KR102444843B1 - 이동통신 시스템에서 라이트 커넥션을 수행하는 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 개시는 4G 시스템 이후 보다 높은 데이터 전송률을 지원하기 위한 5G 통신 시스템을 IoT 기술과 융합하는 통신 기법 및 그 시스템에 관한 것이다. 본 개시는 5G 통신 기술 및 IoT 관련 기술을 기반으로 지능형 서비스 (예를 들어, 스마트 홈, 스마트 빌딩, 스마트 시티, 스마트 카 혹은 커넥티드 카, 헬스 케어, 디지털 교육, 소매업, 보안 및 안전 관련 서비스 등)에 적용될 수 있다. 본 발명은 이동통신 시스템에서의 단말 및 기지국 동작을 효율적으로 하기 위해 기존의 대기 모드 (Idle mode) 혹은 연결 모드 (Connected mode) 이외에 새로운 단말 모드로서 Light connected 모드를 제공하는 방법을 개시한다.

Description

이동통신 시스템에서 라이트 커넥션을 수행하는 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR PERFORMING LIGHT CONNECTION IN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}

본 발명은 이동통신 시스템에서의 단말 및 기지국 동작을 효율적으로 하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

4G 통신 시스템 상용화 이후 증가 추세에 있는 무선 데이터 트래픽 수요를 충족시키기 위해, 개선된 5G 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템을 개발하기 위한 노력이 이루어지고 있다. 이러한 이유로, 5G 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템은 4G 네트워크 이후 (Beyond 4G Network) 통신 시스템 또는 LTE 시스템 이후 (Post LTE) 이후의 시스템이라 불리어지고 있다. 높은 데이터 전송률을 달성하기 위해, 5G 통신 시스템은 초고주파(mmWave) 대역 (예를 들어, 60기가(60GHz) 대역과 같은)에서의 구현이 고려되고 있다. 초고주파 대역에서의 전파의 경로손실 완화 및 전파의 전달 거리를 증가시키기 위해, 5G 통신 시스템에서는 빔포밍(beamforming), 거대 배열 다중 입출력(massive MIMO), 전차원 다중입출력(Full Dimensional MIMO: FD-MIMO), 어레이 안테나(array antenna), 아날로그 빔형성(analog beam-forming), 및 대규모 안테나 (large scale antenna) 기술들이 논의되고 있다. 또한 시스템의 네트워크 개선을 위해, 5G 통신 시스템에서는 진화된 소형 셀, 개선된 소형 셀 (advanced small cell), 클라우드 무선 액세스 네트워크 (cloud radio access network: cloud RAN), 초고밀도 네트워크 (ultra-dense network), 기기 간 통신 (Device to Device communication: D2D), 무선 백홀 (wireless backhaul), 이동 네트워크 (moving network), 협력 통신 (cooperative communication), CoMP (Coordinated Multi-Points), 및 수신 간섭제거 (interference cancellation) 등의 기술 개발이 이루어지고 있다. 이 밖에도, 5G 시스템에서는 진보된 코딩 변조(Advanced Coding Modulation: ACM) 방식인 FQAM (Hybrid FSK and QAM Modulation) 및 SWSC (Sliding Window Superposition Coding)과, 진보된 접속 기술인 FBMC(Filter Bank Multi Carrier), NOMA(non orthogonal multiple access), 및SCMA(sparse code multiple access) 등이 개발되고 있다.

한편, 인터넷은 인간이 정보를 생성하고 소비하는 인간 중심의 연결 망에서, 사물 등 분산된 구성 요소들 간에 정보를 주고 받아 처리하는 IoT(Internet of Things, 사물인터넷) 망으로 진화하고 있다. 클라우드 서버 등과의 연결을 통한 빅데이터(Big data) 처리 기술 등이 IoT 기술에 결합된 IoE (Internet of Everything) 기술도 대두되고 있다. IoT를 구현하기 위해서, 센싱 기술, 유무선 통신 및 네트워크 인프라, 서비스 인터페이스 기술, 및 보안 기술과 같은 기술 요소 들이 요구되어, 최근에는 사물간의 연결을 위한 센서 네트워크(sensor network), 사물 통신(Machine to Machine, M2M), MTC(Machine Type Communication)등의 기술이 연구되고 있다. IoT 환경에서는 연결된 사물들에서 생성된 데이터를 수집, 분석하여 인간의 삶에 새로운 가치를 창출하는 지능형 IT(Internet Technology) 서비스가 제공될 수 있다. IoT는 기존의 IT(information technology)기술과 다양한 산업 간의 융합 및 복합을 통하여 스마트홈, 스마트 빌딩, 스마트 시티, 스마트 카 혹은 커넥티드 카, 스마트 그리드, 헬스 케어, 스마트 가전, 첨단의료서비스 등의 분야에 응용될 수 있다.

이에, 5G 통신 시스템을 IoT 망에 적용하기 위한 다양한 시도들이 이루어지고 있다. 예를 들어, 센서 네트워크(sensor network), 사물 통신(Machine to Machine, M2M), MTC(Machine Type Communication)등의 기술이 5G 통신 기술이 빔 포밍, MIMO, 및 어레이 안테나 등의 기법에 의해 구현되고 있는 것이다. 앞서 설명한 빅데이터 처리 기술로써 클라우드 무선 액세스 네트워크(cloud RAN)가 적용되는 것도 5G 기술과 IoT 기술 융합의 일 예라고 할 수 있을 것이다.

최근 LTE(Long Term Evolution) 및 LTE-Advanced의 발전에 따라 기존의 핸드오버, 페이징 전송 동작으로 인한 시그널링 오버헤드를 줄이기 위해, 기존의 대기 모드 (Idle mode) 혹은 연결 모드 (Connected mode) 이외에 새로운 단말 모드의 도입이 필요할 수 있다. 이때, 이동통신 시스템에서 라이트 커넥션을 수행하는 방법 및 장치가 필요하다.

본 발명의 목적은 이동통신 시스템에서의 단말 및 기지국 동작을 효율적으로 하기 위해 기존의 대기 모드 (Idle mode) 혹은 연결 모드 (Connected mode) 이외에 새로운 단말 모드로서 Light connected 모드를 제공하는 방법을 제안한다.

본 발명의 또 다른 목적은 단말이 기지국 제어 방식의 LTE와 무선랜 인터워킹 기술을 사용할 때, RRC_CONNECTED 상태에서 기지국으로부터 수신한 설정정보가 RRC_IDLE 상태에서도 적용하는 경우, 다시 RRC_CONNECTED 상태로 천이할 때 해당 기지국에게 기 설정된 설정정보를 보고하는 방법을 제안한다.

본 발명의 또 다른 목적은 상향링크로 비동기 HARQ가 사용될 때, 단말이 랜덤엑세스 중 상향링크 자원할당을 받은 경우, 해당 자원을 사용하는 방법을 제안한다.

본 발명의 또 다른 목적은 네트워크에서 연결 해제된 일반 단말 혹은 확장된 커버리지 모드로 동작하는 단말(NB-IoT UE 혹은 BL(Bandwidth reduced Low complexity) UE 혹은 UE in CE(Coverage enhancement) 혹은 eMTC UE를 지칭함)이 네트워크에 빠르게 재접속하려고 할 때 효율적으로 Resume ID를 선택하고 사용하는 절차 및 방법을 제안한다.

본 발명의 또 다른 목적은 본 발명은 차량간 통신을 지원하는 단말의 V2V 메시지의 주기와 크기가 차량의 상태 및 교통상황에 따라 달라지는 경우 대해, 반영구적 스케쥴링을 지원하는 방법을 제안한다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 무선 통신 시스템에서 제어 신호 처리 방법에 있어서, 기지국으로부터 전송되는 제1 제어 신호를 수신하는 단계; 상기 수신된 제1 제어 신호를 처리하는 단계; 및 상기 처리에 기반하여 생성된 제2 제어 신호를 상기 기지국으로 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 이동통신 시스템에서 light connection을 효율적으로 수행할 수 있다.

또한 본 발명의 또다른 실시예에 따르면 기지국은 현재 단말이 무선랜으로 오프로드한 트래픽 존재 여부를 확인할 수 있으며, 보다 상세한 정보를 단말로부터 획득하여 해당 오프로드한 트래픽을 그대로 무선랜에 둘지, 혹은 LTE로 이동시킬 지에 대한 결정을 내릴 수 있다.

또한 본 발명의 또다른 실시예에 따르면 상향링크로 비동기 HARQ가 사용될 때, 단말이 랜덤엑세스 중 상향링크 자원할당을 받은 경우, 해당 자원을 사용할 수 있다.

또한 본 발명의 또다른 실시예에 따르면 본 발명은 기계형 통신을 지원하는 이동통신 시스템에서 일반 단말과 확장된 커버리지 모드(NB-IoT UE 혹은 BL(Bandwidth reduced Low complexity) UE 혹은 UE in CE(Coverage enhancement) 혹은 eMTC UE를 지칭함)로 동작하는 단말이 네트워크와 연결 해제 후 재연결을 할 때 빠른 연결을 지원하기 위해 사용되는 Resume ID를 선택하고 사용하는 절차 및 방법을 제시한다. 이로 인해 단말과 네트워크 간의 RRC(Radio Resource Control)연결 설정, 보안 설정, DRB(Data Radio Bearer)설정을 위한 시그널링 오버헤드를 줄이고 단말의 배터리를 절감할 수 있는 효과를 기대할 수 있다.

또한 본 발명의 또다른 실시예에 따르면 차량간 통신을 위한 다중의 반영구적 스케쥴링을 동적으로 할당하는 방법 및 장치를 제시함으로써, 사이즈와 크기가 변하는 차량용 메시지에서의 반영구적 스케쥴링을 지원하게 되고, 이를 통해 차량간 통신을 요청하는 단말과 차량간 통신을 위한 자원을 할당하는 기지국 사이의 무선 자원의 낭비를 줄일 수 있다.

도 1a은 본 발명이 적용되는 LTE 시스템의 구조를 도시하는 도면이다.
도 1b는 본 발명이 적용되는 LTE 시스템에서 무선 프로토콜 구조를 나타낸 도면이다.
도 1c는 light connection 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 1e은 본 발명에서 MT data를 단말에게 전달하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 1f은 본 발명에서 MO data를 단말에게 전달하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 1g은 본 발명에서 PA을 변경하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 1h은 본 발명에서 PA을 변경하는 또 다른 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 1i는 본 발명에서 단말 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 1j는 본 발명에서 anchor 기지국 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 1k은 본 발명을 적용한 단말의 내부 구조를 도시하는 블록도이다.
도 1l는 본 발명에 따른 기지국의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 2a은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템의 망 구조의 예를 도시한다.
도 2b는 본 발명이 적용되는 상기 LTE 시스템에서 무선 프로토콜 구조를 나타낸 도면이다.
도 2c는 LTE 시스템에서 기지국 제어 방식의 LTE와 무선랜 인터워킹 기술을 사용되는 시스템에 대한 장치 도면이다.
도 2d는 RCLWI 기술을 적용 시 단말이 오프로드된 트래픽 정보를 보고하는 방법을 사용할 때 단말과 기지국 간의 메시지 흐름 예시도면이다.
도 2e는 RCLWI 기술을 적용 시 단말이 오프로드된 트래픽 정보를 보고하는 방법을 사용할 때 단말 동작 순서 예시도면이다.
도 2f는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 단말의 블록 구성을 도시한다.
도 3a은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템의 망 구조의 예를 도시한다.
도 3b는 본 발명이 적용되는 상기 LTE 시스템에서 무선 프로토콜 구조를 나타낸 도면이다.
도 3c는 LTE 시스템에서 기지국 제어 방식의 LTE와 무선랜 인터워킹 기술을 사용되는 시스템에 대한 장치 도면이다.
도 3d는 RCLWI 기술을 적용 시 단말의 상태 천이에 따른 단말과 기지국 간의 메시지 흐름 예시도면이다.
도 3e는 RCLWI 기술을 적용 시 단말의 상태 천이에 따른 단말 동작 순서 예시도면이다.
도 3f는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 단말의 블록 구성을 도시한다.
도 4a은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템의 망 구조의 예를 도시한다.
도 4b는 본 발명이 적용되는 상기 LTE 시스템에서 무선 프로토콜 구조를 나타낸 도면이다.
도 4c는 LTE 시스템에서 일반적인 랜덤 액세스 과정을 나타낸다
도 4d는 현재 LTE 상향링크에서 사용되고 있는 CCCH SDU를 포함하고 있는 메시지3를 나타낸다.
도 4e는 본 발명에서 40비트 Resume ID를 분할하고 조합하여 Truncated resume ID를 생성하는 분할 옵션 1을 나타낸 도면이다.
도 4f는 본 발명에서 40비트 Resume ID를 분할하고 조합하여 Truncated resume ID를 생성하는 분할 옵션 2를 나타낸 도면이다.
도 4g 본 발명에서 단말이 어떤 메시지3를 전송할지에 대한 정보를 기지국에게 메시지1에서 알려주기 위해서 랜덤 액세스의 프리앰블 자원을 분할하여 프리앰블 그룹을 정하는 방안을 나타낸다.
도 4h는 본 발명에서 단말이 RRC 연결을 재개하려고 할 때의 동작을 나타낸다.
도 4i는 본 발명에서 도 4h의 구체적인 동작을 나타내며, 시스템 정보와 채널 상태을 고려하여 랜덤 액세스 절차의 메시지 1에서 어떤 프리앰블을 보낼 지와 메시지 3에서 어떤 Resume ID를 사용할지 결정하는 일반 단말의 동작을 나타낸다.
도 4j는 본 발명에서 단말의 배터리를 절감하고 시그널링 오버헤드를 줄이기 위해 단말과 기지국이 UE 컨텍스트를 재사용하려고 할 때 단말이 효율적으로 Resume 요청 절차를 수행하기 위한 단말, 소스 기지국, 타겟 기지국, MME의 전체적인 흐름을 나타낸 도면이다.
도 4k는 본 발명의 실시 예에 따른 단말의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 4l는 본 발명의 실시 예에 따른 기지국, MME 및 S-GW의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 5a는 본 발명이 적용되는 LTE 시스템의 구조를 도시하는 도면이다.
도 5b는 V2V 통신을 설명하기 위한 도면이다.
도 5c는 LTE에서의 SPS 동작을 설명하는 도면이다.
도 5d는 사이드링크에서의 SPS 동작을 설명하는 도면이다.
도 5e는 V2V에서 트래픽 종류에 따른 메시지 생성을 도시하는 도면이다.
도 5f는 메시지 주기와 크기가 동적으로 변화하는 V2V 메시지에 대해 SPS를 지원하기 위한 두 종류의 SPS를 도시하는 도면이다.
도 5g는 V2V에서의 상향링크 SPS가 설정되었을 때의 단말과 기지국의 전체 동작을 도시하는 도면이다.
도 5h는 V2V에서의 사이드링크 SPS가 설정되었을 때의 단말들과 기지국의 전체 동작을 도시하는 도면이다.
도 5i는 본 발명에서 기지국으로부터 SPS 동작을 받았을 때의 단말의 동작을 도시한 도면이다.
도 5j는 본 발명의 실시 예에 따른 기지국의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 5k는 본 발명의 실시 예에 따른 단말의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 6a는 본 발명의 실시 예에 따른 단말의 경쟁 해소 방안을 나타내는 도면이다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면과 함께 상세히 설명한다. 또한 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 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 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

<제1실시예>

도 1a은 본 발명이 적용되는 LTE 시스템의 구조를 도시하는 도면이다.

도 1a을 참조하면, 도시한 바와 같이 LTE 시스템의 무선 액세스 네트워크는 차세대 기지국(Evolved Node B, 이하 ENB, Node B 또는 기지국)(1a-05, 1a-10, 1a-15, 1a-20)과 MME (1a-25, Mobility Management Entity) 및 S-GW(1a-30, Serving-Gateway)로 구성된다. 사용자 단말(User Equipment, 이하 UE 또는 단말)(1a-35)은 ENB(1a-05 ~ 1a-20) 및 S-GW(1a-30)를 통해 외부 네트워크에 접속한다.

도 1a에서 ENB(1a-05 ~ 1a-20)는 UMTS 시스템의 기존 노드 B에 대응된다. ENB는 UE(1a-35)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(1a-05 ~ 1a-20)가 담당한다. 하나의 ENB는 통상 다수의 셀들을 제어한다. 예컨대, 100 Mbps의 전송 속도를 구현하기 위해서 LTE 시스템은 예컨대, 20 MHz 대역폭에서 직교 주파수 분할 다중 방식(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, 이하 OFDM이라 한다)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(1a-30)는 데이터 베어러를 제공하는 장치이며, MME(1a-25)의 제어에 따라서 데이터 베어러를 생성하거나 제거한다. MME는 단말에 대한 이동성 관리 기능은 물론 각종 제어 기능을 담당하는 장치로 다수의 기지국 들과 연결된다.

도 1b는 본 발명이 적용되는 LTE 시스템에서 무선 프로토콜 구조를 나타낸 도면이다.

도 1b를 참조하면, LTE 시스템의 무선 프로토콜은 단말과 ENB에서 각각 PDCP (Packet Data Convergence Protocol 1b-05, 1b-40), RLC (Radio Link Control 1b-10, 1b-35), MAC (Medium Access Control 1b-15, 1b-30)으로 이루어진다. PDCP (Packet Data Convergence Protocol)(1b-05, 1b-40)는 IP 헤더 압축/복원 등의 동작을 담당하고, 무선 링크 제어(Radio Link Control, 이하 RLC라고 한다)(1b-10, 1b-35)는 PDCP PDU(Packet Data Unit)를 적절한 크기로 재구성해서 ARQ 동작 등을 수행한다. MAC(1b-15, 1b-30)은 한 단말에 구성된 여러 RLC 계층 장치들과 연결되며, RLC PDU들을 MAC PDU에 다중화하고 MAC PDU로부터 RLC PDU들을 역다중화하는 동작을 수행한다. 물리 계층(1b-20, 1b-25)은 상위 계층 데이터를 채널 코딩 및 변조하고, OFDM 심벌로 만들어서 무선 채널로 전송하거나, 무선 채널을 통해 수신한 OFDM 심벌을 복조하고 채널 디코딩해서 상위 계층으로 전달하는 동작을 한다.

도 1c는 light connection 개념을 설명하기 위한 도면이다. Light connection 기술은 기존의 핸드오버, 페이징 전송 동작으로 인한 시그널링 오버헤드를 줄이기 위해, 기존이 대기 모드 (Idle mode) 혹은 연결 모드 (Connected mode) 이외에 새로운 단말 모드를 정의하는 것이다. Light connected 모드인 단말 (1c-03)에 대해서는 S1 연결을 유지하고, 기지국 (1c-02, 1c-04) 혹은 MME에 의해 페이징이 트리거되는 것을 특징으로 한다. 따라서, MME (1c-01)에서는 상기 단말이 연결 모드로 인지하기 때문에, 단말에게 전달할 데이터가 있다면, 페이징을 먼저 트리거하는 것이 아니라, 바로 상기 데이터를 기지국에 전달한다. 상기 데이터를 전달받은 기지국은 소정의 영역, PA (Paging Area, 1c-05)에 모든 기지국들에 상기 페이징을 포워딩하고, 상기 모든 기지국들이 페이징을 전송한다.

본 발명에서는 상기 언급한 light connection을 특징을 고려하여, 구체적인 MT (Mobile Terminating), MO (Mobile Originating) 혹은 PA가 변경 시, 단말 및 네트워크 동작을 제안하는 것을 특징으로 한다.

도 1e은 본 발명에서 MT data를 단말에게 전달하는 과정을 설명하기 위한 도면이다. Anchor 기지국 (1e-02)과 연결 상태에 있던 단말(1e-01)은 anchor 기지국으로부터 light connection command을 수신한다 (1e-05). 상기 메시지는 상기 단말로 하여금 light connected mode로의 전환을 지시하는데 이용되며, Resume ID, PA 관련 정보 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다. Resume ID는 light connected 인 단말을 구별하는 지시자 역할을 한다. 또한 상기 Resume ID는 상기 light connection command을 전송한 기지국과도 링크되어질 수 있다. 상기 Resume ID는 적어도 소정의 영역인 PA 내에서 unique하다. PA 정보의 한 예는 PA을 구성하는 기지국 리스트 정보이다. PA 정보는 뒤에서 더 상세히 설명한다. 상기 anchor 기지국은 상기 단말의 context 정보를 저장하고 있는다 (1e-07). 상기 단말은 동일 PA 내의 다른 기지국 (1e-03)으로 이동할 수도 있다 (1e-06). 상기 단말에게 전달할 MT data가 있다면, MME (1e-04)는 상기 데이터를 상기 anchor 기지국으로 전송한다 (1e-08). MME는 상기 단말이 연결 모드 상태에 있는 것으로 인지하므로, 페이징을 상기 기지국에 전송하지 않고, 바로 상기 데이터를 전송한다. 상기 MT data을 수신한 anchor 기지국은 페이징을 트리거하여, 자신의 서비스 영역에 상기 페이징을 전송한다 (1e-10). 또한, 동일 PA에 속한 인접 기지국들에게도 상기 페이징을 전송한다 (1e-09). 상기 페이징을 수신한 상기 인접 기지국들도 페이징을 전송한다. 따라서, MME가 아닌 기지국이 페이징을 트리거하는 것은 light connection의 주요 특징 중 하나이다. 상기 페이징에는 상기 Resume ID을 포함하고 있다 (1e-11). 따라서, 상기 단말은 상기 페이징이 자신의 것인지를 상기 Resume ID을 이용하여 확인할 수 있다. 상기 페이징은 기존 페이징과 구분되기 위해 별도의 RNTI인 RP-RNTI을 정의할 수 있다. 상기 단말은 상기 anchor 기지국이 아닌 동일 PA에 속한 다른 기지국으로부터 상기 페이징을 수신할 수 있다. 이 때, 상기 단말은 상기 다른 기지국에게 light connection update 메시지를 전송한다 (1e-12). 상기 메시지는 Resume ID, MAC-I, establishment cause 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다. 상기 light connection update 메시지를 수신한 기지국은 상기 Resume ID을 이용하여, 상기 anchor 기지국을 알 수 있다 (1e-13). 따라서, 상기 anchor 기지국에게 상기 단말의 context 정보를 요청할 수 있다 (1e-14, 1e-15). 이 때, UE CONTEXT REQUEST/UE CONTEXT RESPONSE 메시지를 활용할 수 있다. 상기 기지국은 상기 단말에게 RESUME CONNECTION 메시지를 전송한다 (1e-16). 상기 메시지를 수신한 상기 단말은 DRB을 다시 활성화하고 MT data을 수신한다(1e-17). 상기 RESUME CONNECTION 메시지를 전송한 기지국은 상기 anchor 기지국에게 HANDOVER REQUEST ACK 메시지를 전송하고 (1e-18), 상기 anchor 기지국은 포워딩할 데이터가 있다면 이를 전달한다 (1e-19). 상기 HANDOVER REQUEST ACK 메시지는 상기 기존 anchor 기지국에게 상기 단말이 자신의 기지국에 연결되어 데이터 송수신을 수행한다는 것을 알리는 역할을 한다. 상기 단말이 상기 anchor 기지국의 서비스 영역에 없으므로, 상기 페이징 응답을 받았던 기지국을 새로운 anchor 기지국으로 간주되어야 한다. 따라서, 상기 페이징 응답을 받았던 기지국은 MME로 path switch을 요청하며 (1e-21, 1e-22), 기존의 anchor 기지국에게는 context release을 요청한다 (1e-23).

도 1f은 본 발명에서 MO data를 단말에게 전달하는 과정을 설명하기 위한 도면이다. Anchor 기지국 (1f-02)과 연결 상태에 있던 단말 (1f-01)은 anchor 기지국으로부터 light connection command을 수신한다 (1f-05). 상기 메시지를 수신한 단말은 light connected 모드로 전환한다. 상기 anchor 기지국은 상기 단말의 context 정보를 저장한다 (1f-07). 상기 단말은 동일 PA 내의 다른 기지국 (1f-03)으로 이동할 수도 있다 (1f-06). 상기 단말에서 전송할 MO data가 발생한다 (1f-08). 이 때, 상기 단말은 이동하여, 상기 anchor 기지국이 아닌 상기 다른 기지국에게 light connection update 메시지를 전송할 수 있다 (1f-09). 상기 메시지는 Resume ID, MAC-I, establishment cause 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다. 상기 light connection update 메시지를 수신한 기지국은 상기 Resume ID을 이용하여, 상기 anchor 기지국을 알 수 있다 (1f-10). 따라서, 상기 anchor 기지국에게 상기 단말의 context 정보를 요청할 수 있다 (1f-11, -12). 상기 기지국은 상기 단말에게 RESUME CONNECTION 메시지를 전송한다 (1f-13). 상기 메시지를 수신한 상기 단말은 DRB을 다시 활성화하고 MO data을 전송한다. 상기 RESUME CONNECTION 메시지를 전송한 기지국은 상기 anchor 기지국에게 HANDOVER REQUEST ACK 메시지를 전송하고 (1f-15), 상기 anchor 기지국은 포워딩할 데이터가 있다면 이를 전달한다 (1f-16). 상기 단말이 상기 anchor 기지국의 서비스 영역에 없으므로, 상기 RESUME CONNECTION 메시지를 전송한 기지국을 새로운 anchor 기지국으로 간주되어야 한다. 따라서, 상기 RESUME CONNECTION 메시지를 전송한 기지국은 MME로 path switch을 요청하며 (1f-17, -18), 기존의 anchor 기지국에게는 context release을 요청한다 (1f-19). 상기 단말은 상기 기지국 (1f-03)을 통해, S-GW로 상향링크 데이터를 전송한다 (1f-20).

도 1g은 본 발명에서 PA을 변경하는 과정을 설명하기 위한 도면이다. Anchor 기지국 (1g-02) 과 연결 상태에 있던 단말 (1g-01)은 anchor 기지국으로부터 light connection command을 수신한다 (1g-05). 상기 메시지를 수신한 단말은 light connected 모드로 전환한다. 상기 anchor 기지국은 상기 단말의 context 정보를 저장하고 있는다 (1g-07). 상기 단말은 다른 PA 내의 다른 기지국으로 이동할 수도 있다 (1g-06). 기지국들은 소정의 SIB을 이용하여, 자신의 PA 정보를 전송한다 (1g-08). 이를 수신한 단말은 자신이 camping on한 기지국이 light connection command을 전송한 기지국과 동일한 PA에 속하는지 여부를 확인할 수 있다. 만약 다르다면, 현재 camping on한 기지국에 light connection update 메시지를 전송한다 (1g-09). 상기 메시지는 Resume ID, MAC-I, establishment cause 중 적어도 하나를 포함한다. 상기 light connection update 메시지를 수신한 기지국은 상기 Resume ID을 이용하여, 상기 anchor 기지국을 알 수 있다 (1g-10). 따라서, 상기 anchor 기지국에게 상기 단말의 context 정보를 요청할 수 있다 (1g-11, -12). 상기 기지국은 상기 단말에게 light connection command 메시지를 전송한다 (1g-13). 이 때, 상기 메시지에는 새로운 Resume ID와 PA 정보가 포함한다. 상기 light connection command 메시지를 전송한 기지국은 상기 anchor 기지국에게 HANDOVER REQUEST ACK 메시지를 전송하고, 상기 anchor 기지국은 포워딩할 데이터가 있다면 이를 전달한다. 상기 단말이 상기 anchor 기지국의 서비스 영역에 없으므로, 상기 light connection command 메시지를 전송한 기지국을 새로운 anchor 기지국으로 간주되어야 한다. 따라서, 상기 light connection command 메시지를 전송한 기지국은 MME로 path switch을 요청하며 (1g-15, -16), 기존의 anchor 기지국에게는 context release을 요청한다 (1g-17).

도 1h은 본 발명에서 PA을 변경하는 또 다른 과정을 설명하기 위한 도면이다. Anchor 기지국 (1h-02)과 연결 상태에 있던 단말 (1h-01)은 anchor 기지국으로부터 light connection command을 수신한다 (1h-05). 상기 메시지를 수신한 단말은 light connected 모드로 전환한다. 상기 anchor 기지국은 상기 단말의 context 정보를 저장한다 (1h-07). 상기 단말은 다른 PA 내의 다른 기지국으로 이동할 수도 있다 (1h-06). 기지국들은 소정의 SIB을 이용하여, 자신의 PA 정보를 전송한다 (1h-08). 이를 수신한 단말은 자신이 camping on한 기지국이 light connection command을 전송한 기지국과 동일한 PA에 속하는지 여부를 확인할 수 있다. 만약 다르다면, 현재 camping on한 기지국에 light connection update 메시지를 전송한다 (1h-09). 상기 메시지는 Resume ID, MAC-I, establishment cause 중 적어도 하나를 포함한다. 상기 light connection update 메시지를 수신한 기지국은 상기 Resume ID을 이용하여, 상기 anchor 기지국을 알 수 있다 (1h-10). 단말이 하나의 PA에서 다른 PA로 이동할 때, UE context는 anchor 기지국에서 새로운 기지국으로 전달되어야 한다. 또한, MME/S-GW path도 상기 새로운 기지국으로 전환되어야 한다. 이러한 절차는 시그널링 오버헤드를 동반하는데, PA 변경이 자주 발생한다면, 자연스럽게 시그널링 오버헤드도 크게 증가하게 된다. 이러한 오버헤드는 지원해야 하는 단말의 수에 따라서도 증가한다. 이러한 문제를 줄일 수 있는 방법은 단말이 PA을 변경하여도 새로운 기지국으로 UE context을 전달하지 않는 것이다. 대신에 이전 anchor 기지국에게 새로운 기지국의 ID와 새로운 PA에 속한 기지국 리스트를 제공한다 (1h-12). 새로운 기지국은 새로운 Resume ID와 새로운 PA 정보를 light connection command을 이용하여 단말에게 제공한다. 상기 단말에게 MT 데이터가 전달되어야 한다면, 이전의 anchor 기지국이 페이징 과정을 트리거 한다. 그리고, 상기 새로운 기지국으로 상기 페이징을 전달한다. 상기 페이징은 새로운 기지국은 동일한 PA에 속한 다른 기지국들에게 페이징을 재차 전달한다. 또는 상기 새로운 PA에 속한 기지국들에게 직접 페이징을 전달할 수도 있다. 상기 페이징을 전달받은 기지국들은 단말에게 상기 페이징을 전송한다.

하기 표는 본 발명에서 PAI을 관리하는 방법을 나열한 것이다. 기존 LTE 기술에서는 페이징 전송 단위로 TA (Tracking Area)을 사용한다. 단말은 MME로 전달받은 TAU 리스트를 가지고 있으며, 상기 리스트에 포함되어 있지 않은 TA에 진입하면, TAU (Tracking Area Update)을 수행한다.

본 발명에서의 PA (Paging Area)는 기존의 TA와 유사하나, 기지국이 관리한다는 점에 차별화된다. 즉, MME는 PA을 관리하거나 이에 대한 정보를 알 필요가 없다. 옵션 1은 각 셀은 SIB x을 이용하여, 자신이 속한 PA의 ID (PAI)을 브로드캐스팅한다. 단말은 (예를 들어, Light Connected mode가 시작할 때) 상기 PAI 정보를 저장하고, 다른 PA에 진입하면, PAU (Paging Area Update)을 수행한다. 옵션 1a는 옵션 1과 유사하지만, 기지국이 Light Connected mode가 시작할 때 따로 복수 개의 PAI을 제공하는 것을 특징으로 한다. 상기 PAI 리스트에 포함되지 않은 PAI을 브로드캐스팅하는 셀에 진입하면 PAU을 수행한다. 옵션 2는 각 셀은 SIB x을 이용하여, 자신이 속한 복 수개의 PAI을 브로드캐스팅한다. 단말은 (예를 들어, Light Connected mode가 시작할 때) 상기 PAI 정보를 저장하고, 상기 PAI 어느 것에 대해서도 일치하지 않은 셀에 진입하면, PAU을 수행한다. 옵션 2a는 옵션 2와 유사하지만, 기지국이 Light Connected mode가 시작할 때 하나의 PAI을 지시하는 것을 특징으로 한다. 단말은 현재 셀이 브로드캐스팅하는 복수 개의 PAI 중 어느 하나도 상기 하나의 PAI와 일치되지 않으면 PAU을 수행한다. 옵션 3은 기지국이 n 비트의 마스크 정보를 Light Connected mode가 시작할 때 제공한다. 단말은 현재 셀의 n MSB의 cellIdentity가 상기 마스크와 일치되지 않는다면, PAU을 수행한다. 옵션 4는 기지국이 Light Connected mode가 시작할 때 ECGI을 제공한다. 상기 ECGI와 일치되지 않은 셀에 진입하면 PAU을 수행한다.

도 1i는 본 발명에서 단말 동작을 설명하기 위한 도면이다. 1i-01 단계에서 단말은 기지국으로부터 Light Connection Command 메시지를 수신한다. 1i-02 단계에서 상기 단말은 상기 메시지에 포함되어 있는 Resume ID, PA 정보를 저장한다. 1i-03 단계에서 상기 단말은 Light Connected mode로 전환한다. 1i-04 단계에서 상기 단말은 기지국으로 RAN에서 트리거한 페이징을 수신한다. 상기 페이징은 기존과 다른 PNTI, RP-RNTI을 사용하여, 기존 페이징과 구별될 수 있다. 만약 상기 페이징을 수신한다면, 1i-05 단계에서 상기 기지국은 상기 저장했던 Resume ID, MAC-I, establishment cause 값을 포함한 Light Connection Update 메시지를 구성한다. 1i-06 단계에서 상기 단말은 상기 기지국에게 상기 메시지를 전송한다. 1i-07 단계에서 상기 단말은 상기 기지국으로부터 Resume Connection 메시지를 수신한다. 1i-08 단계에서 상기 기지국은 DRB을 시작한다. 1i-09 단계에서 PA가 변경된다. 1i-10 단계에서 상기 단말은 기지국에게 상기 저장했던 Resume ID, MAC-I, establishment cause 값을 포함한 Light Connection Update 메시지를 전송한다. 상기 establishment cause 값은 PA change을 지시하는 새로운 cause value을 포함한다. 1i-11 단계에서 상기 단말은 새로운 Light Connection Command을 수신할 수 있다. 1i-12 단계에서 상기 단말은 이전과 다른 Resume ID와 PA 정보를 저장한다.

도 1j는 본 발명에서 anchor 기지국 동작을 설명하기 위한 도면이다. 1j-01 단계에서 기지국은 특정 단말에 대해 Light Connected mode를 적용하기로 결정한다. 상기 기지국은 Light Connected mode인 단말에게 anchor 기지국이 된다. 1j-02 단계에서 상기 기지국은 상기 단말에게 Resume ID와 PA 정보를 포함한 Light Connection Command 메시지를 전송한다. 1j-03 단계에서 상기 기지국은 S-GW로부터 상기 단말에게 보내질 데이터를 수신받는지 혹은 타 기지국으로부터 상기 단말에 대한 UE CONTEXT REQUEST 메시지를 수신하는지 여부를 판단한다. 만약 S-GW로부터 데이터를 수신받는다면, 1j-04 단계에서 상기 단말에게 페이징을 전송하고, 상기 페이징을 자신과 동일한 PA에 속한 인접 기지국들에게 포워딩한다. 1j-05 단계에서 상기 기지국은 상기 단말로부터 Light Connection Update 메시지를 수신한다. 상기 기지국은 상기 메시지에 포함된 Resume ID가 상기 페이징에서의 Resume ID와 일치하는지 확인하며, 상기 페이징이 상기 단말에게 성공적으로 전송되는지를 파악한다. 1j-06 단계에서 상기 기지국은 Resume Connection 메시지를 전송한다. 상기 기지국이 다른 기지국으로부터 UE CONTEXT REQUEST 메시지를 수신한다면, 1j-07 단계에서 상기 기지국은 상기 다른 기지국에게 UE CONTEXT RESPONSE 메시지를 전송한다. 상기 메시지에는 상기 단말에 대한 UE context 정보를 포함하고 있다. 1j-08 단계에서 상기 기지국은 상기 다른 기지국으로부터 HADNOVER REQUEST ACK 메시지를 수신하면, 1j-09 단계에서 포워딩할 데이터가 존재한다면, 이를 포워딩한다. 1j-10 단계에서 상기 기지국은 상기 다른 기지국으로부터 CONTEXT RELEASE 메시지를 수신하며, 저장했던 상기 단말의 UE context 정보를 삭제한다.

도 1k은 본 발명을 적용한 단말의 내부 구조를 도시하는 블록도이다.

단말은 상위 계층 (1k-10)과 데이터 등을 송수신하며, 제어 메시지 처리부 (1k-15)를 통해 제어 메시지들을 송수신한다. 그리고 상기 단말은 기지국으로 제어 신호 또는 데이터 송신 시, 제어부 (1k-20)의 제어에 따라 다중화 장치 (1k-05)을 통해 다중화 후 송신기 (1k-00)를 통해 데이터를 전송한다. 반면, 수신 시, 단말은 제어부 (1k-20)의 제어에 따라 수신기 (1k-00)로 물리신호를 수신한 후, 역다중화 장치 (1k-05)으로 수신 신호를 역다중화하고, 각각 메시지 정보에 따라 상위 계층 (1k-10) 혹은 제어메시지 처리부 (1k-15)로 전달한다.

도 1l는 본 발명에 따른 기지국의 구성을 나타낸 블록도로서, 도 1l의 기지국 장치는 송수신부 (1l-05), 제어부(1l-10), 다중화 및 역다중화부 (1l-20), 제어 메시지 처리부 (1l-35), 각 종 상위 계층 처리부 (1l-25, 1l-30), 스케줄러(1l-15)를 포함한다. 송수신부(1l-05)는 순방향 캐리어로 데이터 및 소정의 제어 신호를 전송하고 역방향 캐리어로 데이터 및 소정의 제어 신호를 수신한다. 다수의 캐리어가 설정된 경우, 송수신부(1l-05)는 상기 다수의 캐리어로 데이터 송수신 및 제어 신호 송수신을 수행한다. 다중화 및 역다중화부(1l-20)는 상위 계층 처리부(1l-25, 1l-30)나 제어 메시지 처리부(1l-35)에서 발생한 데이터를 다중화하거나 송수신부(1l-05)에서 수신된 데이터를 역다중화해서 적절한 상위 계층 처리부(1l-25, 1030)나 제어 메시지 처리부(1l-35), 혹은 제어부 (1l-10)로 전달하는 역할을 한다. 제어부(1l-10)는 band-specific measurement gap 을 특정 단말에게 적용할지를 결정하고, 상기 설정 정보를 RRCConnectionReconfiguration 메시지에 포함시킬지를 결정한다. 제어 메시지 처리부(1l-35)는 제어부의 지시를 받아, 단말에게 전달할 RRCConnectionRecnofiguraiton을 생성해서 하위 계층으로 전달한다. 상위 계층 처리부(1l-25, 1l-30)는 단말 별 서비스 별로 구성될 수 있으며, FTP나 VoIP 등과 같은 사용자 서비스에서 발생하는 데이터를 처리해서 다중화 및 역다중화부(1l-20)로 전달하거나 다중화 및 역다중화부(1l-20)로부터 전달한 데이터를 처리해서 상위 계층의 서비스 어플리케이션으로 전달한다. 스케줄러(1l-15)는 단말의 버퍼 상태, 채널 상태 및 단말의 Active Time 등을 고려해서 단말에게 적절한 시점에 전송 자원을 할당하고, 송수신부에게 단말이 전송한 신호를 처리하거나 단말에게 신호를 전송하도록 처리한다.

<제2실시예>

제2실시예는 무선통신 시스템에서, 보다 상세히는 3GPP LTE (Long Term Evolution) 기술에서, 기지국 제어 방식의 LTE와 무선랜 인터워킹 기술을 사용할 때, 단말이 네트워크로 무선랜으로 오프로드된 트래픽의 상태를 보고하는 방법에 관한 것이다.

이하 설명에서 사용되는 접속 노드(node)를 식별하기 위한 용어, 망 객체(network entity)들을 지칭하는 용어, 메시지들을 지칭하는 용어, 망 객체들 간 인터페이스를 지칭하는 용어, 다양한 식별 정보들을 지칭하는 용어 등은 설명의 편의를 위해 예시된 것이다. 따라서, 본 발명이 후술되는 용어들에 한정되는 것은 아니며, 동등한 기술적 의미를 가지는 대상을 지칭하는 다른 용어가 사용될 수 있다.

이하 설명의 편의를 위하여, 본 발명은 3GPP LTE(3rd Generation Partnership Project Long Term Evolution) 규격에서 정의하고 있는 용어 및 명칭들을 사용한다. 하지만, 본 발명이 상기 용어 및 명칭들에 의해 한정되는 것은 아니며, 다른 규격에 따르는 시스템에도 동일하게 적용될 수 있다.

도 2a은 본 발명이 적용되는 LTE 시스템의 구조를 도시하는 도면이다.

상기 도 2a을 참고하면, 상기 무선 통신 시스템은 여러 개의 기지국들 (2a-05)(2a-10)(2a-15)(2a-20)과 MME (Mobility Management Entity)(2a-20) 및 S-GW (Serving-Gateway)(2a-30)로 구성된다. 사용자 단말(User Equipment, 이하 UE 또는 단말)(2a-35)은 기지국(2a-05)(2a-10)(2a-15)(2a-20) 및 S-GW(2a-30)을 통해 외부 네트워크에 접속한다.

상기 기지국들(2a-05)(2a-10)(2a-15)(2a-20)은 셀룰러 망의 접속 노드로서 망에 접속하는 단말들에게 무선 접속을 제공한다. 즉, 상기 기지국(2a-05)(2a-10)(2a-15)(2a-20)은 사용자들의 트래픽을 서비스하기 위해 단말들의 버퍼 상태, 가용 전송 전력 상태, 채널 상태 등의 상태 정보를 취합해서 스케쥴링을 하여 상기 단말들과 코어 망(CN, Core network)간에 연결을 지원한다. 상기 MME(2a-25)는 단말에 대한 이동성 관리 기능은 물론 각종 제어 기능을 담당하는 장치로 다수의 기지국들과 연결되며, S-GW(2a-30)는 데이터 베어러를 제공하는 장치이다. 또한, 상기 MME(2a-25) 및 S-GW(2a-30)는 망에 접속하는 단말에 대한 인증(authentication), 베어러(bearer) 관리 등을 더 수행할 수 있으며 상기 기지국(2a-05)(2a-10)(2a-15)(2a-20)으로부터 도착한 패킷 또는 상기 기지국 (2a-05)(2a-10)(2a-15)(2a-20)으로 전달할 패킷을 처리한다.

도 2b는 본 발명이 적용되는 상기 LTE 시스템에서 무선 프로토콜 구조를 나타낸 도면이다.

도 2b를 참조하면, LTE 시스템의 무선 프로토콜은 단말과 ENB에서 각각 PDCP(Packet Data Convergence Protocol)(2b-05)(2b-40), RLC(Radio Link Control)(2b-10)(2b-35), MAC (Medium Access Control)(2b-15)(2b-30)으로 이루어진다. PDCP(Packet Data Convergence Protocol) (2b-05)(2b-40)는 IP 헤더 압축/복원 등의 동작을 담당하고, 무선 링크 제어(Radio Link Control, 이하 RLC라고 한다) (2b-10)(2b-35)는 PDCP PDU(Packet Data Unit)를 적절한 크기로 재구성한다. MAC(2b-15)(2b-30)은 한 단말에 구성된 여러 RLC 계층 장치들과 연결되며, RLC PDU들을 MAC PDU에 다중화하고 MAC PDU로부터 RLC PDU들을 역다중화하는 동작을 수행한다. 물리 계층(2b-20)(2b-25)은 상위 계층 데이터를 채널 코딩 및 변조하고, OFDM 심벌로 만들어서 무선 채널로 전송하거나, 무선 채널을 통해 수신한 OFDM 심벌을 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.

본 도면에 도시하지 않았지만, 단말과 기지국의 PDCP 계층의 상위에는 각각 RRC (Radio Resource Control, 이하 RRC라고 한다) 계층이 존재하며, 상기 RRC 계층은 무선 자원 제어를 위해 접속, 측정 관련 설정 제어 메시지를 주고 받을 수 있다.

도 2c는 LTE 시스템에서 기지국 제어 방식의 LTE와 무선랜 인터워킹 기술 (RAN-Controlled LTE-WLAN Interworking, 이하 RCLWI라 칭함)을 사용되는 시스템에 대한 장치 도면이다.

도 2c에서 RRC_CONNECTED 상태에 있는 (즉, 기지국과 연결되어 있어 데이터를 주고받을 수 있는) 단말 (2c-11)과 기지국(2c-09)은 RRC 계층의 제어 메시지를 송수신한다. 상기 제어 메시지에는 무선랜 측정 관련 메시지가 포함되며, 만약 기지국이 단말에게 무선랜 측정 설정을 한 경우, 단말은 상기 측정 설정에 따라 기지국으로 무선랜 측정 결과를 보고한다. 이에 따라, 기지국은 무선랜으로의 트래픽 이동 가능 여부를 판단하여, 단말에게 무선랜 이동 가능한 트래픽에 대해 무선랜으로의 이동을 명령할 수 있다. MME (2c-07)는 상기 동작 이전에 단말에게 무선랜 이동이 가능한 트래픽에 대한 정보를 전송하여, 단말이 상기 기지국으로부터 무선랜으로의 이동을 명령 받았을 때, 어떠한 트래픽을 무선랜으로 옮길 수 있는지를 판단할 수 있다. 보다 상세히는 단말은 외부 인터넷 망 (2c-01)에서 사용되는 IP 주소를 PDN-GW (2c-03)으로 획득하며, 단말은 복수 개의 IP 주소를 받을 수 있으며, 각각의 IP 주소는 PDN (Packet Data Network) 연결에 대응된다. 즉, 각각의 PDN 연결은 서로 다른 IP 주소를 갖는다. 또한, MME는 각각의 PDN 연결을 단말에게 설정할 때마다, 해당 PDN 연결이 무선랜으로 이동이 가능한지 여부를 알려줄 수 있다.

단말이 상기와 같이 MME로부터 무선랜으로 이동 가능한 PDN 연결에 대한 정보와, 기지국으로부터 무선랜으로의 이동을 명령 받으면, 단말은 무선랜 접속 지점 (Access Point, 이하 AP라 칭함)(2c-13)에 접속하여, 상기 무선랜 AP를 통해 소정의 CN 장치 (2c-15)와 통신하여, 해당 PDN 연결이 무선랜으로의 이동이 필요함을 알려준다. 이를 수신한 소정의 CN 장치 (2c-15)는 PDN-GW (2c-21)에게 해당 PDN 연결에 대해 무선랜으로의 이동이 필요함을 알려주어 향후 해당 PDN 연결로 인터넷으로부터 오는 트래픽은 무선랜으로 전송되도록 설정정보를 갱신한다. 이에 따라 단말은 해당 PDN 연결 트래픽에 대해 무선랜으로 송수신할 수 있다 (2c-21). 한편 무선랜으로의 이동이 가능하지 않은 PDN 연결 트래픽에 대해서는 여전히 LTE 망을 통해 송수신할 수 있다 (2c-23).

이후 단말은 LTE로의 트래픽이 없어서 RRC_IDLE 상태 (즉, LTE 기지국과의 연결이 없어 데이터를 송신할 수 없는 상태)로 천이할 수 있으며, 이 때 단말은 기지국으로부터의 설정정보에 따라 상기 무선랜으로의 이동 명령을 계속 유지할 수 있다.

도 2d는 RCLWI 기술을 적용 시 단말이 오프로드된 트래픽 정보를 보고하는 방법을 사용할 때 단말과 기지국 간의 메시지 흐름 예시도면이다.

본 예시도면에서는 도 2c에서 전술한 바와 같이 단말 (2d-01)이 RRC_CONNECTED 상태에서 이미 특정 트래픽에 대해 무선랜으로의 이동을 명령받은 후 RRC_IDLE 상태로 천이하였으며 (2d-11), RRC_IDLE 상태에서도 해당 설정정보를 여전히 유지하고 있는 상태 (2d-13)를 가정한다. 이후, 단말은 기지국으로부터 하향링크 수신을 위한 페이징을 수신하거나, 혹은 오프로드되지 않는 신규 트래픽이 생성되어 상향링크로 송신하기위해, RRC_CONNECTED로 천이하기 위해 연결 설정 (Connection Establishment) 동작을 수행한다. 이를 위해, 단말은 기지국으로 RRC 계층의 RRCConnectionRequest 메시지를 전송하여 연결설정을 요청한다. 이후, 기지국으로부터 RRCConnectionSetup 메시지를 수신하고 (2d-17), 단말은 이에 대한 확인 메시지인 RRCConnectionSetupComplete 메시지를 전송한다 (2d-19). 본 발명에서는 상기 RRCConnectionSetupComplete 메시지 내에 현재 (2d-13)과 같은 이전 기지국으로부터의 설정에 따라 무선랜으로 오프로드된 트래픽이 있음을 알린다. 이는 1-bit의 크기를 갖는 소정의 지시자가 사용될 수 있으며, 예를 들어, 'AS offload applied'와 유사한 이름을 가질 수 있다.

상기 소정의 지시자가 포함된 RRCConnectionSetupComplete 메시지를 수신한 기지국은, 예를 들어 현재 기지국의 로드(load) 상황에 따라 추가적인 정보를 단말에게 요청할 것을 결정할 수 있다 (2d-21). 예를 들어, 기지국의 로드 상황이 높은 경우, 기지국은 해당 트래픽을 굳이 LTE로 다시 옮기게 명령하지 않을 수 있으나, 로드 상황이 높지 않고 기지국이 직접 모든 트래픽을 제어하기를 원하는 경우, 보다 상세한 정보를 요청하여 해당 정보에 따라 트래픽을 다시 LTE로 이동시키게 할 수 있다.

만약 추가적인 정보를 단말에게 요청하고자 한 경우, 기지국은 단말에게 소정의 RRC 메시지를 사용하여 무선랜으로 오프로드한 트래픽의 정보를 추가 요청할 수 있다 (2d-23). 이 때 RRC 계층의 UEInformationRequest 메시지가 사용될 수 있다. 이를 수신한 단말은 기지국에게 상세한 추가 정보를 RRC 계층의 UEInformationResponse 메시지를 사용하며 전송할 수 있다 (2d-25). 상기 상세한 추가 정보의 예로는 트래픽을 오프로드한 무선랜 AP의 집합 정보인 mobility set 정보를 포함할 수 있다.

상기 정보에 따라 기지국은, 예를 들어, 모든 트래픽을 LTE 로 옮기고자 한 경우, 단말이 이전 RRC_CONNECTED 상태에서 설정받은 오프로드 설정정보를 해지하는 명령을 할 수 있다 (2d-31). 상기의 명령은 RRCConnectionReconfiguration 메시지를 통해 수행할 수 있으며, 이에 대한 응답으로 단말은 RRCConnectionReconfigurationComplete 메시지를 전송한다.

도 2e는 RCLWI 기술을 적용 시 단말이 오프로드된 트래픽 정보를 보고하는 방법을 사용할 때 단말 동작 순서 예시도면이다.

단말은 기지국으로부터 하향링크 수신을 위한 페이징을 수신하거나, 혹은 오프로드되지 않는 신규 트래픽이 생성되어 상향링크로 송신하기위해, RRC_CONNECTED로 천이하기 위해 연결 설정 (Connection Establishment) 동작을 수행한다 (2e-03). 이를 위해, 단말은 기지국으로 RRC 계층의 RRCConnectionRequest 메시지를 전송하여 연결설정을 요청한다. 이후, 기지국으로부터 RRCConnectionSetup 메시지를 수신하고, 단말은 이에 대한 확인 메시지인 RRCConnectionSetupComplete 메시지를 전송한다. 이 때, 만약 단말이 이전 RRC_CONNECTED 상태에서 이미 특정 트래픽에 대해 무선랜으로의 이동을 명령받은 후 RRC_IDLE 상태로 천이하였으며, RRC_IDLE 상태에서도 해당 설정정보를 여전히 유지하고 무선랜으로 오프로드된 트래픽이 있는 경우 (2e-05), 단말은 해당 정보를 상기 RRCConnectionSetupComplete 메시지에 포함하여 무선랜으로 오프로드한 트래픽이 있음을 알린다 (2e-07). 이는 1-bit의 크기를 갖는 소정의 지시자가 사용될 수 있으며, 예를 들어, 'AS offload applied'와 유사한 이름을 가질 수 있다.

이후, 기지국으로부터 무선랜으로 오프로드한 트래픽의 정보를 추가로 제공할 것을 예를 들어 UEInformationRequest 메시지 등으로 요청받은 경우 (2e-09), 단말은 기지국에게 상세한 추가 정보를 예를 들어 RRC 계층의 UEInformationResponse 메시지를 사용하며 전송한다 (2e-11). 상기 상세한 추가 정보의 예로는 트래픽을 오프로드한 무선랜 AP의 집합 정보인 mobility set 정보를 포함할 수 있다.

도 2f는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 단말의 블록 구성을 도시한다.

상기 도 2f를 참고하면, 상기 단말은 RF (Radio Frequency) 처리부 (2f-10), 기저대역 (baseband) 처리부 (2f-20), 저장부 (2f-30), 제어부 (2f-40)를 포함한다.

상기 RF처리부 (2f-10)는 신호의 대역 변환, 증폭 등 무선 채널을 통해 신호를 송수신하기 위한 기능을 수행한다. 즉, 상기 RF처리부 (2f-10)는 상기 기저대역처리부 (2f-20)로부터 제공되는 기저대역 신호를 RF 대역 신호로 상향변환한 후 안테나를 통해 송신하고, 상기 안테나를 통해 수신되는 RF 대역 신호를 기저대역 신호로 하향변환한다. 예를 들어, 상기 RF처리부(2f-10)는 송신 필터, 수신 필터, 증폭기, 믹서(mixer), 오실레이터(oscillator), DAC(digital to analog convertor), ADC(analog to digital convertor) 등을 포함할 수 있다. 상기 도 2f에서, 하나의 안테나만이 도시되었으나, 상기 단말은 다수의 안테나들을 구비할 수 있다. 또한, 상기 RF처리부 (2f-10)는 다수의 RF 체인들을 포함할 수 있다. 나아가, 상기 RF처리부 (2f-10)는 빔포밍(beamforming)을 수행할 수 있다. 상기 빔포밍을 위해, 상기 RF처리부 (2f-10)는 다수의 안테나들 또는 안테나 요소(element)들을 통해 송수신되는 신호들 각각의 위상 및 크기를 조절할 수 있다.

상기 기저대역처리부 (2f-20)은 시스템의 물리 계층 규격에 따라 기저대역 신호 및 비트열 간 변환 기능을 수행한다. 예를 들어, 데이터 송신 시, 상기 기저대역처리부 (2f-20)은 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심벌들을 생성한다. 또한, 데이터 수신 시, 상기 기저대역처리부 (2f-20)은 상기 RF처리부 (2f-10)로부터 제공되는 기저대역 신호를 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열을 복원한다. 예를 들어, OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 방식에 따르는 경우, 데이터 송신 시, 상기 기저대역처리부(2f-20)는 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심벌들을 생성하고, 상기 복소 심벌들을 부반송파들에 매핑한 후, IFFT(inverse fast Fourier transform) 연산 및 CP(cyclic prefix) 삽입을 통해 OFDM 심벌들을 구성한다. 또한, 데이터 수신 시, 상기 기저대역처리부(2f-20)은 상기 RF처리부(2f-10)로부터 제공되는 기저대역 신호를 OFDM 심벌 단위로 분할하고, FFT(fast Fourier transform) 연산을 통해 부반송파들에 매핑된 신호들을 복원한 후, 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열을 복원한다.

상기 기저대역처리부 (2f-20) 및 상기 RF처리부 (2f-10)는 상술한 바와 같이 신호를 송신 및 수신한다. 이에 따라, 상기 기저대역처리부 (2f-20) 및 상기 RF처리부 (2f-10)는 송신부, 수신부, 송수신부 또는 통신부로 지칭될 수 있다. 나아가, 상기 기저대역처리부(2f-20) 및 상기 RF처리부 (2f-10) 중 적어도 하나는 서로 다른 다수의 무선 접속 기술들을 지원하기 위해 다수의 통신 모듈들을 포함할 수 있다. 또한, 상기 기저대역처리부 (2f-20) 및 상기 RF처리부(2f-10) 중 적어도 하나는 서로 다른 주파수 대역의 신호들을 처리하기 위해 서로 다른 통신 모듈들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 서로 다른 무선 접속 기술들은 무선 랜(예: IEEE 802.11), 셀룰러 망(예: LTE) 등을 포함할 수 있다. 또한, 상기 서로 다른 주파수 대역들은 극고단파(SHF:super high frequency)(예: 2.5GHz, 5Ghz) 대역, mm파(millimeter wave)(예: 60GHz) 대역을 포함할 수 있다.

상기 저장부 (2f-30)는 상기 단말의 동작을 위한 기본 프로그램, 응용 프로그램, 설정 정보 등의 데이터를 저장한다. 특히, 상기 저장부 (2f-30)는 무선랜 접속 기술을 이용하여 무선 통신을 수행하는 무선랜 노드에 관련된 정보를 저장할 수 있다. 그리고, 상기 저장부 (2f-30)는 상기 제어부 (2f-40)의 요청에 따라 저장된 데이터를 제공한다.

상기 제어부 (2f-40)는 상기 단말의 전반적인 동작들을 제어한다. 예를 들어, 상기 제어부 (2f-40)는 상기 기저대역처리부 (2f-20) 및 상기 RF처리부 (2f-10)을 통해 신호를 송수신한다. 또한, 상기 제어부(2f-40)는 상기 저장부(2f-40)에 데이터를 기록하고, 읽는다. 이를 위해, 상기 제어부 (2f-40)는 적어도 하나의 프로세서(processor)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제어부 (2f-40)는 통신을 위한 제어를 수행하는 CP (communication processor) 및 응용 프로그램 등 상위 계층을 제어하는 AP (application processor)를 포함할 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따라, 상기 제어부 (2f-40)는 다중 연결 모드로 동작하기 위한 처리를 수행하는 다중연결처리부 (2f-42)를 포함한다. 예를 들어, 상기 제어부(2f-40)는 상기 단말이 상기 도 2e에 도시된 단말의 동작에 도시된 절차를 수행하도록 제어할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 상기 제어부(2f-40)는 RRC_CONNECTED 상태에서 LTE 기지국으로부터 무선랜 오프로드 관련 설정정보를 설정받은 다음, RRC_IDLE 상태에서 유지할 때, 다시 RRC_CONNECTED 상태로 천이하면 해당 오프로드 트래픽이 있음을 기지국에게 알리고, 기지국 지시에 따라 추가 상세 정보를 생성하여 기지국으로 전송한다.

본 발명의 청구항 또는 명세서에 기재된 실시 예들에 따른 방법들은 하드웨어, 소프트웨어, 또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합의 형태로 구현될(implemented) 수 있다.

소프트웨어로 구현하는 경우, 하나 이상의 프로그램(소프트웨어 모듈)을 저장하는 컴퓨터 판독 가능 저장 매체가 제공될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 저장 매체에 저장되는 하나 이상의 프로그램은, 전자 장치(device) 내의 하나 이상의 프로세서에 의해 실행 가능하도록 구성된다(configured for execution). 하나 이상의 프로그램은, 전자 장치로 하여금 본 발명의 청구항 또는 명세서에 기재된 실시 예들에 따른 방법들을 실행하게 하는 명령어(instructions)를 포함한다.

이러한 프로그램(소프트웨어 모듈, 소프트웨어)은 랜덤 액세스 메모리 (random access memory), 플래시(flash) 메모리를 포함하는 불휘발성(non-volatile) 메모리, 롬(ROM: Read Only Memory), 전기적 삭제가능 프로그램가능 롬(EEPROM: Electrically Erasable Programmable Read Only Memory), 자기 디스크 저장 장치(magnetic disc storage device), 컴팩트 디스크 롬(CD-ROM: Compact Disc-ROM), 디지털 다목적 디스크(DVDs: Digital Versatile Discs) 또는 다른 형태의 광학 저장 장치, 마그네틱 카세트(magnetic cassette)에 저장될 수 있다. 또는, 이들의 일부 또는 전부의 조합으로 구성된 메모리에 저장될 수 있다. 또한, 각각의 구성 메모리는 다수 개 포함될 수도 있다.

또한, 상기 프로그램은 인터넷(Internet), 인트라넷(Intranet), LAN(Local Area Network), WLAN(Wide LAN), 또는 SAN(Storage Area Network)과 같은 통신 네트워크, 또는 이들의 조합으로 구성된 통신 네트워크를 통하여 접근(access)할 수 있는 부착 가능한(attachable) 저장 장치(storage device)에 저장될 수 있다. 이러한 저장 장치는 외부 포트를 통하여 본 발명의 실시 예를 수행하는 장치에 접속할 수 있다. 또한, 통신 네트워크상의 별도의 저장장치가 본 발명의 실시 예를 수행하는 장치에 접속할 수도 있다.

상술한 본 발명의 구체적인 실시 예들에서, 발명에 포함되는 구성 요소는 제시된 구체적인 실시 예에 따라 단수 또는 복수로 표현되었다. 그러나, 단수 또는 복수의 표현은 설명의 편의를 위해 제시한 상황에 적합하게 선택된 것으로서, 본 발명이 단수 또는 복수의 구성 요소에 제한되는 것은 아니며, 복수로 표현된 구성 요소라하더라도 단수로 구성되거나, 단수로 표현된 구성 요소라 하더라도 복수로 구성될 수 있다.

한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

<제3실시예>

제3실시예는 무선통신 시스템에서, 보다 상세히는 3GPP LTE (Long Term Evolution) 기술에서, 상향링크 전송에 비동기 (Asynchronous) 하이브리드 자동재전송요구 (Hybrid Automatic Repeat Request, 이하 HARQ)가 사용될 때, 랜덤엑세스를 수행하는 방법에 관한 것이다.

이하 설명에서 사용되는 접속 노드(node)를 식별하기 위한 용어, 망 객체(network entity)들을 지칭하는 용어, 메시지들을 지칭하는 용어, 망 객체들 간 인터페이스를 지칭하는 용어, 다양한 식별 정보들을 지칭하는 용어 등은 설명의 편의를 위해 예시된 것이다. 따라서, 본 발명이 후술되는 용어들에 한정되는 것은 아니며, 동등한 기술적 의미를 가지는 대상을 지칭하는 다른 용어가 사용될 수 있다.

이하 설명의 편의를 위하여, 본 발명은 3GPP LTE(3rd Generation Partnership Project Long Term Evolution) 규격에서 정의하고 있는 용어 및 명칭들을 사용한다. 하지만, 본 발명이 상기 용어 및 명칭들에 의해 한정되는 것은 아니며, 다른 규격에 따르는 시스템에도 동일하게 적용될 수 있다.

도 3a은 본 발명이 적용되는 LTE 시스템의 구조를 도시하는 도면이다.

상기 도 3a을 참고하면, 상기 무선 통신 시스템은 여러 개의 기지국들 (3a-05)(3a-10)(3a-15)(3a-20)과 MME (Mobility Management Entity)(3a-20) 및 S-GW (Serving-Gateway)(3a-30)로 구성된다. 사용자 단말(User Equipment, 이하 UE 또는 단말)(3a-35)은 기지국(3a-05)(3a-10)(3a-15)(3a-20) 및 S-GW(3a-30)을 통해 외부 네트워크에 접속한다.

상기 기지국들(3a-05)(3a-10)(3a-15)(3a-20)은 셀룰러 망의 접속 노드로서 망에 접속하는 단말들에게 무선 접속을 제공한다. 즉, 상기 기지국(3a-05)(3a-10)(3a-15)(3a-20)은 사용자들의 트래픽을 서비스하기 위해 단말들의 버퍼 상태, 가용 전송 전력 상태, 채널 상태 등의 상태 정보를 취합해서 스케쥴링을 하여 상기 단말들과 코어 망(CN, Core network)간에 연결을 지원한다. 상기 MME(3a-25)는 단말에 대한 이동성 관리 기능은 물론 각종 제어 기능을 담당하는 장치로 다수의 기지국들과 연결되며, S-GW(3a-30)는 데이터 베어러를 제공하는 장치이다. 또한, 상기 MME(3a-25) 및 S-GW(3a-30)는 망에 접속하는 단말에 대한 인증(authentication), 베어러(bearer) 관리 등을 더 수행할 수 있으며 상기 기지국(3a-05)(3a-10)(3a-15)(3a-20)으로부터 도착한 패킷 또는 상기 기지국 (3a-05)(3a-10)(3a-15)(3a-20)으로 전달할 패킷을 처리한다.

도 3b는 본 발명이 적용되는 상기 LTE 시스템에서 무선 프로토콜 구조를 나타낸 도면이다.

도 3b를 참조하면, LTE 시스템의 무선 프로토콜은 단말과 ENB에서 각각 PDCP(Packet Data Convergence Protocol)(3b-05)(3b-40), RLC(Radio Link Control)(3b-10)(3b-35), MAC (Medium Access Control)(3b-15)(3b-30)으로 이루어진다. PDCP(Packet Data Convergence Protocol) (3b-05)(3b-40)는 IP 헤더 압축/복원 등의 동작을 담당하고, 무선 링크 제어(Radio Link Control, 이하 RLC라고 한다) (3b-10)(3b-35)는 PDCP PDU(Packet Data Unit)를 적절한 크기로 재구성한다. MAC(3b-15)(3b-30)은 한 단말에 구성된 여러 RLC 계층 장치들과 연결되며, RLC PDU들을 MAC PDU에 다중화하고 MAC PDU로부터 RLC PDU들을 역다중화하는 동작을 수행한다. 물리 계층(3b-20)(3b-25)은 상위 계층 데이터를 채널 코딩 및 변조하고, OFDM 심벌로 만들어서 무선 채널로 전송하거나, 무선 채널을 통해 수신한 OFDM 심벌을 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.

HARQ 전송방식으로는 비동기식 (asynchronous) HARQ와 동기식 (synchronous) HARQ가 있다. 비동기식 HARQ는 (재)전송이 실패 시 그에 대한 재전송이 발생하는 타이밍이 고정되지 않은 방식이며, 동기식 HARQ에서는 (재)전송이 실패 시 그에 대한 재전송이 발생하는 타이밍이 고정 (예를 들어 8ms)된 방식이다. 또한, 한 단말에 대해 하향링크 및 상향링크에 대해 병렬적으로 복수개의 송수신을 동시에 수행할 수 있으며, 각각의 전송은 HARQ 프로세스 식별자로 구분된다.

한편 비동기식 HARQ에서는 재전송타이밍이 정해져 있지 않기 때문에, 매 재전송 마다, 본 전송이 어떠한 HARQ 프로세스에 속한 것인지와 이 전송이 초기전송인지 재전송인지에 대한 정보를 기지국이 PDCCH (Physical Downlink Control CHannel) 물리채널을 통해 제공한다. 보다 상세히는, 어떠한 HARQ 프로세스에 속한 것인지에 대한 정보는 PDCCH 내에 HARQ Process ID 필드를 통해 전송하며, 초기전송인지 재전송인지에 대한 정보는 PDCCH 내에 NDI (New Data Indicator) 비트를 통해, 해당 비트가 기존 값 대비 변경되지 않은 경우 재전송을 뜻하며, 다른 값으로 변경된 경우 신규 전송임을 뜻한다. 이에 따라, 단말은 기지국이 전송하는 PDCCH 내의 자원할당 정보를 수신하여, 해당 전송에 대한 상세한 사항을 파악하여, 하향링크의 경우 PDSCH (Physical Downlink Shared CHannel) 물리채널을 통해 실제 데이터를 수신하며, 상향링크의 경우 PUSCH (Physical Uplink Shared CHannel) 물리채널을 통해 실제 데이터를 송신한다.

본 도면에 도시하지 않았지만, 단말과 기지국의 PDCP 계층의 상위에는 각각 RRC (Radio Resource Control, 이하 RRC라고 한다) 계층이 존재하며, 상기 RRC 계층은 무선 자원 제어를 위해 접속, 측정 관련 설정 제어 메시지를 주고 받을 수 있다.

도 3c는 상향링크에 동기식 HARQ가 사용될 때 랜덤엑세스 절차를 나타내는 도면이다.

단말 (3c-01)은 기지국에 초기 접속, 재접속, 핸드오버, 그 외에 랜덤 엑세스가 필요한 다양한 경우에 다음과 같은 절차를 수행하여 랜덤 엑세스를 수행한다.

먼저, 단말 (3c-01)은 기지국 (3c-03)으로의 접속을 위해 랜덤 엑세스 프리앰블을 랜덤 엑세스를 위한 물리채널에 전송한다 (3c-11). 상기 프리앰블은 단말이 랜덤하게 선택한 것일 수 있으며, 혹은 기지국이 지정한 특정 프리앰블일 수도 있다.

상기 프리앰블을 기지국이 수신한 경우, 이에 대한 랜덤 엑세스 응답 (Random Access Reponse, 이하 RAR이라 칭함) 메시지를 단말에게 전송한다 (3c-13). 상기 RAR 메시지에는 상기 (3c-01) 단계에 사용된 프리앰블의 식별자 정보를 포함해서, 상향링크 전송 타이밍 보정 정보, 이후 단계 (즉, (3c-15) 단계)에서 사용할 상향링크 자원할당 정보 및 임시 단말 식별자 정보 등이 포함된다. 상기 상향링크 자원할당 정보에는 전술한 HARQ Process ID 및 NDI 값이 포함되지 않으며, 이는 상향링크가 동기식 HARQ를 사용한다는 가정때문이다. 예를 들어, 상기 상향링크 자원할당이 되는 서브프레임 인덱스 값에 따라 HARQ Process ID를 유추할 수 있으며, 해당 자원할당에 대한 NDI 값은 무시한다.

상기 RAR 메시지를 수신한 단말은, 상기 RAR 메시지에 할당된 자원에, 전술한 목적에 따라 다른 메시지를 전송한다 (3c-15). 예를 들어, 초기 접속인 경우 무선 자원 제어 (Radio Resource Control, 이하 RRC라 칭함) 계층의 메시지인 RRCConnectionRequest 메시지를 전송하며, 재접속인 경우, RRCConnectionReestablishmentRequest 메시지를 전송하며, 핸드오버 시에는, RRCConnectionReconfigurationComplete 메시지가 전송된다. 혹은 자원요청을 위한 버퍼상태보고 (Buffer Status Report, BSR) 메시지 등이 전송될 수도 있다.

한편, 상기 (3c-15) 단계의 메시지 전송 성공여부는 PHICH 채널을 통해 확인되며 (3c-17), 만약 전송에 실패한 경우, 재전송을 수행할 수 있다 (3c-19)(3c-25). 재전송 시, PDCCH를 수신하지 않은 경우, 이전 RAR 메시지에 할당된 자원에 정해진 방법에 따라 재전송을 수행하며 (3c-19), 만약 해당 재전송에 대한 PDCCH를 수신한 경우 (3c-23), PDCCH에 포함된 정보에 따라 재전송을 수행한다 (3c-25). 이 때 PDCCH (3c-23)에는 HARQ Process ID와 NDI가 포함되며, 이 때 NDI값은 전술한 바와 같이 무시한다. 매 전송 혹은 재전송에 대해 단말은 PHICH 채널을 통해 성공 여부를 확인한다 (3c-17)(3c-21)(3c-27).

한편, 만약 경쟁 기반의 랜덤엑세스 (즉, 단말이 임의로 프리앰블을 선택하여 전송한 경우)에는 경쟁 해소 메시지를 기지국으로부터 수신받으며 (3c-31), 비경쟁 기반의 랜덤엑세스 (즉, 기지국이 특정 프리앰블 전송을 단말에게 명령한 경우)에는 해당 메시지는 전송되지 않는다.

도 3d는 상향링크에 비동기식 HARQ가 사용될 때 랜덤엑세스 절차를 나타내는 도면이다.

단말 (3d-01)은 기지국에 초기 접속, 재접속, 핸드오버, 그 외에 랜덤 엑세스가 필요한 다양한 경우에 다음과 같은 절차를 수행하여 랜덤 엑세스를 수행한다.

먼저, 단말 (3d-01)은 기지국 (3d-03)으로의 접속을 위해 랜덤 엑세스 프리앰블을 랜덤 엑세스를 위한 물리채널에 전송한다 (3d-11). 상기 프리앰블은 단말이 랜덤하게 선택한 것일 수 있으며, 혹은 기지국이 지정한 특정 프리앰블일 수도 있다.

상기 프리앰블을 기지국이 수신한 경우, 이에 대한 RAR 메시지를 단말에게 전송한다 (3d-13). 상기 RAR 메시지에는 상기 (3d-01) 단계에 사용된 프리앰블의 식별자 정보를 포함해서, 상향링크 전송 타이밍 보정 정보, 이후 단계 (즉, (3d-15) 단계)에서 사용할 상향링크 자원할당 정보 및 임시 단말 식별자 정보 등이 포함된다. 상기 상향링크 자원할당 정보에는 동기식 HARQ를 사용한 도 3c와 마찬가지로 HARQ Process ID 및 NDI 값이 포함되지 않으나 비동기식 HARQ에서는 상기 정보가 필요하여, 본 발명에서는 HARQ process id를 미리 정해진 규칙 혹은 정해진 값으로 결정하는 것을 제안한다. 예를 들어, HARQ process id는 상기 상향링크 자원할당이 되는 서브프레임 인덱스 값을 4로 모듈러 (modulo) 연산을 통해 계산하거나, 혹은 항상 고정된 값 (예를 들어 0)으로 사용할 수 있다. 한편, 비동기식 HARQ를 가정하므로, 매 재전송 마다 PDCCH 전송이 필요하며, 이에 따라 NDI 값은 최초 전송된 PDCCH 값을 사용하거나 (예를 들어 (3d-14) 혹은 (3d-14가 전송되지 않는 경우에는 (3d-17)), 혹은 항상 고정된 값 (예를 들어 0 혹은 1) 값을 가정하여, 향후 매 PDCCH 로 수신하는 NDI 값에 따라 해당 HARQ process ID에 대해 재전송인지 최초전송인지를 판단할 수 있다.

상기 RAR 메시지를 수신한 단말은, 상기 RAR 메시지에 할당된 자원에, 전술한 목적에 따라 다른 메시지를 전송한다 (3d-15). 예를 들어, 초기 접속인 경우 무선 자원 제어 (Radio Resource Control, 이하 RRC라 칭함) 계층의 메시지인 RRCConnectionRequest 메시지를 전송하며, 재접속인 경우, RRCConnectionReestablishmentRequest 메시지를 전송하며, 핸드오버 시에는, RRCConnectionReconfigurationComplete 메시지가 전송된다. 혹은 자원요청을 위한 버퍼상태보고 (Buffer Status Report, BSR) 메시지 등이 전송될 수도 있다.

한편, 상기 (3d-15) 단계의 메시지 전송 성공여부는 비동기식 HARQ에서는 PHICH 채널이 사용되지 않으며, 매 PDCCH의 HARQ process ID 및 NDI 값을 통해 확인된다 (3d-14)(3d-17)(3d-23). 예를 들어, 동일한 HARQ process ID에, 전술한바와 같이 PDCCH를 통해 최초전송된 NDI값 혹은 정해진 값 (0 혹은 1) 대비, 값이 변경되지 않은 경우 단말은 재전송이라 판단하며, 만약 값이 변경된 경우 신규 전송이라고 판단한다. 상기의 방법으로 재전송을 판단하고, 매 PDCCH 정보에 따라 전송 (3d-15) 혹은 재전송 (3d-19)(3d-25)을 수행한다. 즉 매 전송 혹은 재전송에 대해 단말은 PDCCH 채널을 통해 성공 여부를 확인한다 (3d-14)(3d-17)(3d-23).

한편, 만약 경쟁 기반의 랜덤엑세스 (즉, 단말이 임의로 프리앰블을 선택하여 전송한 경우)에는 경쟁 해소 메시지를 기지국으로부터 수신받으며 (3d-31), 비경쟁 기반의 랜덤엑세스 (즉, 기지국이 특정 프리앰블 전송을 단말에게 명령한 경우)에는 해당 메시지는 전송되지 않는다.

도 3e는 단말이 랜덤엑세스를 수행할 때의 동작 순서 예시 도면이다.

단말이 랜덤엑세스를 수행 시, 랜덤 액세스를 수행하는 PRACH (Physical Random Access CHannel) 전송 자원의 위치 (예를 들어, eMTC (enhanced Machine Type Communication: 기계 형태 통신)를 위한 자원) 혹은 종류 (예를 들어, 면허대역 혹은 비면허대역) 혹은 랜덤 액세스의 목적 (예를 들어, eMTC를 위한 트래픽 관련 내용)를 고려해서 랜덤 액세스 방식 1 혹은 방식 2를 사용한다 (3e-03). 예를 들어, 단말이 대역폭 제한이 있는 MTC 단말 (Bandwidth reduced Low complexity UE, 혹은 BL UE)이거나, 혹은 향상된 커버리지 (Coverage Enhancement, 혹은 CE)에서 동작하는 단말의 경우, 방식 2를 사용한다. 혹은, 비면허대역을 사용하는 셀로 전송하는 경우에는 방식 2를 사용한다.

상기 랜덤 액세스 방식 1은 도 3c에서 전술한 랜덤 엑세스 방식이며, 상기 랜덤 엑세스 방식 2는 도 3d에서 전술한 랜덤 엑세스 방식이다.

만약 랜덤 액세스 방식 1을 사용하기로 결정한 경우, 단말은 하기의 방법을 통해 랜덤엑세스를 수행한다.

랜덤액세스를 위한 프리앰블 전송 후 RAR 메시지를 통해 상향링크 자원할당을 수신한 경우, HARQ process id를 RAR이 수신된 시점, 혹은 상기 상향링크 자원할당이 사용될 시점을 기준으로 결정한다. 또한, 이후 상향링크 자원할당을 통해 전송한 데이터에 대한 재전송은 HARQ feedback (즉, PHICH의 ACK/NAK 정보)에 따라 재전송 수행여부를 결정하여 전송한다. 또한, 상기 상향링크 자원할당에 대한 PDCCH를 추가로 수신한 경우, 해당 PDCCH 내에 포함된 NDI 값과 무관하게 재전송으로 판단하고, 수신한 NDI를 이용해서 향후 동일한 HARQ process의 최초 전송/재전송 여부 판단한다. (3e-07)

만약 랜덤 액세스 방식 2를 사용하기로 결정한 경우, 단말은 하기의 방법을 통해 랜덤엑세스를 수행한다.

랜덤액세스를 위한 프리앰블 전송 후 RAR 메시지를 통해 상향링크 자원할당을 수신한 경우, HARQ process id를 미리 정해진 규칙 혹은 정해진 값으로 결정한다. 예를 들어, HARQ process id는 상기 상향링크 자원할당이 되는 서브프레임 인덱스 값을 4로 모듈러 (modulo) 연산을 통해 계산하거나, 항상 고정된 값 (예를 들어 0)으로 사용하거나, 혹은 가장 최근에 PDCCH를 수신한 시점을 고려해서 결정할 수 있다. 예컨대, 가장 최근에 PDCCH를 수신한 시점을 HARQ process 0은 t0, HARQ process 1은 t1, HARQ process 2는 t2라고 할 때, 상기 최근 수신 시점이 가장 오래된 프로세스(t0 > t1 > t2라면, HARQ process 1)를 상기 메시지 3 전송을 위한 프로세스로 결정할 수 있다. 또한, 방식1과는 달리 PHICH에 다라 재전송 수행여부를 판단하는 것이 아니라 PDCCH를 기준으로 재전송을 수행한다. 또한 RAR을 수신하면 NDI를 소정의 값 (예를 들어 0 혹은 1)으로 설정하고, 향후 수신하는 PDCCH 내의 HARQ process id 및 NDI 값을 통해, PDCCH 내의 NDI 값이 소정의 NDI 값에 대비해 변경되지 않은 경우 단말은 재전송이라 판단하며, 만약 값이 변경된 경우 신규 전송이라고 판단한다. (3e-09)

도 3f는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 단말의 블록 구성을 도시한다.

상기 도 3f를 참고하면, 상기 단말은 RF (Radio Frequency) 처리부 (3f-10), 기저대역 (baseband) 처리부 (3f-20), 저장부 (3f-30), 제어부 (3f-40)를 포함한다.

상기 RF처리부 (3f-10)는 신호의 대역 변환, 증폭 등 무선 채널을 통해 신호를 송수신하기 위한 기능을 수행한다. 즉, 상기 RF처리부 (3f-10)는 상기 기저대역처리부 (3f-20)로부터 제공되는 기저대역 신호를 RF 대역 신호로 상향변환한 후 안테나를 통해 송신하고, 상기 안테나를 통해 수신되는 RF 대역 신호를 기저대역 신호로 하향변환한다. 예를 들어, 상기 RF처리부(3f-10)는 송신 필터, 수신 필터, 증폭기, 믹서(mixer), 오실레이터(oscillator), DAC(digital to analog convertor), ADC(analog to digital convertor) 등을 포함할 수 있다. 상기 도 3f에서, 하나의 안테나만이 도시되었으나, 상기 단말은 다수의 안테나들을 구비할 수 있다. 또한, 상기 RF처리부 (3f-10)는 다수의 RF 체인들을 포함할 수 있다. 나아가, 상기 RF처리부 (3f-10)는 빔포밍(beamforming)을 수행할 수 있다. 상기 빔포밍을 위해, 상기 RF처리부 (3f-10)는 다수의 안테나들 또는 안테나 요소(element)들을 통해 송수신되는 신호들 각각의 위상 및 크기를 조절할 수 있다.

상기 기저대역처리부 (3f-20)은 시스템의 물리 계층 규격에 따라 기저대역 신호 및 비트열 간 변환 기능을 수행한다. 예를 들어, 데이터 송신 시, 상기 기저대역처리부 (3f-20)은 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심벌들을 생성한다. 또한, 데이터 수신 시, 상기 기저대역처리부 (3f-20)은 상기 RF처리부 (3f-10)로부터 제공되는 기저대역 신호를 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열을 복원한다. 예를 들어, OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 방식에 따르는 경우, 데이터 송신 시, 상기 기저대역처리부(3f-20)는 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심벌들을 생성하고, 상기 복소 심벌들을 부반송파들에 매핑한 후, IFFT(inverse fast Fourier transform) 연산 및 CP(cyclic prefix) 삽입을 통해 OFDM 심벌들을 구성한다. 또한, 데이터 수신 시, 상기 기저대역처리부(3f-20)은 상기 RF처리부(3f-10)로부터 제공되는 기저대역 신호를 OFDM 심벌 단위로 분할하고, FFT(fast Fourier transform) 연산을 통해 부반송파들에 매핑된 신호들을 복원한 후, 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열을 복원한다.

상기 기저대역처리부 (3f-20) 및 상기 RF처리부 (3f-10)는 상술한 바와 같이 신호를 송신 및 수신한다. 이에 따라, 상기 기저대역처리부 (3f-20) 및 상기 RF처리부 (3f-10)는 송신부, 수신부, 송수신부 또는 통신부로 지칭될 수 있다. 나아가, 상기 기저대역처리부(3f-20) 및 상기 RF처리부 (3f-10) 중 적어도 하나는 서로 다른 다수의 무선 접속 기술들을 지원하기 위해 다수의 통신 모듈들을 포함할 수 있다. 또한, 상기 기저대역처리부 (3f-20) 및 상기 RF처리부(3f-10) 중 적어도 하나는 서로 다른 주파수 대역의 신호들을 처리하기 위해 서로 다른 통신 모듈들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 서로 다른 무선 접속 기술들은 무선 랜(예: IEEE 802.11), 셀룰러 망(예: LTE) 등을 포함할 수 있다. 또한, 상기 서로 다른 주파수 대역들은 극고단파(SHF:super high frequency)(예: 2.5GHz, 5Ghz) 대역, mm파(millimeter wave)(예: 60GHz) 대역을 포함할 수 있다.

상기 저장부 (3f-30)는 상기 단말의 동작을 위한 기본 프로그램, 응용 프로그램, 설정 정보 등의 데이터를 저장한다. 특히, 상기 저장부 (3f-30)는 무선랜 접속 기술을 이용하여 무선 통신을 수행하는 무선랜 노드에 관련된 정보를 저장할 수 있다. 그리고, 상기 저장부 (3f-30)는 상기 제어부 (3f-40)의 요청에 따라 저장된 데이터를 제공한다.

상기 제어부 (3f-40)는 상기 단말의 전반적인 동작들을 제어한다. 예를 들어, 상기 제어부 (3f-40)는 상기 기저대역처리부 (3f-20) 및 상기 RF처리부 (3f-10)을 통해 신호를 송수신한다. 또한, 상기 제어부(3f-40)는 상기 저장부(3f-40)에 데이터를 기록하고, 읽는다. 이를 위해, 상기 제어부 (3f-40)는 적어도 하나의 프로세서(processor)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제어부 (3f-40)는 통신을 위한 제어를 수행하는 CP (communication processor) 및 응용 프로그램 등 상위 계층을 제어하는 AP (application processor)를 포함할 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따라, 상기 제어부 (3f-40)는 다중 연결 모드로 동작하기 위한 처리를 수행하는 다중연결처리부 (3f-42)를 포함한다. 예를 들어, 상기 제어부(3f-40)는 상기 단말이 상기 도 3e에 도시된 단말의 동작에 도시된 절차를 수행하도록 제어할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 상기 제어부(3f-40)는 랜덤 액세스 방식 1 혹은 방식 2를 사용할지를 판단하여, 결정한 방법에 따라 기지국으로 랜덤엑세스를 수행한다.

본 발명의 청구항 또는 명세서에 기재된 실시 예들에 따른 방법들은 하드웨어, 소프트웨어, 또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합의 형태로 구현될(implemented) 수 있다.

소프트웨어로 구현하는 경우, 하나 이상의 프로그램(소프트웨어 모듈)을 저장하는 컴퓨터 판독 가능 저장 매체가 제공될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 저장 매체에 저장되는 하나 이상의 프로그램은, 전자 장치(device) 내의 하나 이상의 프로세서에 의해 실행 가능하도록 구성된다(configured for execution). 하나 이상의 프로그램은, 전자 장치로 하여금 본 발명의 청구항 또는 명세서에 기재된 실시 예들에 따른 방법들을 실행하게 하는 명령어(instructions)를 포함한다.

이러한 프로그램(소프트웨어 모듈, 소프트웨어)은 랜덤 액세스 메모리 (random access memory), 플래시(flash) 메모리를 포함하는 불휘발성(non-volatile) 메모리, 롬(ROM: Read Only Memory), 전기적 삭제가능 프로그램가능 롬(EEPROM: Electrically Erasable Programmable Read Only Memory), 자기 디스크 저장 장치(magnetic disc storage device), 컴팩트 디스크 롬(CD-ROM: Compact Disc-ROM), 디지털 다목적 디스크(DVDs: Digital Versatile Discs) 또는 다른 형태의 광학 저장 장치, 마그네틱 카세트(magnetic cassette)에 저장될 수 있다. 또는, 이들의 일부 또는 전부의 조합으로 구성된 메모리에 저장될 수 있다. 또한, 각각의 구성 메모리는 다수 개 포함될 수도 있다.

또한, 상기 프로그램은 인터넷(Internet), 인트라넷(Intranet), LAN(Local Area Network), WLAN(Wide LAN), 또는 SAN(Storage Area Network)과 같은 통신 네트워크, 또는 이들의 조합으로 구성된 통신 네트워크를 통하여 접근(access)할 수 있는 부착 가능한(attachable) 저장 장치(storage device)에 저장될 수 있다. 이러한 저장 장치는 외부 포트를 통하여 본 발명의 실시 예를 수행하는 장치에 접속할 수 있다. 또한, 통신 네트워크상의 별도의 저장장치가 본 발명의 실시 예를 수행하는 장치에 접속할 수도 있다.

<제4실시예>

도 4a은 본 발명이 적용되는 LTE 시스템의 구조를 도시하는 도면이다.

상기 도 4a을 참고하면, 상기 무선 통신 시스템은 여러 개의 기지국들 (4a-05, 4a-10. 4a-15, 4a-20)과 MME (Mobility Management Entity, 4a-25) 및 S-GW (Serving-Gateway, 4a-30)로 구성된다. 사용자 단말(User Equipment, 이하 UE 또는 단말, 4a-35)은 기지국(4a-05, 4a-10, 4a-15, 4a-20) 및 S-GW(4a-30)을 통해 외부 네트워크에 접속한다.

상기 기지국들(4a-05, 4a-10, 4a-15, 4a-20)은 셀룰러 망의 접속 노드로서 망에 접속하는 단말들에게 무선 접속을 제공한다. 즉, 상기 기지국들(4a-05, 4a-10, 4a-15, 4a-20)은 사용자들의 트래픽을 서비스하기 위해 단말들의 버퍼 상태, 가용 전송 전력 상태, 채널 상태 등의 상태 정보를 취합해서 스케쥴링을 하여 상기 단말들과 코어 망(CN, Core network)간에 연결을 지원한다. 상기 MME(4a-25)는 단말에 대한 이동성 관리 기능은 물론 각종 제어 기능을 담당하는 장치로 다수의 기지국들과 연결되며, S-GW(4a-30)는 데이터 베어러를 제공하는 장치이다. 또한, 상기 MME(4a-25) 및 S-GW(4a-30)는 망에 접속하는 단말에 대한 인증(authentication), 베어러(bearer) 관리 등을 더 수행할 수 있으며 상기 기지국들(4a-05, 4a-10, 4a-15, 4a-20)로부터 도착한 패킷 또는 상기 기지국들(4a-05, 4a-10, 4a-15, 4a-20)로 전달할 패킷을 처리한다.

도 4b는 본 발명이 적용되는 상기 LTE 시스템에서 무선 프로토콜 구조를 나타낸 도면이다.

도 4b를 참조하면, LTE 시스템의 무선 프로토콜은 단말과 ENB에서 각각 PDCP(Packet Data Convergence Protocol, 4b-05, 4b-40), RLC(Radio Link Control, 4b-10, 4b-35), MAC (Medium Access Control, 4b-15, 4b-30)으로 이루어진다. PDCP(Packet Data Convergence Protocol, 4b-05, 4b-40)는 IP 헤더 압축/복원 등의 동작을 담당하고, 무선 링크 제어(Radio Link Control, 이하 RLC라고 한다, 4b-10, 4b-35)는 PDCP PDU(Packet Data Unit)를 적절한 크기로 재구성한다. MAC(4b-15, 4b-30)은 한 단말에 구성된 여러 RLC 계층 장치들과 연결되며, RLC PDU들을 MAC PDU에 다중화하고 MAC PDU로부터 RLC PDU들을 역다중화하는 동작을 수행한다. 물리 계층(4b-20, 4b-25)은 상위 계층 데이터를 채널 코딩 및 변조하고, OFDM 심벌로 만들어서 무선 채널로 전송하거나, 무선 채널을 통해 수신한 OFDM 심벌을 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.

본 도면에 도시하지 않았지만, 단말과 기지국의 PDCP 계층의 상위에는 각각 RRC (Radio Resource Control, 이하 RRC라고 한다) 계층이 존재하며, 상기 RRC 계층은 무선 자원 제어를 위해 접속, 측정 관련 설정 제어 메시지를 주고 받을 수 있다.

LTE 시스템에서 연결이 설정되어 있지 않은 단말(idle UE)이 네트워크에 접속하려고 할 때 랜덤 엑세스(Random Access) 과정을 수행한다. 도 4c는 일반적인 랜덤 액세스 과정을 나타낸다. 4c-05은 RACH를 수행하는 단말기를 나타내고 4c-10은 셀을 제어하는 기지국 (ENB)을 나타낸다. 4c-20은 RACH 프로시져 관련 시스템 정보들이 셀 내 브로드캐스트되는 것을 나타낸다. 상기 시스템정보에는 RACH 프리엠블 그룹 A에 속한 프리엠블 아이디 범위 정보, RACH 프리엠블 그룹 B에 속한 프리엠블 아이디 범위 정보, 단말기의 전송 메시지 사이즈에 대한 임계값(THRES), 채널상태에 대한 오프셋(OFFSET) 정보를 포함한다. 3GPP 표준 TS36.331에 상기 패러미터들에 대한 정확한 명칭이 기술되어 있으므로 이를 참조한다.

단말기는 프리엠블 그룹과 프리엠블을 선택하면 이를 PRACH 자원에서 기지국에게 전송한다(4c-25 이하 메시지1). 기지국은 프리엠블을 수신 받으면 상기 수신받은 프리엠블을 지시하는 프리엠블 아이디 정보 (RAPID: Random Access Preamble ID), 업링크 타이밍을 조정하기 위한 타이밍 보정 (TA: Timing Advance) 정보, 4c-35 메시지 전송을 위한 업링크 자원할당 정보 (UL grant), 임시 단말기 아이디 정보 (Temporary C-RNTI) 등을 RACH 응답 메시지인 RAR (Random Access Response, 이하 메시지2) 메시지를 통해 전송한다 (4c-30). RAR 메시지에는 여러 프리엠블들에 대해 위에서 언급한 정보들을 함께 보낼 수 있다. 다시 말해, 한 RAR 메시지에는 다수의 RAPID, TA, UL grant, Temporary C-RNTI를 포함할 수 있다. 단말기는 RAPID를 통해 자신을 위한 정보를 구분해 낼 수 있다. 만약 복수개의 단말기들이 4c-25에서 같은 프리엠블을 사용하였다면 충돌이 발생할 수 있으며 이 충돌 상황에서 정확히 어떤 단말기로부터 전송을 수신했는지 확실히 알려주기 위해 4c-35을 통해 수신 받았었던 단말기 고유 아이디 정보 (S-TMSI)나 임의 숫자 (Random number) 정보를 포함하는 충돌해결 메시지를 기지국이 단말기에게 전송한다(4c-40). 4c-25에서 같은 프리엠블을 사용한 복수개의 단말기들은 4c-40 메시지를 수신 받아 상기 4c-40 메시지에 포함되어 있는 단말기 고유 아이디 정보나 임의 숫자 정보가 4c-35에서 자신이 전송했었던 값과 동일한지를 체크하여 만약 동일하다면 차후 RRC connection establishment 과정을 계속하고 만약 틀리면 RACH 과정을 재시작한다.

RRC connection establishment 과정은 단말이 상기 랜덤 액세스 과정을 통해서 기지국과 역방향 전송 동기를 수립하고 4c-35에서 RRCConnectionRequest 메시지(이하 메시지3)를 기지국으로 전송한다. 상기 메시지에는 단말의 식별자와 연결을 설정하고자 하는 이유 등이 수납된다. 기지국은 단말이 RRC 연결을 설정하도록 충돌 해결 메시지와 함께 RRCConnectionSetup 메시지(이하 메시지4)를 전송한다 (4c-40). 상기 메시지에는 RRC 연결 구성 정보 등이 수납된다. RRC 연결은 SRB (Signaling Radio Bearer)라고도 하며, 단말과 기지국 사이의 제어 메시지인 RRC 메시지 송수신에 사용된다. RRC 연결을 설정한 단말은 RRCConnetionSetupComplete 메시지(이하 메시지5)를 기지국으로 전송한다 (4c-45). 상기 메시지에는 단말이 소정의 서비스를 위한 베어러 설정을 MME에게 요청하는 SERVICE REQUEST라는 제어 메시지가 포함되어 있다. 기지국은 RRCConnetionSetupComplete 메시지에 수납된 SERVICE REQUEST 메시지를 MME로 전송하고(4c-50), MME는 단말이 요청한 서비스를 제공할지 여부를 판단한다. 판단 결과 단말이 요청한 서비스를 제공하기로 결정하였다면 MME는 기지국에게 INITIAL CONTEXT SETUP REQUEST라는 메시지를 전송한다(4c-55). 상기 메시지에는 DRB (Data Radio Bearer) 설정 시 적용할 QoS (Quality of Service) 정보, 그리고 DRB에 적용할 보안 관련 정보 (예를 들어 Security Key, Security Algorithm) 등의 정보가 포함된다. 기지국은 단말과 보안을 설정하기 위해서 SecurityModeCommand 메시지(4c-60)와 SecurityModeComplete메시지(4c-65)를 교환한다. 보안 설정이 완료되면 기지국은 단말에게 RRCConnectionReconfiguration 메시지를 전송한다(4c-70). 상기 메시지에는 사용자 데이터가 처리될 DRB의 설정 정보가 포함되며, 단말은 상기 정보를 적용해서 DRB를 설정하고 기지국에게 RRCConnectionReconfigurationComplete 메시지를 전송한다(4c-75). 단말과 DRB 설정을 완료한 기지국은 MME에게 INITIAL CONTEXT SETUP COMPLETE 메시지를 전송하고(4c-80), 이를 수신한 MME는 S-GW와 S1 베어러를 설정하기 위해서 S1 BEARER SETUP 메시지와 S1 BEARER SETUP RESPONSE 메시지를 교환한다(4c-85, 4c-90). S1 베어러는 S-GW와 기지국 사이에 설정되는 데이터 전송용 연결이며 DRB와 1대 1로 대응된다. 상기 과정이 모두 완료되면 단말은 기지국과 S-GW를 통해 데이터를 송수신한다(4c-95, 4c-100).

이처럼 일반적인 데이터 전송 과정은 크게 RRC 연결 설정, 보안 설정, DRB설정의 3단계로 구성된다. RRC 연결 상태의 단말(RRC connected UE)이 일정기간 동안 데이터의 송수신이 없거나 임의의 네트워크 상태에 따른 연결 실패가 일어날 경우 유휴 상태(idle state)로 돌아가게 되는데 상기 유휴 상태 단말이 다시 네트워크에 연결을 시도할 경우 상기 과정들을 모두 수행해야 한다. 상기의 과정(4c-20~4c-90)을 많은 단말들이 수행하게 되면 시그날링 오버헤드가 증가하는 문제가 야기될 뿐만 아니라 해당 단말들의 배터리도 빠르게 소모되는 문제가 발생할 수 있다. 특히 현재 사용되고 있는 일반 단말과 더불어 굉장히 많은 수의 확장된 커버리지 모드로 동작하는 단말들(NB-IoT UE 혹은 BL(Bandwidth reduced Low complexity) UE 혹은 UE in CE(Coverage enhancement) 혹은 eMTC UE를 지칭함)이 네트워크에 추가되는 경우, 상기 문제는 더 심각해질 수 있다.

상기 문제를 해결할 수 있는 방법은 크게 두 가지가 있다. 첫번째 방법은 CP 기반 방법(Control plance based solution)으로 확장된 커버리지 모드로 동작하는 단말의 크기가 작고 단속적으로 발생하는 패킷을 효율적으로 처리하기 위해서 제어평면의 SRB를 통해 NAS 메시지에 데이터를 수납하여 전송하는 방법이다. 즉, 도 4에서 4c-45의 RRCConnetionSetupComplete 메시지의 dedicatedNASInfo라 불리는 공간에 패킷을 수납해서 이를 기지국으로 전송할 수 있다. 여기서 NAS 메시지는 단말과 MME 사이의 제어 메시지를 말한다.

두번째 방법은 UP 기반 방법(User plance based solution)으로 사용자 평면에서 단말과 네트워크가 단말 관련 정보(UE context, 이하 UE 컨텍스트)를 저장하여 다음 연결 시에 재사용하는 방법이다.

본 발명에서는 두 번째 방법의 구현을 위해 필요한 요소들을 제시하고 구체적인 실시 예를 설명한다.

RRC 연결 상태의 단말이 일정기간 동안 데이터의 송수신이 없으면 기지국이 상기 단말을 연결 해제하여 단말이 유휴 상태(idle state)로 돌아가게 되고 기지국과 단말은 UE 컨텍스트를 삭제하게 된다. 상기 유휴 상태 단말이 다시 네트워크에 연결을 시도할 경우, 도 4의 4c-20~4c-90 과정을 모두 다시 수행해야 한다. 이러한 시그널링 오버헤드를 줄이기 위해서 단말이 유휴상태로 가더라도 기지국과 단말이 UE 컨텍스트를 저장하고 있다가 상기 단말이 다시 연결될 경우, 다시 재사용할 수 있다. 하지만 이런 과정을 수행하기 위해서는 새로운 요청 메시지(이하 Resume 요청 메시지, RRCConnectionResumeRequest)가 필요하다. 상기 Resume 요청 메시지는 CCCH(Common Control Channel)에 정의되어 있는 메시지(예를 들면 RRCConnectionRequest)를 재사용하거나 새로운 메시지를 정의해서 사용할 수 있다. Resume 요청 메시지는 Resume ID, Short MAC-I (Message Authentication Code for data integrity), Establishment cause 등과 같은 정보를 포함할 수 있다. 상기 Resume 요청 메시지의 Resume ID는 단말로부터 Resume 요청을 받은 기지국이 해당 단말을 구별해내기 위한 용도로 사용된다. 상기 Resume ID는, 40 비트와 25 비트라는 두 가지 크기를 가지며, 이하 설명의 편의를 위해서 40 비트 크기의 Resume ID를 FID(Full ID), 25 비트 크기의 Resume ID를 TID (Truncated ID)로 명명한다.

RRC 연결 상태의 단말을 서비스하던 기지국이 단말을 연결해제하는 경우, 기지국이 40비트 Resume ID를 상기 단말에게 할당한다. 그리고 연결해제된 단말이 다시 네트워크에 연결을 시도하는 경우, 상기 Resume ID를 메시지3에 넣어서 새로운 기지국 혹은 기존에 연결하였던 기지국(단말의 이동성이 적은 경우)에게 시그널링한다. 하지만 40비트 Resume ID를 사용하려면 현재 메시지3의 크기가 늘어나야 한다. 메시지3의 TBS(Transport block size)는 기존 메시지(RRCConnectionRequest)일 경우 56비트이며, 이는 40 비트 FID를 수납하기에는 충분하지 않다. 본 발명에서는 메시지 3을 위한 TBS로, TID 수납이 가능한 기존 56 비트와 FID 수납이 가능한 72 비트를 사용한다. 기지국은 FID와 TID 중 어떤 Resume ID를 사용할지 단말에게 통보하고, 단말은 상기 정보와 채널 상황 등을 고려해서 Resume 절차를 수행할지 기존의 RRC 연결 설정 (RRC connection setup/establishment procedure)를 사용할지 결정한다.

본 발명에서 단말은 자신의 동작 모드에 따라서 메시지 3의 종류(혹은 Resume ID의 종류, 혹은 CCCH 메시지의 종류)를 결정한다. 상기 동작 모드는, 기계형 통신을 위한 향상된 커버리지 모드 (enhanced coverage mode)혹은 일반적인 통신을 위한 일반 모드로 구분된다. 향상된 커버리지 모드에서 동작할 경우, 단말은 모든 하향 링크 수신 및 상향 링크 전송에 대해서 기지국이 지시한 회수만큼 반복 송수신을 수행한다. 반면 일반 모드에서는 하향 링크 신호(랜덤 액세스 과정의 하향 링크 수신 등)에 대해서는 반복 수신이 적용되지 않고, 상향 링크 전송에 대해서도 기지국이 단독 제어 신호 (dedicate RRC message)를 통해 지시하지 않는 이상 반복 전송을 적용하지 않는다. 단말은 셀 선택/재선택 과정에서 자신의 동작 모드를 결정할 수 있으며, 일반 모드로 동작 가능한 셀과 향상된 커버리지 모드로만 동작 가능한 셀이 혼재할 경우, 일반 모드로 동작 가능한 셀을 우선적으로 선택/재선택한다. enhanced coverage mode와 normal mode는 상호 배타적인 무선 전송 자원을 사용한다. 예컨대 특정 주파수/시간 자원은 enhanced coverage mode 용으로만 사용되고, 또 다른 특정 주파수/시간 자원은 normal mode 용으로만 사용된다.

본 발명에서 기지국은 시스템 정보를 통해 UP solution (혹은 UE context retrieval solution)의 지원 여부 및, 요구되는 Resume ID의 종류를 방송하며, 단말은 동작 모드, 상기 정보, 채널 상황 등을 고려해서 CCCH 메시지의 종류와 Resume ID의 종류를 결정한다.

Resume 동작을 수행하고자 하는 단말은 자신의 동작 모드가 enhanced coverage 모드일 경우, 서빙 셀에서 UP solution 지원 여부를 참조해서 어떤 CCCH 메시지를 전송할지 결정한다. 서빙 셀에서 UP solution이 지원된다면 FID를 수납한 Resume request 메시지를 생성해서 전송하고, UP solution이 지원되지 않는다면 RRC connection request 메시지를 생성해서 전송한다. enhanced coverage모드에서 TID를 사용하지 않는 이유는, enhanced coverage에서는, 채널 상황이 열악하더라도 반복 전송을 통해 크기가 큰 CCCH 메시지를 전송할 수 있기 때문이다. 일반 모드로 동작하는 단말은 서빙 셀에서 UP solution이 지원되고, FID를 사용할 것이 요구되며, 채널 상황이 소정의 기준 보다 양호하다면 FID를 수납한 Resume request 메시지를 전송한다. UP solution이 지원되고, TID를 사용할 것이 요구된다면, 채널 상황을 고려하지 않고 TID를 수납한 Resume request 메시지를 전송한다. UP solution이 지원되고 FID를 사용할 것이 요구되지만, 채널 상황이 소정의 기준 보다 열악하다면, 단말은 Resume procedure를 개시하지 않고 일반적인 RRC 연결 설정 과정을 개시한다. 즉, RRC connection request 메시지를 전송한다.

도 4d는 현재 LTE 상향링크에서 사용되고 있는 CCCH SDU를 포함하고 있는 메시지3를 나타낸다.

도 4d의 4d-05와 같이 기존 LTE 메시지3는 MAC 헤더부분과 CCCH SDU로 구성되어 있으며 56비트의 크기를 가지고 있다. 확장된 메시지3(예를 들면 72비트)는 Resume ID(40bits), Establishment cause(3bits), Short MAC-I(16bits), MAC/RRC overhead(12bits), Spare(1bit)로 구성될 수 있다. 기존 LTE 메시지3에서 새로운 Resume 요청 메시지를 정의해서 사용하는 경우, 기존 메시지와 구별하기 위해서 1bit가 추가로 필요할 수 있다. 4d-05에서와 같이 Resume 요청 메시지에서 유효한 페이로드의 크기는 44비트이고 여기서 16비트는 short MAC-I를 위해서 사용될 수 있으며, 3비트는 Establishment cause를 위해서 사용될 수 있다. 따라서 Resume ID를 나머지 25비트(1비트를 예약 비트로 남기는 경우, 24비트)에 할당할 수 있다. 하지만 RRC 연결 상태의 단말을 서비스하던 기지국이 해당 단말을 연결 해제할 경우 할당해주는 Resume ID는 40비트이다. 따라서 일반 단말이 기존 LTE 메시지3(56비트)를 사용하려고 할 경우, 40비트 Resume ID를 분할하고 조합해서 Truncated resume ID(예를 들면 25비트)를 사용해야 할 필요가 있다.

도 4e는 본 발명에서 40비트 Resume ID를 분할하고 조합하여 Truncated resume ID(예를 들면 25비트)를 생성하는 분할 옵션 1을 나타낸 도면이다. 기지국은 연결을 해제하려고 하는 단말에게 할당할 실제 RID(Real resume ID, 4e-10)를 가지고 있는데 상기 RID는 4e-05와 같이 20비트는 단말의 확인을 위한 부분과 나머지 20비트는 기지국의 확인을 위한 부분으로 구성되어 있다. 기지국은 가지고 있는 RID를 단말에게 할당할 때에 상기 RID를 분할하고 조합하여 FID(4e-15)를 생성하고 이를 단말에게 전달한다. 기지국은 이 과정에서 RID의 단말 확인을 위한 부분(20bits)을 UE MSB(Most Significant Bits, 15bits)와 UE ID LSB(Least Significant Bits, 5bits)로 나누고 기지국 확인을 위한 부분(20bits)을 eNB MSB(10bits)와 eNB LSB(10bits)로 나누고 조합하여 FID를 생성한다. FID를 받은 단말은 FID를 전송할 필요가 있을 때는 40비트 resume ID(4e-15)를 사용하고, TID(Truncated resume ID)를 전송할 필요가 있을 때는 25비트 TID(4e-20)을 사용할 수 있다.

도 4f는 본 발명에서 40비트 Resume ID를 분할하고 조합하여 Truncated resume ID(예를 들면 25비트)를 생성하는 분할 옵션 2를 나타낸 도면이다. 기지국은 연결을 해제하려고 하는 단말에게 할당할 실제 RID(Real resume ID, 4f-10)를 가지고 있는데 상기 RID는 4f-05와 같이 20비트는 단말의 확인을 위한 부분과 나머지 20비트는 기지국의 확인을 위한 부분으로 구성되어 있다. 기지국은 가지고 있는 RID를 단말에게 할당할 때에 RID를 그대로 단말에게 FID(4f-15)로서 할당한다. 그리고 단말은 FID로부터 TID(4f-20)를 생성한다. 단말은 이 과정에서 FID의 단말 확인을 위한 부분(20bits)을 UE MSB(Most Significant Bits, 15bits)와 UE ID LSB(Least Significant Bits, 5bits)로 나누고 기지국 확인을 위한 부분(20bits)을 eNB MSB(10bits)와 eNB LSB(10bits)로 나누고 조합하여 25비트 TID를 생성한다. 단말은 FID를 전송할 필요가 있을 때는 RID(4f-10)와 동일한 FID(4f-15)를 사용하고, TID를 전송할 필요가 있을 때는 25비트 TID(4f-20)을 사용할 수 있다.

앞서 언급한 바와 같이 본 발명에서 확장된 커버리지 모드(NB-IoT UE 혹은 BL(Bandwidth reduced Low complexity) UE 혹은 UE in CE(Coverage enhancement) 혹은 eMTC UE를 지칭함)로 동작하는 단말은 기지국이 방송하는 시스템 정보에 따라서 기존 LTE 메시지3(56비트) 혹은 확장된 메시지3(예를 들면 72비트)를 사용하고, 일반 단말은 시스템 정보와 상향링크 채널 상태를 고려하여 어떤 메시지3를 사용할지 결정한다. 하지만 기지국 입장에서는 단말이 결정한 메시지3가 어떤 메시지(기존 LTE 메시지3 혹은 확장된 메시지3)인지 알 수 없다. 따라서 기지국은 도 4c의 RAR 메시지2(4c-30)에서 상향링크 자원(uplink grant)을 단말에게 할당해줄 때 단말이 전송할 메시지3의 크기에 따라 적절한 자원을 할당해줄 수 없다. 이러한 동작은 자원을 낭비하도록 한다.

이러한 자원 낭비를 막기 위해서 발명에서는 단말이 어떤 메시지3를 전송할지에 대한 정보를 기지국에게 메시지1에서 알려주기 위해서 랜덤 액세스의 프리앰블 자원을 분할하여 프리앰블 그룹을 정하는 방안과 그에 따른 메시지2에서의 기지국 동작과 메시지3에서의 단말 동작을 도 4g, 표1, 표2를 통해서 제안하고 설명한다.

도 4g에서 기지국이 일반 단말과 확장된 커버리지 모드로 동작하는 단말을 모두 지원하는 경우 (혹은 일반 모드와 enhanced coverage 모드를 모두 지원하는 경우), 4g-05와 같이 64개의 프리앰블 자원을 일반 단말과 확장된 커버리지 모드로 동작하는 단말이 공유하고 분할하여 사용할 수 있다. 일반 단말은 채널 상태를 고려하여 프리앰블 그룹A와 그룹B를 선택하여 해당 그룹의 프리앰블을 사용하여 랜덤 액세스 절차(도 4c)의 메시지1(4c-25)을 전송한다. 채널의 좋고 나쁨은 경로 손실(path loss)을 토대로 결정될 수 있다. 일반 단말은 경로 손실이 일정 기준(threshold)보다 크면 채널이 좋지 않다고 판단하여 프리앰블 그룹A를 선택할 수 있고, 일정 기준보다 작으면 채널이 좋다고 판단하여 프리앰블 그룹B를 선택할 수 있다. 확장된 커버리지 모드로 동작하는 단말은 통신 환경이 열악한 지역에 설치될 가능성이 존재하기 때문에 낮은 전송파워를 극복하기 위한 커버리지 확장(Coverage Extension, CE) 기능을 가지고 있다. 이러한 CE 기능은 셀 수준에 따라 확장된 커버리지 모드로 동작하는 단말을 CE 레벨 0부터 3까지 구분되어 지원할 수 있다 (CE 레벨 0은 일반 커버리지를 말하며, CE레벨 3으로 갈수록 더 큰 커버리지를 지원하게 된다.) 따라서 도 4g의 4g-05와 같이 확장된 커버리지 모드로 동작하는 단말의 경우, 프리앰블 자원을 CE 레벨로 구분하여 프리앰블 그룹을 정할 수 있다. 기지국이 확장된 커버리지 모드로 동작하는 단말만을 지원하는 경우에는 도 4g의 4g-10과 같이 CE 레벨에 따라 프리앰블 그룹을 정할 수 있다.

표 1은 본 발명에서 일반 단말이 시스템 정보와 채널 상태를 고려하여 어떤 종류의 Resume ID를 메시지3에서 사용하고 어떤 프리앰블 그룹의 프리앰블을 메시지 1에서 전송할지를 나타낸다. 확장된 커버리지 모드로 동작하는 단말은 시스템 정보만을 고려하여 셀에서 지원하는 Resume ID를 사용한다. 일반 단말은 시스템 정보를 통해서 해당 셀에서 지원하는 resume ID, 프리앰블 그룹 정보, 경로손실(path loss) 정보를 수신할 수 있다. 해당 셀이 지원하는 Resume ID가 TID를 지원하는 경우에 단말은 항상 Group A에 속하는 프리앰블을 메시지 1에서 전송한다. 해당 셀이 FID를 지원하는 경우에는 단말은 경로 손실 정보를 이용하여 경로손실이 일정 기준보다 작으면 (채널이 좋으면) Group B에 속하는 프리앰블을 메시지 1에서 전송하고 경로손실이 일정 기준보다 크면 (채널이 나쁘면) Group A에 속하는 프리앰블을 메시지 1에서 전송하고 이후 Resume 요청 절차를 수행하지 않고 RRC Connection Request 절차로 돌아가게 된다. 즉 채널 상태가 좋을 경우에만 LTE 메시지3(56비트)보다 긴 확장된 메시지(72비트)를 지원할 수 있다고 판단한다.

표 2는 표 1에 따라 일반 단말이 프리앰블 그룹을 선택하고 해당 그룹의 프리앰블을 메시지 1에서 전송하였을 때 메시지 2에 대한 기지국의 동작과 메시지 3에 대한 일반 단말의 동작을 나타낸다. 기지국은 단말로부터 받은 프리앰블이 프리앰블 그룹 A에 속한다는 것을 확인하면 메시지 2에서 56비트의 상향링크 자원을 할당해준다. 이 메시지 2를 받은 단말은 메시지 3에 TID를 포함하여 전송한다. 만약 기지국이 단말로부터 받은 프리앰블이 프리앰블 그룹 B에 속한다는 것을 확인하면 메시지 2에서 72비트의 상향링크 자원을 할당해준다. 이 메시지 2를 받은 단말은 메시지 3에 FID를 포함하여 전송한다.

도 4h는 본 발명에서 단말이 RRC 연결을 재개하려고 할 때의 동작을 나타낸다. 연결이 중지되었던 단말은 다시 네트워크에 연결을 설정할 필요가 발생한다(4h-05). 상기 단말은 RRC 연결 설정을 위한 초기 절차로서 특정 셀에 캠프온(camp on)하고 해당 셀의 시스템 정보를 수신한다. 시스템 정보에는 해당 셀에서 지원하는 resume ID 종류 , CP 기반 방법 혹은 UP 기반 방법 지원 여부, 프리앰블 그룹 정보, 경로손실(path loss) 정보 등을 포함할 수 있다. 4h-10 단계에서 단말은 시스템 정보를 통해 해당 셀이 UP 기반 방법을 지원하는지 확인한다. UP 기반 방법을 지원하지 않는다면 현재 LTE 시스템에 존재하는 RRCConnectionRequest 메시지를 사용하여 연결 설정 절차를 수행한다(4h-15). 4h-10 단계에서 UP 기반 방법이 지원된다면 4h-20단계로 진행한다. 4h-20단계에서 상기 연결 설정을 재개하려고 하는 단말이 NB-IoT 단말 혹은 BL(Bandwidth reduced Low complexity) 단말 혹은 enhanced coverage 모드를 사용하는 단말(UE in CE(Coverage enhancement)) 혹은 eMTC 단말인 경우에는 새로운 메시지인 RRCConnectionResumeRequest 메시지를 이용하여 연결 설정을 시도한다(4h-30). 하지만 4h-20단계에서 상기 연결 설정을 재개하려고 하는 단말이 NB-IoT 단말 혹은 BL(Bandwidth reduced Low complexity) 단말 혹은 enhanced coverage 모드를 사용하는 단말(UE in CE(Coverage enhancement)) 혹은 eMTC 단말이 아닌 경우에는 4h-25 단계로 진행한다. 4h-25 단계에서 상기 단말이 시스템 정보에서 상기 캠프온하고 있는 셀이 FID(Full Resume ID)를 사용하고 경로손실이 특정 값보다 크다는 것을 확인하면 현재 LTE 시스템에 존재하는 RRCConnectionRequest 메시지를 사용하여 연결 설정 절차를 수행한다(4h-15). 상기 단말이 FID의 사용 여부를 판단할 때 사용되는 resume ID 종류를 나타내는 정보는 시스템 정보 SIB2에 포함될 수 있다. 상기 특정값은 Pcmax,c - preambleInitialReceiveTargetPower - deltaPreambleMsg3 - messagePowerOffsetGroupB 으로 계산될 수 있다. 상기 변수들은 TS 36.331에서 정의된 변수들이며, 이외의 다른 변수들을 토대로 상기 특정값을 계산할 수도 있다. 만약 4h-25 단계에서 단말이 시스템 정보에서 상기 캠프온하고 있는 셀이 FID(Full Resume ID)를 사용하고 경로손실이 특정 값보다 큰 경우가 아니라는 것을 확인하면 상기 단말은 새로운 메시지인 RRCConnectionResumeRequest 메시지를 사용하여 연결 설정을 시도한다(4h-30).

도 4i는 본 발명에서 도 4h의 구체적인 동작을 나타내며, 시스템 정보와 채널 상태를 고려하여 랜덤 액세스 절차의 메시지 1에서 어떤 프리앰블을 보낼 지와 메시지 3에서 어떤 Resume ID를 사용할지 결정하는 일반 단말의 동작을 나타낸다.

기지국은 일정 기간 동안 데이터의 송수신이 없는 RRC 연결 상태의 일반 단말을 연결 해제하고 40비트 Resume ID를 할당한다. 상기 40비트 Resume ID는 도 4e와 도 4f의 FID와 같은 구조를 가질 수 있다. 연결이 중지된 일반 단말(4i-05)은 다시 네트워크에 연결을 설정할 필요가 발생한다. 상기 일반 단말은 RRC 연결 설정을 위한 절차로서 특정 셀에 캠프온(camp on)하고 해당 셀의 시스템 정보를 수신한다. 시스템 정보에는 해당 셀에서 지원하는 resume ID 종류 , CP 기반 방법 혹은 UP 기반 방법 지원 여부, 프리앰블 그룹 정보, 경로손실(path loss) 정보 등을 포함할 수 있다. 4i-10 단계에서 단말은 시스템 정보를 통해 해당 셀이 UP 기반 방법을 지원하는지 확인한다. UP 기반 방법을 지원하지 않는다면 4i-15 단계로 진행하여 랜덤 액세스 절차의 메시지 1에서 프리앰블 그룹 A에 속하는 프리앰블을 전송하고 RRC Connection establishment 절차를 수행한다(4i-20). 4i-10 단계에서 캠프온하고 있는 해당 셀이 UP 기반 방법을 지원한다면 4i-25 단계로 진행하여 프리앰블 그룹 정보, 해당 셀이 지원하는 Resume ID 정보, 채널 상태를 고려한다. 만약 해당 셀이 지원하는 Resume ID가 TID일 경우에는 4i-30 단계로 진행하여 랜덤 액세스 절차의 메시지 1에서 프리앰블 그룹 A에 속하는 프리앰블을 전송하고 메시지 3에서 Resume ID로서 TID를 사용한다(4i-35). 4i-25 단계에서 해당 셀이 지원하는 Resume ID가 FID라면 채널 상태를 고려하여 경로 손실이 일정 기준보다 작다면 (채널이 좋으면) 4i-40 단계로 진행하여 랜덤 액세스 절차의 메시지 1에서 프리앰블 그룹 B에 속하는 프리앰블을 전송하고 메시지 3에서 Resume ID로서 FID를 사용한다(4i-45). 4i-25 단계에서 해당 셀이 지원하는 Resume ID가 FID 인데 경로 손실이 일정 기준보다 크다면 (채널이 나쁘면) 4i-15 단계로 진행하여 랜덤 액세스 절차의 메시지 1에서 프리앰블 그룹 A에 속하는 프리앰블을 전송하고 RRC Connection establishment 절차를 수행한다(4i-20).

도 4j는 본 발명에서 단말의 배터리를 절감하고 시그널링 오버헤드를 줄이기 위해 단말과 기지국이 UE 컨텍스트를 재사용하려고 할 때 단말이 효율적으로 Resume 요청 절차를 수행하기 위한 단말, 소스 기지국, 타겟 기지국, MME의 전체적인 흐름을 나타낸 도면이다.

도 4j에서 RRC 연결 상태의 단말은 기지국과 데이터 송수신을 수행한다. 데이터 송수신이 중지되면 기지국은 소정의 타이머를 구동하고 상기 타이머가 만료될 때까지 데이터 송수신이 재개되지 않으면(4j-05) 기지국은 단말의 RRC 연결을 해제할 것을 고려한다. 기지국은 소정의 규칙에 따라서 단말의 RRC 연결을 해제한 후 UE 컨텍스트를 저장하고 단말에게 RRC 연결을 해제할 것을 지시하는 제어 메시지를 전송하면서 40비트 Resume ID를 할당한다. 이 때 Resume ID 할당으로 단말은 UE 컨텍스트를 저장해야 한다는 것을 알 수 있으며, 혹은 기지국이 이를 지시하기 위한 별도의 context 유지 지시자를 보낼 수도 있다(4j-10). 상기 제어 메시지에는 기지국이 컨텍스트를 유지할 기간 또는 단말이 유효기간 내에 RRC 연결을 재설정하고자 할 때, 저장된 컨텍스트를 사용하는 절차를 적용할 수 있는 셀의 리스트 등이 포함될 수 있다. 상기 Resume ID를 할당하는 방법은 도 4e와 도 4f에서 제시한 방법을 따를 수 있다.

기지국은 상기 단말의 RRC 연결을 해제한 후, 상기 단말의 UE 컨텍스트 및 S1 베어러는 그대로 유지한다(4j-15). S1 베어러란 기지국과 MME 사이에서 제어 메시지를 주고 받는 용도로 사용되는 S1-제어 베어러와 기지국과 S-GW 사이에서 사용자 데이터를 주고 받는 용도로 사용되는 S1-사용자 평면 베어러를 지칭한다. 상기 S1 베어러를 유지함으로써, 단말이 동일한 셀에서 혹은 동일한 기지국에서 RRC 연결을 설정하려 할 때 S1 베어러 설정을 위한 절차를 생략할 수 있다. 기지국은 유효 기간이 만료되면 UE 컨텍스트를 삭제하고 S1 베어러를 해제할 수 있다.

기지국은 MME에게 연결 한시 정지를 요청하는 제어 메시지를 전송한다(4j-20). 상기 제어 메시지를 수신한 MME는 S-GW에게 상기 단말에 대한 하향 링크 데이터가 발생했을 때 상기 하향 링크 데이터를 기지국으로 전달하지 말고 MME에게 페이징 절차를 개시하도록 요청할 것을 지시하고 S-GW는 이에 따라 동작한다(4j-40). 만약 상기와 같이 동작하지 않는다면, 즉 S-GW가 하향 링크 데이터를 기지국으로 전달한다면, RRC 연결이 해제된 단말에 대한 하향 링크 데이터를 수신한 기지국은 상기 데이터를 버퍼에 저장하고 페이징 절차를 진행하여야 한다. 또한 상기 단말이 이미 다른 기지국의 영역으로 이동하였다면 MME에게 페이징 절차를 개시하도록 요청하여야 하는 번거로움이 있다. 이를 피하기 위해서 RRC 연결이 해제되었지만 UE 컨텍스트가 저장되어 있는 단말에 대해서 연결 한시 정지 제어 메시지를 기지국이 MME에게 전달하는 것이다.

컨텍스트 유지를 지시하는 정보와 40비트 Resume ID가 포함된 RRC 연결 해제 메시지를 수신한(4j-10) 단말은 RRC 연결은 해제하되, 유효 기간에 대응되는 타이머를 구동하고 유효 셀 리스트를 메모리에 기록하고, 현재 UE 컨텍스트를 삭제하지 않고 메모리에 유지한다(4c-25). UE 컨텍스트란 단말의 RRC 설정과 관련된 여러 가지 정보를 의미하며 SRB 설정 정보, DRB 설정 정보, 보안 키 정보 등을 포함한다. 이 후 임의의 이유로 RRC 연결을 설정해야 할 필요성이 발생한다(4j-30). 이전 RRC 연결 해제 과정에서 Resume ID를 할당 받지 않았거나 컨텍스트가 유지된다는 점이 지시되지 않은 단말은 통상적인 RRC 연결 설정 과정을 개시하지만, 이전 RRC 연결 해제 과정에서 Resume ID를 할당받은 단말은 저장된 UE 컨텍스트를 이용한 RRC 연결 설정 과정(UP 기반 방법)을 시도한다. 먼저 캠프온하고 있는 셀의 시스템 정보를 수신한다(4j-35). 시스템 정보에는 해당 셀에서 지원하는 resume ID 종류, CP 방법 혹은 UP 방법 지원 여부, 프리앰블 그룹 정보, 경로손실(path loss) 정보 등을 포함할 수 있다. 단말은 해당 시스템 정보와 채널 상태를 고려하여 표 1, 표 2, 도 4i의 방법에 따라 랜덤 액세스 절차의 메시지 1에서 사용할 프리앰블을 선택하고(4j-45) 메시지 3에서 사용할 Resume ID를 선택한다(4j-50). 단말은 선택한 프리앰블을 메시지 1에서 전송한다(4j-55). 기지국은 메시지 1에서 받은 프리앰블이 어떤 프리앰블 그룹에 속하는지 판단하여 표 2에 따라 그에 상응하는 상향링크 자원을 메시지 2에서 단말에게 할당하여 준다(4c-60). 단말은 수신한 상향링크 자원 정보를 토대로 앞에서 선택한 Resume ID를 포함하여 Resume 요청 메시지를 전송한다(4j-65). 상기 메시지는 RRC Connection Request 메시지의 변형된 메시지이거나 새로 정의된 메시지(예를 들면 RRC Connection Resume Request)일 수 있다. 소스 기지국에서 연결을 해제하여 유휴상태였던 단말이 이동하여 다른 기지국의 셀에 캠프온한 경우라면 타겟 기지국은 단말의 Resume ID를 수신하고 확인하여 해당 단말이 이전에 어느 기지국에서 서비스를 받았었는지 알 수 있다. 타겟 기지국이 성공적으로 Resume ID를 수신하고 확인하였다면 소스 기지국에서 UE 컨텍스트를 회수해오는 절차를 수행한다(Context Retrieve Procedure. 4j-70). 상기 UE 컨텍스트는 S1 혹은 X2 인터페이스를 통해서 타겟 기지국이 소스 기지국으로부터 가져올 수 있다. (만약 타겟 기지국이 Resume ID를 수신하였지만 성공적으로 단말을 구별하지 못한 경우는 RRC Connection Setup 메시지를 단말에게 보내고 기존 legacy RRC connection establishment 절차로 돌아가도록 할 수 있다.) 타겟 지기국은 상기 회수한 UE 컨텍스트를 기반으로 단말의 RRC 연결에 적용할 설정을 결정하고, 상기 설정 정보를 수납한 변형된 RRC 연결 메시지를 단말에게 전송한다 (4j-75). 상기 변형된 RRC 연결 요구 메시지는 일반적인 RRC 연결 요구 메시지에 ‘RRC 컨텍스트 재사용’을 지시하는 정보(REUSE INDICATOR)가 포함된 제어 메시지일 수 있다. 변형된 RRC 연결 설정 메시지는 RRC 연결 설정 메시지와 마찬가지로 단말의 RRC 연결 설정과 관련된 각종 정보들이 수납된다. 단말이 일반적인 RRC 연결 설정 메시지를 수신한 경우에는 RRC 연결 설정 메시지에서 지시된 설정 정보를 바탕으로 RRC 연결을 설정하지만, 변형된 RRC 연결 설정 메시지를 수신한 경우에는 저장하고 있는 설정 정보와 상기 제어 메시지에서 지시된 설정 정보를 모두 고려해서 RRC 연결을 설정한다(Delta configuration). 요컨대 지시된 설정 정보를 저장하고 있는 설정 정보에 대한 델타 정보로 판단해서 적용할 설정 정보를 판단하고 설정 정보 혹은 UE 컨텍스트를 갱신한다(4j-80). 예를 들어 변형된 RRC 연결 설정 메시지에 SRB 설정 정보가 포함되어 있다면, 상기 지시 받은 SRB 설정 정보를 적용해서 SRB를 구성하고, 변형된 RRC 연결 설정 메시지에 SRB 설정 정보가 포함되어 있지 않다면 UE 컨텍스트에 저장되어 있는 SRB 설정 정보를 적용해서 SRB를 구성한다.

단말은 상기 갱신된 UE 컨텍스트 및 설정 정보를 적용해서 RRC 연결을 구성하고 기지국에게 변형된 RRC 연결 설정 완료 메시지를 전송한다 (4j-85). 상기 변형된 RRC 연결 설정 완료 메시지는 통상적인 RRC 연결 설정 완료 메시지에 메시지 인증 정보(MAC-I, Message Authentication Code-Integrity)가 추가된 제어 메시지일 수 있다. 상기 MAC-I는 상기 복원된 UE 컨텍스트의 보안 정보를 적용해서, 즉 보안 키와 보안 카운터를 적용해서 제어 메시지에 대해 단말이 계산한 메시지 인증 코드이다. 기지국은 상기 변형된 RRC 연결 설정 메시지를 수신하면, 상기 메시지의 MAC-I, 단말의 컨텍스트에 저장되어 있던 보안 키 및 보안 카운터 등을 이용해서 상기 메시지의 무결성을 확인한다 (4j-90). 그리고 무결성 확인이 성공하면, MME에게 연결 한시 정지 해제를 요청하는 제어 메시지를 전송하고 S1 베어러를 타겟 기지국으로 재설정할 것을 요청한다(4j-95). MME는 상기 메시지를 수신하면 S-GW에게 S1 베어러를 타겟 기지국으로 재설정하고 상기 단말에 대한 데이터를 정상적으로 처리할 것을 지시한다.

상기 과정이 완료되면 단말은 상기 셀에서 데이터 송수신을 재개한다. 상기 절차에서 소스 기지국에서 연결을 해제하여 유휴상태였던 단말이 크게 이동하지 않아서 소스 기지국의 셀에 다시 캠프온한 경우라면 소스 지기국은 메시지3에서 지시된 Resume ID를 참조해서 상기 단말의 UE 컨텍스트를 검색하고 이를 토대로 상기의 절차들과 비슷한 방법으로 연결을 재설정할 수 있다.

도 4k를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 단말은 송수신부(4k-05), 제어부(4k-10), 다중화 및 역다중화부(4k-15), 제어 메시지 처리부(4k-30), 각 종 상위 계층 처리부(4k-20, 4k-25), EPS bearer manager (4k-35) 및 NAS 계층 장치(4k-40)를 포함한다.

상기 송수신부(4k-05)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(4k-05)는 상기 다수의 서빙 셀을 통한 데이터 송수신 및 제어 신호 송수신을 수행한다.

다중화 및 역다중화부(4k-15)는 상위 계층 처리부(4k-20, 4k-25)나 제어 메시지 처리부(4k-30)에서 발생한 데이터를 다중화하거나 송수신부(4k-05)에서 수신된 데이터를 역다중화해서 적절한 상위 계층 처리부(4k-20, 4k-25)나 제어 메시지 처리부(4k-30)로 전달하는 역할을 한다.

제어 메시지 처리부(4k-30)는 RRC 계층 장치이며 기지국으로부터 수신된 제어 메시지를 처리해서 필요한 동작을 취한다. 예를 들어 RRC CONNECTION SETUP 메시지를 수신하면 SRB와 temporary DRB를 설정한다.

상위 계층 처리부(4k-20, 4k-25)는 DRB 장치를 의미하며 서비스 별로 구성될 수 있다. FTP(File Transfer Protocol)나 VoIP(Voice over Internet Protocol) 등과 같은 사용자 서비스에서 발생하는 데이터를 처리해서 다중화 및 역다중화부(4k-15)로 전달하거나 상기 다중화 및 역다중화부(4k-15)로부터 전달된 데이터를 처리해서 상위 계층의 서비스 어플리케이션으로 전달한다. 하나의 서비스는 하나의 EPS bearer와 하나의 상위 계층 처리부와 일 대 일로 매핑될 수 있다.

제어부(4k-10)는 송수신부(4k-05)를 통해 수신된 스케줄링 명령, 예를 들어 역방향 그랜트들을 확인하여 적절한 시점에 적절한 전송 자원으로 역방향 전송이 수행되도록 송수신부(4k-05)와 다중화 및 역다중화부(4k-15)를 제어한다.

도 4l는 본 발명의 실시 예에 따른 기지국, MME 및 S-GW의 구성을 나타낸 블록도로서, 도 4l의 기지국 장치는 송수신부 (4l-05), 제어부(4l-10), 다중화 및 역다중화부 (4l-20), 제어 메시지 처리부 (4l-35), 각 종 상위 계층 처리부 (4l-25, 4l-30), 스케줄러(4l-15), EPS bearer 장치(4l-40, 4l-45) 및 NAS 계층 장치(4l-50)를 포함한다. EPS bearer 장치는 S-GW에, NAS 계층 장치는 MME에 위치한다.

송수신부(4l-05)는 순방향 캐리어로 데이터 및 소정의 제어 신호를 전송하고 역방향 캐리어로 데이터 및 소정의 제어 신호를 수신한다. 다수의 캐리어가 설정된 경우, 송수신부(4l-05)는 상기 다수의 캐리어로 데이터 송수신 및 제어 신호 송수신을 수행한다.

다중화 및 역다중화부(4l-20)는 상위 계층 처리부(4l-25, 4l-30)나 제어 메시지 처리부(4l-35)에서 발생한 데이터를 다중화하거나 송수신부(4l-05)에서 수신된 데이터를 역다중화해서 적절한 상위 계층 처리부(4l-25, 4l-30)나 제어 메시지 처리부(4l-35), 혹은 제어부 (4l-10)로 전달하는 역할을 한다. 제어 메시지 처리부(4l-35)는 단말이 전송한 제어 메시지를 처리해서 필요한 동작을 취하거나, 단말에게 전달할 제어 메시지를 생성해서 하위 계층으로 전달한다.

상위 계층 처리부(4l-25, 4l-30)는 EPS 베어러 별로 구성될 수 있으며 EPS 베어러 장치에서 전달된 데이터를 RLC PDU로 구성해서 다중화 및 역다중화부(4l-20)로 전달하거나 다중화 및 역다중화부(4l-20)로부터 전달된 RLC PDU를 PDCP SDU로 구성해서 EPS 베어러 장치로 전달한다.

스케줄러는 단말의 버퍼 상태, 채널 상태 등을 고려해서 단말에게 적절한 시점에 전송 자원을 할당하고, 송수신부에게 단말이 전송한 신호를 처리하거나 단말에게 신호를 전송하도록 처리한다.

EPS 베어러 장치는 EPS 베어러 별로 구성되며, 상위 계층 처리부에서 전달한 데이터를 처리해서 다음 네트워크 노드로 전달한다.

상위 계층 처리부와 EPS 베어러 장치는 S1-U 베어러에 의해서 상호 연결된다. common DRB에 해당하는 상위 계층 처리부는 common DRB를 위한 EPS 베어러와 common S1-U 베어러에 의해서 연결된다.

NAS 계층 장치는 NAS 메시지에 수납된 IP 패킷을 처리해서 S-GW로 전달한다.

<제5실시예>

본 발명은 이동 통신 시스템에 관한 것으로, 차량간 통신(vehicle-to-vehicle, 이하 V2V)을 지원하는 LTE 단말에서 다중의 반영구적 스케쥴링을 동적으로 할당하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

V2V는 기본적으로 Rel-12 기기간 통신(device-to-device, 이하 D2D)의 구조 및 동작원리를 따른다. D2D와 마찬가지로 V2V에서도 차량 단말(이하 단말)들 사이에 데이터를 송수신하지만, V2V를 지원하는 셀에서는 D2D와 비교해서 더 많은 단말이 서비스를 받을 것이기 때문에 무선 자원의 낭비를 줄이기 위한 필요성이 요구된다. 특히, 기지국이 V2V를 위한 자원을 할당하고 관리하는 모드 1(mode 1)의 경우에는, RRC 연결이 된 단말이 다른 단말들에게 전송할 데이터가 있을 경우, 기지국에게 MAC 제어 요소(Control Element, 이하 CE)를 이용하여 전송될 수 있다. MAC CE는 일 예로 새로운 포맷 (적어도 V2V 통신을 위한 버퍼상태보고임을 알리는 지시자와 D2D 통신을 위해 버퍼되어 있는 데이터의 사이즈에 대한 정보 포함)의 버퍼상태보고 MAC CE 등일 수 있다. 3GPP에서 사용하고 있는 버퍼상태보고에 대한 상세한 포맷과 내용은 3GPP 규격 TS36.321 “E-UTRA MAC Protocol Specification”을 참조한다. V2V 통신 용 요청을 수신한 기지국은 상기 단말에게 V2V 통신을 위한 추가 구성/설정 정보(V2V 자원할당 정보, MCS(modulation and coding), TA(timing advance) )나 V2V 통신 허용 지시자를 시그널링하여 상기 단말이 V2V 통신을 수행할 수 있도록 허용/제어/관리할 수 있다.

상기에 설명한 동적 스케쥴링 요청(dynamic scheduling request, D-SR) 기반의 자원할당을 V2V에 적용할 경우, 매우 많은 무선 자원이 필요할 수 있다. 이는 V2V에서 고려하고 있는 시나리오의 2가지 특징에서 알 수 있다. 첫 번째는 V2V에서 예상하고 있는 서비스 영역내의 단말의 수는 D2D에서의 경우와 비교해서 많다는 점이다. 두 번째는 V2V 단말의 경우 안전을 최우선으로 생각하기 때문에, 짧은 주기로 자신의 위치 및 주행 상태를 포함한 기본 안전정보(basic safety information)를 전송하고자 한다는 점이다. 즉, D2D 모드 1에서 정의된 동적 스케쥴링을 그대로 적용할 경우 V2V를 위한 자원의 요청과 할당과 관련해서 자원 충돌 혹은 부족이 생길 우려가 있다. 또한, V2V에서 사용되는 메시지는 짧은 주기로 반복되는 특성을 가지지만, 메시지의 생성 주기와 메시지의 크기가 차량의 상태 및 교통 상황에 따라 달라질 수 있다. 이는 동적으로 변화하는 교통 상황에 따라 단말이 메시지를 유연하게 변화시키고자 하는 목적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 일정한 속도로 이동하는 차량에서는 기본적인 안전정보가 고정된 주기와 크기를 가지고 전송될 수 있지만, 갑자기 속도를 줄이거나 주행 방향을 바꿔야 하는 경우에는 이런 정보를 반영하기 위해 차량에서 생성하는 메시지의 주기와 크기가 달라질 수 있다.

본 발명에서는 차량의 변화하는 메시지 주기와 크기를 고려하면서 단말과 기지국 사이의 무선 자원 낭비를 줄이기 위해 기지국의 상향링크를 통해 V2V 동작하거나 모드 1으로 동작하는 V2V에서의 동적 자원할당을 다중으로 반영구적 스케쥴링(semi-persistent scheduling, SPS)하는 방법(요청/설정/해제) 및 구성 요소들을 정의한다.

도 5a는 본 발명이 적용되는 LTE 시스템의 구조를 도시하는 도면이다.

도 5a을 참고하면, 상기 무선 통신 시스템은 여러 개의 기지국들(5a-01, 5a-02, 5a-03, 5a-04, eNB)과 MME(5a-05, Mobility Management Entity) 및 S-GW(5a-06, Serving-Gateway)로 구성된다. 사용자 단말(5a-07)은 기지국(5a-01~5a-04) 및 S-GW(5a-06)을 통해 외부 네트워크에 접속한다. 상기 기지국들(5a-01~5a-04)은 셀룰러 망의 접속 노드로서 망에 접속하는 단말들에게 무선 접속을 제공한다. 즉, 상기 기지국(5a-01~5a-04)은 사용자들의 트래픽(traffic)을 서비스하기 위해 단말들의 버퍼 상태, 가용 전송 전력 상태, 채널 상태 등의 상태 정보를 취합해서 스케쥴링을 하여 상기 단말들과 코어 망(CN, Core network)간에 연결을 지원한다. 상기 MME(5a-05)는 단말에 대한 이동성 관리 기능은 물론 각종 제어 기능을 담당하는 장치로 다수의 기지국들과 연결되며, S-GW(5a-06)는 데이터 베어러(bearer)를 제공하는 장치이다. 또한, 상기 MME 및 S-GW(5a-05,5a-06)는 망에 접속하는 단말에 대한 인증(authentication), 베어러 관리 등을 더 수행할 수 있으며 상기 기지국(5a-01~5a-04)으로부터 도착한 패킷 또는 상기 기지국(5a-01~5a-04)으로 전달할 패킷을 처리한다.

도 5b는 V2V 통신을 설명하기 위한 도면이다. 구체적으로, 도 5b에는 셀룰라 시스템 내에서 V2V 통신을 수행하는 예가 도시되어 있다.

기지국(5b-01)은 기지국(5b-01)이 관장하는 셀(5b-02) 안에 위치한 적어도 하나의 단말(5b-03, 5b-04)을 관장하고 있다. 적어도 하나의 단말(5b-03, 5b-04) 중 제1 단말기(5b-03)는 기지국(5b-01)과 제1 단말-기지국 간 링크(5b-06)를 이용하여 셀룰라 통신을 수행하며, 제2 단말(5b-04)는 기지국(5b-01)과 제2 단말기-기지국 간 링크(5b-07)를 이용하여 셀룰라 통신을 수행하게 된다. 제1 단말(5b-03)와 제2 단말(5b-04)이 V2V 통신이 가능한 경우에는 제1 단말

(5b-03)와 제2 단말(5b-04)은 기지국(5b-01)을 통하지 않고 사이드링크(Sidelink, 혹은 SL, 5b-05)를 이용하여 직접적으로 정보를 서로 주고 받을 수 있다.

도 5c는 LTE에서의 SPS 동작을 설명하는 도면이다.

LTE에서의 SPS는 작은 데이터가 자주 발생하는 서비스를 스케쥴링하기 위해 사용되는 방법으로, 사용자에 비례해서 증가하는 제어정보의 양을 줄이고, 나아가 사용자의 데이터 전송을 위한 시스템 용량의 확보를 위해 필요하다. 즉, SPS는 기지국이 단말로 상/하향 링크 자원할당 제어정보(5c-01)를 한번 전송하고, 기지국과 단말이 상기 전송된 제어정보에 따라 이후 발생하는 데이터(5c-02~5c-04)를 위한 동작을 수행하는 방식이다. 즉, LTE에서의 SPS는 매 주기마다, MAC PDU 전송을 위한 하나의 전송자원(transmission resource)을 할당한다. 상기의 SPS 제어정보에 의해 할당된 자원은 SPS 활성화(activation) 또는 SPS 비활성화(deactivation/release)가 발생되기 전까지 유효하다. LTE에서의 하향링크에 대한 SPS 동작은 다음과 같다.

1. 기지국이 RRC 메시지를 통해 단말에게 SPS 동작을 설정한다. 이 RRC 메시지에는 SPS C-RNTI, SPS 주기(semiPersistSchedIntervalDL), 그리고 SPS를 위한 HARQ 프로세스의 최대 횟수(numberOfConfSPS) 등을 포함한다.

2. 하향링크에 대해 SPS가 설정되면, 기지국은 단말에게 PDCCH(physical downlink control channel)의 SPS C-RNTI로 하향링크 자원할당 제어정보(3c-01)를 포함한 DCI(downlink control information) Format 1/1A/2/2A/2B/2C을 전송한다. DCI는 Allocation type(FDD/TDD), MCS 레벨, NDI(new data indicator), RV(redundancy version), HARQ 프로세스 번호, 그리고 데이터의 자원할당(resource block assignment) 정보를 포함한다.

도 5d는 사이드링크에서의 SPS 동작을 설명하는 도면이다.

V2V를 지원하는 단말(5d-02)의 경우에는 서비스 영역내에 많은 수의 데이터가 자주 발생할 것으로 예상된다. 즉, 기존의 Rel-12 D2D 자원할당 방법인 동적 스케쥴링이 적용되면, 자원할당 제어정보의 발생이 증가하게 되므로 결국 사용자의 데이터를 전송할 자원이 감소하게 될 것이다. 만약, 사이드링크에서 SPS가 사용된다면, 기지국(5d-01)이 단말(5d-02)로 단말간 링크인 사이드링크의 자원할당 제어정보(5d-03)를 한번 전송하고, 기지국과 단말이 상기 전송된 제어정보에 따라 이후 발생하는 SA(scheduling assignment, 5d-04, 5d-05, 5d-06, 5d-07) 및 데이터(5d-08, 5d-09, 5d-10, 5d-11, 5d-12)를 위한 SPS 동작을 수행하는 방식이다. 여기서 SA(5d-04~5d-07) 및 데이터(5d-08~5d-12)의 전송 횟수는 미리 정해진 값으로, 하나 혹은 그 이상이 될 수 있다. 즉, 사이드링크에서의 SPS는 매 주기마다, SA(5d-04~5d-07) 및 데이터(5d-08~5d-12) 전송을 위한 하나 혹은 하나 이상의 transmission resource를 할당한다. 또한, 상기 SPS 제어정보에 의해 할당된 자원은 SPS 활성화(activation) 또는 SPS 비활성화(deactivation/release)가 발생되기 전까지 유효하다.

도 5e는 V2V에서 트래픽 종류에 따른 메시지 생성을 도시하는 도면이다.

V2V에서 사용되는 메시지는 안전을 최우선으로 생각하기 때문에, 짧은 주기로 자신의 위치 및 주행 상태를 포함한 기본 안전정보(basic safety information, 5e-01)를 생성시켜 전송할 수 있다. 하지만, 메시지의 생성 주기(5e-03~5e-05)와 메시지의 크기(5e-02)는 동적으로 변화하는 교통 상황 및 차량의 상태에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 일정한 속도로 이동하는 차량에서는 기본적인 안전정보가 고정된 주기와 크기를 가지고 전송될 수 있지만, 갑자기 속도를 줄이거나 주행 방향을 바꿔야 하는 경우에는 이런 정보를 반영하기 위해 차량에서 생성하는 메시지의 주기(5e-03~5e-05)와 크기(5e-02)가 달라질 수 있다. 또한, V2V에 사용될 수 있는 메시지 종류로는 BSM(Basic Safety Message), CAM(Cooperative Awareness Message), DENM(Decentralized Environmental Notification Message)이 있으며, 이는 기지국으로부터 정해지거나 단말이 선택할 수 있다. 특히 CAM의 경우, 차량의 상태 및 교통상황에 따라 메시지의 주기 및 메시지의 크기가 동적으로 변화한다.

도 5f는 메시지 주기와 크기가 동적으로 변화하는 V2V 메시지에 대해 SPS를 지원하기 위한 두 종류의 SPS를 도시하는 도면이다.

기존 LTE에서 사용하던 SPS 설정으로는 동적으로 변화하는 V2V 메시지 주기와 메시지 크기에 대한 상향링크 SPS와 사이드링크 SPS를 지원할 수 없다. 하지만, V2V에서는 주기성을 가지는 메시지 특성과 V2V의 셀 영역 내에서의 전송자원의 부족을 해결하기 위해 SPS 동작이 여전히 요구된다. 그러므로 V2V 메시지가 가지는 주기와 크기의 변화에 따라, 동적으로 적합한 SPS 동작을 지원하기 위해 다음과 같은 서로 다른 두 종류의 SPS를 도입할 수 있다.

1. 보고용(reporting) SPS(5f-01): 단말의 주행과 관련된 기본 정보를 포함하며, 여기에는 V2V 메시지 종류(BSM, DENM, CAM)를 나타내는 지시자, 요구하는 SPS 인덱스 정보, 단말의 현재 속도 및 주행 방향 혹은 이와 연관되어서 새롭게 생성되는 메시지에 대한 자원크기(MAC PDU size) 및 메시지 생성 주기(periodicity) 정보 등을 포함할 수 있다. 만약, 보고용 SPS 대신 PUCCH를 사용한다면 PUCCH는 요구되는 SPS 설정 인덱스를 보고할 수도 있다.

2. 실제 데이터 전송을 위한 동적 SPS(5f-02): 이는 V2V 메시지의 주기 및 크기의 변화에 대응하여 기지국이 설정하는 SPS 자원상으로 실제 V2V 데이터를 전송하게 된다. 단말의 통신모드에 따라 상향링크 혹은 사이드링크로 동작할 수 있다.

보고용 SPS(5f-01) 및 데이터 전송을 위한 SPS(5f-02)는 PDCCH의 DCI로 SPS C-RNTI를 통해 전송된다. 기지국은 단말의 현재 상태 혹은 트래픽 상황을 짧은 주기(데이터 전송을 위한 동적 SPS의 주기(5f-07, 5f-08)보다 작은 값으로 설정, 5f-06)를 가지는 보고용 SPS(5f-01)를 통해 확인하고, 단말의 상태 혹은 트래픽 상태의 변경이 발견될 경우 데이터 전송을 위한 SPS 자원을 동적으로 할당(5f-04, 5f-05)할 수 있다. 여기서 동적으로 자원을 할당한다는 것은, 단말의 상태 혹은 트래픽 상황의 변경에 적합한 SPS 데이터 전송 주기와 SPS 데이터 크기를 제공한다는 것이다. 또한, 보고용 SPS(5f-01)는 상향링크 SPS로 전달되거나 PUCCH(physical uplink control channel)로 전달될 수 있다. 보고용 SPS(5f-01)에는 단말의 현재 상태 및 교통상황에 대한 정보를 포함하여 그 자체로 기지국에게 SPS를 요청하는 역할을 한다는 점에서, BSR을 위한 자원을 요청하는 1bit의 scheduling request(SR)과 차이점을 가진다. 만약, 보고용 SPS와 동적 SPS가 시간 영역에서 충돌할 경우에는 우선순위에 따라 동작을 결정할 수 있다. 충돌한 보고용 SPS와 동적 SPS가 모두 새로운 전송일 경우에는 동적 SPS 동작의 우선순위를 높게 한다. 또한, 새로운 보고가 가능할 경우, 보고용 SPS가 새로운 전송이고 동적 SPS는 재전송일 경우에는 보고용 SPS의 동작을 우선할 수 있다.

도 5g는 V2V에서의 상향링크 SPS가 설정되었을 때의 단말과 기지국의 전체 동작을 도시하는 도면이다.

5g-03 단계에서 단말(5g-01)은 트래픽 1에 해당하는 데이터를 생성한다. 5g-04 단계에서 단말(5g-01)은 기지국(5g-02)과 RRC 연결을 한 뒤, 상향링크 SPS를 위한 요청을 한다(5g-05 단계). 단말(5g-01)은 이 메시지에 보고용 SPS와 동적 SPS를 위한, SPS 주기와 MAC PDU 크기, SPS 지속 시간 등을 포함한다. 뿐만 아니라 관련된 application의 트리거 타이밍을 위한 오프셋(offset) 정보와 제어 신호의 전달 방법(MAC CE or RRC)을 요청할 수 있다. 즉, SPS 사용에 대한 제어 정보는 기존 RRC 메시지나 새로운 형식의 RRC 메시지에 포함되거나 새로운 MAC CE를 이용하여 전송될 수 있다. 5g-06 단계에서는 기지국(5g-02)이 수신한 SPS 요청에 대해 기본적인 SPS 설정을 RRC 메시지로 전달할 수 있다. 이 메시지에는 SPS C-RNTI, SPS를 위한 HARQ 프로세스의 최대 횟수, release를 위한 임계값 등을 포함한다. 5g-07 단계에서는 기지국(5g-02)이 단말(5g-01)에게 PDCCH의 SPS C-RNTI로 보고용 SPS를 위한 설정(SPS-Config1)을 포함한 DCI를 전송한다. 여기에는 SPS 설정 인덱스(SPS configuration Index) 정보, 보고용 SPS를 위한 MCS 레벨(MCS1), 자원할당(RB1), SPS 주기(SPS-periodicity1), NDI1(new data indicator), RV1(redundancy version), HARQ 프로세스 번호를 포함할 수 있다. 보고용 SPS는 단말의 주행과 관련된 기본 정보를 포함하며, 여기에는 V2V 메시지 종류(BSM, DENM, CAM)를 나타내는 지시자, 요구하는 SPS 인덱스 정보, 단말의 현재 속도 및 주행 방향 혹은 이와 연관되어서 새롭게 생성되는 메시지에 대한 자원크기(MAC PDU size) 및 메시지 생성 주기(periodicity) 정보 등을 포함할 수 있다. 만약, 보고용 SPS 대신 PUCCH를 사용한다면 PUCCH는 요구되는 SPS 설정 인덱스를 보고할 수도 있다. 5g-08 단계에서 기지국(5g-02)은 단말(5g-01)에게 PDCCH의 SPS C-RNTI로 실제 상향링크로의 데이터 전송을 위한 동적 SPS 설정(SPS-Config2)을 포함한 DCI를 전송한다. 마찬가지로, SPS 설정 인덱스(SPS configuration Index) 정보, 동적 SPS를 위한 MCS 레벨(MCS2), 자원할당(RB2), SPS 주기(SPS-periodicity2), NDI2, RV2, HARQ 프로세스 번호를 포함할 수 있다. 5g-09 단계에서 단말(5g-01)은 상향링크 SPS 설정에 따라 보고용 SPS와 동적 SPS 동작을 한다. 이 단계에서 기지국은 단말의 현재 상태 혹은 트래픽 상황을 짧은 주기(데이터 전송을 위한 동적 SPS의 주기보다 작은 값으로 설정)를 가지는 보고용 SPS 혹은 PUCCH를 통해 확인하고, 단말의 상태 혹은 트래픽 상태의 변경이 발견될 경우(5g-10 단계, 5g-11 단계), 5g-12 단계에서 데이터 전송을 위한 업데이트된 SPS 자원을 동적으로 할당한다. 즉, 이전에 설정되었던, SPS-Config2에서의 파라미터들을 보고용 SPS에서 전달받은 정보에 따라 업데이트 한 후, 단말에게 전달한다. 5g-13 단계에서 SPS 데이터가 전송되지 않은 수가 미리 설정된 임계값과 같아지면 기지국(5g-02)은 SPS를 release한다(5g-14 단계).

도 5h는 V2V에서의 사이드링크 SPS가 설정되었을 때의 단말들과 기지국의 전체 동작을 도시하는 도면이다.

5h-04 단계에서 단말 1(5h-01)은 다른 단말들(5h-02)에게 전달할 트래픽 1에 해당하는 데이터를 생성한다. 5h-05 단계에서 단말 1(5h-01)은 기지국(5h-03)과 RRC 연결을 한 뒤, 다른 단말들에게 데이터 전송을 하기 위한 사이드링크 SPS 요청을 한다(5h-06 단계). 단말 1(5h-01)은 이 메시지에 상향링크 보고용 SPS와 다른 단말들(5h-02)에게 데이터를 전달하기 위한 사이드링크 동적 SPS를 위한 SPS 주기와 MAC PDU 크기, SPS 지속 시간 등을 포함한다. 뿐만 아니라 관련된 application의 트리거 타이밍을 위한 오프셋(offset) 정보와 제어 신호의 전달 방법(MAC CE or RRC)을 요청할 수 있다. 즉, SPS 사용에 대한 제어 정보(예를 들어 SPS release를 지시하는 제어 정보)는 기존 RRC 메시지나 새로운 형식의 RRC 메시지에 포함되거나, 새로운 MAC CE를 이용하여 전송될 수 있다. 5h-07 단계에서는 기지국(5h-03)이 수신한 SPS 요청에 대해 기본적인 SPS 설정을 RRC 메시지로 전달할 수 있다. 이 메시지에는 SPS C-RNTI, SPS를 위한 HARQ 프로세스의 최대 횟수, SPS release를 위한 임계값 등을 포함할 수 있다. 5h-08 단계에서는 기지국(5h-03)은 단말 1(5h-01)에게 PDCCH의 SPS C-RNTI로 보고용 SPS를 위한 설정(SPS-Config1)을 포함한 DCI를 전송한다. 여기에는 SPS 설정 인덱스(SPS configuration Index) 정보, 보고용 SPS를 위한 MCS 레벨(MCS1), 자원할당(RB1), SPS 주기(SPS-periodicity1), NDI1(new data indicator), RV1(redundancy version), HARQ 프로세스 번호를 포함할 수 있다. 상향링크의 보고용 SPS는 단말의 주행과 관련된 기본 정보를 포함하며, 여기에는 V2V 메시지 종류(BSM, DENM, CAM)를 나타내는 지시자, 요구하는 SPS 인덱스 정보, 단말의 현재 속도 및 주행 방향 혹은 이와 연관되어서 새롭게 생성되는 메시지에 대한 자원크기(MAC PDU size) 및 메시지 생성 주기(periodicity) 정보 등을 포함할 수 있다. 만약, 보고용 SPS 대신 PUCCH를 사용한다면 PUCCH는 요구되는 SPS 설정 인덱스를 보고할 수도 있다. 5h-09 단계에서 기지국(5h-03)은 단말 1(5g-01)에게 (E)PDCCH의 SL-RNTI로 사이드링크에서의 실제 데이터 전송을 위한 동적 SPS 설정(SPS-Config2)을 포함한 DCI Format 5를 전송한다. 구체적으로는 사이드링크 SPS 동작을 위한 SPS 설정 인덱스(SPS configuration Index) 정보, 동적 SPS를 위한 MCS 레벨(MCS2), SA와 전송 데이터들의 자원할당(RB2), SPS 주기(SPS-periodicity2), NDI2, RV2를 포함할 수 있다. 5h-10 단계에서 단말 1(5h-01)은 상향링크 SPS 설정(SPS-Config1)에 따라 보고용 SPS 동작을 수행하고, 5h-11 단계에서 단말 1(5h-01)은 사이드링크 SPS 설정(SPS-Config2)에 따라 다른 단말들(5h-02)로의 데이터 전송을 위한 동적 SPS 동작을 한다. 이 단계에서 기지국은 단말의 현재 상태 혹은 트래픽 상황을 짧은 주기(데이터 전송을 위한 동적 SPS의 주기보다 작은 값으로 설정)를 가지는 상향링크의 보고용 SPS 혹은 PUCCH를 통해 확인하고, 단말의 상태 혹은 트래픽 상태의 변경이 발견될 경우(5h-12 단계, 5g-13 단계), 5g-14 단계에서 데이터 전송을 위한 업데이트된 SPS 자원을 동적으로 다시 할당한다. 이 단계에서는 이전에 설정되었던, SPS-Config2에서의 파라미터들을 보고용 SPS에서 전달받은 정보에 따라 업데이트 한 후, 단말에게 전달한다. 5h-15 단계에서는 재설정된 SPS 설정에 따라 UL SPS와 SL SPS 동작을 수행한다. 즉, 기지국(5h-03)은 보고용 SPS 혹은 PUCCH를 체크하고 단말 1(5h-01)은 다른 단말들(5h-02)에게 설정된 SL SPS 자원을 통해 데이터 전송을 한다. 5h-16 단계에서 단말 1(5h-01)은 SPS 주기에 보낼 데이터가 없으면 데이터를 보내지 않고 counter 값을 증가시킨다. counter 값이 미리 설정된 임계값과 같아지면 SPS 전송을 중단하고 기지국(5h-02)에게 SPS release를 보고한다(5h-17 단계). 즉, SPS release 보고는 기존 RRC 메시지나 새로운 형식의 RRC 메시지에 포함되거나, 새로운 MAC CE를 이용하여 전송될 수 있다.

도 5i는 본 발명에서 기지국으로부터 SPS 동작을 받았을 때의 단말의 동작을 도시한 도면이다.

5i-01 단계에서 LTE와 V2V를 모두 지원하는 단말은 새로운 셀에 캠프 온 한다. 5i-02 단계에서 단말은 기지국과 RRC 연결을 하고, RRC 메시지를 통해 V2V 통신을 위한 SPS 자원을 요청한다(5i-03 단계). 단말은 이 RRC 메시지에 원하는 V2V SPS 주기, MAC PDU 크기 및 SPS 지속 기간 등을 전송할 수 있다. 5i-04 단계에서 기지국으로부터 보고용 SPS 및 데이터 전송을 위한 동적 SPS 동작을 수신한다. 5i-05 단계에서 단말은 자신의 V2V 데이터 통신 모드를 파악한다. 만약 상향링크를 통해 V2V 데이터를 전송하는 모드로 동작하고 있다면, 5i-06 단계 에서 PDCCH의 SPS C-RNTI로 DCI를 수신하고 보고용 SPS 동작을 위한 SPS-Config1을 수신한다. 또한, 5i-07 단계 PDCCH의 SPS C-RNTI로 DCI를 수신하고 동적 SPS 동작을 위한 SPS-Config2을 수신한다. 5i-08 단계에서 단말은 수신한 SPS 설정에 따라 상향링크로 보고용 SPS 동작과 V2V 데이터 전송을 위한 동적 SPS 동작을 수행한다. 5i-09 단계에서 기지국으로부터 SPS release 메시지를 받으면 SPS 동작을 종료한다. 만약 5i-05 단계에서 단말이 사이드링크를 통해 V2V 데이터를 전송하는 모드로 동작하고 있다면, 5i-10 단계에서 에서 PDCCH의 SPS C-RNTI로 DCI를 통해, 보고용 SPS 동작을 위한 SPS-Config1을 수신한다. 5i-11 단계에서 (E)PDCCH의 DCI format 5를 수신 한다. 여기에는 사이드링크에서의 동적 SPS 동작을 위한 SPS-Config2을 포함될 수 있다. 5i-12 단계에서 단말은 수신한 SPS 설정에 따라 상향링크로 보고용 SPS 동작과 사이드링크로 V2V 데이터 전송을 위한 동적 SPS 동작을 수행한다. 만약, 단말이 SPS 주기에 보낼 데이터가 없으면 SA 및 데이터의 전송을 생략하고, counter 값을 증가시킨다(5i-13 단계). 5i-14 단계에서 counter 값이 미리 설정된 임계값과 같아지면 기지국에게 RRC 메시지 혹은 MAC CE를 통해 SPS release를 알린다.

도 5j는 본 발명의 실시 예에 따른 기지국의 구성을 나타낸 블록도이다.

도 5j에서 도시되는 바와 같이, 본 발명의 기지국은 송수신부(5j-01), 제어부(5j-02), 다중화 및 역다중화부(5j-04), 제어 메시지 처리부(5j-04), 각종 상위 계층 처리부(5j-05, 5j-06), 스케줄러(5j-03)를 포함할 수 있다. 송수신부(5j-01)는 순방향 캐리어로 데이터 및 소정의 제어 신호를 전송하고 역방향 캐리어로 데이터 및 소정의 제어 신호를 수신한다. 다수의 캐리어가 설정된 경우, 송수신부(5j-01)는 상기 다수의 캐리어로 데이터 송수신 및 제어 신호 송수신을 수행한다. 다중화 및 역다중화부(5j-04)는 상위 계층 처리부(5j-05, 5j-06)나 제어 메시지 처리부(5j-07)에서 발생한 데이터를 다중화하거나 송수신부(5j-01)에서 수신된 데이터를 역다중화해서 적절한 상위 계층 처리부(5j-05, 5j-06)나 제어 메시지 처리부(5j-07), 혹은 제어부(5j-02)로 전달하는 역할을 한다. 제어 메시지 처리부(5j-07)는 단말이 전송한 RRC 메시지나 MAC CE 등과 같은 제어 메시지를 처리해서 필요한 동작을 취하거나, 단말에게 전달할 제어 메시지를 생성해서 하위 계층으로 전달한다. 상위 계층 처리부(5j-05, 5j-06)는 단말 별 서비스 별로 구성될 수 있으며, FTP나 VoIP 등과 같은 사용자 서비스에서 발생하는 데이터를 처리해서 다중화 및 역다중화부(5j-04)로 전달하거나 다중화 및 역다중화부(5j-04)로부터 전달한 데이터를 처리해서 상위 계층의 서비스 어플리케이션으로 전달한다. 제어부(5j-02)는 단말의 요청에 대한 응답 동작을 관리하고 송수신부에 전달한다. 스케줄러(5j-03)는 단말의 버퍼 상태, 채널 상태, 단말의 활성 시간(Active Time) 및 서비스 요청 등을 고려해서 단말에게 적절한 시점에 전송 자원을 할당하고, 송수신부에게 단말이 전송한 신호를 처리하거나 단말에게 신호를 전송하도록 처리한다.

도 5k는 본 발명의 실시 예에 따른 단말의 구성을 나타낸 블록도이다.

단말은 상위 계층(5k-03)과 데이터 등을 송수신하며, 제어 메시지 처리부(5k-04)를 통해 기지국으로부터의 제어 메시지들을 송수신한다. 여기에는 RRC 메시지 및 MAC CE와 같은 제어 메시지를 처리하는 기능을 포함한다. 그리고 상기 단말은 기지국으로 제어 신호 또는 데이터 송신 시, 제어부(5k-05)의 제어에 따라 다중화 장치(5k-02)를 통해 다중화 후 송신기(5k-01)를 통해 다른 단말들에게로 데이터를 전송한다. 한편, 상기에서는 단말이 복수 개의 블록들로 구성되고 각 블록이 서로 다른 기능을 수행하는 것으로 기술되었지만, 이는 일 실시 예에 불과할 뿐 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 역다중화 장치(5k-02)가 수행하는 기능을 제어부(5k-05) 자체가 수행할 수도 있다.

<제6실시예>

제6실시예에서는 resume 절차 혹은 RRC 연결 설정(RRC Connection establishment) 절차를 사용하는 단말의 경쟁 해소 방안을 제시한다.

랜덤 액세스 과정은 프리앰블 전송, 랜덤 액세스 응답 메시지 수신, 메시지 3 전송, 경쟁 해소 (contention resolution) 메시지 수신 과정으로 구성된다.

상기 경쟁 해소는 우연히 하나 이상의 단말이 동일한 프리앰블을 전송했을 경우, 어떤 단말이 랜덤 액세스 과정의 승자인지를 지시하는 것으로, 단말이 전송한 메시지 3을 기지국이 단말에게 다시 전송함으로써 구현된다. 상기 메시지 3에는 단말을 명확하게 구분하는 식별자 정보가 포함되므로, 단말은 수신한 경쟁 해소 메시지가 자신이 전송한 메시지 3과 일치하는지 여부를 보고 랜덤 액세스 과정의 성공 여부를 판단한다.

4 실시 예에서 살펴 본 바와 같이, RESUME 요청 메시지는 랜덤 액세스 과정의 메시지 3을 통해 전송되며, RESUME 요청 메시지의 크기는 FID를 수납할 경우 64 비트, TID를 수납할 경우 48 비트의 크기를 가진다.

경쟁 해소 메시지는 48 비트 크기의 경쟁 해소 MAC CE (Control Element)혹은 64 비트 크기의 경쟁 해소 MAC CE를 수납하며, 단말은 자신이 전송한 CCCH 메시지의 크기를 고려해서 상기 두 종류의 경쟁 해소 MAC CE 중 어떤 MAC CE를 적용해서 경쟁 해소 여부를 판단할지 결정한다.

경쟁 해소 MAC CE는 MAC PDU에 수납되어 전송되며, MAC 헤더의 크기를 최소화하기 위해, 48 비트 크기의 경쟁 해소 MAC CE와 64 비트 크기의 경쟁 해소 MAC CE에 개별적인 LCID (Logical Channel ID)를 부여해서, 경쟁 해소 MAC CE의 크기를 지시하는 헤더 정보를 사용하지 않도록 한다. 48 비트 MAC CE에 대한 LCID는 제 1 값 (예를 들어 11100), 64 비트 MAC CE에 대한 LCID는 제 1 값과 다른 제 2 값 (예를 들어 10111)을 사용할 수 있다. 이하 제 1 LCID로 지시되는 경쟁 해소 MAC CE를 제 1 경쟁 해소 MAC CE, 제 2 LCID로 지시되는 경쟁 해소 MAC CE를 제 2 경쟁 해소 MAC CE로 명명한다. 따라서 제 1 경쟁 기반 MAC CE는 제 1 크기 (예를 들어 6 바이트)를 가지고, 제 2 경쟁 기반 MAC CE는 제 2 크기 (예를 들어 8바이트)를 가진다.

도 6a에 단말 동작을 도시하였다.

6a-05 단계에서 단말은 사용 가능한 다수의 프리앰블 중 하나를 선택해서 프리앰블을 전송하고, 6a-10 단계에서 단말은 자신이 전송한 프리앰블에 대응되는 무선 네트워크 임시 식별자 (Radio Network Temporary Identity)에 의해서 어드레스된 랜덤 액세스 응답 메시지를 수신한다. 상기 응답 메시지에 단말이 전송한 프리앰블에 대응되는 프리앰블 식별자 (Preamble Identity)가 포함되어 있다면, 단말은 상기 응답 메시지에 지시된 정보를 이용해서 6a-15 단계에서 Msg 3 전송을 수행한다. 상기 응답 메시지에는 Msg 3 전송에 적용할 무선 자원, Msg 3 전송에 적용할 전송 타이밍 정보, 경쟁 해소 메시지 수신에 적용할 RNTI 등이 포함된다. Msg 3은 도 4d에 도시된 바와 같이 MAC 헤더와 CCCH SDU로 구성된다. MAC 헤더의 크기는 8 비트이고, CCCH SDU는 48 비트 혹은 64 비트이다.

단말은 메시지 3을 전송한 후 mac-ContentionResolutionTimer를 구동한다(6a-20). 상기 타이머는 경쟁 해소 실패 여부를 판단하기 위한 것으로, 상기 타이머가 만료될 때까지 경쟁 해소 메시지를 수신하지 못하면 경쟁 해소가 실패한 것으로 판단한다. 상기 터이머의 값은 시스템 정보를 통해 공지된다.

단말은 상기 타이머가 구동되는 동안, 상기 메시지 3에서 지시 받은 RNTI를 이용해서 MAC PDU 수신을 시도한다. 만약 상기 타이머가 만료되기 전, 상기 RNTI로 어드레스된 MAC PDU가 성공적으로 수신되면 (6a-25), 단말은 mac-ContentionResolutionTimer의 구동을 중지히고, 상기 MAC PDU에 적절한 경쟁 해소 MAC CE가 포함되어 있는지 판단하기 위해 6a-30 단계로 진행한다.

6a-30 단계에서 단말은 Msg 3에서 자신이 전송한 CCCH의 종류 혹은 크기를 고려해서 6a-35 혹은 6a-40으로 분기한다. CCCH의 종류가 RRC Connection request 메시지이거나, RRC connection reestablishment request메시지이거나, 48 비트 크기의 (혹은 TID를 수납한) RESUME request 메시지라면 6a-35으로 분기하고, 64 비트 크기의 (혹은 FID를 수납한) RESUME request 메시지라면 6a-40 단계로 진행한다.

6a-35 단계에서 단말은 MAC PDU에 제 1 경쟁 해소 MAC CE가 수납되어 있고, 제 1 경쟁 해소 MAC CE가 Msg 3에서 전송된 CCCH SDU와 일치하는지 검사한다. 두 조건 모두 만족한다면 단말은 6a-45 단계로 진행하고, 둘 중 하나라도 만족되지 않으면 6a-50으로 진행한다.

6a-40계에서 단말은 MAC PDU에 제 2 경쟁 해소 MAC CE가 수납되어 있고, 제 2 경쟁 해소 MAC CE가 Msg 3에서 전송된 CCCH SDU와 일치하는지 검사한다. 두 조건 모두 만족한다면 단말은 6a-45 단계로 진행하고, 둘 중 하나라도 만족되지 않으면 6a-50으로 진행한다.

다시 말해서 단말이 Msg 3에서 64 비트 CCCH SDU (혹은 FID를 수납한 Resume request 메시지)를 전송하였으며, 단말이 수신한 상기 MAC PDU에 제 2 경쟁 해소 MAC CE가 수납되어 있으며, 상기 제 2 경쟁 해소 MAC CE가 단말이 전송한 CCCH SDU와 일치한다면, 단말은 6a-45로 진행한다. 단말이 Msg 3에서 48 비트 CCCH SDU (TID를 수납한 Resume request 혹은 RRC connection request 혹은 RRC connection reestablishment request)를 전송하였으며, 단말이 수신한 상기 MAC PDU에 제 1 경쟁 해소 MAC CE가 수납되어 있으며, 상기 제 1 경쟁 해소 MAC CE가 단말이 전송한 CCCH SDU와 일치한다면, 단말은 6a-45로 진행한다.

6a-45 단계에서 단말은 경쟁 해소가 성공한 것으로 판단하고, 수신한 MAC PDU에 수납되어 있는 나머지 MAC SDU (예를 들어 RRC 메시지)를 역다중화한 후 상위 계층으로 전달하고 랜덤 액세스 과정을 종료한다.

6a-50 단계에서 단말은 경쟁 해소가 실패한 것으로 판단하고, 수신한 MAC PDU를 폐기하고, 프리앰블 전송 회수를 기록하는 카운터의 값을 1 증가시킨 후 적절한 후속 동작을 수행한다. 예를 들어 프리앰블 전송회수 카운터가 소정의 최대 값에 미달하면 프리앰블 전송 단계로 회귀해서 랜덤 액세스 과정을 계속 수행하고, 프리앰블 전송 회수 카운터가 소정의 최대 값에 도달하였다면, 랜덤 액세스가 실패한 것으로 간주하고, 이를 상위 계층에게 통보한다.

상술한 본 발명의 구체적인 실시 예들에서, 발명에 포함되는 구성 요소는 제시된 구체적인 실시 예에 따라 단수 또는 복수로 표현되었다. 그러나, 단수 또는 복수의 표현은 설명의 편의를 위해 제시한 상황에 적합하게 선택된 것으로서, 본 발명이 단수 또는 복수의 구성 요소에 제한되는 것은 아니며, 복수로 표현된 구성 요소라 하더라도 단수로 구성되거나, 단수로 표현된 구성 요소라 하더라도 복수로 구성될 수 있다.

한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (16)

1. 단말의 방법에 있어서,
   랜덤 액세스 프리앰블을 기지국으로 전송하는 단계;
   상기 랜덤 액세스 프리앰블에 대한 응답으로 업링크 그랜트를 포함하는 랜덤 액세스 응답을 상기 기지국으로부터 수신하는 단계; 및
   상기 단말에 업링크 HARQ (hybrid automatic repeat request) 동작을 위해 비동기식 HARQ 동작을 사용하도록 설정되었으면, 고정된 HARQ 프로세스 식별자를 사용하여 메시지를 상기 랜덤 액세스 응답에 기반하여 상기 기지국에게 전송하는 단계를 포함하고,
   상기 고정된 HARQ 프로세스 식별자는 0으로 설정되고,
   상기 랜덤 액세스 응답의 상기 업링크 그랜트를 사용한 상기 메시지의 상향링크 전송과 관련된 상기 비동기식 HARQ 동작을 위해 PHICH (physical HARQ indicator channel)이 사용되지 않는 것을 특징으로 하는 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 HARQ 프로세스 식별자가 0이고, NDI (new data indicator)를 포함하는 PDCCH (physical downlink control channel)을 상기 기지국으로부터 수신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제2항에 있어서,
   상기 PDCCH에 포함된 상기 HARQ 프로세스 식별자 및 상기 NDI에 기반하여 상기 메시지가 상기 기지국에서 성공적으로 수신되었는지 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제3항에 있어서,
   상기 메시지가 상기 기지국에서 성공적으로 수신되지 않았으면, 상기 고정된 HARQ 프로세스 식별자와 함께 상기 메시지를 상기 기지국으로 재전송하는 것을 특징으로 하는 방법.
5. 기지국의 방법에 있어서,
   랜덤 액세스 프리앰블을 단말로부터 수신하는 단계;
   상기 랜덤 액세스 프리앰블에 대한 응답으로 업링크 그랜트를 포함하는 랜덤 액세스 응답을 상기 단말에게 전송하는 단계; 및
   상기 단말에 업링크 HARQ (hybrid automatic repeat request) 동작을 위해 비동기식 HARQ 동작을 사용하도록 설정되었으면, 상기 랜덤 액세스 응답에 기반하여 고정된 HARQ 프로세스 식별자가 사용된 메시지를 상기 단말로부터 수신하는 단계를 포함하고,
   상기 고정된 HARQ 프로세스 식별자는 0으로 설정되고,
   상기 랜덤 액세스 응답의 상기 업링크 그랜트를 사용한 상기 메시지의 상향링크 전송과 관련된 상기 비동기식 HARQ 동작을 위해 PHICH (physical HARQ indicator channel)이 사용되지 않는 것을 특징으로 하는 방법.
6. 제5항에 있어서,
   상기 HARQ 프로세스 식별자가 0이고, NDI (new data indicator)를 포함하는 PDCCH (physical downlink control channel)을 상기 단말에게 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
7. 제6항에 있어서,
   상기 PDCCH에 포함된 상기 HARQ 프로세스 식별자 및 상기 NDI에 기반하여 상기 메시지가 상기 기지국에서 성공적으로 수신되었는지 여부가 판단되는 것을 특징으로 하는 방법.
8. 제7항에 있어서,
   상기 메시지가 상기 기지국에서 성공적으로 수신되지 않았으면, 상기 고정된 HARQ 프로세스 식별자와 함께 상기 메시지를 상기 단말로부터 재수신 하는 것을 특징으로 하는 방법.
9. 단말에 있어서,
   송수신부; 및
   랜덤 액세스 프리앰블을 기지국으로 전송하고, 상기 랜덤 액세스 프리앰블에 대한 응답으로 업링크 그랜트를 포함하는 랜덤 액세스 응답을 상기 기지국으로부터 수신하며, 상기 단말에 업링크 HARQ (hybrid automatic repeat request) 동작을 위해 비동기식 HARQ 동작을 사용하도록 설정되었으면, 고정된 HARQ 프로세스 식별자를 사용하여 메시지를 상기 랜덤 액세스 응답에 기반하여 상기 기지국에게 전송하도록 제어하는 제어부를 포함하고,
   상기 고정된 HARQ 프로세스 식별자는 0으로 설정되고,
   상기 랜덤 액세스 응답의 상기 업링크 그랜트를 사용한 상기 메시지의 상향링크 전송과 관련된 상기 비동기식 HARQ 동작을 위해 PHICH (physical HARQ indicator channel)이 사용되지 않는 것을 특징으로 하는 단말.
10. 제9항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 HARQ 프로세스 식별자가 0이고, NDI (new data indicator)를 포함하는 PDCCH (physical downlink control channel)을 상기 기지국으로부터 수신하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 단말.
11. 제10항에 있어서,
    상기 PDCCH에 포함된 상기 HARQ 프로세스 식별자 및 상기 NDI에 기반하여 상기 메시지가 상기 기지국에서 성공적으로 수신되었는지 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 단말.
12. 제11항에 있어서,
    상기 메시지가 상기 기지국에서 성공적으로 수신되지 않았으면, 상기 고정된 HARQ 프로세스 식별자와 함께 상기 메시지를 상기 기지국으로 재전송하는 것을 특징으로 하는 단말.
13. 기지국에 있어서,
    송수신부; 및
    랜덤 액세스 프리앰블을 단말로부터 수신하고, 상기 랜덤 액세스 프리앰블에 대한 응답으로 업링크 그랜트를 포함하는 랜덤 액세스 응답을 상기 단말에게 전송하며, 상기 단말에 업링크 HARQ (hybrid automatic repeat request) 동작을 위해 비동기식 HARQ 동작을 사용하도록 설정되었으면, 상기 랜덤 액세스 응답에 기반하여 고정된 HARQ 프로세스 식별자가 사용된 메시지를 상기 단말로부터 수신하도록 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 고정된 HARQ 프로세스 식별자는 0으로 설정되고,
    상기 랜덤 액세스 응답의 상기 업링크 그랜트를 사용한 상기 메시지의 상향링크 전송과 관련된 상기 비동기식 HARQ 동작을 위해 PHICH (physical HARQ indicator channel)이 사용되지 않는 것을 특징으로 하는 기지국.
14. 제13항에 있어서,
    상기 기지국은 상기 HARQ 프로세스 식별자가 0이고, NDI (new data indicator)를 포함하는 PDCCH (physical downlink control channel)을 상기 단말에게 전송하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 기지국.
15. 제14항에 있어서,
    상기 PDCCH에 포함된 상기 HARQ 프로세스 식별자 및 상기 NDI에 기반하여 상기 메시지가 상기 기지국에서 성공적으로 수신되었는지 여부가 판단되는 것을 특징으로 하는 기지국.
16. 제15항에 있어서,
    상기 메시지가 상기 기지국에서 성공적으로 수신되지 않았으면, 상기 고정된 HARQ 프로세스 식별자와 함께 상기 메시지를 상기 단말로부터 재수신 하는 것을 특징으로 하는 기지국.

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