KR101565696B1

KR101565696B1 - System and method for random access procedure based on spatial group

Info

Publication number: KR101565696B1
Application number: KR1020140062211A
Authority: KR
Inventors: 성단근; 장한승; 김수민; 고갑석; 차지영
Original assignee: 한국과학기술원
Priority date: 2014-04-18
Filing date: 2014-05-23
Publication date: 2015-11-04
Anticipated expiration: 2034-05-23
Also published as: KR20150120831A

Abstract

일실시예에 따른 노드가 기지국에 임의접속 절차를 수행하는 방법이 개시된다. 임의접속 절차를 수행하는 방법은, 기지국으로부터 생성된 셀의 공간 그룹 정보를 수신하는 단계, 셀의 공간 그룹 정보를 기초로 상기 노드에 대응하는 공간 그룹을 식별하는 단계, 프리앰블 신호를 생성하여 상기 기지국에 전송하는 단계 및 프리앰블 신호에 대한 응답으로서 임의접속 응답 메시지를 수신하는 단계를 포함한다.A method for a node to perform a random access procedure to a base station in accordance with an embodiment is disclosed. A method for performing a random access procedure includes receiving spatial group information of a cell generated from a base station, identifying a spatial group corresponding to the node based on spatial group information of the cell, generating a preamble signal, And receiving a random access response message as a response to the preamble signal.

Description

[0001] SYSTEM AND METHOD FOR RANDOM ACCESS PROCEDURE BASED ON SPATIAL GROUP [0002]

아래 실시예들은 OFDMA 기반의 셀룰러 시스템에서 임의접속(Random access) 기술에 관한 것이다.The following embodiments relate to random access techniques in an OFDMA based cellular system.

무선 통신 시스템은 시분할, 주파수 분할, 코드분할 등의 다중 접속 방식을 이용해 주파수 대역이나 전송 시간 등의 전체 자원을 여러 개로 나누어 각 사용자의 요구 조건에 따라 스케줄링하여 자원을 공유하고 있다. 이러한 자원의 효율적 사용을 위해, 복수개의 노드들이 간헐적인 특성의 데이터를 상향 링크 공통 채널을 통해 전송하는 방식은 모든 노드가 전송 권한을 가지고 임의로 전송하는 임의접속 방식이다.The wireless communication system divides all the resources such as the frequency band and the transmission time by using the multiple access method such as time division, frequency division, code division, etc., and shares the resources by scheduling according to the requirements of each user. For efficient use of such resources, a method in which a plurality of nodes transmit intermittent characteristic data through an uplink common channel is a random access method in which all nodes arbitrarily transmit with a transmission right.

임의접속 방식들에는 노드가 서로 구분 가능한 코드에서 임의로 선택한 코드로 생성한 프리앰블을 먼저 기지국으로 전송하고, 기지국으로부터 해당 프리앰블에 대한 응답을 받은 후에 실제적인 임의접속용 데이터를 전송하는 방식이 있다. 이러한 임의접속용 데이터를 전송하는 방식은 프리앰블의 전송과 데이터 전송이 공통의 임의접속용 채널을 통해 이루어지고, 노드의 임의접속 요청과 무관하게 항상 별도의 자원 할당이 요구된다.In the random access schemes, there is a method in which a preamble generated from a code arbitrarily selected from codes that can be distinguished from each other is first transmitted to a base station, and a data for a random access is transmitted after receiving a response to the preamble from a base station. In the method of transmitting random access data, the preamble transmission and data transmission are performed through a common random access channel, and independent resource allocation is always required regardless of the random access request of the node.

미래 셀룰러 네트워크에서 사물지능통신(Machine-to-machine communication; M2M 통신)이 더욱 각광을 받게 될 것이며 사물지능통신의 응용분야가 무궁무진하게 다양해 질 것이다. 다양한 사물지능통신 응용분야가 발생함에 따라서 노드들의 수가 급격히 증가할 것이며 수많은 노드들의 임의접속 요청으로 인해 기지국과 네트워크는 임의접속 과부하 현상을 겪게 될 것이다. OFDMA 기반의 셀룰러 시스템의 셀 안에서 많은 수의 노드들을 수용해야 하고 그들의 임의접속 요청을 받아들일 수 있는 충분한 임의접속 자원이 필요하다. OFDMA 기반의 셀룰러 시스템 중에 3GPP LTE 시스템 에서는 기존 임의접속 방식에 사용되는 프리앰블의 수는 64개로 제한되어 있다. 제한된 64개의 프리앰블을 가지고 수많은 노드들이 임의접속을 시도할 경우 임의접속 충돌확률이 높아지고 임의접속 지연시간이 길어져, QoS를 만족시키지 못할 수 있는 상황이 발생한다. 따라서 더 많은 노드들을 수용하기 위해서 기존의 임의접속응답 메시지 안의 고정된 프리앰블 식별 비트 수와 물리적 임의접속 채널(Physical random access channel)을 가지고 더욱 많은 프리앰블을 생성할 수 있는 새로운 기술이 필요하다.In future cellular networks, machine-to-machine communication (M2M communication) will become more prominent, and the applications of intelligent communications will be unlimited. The number of nodes will increase dramatically as various object intelligence communication applications occur, and the base station and the network will experience random access overload due to random access requests of many nodes. There is a need for sufficient random access resources to accommodate a large number of nodes in a cell of an OFDMA-based cellular system and to accept their random access requests. Of OFDMA-based cellular systems, the number of preambles used in the existing random access scheme is limited to 64 in the 3GPP LTE system. When a large number of nodes attempt random access with limited 64 preambles, random access collision probability increases, random access delay time becomes longer, and QoS may not be satisfied. Therefore, to accommodate more nodes, a new technique is needed to generate more preambles with a fixed number of preamble identification bits and a physical random access channel in a conventional random access response message.

실시예들은 더 많은 프리앰블을 생성하기 위해 셀 안의 공간을 그룹화하여 다수의 공간 그룹을 형성하는 것을 목적으로 한다.Embodiments aim to group spaces in a cell to form more space groups to generate more preambles.

기존방식에 사용된 루트 인덱스(Root index) 수와 임의접속응답 메시지 안의 프리앰블 식별 비트 수를 동일하게 이용하면서도 임의접속 충돌확률을 낮추고 임의접속 지연시간을 줄이는 임의접속 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.It is another object of the present invention to provide a random access method for reducing the random access collision probability and reducing the random access delay time while using the same number of root indexes used in the conventional method and the number of preamble identification bits in the random access response message.

임의접속 절차를 수행하는 방법은, 상기 기지국으로부터 생성된, 셀의 공간 그룹 정보를 수신하는 단계, 상기 셀의 공간 그룹 정보를 기초로 상기 노드에 대응하는 공간 그룹을 식별하는 단계, 프리앰블 신호를 생성하여 상기 기지국에 전송하는 단계 및 상기 프리앰블 신호에 대한 응답으로서 임의접속 응답 메시지를 수신하는 단계를 포함할 수 있다.A method for performing a random access procedure includes receiving space group information of a cell generated from the base station, identifying a space group corresponding to the node based on space group information of the cell, generating a preamble signal To the base station, and receiving a random access response message as a response to the preamble signal.

일 측에 따르면, 상기 셀의 공간 그룹은, 상기 셀의 기지국으로부터의 거리를 기초로 생성될 수 있다.According to one aspect, the space group of the cell may be generated based on the distance of the cell from the base station.

다른 일 측에 따르면, 상기 노드에 대응하는 공간 그룹을 식별하는 단계는, 상기 셀의 기지국이 전송한 기준 신호 세기를 수신하는 단계, 상기 기준 신호 세기의 감쇄 정도에 따라 상기 기지국으로부터 상기 노드까지의 거리를 측정하는 단계 및 상기 기지국으로부터 수신한 상기 공간 그룹 정보에서 상기 노드에 대응하는 공간 그룹 정보를 식별하는 단계를 포함할 수 있다.According to another aspect, identifying a spatial group corresponding to the node comprises receiving a reference signal strength transmitted by a base station of the cell, determining a spatial strength of the reference signal strength transmitted from the base station to the node according to the degree of attenuation of the reference signal strength And a step of identifying space group information corresponding to the node from the space group information received from the base station.

또 다른 일 측에 따르면, 상기 프리앰블 신호를 생성하는 단계는, 상기 공간 그룹의 영역 거리를 이용하여 순환 이동(cyclic shift) 크기를 결정하는 단계 및 상기 공간 그룹에 할당된 그룹 루트 인덱스 및 상기 순환 이동 크기를 이용하여 프리앰블을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.According to another aspect of the present invention, the step of generating the preamble signal includes the steps of: determining a cyclic shift size using an area distance of the space group; and determining a cyclic shift size, And generating a preamble using the size of the preamble.

또 다른 일 측에 따르면, 상기 임의접속 응답 메시지를 수신하는 단계는, 상기 임의접속 응답 메시지에 있는 프리앰블 식별 번호 및 시간 정렬(Timing alignment) 정보에 기초하여 상기 노드에 대응하는 임의접속 응답 메시지를 검색하는 단계를 포함할 수 있다.According to another aspect of the present invention, the step of receiving the random access response message includes searching for a random access response message corresponding to the node based on the preamble identification number and the timing alignment information in the random access response message .

또 다른 일 측에 따르면, 상기 임의접속 응답 메시지를 검색하는 단계는, 상기 시간 정렬 정보가 상기 공간 그룹의 시간 정렬 정보 범위에 대응하는 상기 임의접속 응답 메시지를 검색하는 단계를 포함할 수 있다.According to another aspect, the step of retrieving the random access response message may include retrieving the random access response message in which the time alignment information corresponds to a time alignment information range of the space group.

일 실시예에 따르면, 기지국이 노드와 임의접속 절차를 수행하는 방법이 개시된다. 여기서 기지국의 임의접속 수행 방법은, 상기 기지국의 셀 안에서 공간 그룹을 형성하는 단계, 상기 노드에 상기 형성된 공간 그룹 정보를 전송하는 단계, 상기 노드로부터 프리앰블 신호를 수신하는 단계 및 상기 프리앰블 신호에 대응하는 임의접속 응답 메시지를 전송하는 단계를 포함할 수 있다.According to one embodiment, a method for a base station to perform a random access procedure with a node is disclosed. Herein, a random access method of a base station includes: forming a space group in a cell of the base station; transmitting the formed space group information to the node; receiving a preamble signal from the node; And sending a random access response message.

여기서, 상기 기지국의 셀 안에서 공간 그룹을 형성하는 단계는, 상기 기지국으로부터의 거리를 기초로 공간 그룹을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.The forming of the space group in the cell of the base station may include forming a space group based on the distance from the base station.

일 측에 따르면, 상기 기지국의 셀 안에서 공간 그룹을 형성하는 단계는, 상기 기지국이 이용 가능한 루트 인덱스의 개수와 동일한 수로 공간 그룹의 수를 결정할 수 있다.According to one aspect, the step of forming a space group in the cell of the base station may determine the number of space groups to be equal to the number of root indexes available to the base station.

다른 일 측에 따르면, 상기 공간 그룹에 속한 노드들의 임의접속 충돌 확률의 합을 최소화 시키면서 각 그룹간의 충돌 확률의 공평성을 유지하도록 상기 공간 그룹의 그룹 영역의 거리를 설정하는 단계를 포함할 수 있다.According to another aspect, the method may include setting a distance of a group region of the space group so as to minimize a sum of random access collision probabilities of nodes belonging to the space group and to maintain a fairness of a collision probability between the groups.

또 다른 일 측에 따르면, 상기 공간 그룹 정보는, 상기 공간 그룹의 그룹 영역 거리 및 루트 인덱스를 포함할 수 있다.According to another aspect, the space group information may include a group region distance and a root index of the space group.

일실시예에 따르면, 기지국으로부터 형성된, 셀의 공간 그룹 정보를 수신하는 그룹 정보 수신부, 노드에 대응하는 공간 그룹을 식별하는 식별부, 프리앰블 신호를 생성하는 프리앰블 생성부, 상기 생성된 프리앰블을 상기 기지국에 전송하는 전송부 및 상기 프리앰블 신호에 대한 응답으로서 유효한 임의접속 응답 메시지를 검색하는 검색부를 포함하는 임의접속 수행 노드가 개시된다.According to one embodiment, there is provided a mobile communication system including: a group information receiving unit configured to receive space group information of a cell formed from a base station; an identification unit that identifies a space group corresponding to the node; a preamble generating unit that generates a preamble signal; And a search unit for searching for a random access response message valid as a response to the preamble signal.

일 측에 따르면, 상기 식별부는, 상기 셀의 기지국이 전송한 기준 신호 세기를 수신하고, 상기 기준 신호 세기의 감쇄 정도에 따라 상기 기지국으로부터 상기 노드까지의 거리를 측정하여, 상기 기지국으로부터 수신한 상기 공간 그룹 정보에서 상기 노드에 대응하는 공간 그룹 정보를 식별할 수 있다.According to one aspect of the present invention, the identification unit receives the reference signal strength transmitted from the base station of the cell, measures the distance from the base station to the node according to the degree of attenuation of the reference signal strength, Space group information corresponding to the node can be identified in the space group information.

다른 일 측에 따르면, 상기 프리앰블 생성부는, 상기 공간 그룹의 영역 거리를 이용하여 순환 이동 크기를 결정하고, 상기 공간 그룹에 할당된 그룹 루트 인덱스 및 상기 순환 이동 크기를 이용하여 프리앰블을 생성할 수 있다.According to another aspect of the present invention, the preamble generator may determine a circular movement size using the space distance of the space group, and may generate a preamble using the group root index and the circular movement size allocated to the space group .

또 다른 일 측에 따르면, 상기 검색부는, 상기 임의접속 응답 메시지에 있는 프리앰블 식별 번호 및 시간 정렬(Timing alignment) 정보를 이용하여 상기 노드에 대응하는 임의접속 응답 메시지를 검색할 수 있다.According to another aspect of the present invention, the search unit may search for a random access response message corresponding to the node using the preamble identification number and the timing alignment information in the random access response message.

일실시예에 따르면, 기지국의 셀 안에서 공간 그룹을 형성하는 공간 그룹 형성부, 노드에 상기 형성된 공간 그룹 정보를 전송하는 공간 그룹 정보 전송부, 상기 노드로부터 프리앰블 신호를 수신하는 수신부 및 상기 프리앰블 신호에 대응하는 임의접속 응답 메시지를 전송하는 임의접속 응답 메시지 전송부를 포함하는 임의접속을 수행하는 기지국이 개시된다.According to an embodiment of the present invention, there is provided a base station comprising: a space group forming unit forming a space group in a cell of a base station; a space group information transmitting unit transmitting the formed space group information to a node; a receiving unit receiving the preamble signal from the node; A random access response message transmission section for transmitting a corresponding random access response message is disclosed.

도 1은 일실시예에 따른 공간 그룹 기반의 임의접속 방법을 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 2는 일실시예에 따른 공간 그룹 기반의 임의접속 방법에서 노드의 그룹 식별 방법과 프리앰블 생성 방법을 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 3은 일실시예에 따른 공간 그룹 기반의 임의접속을 수행하는 시스템에서의 임의접속 수행 방법을 도시한 흐름도이다.
도 4는 일실시예에 따른 노드의 임의접속 수행 방법을 도시한 흐름도이다.
도 5는 일실시예에 따른 기지국의 임의접속 수행 방법을 도시한 흐름도이다.
도 6은 일실시예에 따른 임의접속을 수행하는 노드의 구성을 도시한 도면이다.
도 7은 일실시예에 따른 임의접속을 수행하는 기지국의 구성을 도시한 도면이다.
도 8 및 도 9는 일실시예에 따라 공간 그룹 기반의 임의접속을 통한 효과를 설명하기 위한 그래프이다.
도 10은 일실시예에 따른 공간 그룹 기반의 임의접속 방법에서 공간 그룹의 공유 영역을 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 11 및 도12는 일실시예에 따라 거리 추정 에러를 반영한 공간 그룹 기반의 임의접속을 통한 효과를 설명하기 위한 그래프이다.FIG. 1 is a diagram illustrating a random group-based random access method according to an exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a view for explaining a node group identification method and a preamble generation method in a spatial group-based random access method according to an embodiment.
3 is a flowchart illustrating a random access method in a system for performing random group-based random access according to an exemplary embodiment.
4 is a flowchart illustrating a method of performing a random access of a node according to an embodiment.
5 is a flowchart illustrating a random access method of a base station according to an exemplary embodiment of the present invention.
6 is a diagram illustrating a configuration of a node for performing random access according to an embodiment.
7 is a diagram illustrating a configuration of a base station that performs random access according to an embodiment.
FIGS. 8 and 9 are graphs illustrating the effect of random group-based random access according to one embodiment.
FIG. 10 is a view for explaining a shared area of a space group in a space group-based random access method according to an embodiment.
FIGS. 11 and 12 are graphs illustrating an effect of random group-based random access that reflects distance estimation errors according to an embodiment.

본 명세서에 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되지 않는다.It is to be understood that the specific structural or functional descriptions of embodiments of the present invention disclosed herein are presented for the purpose of describing embodiments only in accordance with the concepts of the present invention, May be embodied in various forms and are not limited to the embodiments described herein.

본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시예들을 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.Embodiments in accordance with the concepts of the present invention are capable of various modifications and may take various forms, so that the embodiments are illustrated in the drawings and described in detail herein. It should be understood, however, that it is not intended to limit the embodiments according to the concepts of the present invention to the particular forms disclosed, but includes all modifications, equivalents, or alternatives falling within the spirit and scope of the invention.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the meaning of the context in the relevant art and, unless explicitly defined herein, are to be interpreted as ideal or overly formal Do not.

고속의 패킷 전송을 위한 다양한 송신 또는 수신 기법을 구현하기 위해서는 시간, 공간 및 주파수 영역에 대한 다양한 데이터 전송이 필요한데, 임의접속 절차를 수행하기 위해서는 임의접속 프리앰블(preamble)의 전송이 필요하다. 상향 링크 제어정보나 임의접속 프리앰블을 전송하기 위해서는 시퀀스(sequence)가 널리 사용된다. 시퀀스는 확산부호(spreading code), 단말 식별자, 시그니처(signature)의 형태로 단독 또는 제어 정보와 함께 제어채널이나 임의접속 채널을 통해 전송된다.In order to implement various transmission or reception techniques for high-speed packet transmission, it is necessary to transmit various data for time, space, and frequency domain. In order to perform a random access procedure, it is necessary to transmit a random access preamble. Sequences are widely used to transmit uplink control information or a random access preamble. The sequence is transmitted in the form of a spreading code, a terminal identifier, a signature, or a control channel or a random access channel together with control information.

OFDMA 기반의 셀룰러 시스템 중 3GPP LTE 시스템에서의 프리앰블(preamble)은 Zadoff-Chu(ZC) 시퀀스를 이용하여 만들어질 수 있다. 프리앰블 신호는 데이터 통신에서 두 시스템의 동기를 맞추기 위해 사용되는 신호를 말한다. LTE 시스템에서 ZC 시퀀스는 채널 추정을 위한 참조 신호, 동기를 위한 PSS / SSS (Primary Synchronization Signals/ Secondary Synchronization Signals)신호, 네트워크 초기 접속을 위한 임의접속 프리앰블의 생성에 사용될 수 있다. 또한, 임의접속 절차는 상향 링크 시 단말이 기지국과 최초 접속할 때 수행되며, 단말이 기지국에 데이터를 전송하기 위해 필요한 자원 할당을 요청하는 것을 목적으로 한다. 여기서 ZC 시퀀스는 수학식 1과 같이 정의될 수 있다.A preamble in a 3GPP LTE system among OFDMA-based cellular systems can be generated using a Zadoff-Chu (ZC) sequence. The preamble signal is a signal used to synchronize the two systems in data communication. In the LTE system, the ZC sequence can be used to generate a reference signal for channel estimation, a PSS / SSS signal for synchronization, and a random access preamble for network initial connection. In addition, the random access procedure is performed when the MS initially accesses the BS in the UL, and the MS requests a resource allocation required for transmitting data to the BS. Here, the ZC sequence can be defined as Equation (1).

여기서

는 ZC 시퀀스의 길이를 의미하고,

은 루트 인덱스(root index)를 의미한다. 원칙적으로 복수 개의 임의접속 프리앰블들은 ZC 시퀀스를 순환이동(Cyclic shift) 크기인

의 정수 배 만큼 순환 이동시켜 생성할 수 있다.

를

배 순환 이동시킨 시퀀스는

이고 이 시퀀스는

번째 프리앰블이라고 부른다. 단일 루트 인덱스(ZC 시퀀스)로 생성할 수 있는 프리앰블의 수는

개이고,

값에 의해 생성 할 수 있는 프리앰블 수가 결정된다. 순환이동크기

값은 셀 반경 크기 d에 의해 결정되며 기지국과 셀 경계에 위치한 단말기간의 최대 왕복 지연시간(maximum round-trip delay)과 최대 지연 확산 시간(maximum delay spread)의 합 이상의 값을 보상할 수 있도록 설정 되어야 한다. 이는 프리앰블의 수신 시간을 통해 어떠한 셀 범위 안의 비동기화 된 단말기와 기지국간에도 왕복지연 시간을 얻으며, 성공적으로 특정 프리앰블 검출 영역에서 프리앰블을 검출하기 위함이다. 이러한 요구사항을 반영한

의 하한 값은 하기 수학식 2로 나타낼 수 있다.here

Denotes the length of the ZC sequence,

Quot; refers to a root index. In principle, a plurality of random access preambles may be generated by multiplying a ZC sequence by a cyclic shift size

By an integer multiple of " 1 "

To

The sequences that are folded circularly are

And this sequence is

Th preamble. The number of preambles that can be generated by a single root index (ZC sequence) is

And,

The number of preambles that can be generated by the value is determined. Circular movement size

Value is determined by the cell radius size d and should be set to compensate for a value equal to or greater than the sum of the maximum round-trip delay and the maximum delay spread between the base station and the terminals located at the cell boundary do. This is for obtaining a round-trip delay time between the asynchronous terminal and the base station in a certain cell range through the reception time of the preamble and successfully detecting the preamble in a specific preamble detection region. Reflecting these requirements,

Can be expressed by the following equation (2).

여기서

는 셀의 반경(km),

는 최대 지연 확산 시간(

),

는 ZC 시퀀스의 길이를 의미하고,

는 지속시간(

)을 의미하며

는 추가적인 보호 샘플을 의미한다. 거리

에 의한 순환이동크기 함수를 수학식 3과 같이 수학식 2의 하한 값으로 정의할 수 있다.here

Is the radius (km) of the cell,

Is the maximum delay spreading time (

),

Denotes the length of the ZC sequence,

Is the duration (

)

Quot; means an additional protected sample. Street

Can be defined as a lower limit value of Equation (2) as shown in Equation (3).

또한 단일 루트 인덱스(ZC 시퀀스)가 생성할 수 있는 프리앰블의 개수를 수학식 4와 같이 거리

에 의한 함수로 정의할 수 있다.The number of preambles that can be generated by a single root index (ZC sequence)

As shown in Fig.

셀 반경

가 증가할수록

가 증가하고, 단일 루트 인덱스(ZC 시퀀스)가 생성할 수 있는 프리앰블 수

가 감소한다.Cell radius

The more

And the number of preambles that can be generated by a single root index (ZC sequence)

.

기존의 임의접속 기술은 셀 안에서 고정된

개의 프리앰블을 제공하는 것을 원칙으로 하고 3GPP LTE 시스템에서는

이 64개로 설정되어있다. 이때 셀 반경

에 따른 단일 루트 인덱스가 생성할 수 있는 프리앰블 개수

가

개 미만일 경우에 두 개 이상의 루트 인덱스(ZC 시퀀스)를 사용하여 총

개의 프리앰블을 제공한다. 기존 임의접속방식에서의 고정된

개의 프리앰블을 생성할 때 요구되는 루트 인덱스의 수

를 수학식 5와 같이 정의할 수 있다.Conventional random access techniques require fixed

In principle, in the 3GPP LTE system,

Are set to 64. At this time,

The number of preambles that a single root index according to

end

If more than two root indexes (ZC sequences) are used, the total

Lt; / RTI > preamble. In the conventional random access method,

The number of root indexes required when creating a preamble

Can be defined as shown in Equation (5).

이하, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 일실시예에 따른 공간 그룹 기반의 임의접속 방법을 설명하기 위해 도시한 도면이다.FIG. 1 is a diagram illustrating a random group-based random access method according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 공간그룹기반 임의접속의 셀 모형이 개시된다. 기지국(101)이 서비스하는 영역의 셀 반경은

(102)이다. 셀 반경

(102)에 의해 요구되는 루트 인덱스의 수

가 수학식 3, 수학식 4 및 수학식 5로부터 결정될 수 있다. 기지국(101)이 서비스하는 셀 영역 안에서

개(

)의 루트 인덱스가 사용될 수 있다. 셀 반경

(102)는 요구되는 루트 인덱스의 수

와 같은 개수인

개의 그룹 영역 거리로 나뉘어져

의 그룹 영역 거리를 갖는 그룹을 구성할 수 있다. 첫 번째 그룹은 원형 모형의 공간그룹을 형성하며 그룹 영역 거리

(103)을 갖는다. 그리고 프리앰블을 생성할 때, 전체

개의 루트 인덱스 중

(105)의 루트 인덱스만을 사용하며 순환이동크기는 수학식 3에 셀 반경

(102) 대신에 그룹 영역 거리

(103)을 대입하여 결정할 수 있다. 따라서, 첫 번째 그룹에서는

개의 프리앰블을 생성하고 이용할 수 있다.Referring to Figure 1, a cell model of a spatial group based random access is disclosed. The cell radius of the area served by the base station 101 is

(102). Cell radius

The number of root indexes requested by the root node 102

Can be determined from Equations (3), (4) and (5). In the cell area serviced by the base station 101

dog(

) May be used. Cell radius

RTI ID = 0.0 > 102 < / RTI >

The same number as

Divided into group group distance

A group region distance can be formed. The first group forms the space group of the circular model and the group area distance

(103). When generating the preamble,

Of root indexes

(105), and the cyclic shift size is expressed by Equation (3)

(102), the group region distance

(103). Therefore, in the first group

Preamble can be generated and used.

나머지 그룹들은 도넛 모형의 공간그룹을 형성하고 첫 번째 그룹과 동일한 방식으로 각 그룹 영역 거리와 루트 인덱스를 가지고 프리앰블을 생성할 수 있다.The remaining groups may form a space group of the donut model and generate a preamble with each group region distance and root index in the same manner as the first group.

마지막

번째 그룹은 그룹 영역 거리

(104)와 루트 인덱스

(106)를 가지며

개의 프리앰블을 생성하고 이용할 수 있다.Last

The second group is the group region distance

(104) and root index

(106)

Preamble can be generated and used.

도 2는 일실시예에 따른 공간 그룹 기반의 임의접속 방법에서 노드의 그룹 식별 방법과 프리앰블 생성 방법을 설명하기 위해 도시한 도면이다.FIG. 2 is a view for explaining a node group identification method and a preamble generation method in a spatial group-based random access method according to an embodiment.

도 2를 참조하면, 일실시예에 따라 셀 반경

(202)가 4km인 경우의 예가 개시될 수 있다. 기지국(201)은 4km의 셀 반경을 고려하여 수학식 3, 수학식 4 및 수학식 5를 통해 루트 인덱스의 수 및 총 그룹 수

를 3개로 결정할 수 있다. 그리고 4km의 셀 반경은 그룹 영역 거리

(203),

(204) 및

(205)에 따라 제1 그룹, 제2 그룹 및 제3 그룹으로 나눌 수 있다. 여기서, 그룹 영역 거리는

(km),

(km) 그리고

(km)로 가정한다. 기지국(201)은 3개의 루트 인덱스를 제1 그룹에게

(207), 제2 그룹에게

(208) 그리고 제3 그룹에게

(209)을 각각 할당할 수 있다. 기지국은 정해진 그룹 영역 거리

와 그룹 루트 인덱스 정보

를 셀 전체 노드에게 방송할 수 있다. 여기서 노드는 단말 장치나 통신 처리 장치 등이 될 수 있다.Referring to Figure 2, according to one embodiment,

An example of the case where the distance 202 is 4 km can be started. The base station 201 calculates the number of root indexes and the total number of groups through equations (3), (4) and (5)

Can be determined as three. And the cell radius of 4 km is the group area distance

(203),

(204) and

The first group, the second group, and the third group according to the first group 205. Here, the group region distance is

(km),

(km) and

(km). The base station 201 transmits three root indices to the first group

(207), the second group

(208) and to the third group

(209), respectively. The base station determines a predetermined group area distance

And group root index information

Can be broadcast to all nodes of the cell. The node may be a terminal device, a communication processing device, or the like.

일실시예에 따르면, 노드(206)는 기지국(201)과의 거리를 기지국(201)이 전송한 기준신호(Reference signal)의 세기를 통해 추정할 수 있다. 노드(206)는 거리 추정을 통해 자신이 기지국으로부터 대략 4km 지점에 위치한 것을 알 수 있다. 노드(206)는 기지국(201)이 전송한 공간 그룹 정보를 수신하여 그룹 영역 거리

(203, 204, 205)와 그룹 루트 인덱스 정보

(207, 208, 209)를 알 수 있다. 노드(206)는 그룹 영역 거리를 통해 자신이 제3 그룹에 속해 있는 것을 인지할 수 있다(

). 즉, 노드는 기지국이 전송한 기준 신호의 세기를 통해 기지국으로부터의 거리를 측정하고, 상기 측정된 거리와 수신한 공간 그룹 정보를 이용하여 노드가 속한 공간 그룹을 식별할 수 있다. 일실시예에 따르면, 노드의 기지국으로부터의 거리는 GPS를 이용하여 구할 수도 있다. 다른 일실시예에 따르면, 노드의 기지국으로부터의 거리는 고정된 노드(fixed node)에 미리 입력 해놓은 거리 정보를 이용하여 구할 수도 있다. 여기서 노드의 기지국으로부터의 거리를 구하는 방법은 본 명세서에 기재된 방법 외에도 다양한 방법을 이용할 수 있으며, 상기된 방법에 한정되지 않는다.According to one embodiment, the node 206 may estimate the distance from the base station 201 through the strength of a reference signal transmitted by the base station 201. The node 206 can know that it is located at about 4 km from the base station through distance estimation. The node 206 receives the space group information transmitted by the base station 201,

(203, 204, 205) and group root index information

(207, 208, 209). The node 206 may recognize that it belongs to the third group through the group area distance (

). That is, the node measures the distance from the base station based on the strength of the reference signal transmitted by the base station, and identifies the space group to which the node belongs by using the measured distance and the received space group information. According to one embodiment, the distance of the node from the base station may be obtained using GPS. According to another embodiment, the distance of the node from the base station may be obtained by using previously input distance information to a fixed node. Here, the method of determining the distance from the base station of the node may use various methods other than the method described in this specification, and is not limited to the above-described method.

일실시예에 따르면, 특정 그룹에 속한 노드는 프리앰블 신호를 생성할 수 있다. 노드(206)는 제3 그룹에 속해있고 기지국으로부터 수신한 공간 그룹 정보를 통해 제3 그룹의 그룹 영역 거리

(205)와 그룹 루트인덱스

(209)를 알 수 있다. 제3 그룹 영역 거리

를 수학식 3에 대입하여 순환이동크기

를 구할 수 있다. 순환이동크기

와 그룹 루트인덱스

(209)를 수학식 4에 대입하여 총

개의 프리앰블을 생성할 수 있다. 노드(206)는

번째 프리앰블을 하기 수학식 7과 같이 생성할 수 있다.According to one embodiment, a node belonging to a specific group can generate a preamble signal. Node 206 belongs to the third group, and through the space group information received from the base station,

(205) and the group root index

(209) can be known. Third group area distance

Is substituted into the equation (3)

Can be obtained. Circular movement size

And group root index

(209) into Equation (4)

&Lt; / RTI > Node 206

Th preamble can be generated as shown in Equation (7).

일실시예에 따르면, 기지국은 노드에서 전송된 프리앰블 신호를 검출할 수 있다. 일실시예에 따른 기지국의 수신단은

개의 이동된 기준 ZC 시퀀스

를 가지고 수신된 프리앰블을 검출할 수 있다. 이동된 기준 ZC 시퀀스에 필요한 그룹 왕복 지연시간

는 하기 수학식 8을 통해 구할 수 있다.According to one embodiment, the base station can detect the preamble signal transmitted at the node. The receiving end of the base station according to one embodiment

The shifted reference ZC sequences

The received preamble can be detected. Group round-trip delay time required for the moved reference ZC sequence

Can be obtained by the following equation (8).

여기서,

는 제1 그룹의 왕복 지연시간으로, 제1 그룹은 왕복 지연 시간이 존재하지 않는다.

는 k번째 그룹의 기지국과 안쪽 경계 사이의 왕복 지연 시간이고,

는 ZC 시퀀스의 길이를 의미하고,

는 지속시간(

)을 의미한다.here,

Is a round trip delay time of the first group, and there is no round trip delay time of the first group.

Is the round trip delay time between the kth group base station and the inner boundary,

Denotes the length of the ZC sequence,

Is the duration (

).

이동된 기준 ZC 시퀀스 는 기준 ZC 시퀀스

에서 기지국과

번째 그룹의 기지국과 안쪽 경계 사이의 왕복 지연 시간(Round trip delay)만큼 이동시킨 기준 시퀀스들이다. 각 공간 그룹에서는 자신의 그룹 영역 거리만을 고려하여 프리앰블을 생성하므로 기지국과 각 그룹의 안쪽 경계 사이의 왕복 지연시간을 보상할 수 있다. The moved reference ZC sequence is the reference ZC sequence

And

And the reference sequence is shifted by the round trip delay between the base station and the inner boundary of the ith group. In each space group, since the preamble is generated considering only the distance of the group region, the round trip delay time between the base station and the inner boundary of each group can be compensated.

일실시예에 따르면, 임의접속 방법에서 공간 그룹에 속한 노드들의 임의접속 충돌 확률의 합을 최소화 시키면서 각 그룹간의 충돌 확률의 공평성을 유지하도록 상기 공간 그룹의 그룹 영역의 거리를 설정할 수 있다.According to an embodiment, the distance of the group region of the space group can be set so as to minimize the probability of collision probability between the groups while minimizing the sum of random access collision probabilities of nodes belonging to the space group in the random access method.

일실시예에 따르면, 셀 반경

를 갖는 셀에서

개의 그룹이 있을 경우, 그룹 영역 거리 벡터는

이고,

번째 그룹에서의 임의접속 충돌 확률은 수학식 9로 나타낼 수 있다.According to one embodiment,

Lt; RTI ID = 0.0 &

Group, the group region distance vector is

ego,

The random access collision probability in the ith group can be expressed by Equation (9).

여기서

는

번째 그룹에서 이용 가능한 프리앰블의 수를 나타내고,

는 단일 노드의 평균 임의접속률,

는 PRACH의 시간 슬롯 주기,

는

번째 공간 그룹에 존재하는 노드의 수,

는 램버트(Lambert) W 함수를 의미하고,

의 범위에서 실수 값을 갖는다. 수학식 9를 이용하여 하기 수학식 10과 같이 최적화 문제를 세울 수 있다.here

The

Lt; th > group,

Is the average random access rate of a single node,

The time slot period of the PRACH,

The

The number of nodes existing in the ith spatial group,

Denotes a Lambert W function,

Lt; / RTI > Using Equation (9), an optimization problem can be established as shown in Equation (10) below.

여기서

는 공정함(fairness)을 나타내는 지수이고,

은

를 만족시키는 최소 그룹 영역 거리다.here

Is an index representing fairness,

silver

Lt; / RTI >

일실시예에 따르면, 응답 메시지 안의 시간정렬(Timing Alignment) 정보를 이용해서 임의접속 응답(Random Access Response) 메시지 안의 프리앰블 식별번호의 중첩문제를 해결할 수 있다. OFDMA 기반의 셀룰러 시스템의 임의접속 응답(Random Access Response) 메시지 안에는 프리앰블 식별(Preamble identifier) 비트수가 고정되어 있다. 기존의 임의접속 기술에서는 임의접속 응답 메시지 안에서 0번부터

번까지 프리앰블 식별번호를 사용하고, 식별번호의 중복 문제는 없었다. 하지만 공간 그룹 기반의 임의접속 방법에서는 임의접속 응답 메시지 안에서 그룹 식별 번호 없이 각 그룹이 0번부터

번까지의 프리앰블 식별번호를 사용함으로써 공간 그룹 간에 식별번호의 중복문제가 발생한다. 예를 들면, 제1 그룹에서 전송된 0번 프리앰블과 제2 그룹에서 전송된 0번 프리앰블에 대해 기지국은 모두 0번 프리앰블 식별번호를 가진 임의접속 응답 메시지를 전송할 수 있다. 이때, 0 번 프리앰블을 전송하였던 노드는 어떤 임의접속 응답 메시지가 자신의 임의접속 응답 메시지인지 구별 할 수 없게 된다. 일실시예에 따르면, 해당 임의접속 응답 메시지 안의 시간정렬(Timing Alignment) 정보를 이용해 자신의 올바른 임의접속 응답 메시지를 찾을 수 있다. 각 노드는 특정 그룹 영역에 속해 있기 때문에 하기 수학식 11을 통해 해당하는 그룹 영역에서 가질 수 있는 시간정렬(TA) 정보 범위를 구별할 수 있다.According to an embodiment, it is possible to solve the overlapping problem of the preamble identification number in the Random Access Response message using the time alignment information in the response message. In the Random Access Response message of the OFDMA-based cellular system, the number of preamble identifier bits is fixed. In the conventional random access technique, a random access response message

The preamble identification number was used, and there was no problem of duplication of the identification number. However, in the random access method based on the space group, each group is changed from 0 to

By using the preamble identification number up to the number of the space group. For example, the base station can transmit a random access response message having a preamble identification number of 0 for the 0 preamble transmitted in the first group and the 0 preamble transmitted in the second group. At this time, the node which transmitted the preamble of 0 can not distinguish which random access response message is its own random access response message. According to one embodiment, it is possible to find its correct random access response message using the Timing Alignment information in the random access response message. Since each node belongs to a specific group area, it is possible to distinguish a time alignment (TA) information range that can be included in the corresponding group area through Equation (11).

여기서

는

번째 그룹에 속한 노드들에 적용되는 시간정렬(TA) 정보이다. 따라서, 임의접속 응답 메시지 안에 그룹 식별을 위한 추가적인 비트 없이도 각 노드들은 자신의 임의접속 응답 메시지를 구별할 수 있다.here

The

(TA) information applied to the nodes belonging to the ith group. Thus, without additional bits for group identification in the random access response message, each node can distinguish its random access response message.

도 3은 일실시예에 따른 공간 그룹 기반의 임의접속을 수행하는 시스템에서의 임의접속 수행 방법을 도시한 흐름도이다.3 is a flowchart illustrating a random access method in a system for performing random group-based random access according to an exemplary embodiment.

단계(301)에서, 기지국은 셀을 기지국으로부터의 거리에 기초하여 공간 그룹을 형성할 수 있다. 일실시예에 따르면, 공간 그룹의 수는 기지국이 이용 가능한 루트 인덱스의 개수와 동일한 수로 결정할 수 있다. 일실시예에 따르면, 공간 그룹에 속한 노드들의 임의접속 충돌 확률의 합을 최소화 시키도록 공간 그룹의 그룹 영역 거리를 결정할 수 있다. 다른 일실시예에 따르면, 각 공간 그룹 간의 충돌 확률의 공평성을 유지하도록 공간 그룹의 그룹 영역 거리를 설정할 수 있다.In step 301, the base station may form a spatial group based on the distance from the base station to the cell. According to one embodiment, the number of spatial groups may be determined to be equal to the number of root indexes available to the base station. According to one embodiment, a group region distance of a spatial group can be determined to minimize the sum of random access collision probabilities of nodes belonging to a spatial group. According to another embodiment, the group region distance of the space group can be set to maintain the fairness of the collision probability between each space group.

단계(302)에서, 일실시예에 따른 기지국은 노드(예를 들면, 단말 장치)에 공간 그룹 정보를 전송할 수 있다. 여기서 공간 그룹 정보는 공간 그룹의 그룹 영역 거리 및 루트 인덱스를 포함할 수 있다. 단계(302)에서, 일실시예에 따른 노드는 공간 그룹 정보를 수신할 수 있다.In step 302, a base station according to one embodiment may transmit spatial group information to a node (e.g., a terminal device). Here, the space group information may include the group area distance and the root index of the space group. In step 302, a node according to one embodiment may receive spatial group information.

단계(303)에서, 일실시예에 따른 노드는 공간 그룹 정보를 통해 자신이 속한 공간 그룹을 식별할 수 있다. 일 측에 따르면, 노드는 기지국이 전송한 기준 신호를 수신하고, 기준 신호의 세기를 통해 기지국으로부터의 거리를 측정하고, 수신한 공간 그룹 정보를 이용하여 노드가 속한 공간 그룹을 식별할 수 있다.In step 303, a node according to one embodiment may identify the group of spaces to which it belongs through the space group information. According to one aspect of the present invention, a node receives a reference signal transmitted from a base station, measures a distance from a base station based on a strength of a reference signal, and identifies a space group to which the node belongs based on the received space group information.

단계(304)에서, 일실시예에 따른 노드는 프리앰블 신호를 생성할 수 있다. 임의접속 프리앰블들은 ZC 시퀀스를 순환이동의 크기에 정수 배만큼 순환 이동(cyclic shift) 시켜 생성할 수 있다.In step 304, a node according to one embodiment may generate a preamble signal. The random access preambles can be generated by cyclic shifting the ZC sequence by an integer multiple of the size of the circular movement.

단계(305)에서, 일실시예에 따른 노드는 기지국으로 생성된 프리앰블 신호를 전송할 수 있다. 프리앰블은 일정 길이의 접속 슬롯 구간 동안 전송되며, 노드는 접속 슬롯의 처음 일정 길이 동안에 복수의 시그니처 중 하나의 시그니처를 선택하여 전송할 수 있다. 단계(305)에서, 기지국은 노드로부터 프리앰블 신호를 수신할 수 있다. 일실시예에 따르면, 기지국의 수신단은 이동된 기준 ZC 시퀀스를 가지고 프리앰블 신호를 검출할 수 있다. 여기서 이동된 기준 ZC 시퀀스는 기지국과 공간 그룹의 안쪽 경계 사이의 왕복 지연 시간만큼 이동시킨 기준 시퀀스들이다.In step 305, a node according to an embodiment may transmit a preamble signal generated in the base station. The preamble is transmitted during a connection slot period of a predetermined length, and the node can select and transmit one of the plurality of signatures during a first predetermined length of the connection slot. In step 305, the base station may receive a preamble signal from the node. According to one embodiment, the receiving end of the base station can detect the preamble signal with the moved reference ZC sequence. The reference ZC sequence moved here is a reference sequence shifted by the round trip delay time between the base and the inner boundary of the space group.

단계(306)에서, 일실시예에 따른 기지국은 노드에 임의접속 응답 메시지를 전송할 수 있다. 일실시예에 따르면 기지국은 노드로부터 수신한 프리앰블 신호에 대한 응답으로 임의접속 응답 메시지를 전송할 수 있다. 단계(306)에서, 일실시예에 따른 노드는 임의접속 메시지를 수신할 수 있다. 일실시예에 따르면, 노드는 임의접속 응답 메시지 안의 시간정렬(Timing Alignment) 정보를 이용해 자신의 올바른 임의접속 응답 메시지를 찾을 수 있다. 이때, 각 노드는 특정 그룹 영역에 속해 있으므로, 해당 그룹 영역에서 가질 수 있는 시간정렬 정보 범위를 구별할 수 있다.In step 306, the base station in accordance with one embodiment may send a random access response message to the node. According to an exemplary embodiment, a BS may transmit a random access response message in response to a preamble signal received from a node. In step 306, a node according to one embodiment may receive a random access message. According to one embodiment, the node may use its Timing Alignment information in the random access response message to find its correct random access response message. At this time, since each node belongs to a specific group area, it is possible to distinguish a range of time alignment information that can be included in the corresponding group area.

단계(307)에서, 일실시예에 따른 노드는 임의접속 응답 메시지에 있는 프리앰블 식별 번호 및 시간 정렬(Timing alignment) 정보에 기초하여 상기 노드에 대응하는 임의접속 응답 메시지를 검색할 수 있다. 여기서, 임의접속 응답 메시지를 검색하는 단계는 시간 정렬 정보가 공간 그룹의 시간 정렬 정보 범위에 대응하는 임의접속 응답 메시지를 검색하는 단계를 포함할 수 있다.In step 307, a node according to one embodiment may retrieve a random access response message corresponding to the node based on the preamble identification number and the timing alignment information in the random access response message. Here, the step of retrieving the random access response message may include retrieving the random access response message in which the time alignment information corresponds to the time alignment information range of the spatial group.

일실시예에 따르면, 노드가 임의접속 응답 메시지를 수신할 때, 미리 정해진 수만큼의 프리앰블 신호에 대한 임의접속 응답 메시지를 수신하지 못한 경우, 가장 근접한 거리의 이웃 공간 그룹을 상기 노드에 대응하는 공간 그룹으로 식별하도록 할 수 있다.According to one embodiment, when a node receives a random access response message, when a random access response message for a predetermined number of preamble signals is not received, the neighboring spatial group of the closest distance is divided into a space corresponding to the node Group can be identified.

도 4는 일실시예에 따른 노드의 임의접속 수행 방법을 도시한 흐름도이다.4 is a flowchart illustrating a method of performing a random access of a node according to an embodiment.

단계(401)에서, 일실시예에 따른 노드는 기지국으로부터 생성된, 셀의 공간 그룹 정보를 수신할 수 있다. 일 측에 따르면 셀의 공간 그룹은, 셀의 기지국으로부터의 거리를 기초로 셀을 분할하여 생성될 수 있다.In step 401, a node according to one embodiment may receive spatial group information of a cell generated from a base station. According to one aspect, a spatial group of cells can be generated by dividing a cell based on the distance of the cell from the base station.

단계(402)에서, 일실시예에 따른 노드는 셀의 공간 그룹 정보를 기초로 자신이 속하는 공간 그룹을 식별할 수 있다. 일 측에 따르면, 노드는 셀의 기지국이 전송한 기준 신호 세기를 수신하고, 기준 신호 세기의 감쇄 정도에 따라 기지국과 노드 사이의 거리를 측정할 수 있다. 따라서, 노드는 기지국으로부터 수신한 공간 그룹 정보를 분석하여, 자신이 속한 공간 그룹을 식별할 수 있다.In step 402, a node according to one embodiment may identify a spatial group to which it belongs based on the spatial group information of the cell. According to one aspect, a node may receive a reference signal strength transmitted by a cell's base station and measure the distance between the base station and the node according to the degree of attenuation of the reference signal strength. Accordingly, the node can identify the space group to which the node belongs by analyzing the space group information received from the base station.

단계(403)에서, 일실시예에 따른 노드는 프리앰블 신호를 생성하여 기지국에 전송할 수 있다. 일 측에 따르면, 노드는 공간 그룹의 영역 거리를 이용하여 순환 이동(cyclic shift) 크기를 결정할 수 있다. 여기서 공간 그룹의 영역 거리는 공간 그룹의 안쪽 경계선으로부터 바깥쪽 경계선까지의 거리를 말한다. 일 측에 따르면 공간 그룹의 영역 거리는 전체 그룹의 임의접속 충돌 확률의 합을 최소화 시키면서 각 그룹간의 충돌 확률의 공평성을 유지하도록 미리 설정 될 수 있다. 일 측에 따르면 프리앰블 신호는 공간 그룹에 할당된 그룹 루트 인덱스 및 순환 이동 크기를 이용하여 생성할 수 있다.In step 403, a node according to one embodiment may generate a preamble signal and transmit it to the base station. According to one aspect, the node may determine the cyclic shift size using the space distance of the space group. Here, the space distance of the space group refers to the distance from the inner boundary to the outer boundary of the space group. According to one aspect, the region distance of the space group can be preset to maintain the fairness of the collision probability between each group while minimizing the sum of random access collision probabilities of the entire group. According to one aspect, the preamble signal can be generated using a group root index and a circular movement size allocated to a space group.

단계(404)에서, 일실시예에 따른 노드는 프리앰블 신호에 대한 응답으로서의 임의접속 응답 메시지를 수신할 수 있다. 이때, 프리앰블 식별 비트 수가 고정되어 있어 프리앰블 식별 번호가 공간 그룹에 따라 구분하기 어려울 수 있다. 일 측에 따르면, 노드는 임의접속 응답 메시지에 있는 프리앰블 식별 번호 및 시간 정렬 정보에 기초하여 노드에 대응하는 임의접속 응답 메시지를 검색할 수 있다. 일 측에 따르면, 시간 정렬 정보가 공간 그룹의 시간 정렬 정보 범위에 대응하는지 검사하여 자신의 임의접속 응답 메시지를 찾을 수 있다.At step 404, a node according to one embodiment may receive a random access response message as a response to the preamble signal. At this time, since the number of preamble identification bits is fixed, it may be difficult to distinguish the preamble identification numbers according to the space group. According to one aspect, a node may retrieve a random access response message corresponding to a node based on the preamble identification number and time alignment information in the random access response message. According to one aspect, it is possible to find its random access response message by checking whether the time alignment information corresponds to the time alignment information range of the spatial group.

도 5는 일실시예에 따른 기지국의 임의접속 수행 방법을 도시한 흐름도이다.5 is a flowchart illustrating a random access method of a base station according to an exemplary embodiment of the present invention.

단계(501)에서, 기지국은 셀 안에서 공간 그룹을 형성할 수 있다. 일 측에 따르면, 공간 그룹을 형성함으로써 셀 안에서 사용 가능한 프리앰블의 수를 증가시킬 수 있다. 이때, 공간 그룹은 기지국으로부터의 거리를 기초로 구분 지을 수 있다. 일 측에 따르면, 공간 그룹의 수는 기지국이 이용 가능한 루트 인덱스의 개수와 동일한 수로 결정할 수 있다. 다른 일 측에 따르면, 기지국은 공간 그룹에 속한 노드들의 임의접속 충돌 확률의 합을 최소화 시키면서 각 그룹간의 충돌 확률의 공평성을 유지하도록 공간 그룹의 그룹 영역의 거리를 설정할 수 있다.In step 501, the base station may form a space group within the cell. According to one aspect, the number of usable preambles in a cell can be increased by forming a space group. At this time, the space group can be classified based on the distance from the base station. According to one aspect, the number of spatial groups can be determined by a number equal to the number of root indexes available to the base station. According to another aspect, the base station may set the distance of the group region of the spatial group to minimize the probability of random access collision among the nodes belonging to the spatial group, while maintaining the fairness of the collision probability between the groups.

단계(502)에서, 기지국은 노드에 형성된 공간 그룹에 대한 공간 그룹 정보를 전송할 수 있다. 일 측에 따르면, 공간 그룹 정보는 공간 그룹의 그룹 영역 거리 및 루트 인덱스를 포함할 수 있다.In step 502, the base station may transmit space group information for the space group formed in the node. According to one aspect, the spatial group information may include a group region distance and a root index of a spatial group.

단계(503)에서, 기지국은 노드로부터 프리앰블 신호를 수신할 수 있다. 일실시예에 따르면, 기지국의 수신단은 이동된 기준 ZC 시퀀스를 가지고 프리앰블 신호를 검출할 수 있다. 여기서 이동된 기준 ZC 시퀀스는 기지국과 공간 그룹의 안쪽 경계 사이의 왕복 지연 시간만큼 이동시킨 기준 시퀀스들이다.In step 503, the base station may receive a preamble signal from the node. According to one embodiment, the receiving end of the base station can detect the preamble signal with the moved reference ZC sequence. The reference ZC sequence moved here is a reference sequence shifted by the round trip delay time between the base and the inner boundary of the space group.

단계(504)에서, 일실시예에 따른 기지국은 프리앰블 신호에 대응하는 임의접속 응답 메시지를 전송할 수 있다.In step 504, the base station in accordance with one embodiment may send a random access response message corresponding to the preamble signal.

도 6은 일실시예에 따른 임의접속을 수행하는 노드(600)의 구성을 도시한 도면이다. 일 측에 따른 노드는 단말 장치 또는 통신 처리 장치가 될 수 있다.6 is a diagram illustrating a configuration of a node 600 that performs random access according to an embodiment. The node according to one side may be a terminal apparatus or a communication processing apparatus.

도 6을 참조하면, 임의접속을 수행하는 노드는 그룹 정보 수신부(601), 식별부(602), 프리앰블 생성부(603), 전송부(603) 및 검색부(605)를 포함할 수 있다.6, the node for performing random access may include a group information receiving unit 601, an identifying unit 602, a preamble generating unit 603, a transmitting unit 603, and a searching unit 605.

일실시예에 따르면, 그룹 정보 수신부(601)는 기지국으로부터 생성된, 셀의 공간 그룹 정보를 수신할 수 있다. 일 측에 따르면 셀의 공간 그룹은, 셀의 기지국으로부터의 거리를 기초로 셀을 분할하여 생성될 수 있다.According to one embodiment, the group information receiving unit 601 can receive space group information of a cell generated from the base station. According to one aspect, a spatial group of cells can be generated by dividing a cell based on the distance of the cell from the base station.

일실시예에 따르면, 식별부(602)는 셀의 공간 그룹 정보를 기초로 자신이 속하는 공간 그룹을 식별할 수 있다. 일 측에 따르면, 노드는 셀의 기지국이 전송한 기준 신호 세기를 수신하고, 기준 신호 세기의 감쇄 정도에 따라 기지국과 노드 사이의 거리를 측정할 수 있다. 따라서, 식별부(602)는 기지국으로부터 수신한 공간 그룹 정보를 분석하여, 자신이 속한 공간 그룹을 식별할 수 있다.According to one embodiment, the identifying unit 602 can identify the group of spaces to which it belongs based on the space group information of the cell. According to one aspect, a node may receive a reference signal strength transmitted by a cell's base station and measure the distance between the base station and the node according to the degree of attenuation of the reference signal strength. Accordingly, the identifying unit 602 can analyze the space group information received from the base station and identify the space group to which the space group belongs.

일실시예에 따르면, 프리앰블 생성부(603)는 프리앰블 신호를 생성할 수 있다. 일 측에 따르면, 노드는 공간 그룹의 영역 거리를 이용하여 순환 이동 크기를 결정할 수 있다. 여기서 공간 그룹의 영역 거리는 공간 그룹의 안쪽 경계선으로부터 바깥쪽 경계선까지의 거리를 말한다. 일 측에 따르면 공간 그룹의 영역 거리는 전체 그룹의 임의접속 충돌 확률의 합을 최소화 시키면서 각 그룹간의 충돌 확률의 공평성을 유지하도록 기지국에서 미리 설정 될 수 있다. 일 측에 따르면 프리앰블 신호는 공간 그룹에 할당된 그룹 루트 인덱스 및 순환 이동 크기를 이용하여 생성할 수 있다.According to an embodiment, the preamble generator 603 may generate a preamble signal. According to one aspect, the node may determine the cyclic shift size using the region distance of the spatial group. Here, the space distance of the space group refers to the distance from the inner boundary to the outer boundary of the space group. According to one aspect, the region distance of the space group can be preset at the base station to maintain the fairness of the collision probability between each group while minimizing the sum of random access collision probabilities of the entire group. According to one aspect, the preamble signal can be generated using a group root index and a circular movement size allocated to a space group.

일실시예에 따르면, 전송부(603)는 프리앰블 생성부(603)에서 생성된 프리앰블 신호를 기지국에 전송할 수 있다.According to an embodiment, the transmitter 603 may transmit the preamble signal generated by the preamble generator 603 to the base station.

일실시예에 따르면, 검색부(605)는 프리앰블 신호에 대한 응답으로서 임의접속 응답 메시지를 수신할 수 있다. 이때, 프리앰블 식별 비트 수가 고정되어 있어 프리앰플 식별 번호가 공간 그룹에 따라 구분하기 어려울 수 있다. 일 측에 따르면, 검색부(605)는 임의접속 응답 메시지에 있는 프리앰블 식별 번호 및 시간 정렬 정보에 기초하여 노드에 대응하는 임의접속 응답 메시지를 검색할 수 있다. 일 측에 따르면, 검색부(605)는 시간 정렬 정보가 공간 그룹의 시간 정렬 정보 범위에 대응하는지 검사하여 자신의 임의접속 응답 메시지를 찾을 수 있다. 일실시예에 따르면, 상기 프리앰블 신호에 대한 응답으로서 유효한 임의접속 응답 메시지를 미리 정해진 수 만큼 수신하지 못한 경우, 상기 식별부에 상기 식별된 공간 그룹 대신 가장 근접한 거리의 이웃 공간 그룹을 상기 노드에 대응하는 공간 그룹으로 식별하도록 할 수 있다.According to one embodiment, the search unit 605 may receive a random access response message in response to the preamble signal. At this time, since the preamble identification bit number is fixed, it may be difficult to distinguish the preamble identification number according to the space group. According to one aspect, the search unit 605 can search for a random access response message corresponding to a node based on the preamble identification number and the time alignment information in the random access response message. According to one aspect, the searching unit 605 can search for the random access response message by checking whether the time alignment information corresponds to the time alignment information range of the spatial group. According to an embodiment of the present invention, when a predetermined number of valid random access response messages are not received as a response to the preamble signal, a neighboring space group of the nearest distance instead of the identified space group is associated with the node As shown in FIG.

도 7은 일실시예에 따른 임의접속을 수행하는 기지국의 구성을 도시한 도면이다.7 is a diagram illustrating a configuration of a base station that performs random access according to an embodiment.

일실시예에 따른 임의접속 절차를 수행하는 기지국은 공간 그룹 형성부(701), 공간 그룹 정보 전송부(702), 수신부(703) 및 임의접속 응답 메시지 전송부(704)를 포함할 수 있다.The base station that performs the random access procedure according to an embodiment may include a spatial grouping unit 701, a spatial group information transmitting unit 702, a receiving unit 703, and a random access response message transmitting unit 704.

일실시예에 따르면, 공간 그룹 형성부(701)는 셀 안에서 공간 그룹을 형성할 수 있다. 일 측에 따르면, 공간 그룹을 형성함으로써 셀 안에서 사용 가능한 프리앰블의 수를 증가시킬 수 있다. 이때, 공간 그룹은 기지국으로부터의 거리를 기초로 구분 지을 수 있다. 일 측에 따르면, 공간 그룹의 수는 기지국이 이용 가능한 루트 인덱스의 개수와 동일한 수로 결정할 수 있다. 다른 일 측에 따르면, 공간 그룹 형성부(701)는 공간 그룹에 속한 노드들의 임의접속 충돌 확률의 합을 최소화 시키면서 각 그룹간의 충돌 확률의 공평성을 유지하도록 공간 그룹의 그룹 영역의 거리를 설정할 수 있다.According to one embodiment, the space group forming unit 701 may form a space group in a cell. According to one aspect, the number of usable preambles in a cell can be increased by forming a space group. At this time, the space group can be classified based on the distance from the base station. According to one aspect, the number of spatial groups can be determined by a number equal to the number of root indexes available to the base station. According to another aspect, the space group forming unit 701 can set the distance of the group region of the space group so as to maintain the fairness of the collision probability between the respective groups while minimizing the sum of the random access collision probabilities of the nodes belonging to the space group .

일실시예에 따르면, 공간 그룹 정보 전송부(702)는 형성된 공간 그룹에 대한 공간 그룹 정보를 기지국의 셀에 속한 노드에 전송할 수 있다. 일 측에 따르면, 공간 그룹 정보는 공간 그룹의 그룹 영역 거리 및 루트 인덱스를 포함할 수 있다. 일실시예에 따르면, 노드는 공간 그룹 정보를 이용해서 자신이 속한 공간 그룹을 식별할 수 있다.According to an exemplary embodiment, the spatial group information transmitting unit 702 may transmit spatial group information for the formed spatial group to a node belonging to a cell of the base station. According to one aspect, the spatial group information may include a group region distance and a root index of a spatial group. According to one embodiment, a node may identify a group of spaces to which it belongs using spatial group information.

일실시예에 따르면, 수신부(601)는 노드로부터 프리앰블 신호를 수신할 수 있다.According to one embodiment, the receiver 601 may receive a preamble signal from a node.

일실시예에 따르면, 임의접속 응답 메시지 전송부(704)는 수신된 프리앰블 신호에 대응하는 임의접속 응답 메시지를 전송할 수 있다.According to one embodiment, the random access response message transmitter 704 may transmit a random access response message corresponding to the received preamble signal.

일실시예에 따른 공간 그룹 기반의 임의접속 방법을 이용할 경우, 셀 안에 수용 가능한 스마트 미터의 수를 기존 임의접속 방식에 비해 증가시킬 수 있다.The number of smart meters that can be accommodated in the cell can be increased as compared with the conventional random access method.

셀 반경이 2 km 인 경우와 4 km 인 두 가지 경우를 가정할 수 있다. 스마트 미터가 셀 전체에 고르게 분포 되어있고, 미터링 보고 주기(

)는 5분으로 가정할 수 있다. 먼저, 기존 임의접속 방식에서는 전체 64개의 프리앰블 중에 인간 대 인간 통신에는 58개의 프리앰블을, 기계 노드에게는 6개의 프리앰블을 사용하도록 설정할 수 있다. 일실시예에 따른 공간 그룹 기반의 임의접속 방식은 셀 반경이 2km인 경우에

,

의 그룹 영역 거리를 갖도록 설정할 수 있다. 따라서,

=49,

=64개의 총 113개의 프리앰블을 사용할 수 있으며, 이 중 인간 대 인간 통신에게 58개의 프리앰블을, 기계 노드에 55개의 프리앰블을 사용하도록 설정할 수 있다.Two cases can be assumed: the cell radius is 2 km and the case is 4 km. Smart meters are evenly distributed throughout the cell, and the metering reporting cycle (

) Can be assumed to be 5 minutes. First, in the existing random access scheme, it is possible to set 58 preambles for human-to-human communication and 6 preambles for the machine node among 64 preambles in total. The spatial group-based random access scheme according to an exemplary embodiment includes a case where a cell radius is 2 km

,

Can be set so as to have the group region distance. therefore,

= 49,

= 64 total 113 preambles. Of these, 58 preambles can be set for human-to-human communication and 55 preambles can be set for the machine node.

일실시예에 따른 공간 그룹 기반의 임의접속 방식은 셀 반경이 4km인 경우에

의 그룹 영역 거리를 갖도록 설정할 수 있다. 따라서,

개로 총 149개의 프리앰블 중 인간 대 인간 통신에게 58개의 프리앰블을, 기계 노드에 91개의 프리앰블을 사용하도록 설정할 수 있다.A spatial group-based random access scheme according to an exemplary embodiment is a scheme in which, when a cell radius is 4 km

Can be set so as to have the group region distance. therefore,

It is possible to set 58 preambles for human-to-human communication and 91 preambles for the machine node among the total 149 preambles.

도 8 및 도 9는 일실시예에 따라 공간 그룹 기반의 임의접속을 통한 효과를 설명하기 위한 그래프이다.FIGS. 8 and 9 are graphs illustrating the effect of random group-based random access according to one embodiment.

도 8은 총 노드 수가 30000대 일 때 기존 기술과 일실시예에 따른 공간 그룹 기반의 임의접속 기술에서의 충돌 확률의 차이를 나타낸 그래프이다. 도 8을 참조하면, 미터링 보고 주기(

)가 3분인 경우, 기존의 임의접속 기술(810)에서는 약 39%의 충돌 확률을 보여주고 있으나, 일실시예에 따른 공간 그룹 기반의 임의접속 기술에서는 기지국으로부터 반경 2Km 내의 제1 그룹의 경우(820)는 약 3%의 충돌 확률을 보여주고, 반경 2Km 내지 4Km 사이의 제2 그룹의 경우(830)는 약 2%의 충돌 확률을 보여준다. 여기서, 제2 그룹의 경우 제1 그룹의 경우보다 더 낮은 충돌 확률을 보여주는데, 이는 한 개 더 많은 루트 인덱스 사용으로 인해 33개의 프리앰블을 더 활용함에 따라 나타나는 결과이다.FIG. 8 is a graph illustrating a difference in collision probability between the conventional technology and the random group-based random access technique according to an embodiment when the total number of nodes is 30,000. Referring to FIG. 8, the metering reporting period (

) Is 3 minutes, the existing random access technology 810 shows a collision probability of about 39%. However, in the case of the random group access method according to the embodiment, in the case of the first group within a radius of 2 km from the base station 820 shows a collision probability of about 3%, and the second group case 830 with a radius of 2 Km to 4 Km shows a collision probability of about 2%. Here, in the case of the second group, the probability of collision is lower than in the case of the first group, which is a result of using more 33 preambles due to use of one more root index.

도 9는 채널 환경에 따른 평균 임의접속 지연시간을 나타내는 그래프이다. 도 9를 참조하면, 일실시예에 따른 공간 그룹 기반의 임의접속 기술의 경우(920) 임의접속 도착률이 증가하더라도 거의 일정한 시간의 평균 임의접속 지연 시간을 보여준다. 그러나, 기존의 임의접속 기술의 경우(910) 임의접속 도착률이 증가할 수록 임의접속 지연 시간은 지수적으로 증가한다. 따라서, 기존 기술의 임의접속 지연 시간이 그래프에서 포화되는 부분은 최대 임의접속 횟수에 도달했을 때까지 임의접속을 성공하지 못함을 의미하고, 임의접속 지연 시간은 무한히 증가한다.9 is a graph showing an average random access delay time according to a channel environment. Referring to FIG. 9, in the case of a spatial group-based random access technique according to an exemplary embodiment (920), an average random access delay time of a substantially constant time is shown even if the random access arrival rate increases. However, in the case of the existing random access technique (910), the random access delay time exponentially increases as the random access arrival rate increases. Therefore, the random access delay time of the existing technique saturates in the graph means that the random access is not successful until the maximum random access number is reached, and the random access delay time increases infinitely.

표 1은 미터링 보고 주기(

)가 5분인 경우에 세 가지 목표 충돌 확률에서의 수용 가능한 스마트 미터의 수이다.Table 1 shows the metering reporting cycle (

) Is five minutes, the number of acceptable smart meters at three target collision probabilities.

표 1을 참조하면, 3%의 충돌확률값을 가질 때, 일실시예에 따른 공간그룹 기반의 임의접속 기술은 2Km 셀 안에서 44500대의 스마트 미터를 수용할 수 있고, 4Km 셀 안에서 78200대의 스마트 미터를 수용할 수 있다. 그러나 기존의 임의접속 기술을 통해서는 단지 4900대의 스마트 미터만을 수용할 수 있다.Referring to Table 1, when having a probability of collision of 3%, the spatial group-based random access technique according to an embodiment can accommodate 44500 smart meters in 2Km cells and accommodate 78200 smart meters in 4Km cells. can do. However, with the existing random access technology, only 4900 smart meters can be accommodated.

따라서 일실시예에 따른 공간그룹 기반의 임의접속 기술을 통해서 더 많은 수의 스마트 미터를 더 낮은 충돌확률로 수용할 수 있다.Accordingly, a larger number of smart meters can be accommodated with a lower collision probability through a spatial group-based random access technique according to an embodiment.

도 10은 일실시예에 따른 공간 그룹 기반의 임의접속 방법에서 공간 그룹의 공유 영역을 설명하기 위해 도시한 도면이다.FIG. 10 is a view for explaining a shared area of a space group in a space group-based random access method according to an embodiment.

공간 그룹 기반의 임의 접속에서 노드는 기지국에서 받은 공간 그룹 정보와 상기 노드와 기지국 간의 거리 정보를 통해 노드가 속한 공간 그룹을 식별할 수 있다. 이때, 노드가 노드와 기지국 간의 거리를 측정할 때 오차가 발생할 수 있다. 일실시예에 따르면, 거리 정보의 오차에 의해 공간 그룹을 잘못 식별한 경우, 노드는 임의접속 장애를 겪을 수 있다. 이때, 공간 그룹을 잘못 식별한 노드는 프리앰블 전송 후에 임의접속 응답 메시지를 받지 못할 수 있다. 따라서, 임의접속 응답 메시지를 계속 수신 실패하는 것을 방지하기 위해 미리 정해진 수만큼의 프리앰블 신호에 대한 임의접속 응답 메시지를 수신하지 못한 경우, 가장 근접한 거리의 이웃 공간 그룹을 상기 노드에 대응하는 공간 그룹으로 식별하도록 할 수 있다. 일실시예에 따르면, N번의 임의접속 응답 메시지를 수신하지 못한 경우, 가장 근접한 이웃 공간 그룹으로 노드가 속한 공간 그룹을 변경하도록 설정할 수 있다.In a random group-based random access, a node can identify a space group to which a node belongs based on space group information received from the base station and distance information between the node and the base station. At this time, an error may occur when the node measures the distance between the node and the base station. According to one embodiment, if a spatial group is misidentified by an error in the distance information, the node may experience a random access failure. At this time, the node that misidentifies the space group may not receive the random access response message after the preamble transmission. Therefore, when a random access response message for a predetermined number of preamble signals is not received in order to prevent the continuous reception failure of the random access response message, the neighboring space group of the nearest distance is divided into a space group corresponding to the node . According to an embodiment, when the N random access response message is not received, the neighboring space group can be set to change the group of the space to which the node belongs.

노드가 추정한 노드와 기지국 간의 거리를

라고 할 때, 하기 수학식 12와 같이 나타낼 수 있다.The distance between the node and the base station estimated by the node

, The following equation (12) can be obtained.

여기서,

는 실제 노드와 기지국 간의 거리이고,

는 거리 추정 에러이다.here,

Is the distance between the actual node and the base station,

Is a distance estimation error.

거리 추정 에러(

)에 상관 없는 시스템을 위해 이웃하는 두 공간 그룹이 공유 거리(1030)만큼 중첩되는 공유 영역을 포함할 수 있다. 다시 말해, 셀의 공간 그룹은, 상기 공간 그룹 중 인접한 두 공간 그룹이 공유 거리만큼 중첩되는 공유 영역을 포함할 수 있다. 예를 들면, 그룹 1(1011)은 기지국부터 거리가 d₁(1021)인 원형의 영역이 될 수 있다. 이때, 그룹 1(1011)은 공유영역(1031)을 포함할 수 있다. 그룹 2(1012)는 그룹 1(1011)로부터 거리가 d₂(1022)인 도넛 모양의 영역이 될 수 있다. 이때, 그룹 2(1022)는 공유영역(1031) 및 공유영역(1032)를 포함할 수 있다. 그룹 3(1013)은 그룹 2(1012)로부터 거리가 d₃(1023)인 도넛 모양의 영역이 될 수 있다. 이때, 그룹 3(1023)은 공유영역(1032)을 포함할 수 있다. 즉, 그룹 1(1011)과 그룹 2(1012)는 공유영역(1031)을 공유하고 그룹 2(1012)와 그룹 3(1013)은 공유영역(1032)를 공유한다. 이때 공유영역의 공유 거리(1030)는 예를 들어 100m로 할 수 있다.Distance estimation error (

The system may include a shared area in which two neighboring space groups overlap by a shared distance 1030. [ In other words, the space group of the cell may include a shared area in which two adjacent space groups of the space group overlap by a common distance. For example, group 1 1011 may be a circular area with a distance d ₁ (1021) from the base station. At this time, the group 1 1011 may include a shared area 1031. Group 2 1012 may be a donut shaped area with a distance d ₂ (1022) from group 1 1011. At this time, the second group 1022 may include a shared area 1031 and a shared area 1032. Group 3 1013 may be a donut shaped area with a distance d ₃ (1023) from group 2 1012. At this time, the third group 1023 may include the shared area 1032. That is, the first group 1011 and the second group 1012 share the common area 1031, and the second group 1012 and the third group 1013 share the common area 1032. At this time, the shared distance 1030 of the shared area may be 100 m, for example.

도 10을 참조하면, 공유영역을 포함하는 공간그룹 기반 임의접속의 셀 모형이 개시된다. 기지국(1010)이 서비스하는 영역의 셀 반경은

(1020)이다. 일실시예에 따라 셀 반경

(1020)가 4km인 경우의 예가 개시될 수 있다. 기지국(1010)은 4km의 셀 반경을 고려하여 총 그룹 수

(1020),

(1022) 및

(1023)에 따라 제1 그룹, 제2 그룹 및 제3 그룹으로 나눌 수 있다. 여기서, 그룹 영역 거리는 공유 거리(1030)만큼 겹치도록 설정할 수 있다. 기지국(1010)은 3개의 루트 인덱스를 제1 그룹에게

(1011), 제2 그룹에게

(1012) 그리고 제3 그룹에게

(1013)을 각각 할당할 수 있다. 기지국은 정해진 그룹 영역 거리

와 그룹 루트 인덱스 정보

를 셀 전체 노드에게 방송할 수 있다. 여기서 노드는 단말 장치나 통신 처리 장치 등이 될 수 있다.Referring to FIG. 10, a cell model of a spatial group-based random access that includes a shared region is disclosed. The cell radius of the area served by the base station 1010 is

(1020). According to one embodiment,

An example of the case where the distance 1020 is 4 km may be disclosed. The base station 1010 calculates the total number of groups

(1020),

(1022) and

The first group, the second group, and the third group according to the first group 1023. Here, the group region distance can be set to overlap by the shared distance 1030. [ The base station 1010 sends three root indices to the first group

(1011), to the second group

(1012) and to the third group

(1013). The base station determines a predetermined group area distance

And group root index information

일실시예에 따르면, 노드는 기지국(1010)과의 거리를 기지국이 전송한 기준신호(Reference signal)의 세기를 통해 추정할 수 있다. 노드는 기지국(1010)이 전송한 공간 그룹 정보를 수신하여 그룹 영역 거리

(1021, 1022, 1023)와 그룹 루트 인덱스 정보

(1011, 1012, 1013)를 알 수 있다. 노드는 그룹 영역 거리를 통해 자신이 어느 그룹에 속해 있는 것을 인지할 수 있다. 즉, 노드는 기지국이 전송한 기준 신호의 세기를 통해 기지국으로부터의 거리를 측정하고, 상기 측정된 거리와 수신한 공간 그룹 정보를 이용하여 노드가 속한 공간 그룹을 식별할 수 있다. 일실시예에 따르면, 노드의 기지국으로부터의 거리는 GPS를 이용하여 구할 수도 있다. 다른 일실시예에 따르면, 노드의 기지국으로부터의 거리는 고정된 노드(fixed node)에 미리 입력 해놓은 거리 정보를 이용하여 구할 수도 있다. 여기서 노드의 기지국으로부터의 거리를 구하는 방법은 본 명세서에 기재된 방법 외에도 다양한 방법을 이용할 수 있으며, 상기된 방법에 한정되지 않는다.According to one embodiment, the node may estimate the distance from the base station 1010 through the strength of a reference signal transmitted by the base station. The node receives the space group information transmitted by the base station 1010,

(1021, 1022, 1023) and group root index information

(1011, 1012, 1013). The node can recognize which group it belongs to via the group region distance. That is, the node measures the distance from the base station based on the strength of the reference signal transmitted by the base station, and identifies the space group to which the node belongs by using the measured distance and the received space group information. According to one embodiment, the distance of the node from the base station may be obtained using GPS. According to another embodiment, the distance of the node from the base station may be obtained by using previously input distance information to a fixed node. Here, the method of determining the distance from the base station of the node may use various methods other than the method described in this specification, and is not limited to the above-described method.

공유 거리(1030)를 설정함으로써 거리 추정 에러(

)로 인해 자신의 공간 그룹 식별에 실패하였다고 하더라도 공유 영역(1031, 1032) 안에 있는 노드는 문제 없이 임의접속을 수행할 수 있다.By setting the shared distance 1030,

, The nodes in the shared

areas

1031 and 1032 can perform random access without fail even if their own space group identification fails.

도 11 및 도12는 일실시예에 따라 거리 추정 에러를 반영한 공간 그룹 기반의 임의접속을 통한 효과를 설명하기 위한 그래프이다.FIGS. 11 and 12 are graphs illustrating an effect of random group-based random access that reflects distance estimation errors according to an embodiment.

노드와 기지국 사이의 거리 측정 에러는 정규분포를 따른다(

). 일실시예에 따르면, 셀 거리 d는 2km, 임의접속 률

은 5분, 총 노드 수는 3만개, 임의접속 응답 제한 수(N)는 3으로 가정할 수 있다. 이 때, 거리 추정 에러(

)를 증가시키면서 충돌 확률과 임의접속 지연 시간의 성능을 측정할 수 있다.Distance measurement errors between node and base station follow a normal distribution (

). According to one embodiment, the cell distance d is 2 km, the random access rate

5 minutes, total number of nodes is 30,000, and random access response limit number (N) is 3. At this time, the distance estimation error (

), The performance of collision probability and random access delay time can be measured.

도 11을 참조하면, 공유 공간 그룹을 설정하지 않은 경우에 공간 그룹 기반의 임의접속을 통한 효과를 알 수 있다. 공간 그룹 기반의 임의접속이 아닌 종래의 임의접속의 경우(1101) 거리 추정 에러에 관계 없이 임의접속 지연 시간이 일정한 것을 확인할 수 있다. 그룹 1에 속한 노드의 경우(1102) 거리 추정 오차가 클수록 임의접속 지연 시간이 증가하는 것을 확인할 수 있다. 그러나 그룹 2에 속한 노드의 경우(1103)는 거리 추정 오차에 관계없이 임의접속 지연 시간이 일정한 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 11, when the shared space group is not set, the effect of the random group based random access can be known. It can be confirmed that the random access delay time is constant irrespective of the distance estimation error (1101) in the case of the conventional random access other than the random group based random access. In the case of a node belonging to group 1 (1102), it can be seen that the random access delay time increases as the distance estimation error increases. However, in the case of the node belonging to the group 2 (1103), it can be confirmed that the random access delay time is constant regardless of the distance estimation error.

도 12를 참조하면, 공유 공간 그룹을 설정한 경우에 공간 그룹 기반의 임의접속을 통한 효과를 알 수 있다. 공간 그룹 기반의 임의접속이 아닌 종래의 임의접속의 경우(1201) 거리 추정 에러에 관계 없이 임의접속 지연 시간이 일정한 것을 확인할 수 있다. 그룹 1에 속한 노드의 경우(1202)와 그룹 2에 속한 노드의 경우(1203)에도 거리 추정 오차에 큰 관계없이 임의접속 지연 시간이 일정한 것을 확인할 수 있다. 이를 통해, 공유 공간 그룹을 설정하여 공간 그룹 기반의 임의접속 방법을 이용한 경우 거리 추정 에러가 발생하더라도 성능의 감소가 없음을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 12, when the shared space group is set, the effect of the random group based random access can be known. It can be confirmed that the random access delay time is constant irrespective of the distance estimation error (1201) in the case of the conventional random access other than the random group based random access. It can be confirmed that the random access delay time is constant regardless of the distance estimation error in the case of the node belonging to the group 1 (1202) and the case of the node belonging to the group 2 (1203). Through this, we can confirm that there is no decrease in performance even if a distance estimation error occurs when a random access method based on a space group is used by setting a shared space group.

실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.The method according to an embodiment may be implemented in the form of a program command that can be executed through various computer means and recorded in a computer-readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, and the like, alone or in combination. The program instructions to be recorded on the medium may be those specially designed and configured for the embodiments or may be available to those skilled in the art of computer software. Examples of computer-readable media include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tape; optical media such as CD-ROMs and DVDs; magnetic media such as floppy disks; Magneto-optical media, and hardware devices specifically configured to store and execute program instructions such as ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include machine language code such as those produced by a compiler, as well as high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like. The hardware devices described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the embodiments, and vice versa.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. For example, it is to be understood that the techniques described may be performed in a different order than the described methods, and / or that components of the described systems, structures, devices, circuits, Lt; / RTI > or equivalents, even if it is replaced or replaced.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.
Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents to the claims are also within the scope of the following claims.

Claims

A method for a node to perform a random access procedure to a base station,
Receiving space group information of a cell generated from the base station;
Identifying a spatial group corresponding to the node based on spatial group information of the cell;
Generating a preamble signal and transmitting the preamble signal to the base station; And
Receiving a random access response message as a response to the preamble signal
Lt; / RTI >
Generating the preamble signal and transmitting the preamble signal to the base station,
Determining a cyclic shift size using an area distance of the space group; And
Generating a preamble using the group root index and the circular movement size allocated to the space group
The method comprising the steps of:

The method according to claim 1,
The space group of the cells may include,
Generated based on the distance of the cell from the base station
The method comprising:

3. The method of claim 2,
The space group of the cells may include,
And two adjacent space groups among the space groups include a shared area overlapping by a shared distance
The method comprising:

The method according to claim 1,
Wherein identifying a spatial group corresponding to the node comprises:
Receiving a reference signal transmitted by a base station of the cell;
Measuring a distance from the base station to the node according to a degree of attenuation of the reference signal strength; And
Identifying space group information corresponding to the node from the space group information received from the base station
The method comprising the steps of:

delete

The method according to claim 1,
Wherein the receiving the random access response message comprises:
Retrieving a random access response message corresponding to the node based on the preamble identification number and the timing alignment information in the random access response message
The method comprising the steps of:

The method according to claim 6,
Wherein the step of retrieving the random access response message comprises:
Searching for the random access response message in which the time alignment information corresponds to a time alignment information range of the space group
The method comprising the steps of:

The method according to claim 1,
Wherein receiving a random access response message as a response to the preamble signal comprises:
Identifying a neighboring spatial group of the closest distance as a spatial group corresponding to the node if a random access response message for a predefined number of preamble signals is not received
The method comprising the steps of:

A method for a base station to perform a random access procedure with a node,
Forming a space group in a cell of the base station;
Transmitting the formed space group information to the node;
Receiving a preamble signal from the node; And
Transmitting a random access response message corresponding to the preamble signal
Lt; / RTI >
Wherein the space group information includes:
The group region distance and the root index
Wherein the random access is performed by the base station.

10. The method of claim 9,
The step of forming a space group in a cell of the base station comprises:
Forming a space group based on a distance from the base station
Wherein the random access is performed by the base station.

11. The method of claim 10,
The space group of the cells may include,
And two adjacent space groups among the space groups include a shared area overlapping by a shared distance
The method comprising the steps of:

11. The method of claim 10,
The step of forming a space group in a cell of the base station comprises:
Determining a number of spatial groups equal in number to the number of root indices available to the base station; And
Setting a distance of a group region of the space group to minimize a sum of random access collision probabilities of nodes belonging to the space group and maintaining fairness of a collision probability between the groups;
Wherein the random access is performed by the base station.

delete

A node for performing a random access procedure to a base station,
A group information receiving unit configured to receive space group information of a cell formed from the base station;
An identification unit for identifying a space group corresponding to the node;
A preamble generator for generating a preamble signal;
A transmitting unit for transmitting the generated preamble to the base station; And
A search unit for searching for a random access response message valid as a response to the preamble signal,
Lt; / RTI >
Wherein the preamble generator comprises:
Wherein a random access size is determined using the space distance of the space group, and a preamble is generated using the group root index and the circular movement size allocated to the space group.

15. The method of claim 14,
Wherein,
Wherein the base station receives the reference signal strength transmitted by the base station of the cell and measures the distance from the base station to the node according to the degree of attenuation of the reference signal strength, To identify space group information
A random access node.

delete

15. The method of claim 14,
The search unit may search,
When a predetermined number of valid random access response messages are not received as a response to the preamble signal, the identification unit identifies a neighboring space group having a closest distance instead of the identified space group as a space group corresponding to the node To do
And a random access node.

15. The method of claim 14,
The search unit may search,
A random access response message corresponding to the node is retrieved using the preamble identification number and the timing alignment information in the random access response message
A random access node.

A base station for performing a random access procedure with a node,
A space group forming unit forming a space group in a cell of the base station;
A space group information transmission unit for transmitting the space group information formed in the node;
A receiving unit for receiving a preamble signal from the node; And
A random access response message transmission unit for transmitting a random access response message corresponding to the preamble signal,
Lt; / RTI >
Wherein the space group information includes:
The group region distance and the root index
The base station performing random access.