KR101766840B1 - 이동 통신 시스템에서 저지연을 위한 랜덤 액세스 방법 및 장치 - Google Patents

이동 통신 시스템에서 저지연을 위한 랜덤 액세스 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 이동 통신 시스템에서 저지연을 위한 랜덤 액세스 방법 및 장치 이동 통신 시스템에서 랜덤 액세스 방법 및 장치가 개시된다.
본 발명의 실시예에 의한 이동 통신 시스템에서 저지연을 위한 랜덤 액세스 방법은, 기지국이 e-PRACH(extended-physical random access channel)를 통해 랜덤 액세스를 수행하는 UE(user equipment)로부터 프리앰블 시퀀스를 수신하는 단계; 및 상기 기지국이 상기 프리앰블 시퀀스를 기반으로 상기 UE를 식별하는 단계를 포함하되, 상기 프리앰블 시퀀스는 상기 UE에게 고유하게 할당된 시퀀스인 것을 특징으로 한다.

Description

이동 통신 시스템에서 저지연을 위한 랜덤 액세스 방법 및 장치{Method and apparatus for random access in mobile communication system for low latency support}
본 발명은 이동 통신 시스템에서 랜덤 액세스 방법 및 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 지연 시간을 줄일 수 있는 이동 통신 시스템에서의 랜덤 엑세스 (Random Access) 방법 및 장치에 관한 것이다.
현 LTE 이동 통신 시스템에서 단말(또는 UE(user equipment))이 기지국과 통신을 하기 위해서 기지국과 연결을 해야 된다. 이를 위해서 단말은 RACH (Random Access Channel)를 통해서 랜덤 엑세스 과정 (Random Access Procedure)를 수행하게 된다.
랜덤 엑세스 과정은 이 외에도 아래와 같은 경우에 단말이 수행하게 된다.
첫째, 단말이 기지국과의 연결 (RRC Connection)이 없어, 초기 접속 (Initial Access)을 하는 경우
둘째, 무선 연결 실패 (Radio Link Failure) 혹은 기지국과의 재연결 (RRC re-establishment)
셋째, 단말의 상향링크로의 데이터가 발생 했을 때, 상향 링크의 시간 동기가 맞지 않거나, 무선자원을 요청하기 위해 지정된 무선 자원이 할당되지 않는 경우
넷째, 단말의 하향링크로의 데이터가 발생 했을 때, 상향 링크의 시간 동기가 맞지 않는 경우
다섯째, 단말이 핸드오버 수행을 하는 경우
이와 같은 랜덤 액세스 과정은 LTE 시스템에서는 경쟁 기반 랜덤 엑세스 과정(Contention based random access procedure)과 비경쟁 기반 랜덤 엑세스 과정 (Non-contention based random access procedure)으로 구분 된다.
경쟁 기반의 랜덤 액세스 과정의 경우 상기의 5가지 경우 중 첫째 내지 셋째의 경우에 대해서 수행이 되고, 랜덤 액세스 프리앰블 (Random Access Preamble)을 단말이 직접 선택하여 기지국에 전송하게 되고, 총 4번에 거쳐 메시지가 전송이 되는 방식 (4-way handshake)을 따른다. 반면에 비경쟁 기반의 랜덤 액세스 과정의 경우 상기의 5가지 경우 중 하위 2가지 경우에 대해서 수행이 되고 랜덤 액세스 프리앰블을 기지국이 직접 지정해주게 되고, 총 2번에 거쳐 메시지가 전송이 되는 방식 (2-way handshake) 방식을 따른다.
랜덤 액세스 과정을 통해서 단말은 상향 링크의 시간 동기를 맞추고, 기지국과의 연결을 맺거나 상향 링크의 자원을 요청할 수 있게 된다.
반면에 상향 링크 전송의 경우 두 가지의 채널이 존재한다. 스케줄링 요청 (SR: Scheduling Request) 등의 제어 정보를 보낼 수 있는 제어 채널 (PUCCH)이 있고, 실제로 데이터를 전송하는 채널 (PUSCH)이 존재한다. 단말이 상향링크로의 전송을 하고자 하는 경우 자신의 버퍼 상태를 보내서 (BSR: Buffer Status Report) 기지국이 스케줄링을 할 때 반영을 하도록 해야 한다. 이러한 과정은 크게 아래와 같이 3가지로 나누어진다.
첫째, 단말이 BSR을 보낼 PUSCH 자원이 할당이 되어 있는 경우
둘째, 단말이 BSR을 보낼 PUSCH 자원 할당이 되어 있지 않지만, SR을 보낼 PUCCH 자원이 할당이 되어 있는 경우
셋째, SR을 보낼 PUCCH 자원도 할당이 되어 있지 않은 경우
첫번째 경우는 단말이 상향 링크로 통신을 하고 있을 경우 항상 일어나게 된다. 두 번째 경우는 한 동안 단말이 상향 링크 통신이 없다가 상향 링크 데이터가 발생 했을 경우 일어나게 되고, 랜덤 액세스와 비슷하게 4번에 거쳐 메시지가 전송된 후에 데이터를 보낼 수 있게 된다. 마지막 경우는 랜덤 액세스를 통해서 자원 할당 요청을 하게 되고, BSR 또한 보낼 수 있게 된다.
도 1은 종래 랜덤 액세스 과정의 흐름을 나타내는 흐름도이다.
도 1에서는 초기 접속에 해당하는 랜덤 액세스 과정의 종래 기술을 보여준다.
도 1을 참조하면, 메시지 1(110)에서는 랜덤 액세스 프리앰블을 각 단말이 정해진 64개 (6 bit 정보) 중에서 하나를 선택해서 기지국에게 전송하게 된다. 해당 메시지를 수신한 기지국은 랜덤 액세스 프리앰블과 함께 시간 동기에 해당하는 정보 (Timing Advancement Command)와 메시지 3(130)를 전송할 수 있도록 무선 자원을 할당하고, 이를 메시지 2(120)로 보내게 된다. 메시지 2(120)를 받은 단말들은 메시지 3(130)을 통해서 할당 받은 자원을 통해 접속 요청 (Connection Request)을 하게 된다. 이 때, 단말들은 자신의 신원 (identity)를 표현하기 위해서 임의의 숫자를 함께 보내게 된다. 이는 다수의 단말들이 같은 랜덤 액세스 프리앰블을 선택했을 경우 다수의 단말이 메시지 3(130)를 보낼 수 있기 때문에, 기지국은 위 단말들을 구분해서 하나의 단말과 접속을 맺도록 하기 위함이다. 메시지 3(130)을 받은 기지국은 단말의 신원을 포함한 메시지 4(140)를 단말에게 보냄으로써 랜덤 액세스 과정을 완료한다.
도 2는 종래 기술에서의 상향 링크 데이터 발생 시 수행 과정 흐름을 나타낸 흐름도이다.
도 2에서는 단말이 한 동안 상향 링크의 전송이 없다가 상향 링크 데이터가 발생 했을 경우 수행되는 과정을 보여준다.
도 2를 참조하면, 단말은 PUCCH를 통해서 1 bit 정보인 SR을 전송하게 되고(단계 S210), 이를 수신한 기지국은 BSR을 전송할 수 있는 PUSCH 자원을 단말에게 할당해 준다(단계 S220). 단말은 할당 받은 자원을 통해서 BSR을 전송하게 되고(단계 S230), 기지국은 이를 바탕으로 단말에게 상향 링크 자원을 할당하고, 이를 알려주게 된다(단계 S240). 이 과정이 끝나고 나서 단말은 상향 링크 데이터 전송이 가능해진다.
만일, SR을 전송할 PUCCH 자원이 없다면 도 1에서 설명한 랜덤 액세스 방식으로 자원 할당 요청을 하게 된다. 단말은 메시지 3에서 BSR을 포함하여 보내게 되고 메시지 4를 통해서 자원 할당을 받게 된다.
종래의 경우, 설명한 바와 같이 4 번에 거쳐서 메시지를 전송하는 방식을 따르는데, 이는 높은 지연 시간(latency)을 발생시키는 점이다. 또한 랜덤 액세스 프리앰블의 경우 단말들을 구분하기 위한 목적이 있지만, 64개로는 충분히 단말을 구분 할 수 없을 뿐 더러 이 외의 정보는 갖고 있지 않다. 즉, 종래의 경우 같은 프리앰블을 사용하는 서로 다른 단말을 프리앰블 수신만으로는 구분할 수 없기 때문에 4 번에 거쳐서 메시지가 전송되는 문제가 있었다.
10-2011-7008293
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 다음과 같다.
첫째, 초기 접속을 제외한 경쟁 기반 랜덤 액세스에 소요되는 지연 시간을 줄이는 것이다.
둘째, 상향 링크 전송에 소요되는 지연 시간을 줄이는 것이다.
셋째, 단말이 한 동안 상향 링크의 전송이 없다가 상향 링크 데이터가 발생 했을 경우 발생하는 지연시간을 줄이는 것이다.
넷째, 랜덤 액세스가 발생하는 여러 가지 상황을 모두 고려해서 소요되는 지연 시간을 줄이는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 의한 이동 통신 시스템에서의 랜덤 액세스 방법은 이동 통신 시스템에서 저지연을 위한 랜덤 액세스 방법은 기지국이 e-PRACH(extended-physical random access channel)를 통해 랜덤 액세스를 수행하는 UE(user equipment)로부터 프리앰블 시퀀스를 수신하는 단계와 상기 랜덤 액세스가 초기 액세스가 아닌 경우, 상기 기지국이 상기 프리앰블 시퀀스를 기반으로 상기 UE를 식별하는 단계를 포함할 수 있되, 상기 프리앰블 시퀀스는 상기 UE에게 고유하게 할당된 시퀀스일 수 있다.
한편, 상기 e-PRACH는 서브프레임 상에서 12RB(resource block)에 대응되는 주파수 자원 및/또는 2TTI(transmission time interval)에 대응되는 시간 자원 상에 할당될 수 있다.
또한, 이동 통신 시스템에서의 랜덤 액세스 방법은 상기 기지국이 상기 프리앰블 시퀀스에 대응되는 12비트 중 적어도 하나의 비트를 기반으로 상기 랜덤 액세스와 관련된 추가 정보를 획득하는 단계를 더 포함할 수 있되, 상기 12 비트 중 MSB(most significant bit)의 값은 상기 랜덤 액세스가 상향 링크 데이터의 발생으로 인한 것인지 여부를 지시하고, 상기 MSB의 값이 상기 랜덤 액세스가 상기 상향 링크 데이터의 발생으로 인한 것이 아님을 지시하는 경우, 상기 12 비트 중 MSB-1의 값은 상기 랜덤 액세스가 상기 UE의 초기 액세스인지 여부를 지시하고, 상기 MSB-1의 값은 상기 랜덤 액세스가 상기 초기 액세스가 아님을 지시하는 경우, 상기 12 비트 중 MSB-2의 값은 상기 랜덤 액세스가 상기 초기 액세스를 제외한 경쟁 기반의 랜덤 액세스인지 여부를 지시할 수 있다.
또한, 상기 MSB의 값이 상기 랜덤 액세스가 상기 상향 링크 데이터의 발생으로 인한 것임을 지시하는 경우, 상기 12 비트 중 상기 MSB-1, 상기 MSB-2, MSB-3의 값을 기반으로 상기 UE의 버퍼 상태 정보가 전달될 수 있다.
또한, 이동 통신 시스템에서의 랜덤 액세스 방법은 상기 기지국이 상기 버퍼 상태 정보를 기반으로 상기 UE로 상기 상향 링크 데이터의 전송을 위한 상향링크 전송 자원을 할당하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 의한 이동 통신 시스템에서 기지국은 무선 신호를 송신 또는 수신하는 RF(radio frequency) 부, 상기 RF부와 동작 가능하게(operatively) 연결되는 프로세서를 포함할 수 있되, 상기 프로세서는 e-PRACH(extended-physical random access channel)를 통해 랜덤 액세스를 수행하는 UE(user equipment)로부터 프리앰블 시퀀스를 수신하고, 상기 랜덤 액세스가 초기 액세스가 아닌 경우, 상기 프리앰블 시퀀스를 기반으로 상기 UE를 식별하도록 구현될 수 있되, 상기 프리앰블 시퀀스는 상기 UE에게 고유하게 할당된 시퀀스일 수 있다.
한편, 상기 e-PRACH는 서브프레임 상에서 12RB(resource block)에 대응되는 주파수 자원 및/또는 2TTI(transmission time interval)에 대응되는 시간 자원 상에 할당될 수 있다.
또한, 상기 프로세서는 상기 프리앰블 시퀀스에 대응되는 12비트 중 적어도 하나의 비트를 기반으로 상기 랜덤 액세스와 관련된 추가 정보를 획득하도록 구현되되, 상기 12 비트 중 MSB(most significant bit)의 값은 상기 랜덤 액세스가 상향 링크 데이터의 발생으로 인한 것인지 여부를 지시하고, 상기 MSB의 값이 상기 랜덤 액세스가 상기 상향 링크 데이터의 발생으로 인한 것이 아님을 지시하는 경우, 상기 12 비트 중 MSB-1의 값은 상기 랜덤 액세스가 상기 UE의 초기 액세스인지 여부를 지시하고, 상기 MSB-1의 값은 상기 랜덤 액세스가 상기 초기 액세스가 아님을 지시하는 경우, 상기 12 비트 중 MSB-2의 값은 상기 랜덤 액세스가 상기 초기 액세스를 제외한 경쟁 기반의 랜덤 액세스인지 여부를 지시할 수 있다.
또한, 상기 MSB의 값이 상기 랜덤 액세스가 상기 상향 링크 데이터의 발생으로 인한 것임을 지시하는 경우, 상기 12 비트 중 상기 MSB-1, 상기 MSB-2, MSB-3의 값을 기반으로 상기 UE의 버퍼 상태 정보가 전달될 수 있다.
또한, 상기 프로세서는 기지국이 상기 버퍼 상태 정보를 기반으로 상기 UE로 상기 상향 링크 데이터의 전송을 위한 상향링크 전송 자원을 할당하도록 구현될 수 있다.
본 발명에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, LTE 시스템에서 초기 접속이 완료된 단말에게 해당 단말만이 사용할 수 있는 프리앰블의 집합을 미리 할당함으로써 경쟁을 없애고, 랜덤 액세스가 2번의 메시지 교환으로만 일어나기 때문에 지연 시간을 대폭 줄일 수 있다.
둘째, 랜덤 액세스 프리앰블에 단말의 버퍼 상태를 표시할 수 있는 정보를 포함하고 있어 상향링크 전송에 소요되는 지연 시간을 줄일 수 있다.
셋째, 단말이 한 동안 상향링크의 전송이 없다가 상향링크 데이터가 발생 했을 경우 발생하는 지연 시간을 줄일 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 종래 랜덤 액세스 과정의 흐름을 나타내는 흐름도이다.
도 2는 종래 기술에서의 상향 링크 데이터 발생 시 수행 과정 흐름을 나타낸 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 PRACH를 나타낸 개념도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에서에 따른 e-PRACH를 통해 전달되는 프리앰블 시퀀스를 나타낸 개념도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 e-PRACH를 통해 전달되는 프리앰블 시퀀스를 기반으로 한 정보 전달 방법을 나타낸 순서도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 e-PRACH를 통해 전달되는 프리앰블 시퀀스를 기반으로 한 버퍼 상태 정보 전달 방법을 나타낸 표이다.
도 7은 본 발명의 실시예에서의 랜덤 액세스 방법을 나타낸 흐름도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다.
그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
이하, 본 발명의 실시 예들에 의하여 이동 통신 시스템에서 랜덤 액세스 방법 및 장치를 설명하기 위한 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 PRACH를 나타낸 개념도이다.
도 3의 좌측에서는 기존의 PRACH(physical random access channel)(300)와 도 3의 우측에서는 본 발명의 실시예에 따른 PRACH(350)가 개시된다. 기존의 PRACH(300)는 시간 축으로 1 TTI (Transmission Time Interval, 전송 시간 간격)에 대응되는 시간 자원, 주파수 축으로 6 RB (Resource Block)에 대응되는 주파수 자원 상에 할당될 수 있다. 기존의 PRACH(300)는 6비트를 기반으로 정의될 수 있는 64개의 독립적인 프리앰블 시퀀스 중 하나의 프리앰블 시퀀스를 전달할 수 있다. 복수의 UE(user equipment)는 동일한 PRACH(300)를 통해 서로 다른 프리앰블 시퀀스를 기반으로 채널에 액세스할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 PRACH(350)가 사용되는 경우, 기존의 PRACH(300)를 기반으로 정의되는 프리앰블 시퀀스의 개수보다 더 많은 개수의 프리앰블 시퀀스가 정의될 수 있다. 이하, 본 발명의 실시예에 따른 PRACH(350)를 e(extended)-PRACH(350)라는 용어로 표현한다.
도 3의 우측을 참조하면, e-PRACH(350)는 z 비트(z는 이상의 자연수, 예를 들어, 12비트)를 기반으로 정의되는 프리앰블 시퀀스를 전달할 수 있다. e-PRACH(350)를 위해 기존의 PRACH(300)를 위해 할당된 시간 자원보다 더 많은 시간 자원(예를 들어, 두 배의 시간 자원)이 할당될 수 있다. 또는 e-PRACH(350)를 위해 기존의 PRACH(300)를 위해 할당된 주파수 자원보다 더 많은 주파수 자원(예를 들어, 두 배의 주파수 자원)이 할당될 수 있다. e-PRACH는 서브프레임 상에서 xRB(resource block)(여기서, x는 자연수)에 대응되는 주파수 자원 및/또는 yTTI(transmission time interval)(여기서, y는 자연수)에 대응되는 시간 자원 상에 할당될 수 있다. 이때, x, y는 기존의 PRACH(300)를 위해 할당된 무선 자원보다 더 많은 무선 자원의 할당을 위한 변수일 수 있다. 만일 12비트보다 더 많은 비트가 e-PRACH(350)를 기반으로 전달되는 경우(또는 더 많은 프리앰블 시퀀스의 개수가 e-PRACH(350)를 기반으로 정의되는 경우), e-PRACH(350)를 위해 할당된 시간 자원의 크기 및 주파수 자원의 크기는 기존의 PRACH(300)를 위해 할당된 시간 자원의 크기 및 주파수 자원의 크기보다 상대적으로 더 클 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에서에 따른 e-PRACH를 통해 전달되는 프리앰블 시퀀스를 나타낸 개념도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 e-PRACH를 통해 전달되는 프리앰블 시퀀스를 기반으로 한 정보 전달 방법을 나타낸 순서도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 e-PRACH를 통해 전달되는 프리앰블 시퀀스를 기반으로 한 버퍼 상태 정보 전달 방법을 나타낸 표이다.
도 4 내지 도 6에서는 프리앰블 시퀀스가 12비트에 대응되는 경우가 가정된다.
도 4를 참조하면, 프리앰블 시퀀스에 대응되는 12비트는 단말(또는 UE(user equipment))의 랜덤 액세스 목적에 대한 정보 및 UE의 버퍼 상태 정보를 내재적(implicitly)으로 전달할 수 있다.
도 5를 참조하면, UE로부터 e-PRACH를 통해 프리앰블 시퀀스를 수신한 기지국은 프리앰블 시퀀스에 대응되는 12비트 중 처음 3비트(MSB(most significant bit)(또는 제1 비트), MSB-1(또는 제2 비트), MSB-2(또는 제3 비트))를 확인할 수 있다. 프리앰블 시퀀스의 MSB(또는 첫번째 비트)의 값이 1일 경우, 기지국은 UE의 랜덤 액세스 목적을 UE에 버퍼된 상향 링크 데이터의 전송이라고 결정할 수 있다(단계 S500). 예를 들어, UE가 동기화를 위해 PRACH를 전송하거나 UE가 PUCCH를 통해 SR을 보내지 못하여 PRACH를 전송한 것일 수도 있다. 이 때, 반대로 프리앰블 시퀀스의 MSB(또는 첫번째 비트)의 값이 0일 경우, 기지국은 프리앰블 시퀀스의 추가적인 비트(MSB-1, MSB-2)를 기반으로 UE의 랜덤 액세스에 대한 정보를 획득할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 프리앰블 시퀀스의 처음 두 비트가 '01'인 경우, 프리앰블 시퀀스를 기반으로 UE의 초기 접속이 내재적으로 지시될 수 있다(단계 S510). 또한, 프리앰블 시퀀스의 처음 세 비트가 '001'인 경우, 프리앰블 시퀀스를 기반으로 기지국에 의해서 시작되는 랜덤 액세스가 내재적으로 지시되고(단계 S520), 프리앰블 시퀀스의 처음 세 개의 비트가 '000'인 경우, 프리앰블 시퀀스를 기반으로 초기 접속을 제외한 경쟁 기반의 랜덤 액세스가 내재적으로 지시될 수 있다(단계 S530). 프리앰블 시퀀스에 대응되는 12 비트 중 최대 3 비트를 기반으로 전술한 정보들이 내재적으로 전달되고 나머지 9비트를 기반으로 서로 다른 UE에 할당되는 서로 다른 프리앰블 시퀀스가 정의될 수 있다. 9비트를 기반으로 512개의 서로 다른 프리앰블 시퀀스가 정의될 수 있다. 최대 512 개의 UE 각각에 512개의 프리앰블 시퀀스 각각이 할당될 수 있고, 기지국은 UE로부터 e-PRACH를 통해 전달되는 프리앰블 시퀀스를 기반으로 어떠한 UE로부터의 랜덤 액세스인지 여부를 알 수 있다.본 발명의 실시예에 따르면, UE가 만일 상향 링크 데이터가 발생해서 랜덤 엑세스를 시도하는 경우, 기지국은 위와 설명된 방식과 마찬가지로 정해진 수의 비트를 추가적으로 확인할 수 있다. 상향링크 데이터가 발생한 경우, 프리앰블 시퀀스의 MSB는 1일 수 있고, 프리앰블 시퀀스의 추가적인 비트(MSB-1, MSB-2, MSB-3(또는 제4 비트))을 기반으로 UE의 버퍼 상태 정보가 기지국으로 전달될 수 있다. 이하, UE의 버퍼 상태 정보를 전달하는 프리앰블 시퀀스의 추가적인 비트는 버퍼 상태 정보 전달 비트라는 용어로 표현된다. 예를 들어, 버퍼 상태 정보 전달 비트가 3비트이고, 도 6에 개시된 바와 같이 3비트는 UE에 버퍼된 상향링크 데이터의 크기에 대한 정보를 포함할 수 있다. 기지국은 프리앰블 시퀀스의 MSB는 1인 경우, 버퍼 상태 정보 전달 비트를 확인하고 UE가 전송하고자 하는 상향링크 데이터의 크기에 대한 정보를 획득할 수 있다.
기지국은 UE로부터 수신한 버퍼 상태 정보 전달 비트를 기반으로 UE로 상향링크 전송을 위한 무선 자원을 할당할 수 있다. e-PRACH를 통해 전달되는 프리앰블 시퀀스의 크기가 12 bit인 경우, 전술한 바와 같이 상향링크 데이터의 발생을 지시하는 MSB 및 버퍼 상태 정보 전달 비트에 대응되는 MSB-1, MSB-2, MSB-3를 제외한 8비트가 서로 다른 프리앰블 시퀀스를 정의하기 이해 사용될 수 있다. 8비트를 기반으로 256개의 서로 다른 프리앰블 시퀀스가 정의될 수 있고, 최대 256 개의 UE 각각에 256개의 서로 다른 프리앰블 시퀀스 각각이 할당될 수 있다. 버퍼 상태 정보 전달 비트를 기반으로 기지국은 e-PRACH를 통해 수신한 프리앰블 시퀀스를 수신하여 UE에 버퍼된 상향링크 데이터에 대한 정보를 획득할 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에서의 랜덤 엑세스 방법을 나타낸 흐름도이다.
전술한 방법을 기반으로 UE의 랜덤 엑세스가 수행되는 경우, 도 1에서 개시한 종래 랜덤 액세스 방법에서 메시지 3과 메시지 4의 전송 절차는 필요가 없다. 기지국이 본 발명의 실시예에 따른 e-PRACH를 통해 프리앰블 시퀀스를 수신하는 경우, 기지국은 프리앰블 시퀀스를 전송한 UE가 어떤 UE인지 확실하게 알 수 있기 때문이다. 따라서 본 발명의 실시예에 따른 랜덤 엑세스 과정은 도 7과 같은 방식으로 진행될 수 있다. 초기 접속을 제외하는 경우, 랜덤 엑세스가 2번의 메시지(메시지1(710), 메시지2(720)) 교환으로만 일어나기 때문에 종래 UE의 랜덤 액세스를 위해 소요되는 시간이 대폭 감소될 수 있다. 또한 종래에 PUCCH를 통해서 자원 요청을 해서 상향 링크 전송을 하는 경우도 본 발명에서 제안하는 방식으로 대체할 수 있다. 이는 프리앰블 시퀀스를 통해 UE의 버퍼 상태에 대한 정보가 전달될 수 있기 때문에 가능하다. 이에 따라서 상향 링크 전송에 소요되는 지연 시간도 감소될 수 있다.
위의 경우는 UE가 한 동안 상향 링크의 전송이 없다가 상향 링크 데이터가 발생 했을 경우 적용될 수도 있다. 상향링크 데이터가 발생한 경우, 기존의 UE의 동작은 PUCCH를 통해서 1 비트 정보인 SR을 전송할 수 있고, SR을 수신한 기지국은 BSR을 전송할 수 있는 PUSCH 자원을 UE에게 할당할 수 있다. UE는 할당 받은 자원을 통해서 BSR을 전송하고, 기지국은 BSR을 기반으로 UE로 상향 링크 자원을 할당하고, UE는 할당된 상향링크 자원을 통해 상향 링크 데이터를 전송하였다. 본 발명의 실시예에 따른 랜덤 액세스 방식이 사용되는 경우, 기존의 4-way handshake 형태의 상향 링크 전송 과정을 2-way handshake 형태로 바꾸어서 지연 시간을 줄일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 이동 통신 시스템에서 랜덤 액세스 방법 및 장치에 의하면, 도 1에서 전술한 랜덤 액세스 절차 중 랜덤 액세스 세번째 단계와 마지막 단계 없이 성공할 수 있도록 UE는 추가적인 정보가 포함되어 있는 다른 UE들과 구분되는 프리앰블 시퀀스를 기지국으로 전송할 수 있다.
따라서, LTE 시스템에서 UE에게 유일한 프리앰블 시퀀스를 미리 할당함으로써 초기 접속을 제외한 랜덤 액세스를 수행하는 경우 2번의 메시지의 교환으로 랜덤 액세스 절차가 완료될 수 있다. 따라서, 랜덤 액세스에 소요되는 지연 시간이 감소될 수 있다. 또한 랜덤 액세스를 위한 프리앰블 시퀀스에 대응되는 비트를 통해 UE의 랜덤 액세스의 목적에 대한 정보가 전달될 수 있다. 따라서, 제시한 랜덤 액세스 방식을 상향 링크의 자원 할당을 PUCCH를 통해서 보내야 하는 경우를 대체 할 수 있다.
또한, 랜덤 액세스가 발생하는 여러 가지 상황을 모두 고려해서 랜덤 액세스 첫 번째 메시지인 프리앰블의 길이를 늘려서 초기 접속의 경우 사용자 간의 경쟁을 줄일 수 있고, 이 외의 랜덤 엑세스 상황에서는 사용자 간의 경쟁을 미리 없앨 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면 프리앰블 시퀀스에 대응되는 비트 수를 늘리고, 랜덤 액세스의 목적에 대한 정보를 프리앰블에 포함하여 각 case별 프리앰블 집합을 미리 나눈다. 이를 통해서 사용자에게 다른 UE와 구분이 되는 프리앰블의 집합을 할당해 줄 수 있게 되고, 기존 LTE 의 4-way handshake 이었던 랜덤 엑세스 과정을 2-way handshake으로 바꾸어서 랜덤 액세스의 지연 시간을 줄일 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다.
S210: Scheduling Request
S220: Grant for BSR
S230: BSR
S240: Scheduling
300: PRACH
350: e-PRACH
S500: 상향링크 데이터 발생
S510: 최초 접속
S520: 기지국에 의해 시작되는 랜덤 액세스
S530: 단말에 의해 시작되는 랜덤 액세스

Claims (15)

  1. 이동 통신 시스템에서 저지연을 위한 랜덤 액세스 방법은,
    기지국이 e-PRACH(extended-physical random access channel)를 통해 랜덤 액세스를 수행하는 UE(user equipment)로부터 프리앰블 시퀀스를 수신하는 단계; 및
    상기 기지국이 상기 프리앰블 시퀀스를 기반으로 상기 UE를 식별하는 단계를 포함하되,
    상기 프리앰블 시퀀스는 상기 UE에게 고유하게 할당된 시퀀스이고,
    상기 e-PRACH는 서브프레임 상에서 xRB(resource block)(여기서, x는 자연수)에 대응되는 주파수 자원 및/또는 yTTI(transmission time interval)(여기서, y는 자연수)에 대응되는 시간 자원 상에 할당되며,
    상기 기지국이 상기 프리앰블 시퀀스에 대응되는 z비트 중 적어도 하나의 비트를 기반으로 상기 랜덤 액세스와 관련된 추가 정보를 획득하는 단계를 더 포함하되, 상기 z 비트의 값은 상기 UE의 랜덤 엑세스의 목적을 구분하는데 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 비트가 MSB(most significant bit)이고, 상기 비트의 값이 상기 랜덤 액세스가 상향 링크 데이터의 발생으로 인한 것임을 지시하는 경우, 상기 z 비트 중 상기 UE의 랜덤 엑세스의 목적이 상향 링크 데이터의 발생임을 지시하는 비트 외의 나머지 비트의 값을 기반으로 상기 UE의 버퍼 상태 정보가 전달되는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 기지국이 상기 버퍼 상태 정보를 기반으로 상기 UE로 상기 상향 링크 데이터의 전송을 위한 상향링크 전송 자원을 할당하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 이동 통신 시스템에서 기지국은,
    무선 신호를 송신 또는 수신하는 RF(radio frequency) 부;
    상기 RF부와 동작 가능하게(operatively) 연결되는 프로세서를 포함하되,
    상기 프로세서는 e-PRACH(extended-physical random access channel)를 통해 랜덤 액세스를 수행하는 UE(user equipment)로부터 프리앰블 시퀀스를 수신하고,
    상기 프리앰블 시퀀스를 기반으로 상기 UE를 식별하도록 구현되되,
    상기 프리앰블 시퀀스는 상기 UE에게 고유하게 할당된 시퀀스이고,
    상기 e-PRACH는 서브프레임 상에서 xRB(resource block)(여기서, x는 자연수)에 대응되는 주파수 자원 및/또는 yTTI(transmission time interval)(여기서, y는 자연수)에 대응되는 시간 자원 상에 할당되며,
    상기 프로세서는 상기 프리앰블 시퀀스에 대응되는 z비트 중 적어도 하나의 비트를 기반으로 상기 랜덤 액세스와 관련된 추가 정보를 획득하는 구현되되, 상기 z 비트의 값은 상기 UE의 랜덤 엑세스의 목적을 구분하는데 사용되는 것을 특징으로 하는 기지국.
  7. 삭제
  8. 제6항에 있어서,
    상기 z 비트 중 제1 비트의 값은 상기 랜덤 액세스가 상향 링크 데이터의 발생으로 인한 것인지 여부를 지시하고,
    상기 제1 비트의 값이 상기 랜덤 액세스가 상기 상향 링크 데이터의 발생으로 인한 것이 아님을 지시하는 경우, 상기 z 비트 중 제2 비트의 값은 상기 랜덤 액세스가 상기 UE의 초기 액세스인지 여부를 지시하고,
    상기 제2 비트의 값은 상기 랜덤 액세스가 상기 초기 액세스가 아님을 지시하는 경우, 상기 z 비트 중 제3 비트의 값은 상기 랜덤 액세스가 상기 초기 액세스를 제외한 경쟁 기반의 랜덤 액세스인지 여부를 지시하는 것을 특징으로 하는 기지국.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 비트의 값이 상기 랜덤 액세스가 상기 상향 링크 데이터의 발생으로 인한 것임을 지시하는 경우, 상기 z 비트 중 상기 UE의 랜덤 엑세스의 목적이 상향 링크 데이터의 발생임을 지시하는 비트 외의 나머지 비트의 값을 기반으로 상기 UE의 버퍼 상태 정보가 전달되는 것을 특징으로 하는 기지국.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 버퍼 상태 정보를 기반으로 상기 UE로 상기 상향 링크 데이터의 전송을 위한 상향링크 전송 자원을 할당하도록 구현되는 것을 특징으로 하는 기지국.
  11. 이동 통신 시스템에서 UE(user equipment)는,
    무선 신호를 송신 또는 수신하는 RF(radio frequency) 부;
    상기 RF부와 동작 가능하게(operatively) 연결되는 프로세서를 포함하되,
    상기 프로세서는 랜덤 액세스를 위해 e-PRACH(extended-physical random access channel)를 통해 상기 UE에 대한 식별 정보를 포함하는 프리앰블 시퀀스를 기지국으로 전송하고,
    기지국으로부터 상기 e-PRACH를 기반으로 상향링크 전송 자원을 할당받도록 구현되되,
    상기 프리앰블 시퀀스는 상기 UE에게 고유하게 할당된 시퀀스이고,
    상기 e-PRACH는 서브프레임 상에서 xRB(resource block)(여기서, x는 자연수)에 대응되는 주파수 자원 및/또는 yTTI(transmission time interval)(여기서, y는 자연수)에 대응되는 시간 자원 상에 할당되며,
    상기 프로세서는 상기 프리앰블 시퀀스에 대응되는 z비트 중 적어도 하나의 비트를 기반으로 상기 랜덤 액세스와 관련된 추가 정보를 획득하는 구현되되, 상기 z 비트의 값은 상기 UE의 랜덤 엑세스의 목적을 구분하는데 사용되는 것을 특징으로 하는 UE.
  12. 삭제
  13. 제11항에 있어서,
    상기 z 비트 중 제1 비트의 값은 상기 랜덤 액세스가 상향 링크 데이터의 발생으로 인한 것인지 여부를 지시하고,
    상기 제1 비트의 값이 상기 랜덤 액세스가 상기 상향 링크 데이터의 발생으로 인한 것이 아님을 지시하는 경우, 상기 z 비트 중 제2 비트의 값은 상기 랜덤 액세스가 상기 UE의 초기 액세스인지 여부를 지시하고,
    상기 제2 비트의 값은 상기 랜덤 액세스가 상기 초기 액세스가 아님을 지시하는 경우, 상기 z 비트 중 제3 비트의 값은 상기 랜덤 액세스가 상기 초기 액세스를 제외한 경쟁 기반의 랜덤 액세스인지 여부를 지시하는 것을 특징으로 하는 UE.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1 비트의 값이 상기 랜덤 액세스가 상기 상향 링크 데이터의 발생으로 인한 것임을 지시하는 경우, 상기 z 비트 중 상기 UE의 랜덤 엑세스의 목적이 상향 링크 데이터의 발생임을 지시하는 비트 외의 나머지 비트의 값을 기반으로 상기 UE의 버퍼 상태 정보가 전달되는 것을 특징으로 하는 UE.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 상향 링크 전송 자원은 상기 버퍼 상태 정보를 기반으로 상기 UE로 할당되는 것을 특징으로 하는 UE.
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