KR100927736B1 - 패킷 기반 이동통신 시스템에서 데이터 전송을 위한 무선자원 할당방법 및 데이터 전송 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 패킷 기반 이동통신 시스템에서 음성 서비스(voice service)를 효율적으로 지원하기 위해, 제어 채널 블록의 사용을 최소화하면서 무선 자원의 낭비를 줄일 수 있는 패킷 기반 이동통신 시스템에서 데이터 전송을 위한 무선 자원 할당방법 및 데이터 전송방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 데이터 전송방법은, 패킷 기반 이동통신 시스템에서 데이터 전송방법에 있어서, (a) 이동 단말기들에게 단말기 식별자를 할당하는 단계; (b) 상위 계층으로부터 전달된 제어 메시지에 따라 특정 이동 단말기로 하향링크 및/또는 상향링크 무선 자원 블록의 할당과 관련된 정보와, 하향링크 및/또는 상향링크 무선 자원 블록의 위치 정보를 전송하여 고정된 무선 자원 블록을 할당하는 단계; 및 (c) 상기 고정된 무선 자원 블록을 통해 상기 특정 이동 단말기로 데이터를 전송하기 위해 할당된 무선 자원 블록을 부호화하는 단계를 포함한다.

패킷, LTE, 이동통신, 시스템, 무선, 자원, 블록, 할당, 데이터 전송, 고정

Description

패킷 기반 이동통신 시스템에서 데이터 전송을 위한 무선 자원 할당방법 및 데이터 전송 방법{Radio Resource Allocation and Data Transmission in Packet based Mobile Communication System}

본 발명은 패킷 기반 이동통신 시스템에서 데이터 전송을 위한 무선 자원 할당에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 표준화 논의 중인 차세대 패킷 기반 이동통신 시스템에서 음성 서비스(voice service)를 효율적으로 지원하기 위해, 제어 채널 블록의 사용을 최소화하면서 무선 자원의 낭비를 줄일 수 있는 패킷 기반 이동통신 시스템에서 데이터 전송을 위한 무선 자원 할당방법 및 데이터 전송방법에 관한 것이다.

본 발명은 정보통신부 및 정보통신연구진흥원의 IT신성장동력핵심기술개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호: 2005-S-404-13, 과제명: 3G Evolution 무선 전송 기술 개발].

비동기 이동통신 표준화 기구인 3GPP(3rd Generation Partnership Project) 에서는 차세대 이동통신 시스템 규격 개발을 위하여 LTE(Long Term Evolution) 표준화 활동을 진행하고 있다. 차세대 패킷 기반 이동통신 시스템은 FDD(Frequency Division Duplex)를 사용하는 무선 전송 방식으로, 하향 링크는 직교주파수 분할다중접속(OFDMA: Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 방식을 사용하고, 상향 링크는 단일반송파 주파수분할 다중접속(SC-FDMA: Single Carrier Frequency Division Multiple Access) 방식을 사용한다.

통상 이동통신 시스템은 셀을 구성하는 기지국(base station)과 사용자가 이용하는 이동 단말기(mobile station)를 포함하며, 복수 개의 이동 단말기가 무선 채널을 통하여 기지국과 패킷 데이터를 송수신한다.

도 1은 일반적인 패킷 기반 이동통신 시스템의 구성을 간략하게 나타낸 도면이다. 도 1에는 기지국(10)과 이동 단말기(20)만이 도시되어 있다.

기지국(10)과 이동 단말기(20)는 하향링크(downlink)와 상향링크(uplink)로 구분되는 무선 채널을 통하여 데이터 및 제어 정보를 송수신한다. 하향링크 데이터는 하향링크 버퍼(11)에 입력된다. 그리고 하향링크 스케줄러(12)에 의해 이동 단말기별로 무선 자원이 할당되고, 상기 하향링크 버퍼(11)에 입력된 데이터는 상기 하향링크 스케줄러(12)에 의해 할당된 무선 자원을 이용해 이동 단말기로 송신된다. 패킷 기반 이동통신 시스템의 무선 자원은 스케줄러에 의해 가변적(dynamic)으로 할당되므로, 제어 채널인 물리 하향링크 제어 채널(PDCCH: Physical Downlink Control Channel)을 이용해 데이터 채널인 물리 하향링크 공유 채널(PDSCH: Physical Downlink Shared Channel)을 복조하는데 필요한 제어 정보가 송신된다.

한편, 상향링크 데이터의 전송 과정을 설명하면 다음과 같다. 먼저 기지국에 위치한 상향링크 스케줄러(13)에 의하여 상향링크 데이터를 전송하기 위한 무선 자원이 할당된다. 그리고 이동 단말기는 기지국에서 제어 채널인 물리 하향링크 제어채널(PDCCH)을 통해 통보한 상향링크 무선 자원 정보를 이용하여 상향링크 데이터 채널인 물리 상향링크 공유 채널(PUSCH: Physical Uplink Shared Channel)을 구성하여 상향링크 버퍼(21)에 입력된 데이터를 송신한다. 상향링크 제어 채널인 물리 상향링크 제어 채널(PUCCH: Physical Uplink Control Channel)은 상향링크 버퍼 상태 정보와, 하향링크 재전송 정보 등의 송신에 사용된다.

본 발명의 설명을 위하여 패킷 기반 이동통신 시스템에서 사용하는 물리 채널을 간략하게 설명한다. 데이터의 송신과 관련된 하향링크(downlink) 채널은 다음과 같다.

물리 하향링크 공유 채널(PDSCH: Physical Downlink Shared Channel)은 하향링크 데이터를 전송하기 위한 물리 채널이다. 물리 하향링크 공유 채널은 도 2에 도시된 무선 자원 블록(RB: Resource Block)에 할당되어 송신된다. 일반적으로 기지국의 스케줄러에 의하여 하나의 이동 단말기를 위해 복수 개의 자원 블록이 할당될 수 있다. 또한, 도 2에서 무선 자원 블록에서 물리 하향링크 제어 채널(PDCCH) 영역(34)이 작게 사용되면, PDCCH 영역(34)에 나머지 OFDM 심볼(32)을 할당할 수 있다. 즉, 제어 채널(PDCCH) 블록의 사용을 최소화하면, 그 만큼 하나의 무선 자원 블록을 통해 전송하는 데이터 양을 증가시킬 수 있다.

물리 하향링크 제어채널(PDCCH: Physical Downlink Control Channel)은 데이 터 수신에 필요한 제어 정보(control signaling)를 이동 단말기로 송신하기 위한 물리 채널이다. 물리 하향링크 제어채널은 도 2에서 PDCCH 블록(33)에 할당되어 송신된다. 물리 하향링크 제어채널은 물리 하향링크 공유 채널(PDSCH)의 수신에 필요한 제어 정보와, 물리 상향링크 공유 채널(PUSCH)에 대한 제어 정보를 포함한다. 물리 하향링크 제어채널을 통해 물리 상향링크 공유 채널에 대한 제어 정보를 송신하는 것은 패킷 이동통신 시스템의 상향링크 송수신을 관리하는 상향링크 패킷 스케줄러가 기지국에 위치하는 중앙집중 방식을 사용하기 때문이다. 다시 말해서, 기지국에 위치한 상향링크 패킷 스케줄러는 기지국의 관리를 받고 있는 모든 이동 단말기의 상향링크 무선 자원을 관리하여 자원 할당 및 회수를 담당한다.

다음, 데이터 송신과 관련된 상향링크 채널은 다음과 같다.

물리 상향링크 공유채널(PUSCH: Physical Uplink Shared Channel)은 상향링크 데이터를 전송하기 위한 물리 채널로, PDSCH와 유사한 기능을 담당한다. 물리 상향링크 공유 채널과 관련된 제어 정보는 기지국에서 물리 하향링크 제어채널(PDCCH)을 통해 송신된다.

물리 상향링크 제어채널(PUCCH: Physical Uplink Control Channel)은 이동 단말기에서 기지국으로 제어 정보를 송신하기 위한 물리 채널로, PUSCH와는 별도의 무선자원을 사용한다. 물리 상향링크 제어채널에 포함되는 제어 정보는 하향링크 채널상태와, 하향링크 재전송 정보와, 상향링크 버퍼 상태 정보 등이 있다.

도 2는 일반적인 패킷 기반 이동통신 시스템의 하향링크 무선 채널 구조를 나타낸 도면으로, 3GPP에서 논의 중인 LTE 시스템의 무선 채널 구조를 나타낸 것이 다.

패킷 기반 이동통신 시스템은 통신을 위한 무선 반송파(carrier)를 복수 개 사용하여 데이터를 병렬(parallel)로 송신하며, 여기서는 OFDMA 방식을 사용하는 패킷 이동통신 시스템을 고려하여 기술한다.

패킷 기반 이동통신 시스템은 부반송파(subcarrier)를 복수 개 사용하여 데이터를 송신하며, 주파수 축으로는 시스템 대역폭(예를 들어, 20 MHz) 내의 부반송파 들을 부반송파 그룹(31) 단위로 묶어서 관리한다. 그리고 시간 축으로는 OFDM 심볼(symbol)(32)을 송신 주기(TTI: Transmit Time Interval)(예를 들어, 1 msec) 단위로 묶어서 관리한다. 예를 들어, OFDM 심볼의 시간 길이에 따라 하나의 TTI는 14개의 OFDM 심볼이 포함될 수 있다. 이에 따라 무선 자원은 자원블록(RB: Resource Block)으로 나누어지며, 하나의 자원 블록(RB)은 OFDM 심볼을 주파수 축과 시간 축 관점에서 부반송파 그룹(subcarrier group)(31)과 TTI 단위로 묶은 자원할당 단위이다.

자원 블록(RB)은 기지국의 스케줄러가 데이터를 할당하기 용이하도록 무선자원을 일정한 크기로 나눈 것이며, 예를 들면 "12개의 부반송파 × TTI(1 msec)"의 심볼(symbol)을 묶은 크기이다. 자원블록에 할당할 수 있는 데이터 정보량은 적응 변조(adaptive modulation) 방식에 따라 달라지며, 이것은 심볼에 적용하는 변조방식의 종류(예를 들어, QPSK, 16QAM, 64QAM)에 따라 정보량이 가변된다. 또한, 데이터가 자원블록에 할당될 때에는 채널 코딩(channel coding) 및 무선통신에 필요한 변조 기술이 사용되기 때문에 자원블록의 정보량이 가변된다. 패킷 기반 이동통신 시스템의 상향링크는 SC-FDMA 방식을 사용하지만, 본 발명과 관련된 특징은 도 2에서 설명한 방식과 동일하므로, 상향링크 무선 채널 구조에 대한 설명은 생략한다.

무선 채널 운용 관점에서, 기지국(송신부)은 이동 단말기(수신부)가 데이터를 복조할 수 있도록 제어 정보를 송신하여야 하며, 이를 위하여 PDCCH(Physical Downlink Control Channel) 채널을 사용한다. PDCCH 채널은 주파수 축으로는 시스템 대역폭 전체의 부반송파를 사용하고, 시간 축으로는 TTI 내에서 최대 3개의 OFDM 심볼을 사용한다. 그러므로 PDCCH 채널은 자원 블록(RB)에서 최대 3개까지의 심볼을 PDCCH 영역으로 사용할 수 있다. 시스템 전체 대역폭에 분포한 PDCCH 영역은 이동 단말기별로 필요한 제어 정보를 송신하기 위하여 여러 개의 PDCCH 자원 블록(33)으로 나누어진다. 도 2를 참조하면, 하나의 PDCCH 자원 블록은 2개의 자원블록(RB)에 속한 3개 OFDM 심볼로 이루어지며, "2 자원블록 × 14 부반송파 × 3 OFDM 심볼 = 84 심볼"이 하나의 제어 정보로 구성될 수 있다.

패킷 기반 이동통신 시스템은 스케줄러에 의해 가변적으로 데이터 채널의 자원 할당이 이루어지기 때문에, 데이터 채널의 송수신을 위한 제어 정보가 많이 필요하다. 이러한 제어 정보는 한정된 제어 채널 무선 자원을 사용하므로, 제어 채널 무선 자원의 사용을 최소화하는 방법이 필요하다. 또한, 제어 채널 무선 자원을 사용하지 않고 이루어지는 고정 할당 방식에서는, 송신할 데이터가 없을 때 고정 할당된 무선 자원을 다른 이동 단말기에게 할당하여 데이터 채널 무선 자원의 낭비를 최소화하여야 한다. 특히, 음성 서비스는 낮은 데이터 레이트를 사용하기 때문에 제어 채널의 사용량을 최소화하는 것이 필요하다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 패킷 기반 이동통신 시스템에서 음성 서비스(voice service)를 효율적으로 지원하기 위해, 제어 채널 블록의 사용을 최소화하면서 무선 자원의 낭비를 줄일 수 있는 패킷 기반 이동통신 시스템에서 데이터 전송을 위한 무선 자원 할당방법 및 데이터 전송방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한 본 발명은 상향링크 동기를 확립하지 않은 이동 단말기가 상향링크 동기를 확립하도록 하기 위한 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 데이터 전송방법은, 패킷 기반 이동통신 시스템에서 데이터 전송방법에 있어서, (a) 이동 단말기들에게 단말기 식별자를 할당하는 단계; (b) 상위 계층으로부터 전달된 제어 메시지에 따라 특정 이동 단말기로 하향링크 및/또는 상향링크 무선 자원 블록의 할당과 관련된 정보와, 하향링크 및/또는 상향링크 무선 자원 블록의 위치 정보를 전송하여 고정된 무선 자원 블록을 할당하는 단계; 및 (c) 상기 고정된 무선 자원 블록을 통해 상기 특정 이동 단말기로 데이터를 전송하기 위해 할당된 무선 자원 블록을 부호화하는 단계를 포함한다.

바람직하게는 본 발명은, (d) 특정 송신 주기에 상기 특정 이동 단말기로 전송할 데이터가 없는 경우, 상기 특정 이동 단말기에게 고정 할당된 무선 자원 블록을 다른 이동 단말기에게 할당하기 위해, 송신 데이터가 없음을 알리는 정보를 포함하는 제어 채널 블록을 제어 채널을 통해 상기 특정 이동 단말기로 전송하는 단계를 더 포함한다.

바람직하게는 본 발명은, (e) 상기 고정된 무선 자원 블록의 변경이 필요한 경우 상기 특정 이동 단말기로 새로 할당되는 하향링크 및/또는 상향링크 무선 자원 블록에 관한 정보를 포함하는 제어 채널 블록을 제어 채널을 통해 전송하는 단계를 더 포함한다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 무선자원 할당방법은, 패킷 기반 이동통신 시스템에서 상향링크 또는 하향링크의 무선 자원을 할당하는 방법에 있어서, (a) 이동 단말기들에게 단말기 식별자를 할당하는 단계; (b) 실시간 서비스를 제공하기 위해 상위 계층으로부터 전달된 제어 메시지에 따라 특정 이동 단말기로 하향링크 및/또는 상향링크 무선 자원 블록의 할당과 관련된 정보와, 하향링크 및/또는 상향링크 무선 자원 블록의 위치 정보를 전송하여 고정된 무선 자원 블록을 할당하는 단계; 및 (c) 특정 송신 주기에 상기 특정 이동 단말기로 전송 할 데이터가 없는 경우, 상기 특정 이동 단말기에게 고정 할당된 무선 자원 블록을 다른 이동 단말기에게 할당하기 위해, 송신 데이터가 없음을 알리는 정보를 포함하는 제어 채널 블록을 제어 채널을 통해 상기 특정 이동 단말기로 전송하는 단계를 포함한다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 무선자원 할당방법은, 패킷 기반 이동통신 시스템에서 상향링크 또는 하향링크의 무선 자원을 할당하는 방법에 있어서, (a) 이동 단말기들에게 단말기 식별자를 할당하는 단계; (b) 실시간 서비스를 제공하기 위해 상위 계층으로부터 전달된 제어 메시지에 따라 특정 이동 단말기로 하향링크 및/또는 상향링크 무선 자원 블록의 할당과 관련된 정보와, 하향링크 및/또는 상향링크 무선 자원 블록의 위치 정보를 전송하여 고정된 무선 자원 블록을 할당하는 단계; 및 (c) 상기 고정된 무선 자원 블록의 변경이 필요한 경우 상기 특정 이동 단말기로 새로 할당되는 하향링크 및/또는 상향링크 무선 자원 블록에 관한 정보를 포함하는 제어 채널 블록을 제어 채널을 통해 전송하는 단계를 포함한다.

또한 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 동기 확립 방법은, 상향링크 동기가 확립되지 않는 이동 단말기의 상향링크 동기를 확립하기 위한 방법에 있어서, (a) 상기 상향링크 동기 확립을 요청하는 정보를 포함하는 제어 채널 블록을 제어 채널을 통해 상기 이동 단말기로 전송하는 단계; 및 (b) 임의 접속 채널을 통해 상기 이동 단말기로부터 임의 접속이 요청되는 경우 제어 채널 및 응답 채널을 통해 동기 확립을 위한 정보를 상기 이동 단말기로 전송하는 단계를 포함한다.

상기와 같은 본 발명은, 기지국이 패킷 서비스의 연결 설정 시점에 상향링크 및 하향링크 데이터 채널의 무선 자원을 고정 할당(persistent allocation) 방식으로 할당하고, 데이터를 고정 할당된 무선 자원을 통하여 송신함으로써 제어 채널 사용을 최소화할 수 있다. 또한, 본 발명은 가변 스케줄링(dynamic scheduling) 동작과 제어 채널을 사용하여 고정 할당된 무선 자원을 변경함으로써, 무선 자원의 낭비를 최소화할 수 있다. 또한, 본 발명은 이동 단말기가 상향링크 동기를 손실하였을 때 필요한 제어 채널을 구성할 수 있다.

상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명하기로 한다.

본 발명에서 스케줄링 및 자원할당 방법은 기지국과 이동 단말기 사이의 연결이 설정되고 서비스 방식이 설정되는 시점에 결정된다. 본 발명에서 기지국은 서 비스의 특성이 음성 서비스와 같이 주기적인 경우에는 고정 할당(persistent allocation) 방식을 사용하여 무선 자원을 할당하며, 가변 스케줄링(dynamic scheduling)을 보완적으로 사용한다. 예를 들면, 음성 서비스가 설정되는 시점에 기지국은 상위 계층으로부터 수신된 서비스 품질 정보(Quality of Service) 및 데이터 레이트(data rate) 등을 이용하여 데이터 송신에 사용될 무선 자원의 송수신 정보를 미리 결정한다. 이에 따라 기지국은 송신할 데이터를 고정된 자원블록(예를 들면, 송신 주기 20 msec, 자원 블록 번호 RB 4)에 할당한다.

음성 서비스가 개시되면 기지국은 이동 단말기로 데이터를 송신할 때에 제어 채널(PDCCH)을 사용하지 않고 데이터 채널인 PDSCH 채널로 데이터를 송신한다. 이동 단말기는 기지국에 의해 정해진 주기와 자원 위치 정보를 사용하여 해당 자원블록을 복조하여 데이터를 수신한다.

본 발명은 이와 함께 패킷 시스템의 특성을 최대한 이용하기 위하여 가변 스케줄링 방식을 고정 할당 방식의 보조 시그널링 방식으로 사용한다. 이에 따라 기지국의 스케줄러는 이동 단말기들의 버퍼 상태와, 채널 상태 및 서비스 품질 정보(QoS) 등을 고려하여 이동 단말기들의 상태를 관리한다. 그리고 기지국은 이동 단말기에 고정 할당된 무선 자원의 변경이 필요한 경우 제어 채널(PDCCH)을 이용해 무선 자원의 변경을 수행한다.

이동 단말기 측면에서, 각 이동 단말기는 TTI 주기로 제어 채널인 PDCCH 채널을 복조하고, 자신에게 해당하는 제어 채널 블록의 정보를 해석하여 해당 동작을 수행한다. 자세하게 설명하면, 이동 단말기는 복조한 제어 채널 정보가 하향링크 데이터 채널(PDSCH)에 대한 정보이면, 고정 할당된 데이터 채널을 제어 채널 정보에 포함된 데이터 채널 정보로 변경한다. 또한 이동 단말기는 복조한 제어 채널 정보가 상향링크 데이터 채널(PUSCH)에 대한 정보이면, 복조한 제어 채널 정보에 따라 해당 데이터 채널에 대한 무선 자원의 변경 동작을 수행한다.

또한, 기지국은 일시적으로 고정 할당된 무선 자원을 통해 전송하는 데이터의 전송양보다 많은 양의 데이터가 입력되었을 때에는 가변 스케줄링 방식을 사용하여 제어 채널(PDCCH)을 이용해 무선 자원 할당 제어 절차를 수행한다.

이와 같은 본 발명에 따른 무선 자원 할당 및 데이터 전송 과정을 정리하면 다음과 같다.

기지국은 기지국이 지원하는 서비스에 따른 스케줄링 정책과 무선 자원의 고정 할당과 동적 할당에 대한 일반적인 속성을 포함하는 시스템 정보를 방송 채널을 통해 방송할 수 있다.

그리고 실시간 서비스를 개시하기 위하여 기지국과 이동 단말기가 RRC 연결 설정을 수행하는 과정에서 기지국은 이동 단말기의 고유 식별자를 부여한다. 여기서, 기지국은 이동 단말기에게 서비스에 따른 그룹 식별자를 부여할 수 있다. 또한, 기지국은 무선자원제어(RRC) 연결 과정을 통해 해당 이동 단말기에 대한 스케줄링을 해당 TTI에서 제어 채널 블록을 전송하지 않고도 이동 단말기가 할당된 무선 자원 블록을 복호화하여 패킷 데이터를 수신할 수 있도록 스케줄링 속성을 미리 설정한다. 예를 들어, 기지국은 상위 계층으로부터 수신된 서비스 품질 정보 및 데이터 레이트 등을 이용해 무선 자원 블록 할당 주기 및 구간과, 무선 자원 블록의 위치와, 변조 및 부호화 방식 등의 무선 자원 블록의 속성을 설정하여 특정 이동 단말기에게 무선 자원 블록을 고정 할당한다.

이후 기지국은 RRC 연결 설정 과정을 통해 이동 단말기로 통보한 스케줄링 정보에 따라 지정된 무선 자원 블록을 이용해 패킷 데이터를 전송한다. 이동 단말기들은 RRC 연결 설정 과정을 통하여 미리 설정 및 획득한 스케줄링 정보에 따라 해당 TTI에서 제어 채널 블록에 대한 검색 없이 해당 실시간 서비스를 위해 고정된 무선 자원 블록을 검색하여 패킷 데이터를 복호화한다. 이때 이동 단말기는 자신에게 할당된 식별자로 마스킹한 CRC 또는 단말기 고유 스크램블링 코드를 이용한 방법으로 부호화된 패킷 데이터를 복호화한다.

서비스가 종료되면 기지국과 이동 단말기는 RRC 연결 해제 과정을 통해 패킷 서비스를 위해 할당되었던 무선자원 할당 정보 등을 해제한다.

도 3은 이상에서 설명한 패킷 데이터의 전송을 위한 본 발명에 따른 제어 채널의 구조를 설명하기 위한 도면이다.

도 3에서 제어 채널 구조는 패킷 기반 이동통신 시스템에서 일반적으로 사용하는 PDCCH 채널의 구조를 간략하게 도시한 것이며, 본 발명을 위한 제어 채널 구성이 추가되어 있다. 다시 말해, 도 3의 제어 채널 구조는 고정 할당 방식을 사용하지 않는 가변 스케줄링 방식에서 제어 정보를 최소화하기 위한 방법이 포함되어 있다.

물리 하향링크 제어채널(PDCCH) 영역(41)은 CB1 내지 CBn과 같이 복수 개의 제어 채널 블록(Control Block)으로 구성되며, 각 제어 채널 블록(CB)이 하나의 이 동 단말기에 대한 상향링크 또는 하향링크 데이터 채널의 제어 정보를 포함하고 있다. 예를 들어, 도 3을 참조하면, 제어 채널 블록 CB 1(42)은 이동 단말기(UE) 1의 하향링크(DL) 데이터 채널 정보를 포함하고, 제어 채널 블록 CB 2(43)는 이동 단말기(UE) 2의 상향링크(UL) 데이터 채널 정보를 포함한다.

LTE에서 정의한 일반적인 제어 채널 블록(CB)의 구성 정보는 다음과 같은 정보를 포함한다.

먼저, 하향링크(DL) 또는 상향링크(UL) 데이터 채널의 변복조 정보를 포함하는데, 이는 무선 자원 블록의 위치 및 크기 정보(예를 들어, RB 5, RB 6, TTI 길이 1)와, 데이터의 채널 코딩 정보(예를 들어, 터보 코딩 방식 및 변조 데이터 레이트 1/3)와, 적응형 변조 정보(예를 들어, QPSK, 16QAM, 64QAM)와, 안테나 정보(예를 들어, MIMO 정보)와, 재전송 정보를 포함한다.

그리고, 제어 채널 블록의 에러 정정 코드인 CRC(16 비트) 정보로, CRC는 이동 단말기 식별자(C-RNTI)와 마스킹(masking)된다. 이에 따라 지정된 이동 단말기만이 제어 정보를 복조할 수 있다.

도 3을 참조하면, 본 발명은 기지국에서 제어 채널 블록에 상향링크 또는 하향링크에 대한 채널 정보를 구성할 때, 데이터 채널 블록의 시작 정보를 추가하는 것을 제시한다. 예를 들어, 도 3에서 제어 채널 블록 CB 1(42)은 플래그(flag)와, 이동 단말기(UE) 1의 하향링크(DL) 데이터 채널 정보와, 하향링크(DL) 시작 정보와, CRC 정보를 포함한다. 또한 제어 채널 블록 CB 2(43)은 플래그(flag)와, 이동 단말기(UE) 2의 상향링크(UL) 데이터 채널 정보와, 상향링크(UL) 시작 정보와, CRC 정보를 포함한다.

일반적으로 제어 채널에 표시되는 데이터 채널 무선 자원 블록의 시간적인 시작 위치는 고정되어 있고 가변되지 않는다. 이에 따라 제어 채널은 시작 시간을 표시하는 정보가 포함되지 않는다. 본 발명에서는 이러한 시간적인 제약을 줄이기 위하여 시작 정보를 제어 채널에 추가한다. 이를 위하여, 본 발명에서는 제어 채널 블록에 1 내지 4비트의 정보를 추가하여 데이터 채널의 무선 자원 블록 할당 위치를 표시한다.

또한, 본 발명에서는 기지국이 하나의 제어 채널 블록에 하향링크 데이터 채널 정보와 함께 상향링크 데이터 채널 정보를 포함시켜 이동 단말기로 전송할 수 있도록 한다. 예를 들어, 도 3에서 제어 채널 블록 CB 4(44)는 플래그와, CRC 정보를 포함하고, 이동 단말기(UE) 5의 하향링크 데이터 채널 정보와 상향링크 데이터 채널 정보를 동시에 포함한다. 이동 단말기는 이와 같은 제어 채널 블록의 제어 정보를 이용하여 상향링크 데이터 채널 설정과 하향링크 데이터 채널의 수신을 할 수 있다.

일반적으로 상향링크와 하향링크는 별도의 제어 채널 블록에 할당되어 이동 단말기로 송신된다. 이에 따라 하나의 TTI 주기에 하나의 이동 단말기로 상향링크와 하향링크 데이터 채널을 할당하기 위해서는 2개의 제어 채널 블록을 사용하여야 한다. 이러한 이유로 본 발명에서는 제어 채널 블록의 자원 사용을 최소화하기 위하여 하나의 제어 채널 블록에 상향링크 제어 정보와 하향링크 제어 정보를 동시에 할당하는 방식을 사용한다.

이를 위하여 본 발명에서는 하나의 제어 채널 블록에 구성할 제어 정보를 상향링크 정보와 하향링크 정보로 구분하여 구성하고, 제어 채널 블록 형식을 구별하기 위해 플래그(flag) 정보를 사용한다. 이동 단말기가 제어 채널 블록의 복조를 용이하게 하도록 하기 위해 제어 채널 블록은 동일한 크기일 수 있다. 하나의 제어 채널 블록에 상향링크 및 하향링크 제어 정보를 구성하기 위해서는 기존의 제어 채널 정보를 줄여야 한다. 그러나, 음성 서비스와 같이 데이터 레이트가 일정한 서비스인 경우에는 데이터 크기가 제한되어 있기 때문에 변복조 정보를 줄여서 구성하기 용이하다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 고정 할당을 위한 제어 채널 구조를 설명하기 위한 도면이다.

이동 단말기(UE) 6이 무선 자원이 고정 할당된 방식으로 동작하는 상태에서, 무선 자원 블록(RB) 1은 계속적으로 이동 단말기(UE) 6에게 할당되며, 이동 단말기는 물리 하향링크 제어 채널(PDCCH) 정보 없이 물리 하향링크 공유 채널(PDSCH)의 자원 블록을 복조할 수 있다.

이러한 상태에서, 시간 축으로 TTI 2 지점에서 이동 단말기(UE) 6으로 송신할 데이터가 없는 경우에는 이동 단말기(UE) 6에게 고정 할당된 무선 자원블록(RB) 1 영역이 낭비된다. 이는 무선 자원블록(RB) 1이 고정 할당된 영역이므로 다른 이동 단말기에게 할당할 수 없기 때문에 발생된다.

이러한 문제를 해결하기 위하여 본 발명은 기지국에서 제어 채널 블록(51)에 해당 이동 단말기로 상향링크 또는 하향링크 데이터의 송신이 없음을 알리기 위해 데이터 채널 미할당 정보를 포함시켜 전송한다. 기지국은 TTI 마다 고정 할당 방식으로 무선 자원이 설정된 모든 이동 단말기의 하향링크 버퍼를 검사하여 송신할 데이터가 없을 경우에 제어 채널에 데이터 채널 미할당을 표시하여 해당 이동 단말기로 송신한다. 다시 말해, 도 4에서 제어 채널 블록 CB 2(51)와 같이 제어 채널 블록은 플래그와, 하향링크(DL) 데이터 채널 미할당 정보와, 시작 정보와, CRC 정보를 포함한다.

이에 따라 기지국은 특정 이동 단말기에게 고정 할당된 무선 자원 블록(RB)을 다른 이동 단말기에게 할당할 수 있다. 해당 이동 단말기(UE 6)는 제어 채널을 통해 데이터 채널 미할당을 확인하면, 자신에게 고정 할당된 데이터 채널을 복조하지 않는다. 이와 동일한 방식으로 이동 단말기는 상향링크 데이터 채널에 송신할 데이터가 없음을 표시하여 기지국으로 제어 채널을 송신할 수 있다.

한편, 도 4에서 제어 채널 블록 CB 3(52)과 같이 데이터 채널 정보와 함께 데이터 채널 시작 정보가 제어 채널에 포함됨으로써, 기지국은 해당 TTI 이전에도 데이터 채널 무선 자원 블록 정보를 통보할 수 있다.

한편, 고정 할당된 이동 단말기에게 보다 많은 무선 자원을 할당하기 위하여 해당 이동 단말기에게 고정 할당된 무선 자원 블록을 포함하는 자원할당 정보를 구성할 수 있다. 다시 말해서, 고정 할당 자원 블록이 있는 TTI 시점에 이동 단말기로 송신할 데이터가 많은 경우에는 무선 자원 블록을 추가하여 할당하고, 이것이 하나의 자원으로 할당되어 송신되도록 제어 채널에 변경 정보를 표시할 수 있다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 이동 단말기의 동기 획득 과정을 설명하기 위한 도이다.

패킷 기반 이동통신 시스템은 기지국과 이동 단말기 사이에 상향링크 동기 (uplink synchronization)가 필요하다. 이것은 복수 개의 이동 단말기가 기지국으로 데이터를 송신할 때 시간 및 주파수 축으로 지정된 위치의 무선자원을 이용해 데이터를 송신할 수 있도록 하기 위한 것이다. 특히, SC-FDMA 방식을 사용하는 이동통신 시스템은 시간적으로 데이터 심볼이 복조되기 위한 정밀한 시간 동기가 필요하다.

이러한 이동통신 시스템에서 기지국의 관리를 받고 있는 이동 단말기는 기지국의 제어를 통하여 상향링크 채널인 데이터 채널(PUSCH) 및 제어 채널(PUCCH)을 송수신할 수 있다. 그러나 이동 단말기가 상향링크 동기를 유지하지 않는 상태에서 하향링크 채널을 수신할 수는 있지만 이에 따른 상향링크 채널을 송신할 수 없다. 만일, 하향링크를 통해 데이터를 수신한 상태에서 상향링크 동기가 없는 경우에는 이동 단말기는 일반적인 상향링크 데이터 송신을 중지하고 동기 획득을 위한 임의 접속(random access) 절차를 수행하여야 한다.

그러므로, 본 발명에서는 상향링크 동기가 없는 상태에서 기지국이 하향링크 데이터 채널을 송신할 때에는 기지국이 별도의 제어 채널 블록을 구성하여 송신하는 방식을 사용한다. 이를 위하여 본 발명은 도 5에 도시된 바와 같이 기지국이 제어 채널 블록에 이동 단말기가 상향링크 동기를 획득하도록 지시하는 제어 정보를 포함시켜 이동 단말기로 송신하는 방법을 제시한다. 또한, 제어 채널 블록에는 하향링크 데이터 채널 미할당 표시와, 임의 접속 채널(RACH: Random Access Channel) 을 고유하게 할당하기 위한 RACH 정보를 포함할 수도 있다.

도 5를 참조하여, 이와 같은 본 발명에 따른 이동 단말기의 상향링크 동기 미확립 시, 상향링크 동기를 확립하기 위한 절차를 설명하면 다음과 같다.

기지국은 이동 단말기가 상향링크 동기를 확립하지 않은 상태인 경우 제어 채널 블록에 상향링크(UL) 동기 확립을 요청하는 정보와 CRC 정보를 포함시켜 이동 단말기로 제어 채널(PDCCH)을 통해 전송한다(61). 이때 제어 채널 블록에는 플래그와, 하향링크로 전송 데이터가 없음을 알리는 하향링크(DL) 데이터 채널 미할당 정보와, 임의 접속 채널(RACH) 정보가 더 포함될 수 있다.

이동 단말기는 제어 채널을 통해 이와 같은 제어 채널 블록을 수신하면, 상향링크 동기를 확립하기 위해 임의 접속 채널(RACH)을 통해 임의 접속 절차를 수행한다(62). 본 발명에서 임의 접속 절차는 LTE에서 논의되는 일반적인 임의 접속 절차를 따르며, 본 발명에서는 임의 접속 절차에 대한 자세한 설명은 생략한다.

이에 따라 기지국은 제어 채널 및 응답 채널을 통해 이동 단말기로 각종 정보를 전송하여 동기를 확립한다(63). 이후 기지국은 제어 채널 및 하향링크 데이터 채널을 통해 일반적인 데이터 송신 절차를 수행할 수 있다(64).

한편, 전술한 바와 같은 본 발명의 방법은 컴퓨터 프로그램으로 작성이 가능하다. 그리고 상기 프로그램을 구성하는 코드 및 코드 세그먼트는 당해 분야의 컴퓨터 프로그래머에 의하여 용이하게 추론될 수 있다.　또한, 상기 작성된 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체(정보저장매체)에 저장되고, 컴퓨터에 의하여 판독되고 실행됨으로써 본 발명의 방법을 구현한다. 그리고 상기 기록매체는 컴퓨 터가 판독할 수 있는 모든 형태의 기록매체를 포함한다.

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

도 1은 일반적인 패킷 기반 이동통신 시스템을 개략적으로 나타낸 도면,

도 2는 패킷 기반 이동통신 시스템에서 하향링크 무선 채널의 구조를 설명하기 위한 도면,

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 제어 채널 구성을 설명하기 위한 도면,

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 고정 할당을 위한 제어 채널 구성을 설명하기 위한 도면,

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 동기 획득 절차를 설명하기 위한 도면이다.

Claims (20)

1. 무선 통신 시스템의 기지국에서 이동단말과의 동기 확립 방법에 있어서,

   임의 접속 채널 할당 정보를 포함하는 임의 접속 채널 정보를 이동 단말로 전송하는 단계와,

   이동단말로부터 상기 임의 접속 채널 정보에 대응하는 임의 접속 메시지를 수신하는 단계와,

   동기 확립을 위한 정보를 포함하는 응답 메시지를 상기 이동단말로 전송하는 단계를

   포함하는 무선 통신 시스템에서 이동단말과의 동기 확립 방법.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서, 상기 임의 접속 채널 정보는,

   하향 링크 제어 채널을 통해 전송되는 무선 통신 시스템에서 이동단말과의 동기 확립 방법.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 응답 메시지는,

   하향 링크 공유 채널을 통해 전송되는 무선 통신 시스템에서 이동단말과의 동기 확립 방법.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 응답 메시지는,

   하향링크로 전달되는 데이터의 타이밍 조절 정보를 포함하는 무선 통신 시스템에서 이동단말과의 동기 확립 방법.
6. 무선 통신 시스템의 이동단말에서 기지국과의 동기 확립 방법에 있어서,

   기지국으로부터 임의 접속 채널 할당 정보를 포함하는 임의 접속 채널 정보를 수신하는 단계와,

   상기 임의 접속 채널 정보에 대응하는 임의 접속 메시지를 기지국으로 송신하는 단계와,

   기지국으로부터 동기 확립을 위한 정보를 포함하는 응답 메시지를 수신하는 단계를

   포함하는 무선 통신 시스템에서 기지국과의 동기 확립 방법.
7. 삭제
8. 제 6 항에 있어서, 상기 임의 접속 채널 정보는,

   하향 링크 제어 채널을 통해 전송되는 무선 통신 시스템에서 기지국과의 동기 확립 방법.
9. 제 6 항에 있어서, 상기 응답 메시지는,

   하향 링크 공유 채널을 통해 전송하는 무선 통신 시스템에서 기지국과의 동기 확립 방법.
10. 제 6 항에 있어서, 상기 응답 메시지는,

    하향링크로 전달되는 데이터의 타이밍 조절 정보를 포함하는 무선 통신 시스템에서 기지국과의 동기 확립 방법.
11. 무선 통신 시스템의 기지국에서 이동단말과 동기를 확립하기 위한 방법을 실행하기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 있어서,

    임의 접속 채널 할당 정보를 포함하는 임의 접속 채널 정보를 이동 단말로 전송하도록 제어하는 단계와,

    이동단말로부터 상기 임의 접속 채널 정보에 대응하는 임의 접속 메시지를 수신하는 단계와,

    동기 확립을 위한 정보를 포함하는 응답 메시지를 상기 이동단말로 전송하는 단계를

    실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체.
12. 삭제
13. 제 11 항에 있어서, 상기 임의 접속 채널 정보는,

    하향 링크 제어 채널을 통해 전송되는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체.
14. 제 11 항에 있어서, 상기 응답 메시지는,

    하향 링크 공유 채널을 통해 전송되는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체.
15. 제 11 항에 있어서, 상기 응답 메시지는,

    하향링크로 전달되는 데이터의 타이밍 조절 정보를 포함하는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체.
16. 무선 통신 시스템의 이동단말에서 기지국과 동기 확립하기 위한 방법을 실행하기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 있어서,

    상기 기지국으로부터 임의 접속 채널 할당 정보를 포함하는 임의 접속 채널 정보를 수신하는 단계와,

    상기 임의 접속 채널 정보에 대응하는 임의 접속 메시지를 기지국으로 송신하는 단계와,

    기지국으로부터 동기 확립을 위한 정보를 포함하는 응답 메시지를 수신하는 단계를

    실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체.
17. 삭제
18. 제 16 항에 있어서, 상기 임의 접속 채널 정보는,

    하향 링크 제어 채널을 통해 전송되는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체.
19. 제 16 항에 있어서, 상기 응답 메시지는,

    하향 링크 공유 채널을 통해 전송하는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체.
20. 제 16 항에 있어서, 상기 응답 메시지는,

    하향링크로 전달되는 데이터의 타이밍 조절 정보를 포함하는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체.

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