KR101542630B1 - 다중 요소 반송파 시스템에서 무선연결 설정장치 및 방법 - Google Patents

다중 요소 반송파 시스템에서 무선연결 설정장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

다중 요소 반송파 시스템에서 단말에 의한 무선연결의 설정방법을 제공한다. 상기 방법은 분산정보(distribution information)를 제1 요소 반송파를 통해 기지국으로부터 수신하는 단계, 상기 분산정보를 기초로 상기 기지국과 무선연결을 수행하는데 사용될 제2 요소 반송파를 선택하는 단계, 및 상기 제2 요소 반송파를 통해 무선연결을 수행하는 단계를 포함함을 특징으로 한다.
RC 연결요청 메시지를 재선택한 반송파를 통해 전송함으로써, 특정한 반송파로 RRC 연결 요청 메시지가 편중되어 발생하는 오버헤드 문제를 해결할 수 있다.

Description

다중 요소 반송파 시스템에서 무선연결 설정장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR CONFIGURING RADIO CONNECTION}
본 발명은 무선통신에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 다중 요소 반송파 시스템에서 무선연결 설정장치 및 방법에 관한 것이다.
무선통신 시스템이 음성이나 데이터 등과 같은 다양한 종류의 통신 서비스를 제공하기 위해 광범위하게 전개되고 있다. 일반적으로 무선통신 시스템은 가용한 시스템 자원(대역폭, 전송 파워 등)을 공유하여 다중 사용자와의 통신을 지원할 수 있는 다중 접속(multiple access) 시스템이다. 다중 접속 시스템의 예들로는 CDMA(code division multiple access) 시스템, FDMA(frequency division multiple access) 시스템, TDMA(time division multiple access) 시스템, OFDMA(orthogonal frequency division multiple access) 시스템, SC-FDMA(single carrier frequency division multiple access) 시스템 등이 있다.
일반적인 무선통신 시스템에서는 상향링크와 하향링크간의 대역폭은 서로 다르게 설정되더라도 주로 하나의 반송파(carrier)만을 고려하고 있다. 3GPP(3rd Generation Partnership Project) LTE(long term evolution)에서도 단일 반송파를 기반으로 하여, 상향링크와 하향링크를 구성하는 반송파의 수가 1개이고, 상향링크의 대역폭과 하향링크의 대역폭이 일반적으로 서로 대칭적이다. 하지만, 전세계적으로 일부 지역을 제외하고는 큰 대역폭의 주파수 할당이 용이하지 않다. 따라서, 조각난 작은 대역을 효율적으로 사용하기 위한 기술로 주파수 영역에서 물리적으로 비연속적인(non-continuous) 다수 개의 밴드를 묶어 논리적으로 큰 대역의 밴드를 사용하는 것과 같은 효과를 내도록 하기 위한 스펙트럼 집성(Spectrum Aggregation) 기술이 개발되고 있다. 스펙트럼 집성에는 예를 들어, 비록 3GPP LTE는 최대 20MHz의 대역폭을 지원하지만, 다중 반송파를 사용하여 100MHz의 시스템 대역폭을 지원하도록 하는 기술 및 상향링크와 하향링크간에 비대칭적 대역폭을 할당하는 기술을 포함한다.
한편, 단말은 RRC(Radio Resource Control) 연결모드(Connected Mode) 또는 휴지모드(Idle Mode)에 있게 된다. 단말이 RRC 연결모드에 있는 경우, 단말과 기지국은 무선링크(Radio Link)가 연결된(Connected) 상태에 있고, 휴지모드에 있는 경우, 언제든 RRC 연결요청 메시지를 기지국으로 전송함으로써 무선링크를 연결할 수 있다.
그런데, 다중 요소 반송파 시스템에서는 어느 요소 반송파를 통해 RRC 연결 요청 메시지를 전송할지에 관하여 아직까지 정해진 바가 없다. 또한, 다수의 단말이 채널상태가 매우 좋은 특정 요소 반송파를 통해서만 RRC 연결요청을 수행하는 경우, 특정 요소 반송파로의 과도한 상향링크 전송으로 인한 오버헤드가 발생할 수 있다. 따라서, 무선연결시 사용되는 요소 반송파를 적절히 분산시킴으로서 무선연결을 설정하는 장치 및 방법이 요구된다.
본 발명의 기술적 과제는 다중 요소 반송파 시스템에서 무선연결 설정장치 및 방법을 제공함에 있다.
또한, 본 발명의 기술적 과제는 다중 요소 반송파 시스템에서 무선연결을 설정하는데 필요한 요소 반송파를 선택하는 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 다중 요소 반송파 시스템에서 단말에 의한 무선연결의 설정방법을 제공한다. 상기 방법은 분산정보(distribution information)를 제1 요소 반송파를 통해 기지국으로부터 수신하는 단계, 상기 분산정보를 기초로 상기 기지국과 무선연결을 수행하는데 사용될 제2 요소 반송파를 선택하는 단계, 및 상기 제2 요소 반송파를 통해 무선연결을 수행하는 단계를 포함함을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 다중 요소 반송파 시스템에서 기지국에 의한 무선연결의 설정방법을 제공한다. 상기 방법은 분산정보를 제1 하향링크 요소 반송파를 통해 단말로 전송하는 단계, 및 상기 분산정보를 기초로 선택된 제2 상향링크 요소 반송파를 통해 무선연결 요청 메시지를 상기 단말로부터 수신하는 단계를 포함함을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 다중 요소 반송파 시스템에서 무선연결의 설정장치를 제공한다. 상기 장치는 무선연결에 사용될 요소 반송파를 선택하는데 필요한 확률요소를 포함하는 분산정보를 수신하는 분산정보 수신부. 상기 확률요소를 임의로 생성되는 테스트값과 비교함으로써 상기 무선연결에 사용될 요소 반송파를 선택하는 무선연결용 요소 반송파 선택부, 상기 선택된 요소 반송파를 통해 무선연결 요청 메시지를 전송하는 무선연결 요청 메시지 전송부를 포함함을 특징으로 한다.
반송파 집성에 의해 결합된 복수의 요소 반송파를 지원하는 시스템에서, 단말은 특정 반송파(또는 셀)로부터 제공되는 분산정보를 기초로 하나의 반송파를 선택하고, RRC 연결요청 메시지를 상기 선택한 반송파를 통해 전송함으로써, 특정한 반송파로 RRC 연결 요청 메시지가 편중되어 발생하는 오버헤드 문제를 해결할 수 있다.
도 1은 무선통신 시스템을 나타낸다.
도 2는 같은 밴드내(intra-band) 인접(contiguous) 반송파 집성을 설명하는 설명도이다.
도 3은 같은 밴드내 비인접(non-contiguous) 반송파 집성을 설명하는 설명도이다.
도 4는 같은 밴드간(inter-band) 반송파 집성을 설명하는 설명도이다.
도 5는 다중 반송파를 지원하기 위한 프로토콜 구조의 일 예를 나타낸다.
도 6은 다중 반송파 동작을 위한 프레임 구조의 일 예를 나타낸다.
도 7은 다중 반송파 시스템에서 하향링크 요소 반송파와 상향링크 요소 반송파간의 연결설정(linkage)을 나타낸다.
도 8은 본 발명의 일 예에 따른 다중 요소 반송파 시스템에서 무선연결의 설정방법을 설명하는 흐름도이다.
도 9는 본 발명의 일 예에 따른 무선연결용 CC의 선택방법을 설명하는 순서도이다.
도 10은 본 발명의 다른 예에 따른 무선연결용 CC의 선택방법을 설명하는 순서도이다.
도 11은 본 발명의 일 예에 다른 무선연결 설정장치를 나타내는 블록도이다.
이하, 본 명세서에서는 일부 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 명세서의 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 명세서의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 명세서의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
또한 본 명세서는 무선 통신 네트워크를 대상으로 설명하며, 무선 통신 네트워크에서 이루어지는 작업은 해당 무선 통신 네트워크를 관할하는 시스템(예를 들어 기지국)에서 네트워크를 제어하고 데이터를 송신하는 과정에서 이루어지거나, 해당 무선 네트워크에 결합한 단말에서 작업이 이루어질 수 있다.
도 1은 무선통신 시스템을 나타낸다.
도 1을 참조하면, 무선통신 시스템(10)은 음성, 패킷 데이터 등과 같은 다양한 통신 서비스를 제공하기 위해 널리 배치된다.
무선통신 시스템(10)는 적어도 하나의 기지국(11; Base Station, BS)을 포함한다. 각 기지국(11)은 특정한 지리적 영역(일반적으로 셀(cell)이라고 함)(15a, 15b, 15c)에 대해 통신 서비스를 제공한다. 셀은 다시 다수의 영역(섹터라고 함)으로 나누어질 수 있다.
단말(12; mobile station, MS)은 고정되거나 이동성을 가질 수 있으며, UE(user equipment), MT(mobile terminal), UT(user terminal), SS(subscriber station), 무선기기(wireless device), PDA(personal digital assistant), 무선 모뎀(wireless modem), 휴대기기(handheld device) 등 다른 용어로 불릴 수 있다.
기지국(11)은 일반적으로 단말(12)과 통신하는 고정된 지점(fixed station)을 말하며, eNB(evolved-NodeB), BTS(Base Transceiver System), 액세스 포인트(Access Point) 등 다른 용어로 불릴 수 있다. 셀은 기지국(11)이 커버하는 일부 영역을 나타내는 포괄적인 의미로 해석되어야 하며, 메가셀, 매크로셀, 마이크로셀, 피코셀, 펨토셀 등 다양한 커버리지 영역을 모두 포괄하는 의미이다.
이하에서 하향링크(downlink)는 기지국(11)에서 단말(12)로의 통신을 의미하며, 상향링크(uplink)는 단말(12)에서 기지국(11)으로의 통신을 의미한다. 하향링크에서 송신기는 기지국(11)의 일부분일 수 있고, 수신기는 단말(12)의 일부분일 수 있다.
상향링크에서 송신기는 단말(12)의 일부분일 수 있고, 수신기는 기지국(11)의 일부분일 수 있다.
무선통신 시스템에 적용되는 다중 접속 기법에는 제한이 없다. CDMA(Code Division Multiple Access), TDMA(Time Division Multiple Access), FDMA(Frequency Division Multiple Access), OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access), SC-FDMA(Single Carrier-FDMA), OFDM-FDMA, OFDM-TDMA, OFDM-CDMA와 같은 다양한 다중 접속 기법을 사용할 수 있다. 상향링크 전송 및 하향링크 전송은 서로 다른 시간을 사용하여 전송되는 TDD(Time Division Duplex) 방식이 사용될 수 있고, 또는 서로 다른 주파수를 사용하여 전송되는 FDD(Frequency Division Duplex) 방식이 사용될 수 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.
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. 상기 물리채널은 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 방식으로 변조되며, 시간과 주파수를 무선자원으로 활용한다.
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.
제3계층에 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. 단말의 RRC와 무선망의 RRC계층 사이에 RRC 연결(RRC Connection)이 있을 경우, 단말은 RRC연결상태(Connected Mode)에 있게 되고, 그렇지 못할 경우 RRC휴지상태(Idle Mode)에 있게된다.
RRC계층 상위에 위치하는 NAS(Non-Access Stratum) 계층은 Session Management과 Mobility Management등의 기능을 수행한다.
반송파 집성(carrier aggregation; CA)은 복수의 반송파를 지원하는 것으로서, 스펙트럼 집성 또는 대역폭 집성(bandwidth aggregation)이라고도 한다. 반송파 집성에 의해 묶이는 개별적인 단위 반송파를 요소 반송파(component carrier; 이하 CC)라고 한다. 각 CC는 대역폭과 중심 주파수로 정의된다. 반송파 집성은 증가되는 수율(throughput)을 지원하고, 광대역 RF(radio frequency) 소자의 도입으로 인한 비용 증가를 방지하고, 기존 시스템과의 호환성을 보장하기 위해 도입되는 것이다.
예를 들어, 5MHz 대역폭을 갖는 반송파 단위의 그래뉼래리티(granularity)로서 5개의 CC가 할당된다면, 최대 20Mhz의 대역폭을 지원할 수 있는 것이다.
반송파 집성은 도 2와 같은 밴드내(intra-band) 인접(contiguous) 반송파 집성, 도 3과 같은 밴드내 비인접(non-contiguous) 반송파 집성, 그리고 도 4와 같은 밴드간(inter-band) 반송파 집성으로 나뉠 수 있다.
우선, 도 2를 참조하면, 밴드내 인접 반송파 집성은 동일 밴드내에서 연속적인 CC들 사이에서 이루어진다. 예를 들어, 집성되는 CC들인 CC#1, CC#2, CC#3, ... , CC #N이 모두 인접하다.
도 3을 참조하면, 밴드내 비인접 반송파 집성은 불연속적인 CC들 사이에 이루어진다. 예를 들어, 집성되는 CC들인 CC#1, CC#2는 서로 특정 주파수만큼 이격되어 존재한다.
도 4를 참조하면, 밴드간 반송파 집성은 다수의 CC들이 존재할 때, 그 중 하나 이상의 CC가 다른 주파수 대역상에서 집성되는 형태이다. 예를 들어, 집성되는 CC들인 CC #1은 밴드(band) #1에 존재하고, CC #2는 밴드 #2에 존재한다.
하향링크와 상향링크 간에 집성되는 반송파들의 수는 다르게 설정될 수 있다. 하향링크 CC 수와 상향링크 CC 수가 동일한 경우를 대칭적(symmetric) 집성이라고 하고, 그 수가 다른 경우를 비대칭적(asymmetric) 집성이라고 한다.
또한, CC들의 크기(즉 대역폭)는 서로 다를 수 있다. 예를 들어, 70MHz 대역의 구성을 위해 5개의 CC들이 사용된다고 할 때, 5MHz CC(carrier #0) + 20MHz CC(carrier #1) + 20MHz CC(carrier #2) + 20MHz CC(carrier #3) + 5MHz CC(carrier #4)과 같이 구성될 수도 있다.
이하에서, 다중 반송파(multiple carrier) 시스템이라 함은 반송파 집성을 지원하는 시스템을 말한다. 다중 반송파 시스템에서 인접 반송파 집성 및/또는 비인접 반송파 집성이 사용될 수 있으며, 또한 대칭적 집성 또는 비대칭적 집성 어느 것이나 사용될 수 있다.
도 5는 다중 반송파를 지원하기 위한 프로토콜 구조의 일 예를 나타낸다.
도 5를 참조하면, 공용 MAC(Medium Access Control) 개체(510)는 복수의 반송파를 이용하는 물리(physical) 계층(520)을 관리한다. 특정 반송파로 전송되는 MAC 관리 메시지는 다른 반송파에게 적용될 수 있다. 즉, 상기 MAC 관리 메시지는 상기 특정 반송파를 포함하여 다른 반송파들을 제어할 수 있는 메시지이다. 물리계층(520)은 TDD(Time Division Duplex) 및/또는 FDD(Frequency Division Duplex)로 동작할 수 있다.
물리계층(520)에서 사용되는 몇몇 물리 제어채널들이 있다. 물리 제어정보를 전송하는 물리 하향링크 제어채널(physical downlink control channel; PDCCH)은 단말에게 PCH(paging channel)와 DL-SCH(downlink shared channel)의 자원 할당 및 DL-SCH와 관련된 HARQ(hybrid automatic repeat request) 정보를 알려준다. PDCCH는 단말에게 상향링크 전송의 자원 할당을 알려주는 상향링크 그랜트(uplink grant)를 나를 수 있다.
PCFICH(physical control format indicator channel)는 단말에게 PDCCH들에 사용되는 OFDM 심벌의 수를 알려주고, 매 서브프레임마다 전송된다. PHICH(physical Hybrid ARQ Indicator Channel)는 상향링크 전송의 응답으로 HARQ ACK/NAK 신호를 나른다. PUCCH(Physical uplink control channel)은 하향링크 전송에 대한 HARQ ACK/NAK, 스케줄링 요청 및 CQI와 같은 상향링크 제어 정보를 나른다. PUSCH(Physical uplink shared channel)은 UL-SCH(uplink shared channel)을 나른다.
도 6은 다중 반송파 동작을 위한 프레임 구조의 일 예를 나타낸다.
도 6을 참조하면, 무선 프레임(radio frame)은 10개 서브프레임으로 구성된다. 서브프레임은 복수의 OFDM 심벌을 포함한다. 각 CC는 자신의 제어채널(예를 들어 PDCCH)를 가질 수 있다. CC는 서로 인접할 수도 있고, 인접하지 않을 수도 있다. 단말은 자신의 역량에 따라 하나 또는 그 이상의 CC를 지원할 수 있다.
CC는 방향성에 따라 전 설정(fully configured) CC와 부분 설정(partially configured) CC로 나뉠 수 있다. 전 설정 CC는 양방향(bidirectional) 반송파로 모든 제어신호와 데이터를 송신 및/또는 수신할 수 있는 반송파를 가리키고, 부분 설정 CC는 단방향(unidirectional) 반송파로 하향링크 데이터만을 송신할 수 있는 반송파를 가리킨다. 부분 설정 CC는 MBS(Multicast and broadcast service) 및/또는 SFN(Single Frequency Network)에 주로 사용될 수 있다.
CC는 활성화 여부에 따라 PCC(Primary Component Carrier; 이하 PCC)와 SCC(Secondary Component Carrier; 이하 SCC)로 나뉠 수 있다. PCC는 항상 활성화되어 있는 반송파이고, SCC는 특정 조건에 따라 활성화/비활성화되는 반송파이다.
활성화는 트래픽 데이터의 송신 또는 수신이 행해지거나 준비 상태(ready state)에 있는 것을 말한다. 비활성화는 트래픽 데이터의 송신 또는 수신이 불가능하고, 측정이나 최소 정보의 송신/수신이 가능한 것을 말한다.
단말은 하나의 PCC만을 사용하거나, PCC와 더불어 하나 또는 그 이상의 SCC를 사용할 수 있다. 단말은 PCC 및/또는 SCC를 기지국으로부터 할당받을 수 있다. PCC는 전 설정 반송파일 수 있으며, 기지국과 단말간의 주요 제어 정보들이 교환되는 반송파이다. SCC는 전 설정 반송파 또는 부분 설정 반송파일 수 있으며, 단말의 요청이나 기지국의 지시에 따라 할당되는 반송파이다. PCC는 단말의 네트워크 진입 및/또는 SCC의 할당에 사용될 수 있다. PCC는 특정 반송파에 고정되는 것이 아닌, 전 설정 반송파들 중에서 선택될 수 있다. SCC로 설정된 반송파도 PCC로 변경될 수 있다.
도 7은 다중 반송파 시스템에서 하향링크 요소 반송파와 상향링크 요소 반송파간의 링크(link)를 나타낸다.
도 7을 참조하면, 하향링크에서, 하향링크 요소 반송파(이하 DL CC) D1, D2, D2이 집성되어(aggregated) 있고, 상향링크에서 상향링크 요소 반송파(이하 UL CC) U1, U2, U3이 집성되어 있다. 여기서 Di는 DL CC의 인덱스이고, Ui는 UL CC의 인덱스이다(i=1, 2, 3). 적어도 하나의 DL CC는 PCC이고, 나머지는 SCC이다. 마찬가지로, 적어도 하나의 UL CC는 PCC이고, 나머지는 SCC이다. 예를 들어, D1, U1이 PCC이고, D2, U2, D3, U3은 SCC이다.
FDD 시스템에서 DL CC와 UL CC는 1:1로 연결 설정되며, D1은 U1과, D2는 U2와, D3은 U3과 각각 1:1로 링크된다. 단말은 논리채널 BCCH가 전송하는 시스템정보 또는 DCCH가 전송하는 단말전용 RRC메시지를 통해, 상기 DL CC들과 UL CC를 링크한다. 각 링크는 셀 특정하게(cell specific) 설정될 수도 있으며, 단말 특정하게(UE specific) 설정될 수도 있다.
DL CC에 링크되는 UL CC의 예는 다음과 같다.
1) 기지국이 DL CC를 통하여 전송한 데이터에 대하여 단말이 ACK/NACK 정보를 전송할 UL CC,
2) 단말이 UL CC를 통하여 전송된 데이터에 대하여 기지국이 ACK/NACK 정보를 전송할 DL CC,
3) 기지국이 랜덤 액세스 절차를 시작하는 단말이 UL CC를 통하여 전송한 랜덤 액세스 프리앰블(Random Access Preamble; RAP)를 수신한 경우, 이에 대한 응답을 전송할 DL CC,
4) 기지국이 DL CC를 통하여 상향링크 제어정보를 전송하는 경우, 상기 상향링크 제어정보가 적용되는 UL CC등이다.
도 7은 DL CC와 UL CC간의 1:1 링크만을 예시로 들었으나, 1:n 또는 n:1의 링크도 성립할 수 있음은 물론이다. 또한, 요소 반송파의 인덱스는 요소 반송파의 순서 또는 해당 요소 반송파의 주파수 대역의 위치에 일치하는 것은 아니다.
다중 요소 반송파 시스템에서, 각 휴지(Idle) 단말은 무선연결(radio connection)을 설정할 특정 CC 또는 셀(cell)을 선택할 수 있다. 예를 들어, 단말이 CC1의 셀2를 통해 무선연결이 설정되는 경우, 무선연결이 CC1을 통해 설정된다고 말할 수도 있고, 셀2를 통해 설정된다고 말할 수도 있다. 이하에서, 설명의 일관성을 위해 무선연결은 CC 차원에서 설정된다고 한다.
다중 요소 반송파의 도입에 따라, 무선연결은 여러 CC 중에서, 선택된 하나의 특정 CC를 통해 설정될 수 있다. 휴지 단말은 무선연결용 UL CC를 통해 무선연결 메시지를 기지국으로 전송함으로써 무선연결을 시도한다.
그런데, 각 휴지 단말이 다수의 CC에 대한 채널상태를 측정하여, 가장 좋은 채널상태를 가진 CC를 무선연결용 CC로 선택한다고 하자. 이 경우, 많은 휴지 단말들이 채널상태가 상대적으로 좋은 CC를 무선연결용 CC로 선택할 것이고, 상기 많은 휴지 단말들이 상기 선택된 무선연결용 CC를 통해 무선연결 요청 메시지를 전송할 것이다. 즉, 무선연결 요청 메시지가 특정 CC로 편중되는 현상이 발생한다. 이는 기지국이 지정한 주파수의 우선순위에 따라, 휴지 단말이 우선순위가 높은 CC를 무선연결용 CC로 선택 또는 재선택하는 경우에도 마찬가지이다. 따라서, 무선연결시 각 휴지 단말들을 특정 CC로 편중되지 않도록 하고, 모든 CC에 고르게 분산시킬 수 있는 장치 및 방법이 필요하다.
이하에서, 휴지 단말이 무선연결을 설정하기 위해 이용할 특정 UL CC를 무선연결용 UL CC(UL CC for radio connection)라 하고, 상기 무선연결용 UL CC에 링크된 DL CC를 무선연결용 DL CC라 한다. 무선연결용 UL CC와 무선연결용 DL CC를 합쳐 무선연결용 CC라 한다.
도 8은 본 발명의 일 예에 따른 다중 요소 반송파 시스템에서 무선연결의 설정방법을 설명하는 흐름도이다.
도 8을 참조하면, 기지국은 요소 반송파 CC1, CC2, CC3를 단말에 할당한다고 가정한다. CC1, CC2, CC3은 집성된 반송파(aggregated carrier)이다. 각 CC는 DL CC와 상기 DL CC에 링크된 UL CC로 구성된다.
상기 단말은 휴지 단말로서, 상기 3개의 CC 중 CC2를 통해 무선연결이 설정될 수 있는 상태이다. 그러나, 상기 단말 이외에도 다른 다수의 단말이 CC2를 통해 무선연결을 시도할 가능성이 있다. 따라서, 기지국은 상기 단말이 다른 CC를 통해 무선연결을 시도할 확률을 높이는 분산정보(distribution information)를 상기 단말로 전송한다(S800). 상기 분산정보는 DL CC2를 통해 전송된다.
분산정보는 상기 단말에 대한 무선연결용 CC를 결정하는데 필요한 제어정보이다. 상기 분산정보는 무선연결용 CC를 결정하는 확률적 기준인 확률요소(Probability Factor) 및 CC에 관한 정보를 포함한다. 확률요소는 집성된 반송파마다 특정한 값을 가지거나, 집성된 반송파에 공통된 하나의 값일 수 있다. 상기 CC에 관한 정보는 상기 집성된 반송파의 식별자를 포함한다.
상기 분산정보는 CC2상의 방송제어채널(Broadcast Control CHannel; BCCH) 또는 전용제어채널(Dedicated Control CHannel; DCCH)을 통해 전송될 수 있다. 상기 분산정보가 방송제어채널을 통해 전송되는 경우, 상기 분산정보는 시스템 정보(system information)로서 전송될 수 있다.
상기 분산정보가 전용제어채널을 통해 전송되는 경우, 상기 분산정보는 RRC 연결거절(RRC connection request reject) 메시지 또는 RRC 연결해제(RRC connection release) 메시지에 포함되어 전송될 수 있다. 상기 분산정보가 RRC 연결거절 메시지에 포함되어 있다는 것은, 기지국이 상기 특정 CC를 통한 단말의 RRC 연결요청을 거부함과 동시에, 다른 CC를 무선연결용 CC로 재선택하라는 의미이다. 이는 RRC 연결거절 메시지에 상기 분산정보가 포함되는 경우도 마찬가지이다.
상기 단말은 상기 분산정보를 기초로 상기 집성된 반송파 중에서 무선연결용 CC를 선택한다(S805). 특정 CC가 무선연결용 CC로 선택되었다는 것은, 상기 특정 CC가 상기 분산정보를 이용한 선택 테스트(selection test)에서 통과(pass)했다는 것을 의미한다. 도 8의 예에서는 CC1에 무선연결용 CC로 선택되었다고 가정한다. 그러나, 상기 무선연결용 CC는 반드시 상기 분산정보가 전송된 CC와 달라야 하는 것은 아니므로, CC2가 될 수도 있으며, 하나 이상의 CC가 무선연결용 CC로 선택될 수도 있음은 물론이다.
상기 단말은 연결준비(connection ready)로 진입한다(S810). 여기서 상기 연결준비이란 단말이 기지국으로부터 하향링크 수신을 하거나, 기지국으로 상향링크 전송을 할 수 있는 상태를 의미한다. 또는, 상기 연결준비는 단말이 상기 무선연결용 CC에 캠프(camp on)하는 것을 의미할 수도 있다.
상기 단말은 필요에 따라 상기 선택된 무선연결용 CC를 통해 무선연결 요청 메시지를 전송한다(S815). 상기 무선연결 요청 메시지는 상기 선택된 무선연결용 CC 중 UL CC를 통해 전송된다. 상기 무선연결은 RRC 연결(Radio Resource Control Connection)일 수 있다. 이 경우, 상기 무선연결 요청 메시지는 RRC 연결 요청 메시지이다. 기지국은 상기 무선연결 요청 메시지에 대한 응답으로서, 무선연결 허락 메시지를 상기 단말로 전송함으로써(S820) 상기 선택된 무선연결용 CC를 통한 무선연결 설정이 완료된다(S825).
우선순위 혹은 단말이 자체적으로 측정한 채널상태에 근거하여 무선연결에 이용할 CC를 선택하는 경우에는 우수한 채널상태를 가진 CC만이 선택될 가능성이 높다. 하지만, 본 발명에서와 같이 분산정보를 이용하면 각 단말별로 서로 다른 무선연결용 CC를 선택할 확률이 높아지고, 결과적으로 단말의 특정 CC 편중현상을 방지할 수 있다.
이하에서, 확률요소를 이용하여 무선연결용 CC를 선택하는 방법에 관하여 상술한다.
도 9는 본 발명의 일 예에 따른 무선연결용 CC의 선택방법을 설명하는 순서도이다.
도 9를 참조하면, 단말은 기지국으로부터 분산정보를 수신한다(S900). 상기 분산정보는 방송제어채널이나 전용제어채널을 통해 수신될 수 있다.
상기 분산정보는 확률요소(Probability Factor; PF)를 포함하는데, 상기 단말에 대해 집성된 CC가 CC1, CC2, CC3, 이렇게 3개라 할 때, 상기 확률요소는 각 CC별로 존재하며, 일 예는 아래의 표와 같다.
CC1 CC2 CC3
PF1 PF2 PF3
표 1을 참조하면, 각 CC마다 특정한 확률요소가 주어진다. 즉, CC1에 대한 확률요소는 PF1, CC2에 대한 확률요소는 PF2, CC3에 대한 확률요소는 PF3이다. 여기서, 0<PHi<N이고(i=1, 2, 3), PFi<PF(i+1)이거나, PFi=PF(i+1)일 수 있다.
상기 단말은 선택 테스트(selection test)에서 사용할 임의의 테스트값(test value)을 생성한다(S905). 여기서, 선택 테스트는 특정 CC가 무선연결용 CC가 될 수 있는지를 판단하는 것이다. 테스트값은 상기 단말이 임의로(randomly) 생성하는 값으로서, 0 보다 크고 상기 PF1, PF2, PF3 중 최대값보다 작거나 같은 값으로 주어진다. 예를 들어, PF1=0.3, PF2=0.7, PF3=1이라 할 때, 확률요소의 최대값은 1이므로, 상기 단말은 0보다 크고 1보다 작거나 같은 값을 테스트값으로 생성할 수 있다. 상기 임의의 테스트값은 단말마다 고유하게 결정되는 값이다. 따라서, 단말마다 서로 다른 테스트값이 생성된다고 가정할 때, 각 단말은 서로 다른 무선연결용 CC를 선택할 가능성이 높아진다. 즉, 단말이 다수의 요소 반송파상에서 분산될 가능성이 높아진다. 이로써, 각 단말의 무선연결 요청 메시지가 특정 CC로 편중되는 문제가 해결될 수 있다.
상기 단말은 CCi가 선택 테스트를 통과(pass)하는지를 판단한다(S910).
선택 테스트의 일 예로서, 상기 단말은 상기 테스트값보다 큰 확률요소들 중에서, 최소인 확률요소에 해당하는 CC만을 선택 테스트에서 통과시킨다. 예를 들어, PF1=0.3, PF2=0.7, PF3=1이라 하고, 테스트값이 0.6이라 하자. 테스트값보다 큰 값은 PF2=0.7, PF3=1인데, 이 중에서 0.7이 최소값이므로, 0.7의 확률요소를 가지는 CC2가 선택 테스트를 통과한다. 상기 예에서 만약, 테스트값이 0.2인 경우, 0.2보다 큰 확률요소로서 최소값은 0.3이므로, PF1에 대응하는 CC1이 선택 테스트를 통과한다.
선택 테스트의 다른 예로서, 상기 단말은 상기 CC1, CC2, CC3 중 임의의 CCi에 대한 확률요소 PFi을 상기 테스트값과 비교하여, 상기 PFi가 상기 테스트값보다 크면 상기 단말은 상기 CCi를 선택 테스트에서 통과시킨다(pass). 반대의 경우, 상기 단말은 상기 CCi를 선택 테스트에서 통과시키지 않는다(fail). 예를 들어, PF1=0.3, PF2=0.7, PF3=1이라 하고, 테스트값이 0.6이라 하자. 단말이 무작위로 CC3을 선택하면, PF3은 상기 테스트값보다 크므로 CC3이 선택 테스트에서 통과된다. 반면, 단말이 무작위로 CC1을 선택하면, PF1은 상기 테스트값보다 작으므로 CC1은 선택 테스트에서 통과되지 않고, 단말은 다시 무작위로 다른 CC에 대해 선택 테스트를 반복한다. 여기서, 상기 확률요소는 모든 집성된 CC에 공통된 값일 수 있다. 이 경우에도 마찬가지로, 상기 단말은 무선연결용 CC의 선택을 위해 상기 선택 테스트를 수행한다.
선택 테스트의 또 다른 예로서, 상기 단말은 아래의 수학식에 의해 계산된 테스트값 T보다 큰 확률요소로서, 최소값인 CC만을 선택 테스트에서 통과시킬 수 있다.
Figure 112010045042707-pat00001
여기서, ID는 상기 단말의 식별자로서, IMSI(International Mobile Subscriber Identity), C-RNTI(Cell-Radio Network Temporary Identifier), TMSII(Temporary Mobile Subscriber Identity)등을 포함한다. N은 확률요소의 최대값이다. Mod는 모듈로 연산을 나타낸다.
예를 들어, PF1=2, PF2=5, PF3=8이라 하고, 상기 단말의 ID=35라 하자. N=8이므로, 상기 수학식 1에 의하면 T= 35 Mod (8)= 3이다. 3보다 큰 확률요소로서, 최소값은 PF2=5이므로, 상기 단말은 상기 선택 테스트에서 CC2를 통과시킨다.
CCi가 상기 선택 테스트에서 통과되지 않으면, 상기 단말은 CC(i+1)에 대해 상기 선택 테스트를 다시 수행한다((S915, S910). CCi가 선택 테스트에서 통과되면, 상기 단말은 CCi를 무선연결용 CC로 결정한다(S920).
도 10은 본 발명의 다른 예에 따른 무선연결용 CC의 선택방법을 설명하는 순서도이다.
도 10을 참조하면, 단말은 기지국으로부터 분산정보를 수신한다(S1000). 상기 분산정보는 방송제어채널이나 전용제어채널을 통해 수신될 수 있다.
상기 단말은 선택 테스트에서 사용할 임의의 테스트값을 생성한다(S1005). 여기서, 선택 테스트는 특정 CC가 무선연결용 CC가 될 수 있는지를 판단하는 것이다. 테스트값은 상기 단말이 임의로 생성하는 값으로서, 0 보다 크고 상기 PF1, PF2, PF3 중 최대값보다 작거나 같은 값으로 주어진다.
상기 단말은 CCi가 선택 테스트를 통과하는지를 판단한다(S1010). 상기 선택 테스트는 상기 도 9에서 설명된 바와 같다. CCi가 상기 선택 테스트에서 통과되지 않으면, 상기 단말은 CC(i+1)에 대해 상기 선택 테스트를 다시 수행한다((S1015, S1010).
CCi가 선택 테스트에서 통과되면, 상기 단말은 CCi의 채널상태를 기준값(threshold)과 비교한다(S1020). 상기 기준값은 상기 CCi가 무선연결용 CC가 되기 위한 최소한의 채널상태이다. 만약, 상기 채널상태가 상기 기준값보다 크거나 같은 경우, 상기 단말은 상기 CCi를 무선연결용 CC로 결정한다(S1025). 반면, 상기 채널상태가 상기 기준값보다 작을 경우, 상기 단말은 채널상태에 기초하여 무선연결 CC를 재선택한다(S1030).
도 11은 본 발명의 일 예에 다른 무선연결 설정장치를 나타내는 블록도이다.
도 11을 참조하면, 다중 요소 반송파 시스템은 제1 무선연결 설정장치(1100)와 제2 무선연결 설정장치(1150)을 포함한다. 제1 무선연결 설정장치(1100)는 단말의 일부일 수 있다. 제2 무선연결 설정장치(1150)는 기지국의 일부일 수 있다.
제1 무선연결 설정장치(1100)는 분산정보 수신부(1105), 무선연결용 CC 선택부(1110) 및 무선연결 설정 메시지 전송부(1115)를 포함한다.
분산정보 수신부(1105)는 제2 무선연결 설정장치(1150)로부터 분산정보를 수신한다. 상기 분산정보는 무선연결용 CC 선택부(1110)가 무선연결용 CC를 결정하는데 필요한 제어정보이다. 상기 분산정보는 무선연결용 CC를 결정하는 확률적 기준인 확률요소 및 CC에 관한 정보를 포함한다. 확률요소는 집성된 반송파마다 특정한 값을 가지거나, 집성된 반송파에 공통된 하나의 값일 수 있다. 상기 CC에 관한 정보는 상기 집성된 반송파의 식별자를 포함한다. 상기 분산정보는 시스템 정보로서 방송제어채널을 통해 수신되거나, 또는 RRC 연결거절 메시지/RRC 연결해제 메시지로서 전용제어채널을 통해 수신될 수 있다.
무선연결용 CC 선택부(1110)는 상기 분산정보에 포함된 확률요소를 기초로 선택 테스트를 수행하고, 상기 선택 테스트에서 통과한 CC를 무선연결용 CC로 선택한다. 상기 선택 테스트는 상기 도 9에서 설명된 바와 동일하게 수행된다.
무선연결 설정 메시지 전송부(1115)는 무선연결용 CC 선택부(1110)에 의해 선택된 무선연결용 CC를 통해 무선연결 설정 메시지를 제2 무선연결 설정장치(1150)로 전송한다. 상기 무선연결 설정 메시지는 RRC 계층에서 생성되는 메시지로서, RRC 연결 설정 메시지일 수 있다.
제2 무선연결 설정장치(1150)는 확률요소 생성부(1155), 분산정보 전송부(1160) 및 무선연결 설정 메시지 수신부(1165)를 포함한다.
확률요소 생성부(1155)는 각 CC마다 특정한 확률요소를 생성하거나, 모든 CC에 공통인 확률요소를 생성한다. 예를 들어, 확률요소 생성부(1155)는CC1에 대해 확률요소 0.3, CC2에 대해 확률요소 0.8을 생성한다. 또는 확률요소 생성부(1155)는 CC1과 CC2에 대해 공통의 확률요소 0.5를 생성할 수 있다.
분산정보 전송부(1160)는 확률요소를 포함하는 분산정보를 생성하고, 상기 분산정보를 제1 무선연결 설정장치(1100)로 전송한다.
무선연결 설정 메시지 수신부(1165)는 제1 무선연결 설정장치(1100)로부터 무선연결 설정 메시지를 수신한다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (20)

  1. 다중 요소 반송파 시스템에서 단말에 의한 무선연결의 설정방법에 있어서,
    분산정보(distribution information)를 제1 요소 반송파를 통해 기지국으로부터 수신하는 단계;
    상기 분산정보를 기초로 상기 기지국과 무선연결을 수행하는데 사용될 제2 요소 반송파를 선택하는 단계; 및
    상기 제2 요소 반송파를 통해 무선연결을 수행하는 단계를 포함하되,
    상기 분산정보는 다중 요소 반송파들 각각에 대한 확률요소(Probability Factor)를 포함하고, 상기 제2 요소 반송파는 상기 단말에 의해 임의로 생성되는 테스트값(test value)과 상기 확률요소를 비교함으로써 선택되는 것을 특징으로 하는, 무선연결의 설정방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 확률요소는 상기 다중 요소 반송파들마다 서로 다른 것을 특징으로 하는, 무선연결의 설정방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 확률요소는 상기 다중 요소 반송파들에 공통인 것을 특징으로 하는, 무선연결의 설정방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 요소 반송파는 상기 테스트값보다 큰 확률요소들 중에서 최소 확률요소에 대응하는 것을 특징으로 하는, 무선연결의 설정방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 무선연결은 무선자원제어(Radio Resource Control; RRC) 계층 에서의 연결(connection)인 것을 특징으로 하는, 무선연결의 설정방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 무선연결을 수행하는 단계는 상기 기지국으로 RRC 연결요청 메시지를 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 무선연결의 설정방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 분산정보는 방송제어채널(Broadcast Control CHannel; BCCH)를 통해 수신되는 것을 특징으로 하는, 무선연결의 설정방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 분산정보는 전용제어채널(Dedicated Control CHannel; DCCH)를 통해 수신되는 것을 특징으로 하는, 무선연결의 설정방법.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 분산정보는 상기 단말과 상기 기지국간의 RRC 연결을 해제함을 나타내는 RRC 연결해제 메시지에 포함되어 수신되는 것을 특징으로 하는, 무선연결의 설정방법.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 분산정보는 상기 단말과 상기 기지국간의 RRC 연결을 거절함을 나타내는 RRC 연결거절 메시지에 포함되어 수신되는 것을 특징으로 하는, 무선연결의 설정방법.
  11. 다중 요소 반송파 시스템에서 기지국에 의한 무선연결의 설정방법에 있어서,
    분산정보를 제1 하향링크 요소 반송파를 통해 단말로 전송하는 단계;
    상기 분산정보를 기초로 선택된 제2 상향링크 요소 반송파를 통해 무선연결 요청 메시지를 상기 단말로부터 수신하는 단계;
    상기 제2 상향링크 요소 반송파와 링크된 제2 하향링크 요소 반송파를 통해 새로운 분산정보를 포함하는 무선연결 거절 메시지를 상기 단말로 전송하는 단계; 및
    상기 새로운 분산정보를 기초로 선택된 제3 상향링크 요소 반송파를 통해 새로운 무선연결 요청 메시지를 상기 단말로부터 수신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선연결의 설정방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제2 상향링크 요소 반송파와 링크된 제2 하향링크 요소 반송파를 통해 무선연결 허락 메시지를 상기 단말로 전송하는 단계를 더 포함함을 특징으로 하는 무선연결의 설정방법.
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