KR101823109B1 - 무선 통신 시스템에서 접속 제한 절차를 수행하는 방법 및 이를 위한 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에서는 무선 통신 시스템에서 단말이 접속 제한 절차를 수행하는 방법 및 이를 위한 장치가 개시된다. 구체적으로, 무선 통신 시스템에서 단말이 접속 제한 절차를 수행하는 방법에 있어서, 상기 방법은, 기지국으로부터 접속 제한에 이용되는 파라미터(parameter)를 포함하는 시스템 정보(system information)를 수신하는 과정과, 특정 범위 내에서 랜덤 값(random value)을 생성하는 과정과, 상기 생성된 랜덤 값이 상기 파라미터에 의해 지시되는 값보다 작은지 여부를 판단하는 과정과, 상기 생성된 랜덤 값이 상기 파라미터에 의해 지시되는 값보다 작은 경우, 상기 기지국과의 연결을 요청하는 메시지를 상기 기지국으로 전송하는 과정과, 상기 생성된 랜덤 값이 상기 파라미터에 의해 지시되는 값보다 크거나 같은 경우, 상기 랜덤 값이 상기 접속 제한과 관련하여 상기 단말에 의해 설정된 임계 값(threshold value)보다 작은지 여부를 판단하는 과정과, 상기 랜덤 값이 상기 임계 값보다 작은 경우, 다른 무선 주파수 밴드(radio frequency band)의 셀 또는 다른 RAT(Radio Access Technology)의 셀 중 하나에 대한 셀 선택(cell selection) 절차를 수행하는 과정을 포함할 수 있다.

Description

무선 통신 시스템에서 접속 제한 절차를 수행하는 방법 및 이를 위한 장치{METHOD AND APPARATUS FOR PERFORMING ACCESS BARRING PROCEDURE IN A WIRELESS COMMUNICATIONN SYSTEM}

본 발명은 무선 통신 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게 접속 제한 절차를 수행하기 위한 방법 및 이를 지원하는 장치에 관한 것이다.

이동 통신 시스템은 사용자의 활동성을 보장하면서 음성 서비스를 제공하기 위해 개발되었다. 그러나 이동통신 시스템은 음성뿐 아니라 데이터 서비스까지 영역을 확장하였으며, 현재에는 폭발적인 트래픽의 증가로 인하여 자원의 부족 현상이 야기되고 사용자들이 보다 고속의 서비스에 대한 요구하므로, 보다 발전된 이동 통신 시스템이 요구되고 있다.

차세대 이동 통신 시스템의 요구 조건은 크게 폭발적인 데이터 트래픽의 수용, 사용자 당 전송률의 획기적인 증가, 대폭 증가된 연결 디바이스 개수의 수용, 매우 낮은 단대단 지연(End-to-End Latency), 고에너지 효율을 지원할 수 있어야 한다. 이를 위하여 이중 연결성(Dual Connectivity), 대규모 다중 입출력(Massive MIMO: Massive Multiple Input Multiple Output), 전이중(In-band Full Duplex), 비직교 다중접속(NOMA: Non-Orthogonal Multiple Access), 초광대역(Super wideband) 지원, 단말 네트워킹(Device Networking) 등 다양한 기술들이 연구되고 있다.

특정 셀이 다수의 단말에 의해 과부하된 경우, 단말은 상기 특정 셀에 접속하기 위하여 특정 접속 제한 시간을 대기한 후 접속을 다시 시도할 수 있다. 이에 따라, 일정 시간 동안 단말이 서비스를 제공받지 못하는 문제가 발생될 수 있다.

본 발명의 목적은 상술한 문제점을 해결하기 위하여, 무선 통신 시스템에서 단말이 특정 셀에 접속을 하고자 하는 경우, 단말이 접속 제한과 관련하여 임의로(randomly) 단말에서 생성된 랜덤 값(random value)과 단말에서 설정된 임계 값(threshold value)을 추가적으로 비교하여, 다른 무선 주파수 밴드 또는 다른 RAT으로 천이하기 위한 방법을 제안한다.

또한, 본 발명에서, 단말이 천이한 밴드의 수를 나타내는 값과 단말이 지원 가능한 밴드의 수를 비교하여, 다른 무선 주파수 밴드 또는 다른 RAT으로 천이하기 위한 방법을 제안한다.

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.

본 발명의 일 실시 예의 무선 통신 시스템에서 접속 제한(access barring) 절차를 수행하는 단말의 동작 방법에 있어서, 상기 방법은, 기지국으로부터 접속 제한에 이용되는 파라미터(parameter)를 포함하는 시스템 정보(system information)를 수신하는 과정과, 특정 범위 내에서 랜덤 값(random value)을 생성하는 과정과, 상기 생성된 랜덤 값이 상기 파라미터에 의해 지시되는 값보다 작은지 여부를 판단하는 과정과, 상기 생성된 랜덤 값이 상기 파라미터에 의해 지시되는 값보다 작은 경우, 상기 기지국과의 연결을 요청하는 메시지를 상기 기지국으로 전송하는 과정과, 상기 생성된 랜덤 값이 상기 파라미터에 의해 지시되는 값보다 크거나 같은 경우, 상기 랜덤 값이 상기 접속 제한과 관련하여 상기 단말에 의해 설정된 임계 값(threshold value)보다 작은지 여부를 판단하는 과정과, 상기 랜덤 값이 상기 임계 값보다 작은 경우, 다른 무선 주파수 밴드(radio frequency band)의 셀 또는 다른 RAT(Radio Access Technology)의 셀 중 하나에 대한 셀 선택(cell selection) 절차를 수행하는 과정을 포함한다.

또한, 바람직하게, 상기 방법은 상기 랜덤 값이 상기 임계 값보다 크거나 같은 경우, 상기 접속 제한과 관련된 타이머를 구동하는 과정을 더 포함할 수 있다.

또한, 바람직하게, 상기 방법은, 상기 단말이 무선 주파수 밴드를 천이한 횟수를 나타내는 카운터를 0으로 설정하는 과정과, 상기 랜덤 값이 상기 임계 값보다 작은 경우, 상기 카운터의 값을 1만큼 증가시키는 과정을 더 포함할 수 있다.

또한, 바람직하게, 상기 방법은, 상기 랜덤 값이 상기 파라미터에 의해 지시되는 값보다 작은 경우, 상기 카운터의 값을 0으로 설정하는 과정을 더 포함할 수 있다.

또한, 바람직하게, 상기 다른 무선 주파수 밴드의 셀 또는 상기 다른 RAT의 셀 중 하나에 대한 셀 선택(cell selection) 절차를 수행하는 과정은, 상기 카운터의 값이 상기 단말이 지원하는 밴드의 수보다 작은 경우, 상기 다른 무선 주파수 밴드의 셀에 대한 셀 선택 절차를 수행하는 과정과, 상기 카운터의 값이 상기 단말이 지원하는 밴드의 수보다 크거나 같은 경우, 상기 다른 RAT의 셀에 대한 셀 선택 절차를 수행하는 과정을 포함할 수 있다.

또한, 바람직하게, 상기 방법은, 상기 다른 무선 주파수 밴드의 셀에 대한 셀 선택 절차에 따라 특정 셀이 선택된 경우, 상기 특정 셀에 캠프 온(camp on)하는 과정과, 상기 특정 셀에 대한 접속 제한과 관련된 랜덤 값을 생성하는 과정을 더 포함할 수 있다.

또한, 바람직하게, 상기 임계 값은, 상기 파라미터에 의해 지시되는 값을 이용하여 설정될 수 있다.

또한, 바람직하게, 상기 타이머는, 상기 시스템 정보에 포함된 상기 접속 제한과 관련된 제한 시간 파라미터에 의해 지시되는 값과 상기 타이머의 설정을 위해 특정 범위 내에서 생성된 다른 랜덤 값에 기반하여 설정될 수 있다.

또한, 바람직하게, 상기 시스템 정보는, 시스템 정보 블록 유형 2(SystemInformationBlockType2, SIB2)를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 실시 예의 무선 통신 시스템에서 접속 제한(access barring) 절차를 수행하는 단말에 있어서, 무선 신호를 송수신하기 위한 송수신부와, 상기 송수신부와 기능적으로 연결되어 있는 프로세서를 포함할 수 있다. 여기에서, 상기 프로세서는, 기지국으로부터 접속 제한에 이용되는 파라미터(parameter)를 포함하는 시스템 정보(system information)를 수신하고, 특정 범위 내에서 랜덤 값(random value)을 생성하고, 상기 생성된 랜덤 값이 상기 파라미터에 의해 지시되는 값보다 작은지 여부를 판단하고, 상기 생성된 랜덤 값이 상기 파라미터에 의해 지시되는 값보다 작은 경우, 상기 기지국과의 연결을 요청하는 메시지를 상기 기지국으로 전송하고, 상기 생성된 랜덤 값이 상기 파라미터에 의해 지시되는 값보다 크거나 같은 경우, 상기 랜덤 값이 상기 접속 제한과 관련하여 상기 단말에 의해 설정된 임계 값(threshold value)보다 작은지 여부를 판단하고, 상기 랜덤 값이 상기 임계 값보다 작은 경우, 다른 무선 주파수 밴드(radio frequency band)의 셀 또는 다른 RAT(Radio Access Technology)의 셀 중 하나에 대한 셀 선택(cell selection) 절차를 수행하도록 제어할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따르면, 특정 무선 주파수 밴드(radio frequency band)의 기지국에서 과부하로 인해 단말의 숫자 제한이 필요한 경우, 기존의 절차와 달리, 단말이 접속 제한 시간을 대기하지 않고 다른 무선 주파수 밴드 또는 다른 RAT(Radio Access Technology)로 천이하여 서비스를 제공받을 수 있다.

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

본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는, 첨부 도면은 본 발명에 대한 실시 예를 제공하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 특징을 설명한다.
도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 무선 프레임의 구조를 나타낸다.
도 2는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 하나의 하향링크 슬롯에 대한 자원 그리드(resource grid)를 예시한 도면이다.
도 3은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 하향링크 서브 프레임의 구조를 나타낸다.
도 4는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 상향링크 서브 프레임의 구조를 나타낸다.
도 5는 본 발명이 적용될 수 있는 물리 채널 구조의 일 예를 나타낸 도이다.
도 6은 경쟁 기반 임의 접속 과정(Random Access procedure)에서 단말과 기지국의 동작 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명이 적용될 수 있는 RRC 아이들 상태의 단말 동작을 나타내는 흐름도이다.
도 8은 본 발명이 적용될 수 있는 RRC 연결을 확립하는 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 9는 본 발명이 적용될 수 있는 RRC 연결 재설정 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 10은 LTE 무선 통신 시스템에서 특정 셀에 접속(access)을 시도하기 위한 기존 단말의 동작 순서도를 나타낸다.
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 LTE 무선 통신 시스템에서 특정 셀에 접속을 시도하기 위한 단말의 동작 순서도를 나타낸다.
도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 접속 제한(access barring) 절차를 수행하는 단말의 동작 순서도를 나타낸다.
도 13은 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 통신 장치의 블록 구성도를 예시한다.

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.

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.

본 명세서에서 기지국은 단말과 직접적으로 통신을 수행하는 네트워크의 종단 노드(terminal node)로서의 의미를 갖는다. 본 문서에서 기지국에 의해 수행되는 것으로 설명된 특정 동작은 경우에 따라서는 기지국의 상위 노드(upper node)에 의해 수행될 수도 있다. 즉, 기지국을 포함하는 다수의 네트워크 노드들(network nodes)로 이루어지는 네트워크에서 단말과의 통신을 위해 수행되는 다양한 동작들은 기지국 또는 기지국 이외의 다른 네트워크 노드들에 의해 수행될 수 있음은 자명하다. '기지국(BS: Base Station)'은 고정국(fixed station), Node B, eNB(evolved-NodeB), BTS(base transceiver system), 액세스 포인트(AP: Access Point) 등의 용어에 의해 대체될 수 있다. 또한, '단말(Terminal)'은 고정되거나 이동성을 가질 수 있으며, UE(User Equipment), MS(Mobile Station), UT(user terminal), MSS(Mobile Subscriber Station), SS(Subscriber Station), AMS(Advanced Mobile Station), WT(Wireless terminal), MTC(Machine-Type Communication) 장치, M2M(Machine-to-Machine) 장치, D2D(Device-to-Device) 장치 등의 용어로 대체될 수 있다.

이하에서, 하향링크(DL: downlink)는 기지국에서 단말로의 통신을 의미하며, 상향링크(UL: uplink)는 단말에서 기지국으로의 통신을 의미한다. 하향링크에서 송신기는 기지국의 일부이고, 수신기는 단말의 일부일 수 있다. 상향링크에서 송신기는 단말의 일부이고, 수신기는 기지국의 일부일 수 있다.

이하의 설명에서 사용되는 특정 용어들은 본 발명의 이해를 돕기 위해서 제공된 것이며, 이러한 특정 용어의 사용은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다른 형태로 변경될 수 있다.

이하의 기술은 CDMA(code division multiple access), FDMA(frequency division multiple access), TDMA(time division multiple access), OFDMA(orthogonal frequency division multiple access), SC-FDMA(single carrier frequency division multiple access), NOMA(non-orthogonal multiple access) 등과 같은 다양한 무선 접속 시스템에 이용될 수 있다. CDMA는 UTRA(universal terrestrial radio access)나 CDMA2000과 같은 무선 기술(radio technology)로 구현될 수 있다. TDMA는 GSM(global system for mobile communications)/GPRS(general packet radio service)/EDGE(enhanced data rates for GSM evolution)와 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. OFDMA는 IEEE 802.11 (Wi-Fi), IEEE 802.16 (WiMAX), IEEE 802-20, E-UTRA(evolved UTRA) 등과 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. UTRA는 UMTS(universal mobile telecommunications system)의 일부이다. 3GPP(3rd generation partnership project) LTE(long term evolution)은 E-UTRA를 사용하는 E-UMTS(evolved UMTS)의 일부로써, 하향링크에서 OFDMA를 채용하고 상향링크에서 SC-FDMA를 채용한다. LTE-A(advanced)는 3GPP LTE의 진화이다.

본 발명의 실시예들은 무선 접속 시스템들인 IEEE 802, 3GPP 및 3GPP2 중 적어도 하나에 개시된 표준 문서들에 의해 뒷받침될 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예들 중 본 발명의 기술적 사상을 명확히 드러내기 위해 설명하지 않은 단계들 또는 부분들은 상기 문서들에 의해 뒷받침될 수 있다. 또한, 본 문서에서 개시하고 있는 모든 용어들은 상기 표준 문서에 의해 설명될 수 있다.

설명을 명확하게 하기 위해, 3GPP LTE/LTE-A를 위주로 기술하지만 본 발명의 기술적 특징이 이에 제한되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 무선 프레임의 구조를 나타낸다.

3GPP LTE/LTE-A에서는 FDD(Frequency Division Duplex)에 적용 가능한 타입 1 무선 프레임(radio frame) 구조와 TDD(Time Division Duplex)에 적용 가능한 타입 2의 무선 프레임 구조를 지원한다.

도 1에서 무선 프레임의 시간 영역에서의 크기는 T_s=1/(15000*2048)의 시간 단위의 배수로 표현된다. 하향링크 및 상향링크 전송은 T_f=307200*T_s=10ms의 구간을 가지는 무선 프레임으로 구성된다.

도 1의 (a)는 타입 1 무선 프레임의 구조를 예시한다. 타입 1 무선 프레임은 전이중(full duplex) 및 반이중(half duplex) FDD에 모두 적용될 수 있다.

무선 프레임(radio frame)은 10개의 서브프레임(subframe)으로 구성된다. 하나의 무선 프레임은 T_slot=15360*T_s=0.5ms 길이의 20개의 슬롯으로 구성되고, 각 슬롯은 0부터 19까지의 인덱스가 부여된다. 하나의 서브프레임은 시간 영역(time domain)에서 연속적인 2개의 슬롯(slot)으로 구성되고, 서브프레임 i는 슬롯 2i 및 슬롯 2i+1로 구성된다. 하나의 서브프레임을 전송하는데 걸리는 시간을 TTI(transmission time interval)이라 한다. 예를 들어, 하나의 서브 프레임은 길이는 1ms이고, 하나의 슬롯의 길이는 0.5ms일 수 있다.

FDD에서 상향링크 전송 및 하향링크 전송은 주파수 도메인에서 구분된다. 전이중 FDD에 제한이 없는 반면, 반이중 FDD 동작에서 단말은 동시에 전송 및 수신을 할 수 없다.

하나의 슬롯은 시간 영역에서 복수의 OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 심볼을 포함하고, 주파수 영역에서 다수의 자원블록(RB: Resource Block)을 포함한다. 3GPP LTE는 하향링크에서 OFDMA를 사용하므로 OFDM 심볼은 하나의 심볼 구간(symbol period)을 표현하기 위한 것이다. OFDM 심볼은 하나의 SC-FDMA 심볼 또는 심볼 구간이라고 할 수 있다. 자원 블록(resource block)은 자원 할당 단위이고, 하나의 슬롯에서 복수의 연속적인 부 반송파(subcarrier)를 포함한다.

도 1의 (b)는 타입 2 프레임 구조(frame structure type 2)를 나타낸다.

타입 2 무선 프레임은 각 153600*T_s=5ms의 길이의 2개의 하프 프레임(half frame)으로 구성된다. 각 하프 프레임은 30720*T_s=1ms 길이의 5개의 서브프레임으로 구성된다.

TDD 시스템의 타입 2 프레임 구조에서 상향링크-하향링크 구성(uplink-downlink configuration)은 모든 서브프레임에 대하여 상향링크와 하향링크가 할당(또는 예약)되는지 나타내는 규칙이다.

표 1은 상향링크-하향링크 구성을 나타낸다.

표 1을 참조하면, 무선 프레임의 각 서브프레임 별로, 'D'는 하향링크 전송을 위한 서브프레임을 나타내고, 'U'는 상향링크 전송을 위한 서브프레임을 나타내며, 'S'는 DwPTS(Downlink Pilot Time Slot), 보호구간(GP: Guard Period), UpPTS(Uplink Pilot Time Slot) 3가지의 필드로 구성되는 스페셜 서브프레임(special subframe)을 나타낸다.

DwPTS는 단말에서의 초기 셀 탐색, 동기화 또는 채널 추정에 사용된다. UpPTS는 기지국에서의 채널 추정과 단말의 상향링크 전송 동기를 맞추는 데 사용된다. GP는 상향링크와 하향링크 사이에 하향링크 신호의 다중경로 지연으로 인해 상향링크에서 생기는 간섭을 제거하기 위한 구간이다.

각 서브프레임 i는 각 T_slot=15360*T_s=0.5ms 길이의 슬롯 2i 및 슬롯 2i+1로 구성된다.

상향링크-하향링크 구성은 7가지로 구분될 수 있으며, 각 구성 별로 하향링크 서브프레임, 스페셜 서브프레임, 상향링크 서브프레임의 위치 및/또는 개수가 다르다.

하향링크에서 상향링크로 변경되는 시점 또는 상향링크에서 하향링크로 전환되는 시점을 전환 시점(switching point)이라 한다. 전환 시점의 주기성(Switch-point periodicity)은 상향링크 서브프레임과 하향링크 서브프레임이 전환되는 양상이 동일하게 반복되는 주기를 의미하며, 5ms 또는 10ms가 모두 지원된다. 5ms 하향링크-상향링크 전환 시점의 주기를 가지는 경우에는 스페셜 서브프레임(S)은 하프-프레임 마다 존재하고, 5ms 하향링크-상향링크 전환 시점의 주기를 가지는 경우에는 첫번째 하프-프레임에만 존재한다.

모든 구성에 있어서, 0번, 5번 서브프레임 및 DwPTS는 하향링크 전송만을 위한 구간이다. UpPTS 및 서브프레임 서브프레임에 바로 이어지는 서브프레임은 항상 상향링크 전송을 위한 구간이다.

이러한, 상향링크-하향링크 구성은 시스템 정보로써 기지국과 단말이 모두 알고 있을 수 있다. 기지국은 상향링크-하향링크 구성 정보가 바뀔 때마다 구성 정보의 인덱스만을 전송함으로써 무선 프레임의 상향링크-하향링크 할당상태의 변경을 단말에 알려줄 수 있다. 또한, 구성 정보는 일종의 하향링크 제어정보로서 다른 스케줄링 정보와 마찬가지로 PDCCH(Physical Downlink Control Channel)를 통해 전송될 수 있으며, 방송 정보로서 브로드캐스트 채널(broadcast channel)을 통해 셀 내의 모든 단말에 공통으로 전송될 수도 있다.

표 2는 스페셜 서브프레임의 구성(DwPTS/GP/UpPTS의 길이)을 나타낸다.

도 1의 예시에 따른 무선 프레임의 구조는 하나의 예시에 불과하며, 무선 프레임에 포함되는 부 반송파의 수 또는 서브 프레임에 포함되는 슬롯의 수, 슬롯에 포함되는 OFDM 심볼의 수는 다양하게 변경될 수 있다.

도 2는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 하나의 하향링크 슬롯에 대한 자원 그리드(resource grid)를 예시한 도면이다.

도 2를 참조하면, 하나의 하향링크 슬롯은 시간 영역에서 복수의 OFDM 심볼을 포함한다. 여기서, 하나의 하향링크 슬롯은 7개의 OFDM 심볼을 포함하고, 하나의 자원 블록은 주파수 영역에서 12개의 부 반송파를 포함하는 것을 예시적으로 기술하나, 이에 한정되는 것은 아니다.

자원 그리드 상에서 각 요소(element)를 자원 요소(resource element)하고, 하나의 자원 블록(RB: resource block)은 12 × 7 개의 자원 요소를 포함한다. 하향링크 슬롯에 포함되는 자원 블록들의 수 N^DL은 하향링크 전송 대역폭(bandwidth)에 종속한다.

상향링크 슬롯의 구조는 하향링크 슬롯의 구조와 동일할 수 있다.

도 3은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 하향링크 서브 프레임의 구조를 나타낸다.

도 3을 참조하면, 서브 프레임내의 첫번째 슬롯에서 앞의 최대 3개의 OFDM 심볼들이 제어 채널들이 할당되는 제어 영역(control region)이고, 나머지 OFDM 심볼들은 PDSCH(Physical Downlink Shared Channel)이 할당되는 데이터 영역(data region)이다. 3GPP LTE에서 사용되는 하향링크 제어 채널의 일례로 PCFICH(Physical Control Format Indicator Channel), PDCCH(Physical Downlink Control Channel), PHICH(Physical Hybrid-ARQ Indicator Channel) 등이 있다.

PCFICH는 서브 프레임의 첫번째 OFDM 심볼에서 전송되고, 서브 프레임 내에 제어 채널들의 전송을 위하여 사용되는 OFDM 심볼들의 수(즉, 제어 영역의 크기)에 관한 정보를 나른다. PHICH는 상향 링크에 대한 응답 채널이고, HARQ(Hybrid Automatic Repeat Request)에 대한 ACK(Acknowledgement)/NACK(Not-Acknowledgement) 신호를 나른다. PDCCH를 통해 전송되는 제어 정보를 하향링크 제어정보(DCI: downlink control information)라고 한다. 하향링크 제어정보는 상향링크 자원 할당 정보, 하향링크 자원 할당 정보 또는 임의의 단말 그룹에 대한 상향링크 전송(Tx) 파워 제어 명령을 포함한다.

PDCCH는 DL-SCH(Downlink Shared Channel)의 자원 할당 및 전송 포맷(이를 하향링크 그랜트라고도 한다.), UL-SCH(Uplink Shared Channel)의 자원 할당 정보(이를 상향링크 그랜트라고도 한다.), PCH(Paging Channel)에서의 페이징(paging) 정보, DL-SCH에서의 시스템 정보, PDSCH에서 전송되는 랜덤 액세스 응답(random access response)과 같은 상위 레이어(upper-layer) 제어 메시지에 대한 자원 할당, 임의의 단말 그룹 내 개별 단말들에 대한 전송 파워 제어 명령들의 집합, VoIP(Voice over IP)의 활성화 등을 나를 수 있다. 복수의 PDCCH들은 제어 영역 내에서 전송될 수 있으며, 단말은 복수의 PDCCH들을 모니터링할 수 있다. PDCCH는 하나 또는 복수의 연속적인 CCE(control channel elements)의 집합으로 구성된다. CCE는 무선 채널의 상태에 따른 부호화율(coding rate)을 PDCCH에 제공하기 위하여 사용되는 논리적 할당 단위이다. CCE는 복수의 자원 요소 그룹(resource element group)들에 대응된다. PDCCH의 포맷 및 사용 가능한 PDCCH의 비트 수는 CCE들의 수와 CCE들에 의해 제공되는 부호화율 간의 연관 관계에 따라 결정된다.

기지국은 단말에게 전송하려는 DCI에 따라 PDCCH 포맷을 결정하고, 제어 정보에 CRC(Cyclic Redundancy Check)를 붙인다. CRC에는 PDCCH의 소유자(owner)나 용도에 따라 고유한 식별자(이를 RNTI(Radio Network Temporary Identifier)라고 한다.)가 마스킹된다. 특정의 단말을 위한 PDCCH라면 단말의 고유한 식별자, 예를 들어 C-RNTI(Cell-RNTI)가 CRC에 마스킹될 수 있다. 또는 페이징 메시지를 위한 PDCCH라면 페이징 지시 식별자, 예를 들어 P-RNTI(Paging-RNTI)가 CRC에 마스킹될 수 있다. 시스템 정보, 더욱 구체적으로 시스템 정보 블록(SIB: system information block)를 위한 PDCCH라면 시스템 정보 식별자, SI-RNTI(system information RNTI)가 CRC에 마스킹될 수 있다. 단말의 랜덤 액세스 프리앰블의 전송에 대한 응답인 랜덤 액세스 응답을 지시하기 위하여, RA-RNTI(random access-RNTI)가 CRC에 마스킹될 수 있다.

EPDCCH(enhanced PDCCH)는 단말 특정(UE-specific) 시그널링을 나른다. EPDCCH는 단말 특정하게 설정된 물리 자원 블록(PRB: physical resource block)에 위치한다. 다시 말해, 상술한 바와 같이 PDCCH는 서브 프레임내의 첫번째 슬롯에서 앞의 최대 3개의 OFDM 심볼들에서 전송될 수 있으나, EPDCCH는 PDCCH 이외의 자원 영역에서 전송될 수 있다. 서브프레임 내 EPDCCH가 시작되는 시점(즉, 심볼)은 상위 계층 시그널링(예를 들어, RRC 시그널링 등)을 통해 단말에 설정될 수 있다.

EPDCCH는 DL-SCH와 관련된 전송 포맷, 자원 할당 및 HARQ 정보, UL-SCH와 관련된 전송 포맷, 자원 할당 및 HARQ 정보, SL-SCH(Sidelink Shared Channel) 및 PSCCH(Physical Sidelink Control Channel)과 관련된 자원 할당 정보 등을 나를 수 있다. 다중의 EPDCCH가 지원될 수 있으며, 단말은 EPCCH의 세트를 모니터링할 수 있다.

EPDCCH는 하나 또는 그 이상의 연속된 진보된 CCE(ECCE: enhanced CCE)를 이용하여 전송될 수 있으며, 각 EPDCCH 포맷 별로 단일의 EPDCCH 당 ECCE의 개수가 정해질 수 있다.

각 ECCE는 복수의 자원 요소 그룹(EREG: enhanced resource element group)으로 구성될 수 있다. EREG는 ECCE의 RE에의 매핑을 정의하기 위하여 사용된다. PRB 쌍 별로 16개의 EREG가 존재한다. 각 PRB 쌍 내에서 DMRS(Demodulation Reference Signal)를 나르는 RE를 제외하고, 모든 RE는 주파수가 증가하는 순서대로 그 다음 시간이 증가하는 순서대로 0 내지 15까지의 번호가 부여된다.

단말은 복수의 EPDCCH를 모니터링할 수 있다. 예를 들어, 단말이 EPDCCH 전송을 모니터링하는 하나의 PRB 쌍 내 하나 또는 두 개의 EPDCCH 세트가 설정될 수 있다.

서로 다른 개수의 ECCE가 병합됨으로써 EPCCH를 위한 서로 다른 부호화율(coding rate)이 실현될 수 있다. EPCCH는 지역적 전송(localized transmission) 또는 분산적 전송(distributed transmission)을 사용할 수 있으며, 이에 따라 PRB 내 RE에 ECCE의 매핑이 달라질 수 있다.

도 4는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 상향링크 서브 프레임의 구조를 나타낸다.

도 4를 참조하면, 상향링크 서브 프레임은 주파수 영역에서 제어 영역과 데이터 영역으로 나눌 수 있다. 제어 영역에는 상향링크 제어 정보를 나르는 PUCCH(Physical Uplink Control Channel)이 할당된다. 데이터 영역은 사용자 데이터를 나르는 PUSCH(Physical Uplink Shared Channel)이 할당된다.

하나의 단말에 대한 PUCCH에는 서브 프레임 내에 자원 블록(RB: Resource Block) 쌍이 할당된다. RB 쌍에 속하는 RB들은 2개의 슬롯들의 각각에서 서로 다른 부 반송파를 차지한다. 이를 PUCCH에 할당된 RB 쌍은 슬롯 경계(slot boundary)에서 주파수 도약(frequency hopping)된다고 한다.

도 5는 본 발명이 적용될 수 있는 물리 채널 구조의 일 예를 나타낸 도이다.

도 5를 참조하면, 서브 프레임은 시간 영역에서 2개의 슬롯을 포함한다. 서브 프레임 내의 첫번째 슬롯의 앞선 최대 3 OFDM 심벌들이 제어채널들이 할당되는 제어영역(control region)이고, 나머지 OFDM 심벌들은 PDSCH(Physical Downlink Shared Channel)가 할당되는 데이터 영역이 된다.

3GPP LTE에서 사용되는 하향링크 제어채널들은 PCFICH(Physical Control Format Indicator Channel), PDCCH(Physical Downlink Control Channel), PHICH(Physical Hybrid-ARQ Indicator Channel) 등이 있다. 서브프레임의 첫번째 OFDM 심벌에서 전송되는 PCFICH는 서브프레임내에서 제어채널들의 전송에 사용되는 OFDM 심벌의 수(즉, 제어영역의 크기)에 관한 정보를 나른다. PDCCH를 통해 전송되는 제어정보를 하향링크 제어정보(downlink control information, DCI)라고 한다. DCI는 상향링크 자원 할당 정보, 하향링크 자원 할당 정보 및 임의의 UE 그룹들에 대한 상향링크 전송 파워 제어 명령 등을 가리킨다. PHICH는 상향링크 HARQ(Hybrid Automatic Repeat Request)에 대한 ACK(Acknowledgement)/NACK(Not-Acknowledgement) 신호를 나른다. 즉, 단말이 전송한 상향링크 데이터에 대한 ACK/NACK 신호는 PHICH 상으로 전송된다.

도 6은 경쟁 기반 임의 접속 과정(Random Access procedure)에서 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.

이하, 단말의 RRC 상태 (RRC state)와 RRC 연결 방법에 대해 상술한다.

RRC 상태란 단말의 RRC 계층이 E-UTRAN의 RRC 계층과 논리적 연결(logical connection)이 되어 있는가 아닌가를 말하며, 연결되어 있는 경우는 RRC 연결 상태, 연결되어 있지 않은 경우는 RRC 아이들 상태라고 부른다. RRC 연결 상태의 단말은 RRC 연결이 존재하기 때문에 E-UTRAN은 해당 단말의 존재를 셀 단위에서 파악할 수 있으며, 따라서 단말을 효과적으로 제어할 수 있다.

반면에 RRC 아이들 상태의 단말은 E-UTRAN이 파악할 수는 없으며, 셀 보다 더 큰 지역 단위인 트랙킹 구역(Tracking Area) 단위로 CN(core network)이 관리한다. 즉, RRC 아이들 상태의 단말은 큰 지역 단위로 존재 여부만 파악되며, 음성이나 데이터와 같은 통상의 이동통신 서비스를 받기 위해서는 RRC 연결 상태로 이동해야 한다.

사용자가 단말의 전원을 맨 처음 켰을 때, 단말은 먼저 적절한 셀을 탐색한 후 해당 셀에서 RRC 아이들 상태에 머무른다. RRC 아이들 상태의 단말은 RRC 연결을 맺을 필요가 있을 때 비로소 RRC 연결 과정(RRC connection procedure)을 통해 E-UTRAN과 RRC 연결을 확립하고, RRC 연결 상태로 천이한다. RRC 아이들 상태에 있던 단말이 RRC 연결을 맺을 필요가 있는 경우는 여러 가지가 있는데, 예를 들어 사용자의 통화 시도 등의 이유로 상향 데이터 전송이 필요하다거나, 아니면 E-UTRAN으로부터 호출(paging) 메시지를 수신한 경우 이에 대한 응답 메시지 전송 등을 들 수 있다.

RRC 계층 상위에 위치하는 NAS(Non-Access Stratum) 계층은 연결관리(Session Management)와 이동성 관리(Mobility Management) 등의 기능을 수행한다.

NAS 계층에서 단말의 이동성을 관리하기 위하여 EMM-REGISTERED(EPS Mobility Management-REGISTERED) 및 EMM-DEREGISTERED 두 가지 상태가 정의되어 있으며, 이 두 상태는 단말과 MME에게 적용된다. 초기 단말은 EMM-DEREGISTERED 상태이며, 이 단말이 네트워크에 접속하기 위해서 초기 연결(Initial Attach) 절차를 통해서 해당 네트워크에 등록하는 과정을 수행한다. 상기 연결(Attach) 절차가 성공적으로 수행되면 단말 및 MME는 EMM-REGISTERED 상태가 된다.

단말과 EPC(Evolved Packet Core)간 시그널링 연결(signaling connection)을 관리하기 위하여 ECM(EPS Connection Management)-IDLE 상태 및 ECM-CONNECTED 상태 두 가지 상태가 정의되어 있으며, 이 두 상태는 단말 및 MME에게 적용된다. ECM-IDLE 상태의 단말이 E-UTRAN과 RRC 연결을 맺으면 해당 단말은 ECM-CONNECTED 상태가 된다.

ECM-IDLE 상태에 있는 MME는 E-UTRAN과 S1 연결(S1 connection)을 맺으면 ECM-CONNECTED 상태가 된다. 단말이 ECM-IDLE 상태에 있을 때에는 E-UTRAN은 단말의 배경(context) 정보를 가지고 있지 않다. 따라서 ECM-IDLE 상태의 단말은 네트워크의 명령을 받을 필요 없이 셀 선택(cell selection) 또는 셀 재선택(reselection)과 같은 단말 기반의 이동성 관련 절차를 수행한다. 반면, 단말이 ECM-CONNECTED 상태에 있을 때에는 단말의 이동성은 네트워크의 명령에 의해서 관리된다. ECM-IDLE 상태에서 단말의 위치가 네트워크가 알고 있는 위치와 달라질 경우 단말은 트랙킹 구역 갱신(Tracking Area Update) 절차를 통해 네트워크에 단말의 해당 위치를 알린다.

다음은, 시스템 정보(System Information)에 관한 설명이다.

시스템 정보는 단말이 기지국에 접속하기 위해서 알아야 하는 필수 정보를 포함한다. 따라서 단말은 기지국에 접속하기 전에 시스템 정보를 모두 수신하고 있어야 하고, 또한 항상 최신의 시스템 정보를 가지고 있어야 한다. 그리고 상기 시스템 정보는 한 셀 내의 모든 단말이 알고 있어야 하는 정보이므로, 기지국은 주기적으로 상기 시스템 정보를 전송한다.

3GPP TS 36.331 V8.7.0 (2009-09) "Radio Resource Control (RRC); Protocol specification (Release 8)"의 5.2.2절에 의하면, 상기 시스템 정보는 MIB(Master Information Block), SB(Scheduling Block), SIB(System Information Block)로 나뉜다. MIB는 단말이 해당 셀의 물리적 구성, 예를 들어 대역폭(Bandwidth) 같은 것을 알 수 있도록 한다. SB은 SIB들의 전송정보, 예를 들어, 전송 주기 등을 알려준다. SIB은 서로 관련 있는 시스템 정보의 집합체이다. 예를 들어, 어떤 SIB는 주변의 셀의 정보만을 포함하고, 어떤 SIB는 단말이 사용하는 상향링크 무선 채널의 정보만을 포함한다.

일반적으로, 네트워크가 단말에게 제공하는 서비스는 아래와 같이 세가지 타입으로 구분할 수 있다. 또한, 어떤 서비스를 제공받을 수 있는지에 따라 단말은 셀의 타입 역시 다르게 인식한다. 아래에서 먼저 서비스 타입을 서술하고, 이어 셀의 타입을 서술한다.

1) 제한적 서비스(Limited service): 이 서비스는 응급 호출(Emergency call) 및 재해 경보 시스템(Earthquake and Tsunami Warning System; ETWS)를 제공하며, 수용가능 셀(acceptable cell)에서 제공할 수 있다.

2) 정규 서비스(Normal service): 이 서비스는 일반적 용도의 범용 서비스(public use)를 의미하여, 정규 셀(suitable or normal cell)에서 제공할 수 있다.

3) 사업자 서비스(Operator service): 이 서비스는 통신망 사업자를 위한 서비스를 의미하며, 이 셀은 통신망 사업자만 사용할 수 있고 일반 사용자는 사용할 수 없다.

셀이 제공하는 서비스 타입과 관련하여, 셀의 타입은 아래와 같이 구분될 수 있다.

1) 수용가능 셀(Acceptable cell): 단말이 제한된(Limited) 서비스를 제공받을 수 있는 셀. 이 셀은 해당 단말 입장에서, 금지(barred)되어 있지 않고, 단말의 셀 선택 기준을 만족시키는 셀이다.

2) 정규 셀(Suitable cell): 단말이 정규 서비스를 제공받을 수 있는 셀. 이 셀은 수용가능 셀의 조건을 만족시키며, 동시에 추가 조건들을 만족시킨다. 추가적인 조건으로는, 이 셀이 해당 단말이 접속할 수 있는 PLMN(Public Land Mobile Network) 소속이어야 하고, 단말의 트랙킹 구역(Tracking Area) 갱신 절차의 수행이 금지되지 않은 셀이어야 한다. 해당 셀이 CSG(Closed Subscriber Group) 셀이라고 하면, 단말이 이 셀에 CSG 멤버로서 접속이 가능한 셀이어야 한다.

3) 금지된 (Barred cell): 셀이 시스템 정보를 통해 금지된 셀이라는 정보를 브로드캐스트하는 셀이다.

4) 예약된 셀(Reserved cell): 셀이 시스템 정보를 통해 예약된 셀이라는 정보를 브로드캐스트하는 셀이다.

도 7은 본 발명이 적용될 수 있는 RRC 아이들 상태의 단말 동작을 나타내는 흐름도이다.

도 7은 초기 전원이 켜진 단말이 셀 선택 과정을 거쳐 네트워크 망에 등록하고 이어 필요할 경우 셀 재선택을 하는 절차를 나타낸다.

도 7을 참조하면, 단말은 자신이 서비스 받고자 하는 망인 PLMN(public land mobile network)과 통신하기 위한 라디오 접속 기술(radio access technology; RAT)를 선택한다(S710). PLMN 및 RAT에 대한 정보는 단말의 사용자가 선택할 수도 있으며, USIM(universal subscriber identity module)에 저장되어 있는 것을 사용할 수도 있다.

단말은 측정한 기지국과 신호 세기나 품질이 특정한 값보다 큰 셀 중에서, 가장 큰 값을 가지는 셀을 선택한다(Cell Selection)(S720). 이는 전원이 켜진 단말이 셀 선택을 수행하는 것으로서 초기 셀 선택(initial cell selection)이라 할 수 있다. 셀 선택 절차에 대해서 이후에 상술하기로 한다. 셀 선택 이후 단말은, 기지국이 주기적으로 보내는 시스템 정보를 수신한다. 상기 말하는 특정한 값은 데이터 송/수신에서의 물리적 신호에 대한 품질을 보장받기 위하여 시스템에서 정의된 값을 말한다. 따라서, 적용되는 RAT에 따라 그 값은 다를 수 있다.

단말은 망 등록 필요가 있는 경우 망 등록 절차를 수행한다(S730). 단말은 망으로부터 서비스(예: Paging)를 받기 위하여 자신의 정보(예:IMSI)를 등록한다. 단말은 셀을 선택할 때마다 접속하는 망에 등록을 하는 것은 아니며, 시스템 정보로부터 받은 망의 정보(예: Tracking Area Identity; TAI)와 자신이 알고 있는 망의 정보가 다른 경우에 망에 등록을 한다.

단말은 셀에서 제공되는 서비스 환경 또는 단말의 환경 등을 기반으로 셀 재선택을 수행한다(S740). 단말은 서비스 받고 있는 기지국으로부터 측정한 신호의 세기나 품질의 값이 인접한 셀의 기지국으로부터 측정한 값보다 낮다면, 단말이 접속한 기지국의 셀 보다 더 좋은 신호 특성을 제공하는 다른 셀 중 하나를 선택한다. 이 과정을 2번 과정의 초기 셀 선택(Initial Cell Selection)과 구분하여 셀 재선택(Cell Re-Selection)이라 한다. 이때, 신호특성의 변화에 따라 빈번히 셀이 재선택되는 것을 방지하기 위하여 시간적인 제약조건을 둔다. 셀 재선택 절차에 대해서 이후에 상술하기로 한다.

도 8은 본 발명이 적용될 수 있는 RRC 연결을 확립하는 과정을 나타낸 흐름도이다.

단말은 RRC 연결을 요청하는 RRC 연결 요청(RRC Connection Request) 메시지를 네트워크로 보낸다(S810). 네트워크는 RRC 연결 요청에 대한 응답으로 RRC 연결 설정(RRC Connection Setup) 메시지를 보낸다(S820). RRC 연결 설정 메시지를 수신한 후, 단말은 RRC 연결 모드로 진입한다.

단말은 RRC 연결 확립의 성공적인 완료를 확인하기 위해 사용되는 RRC 연결 설정 완료(RRC Connection Setup Complete) 메시지를 네트워크로 보낸다(S830).

도 9는 본 발명이 적용될 수 있는 RRC 연결 재설정 과정을 나타낸 흐름도이다.

RRC 연결 재설정(reconfiguration)은 RRC 연결을 수정하는데 사용된다. 이는 RB(Radio Bearer) 확립/수정(modify)/해제(release), 핸드오버 수행, 측정 셋업/수정/해제하기 위해 사용된다.

네트워크는 단말로 RRC 연결을 수정하기 위한 RRC 연결 재설정(RRC Connection Reconfiguration) 메시지를 보낸다(S910). 단말은 RRC 연결 재설정에 대한 응답으로, RRC 연결 재설정의 성공적인 완료를 확인하기 위해 사용되는 RRC 연결 재설정 완료(RRC Connection Reconfiguration Complete) 메시지를 네트워크로 보낸다(S920).

다음은 단말이 셀을 선택하는 절차에 대해서 자세히 설명한다.

전원이 켜지거나 셀에 머물러 있을 때, 단말은 적절한 품질의 셀을 선택/재선택하여 서비스를 받기 위한 절차들을 수행한다.

RRC 아이들 상태의 단말은 항상 적절한 품질의 셀을 선택하여 이 셀을 통해 서비스를 제공받기 위한 준비를 하고 있어야 한다. 예를 들어, 전원이 막 켜진 단말은 네트워크에 등록을 하기 위해 적절한 품질의 셀을 선택해야 한다. RRC 연결 상태에 있던 상기 단말이 RRC 아이들 상태에 진입하면, 상기 단말은 RRC 아이들 상태에서 머무를 셀을 선택해야 한다. 이와 같이, 상기 단말이 RRC 아이들 상태와 같은 서비스 대기 상태로 머물고 있기 위해서 어떤 조건을 만족하는 셀을 고르는 과정을 셀 선택(Cell Selection)이라고 한다. 중요한 점은, 상기 셀 선택은 상기 단말이 상기 RRC 아이들 상태로 머물러 있을 셀을 현재 결정하지 못한 상태에서 수행하는 것이므로, 가능한 신속하게 셀을 선택하는 것이 무엇보다 중요하다.

따라서 일정 기준 이상의 무선 신호 품질을 제공하는 셀이라면, 비록 이 셀이 단말에게 가장 좋은 무선 신호 품질을 제공하는 셀이 아니라고 하더라도, 단말의 셀 선택 과정에서 선택될 수 있다.

이제 3GPP TS 36.304 V8.5.0 (2009-03) "User Equipment (UE) procedures in idle mode (Release 8)"을 참조하여, 3GPP LTE에서 단말이 셀을 선택하는 방법 및 절차에 대하여 상술한다.

셀 선택 과정은 크게 두 가지로 나뉜다.

먼저 초기 셀 선택 과정으로, 이 과정에서는 상기 단말이 무선 채널에 대한 사전 정보가 없다. 따라서 상기 단말은 적절한 셀을 찾기 위해 모든 무선 채널을 검색한다. 각 채널에서 상기 단말은 가장 강한 셀을 찾는다. 이후, 상기 단말이 셀 선택 기준을 만족하는 적절한(suitable) 셀을 찾기만 하면 해당 셀을 선택한다.

다음으로 단말은 저장된 정보를 활용하거나, 셀에서 방송하고 있는 정보를 활용하여 셀을 선택할 수 있다. 따라서, 초기 셀 선택 과정에 비해 셀 선택이 신속할 수 있다. 단말이 셀 선택 기준을 만족하는 셀을 찾기만 하면 해당 셀을 선택한다. 만약 이 과정을 통해 셀 선택 기준을 만족하는 적절한 셀을 찾지 못하면, 단말은 초기 셀 선택 과정을 수행한다.

상기 단말이 일단 셀 선택 과정을 통해 어떤 셀을 선택한 이후, 단말의 이동성 또는 무선 환경의 변화 등으로 단말과 기지국간의 신호의 세기나 품질이 바뀔 수 있다. 따라서 만약 선택한 셀의 품질이 저하되는 경우, 단말은 더 좋은 품질을 제공하는 다른 셀을 선택할 수 있다. 이렇게 셀을 다시 선택하는 경우, 일반적으로 현재 선택된 셀보다 더 좋은 신호 품질을 제공하는 셀을 선택한다.

이런 과정을 셀 재선택(Cell Reselection)이라고 한다. 상기 셀 재선택 과정은, 무선 신호의 품질 관점에서, 일반적으로 단말에게 가장 좋은 품질을 제공하는 셀을 선택하는데 기본적인 목적이 있다.

무선 신호의 품질 관점 이외에, 네트워크는 주파수 별로 우선 순위를 결정하여 단말에게 알릴 수 있다. 이러한 우선 순위를 수신한 단말은, 셀 재선택 과정에서 이 우선 순위를 무선 신호 품질 기준보다 우선적으로 고려하게 된다.

위와 같이 무선 환경의 신호 특성에 따라 셀을 선택 또는 재선택하는 방법이 있으며, 셀 재선택시 재선택을 위한 셀을 선택하는데 있어서, 셀의 RAT와 주파수(frequency) 특성에 따라 다음과 같은 셀 재선택 방법이 있을 수 있다.

- 인트라-주파수(Intra-frequency) 셀 재선택: 단말이 캠핑(camp) 중인 셀과 같은 RAT과 같은 중심 주파수(center-frequency)를 가지는 셀을 재선택

- 인터-주파수(Inter-frequency) 셀 재선택: 단말이 캠핑 중인 셀과 같은 RAT과 다른 중심 주파수를 가지는 셀을 재선택

- 인터-RAT(Inter-RAT) 셀 재선택: 단말이 캠핑 중인 RAT와 다른 RAT을 사용하는 셀을 재선택

셀 재선택 과정의 원칙은 다음과 같다

첫째, 단말은 셀 재선택을 위하여 서빙 셀(serving cell) 및 이웃 셀(neighboring cell)의 품질을 측정한다.

둘째, 셀 재선택은 셀 재선택 기준에 기반하여 수행된다. 셀 재선택 기준은 서빙 셀 및 이웃 셀 측정에 관련하여 아래와 같은 특성을 가지고 있다.

인트라-주파수 셀 재선택은 기본적으로 랭킹(ranking)에 기반한다. 랭킹이라는 것은, 셀 재선택 평가를 위한 지표값을 정의하고, 이 지표값을 이용하여 셀들을 지표값의 크기 순으로 순서를 매기는 작업이다. 가장 좋은 지표를 가지는 셀을 흔히 best ranked cell이라고 부른다. 셀 지표값은 단말이 해당 셀에 대해 측정한 값을 기본으로, 필요에 따라 주파수 오프셋 또는 셀 오프셋을 적용한 값이다.

인터-주파수 셀 재선택은 네트워크에 의해 제공된 주파수 우선순위에 기반한다. 단말은 가장 높은 주파수 우선순위를 가진 주파수에 머무를(camp on) 수 있도록 시도한다. 네트워크는 브로드캐스트 시그널링(broadcast signaling)를 통해서 셀 내 단말들이 공통적으로 적용할 또는 주파수 우선순위를 제공하거나, 단말별 시그널링(dedicated signaling)을 통해 단말 별로 각각 주파수 별 우선순위를 제공할 수 있다. 브로드캐스트 시그널링을 통해 제공되는 셀 재선택 우선순위를 공용 우선순위(common priority)라고 할 수 있고, 단말별로 네트워크가 설정하는 셀 재선택 우선 순위를 전용 우선순위(dedicated priority)라고 할 수 있다. 단말은 전용 우선순위를 수신하면, 전용 우선순위와 관련된 유효 시간(validity time)를 함께 수신할 수 있다. 단말은 전용 우선순위를 수신하면 함께 수신한 유효 시간으로 설정된 유효성 타이머(validity timer)를 개시한다. 단말은 유효성 타이머가 동작하는 동안 RRC 아이들 모드에서 전용 우선순위를 적용한다. 유효성 타이머가 만료되면 단말은 전용 우선순위를 폐기하고, 다시 공용 우선순위를 적용한다.

인터-주파수 셀 재선택을 위해 네트워크는 단말에게 셀 재선택에 사용되는 파라미터(예를 들어 주파수별 오프셋(frequency-specific offset))를 주파수별로 제공할 수 있다.

인트라-주파수 셀 재선택 또는 인터-주파수 셀 재선택을 위해 네트워크는 단말에게 셀 재선택에 사용되는 이웃 셀 리스트(Neighboring Cell List, NCL)를 단말에게 제공할 수 있다. 이 NCL은 셀 재선택에 사용되는 셀 별 파라미터(예를 들어 셀 별 오프셋(cell-specific offset))를 포함한다

인트라-주파수 또는 인터-주파수 셀 재선택을 위해 네트워크는 단말에게 셀 재선택에 사용되는 셀 재선택 금지 리스트(black list)를 단말에게 제공할 수 있다. 금지 리스트에 포함된 셀에 대해 단말은 셀 재선택을 수행하지 않는다.

LTE(-A) 무선 통신 시스템에서, 특정(certain 또는 specific) 셀의 커버리지(coverage)에 다수의 단말(또는 사용자)이 존재하는 경우, 해당 셀의 부하(load) 측면에서 추가적인 단말의 접속이 제한될 수 있다.

즉, 해당 셀에서 서비스를 이용하는 기존의 단말(또는 기존의 서비스 이용자)에게 불편을 주지 않기 위해, 해당 셀에 대한 추가적인 단말의 새로운 접속 시도를 제한하는 접속 제한(또는 접속 금지)(access barring) 기법이 이용될 수 있다.

이 경우, 일반 단말은 0에서 9까지의 접속 클래스(access class)로 구별될 수 있다. 일반적으로 IMSI(International Mobile Subscriber Identity)의 가장 마지막 숫자에 따라 단말의 클래스가 분류될 수 있다.

기존의 3세대(3G) 무선 통신 시스템에서 클래스 별로 단말의 접속이 제한되어, 특정 클래스에 해당하는 모든 단말이 해당 셀에 접속을 시도할 수 없도록 하는 방식을 통해 셀의 부하가 조절(또는 제어)되었다.

이와 달리, LTE 무선 통신 시스템에서는 0에서 9까지의 클래스는 접속 제한에 관련이 없고, 단말에서 생성된 랜덤 값(random value)(예: 'rand')이 망(network)에서 설정된 제한 파라미터에 포함된 정보에 의해 지시되는 값(제한 팩터(barring factor)에 의해 지시되는 값 또는 제한 팩터의 값)보다 크거나 작은지의 여부에 따라 접속 시도 여부가 결정된다.

보다 구체적으로, 단말에서 생성된 랜덤 값이 상기 제한 팩터의 값보다 작은 경우, 해당 단말은 특정 셀에 대해 접속을 시도할 수 있다.

반면, 상기 랜덤 값이 상기 제한 팩터의 값보다 큰 경우, 해당 단말은 제한 시간(barring time) 동안 접속을 시도하지 않는다. 상기 제한 시간이 만료된 후, 단말은 해당 셀에 대한 랜덤 값을 다시 생성하여(또는 재생성하여) 상기 제한 팩터의 값과 비교하는 동작을 반복하게 된다.

도 10은 LTE 무선 통신 시스템에서 특정 셀에 접속(access)을 시도하기 위한 기존 단말의 동작 순서도를 나타낸다. 도 10은 단지 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위를 제한하는 것이 아니다.

도 10을 참고하면, 단말이 특정 LTE 밴드 상에서의 특정 셀을 검색하고(search) 선택한(select) 경우가 가정된다. 여기에서 상기 특정 셀은 정규 셀(suitable cell)을 포함할 수 있다.

S1005 단계에서, 단말은 상기 특정 셀의 기지국으로부터 시스템 정보를 수신할 수 있다. 여기에서, 상기 시스템 정보는 시스템 정보 블록 유형 2(SystemInfomationBlockType2, SIB2)를 통해 전송되는 정보를 포함할 수 있다.

이 경우, 단말은 상기 특정 셀과 관련된 접속 제한 설정(access barring configuration)에 대한 정보를 상기 시스템 정보를 통해 획득할 수 있다. 다시 말해, 단말은 상기 시스템 정보를 디코딩하여 상기 특정 셀에 대한 접속 제한 파라미터들을 획득할 수 있다. 여기에서, 상기 접속 제한 파라미터들은 설정된 접속 제한 팩터(ac-BarringFactor), 접속 제한 시간(ac-BarringTime) 등에 대한 정보를 포함할 수 있다.

예를 들어, 상기 접속 제한 팩터에 대한 정보(또는 상기 접속 제한 팩터에 의해 지시되는 값)는 p00, p05, p10, p15, p20, p25, p30, p40, p50, p60, p70, p75, p80, p85, p90, 및 p95 중에서 하나일 수 있다. 여기에서, p00는 0, p05는 0.05, p10은 0.1, ... p95는 0.95를 의미한다.

또한, 상기 접속 제한 시간에 대한 정보(또는 상기 접속 제한 시간에 의해 지시되는 값)는 s4, s8, s16, s32, s64, s128, s256 및 s512 중 하나일 수 있다. 여기에서, s는 초(second)를 의미한다. 보다 구체적으로 s32는 32초를 의미하고, s128은 128초를 의미한다.

단말이 특정 셀에 대한 시스템 정보를 수신한 후, S1010 단계에서, 단말은 상기 특정 셀에 캠프 온(camp-on)할 수 있다. 다시 말해, 단말은 상기 특정 셀에 대해 자동 대기할 수 있다. 예를 들어, 상기 특정 셀이 상기 특정 셀에 대해 캠프 온 상태에 있는 단말에 대해 접속을 허가한 경우, 해당 단말은 즉시 해당 셀에 접속할 수 있다.

이 경우, 단말은 상기 특정 셀에 캠프 온 하기 위하여 S1005 단계에서 수신된 시스템 정보를 이용할 수 있다.

단말이 특정 셀에 캠프 온 한 후, S1015 단계에서, 단말은 접속 제한 알고리즘에 이용될 랜덤 값을 생성할 수 있다. 여기에서, 상기 랜덤 값은 0에서 1까지 범위(range)내에서 정규적으로 분포된 값들로부터 도출될 수 있다.

또한, 이 경우, 상기 랜덤 값은 접속 제한에 대한 확률(probability)을 나타내는 값일 수 있다.

단말이 랜덤 값을 생성한 후, S1020 단계에서, 단말은 생성된 랜덤 값과 S1005 단계에서 획득된 상기 특정 셀에 대한 접속 제한 팩터의 값을 비교할 수 있다.

단말이 상기 랜덤 값이 상기 접속 제한 팩터의 값보다 작다고 판단한 경우, S1025 단계에서, 단말은 상기 특정 셀(또는 현재의 정규 셀)에 접속을 시도할 수 있다. 이에 따라, 단말은 상기 특정 셀의 기지국으로 무선 자원 제어 연결(Radio Resource Control(RRC) connection)을 요청하는 메시지를 전송할 수 있다.

상기 요청 메시지에 따라 단말과 상기 기지국 간의 RRC 연결이 설립(establish)되면, 단말은 해당 셀에서 무선 통신 서비스를 제공받을 수 있다.

반면, 단말이 상기 상기 랜덤 값이 상기 접속 제한 팩터의 값보다 작다고 판단하지 않은 경우, S1030 단계에서, 단말은 상기 특정 셀에 대한 접속이 제한되고, S1005 단계에서 획득된 접속 제한 시간 정보에 기반하여 설정되는 타이머를 구동할 수 있다.

이 경우, 단말은 상기 타이머가 구동되는 동안 상기 특정 셀에 대한 접속을 보류하고 대기해야 한다. 이후, 상기 타이머가 만료되면(expired), 단말은 다시 랜덤 값을 생성하여 S1015 단계, S1020 단계의 동작을 다시 수행할 수 있다.

여기에서, 상기 타이머는 상기 접속 제한 시간(예: ac-BarringTime)에 의해 지시되는 값으로 설정될 수 있거나, 상기 접속 제한 시간에 의해 지시되는 값을 이용하여 설정될 수도 있다. 예를 들어, 상기 타이머는 단말이 타이머 설정을 위해 생성하는 랜덤 값(0에서 1까지 정규적으로 분포된 값들 중 하나)과 상기 접속 제한 시간에 의해 지시되는 값을 이용하여 설정될 수 있다.

또는, 상기 타이머는 기지국 등 망에서 랜덤으로 설정된 값에 따라 설정될 수도 있다.

단말이 도 10에 나타난 것과 같이 동작하는 경우, 단말은 특정 셀에서 장시간 LTE 무선 통신 서비스를 제공받지 못하는 경우가 발생할 수 있다. 보다 구체적으로, 단말에 의해 생성된 랜덤 값이 특정 셀에 대한 접속 제한 팩터의 값보다 큰 경우, 단말은 일정 시간을 기다린 후(또는 특정 타이머가 만료된 후), 랜덤 값을 생성하여 동일한 절차를 다시 수행해야 한다.

따라서, 이하 본 발명에서, 망에서 설정된 제한 파라미터의 값이 작아서 단말의 접속 시도가 엄격하게 제한되는 경우, 바로 일정 시간을 기다리는 것이 아닌, 단말이 다른 LTE 밴드(band) 또는 다른 RAT(Radio Access Technology)으로 천이하여 접속을 시도하는 방법을 제안한다.

이하 설명되는 방법을 통해, 셀의 효용성(utility)(또는 사용성)이 높아질(또는 향상될) 수 있다.

도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 LTE 무선 통신 시스템에서 특정 셀에 접속을 시도하기 위한 단말의 동작 순서도를 나타낸다. 도 11은 단지 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위를 제한하는 것이 아니다.

도 11을 참고하면, 단말이 특정 LTE 밴드 상에서 특정 셀을 검색하고 선택한 경우가 가정된다. 여기에서, 상기 특정 셀은 정규 셀(suitable cell)을 포함할 수 있다.

S1105 단계에서, 단말은 상기 특정 셀의 기지국으로부터 시스템 정보(system information)을 수신할 수 있다. 여기에서, 상기 시스템 정보는 SIB2를 포함할 수 있다.

이 경우, 단말은, 상기 시스템 정보를 디코딩하여, 상기 특정 셀에 대해 설정된 접속 제한 설정(access barring config)을 획득할 수 있다. 예를 들어, 단말은 SIB2를 디코딩하여 접속 제한 팩터(barring factor)를 설정할 수 있다.

S1105 단계에서의 단말의 동작은 앞서 설명된 도 10의 S1005 단계에서의 단말의 동작과 유사하므로, 구체적인 설명은 생략된다.

단말이 시스템 정보를 수신한 후, S1110 단계에서, 단말은 밴드 천이와 관련된 카운터(또는 밴드 천이 카운터)의 값을 0으로 설정한다. 여기에서, 밴드 천이와 관련된 카운터의 값은 단말의 밴드 천이 횟수를 의미할 수 있다. 예를 들어, 상기 밴드 천이와 관련된 카운터는 'Co_BandSel'로 표현될 수도 있다.

단말이 밴드 천이 카운터를 0으로 설정한 후, S1115 단계에서, 단말은 상기 특정 셀에 캠프 온 할 수 있다. S1115 단계에서의 단말의 동작은 앞서 설명된 도 10의 S1010 단계에서의 단말의 동작과 유사하므로, 구체적인 설명은 생략된다.

단말이 상기 특정 셀에 캠프 온 한 후, S1120 단계에서 단말은 랜덤 값을 생성할 수 있다. 여기에서, 상기 랜덤 값은 0에서 1까지 범위 내에서 정규적으로 분포된(uniformly distributed) 값들로부터 도출될 수 있다.

단말이 랜덤 값을 생성한 후, S1125 단계에서, 단말은 생성된 랜던 값과 S1105 단계에서 디코딩을 통해 획득된 상기 특정 셀에 대한 접속 제한 팩터의 값을 비교할 수 있다.

단말이 상기 랜덤 값이 상기 접속 제한 팩터의 값보다 작다고 판단한 경우, S1130 단계에서, 단말은 밴드 천이 카운터를 0으로 설정할 수 있다. 여기에서, 밴드 천이 카운터의 값이 이미 0으로 설정되어 있는 경우, 단말은 상기 카운터 값을 유지할 수 있다.

단말이 밴드 천이 카운터의 값을 0으로 설정한 후, S1135 단계에서, 단말은 상기 특정 셀에 접속을 시도할 수 있다. S1135 단계에서의 단말의 동작은 앞서 설명된 도 10의 S1025 단계에서의 단말의 동작과 유사하므로, 구체적인 설명은 생략된다.

반면, 단말이 상기 랜덤 값이 상기 접속 제한 팩터의 값보다 작지 않다고 판단한 경우, S1140 단계에서, 단말은 상기 랜덤 값과 단말에서 설정된 제한 임계 값을 비교할 수 있다.

여기에서, 제한 임계 값은 단말이 의무적으로 일정 시간을 대기하지 않고 상기 단말이 지원하는 다른 LTE 밴드 또는 다른 RAT으로 천이할 수 있는 기회를 제공하기 위해 설정되는 값을 의미한다. 상기 제한 임계 값은 '접속 제한 임계 값', 'TH_Barring' 등으로 지칭될 수 있다.

예를 들어, 단말은 S1105 단계에서 디코딩하여 획득한 접속 제한 팩터의 값에 기반하여 상기 제한 임계 값을 설정할 수 있다. 보다 구체적으로, 단말은 기지국으로부터 수신된 ac_BarringFactor의 값이 p70 이상인 경우, 상기 제한 임계 값을 0.8로 설정하고, ac_BarringFactor의 값이 p50 이상이고 p70 미만인 경우, 상기 제한 임계 값을 ac_BarringFactor + 0.2로 설정하고, ac_BarringFactor의 값이 p50 미만인 경우, 상기 제한 임계 값을 ac_BarringFactor + 0.3으로 설정할 수 있다.

다른 예를 들어, 단말은 제공받고자 하는 서비스의 특성에 따라 상기 제한 임계 값을 설정할 수 있다. 보다 구체적으로, 긴급한 서비스(예: 안전(safety) 관련 서비스, 재난 관련 서비스 등)의 경우, 단말은 상기 제한 임계 값을 큰 값(예: 0.8)으로 설정할 수 있다.

단말이 상기 랜덤 값이 상기 제한 임계 값보다 작지 않다고 판단한 경우, S1145 단계에서, 단말은 상기 특정 셀에 대한 접속이 제한되고, S1105 단계에서 디코딩하여 획득된 접속 제한 시간 정보에 기반하여 설정되는 타이머를 구동할 수 있다.

이 경우, 단말은 상기 타이머가 구동되는 동안 상기 특정 셀에 대한 접속을 보류하고 대기해야 한다. 이후, 상기 타이머가 만료되면, 단말은 다시 S1120 단계의 동작을 수행하고, 이후 절차들을 다시 수행할 수 있다. S1145 단계에서의 타이머는 도 10의 S1030 단계에서 설명된 타이머와 유사할 수 있다.

또한, 일반적으로 단말은 부하 균형(load balancing) 및/또는 해당 셀의 내부 최적화(optimization) 등에 의해 특정 셀로의 접속이 제한될 수 있으므로, 타이머가 만료된 후라도 해당 서비스를 제공 받을 수 있다는 보장은 없다. 즉, 단말이 일정 시간 동안 대기하더라도, 상기 특정 셀에 대한 접속 제한이 빠른 시간 내에 해제되지 않을 수 있다.

반면, 단말이 상기 랜덤 값이 상기 제한 임계 값보다 작다고 판단한 경우, S1150 단계에서, 단말은 밴드 천이 카운터의 값을 1만큼 증가시킬 수 있다. 여기에서, 밴드 천이 카운터의 값이 1만큼 증가하는 것은 단말의 밴드 천이 횟수가 1회임을 의미할 수 있다.

단말이 밴드 천이 카운터의 값을 1만큼 증가시킨 후, S1155 단계에서, 단말은 밴드 천이 카운터의 값과 단말의 지원 밴드 수를 비교할 수 있다.

여기에서, 상기 단말의 지원 밴드 수는 단말이 지원 가능한 밴드(또는 무선 주파수 밴드(radio frequency band))의 수를 의미할 수 있다. 예를 들어, 상기 단말의 지원 밴드 수는 단말이 기지국으로 전송하는 '단말의 지원 가능 밴드를 나타내는 'NumSupportedBand'에 의해 지시되는 밴드의 수'를 의미할 수 있다. 보다 구체적으로, LTE에서 단말이 지원할 수 있는 밴드의 수가 3개인 경우, 상기 단말의 지원 밴드 수는 3이 된다.

단말이 상기 밴드 천이 카운터의 값이 상기 단말의 지원 밴드 수보다 작다고 판단한 경우, S1160 단계에서, 단말은 다른 밴드의 셀로 천이할(transit) 수 있다.

이 경우, 단말은 상기 비교를 통해 다른 밴드로 천이가 가능한 것으로 판단하여, 다른 밴드(LTE 밴드)에서 셀 검색(cell search) 및 셀 선택(cell select) 동작을 수행할 수 있다. 여기에서 선택된 셀은 다른 밴드에서의 상기 단말에 대한 정규 셀(suitable cell)을 포함할 수 있다.

또는, 천이한 밴드가 단말의 데이터베이스(database, DB)에 저장된 밴드인 경우, 단말은 셀 검색(cell search)절차를 생략하고, 바로 셀 측정(또는 셀 선택)을 수행할 수도 있다.

단말이 다른 밴드의 셀로 천이한 후, 단말은 천이한 셀에 캠프 온 할 수 있다. 다시 말해, 단말은 S1115 단계의 동작부터 이후의 절차들을 다시(또는 반복하여) 수행할 수 있다.

이 때, 단말이 다른 밴드로 천이하기 위해 소요되는 시간(또는 밴드 천이 시간)은 S1145 단계에서의 타이머의 구동 시간(또는 Tbarring 시간)보다 짧을 수 있다. 이는, 단말이 현재의 셀에 대한 SIB(또는 S1105 단계에서 수신되는 시스템 정보)를 통하여 다른 밴드의 셀 정보를 가지고 있으며, 단말 내에 저장된 DB를 통해 다른 밴드의 셀을 특정할 수 있기 때문이다.

따라서, 단말이 타이머의 구동 시간 이후에 현재 셀에 다시 접속이 가능하더라도, 단말이 다른 밴드로 천이하여 서비스를 제공받는 시간이 더 짧을 수 있다.

또한, 단말의 DB에 다른 밴드의 셀 정보가 존재하지 않더라도 단말이 셀을 검색(또는 탐색)하는 시간은 매우 짧기 때문에, 단말이 타이머의 구동 시간 이후에 서비스 받는 것보다 다른 밴드로 천이하는 것이 셀의 이용성 측면에서 보다 효율적일 수 있다.

반면, 단말이 상기 밴드 천이 카운터의 값이 상기 단말의 지원 밴드 수보다 작지 않다고 판단한 경우, S1165 단계에서, 단말은 다른 RAT(예: 3G 무선 통신 시스템)의 셀로 천이할 수 있다. 다시 말해, 단말은 다른 RAT에서 셀 검색(cell search) 및 셀 선택(cell select) 동작을 수행할 수 있다. 여기에서 선택된 셀은 다른 RAT에서의 상기 단말에 대한 정규 셀(suitable cell)을 포함할 수 있다.

즉, 단말이 다른 LTE 밴드로 천이를 시도하였으나 해당 지역에서 적합한 셀(또는 정규 셀)을 탐색하지 못한 경우, 단말은 3G 또는 2G 무선 통신 시스템으로 천이하여 서비스를 제공받을 수 있다.

또한, 본 발명의 다양한 실시 예들에서, 단말이 다른 LTE 밴드 또는 다른 RAT(2G, 3G 등)으로 천이되는 경우, 사업자의 LTE 밴드 우선 순위에 따라 다시 해당 밴드(천이되기 전의 밴드)로 천이될 수 있다.

예를 들어, 단말이 RRC 연결된 모드(RRC connected mode)인 경우, eNB의 하드 핸드오버(hard handover)를 통하여 사업자가 원하는 LTE 밴드의 셀로 단말이 천이될 수 있다.

다른 예를 들어, 단말이 RRC 유휴 모드(RRC idle mode)인 경우, SIB에 포함된 셀 재선택 우선 순위(cell reselection priority)에 따라 사업자가 원하는 LTE 밴드로 단말이 천이될 수도 있다.

또한, 단말이 다른 RAT의 셀로 천이된 경우에도, 단말은 기존의 LTE 밴드들에 대한 셀 측정을 수행할 수 있다. 이에 따라, 단말은 천이된 다른 RAT의 셀에서 LTE 밴드의 셀로 신속하게 천이될 수 있다.

또한, 본 발명의 다양한 실시 예들에서, 단말은 S1140 단계에서 상기 제한 임계 값을 랜덤 값 대신, 수신된 시스템 정보를 디코딩하여 획득한 상기 접속 제한 팩터(barring factor)와 비교할 수도 있다.

이 경우, 단말은 접속 제한에 걸렸다고 하여 모두 다른 LTE 밴드로 천이하는 것이 아닌 상기 접속 제한 팩터의 값이 상기 제한 임계 값보다 작다고 판단되는 경우에만 다른 LTE 밴드로 천이(S1160 단계로 진행)할 수 있다. 이는, 예를 들어, 접속 제한 팩터의 값이 0.9인 경우, 단말이 처음에 생성된 랜덤 값보다 큰 랜덤 값을 생성하더라도 0.9보다 작아서 접속이 제한될 확률이 높기 때문이다.

즉, 단말이 생성된 랜덤 값(random value)이 접속 제한 팩터의 값보다 크고, 상기 접속 제한 팩터의 값이 단말에서 설정된 제한 임계 값(TH_Barring)보다 작다고 판단한 경우, 단말은 접속 제한 타이머를 구동하지 않고 다른 LTE 밴드(S1160 단계) 또는 다른 RAT(S1165 단계)으로 천이할 수 있다.

도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 접속 제한(access barring) 절차를 수행하는 단말의 동작 순서도를 나타낸다. 도 12는 단지 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위를 제한하는 것이 아니다.

도 12를 참고하면, 단말이 특정 (LTE) 밴드 상에서 특정 셀을 검색하고 선택한 경우가 가정된다. 여기에서, 상기 특정 셀은 정규 셀(suitable cell)을 포함할 수 있다.

S1205 단계에서, 단말은 상기 특정 셀의 기지국으로부터 접속 제한에 이용되는 파라미터를 포함하는 시스템 정보를 수신할 수 있다. 여기에서, 상기 접속 제한에 이용되는 파라미터는 앞서 설명된 접속 제한 팩터를 포함(또는 의미)할 수 있다.

또한, 기지국으로부터 수신되는 시스템 정보는 SIB2를 의미할 수 있다.

S1205 단계에서의 단말의 동작은 앞서 설명된 도 11의 S1105 단계에서의 단말의 동작과 유사할 수 있다.

단말이 시스템 정보를 수신한 후, S1210 단계에서, 단말은 랜덤 값을 생성할 수 있다. 이 경우, 단말은 특정 범위(예: 0에서 1까지의 범위) 내에서 랜덤 값을 생성(또는 도출(draw))할 수 있다.

S1210 단계에서의 단말의 동작은 앞서 설명된 도 11의 S1120 단계에서의 단말의 동작과 유사할 수 있다.

단말이 랜덤 값을 생성한 후, S1215 단계에서, 단말은 상기 생성된 랜덤 값과 상기 파라미터에 의해 지시되는 값을 비교할 수 있다. 예를 들어, 단말은 상기 생성된 랜덤 값이 상기 파라미터에 의해 지시되는 값보다 작은지 여부를 판단할(determine) 수 있다.

S1215 단계에서의 단말의 동작은 앞서 설명된 도 11의 S1125 단계에서의 단말의 동작과 유사할 수 있다.

이 때, 상기 생성된 랜덤 값이 상기 파라미터에 의해 지시되는 값보다 작은 경우, S1220 단계에서, 단말은 상기 기지국과의 연결을 요청하는 메시지를 상기 기지국으로 전송할 수 있다.

여기에서, 상기 기지국과의 연결을 요청하는 메시지는 RRC 연결 요청 메시지일 수 있다. 다시 말해, 단말은 상기 요청 메시지를 전송하여 상기 특정 셀에 접속을 시도할 수 있다.

이 경우, S1220 단계에서의 단말의 동작은 앞서 설명된 도 11의 S1135 단계에서의 단말의 동작과 유사할 수 있다.

반면, 상기 랜덤 값이 상기 파라미터에 의해 지시되는 값보다 크거나 같은 경우, S1225 단계에서, 단말은 상기 랜덤 값이 단말에 의해 설정된 임계 값보다 작은지 여부를 판단할 수 있다. 여기에서, 상기 임계 값은 접속 제한과 관련하여 단말에 의해 설정될 수 있다.

이 경우, 상기 임계 값은 앞서 설명된 제한 임계 값(TH_Barring)과 유사하다.

또한, S1225 단계에서의 단말의 동작은 앞서 설명된 도 11의 S1140 단계에서의 단말의 동작과 유사할 수 있다.

이 때, 단말이 상기 랜덤 값이 상기 임계 값보다 작다고 판단한 경우, S1230 단계에서, 단말은 다른 무선 주파수 밴드의 셀 또는 다른 RAT의 셀 중 하나에 대한 셀 선택(cell search) 절차를 수행할 수 있다. 여기에서, 셀 선택 절차는 단말이 다른 밴드의 셀 또는 다른 RAT의 셀로 천이함에 따라 수행되는 절차를 의미할 수 있다.

다시 말해, S1230 단계에서의 단말의 동작은 앞서 설명된 S1160 단계 또는 S1165 단계에서의 단말의 동작과 유사할 수 있다.

또한, 본 발명의 다양한 실시 예들에서, 상기 랜덤 값이 상기 임계 값보다 크거나 같은 경우, 단말은 상기 접속 제한과 관련된 타이머를 구동할 수 있다. 이 경우, 단말은 앞서 설명된 도 11의 S1145 단계에서의 동작을 수행할 수 있다.

또한, 본 발명의 다양한 실시 예들에서, 단말은 무선 주파수 밴드를 천이한 횟수를 나타내는 카운터를 0으로 설정하고, 상기 랜덤 값이 상기 임계 값보다 작은 경우, 상기 카운터의 값을 1만큼 증가시킬 수 있다. 여기에서, 상기 카운터는 앞서 설명된 밴드 천이 카운터와 유사할 수 있다.

이 경우, 단말은 앞서 설명된 도 11에서의 밴드 천이 카운터와 관련된 동작들을 수행할 수 있다.

또한, 단말은 상기 랜덤 값이 상기 파라미터에 의해 지시되는 값보다 작은 경우, 상기 카운터의 값을 0으로 설정할 수도 있다. 이 때, 상기 카운터의 값이 상기 단말이 지원하는 밴드의 수보다 작은 경우, 단말은 다른 무선 주파수 밴드의 셀에 대한 셀 선택 절차를 수행할 수 있다. 이와 달리, 상기 카운터의 값이 상기 단말이 지원하는 밴드의 수보다 크거나 같은 경우, 단말은 다른 RAT의 셀에 대한 셀 선택 절차를 수행할 수 있다.

또한, 단말이 다른 무선 주파수 밴드의 특정 셀에 대한 셀 선택 절차를 수행한 경우, 단말은 상기 특정 셀에 캠프 온 하고, 상기 특정 셀에 대한 접속 제한과 관련된 랜덤 값을 생성할 수 있다. 이에 따라, 단말은 상기 특정 셀에서 상술한 접속 제한 절차에 나타난 동작들을 반복하여 수행할 수 있다.

본 발명이 적용될 수 있는 장치 일반

도 13은 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 통신 장치의 블록 구성도를 예시한다.

도 13을 참조하면, 무선 통신 시스템은 네트워크 노드(1310)와 다수의 단말(UE)(1320)을 포함한다.

네트워크 노드(1310)는 프로세서(processor, 1311), 메모리(memory, 1312) 및 통신 모듈(communication module, 1313)을 포함한다. 프로세서(1311)는 앞서 도 1 내지 도 12에서 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 유/무선 인터페이스 프로토콜의 계층들은 프로세서(1311)에 의해 구현될 수 있다. 메모리(1312)는 프로세서(1311)와 연결되어, 프로세서(1311)를 구동하기 위한 다양한 정보를 저장한다. 통신 모듈(1313)은 프로세서(1311)와 연결되어, 유/무선 신호를 송신 및/또는 수신한다. 특히, 네트워크 노드(1310)가 기지국인 경우, 통신 모듈(1313)은 무선 신호를 송/수신하기 위한 RF부(radio frequency unit)을 포함할 수 있다.

단말(1320)은 프로세서(1321), 메모리(1322) 및 통신 모듈(또는 RF부)(1323)을 포함한다. 프로세서(1321)는 앞서 도 1 내지 도 12에서 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 무선 인터페이스 프로토콜의 계층들은 프로세서(1321)에 의해 구현될 수 있다. 메모리(1322)는 프로세서(1321)와 연결되어, 프로세서(1321)를 구동하기 위한 다양한 정보를 저장한다. 통신 모듈(1323)는 프로세서(1321)와 연결되어, 무선 신호를 송신 및/또는 수신한다.

메모리(1312, 1322)는 프로세서(1311, 1321) 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 프로세서(1311, 1321)와 연결될 수 있다. 또한, 네트워크 노드(1310)(기지국인 경우) 및/또는 단말(1320)은 한 개의 안테나(single antenna) 또는 다중 안테나(multiple antenna)를 가질 수 있다.

이상에서 설명된 실시 예들은 본 발명의 구성요소들과 특징들이 소정 형태로 결합된 것들이다. 각 구성요소 또는 특징은 별도의 명시적 언급이 없는 한 선택적인 것으로 고려되어야 한다. 각 구성요소 또는 특징은 다른 구성요소나 특징과 결합되지 않은 형태로 실시될 수 있다. 또한, 일부 구성요소들 및/또는 특징들을 결합하여 본 발명의 실시 예를 구성하는 것도 가능하다. 본 발명의 실시 예들에서 설명되는 동작들의 순서는 변경될 수 있다. 어느 실시예의 일부 구성이나 특징은 다른 실시 예에 포함될 수 있고, 또는 다른 실시 예의 대응하는 구성 또는 특징과 교체될 수 있다. 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시 예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함시킬 수 있음은 자명하다.

본 발명에 따른 실시 예는 다양한 수단, 예를 들어, 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다. 하드웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시 예는 하나 또는 그 이상의 ASICs(application specific integrated circuits), DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 프로세서, 콘트롤러, 마이크로 콘트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.

펌웨어나 소프트웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시 예는 이상에서 설명된 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차, 함수 등의 형태로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 메모리에 저장되어 프로세서에 의해 구동될 수 있다. 상기 메모리는 상기 프로세서 내부 또는 외부에 위치하여, 이미 공지된 다양한 수단에 의해 상기 프로세서와 데이터를 주고 받을 수 있다.

본 발명은 본 발명의 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 따라서, 상술한 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 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.

본 발명의 무선 통신 시스템에서 단말이 접속 제한 절차를 수행하는 방안은 3GPP LTE/LTE-A 시스템에 적용되는 예를 중심으로 설명하였으나, 3GPP LTE/LTE-A 시스템 이외에도 다양한 무선 통신 시스템에 적용하는 것이 가능하다.

Claims (10)

1. 무선 통신 시스템에서 접속 제한(access barring) 절차를 수행하는 단말의 동작 방법에 있어서,
   기지국으로부터 접속 제한에 이용되는 파라미터(parameter)를 포함하는 시스템 정보(system information)를 수신하는 과정과,
   특정 범위 내에서 랜덤 값(random value)을 생성하는 과정과,
   상기 생성된 랜덤 값이 상기 파라미터에 의해 지시되는 값보다 작은지 여부를 판단하는 과정과,
   상기 생성된 랜덤 값이 상기 파라미터에 의해 지시되는 값보다 작은 경우, 상기 기지국과의 연결을 요청하는 메시지를 상기 기지국으로 전송하는 과정과,
   상기 생성된 랜덤 값이 상기 파라미터에 의해 지시되는 값보다 크거나 같은 경우, 상기 랜덤 값이 상기 접속 제한과 관련하여 상기 단말에 의해 설정된 임계 값(threshold value)보다 작은지 여부를 판단하는 과정과,
   상기 랜덤 값이 상기 임계 값보다 작은 경우, 상기 단말이 무선 주파수 밴드(radio frequency band)를 천이한 횟수를 나타내는 카운터의 값을 1만큼 증가시키는 과정과,
   상기 증가된 카운터의 값이 상기 단말이 지원하는 무선 주파수 밴드의 수보다 작은 경우, 다른 무선 주파수 밴드의 셀에 대한 셀 선택(cell selection) 절차를 수행하는 과정과,
   상기 증가된 카운터의 값이 상기 단말이 지원하는 무선 주파수 밴드의 수보다 크거나 같은 경우, 다른 RAT(Radio Access Technology)의 셀에 대한 셀 선택 절차를 수행하는 과정을 포함하는 방법.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 랜덤 값이 상기 임계 값보다 크거나 같은 경우, 상기 접속 제한과 관련된 타이머를 구동하는 과정을 더 포함하는 방법.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 카운터를 0으로 설정하는 과정을 더 포함하는 방법.
4. 제 3항에 있어서,
   상기 랜덤 값이 상기 파라미터에 의해 지시되는 값보다 작은 경우, 상기 카운터의 값을 0으로 설정하는 과정을 더 포함하는 방법.
5. 삭제
6. 제 1항에 있어서,
   상기 다른 무선 주파수 밴드의 셀에 대한 셀 선택 절차에 따라 특정 셀이 선택된 경우, 상기 특정 셀에 캠프 온(camp on)하는 과정과,
   상기 특정 셀에 대한 접속 제한과 관련된 랜덤 값을 생성하는 과정을 더 포함하는 방법.
7. 제 1항에 있어서,
   상기 임계 값은, 상기 파라미터에 의해 지시되는 값을 이용하여 설정되는 방법.
8. 제 2항에 있어서,
   상기 타이머는, 상기 시스템 정보에 포함된 상기 접속 제한과 관련된 제한 시간 파라미터에 의해 지시되는 값과 상기 타이머의 설정을 위해 특정 범위 내에서 생성된 다른 랜덤 값에 기반하여 설정되는 방법.
9. 제 1항에 있어서,
   상기 시스템 정보는, 시스템 정보 블록 유형 2 (SystemInformationBlockType2, SIB2)를 포함하는 방법.
10. 무선 통신 시스템에서 접속 제한(access barring) 절차를 수행하는 단말에 있어서,
    무선 신호를 송수신하기 위한 송수신부와,
    상기 송수신부와 기능적으로 연결되어 있는 프로세서를 포함하고,
    상기 프로세서는,
    기지국으로부터 접속 제한에 이용되는 파라미터(parameter)를 포함하는 시스템 정보(system information)를 수신하고,
    특정 범위 내에서 랜덤 값(random value)을 생성하고,
    상기 생성된 랜덤 값이 상기 파라미터에 의해 지시되는 값보다 작은지 여부를 판단하고,
    상기 생성된 랜덤 값이 상기 파라미터에 의해 지시되는 값보다 작은 경우, 상기 기지국과의 연결을 요청하는 메시지를 상기 기지국으로 전송하고,
    상기 생성된 랜덤 값이 상기 파라미터에 의해 지시되는 값보다 크거나 같은 경우, 상기 랜덤 값이 상기 접속 제한과 관련하여 상기 단말에 의해 설정된 임계 값(threshold value)보다 작은지 여부를 판단하고,
    상기 랜덤 값이 상기 임계 값보다 작은 경우, 상기 단말이 무선 주파수 밴드(radio frequency band)를 천이한 횟수를 나타내는 카운터의 값을 1만큼 증가시키고,
    상기 증가된 카운터의 값이 상기 단말이 지원하는 무선 주파수 밴드의 수보다 작은 경우, 다른 무선 주파수 밴드의 셀에 대한 셀 선택(cell selection) 절차를 수행하고,
    상기 증가된 카운터의 값이 상기 단말이 지원하는 무선 주파수 밴드의 수보다 크거나 같은 경우, 다른 RAT(Radio Access Technology)의 셀에 대한 셀 선택 절차를 수행하도록 제어하는 단말.

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