KR100886535B1

KR100886535B1 - 이동통신 시스템에서의 업링크 타이밍 동기 유지방법 및이를 위한 단말 장치

Info

Publication number: KR100886535B1
Application number: KR1020070061070A
Authority: KR
Inventors: 정경인; 이주호; 곽용준; 최성호; 송오석; 리에샤우트 게르트 잔 반; 데르 벨데 힘케 반
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2006-06-22
Filing date: 2007-06-21
Publication date: 2009-03-02
Also published as: ATE457568T1; US20080002660A1; KR20070121575A; US8031692B2; EP1871035B1; WO2007148928A1; EP1871035A1; DE602007004692D1

Abstract

본 발명은 이동통신시스템에서 효율적인 업링크 타이밍 동기를 유지하는 방법 및 이를 위한 단말장치에 관한 것이다. 단말기는 명시적인 시그널링 교환을 통해 초기 업링크 타이밍 동기를 획득하면, 이때의 업링크 타이밍, 다운링크 타이밍을 이용하여 업링크 타이밍을 조절한다. 이와 같이 하면 단말기와 E-NB간에 시그널링 횟수를 줄일 수 있으므로 업링크와 다운링크의 시그널링의 오버헤드를 줄이고 무선자원을 효율적으로 사용할 수 있다.

OFDM, 3GPP LTE, UL timing sync, DL timing, UL timing, Reference DL timing, Reference UL timing

Description

이동통신 시스템에서의 업링크 타이밍 동기 유지방법 및 이를 위한 단말 장치{Method and Apparatus for Maintaining Uplink Timing Synchronization in Mobile Communication System}

도 1a 및 도 1b는 본 발명에서 참조하는 OFDM 방식의 이동통신시스템 구조의 일 실시예를 도시한 도면

도 2는 업링크 타이밍동기 프로시져의 필요성과 역할을 설명하는 도면

도 3은 업링크 타이밍동기 프로시져의 일 실시예를 도시한 도면

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 OFDM 시스템에서의 업링크 타이밍동기 유지방법을 도시한 도면

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 단말기의 동작 흐름도

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 단말기의 장치 블럭도

본 발명은 OFDM 시스템에서의 업링크 타이밍 동기 유지 방법 및 단말장치에 관한 것이다.

무선통신은 다중화 방법에 따라 시분할 다중화 방식, 코드분할 다중화 방식, 직교주파수 다중화 방식 등으로 구분할 수 있다. 현재 무선통신에서 가장 널리 사용되는 방식은 코드분할 다중화 방식이며, 이는 다시 동기 방식 및 비동기 방식 등으로 구분된다. 코드분할 다중화 방식은 기본적으로 코드를 이용하기 때문에 직교코드의 자원으로 인한 자원부족 현상을 보이고 있으며, 이에 따라 직교주파수분할다중(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, 이하 OFDM이라고 한다)방식이 크게 대두되고 있다.

OFDM 방식은 멀티-캐리어(Multi-carrier)를 사용하여 데이터를 전송하는 방식으로서, 직렬로 입력되는 심벌(Symbol) 열을 병렬 전환하여 이들 각각을 상호 직교성을 갖는 다수의 서브캐리어(Sub-carrier)들, 즉 다수의 서브캐리어 채널(Sub-carrier channel)들로 변조하여 전송하는 멀티캐리어 변조(Multi Carrier Modulation, 이하 MCM이라고 한다) 방식의 일종이다. OFDM 방식은 종래의 주파수분할다중(Frequency Division Multiplexing, 이하 FDM이라고 한다)방식과 비슷하나 다수개의 서브캐리어들간의 직교성(Orthogonality)을 유지하여 전송하며 주파수 스펙트럼을 중첩하여 사용한다. 따라서 주파수 사용이 효율적이고, 주파수 선택적 페이딩(Frequency selective fading)과 다중경로 페이딩에 강하고, 보호구간을 이용하여 심벌간 간섭(Inter Symbol Interference, 이하 ISI라고 한다) 영향을 줄일 수 있다. 또한 하드웨어적으로 등화기 구조를 간단하게 설계하는 것이 가능하며, 임펄스(Impulse) 잡음에 강하다는 장점을 가지고 있어서 고속데이터 전송시 최적의 전송효율을 얻을 수 있다.

한편, OFDM 방식을 적용하는 LTE(Long Term Evolution) 시스템이 제 3세대 이동통신 표준인 UMTS(Universal Mobile Telecommunication System)를 대신할 차세대 이동통신시스템으로써 현재 3GPP(3rd Generation Partnership Project )에서 논의되고 있다.

도 1a 및 도 1b는 본 발명에서 참조할 무선이동통신 시스템의 일예를 나타낸 것으로, 3GPP LTE 시스템의 한 실시예를 나타낸 도면이다.

도 1a를 참조하면, UE(User Equipment)(11)는 3GPP LTE 시스템을 위한 단말기를 나타내며, E-RAN(Evolved Radio Access Network, 이하 E-RAN이라 한다)(14)은 기존 3GPP 시스템에서 단말기와의 통신에 직접적으로 관여하는 무선 기지국 장치로 셀들을 관리하는 노드비(node B)의 역할과, 다수의 노드비를 제어하고 무선자원을 제어하는 무선망 제어기(Radio Network Controller, 이하 RNC라 한다)의 역할을 수행한다. 이때 E-RAN(14)은 기존 3GPP 시스템에서와 같이 E-NB(Evolved Node B)(12)와 E-RNC(Evolved RNC)(13)의 역할이 물리적으로 서로 다른 노드에 분리되어 있거나 하나의 노드로 합쳐(Merge)질 수 있다. 본 명세서에서는 E-NB(12)와 E-RNC(13)가 물리적으로 E-NB(12)의 한 노드에 합쳐져 있는 것을 일 예로 들어 설명한다. 하지만, 상기 E-RNC(13)가 물리적으로 서로 다른 노드로 분리되어 있다 하더라도 동일하게 적용될 수 있다.

E-CN(Evolved Core Network)(15)은 기존 3GPP 시스템의 SGSN(Serving GPRS Support Node)과 GGSN(Gateway GPRS Support Node)의 기능을 하나로 합친 노드이다. E-CN(15)은 패킷 데이터 네트워크(Packet Data Network, 이하 PDN이라고 한다)(16)와 E-RAN(14) 사이에 위치하여 UE(11)에게 IP(Internet Protocol) 주소를 할당하고 UE(11)를 PDN(16)으로 연결하는 게이트웨이(Gateway) 역할을 담당한다. SGSN과 GGSN의 정의와 기능은 'www.3GPP.org'의 표준을 따르며 이에 대한 상세한 설명은 본 명세서에서는 생략한다.

또한 도 1b를 참조하면, 차세대 무선 액세스 네트워크(Evolved UMTS Radio Access Network, 이하 'E-RAN'라 한다)(110)는 차세대 기지국(evolved Node B, 이하 'ENB'라 한다)(120, 122, 124, 126, 128)과 상위 노드(anchor node)(130, 132)의 2 노드 구조로 단순화된다. 사용자 단말기(User Equipment, 이하 'UE' 또는 '단말기'라 한다)(101)은 E-RAN(110)에 의해 인터넷 프로토콜(Internet Protocol, 이하 'IP'라 한다) 네트워크로 접속한다. ENB(120 내지 128)는 UMTS 시스템의 기존 노드비(Node B)에 대응되며, UE(101)와 무선 채널로 연결된다. 기존 노드 B와 달리 상기 ENB(120 내지 128)는 보다 복잡한 역할을 수행한다. LTE에서는 인터넷 프로토콜을 통한 VoIP(Voice over IP)와 같은 실시간 서비스를 비롯한 모든 사용자 트래픽이 공용 채널(shared channel)을 통해 서비스 되므로, UE들의 상황 정보를 취합해서 스케줄링을 하는 장치가 필요하며, 이를 ENB(120 내지 128)가 담당한다.

하나의 ENB는 통상적으로 다수의 셀들을 제어한다. 또한, ENB에서는 단말기의 채널상태에 맞추어 변조방식(Modulation scheme)과 채널코딩율(Channel coding rate)을 결정하는 적응변조코딩(Adaptive Modulation&Coding, 이하 'AMC'라 한다)을 수행하며, UMTS의 HSDPA(High Speed Downlnk Packet Access), HSUPA(High Speed Uplink Packet Access, E-DCH: Enhanced Dedicated Channel라고도 부름)처럼 LTE에서도 ENB(120내지 128)와 UE(101) 사이에 HARQ(Hybrid ARQ)가 수행된다. 그런데 HARQ 만으로는 다양한 서비스 품질(QoS: Quality of Service)의 요구(Requirement)를 충족할 수 없으므로, 상위계층에서의 별도의 ARQ(Outer-ARQ)가 단말기(101)와 ENB(120 내지 128) 사이에서 수행될 수 있다. 상기 HARQ란, 이전에 수신한 데이터를 폐기하지 않고, 재전송된 데이터와 소프트 컴바이닝함으로써 수신 성공률을 높이는 기법이다. HSDPA(High Speed Downlink Packet Access), EDCH(Enhanced Dedicated Channel) 등 고속 패킷 통신에서 전송 효율을 높이기 위하여 사용된다. 최대 100Mbps의 전송속도를 구현하기 위해서 LTE는 20 MHz 대역폭에서 직교 주파수 분할 다중 방식(OFDM; Orthogonal Frequency Division Multiplexing)을 무선 접속 기술로 사용할 것으로 예상된다.

도 2는 OFDM 다중화 방식을 적용한 3GPP LTE 시스템에서의 업링크 타이밍 동기화 과정을 나타낸 도면이다.

도 2를 참조하면, UE 1(이하 단말기1이라고 한다)은 ENB에 가까이 위치하고 있으며, UE 2(이하 단말기2라고 한다)는 ENB에서 멀리 떨어져 있다. T_pro1은 상기 단말기1까지의 무선전송에 있어서의 전파지연시간(Propagation delay time)을 나타내며, T_pro2는 상기 단말기2까지의 무선전송에 있어서의 전파지연시간을 나타낸다. 단말기1은 단말기2에 비해 ENB에 가까운 곳에 위치하고 있기 때문에 상대적으로 작은 전파지연시간을 가진다. 도 2에서 T_pro1은 0.333us, T_pro2는 3.33us로 도시하였다.

ENB의 한 셀(도 2에서 원으로 표시한 부분)에서 상기 단말기1과 단말기2를 파워 온(Power on)을 할 때나 상기 단말기1과 단말기2가 아이들 모드(Idle mode)에 있을 때에는, 상기 단말기1의 업링크 타이밍 동기와 단말기2의 업링크 타이밍 동기, 그리고 ENB가 탐지(Detection)하는 셀 내 단말기들의 업링크 타이밍 동기가 서로 맞지 않는다. 201은 단말기1의 OFDM 심벌(Symbol) 업링크 전송에 대한 타이밍 동기를 나타내며, 202는 단말기2의 OFDM 심벌 업링크 전송에 대한 타이밍 동기를 나타낸다. 단말기1과 단말기2의 업링크 전송의 전파지연시간을 고려하면 상기 업링크 OFDM 심벌을 수신하는 ENB에서의 타이밍은 211, 212, 213과 같다. 즉, 201의 단말기1의 업링크 심벌은 전파지연시간을 가지고 212의 타이밍으로 ENB에서 수신되며, 202의 단말기2의 업링크 심벌은 전파지연시간을 가지고 213의 타이밍으로 ENB에서 수신된다.

도 2에 도시된 바와 같이, 212와 213은 아직 단말기1, 단말기2에 대한 업링크 타이밍 동기를 맞추기 전이기 때문에, ENB가 업링크 OFDM 심벌을 수신하여 디코딩하는 시작 타이밍인 211과, 단말기1로부터의 OFDM 심벌을 수신하는 타이밍인 212, 그리고 단말기2로부터의 OFDM 심벌을 수신하는 타이밍인 213이 각각 다르다. 그러므로 단말기1과 단말기2로부터 전송되는 업링크 심벌은 직교성(Orthogonality)을 가지지 않아서 서로 간섭(Interference) 성분으로 작용하며, ENB는 상기 간섭 및 211과 어긋나는 212와 213의 업링크 심벌 수신 타이밍으로 인해 단말기1, 단말기2로부터 전송되는 업링크 심벌(201, 202)을 성공적으로 디코딩(Decoding)할 수 없는 문제가 발생한다.

따라서 업링크 타이밍 동기 과정을 통해 단말기1, 단말기2, E-NB의 업링크 심벌 수신 타이밍을 동일하게 맞춘다. 상기 업링크 타이밍 동기 과정을 끝내면 221, 222 및 223과 같이 ENB가 업링크 OFDM 심벌을 수신하여 디코딩하는 시작 타이밍과, 단말기1로부터의 업링크 OFDM 심벌을 수신하는 타이밍, 그리고 단말기2로부터의 업링크 OFDM 심벌을 수신하는 타이밍을 맞출 수 있다. 상기 타이밍들을 맞추면, 단말기1과 단말기2로부터 전송되는 업링크 심벌은 직교성을 유지할 수 있으며, 따라서 ENB는 단말기1, 단말기2로부터 전송되는 업링크 심벌(201, 202)을 성공적으로 디코딩할 수 있다.

도 3은 업링크 타이밍 동기 과정의 일 실시예를 나타낸 도면이다.

311 단계에서는 단말기(301)가 업링크 타이밍 동기 과정에서 사용할 프리앰블(Preamble) 코드를 생성한다. 만약 복수 개(Multiple)의 프리앰블 코드들이 업링크 타이밍 동기 과정에서 사용할 수 있도록 구성되어 있다면, 단말기(301)는 상기 복수 개의 프리앰블 코드들 중에서 하나를 생성한다. 프리앰블 코드란 단말기(301)와 E-NB(302)간의 약속된 코드 시퀀스(Code Sequence)의 일종으로서, 단말기(301)는 321 단계에서 E-NB(302)에 의해 할당되는 무선자원(Radio Resource)을 이용하여 상기 프리앰블 코드를 업링크로 전송한다(UL SYNC REQ). 상기 프리앰블 코드를 수신한 E-NB(302)는 어떤 일정구간의 슬라이딩 윈도우(Sliding Window) 동안 업링크 타이밍 동기에 사용 가능한 후보 프리앰블 코드들과 상기 프리앰블 코드의 상관관계(Corelation)를 계산하여 가장 높은 상관관계를 나타내는 타이밍과 프리앰블 코드를 구한다. 그리고 이때의 수신 타이밍과 실제 E-NB(302)가 상기 프리앰블 코드를 수신했었어야 하는 타이밍과의 차이를 구하여, 322 단계에서 응답 메시지(UL SYNC RES)를 통하여 상기 구한 프리앰블 코드의 아이디와 업링크 타이밍 차이에 대 한 정보를 단말기(301)에게 알린다. 331 단계에서는 단말기(301)가 상기 응답 메시지를 통해 수신한 업링크 타이밍 차이에 대한 정보를 이용하여 업링크 전송 타이밍을 수정 및 갱신한다. 이후부터 상기 수정 및 갱신한 업링크 타이밍을 이용하여 업링크 시그널링 및 데이터 전송이 이루어진다.

341, 342, 343 단계는 상기 수정 및 갱신된 타이밍을 재확인하기 위하여 311, 321, 322 단계에서의 업링크 타이밍 동기 과정을 재수행하는 것을 나타낸 것으로, 상기 341, 342, 343 단계는 생략할 수 있다.

도 3에 도시한 업링크 타이밍 동기 과정은 주기적으로 수행되어야 한다. 이동통신 시스템에서의 단말기는 계속적으로 이동하며, 이에 따라 단말기와 E-NB간의 거리차이(Distance difference)는 시간적으로 변경될 수 있기 때문이다. 주기적인 업링크 타이밍 동기 과정이 수행되면, 단말기는 주기적으로 업링크 타이밍 동기 과정에 이용하는 프리앰블 코드를 생성하여 업링크로 E-NB에게 전송하고, E-NB는 상기 주기적인 업링크 프리앰블 코드를 수신 및 해독하여 업링크 타이밍 차이를 구하여 상기 업링크 타이밍 차이 정보를 다운링크로 단말기에게 알려주어야 한다. 따라서 업링크 시그널링/다운링크 시그널링의 오버헤드(Overhead)가 발생하여 비효율적으로 무선자원을 사용하는 문제를 초래한다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 업링크 타이밍 동기 유지시 주기적으로 업링크 시그널링과 다운링크 시그널링을 전송함으로 인해 발생하는 비효율적인 무선자원의 사용 문제를 해결하기 위해, 단말기로부터의 프리앰블 업링크 전송 이나 E-NB로부터의 업링크 타이밍 차이 정보의 전송 없이도 업링크 타이밍 동기를 유지할 수 있는 방법 및 단말장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 실시예에 따르면, 이동통신 시스템에서 업링크 타이밍 싱크를 유지하는 방법에 있어서, 프리앰블 코드를 포함하는 업링크 싱크 요청 메시지를 기지국으로 전송하는 과정과, 상기 기지국으로부터 상기 업링크 싱크 요청 메시지에 대응하는 업링크 싱크 응답 메시지를 수신하는 과정과, 상기 업링크 싱크 응답 메시지에 포함된 업링크 타이밍 조정 정보에 따라 업링크 타이밍을 조정하고, 상기 조정된 업링크 타이밍을 업링크 시그널링 또는 데이터 전송을 위한 참조 업링크 타이밍으로 저장하는 과정과, 상기 참조 업링크 타이밍이 저장된 이후, 주기적으로 다운링크 타이밍을 측정하고, 상기 측정된 다운링크 타이밍과 미리 저장된 참조 다운링크 타이밍의 차이를 계산하는 과정과, 상기 계산된 다운링크 타이밍의 차이 및 상기 참조 업링크 타이밍을 이용하여 상기 업링크 타이밍을 결정하는 과정과, 상기 업링크 타이밍의 불일치를 탐지한 기지국으로부터 상기 업링크 타이밍의 재조정을 요청하는 메시지를 수신하는 과정과, 상기 업링크 타이밍의 재조정을 요청하는 메시지에 포함된 업링크 타이밍 조정 정보를 이용하여 상기 업링크 타이밍을 재조정하고, 상기 재조정된 업링크 타이밍으로 상기 참조 업링크 타이밍을 갱신하여 저장하는 과정과, 상기 참조 업링크 타이밍이 갱신될 때, 가장 최근에 측정된 다운링크 타이밍을 상기 참조 다운링크 타이밍으로 갱신하여 저장하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 실시예에 따르면, 업링크 타이밍 싱크를 유지하기 위한 단말 장치에 있어서, 기지국으로부터 업링크 타이밍 조정 정보를 포함하는 메시지를 수신하며, 업링크 타이밍에 따라 상기 기지국으로 업링크 데이터 및 시그널링을 전송하는 메시지 송수신부와, 상기 메시지 송수신부에서 수신한 메시지를 해독하여 상기 업링크 타이밍 조정 정보를 획득하는 메시지 해독부와, 상기 획득된 업링크 타이밍 조정 정보에 따라 참조 업링크 타이밍을 설정하고, 다운링크 타이밍에 따라 참조 다운링크 타이밍을 설정하는 참조 타이밍 관리부와, 상기 다운링크 타이밍과 상기 참조 다운링크 타이밍의 차이 및 상기 참조 업링크 타이밍을 이용하여 주기적으로 상기 업링크 타이밍을 조정하는 업링크 타이밍 조정부와, 상기 업링크 타이밍을 조정하는 주기를 카운트하는 타이머와, 상기 주기에 따라 다운링크 타이밍을 측정하고, 상기 측정된 다운링크 타이밍을 상기 업링크 타이밍 조정부 및 상기 참조 타이밍 관리부로 제공하는 다운링크 메저먼트부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

본 발명에서는 단말기가 초기 업링크(이하 UL이라고 한다) 타이밍 동기 과정 을 통해 E-NB과의 UL 타이밍 동기를 획득하면, E-NB로부터의 UL 타이밍 차이 정보를 포함하는 다운링크(이하 DL이라고 한다) 전송 전의 해당 UL 전송시의 DL 타이밍 또는 상기 UL 타이밍 차이 정보를 포함하는 DL 전송시의 DL 타이밍을 참조(Reference) DL 타이밍으로 설정하고, 이때의 상기 UL 타이밍 차이 정보를 이용하여 조정한 UL 타이밍을 Reference UL 타이밍으로 설정하여 유지한다. 단말기는 주기적으로 DL 채널에 대한 메저먼트(measurement)를 통해 DL 타이밍을 획득하고 이를 Reference DL 타이밍과 비교하여 DL 타이밍 차이를 구하며, 상기 DL 타이밍 차이를 Reference UL 타이밍에 적용하여 이때의 UL 타이밍을 구한다. 상기 주기는 짧을 수 있으며 E-NB에 의해 구성(Configure)될 수 있다.

또한, 갑작스런 DL 채널의 불안정으로 인해 UL 타이밍이 어긋나는 경우, 이것이 E-NB에 의해 감지되어 DL를 통해 UL 타이밍 차이 정보가 단말기로 시그널링 될 수 있으며, 단말기는 상기 DL를 통해 전송되는 UL 타이밍 차이 정보를 수신하면 Reference UL 타이밍을 상기 UL 타이밍 차이 정보를 이용하여 조정한 UL 타이밍으로 수정/갱신하고, Reference DL 타이밍을 상기 UL 타이밍 차이 정보를 포함하는 DL 전송 전의 해당 UL 전송시의 DL 타이밍 또는 상기 UL 타이밍 차이 정보를 포함한 DL 전송시의 DL 타이밍으로 수정/갱신한다.

또한 상기 갑작스런 DL 채널의 불안정으로 인한 UL 타이밍의 어긋남을 방지하기 위해, 상기 주기 동안의 메저먼트를 통해 구한 DL 타이밍의 평균값과 Reference DL 타이밍과의 차이를 구하거나, 상기 주기적인 DL 채널에 대한 메저먼트를 통해 DL 타이밍과 Reference DL 타이밍의 차이를 구한다. 상기 주기 동안의 DL 채널에 대한 메저먼트를 통해 구한 DL 타이밍 평균값과 Reference DL 타이밍의 차이가 비정상적으로 큰 값을 갖는 경우에 대해서는 무시할 수도 있다.

본 명세서 전반에 걸쳐서 사용되는 'UL 타이밍'은 단말기가 UL를 통해 시그널링/데이터를 전송하는 타이밍으로서, 단말기가 DL 싱크채널로 맞춘 DL 프레임 대비 타이밍 오프셋(us 등과 같은 실제시간 단위나 슬롯, 심벌, 서브프레임, 프레임 등과 같은 단위)으로 나타낼 수 있으며, 'DL 타이밍'은 DL 싱크채널을 통해 획득한 DL 프레임 타이밍을 의미한다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 UL 타이밍을 구하는 방법을 나타낸 것으로, DL 타이밍과 Reference DL 타이밍과의 차이를 Reference UL 타이밍에 적용하여 UL 타이밍을 구하는 방법을 나타낸다.

도 4를 참조하면, 411, 421, 422 단계는 초기 UL 타이밍 동기 과정의 수행을 나타낸다. 즉, 411 단계에서는 단말기(401)가 UL 타이밍 동기 과정에 사용할 프리앰블 코드를 생성한다. 만약 복수 개의 프리앰블 코드들이 UL 타이밍 동기 과정에서 사용할 수 있도록 구성되어 있다면, 단말기(401)는 상기 복수 개의 프리앰블 코드들 중에서 하나를 생성한다. 프리앰블 코드란 단말기(401)와 E-NB(402)간의 약속된 코드 시퀀스(Code Sequence)의 일종으로서, 단말기(401)는 421 단계에서 E-NB(402)에 의해 할당되는 무선자원(Radio Resource)을 이용하여 상기 프리앰블 코드를 업링크로 전송하며(UL SYNC REQ), 상기 프리앰블 코드를 수신한 E-NB(402)는 일정구간의 슬라이딩 윈도우(Sliding Window) 동안 UL 타이밍 동기에 사용 가능한 후보 프리앰블 코드들과 상기 수신한 프리앰블 코드의 상관관계(Corelation)를 계 산하여 가장 높은 상관관계를 나타내는 타이밍과 프리앰블 코드를 구한다. 그리고 이때의 수신 타이밍과 실제 E-NB(402)가 상기 421 단계의 프리앰블 코드를 수신했었어야 하는 타이밍과의 차이를 구하고, 422 단계에서 응답메시지(UL SYNC RES)를 통하여 상기 프리앰블 코드의 아이디와 UL 타이밍 차이에 대한 정보를 단말기(401)에게 알린다.

431 단계에서 단말기(401)는, 상기 응답 메시지를 통해 수신한 UL 타이밍 차이 정보를 이용하여 UL 타이밍을 조정하고 이를 Reference UL 타이밍으로 설정한다. 또한, 단말기(401)는, 412 단계에서의 DL 타이밍을 Reference DL 타이밍으로 설정한다.

이때, 431 단계의 동작 순서는 바뀔 수도 있다. 즉, 422 단계에서 수신한 UL 타이밍 차이 정보에 따라 조정한 UL 타이밍을 재확인하기 위해 도 3의 341, 342, 343 단계와 같이 411, 421, 422 단계가 재수행된다면, Reference DL 타이밍은 재수행되는 UL 프리앰블 코드 전송 때의 DL 타이밍으로 재설정되며, Reference UL 타이밍은 새로 수신한 UL 타이밍 차이 정보에 따라 조정한 UL 타이밍으로 재설정된다.

431 단계에서 UL 타이밍 조정이 끝나면, 단말기(401)는 432 단계에서 조정된 UL 타이밍으로 UL 시그널링/데이터 전송을 수행한다.

한편, 도 4에서 Reference DL 타이밍 설정을 위한 412 단계의 DL 타이밍 측정은, UL 타이밍 차이 정보를 DL로 수신했을 때(422 단계), 상기 DL 수신 이전에 UL 전송이 일어난 시점(421 단계)의 DL에 대한 DL 타이밍을 측정하는 것을 일 실시예로 나타내고 있으나, 본 발명에서는 Reference DL 타이밍을 설정하기 위한 DL 타 이밍을 측정하는 시점에 대해 다른 가능성에 대해서도 배제하지 않는다. 예를 들어, UL 타이밍 차이 정보를 DL로 수신했을 때(422 단계)의 DL에 대한 DL 타이밍을 Reference DL 타이밍으로 설정할 수도 있다.

다음, 441, 451 단계에서는 단말기(401)가 주기 T를 가지고 메저먼트를 통해 각 시점의 DL 타이밍을 측정하여 Reference DL 타이밍과의 차이를 계산하고, 상기 DL 타이밍 차이를 Reference UL 타이밍에 적용하여 UL 타이밍을 계산/조정한다. 즉, 단말기(401)와 E-NB(402)간의 시그널링 교환 없이, 주기적으로 메저먼트를 통해 DL 타이밍을 구하고 이를 Reference DL 타이밍과 비교하여 Reference DL 타이밍과의 타이밍 차이를 구한 후, 다시 이를 Reference UL 타이밍에 적용하여 UL 타이밍을 구한다.

또한 갑작스런 DL 채널의 불안정으로 인해 UL 타이밍이 어긋난 경우, 471 단계에서 E-NB(402)가 이를 탐지하고, 481 단계에서 메시지를 통해 UL 타이밍 차이 정보를 단말기(401)에게 전송함으로써 단말기(401)에게 UL 타이밍을 재조정할 것을 요청할 수 있다. 단말기(401)는, UL 타이밍 재조정을 지시받으면, 해당 UL 전송 시점(도 4에서는 461 단계)의 DL 타이밍을 Reference DL 타이밍으로 재설정하고, 481 단계에서의 메시지를 통해 수신한 UL 타이밍 차이 정보를 이용하여 조정한 UL 타이밍을 Reference UL 타이밍으로 재설정한다.

한편, 도 4에서는 도시하지 않았지만, 주기 T동안의 메저먼트된 DL 타이밍의 평균값과 Reference DL 타이밍과의 차이를 441, 451 단계에서의 Reference UL 타이밍에 적용할 수도 있다. 또한, 앞서 기술한 바와 같이 상기 주기 T동안에 메저먼트 된 DL 타이밍의 평균값을 Reference DL 타이밍과의 차이를 구하는 데에 이용하는 경우에, 상기 차이가 비정상적으로 큰 경우에 대해서는 반영하지 않고 무시할 수도 있다. 또한, 주기 T동안에 메저먼트된 DL 타이밍의 평균값이 아니라 도 4와 같이 441, 451 단계에서 측정된 DL 타이밍을 Reference DL 타이밍과의 차이를 구하는 데에 이용하는 경우에도, 비정상적으로 큰 차이값은 반영하지 않고 무시할 수 있다. 이러한 경우에는 이전에 획득된 UL 타이밍을 그대로 사용할 수 있다.

도 5는 본 발명의 실시예를 적용할 때의 단말기의 동작 흐름도를 나타낸 것이다.

도 5를 참조하면, 501 단계에서 단말기는 UL 타이밍 차이 정보(UL Timing adjustment info 또는 UL timing advance info)를 E-NB로부터 수신한다. 511 단계에서 단말기는 상기 501 단계의 UL 타이밍 차이 정보를 수신하기 이전에 UL 전송시의 DL 타이밍을 Reference DL 타이밍으로 설정 또는 갱신하여 저장한다. 512 단계에서는 UL 타이밍을 501 단계에서 수신한 UL 타이밍 차이 정보를 이용하여 조정하며, 513 단계에서는 512 단계에서 조정한 UL 타이밍을 Reference UL 타이밍으로 설정 또는 갱신하여 저장한다. 521 단계에서는 UL 타이밍을 조절하는 주기가 도래했는지를 체크한다.

만약 UL 타이밍 조절 주기가 도래했으면 단말기는 531 단계에서 메저먼트를 통해 DL 타이밍을 측정하며, 532 단계에서 상기 측정된 DL 타이밍과 Reference DL 타이밍의 차이를 계산한 후, 533 단계에서 상기 계산된 차이를 Reference UL 타이밍에 적용하여 UL 타이밍을 조정한다. 만약 UL 타이밍을 조절하는 주기가 도래하지 않았다면, 단말기는 541 단계에서 가장 최근에 조정한 UL 타이밍을 유지한다.

또한 도 5에서 도시하지는 않았지만, 앞서 기술한 바와 같이 511 단계에서 Reference DL 타이밍을 어떤 시점으로 설정하는가에 대해 다른 가능성에 대해서도 배제하지 않는다. 예를 들어, UL 타이밍 차이 정보를 DL로 수신했을 때의 DL 타이밍을 Reference DL 타이밍으로 설정할 수도 있다.

도 6은 본 발명의 실시예를 적용할 때의 단말기의 장치 블럭도를 나타낸다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 단말기는 메시지 송수신부(601)와, 메시지 해독부(611)와, Reference UL/DL 타이밍 관리부(621)와, DL 메저먼트부(631)와, 타이머(641)와 UL 타이밍 조정부(651)를 포함한다.

메시지 송수신부(601)는 E-NB로부터 UL 타이밍 차이 정보를 포함하는 시그널링을 수신한다. 메시지 해독부(611)는 메시지 송수신부(601)에서 수신한 메시지를 해독하여 UL 타이밍 차이 정보를 알아내며, 상기 UL 타이밍 차이 정보는 Reference UL/DL 타이밍 관리부(621)를 통해 UL 타이밍 조정부(651)로 전달된다. UL 타이밍 조정부(651)는 Reference UL/DL 타이밍 관리부(621)를 통해 전달받은 UL 타이밍 차이 정보를 이용하여 UL 타이밍을 조정하고, 상기 조정된 UL 타이밍을 Reference UL 타이밍으로 갱신하다. 상기 갱신된 Reference UL 타이밍은 차후 메시지 송수신부(601)를 통한 UL 메시지 송신의 타이밍을 설정하는데 이용된다.

Reference UL/DL 타이밍 관리부(621)는, 상기 UL 타이밍 차이 정보를 메시지 송수신부(601)와 메시지 해독부(611)를 통해 수신하면, DL 메저먼트부(631)에서 측정한 DL 타이밍을 Reference DL 타이밍으로 갱신한다. 상기 DL 메저먼트부(631)에 서 측정한 DL 타이밍은, UL 타이밍 차이 정보를 포함하는 메시지를 수신하기 이전에 해당 UL 메시지를 전송한 시점의 DL 타이밍이다. 타이머(641)는 UL 타이밍 동기를 맞추기 위한 UL 타이밍 갱신 주기를 관리한다. UL 타이밍 동기를 맞추기 위한 UL 타이밍 갱신 주기가 되면 타이머(641)는 주기가 도래했음을 DL 메저먼트부(631)와 UL 타이밍 조정부(651)에게 알린다. 그러면 DL 메저먼트부(631)는 DL 타이밍을 획득하고, UL 타이밍 조정부(651)는 상기 획득한 DL 타이밍을 Reference UL/DL 타이밍 관리부(621)에 저장된 Reference DL 타이밍과 비교하여 타이밍 차이를 계산하고, 상기 타이밍 차이를 Reference UL/DL 타이밍 관리부(621)에 저장된 Reference UL 타이밍에 적용하여 UL 타이밍을 조정한다.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 동작하는 본 발명에 있어서, 개시되는 발명 중 대표적인 것에 의하여 얻어지는 효과를 간단히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따르면 초기 업링크 타이밍 동기를 획득한 시점의 업링크 타이밍과 다운링크 타이밍을 각각 참조 업링크 타이밍과 참조 다운링크 타이밍으로 저장해두며, 주기적으로 다운링크 타이밍을 구하고, 이를 참조 다운링크 타이밍과 비교하여 차이를 계산하여, 상기 차이를 참조 업링크 타이밍에 적용함으로써 업링크 타 이밍을 유지하도록 한다. 이와 같이 하면 단말기와 E-NB간에 시그널링 횟수를 줄일 수 있으므로 업링크와 다운링크의 시그널링의 오버헤드를 줄이고 무선자원을 효율적으로 사용할 수 있다.

Claims

이동통신 시스템에서 업링크 타이밍 싱크를 유지하는 방법에 있어서,

프리앰블 코드를 포함하는 업링크 싱크 요청 메시지를 기지국으로 전송하는 과정과,

상기 기지국으로부터 상기 업링크 싱크 요청 메시지에 대응하는 업링크 싱크 응답 메시지를 수신하는 과정과,

상기 업링크 싱크 응답 메시지에 포함된 업링크 타이밍 조정 정보에 따라 업링크 타이밍을 조정하고, 상기 조정된 업링크 타이밍을 업링크 시그널링 또는 데이터 전송을 위한 참조 업링크 타이밍으로 저장하는 과정과,

상기 참조 업링크 타이밍이 저장된 이후, 주기적으로 다운링크 타이밍을 측정하고, 상기 측정된 다운링크 타이밍과 미리 저장된 참조 다운링크 타이밍의 차이를 계산하는 과정과,

상기 계산된 다운링크 타이밍의 차이 및 상기 참조 업링크 타이밍을 이용하여 상기 업링크 타이밍을 결정하는 과정과,

상기 업링크 타이밍의 불일치를 탐지한 기지국으로부터 상기 업링크 타이밍의 재조정을 요청하는 메시지를 수신하는 과정과,

상기 업링크 타이밍의 재조정을 요청하는 메시지에 포함된 업링크 타이밍 조정 정보를 이용하여 상기 업링크 타이밍을 재조정하고, 상기 재조정된 업링크 타이밍으로 상기 참조 업링크 타이밍을 갱신하여 저장하는 과정과,

상기 참조 업링크 타이밍이 갱신될 때, 가장 최근에 측정된 다운링크 타이밍을 상기 참조 다운링크 타이밍으로 갱신하여 저장하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 업링크 타이밍 싱크 유지 방법.
제1항에 있어서,

상기 업링크 타이밍 조정 정보는, 상기 프리앰블 코드와 상관관계가 가장 높은 소정구간동안 업링크 타이밍 싱크에 사용 가능한 후보 프리앰블 코드의 타이밍 차이를 나타내는 것을 특징으로 하는 업링크 타이밍 싱크 유지 방법.
제1항에 있어서,

상기 업링크 타이밍을 조정하는 시점의 다운링크 타이밍을 상기 참조 다운링크 타이밍으로 설정하여 저장하는 것을 특징으로 하는 업링크 타이밍 싱크 유지 방법.
제1항에 있어서,

상기 업링크 싱크 응답 메시지를 수신하는 시점의 다운링크 타이밍을 상기 참조 다운링크 타이밍으로 설정하여 저장하는 것을 특징으로 하는 업링크 타이밍 싱크 유지 방법.
제1항에 있어서,

상기 다운링크 타이밍의 차이를 계산하는 과정은,

소정 시간동안 측정한 다운링크 타이밍의 평균값과 상기 미리 저장된 참조 다운링크 타이밍의 차이를 계산하는 것을 특징으로 하는 업링크 타이밍 싱크 유지 방법.
업링크 타이밍 싱크를 유지하기 위한 단말 장치에 있어서,

기지국으로부터 업링크 타이밍 조정 정보를 포함하는 메시지를 수신하며, 업링크 타이밍에 따라 상기 기지국으로 업링크 데이터 및 시그널링을 전송하는 메시지 송수신부와,

상기 메시지 송수신부에서 수신한 메시지를 해독하여 상기 업링크 타이밍 조정 정보를 획득하는 메시지 해독부와,

상기 획득된 업링크 타이밍 조정 정보에 따라 참조 업링크 타이밍을 설정하고, 다운링크 타이밍에 따라 참조 다운링크 타이밍을 설정하는 참조 타이밍 관리부와,

상기 다운링크 타이밍과 상기 참조 다운링크 타이밍의 차이 및 상기 참조 업링크 타이밍을 이용하여 주기적으로 상기 업링크 타이밍을 조정하는 업링크 타이밍 조정부와,

상기 업링크 타이밍을 조정하는 주기를 카운트하는 타이머와,

상기 주기에 따라 다운링크 타이밍을 측정하고, 상기 측정된 다운링크 타이밍을 상기 업링크 타이밍 조정부 및 상기 참조 타이밍 관리부로 제공하는 다운링크 메저먼트부를 포함하는 것을 특징으로 하는 단말 장치.
제6항에 있어서,

상기 메시지 송수신부는, 상기 기지국으로부터 상기 업링크 타이밍의 재조정을 요청하는 재조정 요청 메시지를 수신하고,

상기 업링크 타이밍 조정부는, 상기 재조정 요청 메시지에 포함된 업링크 타이밍 조정 정보를 이용하여 상기 업링크 타이밍을 재조정하고,

상기 참조 타이밍 관리부는, 가장 최근에 측정된 다운링크 타이밍을 상기 참조 다운링크 타이밍으로 갱신하여 저장하고, 상기 재조정된 업링크 타이밍을 상기 참조 업링크 타이밍으로 갱신하여 저장하는 것을 특징으로 하는 단말 장치.
제6항에 있어서,

상기 참조 타이밍 관리부는,

상기 업링크 타이밍 조정부가 상기 업링크 타이밍을 조정하는 시점의 다운링크 타이밍을 상기 참조 다운링크 타이밍으로 설정하여 저장하는 것을 특징으로 하는 단말 장치.
제6항에 있어서,

상기 참조 타이밍 관리부는,

상기 메시지 송수신부가 상기 업링크 타이밍 조정 정보를 포함하는 메시지를 수신하는 시점의 다운링크 타이밍을 상기 참조 다운링크 타이밍으로 설정하여 저장하는 것을 특징으로 하는 단말 장치.
제6항에 있어서,

상기 참조 타이밍 관리부는,

상기 다운링크 메저먼트부가 상기 주기동안 측정한 다운링크 타이밍의 평균값과 미리 저장된 참조 다운링크 타이밍의 차이를 계산하고, 상기 계산된 타이밍 차이 정보를 상기 업링크 타이밍 조정부로 전송하여 상기 업링크 타이밍을 조정하도록 하는 것을 특징으로 하는 단말 장치.