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KR102257996B1 - 무선 통신 시스템에서 기계형태통신을 지원하는 방법 및 장치 - Google Patents

무선 통신 시스템에서 기계형태통신을 지원하는 방법 및 장치 Download PDF

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KR102257996B1
KR102257996B1 KR1020150003701A KR20150003701A KR102257996B1 KR 102257996 B1 KR102257996 B1 KR 102257996B1 KR 1020150003701 A KR1020150003701 A KR 1020150003701A KR 20150003701 A KR20150003701 A KR 20150003701A KR 102257996 B1 KR102257996 B1 KR 102257996B1
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Abstract

본 발명은 무선 통신 시스템에서 기계 형태 통신을 위한 방법 및 장치에 관한 것으로서, 본 발명의 실시 예에 따라 MTC를 지원하는 무선 통신 시스템에서 페이징 메시지를 수신하는 방법은, 일반 커버리지(NC) 또는 확장된 커버리지(EC) 내에 있는지 여부를 판단하는 과정과, 상기 판단 결과에 따라 EC 기능 지원 정보 및 상기 NC 또는 EC의 영역 표시 정보 중 적어도 하나를 포함하는 상태 정보를 네트워크로 전송하는 과정과, 상기 상태 정보와 관련된 동작 모드에 따라 페이징 수신 시점을 결정하는 과정과, 상기 결정된 페이징 수신 시점에 따라 상기 페이징 메시지를 수신하는 과정을 포함한다.

Description

무선 통신 시스템에서 기계형태통신을 지원하는 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR SUPPORTING MACHINE TYPE COMMUNICATION IN A WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}
본 발명은 무선 통신 시스템에서 기계형태통신을 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
최근 무선 통신 기술은 급격한 발전을 이루었으며, 이에 따라 통신 시스템 기술도 진화를 거듭하였고, 이 가운데 현재 4세대 무선 통신 기술로 주목 받는 시스템이 3GPP(3rd Generation Partnership Project) 표준단체에서 규격화하는 LTE(Long-Term Evolution) 시스템이다.
도 1은 LTE 시스템의 구조를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, LTE 시스템의 무선 액세스 네트워크는 차세대 기지국(Evolved Node B, 이하 ENB, Node B 또는 기지국)(105, 110, 115, 120)과 MME(Mobility Management Entity : 125) 및 S-GW(Serving-Gateway : 130)를 포함한다. 사용자 단말(User Equipment, 이하 UE 또는 단말)(135)은 ENB(105 ~ 120) 및 S-GW(130)를 통해 외부 네트워크에 접속한다.
도 1에서 ENB(105 ~ 120)는 UMTS(Universal Mobile Telecommunication System) 시스템에서 기존 노드 B에 대응된다. ENB(105 ~ 120)는 UE(135)와 무선 채널로 연결되며 기존 노드 B 보다 복잡한 역할을 수행한다. LTE 시스템에서는 인터넷 프로토콜을 통한 VoIP(Voice over IP)와 같은 실시간 서비스를 비롯한 모든 사용자 트래픽이 공용 채널(shared channel)을 통해 서비스 되므로, UE들의 버퍼 상태, 가용 전송 전력 상태, 채널 상태 등의 상태 정보를 취합해서 스케줄링을 하는 장치가 필요하며, 이를 ENB(105 ~ 120)가 담당한다. 하나의 ENB는 통상 다수의 셀들을 제어한다. 예컨대, 100 Mbps 또는 그 이상의 전송 속도를 구현하기 위해서 LTE 시스템은 예컨대, 20 MHz 대역폭에서 직교 주파수 분할 다중 방식(Orthogonal Frequency Division Multiplexing : OFDM)을 무선 접속 기술로 사용한다. 또한 단말의 채널 상태에 맞춰 변조 방식(modulation scheme)과 채널 코딩률(channel coding rate)을 결정하는 적응 변조 코딩(Adaptive Modulation & Coding, 이하 AMC라 한다) 방식을 적용한다. S-GW(130)는 데이터 베어러를 제공하는 장치이며, MME(125)의 제어에 따라서 데이터 베어러를 생성하거나 제거한다. MME(125)는 단말에 대한 이동성 관리 기능은 물론 각종 제어 기능을 담당하는 장치로 다수의 ENB(105 ~ 120)들과 연결된다.
도 2는 LTE 시스템에서 무선 프로토콜 구조를 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, LTE 시스템의 무선 프로토콜은 단말과 ENB에서 각각 PDCP(Packet Data Convergence Protocol : 205, 240), RLC(Radio Link Control : 210, 235), MAC(Medium Access Control : 215,230) 계층들을 포함한다. 상기 PDCP(Packet Data Convergence Protocol)(205, 240)는 IP(Internet Protocol) 헤더 압축/복원 등의 동작을 담당하고, 무선 링크 제어(Radio Link Control : RLC)(210, 235)는 PDCP PDU(Packet Data Unit)를 적절한 크기로 재구성한다. MAC(215,230)은 한 단말에 구성된 여러 RLC 계층 장치들과 연결되며, RLC PDU들을 MAC PDU에 다중화하고 MAC PDU로부터 RLC PDU들을 역다중화하는 동작을 수행한다. 물리 계층(220, 225)은 상위 계층 데이터를 채널 코딩 및 변조하고, OFDM 심볼로 만들어서 무선 채널로 전송하거나, 무선 채널을 통해 수신한 OFDM 심볼을 복조하고 채널 디코딩해서 상위 계층으로 전달하는 동작을 한다. 또한 물리 계층에서도 추가적인 오류 정정을 위해, HARQ(Hybrid ARQ)를 사용하고 있으며, 수신단에서는 송신단에서 전송한 패킷의 수신여부를 1 비트로 전송한다. 이를 HARQ ACK/NACK 정보라 한다. 업링크 전송에 대한 다운링크 HARQ ACK/NACK 정보는 PHICH(Physical Hybrid-ARQ Indicator Channel) 물리 채널을 통해 전송되며 다운링크 전송에 대한 업링크 HARQ ACK/NACK 정보는 PUCCH(Physical Uplink Control Channel)이나 PUSCH(Physical Uplink Shared Channel) 물리 채널을 통해 전송될 수 있다.
또한, LTE 시스템에서는, 다양한 단말 종류를 지원하기 위한 기술이 도입되었으며, 그 중 하나가 기계 형태 통신(Machine Type Communication, 이하 MTC라 칭함) 단말을 지원하기 위한 기술이다. 상기 MTC 단말이라 함은 예를 들어 전기요금검침기 혹은 수도요금검침기 같이 사람이 직접 조작하는 것이 아닌 기계가(예를 들어, 한달에 한번씩 정해진 시간에) 스스로 통신을 하는 기계 등을 지칭하는 말이며, 상기 예시에 따라 일반적으로 낮은 우선순위를 가지고 접속을 시도해도 무방한 장치들을 뜻한다.
상기 MTC 단말들 가운데에는 상기 예시와 같이 검침기 등과 같은 용도로 사용되는 단말들은 고성능의 데이터 전송 능력을 필요하지 않는 경우가 많으며, 낮은 출력의 전송 파워를 가질 수 있다. 또한, MTC 단말은 수신 성능이 일반적인 단말과 동일하더라도, 지하실이나 창고와 같은 통신 환경이 매우 열악한 지역에 설치될 가능성이 존재한다. 따라서, 상기와 같이 낮은 전송속도를 가지면서 낮은 전송파워를 극복하기 위한 커버리지 확장(Coverage Extension 혹은 Extended Coverage : CE) 기능이 필요한 별도의 단말 종류를 구분할 필요성이 대두되었다. 이를 위해 LTE 릴리즈12(릴리즈 혹은 release는 버전 정보를 뜻하며, 높을수록 최신 버전)에서는 기존의 단말 카테고리(혹은 category는 단말의 하향/상향 전송 가능 속도에 따라 분류; 예를 들어, 카테고리 4 단말은 하향 150 Mbps, 카테고리 5 단말은 하향 300 Mbps 전송속도 지원)에 더하여 상기와 같은 형태의 단말을 카테고리 0번으로 신규 정의하였다. 상기의 카테고리 0번 단말은 낮은 전송속도(예를 들어 1 Mbps)를 가지게 되며, 상기 카테고리 0번의 단말은 낮은 전송파워에도 넓은 커버리지를 확보하기 위해 CE 모드로 동작할 수 있다. 이를 위해서는 별도의 추가적인 전송 방법 등이 사용될 수 있다. 상기의 별도의 추가적인 전송 방법에는 반복 전송 등의 방법 등이 사용될 수 있다. 따라서 상기 카테고리 0번의 단말을 MTC 단말로 이용할 수 있다.
한편, 상기 MTC 단말이 넓은 커버리지가 필요한 경우에는, 상기 예시와 같이, CE 모드를 적용하여 해당 MTC 단말이 송수신하는 모든 데이터에 대해 별도의 추가적인 전송 방법(예를 들어 반복 전송 등)을 적용할 수 있다. 예를 들어, 네트워크는 단말로 하여금 걸려온 호를 수신하게 하기 위해서(혹은, 전화를 받기 위해서) 자고 있는 단말들을 깨우기 위한 페이징 메시지를 전송한다. 이는 상기 MTC 단말 뿐만 아니라 모든 단말에게 적용되는 방법이다. 하지만, 네트워크가 상기 MTC 단말에 대한 정보가 없다면, 기지국은 상기 페이징 메시지를 전송할 때, 페이징 메시지를 수신할 단말이 일반 단말인지 MTC 단말인지 알 수가 없기 때문에, 모든 메시지를 상기의 추가적인 전송 방법(예를 들어 반복 전송 등)을 사용하여 전송할 수 밖에 없다. 이와 같은 불필요한 반복 전송은 무선 자원의 낭비로 이어지며, 데이터 전송에 쓰여져야할 자원이 제어 메시지 전송에 쓰여 전송 속도의 저하로 이어지는 문제점이 있어, 이를 해결할 필요가 있다.
또 다른 문제는 MTC 단말이 셀 선택 및 재선택을 수행할 시, 기존의 방법을 사용하기 어렵다는 것이다. MTC 단말의 수신기 성능은 일반 단말보다 떨어질 수 있으며, 설사 MTC 단말이 일반 단말과 동일한 수신기 성능을 갖더라도, 일반 단말보다 더 열악한 환경에 설치될 가능성이 높다. 따라서, 기존의 방법에 따라, 셀 선택을 시도할 경우, MTC 단말은 적절한 서빙 셀을 찾지 못하는 경우가 발생할 수 있다. 또 다른 한편으로, MTC 단말은 기존의 방법에 따라 서빙 셀을 선택하는 것이 가능하다면, 가급적 CE 모드로 서빙 셀을 찾는 것을 지양하는 것이 바람직할 수 있다. CE 모드에서 MTC 단말은 기존 단말보다 저품질, 저효율적인 서비스를 제공받을 것이기 때문이다. 셀 재선택 시, 단말은 기지국으로부터 제공받은 주파수 우선 순위를 고려하여, 서빙 셀을 재선택하게 된다. 이 때, MTC 단말이 각 주파수를 재선택할 때, CE 모드로 연결하는지 여부를 고려할 필요가 있다.
본 발명은 무선 통신 시스템에서 MTC 단말을 위한 효율적인 통신 방법 및 장치를 제공한다.
또한 본 발명은 MTC를 지원하는 무선 통신 시스템에서 페이징 메시지를 효율적으로 송수신하는 방법 및 장치를 제공한다.
또한 본 발명은 MTC를 지원하는 무선 통신 시스템에서 셀 선택과 셀 재선택을 효율적으로 수행하는 방법 및 장치를 제공한다.
본 발명의 실시 예에 따라 MTC를 지원하는 무선 통신 시스템에서 페이징 메시지를 수신하는 방법은, 일반 커버리지(NC) 또는 확장된 커버리지(EC) 내에 있는지 여부를 판단하는 과정과, 상기 판단 결과에 따라 EC 기능 지원 정보 및 상기 NC 또는 EC의 영역 표시 정보 중 적어도 하나를 포함하는 상태 정보를 네트워크로 전송하는 과정과, 상기 상태 정보와 관련된 동작 모드에 따라 페이징 수신 시점을 결정하는 과정과, 상기 결정된 페이징 수신 시점에 따라 상기 페이징 메시지를 수신하는 과정을 포함한다.
또한 본 발명의 실시 예에 따라 MTC를 지원하는 무선 통신 시스템에서 페이징 메시지를 수신하는 단말은, 상기 페이징 메시지의 수신을 위한 메시지들을 송수신하는 송수신부와, 일반 커버리지(NC) 또는 확장된 커버리지(EC) 내에 있는지 여부를 판단하고, 상기 판단 결과에 따라 EC 기능 지원 정보 및 상기 NC 또는 EC의 영역 표시 정보 중 적어도 하나를 포함하는 상태 정보를 네트워크로 전송하며, 상기 상태 정보와 관련된 동작 모드에 따라 페이징 수신 시점을 결정하고, 상기 결정된 페이징 수신 시점에 따라 상기 송수신부를 통해 상기 페이징 메시지를 수신하는 동작을 제어하는 제어부를 포함한다.
또한 본 발명의 실시 예에 따라 MTC를 지원하는 무선 통신 시스템에서 셀 선택을 수행하는 방법은, 상기 셀 선택을 위한 셀 탐색 및 측정을 수행하는 과정과, 상기 셀 선택을 위한 제1 기준을 만족하는 셀이 존재하지 않는 경우, EC를 위한 보상 값이 적용된 상기 셀 선택을 위한 제2 기준을 적용하여 셀 선택을 수행하는 과정을 포함한다.
또한 본 발명의 실시 예에 따라 MTC를 지원하는 무선 통신 시스템에서 셀 선택을 수행하는 단말은, 상기 셀 선택을 위한 시스템 정보를 수신하는 수신부와, 상기 셀 선택을 위한 셀 탐색 및 측정을 수행하고, 상기 셀 선택을 위한 제1 기준을 만족하는 셀이 존재하지 않는 경우, EC를 위한 보상 값이 적용된 상기 셀 선택을 위한 제2 기준을 적용하여 셀 선택을 수행하는 동작을 제어하는 제어부를 포함한다.
또한 본 발명의 실시 예에 따라 MTC를 지원하는 무선 통신 시스템에서 셀 재선택을 수행하는 방법은, 상기 셀 재선택을 위한 파라미터 정보를 포함하는 시스템 정보를 수신하는 과정과, 상기 파라미터 정보를 이용하여 주변 셀에 대해 상기 셀 재선택을 위해 기존 방식에 따른 제1 기준과 EM에 따른 제2 기준을 각각 계산하여 상기 셀 재선택을 수행하는 과정을 포함한다.
또한 본 발명의 실시 예에 따라 MTC를 지원하는 무선 통신 시스템에서 셀 재선택을 수행하는 단말은, 상기 셀 선택을 위한 파라미터 정보를 포함하는 시스템 정보를 수신하는 수신부와, 상기 파라미터 정보를 이용하여 주변 셀에 대해 상기 셀 재선택을 위해 기존 방식에 따른 제1 기준과 EM에 따른 제2 기준을 각각 계산하여 상기 셀 재선택을 수행하는 동작을 제어하는 제어부를 포함한다.
도 1은 LTE 시스템의 구조를 나타낸 도면,
도 2는 LTE 시스템에서 무선 프로토콜 구조를 나타낸 도면,
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 MTC 단말이 CE 모드로 동작할 때 페이징 메시지를 수신하는 방법을 나타낸 도면,
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 MTC 단말이 EC 모드로 동작할 때 페이징 메시지를 수신하는 방법을 나타낸 도면,
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 MTC 단말이 상태 정보를 갱신하는 절차를 나타낸 도면,
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 MTC 단말이 페이징 메시지를 수신하는 절차를 나타낸 도면,
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 기지국이 페이징 메시지를 송신하는 절차를 나타낸 도면,
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 MTC 단말의 서비스 영역을 설명하기 위한 도면,
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 MTC 단말의 셀 선택 동작을 나타낸 도면,
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 단말에게 셀 재선택을 위한 주파수별 우선 순위 정보를 제공하는 방법을 나타낸 도면,
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 단말이 신호 세기에 따라 셀 재선택을 수행하는 방법을 나타낸 도면,
도 12a 및 도 12b는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 수신 신호 품질(RSRQ)을 고려한 임계값들의 제공 여부에 따라 셀 재선택을 수행하는 방법을 나타낸 도면,
도 13 내지 도 16은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 EM을 고려하는 다양한 셀 재선택 규칙을 이용하는 단말의 동작을 나타낸 도면,
도 17은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 타이머 기반으로 intra-/inter-frequency을 측정하는 방법을 나타낸 도면,
도 18은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 반복적으로 전송되는 시스템 정보, PDCCH, 페이징을 나타낸 도면
도 19는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 페이징을 수신하는 과정을 나타낸 도면,
도 20a 및 도 20b는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 페이징을 수신하는 단말의 동작을 나타낸 도면,
도 21은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 단말의 구성을 나타낸 도면,
도 22는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 기지국의 구성을 나타낸 도면.
하기에서 본 발명의 실시 예들을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 이하에서 설명될 본 발명의 실시 예들은 설명의 편의를 위하여 분리된 것이지만, 상호 충돌되지 않는 범위 내에서 적어도 둘 이상의 실시 예들은 결합되어 수행될 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 MTC 단말이 CE 모드로 동작할 때 페이징 메시지를 수신하는 방법을 나타낸 도면이다. 도 3의 예에서 단말(UE)(301)은 MTC 단말임을 가정한다.
도 3의 311 단계에서 단말(301)은 전원을 키고, 313 단계에서 주변 셀의 신호를 탐색하여 한 기지국(혹은 셀)(303)을 선택하는 절차를 수행한다. 이 때 단말(301)은, 수신 신호 세기나 혹은 셀이 전송하는 데이터를 반복 수신하는 절차 등을 통해서 단말(301)이 일반 커버리지(Normal coverage : NC) 내에 있는지 혹은 확장된 커버리지(Extended coverage : EC) 내에 있는지 여부를 판단한다.
이후, 단말(301)은 현재 단말(301)이 전원을 켜서 전화를 받을 수 있는 상태임 네트워크에게 알려주기 위해, 먼저 315 단계에서 기지국(eNB)(303)에게 무선자원제어(Radio Resource Control : RRC) 계층의 제어 메시지들 중 하나인 RRC 연결 요청(RRC Connection Request) 메시지를 전송한다. 이 때, 본 발명의 한 실시예로서, 단말(301)이 전송하는 상기 RRC 연결 요청 메시지는 EC 기능 지원 정보 및/또는 NC/EC 영역 표시 정보를 포함한다. 상기 EC 기능 지원 정보는 단말(301)이 EC 기능을 지원하는 지 여부를 나타내며, 상기 NC/EC 영역 표시 정보는 단말(301)이 일반 커버리지(NC) 내에 있는지 또는 확장된 커버리지(EC) 내에 있는지 여부를 나타낸다. 본 실시 예에서 상기 EC 기능 지원 정보 및/또는 NC/EC 영역 표시 정보는 상기 315 단계에서 전송됨을 예시하였으나 다른 실시 예로 이후 설명할 319 단계에서 전송될 수도 있다. 317 단계에서 상기 RRC 연결 요청 메시지를 수신한 기지국(303)은 단말(301)에게 RRC 연결 설정(RRC Connection Setup) 메시지를 전송한다.
이후, 319 단계에서 단말(301)은 상기 RRC 연결 설정 메시지를 잘 수신하였음을 알리는 RRC 연결 설정 완료(RRC Connection Setup Complete) 메시지를 기지국(303)에게 전송한다. 이 때, 단말(301)은 상기 RRC 연결 설정 완료 메시지에, 네트워크에 위치 등록을 알리는 접속 요청(Attach Request) 메시지를 포함하여 전송할 수 있다. 상기 접속 요청 메시지는 단말(301)이 기지국(303)이 아닌, 다른 네트워크 엔터티에게 전송되는 메시지이며, 기지국(303)은 상기 접속 요청 메시지를 수신하여 상기 다른 네트워크 엔터티에게 전달해 준다. 본 실시 예에서 상기 다른 네트워크 엔터티는 MME(309)임을 가정한다.
이 때, 본 발명의 한 실시예로서, 단말(301)이 상기 RRC 연결 설정 완료 메시지를 전송할 때, 포함되는 상기 접속 요청 메시지는 단말(301)의 식별자와 함께, 상기 EC 기능 지원 정보 및 상기 NC/EC 영역 표시 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 만약 단말(301)이 확장된 커버리지(EC) 내에서 동작하는 경우, 반복 수신을 위해, 현재 단말(301)의 확장된 커버리지(EC) 내에서 무선 채널 상태 정보와 현재 확장된 커버리지(EC) 내에서 단말(301)이 원하는 페이징 메시지의 반복 전송 횟수 정보 중 적어도 하나가 상기 접속 요청 메시지에 추가로 포함될 수 있다.
상기 접속 요청 메시지를 포함하는 RRC 연결 설정 완료 메시지를 수신한 기지국(303)은, 상기 315 단계에서 상기 RRC 연결 요청 메시지를 통해 수신한 정보 혹은 상기 319 단계에서 상기 RRC 연결 설정 완료 메시지를 통해 수신한 정보에 따라, 321 단계에서 단말의 이동성 관리를 담당하는 네트워크 엔터티인 다수의 Mobility Management Entity: MME )들 중에서 EC 기능을 지원하는 MME(309)를 선택하고, 323 단계에서 상기 RRC 연결 설정 완료 메시지를 통해 수신한 상기 접속 요청 메시지를 MME(309)에게 전달한다. MME(309)는 상기 접속 요청 메시지로부터 단말(301)의 식별자와 함께, 상기 EC 기능 지원 정보 및 상기 NC/EC 영역 표시 정보 중 적어도 하나를 획득하며, 또한 추가적으로 상기 무선 채널 상태 정보와 페이징 메시지의 상기 반복 전송 횟수 정보 중 적어도 하나를 획득할 수 있다.
상기 접속 요청 메시지를 수신한 MME(309)는, 325 단계에서 상기 접속 요청 메시지를 잘 수신하였음을 단말(301)에게 알려주는 접속 확인(Attach Accept) 메시지를 기지국(303)에게 전송하며, 327 단계에서 기지국(303)은 상기 접속 확인(Attach Accept) 메시지를 단말(301)에게 전달한다. 그러면 단말(301)이 접속 요청이 성공적으로 완료(허락)되었음을 확인한다.
한편, 단말(301)은 한 기지국 내에서 이동하거나, 혹은 다른 기지국으로 이동할 수 있으며, 이동함에 따라 확장 커버리지(EC)에서 일반 커버리지(NC)로, 혹은 반대로 이동할 수도 있으며, 또는 확장 커버리지(EC) 내에서도 신호세기가 아주 나쁜 곳에서 조금 나은 곳으로, 혹은 조금 나은 곳에서 아주 나쁜 곳으로 이동할 수 있다. 이 경우 331 단계에서 단말(301)은 상기 접속 요청 메시지를 통해 이전에 네트워크에 보고한 상태, 즉, 단말(301)이 일반 커버리지(NC) 내에 있는지 확장된 커버리지(EC) 내에 있는지 여부 및 원하는 페이징 메시지의 반복 전송 횟수 등이, 현재 상태와 달라졌다고 판단한다., 그러면 단말(301)는 달라진 현재 상태를 다시 네트워크에 보고할 수 있다.
구체적으로 331 단계에서 상기 달라진 현재 상태를 보고하기 위해서, 단말(301)은 위치 추적 갱신(Tracking Area Update : TAU) 요청(Request) 메시지를 사용하여 단말(301)의 현재 상태가 이전에 보고한 상태와 달라졌음을 MME(309)에게 알린다(333). 단말(301)이 상기 위치 추적 갱신 요청 메시지를 전송할 때, 단말(301)은 상기 접속 요청 메시지와 마찬가지로, 위치 추적 갱신 요청 메시지 내에 단말(301)의 식별자와 함께, 상기 EC 기능 지원 정보 및 상기 NC/EC 영역 표시 정보 중 적어도 하나를 포함하여 전송하며, 또한 추가적으로 상기 무선 채널 상태 정보와 페이징 메시지의 상기 반복 전송 횟수 정보 중 적어도 하나를 포함하여 전송할 수 있다. 상기 위치 추적 갱신 요청 메시지 수신한 MME(309)는 현재 단말 상태를 업데이트하고, 335 단계에서 상기 위치 추적 갱신 요청 메시지를 잘 받았다는 위치 추적 갱신 확인(TAU Accept) 메시지를 단말(301)에게 전송한다. 그러면 단말(301)은 현재 상태를 반영하는 상기 위치 추적 갱신 요청이 잘 이루어졌음을 확인한다.
이후, 341 단계에서 MME(309)는 서빙 게이트웨이(S-GW)와 같은 네트워크 엔터티로부터, 상기 단말(301)에게 전송할 데이터가 도착하였음을 통보 받으면, 상기 단말(301)에게 수신할 데이터가 있음을 알려주기 위해 페이징 메시지를 전송해야 할 필요가 있음을 판단한다. 343 단계에서 MME(309)는 상기 페이징 메시지를 전송하기 위해 상기 323 단계 혹은 333 단계를 통해 수신한 최신의 단말 상태에 따라, 현재 단말(301)이 위치한 것으로 판단되는 하나 또는 복수의 기지국들 페이징(Paging) 메시지를 전송한다(343). 이 때, 상기 323 단계 혹은 333 단계를 통해 수신한 최신의 단말 상태 정보를 상기 페이징 메시지에 포함하여 전송한다. 상기 최신의 단말 상태 정보는 단말(301)의 식별자와 함께, 상기 EC 기능 지원 정보 및 상기 NC/EC 영역 표시 정보 중 적어도 하나를 포함하며, 또한 추가적으로 상기 무선 채널 상태 정보와 페이징 메시지의 상기 반복 전송 횟수 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
단말(301)의 최신의 단말 상태 정보를 포함하는 페이징 메시지를 수신한 기지국(303)은, 345 단계에서 단말(301)이 일반 커버리지(NC) 내에 있는지 확장된 커버리지(EC) 내에 있는지 여부에 따라 단말(301)에게 전송될 페이징 메시지를 일반 단말에게 전송될 페이징 메시지와 함께 보낼 지, 혹은 확장된 커버리지(EC) 내에서 동작하는 CE 모드(or EC 모드로 칭해질 수 있다.)로 반복하여 전송할지 여부를 판단하고, 만약 CE 모드로 반복하여 전송하는 경우에는 페이징 메시지의 전송 횟수를 판단하여, 347 단계 내지 349 단계에서 상기 단말(301)에게 하향링크 데이터가 있음을 알려줄 페이징 메시지를 전송한다. 이 때, 만약 페이징 메시지를 CE 모드로 반복하여 전송하는 경우에는, 기지국(303)은 페이징 메시지를 전송하는 시점을 별도로 계산하고, 별도의 방법을 통해 전송할 수 있다. 이하 도 4를 참조하여, 페이징 메시지를 CE 모드로 반복하여 전송하는 구체적인 방법을 설명하기로 한다.
도 4의 실시 예에서 제안하는 상기 방법을 통해, CE 모드로 동작하는 MTC 단말은 현재 동작하는 상태를 네트워크에 알려주어, 별도로 페이징 메시지를 수신함으로써 기존 단말의 영향을 최소한으로 하면서도 확장된 커버리지에서도 페이징 메시지를 잘 수신할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 MTC 단말이 EC 모드로 동작할 때 페이징 메시지를 수신하는 방법을 나타낸 도면이다.
상기 도 3의 실시 예에서와 같이 기지국이 단말에게 페이징 메시지를 전송할 때에, 도 4에서 기지국은 특정 시스템 프레임(System Frame, 예를 들어 10 ms 단위; 매 프레임 마다 시스템 프레임 번호가 있으며, 이는 1씩 증가; 각 프레임은 0~1023 값을 가짐)(421) 내의 특정 서브프레임(Subframe, 예를 들어 1 ms 단위; 한 프레임 내에 10개 서브프레임이 있으며, 각 서브프레임은 0~9 값을 가짐)에서 페이징 메시지가 전송이 된다. 기존 일반 단말들이 페이징 메시지를 수신하기 위한 시스템에서 페이징 프레임(Paging Frame : PF) 및 페이징 서브프레임은 아래 <표 1>에서 예시한 방식을 이용하여 결정된다. 아래 <표 1>에서 PO(Paging Occasion)는 상기 페이징 서브프레임을 의미한다.
Figure 112015002569406-pat00001
도 4에서 단말이 일반 커버리지(NC)에 있을 때 페이징 수신 타이밍은 예를 들어 3GPP TS36.304 규격에서 PF, PO를 참조할 수 있다. 본 실시 예에서 단말이 확장 커버리지(EC)에 있을 때 페이징 수신 시작 타이밍은 상기 NC에 있을 때 페이징 수신 타이밍에서 가장 가까운 페이징 반복 구간의 시작 타이밍으로 정할 수 있다.
기지국은 상기 <표 1>에 따라 계산된 특정 프레임 내의 특정 서브프레임에서 일반 단말들에게 페이징 메시지를 전송한다. LTE 시스템에서 기지국이 단말에게 데이터를 전송할 때는, 기지국이 전송하고자 하는 서브프레임(401) 내에서, 물리 하향링크 제어채널(Physical Downlink Control Channel : PDCCH)(403) 영역에서 자원할당 메시지(411)를 전송하며, 상기 자원할당 메시지에는 실제 데이터가 전송될 자원 위치가 포함된다. 상기 자원 할당 메시지에서 지시한대로, 상기 실제 데이터(413)는 물리 하향링크 공유 채널(Physical Downlink Shared Channel, PDSCH)(405) 영역에서 전송된다.
한편, 본 발명의 실시 예에서와 같이 MTC 단말이 EC 모드로 동작하는 경우에는, 반복 전송과 같은 추가적인 전송 방법이 사용되어야 하며, 각 페이징 메시지가 전송되는 주기 사이에 충분한 시간 차이가 있어 필요한 만큼 반복 전송을 할 수 있어야 한다. 이를 위해, 본 발명의 실시 예에서는 페이징 메시지의 반복 전송을 위한 두 가지 방법을 제안한다.
첫 번째 방법은 상기한 <표 1>의 방법을 사용해서도 충분히 페이징 메시지를 반복전송을 할 수 있는 경우에 적용할 수 있는 방법이다. 상기 첫 번째 방법에서 기지국은 단말에게 페이징 메시지가 반복전송되는(혹은 모든 하향링크 데이터가 반복 전송되는) 시점을 별도로 알려주고(예를 들어 매 서브프레임 0번부터 모든 하향링크 데이터 반복전송 시작)(413), 상기 <표 1>의 방법에 따라 페이징 메시지가 수신되는 프레임 및 서브프레임에서부터, 가장 가까운 반복전송되는 시점(상기 기존 페이징이 수신되는 프레임 및 서브프레임 이전 혹은 이후)에서부터 페이징 메시지 전송을 시작한다. 도 4를 참조하면, 상기 <표 1>의 방법에 따라 페이징 메시지가 수신되는 서브프레임은 프레임(421)의 4번째 서브 프레임(417)임을 가정하면, 본 실시 예에 따라, 기지국은 프레임(421)의 0번째 서브 프레임(413) 부터 페이징 메시지를 송신할 수 있으며, 혹은 프레임(427)의 0번째 서브 프레임부터 페이징 메시지를 송신할 수 있다. 이후, 기지국은 다음 페이징 메시지(431)를 전송하기 전의 모든 프레임(427의 프레임을 포함함)에서 상기 페이징 메시지를 반복하여 전송할 수 있다.
상기 페이징 메시지의 반복 전송을 위한 두 번째 방법은 상기 <표 1>의 방법을 사용해서도 페이징 메시지를 충분히 반복전송을 할 수 있는 없는 경우에 적용할 수 있는 방법이다. 이러한 경우에는 보다 긴 주기를 갖는 새로운 페이징 주기가 필요하며, 이를 위해서 현재 최대 주기인 2.56 초를 더 늘리는 방안이나(예. 5.12 초), 혹은 상기 상기 <표 1>의 방법과는 다른 방법을 사용하거나, 상기 <표 1>의 방법에서 포함되는 SFN 값을 확장하여 PF 및 PO를 계산하는 방법이 있을 수 있다. 상기 <표 1>의 방법에 포함되는 SFN 값을 확장하기 위해서는 현재 10.24초가 최대 길이인 10 비트 SFN 정보(10비트는 1024 프레임, 한 프레임은 10ms, 따라서 총 10.24초)를 확장하는 새로운 프레임 번호를 기지국이 전송할 수 있으며, 상기 확장된 프레임 번호와 확장된 페이징 주기를 사용할 경우에는 아래 <표 2>의 수식을 사용하여 페이징 전송 프레임 및 서브프레임을 결정할 수 있다.
Figure 112015002569406-pat00002
한편 기지국이 페이징 메시지를 반복 전송하는 방법에 대한 정보(즉 EC에 있는 단말을 위한 페이징 반복 구간 정보)는 기지국에 의해 설정되어 시스템정보로 셀 내 공지되어 단말에게 알려주거나, 혹은 MTC 단말이 CE 모드로 동작할 때 고정된 자원 위치를 사용하도록 미리 관련 규격상에서 명시될 수도 있다. 즉 EC에 있는 단말을 위한 페이징 메시지에 대한 자원 할당/스케줄링 채널은 PDCCH의 고정된 또는 제한된 셋(set)으로 정해질 수 있다. 또한 셀 내 공지 되거나 혹은 관련 규격 상의 방법을 통해 반복 전송이 고정된 PDSCH 자원 위치에서 반복 전송이 이루어지는 경우, 기지국은 PDCCH 전송 내의 자원 할당 메시지(411) 없이도 바로 페이징 메시지(413, 414, 415, 416, 417, 418, 419)를 전송할 수도 있다.
또한, CE 모드로 동작하는 MTC 단말에게 전송되는 페이징 메시지는 기존 페이징 메시지와 다른 식별자를 사용하여 전송될 수 있다. 예를 들어, 일반 페이징 메시지는 자원할당 메시지(411)을 전송할 때, 페이징용 무선 네트워크 임시 식별자(Paging Radio Network Temporary Identifier : P-RNTI)을 포함하여 전송하고, 페이징 메시지를 수신하고자 하는 단말은 상기 자원할당 메시지(411)에 P-RNTI가 포함되어 있는 지 여부를 판단하여, 해당 자원 할당 메시지가 페이징 메시지 전송을 위한 것인지 아닌지를 판단할 수 있다.
본 발명의 실시 예에서는 상기 P-RNTI 대신에 커버리지 확장용 RNTI(Coverage Enhacement RNTI : CE-RNTI)를 도입하여, 기지국이 CE 모드로 동작하는 MTC 단말들을 위한 페이징 전송할 때, 자원 할당 메시지를 사용하는 경우, 상기 CE-RNTI를 포함하여 자원할당 메시지를 전송하는 방법을 제안한다. 이에 따라 CE 모드로 동작하는 MTC 단말들은 페이징 메시지를 수신 시, 자원 할당 메시지에 상기 CE-RNTI가 포함되어 있는 지 여부를 판단하여 페이징 메시지를 수신할 수 있다. 이 경우 상기 P-RNTI 대신에 상기 CE-RNTI를 이용하여 CRC(Cyclic Redundancy Check) 마스킹이 수행된다.
한편 다른 실시 예로 단말이 NC에 있는 지 또는 EC에 있는 지에 따라 페이징 메시지를 수신하는 동작을 구분하지 않고, 단말이 NC에 있는 지 또는 EC에 있는 지에 상관없이 페이징 메시지를 수신하는 것도 가능하다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 MTC 단말이 상태 정보를 갱신하는 절차를 나타낸 도면이다. 도 5의 절차는 도 3의 실시 예에서 단말 관점의 동작을 나타낸 것이다.도 5를 참조하면, 501 단계에서 단말은 전원을 키고, 503 단계에서 주변 셀의 신호를 탐색하여 한 기지국(혹은 셀)을 선택하는 절차를 수행한다. 이 때 단말은, 수신 신호 세기나 혹은 셀이 전송하는 데이터를 반복 수신하는 절차 등을 통해서 일반 커버리지(NC) 내에 있는지 혹은 확장된 커버리지(EC) 내에 있는지 여부를 판단한다.
이후, 505 단계에서 단말은 네트워크에 현재 단말이 전원을 켜서 전화를 받을 수 있음을 알려주기 위해, 먼저 기지국에 RRC 연결 요청(RRC Connection Request) 메시지를 전송한다. 이 때, 본 발명의 한 실시예로서, 단말이 EC 기능을 지원하는 지 여부와, 일반 커버리지(NC) 내에 있는지 확장된 커버리지(EC) 내에 있는지 여부를 기지국에 알려줄 수 있다.
이후, 507 단계에서 단말은 기지국으로부터 RRC 연결 설정(RRC Connection Setup) 메시지를 수신한지 여부에 따라, 수신한 경우, 509 단계에서 상기 RRC 연결 설정 메시지를 잘 수신하였음을 알리는 RRC 연결 설정 완료(RRC Connection Setup Complete) 메시지를 기지국으로 전송한다. 이 때, 단말은 상기 RRC 연결 설정 완료 메시지에, 네트워크에 위치 등록을 알리는 접속 요청(Attach Request) 메시지를 포함하여 전송한다. 상기 접속 요청 메시지는 기지국을 경유하여 예를 들어 MME와 같은 네트워크 엔터티로 전송된다. 상기 접속 요청 메시지는 도 3의 실시 예에서 설명한 것처럼 단말의 식별자와 함께, 상기 EC 기능 지원 정보 및 상기 NC/EC 영역 표시 정보 중 적어도 하나를 포함하며, 또한 단말이 확장된 커버리지(EC) 내에서 동작하는 경우, 추가적으로 상기 무선 채널 상태 정보와 페이징 메시지의 상기 반복 전송 횟수 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
이후, 511 단계에서 단말은 네트워크로부터 접속 확인(Attach Accept) 메시지를 수신하면, 상기 접속 요청 메시지에 포함된 정보가 네트워크에 잘 전달되었음을 확인하며, 513 단계에서 이전에 네트워크로 보고한 단말의 상태 대비 변경사항이 있는지를 판단한다. 만약 513 단계에서 단말의 상태 정보에 변경이 있는 경우, 515 단계에서 단말은 위치 추적 갱신 요청(TAU Request) 메시지를 사용하여 최근에 보고한 상태와 달라졌음을 MME에게 알린다. 여기서 상기 위치 추적 갱신 요청 메시지는 상기 접속 요청 메시지와 마찬가지로, 단말의 식별자와 함께, 상기 EC 기능 지원 정보 및 상기 NC/EC 영역 표시 정보 중 적어도 하나를 포함하며, 또한 단말이 확장된 커버리지(EC) 내에서 동작하는 경우, 추가적으로 상기 무선 채널 상태 정보와 페이징 메시지의 상기 반복 전송 횟수 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
이후, 517 단계에서 단말은 네트워크로부터 위치 추적 갱신 확인(TAU Accept) 메시지를 수신하면, 상기 위치 추적 갱신 요청 메시지에 포함된 정보가 네트워크에 잘 전달되었음을 확인하며, 이후 이전에 보고한 상태 대비 변경사항이 있는지를 계속 판단한다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 MTC 단말이 페이징 메시지를 수신하는 절차를 나타낸 도면이다. 도 6의 절차는 도 3 및 도 4의 실시 예에서 단말 관점의 동작을 나타낸 것이다.
도 6을 참조하면, 601 단계에서 단말은 기지국으로부터 언제든지 데이터를 송수신할 수 있는 RRC 연결(RRC_CONNECTED) 상태에서, 휴면 모드와 같은 RRC 유휴 상태(RRC_IDLE) 상태로 천이한다. RRC 유휴 상태에서 네트워크에서 단말에게 보낼 데이터가 있을 경우에는, 페이징 메시지를 전송하여 단말을 RRC 연결 상태로 천이 시켜야 해당 데이터를 해당 단말에게 보낼 수 있다.
이후, 603 단계에서 단말은 CE 모드로 동작하는지 여부를 판단한다. 만약 CE 모드로 동작하는 경우에는 605 단계에서 단말은 도 4의 실시 예에서 설명한 바와 같이, 상기 <표 2>에서 제안하는 페이징 프레임, 서브프레임 계산 방식에 따라, 페이징 수신 시점을 계산한다.
이후 607 단계에서 상기 <표 2>에 따라 정해진 페이징 수신 시점에서, 단말은 자원할당 메시지 수신이 필요한지 여부를 판단하여, 만약 필요한 경우, 609 단계에서 단말은 상기한 CE-RNTI 를 사용하여 페이징 메시지 용 자원할당 메시지를 수신하고, 611 단계에서 상기 자원할당 메시지가 지시하는 페이징 메시지를 수신한다.
반면, 기지국이 셀 내에 공지하거나 규격 상에서 고정된 자원 위치를 사용하도록 정해져 있는 경우에는 단말은 상기 607 단계에서 상기 자원할당 메시지를 별도로 수신할 필요가 없이, 611 단계에서 상기 정해진 자원 위치에서 페이징 메시지를 수신한다. 단말이 CE 모드로 동작하는 경우에는 다음 페이징 구간까지 여러 번 반복하여 기지국이 전송할 수 있으므로, 단말은 수신에 성공할 때까지 반복 수신하여 성공확률을 높인다.
한편, 상기 603 단계에서 단말이 CE 모드로 동작하지 않는 경우에는, 621 단계에서 단말은 <표 1>에서 설명한 기존 페이징 프레임, 서브프레임 계산 방식에 따라, 페이징 수신 시점을 계산하고, 623 단계에서 해당 시점에서 P-RNTI 를 사용하여 페이징 메시지 용 자원할당 메시지를 수신하고, 625 단계에서 상기 페이징 메시지 용 자원할당 메시지를 통해 지시받은 자원 위치에서 페이징 메시지를 수신한다.
이후 페이징 메시지를 성공적으로 수신한 경우, 단말은 631 단계에서 자신에게 전송되는 데이터가 있는 지 여부를 판단하여, 만약 존재하는 경우, 633 단계에서 RRC 연결 모드로 천이하여 하향링크 데이터를 수신한다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 기지국이 페이징 메시지를 송신하는 절차를 나타낸 도면이다. 도 7의 절차는 도 3 및 도 4의 실시 예에서 기지국 관점의 동작을 나타낸 것이다.
도 7을 참조하면, 701 단계에서 기지국은 MME로부터 페이징 메시지를 수신하여, 특정 단말에게 전송할 데이터가 있음을 확인한다. 여기서 상기 페이징 메시지는 단말의 최신의 상태 정보를 포함한다. 상기 상태 정보는 단말의 식별자와 함께, 상기 EC 기능 지원 정보 및 상기 NC/EC 영역 표시 정보 중 적어도 하나를 포함하며, 또한 추가적으로 상기 무선 채널 상태 정보와 페이징 메시지의 상기 반복 전송 횟수 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 703 단계에서 상기 페이징 메시지 내의 정보로부터 해당 단말이 CE 모드로 동작하는지 여부를 판단하여, CE모드로 동작하는 단말에 대해서는 도 4의 실시 예에서 제안하는 별도의 방식으로 페이징 메시지를 전송한다.
만약 상기 703 단계에서 페이징 메시지를 수신할 단말이 CE 모드로 동작하는 경우에는 705 단계에서 도 4의 실시 예에서 설명한 바와 같이, 상기 <표 2>에서 제안하는 페이징 프레임, 서브프레임 계산 방식에 따라, 페이징 전송 시점이 계산된다.
이후 707 단계에서 기지국은 상기 <표 2>의 방식에 따라 정해진 페이징 전송 시점에서, 자원할당 메시지 전송이 필요한지 여부를 판단하여, 만약 필요한 경우, 기지국은 709 단계에서 CE-RNTI 를 사용하여 페이징 메시지 용 자원할당 메시지를 전송하고, 711 단계에서 상기 자원할당 메시지가 지시한 자원 위치에 페이징 메시지를 전송한다.
반면, 기지국이 셀 내에 공지하거나 규격 상에서 고정된 자원 위치를 사용하도록 정해져 있는 경우에는 기지국은 상기 707 단계에서 상기 자원할당 메시지를 별도로 전송할 필요가 없이, 711 단계에서 정해진 자원으로 페이징 메시지를 전송한다. 단말이 CE 모드로 동작하는 경우에는 다음 페이징 구간까지 기지국은 페이징 메시지를 반복하여 전송하여 단말이 성공적으로 페이징 메시지를 받을 수 있도록 한다.
한편, 상기 703 단계에서 페이징 메시지를 수신할 단말이 CE 모드로 동작하지 않는 경우에는, 721 단계에서 기지국은 <표 1>에서 설명한 기존 페이징 프레임, 서브프레임 계산 방식에 따라, 페이징 수신 시점을 계산하고, 723 단계에서 해당 시점에서 P-RNTI 를 사용하여 페이징 메시지 용 자원할당 메시지를 송신하고, 725 단계에서 상기 페이징 메시지 용 자원할당 메시지를 통해 지시한 자원 위치에 페이징 메시지를 전송한다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 MTC 단말의 서비스 영역을 설명하기 위한 도면이다.
도 8을 참조하면, 기지국(800)은 참조 번호 815과 같이, 시스템 정보를 전송하는 브로드캐스트 정보, 즉 SIB1(System Information Block1)을 통해 셀 선택을 위한 설정 정보를 브로드캐스팅한다. 상기 설정 정보를 수신한 단말은 상기 설정 정보를 기반으로, 해당 셀의 수신신호 세기 혹은 품질이 정해진 기준(Criteria)을 만족시키는지를 판단한다. 만약 만족한다면, 단말은 해당 셀을 서빙 셀로 결정할 수 있다. 이러한 동작을 셀 선택 동작이라고 한다. 다른 한편으로, 셀 선택은 셀의 서비스 영역을 결정하는 기준이 될 수 있다. 즉, 만약 상기 셀의 수신신호 세기 혹은 품질이 상기 정해진 기준(Criteria)을 만족시키지 못한다면, 상기 단말은 상기 셀을 서빙 셀로 간주하지 않을 것이며, 다른 서빙 셀을 찾을 것이다.
이하 단말의 셀 선택 동작을 더 상세히 설명하기로 한다. 단말이 특정 셀을 서빙 셀로 결정하기 위해서는 신호 세기 및 품질 관점에서 하기의 수식들을 만족해야 한다.
Figure 112015002569406-pat00003
여기서, Srxlev와 Squal은 하기 <수학식 2>, <수학식 3>과 같이 정의되며, S-기준(S-Criteria)라고 칭한다.
Figure 112015002569406-pat00004
Figure 112015002569406-pat00005
상기 <수학식 1> 내지 <수학식 3>과 관련된 각 변수들의 정의는 하기 <표 3>과 같다. LTE 표준문서 TS36.304에서는 관련 내용을 상세하게 기술하고 있다. 하기 q-Rxlevmin, q-Qualmin, q-Rxlevminoffset, q-Qualminoffset, PEMAX는 상기 SIB1에 포함된다.
Figure 112015002569406-pat00006
상기한 S-기준(S-Criteria)에 의하면, 특정 셀에 대한 단말의 수신 신호 세기 q-Rxlevmeas와 신호 품질 q-Qualmeas 가 소정의 임계값을 초과해야 상기 셀이 서빙 셀로 결정될 수 있음을 알 수 있다. 특정 셀이 단말이 일반적인 서비스를 제공받을 수 있는 적합한(suitable) 셀이 되기 위해서는 상기 <수학식 1> 내지 <수학식 3>을 만족하면서, 몇 가지 추가적인 조건들을 함께 만족시켜야 한다. 예를 들어, 상기 셀이 지원할 수 있는 PLMN(Public Land Mobile Network)가 단말의 Selected PLMN, Registered PLMN 혹은 Equivalent PLMNs에 일치되어야 한다. 또한, 상기 셀에 대한 엑세스 금지가 설정되어 있지 않아야 하며, "forbidden tracking areas for roaming" 리스트에 포함되어 있지 않아야 한다. 상기 언급한 모든 조건이 만족한다면, 상기 셀은 상기 단말의 suitable 셀이 될 수 있다.
다시 도 8의 설명으로 돌아가서, 기지국(800)의 주변으로부터 일정 거리로 떨어진 두 MTC 단말들(예를 들어 제1 및 제2 단말(805, 810)을 가정한다. 제1 단말(805)은 기지국(800)으로부터 가까운 거리에 위치해 있으며, 기존의 셀 선택 동작을 수행하여, 상기 기지국(800)을 서빙 셀로 하여 연결될 수 있다. 참조 번호 820은 기존의 셀 경계 선택 기준을 근거로 결정되는 셀 경계를 나타낸 것이다. 그러나, 제2 단말(810)은 상기 기지국(800)으로부터 상대적으로 더 먼 거리에 위치에 있어, 기존의 셀 선택 동작을 수행할 경우, 제2 단말(810)은 상기 기지국을 서빙 셀로 하여 연결될 수 없다. 이러한 현상은 실제 제2 단말(810)이 기지국(800)으로부터 매우 먼 거리에 위치하는 경우 혹은 지하철, 창고 등에 설치되어 통신 환경이 열악한 경우에 발생할 수 있으며, 또 다른 원인으로는 제2 단말(810)의 수신기 성능이 열악하여, 발생할 수도 있다. 다시 말해, 실제 셀은 제2 단말(810)이 위치한 지역까지 서비스할 수 있도록 배치되었지만, 제2 단말(810) 자체의 성능이 떨어져, 제2 단말(810)이 상기 기지국(800)에 연결되지 못할 수도 있다. 이는 MTC 단말이 일반 단말보다 저렴한 가격으로 생산되어야 하며, 이를 위해, 성능이 떨어지는 수신기를 적용할 수도 있기 때문이다. 그러나, 이러한 제약에서도 제2 단말(810)은 기지국(800)과 연결되어야만 한다. 이를 위해서는 새로운 접근 방법이 필요하게 된다. 본 발명의 실시 예에서는 이러한 MTC 단말을 고려하여, 서비스 영역을 확대시키는 방법을 제안한다. 참조 번호 825는 CE 모드로 동작하는 제2 단말(810)의 확대된 서비스 영역, 즉 CE 모드를 근거로 하는 셀 경계를 나타낸 것이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 MTC 단말의 셀 선택 동작을 나타낸 도면이다.
본 실시 예에서 셀 선택을 위한 단말의 동작 모드는 기존의 셀 선택 동작을 수행하여 suitable 셀을 찾게 되는 일반 모드(Normal Mode : NM)와 MTC 단말을 위한 셀 선택 동작을 수행하여 suitable 셀을 찾게 되는 확장 영역 모드(Extended coverage Mode : EM)을 제안한다. 본 실시 예는 기지국으로부터 매우 멀리 떨어져 있거나, 수신기 성능이 열악한 MTC 단말도 기지국에 연결될 수 있도록 기존의 셀 선택 방식을 개선한 것이다. 그러나, 개선된 셀 선택 방식을 활용할 수도 있지만, 가급적 기존의 셀 선택 동작을 통해, suitable 셀을 찾는 것이 더 바람직하다. 이는 MTC 단말에게 충분한 품질의 서비스를 제공해줄 수 있다는 것을 보장해주는 것이기 때문이다. 개선된 셀 선택 방식을 통해, 단말이 기지국을 찾게 되면, 단말은 열악한 채널 상태에서도 기지국에 정착(camp-on)할 수 있지만, EM에서는 더 많은 재전송 허용 등 품질이 떨어지는 서비스를 제공받게 될 것이다. 따라서, 본 실시 예에서는 MTC 단말이어도 바로 EM으로 동작하는 것이 아니라, 먼저 기존의 셀 선택 동작을 수행한 후, EM으로 동작한다. 혹은 MTC 단말은 특정 조건을 만족할 경우, 바로 EM으로 동작할 수도 있다.
도 9를 참조하면, 900 단계에서 MTC 단말(이하, 단말)은 셀 선택을 위한 셀 탐지 및 주변 셀 측정을 수행한다. 905 단계에서 단말은 상기한 <수학식 1> 내지 <수학식 3>의 S-기준을 이용하여 셀 선택 동작을 수행한다. 이때 필요한 설정 정보는 기지국으로부터 브로드캐스트되는 SIB1에 포함된 정보를 이용한다. 910 단계에서 단말은 S-기준(즉 제1 S-기준)을 만족하는지 여부를 판단한다. 다른 실시 예로 상기 S-기준을 만족하는지 여부를 판단하기 위해 상기 <수학식 1> 내지 <수학식 3>을 이용하는 것 이외에, 다른 방법을 고려할 수도 있다. 예를 들어, 단말이 셀로부터 브로드캐스트되는 예컨대, LTE 시스템에서 MIB(Master Information Block) 그리고/또는 SIB1을 수신하여 디코딩하는데 성공한다면, S-기준을 만족한다고 간주할 수도 있다. 기존의 LTE 기술에서는 T331 타이머가 만료되기 전까지 특정 셀로부터 MIB 혹은 SIB1을 수신하는데 실패한다면, 단말은 해당 셀을 셀 선택에서 있어서 '제외된 셀(barred cell)'로 간주한다. 그러나 본 실시 예에서는 특정 시간이 지나도록 MIB 혹은 SIB1을 수신하는데 실패하더라도, 해당 셀을 즉시 'barred cell'로 간주하지 않으며, 하기 언급한 EM으로 연결될 셀로부터도 MIB 혹은 SIB1을 수신하지 못할 경우에 'barred cell'로 간주하는 것을 특징으로 한다.
만약 상기 910 단계에서 S-기준을 만족한다면, 915 단계에서 단말은 앞서 설명한 suitable 셀 조건에 만족하는지 여부를 판단한다. 만족하지 않다면, 다른 주변 셀들 중에 S-기준을 만족하는 셀이 있는지를 계속 찾게 된다. 만약 suitable 셀 조건까지 만족한다면, 925 단계에서 단말은 해당 셀에 정착(camp-on)하게 되며, 단말은 NM으로 셀 선택하여 suitable 셀을 찾은 것으로 간주하게 된다. 한편 상기 910 단계에서 기존의 셀 선택 방식으로 S-기준을 만족하지 못하였다면, 920 단계에서 단말은 기존의 S-기준에 특정 보상값을 적용하여, 다시 셀 선택을 수행하게 된다. 상기 특정 보상값을 적용하는 방법에 대해서는 다시 상세히 설명하도록 한다. 930 단계에서 단말은 상기 개선된 S-기준(즉 제2 S-기준)이 만족되는지 여부를 판단한다. 만약 그렇다면, 935 단계에서 상기 셀이 suitable 셀에 만족하는지 여부를 판단한다. 역시 만족한다면, 945 단계에서 상기 단말이 EM으로 상기 셀을 선택하여, suitable 셀을 찾은 것으로 간주한다. 만약 930 단계에서도 S-기준을 만족하지 못하였다면, 940 단계에서 상기 단말은 셀 선택에 실패한 것으로 간주한다. 상기한 도 9의 실시 예를 적용하면, 단말은 하나의 suitable 셀에 camp-on하게 되며, 재선택 방식에 따라, NM 혹은 EM으로 구분하여 현재 상태를 간주할 수 있다. 상기 NM 혹은 EM에 따라, 단말은 후속 동작에서도 영향을 받게 될 것이다.
도 9의 상기 920 단계를 구체적으로 설명하면, 본 실시 예에서는 기존의 S-기준에 특정 보상값을 적용하는 아래와 같은 세 가지 셀 선택 방법을 제안한다.
첫 번째 셀 선택 방법은 아래 <수학식 4>와 같이 기존의 S-기준 수식에 특정 값(α)을 고정적으로 더하여 적용하는 것이다.
Figure 112015002569406-pat00007
상기 특정 값(α)의 적용은 단말의 수신 신호 세기 혹은 품질이 특정 값(α) 만큼 떨어져도, S-기준을 만족시켜주게 된다. 예를 들어, 상기 특정 값(α) 15dB로 설정할 수 있으며, 실험적으로 구해진 다른 특정 값을 이용하는 것도 가능하다.
두 번째 셀 선택 방법은 S-기준을 계산하는데 적용되는 변수들을 별도로 정의하는 것이다.
구체적으로는 q-Rxlevmin와 q-Qualmin에 대응하는 CE 모드에서 새로운 값인 q-RxlevminCE와 q-QualminCE을 설정하는 것이다. 즉 단말은 상기 920 단계에서 기존의 q-Rxlevmin와 q-Qualmin 대신에 새로 정의된 값인 q-RxlevminCE와 q-QualminCE 값을 이용하여, S-기준을 계산한다. 본 실시 예에서는 q-Rxlevmin와 q-Qualmin을 고려한 Srxlev 및 Squal을 만족한다면, 상기 단말은 현재 모드를 NM로 간주하며, 단지 새로 정의한 q-RxlevminCE와 q-QualminCE만을 고려한 Srxlev 및 Squal을 만족한다면, 현재 모드를 EM으로 간주한다. 상기 새로 정의된 값들은 기존의 값들과 동일하게 기지국으로부터 제공될 것이다.
세 번째 셀 선택 방법은 기존의 변수들과는 상관없는 새로운 변수들을 정의하는 것이다. 이러한 변수들은 기존의 변수 대신에 사용되는 것이 아니라, 기존의 변수와 함께 적용될 수 있다. 즉, 하기 <수학식 5>에서 q-RxlevoffsetCE와 q-QualoffsetCE와 같이 기존의 S-기준에 새로운 변수들이 더해진 형태이다. 상기 새로운 두 변수 역시 기지국으로부터 제공될 것이다.
Figure 112015002569406-pat00008
단말이 기존의 S-기준을 만족하지 못하지만, 상기 <수학식 5>를 만족한다면, 단말은 현재 모드를 EM으로 간주한다.
이동하는 단말은 좀 더 적합한 서빙 셀을 찾기 위해 노력한다. 이를 셀 재선택이라고 한다. 셀 재선택 방법은 서빙 셀과 주변 셀의 수신 신호 세기와 주파수 및 RAT간 우선 순위 정보를 고려하여 수행된다. 상기 우선 순위 정보는 기지국이 예컨대, SIB3에 포함하여 브로드캐스트하며, 단말마다 dedicated하게 적용되는 우선 순위 정보는 RRC Connection Release 메시지를 이용하여 제공될 수 있다. 셀 재선택 방법에서도 단말이 NM 혹은 EM에 따라, 새로운 규칙이 필요하다. 일반적으로 EM 상태인 단말이 NM로 변경 가능하다면, NM로 전환하는 것이 바람직하다. 따라서, 기존의 우선 순위 정보를 가공할 필요성이 요구된다. 본 실시 예의 내용을 상세히 설명하기에 앞서, 기존의 셀 재선택 방법을 먼저 설명한다.
도 10는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 단말에게 셀 재선택을 위한 주파수별 우선 순위 정보를 제공하는 방법을 나타낸 도면이다.
셀 재선택(Cell Reselection)이란 이동하는 단말이 가장 채널 상태가 양호한 셀에 연결될 수 있도록, 서빙 셀을 재선택하는 과정으로 이해될 수 있다. 네트워크는 주파수별로 우선 순위를 부여하여, 대기 모드에 있는 단말들의 셀 재선택을 제어한다. 예를 들어, 한 단말이 기지국으로부터 두 주파수 f1와 f2에 대한 우선 순위 정보를 수신하였으며, f1이 f2보다 더 높은 우선 순위를 가진다면, 단말이 f1에 머무를 확률이 높아진다. 또한 단말이 f2에 있더라도, f2의 채널 상태가 좋지 않다면, f1으로 변경하려고 시도할 것이다. 본 실시 예에서 주파수별 우선 순위(priority) 정보는 SIB을 통해 broadcast 되거나, dedicated RRC signalling인 RRC Connection Release 메시지를 통해, 특정 단말에게 제공될 수 있다. 단말이 SIB을 통해 이미 주파수들에 대한 우선 순위 정보를 수신하였더라도, UE-specific 우선 순위 정보를 RRC 시그널링으로 제공받으면, SIB로부터 수신한 우선 순위 정보는 무시될 수 있다. 각 주파수의 우선 순위 정보는 기지국으로부터 cellReselectionPriority IE(Information Element)을 통해 전달되며, 예컨대 총 8 단계의 우선 순위 중 하나를 부여 받게 된다. RAT(Radio Access Technology) 간의 주파수들은 동일한 우선 순위를 부여 받을 수 없다. 단말의 IDLE 상태가 '임의의 셀 상태에서 정착(camped on any cell state)'이라면, SIB을 통해 받은 주파수 우선 순위 정보를 적용하며, RRC signalling으로 받은 우선 순위 정보는 사용하지 않고 저장한다. 상기 cellReselectionPriority IE은 optional IE로서, 존재하지 않을 수 있다. 이 경우에 해당 주파수에 대한 우선 순위 정보는 부여되지 않은 것이다. 이 때, 단말은 해당 주파수의 우선 순위를 가장 낮은 단계로 간주한다.
도 10을 참조하면, 단말은 1000 단계에서 SIB을 통해, EUTRA(Evolved Universal Terrestrial Radio Access) 뿐만이 아니라, 다른 RAT에서 사용하는 주파수들에 대한 우선 순위 정보를 제공 받는다. 그러나, 반드시 모든 주파수에 대해 우선 순위 정보가 제공되는 것은 아니다. 현재 정착(camp)한 서빙 셀의 주파수에 대한 우선 순위 정보 역시 제공되지 않을 수 있다. 단말은 1005 단계에서 현재 주파수에 대해 우선 순위 정보가 존재하는 지 확인한다. 만약 현재 서빙 셀의 주파수에 대한 우선 순위 정보가 제공되지 않았다면, 단말은 상기 현재 서빙 셀의 주파수의 우선 순위를 가장 낮은 단계로 간주한다. 단말은 1015 단계에서 각 주파수들의 우선 순위 정보를 적용한다. 단말은 기지국으로부터 RRC 연결 해제(Connection Release) 메시지를 받으면, 연결 모드(Connected mode)에서 대기 모드(IDLE mode)로 전환한다. 상기 RRC 연결 해제 메시지에는 주파수의 우선 순위 정보가 포함될 수 있다. 이는 UE-specific한 정보로서, 일반적으로 SIB으로부터 제공받은 주파수 우선 순위 정보보다 우선적으로 적용된다. 따라서, 단말은 1020 단계에서 상기 RRC 연결 해제 메시지에 주파수 우선 순위 정보가 있는지를 확인한다. 존재한다면, 상기 RRC 연결 해제 메시지에 함께 포함되어 있는 타이머 T320 값을 적용하여, 하나의 타이머를 1025 단계에서 구동시킨다. 단말은 현재의 대기 모드 상태가 '임의의 셀 상태에서 정착(camped on any cell state)' 인지 또는 '일반 상태에서 정착(camped normally state)'인지를 1030단계에서 판단한다. 상기 'camped normally state'는 단말이 suitable cell에 camp하고 있는 상태를 일컫는다. 상기 Suitable cell이란 단말에게 일반적인 서비스(normal service)을 제공해줄 수 있는 셀로서, 아래와 같은 네 가지 조건들을 만족시키는 셀이다. 상기 Suitable cell의 정의와 관련하여 Suitable cell인지 판단하고자 하는 셀이 CSG 셀이 아닌 경우, 아래 조건 1) 내지 조건 3)을 모두 만족해야 하며, 조건 4)는 CSG 셀인 경우에 적용된다.
1) 셀이 selected PLMN, registered PLMN 또는 equivalent PLMN list 내의 한 PLMN에 해당
2) Barring되지 않은 셀
3) Cell selection criterion을 만족하는 셀
4) CSG(Closed Subscriber Group) 셀이라면, 단말의 whitelist 내에 해당 CSG ID가 있는 셀
그리고 상기 'camped on any cell state'는 단말이 suitable cell에 camp하지 못해, acceptable cell에 camp하고 있는 상태를 일컫는다. Acceptable cell에서는 일반적인 서비스는 불가능하며, 응급 콜(emergency call)만 단말이 시도할 수 있다. Acceptable cell은 아래와 같은 두 가지 조건들을 모두 만족시키는 셀이다.
1) Barring되지 않은 셀
2) Cell selection criterion을 만족하는 셀
만약, 상기 1030 단계에서 단말이 상기 'camped on any cell state' 대기 상태라면, RRC Connection Release 메시지로부터 제공받은 우선 순위 정보 대신에 1015 단계로 진행하여 단말은 SIB으로부터 제공받은 주파수 우선 순위 정보를 적용한다. 단말이 만약, 상기 1030 단계에서 'camped normally' 대기 상태라면, 단말은 아래의 세 가지 조건 중 적어도 하나의 조건이 만족되는지를 1035 단계에서 판단한다. 세 가지 조건은 아래와 같다.
1) 단말이 연결 모드로 전환됨
2) T320 타이머가 만료됨
3) NAS(Non Access Stratum) 요청에 따라, PLMN 선택 과정이 수행됨
상기 세 가지 조건들 중 어느 하나의 조건이라도 만족된다면, 단말은 1040 단계에서 RRC Connection Release 메시지로부터 제공받은 우선 순위 정보를 폐기하며, 1015 단계로 진행하여, SIB으로부터 제공받은 주파수 우선 순위 정보를 적용한다. 그렇지 않고, 상기 세 가지 조건들 중 어느 조건도 만족하지 않는다면, 단말은 RRC Connection Release 메시지로부터 제공받은 우선 순위 정보를 1045 단계에서 적용한다.
주파수 우선 순위 정보는 단말이 수행하는 특정 주파수의 측정에 영향을 준다. 현재의 서빙 셀보다 높은 우선 순위를 가지는 주파수에 대해서 단말은 측정(measurement)을 항상 수행한다. 이에 반해, 서빙 셀과 동일한 주파수(intra-frequency) 또는 이보다 우선 순위가 동일하거나 또는 낮은 다른 주파수는 단말 전력을 절약하기 위해 해당 주파수에 대한 측정을 항상 수행하지 않는다. 단말의 측정 수행 여부는 서빙 셀의 채널 QoS(Quality of Service)가 특정 임계값보다 작거나 같을 때 수행한다. 셀 재선택은 채널 상태가 양호한 셀로 이동하기 위해 수행하는데, 현재 서빙 셀의 채널 QoS가 양호한데 굳이 우선 순위가 동일하거나 낮은 주파수로 이동할 이유가 없다. 따라서 불필요한 채널 측정으로 인한 전력소모를 줄이기 위해 특정 임계값을 기준으로 측정 수행 여부를 결정하는 것이다. 동일한 주파수(intra-frequency)의 경우에, 특정 임계값 Sintrasearch 보다 서빙 셀의 QoS가 동일하거나 낮을 경우 동일 주파수의 다른 셀들에 대해 채널 측정을 수행한다. 우선 순위가 동일하거나 낮은 다른 주파수에 대해서는, 특정 임계값 Snonintrasearch 보다 서빙 셀의 QoS가 동일하거나 낮은 경우, 해당 다른 주파수의 셀들에 대해 채널 측정을 수행한다. 채널 QoS는 일반적으로 RSRP(Reference Signal Receive Power)와 RSRQ(Reference Signal Received Quality )을 고려한다.
단말은 상기한 방식으로 측정을 수행하다가, 높은 우선 순위를 가진 주파수의 셀의 채널 QoS가 특정 임계값 ThreshX-high보다 높아지면, 단말은 높은 우선 순위를 가진 주파수의 셀을 서빙 셀로 재선택한다. 낮은 우선 순위를 가진 주파수의 셀의 채널 QoS가 특정 임계값 ThreshX-low보다 높고 서빙 셀의 QoS가 ThreshServing-low보다 낮아지면, 단말은 낮은 우선 순위를 가진 주파수의 셀을 서빙 셀로 재선택한다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 단말이 신호 세기에 따라 셀 재선택을 수행하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 11의 예에서는 본 실시 예에서 서빙 셀의 재선택 시 이용되는 다수의 (특정) 임계값들이 크기에 따라 도시되어 있다.
단말은 서빙 셀에 대한 측정 신호 세기와 상관없이 우선 순위가 높은 주파수 혹은 RAT에 대해서는 항상 inter-freq/RAT 측정을 수행한다. 도 9를 참조하면, 서빙 셀에 대한 측정 신호 세기가 제1 특정 임계값인 SintraSearch(1125)보다 낮다면, 단말은 intra-freq 측정을 수행한다. 서빙 셀에 대한 측정 신호 세기가 제2 특정 임계값인 SnonintraSearch(1130)보다 낮다면, 단말은 우선 순위가 현재 서빙 셀의 주파수와 동일한 혹은 낮은 주파수에 대해 inter-freq/RAT 측정을 수행한다. 이렇게 단계적으로 단말이 측정을 트리거하는 이유는 주변 셀 측정으로 인한 단말의 전력 소모를 줄이기 위해서이다. 높은 우선 순위를 가진 주파수의 셀(1110)의 채널 QoS가 제3 특정 임계값인 ThreshX-high(1135)보다 높아지면, 단말은 높은 우선 순위를 가진 주파수의 셀을 서빙 셀로 재선택한다. 낮은 우선 순위를 가진 주파수의 셀(600)의 채널 QoS가 제4 특정 임계값인 ThreshX-low(1115)보다 높고 서빙 셀의 QoS가 제5 특정 임계값인 ThreshServing-low(1120)보다 낮아지면, 단말은 낮은 우선 순위를 가진 주파수의 셀을 서빙 셀로 재선택한다.
또한 셀 재선택 시에는 수신 신호 세기(RSRP) 혹은 수신 신호 품질(RSRQ)을 고려할 수 있다. 수신 신호 품질, 즉 RSRQ을 이용하는 경우에는 기지국은 각각 ThreshServing-low(1120), ThreshX-low(1115), ThreshX-high(1135)에 대응되는 Threshserving-lowQ, ThreshX-lowQ, ThreshX-highQ을 브로드캐스트로 단말에게 제공한다. 수신 신호 세기를 이용할 때는 상기 변수들과 구별하기 위해, 본 발명의 실시 예에서는 각각 ThreshServing-low(1120), ThreshX-low(1115), ThreshX-high(1135)에 대응되는 Threshserving-lowP, ThreshX-lowP, ThreshX-highP를 사용한다.
도 12a 및 도 12b는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 수신 신호 품질(RSRQ)을 고려한 임계값들의 제공 여부에 따라 셀 재선택을 수행하는 방법을 나타낸 도면이다. 즉 도 12a 및 도 12b의 실시 예는 수신 신호 품질(RSRQ)을 고려한 특정 임계값들 Threshserving-lowQ, ThreshX-lowQ, ThreshX-highQ의 제공 여부에 따라, 셀 재선택을 수행하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 12를 참조하면, 1200 단계에서 주변 셀에 대한 측정을 시작한다. 주변 셀은 예를 들어 주변 LTE 주파수(Inter Frequency) 셀 또는 주변 UTRAN 셀이 될 수 있다. 1205 단계에서 단말은 기지국으로부터 셀 재선택을 위한 특정 임계값들로 수신 신호 품질을 고려한 Threshserving-lowQ, ThreshX-lowQ, ThreshX-highQ을 제공받았는지 여부를 판단한다. 제공받았다면, 단말은 수신 신호 품질을 기준으로 셀 재선택 여부를 결정하게 된다. 1210 단계에서 단말은 측정 수행 결과와 서빙 셀의 SIB 정보를 적용하여 서빙 셀 및 주변 셀의 S-기준인 Squal을 계산한다. 1215 단계에서 단말은 서빙 셀 주파수의 우선 순위가 주변 셀 주파수의 그것보다 높은지 여부를 판단한다. 그렇지 않다면, 1220 단계에서 단말은 정해진 시간(예컨대, Treselection 시간) 동안 상기 주변 셀의 Squal이 ThreshX-lowQ 보다 크면서, 서빙 셀의 Squal가 Threshserving-lowQ 보다 작은지 여부를 판단한다. 그렇지 않다면, 단말은 셀 재선택을 수행하지 않지 않고, 1205 단계로 진행한다.
한편 상기 1220 단계에서 주변 셀의 Squal이 ThreshX-lowQ 보다 크고, 서빙 셀의 Squal가 Threshserving-lowQ 보다 작다면, 단말은 1230 단계로 진행하여 현재 서빙 셀로 이동한 지 정해진 시간(예컨대, 1초)가 지났는지 여부를 판단한다. 지나지 않았다면, 단말은 상기 주변 셀로 셀 재선택을 수행한다. 한편 상기 1215 단계에서 단말은 서빙 셀 주파수의 우선 순위가 주변 셀 주파수의 그것보다 높다면, 1225 단계에서 단말은 정해진 시간(Treselection) 시간 동안 주변 셀의 Squal이 ThreshX-highQ 보다 높은지 여부를 판단한다. 높다면, 1230 단계에서 단말은 서빙 셀로 이동한 지 정해진 시간(예컨대, 1초)가 지났는지 여부를 고려하여, 지난 경우 1235 단계에서 셀 재선택을 수행한다.
한편 상기 1205 단계에서 기지국이 셀 재선택을 위한 특정 임계값들로 수신 신호 품질을 고려한 Threshserving-lowQ, ThreshX-lowQ, ThreshX-highQ을 제공하지 않고, 수신 신호 세기(RSRP)를 고려한 Threshserving-lowP, ThreshX-lowP, ThreshX-highP만을 제공했다면, 단말은 Threshserving-lowQ, ThreshX-lowQ, ThreshX-highQ 대신 Threshserving-lowP, ThreshX-lowP, ThreshX-highP만을 고려하여 상기 설명한 과정을 1240 단계 내지 1265 단계에서 수행한다.
구체적으로 1240 단계에서 단말은 측정 수행 결과와 서빙 셀의 SIB 정보를 적용하여 서빙 셀 및 주변 셀의 Srxlev을 계산한다. 1245 단계에서 단말은 서빙 셀 주파수의 우선 순위가 주변 셀 주파수의 그것보다 높은지 여부를 판단한다. 그렇지 않다면, 1250 단계에서 단말은 정해진 시간(예컨대, Treselection 시간) 동안 상기 주변 셀의 Squal이 ThreshX-lowP 보다 크면서, 서빙 셀의 Squal가 Threshserving-lowP 보다 작은지 여부를 판단한다. 그렇지 않다면, 단말은 셀 재선택을 수행하지 않지 않고, 1205 단계로 진행한다. 한편 상기 1250 단계에서 주변 셀의 Srxlev이 ThreshX-lowP 보다 크고, 서빙 셀의 Srxlev가 Threshserving-lowP 보다 작다면, 단말은 1260 단계로 진행하여 현재 서빙 셀로 이동한 지 정해진 시간(예컨대, 1초)가 지났는지 여부를 판단한다. 지나지 않았다면, 단말은 상기 주변 셀로 셀 재선택을 수행한다. 한편 상기 1245 단계에서 단말은 서빙 셀 주파수의 우선 순위가 주변 셀 주파수의 그것보다 높다면, 1255 단계에서 단말은 정해진 시간(Treselection) 시간 동안 주변 셀의 Srxlev이 ThreshX-highP 보다 높은지 여부를 판단한다. 높다면, 1260 단계에서 단말은 서빙 셀로 이동한 지 정해진 시간(예컨대, 1초)가 지났는지 여부를 고려하여, 지난 경우 1265 단계에서 셀 재선택을 수행한다.
본 발명의 실시 예에서는 기존의 우선 순위 정보와 주변 셀들이 NM 혹은 EM으로 연결 가능하는냐에 따라, 셀 재선택을 수행하는 방법을 제안한다. 기존의 셀 재선택 규칙은 낮은 우선 순위에서 높은 우선 순위 주파수로 이동하는 것이다. 그리고 가능하다면, EM의 필요 없이 단말이 연결될 수 있는 셀에 camp-on하는 것이 바람직하다. 따라서, 본 발명의 실시 예에서는 기존의 우선 순위 정보뿐 아니라, 주변 셀들이 혹은 EM으로 연결가능 하는냐에 따라, 셀 재선택을 결정하는 방안을 제안한다. 이를 위해 본 발명의 실시 예에서는 EM을 고려하는 다양한 셀 재선택 규칙(Alternative 1 내지 5)을 제안한다.
Alternative 1: EM을 무시하고 기존의 우선 순위 정보만을 고려한다.
Alternative 2: EM에 연결 가능한 주파수에 대한 우선 순위를 무시하고, NM에 연결 가능한 주파수에 대해 우선권을 부여한다.
Alternative 3: 케이스별로, 다른 규칙을 마련한다.
Alternative 4: 기존의 셀 재선택에 적용되는 변수들과 별도로, EM에 연결 가능한 주파수에만 적용되는 변수들을 정의한다. 예를 들어, EM 관련 셀 재선택에서만 적용하는 특정 임계값들 Threshserving-lowforCE, ThreshX-lowPforCE, ThreshX-lowQforCE, ThreshX-highPforCE 혹은 ThreshX-highQforCE 을 기지국이 단말에게 제공한다. 여기서 상기 특정 임계값들은 도 11 및 도 12a, 12b의 실시 예에서 설명한 특정 임계값들에 대응되며, EM 관련 셀 재선택에서만 적용을 위해 CE 모드를 가정한 것이다.
Alternative 5: 기존의 우선 순위를 모두 무시하고, 모든 지원 가능한 주파수는 동일한 우선 선위를 갖는다고 간주한다.
도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 EM을 고려하는 셀 재선택 규칙을 이용하는 단말의 동작을 나타낸 도면으로서, 여기서 상기 셀 재선택 규칙은 alternative 1을 이용함을 가정한다.
도 13을 참조하면, 1300 단계에서 단말은 기지국이 브로드캐스트(broadcast)하고 있는 SIB들(예를 들어 SIB3, SIB5, SIB6)로부터 셀 재선택 관련 설정 정보를 수신한다. 1305 단계에서 단말은 주변 셀들에 대해, 기존의 S-기준(즉, Srxlev 및 Squal)과 본 발명 실시 예에서 제안한(즉 도 9의 실시 예에서 제안한), EM에서 적용하는 개선된 S-기준을 각각 계산한다. 특히, EM을 통해 camp-on한 셀을 정한 단말의 경우, 주기적으로 NM으로 연결 가능한 셀을 찾을 수 있다. 1310 단계에서 단말은 기지국으로부터 제공받은 기존의 셀 재선택 우선 순위 정보를 NM 혹은 EM과는 상관없이 그대로 적용하여, 셀 재선택 동작을 수행한다. 다만, Srxlev 혹은 Squal 값을 Threshserving-lowQ, ThreshX-lowQ, ThreshX-highQ와 비교할 때, NM 셀은 기존의 S-기준을, EM 셀은 상기 본 발명의 실시 예에서 제안한 S-기준을 통해, 도출된 Srxlev 혹은 Squal 값을 적용한다.
도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 EM을 고려하는 다른 셀 재선택 규칙을 이용하는 단말의 동작을 나타낸 도면으로서, 여기서 상기 셀 재선택 규칙은 alternative 2을 이용함을 가정한다.
도 14를 참조하면, 1400, 1405 단계는 도 13의 1300, 1305 단계와 동일하다. 1410 단계에서 단말은 EM을 적용한 셀들에 대한 주파수 우선 순위를 항상 NM을 적용한 셀들보다 낮다고 간주한다. 이 경우, EM을 통해 연결 가능한 셀은 NM을 통해 연결 가능한 셀보다 항상 우선 순위가 낮아지게 된다. 이는 기지국이 브로드캐스트하는 정보로, 상기 기지국의 셀이 EM을 지원 가능하다는 지시자를 전송하는 경우에 트리거될 수 있다. 예를 들어, 한 셀의 주파수 우선 순위가 '3'이라고 하자. 참고로, 기존의 LTE 표준에서 우선 순위 0 부터 7 사이의 값으로 나타내며, 0이 가장 높은 우선 순위를 의미한다. 단말이 상기 셀을 NM으로 셀 재선택을 고려한다면, 기존의 우선 순위 '3'을 적용한다. 그러나 상기 셀을 EM으로 셀 재선택을 고려한다면, 가장 낮은 '7'로 간주하거나, 혹은 새로이 정의되는 우선 순위 '8'로 간주할 수 있다. 혹은 현재 고려되고 있는 주파수들의 우선 순위 중에서 가장 낮다고 내재적으로 간주할 수도 있다. 상기와 같은 단말 동작은 단말로 하여금 가능하다면, NM을 통해 연결 가능한 셀에 camp-on하도록 하는데 있다. EM을 통해 연결 가능한 셀들끼리는 기존의 주파수 우선 순위를 그대로 적용한다.
하기 <표 4>는 EM을 고려하는 셀 재선택 규칙 중에서 alternative 3에 대한 한 예이다. 아래 <표 4>에 나열된 여러 경우에 따라, 우선 순위를 조정할 수 있다. <표 4>의 가장 왼쪽의 두 열은 서빙 셀과 주변 셀의 우선 순위와 모드를 나타낸다. 마지막 열은 신호 세기 혹은 품질이 현재 서빙 셀에서 주변 셀로 셀 재선택을 할 수 있는 조건을 만족할 때, 셀 재선택 가능 여부를 나타낸다. CM 혹은 NM인지 여부에 따라, 실제 셀 재선택을 수행할지를 결정할 수 있을 것이다.
Figure 112015002569406-pat00009
도 15는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 EM을 고려하는 또 다른 셀 재선택 규칙을 이용하는 단말의 동작을 나타낸 도면으로서, 여기서 상기 셀 재선택 규칙은 alternative 4를 이용함을 가정한다.
도 15를 참조하면, 1500 단계에서 단말은 기지국으로부터 SIB를 수신하여 기존의 셀 재선택 설정 정보와 더불어, 추가적으로 EP으로 camp-on 가능한 셀과 관련된 셀 재선택에 적용되는 새로운 파라미터 정보로서, Threshserving-lowforCE, ThreshX-lowPforCE, ThreshX-lowQforCE, ThreshX-highPforCE, ThreshX-highQforCE 중 적어도 하나를 제공받는다. 상기 Threshserving-lowforCE 는 단말이 현재 camp-on하고 있는 서빙 셀이 EM을 통해 결정되었다면, 기존의 Threshserving-low 보다 높은 값으로 설정된 Threshserving-lowfoCE을 적용한다. ThreshX-lowPforCE 및 ThreshX-lowQforCE 값은 우선 순위가 낮은 EM으로 camp-on 가능한 셀에 셀 재선택 시 적용된다. ThreshX-highPforCE 및 ThreshX-highQforCE 은 우선 순위가 높지만 EM으로 camp-on 가능한 셀에 셀 재선택 시 적용된다. 그리고 1305 단계에서 단말은 주변 셀들에 대해, 기존의 S-기준(즉, Srxlev 및 Squal)과 본 발명 실시 예에서 제안한(즉 도 9의 실시 예에서 제안한), EM에서 적용하는 개선된 S-기준을 각각 계산한다.
이후 1510 단계에서 단말은 기존의 셀 재선택 우선 순위를 유지하면서 상기 EM에 적용하는 셀 재선택관련 변수들을 고려하여, 셀 재선택을 수행한다. 예를 들어, Threshserving-lowfoCE는 단말로 하여금, 우선 순위가 낮지만, NM로 연결 가능한 셀로 재선택할 수 있는 확률을 높여줄 것이다. 또한, ThreshX-low < ThreshX-lowPforCE, 혹은 ThreshX-lowQ < ThreshX-lowQforCE로 설정한다면, EM으로 우선 선위가 낮은 셀로 재선택하는 확률을 낮아질 것이다. ThreshX-highP < ThreshX-highPforCE 혹은 ThreshX-highQ < ThreshX-highQforCE 로 설정한다면, 높은 우선 순위를 가졌지만, EM으로 연결 가능한 주파수로 셀 재선택하는 경우를 감소시킬 수 있다. EM에 적용하는 셀 재선택관련 변수들을 별도로 마련하면, 단말이 가능하다면, EM보단 NM으로 연결될 확률을 증가시킬 수 있다.
도 16은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 EM을 고려하는 또 다른 셀 재선택 규칙을 이용하는 단말의 동작을 나타낸 도면으로서, 여기서 상기 셀 재선택 규칙은 alternative 5을 이용함을 가정한다.
도 16을 참조하면, 1600, 1605 단계는 도 13의 1300, 1305 단계와 동일하다. 1610 단계에서 단말은 모든 지원 가능한 주파수 우선 순위를 항상 동일하다고 간주한다. 이는 기지국이 브로드캐스트하는 정보로, 상기 기지국의 셀이 EM을 지원 가능하다는 지시자를 전송하는 경우에 트리거될 수 있다.
앞서 설명하였듯이, 셀 재선택을 위해, 단말은 소정의 규칙에 따라, 서빙 및 주변 주파수를 측정한다. 즉, 임계값 Sintrasearch 보다 서빙 셀의 QoS가 높은 경우엔, 높은 우선 순위를 가진 주파수에 대해서만 측정을 수행한다. 동일한 주파수(intra-frequency)의 경우에, 특정 임계값 Sintrasearch 보다 서빙 셀의 QoS가 동일하거나 낮을 경우 동일 주파수의 다른 셀들에 대해 채널 측정을 수행한다. 우선 순위가 동일하거나 낮은 다른 주파수에 대해서는, 특정 임계값 Snonintrasearch 보다 서빙 셀의 QoS가 동일하거나 낮은 경우, 해당 다른 주파수의 셀들에 대해 채널 측정을 수행한다. 이는 단말의 전력 소모를 절약하면서, 가능한 우선 순위가 높은 주파수로 단말을 camp-on하기 위함이다. 그러나 상기 언급한 주파수 우선 순위 수행 방법들에 따라, 주파수 우선 순위는 낮지만, NM으로 연결 가능한 주파수가 존재할 수 있다. 이 경우, NM으로 연결할 수 있음에도, 낮은 주파수 우선 순위로 인해, 상기 주파수를 측정조차 할 수 없게 된다. 따라서, 본 발명의 실시 예에서는 특정 타이머를 적용하여, 주기적으로 주파수 우선 순위와 상관없이 intra-/inter-frequency을 측정하는 방법을 제안한다. 상기 타이머는 특정 이벤트가 발생할 때 시작한다. 상기 특정 이벤트는 하기 언급한 이벤트들 중 적어도 하나가 될 것이다.
이벤트1 : 단말이 EM 모드로 특정 셀에 camp-on 할 때, 상기 타이머 시작 혹은 재시작,
이벤트2 : 단말이 주파수 우선 순위와 상관없이 intra-/inter-frequency 측정을 수행 한 이후, 상기 타이머 시작 혹은 재시작
그리고 상기 특정 이벤트에 따른 타이머가 만료되면, 단말은 주파수 우선 순위와 상관없이 intra-/inter-frequency을 측정한다. 측정된 결과를 바탕으로, 셀 재선택 동작을 수행할 수 있다. 즉, 주파수 우선 순위가 낮지만, NM로 연결할 수 있는 셀을 재선택할 수 있다. 예를 들어, CM로 현재 서빙 셀에 camp-on한 단말은 NM으로 연결될 수 있는 셀들 중(주변 셀의 채널 QoS가 특정 임계값 ThreshX-low 보다 높고 현재 서빙 셀의 QoS가 ThreshServing-low 보다 낮은 조건을 만족하는 주변 셀들) 가장 주파수 우선 순위가 높은 셀을 재선택할 수 있다.
도 17은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 타이머 기반으로 intra-/inter-frequency을 측정하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 17을 참조하면, 1700 단계에서 단말이 EM 모드로 특정 셀에 camp-on하게 되면, 1705 단계에서 단말은 특정 타이머를 시작한다. 상기 타이머가 만료될 때까지, 단말은 intra-inter-freq 측정을 수행하지 않고, 전력 소모를 절약한다. 1715 단계에서 상기 타이머가 만료되면, 1710 단계에서 단말은 주파수 우선 순위와 상관없이, intra-/inter-frequency 측정을 수행한다. 상기 타이머의 주기가 너무 길다면, 단말은 제때 가장 적합한 셀에 camp-on하는 것을 놓칠 수 있다. 따라서, 상기 타이머는 단말 성능의 요구사항을 고려하여 설정되어야 한다. intra-/inter-frequency 측정을 수행한 후, 단말은 단말은 1715 단계에서 상기 타이머를 재시작한다. 이후 1225 단계에서 상기 재시작한 타이머가 만료된다면, 단말은 1720 단계에서 다시 intra-/inter-frequency 측정을 재수행한다. 그리고 단말은 1725 단계에서 상기 타이머를 다시 재시작한다.
도 18은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 반복적으로 전송되는 시스템 정보, PDCCH, 페이징의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 18을 참조하면, 기지국으로부터 MTC 단말이 적용해야 하는 설정 정보(configuration information)를 포함한 MTC 전용 MIB(Master Information Block) 혹은 SIB(System Information Block)(2010)가 반복적으로 전송된다 (1815). MTC 단말은 상기 반복적으로 전송되는 MIB 혹은 SIB을 수신하며, 수신된 정보를 소프트 컴바이닝(soft combining) 하여, 디코딩을 시도한다. 상기 반복 횟수는 미리 정해져 있다고 가정할 수 있다. 상기 반복 전송 및 소프트 컴바이닝은 MTC 단말의 수신 성능을 향상시키기 위해서이다. 상기 언급한 MIB는 종래의 MIB와는 달리, 다른 무선 자원 위치에서 전송될 수도 있다. 상기 MIB 혹은 SIB는 MPDCCH와 페이징에 대한 설정 정보를 포함하고 있다. 상기 MPDCCH는 MTC 단말용 PDCCH(Physical Downlink Control Channel)의 간략히 칭한 것으로서, 상기 MPDCCH는 종래의 LTE 규격에서 정의된 ePDCCH(enhanced PDCCH)와 같이 PDSCH(Physical Downlink Control Channel) 자원 영역에서 전송된다. 상기 PDSCH 자원 영역이란, 서브프레임(1805)에서 PDCCH(1800)의 영역을 제외한 무선 자원 영역을 칭한다. 종래의 ePDCCH는 PDCCH에 실리는 정보의 량을 일부 분담하기 위해 도입되었다. Low cost MTC 단말은 예를 들어 1.4 MHz와 같이 좁은 주파수 대역폭만을 사용할 수도 있으며, 이 때 MTC 단말은 일반 단말을 위해 할당된 더 넓은 대역폭에서 전송되는 PDCCH을 디코딩하지 못할 수도 있다. 따라서, 본 실시 예에서는 PDCCH로 전달되는 정보를 MTC 단말에게 전송하기 위해, ePDCCH와 비슷하게 PDSCH 자원 영역에 위치하는 MTC 단말용 PDCCH(즉 상기 MPDCCH)(1820)을 제안한다. 상기 MPDCCH도 여러 번 반복 전송되어 소프트 컴바이닝될 수 있다(1830). 상기 MPDCCH는 MTC 전용 페이징 메시지(1835)의 무선 자원 위치를 나타내는 정보를 포함한다. 또한, 본 실시 예에서는 상기 MTC 전용 페이징 메시지를 지시하는 지시자로서 CE-RNTI(Coverage Extension-Radio Network Temporary Identifier)를 제안한다. 상기 CE-RNTI는 종래의 P-RNTI와 같이 페이징 메시지를 지시하는데 사용되며, 또한 종래의 페이징 메시지와 MTC 전용 페이징 메시지를 구별하기 위해 제안된 것이다. 상기 MPDCCH의 반복 횟수, MPDCCH가 사용하는 무선 자원의 위치 등의 설정 정보는 상기 MIB 혹은 SIB내에 포함된다. 상기 CE-RNTI을 포함한 MPDCCH의 전송이 시작되는 프레임 및 서브프레임 위치는 종래의 PF(Paging Frame) 및 PO(Paging Occasion)을 계산하는 수학식을 이용하여 계산될 수 있다. 혹은 본 발명의 실시 예에서 상기 <표 2>에서 제안하는 방법을 이용할 수도 있다. MTC 단말이 MPDCCH로부터 CE-RNTI을 확인하고, 페이징 메시지의 스케줄링 정보를 획득하는데 성공한다면, MTC 단말은 상기 스케줄링 정보를 이용하여 페이징 메시지를 수신할 수 있다. 이때 MTC 전용 페이징 메시지(1835) 역시 반복 전송될 수 있다.(1840). MTC 단말은 그 단말이 사용하는 시스템 주파수 대역보다 좁은 예컨대, 1.4 MHz 등의 주파수 대역(sub-band)을 이용할 수도 있으며, 상기 sub-band는 시간에 따라 변경될 수 있다(즉, frequency hopping). 따라서, 상기 MTC 전용 MIB 혹은 SIB가 전송되는 sub-band와 MPDDCH 혹은 페이징 메시지가 전송되는 sub-band들이 모두 다른 주파수 대역에 위치할 수 있다. 이 경우, MTC 단말은 수신할 sub-band을 이동시키기 위한 재조정 시간(switching time)(1845)이 필요하다. 이 재조정 시간(1845) 동안, 상기 MTC 단말은 RF(Radio Frquency) 모듈을 변경된 sub-band을 수신할 수 있게 재조정할 수 있다. 상기 재조정 시간은 이미 정해지거나, 기지국이 MTC 전용 MIB 혹은 SIB을 통해 설정해줄 수도 있다. 일반적으로 상기 재조정 시간은 0 ~ N 개의 서브프레임 시간 구간으로 정의된다. 만약 상기 MTC 전용 MIB 혹은 SIB가 전송되는 sub-band와 MPDDCH 혹은 페이징 메시지가 전송되는 sub-band들이 변경되지 않고 동일한 주파수 대역을 사용한다면, 상기 재조정 시간은 필요하지 않을 수 있다.
도 19는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 단말이 페이징을 수신하는 과정을 나타낸 도면이다.
도 19를 참조하면, 1915, 1920 단계에서 기지국(1905)은 단말 (1900)에게 상기 기지국(1905)이 서비스 영역 확장을 위한 반복 전송 기능을 지원하는지 여부를 종래의 SIB1() 혹은 상기 MTC 전용 MIB (1920)을 이용하여 지시한다. 상기 재전송 기능을 지원한다면, 본 발명의 실시 예에서 페이징 메시지뿐 아니라, ePDCCH, MTC 전용 시스템 정보(즉, MIB, SIB 등), preamble, RAR, msg 3 등 여러 종류의 메시지들이 서비스 영역 확장을 위해 반복 전송되고, 단말은 이를 수신할 수 있다. 상기 SIB1에는 category 0을 지원하는지 여부를 지시하는 지시자가 포함될 수 있다.
1925 단계에서 상기 언급한 MTC 전용 MIB 혹은 새로운 MTC 전용 SIB을 통해 페이징 메시지 수신과 관련된 설정 정보들이 상기 단말에게 제공된다. 여기서 상기 설정 정보란, CE-RNTI을 포함한 MPDCCH의 설정 정보와 페이징 설정 정보 중 적어도 하나를 포함한다.
본 발명의 실시 예에서 상기 MPDCCH의 설정 정보는 하기 <표 5> 내지 <표 8>에 예시된 정보들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
정보 내용
MPDCCH의 스케줄링 정보 이 정보는 MPDCCH가 전송되는 주파수/시간 축에서의 무선 자원의 위치를 나타낸다.
MTC 단말은 일단 단말이 사용하는 시스템 주파수 대역보다 좁은 1.4 MHz 등의 주파수 대역 (sub-band)을 이용할 수도 있기 때문에 상기 스케줄링 정보에는 상기 MPDCCH가 어느 sub-band에서 전송되는지에 대한 정보도 포함될 수 있다. 또한, 상기 스케줄링 정보는 MPDCCH가 전송되는 시작 시점 정보를 포함할 수 있다. MPDCCH가 전송되는 시작 시점은 본 발명의 실시 예에서 설명한 방법(예컨대, <표 1>, <표 2>의 방법)으로 결정될 수도 있지만, 상기 MPDCCH가 전송되는 시작 시점은 MTC 전용 MIB 혹은 SIB을 통해, 직접 단말에게 알려줄 수도 있다.
MPDCCH의 반복 전송 횟수 이 정보는 MPDCCH가 반복 전송하는 횟수를 나타낸다.
MPDCCH는 상기 MTC 전용 MIB 혹은 SIB에서 지시하는 스케줄링 위치에서 전송을 시작한다. 앞서 설명하였듯이, MPDCCH의 반복 전송 횟수는 MTC 전용 MIB 혹은 SIB를 통해 설정해줄 수도 있지만, 단말이 PRACH 과정에서 프리엠블을 성공적으로 전송할 때까지의 프리엠블 재선송 횟수, RSRP/RSPQ등의 셀 측정 정보 등을 이용하여, 필요한 반복 전송 횟수를 결정하여, 기지국에 알려줄 수도 있다. 단말은 상기 언급한 정보 등을 이용하여, 기지국이 제공한 default 반복 전송 횟수보다 더 많거나 혹은 적은 횟수가 필요하게 되면, RRC 메시지를 통해 기지국에 이를 알린다. 이를 수신한 상기 기지국은 변경된 반복 전송 횟수를 재설정해주며, 경우에 따라 상기 기지국은 상기 MTC 단말의 요청을 무시할 수도 있다.
정보 내용
csi-RS-ConfigZPId-Second This information indicates the rate matching parameters in addition to those indicated by re-MappingQCL-ConfigId.
E-UTRAN configures this field only when tm10 is configured.
dmrs-ScramblingSequenceInt This information denotes the DMRS scrambling sequence initialization parameter
EPDCCH-SetConfig This information provides EPDCCH configuration set.
See TS 36.213 [23, 9.1.4]. E-UTRAN configures at least one EPDCCH-SetConfig when EPDCCH-Config is configured.
numberPRB-Pairs This information indicates the number of physical resource-block pairs used for the EPDCCH set.
Value n2 corresponds to 2 physical resource-block pairs; n4 corresponds to 4 physical resource-block pairs and so on. Value n8 is not supported if dl-Bandwidth is set to 6 resource blocks.
정보 내용
pucch-ResourceStartOffset This information denotes PUCCH format 1a and 1b resource starting offset for the EPDCCH set.
re-MappingQCL-ConfigId This information indicates the starting OFDM symbol, the related rate matching parameters and quasi co-location assumption for EPDCCH when the UE is configured with tm10.
This information provides the identity of a configured PDSCH-RE-MappingQCL-Config. E-UTRAN configures this field only when tm10 is configured.
resourceBlockAssignment This information indicates the index to a specific combination of physical resource-block pair for EPDCCH set.
setConfigId This information indicates the identity of the EPDCCH configuration set.
정보 내용
startSymbol This information indicates the OFDM starting symbol for any EPDCCH and PDSCH scheduled by EPDCCH on the same cell.
If not present, the UE shall release the configuration and shall derive the starting OFDM symbol of EPDCCH and PDSCH scheduled by EPDCCH from PCFICH. Values 1, 2, and 3 are applicable for dl-Bandwidth greater than 10 resource blocks. Values 2, 3, and 4 are applicable otherwise. E-UTRAN does not configure the field for UEs configured with tm10.
subframePatternConfig This information indicates configuring the subframes which the UE shall monitor the UE-specific search space on EPDCCH, except for pre-defined rules.
If the field is not configured when EPDCCH is configured, the UE shall monitor the UE-specific search space on EPDCCH in all subframes except for pre-defined rules.
transmissionType This information indicates whether distributed or localized EPDCCH transmission mode is used.
또한 본 발명의 실시 예에서 상기 페이징 메시지 관련 설정 정보는 하기 <표 9>에 예시된 정보들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
정보 내용
페이징 메시지의 반복 전송 횟수 이 정보는 페이징 메시지가 반복 전송되는 횟수를 나타낸다. 상기한 예들에서 설명하였듯이, 페이징의 반복 전송 횟수는 MTC 전용 MIB 혹은 SIB로 설정해줄 수도 있지만, 단말이 PRACH 과정에서 프리엠블을 성공적으로 전송할 때까지의 프리엠블 재선송 횟수, RSRP/RSPQ등의 셀 측정 정보 등을 이용하여, 필요한 반복 전송 횟수를 결정하여, 기지국에 알려줄 수도 있다. 단말은 상기 언급한 정보 등을 이용하여, 기지국이 제공한 default 반복 전송 횟수보다 더 많거나 혹은 적은 횟수가 필요하게 되면, RRC 메시지를 통해 기지국에 이를 알린다. 이를 수신한 상기 기지국은 변경된 반복 전송 횟수를 재설정해주며, 경우에 따라 상기 기지국은 상기 MTC 단말의 요청을 무시할 수도 있다.
반복 전송되는 페이징 메시지의 최초 전송 타이밍 혹은 오프셋 페이징 메시지는 미리 정의된 조건 혹은 explicitly하게 지시된 타이밍에서 반복 전송을 시작한다. 이를 지시하기 위해, 특정 오프셋 정보를 이용할 수 있다. 상기 미리 정의된 조건이란 상기 MPDCCH의 반복 전송이 완료된 이후의 x 번째 프레임 혹은 서브프레임에서 전송된다고 정의할 수 있다. 혹은 본 발명의 실시 예에서 상기 <표 1>, <표 2>에서 설명한 방법을 사용하여 페이징 메시지의 전송 시점을 결정할 수도 있다.
다시 도 19의 설명으로 돌아가서, 1930 단계 내지 1940 단계는 attach를 위한 랜덤 억세스 절차를 나타낸 것이다. 1930 단계에서 시스템 정보를 성공적으로 수신한 MTC 단말은 랜덤 엑세스를 시도한다. MTC 단말은 일반 단말들이 사용하는 PRACH(Physical Random Access Channel)의 무선 자원을 사용하지 않고, 별도의 전용 PRACH 무선 자원을 이용하여 랜덤 엑세스 프리엠블을 기지국으로 전송할 수도 있다. 상기 일반 단말과 다른 별도의 PRACH 무선 자원을 사용하는 이유는 기지국으로 하여금 상기 프리엠블을 전송하는 단말이 일반 단말인지 혹은 MTC 단말인지를 인지할 수 있도록 하기 위함이다. 기지국은 프리엠블이 전송되는 PRACH 무선 자원을 토대로 상기 프리엠블을 전송하는 단말의 형태를 파악할 수 있으며, 상기 형태를 근거로, RAR(Random Access Response) 메시지를 반복 전송할지 여부를 결정할 수 있다. 상기 별도의 MTC 전용 PRACH 무선 자원의 위치는 미리 정의되어 있거나 혹은 상기 MTC 전용 MIB 혹은 SIB을 통해 MTC 전용 단말에게 제공될 수 있다. 상기 기지국은 상기 MTC 단말로부터 상기 프리엠블을 성공적으로 수신한 후, 1935 단계에서 그 응답으로 RAR을 상기 MTC 단말에게 전송한다. 1940 단계에서 상기 RAR을 성공적으로 수신한 MTC 단말은 기지국에게 msg3을 전송한다. 상기 msg3에는 상기 단말이 서비스 영역을 확장하는 모드를 지원하는 MTC 단말임을 지시하는 LCID(Logical Channel ID)을 포함할 수도 있다. 상기 LCID을 수신한 기지국은 상기 MTC 단말에게는 서비스 영역을 확장하는 모드가 요구됨을 할 수 있으며, 차후, 페이징 메시지를 보낼 때, 반복 전송을 수행하게 된다. 1945 단계에서 상기 MTC 단말은 기지국에서 단말 성능 정보(UECapabilityInformation) 메시지를 전송하여, 상기 MTC 단말이 서비스 영역을 확장하는 모드를 지원함을 다시 알릴 수 있다. 상기 단말 성능 정보 메시지에는 기존의　상기 단말의　Cat. 0 능력 정보(지원 여부 표시)와 함께, 반복 수신을 할 수 있는지를 나타내는 능력 정보가 포함될 수 있다.
이후 1950 단계에서 상기 기지국은 MME(Mobility Management Entity)에게 상기 MTC 단말이 서비스 영역을 확장하는 모드를 지원함을 알린다. 이때 기지국은 MME에게 상기 단말이 페이징의 반복 수신을 할 수 있는지에 대한 능력 정보를 전달할 수 있다. 1955 단계에서 상기 MME는 상기 MTC 단말에게 페이징 메시지를 보내야 할 경우, 상기 페이징 메시지와 함께, 상기 MTC 단말에게 반복 전송이 필요함을 지시한다. 이후 1960 단계에서 상기 기지국은 상기 MPDCCH을 이용하여, CE-RNTI와 페이징 메시지의 스케줄링 정보를 상기 MTC 단말에게 제공한다. 상기 MPDCCH 역시 반복 전송될 수 있다. MPDCCH의 반복 전송이 완료된 후, 1965 단계에서 순차적으로 기지국은 페이징 메시지도 반복 전송한다. 상기 1960 단계와 1965 단계의 전송에서 robust MCS(modulation and coding scheme)이 이용될 수 있다.
도 20은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 페이징을 수신하는 단말의 동작을 나타낸 도면이다.
도 20을 참조하면, MTC 단말이 서비스 영역을 확장하기 위해, 기지국과 주고받은 모든 메시지들은 반복 송수신될 수 있다. 2000 단계에서 상기 MTC 단말은 MTC 전용 MPDCCH와 페이징의 설정 정보를 포함한 새로운 MTC 전용 MIB 혹은 SIB을 수신한다. 2005 단계에서 상기 MTC 단말은 최대 반복 수신 횟수까지 상기 정보 수신을 시도하고, 2010 단계에서 반복 수신된 정보를 소프트 컴바이닝하여, 상기 정보를 성공적으로 디코딩하였는지 여부를 판단한다. 상기 디코딩이 성공한 경우, 2015 단계에서 상기 MTC 단말은 상기 획득한 MPDCCH와 페이징 설정 정보를 적용한다. 그리고 2020 단계에서 상시 MTC 단말은 자신의 페이징 메시지를 수신하기 위해, MPDCCH 혹은 페이징 메시지가 전송되는 PF(Paging Frame) 및 PO(Paging Occasion)을 계산한다. 상기 PF와 PO는 상기 <표 1>과 <표 2>의 방법을 이용하여 계산될 수 있다. 2025 단계에서 상기 MTC 단말은 상기 계산한 PF 및 PO 타이밍이 도래하는 지 판단하여, 그 타이밍이 도래한 경우, 2030 단계에서 상기 MTC 단말은 MPDCCH을 수신한다. 2035 단계에서 상기 MTC 단말은 최대 반복 수신 횟수까지 상기 MPDCCH의 정보 수신을 시도하고, 2040 단계에서 상기 반복 수신된 MPDCCH의 정보를 소프트 컴바이닝하여, 상기 MPDCCH의 정보가 성공적으로 디코딩되었는지 여부를 판단한다. 이후 2045 단계에서 상기 MTC 단말은 상기 획득한 MPDCCH에 자신과 관련된 CE-RNTI가 포함되어 있는지 여부를 판단한다. 상기 CE-RNTI는 종래의 P-RNTI와 같이, 프리엠블을 전송한 무선 자원의 위치를 고려하여 계산될 수 있다. 상기 2045 단계에서 상기 MTC 단말은 만약 MPDCCH에 자신과 관련된 CE-RNTI가 포함되어 있다면, 2050 단계에서 상기 MTC 단말은 MPDCCH가 제공하는 스케줄링 정보를 이용하여, 페이징 메시지를 수신한다. 이때 상기 MTC 단말은 2055 단계에서 최대 반복 수신 횟수까지 상기 페이징 메시지의 수신을 시도한다. 그리고 2060 단계에서 상기 MTC 단말은 반복 수신된 페이징 메시지의 정보를 소프트 컴바이닝하여, 상기 페이징 메시지의 정보가 성공적으로 디코딩되었는지 여부를 판단한다.
한편 도 20a 및 도 20b의 2000 단계 내지 2010 단계에서 상기 MTC 단말은 최대 반복 횟수까지 MIB 또는 SIB를 수신한 후, 디코딩 성공 여부를 판단하는 것으로 설명하였으나, 상기 MTC 단말은 최대 반복 횟수 전에 MIB 또는 SIB를 정상적으로 수신한 경우, 남은 반복 횟수에 대해 MIB 또는 SIB를 수신하는 동작을 생략할 수 있다. 또한 도시되지는 않았으나, 상기 MTC 단말은 최대 반복 횟수까지 MIB 또는 SIB를 수신한 후, 디코딩에 실패한 경우 MIB 또는 SIB의 수신이 실패한 것으로 판단하여 이후 동작을 종료하거나 또는 미리 정해진 절차를 수행하는 것도 가능하다. 마찬가지로 상기 최대 반복 횟수까지의 반복 수신과 관련하여 도시되지 않은 상기한 각 경우의 동작은 2030 단계 내지 2040 단계에서 MPDCCH의 수신 동작과, 2050 단계 내지 2060 단계에서 페이징 메시지의 수신 동작에도 동일한 방식으로 적용될 수 있다.
도 21은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 단말의 구성을 나타낸 도면이다.
도 21을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 단말은 송수신부(2105), 제어부(2110), 다중화 및 역다중화부(2120), 제어 메시지 처리부(2135) 및 각 종 상위 계층 처리부(2125, 2130)를 포함한다. 상기 송수신부(2105)는 서빙 셀의 순방향 채널로 데이터 및 소정의 제어 신호를 수신하고 역방향 채널로 데이터 및 소정의 제어 신호를 전송한다. 다수의 서빙 셀이 설정된 경우, 송수신부(2105)는 상기 다수의 서빙 셀을 통한 데이터 송수신 및 제어 신호 송수신을 수행한다. 다중화 및 역다중화부(2120)는 상위 계층 처리부(2125, 2130)나 제어 메시지 처리부(2135)에서 발생한 데이터를 다중화하거나 송수신부(2110)에서 수신된 데이터를 역다중화해서 적절한 상위 계층 처리부(2125, 2130)나 제어 메시지 처리부(2135)로 전달하는 역할을 한다.
상기 제어 메시지 처리부(2135)는 기지국으로부터 수신된 제어 메시지를 처리해서 필요한 동작을 취한다. 상위 계층 처리부(2125, 2130)는 서비스 별로 구성될 수 있으며, FTP(File Transfer Protocol)나 VoIP(Voice over Internet Protocol) 등과 같은 사용자 서비스에서 발생하는 데이터를 처리해서 다중화 및 역다중화부(2115)로 전달하거나 상기 다중화 및 역다중화부(2115)로부터 전달된 데이터를 처리해서 상위 계층의 서비스 어플리케이션으로 전달한다. 그리고 상기 제어부(2110)는 송수신부(2105)를 통해 수신된 스케줄링 명령, 예를 들어 상향링크 자원할당정보를 확인하여 적절한 시점에 적절한 전송 자원으로 상향링크 전송이 수행되도록 송수신부(2105)와 다중화 및 역다중화부(2115)를 제어한다.
본 발명의 실시 예에서는 제어 메시지 처리부(2135)에서 단말의 현재 상태 변경 여부에 따라 네트워크에 현재 상태를 계속해서 업데이트 할 수 있도록 접속 요청 메시지 혹은 위치 추적 갱신 요청 메시지를 생성하고, 이후 동작 모드에 따라 정해진 시점에서 페이징 메시지를 수신하여 단말에게 수신되는 패킷이 있는지 여부를 판단한다. 그리고 도 21의 실시 예에서는 구체적인 예시를 위해, 다수의 구성 요소들을 도시하였으나, 본 발명의 실시 예에 단말은 송수신부와 제어부를 포함하는 구성으로 구현될 수 있다. 여기서 상기 제어부는 도 3 내지 도 20b에서 설명한 방식에 따라 MTC 통신을 제어하며, 페이징 메시지를 수신하는 동작을 제어하고, 또한 셀 (재)선택 동작을 제어한다.
도 22는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 기지국의 구성을 나타낸 도면이다. 도 22의 기지국 장치는 송수신부(2205), 제어부(2210), 다중화 및 역다중화부(2220), 제어 메시지 처리부(2235), 각 종 상위 계층 처리부(2225, 2230), 스케줄러(2215)를 포함한다.
도 22를 참조하면, 송수신부(2205)는 하향링크 반송파로 데이터 및 소정의 제어 신호를 전송하고 상향링크 반송파로 데이터 및 소정의 제어 신호를 수신한다. 다수의 반송파가 설정된 경우, 송수신부(2205)는 상기 다수의 반송파로 데이터 송수신 및 제어 신호 송수신을 수행한다. 다중화 및 역다중화부(2220)는 상위 계층 처리부(2225, 2230)나 제어 메시지 처리부(2235)에서 발생한 데이터를 다중화하거나 송수신부(2205)에서 수신된 데이터를 역다중화해서 적절한 상위 계층 처리부(2225, 2230)나 제어 메시지 처리부(2235), 혹은 제어부(2210)로 전달하는 역할을 한다. 제어 메시지 처리부(2235)는 단말이 전송한 제어 메시지를 처리해서 필요한 동작을 취하거나, 단말에게 전달할 제어 메시지를 생성해서 하위 계층으로 전달한다. 상위 계층 처리부(2225, 2230)는 단말 별 서비스 별로 구성될 수 있으며, FTP나 VoIP 등과 같은 사용자 서비스에서 발생하는 데이터를 처리해서 다중화 및 역다중화부(2220)로 전달하거나 다중화 및 역다중화부(2220)로부터 전달한 데이터를 처리해서 상위 계층의 서비스 어플리케이션으로 전달한다.
또한 상기 제어부(2210)는 단말이 언제 채널 상태 정보 등을 전송할지를 판단해서 송수신부(2205)를 제어한다. 스케줄러(2215)는 단말의 버퍼 상태, 채널 상태 및 단말의 활동 시간 등을 고려해서 단말에게 적절한 시점에 전송 자원을 할당하고, 송수신부(2205)에게 단말이 전송한 신호를 처리하거나 단말에게 신호를 전송하도록 처리한다. 그리고 도 22의 실시 예에서는 구체적인 예시를 위해, 다수의 구성 요소들을 도시하였으나, 본 발명의 실시 예에 기지국은 송수신부와 제어부를 포함하는 구성으로 구현될 수 있다. 여기서 상기 제어부는 도 3 내지 도 20b에서 설명한 방식에 따라 MTC 통신을 제어하며, 페이징 메시지를 송신하는 동작을 제어하고, 또한 단말의 셀 (재)선택과 관련된 동작을 제어한다.
상기한 본 발명의 실시 예에 의하면, 기존 단말에 대한 영향을 최소한으로 하면서 MTC 단말이 페이징을 효율적으로 수신하기 위한 방안을 제공할 수 있다. 또한 상기한 실시 예들을 통해 기존 단말들에 영향을 최소화 하면서 확장된 커버리지를 필요로 하는 MTC 단말과의 통신을 지원할 수 있으며, MTC 단말은 페이징 메시지를 효율적으로 수신하여 원활한 통신을 수행할 수 있다. 또한 상기한 본 발명의 실시 예는 MTC 단말을 위한 셀 선택 및 셀 재선택 방법을 제공하여, MTC 단말은 커버리지 확장을 통해 셀과 통신을 원활히 할 수 있는 상황에서, 셀을 선택 및 재선택할 수 있다.

Claims (14)

  1. 무선 통신 시스템에서 단말의 동작 방법에 있어서,
    셀 재선택과 관련된 설정 정보를 기지국으로부터 수신하는 단계;
    상기 셀 재선택과 관련된 설정 정보에 기초하여 셀 재선택 규칙(cell reselection rule)을 적용하는 단계;
    상기 단말이 확장된 커버리지(enhanced coverage)에 있는 경우, 상기 적용의 결과 및 상기 확장된 커버리지에 대한 타이머에 기초하여, 동일 주파수 간(intra-frequency) 측정 또는 다른 주파수 간(inter-frequency) 측정을 수행하는 단계;
    상기 수행된 측정에 기초하여 셀 재선택 기준(cell reselection criterion)을 식별하는 단계; 및
    상기 단말이 상기 확장된 커버리지에 있는 동안, 설정된 주파수 우선순위에 관계없이, 상기 식별된 셀 재선택 기준에 기초하여 셀 재선택을 수행하는 단계;
    를 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 설정된 주파수 우선순위에 관계없이 상기 동일 주파수 간 측정 또는 다른 주파수 간 측정이 수행되는 경우, 상기 타이머는 시작 또는 재시작하는 방법.
  3. 무선 통신 시스템에서 단말에 있어서,
    송수신부; 및
    상기 송수신부를 통해, 셀 재선택과 관련된 설정 정보를 기지국으로부터 수신하고,
    상기 셀 재선택과 관련된 설정 정보에 기초하여 셀 재선택 규칙(cell reselection rule)을 적용하고,
    상기 단말이 확장된 커버리지(enhanced coverage)에 있는 경우, 상기 적용의 결과 및 상기 확장된 커버리지에 대한 타이머에 기초하여, 동일 주파수 간(intra-frequency) 측정 또는 다른 주파수 간(inter-frequency) 측정을 수행하고,
    상기 수행된 측정에 기초하여 셀 재선택 기준(cell reselection criterion)을 식별하고,
    상기 단말이 상기 확장된 커버리지에 있는 동안, 설정된 주파수 우선순위에 관계없이, 상기 식별된 셀 재선택 기준에 기초하여 셀 재선택을 수행하는 제어부;
    를 포함하는 단말.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 설정된 주파수 우선순위에 관계없이 상기 동일 주파수 간 측정 또는 다른 주파수 간 측정이 수행되는 경우, 상기 타이머는 시작 또는 재시작하는 단말.
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