KR101435688B1 - 이동통신시스템에서의 효과적으로 무선자원할당요청을 보내는 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 무선통신을 제공하는 무선통신 시스템과 무선단말에 관한 것으로서, 상향 방향으로 전송할 데이터를 가지고 있는 단말이, 무선 자원을 최대한 효율적으로 사용하면서 기지국으로 무선 자원 할당 요청 메시지를 전송하는 방법에 관한 것으로, 특히 무선 자원의 상황 혹은 각 채널의 데이터의 양에 따라 적절한 포맷의 무선 자원 할당 요청 메시지를 선택하여, 기지국으로 전송하는 방법에 관한 것이다.

무선통신, 랜덤 액세스, 무선자원, 3GPP, WCDMA

Description

이동통신시스템에서의 효과적으로 무선자원할당요청을 보내는 방법{METHOD OF TRANSMITTING SCHEDULING RESOURCE REQUEST USING TWO FORMATS IN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}

본 발명은 무선통신을 제공하는 무선통신 시스템과 무선단말에 관한 것으로서, 상향 방향으로 전송할 데이터를 가지고 있는 단말이, 무선 자원을 최대한 효율적으로 사용하면서 기지국으로 무선 자원 할당 요청 메시지를 전송하는 방법에 관한 것으로, 특히 무선 자원의 상황 혹은 각 채널의 데이터의 양에 따라 적절한 포맷의 무선 자원 할당 요청 메시지를 선택하여, 기지국으로 전송하는 방법에 관한 것이다.

도 1은 종래 및 본 발명이 적용되는 이동통신 시스템인 E-UMTS(Evolved Universal Mobile Telecommunications System)의 망구조를 나타낸 그림이다. E-UMTS시스템은 기존 UMTS시스템에서 진화한 시스템으로 현재 3GPP에서 기초적인 표준화 작업을 진행하고 있다. E-UMTS 시스템은 LTE(Long Term Evolution) 시스템이라고 할 수도 있다.

E-UMTS망은 크게 E-UTRAN과 CN으로 구분 할 수 있다. E-UTRAN은 단말(User Equipment; 이하 UE로 약칭)과 기지국(이하 eNode B로 약칭), 망의 종단에 위치하여 외부망과 연결되는 접속게이트웨이(Access Gateway; 이하 AG로 약칭)로 구성된다. AG는 사용자 트래픽 처리를 담당하는 부분과 제어용 트래픽을 처리하는 부분으로 나누어 질 수도 있다. 이 때는 새로운 사용자 트래픽 처리를 위한 AG와 제어용 트래픽을 처리하는 AG 사이에 새로운 인터페이스를 사용하여 서로 통신 할 수도 있다. 하나의 eNode B에는 하나이상의 셀(Cell)이 존재할 수 있다. eNode B간에는 사용자 트래픽 혹은 제어 트래픽 전송을 위한 인터페이스가 사용될 수도 있다. CN은 AG와 기타 UE의 사용자 등록 등을 위한 노드 등으로 구성될 수도 있다. E-UTRAN과 CN을 구분하기 위한 인터페이스가 사용될 수도 있다.

단말과 망사이의 무선인터페이스 프로토콜 (Radio Interface Protocol)의 계층들은 통신시스템에서 널리 알려진 개방형시스템간상호접속 (Open System Interconnection; OSI)기준모델의 하위 3개 계층을 바탕으로 L1 (제1계층), L2 (제2계층), L3(제3계층)로 구분될 수 있는데, 이중에서 제 1계층에 속하는 물리계층은 물리채널(Physical Channel)을 이용한 정보전송서비스(Information Transfer Service)를 제공하며, 제 3계층에 위치하는 무선자원제어(Radio Resource Control; 이하 RRC라 약칭함)계층은 단말과 망간에 무선자원을 제어하는 역할을 수행한다. 이를 위해 RRC계층은 단말과 망간에 RRC메시지를 서로 교환한다. RRC계층은 eNode B와 AG 등 망 노드들에 분산되어 위치할 수도 있고, eNode B 또는 AG에만 위치할 수도 있다.

도 2는 3GPP 무선접속망 규격을 기반으로 한 단말과 기지국 사이의 무선인터 페이스 프로토콜 (Radio Interface Protocol)의 구조를 나타낸다. 상기 무선인터페이스 프로토콜은 수평적으로 물리계층(Physical Layer), 데이터링크계층(Data Link Layer) 및 네트워크계층(Network Layer)으로 이루어지며, 수직적으로는 사용자 정보 전송을 위한 사용자평면(User Plane)과 제어신호(Signaling)전달을 위한 제어평면(Control Plane)으로 구분된다. 프로토콜 계층들은 통신시스템에서 널리 알려진 개방형시스템간상호접속 (Open System Interconnection; OSI)기준모델의 하위 3개 계층을 바탕으로 L1 (제1계층), L2 (제2계층), L3(제3계층)로 구분될 수 있다.

이하에서 상기 도 2의 무선프로토콜 제어평면과 도3의 무선프로토콜 사용자평면의 각 계층을 설명한다.

제1계층인 물리계층은 물리채널(Physical Channel)을 이용하여 상위 계층에게 정보전송서비스(Information Transfer Service)를 제공한다. 물리계층은 상위에 있는 매체접속제어(Medium Access Control)계층과는 전송채널(Transport Channel)을 통해 연결되어 있으며, 이 전송채널을 통해 매체접속제어계층과 물리계층 사이의 데이터가 이동한다. 그리고, 서로 다른 물리계층 사이, 즉 송신측과 수신측의 물리계층 사이는 물리채널을 통해 데이터가 이동한다.

제2계층의 매체접속제어 (Medium Access Control; 이하 MAC로 약칭)는 논리채널(Logical Channel)을 통해 상위계층인 무선링크제어(Radio Link Control)계층에게 서비스를 제공한다. 제2계층의 무선링크제어(Radio Link Control; 이하 RLC로 약칭)계층은 신뢰성 있는 데이터의 전송을 지원한다. RLC 계층의 기능이 MAC내부의 기능 블록으로 구현될 수도 있다. 이러한 경우에는 RLC계층은 존재하지 않을 수도 있다. 제2계층의 PDCP 계층은 IPv4나 IPv6와 같은 IP 패킷 전송시에 대역폭이 작은 무선 구간에서 효율적으로 전송하기 위하여 상대적으로 크기가 크고 불필요한 제어정보를 담고 있는 IP 패킷 헤더 사이즈를 줄여주는 헤더압축 (Header Compression) 기능을 수행한다.

제3계층의 가장 하부에 위치한 무선자원제어(Radio Resource Control; 이하 RRC라 약칭함)계층은 제어평면에서만 정의되며, 무선베어러 (Radio Bearer; RB라 약칭함)들의 설정(Configuration), 재설정(Re-configuration) 및 해제(Release)와 관련되어 논리채널, 전송채널 및 물리채널들의 제어를 담당한다. 이때, RB는 단말과 UTRAN간의 데이터 전달을 위해 제2계층에 의해 제공되는 서비스를 의미한다.

망에서 단말로 데이터를 전송하는 하향전송채널로는 시스템정보를 전송하는 BCH(Broadcast Channel)과 그 이외에 사용자 트래픽이나 제어메시지를 전송하는 하향 SCH(Shared Channel)이 있다. 하향 멀티캐스트 또는 방송 서비스의 트래픽 또는 제어메시지의 경우 하향 SCH를 통해 전송될 수도 있고, 또는 별도의 하향 MCH(Multicast Channel)을 통해 전송될 수도 있다. 한편, 단말에서 망으로 데이터를 전송하는 상향전송채널로는 초기 제어메시지를 전송하는 RACH(Random Access Channel)와 그 이외에 사용자 트래픽이나 제어메시지를 전송하는 상향 SCH(Shared Channel)가 있다.

다음은 LTE 시스템에서 단말이 일반적으로 데이터를 수신하는 방법을 설명한다.

기지국과 단말은 일반적으로 특정한 제어신호 또는 특정한 서비스 데이터를 제외하고, 대부분은 전송채널 DL-SCH를 이용한 물리채널 PDSCH (Physical Downlink Shared Channel)을 통해서 데이터를 각각 송신과 수신한다. 또한 PDSCH의 데이터가 어떠한 단말(하나 또는 복수의 단말들)에게 전송되는 것이며, 또한 상기 단말들이 어떻게 PDSCH데이터를 수신하고 복원(decoding)을 해야 되는지에 대한 정보 등은 물리채널 PDCCH (Physical Downlink Control Channel)에 포함되어 전송된다.

예를 들면, 특정 PDCCH가 A라는 RNTI(Radio Network Temporary Identity)로 CRC masking되어 있고, B라는 무선자원(예를 들면, 주파수 위치)을 통해서 C라는 전송형식정보(예를 들면, 전송 블록 사이즈, 모듈레이션과 코딩 정보 등)로 전송되고 있는 데이터에 관한 정보를 포함하여 특정 서브프레임(sub-frame)에서 전송되고 있다고 가정해보자. 이렇게 되면, 해당 셀에 있는 하나 또는 둘 이상의 단말들은 자신이 가지고 있는 RNTI정보를 이용하여 상기 PDCCH를 모니터링 하게 되고, 만약 해당 시점에 A RNTI를 가지고 있는 하나 또는 둘 이상의 단말이 있다면, 상기 단말들은 상기PDCCH를 수신하게 되고, 이 때 수신된 PDCCH의 정보를 통해 B와 C에 의해 지시되는 PDSCH를 수신하게 된다.

상기 과정에서 각 PDCCH를 통해서 전송되는 무선 자원의 할당정보가 어떤 단말들에게 해당되는지를 알려주기 위해서, RNTI(Radio Network Temporary Identifier)가 전송되는데, 이 RNTI에는 전용(Dedicated) RNTI와 공용(Common) RNTI가 있다. 전용 RNTI는, 특정 단말로의 데이터 송수신에 사용되며, 전용 RNTI는 단말이 기지국에 자신의 정보가 등록되어 있을 때 사용된다. 이와는 반대로 공용 RNTI는, 기지국에 자신의 정보가 등록되지 않아서 전용 RNTI를 할당 받지 못한 단 말들에게 데이터를 전송하거나 데이터를 수신하는 경우, 혹은 시스템정보같이 복수의 단말들이 공통적으로 사용하는 정보의 전송에 사용된다. 예를 들어 상기의 RACH과정에서 RA-RNTI혹은 T-C-RNTI는 공용 RNTI이다.

상기에서 언급하였듯이, E-UTRAN을 구성하는 두 축은 바로 기지국과 단말이다. 한 셀에서의 무선 자원은 상향 무선자원과 하향 무선자원으로 구성된다. 기지국은 셀의 상향 무선자원과 하향 무선자원의 할당 및 제어를 담당한다. 즉 기지국은 어느 순간에 어떤 단말이 어떤 무선자원을 사용하는지를 결정한다. 예를 들어 기지국은 3.2초 후에 주파수 100Mhz부터 101Mhz를 사용자 1번에게 0.2초 동안 하향측 데이터 전송을 위해 할당한다고 결정할 수 있다. 그리고 기지국은 이런 결정을 내린 후에, 상기 해당 하는 단말에게 이 사실을 알려서 상기 단말이 하향 데이터를 수신하도록 한다. 마찬가지로 기지국은 언제 어떤 단말이 얼만큼의 어떤 무선자원을 사용하여 상향으로 데이터를 전송하도록 할지를 결정하며, 이 사실 또한 상기 시간 동안 상기 단말이 데이터를 전송하도록 한다. 종래와 달리 이렇게 기지국이 무선 자원을 변동적(dynamic)으로 관리하는 것은 효율적이다. 종래의 기술은 하나의 단말이 하나의 무선 자원을 호가 연결된 동안 계속 사용하도록 하였다. 이것은 특히 최근 많은 서비스들이 IP 패킷을 기반으로 하는 것을 고려하면 비합리적이다. 왜냐하면, 대부분의 패킷 서비스들은 호의 연결 시간 동안 꾸준하게 패킷을 생성하는 것이 아니라, 구간 아무것도 전송하지 않는 구간이 많기 때문이다. 이럼에도 하나의 단말에게 계속 무선 자원을 할당하는 것은 비효율적이다. 이를 해결하기 위해서, E-UTRAN시스템은 단말이 필요한 경우에만, 서비스 데이터가 있는 동안에만 단 말에게 상기와 같은 방식으로 무선자원을 할당하는 방식을 사용한다.

즉, LTE시스템에서는 무선 자원을 효율적으로 사용하기 위해서, 기지국은 각 사용자 별로 어떤 데이터가 전송을 기다리는지 알아야 한다. 하향 링크의 데이터의 경우, 이 하향 링크의 데이터는 접속게이트웨이로부터 전달된다. 즉 기지국은 각 사용자에게 얼마만큼의 데이터가 하향 링크로 전달되어야 하는지를 안다. 이와는 반대로 상향 링크로의 데이터의 경우, 단말이 직접 자신이 상향 링크로 전달하려는 데이터에 대한 정보를 기지국에 알려주지 않는다면, 기지국은 각 단말이 얼마만큼의 상향 무선 자원이 필요한지 알 수 없다. 따라서, 적절한 상향 무선 자원의 할당을 위해서는 단말이 기지국으로 무선 자원의 스케쥴링에 필요한 정보를 제공하여야 한다.

즉, 단말은 자신이 전송해야 할 데이터가 있을 경우, 이를 기지국에 알리고, 기지국은 이 정보를 바탕으로 상기 단말에게 무선자원할당메시지 (Resource Allocation Message)를 전달한다.

상기 과정, 즉, 단말이 자신이 전송할 데이터가 있을 경우 이를 기지국에 알리는 경우, 상기 단말은 기지국에게 자신의 버퍼에 쌓여 있는 데이터의 양을 알려준다. 이를 버퍼 상태 정보 (Buffer Status Report: BSR)라고 부른다.

앞에서 전술한 바와 같이, 어떤 단말에 있어서, 상기 단말의 버퍼에 데이터가 존재할 경우, 일정 조건이 만족되면, 상기 단말은 기지국으로 버퍼 상태 정보를 전송하여야 한다.

그런데, 버퍼 상태 정보는, 실제 단말과 기지국이 주고 받기 원하는 데이터인 사용자 데이터와 직접적인 관계는 없다. 즉, 버퍼 상태 정보는 기지국이 보다 효과적으로 단말에게 무선 자원을 할당하기 위해서 필요한 정보의 전달에 사용되는 것이지, 실제 사용자 데이터를 전달하는 것은 아니다.

따라서 버퍼 상태 정보는 최대한 크기가 작은 것이, 상기 버퍼 상태 정보를 전송되는데 사용된 무선 자원의 낭비를 줄이는데 도움이 된다. 따라서 버퍼 상태 정보는 최대한 간단한 것이 좋다.

한편, 하나의 단말에는 여러 개의 논리 채널이 존재하며, 각각의 논리 채널의 우선 순위는 다르다. 예를 들어, 기지국과 단말이 RRC 제어 메시지(RRC message)를 주고 받는데 사용하는, SRB(Signaling Radio Bearer)의 경우, 상기 SRB에 데이터가 존재하면, 단말은 이를 최대한 빨리 기지국으로 알려야 하며, 또한 기지국은 상기 SRB에 데이터가 있는 경우 상기 단말에게 최우선 적으로 무선 자원을 할당할 것이다. 반면, VoIP(Voice over Internet Protocol)를 위한 논리채널에 데이터가 있는 경우, 그리고 상기 셀에, 상기 단말 이외에 단말들이 존재하며, 상기 단말들이 상기 VoIP보다 높은 우선 순위를 가진 채널을 설정하고 있고, 상기 우선 순위가 높은 채널에 데이터가 존재할 경우, 상기 단말은 기지국으로 버퍼상태정보를 빨리 보낼 필요가 없고, 또한 상기 기지국도 상기 단말에게 즉시 무선자원을 할당하지 않을 것이다. 따라서, 버퍼 상태 정보는 각각의 채널의 차이를 고려해서, 최대한 정확한 것이 좋다. 즉 이 경우, 버퍼 상태 정보는 클수록, 더욱 자세한 정보를 포함할 수 있으므로, 기지국의 스케줄러 입장에서는 성능 향상을 불러 온다.

즉, 상충하는 상기의 두 조건을 만족하면서, 단말의 버퍼 상황을 효과적으로 기지국으로 알리는 방법이 필요하다.

따라서, 본 발명의 목적은 상향 방향으로 전송할 데이터를 가지고 있는 단말이 무선 자원을 최대한 효율적으로 사용하면서 기지국으로 무선 자원 할당 요청 메시지를 전송하는 방법을 제공하며, 이를 위해서 상기 단말이 무선 자원의 상황 또는 상기 단말에 설정된 각 채널의 데이터의 양에 따라 적절한 포맷의 무선 자원 할당 요청 메시지를 선택하여 기지국으로 전송하는 방법을 제공함에 있다.

상기와 같은 본 발명의 과제 해결을 위하여, 본 발명에 따른 무선 통신 시스템상에서 데이터를 통신 하는 방법은, 버퍼 상태 정보(buffer status report; BSR) 전송을 위한 복수개의 버퍼 상태 정보 형식을 정의하는 단계와; 특정 조건에 따라서 상기 복수개의 버퍼 상태 정보 형식 중 하나를 선택하는 단계와; 상기 선택된 버퍼 상태 정보 형식에 따라서 상기 버퍼 상태 정보를 구성하는 단계와; 그리고 상기 구성된 버퍼 상태 정보를 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 복수개의 버퍼 상태 정보 형식은 정규 버퍼 상태 정 보(Normal buffer status report)와 단축 버퍼 상태 정보(shortened buffer status report)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 만약 상향 무선 자원이 구성된 모든 채널 또는 채널 그룹에 대한 정보를 포함하는데 충분하게 할당되었다면 상기 정규 버퍼 상태 정보(Normal buffer status report)가 선택되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 만약 상향 무선 자원이 구성된 모든 채널 또는 채널 그룹에 대한 정보를 포함하는데 충분하지 않게 할당되었다면 상기 단축 버퍼 상태 정보(Shortened buffer status report)가 선택되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 정규 버퍼 상태 정보는 단말에게 설정된 모든 채널에 대한 버퍼 정보를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 정규 버퍼 상태 정보는 단말에게 설정된 모든 논리 채널 또는 논리 채널 그룹에 대한 버퍼 정보를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 단축 버퍼 상태 정보는 단말에게 설정된 모든 채널 중 일부 채널에 대한 버퍼 정보를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 단축 버퍼 상태 정보는 단말에게 설정된 모든 논리 채널 또는 논리 채널그룹 중 일부 채널 또는 일부 채널그룹에 대한 버퍼 정보를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 랜덤 액세스 과정에서는 상기 단축 버퍼 상태 정보가 사용되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서는 복수개의 버퍼 상태 정보 형식을 두어, 단말이 채널 상황 또는 데이터 상황을 고려하여 적절한 버퍼 상태 정보를 선택하여 기지국으로 전송하도록 하여, 무선 자원을 효과적으로 사용하는 효과가 있다.

본 발명은 3GPP 통신기술, 특히 UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) 시스템, 통신 장치 및 통신 방법에 적용된다. 그러나, 본 발명은 이에 한정하지 않고 본 발명의 기술적 사상이 적용될 수 있는 모든 유무선 통신에도 적용될 수도 있다.

본 발명의 기본 개념은, 무선 통신 시스템상에서 데이터를 통신 하는 방법으로서, 버퍼 상태 정보(buffer status report; BSR) 전송을 위한 복수개의 버퍼 상태 정보 형식을 정의하는 단계와; 특정 조건에 따라서 상기 복수개의 버퍼 상태 정보 형식 중 하나를 선택하는 단계와; 상기 선택된 버퍼 상태 정보 형식에 따라서 상기 버퍼 상태 정보를 구성하는 단계와; 그리고 상기 구성된 버퍼 상태 정보를 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템상에서 데이터를 통신 하는 방법을 제안하고 이러한 방법을 수행할 수 있는 무선 이동통신 단말기를 제안한다.

이하, 본 발명에 따른 실시 예들의 구성 및 동작을 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.

먼저, 일반적으로 단말은 다음과 같은 경우에 랜덤 액세스 과정을 수행할 수 있다. 1) 단말이 기지국과의 연결 (RRC Connection)이 없어, 초기 접속 (initial access)을 하는 경우 2) 단말이 핸드오버과정에서, target 셀로 처음 접속하는 경우 3) 기지국의 명령에 의해 요청되는 경우 4) 상향링크의 시간 동기가 맞지 않거나, 무선자원을 요청하기 위해 사용되는 지정된 무선자원이 할당되지 않은 상황에서, 상향링크로의 데이터가 발생하는 경우 5) 무선 연결 실패 (radio link failure) 또는 핸드오버 실패 (handover failure)시 복구 과정의 경우.

LTE 시스템에서는 기지국이 특정 단말에게 지정된 랜덤 액세스 프리앰블 (dedicated random access preamble)을 할당하고, 단말은 상기 랜덤 액세스 프리앰블로 랜덤 액세스 과정을 수행하는 비 경쟁 랜덤 액세스 과정을 제공한다. 다시 말해서, 랜덤 액세스 프리앰블을 선택하는 과정에서, 특정한 집합 안에서 단말이 임의로 하나를 선택하여 사용하는 경쟁 기반 랜덤 액세스 과정 (contention based random access procedure)과 기지국이 특정 단말에게만 할당해준 랜덤 액세스 프리앰블을 사용하는 비 경쟁 기반 랜덤 액세스 과정 (non-contention based random access procedure)이 있는 것이다. 상기 두 랜덤 액세스 과정의 차이점은 차후에 설명할 경쟁으로 인한 충돌문제 발생 여부에 있다. 그리고, 비 경쟁 기반 랜덤 액세스 과정은, 위에서 기술한 핸드오버 과정이나 기지국의 명령에 의해 요청되는 경우에만 사용될 수 있다.

상기의 설명을 바탕으로, 도5에서는 경쟁 기반 랜덤 액세스 과정에서의 단말과 기지국의 동작 과정을 나타낸다.

먼저, 경쟁 기반 랜덤 액세스에서 단말은 시스템 정보 또는 핸드오버 명령 (Handover Command)을 통해 지시된 랜덤 액세스 프리앰블의 집합에서 임의 로(randomly) 하나의 랜덤 액세스 프리앰블을 선택하고, 상기 랜덤 액세스 프리앰블을 전송할 수 있는 PRACH 자원을 선택하여 기지국으로 전송한다 (1 단계).

단말이 상기와 같이 랜덤 액세스 프리앰블을 전송 후에, 상기 단말은 시스템 정보 또는 핸드오버 명령을 통해 지시된 랜덤 액세스 응답 수신 윈도우 내에서 자신의 랜덤 액세스 프리앰블에 대한 응답 수신을 시도한다 (2 단계). 보다 자세하게, 랜덤 액세스 응답 정보는 MAC PDU의 형식으로 전송되며, 상기 MAC PDU는 PDSCH(Physical Downlink Shared Channel)로 전달될 수도 있다. 또한 상기 PDSCH로 전달되는 정보를 단말이 적절하게 수신하기 위해 PDCCH(Physical Downlink Control Channel)도 함께 전달된다. 즉, 상기 PDCCH는 상기 PDSCH를 수신해야 하는 단말의 정보와, 상기 PDSCH의 무선자원의 주파수 그리고 시간 정보, 그리고 상기 PDSCH의 전송 형식 등이 포함될 수도 있다. 여기서, 만약 상기 단말이 자신에게 오는 상기 PDCCH의 수신에 성공하면, 상기 PDCCH의 정보들에 따라 상기 PDSCH로 전송되는 랜덤 액세스 응답을 적절히 수신한다. 그리고 상기 랜덤 액세스 응답에는 랜덤 액세스 프리앰블 식별자(ID), UL Grant (상향링크 무선자원), Temporary C-RNTI (임시 셀 식별자) 그리고 Time Alignment Command (시간 동기 보정 값)들이 포함된다. 상기 랜덤 액세스 프리앰블 구분자가 필요한 이유는, 하나의 랜덤 액세스 응답에는 하나 이상의 단말들을 위한 랜덤 액세스 응답 정보가 포함될 수 있기 때문에, 상기 UL Grant, Temporary C-RNTI 그리고 Time Alignment Command 정보가 어느 단말에게 유효한지를 알려주기 위한 것이다. 상기 랜덤 액세스 프리앰블 식별자는 1단계에서 자신이 선택한 랜덤 액세스 프리앰블과 일치한다.

여기서, 상기 단말이 자신에게 유효한 랜덤 액세스 응답을 수신한 경우에는, 상기 랜덤 액세스 응답에 포함된 정보들을 각각 처리한다. 즉, 상기 단말은 Time Alignment Command을 적용시키고, Temporary C-RNTI를 저장한다. 또한, UL Grant를 이용하여, 상기 단말의 버퍼에 저장된 데이터 또는 새롭게 생성된 데이터를 기지국으로 전송한다 (3단계). 이때, 상기 UL Grant에 포함되는 데이터 (이하 메시지3라고도 칭함) 중에, 필수적으로 단말의 식별자가 포함되어야 한다. 왜냐하면, 경쟁 기반 랜덤 액세스 과정에서는 기지국에서 어떠한 단말들이 상기 랜덤액세스 과정을 수행하는지 판단할 수 없는데, 차후에 충돌해결을 하기 위해서는 단말을 식별해야 하기 때문이다. 여기서, 상기 단말의 식별자를 포함시키는 방법으로는 두 가지 방법이 존재한다. 첫 번째 방법은 상기 단말이 상기 랜덤 액세스 과정 이전에 이미 해당 셀에서 할당 받은 유효한 셀 식별자를 가지고 있었다면, 상기 단말은 상기 UL Grant를 통해 자신의 셀 식별자 전송한다. 반면에, 만약 랜덤 액세스 과정 이전에 유효한 셀 식별자를 할당 받지 못하였다면, 상기 단말은 자신의 고유 식별자 (예를 들면, S-TMSI 또는 Random Id)를 포함하여 전송한다. 일반적으로 상기의 고유 식별자는 상기 셀 식별자 보다 길다. 상기 3단계에서 만약 상기 단말이 상기 UL Grant를 통해 데이터를 전송하였다면, 상기 단말은 충돌 해결을 위한 타이머 (contention resolution timer)를 개시 한다.

상기 단말이 랜덤 액세스 응답에 포함된 상기 UL Grant를 통해 자신의 식별자를 포함한 데이터를 전송 한 이후, 상기 단말은 충돌 해결을 위해 기지국의 지시를 기다린다. 즉, 특정 메시지를 수신하기 위해 PDCCH의 수신을 시도한다 (4단계). 여기서, 상기 PDCCH를 수신하는 방법에 있어서도 두 가지 방법이 존재한다. 앞에서 언급한 바와 같이 상기 UL Grant를 통해 전송된 자신의 식별자가 셀 식별자인 경우, 자신의 셀 식별자를 이용하여 PDCCH의 수신을 시도하고, 상기 식별자가 고유 식별자인 경우에는, 랜덤 액세스 응답에 포함된 Temporary C-RNTI를 이용하여 PDCCH의 수신을 시도한다. 그 후, 전자의 경우, 만약 상기 충돌 해결 타이머가 만료되기 전에 자신의 셀 식별자를 통해 PDCCH (이하 메시지4로 칭함)를 수신한 경우에, 단말은 정상적으로 랜덤 액세스 과정이 수행되었다고 판단하고, 랜덤 액세스 과정을 종료한다. 후자의 경우에는 상기 충돌 해결 타이머가 만료되기 전에 Temporary 셀 식별자를 통해 PDCCH를 수신하였다면, 상기 PDCCH가 지시하는 PDSCH이 전달하는 데이터 (이하 메시지4라고 칭함)를 확인한다. 만약 상기 데이터의 내용에 자신의 고유 식별자가 포함되어 있다면, 단말은 정상적으로 랜덤 액세스 과정이 수행되었다고 판단하고, 랜덤 액세스 과정을 종료한다.

앞서 전술한 바와 같이, 본 발명은 버퍼 상태 정보를 전송하는데 필요한 무선 자원의 양을 최소화하면서, 동시에 단말이 효과적으로 자신의 버퍼에 쌓여 있는 데이터의 양에 관한 정보를 기지국으로 알릴 수 있는 방법을 제안하고자 한다.

이를 위해 본 발명은 복수개의 버퍼 상태 정보 형식을 정의하고, 단말은 자신의 상황에 따라서 상기 복 수개의 버퍼 상태 정보 형식 중 하나를 선택하여, 상기 선택된 버퍼 상태 정보 형식에 따라 버퍼 상태 정보를 구성하여, 기지국으로 전송할 것을 제안한다. 보다 구체적으로, 본 발명은 두 개의 버퍼 상태 정보 형식을 정의할 것을 제안한다. 그 중 하나는, 정규 버퍼 상태 정보 (Normal Buffer Status Report)이며 또 다른 하나는 단축 버퍼 상태 정보 (Shortened Buffer Status Report)이다. 상기 정규 버퍼 상태 정보는 단말이 정규 버퍼 상태 정보를 전송할 수 있을 만큼 무선 자원을 할당 받은 경우 또는 할당 받은 무선 자원에 상기 정규 버퍼 상태 정보를 포함할 수 있는 여유가 있는 경우, MAC PDU에 포함되어, 상기 할당 받은 무선 자원을 통해서 기지국으로 전송된다. 상기 단축 버퍼 상태 정보는 단말이 정규 버퍼 상태 정보를 전송할 수 있을 만큼 무선 자원을 할당 받지 못한 경우 또는 할당 받은 무선 자원에 정규 버퍼 상태 정보를 포함할 수 있는 여유가 없는 경우, MAC PDU에 포함되어, 상기 할당 받은 무선 자원을 통해서 기지국으로 전송된다.

단말에게 설정된 논리채널들은 최대 4개까지의 논리채널그룹(LCG: Logical Channel Group)으로 분류될 수 있다. 즉, 기지국과 단말은 최대 4개까지의 논리채널그룹을 정의할 수 있고, 이 때 각 논리채널은 상기 설정된 논리채널 그룹들 중 하나에 속하게 된다. 이 때 단말은 각 채널마다 쌓여 있는 버퍼에 대해서, 논리채널 그룹별로 버퍼에 쌓인 데이터의 합을 구하고, 상기 합을 기지국으로 전달한다. 즉, 각 채널별로 쌓인 버퍼의 양을 기지국으로 전송하는 것이 아니라, 논리채널그룹별로, 상기 논리채널그룹에 속한 채널들 각각에 저장된 버퍼의 총합을 구하여, 상기 총합정보만을 전송하는 것이다. 따라서, 본 발명은 이런 구조를 효과적으로 지원하고자 한다. 이 경우, 정규 버퍼 상태 정보는 설정된 모든 채널 또는 모든 논리채널 그룹 각각에 대한 버퍼 정보를 포함하고, 단축 버퍼 상태 정보는, 상기 설정된 모든 채널 또는 모든 논리채널 그룹 들 중에서 일부에 관한 버퍼 정보만을 포 함한다. 여기서, 상기 정규 버퍼 상태 정보는 단말에게 설정된 모든 채널 별로 버퍼 상태 정보를 포함할 수 있으며, 상기 단축 버퍼 상태 정보는 단말에게 설정된 모든 채널들 중 일부 채널의 버퍼 상태 정보를 포함할 수 있다. 또한, 상기 정규 버퍼 상태 정보는 단말에게 설정된 모든 논리채널그룹별로 버퍼 상태 정보를 포함할 수 있으며, 상기 단축 버퍼 상태 정보는 단말에게 설정된 모든 논리채널그룹들 중 일부 논리채널그룹들의 버퍼 상태 정보를 포함할 수 있다.

예를 들어, 버퍼에 데이터가 저장된 상태에 있는 단말이, 기지국으로 버퍼 상태 정보를 보내기 위해서, RACH를 수행한 경우, RACH message 3의 전송과 관련하여 무선 자원을 기지국으로부터 할당 받은 경우, 상기 단말은 상기 할당 받은 무선 자원이 충분할 경우에 정규 버퍼 상태 정보를 구성하여 전송하고, 만약 할당 받은 무선 자원이 부족하여, 즉 할당 받은 무선 자원이 정규 버퍼 상태 정보를 포함하기에는 부족한 경우, 상기 단말은 단축 버퍼 상태 정보를 구성 하여 전송한다. 즉 할당 받은 무선 자원의 양에 따라서, 정규 버퍼 상태 정보를 전송하거나, 혹은 단축 버퍼 상태 정보를 전송한다.

도 6은 본 발명에 따라 단말이 기지국으로 버퍼 상태 정보를 보내는데 사용되는 복수개의 버퍼 상태 정보 형식을 나타내는 예시도이다 상기 도 6에서는, 총 4개의 채널이 단말에게 설정되었다고 가정하며, 위쪽은 단축 버퍼 상태 정보를 아래쪽은 정규 버퍼 상태 정보를 보여주고 있다. 즉, 총 4개의 채널이 있다고 가정하였으므로, 정규 버퍼 상태 정보는 모든 채널의 버퍼 상태를 알려주고, 단축 버퍼 상태 정보는, 그 중의 일부, 상기의 예에서는 하나의 채널의 버퍼 상태만을 알려준 다. 본 발명에 따라서, 상기 단축 버퍼 상태 정보는 RACH과정처럼 단말이 할당 받을 수 있는 무선 자원의 양이 적은 경우, 그리고 정규 버퍼 상태 정보가 할당 받은 무선 자원의 양 또는 상기 무선 자원이 전송할 수 있는 데이터의 양보다 큰 경우, 또는 단말에게 설정된 다른 채널에 데이터가 많아서, 버퍼에 관한 정보를 모두 포함할 수 없는 경우에 사용될 수 있다.

상기 버퍼 상태 전송 과정은 단말(또는UE)의 상향 버퍼들 안에 데이터의 양에 대한 정보를 serving 기지국(또는 eNB)에 제공하기 위해 사용된다. 여기서, 상기 버퍼 상태 전송(Buffer Status Report; BSR)은 만약 다음과 같은 사건들이 생길 경우에 개시 될 수 있다; 1) 상기 단말의 전송 버퍼 내에 상향 데이터가 도착되고 상기 상향 데이터가 상기 단말의 전송 버퍼 내에 있던 기존에 존재하는 논리 채널보다 높은 우선권을 가진 논리 채널에 속하여 있을 경우, 이와 같은 경우의 BSR은 아래에서 “Regular BSR”로 언급된다; 2) 상향 무선자원들이 할당되어 있고 패딩 비트들(padding bits)의 수가 버퍼 상태 전송(BSR) MAC control element의 크기보다 클 경우, 이와 같은 경우의 BSR은 아래에서 “Padding BSR”로 언급된다; 3) serving 셀(cell)이 바뀌는 경우, 이와 같은 경우의 BSR은 아래에서 “Regular BSR”로 언급된다; 4) 주기적인 BSR 타이머가 완료될 경우, 이와 같은 경우의 BSR은 아래에서 “Periodic BSR”로 언급된다.

상기 “Regular BSR”과 “Periodic BSR”에서, 만약 상기 BSR이 전송될 오직 하나의 논리 채널 그룹(logical channel group; LCG)이 전송시간구간(transmission time interval; TTI) 안에 버퍼화된 데이터를 가진다면 단축된 BSR이 전송 될 수 있고, 만약 상기 BSR이 전송될 하나 이상의 논리 채널 그룹(logical channel group; LCG)이 전송시간구간(transmission time interval; TTI) 안에 버퍼화된 데이터를 가진다면 긴(long) 또는 정규(normal) BSR이 전송 될 수 있다. 상기 “Padding BSR”에서, 만약 패딩 비트들의 수가 상기 단축(short) BSR의 크기보다 크거나 같고 상기 긴(long) 또는 정규(normal) BSR의 크기보다 작은 경우에는 상기 단축 BSR이 전송 될 수 있고, 만약 패딩 비트들의 수가 상기 긴(long) 또는 정규(normal) BSR의 크기보다 크거나 같은 경우에는 상기 긴(long) 또는 정규(normal) BSR이 전송 될 수 있다. 또한, 버퍼 상태 전송(BSR) MAC control elements 는 단축 BSR 형식(format)과 긴(long) 또는 정규(normal) BSR 형식으로 구성될 수 있다.

도 7은 본 발명에 따라 사용되는 단축 버퍼 상태 MAC control element와 정규 버퍼 상태 MAC control element 형식을 나타내는 예시도이다. 상기 도 7에 도시되어 있듯이, 예를 들면, 상기 단축 BSR 형식은 하나의 논리채널그룹 식별자 (logical channel group identifier; LCG ID)필드와 이에 대응하는 버퍼 크기(buffer size; BS)필드를 포함 할 수 있고, 상기 긴(long) 또는 정규(normal) BSR 형식은 네 개의 논리채널그룹 식별자 (logical channel group identifier; LCG ID)필드와 각각의 LCG ID에 대응하는 네 개의 버퍼 크기(buffer size; BS)필드를 포함 할 수 있다. 여기서, 상기 BSR 형식들은 논리채널식별자(logical channel IDs; LCIDs)를 갖는 MAC PDU 서브헤더들에 의해서 식별될 수도 있다. 상기 LCG ID필드와 BS필드는 다음과 같이 정의 될 수도 있다: 1) LCG ID: 논리 채널 그룹 식별 자는 버퍼 상태가 전송될 논리채널의 그룹을 식별한다. 이와 같은 필드의 길이는 2비트일 수 있다; 2) Buffer Size: 버퍼 크기 필드는 상기 MAC PDU가 생성된 후에 논리 채널 그룹의 모든 논리 채널들에 적용 가능한 데이터의 총액을 식별한다. 상기 데이터의 총액은 바이트의 수로 지시될 수 있다. 상기 데이터의 총액은 RLC단과 PDCP단 내에 전송을 위한 가능한 모든 데이터를 포함 할 수도 있다. 상기 RLC와 MAC 헤더의 크기는 상기 버퍼 크기 계산에서 고려되지 않을 수도 있다. 상기 버퍼 크기 필드의 길이는 6비트일 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 단말을 설명한다.

본 발명에 따른 단말은 무선상에서 데이터를 서로 주고 받을 수 있는 서비스를 이용할 수 있는 모든 형태의 단말을 포함한다. 즉, 본 발명에 따른 단말은 무선 통신 서비스를 이용할 수 있는 이동통신 단말기(예를 들면, 사용자 장치(UE), 휴대폰, 셀룰라폰, DMB폰, DVB-H폰, PDA 폰, 그리고 PTT폰 등등)와, 노트북, 랩탑 컴퓨터, 디지털 TV와, GPS 네비게이션와, 휴대용 게임기와, MP3와 그 외 가전 제품 등등을 포함하는 포괄적인 의미이다.

본 발명에 따른 단말은, 본 발명에서 예시하고 있는 보다 효율적으로 무선자원 사용을 위한 기능 및 동작을 수행하는데 필요한 기본적인 하드웨어 구성(송수신부, 처리부 또는 제어부, 저장부등)을 포함할 수도 있다.

여기까지 설명된 본 발명에 따른 방법은 소프트웨어, 하드웨어, 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 방법은 저장 매체(예를 들어, 이동 단말기 또는 기지국의 내부 메모리, 플래쉬 메모리, 하드 디스크, 기타 등등)에 저장될 수 있고, 프로세서(예를 들어, 이동 단말기 또는 기지국 내부 마이크로 프로세서)에 의해서 실행될 수 있는 소프트웨어 프로그램 내에 코드들 또는 명령어들로 구현될 수 있다.

이상, 본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

도 1은 종래 및 본 발명이 적용되는 이동통신 시스템인 E-UMTS의 망 구조이다.

도 2는 3GPP 무선접속망 규격을 기반으로 한 단말과 UTRAN(UMTS Terrestrial Radio Access Network) 사이의 무선인터페이스 프로토콜의 제어평면 구조이다.

도 3은 3GPP 무선접속망 규격을 기반으로 한 단말과 UTRAN(UMTS Terrestrial Radio Access Network) 사이의 무선인터페이스 프로토콜의 사용자평면 구조이다.

도 4는 종래 기술에 따른 무선 자원 할당을 나타내는 예시도이다.

도 5는 경쟁 기반 랜덤 액세스 과정을 나타내는 예시도이다.

도 6은 본 발명에 따라 단말이 기지국으로 버퍼 상태 정보를 보내는데 사용되는 복수개의 버퍼 상태 정보 형식을 나타내는 예시도이다

도 7은 본 발명에 따라 사용되는 단축 버퍼 상태 MAC control element와 정규 버퍼 상태 MAC control element 형식을 나타내는 예시도이다

Claims (14)

1. 무선 통신 시스템상에서 데이터를 통신하는 방법에 있어서, 상기 무선 통신 시스템은 버퍼 상태 보고 (Buffer Status Report; BSR)의 전송을 위한 복수 개의 BSR 포맷들을 포함하며, 상기 복수 개의 BSR 포맷들은 short BSR 포맷 및 long BSR 포맷 중 적어도 하나를 포함하며, 상기 방법은 상기 시스템에 연결된 단말 (User Equipment; UE) 안에서 수행되며;

   상기 복수 개의 BSR 포맷들 중 하나를 선택하는 단계에 있어서, 만약 오직 하나의 논리 채널 그룹 (Logical Channel Group; LCG)이 상기 BSR이 전송되는 전송 시간 기간 (Transmission Time Interval; TTI) 안에 버퍼된 데이터 (buffered data)를 구비하면, 상기 short BSR 포맷이 선택되며, 또는 만약 하나 이상의 논리 채널 그룹 (LCG)이 상기 BSR이 전송되는 전송 시간 기간 안에 버퍼 된 데이터를 구비하면, 상기 long BSR 포맷이 선택되며;

   상기 선택된 BSR 포맷에 따라서 버퍼 상태 보고 (BSR)를 생성하는 단계; 그리고

   상기 생성된 BSR를 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템상에서 데이터를 통신하는 방법.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제 1항에 있어서, 상기 long BSR은 상기 단말에게 설정된 모든 채널에 대한 버퍼 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템상에서 데이터를 통신하는 방법.
6. 제 1항에 있어서, 상기 long BSR은 상기 단말에게 설정된 모든 논리 채널 또는 논리 채널 그룹에 대한 버퍼 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템상에서 데이터를 통신하는 방법.
7. 제 1항에 있어서, 상기 short BSR은 상기 단말에게 설정된 모든 채널 중 일부 채널에 대한 버퍼 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템상에서 데이터를 통신하는 방법.
8. 제 1항에 있어서, 상기 short BSR은 설정된 모든 채널 또는 모든 논리 채널들에 대한 버퍼 정보의 일부, 상기 단말에게 설정된 모든 채널 중 일부의 BSR, 또는 상기 단말에게 설정된 모든 논리 채널 그룹들의 일부의 BSR를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템상에서 데이터를 통신하는 방법.
9. 제 1항에 있어서, 상기 short BSR은 랜덤 액세스 과정이 수행되는 동안에 사용 되는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템상에서 데이터를 통신하는 방법.
10. 제 1항에 있어서, 상기 short BSR은 하나의 논리 채널 그룹 식별자 (Logical Channel Group Identifier; LCG ID) 필드 및 하나의 대응하는 버퍼 크기 (Buffer Size; BS) 필드를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템상에서 데이터를 통신하는 방법.
11. 제 1항에 있어서, 상기 long BSR은 각각의 논리 채널 그룹 식별자들 (LCG IDs)에 대응하는 두 개 또는 그 이상의 의 대응하는 버퍼 크기 (Buffer Size; BS) 필드들을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템상에서 데이터를 통신하는 방법.
12. 제 10항에 있어서, 상기 논리 채널 그룹 식별자 필드는 버퍼 상태가 보고되는 논리 채널의 그룹을 식별하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템상에서 데이터를 통신하는 방법.
13. 제 12항에 있어서, 상기 논리 채널 그룹 식별자 필드의 길이는 2 비트 (bits)인 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템상에서 데이터를 통신하는 방법.
14. 제 10항에 있어서, 상기 버퍼 크기 필드는 논리 채널 그룹의 모든 논리 채널들 안에서 가용한 데이터의 총 양을 식별하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템상에서 데이터를 통신하는 방법.

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