KR101653410B1

KR101653410B1 - 이동 통신 시스템에서 경쟁 기반 액세스의 데이터 송수신 방법 및 장치

Info

Publication number: KR101653410B1
Application number: KR1020100002408A
Authority: KR
Inventors: 김상범; 김성훈; 정정수
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2010-01-11
Filing date: 2010-01-11
Publication date: 2016-09-02
Also published as: US20120320760A1; WO2011084034A3; KR20110082437A; WO2011084034A2; US9030942B2

Abstract

본 발명은 이동 통신 시스템에서 경쟁 기반의 데이터 송신 방법에 있어서, 상위 계층으로부터 전달된 데이터를 기지국으로 상기 경쟁 기반의 액세스 방법을 사용하여 전송할 수 있는지 여부를 결정하는 과정과; 상기 데이터를 상기 경쟁 기반의 액세스 방법으로 전송할 수 있는 경우, 상기 기지국으로부터 상기 경쟁 기반의 그랜트(Grant)를 획득하는 과정과; 상기 경쟁 기반의 그랜트가 획득되었다면, 미리 정해진 제1 마진(margin) 값을 상기 데이터를 전송하기 위해 요구되는 상향 링크 전력(Required_uplink_power)에 합산한 값과 단말기의 최대 송신 전력 값 중 작은 값을 송신 전력으로 결정하는 과정; 및 상기 결정된 송신 전력으로 상기 그랜트가 지시하는 자원을 통해 상기 데이터를 전송하는 과정을 포함하며; 상기 제1마진값은 상기 단말기가 상기 경쟁 기반 액세스 방법을 사용하여 상기 데이터를 전송할 때 발생할 충돌을 막기 위해서 단말기 별로 다르게 또는 구별되게 설정된 값임을 특징으로 한다.

Description

이동 통신 시스템에서 경쟁 기반 액세스의 데이터 송수신 방법 및 장치{DATA TRANSMISSION/RECEPTION METHOD AND APPARATUS FOR PERFORMING CONTENTION BASED ACCESS IN MOBILE TELECOMMUNICATION SYSTEM}

본 발명은 이동 통신 시스템에서 데이터를 송수신하기 위한 방법 및 장치에 관한 것으로, 특히, 이동 통신 시스템에서 경쟁 기반 (Contention based) 액세스 (Access)로 데이터를 송수신하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

차세대 이동 통신 시스템인 3GPP(3_rd Generation Partnership Project)의 LTE-A (Long Term Evolution-Advanced)는 2011년 표준 완료를 목표로 규격 작업이 진행 중이다. 기존의 고속 패킷 기반 통신보다 더 개선된 성능을 제공하기 위해, LTE-A에서는 여러 가지 방안이 논의되고 있다. 이러한 방안들 중 대표적으로 여러 주파수 밴드를 함께 이용하여 데이터를 전송하는 반송파 집적(Carrier Aggregation : CA) 기술이나, 단말기가 음영 지역에서 수신성능을 저장하여, 차후 기지국으로 하여금 서비스 영역 최적화에 이 저장정보를 이용할 수 있도록 하는 MDT (Minimization of Drive Test) 방안 등이 있다.

LTE-A 시스템을 위해, 경쟁 기반 액세스 방법은 서비스 요청(Service Request : SR) 부터 자원 할당까지의 시간을 단축하기 위해 많이 논의되고 있는 방법이다. 기존의 액세스 과정은 SR 트리거 (Trigger) 과정, 엑세스 (Access) 과정 과 자원할당 과정, 즉 그랜트 (grant)로 이루어져 있다. 그랜트란 단말기가 상향 링크를 통해 데이터를 전송하기 위해 사용할 무선 자원의 정보를 알려주는 것을 의미한다. 특정 단말기에서 전송해야 할 데이터가 발생하면, 먼저 해당 단말기는 SR를 트리거한다. 상기 SR가 트리거되면, 단말기는 물리 상향 제어 채널(Physical Uplink Control Channel : PUCCH)을 통해 기지국으로 서비스를 요청하기 위한 액세스를 시도한다. 서비스를 요청하기 위해 사용할 PUCCH가 없는 경우엔, 단말기는 랜덤 액세스(Random Access) 과정을 시도한다.

랜덤 액세스 과정은 경쟁 기반으로 총 4단계로 이루어진다. 충돌(Collision)이 감지되면, 단말기는 처음부터 랜덤 액세스 과정을 재수행해야 한다. 랜덤 액세스 과정이 마무리되면, 기지국은 단말기가 사용할 자원을 할당해준다. 할당된 자원에서는 해당 단말기 이외에 다른 단말기들이 데이터 전송을 위해 사용할 수 없다. 이와 같이 기존의 방법은 실제 자원을 할당 받을 때까지 많은 절차와 시간이 소요되는 문제점이 있다..

경쟁 기반 액세스 방법에서는 기존의 랜덤 액세스 방법에서 배타적인 자원할당을 위해 수행하는 액세스 과정을 생략하여, 자원할당까지 소요되는 시간을 줄인다. 기지국은 여유 있는 무선 자원을 지시하는 경쟁 기반 그랜트를 방송(broadcast)한다. 이럴 경우, 해당 무선 자원은 어떤 단말기들이나 경쟁을 통해 자신의 데이터를 전송하는데 사용될 수 있다.

따라서, 단말기는 기지국으로부터 방송되는 그랜트가 있는지 확인하고, 전송할 데이터가 발생하면, 해당 그랜트가 지시하는 무선 자원을 사용하여 데이터를 전송한다. 이와 같은 방법은 단말기가 데이터 전송에 필요한 자원을 확보하기 위해, 액세스하는 과정과 다른 단말기들에게는 배타적인 그랜트를 부여 받는 과정을 포함하고 있지 않다. 따라서, 랜덤 액세스 과정에 비해 SR 트리거에서 데이터 전송까지의 시간이 짧아지는 장점을 가지고 있다.

그러나, 경쟁 기반의 액세스 방법은 데이터 전송까지의 시간이 짧아지는 대신 경쟁 기반으로 인한 비효율성이 증가하는 단점이 생기게 된다. 예를 들어, 다수의 단말기가 동일한 그랜트를 부여 받아 데이터를 전송할 경우 충돌이 발생한다. 이러한 상황이 발생할 경우, 어떤 단말기도 해당 자원을 이용할 수 없는 상태가 된다. 따라서, 경쟁 기반 그랜트를 사용하려는 단말기의 수가 증가할수록 그 효율성이 떨어진다. 또 다른 문제점은 하이브리드 자동 재전송(Hybrid Automatic Repeat request : HARQ) 동작으로 인한 연속적인 충돌 발생이다. HARQ는 수신 측에서 패킷에 대한 수신 에러가 발생할 시, 송신측으로 하여금 패킷을 재전송하도록 하는 방법이다. 수신 에러가 발생하면 수 프레임 뒤에 기지국은 단말기로 무선 자원을 다시 할당하여 패킷을 재전송할 수 있도록 한다. 현재 이동 통신 시스템에서는 경쟁 기반 그랜트를 통해, 데이터를 송신할 때 충돌이 일어날 경우에도 기지국이 데이터 수신 에러의 원인을 정확히 파악하기 어려울 경우, 데이터 수신의 에러(error)를 충돌이 아닌 단순 패킷 수신 에러로 판단하여 HARQ 동작을 수행하게 된다. 이 때 기지국은 수 프레임 뒤에 동일한 주파수 위치의 자원을 다시 할당하기 때문에, 충돌을 일으켰던 다수의 단말기들에 의해 재전송된 데이터는 다시 충돌할 수 있게 된다. 따라서 이러한 연속적인 충돌 문제를 해결할 수 있는 방안이 요구된다.

본 발명은 이동 통신 시스템에서 경쟁 기반 액세스로 데이터를 송수신하기 위한 방법 및 장치를 제공한다.

본 발명은 이동 통신 시스템에서 경쟁 기반 액세스로 데이터를 송수신할 때, 하이브리드자동 재전송(HARQ) 동작으로 인한 연속적인 충돌을 방지하고, 수신 성공 확률을 개선 시키기 위한 방법 및 장치를 제공한다.

본 개시의 실시 예에 따른 방법은; 이동 통신 시스템에서 경쟁 기반의 데이터 송신 방법에 있어서, 상위 계층으로부터 전달된 데이터를 기지국으로 상기 경쟁 기반의 액세스 방법을 사용하여 전송할 수 있는지 여부를 결정하는 과정과; 상기 데이터를 상기 경쟁 기반의 액세스 방법으로 전송할 수 있는 경우, 상기 기지국으로부터 상기 경쟁 기반의 그랜트(Grant)를 획득하는 과정과; 상기 경쟁 기반의 그랜트가 획득되었다면, 미리 정해진 제1 마진(margin) 값을 상기 데이터를 전송하기 위해 요구되는 상향 링크 전력(Required_uplink_power)에 합산한 값과 단말기의 최대 송신 전력 값 중 작은 값을 송신 전력으로 결정하는 과정; 및 상기 결정된 송신 전력으로 상기 그랜트가 지시하는 자원을 통해 상기 데이터를 전송하는 과정을 포함하며; 상기 제1마진값은 상기 단말기가 상기 경쟁 기반 액세스 방법을 사용하여 상기 데이터를 전송할 때 발생할 충돌을 막기 위해서 단말기 별로 다르게 또는 구별되게 설정된 값임을 특징으로 한다.

본 개시의 실시 예에 따른 장치는; 이동 통신 시스템에서 경쟁 기반의 데이터 송신 장치에 있어서, 상위 계층으로부터 전달된 데이터를 저장하는 버퍼와, 상기 버퍼에 저장된 데이터를 기지국으로 상기 경쟁 기반의 액세스 방법을 사용하여 전송할 수 있는지 여부를 판단하고, 상기 데이터를 상기 경쟁 기반의 액세스 방법으로 전송할 수 있는 경우, 상기 기지국으로부터 상기 경쟁 기반의 그랜트(Grant)를 송수신부를 통해 획득하고, 미리 정해진 제1 마진(margin) 값을 상기 데이터를 전송하기 위해 요구되는 상향 링크 전력(Required_uplink_power)에 합산한 값과 단말기의 최대 송신 전력 값 중 작은 값을 송신 전력으로 결정하고, 상기 결정된 송신 전력으로 상기 그랜트가 지시하는 자원을 통해 상기 데이터를 전송하게 상기 송수신부를 제어하는 제어부를 포함하며; 상기 제1마진값은 상기 단말기가 상기 경쟁 기반의 액세스 방법을 사용하여 상기 데이터를 전송할 때 발생할 충돌을 막기 위해서 단말기별로 다르게 또는 구별되게 설정된 값임을 특징으로 한다.

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본 발명에 따르면 단말기가 경쟁 기반 액세스 방식을 사용하여 데이터를 송신 할 때, 경쟁 기반에서 데이터를 송신하는 단말기들 중 적어도 하나의 단말기로부터의 데이터를 기지국이 성공적으로 수신할 확률을 높일 수 있다.

도 1은 본 발명이 적용되는 경쟁 기반 엑세스 방법에서 HARQ 동작 예를 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 제 1실시 예에 따른 단말기 동작 흐름도,
도 3은 본 발명의 제 1실시 예에 따른 기지국 동작 흐름도,
도 4는 본 발명의 제 1실시 예에서의 단말기 블록 구성도,
도 5는 본 발명의 제 1실시 예에서의 기지국 블록 구성도,
도 6은 본 발명의 제 2실시 예에 따른 단말기 동작 흐름도,
도 7은 본 발명의 제 2실시 예에 따른 단말기 블록 구성도.

하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술 되는 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.

이하 설명하는 본 명세서에서는 경쟁 기반 엑세스로 데이터 전송 시, 연속적으로 충돌이 발생하는 것을 방지하기 위한 HARQ 동작과 수신 성공확률을 개선시키기 위한 방법을 제공할 것이다.

먼저, HARQ 동작으로 인한 연속적인 충돌을 막기 위해서는 기지국은 수신 에러의 원인을 파악할 수 있어야 한다. 만약, 수신 에러의 원인이 충돌로 확인될 경우, HARQ에 의한 재전송을 허용하지 않음으로써 원치 않는 연속적인 충돌을 피할 수 있다. 그러나, 실제 기지국은 수신 에러의 원인을 정확히 파악하기 쉽지 않다. 따라서, 기지국이 수신 에러의 원인이 불분명할 경우, 부정응답(Not Acknowledge : NACK) 메시지 전송을 통해, 연속적인 충돌을 막아야 한다. 그와 동시에, 단말기 측에서 기존과 다른 방식으로 신호를 전송하거나, 아예 HARQ 동작 없이도 로버스트(robust)한 송수신이 가능하도록 디자인 하는 것이 필요하다.

본 발명에서는 HARQ 를 사용할 경우에 적용되는 실시 예를 제1 실시 예로, HARQ를 사용하지 않는 경우에 적용되는 실시 예를 제2 실시 예로 구분하였다.

<1 실시예>

앞서 설명하였듯이, 경쟁 기반 액세스에서 HARQ 동작이 가능하기 위해서는 기지국은 디코딩에 실패했을 때 그 실패의 원인이 충돌에 의한 것인지 일반적인 무선 채널 상의 전송 손실에 의한 것인지 구별하여 역방향 전송에 대한 긍정응답/부정응답(ACK/NACK) 메시지를 전송하여야 한다. 기지국은 충돌 유무를 정확히 파악하기 쉽지 않다. 그러나, 기지국은 단말기들이 전송한 기준 신호(reference signal)의 코릴레이션(correlation) 값을 유도하여 어느 정도의 충돌을 예측할 수 있다.

기지국이 충돌 유무를 정확히 판단할 수 있을 때, 충돌일 경우에는 기지국은 단말기들로 HARQ ACK 메시지를 전송해서 전송을 중지하고 그렇지 않은 경우에 대해서는 HARQ NACK 메시지를 전송해서 재전송을 지시한다. 또한 충돌이 발생한다면 적어도 한 단말기로부터 전송된 데이터를 성공적으로 디코딩할 수 있는 확률을 높이는 것이 중요하다. 여러 역방향 전송들에 대해 충돌이 발생할 경우, 기지국은 가능하면 충돌이 발생한 역방향 전송들 중 가장 강한 전송 출력을 갖는 역방향 전송 출력에 대해 디코딩을 수행하는 것이 바람직할 것이다. 따라서, 여러 단말들의 송신 신호 세기에 차등을 두어 어느 한 단말이 가장 송신 전력을 강하게 하여 신호를 전송하는 것이 바람직하다.
단말은 경쟁 기반 그랜트에 의한 HARQ 초기 전송을 수행함에 있어서 아래와 같이 역방향 전송 출력을 <수학식 1>과 같이 계산한다.

상기 <수학식 1>에서 상기 P_{CB_PUSCH}(i)는 i번째 서브프레임(subframe) 동안 CB 액세스 방법에서 데이터가 전송될 물리 상향 링크 공유 채널(Physical Uplink Shared Channel : PUSCH)의 송신 전력을 의미하고, P_CMAX는 단말기의 최대 송신 전력을 나타내고, Required_uplink_power는 상기 데이터를 상향 링크를 통해 전송하기 위해 요구되는 상향 링크 전력을 나타내며 측정된 채널 상태에 따라 변경될 수 있다. 그리고, margin_CB는 본 발명의 실시 예에 따라 단말기가 경쟁 기반의 방법을 통해 데이터를 전송할 때 발생할 수 있는 충돌을 방지하기 위해 상기 P_{CB_PUSCH}(i)를 각 단말기마다 상이하게 또는 차등적으로 설정하기 위해 Required_uplink_power에 부가되는 값이다. 이하, 본 발명의 실시 예에서는, margin_CB를 경쟁 기반 마진 값으로 칭하기로 한다. 그리고, <수학식1>에서 min[A, B]은 A와 B 중 작은 것을 선택하는 함수이다.

상기 <수학식 1>에서 margin_CB은 단말기가 호 설정 과정에서 기지국으로부터 제공받은 마진 (Margin)값 집합 중 어느 한 값이다. 단말기는 이 마진 값 집합에서 중 한 값을 무작위로 선택해서 Required_uplink_power에 합산한다. 그리고, 상기 마진 값 집합은 기지국으로 제공받지 않고, 단말기에 미리 저장되어 있을 수도 있다.

만약, 경쟁 기반의 방법으로 데이터를 기지국으로 송신하는 2개의 단말기가 존재한다고 가정할 경우, 본 발명의 제1 실시 예에 따라 상기 두 단말기가 서로 다른 경쟁 기반 마진 값(margin_CB)들로서 제1 마진 값과 제2 마진 값(제1 마진 값이 제2 마진 값 보다 크다고 가정)을 가질 것이다. 이러한 경우, 제1 마진 값을 사용하여 데이터를 전송하는 단말기와 제2 마진 값을 사용하여 데이터를 전송하는 단말기간에 서로 충돌이 발생한다면, 상기 제1 마진 값을 사용한 단말기가 전송한 데이터를 기지국이 디코딩할 수 있는 확률이 높아진다. 반면, 충돌이 발생하지 않는다면, 정상적인 HARQ 과정을 통해서 수신 성공율을 높일 수 있다. 그러나, 한 단말기가 데이터를 전송하고, 이에 대한 디코딩이 실패할 경우, 기지국은 단말기들로 재전송을 요구한다. 재전송 시에는 상기 <수학식 1>에 따라 초기 전송에서 부가했던 마진 값(margin_CB)을 제거한다. 그리고, 정상적인 target BLER(Block Error Rate)을 만족시키도록 송신 전력을 아래의 <수학식 2>와 같이 재조정한다.

즉, 상기 <수학식 2>는 초기 전송이 실패하여 기지국으로부터 재전송이 요구될 경구, <수학식 1>에 따라 Required_uplink_power에 합산되었던 margin_CB를 다시 제거한 값으로 송신 전력을 설정한다.

상기 <수학식 2>에서 상기 P_{CB_PUSCH}(i)는 i번째 서브프레임(subframe) 동안 CB 액세스 방법에서 데이터가 전송될 물리 상향 링크 공유 채널(Physical Uplink Shared Channel : PUSCH)의 송신 전력을 의미하고, P_CMAX는 단말기의 최대 송신 전력을 나타내고, Required_uplink_power는 상기 데이터를 상향 링크를 통해 전송하기 위해 요구되는 상향 링크 전력을 나타내며 측정된 채널 상태에 따라 변경될 수 있다. min[A, B]은 A와 B 중 작은 것을 선택하는 함수이다.

또는 기지국으로부터 NACK 메시지가 수신될 경우에는, 기지국으로의 데이터 전송이 실패한 것이므로, 본 발명의 실시 예에 따라 <수학식 1>과 같이 초기 전송에 Required_uplink_power에 부가했던 마진 값(margin_CB)으로 인해 왜곡된 HARQ 동작을 복원하기 위해서 정상적인 HARQ 동작을 수행해야 한다. 따라서, 정상적인 HARQ 동작에 따른 첫 번째 재전송 시에는 아래의 <수학식 3>과 같이 <수학식 1>에 따라 Require_uplink_power에 합산되었던 마진 값(margin_CB)을 다시 감산해서 송신 전력을 결정하고, 이 후의 재전송 시점부터는 상기 <수학식 2>를 적용하여 송신 전력을 결정할 수도 있다. 아래 <수학식 3>에서 적용하는 마진 값은 <수학식 1>에서 적용했던 경쟁 기반 마진 값과 동일한 것이다.

상기 <수학식 3>에서 상기 P_{CB_PUSCH}(i)는 CB 액세스 방법에서 데이터가 전송될 물리 상향 링크 공유 채널(Physical Uplink Shared Channel : PUSCH)의 송신 전력을 의미하고, P_CMAX는 단말기의 최대 송신 전력을 나타내고, Required_uplink_power는 상기 데이터를 상향 링크를 통해 전송하기 위해 요구되는 상향 링크 전력을 나타내며 측정된 채널 상태에 따라 변경될 수 있다. 그리고, margin_CB는 본 발명의 실시 예에 따라 단말기가 경쟁 기반의 방법을 통해 데이터를 전송할 때 발생할 수 있는 충돌을 방지하기 위해 상기 P_{CB_PUSCH}(i)를 각 단말기마다 상이하게 또는 차등적으로 설정하기 위해 Required_uplink_power에 부가되는 값으로, 경쟁 기반 마진 값으로 칭하기로 한다. 상기 <수학식 3>에서 min[A, B]은 A와 B 중 작은 것을 선택하는 함수이다.

그리고, 본 발명의 실시 예에 따라 기지국이 충돌 유무를 정확히 판단할 수 없을 때, 기지국은 단말기가 데이터를 전송하기 위해 사용했던 해당 무선 자원에 대해 무조건 ACK 메시지를 방송(broadcast)하여, 발생할지 모를 연속적인 충돌을 방지한다.

도 1은 본 발명이 적용되는 경쟁 기반 엑세스 방법에서 HARQ 동작 예를 도시한 도면이다. 도 1에서는 본 발명의 제1 실시 예에 따라 기지국이 충돌 유무를 정확히 파악할 수 있다고 가정한다.

도 1에서 참조번호 102는 기지국 (Node B)이 두 단말기들(User Equipment 1(UE 1), UE 2)로부터 수신된 데이터가 충돌된 것을 파악한 경우를 보여준다. (a)두 단말기(UE 1, UE 2)들은 참조번호 105시점에서 기지국으로 방송되는 경쟁 기반 그랜트를 수신하고, 참조번호 110시점에서 동일한 무선 자원 위치에서 자신의 데이터를 전송한다. 만약, 기지국이 충돌을 감지한다면(참조번호 115 시점), 참조번호 120시점에서 ACK 메시지를 방송하여, 두 단말기들이 재전송을 하지 않도록 한다.

도 1에서 참조번호 122는 기지국(Node B)이 두 단말기들(UE 1, UE 2)로부터 수신한 데이터 중, 한 단말기(UE 1)의 데이터만 디코딩에 성공한 경우를 보여준다. (b)참조번호 125시점에서 두 단말기(UE 1, UE 2)들은 기지국으로부터 방송되는 경쟁 기반 그랜트를 받아, 참조번호 130시점에서 동일한 무선 자원 위치에서 자신의 데이터를 전송한다. 그리고, 참조번호 135시점에서 기지국은 한 단말기(UE 1)의 데이터만 디코딩에 성공한다. 이 때, 기지국은 참조번호 140시점에서 ACK 메시지를 방송하여, 단말기들이 재전송을 하지 않도록 한다.

도 1에서 참조번호 142는 참조번호 150시점에서 한 단말기(UE 1)만 데이터를 전송하고, 참조번호 155시점에서 기지국이 해당 데이터에 대한 디코딩을 성공한 경우를 보여준다. (c)그리고, 참조번호 160시점에서 기지국은 일반적인 HARQ 동작에 따라 ACK 메시지를 방송한다.

도 1에서 참조번호 162는 참조번호 170시점에서 한 단말기(UE 1)만 기지국으로 데이터를 전송하고, 참조번호 175시점에서 기지국이 해당 데이터에 대한 디코딩을 실패한 경우를 보여준다. (d)그리고, 기지국은 참조번호 180시점에서 일반적인 동작에 따라 NACK 메시지를 방송하고, 상기 NACK 메시지를 수신한 단말기는 참조번호 185시점에서 재전송을 시도한다.

도 2는 본 발명의 제 1실시 예에 따른 단말기 동작 흐름도이다.

210단계에서 단말기는 상위 계층으로부터 전달된 데이터를 HARQ 버퍼에 저장한다. 215단계에서 단말기는 상기 데이터의 긴급성 등을 고려하여 상기 데이터를 경쟁 기반의 액세스 방법으로 전송할지를 결정한다. 이와는 별도로, 단말기는 225단계에서 기존의 랜덤 액세스 방법을 동시에 수행한다. 215단계의 검사결과, 단말기가 경쟁 기반 액세스 방법을 사용하기로 결정하면, 220단계에서 단말기는 기지국으로부터 경쟁 기반 그랜트가 방송되는지 검사하기 위해 상기 경쟁 기반 그랜트가 전달되는 채널인 PDCCH(Packet Data Control Channel)를 모니터링한다.

그리고, 단말기는 230단계에서 기존 액세스 방법에 따른 그랜트를 받기 전에 경쟁 기반 그랜트를 획득했다면, 235단계에서 단말기는 미리 알고 있는 마진 값 집합 중 한 개의 마진 값을 결정하고, 상기 <수학식 1>과 같이 송신전력을 결정한다. 본 발명의 실시 예에 따른 마진 값의 집합은 기지국으로부터 시스템 정보로써 획득되거나, 단말기가 자체적으로 결정할 수도 있다. 상기 235단계에서 송신 전력이 결정되면, 240단계에서 단말기는 상기 결정된 송신 전력으로 상기 그랜트가 지시한 무선 자원 위치에서 데이터를 전송한다.

상기 240단계에서 상기 데이터를 전송한 단말기는 245단계에서 상기 기지국으로부터 ACK 메시지 또는 NACK 메시지가 수신되는지를 체크한다. 상기 245단계의 체크 결과, 만약 ACK 메시지가 수신되면, 단말기는 경쟁 기반 액세스 방법을 종료한다. 반면, 상기 245단계의 체크 결과, 만약 NACK 메시지가 수신되면, 단말기는 250단계로 진행하여 상기 235단계에서 송신 전력을 결정하기 위해 사용된 경쟁 기반 마진 값을 제거하고 <수학식 2>와 같이 송신 전력을 결정하여 재전송을 시도한다. 혹은 첫 번째 재전송에 대해서는 <수학식 3>과 같이 초기 전송 때 송신 전력을 결정하기 위해 Required_uplink_power에 합산되었던 마진 값을 다시 감산해서 송신 전력을 결정하고 이 후의 재전송에 대해서는 <수학식 2>와 같이 마진 값이 합산되지 않은 Require_uplink_power만으로 송신 전력을 결정한다.

도 3은 본 발명의 제 1실시 예에 따른 기지국(Node B) 동작 흐름도이다.

310단계에서 기지국은 경쟁 기반 액세스 방법을 위해 가용할 수 있는 무선 자원 즉, CB 그랜트를 위한 무선 자원이 있는지 판단한다. 상기 310단계의 판단결과, 가용할 자원이 있다면, 기지국은 315단계에서 해당 자원에 대해 경쟁 기반 그랜트를 방송한다 . 320단계에서 하나 또는 다수의 단말기들이 상기 그랜트가 지정한 무선 자원 위치에서 데이터를 전송하고, 기지국은 이 데이터를 수신한다.

325단계에서 기지국은 데이터 수신에 대해 정확하게 충돌유무를 판단할 수 있는지 결정한다. 상기 325단계에서 기지국이 충돌 유무를 판단할 수 있는지는 수신된 신호의 특성을 고려함으로써 가능할 것이다.

상기 325단계에서 판단이 가능하다고 결정할 경우, 기지국은 330단계에서 충돌 유무를 검별한다. 상기 330단계에서 충돌이 확인되면, 기지국은 335단계에서 ACK 메시지를 송출한다. 상기 330단계의 검사결과, 만약 충돌이 아닐 경우, 기지국은 340단계로 진행하여 기존의 HARQ 동작에서와 같이 성공적으로 디코딩할 수 있는지 확인한다.

상기 340단계에서 디코딩에 성공한 경우, 기지국은 345단계에서 ACK 메시지를 송출하고, 디코딩에 실패한 경우, 기지국은 350단계에서 NACK 메시지를 송출한다.

반면, 상기 325단계에서 충돌 유무 판단이 어려운 경우, 기지국은 355단계에서 무조건 ACK 메시지를 송출한다.. 상기 355단계에서 기지국이 ACK 메시지를 송출하는 이유는 ACK 메시지를 수신하지 못함으로 인해 단말기들이 경쟁 기반 방법을 통해 데이터를 재전송함으로써 혹시 발생할 수 있는 연속적인 충돌을 방지하기 위해서이다.

도 4는 본 발명의 제 1실시 예에 따른 단말기 블록 구성도이다.

송수신부(Transceiver)(405)는 기지국으로부터 방송되는 경쟁 기반 그랜트와 ACK/NACK 메시지를 모니터링하고, 데이터 송수신 기능을 담당한다. 분석부(Analyzer)(410)는 경쟁 기반 그랜트로 HARQ 버퍼(buffer)(415)에 저장된 데이터를 전송할지 결정한다. 또한, 분석부(410)는 ACK/NACK 메시지를 바탕으로 데이터를 재전송할지를 판단한다. HARQ 버퍼(415)는 전송할 데이터를 저장하고 있으며, 분석부(410)의 지시에 따라, 전송 또는 재전송할 데이터를 송수신부(405)로 전달한다.

즉, HARQ 버퍼(415)는 상위 계층으로부터 전달된 데이터를 저장한다. 그리고, 분석부(410)는 상기 HARQ 버퍼(415)에 저장된 데이터를 기지국으로 상기 경쟁 기반의 액세스 방법을 사용하여 전송할 수 있는지 판단한다. 그리고, 상기 분석부(410)는 상기 판단 결과, 상기 데이터를 상기 경쟁 기반의 액세스 방법으로 전송할 수 있다면, 상기 기지국으로부터 상기 경쟁 기반의 그랜트(Grant)를 송수신부(405)를 통해 획득한다. 그리고, 분석부(410)는 미리 정해진 제1 마진(margin) 값을 상기 데이터를 전송하기 위해 요구되는 상향 링크 전력(Required_uplink_power)에 합산한 값과 단말기의 최대 송신 전력 값 중 작은 값을 송신 전력으로 결정하고, 상기 결정된 송신 전력으로 상기 그랜트가 지시하는 자원을 통해 상기 데이터를 전송하게 상기 송수신부(405)를 제어한다. 이때 상기 송신 전력은 상술한 <수학식 1> 내지 <수학식 3> 중 어느 하나를 사용하여 결정될 수 있다.

도 5는 본 발명의 제 1실시 예에 따른 기지국 블록 구성도이다. 분석부(Analyzer)(505)는 경쟁 기반 엑세스를 위한 가용 자원이 있는지를 판단한다. 또한, 분석부(505)는 수신된 데이터들의 충돌 유무 등을 고려하여, ACK 또는 NACK 메시지를 전송할지 여부를 결정한다. 송수신부(Transceiver)(510)는 경쟁 기반 그랜트를 방송하고, 분석부(505)의 지시에 따라 ACK 또는 NACK 메시지를 송출한다.

즉, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 분석부(505)는 상기 경쟁 기반의 액세스 절차를 수행하기 위해 가용할 수 있는 경쟁 기반의 자원이 존재하는지를 판단한다. 그리고, 분석부(505)는 상기 경쟁 기반의 자원이 존재하면, 상기 경쟁 기반의 그랜트를 송수신부(510)를 통해 방송하고, 상기 그랜트가 지정한 무선 자원을 통해 데이터를 수신하게 상기 송수신부(510)를 제어한다. 그리고, 분석부(505)는 상기 데이터에 대해 충돌이 발생했는지 검출할 수 있는지를 판단하고, 상기 충돌에 대한 검출이 가능하다면, 충돌이 검출되었는지를 검사한다. 만약, 상기 충돌이 검출되었다면, 분석부(505)는 단말기로 긍정응답(ACK) 메시지를 송출하게 상기 송수신부(510)를 제어한다.

<2 실시예>

본 발명의 제2 실시 예에서는 경쟁 기반 엑세스에서는 HARQ를 적용하지 않는 경우를 설명한다. 상술한 본 발명의 제1 실시 예에따라 HARQ을 동작시키기 위해서는 정확하게 충돌 여부를 판단할 수 있어야 한다. 만약 판단하기 어려울 경우, 실제 HARQ은 제1 실시 예에 따라 동작하는 경우가 없을 것이다. 따라서 이러한 경우엔 HARQ을 적용하지 않는 경우가 더 효율적일 수 있다. 이 때, HARQ 이득을 보상하기 위해서 역방향 전송 출력 결정시 미리 정해진 옵셋(offset) 값(P_O _{_} _CB _PUSCH)을 아래의 <수학식 4>와 같이 Required_uplink_power 값에 합산한다.

상기 <수학식 4>에서 10log₁₀(M_PUSCH(i)) + P_{O_PUSCH}(j) +

+

+ f(i)는 상기 <수학식 1> 내지 <수학식 3>에서 사용된 Required_uplink_power 값에 해당한다. <수학식 4>에서 상기 P_{CB_PUSCH}(i)는 i번째 서브프레임(subframe) 동안 CB 액세스 방법에서 데이터가 전송될 물리 상향 링크 공유 채널(PUSCH)의 송신 전력을 나타내며, 여러 변수들에 의해 정의된다. P_CMAX은 단말기의 최대 송신 전력을 나타낸다. 10log₁₀(M_PUSCH(i))은 i번째 서브프레임 동안 PUSCH에 할당된 주파수 대역이다. P_{O_PUSCH}(j)는 PUSCH 관련 오프셋 (offset) 값이며, j는 semi-persistent grant, dynamic scheduled grant, random access response grant등 특정 grant 상황에 따라 결정되는 값이다. α(j)는 셀 specific 변수이며, PL은 하향링크 Pathloss 값이다.

은 단말기 specific 변수이며, f(i)는 현재 PUSCH power control 적용 상태에 따라 결정되는 값이다. P_{O_CB PUSCH}는 경쟁 기반 액세스를 통한 데이터 전송일 경우, 추가되는 마진 값이다. P_{O_CB PUSCH}를 제외한 나머지 변수들에 자세한 설명은 3GPP TS36.213 표준문서를 참고한다. 그리고, 본 발명의 제2 실시 예에서는 <수학식 4>의 min[] 함수 결과, 10log₁₀(M_PUSCH(i)) + P_{O_PUSCH}(j) +

+

+ f(i)+ P_{O_CB PUSCH} 가 P_CMAX보다 클 경우에는 단말기가 경쟁 기반 액세스 시에 항상 P_CMAX를 사용할 수도 있다.

도 6은 본 발명의 제 2실시 예에 따른 단말기 동작 흐름도이다.

610단계에서 단말기는 상위 계층으로부터 배달된 데이터를 HARQ 버퍼에 저장한다. 615단계에서 단말기는 상기 데이터를 경쟁 기반 엑세스 방법으로 전송할지를 결정한다. 이와는 별도로, 단말기는 625단계에서 기존의 액세스 방법을 동시에 수행한다. 615단계에서 경쟁 기반 액세스 방법을 사용하기로 결정하면, 단말기는 620단계에서 기지국으로부터 경쟁 기반 그랜트가 방송되는지 검사하기 위해 상기 경쟁 기반 그랜트가 전달되는 채널인 PDCCH(Packet Data Control Channel)를 모니터링한다.

그리고, 620단계에서 단말기가 PDCCH 모니터링을 수행하는 도중 단말기가 630단계에서 기존 액세스 방법에 따른 그랜트를 받기 전에 경쟁 기반 그랜트를 획득했다면, 635단계에서 <수학식 4>와 같이 미리 정해진 옵셋(offset) 값을 반영하여 송신전력을 결정한다. 이 때, 상기 635단계에서는 10log₁₀(M_PUSCH(i)) + P_{O_PUSCH}(j) +

+

+ f(i)+ P_{O_CB PUSCH} 가 P_CMAX보다 클 경우에는 송신 전력으로 P_CMAX를 사용할 수도 있다. 상기 635단계에서 송신 전력이 결정되면, 640단계에서 단말기는 상기 결정된 송신 전력으로 그랜트가 지시한 무선 자원 위치에서 데이터를 전송한다. 그리고, 본 발명의 제2 실시 예에서는 HARQ 동작을 수행하지 않으므로, 데이터 전송 후, 바로 경쟁 기반 액세스 과정은 종결된다.

도 7는 본 발명의 제 2실시 예에 따른 단말기 블록 구성도이다. 송수신부(Transceiver)(705)은 기지국으로부터 방송되는 경쟁 기반 그랜트를 모니터링하고, 데이터 송수신 기능을 담당한다. 분석부(Analyzer)(710)에서는 경쟁 기반 그랜트로 HARQ 버퍼(buffer)(715)에 저장된 데이터를 전송할지 결정한다. 또한 미리 정해진 옵셋(offset) 값을 반영하여 송신전력을 결정한다. HARQ 버퍼(715)는 전송할 데이터를 저장하고 있으며, 분석부(710)의 지시에 따라, 전송할 데이터를 송수신부(705)로 전달한다.

본 발명의 제2 실시 예에서는 HARQ 동작을 수행하지 않으므로, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 특별한 기지국 동작은 필요 없게 된다.

상술한 바와 같이 본 발명의 실시 예에서는 이동 통신 시스템에서 경쟁 기반 액세스로 적어도 둘 이상의 단말기들이 기지국으로 데이터를 전송할 때, HARQ 동작으로 인한 연속적인 충돌을 방지하고 수신 성공 확률을 개선시키는 방법 및 장치를 제공함으로, 제1 단말기와 제2 단말기가 서로 송신 전력을 상이하게 설정하여 데이터를 전송함으로써, 기지국이 상기 두 단말기들 중 적어도 하나의 단말기로부터의 데이터는 수신할 수 있도록 한다.

상술한 바와 같은 본 발명의 방법은 프로그램으로 구현되어 컴퓨터로 읽을 수 있는 형태로 기록매체(씨디롬, 램, 플로피 디스크, 하드 디스크, 광자기 디스크, 플래쉬 메모리 등)에 저장될 수 있다. 이러한 과정은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자가 용이하게 실시 할 수 있으므로 더 이상 상세히 설명하지 않기로 한다.

따라서, 일 예로서 '~부'는 소프트웨어 구성요소들, 객체 지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 데이블들, 어레이들, 및 변수들을 포함한다.

구성요소들과 '~부'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '~부'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '~부'들로 더 분리될 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.

Claims

이동 통신 시스템에서 경쟁 기반의 데이터 송신 방법에 있어서,
상위 계층으로부터 전달된 데이터를 기지국으로 상기 경쟁 기반의 액세스 방법을 사용하여 전송할 수 있는지 여부를 결정하는 과정과;
상기 데이터를 상기 경쟁 기반의 액세스 방법으로 전송할 수 있는 경우, 상기 기지국으로부터 상기 경쟁 기반의 그랜트(Grant)를 획득하는 과정과;
상기 경쟁 기반의 그랜트가 획득되었다면, 미리 정해진 제1 마진(margin) 값을 상기 데이터를 전송하기 위해 요구되는 상향 링크 전력(Required_uplink_power)에 합산한 값과 단말기의 최대 송신 전력 값 중 작은 값을 송신 전력으로 결정하는 과정; 및
상기 결정된 송신 전력으로 상기 그랜트가 지시하는 자원을 통해 상기 데이터를 전송하는 과정을 포함하며;
상기 제1마진값은 상기 단말기가 상기 경쟁 기반의 액세스 방법을 사용하여 상기 데이터를 전송할 때 발생할 충돌을 막기 위해서 단말기 별로 다르게 또는 구별되게 설정된 값임을 특징으로 하는 방법.
삭제
제1항에 있어서,
상기 데이터를 전송한 이후에, 상기 기지국으로부터 부정응답(NACK) 메시지를 수신할 경우, 상기 상향 링크 전력과 상기 최대 송신 전력 값 중 작은 값으로 상기 송신 전력을 재설정하고, 상기 재설정된 송신 전력으로 상기 데이터를 재전송하는 과정을 더 포함하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 데이터를 전송한 이후에, 상기 기지국으로부터 부정응답(NACK) 메시지를 수신할 경우, 상기 상향 링크 전력에 상기 제1마진값을 감산하여 획득한 값과 상기 최대 송신 전력 값 중 작은값으로 상기 송신 전력을 재설정하는 과정을 포함하는 방법.
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삭제
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삭제
이동 통신 시스템에서 경쟁 기반의 데이터 송신 장치에 있어서,
상위 계층으로부터 전달된 데이터를 저장하는 버퍼와,
상기 버퍼에 저장된 데이터를 기지국으로 상기 경쟁 기반의 액세스 방법을 사용하여 전송할 수 있는지 여부를 판단하고, 상기 데이터를 상기 경쟁 기반의 액세스 방법으로 전송할 수 있는 경우, 상기 기지국으로부터 상기 경쟁 기반의 그랜트(Grant)를 송수신부를 통해 획득하고, 미리 정해진 제1 마진(margin) 값을 상기 데이터를 전송하기 위해 요구되는 상향 링크 전력(Required_uplink_power)에 합산한 값과 단말기의 최대 송신 전력 값 중 작은 값을 송신 전력으로 결정하고, 상기 결정된 송신 전력으로 상기 그랜트가 지시하는 자원을 통해 상기 데이터를 전송하게 상기 송수신부를 제어하는 제어부를 포함하며;
상기 제1마진값은 상기 단말기가 상기 경쟁 기반의 액세스 방법을 사용하여 상기 데이터를 전송할 때 발생할 충돌을 막기 위해서 단말기 별로 다르게 또는 구별되게 설정된 값임을 특징으로 하는 데이터 송신 장치.
삭제
제9항에 있어서,
상기 데이터를 전송한 이후에, 상기 기지국으로부터 부정응답(NACK) 메시지를 수신할 경우, 상기 제어부는, 상기 상향 링크 전력과 상기 최대 송신 전력 값 중 작은 값으로 상기 송신 전력을 재설정하고, 상기 재설정된 송신 전력으로 상기 데이터를 재전송하도록 상기 송수신부를 제어하는 데이터 송신 장치.
제9항에 있어서,
상기 데이터를 전송한 이후에, 상기 기지국으로부터 부정응답(NACK) 메시지를 수신할 경우, 상기 제어부는, 상기 상향 링크 전력에 상기 제1마진값을 감산하여 획득한 값과 상기 최대 송신 전력 값 중 작은값으로 상기 송신 전력을 재설정함을 특징으로 하는 데이터 송신 장치.
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