KR101781864B1 - 무선 접속 시스템에서 랜덤 억세스 성공률을 높이기 위한 셀 재선택 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 무선접속 시스템에 관한 것으로, 보다 상세히는 단말이 임의 접속에 실패한 경우 효율적으로 셀 재선택을 수행하기 위한 방법 및 이를 수행하기 위한 장치에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 접속 시스템에서 사용자 기기가 셀을 재선택하는 방법은, 제 1 조건에 따라 선택된 제 1 셀(Cell)로 임의 접속 절차를 개시하는 단계; 및 상기 개시하는 단계에 시작된 타이머가 만료될 때까지 상기 임의 접속 절차가 성공적으로 완료되지 않는 경우, 제 2 조건에 따라 셀 재선택을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

무선 접속 시스템에서 랜덤 억세스 성공률을 높이기 위한 셀 재선택 방법{Method of efficient Cell Reselction for increasing chance of successful Random Access in a Wireless Access System}

본 발명은 무선접속 시스템에 관한 것으로, 보다 상세히는 단말이 임의 접속에 실패한 경우 효율적으로 셀 재선택을 수행하기 위한 방법 및 이를 수행하기 위한 장치에 관한 것이다.

이동통신 시스템에서 사용자 기기(User Equipment)는 기지국으로부터 하향링크(Downlink)를 통해 정보를 수신할 수 있으며, 사용자 기기는 또한 상향링크(Uplink)를 통해 정보를 전송할 수 있다. 사용자 기기는 네트워크와 연결(connection)을 맺기 위하여 임의 접속 절차(Random Access Procedure)를 수행한다.

보다 구체적으로, 전원이 꺼진 상태에서 다시 전원이 켜지거나, 새로이 셀에 진입한 사용자 기기는 기지국과 동기를 맞추는 등의 초기 셀 탐색(Initial cell search) 작업을 수행한다. 셀 탐색이 완료되면 사용자 기기는 탐색된 기지국 중 하나의 셀을 선택하여 임의 접속 절차를 개시한다. 임의 접속 절차가 개시됨에 따라 임의 접속 절차가 완료되기까지의 한계 시점을 정의한 타이머(예를 들어, T300 timer)도 함께 시작될 수 있다. 정의된 타이머가 만료될 때까지 임의 접속 절차가 완료되지 않은 경우 사용자 기기는 셀 재선택(Cell reselection)을 수행한다. 셀 재선택시 사용자 기기는 각 셀의 신호품질을 고려하는데, 이러한 신호품질의 대표적인 예로 각 셀의 참조신호수신강도(RSRP: Reference Signal Reception Power)나 신호대 잡음비(SNR: Signal-to-Noise Ration)를 들 수 있다.

일반적인 LTE(Long Term Evolution) 시스템에서는 셀 재선택에 있어, 현재 사용자 기기가 접속중이거나 접속 시도 중인 셀(이하, 편의상 "서빙 셀: serving Cell"이라 칭함)의 RSRP에는 가중치를 더 주고, 주변 셀의 RSRP에는 핸디캡을 주도록 정의하고 있다. 이는 사용자 기기의 잦은 셀간 이동(ping pong)을 방지하기 위함이다.

그런데, 단말은 주변 셀의 신호 품질이 서빙 셀보다 좋은 경우일지라도 서빙 셀에 부여되는 가중치와 주변 셀에 부과되는 핸디캡을 상쇄할 만큼이 아니라면 서빙 셀에 계속 머무르게 된다. 주변 셀이 서빙 셀보다 좋지만 셀 재선택(Cell reselection) 조건을 만족하지 못하여 서빙 셀에서 망 진입을 위해 임의 접속 절차를 수행하는 경우 주변 셀의 간섭으로 인하여 서빙 셀의 신호품질만 떨어져 임의 접속 절차를 성공적으로 수행하기 어렵게 된다. 결국, 서빙 셀에서 임의 접속 절차가 계속해서 실패하더라도 셀 재선택 조건에 제한되어 사용자 기기가 더 신호품질이 우수한 셀로 셀 재선택을 수행할 수 없는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 일반적인 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 보다 효율적인 셀 재선택 조건을 제안하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 사용자 기기가 현재 셀에 대한 임의 접속 절차가 실패한 경우 셀 재선택시 임의 접속 성공률을 높이는 방법 및 이를 수행하기 위한 장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기의 기술적 과제를 이루기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 접속 시스템에서 사용자 기기가 셀을 재선택하는 방법은, 제 1 조건에 따라 선택된 제 1 셀(Cell)로 임의 접속 절차를 개시하는 단계; 및 상기 개시하는 단계에 시작된 타이머가 만료될 때까지 상기 임의 접속 절차가 성공적으로 완료되지 않는 경우, 제 2 조건에 따라 셀 재선택을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 상기의 기술적 과제를 이루기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 접속 시스템에서 셀 재선택을 수행하는 사용자 기기는, 프로세서; 및 상기 프로세서의 제어에 따라 외부와 무선 신호를 송수신하기 위한 무선통신(RF) 모듈을 포함하되, 상기 프로세서는 제 1 조건에 따라 선택된 제 1 셀(Cell)로 임의 접속 절차를 개시하고, 상기 임의 접속 절차를 개시할 때 시작된 타이머가 만료될 때까지 상기 임의 접속 절차가 성공적으로 완료되지 않는 경우, 제 2 조건에 따라 셀 재선택을 수행할 수 있다.

상술한 셀 재선택 방법 및 사용자 기기에서 상기 제 1 조건은 상기 사용자 기기가 현재 연결중이거나 연결 시도중인 서빙 셀의 신호 품질에는 소정의 가중치를 부여하고, 적어도 하나의 주변 셀의 신호 품질 각각에는 소정의 페널티를 부여하는 것일 수 있다.

또한, 상기 제 2 조건은 상기 서빙 셀의 신호 품질에 부여되는 가중치 및 상기 적어도 하나의 주변 셀의 신호 품질에 각각에 부여되는 페널티 중 적어도 하나의 값을 변경한 것일 수 있다.

특히, 상기 변경된 가중치 및 변경된 페널티의 값은 '0'일 수 있다.

아울러, 상기 타이머는 임의 접속 절차가 완료되기까지의 한계 시점을 정의한 T300 타이머인 것이 바람직하다.

본 발명의 실시예들에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 본 발명의 실시예들을 이용함으로써, 보다 효율적인 셀 재선택 조건이 정의될 수 있다.

둘째, 본 발명의 실시예들을 통해 사용자 기기는 현재 셀에서 임의 접속 시도가 실패함에 따른 셀 재선택시 실제로 신호 품질이 우수한 주변 셀을 선택할 수 있어 임의 접속 시도의 성공률이 높이진다.

본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 이동통신 시스템의 일례인 3GPP(3rd Generation Partnership Project) LTE(Long Term Evolution) 시스템에 이용되는 물리 채널들 및 이들을 이용한 일반적인 신호 전송 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 사용자 기기가 상향링크 신호를 전송하기 위한 신호 처리 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 기지국이 하향링크 신호를 전송하기 위한 신호 처리 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 비 경쟁 기반 임의접속 과정에서의 단말과 기지국의 동작 과정을 구체적으로 나타낸다.
도 5는 경쟁 기반 임의접속 과정에서 단말과 기지국의 동작 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 사용자 기기에서 T300 타이머가 고려될 때의 임의 접속 절차의 일례를 나타낸다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 임의 접속 절차의 일례를 나타낸다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예로서, 송신단 및 수신단 구조의 일례를 나타내는 블록도이다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다. 이하의 상세한 설명은 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해서 구체적 세부사항을 포함한다. 그러나, 당업자는 본 발명이 이러한 구체적 세부사항 없이도 실시될 수 있음을 안다. 예를 들어, 이하의 상세한 설명은 이동통신 시스템이 3GPP LTE 시스템인 경우를 가정하여 구체적으로 설명하나, 3GPP LTE의 특유한 사항을 제외하고는 다른 임의의 이동통신 시스템에도 적용 가능하다.

몇몇 경우, 본 발명의 개념이 모호해지는 것을 피하기 위하여 공지의 구조 및 장치는 생략되거나, 각 구조 및 장치의 핵심기능을 중심으로 한 블록도 형식으로 도시될 수 있다. 또한, 본 명세서 전체에서 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용하여 설명한다.

아울러, 이하의 설명에 있어서 단말은 UE(User Equipment), MS(Mobile Station) 등 이동 또는 고정형의 사용자단 기기를 통칭하는 것을 가정한다. 또한, 기지국은 Node B, eNode B, Base Station 등 단말과 통신하는 네트워크 단의 임의의 노드를 통칭하는 것을 가정한다.

이동통신 시스템에서 사용자 기기(User Equipment)는 기지국으로부터 하향링크(Downlink)를 통해 정보를 수신할 수 있으며, 사용자 기기는 또한 상향링크(Uplink)를 통해 정보를 전송할 수 있다. 사용자 기기가 전송 또는 수신하는 정보로는 데이터 및 다양한 제어 정보가 있으며, 사용자 기기가 전송 또는 수신하는 정보의 종류 용도에 따라 다양한 물리 채널이 존재한다.

도 1은 이동통신 시스템의 일례인 3GPP(3rd Generation Partnership Project) LTE(Long Term Evolution) 시스템에 이용되는 물리 채널들 및 이들을 이용한 일반적인 신호 전송 방법을 설명하기 위한 도면이다.

전원이 꺼진 상태에서 다시 전원이 켜지거나, 새로이 셀에 진입한 사용자 기기는 단계 S101에서 기지국과 동기를 맞추는 등의 초기 셀 탐색(Initial cell search) 작업을 수행한다. 이를 위해 사용자 기기는 기지국으로부터 주 동기 채널(P-SCH: Primary Synchronization Channel) 및 부 동기 채널(S-SCH: Secondary Synchronization Channel)을 수신하여 기지국과 동기를 맞추고, 셀 ID 등의 정보를 획득할 수 있다. 그 후, 사용자 기기는 기지국으로부터 물리방송채널(Physical Broadcast Channel)를 수신하여 셀 내 방송 정보를 획득할 수 있다. 한편, 사용자 기기는 초기 셀 탐색 단계에서 하향링크 참조 신호(Downlink Reference Signal: DL RS)를 수신하여 하향링크 채널 상태를 확인할 수 있다.

초기 셀 탐색을 마친 사용자 기기는 단계 S102에서 물리 하향링크제어채널(PDCCH: Physical Downlink Control Channel) 및 상기 물리하향링크제어채널 정보에 따른 물리하향링크공유 채널(PDSCH: Physical Downlink Control Channel)을 수신하여 좀더 구체적인 시스템 정보를 획득할 수 있다.

한편, 기지국에 최초로 접속하거나 신호 전송을 위한 무선 자원이 없는 경우 사용자 기기는 기지국에 단계 S103 내지 단계 S106과 같은 임의 접속 과정(Random Access Procedure)을 수행할 수 있다. 이를 위해 사용자 기기는 물리임의접속채널(PRACH: Physical Random Access Channel)를 통해 특징 시퀀스를 프리엠블로서 전송하고(S103), 물리하향링크제어채널 및 이에 대응하는 물리하향링크공유 채널을 통해 상기 임의접속에 대한 응답 메시지를 수신할 수 있다(S104). 핸드오버(Handover)의 경우를 제외한 경쟁 기반 임의접속의 경우 그 후 추가적인 물리임의접속채널의 전송(S105) 및 물리하향링크제어채널/ 물리하향링크공유 채널 수신(S106)과 같은 충돌해결절차(Contention Resolution Procedure)를 수행할 수 있다.

상술한 바와 같은 절차를 수행한 사용자 기기는 이후 일반적인 상/하향링크 신호 전송 절차로서 물리하향링크제어채널/물리하향링크공유채널 수신(S107) 및 물리상향링크공유채널(PUSCH: Physical Uplink Shared Channel)/물리상향링크제어채널(PUCCH: Physical Uplink Control Channel) 전송(S108)을 수행할 수 있다. 이때 사용자 기기가 상향링크를 통해 기지국에 전송하는 또는 사용자 기기가 기지국으로부터 수신하는 제어 정보에는 하향링크/상향링크 ACK/NACK 신호, CQI(Channel Quality Indicator)/PMI(Precoding Matrix Index)/RI(Rank Indicator) 등을 포함한다. 3GPP(3rd Generation Partnership Project) LTE(Long Term Evolution) 시스템의 경우, 사용자 기기는 상술한 CQI/PMI/RI 등의 제어 정보를 물리상향링크공유채널 및/또는 물리상향링크제어채널을 통해 전송할 수 있다.

3GPP LTE 시스템에 있어서, 상향링크 신호와 하향링크 신호를 전송하기 위한 신호 처리 과정을 설명하면 다음과 같다.

도 2는 사용자 기기가 상향링크 신호를 전송하기 위한 신호 처리 과정을 설명하기 위한 도면이다.

상향링크 신호를 전송하기 위해 사용자 기기의 스크램블링 모듈(210)은 사용자 기기 특정 스크램블링 신호를 이용하여 전송 신호를 스크램블링할 수 있다. 이와 같이 스크램블링된 신호는 변조 맵퍼(220)에 입력되어 전송 신호의 종류 및/또는 채널 상태에 따라 BPSK, QPSK 또는 16 QAM 방식으로 복소 심볼로 변조된다. 그 후, 변조된 복소 심볼은 변환 프리코더(230)에 의해 처리된 후, 자원 요소 맵퍼(240)에 입력되며, 자원 요소 맵퍼(240)는 복소 심볼을 실제 전송에 이용될 시간-주파수 자원 요소에 맵핑할 수 있다. 이와 같이 처리된 신호는 SC-FDMA 신호 생성기(250)를 거쳐 안테나를 통해 기지국으로 전송될 수 있다.

도 3은 기지국이 하향링크 신호를 전송하기 위한 신호 처리 과정을 설명하기 위한 도면이다.

3GPP LTE 시스템에서 기지국은 하향링크로 하나 이상의 코드워드(Code Word)를 전송할 수 있다. 따라서 하나 이상의 코드워드는 각각 도 2의 상향링크에서와 마찬가지로 스크램블링 모듈(301) 및 변조 맵퍼(302)를 통해 복소 심볼로서 처리될 수 있다, 그 후, 복소 심볼은 레이터 맵퍼(303)에 의해 복수의 레이어(Layer)에 맵핑되며, 각 레이어는 프리코딩 모듈(304)에 의해 채널 상태에 따라 선택된 소정 프리코딩 행렬과 곱해져 각 전송 안테나에 할당될 수 있다. 이와 같이 처리된 각 안테나별 전송 신호는 각각 자원 요소 맵퍼(305)에 의해 전송에 이용될 시간-주파수 자원 요소에 맵핑되며, 이후 OFDM 신호 생성기(306)를 거쳐 각 안테나를 통해 전송될 수 있다.

상술한 설명을 바탕으로 이하에서는 LTE 시스템에서 제공하는 임의 접속 과정 (Random Access procedure)에 대해 개략적으로 살펴본다.

먼저, 단말이 임의 접속 과정을 수행하는 경우로는 다음과 같은 경우가 있다.

- 단말이 기지국과의 RRC 연결(RRC Connection)이 없어, 초기 접속 (initial access)을 하는 경우

- 단말이 핸드오버 과정에서, 타겟(target) 셀로 처음 접속하는 경우

- 기지국의 명령에 의해 임의 접속 과정이 요청되는 경우

- 상향링크의 시간 동기가 맞지 않거나, 무선자원을 요청하기 위해 사용되는 지정된 무선자원이 할당되지 않은 상황에서, 상향링크로 전송할 데이터가 발생하는 경우

- 무선 연결 실패(radio link failure) 또는 핸드오버 실패(handover failure) 시 복구 과정을 수행하는 경우

LTE 시스템에서는 임의접속 프리앰블을 선택하는 과정에서, 특정한 집합 안에서 단말이 임의로 하나의 프리엠블을 선택하여 사용하는 경쟁 기반 랜덤 액세스 과정(contention based random access procedure)과 기지국이 특정 단말에게만 할당해준 임의접속 프리앰블을 사용하는 비 경쟁 기반 랜덤 액세스 과정 (non-contention based random access procedure)을 모두 제공한다. 다만, 비 경쟁 기반 랜덤 액세스 과정은, 상술한 핸드오버 과정이나 기지국의 명령에 의해 요청되는 경우에 한하여 사용될 수 있다.

한편, 단말이 특정 기지국과 임의접속을 수행하는 과정은 크게 (1) 단말이 기지국에 임의접속 프리엠블을 전송하는 단계(이하 혼동이 없는 경우 "제 1 메시지(message 1)" 전송 단계), (2) 전송된 임의접속 프리엠블에 대응하여 기지국으로부터 임의접속 응답을 수신하는 단계(이하 혼동이 없는 경우 "제 2 메시지(message 2)" 수신 단계), (3) 임의접속 응답 메시지에서 수신된 정보를 이용하여 상향링크 메시지를 전송하는 단계(이하 혼동이 없는 경우 "제 3 메시지(message 3)" 전송 단계) 및 (4) 상기 상향링크 메시지에 대응하는 메시지를 기지국으로부터 수신하는 단계(이하 혼동이 없는 경우 "제 4 메시지(message 4)" 수신 단계)을 포함할 수 있다.

도 4는 비 경쟁 기반 임의접속 과정에서의 단말과 기지국의 동작 과정을 구체적으로 나타낸다.

(1) 임의접속 프리엠블 할당

상술한 바와 같이, 비 경쟁 기반 임의접속 과정은 (1) 핸드오버 과정의 경우, 및 (2) 기지국의 명령에 의해 요청되는 경우에서 수행될 수 있다. 물론, 상기 두 경우에도 경쟁 기반 임의접속 과정이 수행될 수 도 있다.

먼저, 비 경쟁 기반 임의접속 과정을 위해서는 충돌의 가능성이 없는 지정된 임의접속 프리앰블을 기지국으로부터 수신 받는 것이 중요하다. 상기 임의접속 프리앰블을 지시 받는 방법으로는 핸드오버 명령을 통한 방법 및 PDCCH 명령을 통한 방법이 있다. 이를 통해 단말은 임의접속 프리엠블을 할당받는다(S401).

(2) 제 1 메시지 전송

단말은 상술한 바와 같이 자신에게만 지정된 임의접속 프리앰블을 기지국으로 할당 받은 후에, 상기 프리앰블을 기지국으로 전송한다(S402).

(3) 제 2 메시지 수신

단말은 상기 단계 S402에서와 같이 임의접속 프리앰블을 전송 후에, 기지국이 시스템 정보 또는 핸드오버 명령을 통해 지시된 임의접속 응답 수신 윈도우 내에서 자신의 임의접속 응답의 수신을 시도한다(S403). 좀더 자세하게, 임의접속 응답 정보는 MAC PDU(MAC Packet Data Unit)의 형식으로 전송될 수 있으며, 상기 MAC PDU는 PDSCH(Physical Downlink Shared CHaneel)을 통해 전달될 수 있다. 또한 상기 PDSCH로 전달되는 정보를 단말이 적절하게 수신하기 위해 단말은 PDCCH(Physical Downlink Control CHaneel)를 모니터링하는 것이 바람직하다. 즉, PDCCH에는 상기 PDSCH를 수신해야 하는 단말의 정보와, 상기 PDSCH의 무선자원의 주파수 그리고 시간 정보, 그리고 상기 PDSCH의 전송 형식 등이 포함되어 있는 것이 바람직하다. 일단 단말이 자신에게 전송되는 PDCCH의 수신에 성공하면, 상기 PDCCH의 정보들에 따라 PDSCH로 전송되는 임의접속 응답을 적절히 수신할 수 있다. 그리고 상기 임의접속 응답에는 랜덤 액세스 프리앰블 구별자(ID; 예를 들어, RA-RNTI(Random Access Preamble identifier)), 상향링크 무선자원을 알려주는 상향링크 승인 (UL Grant), 임시 셀 식별자 (Temporary C-RNTI) 그리고 시간 동기 보정 값 (Timing Advance Command: TAC)들이 포함될 수 있다.

상술한 바와 같이 임의접속 응답에서 임의접속 프리앰블 구분자가 필요한 이유는, 하나의 임의접속 응답에는 하나 이상의 단말들을 위한 임의접속 응답 정보가 포함될 수 있기 때문에, 상기 상향링크 승인(UL Grant), 임시 C-RNTI 그리고 TAC가 어느 단말에게 유효한지를 알려주기 위는 것이 필요하기 때문이다. 본 단계에서 단말은 단계 S402에서 자신이 선택한 임의접속 프리앰블과 일치하는 임의접속 프리앰블 식별자는 것을 선택하는 것을 가정한다.

비 경쟁 기반 임의접속 과정에서는 임의접속 응답 정보를 수신함으로써 임의접속 과정이 정상적으로 수행되었다고 판단하고 임의접속 과정을 종료할 수 있다.

도 5는 경쟁 기반 임의접속 과정에서 단말과 기지국의 동작 과정을 설명하기 위한 도면이다.

(1) 제 1 메시지 전송

먼저, 단말은 시스템 정보 또는 핸드오버 명령(Handover Command)을 통해 지시된 임의접속 프리앰블의 집합에서 임의로(randomly) 하나의 임의접속 프리앰블을 선택하고, 상기 임의접속 프리앰블을 전송할 수 있는 PRACH(Physical RACH) 자원을 선택하여 전송할 수 있다(S501).

(2) 제 2 메시지 수신

임의접속 응답 정보를 수신하는 방법은 상술한 비 경쟁 기반 임의접속 과정에서와 유사하다. 즉, 단말은 상기 단계 S401에서와 같이 임의접속 프리앰블을 전송 후에, 기지국이 시스템 정보 또는 핸드오버 명령을 통해 지시된 임의접속 응답 수신 윈도우 내에서 자신의 임의접속 응답의 수신을 시도하며, 대응되는 RA-RNTI 정보를 통해 PDSCH를 수신하게 된다(S402). 이를 통해 상향링크 승인 (UL Grant), 임시 셀 식별자 (Temporary C-RNTI) 및 시간 동기 보정 값 (Timing Advance Command: TAC) 등을 수신할 수 있다.

(3) 제 3 메시지 전송

단말이 자신에게 유효한 임의접속 응답을 수신한 경우에는, 상기 임의접속 응답에 포함된 정보들을 각각 처리한다. 즉, 단말은 TAC을 적용시키고, 임시 C-RNTI를 저장한다. 또한, UL 승인을 이용하여, 데이터(즉, 제 3 메시지)를 기지국으로 전송한다(S403). 제 3 메시지는 단말의 식별자가 포함되어야 한다. 경쟁 기반 랜덤 액세스 과정에서는 기지국에서 어떠한 단말들이 상기 임의접속 과정을 수행하는지 판단할 수 없는데, 차후에 충돌해결을 하기 위해서는 단말을 식별해야 하기 때문이다.

단말의 식별자를 포함시키는 방법으로는 두 가지 방법이 논의되었다. 첫 번째 방법은 단말이 상기 임의접속 과정 이전에 이미 해당 셀에서 할당 받은 유효한 셀 식별자를 가지고 있었다면, 단말은 상기 UL 승인에 대응하는 상향링크 전송 신호를 통해 자신의 셀 식별자를 전송한다. 반면에, 만약 임의접속 과정 이전에 유효한 셀 식별자를 할당 받지 못하였다면, 단말은 자신의 고유 식별자(예를 들면, S-TMSI 또는 임의 ID(Random Id))를 포함하여 전송한다. 일반적으로 상기의 고유 식별자는 셀 식별자보다 길다. 단말은 상기 UL 승인에 대응하는 데이터를 전송하였다면, 충돌 해결을 위한 타이머 (contention resolution timer)를 개시 한다.

(4) 제 4 메시지 수신

단말이 임의접속 응답에 포함된 UL 승인를 통해 자신의 식별자를 포함한 데이터를 전송 한 이후, 충돌 해결을 위해 기지국의 지시를 기다린다. 즉, 특정 메시지를 수신하기 위해 PDCCH의 수신을 시도한다(S404). 상기 PDCCH를 수신하는 방법에 있어서도 두 가지 방법이 논의되었다. 앞에서 언급한 바와 같이 상기 UL 승인에 대응하여 전송된 제 3 메시지가 자신의 식별자가 셀 식별자를 이용하여 전송된 경우, 자신의 셀 식별자를 이용하여 PDCCH의 수신을 시도하고, 상기 식별자가 고유 식별자인 경우에는, 임의접속 응답에 포함된 임시 C-RNTI를 이용하여 PDCCH의 수신을 시도할 수 있다. 그 후, 전자의 경우, 만약 상기 충돌 해결 타이머가 만료되기 전에 자신의 셀 식별자를 통해 PDCCH를 수신한 경우에, 단말은 정상적으로 임의접속 과정이 수행되었다고 판단하고, 임의접속 과정을 종료한다. 후자의 경우에는 상기 충돌 해결 타이머가 만료되기 전에 임시 C-RNTI를 통해 PDCCH를 수신하였다면, 상기 PDCCH가 지시하는 PDSCH이 전달하는 데이터를 확인한다. 만약 상기 데이터의 내용에 자신의 고유 식별자가 포함되어 있다면, 단말은 정상적으로 임의접속 과정이 수행되었다고 판단하고, 임의접속 과정을 종료한다.

한편, LTE 시스템에서는 사용자 기기에서 임의 접속 절차가 개시될 때 트리거되며, 임의 접속 절차가 완료되기까지의 한계 시점을 정의한 타이머가 사용된다. 상기 T300 타이머가 만료될 때까지 임의 접속 절차가 완료되지 않은 경우 사용자 기기는 셀 재선택(Cell reselection)을 수행한다. 도 4 및 도 5를 참조하여 설명한 임의 접속 과정을 T300 타이머와 연계하여 도 6을 참조하여 다시 설명한다.

도 6은 사용자 기기에서 T300 타이머가 고려될 때의 임의 접속 절차의 일례를 나타낸다.

도 6에서는 일반적인 LTE 시스템에서 정의하는 셀 선택 기준에 따라 셀이 선택된 이후의 과정인 것으로 가정한다. 일반적인 LTE 시스템에서 정의하는 셀 선택 기준, 즉, 셀의 순위(Rank) 산정은 아래 수학식 1과 같다.

상기 수학식 1에서 Qmeas 는 RSRP 측정결과를 나타내고, s는 서빙 셀(serving cell)을 의미하며, n은 인접 셀(neighbor cell)을 의미한다. 또한, Qhyst 및 Qoffset은 상수이다. 결국, 수학식 1을 다시 설명하면 서빙 셀의 순위(Rs) 산정은 서빙 셀의 RSRP 측정 결과(Qmeas,s)에 Qhyst 만큼 가중치(Hysteresis)를 주고, 이웃 셀의 순위(Rn) 산정은 이웃 셀의 RSRP 측정 결과(Qmeas,n)에는 Qoffset 만큼 핸디캡(또는 페널티)이 주어진다. 수학식 1과 같이 산정된 순위에서 주변 셀이 Treselection 시간 만큼 서빙 셀보다 순위가 높게 유지되는 경우 사용자 기기는 주변 셀을 선택한다. 이때, Treselection, QHyst, Qoffset 등의 파라미터는 네트워크에서 정해진 값이 사용된다.

상기 수학식 1과 같은 기준에 따라 셀이 선택되면, 사용자 기기는 T300 타이머를 시작하고 선택된 셀로 임의접속 프리엠블을 전송한다(S601).

임의접속 프리엠블에 대한 응답으로 기지국으로부터 임의접속 응답이 수신되면(S602) 사용자 기기는 메시지 3을 전송하고 메시지 4의 수신을 기다리게 된다(S603).

메시지 4가 T300 타이머가 만료되기 전에 수신되면 임의접속 절차는 성공적으로 종료된다(S604).

그런데, T300 타이머가 만료되도록 임의접속 응답이나 메시지 4가 수신되지 않는 경우(S605), 사용자 기기는 유휴 상태(idle state)로 돌아가 셀 재선택을 수행하고(S606) 다시 선택된 셀로 임의 접속을 시도하게 된다.

다만, S606 과정에서 셀 재선택의 조건이 S601 단계 이전의 셀 재선택 조건과 같기 때문에, 실제로는 서빙 셀보다 신호품질이 우수한 주변 셀이 존재하더라도 서빙 셀에 부여되는 가중치와 주변 셀에 부과되는 페널티를 상쇄할 만큼 주변 셀의 신호 품질이 좋지 않은 경우 사용자 기기는 계속하여 서빙 셀에 머무르게 된다. 그에 따라 사용자 기기는 서빙 셀로 다시 임의 접속을 시도하나, 그 성공률은 주변 셀보다 낮게 된다.

따라서, 본 발명의 일 실시예에서는 셀 재선택시 성공률을 높이기 위하여 임의 접속 실패 후 셀 재선택시 셀의 순위를 산정하는 방법을 변경할 것을 제안한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 순위 산정을 변경하여 임의 접속 절차를 수행하는 과정의 일례를 도 7을 참조하여 설명한다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 임의 접속 절차의 일례를 나타낸다.

도 7에서는 상술한 수학식 1과 같이 일반적인 LTE 시스템에서 정의하는 셀 선택 기준에 따라 셀이 선택된 이후의 과정인 것으로 가정한다.

도 7을 참조하면, 일반적인 순위 산정 방법으로 선택된 현재 셀과 연결(connection)을 맺기 위해 임의 접속 트리거(S701) 후 시작된 T300 타이머가 만료될 때까지(S705) 임의접속 응답을 수신하지 못하거나(S702) 메시지 4(RrcConnectionSetup)를 수신하지 못하는 경우(S703), 셀 재선택 파라미터(즉, QHyst, Qoffset, Treselection)를 네트워크에서 준 값이 아닌 다른 값으로 변경한다(S706).

다른 값의 일례로 '0'이 적용되는 경우, 수학식 1은 아래 수학식 2와 같이 변경될 수 있다.

수학식 2와 같이 변경되는 경우, 셀 재선택에 있어서 현재 셀(또는 서빙 셀) 및 주변 셀의 순위를 정할 때 어떠한 가중치나 페널티도 부여되지 않고, 사용자 기기는 순수히 각 셀의 신호 품질을 고려하여 셀의 순위를 정하게 된다. 따라서, 사용자 기기는 실질적으로 가장 신호 품질이 좋은 셀을 선택하게 될 것이므로 임의 접속 절차의 성공률이 향상되는 효과가 있다. 또한, 최초 셀 재선택시에는 기존의 방식을 따르고, 기존에 방식에 따라 선택된 셀에 대한 임의 접속이 실패하는 경우 변경된 식에 따라 셀 재선택을 수행하므로 불필요한 핑퐁 또한 방지될 수 있다.

물론, 도 7의 절차 및 수학식 2에 나타난 공식은 예시적인 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 아니하고, 미리 정해진 횟수만큼 임의 접속이 실패한 경우에만 셀 재선택 조건을 변경하도록 할 수도 있다. 또한, 셀 재선택 파라미터(즉, QHyst, Qoffset, Treselection)도 0 이 아니라 네트워크에서 정해진 값보다 적은 값으로 필요에 따라 변경될 수 있다.

사용자 기기 및 기지국 구조

이하, 본 발명의 다른 실시예로서, 상술한 본 발명의 실시예들이 수행될 수 있는 사용자 기기 및 기지국을 설명한다.

사용자 기기는 상향링크에서는 송신기로 동작하고, 하향링크에서는 수신기로 동작할 수 있다. 또한, 기지국은 상향링크에서는 수신기로 동작하고, 하향링크에서는 송신기로 동작할 수 있다. 즉, 단말 및 기지국은 정보 또는 데이터의 전송을 위해 송신기 및 수신기를 포함할 수 있다.

송신기 및 수신기는 본 발명의 실시예들이 수행되기 위한 프로세서, 모듈, 부분 및/또는 수단 등을 포함할 수 있다. 특히, 송신기 및 수신기는 메시지를 암호화하기 위한 모듈(수단), 암호화된 메시지를 해석하기 위한 모듈, 무선 신호를 송수신하기 위한 안테나 등을 포함할 수 있다. 이러한 송신단과 수신단의 일례를 도 8을 참조하여 설명한다.

도 8은 본 발명의 다른 실시예로서, 송신단 및 수신단 구조의 일례를 나타내는 블록도이다.

도 8을 참조하면, 좌측은 송신단의 구조를 나타내고, 우측은 수신단의 구조를 나타낸다. 송신단과 수신단 각각은 안테나(5, 10), 프로세서(20, 30), 전송모듈(Tx module(40, 50)), 수신모듈(Rx module(60, 70)) 및 메모리(80, 90)를 포함할 수 있다. 각 구성 요소는 서로 대응되는 기능을 수행할 수 있다. 이하 각 구성요소를 보다 상세히 설명한다.

안테나(5, 10)는 전송모듈(40, 50)에서 생성된 신호를 외부로 전송하거나, 외부로부터 무선 신호를 수신하여 수신모듈(60, 70)로 전달하는 기능을 수행한다. 다중 안테나(MIMO) 기능이 지원되는 경우에는 2개 이상이 구비될 수 있다.

안테나, 전송모듈 및 수신모듈은 함께 무선통신(RF) 모듈을 구성할 수 있다.

프로세서(20, 30)는 통상적으로 수신단과 송신단 전체의 전반적인 동작을 제어한다. 예를 들어, 상술한 본 발명의 실시예들을 수행하기 위한 콘트롤러 기능, 서비스 특성 및 전파 환경에 따른 MAC(Medium Access Control) 프레임 가변 제어 기능, 핸드오버(Hand Over) 기능, 인증 및 암호화 기능 등이 수행될 수 있다.

특히, 사용자 기기의 프로세서는 셀 (재)선택 조건의 만족 여부를 판단하고, 만족되면 셀 (재)선택 절차를 수행한다. 이때, 최초로 선택시에는 일반적인 조건에 따라 현재 셀(또는 서빙 셀)과 주변 셀의 순위를 정할 수 있다. 이후 프로세서는 무선통신 모듈을 제어하여 임의 접속 절차를 수행할 수 있다. 다만, 임의 접속 절차의 개시와 함께 트리거한 T300 타이머가 만료될 때까지 임의접속 절차가 성공적으로 완료되지 않는 경우, 프로세서는 셀 재선택을 수행할 수 있다. 이때, 프로세서는 셀의 순위를 정함에 있어 네트워크에서 정해진 값을 사용하지 않고, 임의 접속이 실패한 경우를 위해 정해진 값을 이용하여(즉, 셀 선택 조건을 변경하여) 셀 재선택을 수행할 수 있다. 이후 프로세서는 재선택 결과 선택된 셀로 다시 임의접속 절차를 개시할 수 있다.

이 외에도 사용자 기기의 프로세서는 상술한 실시예들에 개시된 동작 과정의 전반적인 제어 동작을 수행할 수 있다.

전송 모듈(40, 50)은 프로세서(20, 30)로부터 스케쥴링되어 외부로 전송될 데이터에 대하여 소정의 부호화(coding) 및 변조(modulation)를 수행한 후 안테나(10)에 전달할 수 있다.

수신 모듈(60, 70)은 외부에서 안테나(5, 10)를 통하여 수신된 무선 신호에 대한 복호(decoding) 및 복조(demodulation)을 수행하여 원본 데이터의 형태로 복원하여 프로세서(20, 30)로 전달할 수 있다.

메모리(80, 90)는 프로세서(20, 30)의 처리 및 제어를 위한 프로그램이 저장될 수도 있고, 입/출력되는 데이터들의 임시 저장을 위한 기능을 수행할 수도 있다. 또한, 메모리(80, 90)는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들어 SD 또는 XD 메모리 등), 램(Random Access Memory, RAM), SRAM(Static Random Access Memory), 롬(Read-Only Memory, ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PROM(Programmable Read-Only Memory), 자기 메모리, 자기 디스크, 광디스크 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다.

한편, 기지국은 상술한 본 발명의 실시예들을 수행하기 위한 콘트롤러 기능, 직교주파수분할다중접속(OFDMA: Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 패킷 스케줄링, 시분할듀플렉스(TDD: Time Division Duplex) 패킷 스케줄링 및 채널 다중화 기능, 고속 트래픽 실시간 제어 기능, 핸드오버(Handover) 기능, 인증 및 암호화 기능, 데이터 전송을 위한 패킷 변복조 기능, 고속 패킷 채널 코딩 기능 및 실시간 모뎀 제어 기능 등이 상술한 모듈 중 적어도 하나를 통하여 수행하거나, 이러한 기능을 수행하기 위한 별도의 수단, 모듈 또는 부분 등을 더 포함할 수 있다.

본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다. 또한, 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함할 수 있다.

Claims (10)

1. 무선 접속 시스템에서 사용자 기기가 셀을 선택하는 방법에 있어서,
   셀 신호 품질을 기반으로 네트워크에 의해 지정된 하나 이상의 제1 파라미터를 이용하여 결정된 제1 우선 순위를 만족하는 제1 셀을 탐색하는 단계;
   상기 제1 셀이 탐색되지 않은 경우, 제2 우선 순위를 만족하는 제2 셀을 탐색하는 단계; 및
   상기 탐색된 제2 셀을 선택하는 단계;
   를 포함하되,
   상기 제2 우선 순위는 상기 사용자 기기가 적용하는 하나 이상의 제2 파라미터에 의해 결정 되며, 상기 하나 이상의 제2 파라미터는 상기 하나 이상의 제1 파라미터와 상이한 것을 특징으로 하는,
   셀 선택 방법.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서, 상기 제1 셀을 탐색하는 단계는
   임의 접속 절차가 완료되기까지의 한계 시점을 정의한 T300 타이머에 의해 설정된 시간 동안 탐색하는 것을 특징으로 하는,
   셀 선택 방법.
4. 무선 접속 시스템에서 셀 선택을 수행하는 사용자 기기에 있어서,
   프로세서; 및
   상기 프로세서의 제어에 따라 외부와 무선 신호를 송수신하기 위한 무선통신(RF) 모듈을 포함하되,
   상기 프로세서는,
   셀 신호 품질을 기반으로 네트워크에 의해 지정된 하나 이상의 제1 파라미터를 이용하여 결정된 제1 우선 순위를 만족하는 제1 셀이 탐색되지 않는 경우, 제2 우선 순위를 만족하는 제2 셀을 탐색하되,
   상기 제2 우선 순위는 상기 사용자 기기가 적용하는 하나 이상의 제2 파라미터에 의해 결정 되며, 상기 하나 이상의 제2 파라미터는 상기 하나 이상의 제1 파라미터와 상이한 것을 특징으로 하는,
   사용자 기기.
5. 삭제
6. 제 4항에 있어서, 상기 프로세서는
   임의 접속 절차가 완료되기까지의 한계 시점을 정의한 T300 타이머에 의해 설정된 시간 동안 상기 제1 셀을 탐색하는 것을 특징으로 하는,
   사용자 기기.
7. 삭제
8. 삭제
9. 삭제
10. 삭제

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