KR20230046775A - 랜덤액세스 제어 장치 및 랜덤액세스 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 기존 대비 시그널링 개수를 줄여 간소화하되 적응적으로 동작함으로써, 랜덤액세스 절차로 인한 초기 접속 지연 및 제어 채널 부하를 최대한 감소시키며 랜덤액세스 성공률도 높일 수 있는 랜덤액세스 제어 장치 및 랜덤액세스 제어 방법을 제시하고 있다.

Description

랜덤액세스 제어 장치 및 랜덤액세스 제어 방법{CONTROL DEVICE AND CONTROL METHOD FOR RANDOM ACCESS}

본 발명은, 단말 및 기지국 간의 연결 설정을 위한 랜덤액세스(Random Access) 절차에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 랜덤액세스 절차로 인한 초기 접속 지연 및 제어 채널 부하를 감소시킬 수 있는 기술에 관한 것이다.

NR(New Radio, 5G) 규격만으로 서비스 상용화가 어려운 상황에서 초기 NR 투자 비용 과다 및 NR 독자적인 상용 서비스 제공 불가를 고려하여, 많은 통신 사업자들이 기존 상용화된 E-UTRA 기술과 NR 기술을 연동하는 다양한 서비스 기술을 제공하고 있으며, 향후에도 LTE(E-UTRA) 및 5G(NR) 액세스망이 공존할 것으로 예상된다.

한편, LTE 및 5G에서 단말은 초기 데이터 전송을 위해 액세스망에 접속하여 연결을 설정하는 랜덤액세스(Random Access, RA) 절차를 수행하게 되며, LTE 및 5G에서 제공하는 랜덤액세스 절차는 4 단계(4 Step)의 진행 과정으로 정의되고 있다.

간단히 4 Step의 랜덤액세스 절차를 설명하면, 첫 번째 단계에서 단말은 여러 개의 랜덤액세스 채널들(예: Physical Random Access Channel, PRACH) 중에 무작위로 채널을 선택하여 랜덤액세스 프리앰블(Preamble)을 전송한다.

두 번째 단계에서 기지국은 랜덤액세스 프리앰블(Preamble) 수신을 통해 단말과의 타이밍(timing)을 추정하여 타이밍 조절 정보(timing advance)를 포함하는 랜덤액세스 응답 메시지(Random Access Response)를 전송한다.

세 번째 단계에서 단말은 전송하고자 하는 데이터 크기의 정보 등을 기지국에 전달하는 메시지를 전송한다.

네 번째 단계에서 기지국은 단말에 대한 상향링크 동기화 및 자원 할당에 성공하면 경쟁이 해소되었음(contention-resolution)을 나타내는 메시지를 전송하여, 동일한 랜덤액세스 자원을 사용하여 RA를 시도하려는 단말에 의한 경쟁을 해소하게 된다.

이상 설명한 바와 같이, LTE 및 5G에서 제공하는 현재의 랜덤액세스 절차는 단말 및 기지국 간에 송수신되는 시그널링이 총 4 Step으로 정의되므로, 단말이 액세스망에 접속하기 위해서는 최소한 4개의 메시지 송수신에 따른 소요 시간 만큼 지연이 발생할 수 밖에 없고 그 만큼의 제어 채널 부하를 발생시킬 수 밖에 없는 한계점을 갖는다.

이에, 본 발명에서는, 전술한 기존 랜덤액세스 절차가 가지는 한계점을 감안하여, 랜덤액세스 절차로 인한 초기 접속 지연 및 제어 채널 부하를 최대한 감소시킬 수 있는 새로운 방식의 랜덤액세스 절차를 제안하고자 한다.

본 발명은 상기한 사정을 감안하여 창출된 것으로서, 본 발명에서 해결하려는 과제는, 단말이 액세스망에 접속하기 위한 랜덤액세스 절차에 있어, 랜덤액세스 절차로 인한 초기 접속의 지연 및 제어 채널의 부하를 감소시키는데 있다.

상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 랜덤액세스 제어 장치는, 랜덤액세스 절차에서 단말이 기지국으로 전송하도록 정의된 2 이상의 메시지를 동시에 전송하는 메시지전송부; 및 상기 기지국으로부터 상기 동시 전송한 2 이상의 메시지에 대하여 회신되는 응답을 근거로, 상기 랜덤액세스 절차를 종료하거나 추가 메시지를 전송하여 랜덤액세스 절차를 진행하는 제어부를 포함한다.

구체적으로, 상기 2 이상의 메시지는, 랜덤액세스 절차를 개시하는 랜덤액세스 프리앰블의 제1 메시지와, 정보 전달의 제3 메시지를 포함할 수 있다.

구체적으로, 상기 메시지전송부는, 상기 기지국의 신호를 측정한 신호 수신세기가 기 정의된 임계값 이상인 경우, 상기 2 이상의 메시지를 동시 전송하는 특정 랜덤액세스 절차로 동작할 수 있다.

구체적으로, 상기 메시지전송부는, 상기 신호 수신세기가 상기 임계값 이상이 아닌 경우, 상기 2 이상의 메시지 각각을 정의된 순서에 따라 전송하는 일반 랜덤액세스 절차로 동작할 수 있다.

구체적으로, 상기 회신되는 응답에는, 랜덤액세스 절차에서 상기 2 이상의 메시지 각각에 대하여 기지국이 회신하도록 정의된 랜덤액세스 응답의 제2 메시지와, 랜덤액세스 결과의 제4 메시지가 포함될 수 있다

구체적으로, 상기 회신되는 응답에는, 상기 기지국에서 상기 제3 메시지의 수신 처리에 실패한 경우 상기 실패에 대한 정보 및 상기 제1 메시지에 대하여 응답되는 제2 메시지가 포함되며, 상기 제어부는, 상기 응답에서 상기 실패에 대한 정보 인지 시, 상기 제3 메시지를 상기 추가 메시지로서 전송하게 할 수 있다.

구체적으로, 상기 2 이상의 메시지를 동시 전송하는 전송 횟수 최대치가 기 정의되며; 상기 제어부는, 상기 2 이상의 메시지를 동시 전송한 후 기지국에서의 상기 제1 메시지 수신 실패로 인해 증가되는 랜덤액세스 프리앰블 전송 횟수가 상기 전송 횟수 최대치 보다 커지는 경우, 상기 메시지전송부에서 상기 2 이상의 메시지 각각을 정의된 순서에 따라 전송하는 일반 랜덤액세스 절차로 동작하도록 제어할 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 단말에서 수행되는 랜덤액세스 제어 방법은, 랜덤액세스 절차에서 단말이 기지국으로 전송하도록 정의된 2 이상의 메시지를 동시에 전송하는 메시지전송단계; 및 상기 기지국으로부터 상기 동시 전송한 2 이상의 메시지에 대하여 회신되는 응답을 근거로, 상기 랜덤액세스 절차를 종료하거나 추가 메시지를 전송하여 랜덤액세스 절차를 진행하는 제어단계를 포함한다.

구체적으로, 상기 2 이상의 메시지는, 랜덤액세스 절차를 개시하는 랜덤액세스 프리앰블의 제1 메시지와, 정보 전달의 제3 메시지를 포함할 수 있다.

구체적으로, 상기 회신되는 응답에는, 랜덤액세스 절차에서 상기 2 이상의 메시지 각각에 대하여 기지국이 회신하도록 정의된 랜덤액세스 응답의 제2 메시지와, 랜덤액세스 결과의 제4 메시지가 포함될 수 있다.

구체적으로, 상기 회신되는 응답에는, 상기 기지국에서 상기 제3 메시지의 수신 처리에 실패한 경우 상기 실패에 대한 정보 및 상기 제1 메시지에 대하여 응답되는 제2 메시지가 포함되며, 상기 제어단계는, 상기 응답에서 상기 실패에 대한 정보 인지 시, 상기 제3 메시지를 상기 추가 메시지로서 전송하게 할 수 있다.

구체적으로, 상기 2 이상의 메시지를 동시 전송하는 전송 횟수 최대치가 기 정의되며; 상기 2 이상의 메시지를 동시 전송한 후 기지국에서의 상기 제1 메시지 수신 실패로 인해 증가되는 랜덤액세스 프리앰블 전송 횟수가 상기 전송 횟수 최대치 보다 커지는 경우, 상기 2 이상의 메시지 각각을 정의된 순서에 따라 전송하는 일반 랜덤액세스 절차로 동작 전환하는 단계를 더 포함할 수 있다.

이에, 본 발명의 랜덤액세스 제어 장치 및 랜덤액세스 제어 방법에 따르면, 기존 대비 시그널링 개수를 줄여 간소화하되 적응적으로 동작하는 새로운 방식의 랜덤액세스 절차를 실현할 수 있다.

이로써, 본 발명에 따르면, 랜덤액세스 절차로 인한 초기 접속 지연 및 제어 채널 부하를 감소시키는 효과, 이와 더불어 랜덤액세스 성공률도 높일 수 있는 효과를 도출하고 있다.

도 1은 기존 랜덤액세스 절차를 시그널링 관점에서 보여주는 예시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 랜덤액세스 제어 장치의 구성을 보여주는 예시도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명에서 제안하는 방식에 따른 특정 랜덤액세스 절차를 시그널링 관점에서 보여주는 실시 예들이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 랜덤액세스 제어 방법이 진행되는 흐름을 보여주는 예시도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명한다.

본 발명은, 단말 및 기지국 간의 연결 설정을 위한 랜덤액세스(Random Access) 절차에 관한 것이다.

NR(New Radio, 5G) 규격만으로 서비스 상용화가 어려운 상황에서 초기 NR 투자 비용 과다 및 NR 독자적인 상용 서비스 제공 불가를 고려하여, 많은 통신 사업자들이 기존 상용화된 E-UTRA 기술과 NR 기술을 연동하는 다양한 서비스 기술을 제공하고 있으며, 향후에도 LTE(E-UTRA) 및 5G(NR) 액세스망이 공존할 것으로 예상된다.

한편, LTE 및 5G에서 단말은 초기 데이터 전송을 위해 액세스망에 접속하여 연결을 설정하는 랜덤액세스(Random Access, RA) 절차를 수행하게 되며, LTE 및 5G에서 제공하는 랜덤액세스 절차는 4 단계(4 Step)의 진행 과정으로 정의되고 있다.

도 1은 LTE 및 5G에서 제공하는 4 Step의 기존 랜덤액세스 절차를 시그널링 관점에서 보여주고 있다.

도 1을 참조하여 4 Step의 랜덤액세스 절차를 간단히 설명하면, 시스템 정보(System Information) 수신을 완료한 후 액세스망에 접속하려는 단말(10, UE)은, 첫 번째 단계에서 여러 개의 랜덤액세스 채널들(예: Physical Random Access Channel, PRACH) 중에 무작위로 채널을 선택하여 랜덤액세스 프리앰블(Preamble)을 전송한다(①, Msg 1).

이때, 랜덤액세스 프리앰블을 전송하는 단계(①)에서 여러 단말들이 동일한 PRACH를 무작위로 선택하여 랜덤액세스 프리앰블을 전송하면, 충돌이 발생하고 랜덤액세스 성능 열화가 발생할 수 있다.

두 번째 단계에서 기지국(20, 예: gNB)은 랜덤액세스 프리앰블(Preamble) 수신을 통해 단말(10)과의 타이밍(timing)을 추정하여 타이밍 조절 정보(timing advance)를 포함하는 랜덤액세스 응답 메시지(Random Access Response, RAR)를 전송한다(②, Msg 2).

세 번째 단계에서 단말(10)은 전송하고자 하는 데이터 크기 등 자원 할당에 필요한 정보를 기지국(20)에 전달하는 메시지를 전송한다(③, Msg 3).

네 번째 단계에서 기지국(20)은 단말(10)로부터의 정보를 근거로 단말(10)에 대한 상향링크 동기화 및 자원 할당에 성공하면 경쟁이 해소되었음(contention-resolution)을 나타내는 메시지를 전송하여(④, Msg 4), 동일한 랜덤액세스 자원을 사용하여 RA를 시도하려는 단말에 의한 경쟁을 해소하게 된다.

이상 설명한 바와 같이, LTE 및 5G에서 제공하는 현재 랜덤액세스 절차(이하, 4 Step 랜덤액세스 절차라 함)는 단말 및 기지국 간에 송수신되는 시그널링이 총 4 Step으로 정의된다.

즉, 기존의 일반적인 4 Step 랜덤액세스 절차에 따르면, 단말이 액세스망에 접속하기 위해서는 최소한 4개의 메시지 송수신에 따른 소요 시간 만큼 지연이 발생할 수 밖에 없고 그 만큼의 제어 채널 부하를 발생시킬 수 밖에 없는 한계점을 갖는 것이다.

이에, 본 발명에서는, 전술한 기존의 4 Step 랜덤액세스 절차가 가지는 한계점을 감안하여, 랜덤액세스 절차로 인한 초기 접속 지연 및 제어 채널 부하를 최대한 감소시킬 수 있는 새로운 방식의 랜덤액세스 절차(이하, 특정 랜덤액세스 절차)를 실현하고자 한다.

구체적으로 본 발명에서는, 본 발명에서 제안하는 새로운 방식의 특정 랜덤액세스 절차를, 랜덤액세스 제어 장치를 통해 실현하고자 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 랜덤액세스 제어 장치의 구성을 보여주고 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 랜덤액세스 제어 장치(100)는, 메시지전송부(110), 제어부(120)를 포함할 수 있다.

구체적인 설명에 앞서, 본 발명의 랜덤액세스 제어 장치(100)는 단말 즉 LTE/5G의 단말(UE)에 구현되거나 LTE/5G 단말(UE)일 수 있다.

이러한 랜덤액세스 제어 장치(100)의 구성 전체 내지는 적어도 일부는 하드웨어 모듈 형태 또는 소프트웨어 모듈 형태로 구현되거나, 하드웨어 모듈과 소프트웨어 모듈이 조합된 형태로도 구현될 수 있다.

여기서, 소프트웨어 모듈이란, 예컨대, 랜덤액세스 제어 장치(100) 내에서 연산을 제어하는 프로세서에 의해 실행되는 명령어로 이해될 수 있으며, 이러한 명령어는 랜덤액세스 제어 장치(100) 내 메모리에 탑재된 형태를 가질 수 있을 것이다.

결국, 본 발명의 실시 예에 따른 랜덤액세스 제어 장치(100)는 전술한 구성을 통해, 본 발명에서 제안하는 새로운 방안 즉 기존 대비 시그널링 개수를 줄여 간소화하되 적응적으로 동작하는 새로운 방식의 특정 랜덤액세스 절차를 실현하며, 이하에서는 이를 실현하기 위한 랜덤액세스 제어 장치(100) 내 각 구성에 대해 보다 구체적으로 설명하기로 한다.

이하 구체적인 설명에서는, 설명의 편의를 위해, 도 1을 참조하여 5G UE(10) 측에 구현된 랜덤액세스 제어 장치(100)의 관점에서 설명하도록 하겠다.

메시지전송부(110)는, 랜덤액세스 절차에서 단말이 기지국으로 전송하도록 정의된 2 이상의 메시지를 동시에 전송하는 기능을 담당한다.

즉, 메시지전송부(110)는, 랜덤액세스 절차에서 단말(10)이 기지국(20, gNB)으로 전송하도록 정의된 여러 단계의 각 메시지 중, 적어도 2 이상의 메시지를 동시에 전송할 수 있다.

구체적인 일 실시 예로서, 동시에 전송하는 2 이상의 메시지는, 랜덤액세스 절차를 개시하는 랜덤액세스 프리앰블의 제1 메시지와, 정보 전달의 제3 메시지를 포함할 수 있다.

다시 말해, 메시지전송부(110)는, 랜덤액세스 절차에서 단말이 기지국(20, gNB)으로 전송하도록 정의된 2 이상의 메시지, 즉 랜덤액세스 프리앰블(Preamble)을 전송하는 하는 제1 메시지(기존 Msg 1) 및 정보 전달의 제3 메시지(기존 Msg 3)를 기지국(20, gNB)로 동시에 전송할 수 있다.

보다 구체적으로, 단말(10)은 초기 데이터 전송을 위해 액세스망에 접속하여 연결을 설정하는 랜덤액세스(Random Access, RA) 절차를 수행하게 되며, 이때 메시지전송부(110)는, 단말(10)에서 무작위로 선택한 PRACH를 이용하여 상향링크 동기를 위한 랜덤액세스 프리앰블을 전송하는 제1 메시지와, 단말(10)에서 UL_SCH(예: PUSCH)를 이용하여 단말(10) 자신의 식별자 정보 및 전송하고자 하는 데이터 크기의 정보 등을 전달하는 제 3 메시지를 동시에 전송할 수 있다.

이때, 제1 메시지는 기존의 일반적인 4 Step 랜덤액세스 절차에서 Msg 1의 기능에 해당하며, 제3 메시지는 기존의 일반적인 4 Step 랜덤액세스 절차에서 Msg 3의 기능에 해당한다.

이렇듯, 본 발명에서는, 랜덤액세스 절차에서 단말(10)이 기지국(20, gNB)으로 전송하도록 정의된 여러 단계의 각 메시지 중, 2 이상의 메시지(예: PRACH를 이용하는 제1 메시지(기존 Msg 1), PUSCH를 이용하는 제3 메시지(기존 Msg 3))를 동시에 전송하는 형태의 "동시 전송 메시지"를 정의하고 있다.

이하 설명에서는, 2 이상의 메시지를 동시에 전송하는 형태의 "동시 전송 메시지"를 Message A(Msg A)로 지칭하며, Msg A에 포함되어 랜덤액세스 프리앰블(Preamble)를 전송하는 기존 Msg 1 기능의 제1 메시지를 Msg A_PRACH, Msg A에 포함되어 정보를 전달하는 기존 Msg 3 기능의 제3 메시지를 Msg A_PUSCH로 정의하여 설명하겠다.

더 나아가, 본 발명에서는, 발명에서 제안하는 방식의 특정 랜덤액세스 절차 및 기존의 일반적인 4 Step 랜덤액세스 절차를, 무선환경에 따라 선택적으로 동작함으로써, 랜덤액세스 성공률을 더욱 높이고자 한다.

이에, 메시지전송부(110)는, 단말(10)에서 기지국(20, gNB)의 신호를 측정한 신호 수신세기(Reference Signal Received Power, RSRP)가 기 정의된 임계값 이상인 경우, 전술한 2 이상의 메시지 즉 Msg A(Msg A_PRACH + Msg A_PUSCH)를 전송하는 본 발명의 특정 랜덤액세스 절차로 동작할 수 있다.

물론, 메시지전송부(110)는, 단말(10)에서 기지국(20, gNB)의 신호를 측정한 신호 수신세기(RSRP)가 임계값 이상이 아닌 경우, 전술한 2 이상의 메시지 각각을 정의된 순서에 따라 전송하는 일반 랜덤액세스 절차 즉 기존의 일반적인 4 Step 랜덤액세스 절차로 동작할 수 있다.

제어부(120)는, 기지국(20, gNB)으로부터 상기 동시 전송한 2 이상의 메시지 즉 Msg A(Msg A_PRACH + Msg A_PUSCH)에 대하여 회신되는 응답을 근거로, 상기 랜덤액세스 절차를 종료하거나 추가 메시지를 전송하여 랜덤액세스 절차를 진행하는 기능을 담당한다.

즉, 제어부(120)는, 단말(10)의 랜덤액세스 절차를 수행을 위해 메시지전송부(110)에서 Msg A(Msg A_PRACH + Msg A_PUSCH)를 전송한 이후, 이에 대하여 회신되는 응답을 근거로 그 이후의 랜덤액세스 절차를 제어하는 것이다.

본 발명에서는, 전술과 같이 2 이상의 메시지(예: PRACH를 이용하는 제1 메시지(기존 Msg 1), PUSCH를 이용하는 제3 메시지(기존 Msg 3))를 동시에 전송하는 Msg A(Msg A_PRACH + Msg A_PUSCH)를 정의하므로, 이에 대한 응답 역시 정의하고 있다.

구체적인 일 실시 예로서, 본 발명에서 정의하는 응답에는, 랜덤액세스 절차에서 전술의 동시 전송한 2 이상의 메시지(제1 메시지(기존 Msg 1)와 제3 메시지(기존 Msg 3)) 각각에 대하여 기지국이 회신하도록 정의된 랜덤액세스 응답의 제2 메시지와, 랜덤액세스 결과의 제4 메시지가 포함될 수 있다.

이때, 제2 메시지는 기존의 일반적인 4 Step 랜덤액세스 절차에서 Random Access Response(RAR) 기능의 Msg 2에 해당하며, 제4 메시지는 기존의 일반적인 4 Step 랜덤액세스 절차에서 랜덤액세스 결과로서의 Contention Resolution을 전달하는 기능의 Msg 4에 해당한다.

이렇듯, 본 발명에서는, 랜덤액세스 절차에서 기지국(20, gNB)이 단말(10)로 회신하도록 정의된 여러 메시지(예: 제2 메시지(기존 Msg 2), 제4 메시지(기존 Msg 4))를 동시에 회신하는 형태의 "동시 응답 메시지"를 정의하고 있다.

이하 설명에서는, 여러 메시지(예: 제2 메시지(기존 Msg 2), 제4 메시지(기존 Msg 4))를 동시에 회신하는 형태의 "동시 응답 메시지"를 Message B(Msg B)로 지칭하며, Msg B에 포함되어 RAR를 전송하는 기존 Msg 2 기능의 제2 메시지를 RAR으로 지칭하고, Msg B에 포함되어 Contention Resolution을 전달하는 기존 Msg 4 기능의 제4 메시지를 Contention Resolution로 지칭하여 설명하겠다.

한편, 기지국(20, gNB)에서는, Msg A(Msg A_PRACH + Msg A_PUSCH)를 수신하고(Msg A_PRACH 수신 성공) Msg A의 Msg A_PUSCH 수신 처리 즉 디코딩(Decoding) 및 정보 획득에 성공하면 그 정보를 근거로 상향링크 동기화 및 자원 할당을 수행할 수 있다.

이에, 본 발명에 따르면, 기지국(20, gNB)에서 Msg A(Msg A_PRACH + Msg A_PUSCH)를 수신하고 Msg A의 Msg A_PUSCH Decoding에도 성공하면 그에 따른 Msg B(RAR + Contention Resolution)를 회신하도록 정의하며, 이때 제2 메시지 즉 RAR에 Msg A_PUSCH Decoding 성공에 따른 정보를 포함(예: success RAR)시켜 회신하도록 정의할 수 있다.

한편, 본 발명에 따르면, 기지국(20, gNB)에서 Msg A(Msg A_PRACH + Msg A_PUSCH)를 수신하였으나 Msg A의 Msg A_PUSCH Decoding에 실패하면 Msg A_PUSCH Decoding 실패에 대한 정보 및 제2 메시지 즉 RAR 만이 포함되는 Msg B(fallback RAR)를 회신하도록 정의할 수 있다.

다시 제어부(120)에 대하여 설명하면, 제어부(120)는, 기지국(20, gNB)으로부터 Msg A(Msg A_PRACH + Msg A_PUSCH)에 대하여 회신되는 응답 즉 Msg B를 근거로, Msg B(success RAR + Contention Resolution)인 경우 단말(10) 자신에 대한 상향링크 동기화 및 자원 할당의 성공을 판단한 후 금번 랜덤액세스 절차, 즉 본 발명의 특정 랜덤액세스 절차를 종료할 수 있다.

이렇게 되면, 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 특정 랜덤액세스 절차에 따르면, 단말(10, UE) 측에서 전송하는 Msg A(Msg A_PRACH + Msg A_PUSCH) 및 기지국(20, gNB) 측에서 회신하는 Msg B(RAR + Contention Resolution)로서 최대 2개(2 Step)까지 시그널링의 개수를 줄일 수 있다.

한편, 제어부(120)는, 기지국(20, gNB)으로부터 Msg A(Msg A_PRACH + Msg A_PUSCH)에 대하여 회신되는 응답 즉 Msg B를 근거로, Msg B(fallback RAR)인 경우 Msg A_PUSCH Decoding 실패를 인지하고, 자원 할당 등에 필요한 정보 전달의 제3 메시지 즉 Msg A_PUSCH(기존 Msg 3 기능)를 추가 메시지로서 기지국(20, gNB)에 전송하게 하여, 금번 랜덤액세스 절차의 진행을 본 발명의 특정 랜덤액세스 절차에서 기존의 4 Step 랜덤액세스 절차로 동작 전환할 수 있다.

이렇게 되면, 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 특정 랜덤액세스 절차에 따르면, 단말(10, UE) 측에서 Msg A(Msg A_PRACH + Msg A_PUSCH)를 전송하더라도 상황에 따라 즉시 기존의 4 Step 랜덤액세스 절차로 동작 전환함으로써, 비록 시그널링의 개수를 줄이지는 못하더라도 적응적 동작 전환을 통해 랜덤액세스 성공률을 높일 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에서는, 기존 4 Step 랜덤액세스 절차에서 상향링크로 전송하는 Msg 1,3을 동시에 전송하는 Msg A(Msg A_PRACH + Msg A_PUSCH) 및, 기존 4 Step 랜덤액세스 절차에서 하향링크로 회신하는 Msg 2,4를 동시에 회신하는 Msg B(success RAR + Contention Resolution 또는 fallback RAR)를 정의함으로써, 기존 4 Step 대비 최대 2 Step 까지 시그널링 개수를 줄일 수 있는 새로운 방식의 특정 랜덤액세스 절차를 실현할 수 있다.

이로써, 본 발명에 따르면, 기존의 4 Step 랜덤액세스 절차가 가지는 한계점을 해소하고, 기존 랜덤액세스 절차로 인한 초기 접속 지연 및 제어 채널 부하를 최대한 감소시킬 수 있다.

더 나아가, 본 발명에서는, 전술의 2 이상의 메시지를 동시 전송하는 전송 횟수 최대치(이하, Msg A 전송 MAX)를 기 정의하고, 이를 근거로 본 발명의 특정 랜덤액세스 절차에서 기존의 4 Step 랜덤액세스 절차로의 동작 전환을 추가 제어함으로써, 랜덤액세스 성공률을 더욱 높이고자 한다.

구체적으로, 랜덤액세스 절차에서는, 단말이 랜덤액세스 프리앰블(Msg 1)을 전송한 후 정의된 수신 대기시간이 경과하도록 RAR(Msg 2)이 회신되지 않으면, 랜덤액세스 프리앰블(Msg 1)을 다시 전송하도록 정의하고 있다.

이와 마찬가지로, 본 발명의 특정 랜덤액세스 절차에서는, 단말(10) 측에서 Msg A(Msg A_PRACH + Msg A_PUSCH)를 전송한 후 정의된 Msg B 수신 대기시간(예: msgB-ResponseWindow)이 경과하도록 Msg B가 회신되지 않으면, 랜덤액세스 프리앰블의 전송 횟수를 1 증가시키고 Msg A(Msg A_PRACH + Msg A_PUSCH)를 다시 전송하도록 정의할 수 있다.

이와 관련하여, 제어부(120)는, 2 이상의 메시지 즉 Msg A(Msg A_PRACH + Msg A_PUSCH)를 전송한 후 기지국(20, gNB)에서의 제1 메시지 수신 실패 즉 Msg A의 Msg A_PRACH 수신 실패로 인해 Msg B 수신 대기시간(예: msgB-ResponseWindow)이 경과하도록 Msg B가 회신되지 않으면 랜덤액세스 프리앰블의 전송 횟수를 1 증가시키되, 랜덤액세스 프리앰블의 전송 횟수가 기 정의된 Msg A 전송 MAX 보다 큰지 확인한다.

이에, 제어부(120)는, 랜덤액세스 프리앰블의 전송 횟수가 기 정의된 Msg A 전송 MAX 보다 커지는 경우, 금번 랜덤액세스 절차의 진행을 중단하고 메시지전송부(110)에서 전술한 2 이상의 메시지 각각을 정의된 순서에 따라 전송하는 일반 랜덤액세스 절차 즉 기존의 4 Step 랜덤액세스 절차로 동작하도록 제어할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에서는, 기존 4 Step 대비 최대 2 Step 까지 시그널링 개수를 줄여 간소화하되 무선환경에 따라 적응적으로 선택/전환 동작할 수 있는 새로운 방식의 특정 랜덤액세스 절차를 실현할 수 있다.

이로써, 본 발명에 따르면, 랜덤액세스 절차로 인한 초기 접속 지연 및 제어 채널 부하를 감소시키는 효과, 이와 더불어 랜덤액세스 성공률도 높일 수 있는 효과를 도출하고 있다.

한편, 전술에서는 본 발명에서 제안하는 특정 랜덤액세스 절차를, 경쟁 기반 랜덤액세스 절차를 기준으로 구체적 실시 예를 설명하였으나 이는 일 실시 예일 뿐이며, 비경쟁 기반 랜덤액세스 절차에도 상향링크로 전송하는 메시지 및 이에 대해 회신되는 응답에도 그 시그널링 개수를 줄이는 방식으로 적용 가능할 것이다.

이하에서는, 도 5를 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 랜덤액세스 제어 방법에 대해 구체적으로 설명하겠다.

본 발명에 따른 랜덤액세스 제어 방법은 전술에서 구체적으로 설명한 본 발명의 특정 랜덤액세스 절차를 실현하는 제어 방법이며, 이하 설명에서는 설명의 편의를 위해 그 수행 주체로서 본 발명의 랜덤액세스 제어 장치(100)가 구현된 단말(10)을 언급하여 설명하겠다.

본 발명의 따른 랜덤액세스 제어 방법에 따르면 단말(10)은, 기지국(20, gNB)의 신호를 측정한 신호 수신세기(RSRP)가 기 정의된 임계값 이상인지 판단하고(S10), 신호 수신세기(RSRP)가 임계값 이상이면(S10 Yes) 본 발명의 특정 랜덤액세스 절차(이하, 2 Step RA 절차)로 동작할 수 있고(S20), 신호 수신세기(RSRP)가 임계값 이상이 아닌 경우(S10 No) 기존의 일반적인 4 Step RA 절차로 동작할 수 있다(S130).

본 발명의 따른 랜덤액세스 제어 방법에 따르면 단말(10)은, 본 발명의 2 Step 랜덤액세스 절차로 동작하는 경우, 랜덤액세스(Random Access, RA) 절차 수행을 위해 Msg A(Msg A_PRACH + Msg A_PUSCH)를 기지국(20, gNB)으로 전송한다(S20).

기지국(20, gNB)에서는, Msg A(Msg A_PRACH + Msg A_PUSCH)를 수신하고(Msg A_PRACH 수신 성공, S30 Yes) Msg A의 Msg A_PUSCH 디코딩(Decoding) 및 정보 획득에 성공하면(S40 Yes) 그 정보를 근거로 상향링크 동기화 및 자원 할당을 수행할 수 있다.

이에, 본 발명에 따르면, 기지국(20, gNB)에서 Msg A(Msg A_PRACH + Msg A_PUSCH)를 수신하고 Msg A의 Msg A_PUSCH Decoding에도 성공하면(S30 Yes, S40 Yes) 그에 따른 Msg B(RAR + Contention Resolution)를 회신하도록 정의하며, 이때 제2 메시지 즉 RAR에 Msg A_PUSCH Decoding 성공에 따른 정보를 포함(예: success RAR)시켜 회신하도록 정의할 수 있다(S50).

한편, 본 발명에 따르면, 기지국(20, gNB)에서 Msg A(Msg A_PRACH + Msg A_PUSCH)를 수신하였으나 Msg A의 Msg A_PUSCH Decoding에 실패하면(S30 Yes, S40 No) Msg A_PUSCH Decoding 실패에 대한 정보 및 제2 메시지 즉 RAR 만이 포함되는 Msg B(fallback RAR)를 회신하도록 정의할 수 있다(S80).

본 발명의 따른 랜덤액세스 제어 방법에 따르면 단말(10)은, S20단계에서 Msg A(Msg A_PRACH + Msg A_PUSCH)를 전송한 후 기지국(20, gNB)으로부터 Msg B(success RAR + Contention Resolution)가 회신되는 경우(S50), 단말(10) 자신에 대한 상향링크 동기화 및 자원 할당의 성공을 판단한 후(S60 Yes) 금번 RA 절차, 즉 본 발명의 2 Step RA 절차를 종료할 수 있다(S70).

이렇게 되면, 본 발명에서는, 단말(10) 측에서 전송하는 Msg A(Msg A_PRACH + Msg A_PUSCH) 및 기지국(20, gNB) 측에서 회신하는 Msg B(RAR + Contention Resolution)로서 최대 2개(2 Step)까지 RA 시그널링의 개수를 줄일 수 있다.

한편, 본 발명의 따른 랜덤액세스 제어 방법에 따르면 단말(10)은, S20단계에서 Msg A(Msg A_PRACH + Msg A_PUSCH)를 전송한 후 기지국(20, gNB)으로부터 Msg B(fallback RAR)가 회신되는 경우(S80), Msg A_PUSCH Decoding 실패를 인지하고 자원 할당 등에 필요한 정보 전달의 제3 메시지 즉 Msg A_PUSCH(기존 Msg 3 기능)를 추가 메시지로서 기지국(20, gNB)에 전송하여, 금번 RA 절차의 진행을 본 발명의 2 Step RA 절차에서 기존의 4 Step RA 절차로 동작 전환할 수 있다(S90).

이렇게 되면, 본 발명에서는, 단말(10) 측에서 Msg A(Msg A_PRACH + Msg A_PUSCH)를 전송하더라도 상황에 따라 즉시 기존의 4 Step RA 절차로 동작 전환함으로써, 비록 RA 시그널링의 개수를 줄이지는 못하더라도 적응적 동작 전환을 통해 RA 성공률을 높일 수 있다.

한편, 본 발명의 따른 랜덤액세스 제어 방법에 따르면 단말(10)은, S20단계에서 Msg A(Msg A_PRACH + Msg A_PUSCH)를 전송한 후 기 정의된 Msg B 수신 대기시간(예: msgB-ResponseWindow)이 경과하도록 Msg B가 회신되지 않으면(S30 No, S100), 랜덤액세스 프리앰블의 전송 횟수를 1 증가시키되(S110), 랜덤액세스 프리앰블의 전송 횟수가 기 정의된 Msg A 전송 MAX 보다 큰지 확인한다(S120).

이에, 본 발명의 따른 랜덤액세스 제어 방법에 따르면 단말(10)은, 랜덤액세스 프리앰블의 전송 횟수가 Msg A 전송 MAX 보다 커지는 경우(S120 Yes), 금번 RA 절차의 진행을 중단하고 기존의 4 Step RA 절차로 동작 전환할 수 있다(S130).

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에서는, 기존 4 Step 랜덤액세스 절차에서 상향링크로 전송하는 Msg 1,3을 동시에 전송하는 Msg A(Msg A_PRACH + Msg A_PUSCH) 및, 기존 4 Step 랜덤액세스 절차에서 하향링크로 회신하는 Msg 2,4를 동시에 회신하는 Msg B(success RAR + Contention Resolution 또는 fallback RAR)를 정의함으로써, 기존 4 Step 대비 최대 2 Step 까지 시그널링 개수를 줄일 수 있는 새로운 방식의 2 Step 랜덤액세스 절차를 실현할 수 있다.

이로써, 본 발명에 따르면, 기존의 4 Step 랜덤액세스 절차가 가지는 한계점을 해소하고, 기존 랜덤액세스 절차로 인한 초기 접속 지연 및 제어 채널 부하를 최대한 감소시킬 수 있다.

더 나아가, 본 발명에 따르면, 발명에서 제안하는 2 Step 랜덤액세스 절차 및 기존의 4 Step 랜덤액세스 절차를, 무선환경에 따라 적응적으로 선택/전환 동작함으로써, 랜덤액세스 성공률을 높일 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 랜덤액세스 제어 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.

지금까지 본 발명을 바람직한 실시 예를 참조하여 상세히 설명하였지만, 본 발명이 상기한 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 또는 수정이 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 사상이 미친다 할 것이다.

본 발명에 따른 랜덤액세스 제어 장치 및 랜덤액세스 제어 방법에 따르면, 기존 대비 시그널링 개수를 줄여 간소화하되 적응적으로 동작하는 새로운 방식의 랜덤액세스 절차를 실현해낸다는 점에서, 기존 기술의 한계를 뛰어 넘음에 따라 관련 기술에 대한 이용만이 아닌 적용되는 장치의 시판 또는 영업의 가능성이 충분할 뿐만 아니라 현실적으로 명백하게 실시할 수 있는 정도이므로 산업상 이용가능성이 있는 발명이다.

10 : 단말
20 : 기지국
100 : 랜덤액세스 제어 장치
110 : 메시지전송부 120 : 제어부

Claims (8)

1. 랜덤액세스 절차에서 단말이 기지국으로 전송하도록 정의된 2 이상의 메시지를 동시에 전송하는 메시지전송부; 및
   상기 기지국으로부터 상기 동시 전송한 2 이상의 메시지에 대하여 회신되는 응답을 근거로, 상기 랜덤액세스 절차를 종료하거나 추가 메시지를 전송하여 랜덤액세스 절차를 진행하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 랜덤액세스 제어 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 2 이상의 메시지는,
   랜덤액세스 절차를 개시하는 랜덤액세스 프리앰블의 제1 메시지와, 정보 전달의 제3 메시지를 포함하는 것을 특징으로 하는 랜덤액세스 제어 장치.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 메시지전송부는,
   상기 기지국의 신호를 측정한 신호 수신세기가 기 정의된 임계값 이상인 경우, 상기 2 이상의 메시지를 동시 전송하는 특정 랜덤액세스 절차로 동작하는 것을 특징으로 하는 랜덤액세스 제어 장치.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 메시지전송부는,
   상기 신호 수신세기가 상기 임계값 이상이 아닌 경우, 상기 2 이상의 메시지 각각을 정의된 순서에 따라 전송하는 일반 랜덤액세스 절차로 동작하는 것을 특징으로 하는 랜덤액세스 제어 장치.
5. 제 2 항에 있어서,
   상기 회신되는 응답에는,
   랜덤액세스 절차에서 상기 2 이상의 메시지 각각에 대하여 기지국이 회신하도록 정의된 랜덤액세스 응답의 제2 메시지와, 랜덤액세스 결과의 제4 메시지가 포함되는 것을 특징으로 하는 랜덤액세스 제어 장치.
6. 제 2 항에 있어서,
   상기 회신되는 응답에는,
   상기 기지국에서 상기 제3 메시지의 수신 처리에 실패한 경우 상기 실패에 대한 정보 및 상기 제1 메시지에 대하여 응답되는 제2 메시지가 포함되며,
   상기 제어부는,
   상기 응답에서 상기 실패에 대한 정보 인지 시, 상기 제3 메시지를 상기 추가 메시지로서 전송하게 하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 랜덤액세스 제어 장치.
7. 제 2 항에 있어서,
   상기 2 이상의 메시지를 동시 전송하는 전송 횟수 최대치가 기 정의되며;
   상기 제어부는,
   상기 2 이상의 메시지를 동시 전송한 후 기지국에서의 상기 제1 메시지 수신 실패로 인해 증가되는 랜덤액세스 프리앰블 전송 횟수가 상기 전송 횟수 최대치 보다 커지는 경우,
   상기 메시지전송부에서 상기 2 이상의 메시지 각각을 정의된 순서에 따라 전송하는 일반 랜덤액세스 절차로 동작하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 랜덤액세스 제어 장치.
8. 단말에서 수행되는 랜덤액세스 제어 방법에 있어서,
   랜덤액세스 절차에서 단말이 기지국으로 전송하도록 정의된 2 이상의 메시지를 동시에 전송하는 메시지전송단계; 및
   상기 기지국으로부터 상기 동시 전송한 2 이상의 메시지에 대하여 회신되는 응답을 근거로, 상기 랜덤액세스 절차를 종료하거나 추가 메시지를 전송하여 랜덤액세스 절차를 진행하는 제어단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 랜덤액세스 제어 방법.

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