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KR20170082763A - Method and apparatus for controlling random access based on compressed sensing - Google Patents

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KR20170082763A
KR20170082763A KR1020160001937A KR20160001937A KR20170082763A KR 20170082763 A KR20170082763 A KR 20170082763A KR 1020160001937 A KR1020160001937 A KR 1020160001937A KR 20160001937 A KR20160001937 A KR 20160001937A KR 20170082763 A KR20170082763 A KR 20170082763A
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South Korea
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random access
sequence
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preamble
user terminals
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서효운
이승현
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한국과학기술원
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Abstract

압축 센싱을 이용한 랜덤 액세스 제어 방법 및 장치가 개시된다. 기지국에 속하는 복수의 사용자 단말들을 대상으로 압축 센싱을 이용하여 랜덤 액세스를 제어하는 방법은, 다중 접속을 요청한 복수의 사용자 단말들 각각을 식별하기 위한 비직교 시퀀스들(sequence)을 포함하는 시퀀스 행렬을 생성하는 단계, 상기 복수의 사용자 단말들 각각에 상기 시퀀스 행렬에 포함된 서로 다른 시퀀스를 할당하는 단계, 상기 복수의 사용자 단말들 중 적어도 하나의 단말로부터 랜덤 액세스를 요청하는 프리앰블(preamble)에 해당하는 시퀀스를 수신하는 단계, 및 수신된 상기 시퀀스에 기초하여 랜덤 액세스를 요청한 사용자 단말에 랜덤 액세스가 완료되었음을 나타내는 메시지를 전달하는 단계를 포함할 수 있다.A random access control method and apparatus using compression sensing are disclosed. A method for controlling random access using a plurality of user terminals belonging to a base station by using compression sensing includes a sequence matrix including non-orthogonal sequences for identifying each of a plurality of user terminals requesting multiple accesses Assigning a different sequence included in the sequence matrix to each of the plurality of user terminals, generating a sequence corresponding to a preamble requesting random access from at least one of the plurality of user terminals, And transmitting a message indicating that the random access is completed to the user terminal requesting the random access based on the received sequence.

Description

압축 센싱을 이용한 랜덤 액세스 제어 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR CONTROLLING RANDOM ACCESS BASED ON COMPRESSED SENSING}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a random access control method and apparatus using compression sensing,

본 발명은 무선 통신 시스템에서 복수의 사용자 단말들이 다중 접속을 할 때 발생하는 충돌을 회피하는 기술에 관한 것이다.The present invention relates to a technique for avoiding a collision that occurs when a plurality of user terminals make multiple connections in a wireless communication system.

과학 기술이 급속도로 변화함에 따라, 과학기술의 발전은 일상 생활 환경 속에서 곳곳이 적용되고 있다. 특히, 스마트폰(smart phone), 태블릿(tablet) PC, 블루투스(Bluetooth) 기기 등이 많은 사용자에게 이용되는 데 큰 기여를 하고 있으며, 사용자들이 다양한 단말 장치들을 이용함에 따라 무선 통신의 기술들도 괄목할 만한 발전을 이루었다. 예를 들어, 유비쿼터스(Ubiquitous), M2M(Machine to Machine), 사물인터넷(Internet Of Things: IOT) 등의 분야에서 다양한 무선 통신 기술이 이용되고 있다.As science and technology change rapidly, the development of science and technology has been applied in daily life environment. Particularly, smart phones, tablet PCs, Bluetooth devices, and the like are contributing to many users, and as users use various terminal devices, the technologies of wireless communication are remarkable. It has made a remarkable development. For example, various wireless communication technologies have been used in fields such as Ubiquitous, M2M (Machine to Machine), and Internet Of Things (IOT).

특히, 무선 통신 시스템에서는 복수의 사용자 단말들이 동시에 접속하고, 데이터 전송 시 발생하는 여러 문제점들이 존재한다. 예를 들어, 동시에 여러 단말들이 통신함에 따라 각 단말에서의 간섭신호가 증가하게 되고, 결국 송신 신호의 크기가 간섭 신호와 잡음에 비해 상대적으로 낮은 비율로 수신되게 된다. 이로 인해, 정보전송의 성공 확률이 낮아지는 문제가 발생한다. Particularly, in a wireless communication system, a plurality of user terminals are connected at the same time, and various problems occur in data transmission. For example, as a plurality of terminals simultaneously communicate, the interference signal increases at each terminal. As a result, the size of the transmission signal is received at a relatively low rate as compared with the interference signal and noise. This causes a problem that the probability of success of the information transmission is lowered.

또한, IEEE 802.11, IEEE 802.16, IEEE 802.15 기반의 무선 통신 시스템의 경우, 각 단말들이 데이터를 전송하기 전에 접속을 위한 경쟁 접속 구간에서 충돌될 확률이 높아지고, 결국, 다중 접속 지연 시간을 증가시키는 문제가 발생한다. 특히, 초기 접속 지연 시간은 정보의 중요도에 따라 처리하기 위해서 가능한 낮출 필요가 있다. 예를 들어, IEEE 802.11에서는 CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoid)를 기반으로 초기 접속 지연 시간을 감소시킨다. 즉, 데이터를 전송하기 전에 RTS/CTS(Request To Send/Clear To Send) 신호를 보냄으로써 충돌을 회피한다. LTE(Long Term Evolution)에서는 접속하는 채널과 데이터를 보내는 채널을 분리하여 랜덤 액세스(Random Access)를 수행함으로써 다중 접속에 따른 충돌을 회피한다.In the IEEE 802.11, IEEE 802.16, and IEEE 802.15 based wireless communication systems, there is a high probability that the terminals collide with each other in a contention access interval before data transmission, Occurs. In particular, it is necessary to lower the initial access delay time as much as possible in order to process it according to the importance of the information. For example, IEEE 802.11 reduces initial access delay time based on CSMA / CA (Carrier Sense Multiple Access / Collision Avoid). In other words, it avoids collision by sending a RTS / CTS (Request To Send / Clear To Send) signal before transmitting data. In LTE (Long Term Evolution), a channel to be connected is separated from a channel to which data is transmitted to perform random access, thereby avoiding collision due to multiple access.

이처럼, CSMA/CA 또는 RTS/CTS를 이용하여 다중접속에 따른 충돌을 어느 정도 회피 가능했으나, 사물인터넷(IoT) 및 M2M과 같이 무수히 많은 사용자 단말들이 동시에 접속하는 경우, 데이터를 전송하는 단말들 간의 충돌을 회피하는데 한계가 존재한다. 예를 들어, LTE의 경우, 사용자 단말은 프리앰블(preamble) 64개 중 하나를 임의로 선택하여 기지국으로의 접속을 시도한다. 이때, 동시에 접속을 시도하는 사용자 단말들이 30개 이상인 경우, 각 단말에서 동일한 프리앰블이 선택될 확률이 높아진다. 이로 인해, 최소한 하나 이상의 단말에서 충돌을 회피하기 어려우며, 결국 다중접속 지연시간을 길게 늘리는 요인이 된다.In this way, it is possible to avoid some collisions due to multiple accesses using CSMA / CA or RTS / CTS. However, when a large number of user terminals simultaneously access the Internet (IoT) and M2M, There is a limit to avoiding collisions. For example, in the case of LTE, the user terminal arbitrarily selects one of 64 preambles to attempt connection to the base station. At this time, when there are 30 or more user terminals attempting to access at the same time, the probability that the same preamble is selected in each terminal increases. As a result, it is difficult for at least one terminal to avoid a collision, resulting in a long increase in the multiple access delay time.

따라서, 64개의 제한된 프리앰블을 이용하지 않고도 사물인터넷, M2M 등의 무선 통신 환경에서 다중 접속으로 인한 충돌을 회피하는 기술이 요구된다. Therefore, there is a need for a technique for avoiding collision due to multiple access in a wireless communication environment such as Internet of Things, M2M, etc. without using 64 restricted preambles.

[1] G. Bianchi, "Performance analysis of the IEEE 802.11 distributed coordination function," IEEE J. Sel. Areas Communication., vol. 18, no. 3, pp. 535-547, Mar. 2000.[1] G. Bianchi, "Performance analysis of the IEEE 802.11 distributed coordination function," IEEE J. Sel. Areas Communication., Vol. 18, no. 3, pp. 535-547, Mar. 2000. [2] A. K. Fletcher, S. Rangan, and V. K. Goyal, "A sparsity detection framework for on-off random access channels," in Proc. IEEE ISIT, Seoul, Korea, Jun./Jul. 2009, pp. 169-173.[2] A. K. Fletcher, S. Rangan, and V. K. Goyal, "A sparsity detection framework for on-off random access channels," Proc. IEEE ISIT, Seoul, Korea, Jun./Jul. 2009, pp. 169-173. [3] M. J. Wainwright, "Sharp thresholds for high-dimensional and noisy sparsity recovery using l1-constrained quadratic programming," IEEE Trans. Inf. Theory, vol. 55, no. 5, pp. 2183-2202, May 2009.[3] M. J. Wainwright, "Sharp thresholds for high-dimensional and noisy sparsity recovery using l1-constrained quadratic programming," IEEE Trans. Inf. Theory, vol. 55, no. 5, pp. 2183-2202, May 2009. [4] J. P. Hong, W. Choi, B.D. Rao, "Sparsity controlled random multiple access with compressed sensing," IEEE Trans. Wireless Communications, vol. 14, no. 2, pp. 998-1010, Feb. 2015.[4] J. P. Hong, W. Choi, B.D. Rao, "Sparsity controlled random multiple access with compressed sensing," IEEE Trans. Wireless Communications, vol. 14, no. 2, pp. 998-1010, Feb. 2015.

본 발명은 무선 통신 환경에서 무수히 많은 사용자 단말들이 동시에 기지국에 접속을 요청하더라도 단말들 간의 충돌을 회피하는 기술에 관한 것이다.The present invention relates to a technique for avoiding collision between terminals even when a large number of user terminals simultaneously request a connection to a base station in a wireless communication environment.

또한, 본 발명은, 접속 요청을 위해 사용자 단말에서 기지국으로 프리앰블을 전송하는 채널인 물리 랜덤 액세스 채널(Physical Random Access Channel, PRACH)의 주기를 접속 요청한 사용자의 수에 따라 동적으로 설정하는 기술에 관한 것이다.The present invention also relates to a technique for dynamically setting a period of a Physical Random Access Channel (PRACH), which is a channel for transmitting a preamble from a user terminal to a base station for a connection request, according to the number of users requesting connection will be.

기지국에 속하는 복수의 사용자 단말들을 대상으로 압축 센싱을 이용하여 랜덤 액세스를 제어하는 방법은, 다중 접속을 요청한 복수의 사용자 단말들 각각을 식별하기 위한 비직교 시퀀스들(sequence)을 포함하는 시퀀스 행렬을 생성하는 단계, 상기 복수의 사용자 단말들 각각에 상기 시퀀스 행렬에 포함된 서로 다른 시퀀스를 할당하는 단계, 상기 복수의 사용자 단말들 중 적어도 하나의 단말로부터 랜덤 액세스를 요청하는 프리앰블(preamble)에 해당하는 시퀀스를 수신하는 단계, 및 수신된 상기 시퀀스에 기초하여 랜덤 액세스를 요청한 사용자 단말에 랜덤 액세스가 완료되었음을 나타내는 메시지를 전달하는 단계를 포함할 수 있다.A method for controlling random access using a plurality of user terminals belonging to a base station by using compression sensing includes a sequence matrix including non-orthogonal sequences for identifying each of a plurality of user terminals requesting multiple accesses Assigning a different sequence included in the sequence matrix to each of the plurality of user terminals, generating a sequence corresponding to a preamble requesting random access from at least one of the plurality of user terminals, And transmitting a message indicating that the random access is completed to the user terminal requesting the random access based on the received sequence.

일측면에 따르면, 상기 시퀀스 행렬에 포함된 서로 다른 시퀀스를 할당하는 단계는, 상기 시퀀스 행렬에 포함된 시퀀스들 중 컬럼(column) 별 시퀀스를 각 사용자 단말에 할당할 수 있다.According to an aspect of the present invention, the step of allocating different sequences included in the sequence matrix may allocate a column-by-column sequence to each user terminal among the sequences included in the sequence matrix.

다른 측면에 따르면, 상기 랜덤 액세스가 완료되었음을 나타내는 메시지를 전달하는 단계는, 상기 복수의 사용자 단말들 중 동시에 랜덤 액세스를 요청한 단말의 수가 기정의된 임계값 미만이면, 단말의 채널 정보에 기초하여 복수의 사용자 단말들 중 상기 랜덤 액세스를 요청하는 프리앰블을 전송한 단말을 결정할 수 있다.According to another aspect of the present invention, the step of transmitting a message indicating that the random access is completed may include: when a number of terminals simultaneously requesting random access among the plurality of user terminals is less than a predetermined threshold value, The mobile station can determine the terminal that transmitted the preamble requesting the random access.

또 다른 측면에 따르면, 상기 시퀀스 행렬에 포함된 각 벡터들은 가우시안 분포(Gaussian Distribution)를 따르는 랜덤 변수일 수 있다.According to another aspect, each vector included in the sequence matrix may be a random variable following a Gaussian distribution.

또 다른 측면에 따르면, 상기 랜덤 액세스가 완료되었음을 나타내는 메시지는, RRC 연결 설정(Radio Resource Control Connection Setup) 메시지를 나타낼 수 있다.According to another aspect, the message indicating that the random access is completed may indicate a Radio Resource Control Connection Setup message.

또 다른 측면에 따르면, 상기 시퀀스 행렬에 포함된 서로 다른 시퀀스를 할당하는 단계는, 상기 랜덤 액세스를 요청하는 사용자 단말의 수에 기초하여 물리 랜덤 액세스 채널(Physical Random Access Channel)의 시간 주기를 동적으로 제어하고, 상기 프리앰블(preamble)에 해당하는 시퀀스를 수신하는 단계는, 상기 물리 랜덤 액세스 채널을 통해 상기 프리앰블에 해당하는 시퀀스를 수신할 수 있다.According to another aspect of the present invention, the step of allocating the different sequences included in the sequence matrix includes: dynamically allocating a time period of a physical random access channel based on the number of user terminals requesting the random access And the step of receiving the sequence corresponding to the preamble may receive the sequence corresponding to the preamble through the physical random access channel.

또 다른 측면에 따르면, 상기 랜덤 액세스를 요청하는 프리앰블(preamble)에 해당하는 시퀀스를 수신하는 단계는, 상기 랜덤 액세스를 요청하는 프리앰블(preamble)에 해당하는 시퀀스를 요청한 사용자 단말에서 접속 충돌이 발생함에 따라, 기정의된 백오프(backoff time) 시간 이후에 해당 사용자 단말로부터 상기 프리앰블에 해당하는 시퀀스를 다시 수신할 수 있다.According to another aspect of the present invention, the step of receiving a sequence corresponding to a preamble requesting the random access may include a step of generating a connection conflict in a user terminal requesting a sequence corresponding to a preamble requesting the random access Accordingly, the user terminal can receive the sequence corresponding to the preamble again after the predetermined backoff time.

복수의 사용자 단말들을 대상으로 압축 센싱을 이용하여 랜덤 액세스를 제어하는 랜덤 액세스 제어 장치는, 다중 접속을 요청한 복수의 사용자 단말들 각각을 식별하기 위한 비직교 시퀀스들(sequence)을 포함하는 시퀀스 행렬을 생성하는 행렬 생성부, 상기 복수의 사용자 단말들 각각에 상기 시퀀스 행렬에 포함된 서로 다른 시퀀스를 할당하는 시퀀스 할당부, 및 상기 복수의 사용자 단말들 중 적어도 하나의 단말로부터 랜덤 액세스를 요청하는 프리앰블(preamble)에 해당하는 시퀀스를 수신하고, 수신된 상기 시퀀스에 기초하여 랜덤 액세스를 요청한 사용자 단말에 랜덤 액세스가 완료되었음을 나타내는 메시지를 전달하는 정보 송수신부를 포함할 수 있다.A random access control apparatus for controlling random access using compression sensing for a plurality of user terminals includes a sequence matrix including non-orthogonal sequences for identifying each of a plurality of user terminals requesting multiple accesses, A sequence allocator for allocating different sequences included in the sequence matrix to each of the plurality of user terminals, and a preamble for requesting random access from at least one of the plurality of user terminals and an information transmitting and receiving unit for receiving a sequence corresponding to the preamble and transmitting a message indicating that the random access is completed to the user terminal requesting the random access based on the received sequence.

일측면에 따르면, 상기 시퀀스 할당부는, 상기 시퀀스 행렬에 포함된 시퀀스들 중 컬럼(column) 별 시퀀스를 각 사용자 단말에 할당할 수 있다.According to an aspect of the present invention, the sequence assignment unit may assign a column-by-column sequence to each user terminal among sequences included in the sequence matrix.

다른 측면에 따르면, 상기 정보 송수신부는, 상기 복수의 사용자 단말들 중 동시에 랜덤 액세스를 요청한 단말의 수가 기정의된 임계값 미만이면, 단말의 채널 정보에 기초하여 복수의 사용자 단말들 중 상기 랜덤 액세스를 요청하는 프리앰블을 전송한 단말을 결정할 수 있다.According to another aspect of the present invention, when the number of terminals simultaneously requesting random access among the plurality of user terminals is less than a predetermined threshold value, the information transmitting and receiving unit transmits the random access among a plurality of user terminals based on channel information of the terminal It is possible to determine the terminal that transmitted the requesting preamble.

또 다른 측면에 따르면, 상기 시퀀스 할당부는, 상기 랜덤 액세스를 요청하는 사용자 단말의 수에 기초하여 물리 랜덤 액세스 채널(Physical Random Access Channel)의 시간 주기를 동적으로 제어하고, 상기 정보 송수신부는, 상기 물리 랜덤 액세스 채널을 통해 상기 프리앰블에 해당하는 시퀀스를 수신할 수 있다.According to another aspect, the sequence allocating unit dynamically controls a time period of a physical random access channel based on the number of user terminals requesting the random access, and the information transmitting / And can receive the sequence corresponding to the preamble through the random access channel.

또 다른 측면에 따르면, 상기 정보 송수신부는, 상기 랜덤 액세스를 요청하는 프리앰블(preamble)에 해당하는 시퀀스를 요청한 사용자 단말에서 접속 충돌이 발생함에 따라, 기정의된 백오프(backoff time) 시간 이후에 해당 사용자 단말로부터 상기 프리앰블에 해당하는 시퀀스를 다시 수신할 수 있다.According to another aspect of the present invention, the information transmitting and receiving unit may transmit the random access request to the user terminal after requesting a sequence corresponding to a preamble requesting the random access, And the sequence corresponding to the preamble can be received again from the user terminal.

본 발명의 실시예들에 따르면, 압축 센싱을 이용하여 랜덤 액세스를 제공함으로써, 무선 통신 환경에서 무수히 많은 사용자 단말들이 동시에 기지국에 접속을 요청하더라도 다중 접속으로 인한 단말들 간의 충돌 확률을 감소시키고, 평균 다중접속 처리 지연 시간을 감소시킬 수 있다.According to embodiments of the present invention, by providing random access using compression sensing, even when a myriad of user terminals simultaneously request a connection to a base station in a wireless communication environment, the probability of collision between terminals due to multiple access is reduced, Thereby reducing the multiple connection processing delay time.

또한, 본 발명은, 접속 요청을 위해 사용자 단말에서 기지국으로 프리앰블을 전송하는 채널인 물리 랜덤 액세스 채널(Physical Random Access Channel, PRACH)의 주기를 접속 요청한 사용자의 수에 따라 동적으로 설정함으로써, 접속 지연 시간을 감소시킬 수 있다.In addition, the present invention dynamically sets a period of a Physical Random Access Channel (PRACH), which is a channel for transmitting a preamble from a user terminal to a base station for a connection request, according to the number of users requesting connection, Time can be reduced.

도 1은 본 발명의 일실시예에 있어서, 기지국 및 기지국에 속하는 복수의 사용자 단말들을 나타낸 도면이다.
도 2는 기지국과 복수의 사용자 단말들 간의 LTE 랜덤 액세스 제어를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 있어서, 압축 센싱을 이용하여 랜덤 액세스를 제어하는 동작을 설명하기 위해 제공되는 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 있어서, 랜덤 액세스 제어 장치의 구성을 도시한 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 있어서, 기지국과 복수의 사용자 단말들 간의 랜덤 액세스가 압축 센싱을 이용하여 제어되는 네트워크 환경을 나타내는 도면이다.
1 is a diagram illustrating a plurality of user terminals belonging to a base station and a base station in an embodiment of the present invention.
2 is a diagram illustrating LTE random access control between a base station and a plurality of user terminals.
3 is a flowchart provided for explaining an operation of controlling random access using compression sensing, in an embodiment of the present invention.
4 is a block diagram showing a configuration of a random access control apparatus according to an embodiment of the present invention.
5 is a diagram illustrating a network environment in which random access between a base station and a plurality of user terminals is controlled using compression sensing, according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명은 압축 센싱을 이용하여 랜덤 액세스(Random Access)를 제어하는 기술에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 CSMA/CA 기반으로 랜덤 액세스를 수행하는 것이 아닌, 압축 센싱을 이용하여 사용자 단말들을 식별하는 시퀀스들을 이용함으로써, 무수히 많은 사용자 단말들에서 기지국으로 랜덤 액세스를 동시에 요청하더라도 다중 접속에 따른 충돌을 회피하는 기술에 관한 것이다. The present invention relates to a technology for controlling random access using compression sensing. In particular, the present invention utilizes sequences for identifying user terminals using compression sensing rather than performing random access based on CSMA / CA, so that even if a large number of user terminals simultaneously request random access to a base station, To a technique for avoiding collision.

또한, 본 발명은 랜덤 액세스를 요청하기 위해 프리앰블(Preamble)을 전송하는 채널인 물리 랜덤 액세스 채널(Physical Random Access Channel, PRACH)을 주기적으로 이용하는 것이 아니라, 접속하고자 하는 사용자 단말의 수에 기초하여 PRACH의 주기를 동적으로 변경하는 기술에 관한 것이다. In addition, the present invention does not periodically use a physical random access channel (PRACH), which is a channel for transmitting a preamble, to request random access, but instead uses a PRACH To a technique for dynamically changing the period of a frame.

본 발명의 실시예들에서, 랜덤 액세스를 요청한 복수의 사용자 단말들 간의충돌이 감소하도록 압축 센싱을 이용하여 랜덤 액세스 제어를 수행하는 랜덤 액세스 제어 장치는 기지국에 의해 수행될 수 있다. In embodiments of the present invention, a random access control apparatus that performs random access control using compression sensing so that collision between a plurality of user terminals requesting random access is reduced can be performed by the base station.

도 1은 본 발명의 일실시예에 있어서, 기지국 및 기지국에 속하는 복수의 사용자 단말들을 나타낸 도면이다. 도 1에서, 기지국(101)은 랜덤 액세스 제어 장치를 나타낼 수 있다.1 is a diagram illustrating a plurality of user terminals belonging to a base station and a base station in an embodiment of the present invention. 1, the base station 101 may represent a random access control apparatus.

도 1을 참고하면, 하나의 기지국(101)과 하나의 기지국(101)에 속하는 N개의 사용자 단말들이 무선 네트워크를 구성할 수 있다. 도 1에서는 N개의 사용자 단말들 중 K개의 사용자 단말들이 무작위로 기지국(101)에 랜덤 액세스 접속을 요청하는 경우를 고려하여 랜덤 액세스 제어를 수행하는 경우를 가정한다.Referring to FIG. 1, one base station 101 and N user terminals belonging to one base station 101 can configure a wireless network. In FIG. 1, it is assumed that random access control is performed in consideration of a case where K user terminals among N user terminals request a random access connection to the base station 101 at random.

FDD(Frequency Division Duplexing) LTE 네트워크 환경은 상향 링크(Up Link)와 하향 링크(Down Link)의 주파수 대역이 구분되어 사용될 수 있다. 이때, 물리 랜덤 액세스 채널(PRACH)은 기정의된 주기마다 열려서 사용자 단말들이 상기 물리 랜덤 액세스 채널을 통해 랜덤 액세스 요청 의사를 기지국(101)으로 전달할 수 있다. 예를 들어, 기지국(101)은 기정의된 매 tp 서브프레임(subframe)마다 물리 랜덤 액세스 채널(PRACH)을 N개의 사용자 단말들로 전송할 수 있다. 여기서, 물리 랜덤 액세스 채널(PRACH)은 시간 축으로 1 서브프레임의 길이를 가지며, 주파수 축으로 1.08MHz, 즉, 839 서브캐리어(subcarrier)의 대역폭을 가질 수 있다.Frequency Division Duplexing (FDD) The LTE network environment can be divided into uplink and downlink frequency bands. At this time, the physical random access channel (PRACH) is opened every predetermined period, and user terminals can transmit a random access request request to the base station 101 through the physical random access channel. For example, the base station 101 may transmit a physical random access channel (PRACH) to the N user terminals for every predetermined t p subframe. Here, the physical random access channel (PRACH) has a length of one subframe on the time axis and a bandwidth of 1.08 MHz, that is, 839 subcarriers on the frequency axis.

이때, N개의 사용자 단말들 각각에서 일정 확률

Figure pat00001
Figure pat00002
로 랜덤 액세스 요청 의사가 발생하는 경우를 가정하면, 랜덤 액세스 요청 의사가 발생한 사용자 단말은 가장 가까운 물리 랜덤 액세스 채널(PRACH)에 프리앰블(Preamble)을 실어서 기지국(101)으로 전송함으로써, 해당 단말이 기지국(101)과의 접속을 희망한다는 의사를 전달할 수 있다. At this time, in each of the N user terminals,
Figure pat00001
Figure pat00002
The random access request intending user terminal transmits a preamble to the nearest physical random access channel (PRACH) and transmits the preamble to the base station 101, It is possible to transmit a wish to make a connection with the base station 101.

도 1과 같이 N개의 사용자 단말들이 네트워크에 참여하는 경우, 특정 물리 랜덤 액세스 채널(PRACH)을 통해 랜덤 액세스 의사가 있음을 요청한 사용자 단말의 수는

Figure pat00003
를 파라미터로 가지는 포아송 분포(Poisson distribution)로 표현될 수 있다. 즉, N개의 사용자 단말들 중 현재 시간(current time)에서 가장 가까운 시간에 해당하는 물리 랜덤 액세스 채널(PRACH, 103)을 통해 K개의 사용자 단말들이 동시에 랜덤 액세스 의사가 있음을 요청할 수 있다. 그러면, 기지국(101)은 랜덤 액세스 의사가 있음을 전달한 K개의 사용자 단말들(102)을 대상으로 자원 할당, RRC(Radio Resource Control) 연결 완료 메시지를 전송하는 등의 랜덤 액세스 제어를 수행할 수 있다.As shown in FIG. 1, when N user terminals participate in a network, the number of user terminals requesting random access via a specific physical random access channel (PRACH)
Figure pat00003
Can be expressed as a Poisson distribution having a parameter as a parameter. That is, the K user terminals can request simultaneous random access through the physical random access channel (PRACH) 103 corresponding to the closest time in the current time among the N user terminals. Then, the base station 101 can perform random access control such as resource allocation and RRC (Radio Resource Control) connection completion message transmission to the K user terminals 102 that have transmitted the random access request .

도 2는 기지국과 복수의 사용자 단말들 간의 LTE 랜덤 액세스 제어를 나타내는 도면이다. 2 is a diagram illustrating LTE random access control between a base station and a plurality of user terminals.

도 2에 따르면, LTE 시스템에서 랜덤 액세스는 네 단계(도 2의 201 단계 내지 204 단계)로 구성될 수 있다.2, in the LTE system, the random access may be configured in four steps (Steps 201 to 204 in FIG. 2).

201 단계에서, 복수의 사용자 단말(User Equipment, UE) 중 적어도 하나의 단말에서 랜덤 액세스 의사가 발생하면, 랜덤 액세스 의사가 발생한 사용자 단말(210)은 랜덤 액세스 요청을 위한 프리앰블(Random Access Preamble)을 물리 랜덤 액세스 채널(PRACH)을 통해 기지국(eNB, 220)으로 전송할 수 있다. In step 201, when at least one UE among a plurality of user equipment (UE) generates a random access request, the UE 210 generating a random access request transmits a random access preamble for a random access request To the base station (eNB) 220 via the physical random access channel (PRACH).

이때, 사용자 단말(210)은 네트워크 전체에서 사용하는 시퀀스(sequence) 집합 중 임의로 하나를 선택하여 프리앰블로 사용할 수 있다. 예를 들어, 시퀀스 집합이 직교 시퀀스를 이용하여 구성된 경우, 시퀀스 집합 내 사용 가능한 시퀀스의 종류는 64가지일 수 있다. 예컨대, 시퀀스 집합을 구성하는 직교 시퀀스로는 Zadoff-Chu 시퀀스가 이용될 수 있다. Zadoff-Chu 시퀀스가 이용되는 경우, 다수의 사용자 단말이 동일한 시퀀스를 프리앰블로 선택하여 랜덤 액세스를 요청하더라도, 기지국(220)은 어떤 시퀀스를 프리앰블로 사용하는지 알 수 있으며, 동시에 서로 다른 시퀀스들을 구분할 수 있다. 즉, 기지국(2200은 사용자 단말(210)에서 전송한 프리앰블을 통해 어떤 종류의 프리앰블이 사용되었는지를 식별할 수 있다.At this time, the user terminal 210 may select any one of a sequence set used in the entire network and use it as a preamble. For example, when a sequence set is constructed using an orthogonal sequence, there are 64 kinds of sequences available in the sequence set. For example, a Zadoff-Chu sequence can be used as an orthogonal sequence constituting a sequence set. When a Zadoff-Chu sequence is used, even if a plurality of user terminals select a same sequence as a preamble and request a random access, the base station 220 can know which sequence to use as a preamble, have. That is, the base station 2200 can identify what kind of preamble is used through the preamble transmitted from the user terminal 210.

202 단계에서, 기지국(220)이 사용자 단말(210)에 전송한 프리앰블의 종류를 식별함에 따라, 기지국(220)은 랜덤 액세스 응답(Random Access Response) 메시지를 사용자 단말(210)로 전송할 수 있다. In step 202, the base station 220 may transmit a random access response message to the user terminal 210 as the base station 220 identifies the type of preamble transmitted to the user terminal 210.

예를 들어, 상기 프리앰블의 종류를 파악하면, 기지국(220)은 해당 프리앰블에 대해 자원을 할당하고, 할당된 자원으로 사용자 단말(210)에게 RRC 연결 요청을 보내도록 지시할 수 있다. 이때, 프리앰블을 전송한 사용자 단말이 복수개인 경우, 기지국(220)은 복수개의 프리앰블 별로 자원을 할당할 수 있으며, 프리앰블을 전송한 각 사용자 단말에 RRC 연결 요청을 보낼 것을 지시하는 랜덤 액세스 응답(Random Access Response) 메시지를 전송할 수 있다. 예컨대, 기지국(220)은 하향 링크 채널을 통해 상기 랜덤 액세스 응답 메시지를 N개의 사용자 단말들에 브로드캐스트(broadcast)할 수 있다.For example, when the type of the preamble is determined, the BS 220 can allocate resources for the preamble and instruct the user terminal 210 to send an RRC connection request to the allocated resources. In this case, when there are a plurality of user terminals that have transmitted a preamble, the base station 220 can allocate resources for a plurality of preambles, and transmits a random access response (Random Access Response Access Response) message. For example, the base station 220 may broadcast the random access response message to the N user terminals through a downlink channel.

203 단계에서, N개의 사용자 단말들은 랜덤 액세스 응답 메시지를 수신할 수있으며, 랜덤 액세스 응답 메시지를 수신한 단말들 중 자신이 보낸 프리앰블에 대해 자원을 할당받은 사용자 단말(210)은 RRC 연결 요청을 기지국(220)으로 전송할 준비를 수행할 수 있다. 그리고, N개의 사용자 단말들 중 기지국(220)으로 프리앰블을 전송하지 않은 단말은 상기 랜덤 액세스 응답 메시지를 폐기할 수 있다. In step 203, the N user terminals can receive the random access response message, and the user terminal 210, which has allocated resources for the preamble sent from the UEs receiving the random access response message, (220). ≪ / RTI > A UE that has not transmitted a preamble to the Node B 220 among the N user terminals may discard the random access response message.

이때, 동일한 프리앰블을 둘 이상의 사용자 단말이 선택하여 사용하는 경우, 똑같이 할당된 자원을 이용하여 여러 개의 사용자 단말들이 동시에 자신의 RRC 연결 요청을 기지국(220)으로 전송하는 경우가 발생할 수 있다. In this case, when two or more user terminals select and use the same preamble, a case may occur in which a plurality of user terminals transmit their RRC connection requests to the base station 220 at the same time using the same allocated resources.

예를 들어, 사용자 단말 2(230)와 사용자 단말 3(240)가 제1 시퀀스를 프리앰블로서 기지국(220)으로 전송한 경우, 제1 시퀀스에 할당된 동일한 자원을 이용하여 사용자 단말 2(230)와 사용자 단말 3(240)이 기지국(220)으로 RRC 연결 요청을 전송할 수 있다. 이처럼, 공통된 프리앰블에 할당된 동일 자원을 이용하여 둘 이상의 사용자 단말에서 기지국(220)으로 RRC 연결 요청을 전송하는 경우, 접속 충돌이 발생할 수 있다. 접속 충돌이 발생함에 따라 기지국(220)은 사용자 단말 2(230)와 사용자 단말 3(240) 각각에서 전송한 RRC 연결 요청을 안정적으로 수신하지 못할 수 있다. 이에 따라, 접속 충돌이 발생한 경우, 사용자 단말 2(230)와 사용자 단말 3(240) 각각은 기정의된 백오프 시간(backoff time) 이후에 다시 프리앰블을 기지국(220)으로 전송할 수 있다. 이때, 사용자 단말 2(230)와 사용자 단말 3(240) 각각은 201 단계에서 설명한 바와 같이, 네트워크 전체에서 사용되는 64가지의 프리앰블들 중 다시 임의로 프리앰블을 선택하여 기지국(220)으로 랜덤 액세스 요청을 수행할 수 있다. 그리고, 접속 충돌이 발생하지 않으면, 사용자 단말(210)에서 전송한 RRC 연결 요청이 안정적으로 기지국(203)으로 전달될 수 있다.For example, when the user terminal 2 230 and the user terminal 3 240 transmit the first sequence to the base station 220 as a preamble, the user terminal 230 230 uses the same resources allocated to the first sequence, And the user terminal 3 (240) can transmit an RRC connection request to the base station 220. As described above, when two or more user terminals transmit an RRC connection request to the base station 220 using the same resource allocated to the common preamble, a connection collision may occur. The base station 220 may not receive the RRC connection request transmitted from the user terminal 2 230 and the user terminal 3 240 in a stable manner. Accordingly, in case of a connection collision, each of the user terminal 2 230 and the user terminal 3 240 may transmit the preamble again to the base station 220 after a predetermined backoff time. At this time, as described in step 201, each of the user terminal 2 230 and the user terminal 3 240 randomly selects a preamble among the 64 preambles used in the entire network and sends a random access request to the base station 220 Can be performed. If a connection collision does not occur, the RRC connection request transmitted from the user terminal 210 can be stably transmitted to the base station 203.

204 단계에서, 기지국(220)은 사용자 단말(210)로부터 수신된 RRC 연결 요청에 대한 응답으로 RRC 연결 완료 메시지를 전송할 수 있다. 사용자 단말(210)에서 RRC 연결 완료 메시지를 수신함에 따라 랜덤 액세스 과정이 완료될 수 있다. 즉, RRC 연결 완료 메시지를 수신함에 따라, 사용자 단말(210)과 기지국(220) 간에 데이터를 송수신하기 위한 통신 세션(session)이 설정될 수 있다.In step 204, the base station 220 may transmit an RRC connection completion message in response to the RRC connection request received from the user terminal 210. [ Upon receiving the RRC connection completion message at the user terminal 210, the random access procedure can be completed. That is, a communication session for transmitting and receiving data between the user terminal 210 and the base station 220 can be established upon receiving the RRC connection completion message.

도 2에서 N개의 사용자 단말들 중 30개 이상의 사용자 단말들에서 동시에 기지국(220)으로 랜덤 액세스를 요청하는 경우, 랜덤 액세스 요청을 위한 동일한 프리앰블을 이용될 확률이 높아질 수 있다. 즉, 접속 충돌이 발생할 확률이 높아질 수 있으며, 결국 접속 충돌로 인해 다중접속 지연시간이 증가할 수 있다. 따라서, 도 2에서 설명한 네 단계(201 내지 204 단계)에 따라 접속이 완료되는 방법이 지연 측면에서 비효율적이므로, 프리앰블을 전송하는 단계, 랜덤 액세스 응답 메시지를 전송하는 단계 및, RRC 연결 요청을 수행하는 3단계(201 내지 203 단계)를 압축 센싱(compressed sensing)을 이용하여 하나의 단계로 압축하여 지연 시간을 감소시킬 수 있다. In FIG. 2, when more than 30 user terminals among N user terminals simultaneously request random access to the base station 220, the probability of using the same preamble for a random access request may increase. That is, the probability of occurrence of a connection collision may increase, and consequently, a connection collision may increase the multiple connection delay time. Therefore, since the method of completing the connection according to the four steps (steps 201 to 204) described in FIG. 2 is inefficient in terms of delay, it is not possible to transmit the preamble, transmit the random access response message, The delay time can be reduced by compressing the third step (steps 201 to 203) into one step using compressed sensing.

도 3은 본 발명의 일실시예에 있어서, 압축 센싱을 이용하여 랜덤 액세스를 제어하는 동작을 설명하기 위해 제공되는 흐름도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 있어서, 랜덤 액세스 제어 장치의 구성을 도시한 블록도이다.FIG. 3 is a flowchart provided for explaining an operation of controlling random access using compression sensing according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a flowchart illustrating a configuration of a random access control apparatus according to an embodiment of the present invention. Fig.

도 3에서 각 단계들(301 내지 304 단계)는 도 4의 구성요소인 행렬 생성부(401), 시퀀스 할당부(402), 및 정보 수신부(403)에 의해 수행될 수 있다. 도 3 및 도 4에서, 랜덤 액세스 제어 동작은 N개의 사용자 단말들이 속한 기지국에 해당하는 랜덤 액세스 제어 장치(400)에 의해 수행될 수 있다. 3 may be performed by the matrix generation unit 401, the sequence assignment unit 402, and the information receiving unit 403, which are components of FIG. 3 and 4, the random access control operation can be performed by the random access control apparatus 400 corresponding to the base station to which the N user terminals belong.

Zadoff-Chu 시퀀스의 일종인 직교 시퀀스를 프리앰블로 이용하는 경우, 사용 가능한 총 프리앰블의 개수가 제한적이다. 이에 따라, 도 3 및 도 4에서, 랜덤 액세스 제어 장치(400)는 Zadoff-Chu 시퀀스가 아닌 비직교 시퀀스를 이용하여 프리앰블로 이용하기 위한 시퀀스 행렬을 생성함으로써, 사용 가능한 프래임블의 개수 제한을 완화시킬 수 있다. 즉, 비직교 시퀀스를 이용하여 사용자 단말들 구분하기 위한 시퀀스 행렬을 생성할 수 있다.When an orthogonal sequence, which is a kind of Zadoff-Chu sequence, is used as a preamble, the total number of usable preambles is limited. 3 and 4, the random access control apparatus 400 generates a sequence matrix for use as a preamble by using a non-orthogonal sequence rather than a Zadoff-Chu sequence, thereby reducing the number of usable frames . That is, a sequence matrix for distinguishing user terminals can be generated using a non-orthogonal sequence.

301 단계에서, 행렬 생성부(401)는 다중 접속을 요청한 복수의 사용자 단말들 각각을 식별하기 위한 비직교 시퀀스들(sequence)을 포함하는 시퀀스 행렬을 생성할 수 있다.In step 301, the matrix generation unit 401 may generate a sequence matrix including non-orthogonal sequences for identifying each of a plurality of user terminals requesting multiple accesses.

일례로, N개의 사용자 단말들 중 사용자 단말 K가 길이 839의 프리앰블 시퀀스

Figure pat00004
를 가지고 있는 경우를 가정하면, 사용자 단말 K에서 기지국인 랜덤 액세스 제어 장치(400)까지의 채널은 hk로 표현될 수 있다. 그러면, 행렬 생성부(401)는 비직교 시퀀스들을 이용하여 N개의 사용자 단말들 각각을 구분하기 위한 시퀀스 행렬을 생성할 수 있다. 예를 들어, 행렬 생성부(401)는 아래의 수학식 1과 같이, 839×N 크기의 시퀀스 행렬 A를 생성할 수 있다. For example, if the user terminal K of the N user terminals has a preamble sequence of length 839
Figure pat00004
The channel from the user terminal K to the random access control apparatus 400, which is a base station, can be represented by h k . Then, the matrix generation unit 401 may generate a sequence matrix for distinguishing each of the N user terminals using non-orthogonal sequences. For example, the matrix generation unit 401 may generate a sequence matrix A of size 839 x N, as shown in Equation (1) below.

Figure pat00005
Figure pat00005

수학식 1에 따르면, 시퀀스 행렬 A는 길이가 839인 프리앰블 시퀀스가 N개의 사용자 단말들 각각을 구분하는 N개의 프리앰블 시퀀스를 포함할 수 있다. 여기서, 시퀀스 행렬 A의 각 컬럼(column) 별로 시퀀스가 구분되며, 각 컬럼 별 시퀀스가 사용자 단말들을 식별하기 위해 이용될 수 있다. 예를 들어, 컬럼 1에 해당하는 시퀀스(S1,1 ... S1,839)가 시퀀스 1에 해당하며, 컬럼 n에 해당하는 시퀀스(Sn,1 ... Sn,839)가 시퀀스 n에 해당할 수 있다. According to Equation (1), the sequence matrix A may include N preamble sequences in which a preamble sequence having a length of 839 is divided into N user terminals. Here, a sequence is divided for each column of the sequence matrix A, and a sequence for each column can be used to identify user terminals. For example, a sequence (S 1,1 ... S 1,839 ) corresponding to column 1 corresponds to sequence 1, and a sequence (S n, 1 ... S n, 839 ) corresponding to column n corresponds to sequence n .

수학식 1에서, 상기 시퀀스 행렬 A를 구성하는 각 벡터들은 가우시안 분포(Gaussian distribution)를 따를 수 있다. 예를 들어, 위에서 언급한 비특허 문헌 [2] A. K. Fletcher, S. Rangan , and V. K. Goyal , "A sparsity detection framework for on-off random access channels," in Proc . IEEE ISIT , Seoul, Korea, Jun ./ Jul . 2009, pp. 169-173., [3] M. J. Wainwright, "Sharp thresholds for high-dimensional and noisy sparsity recovery using l1-constrained quadratic programming," IEEE Trans. Inf . Theory, vol. 55, no. 5, pp. 2183-2202, May 2009., [4] J. P. Hong, W. Choi , B.D . Rao , "Sparsity controlled random multiple access with compressed sensing," IEEE Trans. Wireless Communications, vol. 14, no. 2, pp. 998-1010, Feb . 2015.의 압축 센싱 과정을 참고하여, 행렬 생성부(401)는 상기 시퀀스 행렬 A를 구성하는 각 벡터들을 가우시안 분포(Gaussian distribution)를 따르는 랜덤 변수로 생성할 수 있다.In Equation (1), each vector constituting the sequence matrix A may follow a Gaussian distribution. For example, AK Fletcher, S. Rangan , and VK Goyal , "A sparsity detection framework for on-off random access channels," in Proc . IEEE ISIT, Seoul, Korea, Jun ./ Jul. 2009, pp. 169-173. [3] MJ Wainwright, "Sharp thresholds for high-dimensional and noisy sparsity recovery using l1-constrained quadratic programming," IEEE Trans. Inf . Theory, vol. 55, no. 5, pp. 2183-2202, May 2009. [4] JP Hong, W. Choi , BD . Rao , "Sparsity controlled random multiple access with compressed sensing," IEEE Trans. Wireless Communications, vol. 14, no. 2, pp. 998-1010, Feb. Referring to the compression sensing process of 2015 , the matrix generation unit 401 may generate each vector constituting the sequence matrix A as a random variable following a Gaussian distribution.

302 단계에서, 시퀀스 할당부(402)는 복수의 사용자 단말들 각각에 시퀀스 행렬에 포함된 서로 다른 시퀀스를 할당할 수 있다. In step 302, the sequence assigning unit 402 may allocate a different sequence included in the sequence matrix to each of the plurality of user terminals.

예를 들어, 시퀀스 할당부(402)는 N개의 사용자 단말들 각각에 시퀀스 행렬 A를 구성하는 컬럼 별 시퀀스를 할당할 수 있다. 예컨대, 사용자 단말 1에는 시퀀스 1(S1, 1 ... S1 , 839)이 할당되고, 사용자 단말 2에는 시퀀스 2(S2, 1 ... S2 , 839)가 할당되고, 동일한 방법으로 서로 다른 시퀀스가 사용자 단말 3 내지 사용자 단말 N-1까지 할당되고, 사용자 단말 N에는 시퀀스 n(Sn,1 ... Sn,839)이 할당될 수 있다.For example, the sequence allocating unit 402 may allocate a column-by-column sequence constituting the sequence matrix A to N user terminals. For example, the sequence 1 (S 1, 1 ... S 1 , 839 ) is assigned to the user terminal 1, the sequence 2 (S 2, 1 ... S 2 , 839 ) is assigned to the user terminal 2, A different sequence may be assigned from user terminal 3 to user terminal N-1 and user terminal N may be assigned sequence n (S n, 1 ... S n, 839 ).

303 단계에서, 정보 수신부(403)는 복수의 사용자 단말들 중 적어도 하나의 단말로부터 랜덤 액세스를 요청하는 프리앰블에 해당하는 시퀀스를 수신할 수 있다.In step 303, the information receiving unit 403 may receive a sequence corresponding to a preamble requesting random access from at least one of a plurality of user terminals.

예를 들어, 시퀀스 행렬 A에 포함된 서로 다른 시퀀스를 할당받은 N개의 사용자 단말들 중 사용자 단말 1부터 사용자 단말 λ0까지가 랜덤 액세스 요청을 랜덤 액세스 제어 장치(400)로 전송할 수 있다. 그러면, 랜덤 액세스 제어 장치(400)에서 수신한 신호 y는 아래의 수학식 2와 같이 표현될 수 있다.For example, the user terminal 1 to the user terminal? 0 among the N user terminals allocated with different sequences included in the sequence matrix A may transmit a random access request to the random access control apparatus 400. [ Then, the signal y received by the random access control apparatus 400 can be expressed by the following equation (2).

Figure pat00006
Figure pat00006

수학식 2에서, A는 시퀀스 행렬, h*는 어떤 사용자 단말이 랜덤 액세스 요청 프리앰블을 전송했는지 여부를 나타내는 채널 정보로서 벡터값을 가지며, w는 839차원의 AWGN(Additive White Gaussian Noise)을 나타내는 벡터일 수 있다.In Equation (2), A is a sequence matrix, h * is a vector value as channel information indicating which user terminal transmitted a random access request preamble, w is a vector representing an Additive White Gaussian Noise (AWGN) Lt; / RTI >

수학식 2에 따르면, 랜덤 액세스 요청을 전송하는 사용자 단말의 수 λ0의 값이 기정의된 임계값(예컨대, 한계 sparsity, kmax) 미만인 경우, 랜덤 액세스 제어 장치(400)는 h*를 1에 가까운 확률로 완벽히 복원할 수 있다. 여기서, h*는 어떤 사용자 단말이 랜덤 액세스 요청 프리앰블을 전송했는지 여부를 나타내는 벡터이므로, 동일한 시퀀스를 이용하여 사용자 단말에서 랜덤 액세스 요청 프리앰블을 전송하더라도 랜덤 액세스 제어 장치(400)는 h*에 기초하여 프리앰블을 전송한 사용자 단말을 구분할 수 있다. According to Equation 2, when the value of the number of λ 0 of the user terminal transmitting a random access request is less than a predefined threshold (e.g., threshold sparsity, k max), the random access controller 400 is h * 1 Can be completely restored with a probability close to. Here, h * is a vector indicating whether or not a user terminal transmits a random access request preamble. Therefore, even if a user terminal transmits a random access request preamble using the same sequence, the random access control apparatus 400 determines, based on h * The user terminal that transmitted the preamble can be identified.

예를 들어, h1의 값이 0인 경우, 정보 수신부(403)는 사용자 단말 1이 랜덤 액세스 요청 프리앰블을 전송하지 않은 것으로 결정하고, 수신 신호 y에 포함된 h1의 값이 0 이외의 값을 가진 경우, 사용자 단말 1이 랜덤 액세스 요청 프리앰블을 전송한 것으로 결정할 수 있다. 이에 따라, 동시에 랜덤 액세스를 요청하는 사용자 단말의 λ0가 기정의된 임계값인 한계 sparsity(kmax) 미만이면, 랜덤 액세스 제어 장치(400)는 수신 신호 y에 포함된 각 h* 벡터를 성공적으로 복원하여, 동일 시퀀스로 랜덤 액세스 요청 프리앰블을 전송한 λ0개(λ0<kmax)의 사용자 단말들을 구분할 수 있다. 즉, LTE 랜덤 액세스 과정(도 2의 201 내지 203 단계)이 하나의 단계로 감소될 수 있다. 여기서, 위의 수학식 2에 따르면, 시퀀스 행렬 A를 구성하는 각 벡터들은 가우시안 분포를 따르는 랜덤 변수이므로, 랜덤 액세스 제어 장치(400)는 수신 신호 y에 포함된 각 h* 벡터를 성공적으로 복원할 수 있다.For example, when the value of h 1 is 0, the information receiver 403 determines that the user terminal 1 has not transmitted the random access request preamble, and the value of h 1 included in the received signal y is a value other than 0 , It can be determined that the user terminal 1 has transmitted the random access request preamble. In this way, at the same time each h * vector included if the λ 0 of the user terminal for requesting a random access under the limit sparsity (k max) predefined threshold, a random access control device 400 to the received signal y successfully to restore, a λ 0 transmits a random access request preamble sequence by the same one can distinguish the user terminals (λ 0 <k max). That is, the LTE random access procedure (steps 201 to 203 in FIG. 2) can be reduced to one step. Since the vectors constituting the sequence matrix A are random variables following the Gaussian distribution, the random access control apparatus 400 can successfully restore each h * vector included in the received signal y .

이때, 동시에 랜덤 액세스를 요청하는 사용자 단말의 수 λ0와 관련하여 기정의된 임계값인 한계 sparsity(kmax)는 아래의 수학식 3과 같이 정의될 수 있다.At this time, a predetermined sparsity (k max ), which is a predetermined threshold value in relation to the number of user terminals λ 0 for simultaneously requesting random access, can be defined as Equation 3 below.

Figure pat00007
Figure pat00007

수학식 3에서, 839는 시퀀스 길이를 나타내고, kmax는 랜덤 액세스 제어 장치가사용자 단말들을 구분하는 최대수를 나타내고, n은 네트워크 총 사용자 단말 수를 나타낼 수 있다.In Equation (3), reference numeral 839 denotes a sequence length, k max denotes a maximum number by which the random access control apparatus separates user terminals, and n denotes a network total user terminal number.

수학식 3에 따르면, λ0가 45이상의 자연수가 아니면, 즉, 45 미만의 자연수인 경우, 랜덤 액세스 제어 장치(400)는 수신 신호 y에 포함된 각 h* 벡터를 성공적으로 복원할 수 있다. 물리 랜덤 액세스 채널(PRACH)는 기정의된 주기(예컨대, 수 ms)마다 열리기 때문에, 본원발명이 네트워크 환경이 사물인터넷 등과 같이 무수히 많은 사용자 단말들이 동시에 접속을 요청하는 MMTC(Massive Machine Type Communication)의 네트워크 환경을 가정하더라도 매 물리 랜덤 액세스 채널(PRACH)에 45개 이상의 사용자 단말들이 지속적으로 랜덤 액세스를 요청할 가능성이 매우 낮으므로, 안정적으로 랜덤 액세스를 제공할 수 있다. 즉, 본 랜덤 액세스 제어 장치(400)는 LTE 시스템에서 제공할 수 있는 최대 사용자 단말 수 이상에 대한 랜덤 액세스를 항상 수행할 수 있다.According to Equation (3), when? 0 is not a natural number equal to or greater than 45, that is, a natural number less than 45, the random access control apparatus 400 can successfully restore each h * vector included in the received signal y. Since the physical random access channel (PRACH) is opened every predetermined period (e.g., several milliseconds), the present invention can be applied to an MMTC (massive machine type communication) system in which a large number of user terminals Even if the network environment is assumed, it is very unlikely that more than 45 user terminals continuously request random access on each physical random access channel (PRACH), thereby providing stable random access. That is, the random access control apparatus 400 can always perform random access to the maximum number of user terminals available in the LTE system.

304 단계에서, 정보 수신부(403)는 복수의 사용자 단말들 중 적어도 하나의 단말로부터 수신한 시퀀스에 기초하여 랜덤 액세스가 완료되었음을 나타내는 메시지를 해당 단말로 전송할 수 있다. In step 304, the information receiving unit 403 may transmit a message to the corresponding terminal indicating that the random access is completed based on the sequence received from at least one of the plurality of user terminals.

예를 들어, 위에서 이미 설명한 바와 같이, 정보 수신부(403)는 사용자 단말이 시퀀스 할당부(402)로부터 미리 할당받은 시퀀스를 프리앰블로 전송 시 이용된 채널 정보(h*)에 기초하여, N개의 사용자 단말들 중에서 랜덤 액세스 요청 프리앰블을 전송한 적어도 하나의 단말을 결정할 수 있다. 그러면, 정보 수신부(403)는 결정된 적어도 하나의 사용자 단말로 RRC 연결 설정(Radio Resource Control Connection Setup) 메시지를 전달할 수 있다.For example, as described above, the information receiving unit 403 receives the channel information h *, which is used when the user terminal transmits a pre-allocated sequence from the sequence allocating unit 402, It is possible to determine at least one terminal that transmitted the random access request preamble among the terminals. Then, the information receiving unit 403 can transmit an RRC connection setup message to the determined at least one user terminal.

한편, 다시 303 단계에서, 랜덤 액세스 제어 장치(400)가 h*를 성공적으로 복원하지 못해, 랜덤 액세스 프리앰블을 전송한 사용자 단말을 결정하지 못한 경우, 해당 사용자 단말은 기정의된 백오프 시간(backoff time)이 경과한 후에 다시 가장 가까운 물리 랜덤 액세스 채널(PRACH)을 통해 랜덤 액세스 프리앰블을 랜덤 액세스 제어 장치(400)로 전송할 수 있다. 예를 들어, λ0의 값이 45 이상인 경우, 랜덤 액세스 프리앰블을 전송한 사용자 단말을 결정하지 못하는 경우가 발생할 수 있다. 그러면, 접속 충돌이 발생한 사용자 단말은 백오프 시간이 경과한 후에 랜덤 액세스 제어 장치(400)로부터 할당받은 시퀀스를 랜덤 액세스 프리앰블로서 랜덤 액세스 제어 장치(400)에 다시 전송하여 랜덤 액세스를 요청할 수 있다. 랜덤 액세스 요청은 랜덤 액세스가 성공할 때까지 즉, RRC 연결 설정 메시지를 수신할 때까지 기정의된 백오프 시간마다 주기적으로 수행될 수 있다. On the other hand, if the random access control apparatus 400 can not successfully recover the h * and can not determine the user terminal that transmitted the random access preamble in step 303, the corresponding user terminal sets the predetermined backoff time the random access preamble may be transmitted to the random access control apparatus 400 through the nearest physical random access channel (PRACH). For example, when the value of? 0 is 45 or more, it may happen that the user terminal that transmitted the random access preamble can not be determined. Then, the user terminal having a connection collision may request the random access by transmitting the sequence allocated from the random access control apparatus 400 as the random access preamble to the random access control apparatus 400 again after the backoff time has elapsed. The random access request may be periodically performed until the random access is successful, i.e., every predetermined back-off time until the RRC connection establishment message is received.

도 5는 본 발명의 일실시예에 있어서, 기지국과 복수의 사용자 단말들 간의 랜덤 액세스가 압축 센싱을 이용하여 제어되는 네트워크 환경을 나타내는 도면이다. 5 is a diagram illustrating a network environment in which random access between a base station and a plurality of user terminals is controlled using compression sensing, according to an embodiment of the present invention.

도 5에 따르면, 하나의 기지국(501)과 N개의 사용자 단말들이 네트워크를 형성할 수 있다. 이때, 압축 센싱에 기초하여 생성된 시퀀스 행렬 A를 구성하는 각 컬럼(column)에 해당하는 N개의 시퀀스가 N개의 사용자 단말들 각각에 할당될 수 있다.According to FIG. 5, one base station 501 and N user terminals can form a network. At this time, N sequences corresponding to each column constituting the sequence matrix A generated based on the compression sensing may be allocated to each of the N user terminals.

그러면, 랜덤 액세스 의사가 발생한 사용자 단말(502)은, 물리 랜덤 액세스 채널(PRACH)을 통해 프리앰블을 기지국(501)으로 전송하고, 해당 프리앰블에 할당된 자원으로 RRC 연결을 요청하기 위한 랜덤 액세스 응답을 수신하고, RRC 연결 요청을 기지국(501)으로 전송하는 3단계의 과정 대신, 기지국(501)으로부터 미리 할당받은 시퀀스를 랜덤 액세스 프리앰블로서 물리 랜덤 액세스 채널(PRACH)을 통해 기지국(501)으로 전송할 수 있다. 즉, 상기 3단계의 처리과정 대신 한 번의 처리로 프리앰블 전송, 랜덤 액세스 응답, 및 RRC 연결 요청이 수행될 수 있다. 그리고, 기지국(501)은 수신된 신호에 포함된 채널 정보(h*)에 기초하여 해당 사용자 단말(502)에 RRC 연결 설정(RRC connection setup) 메시지를 전송할 수 있다.Then, the user terminal 502 which has generated the random access request transmits a preamble through the physical random access channel (PRACH) to the base station 501, and transmits a random access response for requesting the RRC connection to the resource allocated to the preamble (PRACH) as a random access preamble from the base station 501 in place of the three-step process of receiving the RRC connection request and transmitting the RRC connection request to the base station 501 have. That is, the preamble transmission, the random access response, and the RRC connection request can be performed by one process instead of the above-described three-step process. The base station 501 can transmit an RRC connection setup message to the user terminal 502 based on the channel information h * included in the received signal.

이때, 기지국(501)에서 h*를 성공적으로 복원하지 못해, 랜덤 액세스 프리앰블을 전송한 사용자 단말(502)을 결정하지 못한 경우, 해당 사용자 단말(502)은 기정의된 백오프 시간(backoff time)이 경과한 후에 물리 랜덤 액세스 채널(PRACH)을 통해 다시 랜덤 액세스 프리앰블을 기지국(501)으로 전송할 수 있다. 여기서, 물리 랜덤 액세스 채널(PRACH)이 기정의된 고정된 시간 주기마다 열리는 것이 아니라 사용자 단말의 수(랜덤 액세스를 요청하는 사용자 단말의 빈도 수를 포함함.)에 따라 적응적으로 열리도록 제어될 수 있다. 물리 랜덤 액세스 채널(PRACH)을 동적으로 할당하는 동작은 도 4의 시퀀스 할당부(402)에 의해 수행될 수 있다.At this time, if the base station 501 can not successfully recover the h * and can not determine the user terminal 502 that transmitted the random access preamble, the corresponding user terminal 502 transmits a predetermined backoff time, The random access preamble may be transmitted to the base station 501 through the physical random access channel (PRACH) again. Here, the physical random access channel (PRACH) is not opened every predetermined fixed time period but is controlled to be adaptively opened according to the number of user terminals (including the frequency number of user terminals requesting random access) . The operation of dynamically allocating the physical random access channel (PRACH) can be performed by the sequence assigning unit 402 in Fig.

예를 들어, 기지국(501)은 하나의 물리 랜덤 액세스 채널(PRACH)을 통해 랜덤 액세스를 요청한 사용자 단말의 수(λ0)가 기정의된 임계값(kmax) 이상이면, 물리 랜덤 액세스 채널(PRACH)이 열리는 시간 주기가 직전에 물리 랜덤 액세스 채널(PRACH)이 열렸던 시간 주기보다 감소하도록 제어하고, 하나의 물리 랜덤 액세스 채널(PRACH)을 통해 랜덤 액세스를 요청한 사용자 단말의 수(λ0)가 기정의된 임계값(kmax) 미만이면, 물리 랜덤 액세스 채널(PRACH)의 시간 주기가 직전에 물리 랜덤 액세스 채널(PRACH)에 설정된 시간 주기보다 증가하도록 제어할 수 있다.For example, if the base station 501 over one of the physical random access channel number of the user terminal requests the random access through the (PRACH) (λ 0) is predefined threshold value of the (k max), Physical Random Access Channel ( (PRACH) to be opened is shorter than the time period in which the physical random access channel (PRACH) was opened immediately before and the number (? 0 ) of user terminals requesting random access through one physical random access channel If it is less than predefined threshold value (k max), the time period may be of the physical random access channel (PRACH) to be controlled so as to increase than the time period set for the physical random access channel (PRACH) on the verge.

즉, 기지국(501)은 하나의 물리 랜덤 액세스 채널(PRACH)을 통해 랜덤 액세스를 요청한 사용자 단말의 수(λ0)가 기정의된 임계값(kmax) 미만이면, 랜덤 액세스를 요청한 λ0개의 모든 사용자 단말에 대해 랜덤 액세스를 위한 스케쥴링(scheduling)을 수행할 수 있다. 이에 따라, 기지국(501)은 특정 물리 랜덤 액세스 채널(PRACH)을 통해 랜덤 액세스를 요청한 사용자 단말의 수(λ0)와 기정의된 임계값(kmax)에 따라 상기 PRACH 채널이 열리는 시간 주기가 늘어나거나 감소하도록 동적으로 제어할 수 있다. 다시 말해, 상기 사용자 단말의 수(λ0)가 기정의된 임계값(kmax) 이상이면 상기 PRACH 채널이 자주 열리도록 제어하여 특정 PRACH를 통해 랜덤 액세스를 요청한 사용자 단말의 수(λ0)가 임계값(kmax) 미만이 되도록 유지할 수 있으며, 상기 사용자 단말의 수(λ0)가 기정의된 임계값(kmax) 미만이면 상기 PRACH 채널이 천천히 열리도록 제어하여 주파수 자원을 효율적으로 사용할 수 있다.That is, the base station 501 is λ 0 of request for a physical random if the access channel (PRACH) is less than the number of the user terminal requesting a random access (λ 0) is a threshold value (k max) predefined in through a random access And can perform scheduling for random access to all user terminals. Accordingly, the base station 501 is the time period that the PRACH channels will open, depending on the particular physical random access number of the user terminal requesting a random access through a channel (PRACH) (λ 0) and a predefined threshold value (k max) It can be dynamically controlled to increase or decrease. In other words, if the number (? 0 ) of user terminals is greater than or equal to a predetermined threshold value ( kmax ), the PRACH channel is frequently opened so that the number (? 0 ) of user terminals requesting random access through a specific PRACH is (K max ), and if the number (? 0 ) of user terminals is less than a predetermined threshold value (k max ), the PRACH channel is controlled to be opened slowly so that frequency resources can be efficiently used have.

예를 들어, 기지국(501)은 아래의 수학식 4에 기초하여 상기 PRACH의 시간 주기 tp를 동적으로 제어할 수 있다.For example, the base station 501 can dynamically control the time period t p of the PRACH based on Equation (4) below.

Figure pat00008
Figure pat00008

수학식 4에서, tp 는 물리 랜덤 액세스 채널(PRACH)이 열리는 시간 주기를 나타내고, kmax는 기정의된 임계값, λ0는 하나의 서브프레임당 발생하는 사용자 단말에서의 랜덤 액세스 요청 수를 나타낼 수 있다.In Equation (4), t p represents a time period in which the physical random access channel (PRACH) is opened, k max is a predetermined threshold value, and λ 0 is the number of random access requests in the user terminal .

기지국(501)은 위의 수학식 4에 따라 물리 랜덤 액세스 채널(PRACH)의 시간 주기를 동적으로 제어함으로써, PRACH를 불필요하게 자주 여는 경우에 발생되는 주파수 자원의 낭비를 감소시킬 수 있으며, PRACH를 띄엄띄엄 여는 경우에 발생되는 접속 충돌에 의한 백오프 지연 시간을 감소시킬 수 있다. The base station 501 can dynamically control the time period of the physical random access channel (PRACH) according to Equation (4) above, thereby reducing the waste of frequency resources generated when the PRACH is opened unnecessarily frequently. It is possible to reduce the back-off delay time due to the connection collision that occurs when the user is spatially open.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 랜덤 액세스 제어 장치 및 방법은 압축 센싱을 이용하여 생성된 비직교 시퀀스들을 이용하여 랜덤 액세스를 수행함으로써, LTE 시스템보다 충돌 확률을 더 낮게 낮추어 평균 다중 접속 처리 지연 시간을 감소시킬 수 있다. 또한, 사용자 단말에서 프리앰블 전송을 위한 PRACH가 열리는 시간 주기를 N개의 전체 사용자 단말들 중 랜덤 액세스 의사가 있는 사용자 단말 수의 비율에 따라 동적으로 제어함으로써, 접속 지연 시간을 감소시킬 수 있다.As described above, the random access control apparatus and method according to the present invention perform random access using non-orthogonal sequences generated using compression sensing, thereby lowering the collision probability to be lower than that of the LTE system, Time can be reduced. In addition, the access delay time can be reduced by dynamically controlling the time period in which the PRACH for the preamble transmission is opened in the user terminal according to the ratio of the number of user terminals that are willing to randomly access among the N total user terminals.

이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 컨트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPA(field programmable array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 컨트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.The apparatus described above may be implemented as a hardware component, a software component, and / or a combination of hardware components and software components. For example, the apparatus and components described in the embodiments may be implemented within a computer system, such as, for example, a processor, controller, arithmetic logic unit (ALU), digital signal processor, microcomputer, field programmable array (FPA) A programmable logic unit (PLU), a microprocessor, or any other device capable of executing and responding to instructions. The processing device may execute an operating system (OS) and one or more software applications running on the operating system. The processing device may also access, store, manipulate, process, and generate data in response to execution of the software. For ease of understanding, the processing apparatus may be described as being used singly, but those skilled in the art will recognize that the processing apparatus may have a plurality of processing elements and / As shown in FIG. For example, the processing apparatus may comprise a plurality of processors or one processor and one controller. Other processing configurations are also possible, such as a parallel processor.

소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.The software may include a computer program, code, instructions, or a combination of one or more of the foregoing, and may be configured to configure the processing device to operate as desired or to process it collectively or collectively Device can be commanded. The software and / or data may be in the form of any type of machine, component, physical device, virtual equipment, computer storage media, or device , Or may be permanently or temporarily embodied in a transmitted signal wave. The software may be distributed over a networked computer system and stored or executed in a distributed manner. The software and data may be stored on one or more computer readable recording media.

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 &gt; 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 (14)

기지국에 속하는 복수의 사용자 단말들을 대상으로 압축 센싱을 이용하여 랜덤 액세스를 제어하는 방법에 있어서,
다중 접속을 요청한 복수의 사용자 단말들 각각을 식별하기 위한 비직교 시퀀스들(sequence)을 포함하는 시퀀스 행렬을 생성하는 단계;
상기 복수의 사용자 단말들 각각에 상기 시퀀스 행렬에 포함된 서로 다른 시퀀스를 할당하는 단계;
상기 복수의 사용자 단말들 중 적어도 하나의 단말로부터 랜덤 액세스를 요청하는 프리앰블(preamble)에 해당하는 시퀀스를 수신하는 단계; 및
수신된 상기 시퀀스에 기초하여 랜덤 액세스를 요청한 사용자 단말에 랜덤 액세스가 완료되었음을 나타내는 메시지를 전달하는 단계
를 포함하는 압축 센싱을 이용한 랜덤 액세스 제어 방법.
A method for controlling random access using a plurality of user terminals belonging to a base station using compression sensing,
Generating a sequence matrix including non-orthogonal sequences for identifying each of a plurality of user terminals requesting a multiple access;
Assigning a different sequence included in the sequence matrix to each of the plurality of user terminals;
Receiving a sequence corresponding to a preamble requesting random access from at least one terminal among the plurality of user terminals; And
Transmitting a message indicating that the random access is completed to the user terminal requesting the random access based on the received sequence
The random access control method comprising:
제1항에 있어서,
상기 시퀀스 행렬에 포함된 서로 다른 시퀀스를 할당하는 단계는,
상기 시퀀스 행렬에 포함된 시퀀스들 중 컬럼(column) 별 시퀀스를 각 사용자 단말에 할당하는 것
을 특징으로 하는 압축 센싱을 이용한 랜덤 액세스 제어 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the assigning of the different sequences included in the sequence matrix comprises:
Assigning a sequence for each column among the sequences included in the sequence matrix to each user terminal
And a random access control method using the compression sensing.
제1항에 있어서,
상기 랜덤 액세스가 완료되었음을 나타내는 메시지를 전달하는 단계는,
상기 복수의 사용자 단말들 중 동시에 랜덤 액세스를 요청한 단말의 수가 기정의된 임계값 미만이면, 단말의 채널 정보에 기초하여 복수의 사용자 단말들 중 상기 랜덤 액세스를 요청하는 프리앰블을 전송한 단말을 결정하는 것
을 특징으로 하는 압축 센싱을 이용한 랜덤 액세스 제어 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the step of transmitting a message indicating that the random access is completed comprises:
If the number of terminals requesting random access at the same time is less than a predetermined threshold value, the terminal that transmitted the preamble requesting the random access among the plurality of user terminals is determined based on the channel information of the terminal that
And a random access control method using the compression sensing.
제1항에 있어서,
상기 시퀀스 행렬에 포함된 각 벡터들은 가우시안 분포(Gaussian Distribution)를 따르는 랜덤 변수인 것
을 특징으로 하는 압축 센싱을 이용한 랜덤 액세스 제어 방법.
The method according to claim 1,
Each vector included in the sequence matrix is a random variable following a Gaussian distribution
And a random access control method using the compression sensing.
제1항에 있어서,
상기 랜덤 액세스가 완료되었음을 나타내는 메시지는,
RRC 연결 설정(Radio Resource Control Connection Setup) 메시지인 것
을 특징으로 하는 압축 센싱을 이용한 랜덤 액세스 제어 방법.
The method according to claim 1,
The message indicating that the random access is completed,
RRC connection setup (Radio Resource Control Connection Setup) message
And a random access control method using the compression sensing.
제1항에 있어서,
상기 시퀀스 행렬에 포함된 서로 다른 시퀀스를 할당하는 단계는,
상기 랜덤 액세스를 요청하는 사용자 단말의 수에 기초하여 물리 랜덤 액세스 채널(Physical Random Access Channel)의 시간 주기를 동적으로 제어하고,
상기 프리앰블(preamble)에 해당하는 시퀀스를 수신하는 단계는,
상기 물리 랜덤 액세스 채널을 통해 상기 프리앰블에 해당하는 시퀀스를 수신하는 것
을 특징으로 하는 압축 센싱을 이용한 랜덤 액세스 제어 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the assigning of the different sequences included in the sequence matrix comprises:
A time period of a physical random access channel is dynamically controlled based on the number of user terminals requesting the random access,
Wherein the step of receiving the sequence corresponding to the preamble comprises:
And receiving a sequence corresponding to the preamble through the physical random access channel
And a random access control method using the compression sensing.
제1항에 있어서,
상기 랜덤 액세스를 요청하는 프리앰블(preamble)에 해당하는 시퀀스를 수신하는 단계는,
상기 랜덤 액세스를 요청하는 프리앰블(preamble)에 해당하는 시퀀스를 요청한 사용자 단말에서 접속 충돌이 발생함에 따라, 기정의된 백오프(backoff time) 시간 이후에 해당 사용자 단말로부터 상기 프리앰블에 해당하는 시퀀스를 다시 수신하는 것
을 특징으로 하는 압축 센싱을 이용한 랜덤 액세스 제어 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the step of receiving the sequence corresponding to the preamble requesting the random access comprises:
When a connection collision occurs in a user terminal requesting a sequence corresponding to a preamble requesting the random access, a sequence corresponding to the preamble is re-transmitted from the corresponding user terminal after a predetermined backoff time Receiving
And a random access control method using the compression sensing.
복수의 사용자 단말들을 대상으로 압축 센싱을 이용하여 랜덤 액세스를 제어하는 랜덤 액세스 제어 장치에 있어서,
다중 접속을 요청한 복수의 사용자 단말들 각각을 식별하기 위한 비직교 시퀀스들(sequence)을 포함하는 시퀀스 행렬을 생성하는 행렬 생성부;
상기 복수의 사용자 단말들 각각에 상기 시퀀스 행렬에 포함된 서로 다른 시퀀스를 할당하는 시퀀스 할당부; 및
상기 복수의 사용자 단말들 중 적어도 하나의 단말로부터 랜덤 액세스를 요청하는 프리앰블(preamble)에 해당하는 시퀀스를 수신하고, 수신된 상기 시퀀스에 기초하여 랜덤 액세스를 요청한 사용자 단말에 랜덤 액세스가 완료되었음을 나타내는 메시지를 전달하는 정보 송수신부
를 포함하는 압축 센싱을 이용한 랜덤 액세스 제어 장치.
A random access control apparatus for controlling random access using a plurality of user terminals using compression sensing,
A matrix generator for generating a sequence matrix including non-orthogonal sequences for identifying each of a plurality of user terminals requesting a multiple access;
A sequence allocator for allocating different sequences included in the sequence matrix to each of the plurality of user terminals; And
Receiving a sequence corresponding to a preamble requesting random access from at least one terminal of the plurality of user terminals and transmitting a message indicating that random access is completed to a user terminal requesting random access based on the received sequence The information transmission /
The random access control apparatus comprising:
제8항에 있어서,
상기 시퀀스 할당부는,
상기 시퀀스 행렬에 포함된 시퀀스들 중 컬럼(column) 별 시퀀스를 각 사용자 단말에 할당하는 것
을 특징으로 하는 압축 센싱을 이용한 랜덤 액세스 제어 장치.
9. The method of claim 8,
Wherein the sequence allocator includes:
Assigning a sequence for each column among the sequences included in the sequence matrix to each user terminal
And a random access control device using the compression sense.
제8항에 있어서,
상기 정보 송수신부는,
상기 복수의 사용자 단말들 중 동시에 랜덤 액세스를 요청한 단말의 수가 기정의된 임계값 미만이면, 단말의 채널 정보에 기초하여 복수의 사용자 단말들 중 상기 랜덤 액세스를 요청하는 프리앰블을 전송한 단말을 결정하는 것
을 특징으로 하는 압축 센싱을 이용한 랜덤 액세스 제어 장치.
9. The method of claim 8,
The information transmission /
If the number of terminals requesting random access at the same time is less than a predetermined threshold value, the terminal that transmitted the preamble requesting the random access among the plurality of user terminals is determined based on the channel information of the terminal that
And a random access control device using the compression sense.
제8항에 있어서,
상기 시퀀스 행렬에 포함된 각 벡터들은 가우시안 분포(Gaussian Distribution)를 따르는 랜덤 변수인 것
을 특징으로 하는 압축 센싱을 이용한 랜덤 액세스 제어 장치.
9. The method of claim 8,
Each vector included in the sequence matrix is a random variable following a Gaussian distribution
And a random access control device using the compression sense.
제8항에 있어서,
상기 랜덤 액세스가 완료되었음을 나타내는 메시지는,
RRC 연결 설정(Radio Resource Control Connection Setup) 메시지인 것
을 특징으로 하는 압축 센싱을 이용한 랜덤 액세스 제어 장치.
9. The method of claim 8,
The message indicating that the random access is completed,
RRC connection setup (Radio Resource Control Connection Setup) message
And a random access control device using the compression sense.
제8항에 있어서,
상기 시퀀스 할당부는,
상기 랜덤 액세스를 요청하는 사용자 단말의 수에 기초하여 물리 랜덤 액세스 채널(Physical Random Access Channel)의 시간 주기를 동적으로 제어하고,
상기 정보 송수신부는,
상기 물리 랜덤 액세스 채널을 통해 상기 프리앰블에 해당하는 시퀀스를 수신하는 것
을 특징으로 하는 압축 센싱을 이용한 랜덤 액세스 제어 장치.
9. The method of claim 8,
Wherein the sequence allocator includes:
A time period of a physical random access channel is dynamically controlled based on the number of user terminals requesting the random access,
The information transmission /
And receiving a sequence corresponding to the preamble through the physical random access channel
And a random access control device using the compression sense.
제8항에 있어서,
상기 정보 송수신부는,
상기 랜덤 액세스를 요청하는 프리앰블(preamble)에 해당하는 시퀀스를 요청한 사용자 단말에서 접속 충돌이 발생함에 따라, 기정의된 백오프(backoff time) 시간 이후에 해당 사용자 단말로부터 상기 프리앰블에 해당하는 시퀀스를 다시 수신하는 것
을 특징으로 하는 압축 센싱을 이용한 랜덤 액세스 제어 장치.
9. The method of claim 8,
The information transmission /
When a connection collision occurs in a user terminal requesting a sequence corresponding to a preamble requesting the random access, a sequence corresponding to the preamble is re-transmitted from the corresponding user terminal after a predetermined backoff time Receiving
And a random access control device using the compression sense.
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