KR101892717B1 - 무선 통신 시스템에서 상향링크 데이터 전송 방법 및 이를 위한 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에서는 무선 통신 시스템에서 상향링크 데이터 전송 방법 및 이를 위한 장치가 개시된다. 구체적으로, 무선 통신 시스템에서 상향링크 데이터 전송을 위한 방법에 있어서, 단말이 스케줄링 요청(scheduling request)을 기지국에 전송하는 단계 및 상기 단말이 상기 기지국의 상향링크 승인(uplink grant) 없이 상향링크 데이터를 전송할 수 있는 경쟁 기반 PUSCH(physical uplink shared channel) 자원 블록을 통해 상향링크 데이터를 전송하는 단계를 포함하고, 상기 SR과 상기 경쟁 기반 PUSCH 자원 블록은 동일한 서브프레임에서 전송될 수 있다.

Description

무선 통신 시스템에서 상향링크 데이터 전송 방법 및 이를 위한 장치{METHOD AND APPRATUS FOR TRANSMITTING UPLINK DATA IN A WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}

본 발명은 무선 통신 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게 단말이 상향링크 데이터를 기지국에 전송하기 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 부족현상이 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.

이동 통신 시스템에서는 자원 활용을 최대화하기 위하여 기지국 스케줄링 기반의 자원 할당 과정을 통해 데이터를 송수신하는 방법을 이용한다. 다만, 이는 단말의 상향링크 데이터 전송의 레이턴시(latency)를 증가시키는 원인이 된다.

본 발명의 목적은 상술한 문제점을 해결하기 위하여, 무선 통신 시스템에서 단말의 레이턴시(latency)를 최소화하기 위한 경쟁 기반의 무선 자원 영역을 정의하는 것을 제안한다.

또한, 본 발명의 목적은 단말이 전송하고자 하는 상향링크 데이터가 지연에 민감한 응용으로부터 발생하거나 간헐적으로 작은 사이즈의 데이터를 전송하는 경우, 단말의 상향링크 데이터 전송을 빠르게 수행하도록 하기 위한 방법을 제안한다.

또한, 본 발명의 목적은 지연에 민감한 응용으로부터 발생하거나 간헐적으로 작은 사이즈의 상향링크 데이터를 신속하게 전송하기 위하여 스케줄링 요청 시그널을 정의하는 것을 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 양상은, 무선 통신 시스템에서 상향링크 데이터 전송을 위한 방법에 있어서, 단말이 스케줄링 요청(scheduling request)을 기지국에 전송하는 단계 및 상기 단말이 상기 기지국의 상향링크 승인(uplink grant) 없이 상향링크 데이터를 전송할 수 있는 경쟁기반 PUSCH(physical uplink shared channel) 자원 블록을 통해 상향링크 데이터를 전송하는 단계를 포함하고, 상기 SR과 상기 경쟁 기반 PUSCH 자원 블록은 동일한 서브프레임에서 전송될 수 있다.

본 발명의 다른 일 양상은, 무선 통신 시스템에서 상향링크 데이터 전송을 위한 단말에 있어서, 무선 신호를 송수신하기 위한 RF(Radio Frequency) 유닛 및 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는 스케줄링 요청(scheduling request)을 기지국에 전송하고, 상기 기지국의 상향링크 승인(uplink grant) 없이 상향링크 데이터를 전송할 수 있는 경쟁기반 PUSCH(physical uplink shared channel) 자원 블록을 통해 상향링크 데이터를 전송하도록 구성되고, 상기 SR과 상기 경쟁 기반 PUSCH 자원 블록은 동일한 서브프레임에서 전송될 수 있다.

바람직하게, 상기 경쟁 기반 PUSCH 자원 블록은 상기 스케줄링 요청이 전송되는 PUCCH(physical uplink control channel) 자원 인덱스를 기반으로 결정될 수 있다.

바람직하게, 상기 스케줄링 요청은 상기 경쟁 기반 PUSCH 자원 블록을 통해 상기 상향링크 데이터가 전송되는지 여부를 지시하거나 또는 상기 상향링크 데이터에 대한 특성을 지시하기 위한 정보를 포함할 수 있다.

바람직하게, 상기 기지국에 의해 상기 상향링크 데이터가 성공적으로 수신된 경우, 상기 단말이 상기 기지국으로부터 HARQ(hybrid automatic repeat request) 또는 ARQ(automatic repeat request) ACK(acknowledge) 정보를 수신할 수 있다.

바람직하게, 상기 기지국에 의해 상기 상향링크 데이터가 성공적으로 수신되지 않은 경우, 상기 단말이 상기 기지국으로부터 상기 상향링크 데이터의 재전송을 위한 상향링크 승인(uplink grant)를 수신할 수 있다.

바람직하게, 상기 기지국에 의해 상기 상향링크 데이터가 성공적으로 수신된 경우, 상기 단말이 상기 상향링크 데이터의 다음 상향링크 데이터의 전송 및 버퍼 상태 보고(buffer state report)를 위한 상향링크 승인(uplink grant)을 수신할 수 있다.

바람직하게, 상기 기지국에 의해 상기 상향링크 데이터가 성공적으로 수신된 경우, 상기 단말이 상기 기지국으로부터 HARQ(hybrid automatic repeat request) 또는 ARQ(automatic repeat request) ACK(acknowledge) 정보를 수신할 수 있다.

바람직하게, 상기 기지국에 의해 상기 상향링크 데이터가 성공적으로 수신되지 않은 경우, 상기 단말이 상기 상향링크 데이터의 재전송 및 버퍼 상태 보고(buffer state report)를 위한 상향링크 승인(uplink grant)을 수신할 수 있다.

바람직하게, 상기 상향링크 데이터의 재전송 및 버퍼 상태 보고(buffer state report)를 위한 상향링크 승인(uplink grant)은 상기 상향링크 데이터의 재전송을 지시하기 위한 재전송 지시자를 포함할 수 있다.

바람직하게, 상기 기지국에 의해 상기 상향링크 데이터가 성공적으로 수신되지 않은 경우, 상기 단말이 상기 기지국으로부터 HARQ(hybrid automatic repeat request) 또는 ARQ(automatic repeat request) NACK(non-acknowledge) 정보를 수신할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 경쟁 기반의 무선 자원 영역을 새롭게 정의함으로써 지연에 민감한 응용으로부터 발생하거나 간헐적으로 작은 사이즈의 데이터를 전송하는데 발생되는 지연 시간을 최소화할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 스케줄링 요청 시그널을 새롭게 정의함으로써 지연에 민감한 응용으로부터 발생하거나 간헐적으로 작은 사이즈의 상향링크 데이터를 보다 원활히 전송할 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 실시예를 제공하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 특징을 설명한다.
도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 E-UTRAN(evolved universal terrestrial radio access network)의 네트워크 구조의 일 예를 나타낸다.
도 2는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 단말과 E-UTRAN 사이의 무선 인터페이스 프로토콜(radio interface protocol) 구조를 나타낸다.
도 3은 본 발명이 적용될 수 있는 3GPP LTE/LTE-A 시스템에 이용되는 물리 채널들 및 이들을 이용한 일반적인 신호 전송 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명이 적용될 수 있는 3GPP LTE/LTE-A에서 무선 프레임의 구조를 나타낸다.
도 5는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 하나의 하향링크 슬롯에 대한 자원 그리드(resource grid)를 예시한 도면이다.
도 6은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 하향링크 서브 프레임의 구조를 나타낸다.
도 7은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 상향링크 서브 프레임의 구조를 나타낸다.
도 8은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 일반 CP의 경우에 ACK/NACK 채널의 구조를 나타낸다.
도 9는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 ACK/NACK과 SR을 다중화하는 방법을 예시한다.
도 10는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 MAC 엔티티(entity)에서 사용하는 MAC PDU를 예시하는 도면이다.
도 11 및 도 12는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 MAC PDU의 서브 헤더를 예시한다.
도 13은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 버퍼 상태 보고를 위한 MAC 제어 요소의 포맷을 예시하는 도면이다.
도 14는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 컴포넌트 캐리어 및 캐리어 병합의 일례를 나타낸다.
도 15는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 경쟁 기반 랜덤 액세스 절차를 설명하기 위한 도면이다.
도 16은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 비 경쟁 기반 랜덤 액세스 절차를 설명하기 위한 도면이다.
도 17은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 단말의 상향링크 자원 할당 과정을 예시하는 도면이다.
도 18은 본 발명이 적용될 수 있는 3GPP LTE-A 시스템에서 요구하는 경쟁 기반 랜덤 액세스 절차의 각 과정 별 소요되는 지연 시간을 설명하기 위한 도면이다.
도 19는 본 발명이 적용될 수 있는 3GPP LTE-A에서 요구하는 제어 평면(C-plane)에서의 지연시간(latency)을 설명하기 위한 도면이다.
도 20은 본 발명이 적용될 수 있는 3GPP LTE-A에서 요구하는 동기화된 단말의 도먼트 상태(dormant state)에서 액티브 상태(active state)로의 천이 시간을 설명하기 위한 도면이다.
도 21은 본 발명의 일 실시예에 따른 경쟁 기반 무선 자원 설정의 일례를 도시한 도면이다.
도 22는 본 발명의 일 실시예에 따른 경쟁 기반 무선 자원 설정의 일례를 도시한 도면이다.
도 23은 본 발명의 일 실시예에 따른 경쟁 기반 무선 자원을 이용한 랜덤 액세스 절차를 예시하는 도면이다.
도 24는 본 발명의 일 실시예에 따른 경쟁 기반 무선 자원을 이용한 상향링크 자원 할당 절차를 예시하는 도면이다.
도 25는 본 발명의 일 실시예에 따른 상향링크 데이터 전송 방법을 예시하는 도면이다.
도 26은 본 발명의 일 실시예에 따른 상향링크 데이터 전송 방법을 예시하는 도면이다.
도 27은 본 발명의 일 실시예에 따른 상향링크 데이터 전송 방법을 예시하는 도면이다.
도 28은 본 발명의 일 실시예에 따른 상향링크 데이터 전송 방법을 예시하는 도면이다.
도 29는 본 발명의 일 실시예에 따른 상향링크 데이터 전송 방법을 예시하는 도면이다.
도 30은 본 발명의 일 실시예에 따른 상향링크 데이터 전송 방법을 예시하는 도면이다.
도 31은 본 발명의 일 실시예에 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.

시스템 일반

도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 E-UTRAN(evolved universal terrestrial radio access network)의 네트워크 구조의 일 예를 나타낸다.

E-UTRAN 시스템은 기존 UTRAN 시스템에서 진화한 시스템으로, 예를 들어, 3GPP LTE/LTE-A 시스템일 수 있다. E-UTRAN은 단말에게 제어 평면(control plane)과 사용자 평면(user plane) 프로토콜을 제공하는 기지국(eNB)들로 구성되고, 기지국들은 X2 인터페이스를 통해 연결된다. X2 사용자 평면 인터페이스(X2-U)는 기지국들 사이에 정의된다. X2-U 인터페이스는 사용자 평면 PDU(packet data unit)의 보장되지 않은 전달(non guaranteed delivery)을 제공한다. X2 제어 평면 인터페이스(X2-CP)는 두 개의 이웃 기지국 사이에 정의된다. X2-CP는 기지국 간의 컨텍스트(context) 전달, 소스 기지국과 타겟 기지국 사이의 사용자 평면 터널의 제어, 핸드오버 관련 메시지의 전달, 상향링크 부하 관리 등의 기능을 수행한다. 기지국은 무선인터페이스를 통해 단말과 연결되고 S1 인터페이스를 통해 EPC(evolved packet core)에 연결된다. S1 사용자 평면 인터페이스(S1-U)는 기지국과 서빙 게이트웨이(S-GW: serving gateway) 사이에 정의된다. S1 제어 평면 인터페이스(S1-MME)는 기지국과 이동성 관리 개체(MME: mobility management entity) 사이에 정의된다. S1 인터페이스는 EPS(evolved packet system) 베어러 서비스 관리 기능, NAS(non-access stratum) 시그널링 트랜스포트 기능, 네트워크 쉐어링, MME 부하 밸런싱 기능 등을 수행한다. S1 인터페이스는 기지국과 MME/S-GW 간에 다수-대-다수 관계(many-to-many-relation)를 지원한다.

도 2는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 단말과 E-UTRAN 사이의 무선 인터페이스 프로토콜(radio interface protocol) 구조를 나타낸다. 도 2의 (a)는 제어 평면(control plane)에 대한 무선 프로토콜 구조를 나타내고, 도 2의 (b)는 사용자 평면(user plane)에 대한 무선 프로토콜 구조를 나타낸다.

도 2를 참조하면, 단말과 E-UTRAN 사이의 무선 인터페이스 프로토콜의 계층들은 통신 시스템의 기술분야에 공지된 널리 알려진 개방형 시스템 간 상호접속(OSI: open system interconnection) 표준 모델의 하위 3 계층에 기초하여 제1 계층(L1), 제2 계층 (L2) 및 제3 계층 (L3)으로 분할될 수 있다. 단말과 E-UTRAN 사이의 무선 인터페이스 프로토콜은 수평적으로 물리계층(physical layer), 데이터링크 계층(data link layer) 및 네트워크 계층(network layer)으로 이루어지며, 수직적으로는 데이터 정보 전송을 위한 프로토콜 스택(protocol stack) 사용자 평면(user plane)과 제어신호(signaling) 전달을 위한 프로토콜 스택인 제어 평면(control plane)으로 구분된다.

제어평면은 단말과 네트워크가 호를 관리하기 위해서 이용하는 제어 메시지들이 전송되는 통로를 의미한다. 사용자 평면은 애플리케이션 계층에서 생성된 데이터, 예를 들어, 음성 데이터 또는 인터넷 패킷 데이터 등이 전송되는 통로를 의미한다. 이하, 무선 프로토콜의 제어평면과 사용자평면의 각 계층을 설명한다.

제1 계층(L1)인 물리 계층(PHY: physical layer)은 물리 채널(physical channel)을 사용함으로써 상위 계층으로의 정보 송신 서비스(information transfer service)를 제공한다. 물리 계층은 상위 레벨에 위치한 매체 접속 제어(MAC: medium access control) 계층으로 전송 채널(transport channel)을 통하여 연결되고, 전송 채널을 통하여 MAC 계층과 물리 계층 사이에서 데이터가 전송된다. 전송 채널은 무선 인터페이스를 통해 데이터가 어떻게 어떤 특징으로 전송되는가에 따라 분류된다. 그리고, 서로 다른 물리 계층 사이, 송신단의 물리 계층과 수신단의 물리 계층 간에는 물리 채널(physical channel)을 통해 데이터가 전송된다. 물리 계층은 OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 방식으로 변조되며, 시간과 주파수를 무선 자원으로 활용한다.

물리 계층에서 사용되는 몇몇 물리 제어 채널들이 있다. 물리 하향링크 제어 채널(PDCCH: physical downlink control channel)는 단말에게 페이징 채널(PCH: paging channel)와 하향링크 공유 채널(DL-SCH: downlink shared channel)의 자원 할당 및 상향링크 공유 채널(UL-SCH: uplink shared channel)과 관련된 HARQ(hybrid automatic repeat request) 정보를 알려준다. 또한, PDCCH는 단말에게 상향링크 전송의 자원 할당을 알려주는 상향링크 승인(UL grant)를 나를 수 있다. 물리 제어 포맷 지시자 채널(PDFICH: physical control format indicator channel)는 단말에게 PDCCH들에 사용되는 OFDM 심볼의 수를 알려주고, 매 서브프레임마다 전송된다. 물리 HARQ 지시자 채널(PHICH: physical HARQ indicator channel)는 상향링크 전송의 응답으로 HARQ ACK(acknowledge)/NACK(non-acknowledge) 신호를 나른다. 물리 상향링크 제어 채널(PUCCH: physical uplink control channel)은 하향링크 전송에 대한 HARQ ACK/NACK, 스케줄링 요청 및 채널 품질 지시자(CQI: channel quality indicator) 등과 같은 상향링크 제어 정보를 나른다. 물리 상향링크 공유 채널(PUSCH: physical uplink shared channel)은 UL-SCH을 나른다.

제2 계층(L2)의 MAC 계층은 논리 채널(logical channel)을 통하여 상위 계층인 무선 링크 제어(RLC: radio link control) 계층에게 서비스를 제공한다. 또한, MAC 계층은 논리 채널과 전송 채널 간의 맵핑 및 논리 채널에 속하는 MAC 서비스 데이터 유닛(SDU: service data unit)의 전송 채널 상에 물리 채널로 제공되는 전송 블록(transport block)으로의 다중화/역다중화 기능을 포함한다.

제2 계층(L2)의 RLC 계층은 신뢰성 있는 데이터 전송을 지원한다. RLC 계층의 기능은 RLC SDU의 연결(concatenation), 분할(segmentation) 및 재결합(reassembly)을 포함한다. 무선 베어러(RB: radio bearer)가 요구하는 다양한 QoS(quality of service)를 보장하기 위해, RLC 계층은 투명 모드(TM: transparent mode), 비확인 모드(UM: unacknowledged mode) 및 확인 모드(AM: acknowledge mode)의 세 가지의 동작 모드를 제공한다. AM RLC는 ARQ(automatic repeat request)를 통해 오류 정정을 제공한다. 한편, MAC 계층이 RLC 기능을 수행하는 경우에 RLC 계층은 MAC 계층의 기능 블록으로 포함될 수 있다.

제2 계층(L2)의 패킷 데이터 컨버전스 프로토콜(PDCP: packet data convergence protocol) 계층은 사용자 평면에서 사용자 데이터의 전달, 헤더 압축(header compression) 및 암호화(ciphering) 기능을 수행한다. 헤더 압축 기능은 작은 대역폭을 가지는 무선 인터페이스를 통하여 IPv4(internet protocol version 4) 또는 IPv6(internet protocol version 6)와 같은 인터넷 프로토콜(IP: internet protocol) 패킷을 효율적으로 전송되게 하기 위하여 상대적으로 크기가 크고 불필요한 제어 정보를 담고 있는 IP 패킷 헤더 사이즈를 줄이는 기능을 의미한다. 제어 평면에서의 PDCP 계층의 기능은 제어 평면 데이터의 전달 및 암호화/무결정 보호(integrity protection)을 포함한다.

제3 계층(L3)의 최하위 부분에 위치한 무선 자원 제어(RRC: radio resource control) 계층은 제어 평면에만 정의된다. RRC 계층은 단말과 네트워크 간의 무선 자원을 제어하는 역할을 수행한다. 이를 위해 단말과 네트워크는 RRC 계층을 통해 RRC 메시지를 서로 교환한다. RRC 계층은 무선 베어러들의 설정(configuration), 재설정(re-configuration) 및 해제(release)와 관련하여 논리 채널, 전송 채널 및 물리 채널을 제어한다. 무선 베어러는 단말과 네트워크 사이의 데이터 전송을 위하여 제2 계층(L2)에 의하여 제공되는 논리적인 경로를 의미한다. 무선 베어러가 설정된다는 것은 특정 서비스를 제공하기 위해 무선 프로토콜 계층 및 채널의 특성을 규정하고, 각각의 구체적인 파라미터 및 동작 방법을 설정하는 것을 의미한다. 무선 베어러는 다시 시그널링 무선 베어러(SRB: signaling RB)와 데이터 무선 베어러(DRB: data RB) 두 가지로 나눠 질 수 있다. SRB는 제어 평면에서 RRC 메시지를 전송하는 통로로 사용되며, DRB는 사용자 평면에서 사용자 데이터를 전송하는 통로로 사용된다.

RRC 계층 상위에 위치하는 NAS(non-access stratum) 계층은 세션 관리(session management)와 이동성 관리(mobility management) 등의 기능을 수행한다.

기지국을 구성하는 하나의 셀은 1.25, 2.5, 5, 10, 20Mhz 등의 대역폭 중 하나로 설정되어 여러 단말에게 하향 또는 상향 전송 서비스를 제공한다. 서로 다른 셀은 서로 다른 대역폭을 제공하도록 설정될 수 있다.

네트워크에서 단말로 데이터를 전송하는 하향 전송채널(downlink transport channel)은 시스템 정보를 전송하는 방송 채널(BCH: broadcast channel), 페이징 메시지를 전송하는 PCH, 사용자 트래픽이나 제어메시지를 전송하는 DL-SCH 등이 있다. 하향 멀티캐스트 또는 방송 서비스의 트래픽 또는 제어메시지의 경우 DL-SCH를 통해 전송될 수도 있고, 또는 별도의 하향 멀티캐스트 채널(MCH: multicast channel)을 통해 전송될 수도 있다. 한편, 단말에서 네트워크로 데이터를 전송하는 상향 전송채널(uplink transport channel)로는 초기 제어메시지를 전송하는 랜덤 액세스 채널(RACH: random access channel), 사용자 트래픽이나 제어메시지를 전송하는 UL-SCH(uplink shared channel)가 있다.

논리 채널(logical channel)은 전송 채널의 상위에 있으며, 전송 채널에 맵핑된다. 논리 채널은 제어 영역 정보의 전달을 위한 제어 채널과 사용자 영역 정보의 전달을 위한 트래픽 채널로 구분될 수 있다. 논리채널로는 방송 제어 채널(BCCH: broadcast control channel), 페이징 제어 채널(PCCH: paging control channel), 공통 제어 채널(CCCH: common control channel), 전용 제어 채널(DCCH: dedicated control channel), 멀티캐스트 제어 채널(MCCH: multicast control channel), 전용 트래픽 채널(DTCH: dedicated traffic channel), 멀티캐스트 트래픽 채널(MTCH: multicast traffic channel) 등이 있다.

단말과 MME의 제어 평면에 위치한 NAS 계층에서 단말의 이동성을 관리하기 위하여 EMM(EPS mobility management) 등록 상태(EMM-REGISTERED) 및 EMM 등록 해제 상태(EMM-DEREGISTERED)가 정의될 수 있다. EMM 등록 상태 및 EMM 등록 해제 상태는 단말과 MME에게 적용될 수 있다. 단말의 전원을 최초로 켠 경우와 같이 초기 단말은 EMM 등록 해제 상태에 있으며, 이 단말이 네트워크에 접속하기 위해서 초기 접속(initial attach) 절차를 통해 해당 네트워크에 등록하는 과정을 수행한다. 접속 절차가 성공적으로 수행되면 단말 및 MME는 EMM 등록 상태로 천이(transition)된다.

또한, 단말과 네트워크 간 시그널링 연결(signaling connection)을 관리하기 위하여 ECM(EPS connection management) 연결 상태(ECM-CONNECTED) 및 ECM 아이들 상태(ECM-IDLE)가 정의될 수 있다. ECM 연결 상태 및 ECM 아이들 상태 또한 단말과 MME에게 적용될 수 있다. ECM 연결은 단말과 기지국 간에 설정되는 RRC 연결과 기지국과 MME 간에 설정되는 S1 시그널링 연결로 구성된다. RRC 상태는 단말의 RRC 계층과 기지국의 RRC 계층이 논리적으로 연결(connection)되어 있는지 여부를 나타낸다. 즉, 단말의 RRC 계층과 기지국의 RRC 계층이 연결되어 있는 경우, 단말은 RRC 연결 상태(RRC_CONNECTED)에 있게 된다. 단말의 RRC 계층과 기지국의 RRC 계층이 연결되어 있지 않은 경우, 단말은 RRC 아이들 상태(RRC_IDLE)에 있게 된다.

네트워크는 ECM 연결 상태에 있는 단말의 존재를 셀 단위에서 파악할 수 있고, 단말을 효과적으로 제어할 수 있다. 반면, 네트워크는 ECM 아이들 상태에 있는 단말의 존재를 파악할 수 없으며, 코어 네트워크(CN: core network)가 셀보다 더 큰 지역 단위인 트래킹 영역(tracking area) 단위로 관리한다. 단말이 ECM 아이들 상태에 있을 때에는 단말은 트래킹 영역에서 유일하게 할당된 ID를 이용하여 NAS에 의해 설정된 불연속 수신(DRX: Discontinuous Reception)을 수행한다. 즉, 단말은 단말-특정 페이징 DRX 사이클 마다 특정 페이징 기회에 페이징 신호를 모니터링함으로써 시스템 정보 및 페이징 정보의 브로드캐스트를 수신할 수 있다. 또한, 단말이 ECM 아이들 상태에 있을 때에는 네트워크는 단말의 컨텍스트(context) 정보를 가지고 있지 않다. 따라서 ECM 아이들 상태의 단말은 네트워크의 명령을 받을 필요 없이 셀 선택(cell selection) 또는 셀 재선택(cell reselection)과 같은 단말 기반의 이동성 관련 절차를 수행할 수 있다. ECM 아이들 상태에서 단말의 위치가 네트워크가 알고 있는 위치와 달라지는 경우, 단말은 트래킹 영역 업데이트(TAU: tracking area update) 절차를 통해 네트워크에 해당 단말의 위치를 알릴 수 있다. 반면, 단말이 ECM 연결 상태에 있을 때에는 단말의 이동성은 네트워크의 명령에 의해서 관리된다. ECM 연결 상태에서 네트워크는 단말이 속한 셀을 안다. 따라서, 네트워크는 단말로 또는 단말로부터 데이터를 전송 및/또는 수신하고, 단말의 핸드오버와 같은 이동성을 제어하고, 주변 셀에 대한 셀 측정을 수행할 수 있다.

위와 같이, 단말이 음성이나 데이터와 같은 통상의 이동통신 서비스를 받기 위해서는 ECM 연결 상태로 천이하여야 한다. 단말의 전원을 최초로 켠 경우와 같이 초기 단말은 EMM 상태와 마찬가지로 ECM 아이들 상태에 있으며, 단말이 초기 접속(initial attach) 절차를 통해 해당 네트워크에 성공적으로 등록하게 되면 단말 및 MME는 ECM 연결 상태로 천이(transition)된다. 또한, 단말이 네트워크에 등록되어 있으나 트래픽이 비활성화되어 무선 자원이 할당되어 있지 않은 경우 단말은 ECM 아이들 상태에 있으며, 해당 단말에 상향링크 혹은 하향링크 새로운 트래픽이 발생되면 서비스 요청(service request) 절차를 통해 단말 및 MME는 ECM 연결 상태로 천이(transition)된다.

도 3은 본 발명이 적용될 수 있는 3GPP LTE/LTE-A 시스템에 이용되는 물리 채널들 및 이들을 이용한 일반적인 신호 전송 방법을 설명하기 위한 도면이다.

전원이 꺼진 상태에서 다시 전원이 켜지거나, 새로이 셀에 진입한 단말은 S301 단계에서 기지국과 동기를 맞추는 등의 초기 셀 탐색(initial cell search) 작업을 수행한다. 이를 위해 단말은 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(identifier) 등의 정보를 획득한다.

그 후, 단말은 기지국으로부터 물리 방송 채널(PBCH: physical broadcast channel) 신호를 수신하여 셀 내 방송 정보를 획득할 수 있다. 한편, 단말은 초기 셀 탐색 단계에서 하향링크 참조 신호(DL RS: downlink reference signal)를 수신하여 하향링크 채널 상태를 확인할 수 있다.

초기 셀 탐색을 마친 단말은 S302 단계에서 PDCCH 및 PDCCH 정보에 따른 PDSCH 을 수신하여 조금 더 구체적인 시스템 정보를 획득할 수 있다.

이후, 단말은 기지국에 접속을 완료하기 위해 이후 단계 S303 내지 단계 S306과 같은 랜덤 액세스 절차(random access procedure)을 수행할 수 있다. 이를 위해 단말은 물리 랜덤 액세스 채널(PRACH: physical random access channel)을 통해 프리앰블(preamble)을 전송하고(S303), PDCCH 및 이에 대응하는 PDSCH을 통해 프리앰블에 대한 응답 메시지를 수신할 수 있다(S304). 경쟁 기반 랜덤 액세스의 경우, 단말은 추가적인 PRACH 신호의 전송(S305) 및 PDCCH 신호 및 이에 대응하는 PDSCH 신호의 수신(S306)과 같은 충돌 해결 절차(contention resolution procedure)를 수행할 수 있다.

상술한 바와 같은 절차를 수행한 단말은 이후 일반적인 상/하향링크 신호 전송 절차로서 PDCCH 신호 및/또는 PDSCH 신호의 수신(S307) 및 물리 상향링크 공유 채널(PUSCH) 신호 및/또는 물리 상향링크 제어 채널(PUCCH) 신호의 전송(S308)을 수행할 수 있다.

단말이 기지국으로 전송하는 제어정보를 통칭하여 상향링크 제어정보(UCI: uplink control information)라고 지칭한다. UCI는 HARQ-ACK/NACK, 스케줄링 요청(SR: scheduling request), 채널 품질 지시자(CQI), 프리코딩 행렬 지시자(PMI: precoding matrix indicator), 랭크 지시자(RI: rank indication) 정보 등을 포함한다.

LTE/LTE-A 시스템에서 UCI는 일반적으로 PUCCH를 통해 주기적으로 전송되지만, 제어정보와 트래픽 데이터가 동시에 전송되어야 할 경우 PUSCH를 통해 전송될 수 있다. 또한, 네트워크의 요청/지시에 의해 PUSCH를 통해 UCI를 비주기적으로 전송할 수 있다.

도 4는 본 발명이 적용될 수 있는 3GPP LTE/LTE-A에서 무선 프레임의 구조를 나타낸다.

셀룰라 OFDM 무선 패킷 통신 시스템에서, 상향링크/하향링크 데이터 패킷 전송은 서브프레임(subframe) 단위로 이루어지며, 한 서브프레임은 다수의 OFDM 심볼을 포함하는 일정 시간 구간으로 정의된다. 3GPP LTE/LTE-A 표준에서는 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. FDD 방식에 의하면 상향링크 전송과 하향링크 전송이 서로 다른 주파수 대역을 차지하면서 이루어진다. TDD 방식에 의하면 상향링크 전송과 하향링크 전송이 같은 주파수 대역을 차지하면서 서로 다른 시간에 이루어진다. TDD 방식의 채널 응답은 실질적으로 상호적(reciprocal)이다. 이는 주어진 주파수 영역에서 하향링크 채널 응답과 상향링크 채널 응답이 거의 동일하다는 것을 의미한다. 따라서, TDD에 기반한 무선통신 시스템에서 하향링크 채널 응답은 상향링크 채널 응답으로부터 얻어질 수 있는 장점이 있다. TDD 방식은 전체 주파수 대역을 상향링크 전송과 하향링크 전송이 시분할되므로 기지국에 의한 하향링크 전송과 단말에 의한 상향링크 전송이 동시에 수행될 수 없다. 상향링크 전송과 하향링크 전송이 서브프레임 단위로 구분되는 TDD 시스템에서, 상향링크 전송과 하향링크 전송은 서로 다른 서브프레임에서 수행된다.

도 4(a)는 타입 1 무선 프레임의 구조를 예시한다. 하향링크 무선 프레임(radio frame)은 10개의 서브프레임(subframe)으로 구성되고, 하나의 서브프레임은 시간 영역(time domain)에서 2개의 슬롯(slot)으로 구성된다. 하나의 서브프레임이 전송되는 데 걸리는 시간을 TTI(transmission time interval)라 한다. 예를 들어 하나의 서브프레임의 길이는 1ms이고, 하나의 슬롯의 길이는 0.5ms 일 수 있다. 하나의 슬롯은 시간 영역에서 복수의 OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 심볼을 포함하고, 주파수 영역에서 다수의 자원 블록(RB: Resource Block)을 포함한다. 3GPP LTE/LTE-A는 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 할당 단위로서의 자원 블록은, 하나의 슬롯에서 복수의 연속적인 부 반송파(subcarrier)를 포함한다.

하나의 슬롯에 포함되는 OFDM 심볼의 수는 순환 전치(CP: Cyclic Prefix)의 구성(configuration)에 따라 달라질 수 있다. CP에는 확장 순환 전치(extended CP)와 일반 순환 전치(normal CP)가 있다. 예를 들어, OFDM 심볼이 일반 순환 전치에 의해 구성된 경우, 하나의 슬롯에 포함되는 OFDM 심볼의 수는 7개일 수 있다. OFDM 심볼이 확장 순환 전치에 의해 구성된 경우, 한 OFDM 심볼의 길이가 늘어나므로, 한 슬롯에 포함되는 OFDM 심볼의 수는 일반 순환 전치인 경우보다 적다. 확장 순환 전치의 경우에, 예를 들어, 하나의 슬롯에 포함되는 OFDM 심볼의 수는 6개일 수 있다. 단말이 빠른 속도로 이동하는 등의 경우와 같이 채널상태가 불안정한 경우, 심볼간 간섭을 더욱 줄이기 위해 확장 순환 전치가 사용될 수 있다.

일반 순환 전치가 사용되는 경우 하나의 슬롯은 7개의 OFDM 심볼을 포함하므로, 하나의 서브프레임은 14개의 OFDM 심볼을 포함한다. 이때, 각 서브프레임의 처음 최대 3 개의 OFDM 심볼은 PDCCH(physical downlink control channel)에 할당되고, 나머지 OFDM 심볼은 PDSCH(physical downlink shared channel)에 할당될 수 있다.

도 4의 (b)는 타입 2 프레임 구조(frame structure type 2)를 나타낸다. 타입 2 무선 프레임은 2개의 하프 프레임(half frame)으로 구성되며, 각 하프 프레임은 5개의 서브프레임으로 구성되고, 1개의 서브프레임은 2개의 슬롯으로 구성된다. 5개의 서브프레임 중 특히, 스페셜 서브프레임(special subframe)은 DwPTS(Downlink Pilot Time Slot), 보호구간(GP: Guard Period), UpPTS(Uplink Pilot Time Slot)로 구성된다. DwPTS는 단말에서의 초기 셀 탐색, 동기화 또는 채널 추정에 사용된다. UpPTS는 기지국에서의 채널 추정과 단말의 상향링크 전송 동기를 맞추는 데 사용된다. 보호구간은 상향링크와 하향링크 사이에 하향링크 신호의 다중경로 지연으로 인해 상향링크에서 생기는 간섭을 제거하기 위한 구간이다.

상술한 무선 프레임의 구조는 하나의 예시에 불과하며, 무선 프레임에 포함되는 서브 프레임의 수 또는 서브 프레임에 포함되는 슬롯의 수, 슬롯에 포함되는 심볼의 수는 다양하게 변경될 수 있다.

도 5는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 하나의 하향링크 슬롯에 대한 자원 그리드(resource grid)를 예시한 도면이다.

도 5을 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(RE: resource element)하고, 하나의 자원 블록은 12 × 7 개의 자원 요소를 포함한다. 자원 그리드 상의 자원 요소는 슬롯 내 인덱스 쌍(pair)(k, l)에 의해 식별될 수 있다. 여기서, k(k=0, ..., N_RB×12-1)는 주파수 영역 내 부 반송파 인덱스이고, l(l=0,...,6)은 시간 영역 내 OFDM 심벌 인덱스이다. 하향링크 슬롯에 포함되는 자원 블록들의 수(N_RB)는 하향링크 전송 대역폭(bandwidth)에 종속한다. 상향링크 슬롯의 구조는 하향링크 슬롯의 구조와 동일할 수 있다.

도 6은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 하향링크 서브 프레임의 구조를 나타낸다.

도 6을 참조하면, 서브 프레임내의 첫번째 슬롯에서 앞의 최대 3개의 OFDM 심볼들이 제어 채널들이 할당되는 제어 영역(control region)이고, 나머지 OFDM 심볼들은 PDSCH이 할당되는 데이터 영역(data region)이다. 3GPP LTE/LTE-A에서 사용되는 하향링크 제어 채널의 일례로 PCFICH, PDCCH, PHICH 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, HARQ에 대한 ACK/NACK 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.

기지국은 단말에게 보내려는 DCI에 따라 PDCCH 포맷을 결정하고, 제어 정보에 CRC(cyclic redundancy check)를 붙인다. CRC에는 PDCCH의 소유자(owner)나 용도에 따라 고유한 식별자(RNTI: radio network temporary identifier)가 마스킹(masking)된다. 특정 단말을 위한 PDCCH라면 단말의 고유 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 블록(SIB: system information block)을 위한 PDCCH라면 시스템 정보 식별자(SI-RNTI(system information-RNTI))가 CRC에 마스킹될 수 있다. 또한, 단말의 랜덤 액세스 프리앰블의 전송에 대한 응답인 랜덤 액세스 응답을 지시하기 위해 RA-RNTI(random access-RNTI)가 CRC에 마스킹될 수 있다.

도 7은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 상향링크 서브 프레임의 구조를 나타낸다.

도 7을 참조하면, 상향링크 서브 프레임은 주파수 영역에서 제어 영역과 데이터 영역으로 나눌 수 있다. 제어 영역에는 상향링크 제어 정보를 나르는 PUCCH이 할당된다. 데이터 영역은 사용자 데이터를 나르는 PUSCH이 할당된다. 상위 계층에서 지시되는 경우, 단말은 PUSCH와 PUCCH의 동시 전송을 지원할 수 있다. 하나의 단말에 대한 PUCCH에는 서브 프레임 내에 자원 블록 쌍(pair)이 할당된다. PUCCH에 할당되는 자원 블록 쌍에 속하는 자원 블록들은 슬롯 경계(slot boundary)를 기준으로 2개의 슬롯들의 각각에서 서로 다른 부 반송파를 차지한다. 이를 PUCCH에 할당된 자원 블록 쌍은 슬롯 경계에서 주파수 도약(frequency hopping)된다고 한다.

물리상향링크제어채널(PUCCH)

하나의 단말에 대한 PUCCH는 서브프레임에서 자원 블록 쌍(RB pair)으로 할당된다. 자원 블록 쌍에 속하는 자원 블록들은 제1 슬롯과 제2 슬롯 각각에서 서로 다른 부반송파를 차지한다. PUCCH에 할당되는 자원 블록 쌍에 속하는 자원 블록이 차지하는 주파수는 슬롯 경계(slot boundary)를 기준으로 변경된다. 이를 PUCCH에 할당되는 RB 쌍이 슬롯 경계에서 주파수가 홉핑(frequency-hopped)되었다고 한다. 단말이 상향링크 제어 정보를 시간에 따라 서로 다른 부반송파를 통해 전송함으로써, 주파수 다이버시티 이득을 얻을 수 있다.

PUCCH는 포맷(format)에 따라서 다음과 같은 다양한 종류의 상향링크 제어 정보 (UCI: uplink control information)를 나른다.

- SR(Scheduling Request): 상향링크 UL-SCH 자원을 요청하는데 사용되는 정보이다. OOK(On-off Keying)방식을 이용하여 전송된다.

- HARQ ACK/NACK: PDSCH 상의 하향링크 데이터 패킷에 대한 응답 신호이다. 하향링크 데이터 패킷이 성공적으로 수신되었는지 여부를 나타낸다. 단일 하향링크 코드워드(codeword)에 대한 응답으로 ACK/NACK 1비트가 전송되고, 2 개의 하향링크 코드워드에 대한 응답으로 ACK/NACK 2비트가 전송된다.

- CSI(Channel State Information): 하향링크 채널에 대한 피드백 정보이다. CSI는 CQI(Channel Qualoty Indicator), RI(rank indicator), PMI(Precoding Matrix Indicator) 및 PTI(Precoding Type Indicator) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 서브프레임 당 20비크가 사용된다.

단말이 하나의 서브프레임에서 전송할 수 있는 제어 정보의 양은 제어 정보의 전송에 이용 가능한 SC-FDMA 심볼의 개수(즉, PUCCH 의 코히어런트(coherent) 검출을 위한 참조신호(RS) 전송에 이용되는 SC-FDMA 심볼을 제외한 SC-FDMA 심볼들을 의미하나, SRS(Sounding Reference Signal)가 설정된 서브프레임의 경우 서브프레임의 마지막 SC-FDMA 심볼도 제외)에 따라 결정될 수 있다.

PUCCH 는 전송되는 제어 정보, 변조 기법, 제어 정보의 양 등에 따라 총 7 가지 상이한 포맷으로 정의되며, 각각의 PUCCH 포맷에 따라서 전송되는 상향링크 제어 정보(UCI: uplink control information)의 속성은 다음의 표 1과 같이 요약할 수 있다.

표 1을 참조하면, PUCCH 포맷 1은 스케줄링 요청(SR: Scheduling Request)의 단독 전송에 사용된다. SR 단독 전송의 경우에는 변조되지 않은 파형이 적용되며, 이에 대해서는 후술하여 자세하게 설명한다.

PUCCH 포맷 1a 또는 1b는 HARQ ACK/NACK(Acknowledgement/Non-Acknowledgement)의 전송에 사용된다. 임의의 서브프레임에서 HARQ ACK/NACK이 단독으로 전송되는 경우에는 PUCCH 포맷 1a 또는 1b를 사용할 수 있다. 또는, PUCCH 포맷 1a 또는 1b를 사용하여 HARQ ACK/NACK 및 SR이 동일 서브프레임에서 전송될 수도 있다.

PUCCH 포맷 2는 CQI의 전송에 사용되고, PUCCH 포맷 2a 또는 2b는 CQI 및 HARQ ACK/NACK의 전송에 사용된다. 확장 CP 의 경우에는 PUCCH 포맷 2가 CQI 및 HARQ ACK/NACK 의 전송에 사용될 수도 있다.

PUCCH 포맷 3는 48 비트의 인코딩된 UCI를 나르는데 사용된다. PUCCH 포맷 3는 복수의 서빙셀에 대한 HARQ ACK/NACK, SR (존재하는 경우) 및 하나의 서빙셀에 대한 CSI 보고를 나를 수 있다.

PUCCH 포맷 1/1a/1b에 대하여 설명한다.

도 8은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 일반 CP의 경우에 ACK/NACK 채널의 구조를 나타낸다.

도 8에서는 CQI 없이 HARQ ACK/NACK 전송을 위한 PUCCH 채널 구조를 예시적으로 나타낸다.

1 비트 및 2 비트의 확인응답 정보(스크램블링되지 않은 상태)는 각각 BPSK 및 QPSK 변조 기법을 사용하여 하나의 HARQ ACK/NACK 변조 심볼로 표현될 수 있다. 긍정확인응답(ACK)은 '1' 로 인코딩될 수 있고, 부정확인응답(NACK)은 '0'으로 인코딩될 수 있다.

할당되는 대역 내에서 제어신호를 전송할 때, 다중화 용량을 높이기 위해 2차원 확산이 적용된다. 즉, 다중화할 수 있는 단말 수 또는 제어 채널의 수를 높이기 위해 주파수 영역 확산과 시간 영역 확산을 동시에 적용한다.

ACK/NACK 신호를 주파수 영역에서 확산시키기 위해 주파수 영역 시퀀스를 기본 시퀀스로 사용한다. 주파수 영역 시퀀스로는 CAZAC (constant amplitude zero autocorrelation waveform) 시퀀스 중 하나인 Zadoffi-Chu (ZC) 시퀀스를 사용할 수 있다.

즉, PUCCH 포맷 1a/1b에 있어서 BPSK 또는 QPSK 변조 방식을 이용하여 변조된 심볼은 길이 12 의 CAZAC 시퀀스(예를 들어, ZC 시퀀스)로 승산(multiply)된다. 예를 들어, 변조 심볼 d(0)에 길이 N 의 CAZAC 시퀀스 r(n) (n=0, 1, 2, ..., N-1) 가 승산된 결과는 y(0), y(1), y(2), ..., y(N-1) 이 된다. y(0), ..., y(N-1) 심볼들을 심볼 블록(block of symbol)이라고 칭할 수 있다.

이와 같이, 기본 시퀀스인 ZC 시퀀스에 서로 다른 순환 시프트(CS: Cyclic Shift)가 적용됨으로써, 서로 다른 단말 또는 서로 다른 제어 채널의 다중화가 적용될 수 있다. HARQ ACK/NACK 전송을 위한 PUCCH RB 들을 위한 SC-FDMA 심볼에서 지원되는 CS 자원의 개수는 셀-특정 상위-계층 시그널링 파라미터(

)에 의해 설정된다.

변조 심볼에 CAZAC 시퀀스를 승산한 후에, 직교 시퀀스 직교 시퀀스(orthgonal sequence)를 이용한 블록-단위(block-wise) 확산이 적용된다. 즉, 주파수 영역 확산된 ACK/NACK 신호는 직교 확산(spreading) 코드를 사용하여 시간 영역에서 확산된다. 직교 확산 코드(또는 직교 커버 시퀀스(orthogonal cover sequence) 또는 직교 커버 코드(OCC: orthogonal cover code))로는 월시-하다마드(Walsh-Hadamard) 시퀀스 또는 DFT(Discrete Fourier Transform) 시퀀스가 사용될 수 있다. 예를 들어, ACK/NACK 신호는 4 심볼에 대해 길이 4의 직교 시퀀스(w0, w1, w2, w3)를 이용하여 확산될 수 있다. 또한, RS도 길이 3 또는 길이 2의 직교 시퀀스를 통해 확산시킨다. 이를 직교 커버링(OC: Orthogonal Covering)이라 한다.

일반 CP의 경우, 하나의 슬롯에 포함되는 7 개의 SC-FDMA 심볼 중 중간 부분의 3개의 연속되는 SC-FDMA 심볼에는 참조신호(RS)가 실리고, 나머지 4 개의 SC-FDMA 심볼에는 ACK/NACK 신호가 실린다. 반면, 확장된 CP 의 경우에는 중간의 2 개의 연속되는 심볼에 RS 가 실릴 수 있다. RS에 사용되는 심볼의 개수 및 위치는 제어채널에 따라 달라질 수 있으며 이와 연관된 ACK/NACK 신호에 사용되는 심볼의 개수 및 위치도 그에 따라 변경될 수 있다.

일반 ACK/NACK 정보에 대해서는 길이 4의 월시-하다마드(Walsh-Hadamard) 시퀀스가 사용되고, 짧은(shortened) ACK/NACK 정보 및 참조신호(Reference Signal)에 대해서는 길이 3의 DFT 시퀀스가 사용된다.

확장된 CP의 경우의 참조신호에 대해서는 길이 2의 하다마드 시퀀스가 사용된다.

표 2는 PUCCH 포맷 1a/1b를 위한 길이 4인 직교 시퀀스(OC)

를 나타낸다.

표 3은 PUCCH 포맷 1a/1b를 위한 길이 3인 직교 시퀀스(OC)

를 나타낸다.

표 4는 PUCCH 포맷 1/1a/1b에서 RS를 위한 직교 시퀀스(OC)

를 나타낸다.

전술한 바와 같은 주파수 영역에서의 CS 자원 및 시간 영역에서의 OC 자원을 이용해서 다수의 단말들이 코드분할다중화(CDM: Code Division Multiplexing) 방식으로 다중화될 수 있다. 즉, 동일한 PUCCH RB 상에서 많은 개수의 단말들의 ACK/NACK 정보 및 RS 가 다중화될 수 있다.

이와 같은 시간 영역 확산 CDM 에 대해서, ACK/NACK 정보에 대해서 지원되는 확산 코드들의 개수는 RS 심볼들의 개수에 의해서 제한된다. 즉, RS 전송 SC-FDMA 심볼들의 개수는 ACK/NACK 정보 전송 SC-FDMA 심볼들의 개수보다 적기 때문에, RS 의 다중화 용량(capacity)이 ACK/NACK 정보의 다중화 용량에 비하여 적게 된다.

예를 들어, 일반 CP 의 경우에 4 개의 심볼에서 ACK/NACK 정보가 전송될 수 있는데, 확장된 CP의 경우 ACK/NACK 정보를 위하여 4 개가 아닌 3개의 직교 확산 코드가 사용될 수 있으며, 이는 RS 전송 심볼의 개수가 3 개로 제한되어 RS 를 위하여 3 개의 직교 확산 코드만이 사용될 수 있기 때문이다.

일반 CP 의 서브프레임에서 하나의 슬롯에서 3 개의 심볼이 RS 전송을 위해서 사용되고 4 개의 심볼이 ACK/NACK 정보 전송을 위해서 사용되는 경우에, 예를 들어, 주파수 영역에서 6 개의 순환시프트(CS) 및 시간 영역에서 3개의 직교커버(OC) 자원을 사용할 수 있다면, 총 18 개의 상이한 단말로부터의 HARQ 확인응답이 하나의 PUCCH RB 내에서 다중화될 수 있다. 만약, 확장된 CP 의 서브프레임에서 하나의 슬롯에서 2 개의 심볼이 RS 전송을 위해서 사용되고 4 개의 심볼이 ACK/NACK 정보 전송을 위해서 사용되는 경우에, 예를 들어, 주파수 영역에서 6 개의 순환시프트(CS) 및 시간 영역에서 2 개의 직교커버(OC) 자원을 사용할 수 있다면, 총 12 개의 상이한 단말로부터의 HARQ 확인응답이 하나의 PUCCH RB 내에서 다중화될 수 있다.

다음으로, PUCCH 포맷 1에 대하여 설명한다. 스케줄링 요청(SR)은 단말이 스케줄링되기를 요청하거나 또는 요청하지 않는 방식으로 전송된다. SR 채널은 PUCCH 포맷 1a/1b 에서의 ACK/NACK 채널 구조를 재사용하고, ACK/NACK 채널 설계에 기초하여 OOK(On-Off Keying) 방식으로 구성된다. SR 채널에서는 참조신호가 전송되지 않는다. 따라서, 일반 CP 의 경우에는 길이 7 의 시퀀스가 이용되고, 확장된 CP 의 경우에는 길이 6 의 시퀀스가 이용된다. SR 및 ACK/NACK 에 대하여 상이한 순환 시프트 또는 직교 커버가 할당될 수 있다.

도 9는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 ACK/NACK과 SR을 다중화하는 방법을 예시한다.

SR PUCCH 포맷 1 의 구조는 도 9에서 도시한 ACK/NACK PUCCH 포맷 1a/1b의 구조와 동일하다.

SR은 OOK(On-off Keying) 방식을 이용하여 전송된다. 구체적으로, 단말은 PUSCH 자원을 요청(positive SR)하기 위하여 변조 심볼 d(0)=1을 가지는 SR을 전송하고, 스케줄링을 요청하지 않는 경우(negative SR) 아무것도 전송하지 않는다. ACK/NACK을 위한 PUCCH 구조가 SR을 위해 재사용되므로, 동일 PUCCH 영역 내의 서로 다른 PUCCH 자원 인덱스(즉, 서로 다른 순환 쉬프트(CS)와 직교 코드 조합)가 SR(PUCCH 포맷 1) 또는 HARQ ACK/NACK (PUCCH 포맷 1a/1b)에 할당될 수 있다. SR 전송을 위해 단말에 의해 사용될 PUCCH 자원 인덱스는 단말 특정 상위 계층 시그널링에 의해 설정된다.

단말은 CQI 전송이 스케줄링된 서브프레임에서 positive SR을 전송할 필요가 있는 경우, CQI를 드랍(drop)하고 오직 SR만을 전송할 수 있다. 유사하게, SR 및 SRS 를 동시에 전송하는 상황이 발생하면, 단말은 CQI를 드랍하고 오직 SR만을 전송할 수 있다.

SR과 ACK/NACK이 동일한 서브프레임에서 발생한 경우, 단말은 긍정 SR(positive SR)을 위해 할당된 SR PUCCH 자원 상에서 ACK/NACK을 전송한다. 반면, 부정 SR(negative SR)의 경우, 단말은 할당된 ACK/NACK 자원 상에서 ACK/NACK을 전송한다.

도 9는 ACK/NACK과 SR 동시 전송을 위한 성상 맵핑을 예시한다. 구체적으로 NACK (또는, 두 개의 MIMO 코드워드의 경우, NACK, NACK)이 +1로 변조 맵핑되는 것을 예시한다. 이로 인하여, DTX(Discontinuous Transmission) 발생 시 NACK으로 처리한다.

단말은 상향링크 데이터 전송을 위한 자원이 필요한 경우에 SR을 전송할 수 있다. 즉, SR의 전송은 이벤트에 의해서 유발된다(event-triggered).

SR PUCCH 자원은 PUCCH 포맷 3을 사용하여 SR이 HARQ ACK/NACK과 함께 전송되는 경우를 제외하고, 상위 계층 시그널링에 의해 설정된다. 즉, RRC(Radio Resource Control) 메시지(예를 들어, RRC 연결 재설정(RRC connection reconfiguration) 메시지)를 통해 전송되는 SchedulingRequestConfig 정보 요소(information element)에 의해 설정된다.

표 5는 SchedulingRequestConfig 정보 요소(information element)를 예시한다.

표 6은 SchedulingRequestConfig 정보 요소(information element)에 포함된 필드를 나타낸다.

표 6을 참조하면, 단말은 SR의 전송을 위하여 RRC 메시지를 통해 sr-PUCCH-ResourceIndex 파라미터와 SR 구성 인덱스를 지시하는 sr-ConfigIndex 파라미터(

)를 수신한다. sr-ConfigIndex 파라미터에 의해서 SR이 전송되는 주기를 지시하는

와 SR이 전송되는 서브프레임을 지시하는

가 설정될 수 있다. 즉, SR은 상위 계층에 의해 주어지는

에 따라 주기적으로 반복되는 특정 서브프레임에서 전송된다. 또한, SR을 위한 자원은 서브프레임 자원과 CDM/FDM(Frequency Division Multiplexing) 자원이 할당될 수 있다.

표 7은 SR 구성 인덱스에 따른 SR 전송 주기와 SR 서브프레임을 오프셋을 나타낸다.

버퍼 상태 보고(BSR: buffer status reporting)

도 10는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 MAC 엔티티(entity)에서 사용하는 MAC PDU를 예시하는 도면이다.

도 10을 참조하면, MAC PDU는 MAC 헤더(header), 적어도 하나의 MAC SDU(service data unit) 및 적어도 하나의 MAC 제어 요소(control element)를 포함하고, 부가적으로 패딩(padding)을 더 포함할 수 있다. 경우에 따라, MAC SDU 및 MAC 제어 요소 중 적어도 하나는 MAC PDU에 포함되지 않을 수 있다.

도 10의 예시와 같이, MAC 제어 요소는 MAC SDU 보다 선행하여 위치하는 것이 일반적이다. 그리고, MAC 제어 요소의 크기를 고정되거나 가변적일 수 있다. MAC 제어 요소의 크기가 가변적인 경우, 확장된 비트(extentded bit)를 통해 MAC 제어 요소의 크기가 확장되었는지 여부를 판단할 수 있다. MAC SDU의 크기 역시 가변적일 수 있다.

MAC 헤더는 적어도 하나 이상의 서브 헤더(sub-header)를 포함할 수 있다. 이때, MAC 헤더에 포함되는 적어도 하나 이상의 서브 헤더는 각각의 MAC SDU, MAC 제어 요소 및 패딩에 대응하는 것으로서, 서브 헤더의 순서는 대응되는 요소의 배치 순서와 동일하다. 예컨대, 도 10의 예시와 같이, MAC PDU에 MAC 제어 요소 1, MAC 제어 요소 2, 복수개의 MAC SDU 및 패딩이 포함되어 있다면, MAC 헤더에서는 MAC 제어 요소 1에 대응되는 서브 헤더, MAC 제어 요소 2에 대응되는 서브 헤더, 복수개의 MAC SDU 각각에 대응되는 복수 개의 서브 헤더 및 패딩에 대응되는 서브 헤더가 순서대로 배치될 수 있다.

MAC 헤더에 포함되는 서브 헤더는 도 10의 예시와 같이, 6개의 헤더 필드를 포함할 수 있다. 구체적으로 서브 헤더는 R/R/E/LCID/F/L의 6개의 헤더 필드를 포함할 수 있다.

고정된 크기의 MAC 제어 요소에 대응되는 서브 헤더 및 MAC PDU에 포함된 데이터 필드 중 가장 마지막 것에 대응되는 서브 헤더에 대해서는 도 10에 도시된 예와 같이, 4개의 헤더 필드를 포함하는 서브 헤더가 사용될 수 있다. 이처럼 서브 헤더가 4개의 필드를 포함하는 경우, 4개의 필드는 R/R/E/LCID일 수 있다.

도 11 및 도 12는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 MAC PDU의 서브 헤더를 예시한다.

도 11 및 도 12를 참조하여 각 필드를 설명하면 다음과 같다.

1) R: 예약 비트(Reserved bit)이며, 사용되지 않는 비트이다.

2) E: 확장 필드(Extended field)로서, 서브 헤더에 대응되는 요소의 확장 여부를 나타낸다. 예를 들어, E 필드가 '0'인 경우, 서브 헤더에 대응되는 요소는 반복없이 종료되고, E 필드가 '1'인 경우, 서브 헤더에 대응되는 요소는 1회 더 반복되어 그 길이가 2개 확장될 수 있다.

3) LCID: 논리 채널 식별 필드(Logical Channel Identification field)는 해당 MAC SDU와 대응되는 논리 채널(logical channel)을 식별하거나 또는 해당 MAC 제어 요소 및 패딩의 타입을 식별한다. 만약, 서브 헤더와 연관된 것이 MAC SDU라면 어떠한 논리 채널에 해당하는 MAC SDU인지를 나타내고, 만약 서브 헤더와 연관된 것이 MAC 제어 요소라면 어떠한 MAC 제어 요소인지를 나타낼 수 있다.

표 8은 DL-SCH를 위한 LCID의 값을 나타낸다.

표 9는 UL-SCH를 위한 LCID의 값을 나타낸다.

LTE/LTE-A 시스템에서 단말은 LCID 필드에 단축된 BSR(Truncated BSR), 짧은 BSR(Short BSR) 및 긴 BSR(Long BSR) 중 어느 하나의 인덱스 값을 설정함으로써, 네트워크에 자신의 버퍼 상태를 보고할 수 있다.

표 8 및 표 9에 예시된 인덱스 및 LCID 값의 매핑 관계를 설명의 편의를 위해 예시된 것이며, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

4) F: 포맷 필드(Format field)로서, L 필드의 크기를 나타낸다.

5) L: 길이 필드(Length field)로서, 서브 헤더와 대응되는 MAC SDU 및 MAC 제어 요소의 크기를 나타낸다. 서브 헤더에 대응되는 MAC SDU 또는 MAC 제어 요소의 크기가 127 비트보다 같거나 작으면 7 비트의 L 필드가 사용되고(도 11의 (a)), 그 외의 경우에는 15 비트의 L 필드가 사용될 수 있다(도 11의 (b)). MAC 제어 요소가 가변하는 크기인 경우, L 필드를 통해 MAC 제어 요소의 크기가 정의될 수 있다. MAC 제어 요소의 크기가 고정되는 경우, L 필드로 MAC 제어 요소의 크기가 정의되지 않더라도 MAC 제어 요소의 크기를 결정할 수 있으므로 도 12와 같이 F 및 L 필드는 생략될 수 있다.

도 13은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 버퍼 상태 보고를 위한 MAC 제어 요소의 포맷을 예시하는 도면이다.

서브 헤더의 LCID 필드에 단축된 BSR 및 짧은 BSR이 정의되는 경우, 서브 헤더에 대응되는 MAC 제어 요소는 도 13의 (a)의 예시와 같이, 하나의 논리 채널 그룹 아이디(LCG ID: Logical Channel Group Identification) 필드 및 논리 채널 그룹의 버퍼 상태를 가리키는 하나의 버퍼 사이즈(Buffer Size) 필드를 포함하도록 구성될 수 있다. LCG ID 필드는 버퍼 상태를 보고하여야 할 논리 채널 그룹을 식별하기 위한 것으로서, LCG ID 필드는 2 비트의 크기를 가질 수 있다.

버퍼 사이즈 필드는 MAC PDU가 생성된 이후, 논리 채널 그룹에 속한 모든 논리 채널의 사용 가능한 총 데이터 양을 식별하기 위한 것이다. 사용 가능한 데이터는 RLC 계층 및 PDCP 계층에서 전송 가능한 모든 데이터를 포함하며, 데이터 양은 바이트(byte) 수로 나타낸다. 이때, 데이터 양을 연산할 때 RLC 헤더 및 MAC 헤더의 크기를 배제될 수 있다. 버퍼 사이즈 필드는 6 비트의 크기를 가질 수 있다.

서브 헤더의 LCID 필드에 긴 BSR이 정의되는 경우, 서브 헤더에 대응되는 MAC 제어 요소는 도 13의(b)의 예시와 같이, 0 내지 3의 LCG ID를 가지는 4개의 그룹의 버퍼 상태를 가리키는 4개의 버퍼 사이즈 필드가 포함될 수 있다. 각 버퍼 사이즈 필드는 서로 다른 논리 채널 그룹 별로 사용 가능한 총 데이터 양을 식별하는데 이용될 수 있다.

캐리어 병합(Carrier Aggregation) 일반

본 발명의 실시예들에서 고려하는 통신 환경은 멀티 캐리어(Multi-carrier) 지원 환경을 모두 포함한다. 즉, 본 발명에서 사용되는 멀티 캐리어 시스템 또는 캐리어 병합(CA: Carrier Aggregation) 시스템이라 함은 광대역을 지원하기 위해서, 목표로 하는 광대역을 구성할 때 목표 대역보다 작은 대역폭(bandwidth)을 가지는 1개 이상의 컴포넌트 캐리어(CC: Component Carrier)를 병합(aggregation)하여 사용하는 시스템을 말한다.

본 발명에서 멀티 캐리어는 캐리어의 병합(또는, 반송파 집성)을 의미하며, 이때 캐리어의 병합은 인접한(contiguous) 캐리어 간의 병합뿐 아니라 비인접한(non-contiguous) 캐리어 간의 병합을 모두 의미한다. 또한, 하향링크와 상향링크 간에 집성되는 컴포넌트 캐리어들의 수는 다르게 설정될 수 있다. 하향링크 컴포넌트 캐리어(이하, 'DL CC'라 한다.) 수와 상향링크 컴포넌트 캐리어(이하, 'UL CC'라 한다.) 수가 동일한 경우를 대칭적(symmetric) 집성이라고 하고, 그 수가 다른 경우를 비대칭적(asymmetric) 집성이라고 한다. 이와 같은 캐리어 병합은 반송파 집성, 대역폭 집성(bandwidth aggregation), 스펙트럼 집성(spectrum aggregation) 등과 같은 용어와 혼용되어 사용될 수 있다.

두 개 이상의 컴포넌트 캐리어가 결합되어 구성되는 캐리어 병합은 LTE-A 시스템에서는 100MHz 대역폭까지 지원하는 것을 목표로 한다. 목표 대역보다 작은 대역폭을 가지는 1개 이상의 캐리어를 결합할 때, 결합하는 캐리어의 대역폭은 기존 IMT 시스템과의 호환성(backward compatibility) 유지를 위해서 기존 시스템에서 사용하는 대역폭으로 제한할 수 있다. 예를 들어서 기존의 3GPP LTE 시스템에서는 {1.4, 3, 5, 10, 15, 20}MHz 대역폭을 지원하며, 3GPP LTE-advanced 시스템(즉, LTE-A)에서는 기존 시스템과의 호환을 위해 상기의 대역폭들만을 이용하여 20MHZ보다 큰 대역폭을 지원하도록 할 수 있다. 또한, 본 발명에서 사용되는 캐리어 병합 시스템은 기존 시스템에서 사용하는 대역폭과 상관없이 새로운 대역폭을 정의하여 캐리어 병합을 지원하도록 할 수도 있다.

LTE-A 시스템은 무선 자원을 관리하기 위해 셀(cell)의 개념을 사용한다.

상술한 캐리어 병합 환경은 다중 셀(multiple cells) 환경으로 일컬을 수 있다. 셀은 하향링크 자원(DL CC)과 상향링크 자원(UL CC)한 쌍의 조합으로 정의되나, 상향링크 자원은 필수 요소는 아니다. 따라서, 셀은 하향링크 자원 단독, 또는 하향링크 자원과 상향링크 자원으로 구성될 수 있다. 특정 단말이 단 하나의 설정된 서빙 셀(configured serving cell)을 가지는 경우 1개의 DL CC와 1개의 UL CC를 가질 수 있으나, 특정 단말이 2개 이상의 설정된 서빙 셀을 가지는 경우에는 셀의 수만큼의 DL CC를 가지며 UL CC의 수는 그와 같거나 그보다 작을 수 있다.

또는, 그 반대로 DL CC와 UL CC가 구성될 수도 있다. 즉, 특정 단말이 다수의 설정된 서빙 셀을 가지는 경우 DL CC의 수보다 UL CC가 더 많은 캐리어 병합 환경도 지원될 수 있다. 즉, 캐리어 병합(carrier aggregation)은 각각 캐리어 주파수(셀의 중심 주파수)가 서로 다른 둘 이상의 셀들의 병합으로 이해될 수 있다. 여기서, 말하는 '셀(Cell)'은 일반적으로 사용되는 기지국이 커버하는 영역으로서의 '셀'과는 구분되어야 한다.

LTE-A 시스템에서 사용되는 셀은 프라이머리 셀(PCell: Primary Cell) 및 세컨더리 셀(SCell: Secondary Cell)을 포함한다. P셀과 S셀은 서빙 셀(Serving Cell)로 사용될 수 있다. RRC_CONNECTED 상태에 있지만 캐리어 병합이 설정되지 않았거나 캐리어 병합을 지원하지 않는 단말의 경우, P셀로만 구성된 서빙 셀이 단 하나 존재한다. 반면, RRC_CONNECTED 상태에 있고 캐리어 병합이 설정된 단말의 경우 하나 이상의 서빙 셀이 존재할 수 있으며, 전체 서빙 셀에는 P셀과 하나 이상의 S셀이 포함된다.

서빙 셀(P셀과 S셀)은 RRC 파라미터를 통해 설정될 수 있다. PhysCellId는 셀의 물리 계층 식별자로 0부터 503까지의 정수값을 가진다. SCellIndex는 S셀을 식별하기 위하여 사용되는 간략한(short) 식별자로 1부터 7까지의 정수값을 가진다. ServCellIndex는 서빙 셀(P셀 또는 S셀)을 식별하기 위하여 사용되는 간략한(short) 식별자로 0부터 7까지의 정수값을 가진다. 0값은 P셀에 적용되며, SCellIndex는 S셀에 적용하기 위하여 미리 부여된다. 즉, ServCellIndex에서 가장 작은 셀 ID (또는 셀 인덱스)을 가지는 셀이 P셀이 된다.

P셀은 프라이머리 주파수(또는, primary CC) 상에서 동작하는 셀을 의미한다. 단말이 초기 연결 설정(initial connection establishment) 과정을 수행하거나 연결 재-설정 과정을 수행하는데 사용될 수 있으며, 핸드오버 과정에서 지시된 셀을 지칭할 수도 있다. 또한, P셀은 캐리어 병합 환경에서 설정된 서빙 셀 중 제어관련 통신의 중심이 되는 셀을 의미한다. 즉, 단말은 자신의 P셀에서만 PUCCH를 할당 받아 전송할 수 있으며, 시스템 정보를 획득하거나 모니터링 절차를 변경하는데 P셀만을 이용할 수 있다. E-UTRAN(Evolved Universal Terrestrial Radio Access)은 캐리어 병합 환경을 지원하는 단말에게 이동성 제어 정보(mobilityControlInfo)를 포함하는 상위 계층의 RRC 연결 재설정(RRCConnectionReconfigutaion) 메시지를 이용하여 핸드오버 절차를 위해 P셀만을 변경할 수도 있다.

S셀은 세컨더리 주파수(또는, Secondary CC) 상에서 동작하는 셀을 의미할 수 있다. 특정 단말에 P셀은 하나만 할당되며, S셀은 하나 이상 할당될 수 있다. S셀은 RRC 연결이 설정이 이루어진 이후에 구성 가능하고 추가적인 무선 자원을 제공하는데 사용될 수 있다. 캐리어 병합 환경에서 설정된 서빙 셀 중에서 P셀을 제외한 나머지 셀들, 즉 S셀에는 PUCCH가 존재하지 않는다. E-UTRAN은 S셀을 캐리어 병합 환경을 지원하는 단말에게 추가할 때, RRC_CONNECTED 상태에 있는 관련된 셀의 동작과 관련된 모든 시스템 정보를 특정 시그널(dedicated signal)을 통해 제공할 수 있다. 시스템 정보의 변경은 관련된 S셀의 해제 및 추가에 의하여 제어될 수 있으며, 이 때 상위 계층의 RRC 연결 재설정 (RRCConnectionReconfigutaion) 메시지를 이용할 수 있다. E-UTRAN은 관련된 S셀 안에서 브로드캐스트하기 보다는 단말 별로 상이한 파라미터를 가지는 특정 시그널링(dedicated signaling)할 수 있다.

초기 보안 활성화 과정이 시작된 이후에, E-UTRAN은 연결 설정 과정에서 초기에 구성되는 P셀에 부가하여 하나 이상의 S셀을 포함하는 네트워크를 구성할 수 있다. 캐리어 병합 환경에서 P셀 및 S셀은 각각의 컴포넌트 캐리어로서 동작할 수 있다. 이하의 실시 예에서는 프라이머리 컴포넌트 캐리어(PCC)는 P셀과 동일한 의미로 사용될 수 있으며, 세컨더리 컴포넌트 캐리어(SCC)는 S셀과 동일한 의미로 사용될 수 있다.

도 14는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 컴포넌트 캐리어 및 캐리어 병합의 일례를 나타낸다.

도 14의 (a)는 LTE 시스템에서 사용되는 단일 캐리어 구조를 나타낸다. 컴포넌트 캐리어에는 DL CC와 UL CC가 있다. 하나의 컴포넌트 캐리어는 20MHz의 주파수 범위를 가질 수 있다.

도 14의 (b)는 LTE_A 시스템에서 사용되는 캐리어 병합 구조를 나타낸다. 도 14의 (b)의 경우에 20MHz의 주파수 크기를 갖는 3 개의 컴포넌트 캐리어가 결합된 경우를 나타낸다. DL CC와 UL CC가 각각 3 개씩 있으나, DL CC와 UL CC의 개수에 제한이 있는 것은 아니다. 캐리어 병합의 경우 단말은 3개의 CC를 동시에 모니터링할 수 있고, 하향링크 신호/데이터를 수신할 수 있고 상향링크 신호/데이터를 송신할 수 있다.

만약, 특정 셀에서 N개의 DL CC가 관리되는 경우에는, 네트워크는 단말에 M (M≤N)개의 DL CC를 할당할 수 있다. 이때, 단말은 M 개의 제한된 DL CC만을 모니터링하고 DL 신호를 수신할 수 있다. 또한, 네트워크는 L (L≤M≤N)개의 DL CC에 우선순위를 주어 주된 DL CC를 단말에 할당할 수 있으며, 이러한 경우 단말은 L 개의 DL CC는 반드시 모니터링해야 한다. 이러한 방식은 상향링크 전송에도 똑같이 적용될 수 있다.

하향링크 자원의 반송파 주파수(또는 DL CC)와 상향링크 자원의 반송파 주파수(또는, UL CC) 사이의 링키지(linkage)는 RRC 메시지와 같은 상위계층 메시지나 시스템 정보에 의해 지시될 수 있다. 예를 들어, SIB2(System Information Block Type2)에 의해서 정의되는 링키지에 의해서 DL 자원과 UL 자원의 조합이 구성될 수 있다. 구체적으로, 링키지는 UL 그랜트를 나르는 PDCCH가 전송되는 DL CC와 상기 UL 그랜트를 사용하는 UL CC간의 맵핑 관계를 의미할 수 있으며, HARQ를 위한 데이터가 전송되는 DL CC(또는 UL CC)와 HARQ ACK/NACK 신호가 전송되는 UL CC(또는 DL CC)간의 맵핑 관계를 의미할 수도 있다.

랜덤 액세스 절차(Random Access Procedure)

이하에서는 LTE/LTE-A 시스템에서 제공하는 랜덤 액세스 절차(random access procedure)에 대해 살펴본다.

랜덤 액세스 절차는 단말이 기지국과 상향링크 동기를 얻거나 상향링크 무선 자원을 할당 받기 위해 사용된다. 단말의 전원이 켜진 후, 단말은 초기 셀과의 하향링크 동기를 획득하고 시스템 정보를 수신한다. 시스템 정보로부터 사용 가능한 랜덤 액세스 프리앰블(random access preamble)의 집합과 랜덤 액세스 프리앰블의 전송에 사용되는 무선 자원에 관한 정보를 얻는다. 랜덤 액세스 프리앰블의 전송에 사용되는 무선 자원은 적어도 하나 이상의 서브프레임 인덱스와 주파수 영역 상의 인덱스의 조합으로 특정될 수 있다. 단말은 랜덤 액세스 프리앰블의 집합으로부터 임의로 선택한 랜덤 액세스 프리앰블을 전송하고, 상기 랜덤 액세스 프리앰블을 수신한 기지국은 상향링크 동기를 위한 타이밍 정렬(TA: timing alignment) 값을 랜덤 액세스 응답을 통해 단말로 보낸다. 이로써 단말은 상향링크 동기를 획득하는 것이다.

랜덤 액세스 절차는 FDD(frequency division duplex)와 TDD(time division duplex)에서 공통적인 절차이다. 랜덤 액세스 절차는 셀 사이즈에 무관하며, 캐리어 병합(CA: carrier aggregation)이 설정된 경우 서빙 셀(serving cell)의 개수와도 무관하다.

먼저, 단말이 랜덤 액세스 절차를 수행하는 경우로는 다음과 같은 경우가 있다.

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

- RRC 연결 재-확립 절차(RRC connection re-establishment procedure)를 수행하는 경우

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

- 기지국의 명령에 의해 랜덤 액세스 절차가 요청되는 경우

- RRC 연결 상태 중, 상향링크 시간 동기가 맞지 않은 상황에서(non-synchronized) 하향링크로 전송될 데이터가 발생하는 경우

- RRC 연결 상태 중, 상향링크의 시간 동기가 맞지 않거나(non-synchronized), 무선자원을 요청하기 위해 사용되는 지정된 무선자원이 할당되지 않은 상황에서, 상향링크로 전송할 데이터가 발생하는 경우

- RRC 연결 상태 중, 타이밍 어드밴스(timing advance)가 필요한 상황에서 단말의 위치 결정(positioning)을 수행하는 경우

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

3GPP Rel-10에서는 캐리어 병합을 지원하는 무선 접속 시스템에서 하나의 특정 셀(예를 들어, P셀)에 적용 가능한 TA(timing advance) 값을 복수의 셀에 공통으로 적용하는 것을 고려하였다. 다만, 단말이 서로 다른 주파수 밴드에 속한(즉, 주파수 상에서 크게 이격된) 복수의 셀들 혹은 전파(propagation) 특성이 다른 복수의 셀들을 병합할 수 있다. 또한 특정 셀의 경우 커버리지 확대 혹은 커버리지 홀의 제거를 위해 RRH(remote radio header)(즉, 리피터), 펨토 셀(femto cell) 혹은 피코 셀(pico cell) 등과 같은 스몰 셀(small cell) 또는 세컨더리 기지국(SeNB: secondary eNB)이 셀 내에 배치되는 상황에서 단말은 하나의 셀을 통해 기지국(즉, 매크로 기지국(macro eNB))과 통신을 수행하고, 다른 셀을 통해 세컨더리 기지국과 통신을 수행하는 경우 복수의 셀들이 서로 다른 전파 지연 특성을 가지게 될 수 있다. 이 경우, 하나의 TA 값을 복수의 셀들에 공통으로 적용하는 방식으로 사용하는 상향링크 전송을 수행할 경우 복수의 셀들 상에서 전송되는 상향링크 신호의 동기에 심각한 영향을 끼칠 수 있다. 따라서, 복수의 셀들이 병합된 CA 상황에서 복수의 TA를 가지는 것이 바람직할 수 있으며, 3GPP Rel-11 에서는 다중 TA(multiple TA)를 지원하기 위하여 특정 셀 그룹 단위로 TA를 독립적으로 할당하는 것을 고려한다. 이를 TA 그룹(TAG: TA group)이라 하며, TAG는 하나 이상의 셀들을 포함할 수 있으며, TAG 내 포함된 하나 이상의 셀에는 동일한 TA가 공통적으로 적용될 수 있다. 이러한 다중 TA를 지원하기 위하여, MAC TA 명령 제어 요소(element)는 2 비트의 TAG 식별자(TAG ID)와 6 비트의 TA 명령 필드로 구성된다.

캐리어 병합이 설정된 단말은 P셀과 관련되어 앞서 설명한 랜덤 액세스 절차를 수행하는 경우가 발생되면 랜덤 액세스 절차를 수행하게 된다. P셀이 속한 TAG(즉, pTAG: primary TAG)의 경우, 기존과 동일하게 P셀을 기준으로 결정되는, 혹은 P셀에 수반되는 랜덤 액세스 절차를 통해 조정되는 TA를 pTAG 내 모든 셀(들)에 적용할 수 있다. 반면, S셀로만 구성되는 TAG(즉, sTAG: secondary TAG)의 경우, sTAG 내 특정 S셀을 기준으로 결정되는 TA는 해당 sTAG 내 모든 셀(들)에 적용할 수 있으며, 이 때 TA는 기지국에 의해 개시되 랜덤 액세스 절차에 의해 획득될 수 있다. 구체적으로, sTAG 내에서 S셀은 RACH 자원으로 설정되고, 기지국은 TA를 결정하기 위하여 S셀에서 RACH 접속을 요청한다. 즉, 기지국은 P셀에서 전송되는 PDCCH 오더에 의해 S셀들 상에서 RACH 전송을 개시시킨다. S셀 프리앰블에 대한 응답 메시지는 RA-RNTI를 사용하여 P셀을 통해 전송된다. 단말은 랜덤 액세스를 성공적으로 마친 S셀을 기준으로 결정되는 TA는 해당 sTAG 내 모든 셀(들)에 적용할 수 있다. 이와 같이, 랜덤 액세스 절차는 S셀에서도 해당 S셀이 속한 sTAG의 타이밍 정렬(timing alignment)을 획득하기 위하여 S셀에서도 수행될 수 있다.

LTE/LTE-A 시스템에서는 랜덤 액세스 프리앰블(random access preamble, RACH preamble)을 선택하는 과정에서, 특정한 집합 안에서 단말이 임의로 하나의 프리앰블을 선택하여 사용하는 경쟁 기반 랜덤 액세스 절차(contention based random access procedure)과 기지국이 특정 단말에게만 할당해준 랜덤 액세스 프리앰블을 사용하는 비 경쟁 기반 랜덤 액세스 절차(non-contention based random access procedure)을 모두 제공한다. 다만, 비 경쟁 기반 랜덤 액세스 절차는, 상술한 핸드오버 과정, 기지국의 명령에 의해 요청되는 경우, 단말 위치 결정(positioning) 및/또는 sTAG을 위한 타이밍 어드밴스 정렬에 한하여 사용될 수 있다. 랜덤 액세스 절차가 완료된 후에 일반적인 상향링크/하향링크 전송이 발생된다.

한편, 릴레이 노드(RN: relay node) 또한 경쟁 기반 랜덤 액세스 절차와 비 경쟁 기반 랜덤 액세스 절차를 모두 지원한다. 릴레이 노드가 랜덤 액세스 절차를 수행할 때, 그 시점에서 RN 서브프레임 구성(configuration)을 중단시킨다(suspend). 즉, 이는 일시적으로 RN 서브프레임 구성을 폐기하는 것으로 의미한다. 이후, 성공적으로 랜덤 액세스 절차가 완료되는 시점에서 RN 서브프레임 구성이 재개된다.

도 15는 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 경쟁 기반 랜덤 액세스 절차를 설명하기 위한 도면이다.

(1) 제1 메시지(Msg 1, message 1)

먼저, 단말은 시스템 정보(system information) 또는 핸드오버 명령(handover command)을 통해 지시된 랜덤 액세스 프리앰블의 집합에서 임의로(randomly) 하나의 랜덤 액세스 프리앰블(random access preamble, RACH preamble)을 선택하고, 상기 랜덤 액세스 프리앰블을 전송할 수 있는 PRACH(physical RACH) 자원을 선택하여 전송한다.

랜덤 액세스 프리앰블은 RACH 전송 채널에서 6비트로 전송되고, 6비트는 RACH 전송한 단말을 식별하기 위한 5비트의 임의 식별자(radom identity)와, 추가 정보를 나타내기 위한 1비트(예를 들어, 제3 메시지(Msg 3)의 크기를 지시)로 구성된다.

단말로부터 랜덤 액세스 프리앰블을 수신한 기지국은 프리앰블을 디코딩하고, RA-RNTI를 획득한다. 랜덤 액세스 프리앰블이 전송된 PRACH와 관련된 RA-RNTI는 해당 단말이 전송한 랜덤 액세스 프리앰블의 시간-주파수 자원에 따라 결정된다.

(2) 제2 메시지(Msg 2, message 2)

기지국은 제1 메시지 상의 프리앰블을 통해서 획득한 RA-RNTI로 지시(address)되는 랜덤 액세스 응답(random access response)을 단말로 전송한다. 랜덤 액세스 응답에는 랜덤 액세스 프리앰블 구분자/식별자(RA preamble index/identifier), 상향링크 무선자원을 알려주는 상향링크 승인(UL grant), 임시 셀 식별자(TC-RNTI: Temporary C-RNTI) 그리고 시간 동기 값(TAC: time alignment command)들이 포함될 수 있다. TAC는 기지국이 단말에게 상향링크 시간 정렬(time alignment)을 유지하기 위해 보내는 시간 동기 값을 지시하는 정보이다. 단말은 상기 시간 동기 값을 이용하여, 상향링크 전송 타이밍을 갱신한다. 단말이 시간 동기를 갱신하면, 시간 동기 타이머(time alignment timer)를 개시 또는 재시작한다. UL grant는 후술하는 스케줄링 메시지(제3 메시지)의 전송에 사용되는 상향링크 자원 할당 및 TPC(transmit power command)를 포함한다. TPC는 스케줄링된 PUSCH를 위한 전송 파워의 결정에 사용된다.

단말은 랜덤 액세스 프리앰블을 전송 후에, 기지국이 시스템 정보 또는 핸드오버 명령을 통해 지시된 랜덤 액세스 응답 윈도우(random access response window) 내에서 자신의 랜덤 액세스 응답(random access response)의 수신을 시도하며, PRACH에 대응되는 RA-RNTI로 마스킹된 PDCCH를 검출하고, 검출된 PDCCH에 의해 지시되는 PDSCH를 수신하게 된다. 랜덤 액세스 응답 정보는 MAC PDU(MAC packet data unit)의 형식으로 전송될 수 있으며, 상기 MAC PDU는 PDSCH을 통해 전달될 수 있다. PDCCH에는 상기 PDSCH를 수신해야 하는 단말의 정보와, 상기 PDSCH의 무선 자원의 주파수 그리고 시간 정보, 그리고 상기 PDSCH의 전송 형식 등이 포함되어 있는 것이 바람직하다. 상술한 바와 같이, 일단 단말이 자신에게 전송되는 PDCCH의 검출에 성공하면, 상기 PDCCH의 정보들에 따라 PDSCH로 전송되는 랜덤 액세스 응답을 적절히 수신할 수 있다.

랜덤 액세스 응답 윈도우는 프리앰블을 전송한 단말이 랜덤 액세스 응답 메시지를 수신하기 위해서 대기하는 최대 시구간을 의미한다. 랜덤 액세스 응답 윈도우는 프리앰블이 전송되는 마지막 서브프레임에서 3개의 서브프레임 이후의 서브프레임으로부터 시작하여, 'ra-ResponseWindowSize'의 길이를 가진다. 즉, 단말은 프리앰블을 전송이 종료된 서브프레임으로부터 3개의 서브프레임 이후부터 확보한 랜덤 액세스 윈도우 동안 랜덤 액세스 응답을 수신하기 위해 대기한다. 단말은 시스템 정보(system information)을 통해 랜덤 액세스 윈도우 사이즈('ra-ResponseWindowsize') 파라미터 값을 획득할 수 있으며, 랜덤 액세스 윈도우 사이즈는 2부터 10 사이의 값으로 결정될 수 있다.

단말은 기지국에 전송하였던 랜덤 액세스 프리앰블과 동일한 랜덤 액세스 프리앰블 구분자/식별자를 가지는 랜덤 액세스 응답을 성공적으로 수신하면, 랜덤 액세스 응답의 모니터링을 중지한다. 반면, 랜덤 액세스 응답 윈도우가 종료될 때까지 랜덤 액세스 응답 메시지를 수신하지 못하거나, 기지국에 전송하였던 랜덤 액세스 프리앰블과 동일한 랜덤 액세스 프리앰블 구분자를 가지는 유효한 랜덤 액세스 응답을 수신하지 못한 경우 랜덤 액세스 응답의 수신은 실패하였다고 간주되고, 이후 단말은 프리앰블 재전송을 수행할 수 있다.

상술한 바와 같이 랜덤 액세스 응답에서 랜덤 액세스 프리앰블 구분자가 필요한 이유는, 하나의 랜덤 액세스 응답에는 하나 이상의 단말들을 위한 랜덤 액세스 응답 정보가 포함될 수 있기 때문에, 상기 UL grant, TC-RNTI 그리고 TAC가 어느 단말에게 유효한지를 알려주기 위는 것이 필요하기 때문이다.

(3) 제3 메시지(Msg 3, message 3)

단말이 자신에게 유효한 랜덤 액세스 응답을 수신한 경우에는, 상기 랜덤 액세스 응답에 포함된 정보들을 각각 처리한다. 즉, 단말은 TAC을 적용시키고, TC-RNTI를 저장한다. 또한, UL grant를 이용하여, 단말의 버퍼에 저장된 데이터 또는 새롭게 생성된 데이터를 기지국으로 전송한다. 단말의 최초 접속의 경우, RRC 계층에서 생성되어 CCCH를 통해 전달된 RRC 연결 요청이 제3 메시지에 포함되어 전송될 수 있으며, RRC 연결 재확립 절차의 경우 RRC 계층에서 생성되어 CCCH를 통해 전달된 RRC 연결 재확립 요청이 제3 메시지에 포함되어 전송될 수 있다. 또한, NAS 접속 요청 메시지를 포함할 수도 있다.

제3 메시지는 단말의 식별자가 포함되어야 한다. 경쟁 기반 랜덤 액세스 절차에서는 기지국에서 어떠한 단말들이 상기 랜덤 액세스 절차를 수행하는지 판단할 수 없는데, 차후에 충돌 해결을 하기 위해서는 단말을 식별해야 하기 때문이다.

단말의 식별자를 포함시키는 방법으로는 두 가지 방법이 존재한다. 첫 번째 방법은 단말이 상기 랜덤 액세스 절차 이전에 이미 해당 셀에서 할당 받은 유효한 셀 식별자(C-RNTI)를 가지고 있었다면, 단말은 상기 UL grant에 대응하는 상향링크 전송 신호를 통해 자신의 셀 식별자를 전송한다. 반면에, 만약 랜덤 액세스 절차 이전에 유효한 셀 식별자를 할당 받지 못하였다면, 단말은 자신의 고유 식별자(예를 들면, S-TMSI 또는 임의 값(random number))를 포함하여 전송한다. 일반적으로 상기의 고유 식별자는 C-RNTI보다 길다. UL-SCH 상의 전송에서는 단말 특정 스크램블링이 사용된다. 다만, 단말이 아직 C-RNTI를 할당받지 못한 경우라면, 스크램블링은 C-RNTI에 기반할 수 없으며 대신 랜덤 액세스 응답에서 수신한 TC-RNTI가 사용된다. 단말은 상기 UL grant에 대응하는 데이터를 전송하였다면, 충돌 해결을 위한 타이머(contention resolution timer)를 개시한다.

(4) 제4 메시지(Msg 4, message 4)

기지국은 단말로부터 제3 메시지를 통해 해당 단말의 C-RNTI를 수신한 경우 수신한 C-RNTI를 이용하여 단말에게 제4 메시지를 전송한다. 반면, 단말로부터 제3 메시지를 통해 상기 고유 식별자(즉, S-TMSI 또는 임의 값(random number))를 수신한 경우, 랜덤 액세스 응답에서 해당 단말에게 할당한 TC-RNTI를 이용하여 제4 메시지를 단말에게 전송한다. 여기서, 제4 메시지는 C-RNTI를 포함하는 RRC 연결 설정 메시지(RRC connection setup)가 해당될 수 있다.

단말은 랜덤 액세스 응답에 포함된 UL grant를 통해 자신의 식별자를 포함한 데이터를 전송한 이후, 충돌 해결을 위해 기지국의 지시를 기다린다. 즉, 특정 메시지를 수신하기 위해 PDCCH의 수신을 시도한다. 상기 PDCCH를 수신하는 방법에 있어서도 두 가지 방법이 존재한다. 앞에서 언급한 바와 같이 상기 UL grant에 대응하여 전송된 제3 메시지가 자신의 식별자가 C-RNTI인 경우, 자신의 C-RNTI를 이용하여 PDCCH의 수신을 시도하고, 상기 식별자가 고유 식별자(즉, S-TMSI 또는 임의 값(random number))인 경우에는, 랜덤 액세스 응답에 포함된 TC-RNTI를 이용하여 PDCCH의 수신을 시도한다. 그 후, 전자의 경우, 만약 상기 충돌 해결 타이머가 만료되기 전에 자신의 C-RNTI를 통해 PDCCH를 수신한 경우에, 단말은 정상적으로 랜덤 액세스 절차가 수행되었다고 판단하고, 랜덤 액세스 절차를 종료한다. 후자의 경우에는 상기 충돌 해결 타이머가 만료되기 전에 TC-RNTI를 통해 PDCCH를 수신하였다면, 상기 PDCCH가 지시하는 PDSCH이 전달하는 데이터를 확인한다. 만약 상기 데이터의 내용에 자신의 고유 식별자가 포함되어 있다면, 단말은 정상적으로 랜덤 액세스 절차가 수행되었다고 판단하고, 랜덤 액세스 절차를 종료한다. 제4 메시지를 통해 단말은 C-RNTI를 획득하고, 이후 단말과 네트워크는 C-RNTI를 이용하여 단말 특정 메시지(dedicated message)를 송수신하게 된다.

다음은 랜덤 액세스에서 충돌 해결을 위한 방법에 대하여 설명한다.

랜덤 액세스를 수행함에 있어서 충돌이 발생하는 이유는 기본적으로 랜덤 액세스 프리앰블의 수가 유한하기 때문이다. 즉, 기지국은 모든 단말들에게 단말 고유의 랜덤 액세스 프리앰블을 부여할 수 없기 때문에, 단말은 공통의 랜덤 액세스 프리앰블들 중에서 임의적으로 하나를 선택해서 전송하게 된다. 이에 따라 동일한 무선 자원(PRACH 자원)을 통해 둘 이상의 단말들이 같은 랜덤 액세스 프리앰블을 선택하여 전송하게 되는 경우가 발생하지만, 기지국에서는 하나의 단말에게서 전송되는 하나의 랜덤 액세스 프리앰블로 판단하게 된다. 이로 인해, 기지국은 랜덤 액세스 응답을 단말에게 전송하고 랜덤 액세스 응답은 하나의 단말이 수신할 것으로 예측한다. 하지만, 상술한 바와 같이 충돌이 발생할 수 있기 때문에, 둘 이상의 단말들이 하나의 랜덤 액세스 응답을 수신하게 되며, 이에 따라 단말마다 각각 랜덤 액세스 응답의 수신에 따른 동작을 수행하게 된다. 즉, 랜덤 액세스 응답에 포함된 하나의 UL Grant를 이용하여, 둘 이상의 단말들이 서로 다른 데이터를 동일한 무선자원에 전송하게 되는 문제점이 발생하게 된다. 이에 따라, 상기 데이터의 전송은 모두 실패할 수도 있고, 단말들의 위치 또는 전송파워에 따라 특정 단말의 데이터만을 기지국에서 수신할 수도 있다. 후자의 경우, 둘 이상의 단말들은 모두 자신의 데이터의 전송이 성공했다고 가정하기 때문에, 기지국은 경쟁에서 실패한 단말들에게 실패 사실에 대한 정보를 알려주어야 한다. 즉, 상기 경쟁의 실패 또는 성공에 대한 정보를 알려주는 것이 충돌 해결(contention resolution)라 한다.

충돌 해결 방법에는 두 가지 방법이 있는데 한 가지 방법은, 충돌 해결 타이머(contention resolution timer)를 이용하는 방법과, 다른 한가지 방법은 성공한 단말의 식별자를 단말들에게 전송하는 방법이다. 전자의 경우는, 단말이 랜덤 액세스 과정 전에 이미 고유의 C-RNTI를 가지고 있는 경우에 사용된다. 즉, 이미 C-RNTI를 가지고 있는 단말은 랜덤 액세스 응답에 따라 자신의 C-RNTI를 포함한 데이터를 기지국으로 전송하고, 충돌 해결 타이머를 작동한다. 그리고, 충돌 해결 타이머가 만료되기 전에, 자신의 C-RNTI에 의해 지시되는 PDCCH 정보가 수신되면, 단말은 자신이 경쟁에서 성공했다고 판단하고, 랜덤 액세스를 정상적으로 마치게 된다. 반대로, 만약 충돌 해결 타이머가 만료되기 전에, 자신의 C-RNTI에 의해 지시되는 PDCCH를 전송 받지 못한 경우는, 자신이 경쟁에서 실패했다고 판단하고, 랜덤 액세스 과정을 다시 수행하거나, 상위 계층으로 실패 사실을 통보할 수 있다. 충돌 해소 방법 중 후자의 경우, 즉 성공한 단말의 식별자를 전송하는 방법은, 단말이 랜덤 액세스 과정 전에 고유의 셀 식별자가 없는 경우에 사용된다. 즉, 단말 자신이 셀 식별자가 없는 경우, 랜덤 액세스 응답에 포함된 UL Grant 정보에 따라 데이터에 셀 식별자 보다 상위 식별자(S-TMSI 또는 random number)를 포함하여 전송하고, 단말은 충돌 해결 타이머를 작동시킨다. 충돌 해결 타이머가 만료되기 전에, 자신의 상위 식별자를 포함한 데이터가 DL-SCH로 전송된 경우, 단말은 랜덤 액세스 과정이 성공했다고 판단한다. 반면에, 충돌 해결 타이머가 만료되기 전에, 자신의 상위 식별자를 포함한 데이터를 DL-SCH로 전송 받지 못하는 경우에는, 단말은 랜덤 액세스 과정이 실패했다고 판단하게 되는 것이다.

한편, 비경쟁 기반 임의접속 과정에서의 동작은 도 15에 도시된 경쟁 기반 임의접속 과정과 달리 제1 메시지 전송 및 제2 메시지 전송만으로 임의접속 절차가 종료되게 된다. 다만, 제1 메시지로서 단말이 기지국에 임의접속 프리엠블을 전송하기 전에 단말은 기지국으로부터 임의접속 프리엠블을 할당받게 되며, 이 할당받은 임의접속 프리엠블을 기지국에 제1 메시지로서 전송하고, 기지국으로부터 임의접속 응답을 수신함으로써 임의접속 절차가 종료되게 된다.

도 16은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 비 경쟁 기반 랜덤 액세스 절차를 설명하기 위한 도면이다.

(1) 랜덤 액세스 프리앰블 할당

상술한 바와 같이, 비 경쟁 기반 랜덤 액세스 절차는 (1) 핸드오버 과정의 경우, (2) 기지국의 명령에 의해 요청되는 경우, 또는 (3) 단말 위치 결정(positioning) 및/또는 sTAG을 위한 타이밍 어드밴스 정렬을 위해서 수행될 수 있다. 물론, 상기 위와 같은 경우에도 경쟁 기반 랜덤 액세스 절차가 수행될 수도 있다.

먼저, 비 경쟁 기반 랜덤 액세스 절차를 위해서는 충돌의 가능성이 없는 지정된 랜덤 액세스 프리앰블을 기지국으로부터 수신 받는 것이 중요하다. 기지국이 특정 랜덤 액세스 프리앰블을 특정 단말에게만 할당하였을 경우, 랜덤 액세스 프리앰블은 해당 특정 단말만 사용하게 되고, 다른 단말들은 상기 랜덤 액세스 프리앰블을 사용하지 않게 되므로, 다른 단말과의 충돌이 발생되지 않는다. 랜덤 액세스 프리앰블을 지시 받는 방법으로는 핸드오버 명령을 통한 방법 및 PDCCH 명령을 통한 방법이 있다. 이를 통해 단말은 랜덤 액세스 프리앰블을 할당 받는다.

(2) 제1 메시지(Msg 1, message 1)

단말은 상술한 바와 같이 자신에게만 지정된 랜덤 액세스 프리앰블을 기지국으로 할당 받은 후에, 할당 받은 프리앰블을 기지국으로 전송한다.

(3) 제2 메시지(Msg 2, message 2)

랜덤 액세스 응답 정보를 수신하는 방법은 상술한 경쟁 기반 랜덤 액세스 절차에서와 유사하다. 즉, 단말은 랜덤 액세스 프리앰블을 전송 후에, 기지국이 시스템 정보 또는 핸드오버 명령을 통해 지시된 랜덤 액세스 응답 수신 윈도우 내에서 자신의 랜덤 액세스 응답의 수신을 시도한다. 이를 통해 UL grant, 임시 셀 식별자(Temporary C-RNTI) 및 시간 동기 보정 값(TAC) 등을 수신할 수 있다.

비 경쟁 기반 랜덤 액세스 절차에서는 랜덤 액세스 응답 정보를 수신함으로써 랜덤 액세스 절차가 정상적으로 수행되었다고 판단하고 랜덤 액세스 절차를 종료할 수 있다.

상향링크 자원 할당 절차

3GPP LTE/LTE-A 시스템의 경우, 자원의 활용을 최대화하기 위해 기지국의 스케줄링 기반의 데이터 송수신 방법을 사용한다. 이는 단말이 전송할 데이터가 있는 경우 우선적으로 기지국에게 상향링크 자원 할당을 요청하고, 기지국으로부터 할당된 상향링크 자원만을 이용하여 데이터를 전송할 수 있음을 의미한다.

도 17은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 단말의 상향링크 자원 할당 과정을 예시하는 도면이다.

상향링크의 무선 자원의 효율적인 사용을 위하여, 기지국은 각 단말 별로 어떤 종류의 데이터를 얼마만큼 상향링크로 전송할지를 알아야 한다. 따라서, 단말이 직접 자신이 전송하고자 하는 상향링크 데이터에 관한 정보를 기지국으로 전달하고, 기지국은 이에 기반하여 해당 단말에 상향링크 자원을 할당할 수 있다. 이 경우, 단말이 기지국으로 전달하는 상향링크 데이터에 관한 정보는 자신의 버퍼에 저장되어 있는 상향링크 데이터의 양으로서, 이를 버퍼 상태 보고(BSR: Buffer Status Report)라고 지칭한다. BSR은 단말이 현재 TTI에서 PUSCH 상의 자원이 할당되고 보고 이벤트(reporting event)가 트리거링된 경우, MAC 제어 요소(MAC control element)를 사용하여 전송된다.

도 17의 (a)는 단말이 버퍼 상태 보고(BSR: buffer status reporting)를 위한 상향링크 무선 자원이 단말에 할당되지 않은 경우에 실제 데이터(actual data)를 위한 상향링크 자원 할당 과정을 예시한다. 즉, DRX 모드에서 액티브 모드의 상태를 전환하는 단말의 경우, 미리 할당 받은 데이터 자원이 없기 때문에, PUCCH를 통한 SR 전송을 시작으로 상향 데이터에 대한 자원을 요청해야 하며, 이 경우 5 단계의 상향링크 자원 할당 절차가 사용된다.

도 17의 (a)를 참조하면, 단말은 BSR를 전송하기 위한 PUSCH 자원이 할당되지 않은 경우로, 단말은 PUSCH 자원을 할당 받기 위하여 먼저 스케줄링 요청(SR: scheduling request)을 기지국에 전송한다(S1701).

스케줄링 요청은 보고 이벤트(reporting event)가 발생되었으나 단말이 현재 TTI에서 PUSCH 상에 무선 자원이 스케줄링되지 않은 경우, 단말이 상향링크 전송을 위한 PUSCH 자원을 할당 받기 위하여 기지국에 요청하기 위해 이용된다. 즉, 단말은 정규적 버퍼 상태 보고(regular BSR)가 트리거(trigger)되었으나 BSR을 기지국에 전송하기 위한 상향링크 무선 자원을 가지지 않을 때 PUCCH 상에 SR을 전송한다. 단말은 SR을 위한 PUCCH 자원이 설정되었는지 여부에 따라 단말은 PUCCH를 통해 SR을 전송하거나 또는 랜덤 액세스 절차를 개시한다. 구체적으로, SR이 전송될 수 있는 PUCCH 자원은 단말 특정적으로 상위 계층(예를 들어, RRC 계층)에 의하여 설정되며, SR 설정은(SR configuration)은 SR 전송주기(SR periodicity) 및 SR 서브프레임 오프셋 정보를 포함한다.

단말은 기지국으로부터 BSR 전송을 위한 PUSCH 자원에 대한 UL grant를 수신하면(S1703), UL grant에 의해 할당된 PUSCH 자원을 통해 트리거링된 BSR을 기지국으로 전송한다(S1705).

기지국은 BSR을 통해 실제 단말이 상향링크로 전송할 데이터의 양을 확인하고 실제 데이터 전송을 위한 PUSCH 자원에 대한 UL grant를 단말에 전송한다(S1707). 실제 데이터 전송을 위한 UL grant를 수신한 단말은 할당된 PUSCH 자원을 통해 실제 상향링크 데이터를 기지국으로 전송한다(S1709).

도 17의 (b)는 단말이 BSR를 위한 상향링크 무선 자원이 단말에 할당되어 있는 경우에 실제 데이터를 위한 상향링크 자원 할당 과정을 예시한다.

도 17의 (b)를 참조하면, 단말이 BSR 전송을 위한 PUSCH 자원이 이미 할당된 경우로, 단말은 할당된 PUSCH 자원을 통해 BSR을 전송하며, 이와 함께 스케줄링 요청을 기지국에 전송한다(S1711). 이어, 기지국은 BSR을 통해 실제 단말이 상향링크로 전송할 데이터의 양을 확인하고 실제 데이터 전송을 위한 PUSCH 자원에 대한 UL grant를 단말에 전송한다(S1713). 실제 데이터 전송을 위한 UL grant를 수신한 단말은 할당된 PUSCH 자원을 통해 실제 상향링크 데이터를 기지국으로 전송한다(S1715).

경쟁 기반 무선 자원 정의 및 설정 방법

도 18은 본 발명이 적용될 수 있는 3GPP LTE-A 시스템에서 요구하는 경쟁 기반 랜덤 액세스 절차의 각 과정 별 소요되는 지연 시간을 설명하기 위한 도면이다.

도 18에서는 앞서 도 15에서 설명한 4 단계(경쟁 기반 랜덤 액세스)랜덤 액세스 절차를 예시한다. LTE-A 시스템에서는 초기 망 접속을 위한 4 단계 랜덤 액세스 절차를 기반으로 아래 표 10과 같은 지연 시간이 요구된다.

표 10은 LTE-A 시스템에서 요구되는 경쟁 기반 랜덤 액세스의 지연 시간을 나타낸다.

도 18 및 표 10을 참조하면, 1ms의 RACH 순환(cycle)을 가지는 RACH 스케줄링 구간으로 인한 평균적인 지연(delay)이 0.5ms가 요구되고, 랜덤 액세스 프리앰블 랜덤 액세스 프리앰블(RACH 프리앰블)을 전송하여 기지국에 도달하는데 1ms가 요구된다. 기지국에서 프리앰블을 검출하고 랜덤 액세스 응답을 전송하기까지, 즉 RACH 전송의 종료 시점에서 단말의 스케줄링 승인(scheduling grant) 및 타이밍 조정(timing adjustment)를 수신하는 시점까지의 시간은 3ms가 요구된다. 단말이 스케줄링 승인, 타이밍 정렬 및 RRC 연결 요청의 L1 계층 인코딩과 C-RNTI 배치(assignment)와 같은 단말에서의 프로세싱 지연(processing delay)이 5ms가 요구된다. 그리고, RRC 및 NAS 요청을 전송하는데 1ms가 요구되고, 기지국에서 L2 및 RRC 계층에서 프로세싱 지연(processing delay)에 4ms가 요구된다. 그리고, 기지국에서 RRC 연결 확립(및 UL grant)을 전송하는데 1ms가 요구된다. 이와 같이 경쟁 기반 랜덤 액세스 절차를 완료하는 데 총 15.5ms가 요구된다.

앞서 설명한 바와 같이, 네트워크와 연결이 설정되기 이전의 단말은 네트워크로 자신의 정보를 전송하기 위한 RRC/NAS 요청 메시지를 전송하는데 필요한 상향링크 자원을 할당 받기 위하여 4 단계의 랜덤 액세스 절차를 수행해야만 하며, 이는 상술한 바와 같이 절차의 레이턴시(latency)를 증가시키는 원인이 된다.

도 19는 본 발명이 적용될 수 있는 3GPP LTE-A에서 요구하는 제어 평면(C-plane)에서의 지연 시간(latency)을 설명하기 위한 도면이다.

도 19를 참조하면, 3GPP LTE-A는 아이들 모드(Idle mode)(IP 주소가 할당된 상태)에서 연결 모드(Connected mode)로의 천이(transition) 시간이 50ms 이하가 되도록 요구한다. 이때, 천이 시간은 사용자 평면(U-Plane)의 설정 시간(S1 전달 지연 시간은 제외)을 포함한다. 또한, 연결 모드 내에서 도먼트 상태(dormant state)에서 액티브 상태(active state)로의 전환 시간은 10ms 이하로 요구된다.

도먼트 상태(dormant state)에서 액티브 상태(active state)로의 천이는 다음과 같이 4가지의 시나리오에서 발생될 수 있다.

- 동기화된 단말의 경우, 상향링크 전송에 의해 개시된 천이(Uplink initiated transition, synchronized)

- 비동기화된 단말의 경우, 상향링크 전송에 의해 개시된 천이(Uplink initiated transition, unsynchronized)

- 동기화된 단말의 경우, 하향링크 전송에 의해 개시된 천이(Downlink initiated transition, synchronized)

- 비동기화된 단말의 경우, 하향링크 전송에 의해 개시된 천이(Downlink initiated transition, unsynchronized)

도 20은 본 발명이 적용될 수 있는 3GPP LTE-A에서 요구하는 동기화된 단말의 도먼트 상태(dormant state)에서 액티브 상태(active state)로의 천이 시간을 설명하기 위한 도면이다.

도 20에서는 앞서 도 17에서 설명한 3 단계(BSR을 위한 상향링크 무선 자원이 할당된 경우) 상향링크 자원 할당 절차를 예시한다. LTE-A 시스템에서는 상향링크 자원 할당을 위해 아래 표 11과 같은 지연 시간이 요구된다.

표 11은 LTE-A 시스템에서 요구되는, 동기화된 단말의 경우, 상향링크 전송에 의해 개시된 도먼트 상태(dormant state)에서 액티브 상태(active state)로의 천이 시간을 나타낸다.

도 20 및 표 11을 참조하면, 1ms/5ms PUCCH 순환(cycle)을 가지는 PUCCH 구간으로 인하여 평균적인 지연(delay)이 0.5ms/2.5ms가 요구되고, 단말이 SR 전송하는데 1ms가 요구된다. 그리고, 기지국이 SR을 디코딩하고 스케줄링 승인(scheduling grant)를 생성하기까지 3ms가 요구되고, 스케줄링 승인을 전송하는데 1ms 가 요구된다. 그리고, 단말이 스케줄링 승인을 디코딩하고, L1 계층에서 상향링크 데이터를 인코딩하기까지 3ms가 요구되고, 상향링크 데이터를 전송하는데 1ms가 요구된다.

이와 같이 단말이 상향링크 데이터를 전송하는 절차를 완료하는데 총 9.5/15.5ms가 요구된다.

아래 표 12는 도 17에서 설명한 5 단계(BSR을 위한 상향링크 무선 자원이 할당되지 않은 경우) 상향링크 자원 할당 절차를 예시한다. LTE-A 시스템에서는 상향링크 자원 할당을 위해 아래 표 12와 같은 지연 시간이 요구된다.

표 12을 참조하면, 1ms/5ms PUCCH 순환(cycle)을 가지는 PUCCH 구간으로 인하여 평균적인 지연(delay)이 0.5ms/2.5ms가 요구되고, 단말이 SR 전송하는데 1ms가 요구된다. 그리고, 기지국이 SR을 디코딩하고 스케줄링 승인(scheduling grant)를 생성하기까지 3ms가 요구되고, 스케줄링 승인을 전송하는데 1ms가 요구된다. 그리고, 단말이 스케줄링 승인을 디코딩하고, L1 계층에서 상향링크 데이터를 인코딩하기까지 3ms가 요구되고, BSR을 전송하는데 1ms가 요구된다. 그리고, 기지국에서 BSR을 디코딩하고, 스케줄링 승인(scheduling grant)를 생성하기까지 3ms가 요구되고, 스케줄링 승인을 전송하는데 1ms가 요구된다. 그리고, 단말이 스케줄링 승인을 디코딩하고, L1 계층에서 상향링크 데이터를 인코딩하기까지 3ms가 요구되고, 상향링크 데이터를 전송하는데 1ms가 요구된다.

이와 같이 단말이 상향링크 데이터를 전송하는 절차를 완료하는데 총 17.5/19.5ms가 요구된다.

이와 같이 기지국의 스케줄링 기반의 데이터를 전송하는 시스템 특성으로 인하여 단말의 상향링크 데이터 전송하는 데 있어서도 레이턴시(latency)를 증가시키는 문제가 발생된다.

특히, 간헐적으로 데이터를 응용(예를 들어, 헬스 케어(health care), 교통 안전(traffic safety) 등)이나 빠른 전송을 요구하는 응용의 경우, 위와 같은 데이터 전송 방식은 필연적으로 레이턴시(latency)가 발생하게 되므로 적합하지 않다.

LTE/LTE-A 시스템에서는 VoIP(Voice over Internet Protocol)에 대해, 반정적 스케줄링(SPS: Semi-persistent Scheduling)을 정의하고 있다.

반정적 스케줄링은 상향링크 및/또는 하향링크 데이터에 대하여 RRC 시그널링에 의해 미리 정의된(pre-defined) 스케줄링 승인(scheduling grant)이 설정된다. 이와 같이, SPS가 설정되면, 단말은 별도의 스케줄링 승인 없이도 미리 정의된 때(occasion) 상향링크/하향링크 트래픽을 송수신할 수 있다.

이와 같이, 현재 LTE/LTE-A 시스테에서 지원하는 SPS의 경우에도, 기지국의 미리 정의된 승인(pre-defined grant)을 기반으로 정해진 자원에서만 데이터를 전송할 것을 허용하고 있을 뿐, 비주기적(aperiodic)으로 발생할 수 있는 작은 사이즈 데이터(small data)에 대한 전송 방법은 따로 정의되어 있지 않기 때문에 작은 사이즈의 데이터가 간헐적으로 발생하는 경우에는 5 단계의 상향링크 자원 할당을 통해 데이터를 전송해야만 한다. 5 단계의 상향링크 자원 할당은 필연적으로 레이턴시(latency)가 발생하게 되므로, 간헐적으로 데이터를 응용이나 빠른 전송을 요구하는 응용의 경우에 SPS는 적합하지 않다.

미래에는 다양한 응용(예를 들어, 헬스 케어(health care), 교통 안전(traffic safety), 텔레프레즌스(telepresence), 원격 장치 제어(remote machine control) 등)이 개발됨에 따라 데이터 전송 방식도 이러한 다양한 응용에 적합하게 다양화되어야 하지만, 현재의 기술은 이를 반영하지 못하고 있다.

이에 따라 이하 본 발명에서는 5G(5 generation) 광대역 무선 통신 시스템에서 단말의 절차 지연을 최소화 하기 위하여 단말의 상향링크 자원 할당을 경쟁 기반으로 점유할 수 있도록 할 것을 제안한다. 다시 말해, SR 전송, UL grant 수신 등과 같은 단말의 제어 평면에서의 레이턴시 최소화하며 또한 초기 접속 절차(initial access procedure)의 레이턴시를 최소화하기 위하여 경쟁 기반 PUSCH 존(zone)을 정의한다.

본 발명에서 제안하는 존이 설정된 셀에 위치한 단말은 낮은 레이턴시를 요구하는 상향링크 데이터가 있는 경우, 기지국의 스케줄링 없이 해당 존을 이용하여 데이터를 기지국으로 전송할 수 있다.

본 발명에서 제안하는 존은 특정 기지국의 서비스하는 셀 내에 설정되어 해당 셀에 속한 단말이 전송하는 상향링크 데이터에 대하여 사용될 수 있다. 또한, 이에 한정되지 않으며 특정 단말이나 특정 서비스 또는 특정 절차 내에서 전송될 상향링크 데이터에 대해서만 제한적으로 사용될 수도 있다. 예를 들어, 빈번하게 데이터 전송이 발생되지 않으나 데이터 발생 시 신속하게 전송해야 하는 M2M 단말이나 의료 서비스(health care)에 이용되는 단말에서 전송될 상향링크 데이터에 대해서만 제한적으로 사용될 수 있다. 또한, 3GPP LTE/LTE-A에서는 최대 피크 데이터 전송률(maximum peak data rate) 및 MIMO(multi-input multi-outptut) 전송 능력 등 단말의 성능에 따라 단말을 복수의 카테고리로 분류하고 있으며(3GPP TS 36.306 참조), 특정 카테고리에 속한 단말의 경우에 한하여 본 발명에 따른 경쟁 기반 PUSCH 존(zone)을 이용할 수 있다. 또한 긴급 호(emergency call)와 같이 신속하게 데이터 전송이 필요한 서비스나 심리스(seamless)한 서비스 제공이 필요한 특정 서비스에 한해서 제한적으로 사용될 수도 있다. 또한, 랜덤 액세스 절차 내에서 RRC/NAS 요청 메시지나 상향링크 자원 할당 절차에서 BSR 메시지와 같이 특정 절차 내에서 전송되는 상향링크 데이터에 대해서만 제한적으로 사용될 수도 있다.

도 21은 본 발명의 일 실시예에 따른 경쟁 기반 무선 자원 설정의 일례를 도시한 도면이다.

본 발명에서 경쟁 기반 PUSCH 존(contention based PUSCH 존, 이하 'CP zone'이라 한다.)(2101, 2103)은 하나의 서브프레임 내에서 할당된 경쟁 기반 상향링크 데이터 전송이 가능한 자원 영역을 의미한다. 즉, 단말의 상향링크 데이터 전송에 대하여 기지국의 상향링크 자원 할당 스케줄링 없이 단말이 경쟁적으로 상향링크 데이터를 전송할 수 있는 영역을 의미한다. CP zone(2101, 2103)은 상향링크 데이터를 전송할 수 있는 PUSCH 영역 상의 특정 자원 영역에 설정될 수 있다. CP zone(2101, 2103)은 n개(n>=1)의 서브 프레임(또는 m개(m>=1)의 무선 프레임) 내에서 동일한 패턴으로 구성되도록 설정될 수 있다. 또한, 자원 활용성(resource utilization)을 고려하여 일부의 상향링크 서브프레임에서만 CP zone(2101, 2103)을 설정할 수도 있다.

설정된 하나의 CP zone(2101, 2103)은 하나 이상의 단말(들)이 점유할 수 있는 경쟁 기반 PUSCH 자원 블록(contention based PUSCH resource block, 이하 'CPRB'라 한다.)(2105)을 N 개 포함할 수 있다. CPRB(2105)는 CP zone 내에서 하나의 단말이 특정 절차를 위해 점유(즉, 사용)할 수 있는 상향링크 자원 영역을 의미한다. CP zone을 구성하는 CPRB들은 각각 고유의 인덱스(예를 들어, CPRB #1, CPRB #2 등)를 가지며, CPRB 인덱스는 시간 영역에서 오름/내림 차순으로 설정되거나 주파수 영역에서 오름/내림 차순을 설정될 수 있다. 또한 시간 영역과 주파수 영역의 오름/내림 차순을 조합하여 설정될 수도 있다. 예를 들어, CP zone의 가장 낮은 주파수 영역에서 시간 영역의 오름 차순으로 CPRB 인덱스가 부여되고, 그 다음으로 낮은 주파수 영역에서 시간 영역의 오름 차순으로 CPRB 인덱스가 부여될 수 있다. 이러한 CPRB 인덱스 정보는 MIB(master information block) 또는 SIB(system information block)에 포함되어 단말에 전송될 수 있다. 또한, 기지국과 단말 간에 미리 정의된 규칙에 의하여 인덱스가 부여되어 단말이 암묵적으로 각 CPRB의 인덱스를 알 수도 있다.

단말이 CPRB를 이용함에 있어서, 단말이 전송할 상향링크 데이터의 양, 상향링크 데이터를 전송하고자 하는 단말이 수행 중 절차, 상향링크 데이터를 전송하고자 하는 단말이 이용 중인 서비스 등에 따라 하나의 단말이 하나 이상의 CPRB(2105)를 이용할 수 있다. 여기서, 단말 별로 서로 다른 CPRB의 개수를 이용할 수도 있다. 예를 들어, CP zone을 구성하는 CPRB가 N개 있는 경우, 단말 1은 CPRB #1, 단말 2는 CPRB #2, 단말 3은 CPRB #3와 같이 단말 별로 1개의 CPRB를 이용할 수 있으며, 또한 단말 1은 CPRB #1 및 CPRB #2, 단말 2는 CPRB #3와 같이 하나의 단말이 복수의 CPRB를 이용할 수 있으며, 단말 별로 이용하는 CPRB 개수가 서로 다를 수도 있다. 또한, 단말 1과 단말 2이 모두 CPRB #1을 이용하는 것과 같이 동일한 CPRB(2105)를 서로 다른 단말이 공유하여 사용할 수도 있다.

각각의 단말은 경쟁적으로 CPRB를 이용할 수 있으며, 또한 기지국에 의해 각각의 단말에 CPRB가 할당되거나 기지국으로부터 CP zone의 CPRB 관련 정보를 단말이 수신한 경우에는 각 단말이 원하는 CPRB를 기지국으로 요청함으로써 할당될 수도 있다. 기지국에서 CPRB를 각각의 단말에 할당함에 있어서, 셀에서 수용할 수 있는 단말 수(또는 사용자 수)가 제한적인 스몰 셀(small cell)의 경우, 기지국은 셀에 진입한 단말과 CPRB를 1대1로 매핑할 수 있다. 일례로, 스몰 셀에서 수용할 수 있는 최대 단말의 수가 N개인 경우, 스몰 셀의 기지국(세컨더리 기지국)은 N개의 단말을 위한 CP zone을 미리 할당하고, N개를 초과하는 단말에 대해서는 셀 진입을 허용하지 않음으로써, 셀 내 단말과 CPRB가 1대1로 매핑되도록 할 수 있다. 또한, 스몰 셀의 커버리지를 포함하는 매크로 기지국은 스몰 셀의 기지국과 백홀 인터페이스(backhaul interface)를 통해 정보를 교환함으로써, 매크로 기지국과 연결을 가지는 단말이 이중 연결성(dual connectivity)을 통해 스몰 셀의 기지국과의 연결을 추가하는 경우, 매크로 기지국은 단말에게 스몰 셀에서 가용한 CPRB를 미리 할당해줄 수도 있다. 여기서, 이중 연결성(dual connectivity)는 비-이상적 백홀(non-ideal backhaul)로 연결되어 있는 적어도 두 개의 서로 다른 네트워크 포인트(예를 들어, 매크로 기지국과 세컨더리 기지국)에 의해 제공되는 무선 자원을 단말이 이용하는 동작을 의미한다.

또한, CP zone(2101, 2103)은 각 절차 별로 구분되어 설정될 수 있으며, 서로 다른 절차를 위한 CP zone(2101, 2103)이 서브프레임 내 다른 영역 또는 서브프레임 사이에서 동일 혹은 다른 영역으로 설정될 수 있다. 도 21의 경우 RACH를 위한 CP zone(2101, UL contention zone for RACH)과 RACH 이외의 다른 절차를 위한 CP zone(2103, UL contention zone for other procedure)이 각각 설정되어 있는 것을 예시하고 있다. 이와 같이 절차 별로 구분되어 CP zone이 설정되는 경우, 절차 별로 설정되는 영역의 위치 또는 영역의 크기 또는 영역의 형태가 다르게 설정될 수 있다. 각 CP zone(2101, 2103)의 크기가 서로 다르게 설정되는 것은 각 CP zone(2101, 2103)을 구성하는 CPRB(2205)의 개수가 다른 것을 의미한다. 도 21의 경우 RACH를 위한 CP zone(2101)은 시간 영역에서 2개의 CPRB(2105)가 연결되고 주파수 영역에서 3개의 CPRB(2105)가 연결되어 총 6개의 CPRB(2105)로 구성되는 것을 예시하고 있다. 반면, RACH 이외의 다른 절차를 위한 CP zone(2103)는 시간 영역에서는 1개의 CPRB(2105)로 구성되어 하나의 슬롯에서만 구성되어 RACH를 위한 CP zone(2101)와 영역의 형태가 서로 다른 것을 예시하고 있다.

경쟁 기반 PUSCH 그룹(contention based PUSCH group, 이하 'CP group'이라 한다.)(2107)은 하나 이상의 CP zone(2101)(들)으로 구성될 수 있으며, CPRB 자원을 점유하고자 하는 단말들이 임의의 시간에 경쟁할 수 있는 자원 영역을 의미한다. 즉, 임의의 한 단말이 점유할 수 있는 후보 CPRB(들)의 집합을 의미한다. RACH 이외의 다른 절차를 위한 CP zone(2103)과 같이 하나의 CP zone(2103)으로 CP group(2103)의 설정도 가능하다. 이 경우, 설정되는 경우에는 CP zone과 CP group이 동일한 영역을 의미하게 된다.

본 명세서에서는 앞서 설명한 CP zone, CPRB 및 CP group을 모두 포함하는 개념을 '경쟁 기반 무선 자원'으로 지칭한다.

본 발명에 따라 단말이 CP zone을 이용하여 랜덤 액세스 절차(RACH 절차)를 수행하는 경우, 상기 단말은 RACH 프리앰블 시퀀스와 함께 또는 연속적으로 CP zone을 통해 RRC 메시지를 기지국으로 전송할 수 있다.

즉, 본 발명에 따른 CP zone 기반의 RACH 절차의 경우, 단말은 RACH 프리앰블 시퀀스 전송 후에 랜덤 액세스 응답 메시지를 통해 UL grant를 수신한 경우만 RRC 메시지를 전송하는 일반적인 RACH 절차와 달리, 기지국으로 RACH 프리앰블 시퀀스와 RRC 메시지를 동일 시간 또는 연속된 시간 자원을 이용하여 전송할 수 있다. 여기서, 동일 시간 자원은 동일한 서브프레임에서의 무선 자원을 의미하며, 연속된 시간 자원은 RACH 프리앰블이 전송된 서브프레임의 다음 서브프레임에서의 무선 자원을 의미한다.

본 발명에서 정의하는 CP zone은 RACH 프리앰블이 전송되는 PRACH 영역과의 관계에 있어서, 인트라 서브프레임(intra sub-frame) 또는 인터 서브프레임(inter sub-frame) 방식으로 설정될 수 있으며, 위의 두 가지 방식이 혼재되어 설정될 수도 있다. 이에 대하여 도 22를 참조하여 상세히 설명한다.

도 22는 본 발명의 일 실시예에 따른 경쟁 기반 무선 자원 설정의 일례를 도시한 도면이다.

도 22의 (a)는 인트라 서브프레임(intra sub-frame)을 예시한다. 인트라 서브프레임 설정 방식은 동일한 서브프레임 내에서 CP zone이 PRACH 영역과 서로 다른 시간 자원으로 나뉘거나(TDM: time division multiplexing) 혹은 주파수 자원으로 나뉘어(FDM: frequency division multiplextin) 할당되는 방식을 의미한다.

도 22의 (b)는 인터 서브프레임(inter sub-frame)방식을 예시한다. 인터 서브프레임 설정 방식은 CP zone이 PRACH 자원 영역과 인접한 서브프레임 자원을 통해 서로 다른 TTI로 나뉘어 할당되는 것을 의미한다.

도 22의 (c)는 인트라 서브프레임 방식과 인터 서브프레임 방식이 혼재된 방식을 예시한다. 혼재된 방식은 동일한 서브프레임 내에서 CP zone이 어느 한 PRACH 영역과는 서로 다른 시간 자원 또는 서로 다른 주파수 자원으로 나뉘어 할당되면서, 또 다른 PRACH 영역과는 인접한 서브프레임 자원을 통해 서로 다른 TTI로 나뉘어 할당되는 것을 의미한다. 또한, 셀 내의 자원 활용을 최대화하기 위해, 특정 서브프레임에서 PRACH 자원 영역 또는 CP zone 영역을 설정하지 않을 수도 있다.

앞서 도 22의 (a) 내지 (c) 방식 이외에도 PRACH와 CP zone의 자원 영역 설정 방식은 셀 운용 방식에 따라 다양한 방법으로 결정될 수 있다.

한편, 도 22에서는 3GPP LTE/LTE-A 표준에서 FDD에 적용 가능한 타입 1의 무선 프레임을 가정하여 예시하고 있으나, TDD에 적용 가능한 타입 2의 무선 프레임에서도 동일하게 CP zone, CPRB 및 CP group의 설정이 가능하다.

앞서 설명한 CP zone, CPRB 및 CP group은 특정 셀에 미리 설정되어 있으며, 해당 셀의 기지국은 경쟁 기반 무선 자원이 설정되어 있음을 알리기 위하여 경쟁 기반 무선 자원에 대한 설정 정보를 단말에 전송한다. 여기서, 특정 셀은 펨토 셀, 피코 셀, 마이크로 셀 등과 같은 스몰 셀(small cell) 또는 매크로 셀을 의미할 수 있다.

경쟁 기반 무선 자원에 대한 설정 정보는 CP zone이 설정된 상향링크 자원 정보와 CP zone 내 설정된 CPRB를 통해 전송할 수 있는 데이터의 전송에 필요한 정보를 포함할 수 있다. 또한, 경쟁 기반 무선 자원에 대한 설정 정보는 경쟁 기반 무선 자원의 설정 여부를 나타내는 정보가 포함될 수도 있으며, 경쟁 기반 무선 자원이 설정되었는지 여부를 나타내는 정보는 이와 별도로 단말에 전송될 수도 있다.

CP zone이 설정된 상향링크 자원 정보는 CP zone이 설정되는 시간/주파수 자원 영역에 대한 정보를 의미한다. 또한, 자원 활용성(resource utilization)을 고려하여 일부의 상향링크 서브프레임에만 CP zone이 설정될 수 있으므로, 이 경우 설정된 서브프레임 또는 설정되지 않은 서브프레임에 대한 정보를 포함할 수 있다.

또한, 설정된 하나의 CP zone을 구성하는 CPRB의 개수(N)를 나타내는 값과 특정 시점에서 임의의 한 단말이 자원을 점유하고자 시도할 수 있는 CP zone의 수(M)를 나타내는 값을 포함할 수 있다. 여기서, N*M은 특정 시점에 임의의 한 단말이 선택할 수 있는 CPRB의 수를 의미한다. 예를 들어, 하나의 CP zone이 4개의 CPRB로 구성되고, 2개의 CP zone이 하나의 CP group을 구성하는 경우, 단말은 N*M=8만큼의 후보 CPRB(candidate CPRB)를 가지게 된다.

또한, 설정된 CPRB를 통해 전송할 수 있는 데이터의 전송에 필요한 정보로 단말 당 최대 자원 블록 크기(maximum resource block size), MCS(Modulation and Coding Scheme)레벨, 초기 전송 전력 참조 값(initial transmission power reference) 등이 이에 해당될 수 있다.

이러한 경쟁 기반 무선 자원의 설정 정보는 브로드캐스팅 메시지로 전송되거나, 특정 단말을 위해 유니캐스트 메시지를 전송되거나, 하나 이상의 단말 그룹을 위해 멀티캐스트 메시지로 전송될 수 있다.

경쟁 기반 무선 자원의 설정 정보는 MIB(master information block)를 통해 단말로 전송될 수 있다. 필수적인 물리 계층 정보를 전송하는 MIB에 상기 경쟁 기반 무선 자원의 설정 정보가 포함될 수 있다.

또한, 경쟁 기반 무선 자원의 설정 정보는 기존의 SIB(system information block)-x를 통해 단말로 전송될 수 있다. SIB-x를 통해 전송되는 경우는, 초기 네트워크 접속을 위해 CP zone이 설정되는 경우로서 경쟁 기반 무선 자원의 설정 정보는 SIB-2에 포함되어 전송될 수 있다. 일례로, RACH 절차를 위해 CP zone이 설정되는 경우, SIB-2에 CP zone에 대한 정보를 추가하여 단말이 셀에 접속하기 전에 CP zone 기반의 RACH 절차를 통해 셀에 접속할 수 있음을 미리 인지하도록 한다.

또한, 기존의 SIB-x 이외에 새로운 SIB-y가 정의되고, 이를 통해 경쟁 기반 무선 자원의 설정 정보를 단말로 전송될 수 있다. 즉, 네트워크 접속 이후의 절차를 위해 CP zone이 설정되는 경우, 새로운 SIB 정의를 통해 경쟁 기반 무선 자원의 설정 정보가 전송될 수 있다. 여기서, 기지국은 새롭게 정의된 SIB 정보를 수신해야 하는 셀임을 알리는 지시를 MIB, SIB-1 또는 SIB-2에 포함시켜 단말로 전송할 수 있다.

또한, 경쟁 기반 무선 자원의 설정 정보는 새로운 제어 메시지를 통해 유니캐스트 방식으로 특정 단말에게 전송될 수 있다. 단말이 셀에 접속한 경우, CP zone을 이용할 필요가 있는 단말에게만 경쟁 기반 무선 자원의 설정 정보를 유니캐스트 메시지를 통해 전송함으로써, 경쟁 기반 무선 자원의 설정 정보를 특정 단말만이 수신하도록 할 수 있다. 이 경우, 단말은 셀에 접속(또는 진입)하는 경우, CP zone 이용을 알리는 정보를 셀 접속 시 기지국으로 전송함으로써, 기지국이 상기 단말로 경쟁 기반 무선 자원의 설정 정보를 유니캐스트 메시지를 통해 전송하게 할 수 있다.

이하, RACH 절차 및 상향링크 자원 할당 절차에서 CP zone을 사용하는 방법에 대해 도 23 및 도 24를 참조하여 구체적으로 살펴보기로 한다.

먼저, RACH 절차에서 CP zone을 사용하는 방법에 대해 살펴보기로 한다.

RACH 절차에서 CP zone을 사용하는 경우, 단말은 CP zone을 RRC 메시지 및/또는 NAS 메시지 전송을 위해 상향링크 자원으로 사용할 수 있다. 즉, 경쟁 기반의 랜덤 액세스 절차의 경우, 제3 메시지(즉, RRC 연결 요청 메시지) 전송을 위해 CP zone을 사용할 수 있다. 또한, 비경쟁 기반의 랜덤 액세스 절차의 경우, RACH 절차 완료 이후의 RRC 메시지 전송을 위해 상향링크 자원으로 CP zone을 사용할 수 있다.

CP zone을 통해 전송되는 RRC 메시지는 수행되는 RACH 절차에 따라 아래 메시지 중 하나에 해당될 수 있다.

1. 초기 접속(Initial access)을 위해 RACH 절차를 수행하는 경우, CP zone을 통해 전송하는 RRC 메시지는 RRC 연결 요청(RRC connection request) 메시지가 해당될 수 있다.

2. 핸드오버(HO: handover)를 위해 RACH 절차를 수행하는 경우, CP zone을 통해 전송하는 RRC 메시지는 RRC 연결 재설정 완료(RRC connection reconfiguration complete) 메시지가 해당될 수 있다.

3. RRC 연결 재확립(RRC connection re-establishment)을 위해 RACH 절차를 수행하는 경우, CP zone을 통해 전송하는 RRC 메시지는 RRC 연결 재확립 요청(RRC connection re-establishment request) 메시지가 해당될 수 있다.

도 23은 본 발명의 일 실시예에 따른 경쟁 기반 무선 자원을 이용한 랜덤 액세스 절차를 예시하는 도면이다.

도 23의 (a)는 경쟁 기반 랜덤 액세스 절차에서 경쟁 기반 무선 자원을 이용하는 예를 나타내며, 도 23의 (b)는 비경쟁 기반의 랜덤 액세스 절차에서 경쟁 기반 무선 자원을 이용하는 예를 나타낸다.

도 23의 (a)를 참조하면, 단말은 PRACH를 통해 RACH 프리앰블 시퀀스를 전송하며 이와 동시에 또는 연속적으로 CP zone을 통해(구체적으로는 CP zone의 CPRB를 통해) RRC 메시지를 기지국으로 전송한다(S2301). 여기서, RRC 메시지는 RRC 연결 요청 메시지 혹은 RRC 연결 재확립 요청 메시지가 해당될 수 있다.

이후, 기지국은 RRC 응답 메시지로서 경쟁 해결(contention resolution)을 상기 단말로 전송한다(S2303).

위와 같이 단말은 기지국으로부터 별도의 UL grant 없이 CP zone을 통해 RRC 메시지를 전송함으로써, 기지국으로부터 UL Grant를 수신하고, 이를 통해 RRC 메시지를 전송하는데 걸리는 시간을 단축시킬 수 있는 효과가 있다. 다시 말해, 단말은 CP zone을 통해 경쟁 기반의 랜덤 액세스 절차를 수행함으로써, 메시지 3을 RACH 프리앰블 시퀀스와 동시에 또는 연속적으로 전송하여 2 단계의 RACH 절차를 수행할 수 있다.

도 23의 (b)를 참조하면, 단말은 기지국으로부터 RACH 프리앰블 시퀀스를 할당 받은 후(S2305), 상기 할당받은 RACH 프리앰블 시퀀스와 동시에 또는 연속적으로 RRC 메시지를 기지국으로 전송한다(S2307). 여기서, 할당 받은 RACH 프리앰블 시퀀스는 PRACH를 통해 전송되며, RRC 메시지는 CP zone의 CPRB를 통해 기지국으로 전송된다. 여기서, RRC 메시지는 RRC 연결 재설정 완료 메시지가 해당될 수 있다.

이후, 상기 기지국은 상기 단말로 랜덤 접속에 대한 응답으로 랜덤 접속 응답(Random Access Response) 메시지를 전송한다(S2309).

이와 같이, CP zone을 통해 RRC 메시지를 전송하는 경우, RACH 절차 이후에 전송될 수 있었던 RRC 메시지를 RACH 절차를 수행하면서 동시에 전송함으로써 전체 RRC 절차(예를 들어, 핸드오버 수행)를 더욱 빠르게 수행할 수 있다.

한편, 앞서 도 23의 (a) 및 도 23의 (b)에서 단말은 기지국으로 RACH 프리앰블의 전송을 생략할 수도 있다. 즉, 단말은 RACH 절차에서 상향링크 동기(UL synchronization)를 위한 타이밍 정렬(TA) 값이 기지국으로부터 하향링크 데이터 수신을 통해 단말에게 미리 획득한 경우 단말의 RACH 프리앰블의 전송을 생략할 수 있다. 즉, 단말은 GPS(global positioning system)를 사용하거나 기지국 사이의 시간 차이(time difference)값을 미리 획득함으로써 상기 TA값을 미리 획득할 수 있다.

이와 같이 단말의 RACH 프리앰블 전송이 생략되는 경우, 단말은 도 23의 (a)의 S2301 단계 및 도 23의 (b)의 S2307 단계에서 RRC 메시지만 CPRB를 통해 기지국으로 전송함으로써 RACH 절차를 수행하게 된다. 결과적으로, RACH 절차를 위해 CP zone을 이용하는 경우, RACH 절차는 아래와 같이 CP zone을 이용하지 않는 일반적인 RACH 절차와 다르게 된다.

경쟁 기반의 랜덤 액세스 절차: 4 단계 RACH 절차

2 단계 RACH 절차

비경쟁 기반의 랜덤 액세스 절차: 3 단계 RACH 절차 + RRC 메시지 전송

RRC 메시지 전송을 포함하는 3 단계 RACH 절차

상술한 바와 같이, 2 단계의 RACH 절차를 수행하면, 종래의 4 단계의 랜덤 액세스 절차를 2 단계로 수행할 수 있으므로 초기 접속 절차의 전체 레이턴시(latency)를 최소화할 수 있다.

이는 만약, 동일 TTI 이내에서 프리앰블과 CP zone이 함께 존재하는 구조인 경우, 종래에 15.5ms(앞서 도 18 참조) 이었던 초기 랜덤 액세스 절차의 지연을 최소 6.5ms까지 줄일 수 있는 효과가 있다.

다음으로, 상향링크 자원 할당 절차에서 CP zone을 사용하는 방법에 대해 살펴보기로 한다.

도 17에서 살펴본 바와 같이, CP zone을 이용하지 않는 일반적인 기지국 스케쥴링 기반의 상향링크 자원 할당 방식에는 5 단계의 상향링크 자원 할당 과정과 3 단계의 상향링크 자원 할당 과정이 있다.

5 단계 UL 자원 할당 과정은 단말이 기지국으로 UL 스케쥴링을 요청하고, 기지국이 단말로 BSR을 위한 UL grant를 전송하고, 이를 통해 단말이 기지국으로 BSR을 전송한다. 이후, 기지국은 단말의 실제 데이터 전송을 위한 UL Grant를 단말로 전송하고, 단말은 상기 UL grant를 통해 실제 데이터를 기지국으로 전송하는 5 단계의 과정으로 이루어진다.

또한, 3 단계 상향링크 자원 할당 과정은 단말이 기지국으로 상향링크 스케쥴링 요청과 동시에 BSR을 전송하고, 기지국은 단말의 실제 데이터 전송을 위한 UL grant를 단말로 전송한다. 이후, 단말은 실제 데이터를 상기 UL grant를 통해 기지국으로 전송하는 3 단계의 과정으로 이루어진다.

CP zone을 이용하는 기지국 스케쥴링 기반의 상향링크 자원 할당 과정은 도 24에서 도시된 바와 같이 5 단계의 경우 3 단계로, 3 단계의 경우 1 단계 상향링크 자원 할당 과정으로 변경된다.

도 24는 본 발명의 일 실시예에 따른 경쟁 기반 무선 자원을 이용한 상향링크 자원 할당 절차를 예시하는 도면이다.

도 24의 (a)는 경쟁 기반 무선 자원을 이용한 상향링크 자원 할당 과정(3 단계)의 일 예를 나타내며, 도 24의 (b)는 경쟁 기반 무선 자원을 이용한 상향링크 자원 할당 과정(1 단계)의 일 예를 나타낸다.

도 24의 (a)를 참조하면, CP zone을 이용하는 기지국 스케쥴링 기반의 3 단계 상향링크 자원 할당 과정은 기지국으로부터 BSR을 위한 UL grant를 단말이 수신하지 않고, 단말이 CP zone을 통해 BSR을 기지국으로 전송한다(S2403).

이후, 상기 기지국으로부터 실제 데이터 전송을 위한 UL grant를 수신하고(S2405), 상기 수신된 UL grant를 이용하여 상기 단말은 상기 기지국으로 실제 데이터를 전송한다(S2407).

도 24의 (b)를 참조하면, 단말은 CP zone을 이용하여 기지국으로 실제 데이터와 함께 BSR을 전송할 수 있다(S2411).

따라서, CP zone을 이용하여 상향링크 자원 할당 과정을 수행하는 경우, 일반적인 5 단계 상향링크 자원 할당 과정은 3 단계 상향링크 자원 할당 과정으로, 일반적인 3 단계 상향링크 자원 할당 과정은 1 단계 상향링크 자원 할당 과정으로 변경된다.

여기서, CP zone을 이용하여 상향링크 자원 할당 과정(3 단계 및 1 단계)을 수행하기 위해서는 먼저, 기지국이 단말로 앞서 살핀 경쟁 기반 무선 자원에 대한 설정 정보를 전송할 수 있다(S2401, S2409). 경쟁 기반 무선 자원에 대한 설정 정보는 시스템 관련 정보이기 때문에 SIB을 통해 전송되는 것이 바람직할 수 있으나 이에 한정되지 않고 다양한 방식으로 전송될 수 있다.

살핀 바와 같이, CP zone을 이용하여 상향링크 자원 할당 과정을 수행하는 경우, 단말이 기지국으로 상향링크 자원을 요청하고, 기지국으로부터 상향링크 자원을 할당 받는 시간을 줄일 수 있기 때문에, 일반적인 기지국 스케쥴링 기반의 상향링크 자원할당 과정에 비해 전체 절차 레이턴시를 줄일 수 있는 효과가 있다.

상향링크 데이터 전송 방법

이하, 본 발명에는 단말이 전송하고자 하는 상향링크 데이터가 지연에 민감한 어플리케이션(application)으로부터 발생하거나 작은 사이즈의 데이터를 간헐적/비주기적으로 전송하는 경우, 앞서 설명한 경쟁 기반 무선 자원을 이용하여 단말의 데이터 전송을 빠르게 수행하도록 하기 위하여 스케줄링 요청 방법을 제안한다.

도 25는 본 발명의 일 실시예에 따른 상향링크 데이터 전송 방법을 예시하는 도면이다.

도 25를 참조하면, 단말은 PUCCH 자원을 통해 상향링크 데이터 및/또는 BSR을 위한 상향링크 스케줄링 요청(Uplink Scheduling Request)을 전송하고(S2501), 동일한 TTI에서 경쟁 기반 PUSCH 자원 블록(CPRB)을 통해 실제 상향링크 데이터(actual data) 및/또는 BSR(필요한 경우)을 UL SR과 함께 1 TTI에서 전송한다(S2503).

즉, 단말은 UL SR과 상향링크 데이터를 1 TTI에서 전송할 수 있다. 또한, 단말은 UL SR과 상향링크 데이터 및 BSR을 1 TTI에서 전송할 수 있다. 또한, 단말은 UL SR과 BSR을 1 TTI에서 전송할 수도 있다.

기존의 방식에 따르면, 상향링크 SR(UL SR)을 전송 후, 기지국으로부터 BSR을 위한 상향링크 승인(UL grant)을 수신하기까지 4ms가 소요된다. 그리고, 단말이 UL grant 수신 후 BSR을 기지국에 전송하기까지 4ms가 소요된다. 그리고, 단말이 BSR 전송 후 실제 상향링크 데이터(actual uplink data)를 위한 UL grant를 수신하기까지 4ms가 소요된다. 그리고, 단말이 UL grant 수신 후 실제 상향링크 데이터를 전송하기까지 4ms가 소요된다.

SR 전송 주기(periodicity)가 1ms 부터 80ms까지의 범위 내에서 설정되므로, DRX 모드에서 active 모드로 전환 후 최초 전송되는 actual data 전송까지 1ms 부터 80ms까지의 지연이 발생될 수 있다. 다만, 기존의 상향링크 데이터 전송 방식에 따르면, SR 주기에 따른 지연 시간을 제외하더라고 상술한 바와 같이 총 16ms의 지연이 발생하게 된다. 그러나, 본 발명에 따른 UL SR이 전송되는 TTI에서 함께 실제 상향링크 데이터가 전송되므로 위의 16ms의 지연을 감소시킬 수 있다(UL SR과 BSR이 1 TTI에서 전송되는 경우 8ms).

본 발명에서 제안하는 스케줄링 요청 방법에서는 경쟁 기반 PUSCH 존(CP zone)은 실제 데이터(actual data) 전송을 위한 상향링크 자원으로 사용할 수 있으며, DRX 모드에서 active 모드로 전환 후 최초 전송되는 actual data 전송까지 소요되는 단계를 SR 전송과 동시에 (또는 기지국으로부터 UL grant 없이) 전송하도록 함으로써 1 단계로 상향링크 데이터를 전송하는 방안을 제안한다.

따라서, 본 발명에 따르면 상향링크 최초 실제 데이터(initial actual data) 전송에 소요되는 시간은 SR 전송 주기(1ms 내지 80ms)와 동일하게 된다.

도 26은 본 발명의 일 실시예에 따른 상향링크 데이터 전송 방법을 예시하는 도면이다.

도 26의 (a)를 참조하면, 단말은 PUCCH 자원을 통해 상향링크 스케줄링 요청(uplink SR)을 전송한다(S2601).

그리고, 단말은 uplink SR을 전송한 PUCCH 자원과 동일한 TTI(예를 들어, 동일한 서브프레임)에서 경쟁 기반 무선 자원 블록(CPRB)을 통해 실제 상향링크 데이터(actual uplink data)를 전송한다(S2603).

하나의 단말에 대한 PUCCH 자원은 하나의 서브프레임에서 자원 블록 쌍(RB pair)으로 할당되고, PUCCH 자원 인덱스는 단말 특정 상위 계층 시그널링에 의해 설정된다. 앞서 설명한 바와 같이, PUCCH 자원 인덱스는 물리 자원 블록(PRB), 주파수 영역 시퀀스에 적용되는 순환 쉬프트(CS) 및 시간 영역 확산을 위한 직교 커버 코드(OCC)의 조합에 매핑된다. 즉, PUCCH 자원 인덱스는 서로 다른 PRB, CS 및 OCC 조합을 특정한다.

CPRB는 uplink SR을 전송한 PUCCH 자원과 동일한 TTI에 설정된 경쟁 기반 PUSCH 존(CP zone)에 속한 하나 이상의 경쟁 기반 무선 자원 블록(CPRB) 중에서 어느 하나로 결정될 수 있다. 일례로, CPRB는 단말이 uplink SR을 전송하는 PUCCH 자원 인덱스에 매핑되어 결정될 수 있다.

여기서, 단말은 필요한 경우(예를 들어, 데이터량이 많은 경우) 복수의 CPRB를 통해 실제 상향링크 데이터를 전송할 수 있다.

도 26의 (a)의 경우는, 간헐적/비주기적으로 발생하는 작은 사이즈의 데이터(예를 들어, 헬스 케어, 교통 안전 정보 등)의 전송에 적합할 수 있다.

도 26의 (b)를 참조하면, 단말은 PUCCH 자원을 통해 상향링크 스케줄링 요청(uplink SR)을 전송한다(S2605).

그리고, 단말은 uplink SR을 전송한 PUCCH 자원과 동일한 TTI(예를 들어, 동일한 서브프레임)에서 경쟁 기반 무선 자원 블록(CPRB)을 통해 실제 상향링크 데이터(actual uplink data)를 전송한다(S2607).

하나의 단말에 대한 PUCCH 자원은 하나의 서브프레임에서 자원 블록 쌍(RB pair)으로 할당되고, PUCCH 자원 인덱스는 단말 특정 상위 계층 시그널링에 의해 설정된다. 앞서 설명한 바와 같이, PUCCH 자원 인덱스는 물리 자원 블록(PRB), 주파수 영역 시퀀스에 적용되는 순환 쉬프트(CS) 및 시간 영역 확산을 위한 직교 커버 코드(OCC)의 조합에 매핑된다. 즉, PUCCH 자원 인덱스는 서로 다른 PRB, CS 및 OCC 조합을 특정한다.

CPRB는 uplink SR을 전송한 PUCCH 자원과 동일한 TTI에 설정된 CP zone에 속한 하나 이상의 CPRB 중에서 어느 하나로 결정될 수 있다. 일례로, CPRB는 단말이 uplink SR을 전송하는 PUCCH 자원 인덱스에 매핑되어 결정될 수 있다.

여기서, 단말은 필요한 경우(예를 들어, 데이터량이 많은 경우) 하나 이상의 CPRB를 통해 실제 상향링크 데이터를 전송할 수 있다.

단말은 기지국으로부터 다음에 전송할 상향링크 데이터와 BSR을 위한 상향링크 승인(uplink grant)를 수신한다(S2609).

여기서, uplink grant는 미리 설정된 고정된 크기의 물리 자원 블록(PRB)(예를 들어, 1개의 PRB 또는 2개의 PRB 등)을 단말에 할당할 수 있다.

또한, uplink grant는 단말이 S2605 단계에서 uplink SR과 동일한 TTI를 통해 전송한 최초의 상향링크 데이터와 동일한 자원의 크기를 할당할 수 있다. 예를 들어, 최초의 상향링크 데이터를 전송하기 위하여 단말이 1개의 CPRB를 이용한 경우, uplink grant는 1개의 물리 자원 블록(PRB)를 단말에 할당할 수 있다. 또한, 최초의 상향링크 데이터를 전송하기 위하여 단말이 2개의 CPRB를 이용한 경우, uplink grant는 2개의 물리 자원 블록(PRB)를 단말에 할당할 수 있다.

단말은 uplink grant에 의해 할당된 PUSCH 자원을 통해 실제 상향링크 데이터와 BSR을 기지국에 전송한다(S2611).

한편, 단말은 필요한 경우 앞서 도 24의 (b)의 예시와 같이 S2607 단계에서 CPRB를 통해 상향링크 데이터와 함께 BSR을 전송할 수 있다.

이와 같이, 단말이 S2607 단계에서 CPRB를 통해 상향링크 데이터와 함께 BSR을 전송한 경우, 단말은 S2609 단계에서 기지국으로부터 다음에 전송될 상향링크 데이터를 위한 uplink grant를 수신할 수 있다.

그리고, S2611 단계에서 단말은 uplink grant에 의해 할당된 PUSCH 자원을 통해 실제 상향링크 데이터를 기지국에 전송한다.

이후에 단말이 상향링크를 전송하는 과정은 앞서 도 17의 예시와 같이 기존의 단말이 상향링크 데이터를 전송하는 과정과 동일하게 진행될 수 있다.

도 26의 (b)의 경우는, 버퍼에 도착한 데이터가 지연에 민감한 어플리케이션(delay sensitive application)으로부터 생성된 데이터(예를 들어, 동영상 데이터 등)의 전송에 적합할 수 있다. 예를 들어, SR과 동일한 TTI에서 전송되는 최초의 데이터는 동영상 데이터의 최초 프레임 데이터가 해당될 수 있다.

도 26에 예시된 uplink SR(S2601, S2605)은 전송될 상향링크 데이터 특성 정보를 포함할 수 있다. 즉, uplink SR(S2601, S2605)은 uplink SR과 매핑되어 동일한 TTI(또는 그 이후 서브프레임)에서 전송될 상향링크 데이터에 대한 특성 정보를 포함할 수 있다.

여기서, 상향링크 데이터의 특성 정보는 SR을 유발한 상향링크 데이터에 대한 서비스 특성을 나타내는 정보 및/또는 SR의 전송 방식을 특정한다. 즉, 상향링크 데이터의 특성 정보는 CPRB를 통해 상향링크 데이터가 전송되는지 여부를 지시할 수 있다. 또한, 상향링크 데이터의 특성 정보는 CPRB를 통해 전송되는 상향링크 데이터의 속성 정보를 지시할 수 있다. 상향링크 데이터의 특성 정보를 아래와 같은 정보 중 하나일 수 있다.

1) 비주기적 짧은 데이터(Aperiodic short data) (1-step SR)

앞서 설명한 도 26의 (a)의 경우를 의미하며, uplink SR와 매핑되어 전송될 상향링크 데이터가 비주기적/간헐적으로 발생되는 작은 사이즈의 데이터를 의미한다.

2) 지연에 민감한 긴 데이터(Delay sensitive long data) (1-step SR)

앞서 설명한 도 26의 (b)의 경우를 의미하며, uplink SR과 매핑되어 전송될 상향링크 데이터가 지연에 민감한 어플리케이션으로부터 생성된 데이터를 의미한다.

3) 일반적인 데이터(Normal data) (3-step SR)

앞서 설명한 도 17의 (b) 또는 도 24의 (a)의 경우와 같이 uplink SR과 동일한 TTI에서 BSR이 전송되는 경우에 uplink SR과 매핑되어 전송될 상향링크 데이터를 의미한다.

이때, BSR은 도 17의 (b)와 같이 단말에 할당된 PUSCH 자원을 통해 전송될 수 있으며, 또한, 도 24의 (a)와 같이 uplink SR과 동일한 TTI 포함된 CPRB를 통해 전송될 수 있다.

4) 그 외 기타 (5-step SR)

그 외, 도 17의(a)의 경우와 같이 단말에 BSR을 위한 PUSCH 자원이 할당되지 않아 5 단계의 상향링크 스케줄링 절차에 따라 전송될 상향링크 데이터를 의미한다.

이와 같이 4 개의 케이스를 특정하기 위하여 본 발명에서 정의하는 SR은 2 비트의 정보를 담은 SR로 정의될 수 있으며, 2 비트의 SR 정보를 전송하기 위한 PUCCH 포맷이 새롭게 정의될 수 있다.

또한, 단말 당 할당되는 SR PUCCH 자원은 2 비트 정보에 대한 자원이 할당되도록 새롭게 정의될 수 있다.

그러나, 위에서는 상향링크 데이터의 특성을 4 개의 케이스로 구분하였으나 이는 설명의 편의를 위한 것이며, 본 발명이 위의 4 개의 케이스에 한정되는 것은 아니다.

따라서, SR 정보에 대한 비트는 2 비트로 한정하지는 않으며, 2 비트 이상의 정보를 전송할 수도 있다.

위와 같이, 기존의 OOK(On-Off keying)방식이 아닌, SR을 유발한 데이터에 대한 서비스 특성을 나타내는 정보가 SR에 포함되도록 함으로써 CP zone에서 전송될 데이터 정보를 기지국이 미리 파악할 수 있다. 또한, 이를 통해 CP zone에서 발생할 수 있는 자원 점유 충돌에 대해 기지국이 적절한 프로시저를 사용하여 충돌을 해결할 수 있도록 할 수 있다.

도 27은 본 발명의 일 실시예에 따른 상향링크 데이터 전송 방법을 예시하는 도면이다.

도 27을 참조하면, 단말은 PUCCH 자원을 통해 상향링크 스케줄링 요청(uplink SR)을 전송한다(S2701).

여기서, uplink SR은 uplink SR과 매핑되어 동일한 TTI(또는 그 이후 서브프레임)에서 전송될 상향링크 데이터에 대한 특성 정보를 포함할 수 있다.

예를 들어, 도 27의 경우 uplink SR은 비주기적 짧은 데이터를 1 step SR를 통해 전송하는 것을 특정하기 위한 정보를 포함할 수 있다.

그리고, 단말은 uplink SR을 전송한 PUCCH 자원과 동일한 TTI(예를 들어, 동일한 서브프레임)에 경쟁 기반 무선 자원 블록(CPRB)을 통해 실제 상향링크 데이터(actual uplink data)를 전송한다(S2703).

하나의 단말에 대한 PUCCH 자원은 하나의 서브프레임에서 자원 블록 쌍(RB pair)으로 할당되고, PUCCH 자원 인덱스는 단말 특정 상위 계층 시그널링에 의해 설정된다. 앞서 설명한 바와 같이, PUCCH 자원 인덱스는 물리 자원 블록(PRB), 주파수 영역 시퀀스에 적용되는 순환 쉬프트(CS) 및 시간 영역 확산을 위한 직교 커버 코드(OCC)의 조합에 매핑된다. 즉, PUCCH 자원 인덱스는 서로 다른 PRB, CS 및 OCC 조합을 특정한다.

CPRB는 uplink SR을 전송한 PUCCH 자원과 동일한 TTI에 설정된 경쟁 기반 PUSCH 존(CP zone)에 속한 하나 이상의 경쟁 기반 무선 자원 블록(CPRB) 중에서 결정될 수 있다. 일례로, CPRB는 단말이 uplink SR을 전송하는 PUCCH 자원 인덱스에 매핑되어 결정될 수 있다.

도 27에서는 PUCCH 영역에서 8개의 SR이 전송된다고 가정한다. 즉, 8개의 서로 다른 단말이 각각 8개의 서로 다른 PUCCH 자원 인덱스로 특정되는 PUCCH 자원에서 uplink SR을 전송한다고 가정한다. 이 경우, 단말이 uplink SR을 전송한 PUCCH 자원의 인덱스(2707)에 매핑되는 CPRB #1(2709)에서 상향링크 데이터가 전송된다.

도 27에서는 하나의 CPRB를 통해 단말이 상향링크 데이터를 전송하는 경우를 예시하고 있으나, 단말은 필요한 경우(예를 들어, 데이터량이 많은 경우) 복수의 CPRB(예를 들어, CPRB #1과 #2)를 통해 실제 상향링크 데이터를 전송할 수도 있다.

이와 같이, 단말이 CP zone 내에서 결정된 CPRB를 통해 실제 상향링크 데이터를 전송한 경우, 기지국은 uplink SR를 수신함과 동시에 SR에 매핑된 CPRB(즉, 상향링크 데이터)를 함께 디코딩한다.

구체적으로, 기지국은 수신한 SR을 통해 해당 단말이 어떤 데이터를 어떤 SR 프로시저를 사용하여 전송할 것인지를 인지하고, 동일 TTI에서 SR에 매핑된 CPRB를 디코딩한다. 도 27의 경우, 기지국은 단말이 비주기적 짧은 데이터를 1 step SR를 통해 전송하는 것을 인지할 수 있다.

그리고, 성공적으로 상향링크 데이터를 수신한 기지국은 해당 단말에게 PHICH를 통해 HARQ 또는 ARQ ACK을 전송함으로써 해당 데이터를 성공적으로 수신했음을 알린다(S2705).

이와 같이, 본 발명에 따르면 SR과 비주기적 짧은 데이터를 1 TTI에서 전송함으로써 실제 상향링크 데이터(actual uplink data) 전송에 소요되는 시간은 SR 전송 주기(1ms 내지 80ms)와 동일하게 된다.

앞서 표 11 및 표 12을 다시 참조하면, 표 11 또는 표 12의 1 및 2 컴포넌트(component)만으로 간헐적으로 발생되는 작은 사이즈의 상향링크 데이터 전송이 완료되므로 총 1.5/3.5ms의 지연 시간만이 발생될 수 있다.

도 27에서는 간헐적/비주기적으로 발생하는 작은 사이즈의 데이터에 대한 스케줄링 요청 방법을 예시하고 있다. 간헐적으로 이벤트가 발생한 경우에만 전송되는 작은 사이즈 데이터인 경우라도 종래의 스케줄링 요청 방식을 사용한다면 작은 사이즈의 데이터 전송을 위해 5 단계의 SR 프로시저를 수행해야 한다. 그러나, 본 발명에 따른 스케줄링 요청 방법에 따르면 해당 데이터 전송은 단말이 active mode로 전환한 후, 1회 전송으로 데이터 전송이 완료될 수 있다.

도 28은 본 발명의 일 실시예에 따른 상향링크 데이터 전송 방법을 예시하는 도면이다.

도 28을 참조하면, 단말은 PUCCH 자원을 통해 상향링크 스케줄링 요청(uplink SR)을 전송한다(S2801).

여기서, uplink SR은 uplink SR과 매핑되어 동일한 TTI(또는 그 이후 서브프레임)에서 전송될 상향링크 데이터에 대한 특성 정보를 포함할 수 있다.

예를 들어, 도 28의 경우 uplink SR은 비주기적 짧은 데이터를 1 step SR를 통해 전송하는 것을 특정하기 위한 정보를 포함할 수 있다.

그리고, 단말은 uplink SR을 전송한 PUCCH 자원과 동일한 TTI(예를 들어, 동일한 서브프레임)에 경쟁 기반 무선 자원 블록(CPRB)을 통해 실제 상향링크 데이터(actual uplink data)를 전송한다(S2803).

하나의 단말에 대한 PUCCH 자원은 하나의 서브프레임에서 자원 블록 쌍(RB pair)으로 할당되고, PUCCH 자원 인덱스는 단말 특정 상위 계층 시그널링에 의해 설정된다. 앞서 설명한 바와 같이, PUCCH 자원 인덱스는 물리 자원 블록(PRB), 주파수 영역 시퀀스에 적용되는 순환 쉬프트(CS) 및 시간 영역 확산을 위한 직교 커버 코드(OCC)의 조합에 매핑된다. 즉, PUCCH 자원 인덱스는 서로 다른 PRB, CS 및 OCC 조합을 특정한다.

CPRB는 uplink SR을 전송한 PUCCH 자원과 동일한 TTI에 설정된 경쟁 기반 PUSCH 존(CP zone)에 속한 하나 이상의 경쟁 기반 무선 자원 블록(CPRB) 중에서 결정될 수 있다. 일례로, CPRB는 단말이 uplink SR을 전송하는 PUCCH 자원 인덱스에 매핑되어 결정될 수 있다.

도 28에서는 PUCCH 영역에서 8개의 SR이 전송된다고 가정한다. 즉, 8개의 서로 다른 단말이 각각 8개의 서로 다른 PUCCH 자원 인덱스로 특정되는 PUCCH 자원에서 uplink SR을 전송한다고 가정한다. 이 경우, 단말이 uplink SR을 전송한 PUCCH 자원의 인덱스(2809)에 매핑되는 CPRB #1(2811)에서 상향링크 데이터가 전송된다.

도 28에서는 하나의 CPRB를 통해 단말이 상향링크 데이터를 전송하는 경우를 예시하고 있으나, 단말은 필요한 경우(예를 들어, 데이터량이 많은 경우) 복수의 CPRB(예를 들어, CPRB #1과 #2)를 통해 실제 상향링크 데이터를 전송할 수도 있다.

이와 같이, 단말이 CP zone 내에서 결정된 CPRB를 통해 실제 상향링크 데이터를 전송한 경우, 기지국은 uplink SR를 수신함과 동시에 SR에 매핑된 CPRB(즉, 상향링크 데이터)를 함께 디코딩한다.

구체적으로, 기지국은 수신한 SR을 통해 해당 단말이 어떤 데이터를 어떤 SR 프로시저를 사용하여 전송할 것인지를 인지하고, 동일 TTI에서 SR에 매핑된 CPRB를 디코딩한다. 도 28의 경우, 기지국은 단말이 비주기적 짧은 데이터를 1 step SR를 통해 전송하는 것을 인지할 수 있다.

단말이 CP zone 내에서 결정된 CPRB를 통해 실제 상향링크 데이터를 전송하였으나, 하나 이상의 단말이 동일 자원(즉, 동일 CPRB)을 이용하여 데이터를 전송하거나, 채널 상황 악화로 단말의 데이터가 성공적으로 전송되지 못한 경우, 기지국은 SR은 수신하였지만, SR에 매핑된 CPRB 디코딩에 실패하게 된다.

상술한 바와 같이, SR에서 전송되는 정보(즉, uplink SR과 매핑되어 전송될 상향링크 데이터에 대한 특성 정보)를 기반으로 기지국은 해당 SR이 CPRB로 데이터를 함께 전송하는 SR인지, 그리고 전송될 데이터가 작은 데이터(short data)인지 아닌지 인지할 수 있다.

따라서, CPRB로 전송되는 작은 데이터의 수신에 실패한 경우, 기지국은 해당 단말에 대해 NACK 정보 대신 PDCCH를 통해 UL grant를 전송함으로써 UL grant 기반의 상향링크 데이터 전송을 수행하도록 한다(S2805).

기지국으로부터 UL grant를 수신한 단말은, 해당 UL grant를 통해 할당된 PUSCH 자원에서 실제 데이터(actual data)를 기지국에 전송한다(S2807).

단말이 상향링크 SR(UL SR)을 전송 후, 기지국으로부터 상향링크 데이터를 위한 UL grant을 수신하기까지 4ms가 소요되고, 단말이 UL grant 수신 후 상향링크 데이터를 기지국에 전송하기까지 4ms가 소요된다.

따라서, 본 발명에 따르면, 비주기적 짧은 데이터를 1 step SR 절차를 통해 전송하는 경우에 상향링크 데이터의 충돌이 발생되어 이를 회복(recovery)하기까지 약 9ms 내지 89ms (= SR 전송 주기(1ms 내지 80ms) + 8ms)가 소요된다.

앞서 표 11 및 표 12을 다시 참조하면, 표 11에서 1 내지 6 컴포넌트(component)만으로 간헐적으로 발생되는 작은 사이즈의 상향링크 데이터가 충돌되더라도 이를 회복하여 상향링크 데이터 전송이 완료되므로 총 9.5/11.5ms의 지연 시간만이 발생될 수 있다.

한편, 단말은 1 TTI에서 SR과 함께 상향링크 데이터를 전송(S2801 단계 및 S2803 단계)한 후, 내부 타이머(timer)를 구동시켜 일정 시간 동안(예를 들어, 89 ms) 기지국으로부터 상향링크 데이터에 대한 HARQ/ARQ ACK 정보 또는 상향링크 데이터의 재전송을 위한 UL grant를 수신하지 못한 경우, 앞서 설명한 S2801 단계 및 S2803 단계를 반복하여 수행할 수 있다.

도 29는 본 발명의 일 실시예에 따른 상향링크 데이터 전송 방법을 예시하는 도면이다.

도 29를 참조하면, 단말은 PUCCH 자원을 통해 상향링크 스케줄링 요청(uplink SR)을 전송한다(S2901).

여기서, uplink SR은 uplink SR과 매핑되어 동일한 TTI(또는 그 이후 서브프레임)에서 전송될 상향링크 데이터에 대한 특성 정보를 포함할 수 있다.

예를 들어, 도 29의 경우 uplink SR은 지연에 민감한 긴 데이터를 1 step SR를 통해 전송하는 것을 특정하기 위한 정보를 포함할 수 있다.

그리고, 단말은 uplink SR을 전송한 PUCCH 자원과 동일한 TTI(예를 들어, 동일한 서브프레임)에 경쟁 기반 무선 자원 블록(CPRB)을 통해 최초의 실제 상향링크 데이터(actual uplink data)를 전송한다(S2903).

하나의 단말에 대한 PUCCH 자원은 하나의 서브프레임에서 자원 블록 쌍(RB pair)으로 할당되고, PUCCH 자원 인덱스는 단말 특정 상위 계층 시그널링에 의해 설정된다. 앞서 설명한 바와 같이, PUCCH 자원 인덱스는 물리 자원 블록(PRB), 주파수 영역 시퀀스에 적용되는 순환 쉬프트(CS) 및 시간 영역 확산을 위한 직교 커버 코드(OCC)의 조합에 매핑된다. 즉, PUCCH 자원 인덱스는 서로 다른 PRB, CS 및 OCC 조합을 특정한다.

CPRB는 uplink SR을 전송한 PUCCH 자원과 동일한 TTI에 설정된 경쟁 기반 PUSCH 존(CP zone)에 속한 하나 이상의 경쟁 기반 무선 자원 블록(CPRB) 중에서 결정될 수 있다. 일례로, CPRB는 단말이 uplink SR을 전송하는 PUCCH 자원 인덱스에 매핑되어 결정될 수 있다.

도 29에서는 PUCCH 영역에서 8개의 SR이 전송된다고 가정한다. 즉, 8개의 서로 다른 단말이 각각 8개의 서로 다른 PUCCH 자원 인덱스로 특정되는 PUCCH 자원에서 uplink SR을 전송한다고 가정한다. 이 경우, 단말이 uplink SR을 전송한 PUCCH 자원의 인덱스(2909)에 매핑되는 CPRB #1(2911)에서 상향링크 데이터가 전송된다.

도 29에서는 하나의 CPRB 를 통해 단말이 상향링크 데이터를 전송하는 경우를 예시하고 있으나, 단말은 필요한 경우(예를 들어, 데이터량이 많은 경우) 복수의 CPRB(예를 들어, CPRB #1과 #2)를 통해 실제 상향링크 데이터를 전송할 수도 있다.

이와 같이, 단말이 CP zone 내에서 결정된 CPRB를 통해 실제 상향링크 데이터를 전송한 경우, 기지국은 uplink SR를 수신함과 동시에 SR에 매핑된 CPRB(즉, 상향링크 데이터)를 함께 디코딩한다.

구체적으로, 기지국은 수신한 SR을 통해 해당 단말이 어떤 데이터를 어떤 SR 프로시저를 사용하여 전송할 것인지를 인지하고, 동일 TTI에서 SR에 매핑된 CPRB를 디코딩한다. 도 29의 경우, 기지국은 단말이 지연에 민감한 긴 데이터를 1 step SR를 통해 전송하는 것을 인지할 수 있다.

이어, 기지국은 상향링크 데이터와 BSR을 위한 상향링크 승인(uplink grant)를 PDCCH를 통해 단말에 전송한다(S2905).

여기서, uplink grant는 미리 설정된 고정된 크기의 물리 자원 블록(PRB)(예를 들어, 1개의 PRB 또는 2개의 PRB 등)을 단말에 할당할 수 있다.

또한, uplink grant는 단말이 S2903 단계에서 uplink SR과 동일한 TTI를 통해 전송한 최초의 상향링크 데이터와 동일한 자원의 크기를 할당할 수 있다. 예를 들어, 최초의 상향링크 데이터를 전송하기 위하여 단말이 1개의 CPRB를 이용한 경우, uplink grant는 1개의 물리 자원 블록(PRB)를 단말에 할당할 수 있다. 또한, 최초의 상향링크 데이터를 전송하기 위하여 단말이 2개의 CPRB를 이용한 경우, uplink grant는 2개의 물리 자원 블록(PRB)를 단말에 할당할 수 있다.

한편, S2905 단계에서 기지국으로부터 전송된 UL grant가 최초의 상향링크 데이터(즉, CPRB를 통해 전송된 상향링크 데이터)가 성공적으로 수신되어 다음에 전송될 상향링크 데이터 및 BSR에 대한 UL grant인지, 아니면 최초의 상향링크 데이터의 수신이 실패하여 최초의 상향링크 데이터의 재전송 및 BSR에 대한 UL grant인지 단말이 알아야 할 필요가 있다.

따라서, 기지국은 전송되는 UL grant가 다음의 상향링크 데이터의 전송을 위한 UL grant인 경우 재전송 지시자(예를 들어, NDI(new data indication))를 포함하지 않는 UL grant를 전송하고, 최초의 상향링크 데이터의 재전송을 위한 UL grant의 경우 이를 지시하기 위하여 재전송 지시자를 포함하는 UL grant를 단말에 전송할 수 있다.

따라서, UL grant에 재전송 지시자가 포함되지 않은 경우, 단말은 기지국에서 최초의 상향링크 데이터가 성공적으로 수신되어 수신되었음을 인지할 수 있다. 반면, UL grant에 재전송 지시자가 포함된 경우, 단말은 기지국에서 최초의 상향링크 데이터가 성공적으로 수신되지 않았다고 인지할 수 있다.

또한, 이와 상이하게 기지국은 최초의 상향링크 데이터(즉, CPRB를 통해 전송된 상향링크 데이터)가 성공적으로 수신된 경우 HARQ 또는 ARQ ACK이 포함된 UL grant를 PHICH를 통해 단말에 전송할 수 있다. 이 경우, 단말은 PHICH를 통해 HARQ 또는 ARQ ACK은 수신하면, 최초의 상향링크 데이터가 기지국에 의해 성공적으로 수신되었다고 인지할 수 있다.

도 29의 경우는 기지국에 단말의 최초의 상향링크 데이터를 성공적으로 수신하여 재전송 지시자를 포함하지 않는 UL grant를 단말에 전송한 경우를 가정한다.

단말은 수신한 UL grant에 의해 할당된 PDSCH 자원을 통해 실제 데이터(즉, 다음의 상향링크 데이터)와 BSR를 기지국에 전송한다(S2907).

이와 같이, 본 발명에 따르면 SR과 지연에 민감한 긴 데이터의 최초의 상향링크 데이터를 1 TTI에서 전송함으로써 실제 최초 상향링크 데이터(actual initial uplink data) 전송에 소요되는 시간은 SR 전송 주기(1ms 내지 80ms)와 동일하게 된다.

앞서 표 11 및 표 12을 다시 참조하면, 표 11 또는 표 12의 1 및 2 컴포넌트(component)만으로 지연에 민감한 어플리케이션으로부터 발생된 상향링크 데이터의 전송이 완료되므로 총 1.5/3.5ms의 지연 시간만이 발생될 수 있다.

도 29에서는 초기 지연에 민감한 어플리케이션으로부터 생성된 데이터에 대한 스케줄링 요청 방법을 예시하고 있다. 초기 지연에 민감한 어플리케이션으로부터 생성된 데이터의 경우, 지속적인 데이터 전송을 지원하기 위해 BSR 전송은 필요로 하지만, 최초 상향링크 데이터에 대한 전송을 빠르게 수행하도록 하기 위해 최초 데이터를 CP zone 내에서 결정된 CPRB를 통해 전송하도록 할 것을 제안한다.

지연에 민감한 어플리케이션으로부터 생성된 데이터의 최초 데이터 도착 지연은 사용자의 체감 지연에 영향을 줄 수 있으므로, 최초 데이터 전송에의 지연을 낮추는 것은 사용자 체감 지연을 감소하는 주요 요소로 활용될 수 있다.

또는, 어플리케이션에 따라 최초 정보에의 빠른 수신은 사용자에게 해당 어플리케이션/서비스와의 지속적인 연결 여부를 결정하도록 하는데 필요한 정보로 사용될 수 있도록 함으로써, 사용자의 체감 지연을 감소시키는 주요 요소로 활용될 수 있을 것이다.

도 30은 본 발명의 일 실시예에 따른 상향링크 데이터 전송 방법을 예시하는 도면이다.

도 30을 참조하면, 단말은 PUCCH 자원을 통해 상향링크 스케줄링 요청(uplink SR)을 전송한다(S3001).

여기서, uplink SR은 uplink SR과 매핑되어 동일한 TTI(또는 그 이후 서브프레임)에서 전송될 상향링크 데이터에 대한 특성 정보를 포함할 수 있다.

예를 들어, 도 30의 경우 uplink SR은 지연에 민감한 긴 데이터를 1 step SR를 통해 전송하는 것을 특정하기 위한 정보를 포함할 수 있다.

그리고, 단말은 uplink SR을 전송한 PUCCH 자원과 동일한 TTI(예를 들어, 동일한 서브프레임)에 경쟁 기반 무선 자원 블록(CPRB)을 통해 최초의 실제 상향링크 데이터(actual uplink data)를 전송한다(S3003).

하나의 단말에 대한 PUCCH 자원은 하나의 서브프레임에서 자원 블록 쌍(RB pair)으로 할당되고, PUCCH 자원 인덱스는 단말 특정 상위 계층 시그널링에 의해 설정된다. 앞서 설명한 바와 같이, PUCCH 자원 인덱스는 물리 자원 블록(PRB), 주파수 영역 시퀀스에 적용되는 순환 쉬프트(CS) 및 시간 영역 확산을 위한 직교 커버 코드(OCC)의 조합에 매핑된다. 즉, PUCCH 자원 인덱스는 서로 다른 PRB, CS 및 OCC 조합을 특정한다.

CPRB는 uplink SR을 전송한 PUCCH 자원과 동일한 TTI에 설정된 경쟁 기반 PUSCH 존(CP zone)에 속한 하나 이상의 경쟁 기반 무선 자원 블록(CPRB) 중에서 결정될 수 있다. 일례로, CPRB는 단말이 uplink SR을 전송하는 PUCCH 자원 인덱스에 매핑되어 결정될 수 있다.

도 30에서는 PUCCH 영역에서 8개의 SR이 전송된다고 가정한다. 즉, 8개의 서로 다른 단말이 각각 8개의 서로 다른 PUCCH 자원 인덱스로 특정되는 PUCCH 자원에서 uplink SR을 전송한다고 가정한다. 이 경우, 단말이 uplink SR을 전송한 PUCCH 자원의 인덱스(3009)에 매핑되는 CPRB #1(3011)에서 상향링크 데이터가 전송된다.

도 30에서는 하나의 CPRB를 통해 단말이 상향링크 데이터를 전송하는 경우를 예시하고 있으나, 단말은 필요한 경우(예를 들어, 데이터량이 많은 경우) 복수의 CPRB(예를 들어, CPRB #1과 #2)를 통해 실제 상향링크 데이터를 전송할 수도 있다.

이와 같이, 단말이 CP zone 내에서 결정된 CPRB를 통해 실제 상향링크 데이터를 전송한 경우, 기지국은 uplink SR를 수신함과 동시에 SR에 매핑된 CPRB(즉, 상향링크 데이터)를 함께 디코딩한다.

구체적으로, 기지국은 수신한 SR을 통해 해당 단말이 어떤 데이터를 어떤 SR 프로시저를 사용하여 전송할 것인지를 인지하고, 동일 TTI에서 SR에 매핑된 CPRB를 디코딩한다. 도 30의 경우, 기지국은 단말이 지연에 민감한 긴 데이터를 1 step SR를 통해 전송하는 것을 인지할 수 있다.

단말이 CP zone 내에서 결정된 CPRB를 통해 실제 상향링크 데이터를 전송하였으나, 하나 이상의 단말이 동일 자원(즉, 동일 CPRB)을 이용하여 데이터를 전송하거나, 채널 상황 악화로 단말의 데이터가 성공적으로 전송되지 못한 경우, 기지국은 SR은 수신하였지만, SR에 매핑된 CPRB 디코딩에 실패하게 된다.

상술한 바와 같이, SR에서 전송되는 정보(즉, uplink SR과 매핑되어 전송될 상향링크 데이터에 대한 특성 정보)를 기반으로 기지국은 해당 SR이 CPRB로 데이터를 함께 전송하는 SR인지, 그리고 전송될 데이터가 지연에 민감한 긴 데이터(long data)인지 아닌지 인지할 수 있다.

따라서, CPRB로 전송되는 최초의 상향링크 데이터의 수신에 실패한 경우, 기지국은 해당 단말에 재전송 지시자를 포함하는 PDCCH를 통해 UL grant를 전송함으로써 최초의 상향링크 데이터의 재전송을 수행하도록 한다(S3005).

또한, 기지국은 해당 단말에 PHICH를 통해 NACK 정보를 전송하고, 최초의 상향링크 데이터의 재전송을 위한 UL grant를 전송할 수도 있다.

이와 같이, 단말은 PDCCH를 통해 재전송 지시자를 포함하는 UL grant를 수신하거나 또는 PHICH를 통해 NACK 정보를 수신함으로써 기지국에서 최초의 상향링크 데이터가 성공적으로 수신하지 못하였음을 인지할 수 있다.

도 30의 경우는 기지국에 단말의 최초의 상향링크 데이터를 성공적으로 수신하지 못하여 재전송 지시자를 포함하는 UL grant를 단말에 전송한 경우를 가정한다.

단말은 수신한 UL grant에 의해 할당된 PDSCH 자원을 통해 실제 데이터(즉, 최초 상향링크 데이터)와 BSR를 기지국에 전송한다(S3007).

단말이 상향링크 SR(UL SR)을 전송 후, 기지국으로부터 최초의 상향링크 데이터의 재전송을 위한 UL grant을 수신하기까지 4ms가 소요되고, 단말이 UL grant 수신 후 최초의 상향링크 데이터를 기지국에 전송하기까지 4ms가 소요된다.

따라서, 본 발명에 따르면, 지연에 민감한 긴 데이터(long data)를 1 step SR 절차를 통해 전송하는 경우에 상향링크 데이터의 충돌이 발생되어 이를 회복(recovery)하기까지 약 9ms 내지 89ms (= SR 전송 주기(1ms 내지 80ms) + 8ms)가 소요된다.

앞서 표 11 및 표 12을 다시 참조하면, 표 11에서 1 내지 6 컴포넌트(component)만으로 지연에 민감한 어플리케이션으로부터 발생되는 상향링크 데이터가 충돌되더라도 이를 회복하여 상향링크 데이터 전송이 완료되므로 총 9.5/11.5ms의 지연 시간만이 발생될 수 있다.

한편, 단말은 1 TTI에서 SR과 함께 최초의 상향링크 데이터를 전송(S3001 단계 및 S3003 단계)한 후, 내부 타이머(timer)를 구동시켜 일정 시간 동안(예를 들어, 89 ms) 기지국으로부터 상향링크 데이터에 대한 HARQ/ARQ ACK/NACK 정보 또는 상향링크 데이터/BSR을 위한 UL grant를 수신하지 못한 경우, 앞서 설명한 S3001 단계 및 S3003 단계를 반복하여 수행할 수 있다.

본 발명이 적용될 수 있는 장치 일반

도 31은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신 장치의 블록 구성도를 예시한다.

도 31을 참조하면, 무선 통신 시스템은 기지국(3110)과 기지국(3110) 영역 내에 위치한 다수의 단말(3120)을 포함한다.

기지국(3110)은 프로세서(processor, 3111), 메모리(memory, 3112) 및 RF부(radio frequency unit, 3113)을 포함한다. 프로세서(3111)는 앞서 도 1 내지 도 30에서 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 무선 인터페이스 프로토콜의 계층들은 프로세서(3111)에 의해 구현될 수 있다. 메모리(3112)는 프로세서(3111)와 연결되어, 프로세서(3111)를 구동하기 위한 다양한 정보를 저장한다. RF부(3113)는 프로세서(3111)와 연결되어, 무선 신호를 송신 및/또는 수신한다.

단말(3120)은 프로세서(3121), 메모리(3122) 및 RF부(3123)을 포함한다. 프로세서(3121)는 앞서 도 1 내지 도 30에서 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 무선 인터페이스 프로토콜의 계층들은 프로세서(3121)에 의해 구현될 수 있다. 메모리(3122)는 프로세서(3121)와 연결되어, 프로세서(3121)를 구동하기 위한 다양한 정보를 저장한다. RF부(3123)는 프로세서(3121)와 연결되어, 무선 신호를 송신 및/또는 수신한다.

메모리(3112, 3122)는 프로세서(3111, 3121) 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 프로세서(3111, 3121)와 연결될 수 있다. 또한, 기지국(3110) 및/또는 단말(3120)은 한 개의 안테나(single antenna) 또는 다중 안테나(multiple antenna)를 가질 수 있다.

이상에서 설명된 실시예들은 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 실시예를 구성하는 것도 가능하다. 본 발명의 실시예들에서 설명되는 동작들의 순서는 변경될 수 있다. 어느 실시예의 일부 구성이나 특징은 다른 실시예에 포함될 수 있고, 또는 다른 실시예의 대응하는 구성 또는 특징과 교체될 수 있다. 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함시킬 수 있음은 자명하다.

본 발명에 따른 실시예는 다양한 수단, 예를 들어, 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다. 하드웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시예는 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 실시예는 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 상향링크 데이터 전송을 위한 스케줄링 요청하기 위한 방안은 3GPP LTE/LTE-A 시스템에 적용되는 예를 중심으로 설명하였으나, 3GPP LTE/LTE-A 시스템 이외에도 다양한 무선 통신 시스템에 적용하는 것이 가능하다.

Claims (15)

1. 무선 통신 시스템에서 상향링크 데이터 전송을 위한 방법에 있어서,
   단말이 기지국으로부터 경쟁 기반 무선 자원의 설정 정보를 수신하는 단계;
   상기 단말이 스케줄링 요청(scheduling request)을 상기 기지국에 전송하는 단계; 및
   상기 단말이 상기 기지국에게 상기 기지국의 상향링크 승인(uplink grant) 없이 상향링크 데이터를 전송할 수 있는 경쟁 기반 PUSCH(physical uplink shared channel) 자원 블록을 통해 상향링크 데이터를 전송하는 단계를 포함하고,
   상기 설정 정보는 경쟁 기반 PUSCH 존(zone)이 설정되는 상향링크 자원 정보를 포함하고,
   상기 경쟁 기반 PUSCH 존(zone)은 하나의 서브프레임 내 이용 가능한 하나 이상의 경쟁 기반 PUSCH 자원 블록의 자원 영역이고,
   상기 경쟁 기반 PUSCH 존(zone)은 각 상향링크 전송 절차에 따라 독립적으로 설정되고,
   상기 상향링크 데이터와 관련된 상향링크 신호 및 상기 상향링크 데이터는 동일한 서브프레임에서 전송되는 상향링크 데이터 전송 방법.
2. 제1항에 있어서,
   단말 별 최대 자원 블록 크기, 변조 및 코딩 방식(MCS: Modulation and Coding Scheme) 레벨 및 초기 전송 파워 참조 값은 상기 경쟁 기반 PUSCH 존(zone) 별로 독립적으로 설정되는 상향링크 데이터 전송 방법.
3. 제1항에 있어서,
   상기 상향링크 전송 절차는 랜덤 액세스 절차(random access procedure) 및 상기 랜덤 액세스 절차 이외의 상향링크 전송 절차를 포함하는 상향링크 데이터 전송 방법.
4. 제3항에 있어서,
   상기 상향링크 전송 절차가 상기 랜덤 액세스 절차인 경우, 상기 상향링크 신호는 랜덤 액세스 프리앰블(random access preamble)인 상향링크 데이터 전송 방법.
5. 제3항에 있어서,
   상기 상향링크 전송 절차가 상기 랜덤 액세스 절차 이외의 상향링크 전송 절차인 경우, 상기 상향링크 신호는 스케줄링 요청(scheduling request)인 상향링크 데이터 전송 방법.
6. 제5항에 있어서,
   상기 경쟁 기반 PUSCH 존(zone) 내 상기 경쟁 기반 PUSCH 자원 블록은 상기 스케줄링 요청이 전송되는 PUCCH(physical uplink control channel) 자원 인덱스를 기반으로 결정되는 상향링크 데이터 전송 방법.
7. 제5항에 있어서,
   상기 스케줄링 요청은 상기 상향링크 데이터에 대한 특성을 지시하기 위한 정보를 포함하고,
   상기 상향링크 데이터에 대한 특성은 비주기적인 짧은 데이터(aperiodic short data), 지연에 민감한 어플리케이션에 의해 생성된 데이터, 버퍼 상태 보고(BSR: Buffer Status Report) 전송을 위한 자원 할당을 요구하지 않는 데이터 및 BSR 전송을 위한 자원 할당을 요구하는 데이터를 포함하는 상향링크 데이터 전송 방법.
8. 제5항에 있어서,
   상기 기지국에 의해 상기 상향링크 데이터가 성공적으로 수신된 경우, 상기 단말이 상기 기지국으로부터 HARQ(hybrid automatic repeat request) 또는 ARQ(automatic repeat request) ACK(acknowledge) 정보를 수신하는 단계를 더 포함하는 상향링크 데이터 전송 방법.
9. 제5항에 있어서,
   상기 기지국에 의해 상기 상향링크 데이터가 성공적으로 수신되지 않은 경우, 상기 단말이 상기 기지국으로부터 상기 상향링크 데이터의 재전송을 위한 상향링크 승인(uplink grant)를 수신하는 단계를 더 포함하는 상향링크 데이터 전송 방법.
10. 제5항에 있어서,
    상기 기지국에 의해 상기 상향링크 데이터가 성공적으로 수신된 경우, 상기 단말이 상기 상향링크 데이터의 다음 상향링크 데이터의 전송 및 버퍼 상태 보고(buffer state report)를 위한 상향링크 승인(uplink grant)을 수신하는 단계를 더 포함하는 상향링크 데이터 전송 방법.
11. 제10항에 있어서,
    상기 기지국에 의해 상기 상향링크 데이터가 성공적으로 수신된 경우, 상기 단말이 상기 기지국으로부터 HARQ(hybrid automatic repeat request) 또는 ARQ(automatic repeat request) ACK(acknowledge) 정보를 수신하는 단계를 더 포함하는 상향링크 데이터 전송 방법.
12. 제5항에 있어서,
    상기 기지국에 의해 상기 상향링크 데이터가 성공적으로 수신되지 않은 경우, 상기 단말이 상기 상향링크 데이터의 재전송 및 버퍼 상태 보고(buffer state report)를 위한 상향링크 승인(uplink grant)을 수신하는 단계를 더 포함하는 상향링크 데이터 전송 방법.
13. 제12항에 있어서,
    상기 상향링크 데이터의 재전송 및 버퍼 상태 보고(buffer state report)를 위한 상향링크 승인(uplink grant)은 상기 상향링크 데이터의 재전송을 지시하기 위한 재전송 지시자를 포함하는 상향링크 데이터 전송 방법.
14. 제12항에 있어서,
    상기 기지국에 의해 상기 상향링크 데이터가 성공적으로 수신되지 않은 경우, 상기 단말이 상기 기지국으로부터 HARQ(hybrid automatic repeat request) 또는 ARQ(automatic repeat request) NACK(non-acknowledge) 정보를 수신하는 단계를 더 포함하는 상향링크 데이터 전송 방법.
15. 무선 통신 시스템에서 상향링크 데이터 전송을 위한 단말에 있어서,
    무선 신호를 송수신하기 위한 RF(Radio Frequency) 유닛; 및
    프로세서를 포함하고,
    상기 프로세서는 기지국으로부터 경쟁 기반 무선 자원의 설정 정보를 수신하고,
    스케줄링 요청(scheduling request)을 상기 기지국에 전송하고,
    상기 기지국에게 상기 기지국의 상향링크 승인(uplink grant) 없이 상향링크 데이터를 전송할 수 있는 경쟁 기반 PUSCH(physical uplink shared channel) 자원 블록을 통해 상향링크 데이터를 전송하도록 구성되고,
    상기 설정 정보는 경쟁 기반 PUSCH 존(zone)이 설정되는 상향링크 자원 정보를 포함하고,
    상기 경쟁 기반 PUSCH 존(zone)은 하나의 서브프레임 내 이용 가능한 하나 이상의 경쟁 기반 PUSCH 자원 블록의 자원 영역이고,
    상기 경쟁 기반 PUSCH 존(zone)은 각 상향링크 전송 절차에 따라 독립적으로 설정되고,
    상기 상향링크 데이터와 관련된 상향링크 신호 및 상기 상향링크 데이터는 동일한 서브프레임에서 전송되는 단말.

Images