KR101502140B1 - 임의 접속 처리 방법, 그리고 이를 수행하는 디지털 신호 처리장치 - Google Patents

임의 접속 처리 방법, 그리고 이를 수행하는 디지털 신호 처리장치 Download PDF

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Abstract

디지털 신호 처리장치가 복수의 셀에 설치된 복수의 무선 신호 처리장치와 연결되어, 상기 복수의 셀에 위치한 복수 단말의 임의 접속을 처리하는 방법으로서, 상기 복수 단말이 접속한 각 무선 신호 처리장치로부터, 상기 복수 단말이 동일한 자원을 이용하여 전송한 복수의 임의 접속 프리앰블을 수신하는 단계, 각 임의 접속 프리앰블의 수신 정보를 기초로 복수의 임의 접속 응답(random access response)을 생성할지 판단하는 단계, 판단 결과를 기초로 상기 복수 단말로 전송할 복수의 임의 접속 응답을 생성하는 단계, 그리고 각 임의 접속 응답을 해당 단말이 접속한 무선 신호 처리장치로 전송하는 단계를 포함한다.

Description

임의 접속 처리 방법, 그리고 이를 수행하는 디지털 신호 처리장치{METHOD FOR PROCESSING RANDOM ACCESS, AND DIGITAL SIGNAL PROCESSING APPARATUS}
본 발명은 임의 접속 처리 방법, 그리고 이를 수행하는 디지털 신호 처리장치에 관한 것이다.
임의 접속 과정(Random Access Procedure)은 상향링크 시간 동기(uplink time synchronization)와 상향링크 자원(uplink resource)을 요청하기 위해 수행된다. 또한, 초기 접속(initial access), 무선 연결 실패(radio link failure) 또는 핸드오버 실패(handover failure), 핸드오버(handover)의 경우에, 단말이 임의 접속 과정을 수행한다.
임의 접속 과정은 경쟁 기반 임의 접속 과정(Contention based random access)과 비경쟁 기반 임의 접속 과정(Contention free random access)을 포함한다.
기지국이 임의 접속 프리앰블(Random access preamble)을 선택하면, 비경쟁 기반 임의 접속 과정이고, 단말이 임의 접속 프리앰블(Random access preamble)을 선택하면 경쟁 기반 임의 접속 과정이다.
임의 접속 과정에서 사용하는 프리앰블은 전용(dedicated) 임의 접속 프리앰블 자원과 비전용(non-dedicated) 임의 접속 프리앰블 자원으로 구성된다.
비경쟁 기반 임의 접속 과정에서, 기지국은 임의 접속 프리앰블 자원 중에서 전용 임의 접속 프리앰블 자원들 중 하나를 한 단말에게만 할당한다. 따라서, 비경쟁 기반 임의 접속 과정에서 충돌(RACH collision)이 발생할 가능성이 없다. 반면, 경쟁 기반 임의 접속 과정에서, 단말이 비전용 임의 접속 프리앰블 자원 중에서 임의로 선택한다. 따라서, 복수의 단말이 동일한 임의 접속 프리앰블을 선택할 수 있다. 따라서, 경쟁 기반 임의 접속 과정에서 충돌(RACH collision)이 발생할 가능성이 있다.
전용 임의 접속 프리앰블과 비전용 임의 접속 프리앰블로 구성된 임의 접속 자원은 64개로 한정되어 있다. 그런데, 전용 임의 접속 프리앰블의 사용 용도의 증가로 전용 임의 접속 프리앰블을 늘린다면, 비전용 임의 접속 프리앰블의 수가 줄어들게 되어 경쟁 기반 임의 접속 절차에서 충돌이 증가한다. 경쟁 기반 임의 접속 과정의 충돌을 감소시키기 위해서 임의 접속 프리앰블을 전송할 수 있는 서브프레임을 더 많이 할당해야 하는데, 이 경우 데이터 전송에 이용되는 자원이 줄어들어 셀 용량(cell capacity)이 줄어든다. 따라서, 한정된 임의 접속 자원을 효과적으로 운용하는 방법이 필요하다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 셀식별자가 동일한 복수 셀로 구성된 네트워크 환경에서, 동일한 임의 접속 프리앰블을 선택한 복수의 단말에게 서로 다른 임의 접속 응답 메시지를 전송하는 임의 접속 자원 재사용 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 한 실시예에 따른 디지털 신호 처리장치가 복수의 셀에 설치된 복수의 무선 신호 처리장치와 연결되어, 상기 복수의 셀에 위치한 복수 단말의 임의 접속을 처리하는 방법으로서, 상기 복수 단말이 접속한 무선 신호 처리장치들로부터, 상기 복수 단말이 복수의 임의 접속 프리앰블을 수신하는 단계, 각 임의 접속 프리앰블의 수신 정보를 기초로 복수의 임의 접속 응답(random access response)을 생성할지 판단하는 단계, 판단 결과를 기초로 상기 복수 단말로 전송할 복수의 임의 접속 응답을 생성하는 단계, 그리고 각 임의 접속 응답을 해당 단말이 접속한 무선 신호 처리장치로 전송하는 단계를 포함한다.
상기 복수의 임의 접속 응답을 생성할지 판단하는 단계는 상기 복수의 임의 접속 프리앰블이 동일한 자원을 이용하여 전송된 동일한 프리앰블인 경우, 복수의 임의 접속 응답을 생성하도록 결정할 수 있다.
상기 임의 접속 프리앰블의 수신 정보는 프리앰블 정보, 단말이 프리앰블 전송에 이용한 무선 자원 정보, 그리고 단말로부터 프리앰블을 수신한 무선 신호 처리장치 정보를 포함할 수 있다.
상기 복수의 임의 접속 응답을 생성하는 단계는 무선 신호 처리장치별로 서로 다른 정보를 포함하는 임의 접속 응답을 생성할 수 있다.
상기 무선 신호 처리장치로 전송하는 단계는 각 임의 접속 응답을 서로 다른 시점에 전송할 수 있다.
상기 무선 신호 처리장치로 전송하는 단계는 각 임의 접속 응답을 서로 다른 서브프레임으로 전송할 수 있다.
상기 복수의 셀은 셀 식별자가 동일한 셀일 수 있다.
상기 임의 접속 처리 방법은 상기 복수 단말이 접속한 무선 신호 처리장치들로부터, 상기 복수 단말이 각 임의 접속 응답에 포함된 정보를 기초로 전송한 복수의 제1메시지를 수신하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 임의 접속 처리 방법은 상기 제1메시지를 전송한 각 단말로, 해당 단말의 식별자를 포함하는 제2메시지를 전송하는 단계, 그리고 상기 제2메시지를 수신한 각 단말로부터, 임의 접속 절차 완료를 나타내는 응답을 수신하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 디지털 신호 처리장치가 복수의 셀에 설치된 복수의 무선 신호 처리장치와 연결되어, 상기 복수의 셀에 위치한 복수 단말의 임의 접속을 처리하는 방법으로서, 상기 복수 단말이 접속한 무선 신호 처리장치들로부터, 상기 복수 단말이 전송한 동일한 임의 접속 프리앰블을 수신하는 단계, 상기 임의 접속 프리앰블에 대한 무선 신호 처리장치별 임의 접속 응답을 생성하는 단계, 그리고 무선 신호 처리장치별 임의 접속 응답을 해당 무선 신호 처리 장치로 전송하는 단계를 포함한다.
상기 무선 신호 처리장치별 임의 접속 응답을 생성하는 단계는 무선 신호 처리장치별로 서로 다른 정보를 포함하는 임의 접속 응답을 생성할 수 있다.
상기 무선 신호 처리장치별 임의 접속 응답을 생성하는 단계는 수신한 임의 접속 프리앰블이 동일한 무선 자원으로 전송된 경우, 무선 신호 처리장치별 임의 접속 응답을 생성할 수 있다.
상기 해당 무선 신호 처리 장치로 전송하는 단계는 각 임의 접속 응답을 서로 다른 서브프레임으로 전송할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따라, 복수의 셀에 설치된 복수의 무선 신호 처리장치와 연결되고, 상기 복수의 셀에 위치한 복수 단말의 임의 접속을 처리하는 디지털 신호 처리장치로서, 프로세서, 그리고 상기 복수 단말이 접속한 무선 신호 처리장치들로부터 상기 복수 단말이 전송한 복수의 임의 접속 프리앰블을 수신하고, 상기 프로세서로부터 전달받은 신호를 무선 신호 처리장치로 전송하는 송수신 유닛을 포함하고, 상기 프로세서는 상기 송수신 유닛으로부터 전달받은 각 임의 접속 프리앰블의 수신 정보를 기초로 복수의 임의 접속 응답(random access response)을 생성하고, 생성한 복수의 임의 접속 응답을 해당 단말이 접속한 무선 신호 처리장치로 전송하도록 상기 송수신부에 요청한다.
상기 프로세서는 상기 복수의 임의 접속 프리앰블이 동일한 무선 자원을 이용하여 전송된 동일한 프리앰블인 경우, 복수의 임의 접속 응답을 생성할 수 있다.
상기 임의 접속 프리앰블의 수신 정보는 프리앰블 정보, 단말이 프리앰블 전송에 이용한 무선 자원 정보, 그리고 단말로부터 프리앰블을 수신한 무선 신호 처리장치 정보를 포함할 수 있다.
상기 프로세서는 서로 다른 정보를 포함하는 복수의 임의 접속 응답을 생성할 수 있다.
상기 프로세서는 각 임의 접속 응답을 서로 다른 시점에 해당 단말로 전송하도록 상기 송수신부에 요청할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면 동일한 임의 접속 프리앰블을 셀식별자가 동일한 복수 셀에서 재사용할 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따르면 임의 접속 절차의 실패를 줄여 단말이 빨리 접속할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면 동일한 임의 접속 프리앰블을 여러 셀에서 중복해서 사용하므로, 결과적으로 한정된 임의 접속 자원이 증대된 효과를 얻을 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따르면 임의 접속을 위한 자원을 기존보다 적게 할당할 수 있으므로, 나머지 자원을 데이터 전송에 이용할 수 있어 셀용량을 증가시킬 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면 기존보다 적은 수의 전용 임의 접속 프리앰블을 할당할 수 있으므로, 비전용 임의 접속 프리앰블이 늘어나 임의 접속 과정에서 발생하는 충돌이 줄어든다.
도 1은 임의 접속 자원을 설명하는 도면이다.
도 2는 비경쟁 기반 임의 접속 과정의 흐름도이다.
도 3은 경쟁 기반 임의 접속 과정의 흐름도이다.
도 4는 복수 단말 사이의 경쟁 임의 접속을 설명하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 네트워크 환경을 나타내는 도면이다.
도 6부터 도 10 각각은 복수 셀에 위치한 복수 단말 사이의 경쟁 임의 접속을 설명하는 도면이다.
도 11은 본 발명의 한 실시예에 따른 임의 접속 자원 재사용 방법의 흐름도이다.
도 12부터 도 16 각각은 본 발명의 한 실시예에 따른 복수 셀에 위치한 복수 단말 사이의 경쟁 임의 접속을 설명하는 도면이다.
도 17은 본 발명의 실시예에 적용될 수 있는 디지털 신호 처리장치를 예시한다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 명세서에서 단말은 이동국(Mobile Station, MS), 이동 단말(Mobile Terminal, MT), 가입자국(Subscriber Station, SS), 휴대 가입자국(Portable Subscriber Station, PSS), 사용자 장치(User Equipment, UE), 접근 단말(Access Terminal, AT) 등을 지칭할 수도 있고, 이동 단말, 가입자국, 휴대 가입자 국, 사용자 장치, 접근 단말 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.
본 명세서에서 기지국(base station, BS)은 접근점(Access Point, AP), 무선 접근국(Radio Access Station, RAS), 노드B(Node B), 고도화 노드B(evolved NodeB, eNodeB), 송수신 기지국(Base Transceiver Station, BTS), MMR(Mobile Multihop Relay)-BS 등을 지칭할 수도 있고, 접근점, 무선 접근국, 노드B, eNodeB, 송수신 기지국, MMR-BS 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.
기지국은 무선 신호 처리장치[apparatus for processing radio signal, Remote Radio Head(RRH), 또는 Radio Unit(RU)], 그리고 디지털 신호 처리장치[apparatus for processing digital signal, 또는 Digital Unit(DU)]로 분리되어 구현될 수 있다.
도 1은 임의 접속 자원을 설명하는 도면이다.
도 1을 참고하면, 임의 접속 프리앰블 집합(random access preamble set)은 일정 개수, 예를 들면 64개의 프리앰블(preamble)로 구성된다.
임의 접속 자원의 프리앰블 집합은 전용 임의 접속 프리앰블(dedicated random access preamble)과 비전용 임의 접속 프리앰블(non-dedicated random access preamble)로 구분된다. 전용 임의 접속 프리앰블은 비경쟁 기반 임의 접속 과정(Contention free random access)에 따라 기지국이 단말에 할당하는 프리앰블이다. 비전용 임의 접속 프리앰블은 경쟁 기반 임의 접속 과정(Contention based random access)에 따라 단말이 선택하는 프리앰블이다.
비전용 임의 접속 프리앰블 집합은 예상되는 메시지3(MSG 3)의 크기와 측정된 패스로스에 따라 그룹 A(Group A)와 그룹 B(Group B)로 구분된다. 그룹 B의 비전용 임의 접속 프리앰블은 메시지3(MSG 3)의 크기가 크고, 패스로스가 작은 경우 사용되고, 그 외의 경우에는 그룹 A의 비전용 임의 접속 프리앰블이 사용된다.
기지국이 특정 단말에게 임의 접속 과정(Random Access Procedure)을 수행하도록 명령할 경우, 전용 임의 접속 프리앰블들 중 하나의 프리앰블을 해당 단말에게 미리 할당한다.
단말 스스로 임의 접속 과정(Random Access Procedure)을 수행하는 경우, 비전용 임의 접속 프리앰블들 중에서 하나의 프리앰블을 임의로 선택한다. 그리고, 단말은 PRACH(physical random access channel) 자원을 선택하여 임의 접속 프리앰블을 전송한다. 단말이 임의 접속 프리앰블을 전송할 수 있는 서브프레임은 미리 설정된다. 예를 들어, 1ms, 2ms, 약3ms, 5ms, 10ms, 20ms 주기의 특정 서브프레임이 설정될 수 있다.
도 2는 비경쟁 기반 임의 접속 과정의 흐름도이다.
도 2를 참고하면, 비경쟁 기반 임의 접속 과정인 경우, 기지국(10)이 임의 접속을 위한 프리앰블을 할당(preamble allocation)한다(S110).
단말(20)은 할당된 임의 접속 프리앰블을 기지국(10)으로 전송한다(S120).
기지국(10)은 단말(20)로 임의 접속 응답(random access response, RAR)을 전송한다(S130). 임의 접속 응답은 임의 접속 프리앰블 ID, 상향링크 무선자원(UL Grant), 임시 C-RNTI(Temporary C-Radio Network Temporary Identifier) 그리고 시간 동기 보정 값(Time Alignment Command, TAC) 등을 포함한다.
비경쟁 기반 임의 접속 과정에서, 단말(20)은 기지국(10)이 자신에게만 할당해준 프리앰블을 사용한다. 다른 단말이 이 프리앰블을 사용할 수 없으므로, 충돌이 발생하지 않는다. 그러므로, 기지국(10)이 해당 프리앰블을 수신할 경우 단말(20)에게 임의 접속 응답을 전송한다. 임의 접속 응답을 수신한 단말(20)은 포함된 시간 동기 보정 값(TAC)을 이용해 업링크 타임 동기를 맞추고, 상향링크 무선자원(UL grant)으로 업링크 전송 준비를 하는 것으로 랜덤 액세스 과정을 종료한다.
도 3은 경쟁 기반 임의 접속 과정의 흐름도이다.
도 3을 참고하면, 경쟁 기반 임의 접속 과정인 경우, 단말(20)이 임의 접속을 위한 프리앰블을 선택하고, PRACH 자원을 선택하여 프리앰블을 기지국(10)으로 전송한다(S210). PRACH 자원 설정 정보는 시스템 정보를 통해서 제공된다. 시스템 정보 블록(system information block2)의 PRACH 설정 인덱스(Configuration Index)를 통해 PRACH 자원이 어떤 주기로 어떤 서브프레임에 할당되어있는지 알 수 있다.
기지국(10)은 임의 접속 응답(RAR) 메시지를 전송한다(S220). 기지국(10)은 수신한 프리앰블 중 하나에 대해서 응답 메시지를 전송한다. 기지국(10)은 시스템 정보를 통해 전달한 임의 접속 응답 윈도우 안에 임의 접속 응답을 전달한다. 임의 접속 응답은 임의 접속 프리앰블 ID, 상향링크 무선자원(UL Grant), 임시 C-RNTI(Temporary C-Radio Network Temporary Identifier) 그리고 시간 동기 보정 값(Time Alignment Command) 등을 포함한다.
이때, 단말(20)은 임의 접속 프리앰블을 전송한 일정 시간 이후, 예를 들면 3 서브프레임 이후, 일정 윈도우 동안 임의 접속 응답을 기다린다. 단말(20)은 임의 접속 응답을 기다릴 때까지, RA-RNTI(Radom Access-Radio Network Temporary Identifier)로 블라인드 디코딩(blind decoding)을 한다. 그리고, 단말(20)은 자신의 임의 접속 응답을 수신하면 블라인드 디코딩을 중지한다.
단말(20)은 상향링크 무선자원을 통해 메시지3(MSG 3)를 전송한다(S230). 메시지3(MSG 3)는 단말(20)의 식별자를 포함한다. 이때, 단말(20)은 자신이 전송한 프리앰블의 임의 접속 응답을 받은 경우, 임의 접속 응답에 포함된 내용을 설정한다. 즉, 단말(20)은 시간 동기 보정 값(TAC)를 적용하고, C-RNTI를 자신의 임시 C-RNTI로 설정한다. 그리고 단말(20)은 상향링크 무선자원을 통해 메시지를 전송할 준비를 한다.
기지국(10)은 경쟁 해결 정보(contention resolution ID)(MSG 4)를 전송한다(S240). 경쟁 해결 정보는 메시지3에 포함된 단말(20)의 식별자이다. 즉, 기지국(10)은 메시지3에 포함된 단말의 고유 식별자(Contention Resolution ID=UE-ID)를 메시지4에 포함하여 임시 C-RNTI로 전송한다.
단말(20)은 경쟁 해결 정보를 수신하고 경쟁 해결 정보에 자신의 식별자가 포함되었는지 확인한다. 단말(20)은 자신의 식별자가 포함된 경우, 정상적으로 임의 접속 과정이 성공적으로 이루어졌다고 판단하고, 응답(ack)을 보낸다(S250). 경쟁 해결 정보에 자신의 식별자가 포함되어 있지 않은 단말은 임의 접속 과정이 실패했다고 판단하고 응답(ack)을 보내지 않고, 처음부터 임의 접속 과정을 다시 수행한다.
도 4는 복수 단말 사이의 경쟁 임의 접속을 설명하는 도면이다.
도 4를 참고하면, 두 단말(30, 40)이 동시에 동일한 프리앰블을 선택하여 임의 접속 절차를 시도한다(S310). 즉, 두 단말(30, 40)이 동일한 PRACH 자원을 이용하여 동일한 프리앰블을 전송한다.
기지국(50)은 어느 하나의 프리앰블을 기초로 생성한 임의 접속 응답(RAR)을 전송한다(S320). 두 단말(30, 40)로부터 전송된 신호가 충돌하므로, 기지국(50)은 먼저 수신한 신호, 또는 신호 세기가 강한 신호의 프리앰블을 기초로 임의 접속 응답을 생성할 수 있다. 기지국(50)은 수신한 프리앰블 중 성공적으로 디코딩된 프리앰블에 대해서 임의 접속 응답(RAR)을 구성하고, RA-RNTI로 셀에 전송한다. RA-RNTI는 프리앰블을 전송한 PRACH 자원에 따라 결정된다.
두 단말(30, 40)은 동일한 PRACH 자원으로 동일한 프리앰블을 전송했으므로, 두 단말(30, 40)은 같은 RA-RNTI를 갖는다. 따라서, 두 단말(30, 40) 모두 임의 접속 응답(RAR)을 수신할 수 있다.
두 단말(30, 40) 각각은 상향링크 무선자원을 통해 메시지3(MSG 3)를 전송한다(S330). 이때, 두 단말(30, 40) 각각은 자신의 식별자를 포함한 메시지3를 전송한다.
기지국(50)은 어느 단말의 식별자를 포함하는 메시지4(MSG 4)를 전송한다(S340). 두 단말(30, 40)로부터 전송된 신호가 충돌하므로, 기지국(50)은 어느 하나의 신호만을 디코딩하여 메시지를 전송한다.
두 단말(30, 40)은 메시지4에 포함된 식별자와 자신의 식별자를 비교한다. 자신의 식별자와 메시지4의 식별자가 일치한 단말(30)은, 자신의 임시 C-RNTI를 C-RNTI로 승격시키고, 메시지4에 대한 응답(ACK)를 C-RNTI로 전송한다(S350). 자신의 식별자와 메시지4의 식별자가 일치하지 않은 단말(40)은 다시 랜덤 액세스 과정을 시도한다.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 네트워크 환경을 나타내는 도면이다.
도 5를 참고하면, 기지국이 디지털 신호 처리장치[apparatus for processing digital signal, 또는 Digital Unit(DU)]와 무선 신호 처리장치[apparatus for processing radio signal, Remote Radio Head(RRH), 또는 Radio Unit(RU)]로 분리될 수 있다. 복수의 무선 신호 처리장치가 하나의 디지털 신호 처리장치에 연결될 수 있다.
무선 신호 처리장치(100, 110, 120, 130, 140, 150) 각각은 일정 셀(300, 310, 320, 330, 340, 350)에 설치된다. 무선 신호 처리장치는 기지국의 무선 신호 처리 부문의 전파신호를 증폭해 안테나로 전송하는 장치로서, 단말과 무선 신호를 송수신한다. 참고로, 도 5의 셀을 배치는 디지털 신호 처리장치(200)와의 신호 송수신 절차를 설명하기 위해 배치한 것이다.
디지털 신호 처리장치(200)는 복수의 무선 신호 처리장치(100-150)와 연결되어 단말과 관계된 각종 디지털 신호 처리와 자원 관리 제어 등을 수행한다. 디지털 신호 처리장치(200)는 코어망(미도시)에 연결된다. 코어망은 이동성 관리 객체(Mobility Management Entity, MME, 서빙 게이트웨이(Serving GateWay, S-GW), 그리고 패킷 게이트웨이(Packet GateWay, P-GW)를 포함할 수 있다.
무선 신호 처리장치(100, 110, 120, 130, 140, 150) 각각이 서비스하는 셀은 동일한 셀 식별자(cell ID)를 가질 수 있다. 셀 식별자는 셀을 구분하기 위해 부여된 정보이다.
도 6부터 도 10 각각은 복수 셀에 위치한 복수 단말 사이의 경쟁 임의 접속을 설명하는 도면이다. 도 5의 통신 시스템에서, 복수의 단말(400, 410, 420) 각각이 서로 다른 셀, 예를 들어 셀(300, 320, 340)에서 수행하는 임의 접속 절차를 예로 들어 설명한다. 도 6부터 도 10에서의 디지털 신호 처리장치(200)는 종래의 방식에 따라 임의 접속 절차는 수행하는 것으로 설명한다.
도 6을 참고하면, 서로 다른 셀(300, 320, 340)에 위치한 복수 단말(400, 410, 420)이 동시에 동일한 프리앰블을 선택하여 임의 접속 절차를 시도한다. 여기서, 셀(300-350)은 동일한 셀 식별자를 사용할 수 있다.
도 7을 참고하면, 디지털 신호 처리장치(200)는 어느 하나의 프리앰블을 기초로 생성한 임의 접속 응답(RAR)을 전송한다.
도 8을 참고하면, 임의 접속 응답(RAR)을 수신한 복수 단말(400, 410, 420) 각각은 상향링크 무선자원을 통해 메시지3(MSG 3)를 전송한다.
도 9를 참고하면, 디지털 신호 처리장치(200)는 어느 단말의 식별자를 포함하는 메시지(MSG 4)를 전송한다. 이때, 시그널링 최적화(Signaling optimization)의 경우, 디지털 신호 처리장치(200)는 어느 하나의 단말로만 단말 식별자를 포함하는 메시지(MSG 4)를 전송할 수 있다.
도 10을 참고하면, 복수 단말(400, 410, 420) 중에서, 자신의 식별자를 포함한 메시지를 수신한 단말(400)만이 응답(ack)를 보낸다. 즉, 다른 단말(410, 420)은 임의 접속 과정을 실패하였으므로, 임의 접속 과정을 다시 시도한다.
이와 같이, 디지털 신호 처리장치가 복수의 셀을 관리하는 네트워크 환경에서, 임의 접속 과정이 동시에 이루어질 가능성이 높다. 서로 다른 무선 신호 처리장치의 커버리지에서 임의 접속 충돌이 발생하지 않았더라도, 종래의 기지국은 단 하나의 프리앰블에만 임의 접속 응답(RAR)을 전송한다.
또한, 현재 임의 접속 자원 프리앰블은 64개로 한정되어 있다. 따라서, 동일한 셀 식별자를 사용하는 무선 신호 처리장치들이 많아지는 경우, 하나의 셀 식별자로 커버되는 지역이 넓어질 수 있다. 따라서 그 커버리지 안의 사용자 또한 증가할 수 있다. 또한 MTC 단말이 늘어날 경우, 한 셀에 존재하는 단말 수가 증가한다. 이 경우, 한정된 임의 접속 자원 프리앰블로 인해 RACH 충돌 가능성이 증가되어 통화시도실패 같은 문제가 야기될 수 있다.
프리앰블 수를 늘리거나, PRACH 자원을 더 많이 할당하면, RACH 충돌 가능성을 낮출 수 있다. 그러나, 한정된 프리앰블을 늘리기보다는 PRACH 자원을 더 많이 할당하는 방향으로 문제를 해결해야 한다. 그러나, PRACH 자원을 늘리면, 데이터 전송을 위해 할당할 수 있는 자원이 감소하여, 결과적으로 셀 용량이 감소하는 문제가 있다.
또한 전용 임의 접속 프리앰블을 사용하는 통신 기술, 예를 들면 인터-밴드 캐리어 애그리게이션(Inter-Band Carrier Aggrigation)의 도입으로 한정된 임의 접속 자원 프리앰블 중에서 전용 임의 접속 프리앰블에 할당되는 프리앰블이 늘어나야 한다.
이와 같이, 네트워크 환경의 변화에 따라, 한정된 임의 접속 프리앰블을 효율적으로 사용하는 방법이 필요하다.
도 11은 본 발명의 한 실시예에 따른 임의 접속 자원 재사용 방법의 흐름도이다.
도 11을 참고하면, 디지털 신호 처리장치(200)는 복수의 무선 신호 처리장치로부터 복수의 임의 접속 프리앰블을 수신한다(S410).
디지털 신호 처리장치(200)는 각 임의 접속 프리앰블의 수신 정보를 기초로 복수의 임의 접속 응답을 생성할지 판단한다(S420). 임의 접속 프리앰블의 수신 정보는 프리앰블 정보, 단말이 프리앰블 전송에 이용한 PRACH 자원 정보, 단말로부터 프리앰블을 수신한 무선 신호 처리장치 정보를 포함한다. 디지털 신호 처리장치(200)는 각 임의 접속 프리앰블이 동일한 PRACH 자원을 통해 전송되었는지 확인한다. 디지털 신호 처리장치(200)는 복수의 단말이 동일한 PRACH 자원을 이용하여 동일한 프리앰블을 전송한 경우, 복수의 임의 접속 응답을 생성한다.
판단 결과, 디지털 신호 처리장치(200)는 서로 다른 정보를 포함하는 복수의 임의 접속 응답을 생성한다(S430). 디지털 신호 처리장치(200)는 무선 신호 처리장치별로 임의 접속 응답을 생성할 수 있다. 디지털 신호 처리장치(200)는 동일한 프리앰블을 전송한 단말들에게 서로 다른 임의 접속 응답을 전송할 수 있다. 즉, 디지털 신호 처리장치(200)는 동일한 프리앰블에 대해 하나의 임의 접속 응답만을 생성하는 것이 아니라, 복수의 임의 접속 응답을 생성한다. 복수의 임의 접속 응답은 서로 다른 임시 C-RNTI를 포함한다. 각 임의 접속 응답에 포함되는 시간 동기 보정 값(Time Alignment Command)은 각 단말의 프리앰블 수신 타이밍에 적합하게 설정된다. 각 임의 접속 응답에 포함되는 상향링크 무선자원(UL Grant)은 서로 다를 수도 있고, 같은 수도 있다.
디지털 신호 처리장치(200)는 각 임의 접속 응답을 해당 무선 신호 처리장치로 전송한다(S440). 임의 접속 응답은 미리 설정된 윈도우 동안, 예를 들면 2~10 서브프레임 동안에 전송되면 된다. 따라서, 디지털 신호 처리장치(200)는 각 임의 접속 응답을 서로 다른 시점에 전송할 수 있다. 디지털 신호 처리장치(200)는 각 임의 접속 응답을 서로 다른 서브프레임에 순차적으로 전송할 수 있다. 또는, 디지털 신호 처리장치(200)는 인접하지 않은 무선 신호 처리장치들을 통해, 동시에 해당 단말로 각 임의 접속 응답을 전송할 수 있다.
비경쟁 기반 임의 접속의 경우, 디지털 신호 처리장치(200)는 각 단말에 동일한 전용 프리앰블을 할당할 수 있다. 상향링크 시간 동기가 맞지 않는 단말들이 서로 다른 무선 신호 처리 장치에 접속해 있는 경우, 디지털 신호 처리장치(200)는 단말에게 비경쟁 기반 임의 접속을 수행하도록 동일한 전용 프리앰블을 할당할 수 있다. 또는, 핸드오버요청이 복수의 이웃셀로부터 들어오는 경우, 디지털 신호 처리장치(200)는 각 이웃셀과 인접해 있는 무선 신호 처리 장치를 확인한다. 그리고 디지털 신호 처리장치(200)는 각 단말이 서로 다른 무선 신호 처리 장치로 진입이 예상될 경우, 각 단말에 동일한 전용 프리앰블을 할당할 수 있다.
도 12부터 도 16 각각은 본 발명의 한 실시예에 따른 복수 셀에 위치한 복수 단말 사이의 경쟁 임의 접속을 설명하는 도면이다.
도 12를 참고하면, 서로 다른 셀(310, 330, 350)에 위치한 복수 단말(500, 510, 520)이 동시에 동일한 프리앰블을 선택하여 임의 접속 절차를 시도한다. 여기서, 셀(300-350)은 동일한 셀 식별자를 사용할 수 있다.
도 13을 참고하면, 디지털 신호 처리장치(200)는 각 임의 접속 프리앰블의 수신 정보를 기초로 서로 다른 임의 접속 응답을 생성할지 판단한다. 즉, 디지털 신호 처리장치(200)는 동일한 자원을 이용하여 전송된 임의 접속 프리앰블들이 동일한지 판단한다. 그리고, 디지털 신호 처리장치(200)는 각 프리앰블이 어느 셀/어느 무선 신호 처리장치로부터 온 것인지 판단한다.
디지털 신호 처리장치(200)는 복수 단말(500, 510, 520)이 동시에 동일한 프리앰블을 선택하였으므로 복수 단말(500, 510, 520)별로 전송할 임의 전송 응답을 생성한다.
디지털 신호 처리장치(200)는 복수 단말(500, 510, 520)이 위치한 셀(310, 330, 350) 각각으로 각 단말에 해당하는 임의 전송 응답(RAR1, RAR2, RAR3)을 전송한다. 이때, 디지털 신호 처리장치(200)는 임의 전송 응답(RAR1, RAR2, RAR3)각각을 다른 서브프레임에 전송할 수 있다. 만약, 복수 단말(500, 510, 520)이 위치한 셀(310, 330, 350)이 서로 인접해 있지 않은 경우, 디지털 신호 처리장치(200)는 같은 서브프레임에 임의 전송 응답(RAR1, RAR2, RAR3)을 전송할 수 있다.
도 14를 참고하면, 임의 접속 응답(RAR1, RAR2, RAR3)을 각각 수신한 각 단말(500, 510, 520)은 상향링크 무선자원을 통해 메시지3(MSG 3a, MSG 3b, MSG 3c)를 디지털 신호 처리장치(200)로 전송한다. 각 메시지3(MSG 3a, MSG 3b, MSG 3c)는 각 단말의 식별자를 포함한다. 각 임의 접속 응답(RAR1, RAR2, RAR3)은 각 단말에 적합한 시간 동기 보정 값(Time Alignment Command), 상향링크 무선자원(UL Grant), 서로 다른 임시 C-RNTI(Temporary C-Radio Network Temporary Identifier) 등이 설정된다. 따라서, 각 메시지3(MSG 3a, MSG 3b, MSG 3c)는 정확한 시점에 디지털 신호 처리장치(200)로 전송된다.
도 15를 참고하면, 디지털 신호 처리장치(200)는 각 단말의 식별자(contention resolution ID)를 포함하는 각 메시지4(MSG 4a, MSG 4b, MSG 4c)를 각 단말로 전송한다. 각 메시지4(MSG 4a, MSG 4b, MSG 4c)는 서로 다른 임시 C-RNTI로 해당 단말에게 전송된다.
복수 단말(500, 510, 520) 각각은 자신의 식별자를 포함한 메시지를 수신한다.
도 16을 참고하면, 자신의 식별자를 포함한 메시지를 수신한 복수 단말(500, 510, 520) 각각은 응답(ack)를 보낸다.
이와 같이, 서로 다른 셀에 위치한 복수 단말(500, 510, 520)이 동시에 동일한 프리앰블을 선택하더라도, RACH 충돌 없이 모든 임의 접속 절차가 성공한다.
도 17은 본 발명의 실시예에 적용될 수 있는 디지털 신호 처리장치를 예시한다.
도 17을 참조하면, 디지털 신호 처리장치(200)는 프로세서(210), 메모리(220) 및 송수신 유닛(230)을 포함한다. 프로세서(210)는 본 발명에서 제안한 절차 및/또는 방법들을 구현하도록 구성될 수 있다. 메모리(220)는 프로세서(210)와 연결되고 프로세서(210)의 동작과 관련한 다양한 정보를 저장한다. 송수신 유닛(230)은 프로세서(210)와 연결되고 신호를 송신 및/또는 수신한다.
이와 같이 본 발명의 실시예에 따르면 동일한 임의 접속 프리앰블을 셀식별자가 동일한 복수 셀에서 재사용할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 장치 및 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (18)

  1. 디지털 신호 처리장치가 복수의 셀에 설치된 복수의 무선 신호 처리장치와 연결되어, 상기 복수의 셀에 위치한 복수 단말의 경쟁 기반 임의 접속을 처리하는 방법으로서,
    상기 복수 단말이 접속한 무선 신호 처리장치들로부터, 상기 복수 단말이 전송한 복수의 임의 접속 프리앰블을 수신하는 단계,
    각 임의 접속 프리앰블의 수신 정보를 기초로, 상기 복수의 임의 접속 프리앰블이 동일한 자원을 이용하여 전송된 동일한 프리앰블인지 판단하는 단계,
    상기 복수의 임의 접속 프리앰블이 동일한 자원을 이용하여 전송된 경우, 상기 복수 단말 각각으로 전송할 복수의 임의 접속 응답(random access response)을 생성하는 단계, 그리고
    각 임의 접속 응답을 해당 단말이 접속한 무선 신호 처리장치로 전송하는 단계
    를 포함하고,
    상기 복수의 임의 접속 응답은 서로 다른 정보를 포함하는 임의 접속 처리 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에서,
    상기 임의 접속 프리앰블의 수신 정보는
    프리앰블 정보, 단말이 프리앰블 전송에 이용한 무선 자원 정보, 그리고 단말로부터 프리앰블을 수신한 무선 신호 처리장치 정보를 포함하는 임의 접속 처리 방법.
  4. 제1항에서,
    상기 복수의 임의 접속 응답을 생성하는 단계는
    무선 신호 처리장치별로 서로 다른 정보를 포함하는 임의 접속 응답을 생성하는 임의 접속 처리 방법.
  5. 제1항에서,
    상기 무선 신호 처리장치로 전송하는 단계는
    각 임의 접속 응답을 서로 다른 시점에 전송하는 임의 접속 처리 방법.
  6. 제1항에서,
    상기 무선 신호 처리장치로 전송하는 단계는
    각 임의 접속 응답을 서로 다른 서브프레임으로 전송하는 임의 접속 처리 방법.
  7. 제1항에서,
    상기 복수의 셀은 셀 식별자가 동일한 셀인 임의 접속 처리 방법.
  8. 제1항에서,
    상기 복수 단말이 접속한 무선 신호 처리장치들로부터, 상기 복수 단말이 각 임의 접속 응답에 포함된 정보를 기초로 전송한 복수의 제1메시지를 수신하는 단계
    를 더 포함하는 임의 접속 처리 방법.
  9. 제8항에서,
    상기 제1메시지를 전송한 각 단말로, 해당 단말의 식별자를 포함하는 제2메시지를 전송하는 단계, 그리고
    상기 제2메시지를 수신한 각 단말로부터, 임의 접속 절차 완료를 나타내는 응답을 수신하는 단계
    를 더 포함하는 임의 접속 처리 방법.
  10. 디지털 신호 처리장치가 복수의 셀에 설치된 복수의 무선 신호 처리장치와 연결되어, 상기 복수의 셀에 위치한 복수 단말의 경쟁 기반 임의 접속을 처리하는 방법으로서,
    상기 복수 단말이 접속한 무선 신호 처리장치들로부터, 상기 복수 단말이 전송한 동일한 임의 접속 프리앰블을 수신하는 단계,
    상기 임의 접속 프리앰블에 대한 무선 신호 처리장치별 임의 접속 응답을 생성하는 단계, 그리고
    무선 신호 처리장치별 임의 접속 응답을 해당 무선 신호 처리 장치로 전송하는 단계
    를 포함하고,
    상기 무선 신호 처리장치별 임의 접속 응답을 생성하는 단계는
    수신한 임의 접속 프리앰블이 동일한 무선 자원으로 전송된 경우, 서로 다른 정보를 포함하는 무선 신호 처리장치별 임의 접속 응답을 생성하는 임의 접속 처리 방법.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 제10항에서,
    상기 해당 무선 신호 처리 장치로 전송하는 단계는
    각 임의 접속 응답을 서로 다른 서브프레임으로 전송하는 임의 접속 처리 방법.
  14. 복수의 셀에 설치된 복수의 무선 신호 처리장치와 연결되고, 상기 복수의 셀에 위치한 복수 단말의 임의 접속을 처리하는 디지털 신호 처리장치로서,
    프로세서, 그리고
    상기 복수 단말이 접속한 무선 신호 처리장치들로부터 상기 복수 단말이 전송한 복수의 임의 접속 프리앰블을 수신하고, 상기 프로세서로부터 전달받은 신호를 무선 신호 처리장치로 전송하는 송수신 유닛을 포함하고,
    상기 프로세서는 상기 송수신 유닛으로부터 전달받은 각 임의 접속 프리앰블의 수신 정보를 기초로 상기 복수의 임의 접속 프리앰블이 동일한 자원을 이용하여 전송된 동일한 프리앰블인지 판단하고, 상기 복수의 임의 접속 프리앰블이 동일한 자원을 이용하여 전송된 경우, 상기 복수 단말 각각으로 전송할 복수의 임의 접속 응답(random access response)을 생성하며, 생성한 복수의 임의 접속 응답을 해당 단말이 접속한 무선 신호 처리장치로 전송하도록 상기 송수신 유닛에 요청하고,
    상기 복수의 임의 접속 응답은 서로 다른 정보를 포함하는 디지털 신호 처리장치.
  15. 삭제
  16. 제14항에서,
    상기 임의 접속 프리앰블의 수신 정보는
    프리앰블 정보, 단말이 프리앰블 전송에 이용한 무선 자원 정보, 그리고 단말로부터 프리앰블을 수신한 무선 신호 처리장치 정보를 포함하는 디지털 신호 처리장치.
  17. 삭제
  18. 제14항에서,
    상기 프로세서는
    각 임의 접속 응답을 서로 다른 시점에 해당 단말로 전송하도록 상기 송수신 유닛에 요청하는 디지털 신호 처리장치.
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