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KR101563469B1 - 스위치드 빔포밍을 통해 랜덤 액세스를 수행하는 이동 단말 및 그 제어 방법과, 기지국의 제어 방법 - Google Patents

스위치드 빔포밍을 통해 랜덤 액세스를 수행하는 이동 단말 및 그 제어 방법과, 기지국의 제어 방법 Download PDF

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KR101563469B1
KR101563469B1 KR1020150085736A KR20150085736A KR101563469B1 KR 101563469 B1 KR101563469 B1 KR 101563469B1 KR 1020150085736 A KR1020150085736 A KR 1020150085736A KR 20150085736 A KR20150085736 A KR 20150085736A KR 101563469 B1 KR101563469 B1 KR 101563469B1
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KR
South Korea
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base station
random access
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downlink
mobile terminal
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Application number
KR1020150085736A
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English (en)
Inventor
조용수
신홍섭
Original Assignee
중앙대학교 산학협력단
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Abstract

스위치드 빔포밍을 통해 랜덤 액세스를 수행하는 이동 단말 및 그 제어 방법과, 기지국의 제어 방법이 개시된다. 개시된 이동 단말의 제어 방법은 랜덤 액세스를 수행하는 이동 단말의 제어 방법으로서, 빔 스티어링을 이용하여 송신된 기지국으로부터의 다운링크 동기 신호를 빔 스위핑을 이용해 수신하는 단계 (a); 상기 다운링크 동기 신호의 수신세기를 이용하여 상기 기지국의 다운링크 송신 빔 ID 및 상기 이동 단말의 다운링크 수신 빔 ID를 결정하는 단계 (b); 및 빔 스티어링을 이용하여 랜덤 액세스 프리엠블 및 상기 기지국의 다운링크 송신 빔 ID를 포함하는 제1 메시지를 상기 기지국으로 송신하는 단계 (c);를 포함한다.

Description

스위치드 빔포밍을 통해 랜덤 액세스를 수행하는 이동 단말 및 그 제어 방법과, 기지국의 제어 방법{Mobile station and Method for controlling the mobile station performing random access with switched beamforming, and Method for controlling base station}
본 발명의 실시예들은 스위치드 빔포밍을 통해 랜덤 액세스를 수행하는 경우 발생되는 복잡도를 줄이고 랜덤 액세스에 소요되는 시간을 줄일 수 있으며, 채널 리소스의 낭비를 줄이고 전력 소모를 줄일 수 있는 이동 단말 및 그 제어 방법과, 상기 이동 단말과 통신하는 기지국의 제어 방법에 관한 것이다.
밀리미터 웨이브 신호는 높은 경로 손실을 겪으며 짧은 파장으로 높은 직진성을 가진다. 따라서, LOS(Line of Sight) 성분을 효과적으로 활용할 수 있는 방향성 빔포밍(directional beamforming) 기술이 밀리미터 웨이브 신호에 주로 사용되고 있다. 단, 하드웨어의 복잡성으로 인하여 디지털 빔포밍 기술보다는 상대적으로 복잡도가 낮은 아날로그 빔포밍 기술이 현재 사용되고 있다.
밀리미터 웨이브 신호는 파장이 짧으므로, 소형 어레이 안테나를 통해 전송될 수 있다. 이 경우, SNR(Signal to Noise Ratio)을 최대로 하도록 송신측의 빔과 수신측의 빔이 정렬되는 경우 매우 큰 이득을 얻을 수 있다. 그러나, 정확한 빔의 정렬이 이루어지지 않을 경우, 통신이 불가능해지는 단점도 있다. 따라서, 정확한 빔의 정렬을 위해, 송신단 및 수신단에서는 빔 트레이닝 과정을 수행한다.
빔 트레이닝 과정은 송신단에서 모든 송신 빔을 스위칭하며 트레이닝 신호를 송신하는 과정(빔 스티어링)과, 각 송신 빔에 대하여 전 수신 빔을 스위칭하며 수신하는 과정(빔 스위핑)이 필요하다. 그 후, 수신전력의 세기를 최대로 하는 송수신 빔 쌍을 검색하고, 수신단은 최적 송신 빔을 송신단으로 피드백한다. 이 과정을 상향 링크와 하향 링크에 모두 수행하면 빔 트레이닝 과정이 완료된다.
한편, 랜덤 액세스 신호는 셀 내에 존재하는 임의의 이동 단말로부터 전송되므로, 전방향으로부터의 신호를 수신할 수 있는 전방향(omni) 안테나를 이용하여 랜덤 액세스 신호를 수신하는 것이 가장 효율적이다.
그러나, 일정한 방향을 정하여 신호를 수신하는 스위치드 빔포밍에서는 전방향 안테나를 사용하여 신호를 송수신하는 것은 링크 버짓(link budget) 및 빔 패턴 형성 등의 문제로 구현하기 어려운 단점이 있다. 특히, 밀리미터 웨이브 대역에서는 매우 큰 경로 손실(path loss)이 존재하며, 셀룰러 시스템에서와 같이 넓은 지역에서는 수신단에서 빔을 형성하여야 신호의 수신이 가능하다.
일반적으로 랜덤 액세스는 빔 트레이닝이 수행되지 않은 상황, 즉, 통신을 위한 최적 송수신 빔이 확인되지 않은 상황에서 수행되므로, 랜덤 액세스의 수행을 위하여 기존의 이동 단말과 기지국은 빔 트레이닝 과정과 유사하게 빔 스티어링 및 빔 스위핑을 수행하여 통신을 해야 한다.
이 때, 랜덤 액세스 과정 중에, 송신측과 수신측의 한 쌍의 최적의 빔을 찾아내는 빔 트레이닝 과정과 랜덤 액세스에 수반되는 이동 단말의 확인 및 그 외의 메시지 교환의 기능을 동시에 수행하여야 하는데, 전방향 안테나를 사용하는 경우에 비해 복잡도가 크게 증가하는 단점이 있다.
즉, 기존의 랜덤 액세스 방식을 스위치드 빔포밍 시스템에 그대로 적용할 경우, 초기 셀 셋업(setup)에 소요되는 시간 및 핸드오버 시에 새로운 링크 수립에 소요되는 시간을 크게 증가시키는 단점이 있다. 또한 채널 리소스의 낭비를 초래하며, 이동 단말의 전력 소모를 증가시키는 단점이 있다.
상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명에서는 스위치드 빔포밍을 통해 랜덤 액세스를 수행하는 경우 발생되는 복잡도를 줄이고 랜덤 액세스에 소요되는 시간을 줄일 수 있으며, 채널 리소스의 낭비를 줄이고 전력 소모를 줄일 수 있는 이동 단말 및 그 제어 방법과, 상기 이동 단말과 통신하는 기지국의 제어 방법을 제안하고자 한다.
본 발명의 다른 목적들은 하기의 실시예를 통해 당업자에 의해 도출될 수 있을 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 랜덤 액세스를 수행하는 이동 단말의 제어 방법에 있어서, 빔 스티어링을 이용하여 송신된 기지국으로부터의 다운링크 동기 신호를 빔 스위핑을 이용해 수신하는 단계 (a); 상기 다운링크 동기 신호의 수신세기를 이용하여 상기 기지국의 다운링크 송신 빔 ID 및 상기 이동 단말의 다운링크 수신 빔 ID를 결정하는 단계 (b); 및 빔 스티어링을 이용하여 랜덤 액세스 프리엠블 및 상기 기지국의 다운링크 송신 빔 ID를 포함하는 제1 메시지를 상기 기지국으로 송신하는 단계 (c);를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 단말의 제어 방법이 제공된다.
상기 단계 (c)는, 복수의 PRACH 리소스 중 어느 하나의 PRACH 리소스를 통해 상기 제1 메시지를 송신하되, 상기 복수의 PRACH 리소스는 다수의 PRACH 서브 프레임 및 상기 다수의 PRACH 서브 프레임 각각에 속하는 주파수에 의해 결정될 수 있다.
상기 단계 (c)는, 상기 기지국의 다운링크 송신 빔 ID에 기초하여 상기 랜덤 액세스 프리엠블의 ID 및 상기 어느 하나의 PRACH 리소스를 결정하되, 상기 기지국의 다운링크 송신 빔 ID은 상기 어느 하나의 PRACH 리소스의 서브 프레임 ID 및 주파수 ID와, 상기 랜덤 액세스 프리엠블의 ID의 함수로 표현될 수 있다.
상기 기지국은, 빔 스위핑을 이용하여 상기 제1 메시지를 수신하고, 상기 제1 메시지의 수신세기를 이용하여 상기 기지국의 업링크 수신 빔 ID 및 상기 이동 단말의 업링크 송신 빔 ID를 결정될 수 있다.
상기 이동 단말의 제어 방법은, 상기 랜덤 액세스 프리엠블과 대응되는 랜덤 액세스 응답 및 상기 이동 단말의 업링크 송신 빔 ID를 포함하는 제2 메시지를 PDCCH를 통해 상기 기지국으로부터 수신하는 단계 (d);를 더 포함하되, 상기 단계 (d)에서 상기 이동 단말은 빔 스위핑을 수행하지 않고, 응답 윈도우를 통해 상기 제2 메시지를 검색하여 수신할 수 있다.
상기 PDCCH의 서브 프레임에 하나의 메시지만을 송신할 수 있는 경우, 상기 기지국은 빔 스티어링을 이용하여 상기 제2 메시지를 송신하고, 상기 PDCCH의 서브 프레임에 복수의 메시지를 송신할 수 있는 경우, 상기 기지국은 빔 스티어링을 수행하지 않고 상기 다운링크 송신 빔 ID에 따른 송신 빔으로 상기 제2 메시지를 송신할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 랜덤 액세스를 수행하는 기지국의 제어 방법에 있어서, 빔 스티어링을 이용하여 다운링크 동기 신호를 이동 단말로 송신하는 단계 (a); 및 빔 스위핑을 이용하여 상기 이동 단말로부터 랜덤 액세스 프리엠블 및 기지국의 다운링크 송신 빔 ID를 포함하는 제1 메시지를 수신하는 단계 (b);를 포함하되, 상기 이동 단말은, 빔 스위핑을 통해 상기 다운링크 동기 신호를 수신하고, 상기 다운링크 동기 신호의 수신세기를 이용하여 상기 기지국의 다운링크 송신 빔 ID 및 상기 이동 단말의 다운링크 수신 빔 ID를 결정하고, 빔 스티어링을 이용하여 상기 제1 메시지를 송신하는 것을 특징으로 하는 기지국의 제어 방법이 제공된다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 랜덤 액세스를 수행하는 이동 단말에 있어서, 빔 스티어링을 이용하여 송신된 기지국으로부터의 다운링크 동기 신호를 빔 스위핑을 이용해 수신하는 수신부; 상기 다운링크 동기 신호의 수신세기를 이용하여 상기 기지국의 다운링크 송신 빔 ID 및 상기 이동 단말의 다운링크 수신 빔 ID를 결정하는 결정부; 및 빔 스티어링을 이용하여 랜덤 액세스 프리엠블 및 상기 기지국의 다운링크 송신 빔 ID를 포함하는 제1 메시지를 상기 기지국으로 송신하는 송신부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 단말이 제공된다.
본 발명에 따르면, 스위치드 빔포밍을 통해 랜덤 액세스를 수행하는 경우 발생되는 복잡도를 줄이고 랜덤 액세스에 소요되는 시간을 줄일 수 있으며, 채널 리소스의 낭비를 줄이고 전력 소모를 줄일 수 있는 장점이 있다.
도 1는 종래의 LTE에서의 랜덤 액세스 과정의 흐름을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 종래의 LTE 표준의 스위치드 빔포밍 시스템에서의 랜덤 액세스 과정의 흐름을 도시한 도면이다.
도 3은 종래의 스위치드 빔포밍에서의 랜덤 액세스 과정에서의 빔 스티어링 및 빔 스위핑이 일례를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 스위치드 빔포밍을 통한 랜덤 액세스를 수행하는 과정을 도시한 도면이다.
도 5은 본 발명의 일 실시예에 따라서, RAR의 송신을 위해 빔 스티어링을 하는 경우, RAR의 수신 윈도우 크기 및 그에 따른 RAR의 수신의 일례를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라서, RAR를 송신하는 세 가지 경우를 도시한 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
"제1", "제2" 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다. "및/또는" 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서에서는 종래 기술에 따른 랜덤 액세스 과정을 먼저 설명하고, 차이점을 중심으로 본 발명의 실시예들을 설명하기로 한다.
도 1는 종래의 LTE에서의 랜덤 액세스 과정의 흐름을 개략적으로 도시한 도면이다.
랜덤 액세스 과정은 다운링크의 수립이 이루어진 후에 업링크의 수립이 이루어지는 방식으로 진행된다. 다운링크의 수립을 위하여, 이동 단말은 우선적으로 기지국의 셀 ID 및 다운링크의 프레임 동기를 획득한다. 일례로서, LTE 시스템에서는 두 개의 동기 신호인 PSS(Primary Synchronization Signal)과 SSS(Secondary Synchronization Signal)를 통하여 기지국의 셀 ID 및 다운링크의 프레임 동기를 획득한다.
랜덤 액세스 과정을 상세하게 설명하면 다음과 같다.
단계(110)에서, 이동 단말은 PRACH(Physical RA CHannel)을 통해 가능한 랜덤 액세스 프리앰블(RAP: RA Preamble) 내지 랜덤 액세스 프리앰블 시퀀스(RAPS: RA Preamble Sequence)(이하, "PARS"라 호칭함)들 중 임의로 선택한 하나의 랜덤 액세스 프리앰블을 기지국으로 송신한다. 이 때, 기지국은 셀 내의 모든 이동 단말로부터 송신된 RAPS을 검색하여 수신한다.
LTE 시스템의 경우, 매 프레임마다 10개의 서브 프레임, 매 서브 프레임마다 6개의 주파수, 총 60개의 PRACH 리소스가 존재하며, 이동 단말은 이 중 하나의 PRACH 리소스를 통해 랜덤 액세스 프리앰블을 송신할 수 있다.
단계(120)에서, 기지국은 RAPS의 응답인 랜덤 액세스 응답(RAR: RA Response)을 송신한다(이하, "RAR"이라 호칭함).
즉, 기지국은 RAPS을 송신한 이동 단말에 대한 정보를 모르고 있는 상황이므로, RAR에는 수신된 RAPS의 인덱스와, 이와 관련된 프레임 내의 서브 프레임 인덱스 및 주파수 인덱스를 표시하는 RA-RNTI(Radio Network Temporary identifier)(PRACH의 서브 프레임 인덱스와 주파수 인덱스는 RA-RNTI에 일대일 대응), 업링크 동기를 위한 타임 어드밴스(Time Advance) 정보 및 단계(130)를 수행하기 위한 리소스 등을 포함될 수 있다.
이 때, RAR은 공통 채널인 PDCCH(Physical Downlink Control CHannel)을 통해 송신되므로, 셀 내에 있는 모든 이동 단말이 수신 가능하다.
또한, RAR을 수신한 이동 단말은 RAR 내의 RA-RNTI로 표시되는 서브 프레임 인덱스 및 주파수 인덱스를 통하여 자신이 송신한 RAPS의 수신 여부를 확인할 수 있다. 즉, 수신된 RAR가 RA-RNTI 내의 정보와 동일한 서브 프레임 인덱스 및 주파수 인덱스를 사용하는 경우, 이동 단말은 수신된 RAR이 자신에게 송신된 것으로 가정한다.
계속하여, 단계(130)에서, 이동 단말은 RAR을 통해 할당받은 리소스를 통하여 자기의 고유한 ID를 송신한다. 그리고, 단계(140)에서, 기지국은 단계(130)를 통해 송신된 이동 단말의 아이디를 이용하여 해당 이동 단말이 랜덤 액세스를 수행하는 이동 단말임을 확인한다.
즉, 랜덤 액세스 과정에서는 셀 내의 모든 이동 단말이 임의로 RAPS을 송신하기 때문에 항상 충돌이 될 가능성 즉, 두 개 이상의 이동 단말이 동일한 RAPS을 송신할 가능성이 존재한다. 따라서, 단계(130) 및 단계(140)는 랜덤 액세스 간의 충돌을 방지하지 위한 단계이다.
한편, 랜덤 액세스에서 언급되는 랜덤 액세스에 관련된 변수는 셀 진입 초기에 SIB를 통해 획득하며, 상기 변수의 의미는 표 1에 정리하였다.
ra-PreambleIndex RAPS의 인덱스(p id )를 표시하는 변수
ra-PRACH-MaskIndex PRACH가 송신되는 서브 프레임 인덱스(s id , 0≤s id < 9)와 주파수 인덱스 (f id , 0≤f id < 5)를 표시하는 변수
RA-RNTI PRACH의 시간 및 주파수 인덱스로 표시되는 변수
numberOfRA-Preambles 한 셀에서 사용 가능한 RAPS의 수를 나타내는 변수({4, 8, 12, 16, ... , 60, 64} 중 하나)
ra-ResponseWindowSize 이동 단말이 랜덤 액세스를 시도한 후 RAR을 검색하는 구간을 서브 프레임 단위로 표시한 양의 정수(일반적으로 2~3).
그리고, 랜덤 액세스는 초기 셀 셋업, RLF(Radio Link Failure) 또는 핸드오버 상황 시에 업링크의 수립을 위하여 수행하는 과정으로서, 이동 단말은 상기 변수를 이용하여 PRACH 리소스(p id , s id , f id )를 임의로 선택한다. 이 때, 기지국은 상기 변수에 관하여 알고 있지 않다. 단, 랜덤 액세스로 인한 지연을 최소화할 필요가 있는 상황(핸드오버 또는 지연에 예민한 서비스)에서는 기지국과 이동 단말이 사전에 정해진 p id 를 사용하여 단계(130) 및 단계(140)를 생략할 수도 있다.
도 2는 종래의 LTE 표준의 스위치드 빔포밍 시스템에서의 랜덤 액세스 과정의 흐름을 도시한 도면이다.
이 때, LTE 표준의 스위치드 빔포밍 시스템에서는 업다운 채널의 가역성(reciprocity)이 성립하지 않는 일반적인 상황으로 가정한다. 또한, 기존의 LTE 표준의 랜덤 액세스 과정의 메시지에는 빔 ID가 포함되어 있지 않으나, 도 2에서는 스위치드 빔포밍 시스템 시 필요한 빔 ID에 대한 피드백 메시지가 포함되어 있다고 가정한다.
단계(210)에서, 기지국은 빔 스티어링을 이용하여 다운링크 동기 신호를 송신한다. 이 때, 이동 단말은 빔 스위핑을 이용하여 다운링크 동기 신호를 수신한다. 그리고, 이동 단말은 다운링크 동기 신호의 수신세기를 이용하여 기지국의 최적 다운링크 송신 빔 ID 및 이동 단말의 최적 다운링크 수신 빔 ID를 결정한다.
단계(220)에서, 이동 단말은 빔 스티어링을 이용하여 PRACH을 통해 RAPS을 송신한다. 이 때, 이동 단말은 선택된 타임 및 주파수 리소스를 통해 RAPS을 송신한다. 또한, 기지국은 빔 스위핑을 이용하여 RAPS을 수신한다.
단계(230)에서, 기지국은 빔 스티어링을 이용하여 PDCCH 또는 PDSCH을 통해 RAPS에 대응하는 RAR을 송신한다. 이 때, RAR에는 RAPS의 ID와 RA-RNTI가 포함될 수 있다. 또한, 이동 단말은 단계(210)에서 결정된 최적 다운링크 수신 빔 ID을 이용하여 RAR을 수신한다. 즉, 단계(230)에서 이동 단말은 빔 스위핑을 수행하지 않는다.
그리고, 도 2에 도시된 랜덤 액세스 과정, 스위치드 빔포밍 시스템의 빔 트레이닝 과정에서 필수적인 최적 송신 빔 ID를 메시지 형태로 피드백하기 때문에, 이를 전달하기 위한 채널 리소스를 할당받아야만 가능하며, 이를 위해 단계(240) 및 단계(250)가 수행된다.
그러나, 빔 스티어링으로 인하여 야기되는 지연은 안테나 수의 증가에 따라 비례하며, 초기 셀 셋업, RLF 또는 핸드오버 상황 시에 링크의 수립을 심각하게 지연시킨다. 따라서, 도 2의 최적 송신 빔의 피드백 과정을 효과적으로 수행하여 전체 랜덤 액세스의 지연을 최소화할 필요성이 있다.
또한, 도 3은 종래의 스위치드 빔포밍에서의 랜덤 액세스 과정에서의 빔 스티어링 및 빔 스위핑이 일례를 도시한 도면이다.
일반적으로, LTE 시스템의 랜덤 액세스 과정은 프레임 단위로 수행한다. 즉, 하나의 이동 단말은 하나의 프레임 내에 하나의 랜덤 액세스만을 송신할 수 있다. 하지만, 지연을 줄이기 위해, 프레임 단위보다는 훨씬 작은 단위(일례로, 서브 프레임 단위)로 빔 스티어링 및 빔 스위핑을 수행하는 것이 바람직하다.
도 3의 과정은 표 2에 도시된 4개의 단계로 구성된다.
RAPS 송신 단계(1) 이동 단말은 빔 스티어링을 통하여 N B × N U 의 RAPS 중 어느 하나의 RAPS을 송신(N B 는 기지국 빔의 개수, N U 는 이동 단말의 빔의 개수)
RAPS 수신 단계(2) 기지국은 RAPS의 수신을 위하여 지속적으로 빔 스위핑을 수행
RAR 송신 단계(3) 기지국은 수신된 RAPS에 대응되는 RAR을 빔 스티어링을 이용하여 송신
RAR 수신 단계(4) 이동 단말은 최적 수신 빔을 이용하여 일정 시간 (ra-ResponseWindow)동안 RAR을 검색(ra-ResponseWindow의 크기= N B +α(α는 양의 정수))
또한, 도 3에서, 실선으로 표시된 RAPS 내지 RAR은 성공한 송수신을 표시하며, 점선으로 표시된 RAPS 내지 RAR은 실패한 경우를 나타낸다.
한편, 스위치드 빔포밍 시스템에서는 최적 송신 빔이 피드백되기 전까지 송신단은 빔 스티어링을 수행하여 메시지를 송신하기 때문에 이에 소요되는 시간이 매우 긴 단점이 있다. 따라서, 본 발명은 기존 LTE 표준에 기반하여 최적 빔의 피드백을 보다 효과적으로 수행하여 스위치드 빔포밍 시스템에서 랜덤 액세스 과정에 소요되는 시간을 개선시킨다.
이하 도 4 내지 도 6를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 랜덤 액세스를 수행하는 이동 단말 및 기지국과 그 제어 방법을 상세하게 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 스위치드 빔포밍을 통한 랜덤 액세스를 수행하는 과정을 도시한 도면이다.
앞서 설명한 바와 같이, 스위치드 빔포밍을 통한 랜덤 액세스는 기지국과 이동 단말 사이에 수행되되, 기지국 및 이동 단말 각각은 송신부, 수신부 및 결정부를 포함한다.
먼저, 단계(410)에서, 기지국의 송신부는 빔 스티어링을 이용하여 다운링크 동기 신호를 이동 단말로 송신한다. 이 때, 이동 단말의 수신부는 빔 스위핑을 이용하여 다운링크 동기 신호를 수신한다.
다음으로, 단계(420)에서, 이동 단말의 결정부는 다운링크 동기 신호의 수신세기를 이용하여 기지국의 다운링크 송신 빔 ID 및 이동 단말의 다운링크 수신 빔 ID를 결정한다.
계속하여, 단계(430)에서, 이동 단말의 송신부는 빔 스티어링을 이용하여 RAPS 및 기지국의 다운링크 송신 빔 ID를 포함하는 제1 메시지를 기지국으로 송신한다. 이 때, 기지국의 수신부는 빔 스위핑을 이용하여 제1 메시지를 수신할 수 있다.
여기서, 이동 단말의 송신부는 복수의 PRACH 리소스 중 어느 하나의 PRACH 리소스를 통해 제1 메시지를 송신할 수 있다. 또한, 복수의 PRACH 리소스는 다수의 PRACH 서브 프레임 및 다수의 PRACH 서브 프레임 각각에 속하는 주파수에 의해 결정될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 이동 단말은 기지국의 다운링크 송신 빔 ID에 기초하여 RAPS의 ID 및 어느 하나의 PRACH 리소스를 결정할 수 있다. 이 때, 기지국의 다운링크 송신 빔 ID은 어느 하나의 PRACH 리소스의 서브 프레임 ID 및 주파수 ID와, RAPS의 ID의 함수로 표현될 수 있다. 이에 대해 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.
기존의 LTE 시스템에서 가능한 RAPS의 개수(N p )는 최대 64개이고, 하나의 프레임 내의 서브 프레임의 개수(N s )는 10개이며, 주파수의 개수(N f )는 6개일 수 있다. 이 때, 이동 단말은 시스템 정보를 통하여 가능한 RAPS의 개수를 알 수 있다. 기지국의 셀 내의 모든 이동 단말이 동일한 과정을 수행하므로 RAPS의 충돌 가능성이 존재하며, 두 개의 이동 단말이 하나의 프레임 내에서 동일한 RAPS을 송신할 확률은 이다.
따라서, 본 발명의 경우, 기지국의 다운링크 송신 빔 ID(DL_TX_BID,
Figure 112015058499881-pat00002
)를 아래의 수학식 1과 같이 RAPS의 ID (
Figure 112015058499881-pat00003
), 서브 프레임의 ID(
Figure 112015058499881-pat00004
) 및 주파수 리소스의 ID(
Figure 112015058499881-pat00005
)의 함수로 표현할 수 있다.
Figure 112015058499881-pat00006
일례로서, 수학식 2에서는 기지국의 다운링크 빔 ID의 일례를 표현하고 있다.
Figure 112015058499881-pat00007
여기서
Figure 112015058499881-pat00008
는 modulo 값을 의미한다.
상기의 내용을 참조하면, 하나의 기지국의 다운링크 송신 빔 ID를 표시하기 위하여,
Figure 112015058499881-pat00009
의
Figure 112015058499881-pat00010
조합이 가능하다. 이동 단말은 이 조합 중 하나를 선택하여 RAPS을 송신할 수 있다.
예를 들어,
Figure 112015058499881-pat00011
이고, 기지국의 다운링크 빔 ID이 6인 경우, 120개의
Figure 112015058499881-pat00012
조합 즉, (0,1,0), (0,6,2),…, (63,5,4)이 가능하다. 가용한 PRACH의 수가 줄어들면 이동 단말 간의 충돌 확률이 증가한다. 단, 스위치드 빔포밍 시스템의 경우는 동일한 빔으로 PRACH가 송수신되어야 충돌이 발생하므로, 셀 내의 다른 하나의 단말과의 충돌 확률은
Figure 112015058499881-pat00013
이다.
본 발명의 경우, 서브 프레임 단위로 빔 스티어링을 수행하므로,
Figure 112015058499881-pat00014
는 정해져 있고,
Figure 112015058499881-pat00015
개의 빔 ID표시를 위해, 매
Figure 112015058499881-pat00016
마다 총
Figure 112015058499881-pat00017
개의
Figure 112015058499881-pat00018
의 조합이 가능하다. 이 경우, 동일한 서브 프레임을 통해 랜덤 액세스를 수행하는 다른 단말과의 충돌 확률은
Figure 112015058499881-pat00019
이다.
다음으로, 단계(440)에서, 기지국의 결정부는 제1 메시지의 수신세기를 이용하여 기지국의 업링크 수신 빔 ID 및 이동 단말의 업링크 송신 빔 ID를 결정한다.
그 후, 단계(450)에서, 기지국의 송신부는 RAPS과 대응되는 RAR 및 이동 단말의 업링크 송신 빔 ID를 포함하는 제2 메시지를 PDCCH를 통해 이동 단말로 송신한다. 이 때, 이동 단말은 빔 스위핑을 수행하지 않고, 응답 윈도우를 통해 제2 메시지를 검색하여 수신할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, PDCCH의 서브 프레임에 하나의 메시지만을 송신할 수 있는 경우 기지국의 송신부는 빔 스티어링을 이용하여 상기 제2 메시지를 송신하고, PDCCH의 서브 프레임에 복수의 메시지를 송신할 수 있는 경우, 기지국의 송신부는 빔 스티어링을 수행하지 않고 다운링크 송신 빔 ID에 따른 송신 빔으로 제2 메시지를 송신할 수 있다.
그리고, 단계(460)에서, 이동 단말의 송신부는 기지국의 수신부로 응답 메시지를 전송한다.
이하, 도 5를 참조하여 단계(450)에 대해 상세하게 설명한다.
기존의 LTE 시스템과 동일하게, 본 발명에 따른 LTE 시스템 기반의 랜덤 액세스 과정에서, 기지국은
Figure 112015058499881-pat00020
,
Figure 112015058499881-pat00021
, 및
Figure 112015058499881-pat00022
를 송신하며, 이동 단말은 RAR의 수신 윈도우 크기(ra - ResponseWindowSize) 동안 RAR을 탐색하며, 이는 RAR을 송신하는 방법에 따라 다를 수 있다.
RAR은 전체 이동 단말에게 송신되는 메시지이므로, 전체 이동 단말이 수신할 수 있는 공통 채널인 PDCCH을 통해서 송신된다. 기지국이 전 방향 안테나를 사용하여 RAR을 송신하는 경우, 단일 채널을 통해 송신할 수 있으나, 스위치드 빔포밍을 사용하는 경우, 기지국은 공통 채널을 송신하는 방식에 따라 빔 스티어링 또는 단일 채널을 통하여 송신할 수 있다.
도 5은 본 발명의 일 실시예에 따라서, RAR의 송신을 위해 빔 스티어링을 하는 경우, RAR의 수신 윈도우 크기 및 그에 따른 RAR의 수신의 일례를 도시한 도면이다.
도 5에서, 붉은 색으로 표시된 부분은 RA 1과 RA 2에 대해 중첩되는 수신 윈도우 부분을 나타낸다. 이 때, 중첩 부분에서 송신 빔에 대한 모호성이 발생한다. 이동 단말은 RA 송신 시의
Figure 112015058499881-pat00023
조합과 RAR을 통하여 수신한
Figure 112015058499881-pat00024
조합이 같을 경우에만 성공한 RA로 간주한다. 따라서, 서로 다른 RA에 해당하는 RAR의 수신 윈도우에 중첩되는 부분이 없을 경우에는 RAR의
Figure 112015058499881-pat00025
조합을 통해 다운링크 송신 빔 ID를 찾을 수 있다.
도 5의 일례에서, RAR A (RAR C)는 RA 1 (RA 3)의 수신 윈도우에만 속하므로, RAR A (RAR C)는 RA 1 (RA 3)에 대한 응답임을 확인할 수 있으며, RA1 (RA 3)이 속한 빔 1 (2)을 통해 송신됨을 알 수 있다. 그러나, 수신 윈도우가 중첩되는 경우(RAR B는 RA 1과 RA 2의 수신 윈도에 모두 속해 있음), RA 1에 대한 응답인지 RA 2에 대한 응답인지를 확인할 수 없고, 따라서 이를 인식할 수 있는 추가적인 방안이 필요하다.
두 개의 서로 다른 RA 송신에 대하여, RAR 수신 윈도우에 중첩되는 부분이 있을 경우에 빔 ID를 구분하기 위해서는, 두 RA 송신의
Figure 112015058499881-pat00026
조합이 서로 달라야 한다. 따라서 수학식 1에 표시된 다운링크 송신 빔 ID의 피드백을 위한
Figure 112015058499881-pat00027
를 선택할 때, 아래의 수학식 3에 표시된 조건을 추가하여야 한다.
Figure 112015058499881-pat00028
여기서,
Figure 112015058499881-pat00029
는 RAR 수신 윈도우 크기,
Figure 112015058499881-pat00030
는 k번째 RA가 송신되는 서브 프레임을 각각 의미한다.
이하에서는, 도 6을 참조하여, 도 2의 종래의 방식과 도 4의 본 발명의 방식을 비교하여 설명하기로 한다.
본 발명에 따르면, 종래의 방식인 도 2의 단계(230), 단계(240) 및 단계(250)가 한 과정(단계(430))으로 압축되었다. 즉, 단계(430)를 위하여, RAR 공통 메시지 송신 방식에 따라 빔 스티어링을 하는 경우와 빔 스티어링을 하지 않는 경우로 구분되며, 이 방식에 따라 소요되는 리소스 및 지연에도 차이가 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라서, RAR를 송신하는 세 가지 경우를 도시한 도면이다.
Case 1은 최적 다운링크 송신 빔 ID의 피드백이 없는 도 2의 종래의 방식을 나타내며, Case 2는 최적 다운링크 송신 최적 빔 ID의 피드백이 있는 본 발명의 방식을 나타낸다. 여기서, Case 2-A는 기지국이 빔 스티어링을 하는 경우, Case 2-B는 기지국이 빔 스티어링을 하지 않는 경우를 각각 의미한다.
RA가 어느 이동 단말로부터 수신되었는가에 따라 기지국의 RAR의 송신 방법이 달라지는 것은 아니나, 도 6의 일례의 경우 이해의 편의를 위해 세 개의 RA가 서로 다른 단말 A, B, C로부터 수신된 것으로 가정한다. 즉, 3개의 단말에서 3개의 RA A~C("RA Reception at BS"의 영문으로 표시된 "A, B, C")를 수신하고, RA A, B, C는 각각 0번째, 2번째, 2번째 수신 빔으로 수신되는 것으로 가정한다.
또한, RAR 송신의 경우, 영문 A~C는 각각 RA 수신 (A~C)에 해당하는 RAR 메시지를 표시한다(그 외의 부분은 RAR 메시지를 송신하지 않음). RA A, B, C에 해당하는 RAR의 송신을 위한 최적 빔은 각각 2, 3과 4번이라고 가정한다. 여기서, RA B, C는 동일한 기지국 수신 빔(2번)을 통하여 수신되나, 그에 해당하는 RAR B, C는 서로 다른 송신 빔(B는 3번, C는 4번)을 통하여 송신됨을 알 수 있다. 이는 채널의 가역성이 보장되지 않는 상황을 가정하여 다운링크와 업링크의 빔의 방향이 다를 수 있음을 보여준다.
RAR의 송신을 위한 빔 스티어링(Case 1과 Case 2-A에 해당)은 하나의 서브 프레임 단위로 수행되며("TX Beam ID at BS" 부분에 표시된 번호 "0~7"은 송신 빔 ID를 나타내며, 0번 빔부터 7번 빔의 차례로 송신됨을 보여줌), 각각의 RA에 해당하는 RAR의 송신은 각 서브 프레임에 대응하는 송신 빔을 통하여 이루어진다. 예를 들어 Case 1의 A로 표시된 RAR는 1번 송신 빔에서 0번 송신 빔까지 8회, B로 표시된 RAR는 3번 송신 빔에서 시작하여 2번 송신 빔까지 8회 송신된다. 하나의 서브 프레임에는 동일한 빔에 해당하는 하나 이상의 RAR를 동시에 송신할 수 있는데, Case 1의 3~0번 빔 구간에 동시에 전송되는 RAR A, B, C가 그 예이다. RAR 수신 윈도우는 이동 단말에서 RAR를 검색해야 하는 구간을 나타난다. 그리고, 기지국이 빔 스티어링을 수행하는 경우에는 RAR의 수신 윈도우 크기가
Figure 112015058499881-pat00031
이고, 기지국이 빔 스티어링을 하지 않는 경우(Case 2-A)에는 RAR의 수신 윈도우 크기가 2로 가정한다.
또한, Case 1과 Case 2-A에서는 RAR의 송신을 위하여, 기지국에서 하나의 빔만 가지고 있으며 스위칭을 통하여 빔 스티어링을 한다고 가정한다. 그리고, Case 2-A에서는 하나의 빔에 여러 리소스가 다른 주파수 대역을 사용하여 할당된 것을 보여주며, Case 2-B에서는 기지국에 다중 빔이 있어 동시에 전송이 가능한 것을 보여준다.
한편, 각각의 이동 단말은 이동 단말에 해당하는 기지국의 최적 다운링크 송신 빔에 대한 정보를 알고 있다. 그러나, RAR를 송신하는 과정은 빔에 대한 정보의 피드백 여부에 따라 달라진다.
Case 1은 최적 다운링크 송신 빔 ID를 피드백하지 않는 경우로, 기지국은 빔 ID에 관한 정보가 없으며, 각각의 RA에 대한 RAR를 빔 스티어링을 통해 기지국 빔 수(N B )만큼 반복하여 송신한다. 이 경우, RAR의 송신을 위하여, 기존의 LTE 시스템 대비 N B 배의 지연이 발생하며, RAR를 위한 리소스도 N B 배만큼 사용하여야 한다.
Case 2-A는 기지국이 피드백을 통하여 최적 다운링크 송신 빔 ID에 관한 정보는 가지고 있지만, 빔 스티어링을 수행하는 경우를 도시한 것으로서, 기존의 LTE 시스템의 PDCCH 송신 방식을 그대로 사용하는 경우이다. 기존의 LTE 시스템의 PDCCH 송신 방식에서는 서로 다른 빔에 해당하는 RAR를 동일한 서브 프레임에 할당할 수가 없어, RAR의 송신을 위하여 빔 스티어링을 수행하여야 하며, 이에 따라 발생하는 N B 배의 지연은 피할 수 없다. 단, 각각의 RA의 최적 송신 빔에 해당하는 서브 프레임에서만 RAR를 송신한다. 즉, A는 2번 빔, B는 3번 빔, C는 4번 빔에만 RAR를 전송하므로 Case 1의 경우와 같은 RAR를 위한 리소스의 낭비는 없다. 하지만, RAR의 수신 윈도우의 크기가 송신 빔의 개수보다 크므로, 이동 단말은 그에 해당하는 시간 동안 지속적으로 RAR 수신 여부를 검색하여야 하고, 이로 인한 파워의 손실이 큰 단점이 있다.
Case 2-B는 서로 다른 빔에 속한 RAR의 송신을 하나의 서브 프레임에 동시에 송신이 가능할 경우를 예시한다. 기지국은 RA를 수신한 즉시 다음 서브 프레임에 RAR를 송신하는데, 서로 다른 빔에 해당하는 RAR를 동일한 서브 프레임에 송신한다. 즉, A는 2번 빔을 통해 2번 서브 프레임에, B와 C는 각각 3번 빔과 4번 빔을 통해 4번 서브 프레임에 동시에 전송된다. 이에 따라, Case 2-B는 지연 및 리소스 낭비가 없고, RAR 수신 윈도우의 크기가 작으므로 단말의 파워 손실도 적은 장점이 있다.
표 3에서는 각 Case에 대한 차이를 비교하였다. RA 송신 시 이동 단말이 사용할 수 있는 가용한 PRACH의 수는 DL_TX_BID를 표시하지 않을 경우에 비해 1/N B 로 감소하며, 이에 따라 충돌 확률은 N B 배로 증가한다. 단 기존의 옴니 시스템의 충돌 확률에 비하여는 1/ N U 만큼 감소한다. DL_TX_BID를 표시하지 않을 경우에, 기지국은 RAR 메시지 송신을 위하여 옴니 시스템의 N B 배 만큼의 리소스를 사용하며, 이동 단말의 전력 소비도 이에 따라 증가하나, 본 발명의 경우, 옴니 시스템과 동일하다. 마지막으로 총 지연은 대략 1/2 이하로 감소한다.
Figure 112015058499881-pat00032
또한, 본 발명의 실시예들은 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 본 발명을 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), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 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 본 발명의 일 실시예들의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

Claims (13)

  1. 랜덤 액세스를 수행하는 이동 단말의 제어 방법에 있어서,
    빔 스티어링을 이용하여 송신된 기지국으로부터의 다운링크 동기 신호를 빔 스위핑을 이용해 수신하는 단계 (a);
    상기 다운링크 동기 신호의 수신세기를 이용하여 상기 기지국의 다운링크 송신 빔 ID 및 상기 이동 단말의 다운링크 수신 빔 ID를 결정하는 단계 (b); 및
    빔 스티어링을 이용하여 랜덤 액세스 프리엠블 및 상기 기지국의 다운링크 송신 빔 ID를 포함하는 제1 메시지를 상기 기지국으로 송신하는 단계 (c);를 포함하되,
    상기 단계 (c)는, 복수의 PRACH 리소스 중 어느 하나의 PRACH 리소스를 통해 상기 제1 메시지를 송신하되, 상기 복수의 PRACH 리소스는 다수의 PRACH 서브 프레임 및 상기 다수의 PRACH 서브 프레임 각각에 속하는 주파수에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 이동 단말의 제어 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 단계 (c)는, 상기 기지국의 다운링크 송신 빔 ID에 기초하여 상기 랜덤 액세스 프리엠블의 ID 및 상기 어느 하나의 PRACH 리소스를 결정하되,
    상기 기지국의 다운링크 송신 빔 ID은 상기 어느 하나의 PRACH 리소스의 서브 프레임 ID 및 주파수 ID와, 상기 랜덤 액세스 프리엠블의 ID의 함수로 표현되는 것을 특징으로 하는 이동 단말의 제어 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 기지국은, 빔 스위핑을 이용하여 상기 제1 메시지를 수신하고, 상기 제1 메시지의 수신세기를 이용하여 상기 기지국의 업링크 수신 빔 ID 및 상기 이동 단말의 업링크 송신 빔 ID를 결정하는 것을 특징으로 하는 이동 단말의 제어 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 이동 단말의 제어 방법은, 상기 랜덤 액세스 프리엠블과 대응되는 랜덤 액세스 응답 및 상기 이동 단말의 업링크 송신 빔 ID를 포함하는 제2 메시지를 PDCCH를 통해 상기 기지국으로부터 수신하는 단계 (d);를 더 포함하되,
    상기 단계 (d)에서 상기 이동 단말은 빔 스위핑을 수행하지 않고, 응답 윈도우를 통해 상기 제2 메시지를 검색하여 수신하는 것을 특징으로 하는 이동 단말의 제어 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 PDCCH의 서브 프레임에 하나의 메시지만을 송신할 수 있는 경우, 상기 기지국은 빔 스티어링을 이용하여 상기 제2 메시지를 송신하고,
    상기 PDCCH의 서브 프레임에 복수의 메시지를 송신할 수 있는 경우, 상기 기지국은 빔 스티어링을 수행하지 않고 상기 다운링크 송신 빔 ID에 따른 송신 빔으로 상기 제2 메시지를 송신하는 것을 특징으로 하는 이동 단말의 제어 방법.
  7. 랜덤 액세스를 수행하는 기지국의 제어 방법에 있어서,
    빔 스티어링을 이용하여 다운링크 동기 신호를 이동 단말로 송신하는 단계 (a); 및
    빔 스위핑을 이용하여 상기 이동 단말로부터 랜덤 액세스 프리엠블 및 기지국의 다운링크 송신 빔 ID를 포함하는 제1 메시지를 수신하는 단계 (b);를 포함하되,
    상기 이동 단말은, 빔 스위핑을 통해 상기 다운링크 동기 신호를 수신하고, 상기 다운링크 동기 신호의 수신세기를 이용하여 상기 기지국의 다운링크 송신 빔 ID 및 상기 이동 단말의 다운링크 수신 빔 ID를 결정하고, 빔 스티어링을 이용하여 상기 제1 메시지를 송신하고,
    상기 단계 (b)는, 복수의 PRACH 리소스 중 어느 하나의 PRACH 리소스를 통해 상기 제1 메시지를 수신하되, 상기 복수의 PRACH 리소스는 다수의 PRACH 서브 프레임 및 상기 다수의 PRACH 서브 프레임 각각에 속하는 주파수에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 기지국의 제어 방법.
  8. 삭제
  9. 제7항에 있어서,
    상기 이동 단말은 상기 기지국의 다운링크 송신 빔 ID에 기초하여 상기 랜덤 액세스 프리엠블의 ID 및 상기 어느 하나의 PRACH 리소스를 결정하되,
    상기 기지국의 다운링크 송신 빔 ID의 정보는 상기 어느 하나의 PRACH 리소스의 서브 프레임 ID 및 주파수 ID와, 상기 랜덤 액세스 프리엠블의 ID의 함수로 표현되는 것을 특징으로 하는 기지국의 제어 방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 기지국의 제어 방법은, 상기 제1 메시지의 수신세기를 이용하여 상기 기지국의 업링크 수신 빔 ID 및 상기 이동 단말의 업링크 송신 빔 ID를 결정하는 단계 (c);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기지국의 제어 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 기지국의 제어 방법은, 상기 랜덤 액세스 프리엠블과 대응되는 랜덤 액세스 응답 및 상기 이동 단말의 업링크 송신 빔 ID를 포함하는 제2 메시지를 PDCCH를 통해 상기 이동 단말로 송신하는 단계 (d);를 더 포함하되,
    상기 이동 단말은 빔 스위핑을 수행하지 않고, 응답 윈도우를 통해 상기 제2 메시지를 검색하여 수신하는 것을 특징으로 하는 기지국의 제어 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 PDCCH의 서브 프레임에 하나의 메시지만을 송신할 수 있는 경우, 상기 기지국은 빔 스티어링을 이용하여 상기 제2 메시지를 송신하고,
    상기 PDCCH의 서브 프레임에 복수의 메시지를 송신할 수 있는 경우, 상기 기지국은 빔 스티어링을 수행하지 않고 상기 다운링크 송신 빔 ID에 따른 송신 빔으로 상기 제2 메시지를 송신하는 것을 특징으로 하는 기지국의 제어 방법.
  13. 랜덤 액세스를 수행하는 이동 단말에 있어서,
    빔 스티어링을 이용하여 송신된 기지국으로부터의 다운링크 동기 신호를 빔 스위핑을 이용해 수신하는 수신부;
    상기 다운링크 동기 신호의 수신세기를 이용하여 상기 기지국의 다운링크 송신 빔 ID 및 상기 이동 단말의 다운링크 수신 빔 ID를 결정하는 결정부; 및
    빔 스티어링을 이용하여 랜덤 액세스 프리엠블 및 상기 기지국의 다운링크 송신 빔 ID를 포함하는 제1 메시지를 상기 기지국으로 송신하는 송신부;를 포함하되,
    상기 송신부는 복수의 PRACH 리소스 중 어느 하나의 PRACH 리소스를 통해 상기 제1 메시지를 송신하되, 상기 복수의 PRACH 리소스는 다수의 PRACH 서브 프레임 및 상기 다수의 PRACH 서브 프레임 각각에 속하는 주파수에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 이동 단말.
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