KR100933145B1 - 이동통신시스템에서 랜덤액세스 프로시져를 이용한 라디오자원 할당 방법 및 장치 - Google Patents

이동통신시스템에서 랜덤액세스 프로시져를 이용한 라디오자원 할당 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 이동통신시스템에서 단말기(User Equipment)와 네트워크 노드간의 랜덤액세스 프로시져(Random access procedure)에서 사용할 랜덤액세스 프리앰블(Random access preambles) 정보를 효율적으로 정의하며, 랜덤액세스 프로시져를 통해 단말기가 네트워크로 최적화된 필수정보를 전송하는 방법 및 장치를 제공한다.
이러한 본 발명은 이동통신시스템에서 네트워크 노드와 단말기간의 보다 신뢰성을 보장하는 효율적인 랜덤액세스 프로시져를 수행하는 장점을 가진다.
또한, 본 발명은 한정되어 있는 라디오 자원을 효율적으로 사용하여 업링크 전송을 최대화하는 장점을 가진다.
Figure R1020070107840
랜덤액세스 프로시져(Random access procedure), 랜덤액세스 프리앰블(random access preambles), 라디오채널 컨디션(radio channel condition), 메시지 사이즈(message size), 미니멈 메시지 사이즈(minimum message size)

Description

이동통신시스템에서 랜덤액세스 프로시져를 이용한 라디오 자원 할당 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR ALLOCATING RADIO RESOURCE USING RANDOM ACCESS PROCEDURE IN A MOBILE COMMUNICATION SYSTEM}
본 발명은 이동통신시스템에 관한 것으로, 특히 네트워크 노드가 단말기의 업링크 메시지 전송을 위해 효율적으로 라디오 자원을 할당하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
UMTS(Universal Mobile Telecommunication Service) 시스템은 유럽식 이동통신시스템인 GSM(Global System for Mobile Communications)과 GPRS(General Packet Radio Services)을 기반으로 하고 광대역(Wideband) 부호분할 다중접속(Code Division Multiple Access: 이하 'WCDMA'라 칭함)을 사용하는 제3 세대 비동기 이동통신 시스템이다. 현재 UMTS 표준화를 담당하고 있는 3GPP(3rd Generation Partnership Project)에서는 UMTS 시스템의 차세대 이동통신시스템으로 LTE(Long Term Evolution) 시스템에 대한 논의가 진행 중이다. 이하 LTE(Long Term Evolution) 시스템을 예를 들어 본 발명을 설명하며, 아래에 LTE 시스템에 대해서 간략히 기술하고자 한다.
LTE는 2010년 정도를 상용화 목표로 해서, 최대 100 Mbps 정도의 전송 속도를 가지는 고속 패킷 기반 통신을 구현하는 기술이다. 이를 위해 여러 가지 방안이 논의되고 있는데, 예를 들어 네트워크의 구조를 간단히 해서 통신로 상에 위치하는 노드의 수를 줄이는 방안이나, 라디오 프로토콜들을 최대한 라디오 채널에 근접시키는 방안 등이 논의 중에 있다.
도 1은 본 발명이 적용되는 차세대(Evolved) UMTS 이동통신시스템 구조의 일 예를 도시한 것이다.
도 1을 참조하면, 차세대 라디오 액세스 네트워크(Evolved UMTS Radio Access Network: 이하 'E-UTRAN'라 칭함)(110)는 차세대 기지국(Evolved Node B, 이하 'ENB'라 칭함)(120, 122, 124, 126, 128)과 앵커 노드(anchor node)(130, 132)의 2 노드 구조로 단순화된다. 사용자 단말기(User Equipment: 이하 'UE' 또는 '단말기'라고도 칭함)(101)은 E-UTRAN(110)에 의해 인터넷 프로토콜(Internet Protocol, 이하 'IP'라 칭함) 네트워크로 접속한다.
ENB(120 내지 128)는 UMTS 시스템의 기존 노드 B(Node B)에 대응되며, UE(101)와 라디오 채널로 연결된다. 기존 노드 B와 달리 상기 ENB(120 내지 128)는 보다 복잡한 역할을 수행한다. 특히, LTE에서는 인터넷 프로토콜을 통한 VoIP(Voice over IP)와 같은 실시간 서비스를 비롯한 모든 사용자 트래픽이 공용 채널(shared channel)을 통해 서비스되므로, 상기 ENB는 UE들의 상황 정보를 취합해서 스케줄링을 수행하고, 라디오 자원 관리와 관련된 기능을 담당한다. 또한, 라 디오 자원 제어(Radio Resource Control, 이하 'RRC'라 칭함)과 같은 제어 프로토콜이 상기 ENB(120 내지 128)에 구비된다. 또한, 하나의 ENB는 통상적으로 다수의 셀들을 제어한다.
한편, 최대 100Mbps의 전송속도를 구현하기 위해서 LTE는 20 MHz 대역폭에서 직교 주파수 분할 다중 방식(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM)을 라디오 접속 기술로 사용한다. 그리고, ENB에서는 UE(101)의 채널 상태에 맞추어 변조 방식(Modulation scheme)과 채널 코딩율(Channel coding rate)을 결정하는 적응변조코딩(Adaptive Modulation & Coding, 이하 'AMC'라 칭함)을 수행한다.
그리고, 고속 다운링크 패킷 접속(High Speed Downlnk Packet Access, HSDPA)와, 고속 업링크 패킷 접속(High Speed Uplink Packet Access, HSUPA)와, 향상된 전용 채널(Enhanced Dedicated Channel, E-DCH) 서비스를 지원하는 이동통신시스템과 마찬가지로, LTE 시스템에서도 ENB(120내지 128)와 UE(101) 사이에 HARQ(Hybrid ARQ)가 수행된다. 또한, HARQ 만으로는 다양한 서비스 품질(Quality of Service, QoS)의 요구(Requirement)를 충족할 수 없으므로, 상위 계층에서의 별도의(Outer) ARQ가 단말기(101)와 ENB(120 내지 128) 사이에서 수행될 수 있다.
상기 HARQ란, 이전에 수신한 데이터를 폐기하지 않고, 재전송된 데이터와 소프트 컴바이닝함으로써, 수신 성공률을 높이는 기법이다. 이는 HSDPA, EDCH 등 고속 패킷 통신에서 전송 효율을 높이기 위하여 사용된다.
본 발명이 적용되는 랜덤액세스 프로시져는 RRC(Radio Resource Control) 아이들모드(idle mode) 또는 RRC 커넥티드모드(Connected mode)에 있는 단말기가, (초기) 업링크 메시지/데이터 전송을 위해 ENB와의 업링크 타이밍싱크(Uplink Timing Sync)를 맞추거나, 초기 업링크 전송 전력을 설정하거나, 상기 (초기) 업링크 메시지/데이터 전송을 위한 라디오 자원 할당을 요청하는 등을 위한 목적으로 단말기와 네트워크 노드간의 절차로 사용되는 절차이다. 여기서, 상기 RRC 아이들모드와 RRC 커넥티드모드의 정의는 3GPP의 TR25.813v700의 표준에 정의되어 있으므로 이를 참조한다.
우선, 간략하게 정의하면, 일반적으로 ENB가 단말기에 대한 컨텍스트(Context) 정보를 가지지 않고 상위 노드인 앵커 노드에서 단말기의 컨텍스트(Context) 정보를 가지고, 단말기의 위치를 셀 단위가 아닌 페이징(Paging)을 위한 트래킹 지역(Tracking Area) 단위로 관리하고 있는 단말기의 상태를, RRC 아이들모드라고 한다.
그리고, 상기 앵커 노드 뿐만 아니라 ENB에 단말기의 컨텍스트 정보가 있으며 단말기와 ENB 사이에 RRC 연결이 설정되어, 단말기의 위치를 셀 단위로 관리할 수 있는 단말기의 상태를, RRC 커넥티드모드라고 한다.
도 2는 3GPP LTE 시스템에서 제안하고 있는 랜덤액세스 프로시져를 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 210은 단말기를 나타내며, 211은 상기 단말기(210)가 위치하고 있는 셀(cell)을 제어하는 ENB를 나타낸다.
221 단계는 단말기(210)에서 랜덤액세스 프로시져를 트리거링(Triggering)하는 것을 나타낸다. 일 예로, RRC 아이들모드 단말기가 콜(Call)을 시작하기 위해 업링크 컨트롤 메시지 전송이 필요한 경우를 나타낼 수 있다. 여기서, 상기 업링크 컨트롤 메시지는, ENB(211)로 하여금 단말기 컨텍스트 정보를 가져오게 하고 단말기(210)와 ENB(211)간의 RRC 연결을 설정하고, 앵커 노드(Anchor node)에게 서비스를 요청하는 등의 역할을 한다.
상기 221 단계에서 랜덤액세스 프로시져가 트리거링되면, 231 단계에서 단말기(210)는 ENB(211)와의 약속된 랜덤액세스프리앰블들, 전체 X개 중에서 하나를 랜덤(random)하게 선택한다. 그 후, 241 단계에서 단말기(210)는 정해진 채널/타임에 선택한 랜덤액세스프리앰플을 ENB(211)로 전송한다.
241에서 랜덤액세스프리앰블을 전송할 때 단말기(210)는 OLPC(Open Loop Power Control)을 적용하여 단말기의 초기 랜덤액세스프리앰블 전송 파워를 설정한다. 하기 <수학식 1>은 종래의 OLPC를 수행하는 대표적인 방식을 나타낸다.
PTX = Lpilot + IBTS + SIRTARGET
상기 <수학식 1>의 각 항의 파라미터를 설명하면 다음과 같다.
- PTX : 채널 DPCH의 전송 파워 레벨(dBm).
- Lpilot : 다운링크 파일럿 채널의 측정치와 시그널링된 파일럿 채널의 전송 파워를 이용하여 예측된 경로 손실 값(dB).
- IBTS : 기지국 수신단이 겪는 간섭 레벨(dBm).
- SIRTARGET : 각 단말의 전송 품질을 유지하기 위한 목표 SIR (dB). 각 단말별로 시그널링되거나 공통적으로 시그널링 될 수 있다.
만약 241의 초기 랜덤액세스프리앰블 전송의 실패로 인해 랜덤액세스프리앰블이 재전송된다면 이때에는 이전 랜덤액세스프리앰블 전송때에 설정한 파워에 델타값(이하 '파워램프스탭'이라 칭함)이 더해진다. 상기 파워램프스탭 값은 시그널링되거나 하나의 값으로 정하여 사용될 수 있다.
242 단계에서 ENB(211)는 상기 241 단계를 통해 수신받은 랜덤액세스프리앰블에 대한 응답메시지를 단말기(210)에게 전송한다. 상기 응답메시지(242)에는 상기 231단계에서 수신받은 랜덤액세스프리앰블을 나타내는 랜덤액세스프리앰블 식별자와, 업링크타이밍싱크를 맞추기 위한 업링크타이밍싱크 정보와, 단말기(210)의 다음 업링크 상위 메시지 전송(251)을 위한 라디오자원 할당 정보 등을 포함한다.
상기 242 단계에서 ENB(211)의 응답메시지 전송은, 상기 241 단계의 단말기(210)의 전송에 대해 정해진 타이밍 연관을 가지고 동기를 맞추어 전송(Synchronous transmission)할 수도 있다.
단말기(210)은 242 단계를 통해 수신받은 정보가, 자신이 241에서 전송했었던 랜덤액세스프리앰블과 매핑되는 랜덤액세스프리앰블 식별자를 포함하고 있으면, 242 단계에 포함되어 있는 업링크타이밍싱크 정보를 이용하여, 업링크전송타이밍을 보정한다. 또한, 할당된 라디오자원을 이용하여 해당 채널/타임에서 251에서 해당 상위메시지를 전송한다.
이때 251 단계를 통해서 전송되는 메시지는 RRC 메시지이거나, NAS(Non Access Stratum) 메시지일 수도 있다. 또는 RRC 메시지와 NAS 메시지가 결합된 형태의 메시지일 수도 있다. 여기서, 상기 RRC 메시지는 단말기와 ENB를 프로토콜 종단점으로 가지는 라디오 자원 제어(Radio Resource Control, RRC)를 위한 메시지를 나타낸다. 그리고, 상기 NAS 메시지는 단말기와 앵커 노드를 프로토콜 종단점으로 가지는 단말기의 이동성(mobility), 서비스(Service), 세션(Session) 등을 제어하기 위한 메시지를 나타낸다.
그러나, 3GPP LTE 시스템에서 상기 도 2와 같이 랜덤액세스 프로시져를 실행한다면, 상기 242 단계에서 ENB(211)는, 단말기에게 상위메시지 전송을 위한 라디오자원을 할당할 때(251 단계)에, 셀(cell)내에 모든 단말기들이 전송할 수 있도록 보장되는 메시지 사이즈에 대해서만 자원 할당을 수행할 수 밖에 없는 문제점을 가진다.
이는 상기 241 단계에서 단말기(210)로부터 ENB(211)가 랜덤액세스프리앰블을 수신받았을 때에, 상기 랜덤액세스프리앰블을 통해 전송되는 정보가 랜덤아이디(random ID)외에는 없기 때문이다.
다시 설명하면, 상기 랜덤액세스프리앰블들은, 단말기(210)가 같은 랜덤액세스프리앰블을 선택하여 충돌(collision)이 발생하는 것을 방지하기 위해 다른 정보들을 포함하지 않고, 단지 랜덤아이디만을 가진다.
따라서, 이러한 랜덤액세스프리앰블을 수신한 ENB(211)는 스케쥴링에 필요한 어떠한 정보들도 랜덤액세스프리앰블을 통해 알지 못하므로, 셀 바운더리(cell boundary)에 단말기가 위치한다 하더라도 전송이 보장되는 메시지 사이즈에 대한 라디오 자원을 할당할 수 밖에 없는 문제점을 가지는 것이다.
그러므로, 상기 도 2에 따른 이동통신시스템의 랜덤액세스 프로시져는 ENB(211)가 단말기(210)로부터 전송되는 다음 메시지를 스케쥴링하는데 있어서 효율적이라 할 수 없다.
또한, 상기 랜덤액세스프리앰블들에, ENB(211)가 스케쥴링을 하는데 있어서 도움을 줄 수 있는 정보들(예를 들면, 랜덤액세스 프로시져의 이유/타입 정보, 랜덤액세스 프로시져의 우선순위 정보, 라디오 채널 컨디션 정보 등)을 포함시킨다면, ENB(211)가 단말기(210)로부터 전송되는 다음 메시지를 스케쥴링하는데 있어서 아주 효율적으로 수행할 수 있을지 모른다.
하지만, 단말기와 ENB 사이에 RRC 커넥션(Connection)을 설정하지 않은 상태에서 제한된 라디오자원을 이용하는, 단말기가 셀내 어디에서나 전송을 보장할 수 있는 랜덤액세스프리앰블의 숫자는 제한되어 있다.
또한, 상기 제한된 랜덤액세스프리앰블을 통해 상기 정보들을 모두 실어서 전송한다는 것은 상대적으로 충돌확률(collision probability)를 낮춰주는 랜덤아이디 정보의 수를 줄이므로 랜덤액세스 프로시져에서 복수개의 단말기가 같은 랜덤액세스프리앰블을 선택하는 충돌을 증가시키는 문제를 유발할 수 있다. 이러한 랜덤액세스 프로시져에서 충돌 확률이 어느 레벨이상 증가하면 치명적인 문제점이 된다.
따라서, 현재 이동통신 시스템은 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위한 보 다 효율적인 랜덤액세스 프로시져 방안이 필요한 실정이다.
따라서, 상기한 바와 같이 동작되는 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해서 창안된 본 발명은 랜덤액세스 프로시져에서 효율적인 랜덤액세스프리앰블 설계를 통해 네트워크 노드가 랜덤액세스프리앰블을 수신받은 후 단말기의 업링크 메시지 전송을 위해 효율적으로 라디오자원을 할당할 수 있는 방법 및 장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 이동통신시스템에서 효율적인 랜덤액세스프리앰블 설계를 통해 단말기가 네트워크 노드에게 효율적인 랜덤액세스프리앰블를 전송하고 라디오자원을 할당받는 방법 및 장치를 제공한다.
본 발명의 실시 예에 따른 단말기 방법은, 이동통신시스템에서 랜덤액세스 프로시져를 이용한 랜덤액세스프리앰블 전송 방법에 있어서, 상기 랜덤액세스 프로시져가 트리거링되면, 라디오채널컨디션이 미리 결정된 라디오채널컨디션 임계값 보다 크고, 단말기가 상기 랜덤액세스프리앰블 전송 이후에 전송할 메시지 사이즈가 메시지 사이즈 임계값 보다 큰지 여부에 따라서 상기 단말기와 기지국간에 미리 정의된 랜덤액세스프리앰블 셋들 중에서 하나의 랜덤액세스프리앰블 셋을 선택하는 과정과, 상기 선택된 랜덤액세스프리앰블 셋 내에서 랜덤하게 랜덤액세스프리앰블을 선택하는 과정과, 상기 선택된 랜덤액세스프리앰블을 랜덤액세스채널을 통해 기지국으로 전송하는 과정을 포함한다.
본 발명의 실시 예에 따른 기지국 방법은, 이동통신시스템에서 랜덤액세스 프로시져를 이용한 라디오 자원 할당 방법에 있어서, 단말기로부터 랜덤액세스채널을 수신하여 랜덤액세스프리앰블을 추출하는 과정과, 상기 추출된 랜덤액세스프리앰블이 상기 단말기와 기지국간에 미리 정의된 랜덤액세스프리앰블 셋들 중 어느 셋에 속해 있는가를 판단하는 과정과, 상기 판단된 랜덤액세스프리앰블 셋에 따라서 라디오 자원을 할당하는 과정을 포함한다.
본 발명의 실시 예에 따른 단말기 장치는, 이동통신시스템에서 랜덤액세스 프로시져를 이용한 랜덤액세스프리앰블 전송 장치에 있어서, 상기 랜덤액세스 프로시져가 트리거링되면, 단말기가 상기 랜덤액세스프리앰블 전송 이후에 전송할 메시지 사이즈를 판단하고, 상기 단말기가 상기 랜덤액세스프리앰블 전송 이후에 전송할 메시지 사이즈가 메시지 사이즈 임계값 보다 큰지 여부를 판단하는 메시지 사이즈 판단부와, 라디오채널컨디션이 미리 결정된 라디오채널컨디션 임계값 보다 큰지 여부에 따라서 라디오채널컨디션을 판단하는 라디오채널컨디션 판단부와, 상기 메시지 사이즈 판단부와 상기 라디오채널컨디션 판단부의 결정에 따라서 상기 단말기와 기지국간에 미리 정의된 랜덤액세스프리앰블 셋들 중에서 하나의 랜덤액세스프리앰블 셋을 선택하는 랜덤액세스프리앰블 셋 선택부와, 상기 선택된 랜덤액세스프리앰블 셋 내에서 하나의 랜덤액세스프리앰블을 랜덤하게 선택하는 랜덤액세스 프리앰블 선택부와, 상기 프리앰블 선택부에서 선택된 랜덤액세스프리앰블을 랜덤액세스채널을 통해 상기 기지국으로 전송하는 송신부를 포함한다.
본 발명의 실시 예에 따른 기지국 장치는, 이동통신시스템에서 랜덤액세스 프로시져를 이용하여 라디오 자원을 할당하기 위한 기지국 장치에 있어서, 단말기로부터 랜덤액세스채널을 수신하는 수신부와, 상기 랜덤액세스채널을 통해서 랜덤액세스프리앰블을 추출하는 랜덤액세스프리앰블 추출부와, 상기 수신된 랜덤액세스프리앰블이 상기 단말기와 기지국간에 미리 정의된 랜덤액세스프리앰블 셋들 중 어느 셋에 속해 있는가를 판단하는 랜덤액세스프리앰블 셋 판단부와, 상기 판단된 랜덤액세스프리앰블 셋에 따라서 라디오 자원을 할당하는 스케쥴러를 포함한다.
본 발명에 있어서, 개시되는 발명 중 대표적인 것에 의하여 얻어지는 효과를 간단히 설명하면 다음과 같다.
본 발명은, 차세대 이동통신시스템에서 단말기의 라디오채널컨디션을 고려하여 단말기가 전송할 수 있는 메시지 사이즈를 보장하는 라디오자원을 할당하는 장점을 가진다.
또한, 본 발명은 단말기에서 라디오채널컨디션 및 메시지 사이즈를 고려하여 구별되는 셋으로부터 랜덤액세스프리앰블을 선택하는 장점을 가진다. 즉, 단말기들 상호간에 충돌을 보장하는 랜덤액세스프리앰블을 선택하여 전송함으로써, 랜덤액세스 프로시져를 수행하는 단말기와 상위 네트워크 노드간의 보다 신뢰성을 보장하는 절차를 수행하는 장점을 가진다.
또한, 본 발명은 네트워크 노드에서 단말기의 라디오채널컨디션을 보다 정확하게 고려하여 라디오자원을 할당함으로써, 한정되어 있는 라디오자원을 효율적으 로 사용하는 장점을 가진다.
따라서, 본 발명은 이동통신시스템에서 효율적인 랜덤액세스 프로시져를 제안하여 단말기의 업링크 전송을 위한 효율적인 라디오자원을 할당하는 장점을 가진다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 동작 원리를 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐를 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
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.
이하 본 발명을 설명함에 있어서 3GPP(3rd Generation Partnership Project) UMTS(Universal Mobile Telecommunication Service) 시스템에서 진화한 3GPP LTE(Long Term Evolution) 시스템을 일예로 사용하지만, 본 발명은 기지국 스케쥴링이 적용되는 모든 이동통신시스템에 별다른 가감없이 적용 가능하다.
또한, 본 발명은 랜덤액세스 프로시져가 적용되는 통신 시스템에 별다른 가감 없이 적용 가능하다. 또한, 본 발명은 업링크 서비스를 지원하는 시스템에 적용 가능하다.
이러한 본 발명은 특히 랜덤액세스 프로시져에서 효율적인 랜덤액세스프리앰블 설계를 통해 네트워크 노드가 랜덤액세스프리앰블을 수신받은 후 단말기로부터의 업링크 메시지 전송을 위해 효율적으로 라디오자원을 할당할 수 있는 방안을 제안한다.
따라서, 본 발명은 단말기가 좋은 라디오채널컨디션(radio channel condition)에 있으며 랜덤액세스프리앰블의 전송과 그의 응답 수신후에 전송할 메시지 사이즈가 정의된 미니멈(minimum) 메시지 사이즈보다 클때에, 랜덤액세스 프로시져에서 단말기가 선택할 랜덤액세스프리앰블 셋을 별도로 정의한다. 그외의 경우, 즉 단말기의 라디오채널컨디션이 좋지 않거나 또는 랜덤액세스프리앰블의 전송과 그의 응답 수신후에 전송할 메시지 사이즈가 정의된 미니멈 메시지보다 같거나 작을때에 랜덤액세스 프로시져에서 단말기가 선택할 랜덤액세스프리앰블 셋을 별도로 정의한다.
또한, 단말기가 좋은 라디오채널컨디션에 있으면서 전송할 메시지 사이즈가 정의된 미니멈 메시지 사이즈보다 클때에는 해당 랜덤액세스프리앰블 셋을 이용하여 이를 네트워크 노드에 알려 네트워크 노드가 상기 랜덤액세스프리앰블에 대한 응답메시지를 통해 정의된 미니멈 메시지 사이즈보다 큰 메시지를 전송할 수 있도록 라디오자원(radio resource)을 할당할 수 있도록 한다.
또한, 단말기의 라디오채널컨디션이 좋지 않거나 또는 랜덤액세스프리앰블의 전송과 그의 응답 수신후에 전송할 메시지 사이즈가 정의된 미니멈 메시지보다 같거나 작을때에는 그에 해당하는 랜덤액세스프리앰블 셋을 이용하여 이를 네트워크 노드에 알려 네트워크 노드가 상기 랜덤액세스프리앰블에 대한 응답메시지를 통해 정의된 미니멈 메시지 사이즈만큼만 전송할 수 있도록 라디오자원을 할당할 수 있도록 한다.
그러므로 본 발명에서는 최소한의 추가 정보를 랜덤액세스프리앰블 설계에 포함시켜서 ENB가 단말기로부터 전송되는 다음 메시지에 대한 스케쥴링을 효율적으로 수행할 수 있도록 하는 방안을 제안한다.
이러한 본 발명에 실시 예에 따라 상기 추가 정보는 단말기가 어떤 일정 임계값(Y)보다 큰 라디오채널컨디션에 있으며, 그리고(AND), 단말기가 다음에 전송할 메시지 사이즈가 셀 바운더리에 단말기가 위치한다 하더라도 전송이 보장되는 미니멈 메시지 사이즈(Z)보다 클때를 나타내도록 한다.
즉, 단말기와 ENB와의 약속된 셀내 전체 X개의 랜덤액세스프리앰블을 두개의 셋으로 나누어, 임의의 하나의 셋(A 셋)은 단말기가 임계값(Y)보다 큰 라디오채널컨디션에 있으면서 그리고(AND), 단말기가 전송할 다음 메시지 사이즈가 미니멈 메시지 사이즈(Z)보다 클 때에 사용하도록 정의한다. 또한, 다른 하나의 셋(B 셋)은 상기 조건이 아닐 때에 사용하도록 정의한다.
이에 따라, ENB는 A 셋에 해당되는 랜덤액세스프리앰블을 수신하면 단말기의 다음 메시지 전송을 스케쥴링할 때에 Z보다 큰 메시지 전송을 위한 라디오자원을 할당할 수 있으며, 반면 ENB가 B 셋에 해당되는 랜덤액세스프리앰블을 수신하면 단말기의 다음 메시지 전송을 스케쥴링할 때에 Z 사이즈의 메시지 전송을 위한 라디오자원을 할당할 수 있다.
또한, 좋은 라디오채널컨디션을 판단하기 위한 임계값(Y)나, 셀 바운더리에서도 전송이 보장되는 메시지 사이즈(Z)은 셀에 상관없이 하나의 값으로 정해져 하드코딩되거나, 또는 셀이 따라 브로드캐스팅되는 시스템정보를 통해 시그널링될 수도 있다.
상기 설명을 통해서 라디오채널컨디션이 임계값 보다 큰 것으로 판단되는 것은 라디오채널컨디션이 특정 임계값과 관련된 조건 보다 좋음을 나타낸다.
하기 <표 1>은 전체 랜덤액세스프리앰블의 개수(X)를 64개로 가정했을 때에 본 발명에서 제안하는 랜덤액세스프리앰블 설계의 일예를 나타낸다. <표 1>에서는 A 셋과 B 셋을 동일한 개수(X/2)의 랜덤액세스프리앰블을 할당한 것을 일 예로 나타내고 있지만, A 셋과 B 셋에 다른 개수의 랜덤액세스프리앰블을 할당할 수도 있다.
Figure 112007076546010-pat00001
Figure 112007076546010-pat00002
또한, 본 발명에서 도시하지는 않았지만, 본 발명은 하기와 같이 확장할 수도 있다. 예를 들어, 만약 랜덤액세스프리앰블에 랜덤아이디를 제외하고 2비트의 다른 정보를 포함시킬 수 있다면, 랜덤액세스프리앰블을 하기와 같이 설계하여 적용할 수 있다.
- 랜덤액세스프리앰블 셋 #A: 라디오채널컨디션이 특정 임계값(Y1)보다 크면서(AND) 단말기가 다음에 전송할 메시지 사이즈가 셀 바운더리에서도 전송가능한 미니멈 사이즈(Z1)보다 크고 특정사이즈(Z2)보다 같거나 작을때에 사용하는 랜덤액세스프리앰블 셋
- 랜덤액세스프리앰블 셋 #B: 라디오채널컨디션이 특정임계값(Y2)보다 크면서(AND) 단말기가 다음에 전송할 메시지 사이즈가 랜덤액세스프리앰블 셋#A로 제한한 특정사이즈(Z2)보다 크고 특정사이즈(Z3)보다 같거나 작을때에 사용하는 랜덤액세스프리앰블 셋
- 랜덤액세스프리앰블 셋 #C: 라디오채널컨디션이 특정임계값(Y3)보다 크면서(AND) 단말기가 다음에 전송할 메시지 사이즈가 랜덤액세스프리앰블 셋#B로 제한한 특정사이즈(Z3)보다 크고 특정사이즈(Z4)보다 같거나 작을때에 사용하는 랜덤액세스프리앰블 셋
- 랜덤액세스프리앰블 셋 #D: 라디오채널컨디션이 특정임계값(Y4)보다 크면서(AND) 단말기가 다음에 전송할 메시지 사이즈가 랜덤액세스프리앰블 셋#B로 제한한 특정사이즈(Z4)보다 클때에 사용하는 랜덤액세스프리앰블 셋
도 3은 본 발명에서 제안하는 랜덤액세스프리앰블 설계를 통한 랜덤액세스 프로시져의 실시 예를 도시한 도면이다. 310은 단말기를 나타내며, 311은 단말기(310)가 위치하고 있는 셀을 제어 관리하는 ENB를 나타낸다.
도 3을 참조하면, 321 단계에서는 단말기에서 랜덤액세스 프로시져를 트리거링(Triggering)하는 것을 나타낸다. 일 예로써, RRC 아이들모드 단말기가 콜(Call)을 시작하기 위해 업링크 컨트롤 메시지 전송이 필요한 경우를 나타낼 수 있다.
323 단계는 셀내에서 랜덤액세스 프로시져 관련 컨트롤(control) 파라미터(parameter)들이 시스템 정보로 브로드캐스트되는 것을 나타낸다. 상기 랜덤액세스 프로시져 관련 파라미터로는 랜덤액세스 프로시져를 수행할 라디오자원 할당 정보, 라디오채널컨디션 임계값(Y), 전송 파워(transmission power) 등을 포함할 수 있다.
여기서, 랜덤액세스 프로시져를 수행할 라디오자원 할당 정보는 랜덤액세스 프로시져에서 단말기가 랜덤액세스프리앰블을 전송하기 위한 타임/주파수의 라디오자원을 나타낸다.
또한, 라디오채널컨디션 임계값(Y)는 단말기(310)가 331 단계에서 자신이 좋은 라디오채널컨디션에 있는지 없는지를 판단할 때에 기준이 되는 임계값을 나타낸다.
그리고, 전송 파워(transmission power)는 단말기(310)가 라디오채널컨디션을 판단할 때에 사용되는 값이다.
특히, 상기 전송 파워는 라디오채널컨디션에서 경로 손실(Path loss)를 계산할 때에 사용되는 값이며, 경로 손실은 하기의 <수학식 2>과 같이 계산 가능하다.
경로 손실 = 전송 파워 - 수신 파워
여기서, 경로 손실은 전송 손실(propagation loss), 새도잉(shadowing, 저속페이딩), 안테나 패턴(Antenna pattern) 등에 의해 정해지는 긴구간(long term)에서 획득되는 값으로써, 다운링크와 업링크가 어느 정도 비슷한 값을 보이기 때문에, 경로 손실 정보는 업링크 채널상태를 추정하는데 사용될 수 있다.
한편, 상기 323 단계는 도 3에서 321 단계를 수행한 후, 전송되는 것과 같이 도시되어 있으나, 만약 321 단계에서 랜덤액세스 프로시져가 트리거링되기 전에 단말기(310)가 이미 이전 시스템정보를 통해 최신 랜덤액세스 프로시져 관련 파라미터를 획득한다면, 단말기(310)는 상기 321 단계에서 랜덤액세스 프로시져가 트리거링된 다음 331 단계를 바로 수행할 수 있다.
이는 상기 랜덤액세스 프로시져 관련 파라미터를 포함한 시스템정보가 셀내에서 주기적으로 전송되기 때문이다. 이에 따라, 단말기(310)가 만약 321 단계 이전에 이미 최신 랜덤액세스 프로시져 관련 파라미터를 시스템정보를 통해 획득하였다면, 323 단계에서의 시스템정보 수신은 생략될 수 있다.
331 단계에서 시스템정보를 통해 랜덤액세스 프로시져 관련 파라미터를 수신한 단말기(310)는, 상기 파라미터를 통해 단말기(310)가 어떤 일정 임계값(Y)보다 큰 라디오채널컨디션에 있으며 그리고(AND), 단말기(310)가 전송할 메시지 사이즈가 셀 바운더리에서 전송이 보장되는 미니멈 메시지 사이즈(Z)보다 큰지를 판단한다.
상기 라디오채널컨디션은 두가지 방법에 의해 판단될 수 있는데, 첫 번째 방법은 단말기가 다운링크(Downlink) 파일럿(Pilot)을 측정하여 수신 SNR(Signal to Noise Ratio)을 나타내는 채널품질정보(CQI: Channel Quality Information)을 이용하여 판단할 수 있다.
두 번째 방법으로 단말기(310)가 채널품질정보 대신에 상기 <수학식 2>에 정의한 경로 손실 정보를 이용하는 것이다.
여기서, 상기 채널품질정보는 고속페이딩(Fast fading)이 고려된 값을 나타내며, 상기 고속페이딩은 다운링크와 업링크에서 독립적으로 발생하기 때문에, 업링크 채널상태를 추정하고 초기 업링크 메시지의 전송을 위한 스케쥴링을 수행하는데 사용되기에는 상기 채널품질정보가 적합하지 않을 수 있다. 따라서 상기 채널품질정보 대신에 경로손실 정보가 대신 사용된다. 일반적으로 상기 경로 손실은 전송손실(propagation loss), 새도잉(shadowing, 저속페이딩), 안테나패턴(antenna pattern) 등에 의해 정해지는 긴구간(long term)에서 획득되는 값으로써 다운링크와 업링크가 어느 정도 비슷하기 때문에 업링크 채널상태를 추정하고 초기 업링크 메시지의 전송을 위한 스케쥴링을 수행하는 데에는 경로 손실이 채널품질정보 보다 적합할 수 있다. 즉, 채널품질정보와 경로 손실은 업링크 채널상태를 추정하기 위해 사용할 수 있는 파라미터들로서 서로 대체 가능하며, 상황에 따라서 혹은 시스템 설계자의 선택에 따라서 적절하게 선택될 수 있다.
이에 본 발명에서는 상기 경로 손실 정보를 어떤 일정 임계값(Y)와 비교하는 방법을 이용하는 것을 일 예로 설명하나, 채널품질정보를 이용하여 어떤 일정 임계값(Y)와 비교하는 방법도 배제하지 않는다.
따라서, 상기 331 단계에서 단말기(310)는 상기 323 단계를 통해 수신받은 전송 파워와, 어떤 일정구간 동안 측정한(measurement) 다운링크 파일럿 채널에 대한 수신 파워를 이용하여 상기 <수학식 2>을 이용하여 경로 손실 값을 구한다. 그 후, 상기 획득한 경로 손실 값과 상기 323 단계를 통해 수신받은 라디오채널컨디션 임계값 Y를 비교한다. 만약 경로 손실 값이 임계값 Y보다 같거나 낮으면, 이는 임 계값 Y보다 좋은 라디오채널컨디션에 있는 것으로 판단한다. 이는 상기 경로 손실 값과 좋은 라디오채널컨디션에 있는지 아닌지에 대한 여부 판단은 반비례의 관계를 가지기 때문이다.
한편, 두 번째 방법에 따라 채널품질정보가 이용한다면, 채널품질정보 값은 좋은 라디오채널컨디션에 있는지 아닌지에 대한 여부 판단과 비례의 관계를 가진다. 이에 따라 상기 331 단계에서 단말기(310)는 어떤 일정구간 동안 측정한 다운링크 파일럿 채널에 대한 수신 SNR을 구한다. 그 후, 323 단계를 통해 수신받는 라디오채널컨디션 임계값(Y)과 비교하여, 만약 채널품질정보 값이 Y보다 같거나 높으면, 임계값 Y보다 좋은 라디오채널컨디션에 있는 것으로 판단한다.
또한, 331 단계에서 단말기(310)은 전송할 메시지 사이즈가 셀 바운더리에서 전송이 보장되는 미니멈(minimum) 메시지 사이즈(Z)보다 큰지를 확인한다. 여기서, 상기 미니멈 메시지 사이즈(Z)를 판단할 때에, 상기 미니멈 메시지 사이즈는 표준으로 하나의 값으로 설정되거나 또는 323 단계의 시스템정보를 통해 셀마다 틀린 값이 시그널링 될 수도 있다.
결과적으로, 331 단계에서 단말기(310)가 어떤 일정 임계값(Y)보다 큰 라디오채널컨디션에 있으며 그리고(AND), 단말기가 업링크를 통해 전송할 메시지 사이즈가 셀 바운더리에서도 전송이 보장되는 미니멈 메시지 사이즈보다 크다는 것을 확인하면, 332 단계로 진행한다.
332 단계에서 단말기(310)는 상기 조건에 매핑되는 랜덤액세스프리앰블 셋에서 하나의 랜덤액세스프리앰블을 랜덤하게 선택한다. 반면에, 만약 331 단계의 조 건에 해당되지 않는다면 본 발명에 따라 구별되어 정의된 다른 랜덤액세스프리앰블 셋에서 하나의 랜덤액세스프리앰블을 랜덤하게 선택한다.
예를 들어, 상기 <표 1>의 랜덤액세스프리앰블 설계를 가정하면, 331단계의 조건대로 어떤 일정 임계값(Y)보다 큰 라디오채널컨디션에 있으며 그리고(AND) 단말기가 상위 메시지를 통해 전송할 메시지 사이즈가 셀 바운더리에서도 전송이 보장되는 미니멈 메시지 사이즈보다 크다면, 단말기(310)은 랜덤액세스프리앰블 'A' 셋의 랜덤액세스프리앰블 #0~#31들 중에서 하나를 랜덤하게 선택한다.
반면에, 상기 331 단계의 조건을 만족하지 못한다면, 단말기(310)은 랜덤액세스프리앰블 'B'셋의 랜덤액세스프리앰블 #32-#63들 중에서 하나를 랜덤하게 선택한다.
341 단계에서 단말기(310)는 332단계에서 선택한 랜덤액세스프리앰블을 ENB(311)로 전송한다. 342 단계에서 ENB(311)은 수신한 랜덤액세스프리앰블이 어떤 조건을 만족하는지 확인한다. 즉, 수신한 랜덤액세스프리앰블이 해당하는 셋이 어떤 것인지를 확인하고, 이에 따라 단말기(310)의 상태 정보(일예로, 라디오채널컨디션 등)을 고려하여 단말기(310)으로 하여금 업링크를 통해 상위 메시지 전송을 위한 라디오자원을 할당한다.
예를 들어, 341단계를 통해 수신한 랜덤액세스프리앰블이 A 셋의 랜덤액세스프리앰블 #0~#31들 중 하나라면, 342 단계에서 ENB(311)는 단말기(310)에게 메시지 전송을 위한 라디오자원을 할당할 때에 셀 바운더리에서 전송이 보장되는 미니멈 메시지 사이즈보다 큰 사이즈의 메시지가 전송할 수 있도록 라디오자원을 할당할 수 있다.
반면에, 만약 341단계를 통해 수신한 랜덤액세스프리앰블이 B 셋의 랜덤액세스프리앰블 #32~#63들 중에서 하나라면, 342 단계에서 ENB(311)는 메시지 전송을 위한 라디오자원을 할당할 때에 셀 바운더리에서 전송이 보장되는 미니멈 메시지 사이즈 만큼만 메시지가 전송될 수 있도록 라디오자원을 할당한다.
343 단계에서 ENB(310)는 341단계를 통해 수신받은 랜덤액세스프리앰블에 대한 응답메시지를 단말기(310)에게 전송한다. 상기 응답메시지에는 수신받은 랜덤액세스프리앰블을 나타내는 랜덤액세스프리앰블 식별자, 업링크타이밍싱크를 맞추기 위한 업링크타이밍싱크 정보, 다음 업링크 상위 메시지 전송을 위한 라디오자원 정보 등을 포함한다.
한편, 상기 343 단계의 응답메시지 전송은 341 단계의 랜덤액세스프리앰블 전송에 대해 정해진 타이밍연관을 가지고 동기를 맞추어 전송할 수도 있다. 즉, 단말기(310)은 343단계를 통해 수신받은 정보가 자신이 341단계에서 전송한 랜덤액세스프리앰블과 매핑되는 랜덤액세스프리앰블 식별자를 포함하고 있음을 확인하면, 상기 343단계에 포함되어 있는 업링크타이밍싱크 정보를 이용하여 업링크전송타이밍을 보정한다.
351단계에서 단말기(310)은 상기 343단계에 할당된 라디오자원을 이용하여 해당 채널/타임에서 해당 상위메시지를 전송한다. 이때 351단계를 통해서 전송되는 메시지는 RRC 메시지이거나 NAS(Non Access Stratum) 메시지일 수도 있다. 또는 RRC 메시지와 NAS 메시지가 결합된 형태의 메시지일 수도 있다. 상기 RRC 메시지는 단말기와 ENB를 프로토콜 종단점으로 가지는 라디오자원제어(RRC: Radio Resource Control)를 위한 메시지를 나타내며, NAS 메시지는 단말기와 앵커 노드를 프로토콜 종단점으로 가지는 단말기의 이동성(mobility), 서비스(Service), 세션(Session) 등을 제어하기 위한 메시지를 나타낸다.
게다가, 상기 323단계에서 ENB(311)은 라디오채널컨디션 임계값(Y)대신에 ENB 안테나에서의 간섭레벨(Interference Level)을 브로드캐스트할 수도 있다. 이는 세 번째 방법이라고 정의할 수 있다.
그러면, 331단계에서 단말기(310)는 자신의 맥시멈 전송 파워(Maximum UE transmission power)가, 상기 수신받은 ENB 안테나에서의 간섭정보(Interference at ENB)와 전송 파워와 다운링크 파일럿 채널에 대한 수신 파워를 이용하여 계산한 경로 손실(Pathloss)과 알파(Alpha) [dB]를 합한 것보다 같거나 크다면, 좋은 라디오채널컨디션에 있는 것으로 판단한다. 이는 하기의 <수학식 3>를 참조한다. 여기서, 상기 알파값은 하나의 값으로 표준에서 고정되거나 또는 상기 323단계의 브로드캐스트되는 시스템정보에 포함되어 전송될 수 있다.
반면에, 331단계에서 단말기(310)의 맥시멈 전송 파워가, 수신받은 ENB 안테나에서의 간섭정보와 전송 파워와 다운링크 파일럿 채널에 대한 수신 파워를 이용하여 계산한 경로 손실과 알파를 합한 것보다 같거나 작다면, 단말기는 좋은 라디오채널컨디션에 있지 않은 것으로 판단한다. 또한 단말기(310)의 맥시멈 전송 파워가, 수신받은 ENB 안테나에서의 간섭정보와 전송 파워와 다운링크 파일럿 채널에 대한 수신 파워를 이용하여 계산한 경로 손실과 알파를 합한 것보다 크다면, 단말 기는 좋은 라디오채널컨디션에 있다고 판단한다.
반면에, 단말기(310)의 맥시멈 전송 파워가, 수신받은 ENB 안테나에서의 간섭정보와 전송 파워와 다운링크 파일럿 채널에 대한 수신 파워를 이용하여 계산한 경로 손실과 알파를 합한 것보다 작다면, 단말기는 좋은 라디오채널컨디션에 있지 않은 것으로 판단할 수도 있다. 또한 단말기(310)의 맥시멈 전송 파워가, 수신받은 ENB 안테나에서의 간섭정보와 전송 파워와 다운링크 파일럿 채널에 대한 수신 파워를 이용하여 계산한 경로 손실과 알파를 합한 것보다 크거나 같다면, 단말기는 좋은 라디오채널컨디션에 있다고 판단할 수도 있다.
Figure 112007076546010-pat00003
1. 단말기의 맥시멈 전송 파워(UE maximum transmission power) ENB 안테나에서의 간섭정보(Interference at ENB) + 경로 손실(Path_loss) + 알파(alpha) dB : 좋은 라디오채널컨디션에 있음
2. 단말기의 맥시멈 전송 파워
Figure 112007076546010-pat00004
ENB 안테나에서의 간섭정보 + 경로 손실 + 알파 dB : 좋은 라디오채널컨디션에 있지 않음
상기 전술한 바와 같이, 단말기(310)은 셀내에서 브로드캐스팅되는 랜덤액세스 프로시져 관련 파라미터들을 통해 자신의 라디오채널컨디션을 확인하고, 자신의 라디오채널컨디션 그리고, 다음 업링크 상위 메시지 전송에 필요한 미니멈 사이즈를 고려하여 랜덤액세스프리앰블 선택 조건인 A 셋 또는 B 셋으로부터 랜덤액세스프리앰블을 구별하여 선택한다.
그리고, ENB(311)은 단말기(310)로부터 수신된 랜덤액세스프리앰블이 구별되는 A 셋 또는 B 셋으로부터 전송되는 것인지를 확인하여 효율적으로 라디오자원을 할당함을 포함한다.
도 4는 본 발명에서 제안하는 랜덤액세스프리앰블 설계를 통한 구별된 셋으로부터 랜덤액세스프리앰블을 선택하는 단말기의 동작 흐름을 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 410 단계에서 랜덤액세스 프로시져가 트리거링되면, 411 단계에서 단말기가 어떤 일정 임계값(Y)보다 큰 라디오채널컨디션에 있으면서(AND) 단말기가 다음에 전송할 메시지 사이즈가 셀 바운더리에서 전송이 보장되는 미니멈 메시지 사이즈(Z)보다 큰지를 확인한다. 여기서, 상기 411단계에서 단말기가 어떤 일정 임계값보다 큰 라디오채널컨디션에 있는지를 판단하는 방법은 도 3에서 설명한 방법을 따를 수 있다.
421단계에서 상기 411단계의 조건이 만족함을 확인하면 즉, 단말기가 어떤 일정 임계값보다 큰 라디오채널컨디션에 있으면서(AND), 단말기가 다음에 전송할 메시지 사이즈가 셀 바운더리에서 전송이 보장되는 미니멈 메시지 사이즈(Z)보다 큼을 확인하면, 431단계로 진행한다.
431단계에서 단말기는 상기 라디오채널컨디션을 보장하는 상기 411단계의 조건일때 사용하는 랜덤액세스프리앰블 셋을 선택한다. 일예로 설명하면 상기 <표 1>의 랜덤액세스프리앰블 A 셋을 선택하게 될 것이다. 반면에, 상기 411단계의 조건이 만족되지 않음을 확인하면 432단계로 진행하여 상기 라디오채널컨디션을 보장하는 랜덤액세스프리앰블 셋과는 구별되는 다른 랜덤액세스프리앰블 셋을 선택한다. 일 예로 설명하면, 상기 <표 1>의 랜덤액세스프리앰블 B 셋을 선택하게 될 것이다.
441단계에서 단말기는 상기 431단계 또는 432단계의 구별되어 선택한 랜덤액세스프리앰블셋에서 하나의 랜덤액세스프리앰블을 랜덤하게 선택한다. 그 후 451단계에서 단말기는 랜덤액세스 프로시져를 위해, 할당된 타임/주파수의 라디오자원을 이용하여 업링크를 통해 상기 선택한 랜덤액세스프리앰블을 ENB(네트워크 노드)로 전송한다.
도 5는 본 발명에서 제안하는 랜덤액세스프리앰블 설계를 통한 라디오자원을 할당하는 ENB의 동작 흐름을 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 510단계에서 ENB는 랜덤액세스 프로시져를 위해 할당된 채널을 통해 단말기로부터 랜덤액세스프리앰블을 수신받는다. 511단계에서 ENB는 수신한 랜덤액세스프리앰블 추출을 통해 상기 랜덤액세스프리앰블이 어떤 랜덤액세스프리앰블 셋에 포함되어 있는지를 판단한다.
만약 511단계에서 판단한 랜덤액세스프리앰블 셋이 단말기가 좋은 라디오채널컨디션에 있으면서 단말기가 다음에 전송할 메시지 사이즈가 셀 바운더리에서 전송이 보장되는 미니멈 메시지 사이즈보다 큰 메시지일 때 사용하는 프리앰블 셋에 포함되어 있음을 확인하면(521'예'), ENB는 531단계로 진행한다.
531 단계에서 ENB는, 단말기가 다음에 전송할 메시지를 위해 셀 바운더리에서 전송이 보장되는 미니멈 메시지 사이즈보다 큰 메시지를 전송할 수 있도록 라디오자원을 할당한다.
반면에, ENB는 상기 511단계에서 확인한 랜덤액세스프리앰블 셋이 상기 521 단계의 조건에 해당하는 프리앰블 셋이 아닌 구별되는 다른 프리앰블 셋에 해당함을 확인하다면(521 '아니오'), 532단계로 진행한다.
532단계에서 ENB는, 단말기가 다음에 전송할 메시지를 위해 셀 바운더리에서도 전송이 보장되는 미니멈 메시지 사이즈 만큼만 메시지 전송을 할 수 있도록 라디오자원을 할당한다.
541단계에서 ENB는, 상기 랜덤액세스프리앰블에 대한 응답메시지에 상기 531단계 또는 532단계에서 할당한 단말기가 다음에 전송할 메시지에 대해 라디오자원 정보를 포함시켜 전송한다.
도 6은 본 발명에서 제안하는 랜덤액세스프리앰블 설계를 통한 구별된 셋으로부터 랜덤액세스프리앰블을 선택하는 단말기의 장치 블럭도를 도시한 도면이다.
도 6을 참조하면, 단말기는 라디오채널컨디션판단부(611), 메시지 사이즈 판단부(612), 랜덤액세스프리앰블 셋 선택부(621), 랜덤액세스 프리앰블 선택부(631), 송수신부(641)로 구성된다.
상기 라디오채널컨디션 판단부(611)는, 단말기의 라디오채널컨디션이 좋은지 아닌지를 결정하는 블록으로, 라디오채널 컨디션이 특정 임계값(Y)보다 큰지 아닌지를 판단한다. 또한, 도 3에서 설명한 바와 같이 채널품질정보(CQI: Channel Quality Information), 경로 손실값, 또는 ENB 안테나에서의 간섭레벨(Interference Level) 등을 통해 라디오채널 컨디션을 확인할 수 있다.
상기 메시지 사이즈 판단부(612)는, 단말기가 업링크를 통해 다음 전송할 메시지의 사이즈를 확인한다. 상기 메시지 사이즈가 셀 바운더리에서도 전송이 보장 되는 미니멈 메시지 사이즈보다 큰지 또는 작은지를 판단한다.
상기 랜덤액세스프리앰블 셋 선택부(621)은, 상기 라디오채널컨디션 판단부(611)과 메시지 사이즈 판단부(612)로부터 전달되는 결정에 따라, 단말기가 이용할 랜덤액세스프리앰블 셋을 선택한다. 여기서, 랜덤액세스프리앰블 셋은 라디오채널컨디션이 특정 임계값(Y)보다 크고(AND), 단말기가 다음 전송할 메시지 사이즈가 셀 바운더리에서도 전송이 가능한 미니멈 메시지 사이즈보다 클 때 사용하는 셋과 상기 조건에 해당되지 않을 때에 사용하는 셋으로 나뉘어질 수 있다. 즉, 랜덤액세스프리앰블 셋 선택부(621)은 상기 전달되는 라디오채널컨디션 정보와, 다음 업링크 상위 메시지 전송에 필요한 메시지 사이즈 정보를 고려하여 구별되는 랜댐액세스프리앰블 셋인 A 셋 또는 B 셋을 선택한다.
일 예로, 단말기가 어떤 일정 임계값(Y)보다 큰 라디오채널컨디션에 있으며 그리고(AND) 단말기가 상위 메시지를 통해 전송할 메시지 사이즈가 셀 바운더리에서도 전송이 보장되는 미니멈 메시지 사이즈보다 크다면, 랜덤액세스프리앰블 A 셋을 선택한다, 반면에, 상기 조건을 만족하지 못하면, 상기 랜덤액세스프리앰블 A 셋과는 구별되는 랜덤액세스프리앰블 B 셋를 선택한다.
상기 랜덤액세스 프리앰블 선택부(631)은 상기 랜덤액세스프리앰블 셋 선택부(621)에서 선택한 랜덤액세스프리앰블 셋내에서 하나의 랜덤액세스프리앰블을 랜덤하게 선택한다.
상기 송수신부(641)는 랜덤액세스 프리앰블 선택부(631)에서 선택한 랜덤액세스프리앰블을 할당된 타임/주파수 라디오자원을 이용하여 ENB로 전송한다.
도 7은 본 발명에서 제안하는 랜덤액세스프리앰블 설계를 통한 라디오자원 할당하는 ENB의 장치 블럭도을 도시한 도면이다.
도 7을 참조하면, ENB는 송수신부(711), 랜덤액세스프리앰블 추출부(721), 랜덤액세스프리앰블 셋 판단부(731), 스케쥴러(741), 랜덤액세스프리앰블 응답 메시지 생성부(751)를 포함한다.
상기 송수신부(711)는 단말기로부터 랜덤액세스 채널을 수신한다.
상기 랜덤액세스프리앰블 추출부(721)는 상기 수신한 랜덤액세스 채널을 통해 단말기가 전송한 랜덤액세스프리앰블을 추출한다.
상기 랜덤액세스프리앰블 셋 판단부(731)는 랜덤액세스프리앰블 추출부(721)에서 해석한 랜덤액세스프리앰블이 어떤 랜덤액세스프리앰블 셋에 해당하는지 확인한다. 상기 획득한 랜덤액세스프리앰블 셋 결과는 스케줄러(741)로 전달된다.
상기 스케쥴러(741)는 상기 획득한 랜덤액세스프리앰블 셋을 통해 상기 단말기의 라디오채널컨디션을 확인하게 된다. 따라서, 상기 단말기의 다음 전송할 메시지를 위해 라디오자원을 할당할 때에 이를 고려하여 라디오자원 할당을 결정한다.
상기 랜덤액세스프리앰블 응답 메시지 생성부(751)는 상기 스케줄러(741)에서 할당한 라디오자원 정보를 랜덤액세스프리앰블 응답메시지에 포함하여 송수신부(711)를 통해 단말기에게 전송한다. 상기 랜덤액세스프리앰블 셋 판단부(731)에서 판단한 랜덤액세스프리앰블 셋이 즉, 상기 단말기의 라디오채널컨디션이 특정 임계값(Y)보다 크고(AND) 단말기가 다음 전송할 메시지 사이즈가 셀 바운더리에서도 전송이 가능한 미니멈 메시지 사이즈보다 클 때 사용하는 셋이라면, 상기 스케 줄러(741)은 상기 단말기가 다음에 전송할 메시지를 위해 미니멈 메시지 사이즈보다 큰 메시지를 위한 라디오자원을 할당한다.
반면에, 상기 랜덤액세스프리앰블 셋 판단부(731)가 확인한 랜덤액세스프리앰블 셋이 상기조건을 만족하지 못하는 다른 랜덤액세스프리앰블의 셋에 속함을 확인다면, 상기 스케줄러(741)는 단말기가 다음에 전송할 메시지를 위해 미니멈 메시지 사이즈 만큼의 라디오자원을 할당한다.
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 실시예에 국한되지 않으며, 후술되는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
도 1은 본 발명이 적용되는 차세대 이동통신(3GPP LTE)시스템 구조를 도시한 도면,
도 2는 차세대 이동통신(3GPP LTE)시스템에서 제안되는 랜덤액세스 프로시져를 도시한 도면,
도 3은 본 발명에서 제안하는 랜덤액세스 프리앰블 설계를 통한 랜덤액세스 프로시져를 도시한 도면,
도 4는 본 발명에서 제안하는 랜덤액세스 프리앰블 설계를 통한 단말기의 동작을 도시한 신호 흐름도,
도 5는 본 발명에서 제안하는 랜덤액세스 프리앰블 설계를 통한 네트워크 노드의 동작을 도시한 신호 흐름도,
도 6은 본 발명에서 제안하는 실시 예에 따른 단말기의 장치 블럭도,
도 7은 본 발명에서 제안하는 실시 예에 따른 네트워크 노드의 장치 블럭도.

Claims (19)

  1. 이동통신시스템에서 랜덤액세스 프로시져를 이용한 랜덤액세스프리앰블 전송 방법에 있어서,
    상기 랜덤액세스 프로시져가 트리거링되면, 라디오채널컨디션이 미리 결정된 라디오채널컨디션 임계값 보다 큰지 여부와, 단말기가 상기 랜덤액세스프리앰블 전송 이후에 전송할 메시지 사이즈가 메시지 사이즈 임계값 보다 큰지 여부에 따라서 상기 단말기와 기지국간에 미리 정의된 랜덤액세스프리앰블 셋들 중에서 하나의 랜덤액세스프리앰블 셋을 선택하는 과정과,
    상기 선택된 랜덤액세스프리앰블 셋 내에서 랜덤하게 랜덤액세스프리앰블을 선택하는 과정과,
    상기 선택된 랜덤액세스프리앰블을 랜덤액세스채널을 통해 기지국으로 전송하는 과정을 포함하는 이동통신시스템에서 랜덤액세스 프로시져를 이용한 랜덤액세스프리앰블 전송 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 라디오채널컨디션이 미리 결정된 라디오채널컨디션 임계값 보다 크고, 상기 단말기가 상기 랜덤액세스프리앰블 전송 이후에 전송할 메시지 사이즈가 메시지 사이즈 임계값 보다 큰 경우,
    제1 랜덤액세스프리앰블 셋을 선택하는 과정을 더 포함하고, 상기 제1 랜덤액세스프리앰블 셋은, 상기 기지국에서 상기 단말기의 상기 랜덤액세스프리앰블 전송 이후에 전송할 메시지 전송을 스케쥴링할 때에 셀 바운더리에서도 전송이 보장되는 메시지 사이즈 보다 큰 메시지 전송을 위한 라디오 자원을 할당하도록 함을 나타내는 랜덤액세스프리앰블 셋임을 포함하는 이동통신시스템에서 랜덤액세스 프로시져를 이용한 랜덤액세스프리앰블 전송 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 라디오채널컨디션이 미리 결정된 라디오채널컨디션 임계값 보다 크지 않고, 상기 단말기가 상기 랜덤액세스프리앰블 전송 이후에 전송할 메시지 사이즈가 메시지 사이즈 임계값 보다 작거나 같은 경우,
    제2 랜덤액세스프리앰블 셋을 선택하는 과정을 더 포함하고, 상기 제2 랜덤액세스프리앰블 셋은, 상기 기지국에서 상기 단말기의 상기 랜덤액세스프리앰블 전송 이후에 전송할 메시지 전송을 스케쥴링할 때에 셀 바운더리에서도 전송이 보장되는 메시지 사이즈만큼의 메시지 전송을 위한 라디오 자원을 할당하도록 함을 나타내는 랜덤액세스프리앰블 셋임을 포함하는 이동통신시스템에서 랜덤액세스 프로시져를 이용한 랜덤액세스프리앰블 전송 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 라디오채널컨디션은,
    채널품질정보를 미리 결정된 라디오채널컨디션 임계값과 비교하고, 비교 결과에 따라서 판단함을 더 포함하는 이동통신시스템에서 랜덤액세스 프로시져를 이용한 랜덤액세스프리앰블 전송 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 라디오채널컨디션은,
    경로 손실 정보를 미리 결정된 라디오채널컨디션 임계값과 비교하고, 비교 결과에 따라서 판단함을 더 포함하는 이동통신시스템에서 랜덤액세스 프로시져를 이용한 랜덤액세스프리앰블 전송 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 라디오채널컨디션은,
    상기 단말기가 자신의 맥시멈 전송 파워(Maximum UE transmission power)를, 수신받은 기지국 안테나에서의 간섭정보(Interference at ENB)와 전송 파워와 다운링크 파일럿 채널에 대한 수신 파워를 이용하여 계산한 경로 손실(Path loss)과 알파(Alpha) [dB]를 합한 것과 비교하고, 비교 결과에 따라서 판단함을 더 포함하는 이동통신시스템에서 랜덤액세스 프로시져를 이용한 랜덤액세스프리앰블 전송 방법.
  7. 이동통신시스템에서 랜덤액세스 프로시져를 이용한 라디오 자원 할당 방법에 있어서,
    단말기로부터 랜덤액세스채널을 수신하여 랜덤액세스프리앰블을 추출하는 과정과,
    상기 추출된 랜덤액세스프리앰블이 상기 단말기와 기지국간에 미리 정의된 랜덤액세스프리앰블 셋들 중 어느 셋에 속해 있는가를 판단하는 과정과,
    상기 판단된 랜덤액세스프리앰블 셋에 따라서 라디오 자원을 할당하는 과정을 포함하는 이동통신시스템에서 랜덤액세스 프로시져를 이용한 라디오 자원 할당 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 판단된 랜덤엑세스프리앰블 셋을 통해서, 상기 단말기의 라디오채널컨디션을 확인하고, 확인된 라디오채널컨디션에 따라서 라디오 자원을 할당하는 과정을 포함하는 이동통신 시스템에서 랜덤액세스 프로시져를 이용한 라디오 자원 할당 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 판단된 랜덤액세스프리앰블 셋을 통해서, 상기 단말기가 랜덤액세스프리앰블 전송 이후에 전송할 메시지 사이즈가 셀 바운더리에서 전송이 보장되는 메시지 사이즈 임계값 보다 큰 것으로 확인될 경우, 셀 바운더리에서도 전송이 보장되는 메시지 사이즈 보다 큰 메시지 전송을 위한 라디오 자원을 할당하는 과정을 포함하는 이동통신시스템에서 랜덤액세스 프로시져를 이용한 라디오 자원 할당 방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 판단된 랜덤액세스프리앰블 셋을 통해서, 상기 단말기가 랜덤액세스프리앰블 전송 이후에 전송할 메시지 사이즈가 셀 바운더리에서 전송이 보장되는 메시지 사이즈 임계값 보다 작거나 같은 것으로 확인될 경우, 셀 바운더리에서도 전송이 보장되는 메시지 사이즈 만큼의 메시지 전송을 위한 라디오 자원을 할당하는 과정을 포함하는 이동통신시스템에서 랜덤액세스 프로시져를 이용한 라디오 자원 할당 방법.
  11. 이동통신시스템에서 랜덤액세스 프로시져를 이용한 랜덤액세스프리앰블 전송 장치에 있어서,
    상기 랜덤액세스 프로시져가 트리거링되면, 단말기가 상기 랜덤액세스프리앰블 전송 이후에 전송할 메시지 사이즈를 판단하고, 상기 판단된 메시지 사이즈가 메시지 사이즈 임계값 보다 큰지 여부를 판단하는 메시지 사이즈 판단부와,
    라디오채널컨디션이 미리 결정된 라디오채널컨디션 임계값 보다 큰지 여부에 따라서 라디오채널컨디션을 판단하는 라디오채널컨디션 판단부와,
    상기 메시지 사이즈 판단부와 상기 라디오채널컨디션 판단부의 결정에 따라서 상기 단말기와 기지국간에 미리 정의된 랜덤액세스프리앰블 셋들 중에서 하나의 랜덤액세스프리앰블 셋을 선택하는 랜덤액세스프리앰블 셋 선택부와,
    상기 선택된 랜덤액세스프리앰블 셋 내에서 하나의 랜덤액세스프리앰블을 랜덤하게 선택하는 랜덤액세스 프리앰블 선택부와,
    상기 프리앰블 선택부에서 선택된 랜덤액세스프리앰블을 랜덤액세스채널을 통해 상기 기지국으로 전송하는 송신부를 포함하는 이동통신시스템에서 랜덤액세스 프로시져를 이용한 랜덤액세스프리앰블 전송 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 랜덤액세스프리앰블 셋 선택부는,
    상기 라디오채널컨디션이 미리 결정된 라디오채널컨디션 임계값 보다 크고, 상기 단말기가 상기 랜덤액세스프리앰블 전송 이후에 전송할 메시지 사이즈가 메시지 사이즈 임계값 보다 큰 경우,
    제1 랜덤액세스프리앰블 셋을 선택하고, 상기 제1 랜덤액세스프리앰블 셋은, 기지국에서 단말기의 상기 랜덤액세스프리앰블 전송 이후에 전송할 메시지 전송을 스케쥴링할 때에 셀 바운더리에서도 전송이 보장되는 메시지 사이즈 보다 큰 메시지 전송을 위한 라디오 자원을 할당하도록 함을 나타내는 랜덤액세스프리앰블 셋임을 포함하는 이동통신시스템에서 랜덤액세스 프로시져를 이용한 랜덤액세스프리앰블 전송 장치.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 랜덤액세스프리앰블 셋 선택부는,
    상기 라디오채널컨디션이 미리 결정된 라디오채널컨디션 임계값 보다 크지 않고, 상기 단말기가 상기 랜덤액세스프리앰블 전송 이후에 전송할 메시지 사이즈가 메시지 사이즈 임계값 보다 작거나 같은 경우,
    제2 랜덤액세스프리앰블 셋을 선택하고, 상기 제2 랜덤액세스프리앰블 셋은, 기지국에서 단말기의 상기 랜덤액세스프리앰블 전송 이후에 전송할 메시지 전송을 스케쥴링할 때에 셀 바운더리에서도 전송이 보장되는 메시지 사이즈만큼의 메시지 전송을 위한 라디오 자원을 할당하도록 함을 나타내는 랜덤액세스프리앰블 셋임을 포함하는 이동통신시스템에서 랜덤액세스 프로시져를 이용한 랜덤액세스프리앰블 전송 장치.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 라디오채널컨디션 판단부는,
    상기 단말기가 채널품질정보를 미리 결정된 라디오채널컨디션 임계값과 비교하고, 비교 결과에 따라서 상기 라디오채널컨디션을 판단함을 포함하는 이동통신시스템에서 랜덤액세스 프로시져를 이용한 랜덤액세스프리앰블 전송 장치.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 라디오채널컨디션 판단부는,
    상기 단말기가 경로 손실 정보를 미리 결정된 라디오채널컨디션 임계값과 비교하고, 비교 결과에 따라서 상기 라디오채널컨디션을 판단함을 포함하는 이동통신시스템에서 랜덤액세스 프로시져를 이용한 랜덤액세스프리앰블 전송 장치.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 라디오채널컨디션 판단부는,
    상기 단말기가 자신의 맥시멈 전송 파워(Maximum UE transmission power)를, 수신받은 기지국 안테나에서의 간섭정보(Interference at ENB)와 전송 파워와 다운링크 파일럿 채널에 대한 수신 파워를 이용하여 계산한 경로 손실(Path loss)과 알파(Alpha) [dB]를 합한 것과 비교하고, 비교 결과에 따라서 라디오채널컨디션을 판단함을 더 포함하는 이동통신시스템에서 랜덤액세스 프로시져를 이용한 랜덤액세스프리앰블 전송 장치.
  17. 이동통신시스템에서 랜덤액세스 프로시져를 이용하여 라디오 자원을 할당하기 위한 기지국 장치에 있어서,
    단말기로부터 랜덤액세스채널을 수신하는 수신부와,
    상기 랜덤액세스채널을 통해서 랜덤액세스프리앰블을 추출하는 랜덤액세스프리앰블 추출부와,
    상기 수신된 랜덤액세스프리앰블이 상기 단말기와 기지국간에 미리 정의된 랜덤액세스프리앰블 셋들 중 어느 셋에 속해 있는가를 판단하는 랜덤액세스프리앰블 셋 판단부와,
    상기 판단된 랜덤액세스프리앰블 셋에 따라서 라디오 자원을 할당하는 스케쥴러를 포함하는 이동통신시스템에서 랜덤액세스 프로시져를 이용한 라디오 자원 할당 장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 스케쥴러는,
    상기 판단된 랜덤액세스프리앰블 셋을 통해서, 상기 단말기가 랜덤액세스프리앰블 전송 이후에 전송할 메시지 사이즈가 셀 바운더리에서 전송이 보장되는 메시지 사이즈 임계값 보다 큰 것으로 확인될 경우, 셀 바운더리에서도 전송이 보장되는 메시지 사이즈 보다 큰 메시지 전송을 위한 라디오 자원을 할당함을 포함하는 이동통신시스템에서 랜덤액세스 프로시져를 이용한 라디오 자원 할당 장치.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 스케쥴러는,
    상기 판단된 랜덤액세스프리앰블 셋을 통해서, 상기 단말기가 랜덤액세스프리앰블 전송 이후에 전송할 메시지 사이즈가 셀 바운더리에서 전송이 보장되는 메시지 사이즈 임계값 보다 작거나 같은 것으로 확인될 경우, 셀 바운더리에서도 전송이 보장되는 메시지 사이즈 만큼의 메시지 전송을 위한 라디오 자원을 할당함을 포함하는 이동통신시스템에서 랜덤액세스 프로시져를 이용한 라디오 자원 할당 장치.
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