니다.
명칭 설명
RAP 반복(repetition) 해당 CE 레벨에서 RAP 반복의 횟수
시작 서브프레임(starting subframe) RAP 시작 서프레임 주기(periodicity)
타겟 수신 파워 타겟 프리앰블 수신 파워(target preamble received power)
무선기기는 수신되는 DL 신호를 기반으로 신호 세기를 측정하여, 측정값을 획득한다(S220). 측정에 사용되는 DL 신호는 PBCH(Physical Broadcast Channel), 디스커버리 신호, PSS(Primary synchronization signal), SSS(Secondary synchronization signa) 또는 CRS(cell specific reference signal) 일 수 있으며, 제한이 있는 것은 아니다. 측정값은 RSRP(Reference Signal Received Power), RSRQ(Reference Signal Received Quality) 및/또는 RSSI(Received Signal Strength Indicator)을 포함할 수 있다.
무선기기는 측정값 또는 각 CE 레벨의 CE 기준값을 파워 클래스에 따라 조정한다(S230). 자세한 내용은 후술한다.
CE 기준값이 조정된다고 가정하자. 무선기기는 측정값과 조정된 CE 기준값을 기반으로 CE 레벨을 결정한다(S240). 2개의 조정된 CE 기준값(예, CEThreshold1, CEThreshold2)이 주어진다고 하자. 만약 측정값이 CEThreshold2 보다 작으면 CE2이 설정되고, 만약 측정값이 CEThreshold2 이상이고 CEThreshold1 보다 작으면 CE1이 설정된다. 그렇지 않으면 CE0이 설정된다.
무선기기는 CE 레벨에 따른 RAP를 전송한다(S250). 무선기기는 해당 CE 레벨에 대응하는 반복 횟수 만큼 RAP를 반복 전송할 수 있다. 가장 높은 CE 레벨(예, CE3)이 설정되면, RAP의 전송 파워는 해당 서브프레임에서 정의되는 최대 전송 파워 Pcmax로 결정될 수 있다. 가장 높은 CE 레벨이 아니면, RAP의 전송 파워는 min{PcmaxX, Ptarget+PL}로 결정될 수 있다. Ptarget은 주어진 타겟 프리앰블 수신 파워이고, PL은 무선기기에 의해 계산된 DL 경로 손실 추정이다.
이제 무선기기는 측정값 또는 각 CE 레벨의 CE 기준값을 파워 클래스에 따라 조정하는 방법에 대해 기술한다. 이하에서는 측정값으로 RSRP를 예를 들어 설명한다. 이하의 실시예는 감소된 파워 클래스(예, P_low=14dBm)을 갖는 저전력 기기에 적용될 수 있다.
일 실시예에서, 무선기기는 RSRP에 오프셋 Y (Y>0)를 적용한다. 즉, 조정된 RSRP = 측정된 RSRP - Y 가 된다. 무선기기는 조정된 RSRP와 CE 기준값을 비교하여 CE 레벨을 결정할 수 있다. 오프셋 Y는 기지국에 의해 주어지거나, 무선기기의 최대 전송 파워에 따라 미리 정해지는 값(예를 들어, P_normal=20dBm 라면 P_low=14dBm인 기기에 대해서 Y=6dB)일 수 있다. 저전력 기기는 정상 기기(P_noraml을 갖는 기기)에 비해 동일 RSRP 측정값에 대하여 Y dB만큼 낮은 SNR(signal-to-noise ratio)을 가지는 경우를 상정하여 더 높은 CE 레벨을 선택하게 된다.
저전력 기기가 정상 기기에 비해 더 높은 CE 레벨이 필요하는 것은 저전력 기기의 최대 전송 파워 P_low로 타겟 전송 파워에 도달하지 못한다는 것이므로, P_low (또는 Pcmax,c, Pcmax_H,c, Pcmax_L,c)가 타겟 전송 파워(예, Ptarget+PL) 보다 더 작은 경우에만 이 방식이 적용될 수 있다. 예를 들어, 타겟 전송 파워가 특정 값(예, P_low, Pcmax,c, Pcmax_H,c 또는 Pcmax_L,c) 보다 크면 상기 오프셋이 적용될 수 있다.
Y 값은 타겟 전송 파워와 P_low(또는 Pcmax,c, Pcmax_H,c, Pcmax_L,c)의 차이로 결정될 수 있다. Y 값은 P_normal - P_low 값으로 상한값이 제한될 수 있다.
기지국에 의해 주어지는 무선기기의 최대 UL 전송 파워를 PEMAX라 하자. PEMAX는 시스템 정보로써 전송될 수 있다. 무선기기에게 가능한 최대 전송 파워를 Ppowerclass라고 하면, 현재 서브프레임에서 설정되는 최대 전송 파워 Pcmax는 Pcmax_L,c < Pcmax,c < Pcmax_H,c 과 같이 결정된다. 여기서, Pcmax_H,c = min{Pemax,c, Ppowerclass}, Pcmax_L,c = min{Pemax,c - dealta1, Ppowerclass - delta2}이다. delta1은 무선기기의 전송 파워 오차값이고, delta2는 무선기기의 전송 파워 오차값과 MPR(Maximum Power Reduction)을 포함한 값일 수 있다.
무선기기의 최대 전송 파워가 Ppowerclass 가 아닌 Pemax에 의해서 제한될 수 있다. 즉, Pemax < Ppowerclass 이면, Ppowerclass=P_low인 저전력 기기는 정상 기기에 비해 다른 CE 레벨을 선택할 필요가 없을 수 있다. 따라서 무선기기는 Pemax < Ppowerclass 이면, 오프셋을 적용하지 않을 수 있다. 즉, Pemax > Ppowerclass이고, 타겟 전송 파워가 Ppowerclass 보다 크면, 오프셋이 적용될 수 있다.
저전력 기기가 전송할 RAP의 최초 전송 파워가 Pcmax값으로 정해지거나 Pcmax가 적용되는 CE 레벨이 선택된 경우에만 오프셋이 적용할 수 있다. 이 때에 Y 값은 다음 중 어느 하나와 같이 결정될 수 있다.
(1) Y = Pcmax-P_low
(2) Y = (Pcmax-P_normal)- (Pcmax-P_low)
(3) Y = P_normal-P_low
(4) Y = A
위에서 Pcmax는 기지국에 의해 주어진 값(예, Pemax) 이거나, Pemax로부터 유도된 값이다. A는 미리 정해진 값 또는 네트워크로부터 주어진 값이거나 P_low 및/또는 측정값에 따라 정해지는 값일 수 있다. 상기 (1), (2), (3)에서 계산된 Y 값에 모두 A 값이 추가로 적용될 수 있다.
Pcmax가 P_normal 보다 크면, P_normal이 적용될 수 있다. Pcmax-P_low 가 0보다 작을 경우에는 상기 오프셋 Y이 적용되지 않을 수 있다. 상기 방식 (1)에 이를 적용하면, 조정된 RSRP = 측정된 RSRP - max{0, min(P_normal, Pcmax)-P_low} 가 된다. P_normal=20 dBm 또는 23 dBm 이고, P_low=14dBm 일 수 있다. Pcmax를 Pemax로 대체하면, 조정된 RSRP = 측정된 RSRP - max{0, min(P_normal, Pemax)-P_low} 가 된다. Pcmax가 특정값보다 크면, 상기 특정값이 적용될 수 있다.
측정값에 대한 오프셋 적용은 CE 기준값에 대한 오프셋 적용으로써도 동일한 결과를 얻을 수 있다. 예를 들어, RSRP 값에서 오프셋 Y 값을 빼는 대신 CE 기준값에 오프셋 Y 값을 더함으로써 동일한 결과를 얻을 수 있음은 자명하다. 예를 들어, 조정된 CE 기준값 = 주어진 CE 기준값 + max{0, min(P_normal, Pcmax)-P_low} 또는 조정된 CE 기준값 = 주어진 CE 기준값 + max{0, min(P_normal, Pemax)-P_low} 과 같이 나타낼 수 있다. 오프셋을 마이너스 값으로 나타내면 조정된 CE 기준값 = 주어진 CE 기준값 - min{0, P_low-min(P_normal, Pemax)} 과 같이 나타낼 수 있다. P_normal=20 dBm 또는 23 dBm 이고, P_low=14dBm 일 수 있다.
도 3은 조정된 CE 기준값에 따른 커버리지의 예를 보여준다.
오프셋 Y=P_normal-P_low 로 정의되면, P_low=14dBm 을 갖는 저전력 기기는 P_normal=23dBm을 갖는 정상 기기에 비해 CE 기준값에 항상 9dB 오프셋이 적용될 수 있다. 만약 Pemax가 P_normal 보다 작게 설정된다면, 저전력 기기는 정상 기기에 비해 필요 이상으로 더 높은 CE 레벨을 가질 수 있고, 이는 불필요한 RAP 반복을 초래할 수 있다. 따라서, CE 기준값은 P_normal 보다 작은 Pemax를 기반으로 조정될 필요가 있다.
다른 실시예에서, 무선기기는 지원되는 최대 CE 레벨에서 최대 전송 파워로 타겟 전송 파워 Pt(또는 Pt+X, X>=0는 오프셋)를 만족하지 못하면 해당 셀에 대한 접속을 시도하지 않을 수 있다.
단일 CE 레벨만이 적용 가능하고, 무선기기가 Pt로 RAP를 전송해야 하는 경우, 최대 전송 파워가 Pt+X 보다 작으면 무선기기는 해당 셀에 대한 접속을 포기하고 다른 셀을 검색할 수 있다. X는 기지국에 의해 주어지거나, 최대 전송 파워에 따라 미리 정해지는 값일 수 있다
무선기기가 가장 높은 CE 레벨에서 Pcmax로 프리앰블을 전송하는 경우, 최대 전송 파워가 Pcmax + Z보다 작으면, 무선기기는 해당 셀에 대한 접속을 포기하고 다른 셀을 검색할 수 있다. Z는 기지국에 의해 주어지거나, 최대 전송 파워에 따라 미리 정해지는 값일 수 있다
기지국은 무선기기의 파워 클래스에 따른 접속 허용 여부, 또는 무선기기가 해당 셀로부터 측정한 RSRP의 범위에 따른 접속 허용 여부를 시스템 정보 등을 통해 알려줄 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예가 구현되는 무선통신 시스템을 나타낸 블록도이다.
무선기기(50)는 프로세서(processor, 51), 메모리(memory, 52) 및 송수신기(transceiver, 53)를 포함한다. 메모리(52)는 프로세서(51)와 연결되어, 프로세서(51)에 의해 실행되는 다양한 명령어(instructions)를 저장한다. 송수신기(53)는 프로세서(51)와 연결되어, 무선 신호를 송신 및/또는 수신한다. 프로세서(51)는 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 전술한 실시예에서 무선기기의 동작은 프로세서(51)에 의해 구현될 수 있다. 전술한 실시예가 소프트웨어 명령어로 구현될 때, 명령어는 메모리(52)에 저장되고, 프로세서(51)에 의해 실행되어 전술한 동작이 수행될 수 있다.
기지국(60)은 프로세서(61), 메모리(62) 및 송수신기(63)를 포함한다. 메모리(62)는 프로세서(61)와 연결되어, 프로세서(61)에 의해 실행되는 다양한 명령어를 저장한다. 송수신기(63)는 프로세서(61)와 연결되어, 무선 신호를 송신 및/또는 수신한다. 프로세서(61)는 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 전술한 실시예에서 TRP의 동작은 프로세서(61)에 의해 구현될 수 있다.
프로세서는 ASIC(application-specific integrated circuit), 다른 칩셋, 논리 회로 및/또는 데이터 처리 장치를 포함할 수 있다. 메모리는 ROM(read-only memory), RAM(random access memory), 플래쉬 메모리, 메모리 카드, 저장 매체 및/또는 다른 저장 장치를 포함할 수 있다. 송수신부는 무선 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 메모리에 저장되고, 프로세서에 의해 실행될 수 있다. 메모리는 프로세서 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 프로세서와 연결될 수 있다.
상술한 예시적인 시스템에서, 방법들은 일련의 단계 또는 블록으로써 순서도를 기초로 설명되고 있지만, 본 발명은 단계들의 순서에 한정되는 것은 아니며, 어떤 단계는 상술한 바와 다른 단계와 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 프리앰블을 전송하는 방법에 있어서,
    무선기기가 기지국으로부터 CE(coverage enhancement)를 위한 CE 설정을 수신하되, 상기 CE 설정은 CE 레벨을 결정하기 위한 적어도 하나의 CE 기준값과 각 CE 레벨을 위한 RAP(random access preamble) 자원에 관한 정보를 포함하고,
    상기 무선기기가 수신되는 하향링크 신호를 기반으로 RSRP(Reference Signal Received Power)를 측정하고;
    상기 무선기기가 상기 무선기기의 파워클래스를 기반으로 상기 적어도 하나의 CE 기준값을 조정하고;
    상기 무선기기가 상기 적어도 하나의 조정된 CE 기준값과 상기 측정된 RSRP를 기반으로 CE 레벨을 결정하고; 및
    상기 CE 레벨에 따른 RAP 자원을 이용하여 RAP를 전송하는 것을 포함하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 CE 기준값을 조정하는 것은
    상기 무선기기의 파워클래스를 기반으로 오프셋을 결정하고;
    상기 적어도 하나의 CE 기준값에 상기 오프셋을 더하여 상기 적어도 하나의 조정된 CE 기준값을 획득하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 오프셋은 상기 무선기기의 파워클래스와 상기 기지국으로부터 주어지는 최대 상향링크 전송 파워를 기반으로 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 오프셋은 -min{0, P_low-min(23, Pemax)}으로 결정되고, Pemax는 상기 기지국으로부터 주어지는 최대 상향링크 전송 파워, P_low는 상기 무선기기의 파워클래스인 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 P_low는 14 dBm 인 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 RAP 자원은 각 CE 레벨에서 RAP 전송이 반복되는 횟수를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    적어도 하나의 CE 기준값은 제1 CE 기준값과 제2 CE 기준값을 포함하고,
    상기 측정된 RSRP가 상기 제2 CE 기준값보다 작으면 제3 CE 레벨로 결정되고,
    상기 측정된 RSRP가 상기 제1 CE 기준값보다 작으면 제2 CE 레벨로 결정되고,
    상기 측정된 RSRP가 상기 제1 CE 기준값과 상기 제2 CE 기준값보다 작지 않으면 제1 CE 레벨로 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 CE 레벨에 따른 RAP 자원을 이용하여 RAP를 전송하는 것은
    상기 CCE 레벨에 따른 RAP 전송 파워를 결정하고;
    상기 RAP 전송 파워에 따라 상기 RAP를 전송하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제1 CE 레벨 또는 상기 제2 CE 레벨로 결정되면, 상기 RAP 전송 파워는 설정된 최대 전송 파워인 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제3 CE 레벨로 결정되면, 상기 RAP 전송 파워는 min{Pcmax, Ptarget+PL}로 결정되고, Pcmax는 상기 설정된 최대 전송 파워이고, Ptarget은 주어진 타겟 프리앰블 수신 파워이고, PL은 상기 무선기기에 의해 계산된 하향링크 경로 손실 추정인 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 무선 통신 시스템에서 랜덤 액세스 프리앰블을 전송하는 기기에 있어서,
    무선신호를 송신 및 수신하는 송수신기; 및
    상기 송수신기에 연결되는 프로세서를 포함하되, 상기 프로세서는,
    기지국으로부터 CE(coverage enhancement)를 위한 CE 설정을 수신하되, 상기 CE 설정은 CE 레벨을 결정하기 위한 적어도 하나의 CE 기준값과 각 CE 레벨을 위한 RAP(random access preamble) 자원에 관한 정보를 포함하고,
    수신되는 하향링크 신호를 기반으로 RSRP(Reference Signal Received Power)를 측정하고;
    상기 기기의 파워클래스를 기반으로 상기 적어도 하나의 CE 기준값을 조정하고;
    상기 적어도 하나의 조정된 CE 기준값과 상기 측정된 RSRP를 기반으로 CE 레벨을 결정하고; 및
    상기 CE 레벨에 따른 RAP 자원을 이용하여 RAP를 전송하는 기기.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 프로세서는
    상기 기기의 파워클래스를 기반으로 오프셋을 결정하고;
    상기 적어도 하나의 CE 기준값에 상기 오프셋을 더하여 상기 적어도 하나의 조정된 CE 기준값을 획득하는 것을 특징으로 하는 기기.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 오프셋은 상기 기기의 파워클래스와 상기 기지국으로부터 주어지는 최대 상향링크 전송 파워를 기반으로 결정되는 것을 특징으로 하는 기기.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 오프셋은 -min{0, P_low-min(23, Pemax)}으로 결정되고, Pemax는 상기 기지국으로부터 주어지는 최대 상향링크 전송 파워, P_low는 상기 기기의 파워클래스인 것을 특징으로 하는 기기.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 P_low는 14 dBm 인 것을 특징으로 하는 기기.
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