KR102482490B1 - 통신 시스템에서 동기의 획득 유지 방법 및 장치 - Google Patents
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Abstract
통신 시스템에서 동기의 획득 유지 기술이 개시된다. 통신 시스템의 단말의 동작 방법으로서, 제1 기지국에서 랜덤 액세스를 위한 프리앰블들의 정보를 수신하는 단계; 상기 프리앰블들의 정보에 기초하여 선택된 프리앰블을 포함하는 제1 메시지를 상기 제1 기지국에 전송하는 단계; 상기 제1 기지국에서 상기 제1 메시지의 응답 신호인 제2 메시지를 수신하는 단계; 상기 선택된 프리앰블에 대하여 제1 선점 사용 기간에 선점 사용을 요청하는 제3 메시지를 상기 제1 기지국에 전송하는 단계; 및 상기 제1 기지국에서 상기 제1 선점 사용 기간에 상기 선택된 프리앰블에 대하여 선점 사용을 허용하는 제4 메시지를 수신하여 상기 선택된 프리앰블을 상기 제1 선점 사용 기간에 사용하여 랜덤 액세스 절차를 진행하는 단계를 포함하는, 단말의 동작 방법을 제공할 수 있다.
Description
본 발명은 통신 시스템에서 동기의 획득 유지 기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 랜덤 액세스 절차 등을 통하여 업링크 동기를 획득하여 일정 시간 유지할 수 있도록 하는 통신 시스템에서 동기의 획득 유지 기술에 관한 것이다.
정보 통신 기술의 발전과 더불어 다양한 무선 통신 기술이 개발될 수 있다. 대표적인 무선 통신 기술로 3GPP(3rd generation partnership project) 표준에서 규정된 LTE(long term evolution), NR(new radio) 등이 있을 수 있다. LTE는 4G(4th Generation) 무선 통신 기술들 중에서 하나의 무선 통신 기술일 수 있고, NR은 5G(5th Generation) 무선 통신 기술들 중에서 하나의 무선 통신 기술일 수 있다.
이와 같은 무선 통신 기술에서 단말은 전원이 켜지면 셀 탐색을 수행하여 주변의 기지국들이 주기적으로 방송하는(broadcasting) 정보를 통해서 자신이 속한 기지국을 선택할 수 있다. 그리고, 단말은 해당 기지국에서 전송하는 방송 정보로부터 초기 접속을 위한 시점, 초기 접속을 위해 사용되는 프리앰블들에 대한 정보를 획득할 수 있다. 이후에, 단말은 기지국으로부터 획득한 사용 가능한 프리앰블들에서 어느 하나를 선택하여 기지국에 전송하여 랜덤 액세스 절차를 개시할 수 있다. 이때, 많은 단말들이 동일한 프리앰블을 사용하여 접속하는 경우에 충돌이 발생하여 기지국에서 해당 프리앰블을 복원하기 어려울 수 있다. 특히, 단말의 수가 많은 응용의 경우에 많은 단말들이 동일한 프리앰블을 선택하여 동시 접속하는 경우가 많아져 프리앰블의 충돌이 자주 발생할 수 있다. 이처럼 프리앰블의 충돌이 자주 발생하면 단말의 프리앰블의 재전송이 늘어나게 되어 프리앰블의 충돌 가능성이 더 커지는 문제가 있을 수 있다. 따라서 무선 통신 시스템은 초기 접속 확률이 중요한 응용에서 이러한 프리앰블 충돌을 적게 발생하도록 하는 것이 중요할 수 있다. 그리고, 기존 3GPP 규격에서 규정하고 있는 전용 프리앰블(dedicated preamble)은 초기가 아닌(non-initial) 상태에서 기지국의 판단에 의해 기지국이 단말에게 할당하는 것으로 시시각각으로 변하는 단말의 상태를 신속하게 반영하기에는 한계가 있을 수 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 랜덤 액세스 절차 등을 통하여 업링크 동기를 획득하여 일정 시간 유지할 수 있도록 하여 프리앰블의 충돌 가능성을 감소시킬 수 있는 통신 시스템에서 동기의 획득 유지 방법 및 장치를 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1 실시예에 따른 통신 시스템에서 동기의 획득 유지 방법은, 통신 시스템의 단말의 동작 방법으로서, 제1 기지국에서 랜덤 액세스를 위한 프리앰블들의 정보를 수신하는 단계; 상기 프리앰블들의 정보에 기초하여 선택된 프리앰블을 포함하는 제1 메시지를 상기 제1 기지국에 전송하는 단계; 상기 제1 기지국에서 상기 제1 메시지의 응답 신호인 제2 메시지를 수신하는 단계; 상기 선택된 프리앰블에 대하여 제1 선점 사용 기간에 선점 사용을 요청하는 제3 메시지를 상기 제1 기지국에 전송하는 단계; 및 상기 제1 기지국에서 상기 제1 선점 사용 기간에 상기 선택된 프리앰블에 대하여 선점 사용을 허용하는 제4 메시지를 수신하여 상기 선택된 프리앰블을 상기 제1 선점 사용 기간에 사용하여 랜덤 액세스 절차를 진행하는 단계를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제1 기지국에서 상기 제1 선점 사용 기간에 선점 사용을 허용하지 않고, 제2 선점 사용 기간에 상기 선택된 프리앰블에 대하여 선점 사용을 허용하는 제5 메시지를 수신하여 상기 선택된 프리앰블을 상기 제2 선점 사용 기간에 사용하여 랜덤 액세스 절차를 진행하는 단계를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제1 기지국에서 상기 선택된 프리앰블의 선점 사용을 허용하지 않고, 제1 선점 사용 기간에 대체 프리앰블에 대하여 선점 사용을 허용하는 제5 메시지를 수신하여 상기 대체 프리앰블을 상기 제1 선점 사용 기간에 사용하여 랜덤 액세스 절차를 진행하는 단계를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제1 기지국에서 상기 선택된 프리앰블의 상기 제1 선점 사용 기간에 선점 사용을 허용하지 않고, 제2 선점 사용 기간에 대체 프리앰블에 대하여 선점 사용을 허용하는 제5 메시지를 수신하여 상기 대체 프리앰블을 상기 제2 선점 사용 기간에 사용하여 랜덤 액세스 절차를 진행하는 단계를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제1 메시지와 상기 제3 메시지를 통합하여 메시지 A로 상기 제1 기지국에 전송하고, 상기 제1 기지국으로부터 상기 제2 메시지와 상기 제4 메시지가 통합된 메시지 B를 수신하는 것을 특징으로 할 수 있다.
여기서, 제2 기지국으로 핸드오버하는 단계; 상기 제2 기지국으로부터 상기 선택된 프리앰블을 사용하여 선점 사용을 허용하는 제6 메시지를 수신하는 단계; 및 상기 선택된 프리앰블을 사용하여 랜덤 액세스 절차를 상기 제2 기지국과 진행하는 단계를 더 포함할 수 있다.
여기서, 제2 기지국으로 핸드오버하는 단계; 상기 제2 기지국으로부터 상기 선택된 프리앰블을 대체하는 대체 프리앰블의 선점 사용을 허용하는 제6 메시지를 수신하는 단계; 및 상기 대체 프리앰블을 사용하여 랜덤 액세스 절차를 상기 제2 기지국과 진행하는 단계를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 프리앰블들의 정보는 프리앰블 사용을 불허하는 마스크 프리앰블 인덱스를 포함하며, 상기 선택된 프리앰블은 상기 마스크 프리앰블 인덱스를 제외한 프리앰블들에서 선택된 것을 특징으로 할 수 있다.
여기서, 상기 단말의 동작 방법으로서, RRC(radio resource block) 연결-비활성 상태에서 협업 업무 복귀가 필요한지를 판단하는 단계; 상기 판단 결과, 협업 업무 복귀가 필요하면 RRC 연결 상태로 전환하는 단계; 및 상기 선택된 프리앰블을 사용하여 상기 기지국에 전송하여 단말간 클럭 동기를 맞추는 단계를 더 포함할 수 있다.
한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제2 실시예에 따른 통신 시스템에서 동기의 획득 유지 방법은, 통신 시스템의 제1 기지국의 동작 방법으로서, 단말로 랜덤 액세스를 위한 프리앰블들의 정보를 전송하는 단계; 상기 단말로부터 상기 프리앰블들의 정보에 기초하여 선택된 프리앰블을 포함하는 제1 메시지를 수신하는 단계; 상기 단말에게 상기 제1 메시지의 응답 신호인 제2 메시지를 전송하는 단계; 상기 선택된 프리앰블에 대하여 제1 선점 사용 기간에 선점 사용을 요청하는 제3 메시지를 상기 단말로부터 수신하는 단계; 및 상기 제1 선점 사용 기간에 상기 선택된 프리앰블에 대하여 선점 사용을 허용하는 제4 메시지를 상기 단말로 전송하는 단계를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 단말에 상기 제1 선점 사용 기간에 선점 사용을 허용하지 않고, 제2 선점 사용 기간에 상기 선택된 프리앰블에 대하여 선점 사용을 허용하는 제5 메시지를 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 단말에 상기 선택된 프리앰블의 선점 사용을 허용하지 않고, 제1 선점 사용 기간에 대체 프리앰블에 대하여 선점 사용을 허용하는 제5 메시지를 전송하는 단계 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 단말에 상기 선택된 프리앰블의 상기 제1 선점 사용 기간에 선점 사용을 허용하지 않고, 제2 선점 사용 기간에 대체 프리앰블에 대하여 선점 사용을 허용하는 제5 메시지를 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제1 메시지와 상기 제3 메시지가 통합된 메시지 A로 상기 단말로부터 수신하고, 상기 단말로 상기 제2 메시지와 상기 제4 메시지가 통합된 메시지 B를 전송하는 것을 특징으로 할 수 있다.
여기서, 상기 단말을 제2 기지국으로 핸드오버하는 단계; 및 상기 제2 기지국에 상기 선택된 프리앰블을 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 선택된 프리앰블을 마스크 프리앰블 인덱스로 설정하는 단계; 및 상기 설정된 마스크 프리앰블 인덱스를 포함하는 SIB(system information block)2를 생성하여 다른 단말들에게 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.
한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제3 실시예에 따른 통신 시스템에서 동기의 획득 유지 방법은, 통신 시스템의 단말의 동작 방법으로서, 기지국으로부터 단말 ID(identifier)들과 선점 프리앰블들 간의 매핑 관계를 지시하는 매핑 테이블과 일반 프리앰블들을 수신하는 단계; 상기 매핑 테이블을 참조하여 상기 일반 프리앰블들과 상기 선점 프리앰블들에서 하나의 프리앰블을 선택하여 선택된 프리앰블을 포함하는 제1 메시지를 상기 기지국에 전송하는 단계; 상기 기지국에서 상기 제1 메시지의 응답 신호인 제2 메시지를 수신하는 단계; RRC(radio resource control) 연결 요청을 포함하는 제3 메시지를 상기 기지국에 전송하는 단계; 및 상기 기지국으로부터 상기 제3 메시지에 대한 응답으로 RRC 연결 셋업을 포함하는 제4 메시지를 수신하는 단계를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 매핑 테이블을 참조하여 하나의 프리앰블을 선택하여 제1 메시지를 상기 기지국에 전송하는 단계는, 상기 매핑 테이블에서 상기 단말의 단말 ID를 검색하는 단계; 상기 매핑 테이블에서 상기 단말 ID와 매핑되는 선점 프리앰블을 상기 선택된 프리앰블로 확정하는 단계; 및 상기 선택된 프리앰블을 포함하는 상기 제1 메시지를 상기 기지국에 전송하는 단계를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 매핑 테이블에서 상기 단말 ID가 존재하지 않으면 상기 일반 프리앰블들에서 하나를 선택하여 상기 선택된 프리앰블로 확정하는 단계; 및 상기 선택된 프리앰블을 포함하는 상기 제1 메시지를 상기 기지국에 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 단말 ID들은 해당 단말들이 이전에 사용한 C-RNTI(cell radio network temporary identity)들일 수 있다.
본 발명에 의하면, 단말들이 이전에 사용한 프리앰블을 독점적으로 사용하여 랜덤 액세스 절차를 진행할 수 있어 기지국과 동기를 빠르게 유지할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 단말들이 기지국에 의해 미리 할당된 프리앰블을 사용하여 랜덤 액세스 절차를 진행할 수 있어 충돌 해소 절차가 불필요하여 신속하게 기지국에 접속할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 단말들이 독점적으로 사용할 수 있는 프리앰블을 이용하여 랜덤 액세스 절차를 진행함에 따라 랜덤 액세스 절차가 필요한 상황에서 많은 단말들이 접속 충돌 없이 기지국에 접속할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 랜덤 액세스 상황에서 많은 단말이 존재하여 충돌 확률이 높은 경우에 단말이 업링크 그랜트 정보를 통해 기지국에 충돌 없이 접속이 가능하도록 하여 충돌을 줄일 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 시스템에 연결된 상태에서 신속히 동기화를 유지할 수 있어 공장 자동화와 같이 높은 절대 동기 성능을 요구하는 응용을 만족시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, PRACH((physical random access channel) 단계에서 단말이 독점적으로 사용할 수 있는 프리앰블을 할당받음으로써 추가적인 메시지 교환없이 즉각적인 단말 주도의 타이밍 동기 업데이트가 가능할 수 있다.
도 1은 통신 시스템의 제1 실시예를 도시한 개념도이다.
도 2는 통신 시스템을 구성하는 통신 노드의 제1 실시예를 도시한 블록도이다.
도 3은 통신 시스템에서 동기의 획득 유지 방법의 제1 실시예를 나타내는 순서도이다.
도 4는 선점 프리앰블 옵션 포멧의 제1 실시예를 나타내는 개념도이다.
도 5는 선점 프리앰블 응답 포멧의 제1 실시예를 나타내는 개념도이다.
도 6은 통신 시스템에서 동기의 획득 유지 방법의 제2 실시예를 나타내는 순서도이다.
도 7은 기지국에서 선점 프리앰블을 설정 관리하는 방법의 제1 실시예를 나타내는 흐름도이다.
도 8은 통신 시스템에서 동기의 획득 유지 방법의 제3 실시예를 나타내는 순서도이다.
도 9는 ID(identifier)-프리앰블 매핑 테이블의 제1 실시예를 나타내는 개념도이다.
도 10은 통신 시스템에서 동기의 획득 유지 방법의 제4 실시예를 나타내는 순서도이다.
도 11은 ID-UL(uplink) 그랜트(grant) 매핑 테이블의 제1 실시예를 나타내는 개념도이다.
도 12는 통신 시스템에서 동기의 획득 유지 방법의 제5 실시예를 나타내는 순서도이다.
도 13은 PRACH(physical random access channel) 설정 정보의 제1 실시예를 나타내는 개념도이다.
도 14는 64개 PRACH 프리앰블 생성 방법의 제1 실시예를 나타내는 개념도이다.
도 15는 PRACH 프리앰블과 예비용 프리앰블 설정 방법의 제1 실시예를 나타내는 개념도이다.
도 16은 선점 프리앰블 회피 동작의 제1 실시예를 나타내는 흐름도이다.
도 17은 선점 프리앰블 사용 요청을 수신한 기지국의 동작 방법의 제1 실시예를 나타내는 흐름도이다.
도 18은 RRC 연결-비활성화 상태에서 선점 프리앰블 사용 방법의 제1 실시예를 나타내는 흐름도이다.
도 2는 통신 시스템을 구성하는 통신 노드의 제1 실시예를 도시한 블록도이다.
도 3은 통신 시스템에서 동기의 획득 유지 방법의 제1 실시예를 나타내는 순서도이다.
도 4는 선점 프리앰블 옵션 포멧의 제1 실시예를 나타내는 개념도이다.
도 5는 선점 프리앰블 응답 포멧의 제1 실시예를 나타내는 개념도이다.
도 6은 통신 시스템에서 동기의 획득 유지 방법의 제2 실시예를 나타내는 순서도이다.
도 7은 기지국에서 선점 프리앰블을 설정 관리하는 방법의 제1 실시예를 나타내는 흐름도이다.
도 8은 통신 시스템에서 동기의 획득 유지 방법의 제3 실시예를 나타내는 순서도이다.
도 9는 ID(identifier)-프리앰블 매핑 테이블의 제1 실시예를 나타내는 개념도이다.
도 10은 통신 시스템에서 동기의 획득 유지 방법의 제4 실시예를 나타내는 순서도이다.
도 11은 ID-UL(uplink) 그랜트(grant) 매핑 테이블의 제1 실시예를 나타내는 개념도이다.
도 12는 통신 시스템에서 동기의 획득 유지 방법의 제5 실시예를 나타내는 순서도이다.
도 13은 PRACH(physical random access channel) 설정 정보의 제1 실시예를 나타내는 개념도이다.
도 14는 64개 PRACH 프리앰블 생성 방법의 제1 실시예를 나타내는 개념도이다.
도 15는 PRACH 프리앰블과 예비용 프리앰블 설정 방법의 제1 실시예를 나타내는 개념도이다.
도 16은 선점 프리앰블 회피 동작의 제1 실시예를 나타내는 흐름도이다.
도 17은 선점 프리앰블 사용 요청을 수신한 기지국의 동작 방법의 제1 실시예를 나타내는 흐름도이다.
도 18은 RRC 연결-비활성화 상태에서 선점 프리앰블 사용 방법의 제1 실시예를 나타내는 흐름도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
도 1은 통신 시스템의 제1 실시예를 도시한 개념도이다.
도 1을 참조하면, 통신 시스템(100)은 복수의 통신 노드들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2, 130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6)을 포함할 수 있다. 여기서, 통신 시스템은 "통신 네트워크"로 지칭될 수 있다. 복수의 통신 노드들 각각은 적어도 하나의 통신 프로토콜을 지원할 수 있다. 예를 들어, 복수의 통신 노드들 각각은 CDMA(code division multiple access) 기반의 통신 프로토콜, WCDMA(wideband CDMA) 기반의 통신 프로토콜, TDMA(time division multiple access) 기반의 통신 프로토콜, FDMA(frequency division multiple access) 기반의 통신 프로토콜, OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 기반의 통신 프로토콜, OFDMA(orthogonal frequency division multiple access) 기반의 통신 프로토콜, SC(single carrier)-FDMA 기반의 통신 프로토콜, NOMA(non-orthogonal multiple access) 기반의 통신 프로토콜, SDMA(space division multiple access) 기반의 통신 프로토콜 등을 지원할 수 있다. 복수의 통신 노드들 각각은 다음과 같은 구조를 가질 수 있다.
도 2는 통신 시스템을 구성하는 통신 노드의 제1 실시예를 도시한 블록도이다.
도 2를 참조하면, 통신 노드(200)는 적어도 하나의 프로세서(210), 메모리(220) 및 네트워크와 연결되어 통신을 수행하는 송수신 장치(230)를 포함할 수 있다. 또한, 통신 노드(200)는 입력 인터페이스 장치(240), 출력 인터페이스 장치(250), 저장 장치(260) 등을 더 포함할 수 있다. 통신 노드(200)에 포함된 각각의 구성 요소들은 버스(bus)(270)에 의해 연결되어 서로 통신을 수행할 수 있다. 다만, 통신 노드(200)에 포함된 각각의 구성요소들은 공통 버스(270)가 아니라, 프로세서(210)를 중심으로 개별 인터페이스 또는 개별 버스를 통하여 연결될 수도 있다. 예를 들어, 프로세서(210)는 메모리(220), 송수신 장치(230), 입력 인터페이스 장치(240), 출력 인터페이스 장치(250) 및 저장 장치(260) 중에서 적어도 하나와 전용 인터페이스를 통하여 연결될 수도 있다.
프로세서(210)는 메모리(220) 및 저장 장치(260) 중에서 적어도 하나에 저장된 프로그램 명령(program command)을 실행할 수 있다. 프로세서(210)는 중앙 처리 장치(central processing unit, CPU), 그래픽 처리 장치(graphics processing unit, GPU), 또는 본 발명의 실시예들에 따른 방법들이 수행되는 전용의 프로세서를 의미할 수 있다. 메모리(220) 및 저장 장치(260) 각각은 휘발성 저장 매체 및 비휘발성 저장 매체 중에서 적어도 하나로 구성될 수 있다. 예를 들어, 메모리(220)는 읽기 전용 메모리(read only memory, ROM) 및 랜덤 액세스 메모리(random access memory, RAM) 중에서 적어도 하나로 구성될 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 통신 시스템(100)은 복수의 기지국들(base stations)(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2), 복수의 단말들(terminal)(130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6)을 포함할 수 있다. 제1 기지국(110-1), 제2 기지국(110-2) 및 제3 기지국(110-3) 각각은 매크로 셀(macro cell)을 형성할 수 있다. 제4 기지국(120-1) 및 제5 기지국(120-2) 각각은 스몰 셀(small cell)을 형성할 수 있다. 제1 기지국(110-1)의 커버리지(coverage) 내에 제4 기지국(120-1), 제3 단말(130-3) 및 제4 단말(130-4)이 속할 수 있다. 제2 기지국(110-2)의 커버리지 내에 제2 단말(130-2), 제4 단말(130-4) 및 제5 단말(130-5)이 속할 수 있다. 제3 기지국(110-3)의 커버리지 내에 제5 기지국(120-2), 제4 단말(130-4), 제5 단말(130-5) 및 제6 단말(130-6)이 속할 수 있다. 제4 기지국(120-1)의 커버리지 내에 제1 단말(130-1)이 속할 수 있다. 제5 기지국(120-2)의 커버리지 내에 제6 단말(130-6)이 속할 수 있다.
여기서, 복수의 기지국들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) 각각은 노드B(NodeB), 고도화 노드B(evolved NodeB), BTS(base transceiver station), 무선 기지국(radio base station), 무선 트랜시버(radio transceiver), 액세스 포인트(access point), 액세스 노드(node), 노변 장치(road side unit; RSU), DU(digital unit), CDU(cloud digital unit), RRH(radio remote head), RU(radio unit), TP(transmission point), TRP(transmission and reception point), 중계 노드(relay node) 등으로 지칭될 수 있다. 복수의 단말들(130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6) 각각은 접근 단말(access terminal), 이동 단말(mobile terminal), 스테이션(station), 가입자 스테이션(subscriber station), 이동 스테이션(mobile station), 휴대 가입자 스테이션(portable subscriber station), UE(user equipment), 노드(node), 다바이스(device) 등으로 지칭될 수 있다.
복수의 통신 노드들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2, 130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6) 각각은 셀룰러(cellular) 통신(예를 들어, 3GPP(3rd generation partnership project) 표준에서 규정된 LTE(long term evolution), LTE-A(advanced) 등)을 지원할 수 있다. 복수의 기지국들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) 각각은 서로 다른 주파수 대역에서 동작할 수 있고, 또는 동일한 주파수 대역에서 동작할 수 있다. 복수의 기지국들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) 각각은 아이디얼 백홀(ideal backhaul) 또는 논(non)-아이디얼 백홀을 통해 서로 연결될 수 있고, 아이디얼 백홀 또는 논-아이디얼 백홀을 통해 서로 정보를 교환할 수 있다. 복수의 기지국들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) 각각은 아이디얼 백홀 또는 논-아이디얼 백홀을 통해 코어(core) 네트워크(미도시)와 연결될 수 있다. 복수의 기지국들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) 각각은 코어 네트워크로부터 수신한 신호를 해당 단말(130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6)에 전송할 수 있고, 해당 단말(130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6)로부터 수신한 신호를 코어 네트워크에 전송할 수 있다.
복수의 기지국들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) 각각은 OFDMA 기반의 다운링크(downlink, DL) 전송을 지원할 수 있고, SC-FDMA 기반의 업링크(uplink, UL) 전송을 지원할 수 있다. 또한, 복수의 기지국들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) 각각은 MIMO(multiple input multiple output) 전송(예를 들어, SU(single user)-MIMO, MU(multi user)-MIMO, 대규모(massive) MIMO 등), CoMP(coordinated multipoint) 전송, 캐리어 애그리게이션(carrier aggregation) 전송, 비면허 대역(unlicensed band)에서 전송, 단말 간 직접(device to device, D2D) 통신(또는, ProSe(proximity services) 등을 지원할 수 있다. 여기서, 복수의 단말들(130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6) 각각은 기지국(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2)과 대응하는 동작, 기지국(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2)에 의해 지원되는 동작을 수행할 수 있다.
예를 들어, 제2 기지국(110-2)은 SU-MIMO 방식을 기반으로 신호를 제4 단말(130-4)에 전송할 수 있고, 제4 단말(130-4)은 SU-MIMO 방식에 의해 제2 기지국(110-2)으로부터 신호를 수신할 수 있다. 또는, 제2 기지국(110-2)은 MU-MIMO 방식을 기반으로 신호를 제4 단말(130-4) 및 제5 단말(130-5)에 전송할 수 있고, 제4 단말(130-4) 및 제5 단말(130-5) 각각은 MU-MIMO 방식에 의해 제2 기지국(110-2)으로부터 신호를 수신할 수 있다. 제1 기지국(110-1), 제2 기지국(110-2) 및 제3 기지국(110-3) 각각은 CoMP 방식을 기반으로 신호를 제4 단말(130-4)에 전송할 수 있고, 제4 단말(130-4)은 CoMP 방식에 의해 제1 기지국(110-1), 제2 기지국(110-2) 및 제3 기지국(110-3)으로부터 신호를 수신할 수 있다. 복수의 기지국들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) 각각은 자신의 커버리지 내에 속한 단말(130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6)과 CA 방식을 기반으로 신호를 송수신할 수 있다. 제1 기지국(110-1), 제2 기지국(110-2) 및 제3 기지국(110-3) 각각은 제4 단말(130-4)과 제5 단말(130-5) 간의 D2D 통신을 코디네이션(coordination)할 수 있고, 제4 단말(130-4) 및 제5 단말(130-5) 각각은 제2 기지국(110-2) 및 제3 기지국(110-3) 각각의 코디네이션에 의해 D2D 통신을 수행할 수 있다.
한편, 이와 같은 통신 시스템에서 초기 접속 단계는 단말이 기지국에 메시지 1을 통하여 프리앰블을 전송하는 단계, 기지국이 메시지 2를 통하여 단말에게 메시지 1에 대하여 응답하는 단계, 다시 단말이 메시지 3를 통하여 기지국에게 전송을 위한 자원을 요청하는 단계, 그리고 기지국이 메시지 4를 통하여 단말에게 자원 할당 정보 전달과 초기 접속을 종료하는 단계의 4단계로 구성될 수 있다. 이때 메시지 1에서 충돌이 발생하는 경우 해당 단말은 재전송을 진행할 수 있다. 4G LTE와 5G NR에서 기지국은 64개의 프리앰블들에서 일부분을 초기 접속을 위한 프리앰블들로 할당할 수 있다. 이때, 단말의 수가 많은 경우에 많은 단말들이 동일한 프리앰블을 선택할 수 있고, 선택한 동일한 프리앰블을 사용하여 동시 접속하는 경우가 많아져 프리앰블의 충돌이 자주 발생할 수 있다. 이처럼 프리앰블의 충돌이 자주 발생하면 단말이 프리앰블을 재전송하는 횟수도 늘어나게 되어 충돌 가능성이 더 커지는 문제가 있을 수 있다. 따라서 무선 통신 시스템은 초기 접속 확률이 중요한 응용에서 이러한 프리앰블 충돌이 적게 발생하도록 하는 것이 중요할 수 있다.
한편, 단말은 초기 접속 후에 시스템 연결 상태에 진입하여 접속한 기지국과 통신할 수 있다. 이때, 단말은 기지국으로부터 할당 받은 무선 자원을 이용하기 때문에 충돌 없이 안정적으로 데이터를 송수신 할 수 있다. 그러나 단말이 이동하거나 주변 환경의 변화로 인해 신호 대 잡음비(signal to noise ratio, SNR)가 낮아지는 등으로 연결상태가 좋지 못한 경우, 연결을 복원하거나 재연결하는 등의 절차가 필요할 수 있다. 구체적으로 3GPP 규격에서 규정하는 랜덤 액세스 절차는 다음과 같은 경우에 진행될 수 있다.
(1) 업링크(uplink, UL)(단말에서 기지국으로) 동기화가 되어 있지 않은 단말이 다운링크(downlink, DL)(기지국에서 단말로) 데이터를 수신해야 할 때
(2) 업링크 동기 허용 오차 범위를 초과한 시스템 연결 상태의 단말이 새로운 업링크 데이터를 전송하고자 할 때
(3) 시스템 연결 상태의 단말이 현재 서빙 셀로부터 타겟 셀로 핸드오버할 때
(4) 시스템 연결 상태의 단말이 위치 측위 목적으로, 타이밍 어드밴스(timing advance, TA)가 필요할 때
(5) RRC(radio resource control) 아이들 상태(RRC_IDLE)에 있는 단말이 RRC 연결 상태(RRC_CONNECTED)로 천이할 때
(6) 단말이 무선링크 실패 후 재접속할 때
위의 (3)의 경우에 단말이 서빙 셀에서 타켓 셀로 핸드오버 할 때에 타겟 셀 기지국으로부터 미리 핸드오버용 액세스 프리앰블을 할당 받아 비경쟁 기반으로 접속 절차를 진행할 수 있다. 하지만, 핸드오버용 프리앰블이 부족한 경우에 단말은 타겟 셀의 일반 경쟁 기반 액세스 프리앰블을 이용하여 핸드오버를 수행할 수 있다.
단말이 기지국과의 동기 정확도를 높게 유지해야 하는 공장 자동화와 같은 응용에서 단말은 주파수 동기를 빠르게 복원할 필요가 있을 수 있다. 종래의 무선 통신 기술은 연결이 불안정한 경우에 임의의 프리앰블을 선택하여 재접속하는 방법을 사용할 수 있다. 그러나 이 경우에 단말이 초기 접속 절차를 다시 진행한다면 임의의 프리앰블 사용에 따른 충돌 가능성의 증가로 인해 높은 절대 시간 동기화(absolute time synchronization, ATS)(즉, 모든 디바이스가 동일한 시각 공유)를 요구하는 공장 자동화의 응용에는 적합하지 않을 수 있다. 또한, 단말이 미리 독점적인 프리앰블을 기지국에 요청하여 해당 프리앰블을 이용하여 재접속할 수 있다. 하지만, 이때에도 단말이 프리앰블을 미리 요청하는 절차가 필요할 수 있고, 이미 동기화가 끊어진 경우에는 요청 자체를 수행할 수 없는 상황이 발생할 수 있다. 따라서, 무선 통신 기술은 공장 자동화와 같은 응용에서 어떠한 상황에서도 절대 시간 동기 요구 사항을 만족시키기 위한 절차 및 방법이 필요할 수 있다.
이에 따라, 여기서 공장 자동화와 같이 안정적으로 무선 연결이 유지되어야 하는 높은 절대 시간 동기(즉, 모든 디바이스가 동일한 시각 공유) 요구 조건을 가지는 응용에서 단말이 충돌 없이 원하는 업링크(무선 디바이스/단말에서 기지국으로) 동기 성능을 만족시킬 수 있도록 하는 방법을 제시할 수 있다. 일반적으로, 절대 시간 동기는 절대 시간 동기화 절차, 다운링크(기지국에서 무선 디바이스/단말로) 동기, 업링크 동기 등으로 이루어져 있어 업링크 동기는 절대 시간 동기의 구성요소에 포함될 수 있다. 또한, 여기서 무선 통신 시스템에서 많은 단말이 업링크로 동시에 랜덤 액세스를 시도할 경우에 충돌 확률 증가로 인해 접속 시간 지연이 크게 발생하여 적시에 서비스를 받지 못하는 문제를 해결하기 위한 방법을 제시할 수 있다. 이하에서, 공장 자동화를 활용 사례로 삼아 설명하지만 이것은 편의를 위한 것으로 이에 국한되는 것은 아닐 수 있다.
도 3은 통신 시스템에서 동기의 획득 유지 방법의 제1 실시예를 나타내는 순서도이다.
도 3을 참조하면, 통신 시스템에서 동기의 획득 유지 방법에서 기지국은 신규로 접속하고자 하는 단말들이 셀탐색 절차를 진행할 수 있도록 주기적으로 시스템 정보를 BCH(broadcast channel)을 이용해 방송할 수 있다(S301). 이때 방송되는 시스템 정보에서 단말들이 기지국에 접속할 때 필요한 PRACH(physical random access channel) 물리 채널 관련 정보는 PRACH 설정 인덱스 파라미터(prach-ConfigurationIndex), PRACH 주파수 오프셋 파라미터(prach-FrequencyOffset), 프리앰블 재전송 횟수 파라미터(numRepetitionPerPreambleAttempt), PRACH 시작 서브프레임 파라미터(prach-StartingSubframe) 등이 있을 수 있다. 이와 같은 파라미터들에서 PRACH 설정 인덱스 파라미터는 단말들이 기지국에 메시지 1으로 보내는 프리앰블의 슬롯번호, 시작 심볼, 프리앰블 포맷 등을 알려주는 파라미터일 수 있다. 4G와 5G의 경우 기지국이 단말들의 랜덤 액세스를 위해 할당 가능한 프리앰블은 64개 정도일 수 있고, 이중에서 10퍼센트 정도를 핸드오버용으로 예약하는 경우 58개 정도를 할당할 수 있다. 기지국이 단말들의 랜덤 액세스에 할당하는 프리앰블의 수는 기지국 설정에 따를 수 있다.
이에 따라, 단말들은 시스템 정보로부터 PRACH 설정 인덱스 파라미터를 획득할 수 있고, 사용 가능한 프리앰블들에서 하나를 선택하여 랜덤 액세스 구간에 메시지 1들을 기지국에 전송할 수 있다(S302). 이때, 여러 단말들이 동시에 동일한 프리앰블을 선택하여 기지국에 보낼 경우에 충돌이 발생하여 기지국에서 복원이 불가능할 수 있다. 이때, 단말들은 기지국으로부터 자신에 해당하는 RPACH 응답 메시지인 메시지 2들을 받지 못하면 프리앰블의 재전송들을 수행할 수 있다. 만약 단말들은 자신들이 보낸 프리앰블들이 충돌 없이 기지국에 잘 전달될 수 있고, 이에 대한 응답으로 메시지 2들을 잘 받았다면 RRC 연결 요청 메시지인 메시지 3들을 기지국에 전송할 수 있다(S303). 기지국이 메시지 1들에 대한 응답으로 단말들에게 보내는 메시지 2들은 업링크 시간을 동기화하기 위한 시간 보정(timing advance, TA) 정보, 임시 셀 식별자(temporary C-RNTI(cell radio network temporary ddentity)) 정보 등을 포함할 수 있다. 이에 따라, 단말들은 기지국으로부터 수신된 TA 정보와 임시 셀 식별자를 이용하여 업링크 승인(uplink grant)에 포함된 전송용 할당 자원들을 사용하여 RRC 연결 요청 메시지(RRC connection request)인 메시지 3들을 기지국에게 전송할 수 있다(S304). 이때, 단말들은 메시지 3들을 기지국에 전송할 때에 선점(preemptive) 프리앰블 요청들을 포함할 수 있다. 단말들이 기지국에 선점 프리앰블 요청을 알리는 방법은 도 4와 같은 선점 프리앰블 옵션 포멧을 이용하여 메시지 3들에 선점 프리앰블 옵션을 추가함으로 가능할 수 있다.
도 4는 선점 프리앰블 옵션 포멧의 제1 실시예를 나타내는 개념도이다.
도 4를 참조하면, 선점 프리앰블 옵션 포멧은 1비트의 선점 프리앰블 사용 요청 필드(410)와 선점 프리앰블 유지 시간 필드(420)로 구성될 수 있다. 여기서 단말들은 선점 프리앰블 사용 요청 필드를 일예로 '1'로 표기하여 선점 프리앰블 사용들을 기지국에 요청할 수 있다. 그리고, 단말들은 선점 프리앰블 유지 시간 필드에 선점 프리앰블을 사용하기를 원하는 일정 시간들을 표시하여 기지국에 전송할 수 있다. 이처럼 단말들은 메시지 3에 선점 프리앰블 옵션 포멧에 따른 선점 프리앰블 옵션들을 추가하여 선점 프리앰블 사용을 기지국에 요청할 수 있다. 이때, 단말들은 선점 프리앰블 유지 시간을 요청하지 않을 수 있다. 이 경우에 기지국은 선점 프리앰블 유지 시간을 디폴트 값으로 설정할 수 있다. 기지국은 디폴트 값으로 선점 프리앰블 유지 시간을 무한대로 설정할 수도 있다. 이 경우에 선점 프리앰블의 사용 해제는 단말과 기지국 모두 선점 프리앰블 해제 메시지를 통해 이루어 질 수 있다. 한편, 단말들은 메시지 3에 선점 프리앰블 옵션의 추가 없이 예비("Reserve") 필드의 비트를 선점 프리앰블 옵션 필드로 활용하여 해당 비트를 일예로 '1'로 설정하여 현재 사용중인 액세스 프리앰블들을 시스템 연결 상태에서도 전용의 선점 프리앰블들로 사용할 수 있도록 요청할 수 있다. 이때, 기지국은 선점 프리앰블의 유지 시간을 단말에서 알려줄 수 있거나 미리 정해진 타이머 설정 값을 사용할 수 있다.
다시, 도 3을 참조하면, 기지국이 단말들로부터 선점 프리앰블 사용 요청들을 포함한 메시지 3들을 수신하면 메시지 3들에 대한 응답으로 RRC 연결 셋업(RRC connection setup) 및 충돌 해제를 위한 메시지 4들을 전달하여 초기 랜덤 액세스 절차를 마무리할 수 있다(S305). 이때, 기지국은 메시지 4들에 선점 프리앰블의 사용 허가 여부들을 포함하여 단말들로 전송할 수 있다. 그리고, 기지국은 해당 단말들이 랜덤 액세스에 사용한 프리앰블들을 시스템 연결 상태에서도 계속 사용할 수 있도록 예약할 수 있다. 또한, 기지국은 추후에 초기 접속하는 단말들이 해당 프리앰블들을 사용하지 못하도록 하기 위해 시스템 정보의 방송 시에 프리앰블 리스트에서 선점 프리앰블들을 삭제하거나 전용되고 있음을 알릴 수 있다. 이에 따라, 단말들은 업링크 동기 요구 사항이 매우 높아 초기 접속 후에 접속 연결 상태에서도 즉각적 또는 주기적으로 동기를 개선 또는 유지하기 위해, 초기 접속 시 단말이 선택해서 사용한 프리앰블을 접속 연결 후에도 계속 사용할 수 있다. 여기서, 참고할 사항은 프리앰블을 선점하도록 하였지만 이에 한정되지 않으며 그 외 동기용으로 사용 가능한 모든 신호를 그 대상으로 할 수 있다.
한편, 기지국은 단말들로부터 선점 프리앰블 사용 요청들을 수신하면 해당 프리앰블들의 사용을 허가하지 않을 수 있다. 이와 달리, 기지국은 단말들로부터 선점 프리앰블 사용 요청들을 수신하면 도 5의 선점 프리앰블 응답 포멧에 따른 선점 프리앰블 응답을 포함하는 메시지 4를 사용하여 단말들이 다른 프리앰블들을 사용하게 할 수 있다. 또한, 기지국은 단말들로부터 선점 프리앰블 사용 요청들을 수신하면 도 5의 선점 프리앰블 응답 포멧에 따른 선점 프리앰블 응답을 포함하는 메시지 4를 사용하여 단말들이 다른 선점 프리앰블 유지 시간을 사용하게 할 수 있다.
도 5는 선점 프리앰블 응답 포멧의 제1 실시예를 나타내는 개념도이다.
도 5를 참조하면, 선점 프리앰블 응답 포멧은 1비트의 선점 프리앰블 사용 허가 여부 필드(510), 1비트의 선점 프리앰블 유지 시간 허용 여부 필드(520), 선점 프리앰블 인덱스 필드(530) 및 선점 프리앰블 유지 시간 필드(540)를 포함할 수 있다. 기지국은 단말들이 요청한 선점 프리앰블들을 사용하도록 하기 위해 선점 프리앰블 사용 허가 여부 필드(510)에 사용을 허가함을 표시할 수 있다(일예로 '1'). 그리고, 이 경우에 기지국은 단말들에게 추가적으로 선점 프리앰블 인덱스 필드(530)를 통하여 선점 프리앰블 인덱스를 알려줄 필요가 없을 수 있다. 이에 따라, 단말들은 선점 프리앰블 사용 허가 여부 필드(510)를 통하여 사용 허가를 인식할 수 있고, 기지국에 독점적인 사용을 요청한 선점 프리앰블들을 사용하여 기지국에 접속할 수 있다. 이와 달리, 기지국은 단말들이 요청한 선점 프리앰블들과 다른 프리앰블들을 단말들이 사용하도록 하기 위해 선점 프리앰블 사용 허가 여부 필드(510)에 사용을 허가함을 표시할 수 있고(일예로 '1'), 단말들이 접속 시 사용한 프리앰블들과 상이한 프리앰블들의 인덱스들을 선점 프리앰블 인덱스 필드(530)에 포함하도록 할 수 있다. 이에 따라, 단말들은 선점 프리앰블 사용 허가 여부 필드(510)를 통하여 선점 프리앰블의 사용 허가를 인식할 수 있고, 선점 프리앰블 인덱스 필드(530)를 통하여 기지국이 할당한 선점 프리앰블 인덱스들을 확인하여 확인된 선점 프리앰블 인덱스들에 따른 선점 프리앰블들을 사용하여 기지국에 접속할 수 있다.
한편, 기지국은 단말들이 요청한 선점 프리앰블 유지 시간들을 사용하도록 하기 위해 선점 프리앰블 유지 시간 허용 여부 필드(520)에 사용을 허용함을 표시할 수 있다(일예로 '1'). 그리고, 이 경우에 기지국은 단말들에게 추가적으로 선점 프리앰블 유지 시간 필드(540)를 통하여 선점 프리앰블 유지 시간을 알려줄 필요가 없을 수 있다. 물론, 이 경우에 기지국은 단말들이 요청한 선점 프리앰블들을 사용하도록 하기 위해 선점 프리앰블 사용 허가 여부 필드(510)에 사용을 허가함을 표시할 수 있다(일예로 '1'). 이에 따라, 단말들은 선점 프리앰블 사용 허가 여부 필드(510)를 통하여 요청한 선점 프리앰블 유지 시간들의 사용 허용을 인식할 수 있고, 선점 프리앰블들을 기지국에 요청한 선점 프리앰블 유지 시간들 동안 사용하여 기지국에 접속할 수 있다. 이와 달리, 기지국은 단말들이 요청한 선점 프리앰블 유지 시간들과 다른 선점 프리앰블 유지 시간들을 단말들이 사용하도록 하기 위해 선점 프리앰블 유지 시간 허용 여부 필드(520)에 사용을 허가함을 표시할 수 있고(일예로 '1'), 단말들이 요청한 선점 프리앰블 유지 시간들과 상이한 선점 프리앰블 유지 시간들을 선점 프리앰블 유지시간 필드(540)에 포함하도록 할 수 있다. 물론, 이 경우에 기지국은 단말들이 요청한 선점 프리앰블들을 사용하도록 하기 위해 선점 프리앰블 사용 허가 여부 필드(510)에 사용을 허가함을 표시할 수 있다(일예로 '1'). 이에 따라, 단말들은 선점 프리앰블 유지 시간 허용 여부 필드(520)를 통하여 선점 프리앰블 유지 시간의 사용 허용을 인식할 수 있고, 선점 프리앰블 유지 시간 필드(540)를 통하여 기지국이 할당한 선점 프리앰블 유지 시간들 동안에 선점 프리앰블들을 사용하여 기지국에 접속할 수 있다. 여기서, 기지국이 단말들에 선점 프리앰블 유지 시간들을 알려주는 방법으로 직접 선점 프리앰블 유지 시간들을 알려줄 수 있지만, 이와 다르게 선점 프리앰블 유지 시간들에 따른 인덱스들을 사용하여 알려줄 수도 있다. 한편, 기지국은 선점 프리앰블 사용을 허가하지 않는 경우에 선점 프리앰블 사용 허가 여부 필드(510)에 이를 표시하여(일예로 '0') 단말들로 전달할 수 있다. 그러면, 단말들은 선점 프리앰블 응답에서 선점 프리앰블 유지 시간 허용 여부 필드(520), 선점 프리앰블 인덱스 필드(530) 및 선점 프리앰블 유지 시간 필드(540)를 무시할 수 있고, 기지국에 요청한 선점 프리앰블들을 독점적으로 사용하지 않을 수 있다.
한편, 단말들이 도 5의 선점 프리앰블 응답이 포함된 메시지 4들을 수신하면, 먼저 선점 프리앰블 사용 허가 여부 필드(510)를 확인할 수 있다. 단말들은 선점 프리앰블 사용 허가 여부 필드(510)가 선점 프리앰블 사용을 허가하지 않음을 알려주는 비트(일예로 '0')이면, 다른 필드들(520, 530, 540)을 무시할 수 있다. 이와 달리 단말들은 선점 프리앰블 사용 허가 여부 필드(510)가 선점 프리앰블 사용을 허가함을 알려주는 비트(일예로 '1')이면, 선점 프리앰블 인덱스 필드(530)에 선점 프리앰블 인덱스가 포함되어 있는지를 확인할 수 있다. 단말들은 선점 프리앰블 인덱스 필드(530)에 선점 프리앰블 인덱스들이 포함되어 있지 않으면 기지국에 독점 사용을 요청한 선점 프리앰블들을 사용하여 접속할 수 있다. 이와 달리, 단말들은 선점 프리앰블 인덱스 필드(530)에 선점 프리앰블 인덱스들이 포함되어 있으면, 포함된 선점 프리앰블 인덱스들에 따른 선점 프리앰블들을 사용하여 기지국에 접속할 수 있다. 한편, 단말들은 선점 프리앰블 사용 허가 여부 필드(510)가 선점 프리앰블 사용을 허가함을 알려주는 비트(일예로 '1')이면, 선점 프리앰블 유지 시간 허용 여부 필드(520)를 확인할 수 있다. 확인 결과, 단말들은 선점 프리앰블 유지 시간 허용 여부 필드(520)가 선점 프리앰블 유지 시간 허용을 알려주는 비트이면(일예로 1이면), 선점 프리앰블 유지 시간 필드(540)를 확인하여 선점 프리앰블 유지 시간이 포함되어 있는지를 파악할 수 있다. 이때, 단말들은 선점 프리앰블 유지 시간 필드(540)에 선점 프리앰블 유지 시간들이 포함되어 있지 않으면 기지국에 요청한 선점 프리앰블 유지 시간들을 사용하여 접속할 수 있다. 이와 달리, 단말들은 선점 프리앰블 유지 시간 필드(540)에 선점 프리앰블 유지 시간들이 포함되어 있으면, 포함된 선점 프리앰블 유지 시간들에 따른 시간 동안 선점 프리앰블들을 사용하여 기지국에 접속할 수 있다. 한편, 위에서는 4단계 랜덤 액세스 절차를 통하여 통신 시스템에서 동기의 획득 유지 방법을 설명하였으나, 2단계 랜덤 액세스 절차를 통해서도 구현 가능할 수 있다.
도 6은 통신 시스템에서 동기의 획득 유지 방법의 제2 실시예를 나타내는 순서도이다.
도 6을 참조하면, 통신 시스템에서 동기의 획득 유지 방법에서 단말은 기지국에 메시지 A를 전송할 때에 프리앰블 요청 옵션을 추가하여 전송할 수 있다(S601). 여기서, 메시지 A는 4단계의 랜덤 액세스 절차의 메시지 1과 메시지 3의 결합으로 구성될 수 있다. 다음으로, 기지국이 단말에게 메시지 A에 대한 응답으로 메시지 B를 보낼 때, 메시지 B에 선점 프리앰블 응답을 추가하여 전송할 수 있다(S602). 여기서, 메시지 B는 4단계의 랜덤 액세스 절차의 메시지 2와 메시지 4의 결합으로 구성될 수 있다.
도 7은 기지국에서 선점 프리앰블을 설정 관리하는 방법의 제1 실시예를 나타내는 흐름도이다.
도 7을 참조하면, 기지국에서 선점 프리앰블을 설정 관리하는 방법에서 기지국은 단말로부터 선점 프리앰블을 수신할 수 있다(S701). 이때, 기지국은 선점 프리앰블 유지 시간을 10ms로 설정할 수 있다. 이에 따라 기지국은 선점 프리앰블의 도착 간격이 선점 프리앰블 유지 시간인 10ms 이내인지를 판단할 수 있다(S702). 기지국은 판단 결과 선점 프리앰블의 도착 간격이 선점 프리앰블 유지 시간 이내이면 선점 프리앰블을 수신하는 과정부터 반복할 수 있다. 이와 달리, 기지국은 판단 결과 선점 프리앰블의 도착 간격이 선점 프리앰블 유지 시간 이내가 아니면 프리앰블의 선점 사용을 해제할 수 있고(S703), 프리앰블 선점 사용 해제 메시지를 생성하여 단말에게 전송할 수 있다(S704).
이처럼 도 7은 기지국이 선점 프리앰블 유지 시간 내에 단말로부터 선점 프리앰블이 도착하지 않는 경우에 프리앰블의 선점 사용을 해제하도록 하였으나, 기지국이 현재 가용한 프리앰블의 사용도와 우선 순위 등을 고려하여 유지 시간이 지나지 않은 경우에도 프리앰블의 선점 사용을 해제할 수 있다. 기지국이 프리앰블의 선점 사용을 해제할 때에 선점 프리앰블 유지 시간 전에 해제할 경우에는 프리앰블 선점 사용 해제 메시지를 단말에게 보낼 수 있다. 기지국이 선점 프리앰블 유지 시간 이후에 프리앰블의 선점 사용을 해제할 경우에 프리앰블 선점 사용 해제 메시지를 단말에게 명시적으로 보내거나 보내지 않아도 무방할 수 있다. 이는 단말이 선점 프리앰블 유지 시간 정보를 가지고 있어 용이하게 관리할 수 있어 문제가 되지 않을 수 있다. 하지만, 기지국은 선점 프리앰블 유지 시간 전에 프리앰블의 선점 사용을 해제해야 할 경우에는 단말에게 선점 프리앰블을 더 이상 사용할 수 없음을 인지할 수 있도록 명시적으로 프리앰블 선점 사용 해제 메시지 등을 통해 알려 줄 수 있다. 반대로 단말도 더 이상 자신이 사용하는 선점 프리앰블을 선점 사용할 필요가 없을 경우에는 기지국에게 프리앰블 선점 사용 해제 메시지 등을 전송할 수 있다. 또한, 단말이 선점 프리앰블을 지속적으로 독점 사용하고 싶은 경우에는 선점 프리앰블 유지 시간(일예에서는 10ms) 이내에 프리앰블 선점 사용 유지 메시지 등을 전송하거나 유지 시간을 무한대로 설정하여 전송할 수 있다. 이때 기지국은 단말이 요청한 유지 시간의 허용 여부를 결정하여 단말에 알려줄 수 있다. 한편, 기지국은 요구 조건이 서로 다른 다양한 단말들이 동시에 랜덤 액세스를 시도할 경우에 충돌을 방지하는 프리앰블들을 제공할 수 있다.
도 8은 통신 시스템에서 동기의 획득 유지 방법의 제3 실시예를 나타내는 순서도이다.
도 8을 참조하면, 통신 시스템에서 동기의 획득 유지 방법에서 기지국은 이전 연결로부터 자주 접속을 유지하는 단말 2와 단말 3에 대해 해당 단말 2와 단말 3이 지속적으로 사용 가능한 프리앰블들과 단말 2와 단말 3이 사용하는 ID(identifier)(예를 들면 C-RNTI)를 포함하는 ID-프리앰블 매핑 테이블을 시스템 정보에 포함하여 BCH 채널을 통하여 방송할 수 있다(S801). 이때, 기지국이 사용하는 ID-프리앰블 매핑 테이블의 일예가 도 9에 도시되어 있을 수 있다.
도 9는 ID-프리앰블 매핑 테이블의 제1 실시예를 나타내는 개념도이다.
도 9를 참조하면, ID-프리앰블 매핑 테이블은 ID 번호 필드(910)와 프리앰블 인덱스 번호 필드(920)를 포함할 수 있다. 여기서, ID 번호 필드(910)는 각 단말의 ID를 지정하기 위한 것으로, 일예로 이전 연결에서 단말이 사용한 C-RNTI를 지정할 수 있다. 그리고, 프리앰블 인덱스 번호 필드(920)는 각 단말이 사용할 수 있는 프리앰블의 인덱스 번호를 지정할 수 있다. 일예로, C-RNTI 1의 ID1을 가지는 단말은 프리앰블 인덱스 1을 사용할 수 있고, C-RNTI 2의 ID2를 가지는 단말은 프리앰블 인덱스 2를 사용할 수 있으며, C-RNTI 3의 ID3를 가지는 단말은 프리앰블 인덱스 3를 사용할 수 있다.
다시, 도 8을 참조하면, 단말 1 내지 3은 기지국에서 ID-프리앰블 매핑 테이블을 포함한 시스템 정보를 수신할 수 있다. 그리고, 기지국에 자주 접속을 유지하지 않은 단말 1은 ID-프리앰블 매핑 테이블에 포함되어 있는 프리앰블들을 제외하고 남은 나머지 일반 프리앰블들에서 하나를 랜덤하게 선택하여(S802) 선택된 프리앰블을 메시지 1을 사용하여 기지국에 전송하여 경쟁 기반 랜덤 액세스를 시도할 수 있다(S803). 이와 달리 기지국에 자주 연결되어 접속을 유지하는 단말 2와 단말 3은 ID-매핑 테이블을 통하여 자신에게 할당된 프리앰블들을 확인할 수 있고(S804), 확인된 프리앰블들을 사용하여 메시지 1들을 생성하여 기지국에 전송하면서 랜덤 액세스를 시도할 수 있다(S805).
이처럼 단말 2와 단말 3은 독점적으로 선점 프리앰블들을 사용하게 되어 충돌 없이 기지국에 접속할 수 있다. 이후에, 기지국은 메시지 1들에 대한 응답으로 메시지 2들을 단말 1 내지 3으로 전송할 수 있다(S806). 단말 1 내지 단말 3은 메시지 2들에 대하여 응답으로 메시지 3들을 기지국에 전송할 수 있다(S807). 이에 따라, 기지국은 단말 1 내지 단말 3에게 메시지 3들에 대한 응답으로 메시지 4들을 전송할 수 있다(S808).
여기서, 기지국은 단말 2와 단말 3에게 메시지 2와 메시지 4를 함께 보낼 수 있다. 이는 2단계 초기 접속 절차의 메시지 B에 해당하는 것으로 기지국은 이전 접속에서 해당 단말 2와 단말 3이 요청한 버퍼 상태 정보를 바탕으로 자원을 할당할 수 있다. 이에 따라 4단계 접속 절차에서 메시지 2와 메시지 3은 생략할 수 있다. 그 결과, 기지국과 단말 2 및 단말 3은 2개의 메시지, 즉 메시지 1과 메시지 2 및 메시지 4를 결합한 결합 메시지를 사용하여 초기 접속 단계를 완성할 수 있다. 한편, 추가적으로 단말 2와 단말 3이 메시지 1을 보낼 때, 선점 프리앰블들 이외에 추가적으로 ID들에 매핑된 RS(reference signal)들을 같이 보내 업링크 동기 추정 성능을 높여 줄 수 있고, 추정된 동기점으로부터 TA 정보를 뽑아내어 메시지 2 및 메시지 4의 결합 메시지를 보낼 때 이 정보를 포함할 수 있다. 한편, 앞서 설명한 동기의 획득 유지 방법들은 프리앰블을 직접 사용하는 방식이지만 아래 도 10에서와 같이 프리앰블을 사용하지 않은 상태에서 4 단계 접속 절차의 메시지 3과 4를 보내어 동기를 획득 유지할 수 있다.
도 10은 통신 시스템에서 동기의 획득 유지 방법의 제4 실시예를 나타내는 순서도이다.
도 10을 참조하면, 통신 시스템에서 동기의 획득 유지 방법에서 기지국은 이전 연결로부터 자주 접속을 유지하는 단말 2와 단말 3에 대해 해당 단말 2와 단말 3의 ID들과 UL 그랜트들을 매핑한 ID-UL 그랜트 매핑 테이블을 BCH 채널을 통하여 방송할 수 있다(S1001). 이때, 기지국이 방송하는 ID-UL 그랜트 매핑 테이블은 도 11과 같을 수 있다.
도 11은 ID-UL 그랜트 매핑 테이블의 제1 실시예를 나타내는 개념도이다.
도 11을 참조하면, ID-UL 그랜트 매핑 테이블은 ID 번호 필드(1110)와 UL 그랜트 필드(1120)를 포함할 수 있다. 여기서, ID 번호 필드(1110)는 각 단말의 ID를 지정하기 위한 것으로, 일예로 이전 연결에서부터 사용한 C-RNTI를 지정할 수 있다. 그리고, UL 그랜트 필드(1120)는 단말들에 대한 메시지 2의 정보를 지정할 수 있다. 여기서, UL 그랜트 필드(1120)에 지정되는 메시지 2의 정보는 메시지 3를 전송하는데 사용할 수 있는 자원 정보일 수 있다. 일예로, ID1을 가지는 단말은 UL 그랜트 필드(1120)에 있는 ID1에 대한 메시지 2의 정보를 사용하여 메시지 3를 전송할 수 있고, ID2를 가지는 단말은 UL 그랜트 필드에 있는 ID2에 대한 메시지 2의 정보를 사용하여 메시지 3를 전송할 수 있으며, ID3를 가지는 단말은 UL 그랜트 필드에 있는 ID3에 대한 메시지 2의 정보를 사용하여 메시지 3를 전송할 수 있다.
다시, 도 10을 참조하면, 단말 1 내지 단말 3은 기지국에서 방송되는 ID-UL 그랜트 매핑 테이블을 수신할 수 있다. 그리고, 기지국에 자주 접속하지 않은 단말 1은 랜덤 액세스용 프리앰블들에서 어느 하나를 선택하여 선택된 프리앰블을 메시지 1을 사용하여 기지국에 전송하여 경쟁 기반 랜덤 액세스를 시도할 수 있다(S1002). 이와 달리 기지국에 자주 연결되어 접속을 유지하는 단말 2와 단말 3은 ID-UL 그랜트 매핑 테이블에 있는 각각의 단말에 대한 메시지 2의 정보를 확인하여 UL 그랜트된 자원들을 확인할 수 있고, 확인된 할당 자원을 사용하여(S1003) 메시지 3들을 기지국에 전송할 수 있다(S1004). 이처럼 단말 2와 단말 3은 4단계 접속 절차 중에서 메시지 1과 메시지2의 단계를 건너뛸 수 있다. 이처럼 단말 2와 단말 3은 UL 그랜트된 자원을 사용하여 기지국에 접속하게 되어 충돌 없이 기지국에 접속이 가능할 수 있다. 이에 따라 많은 단말들이 존재할 때 자주 연결하는 단말에 대해 충돌 횟수를 감소시켜 전체적인 초기 접속 단말의 성공확률을 높여줄 수 있다. 한편, 기지국은 단말 2와 단말 3으로부터 수신한 메시지 3들에 대한 응답으로 메시지 4들을 단말 2와 단말 3으로 전송할 수 있다(S1005). 물론, 기지국은 단말 1로부터 수신한 메시지 1에 대한 응답으로 메시지 2를 단말 1으로 전송할 수 있다(S1006). 그리고, 단말 1은 메시지 2에 대한 응답으로 메시지 3을 기지국으로 전송할 수 있다(S1007). 그러면, 기지국은 메시지 3에 대한 응답으로 메시지 4를 단말 1로 전송하여 초기 접속 절차를 완료할 수 있다(S1008).
한편, 추가적으로 단말 2와 단말 3이 메시지 3을 보낼 때, 추가적으로 ID들에 매핑된 RS(reference signal)들을 같이 보내 업링크 동기 추정 성능을 높여 줄 수 있고, 추정된 동기점으로부터 TA 정보를 뽑아내어 메시지 4를 보낼 때 이 정보를 포함할 수 있다.
유념할 것은 여기서 제시된 통신 시스템에서 동기의 획득 유지 방법은 도 3, 도 6, 도 8 및 도 10에 국한되는 것이 아니라 종래 기술 및 문제점에서 언급된 바와 같이 3GPP 규격에서 정의하고 있는 랜덤 액세스 상황에 모두 적용 가능할 수 있다. 여기서 제시한 방법이 종례의 여러 상황의 랜덤 액세스에 적용될 수 있다.
첫 번째 상황인 "업링크(단말에서 기지국으로) 동기화가 되어 있지 않은 단말이 다운링크(기지국에서 단말로) 데이터를 수신해야 할 때"는 초기 접속 상황으로 도 3, 도8, 도10을 적용 가능할 수 있다.
두 번째 상황인 "업링크 동기 허용 오차 범위를 초과한 시스템 연결 상태의 단말이 새로운 업링크 데이터를 전송하고자 할 때"는 시스템 연결 상태의 단말이 액티브(active) 상태에서 지속적으로 기지국으로부터 다운링크 정보를 받고 있지만 업링크에 대한 동기 오차가 허용 범위를 초과하여 다시 랜덤 액세스를 수행해야 하는 단계일 수 있다. 이 경우 도 3, 도6, 도8, 도10의 방법을 사용 가능할 수 있다. 단말들은 할당받은 선점 프리앰블을 이용하여 업링크 접속을 수행하거나, ID-UL 그랜트 방식을 적용할 수 있다. 그리고 단말은 이미 가지고 있는 ID에 매핑된 RS 신호를 이용하여 동기 성능을 향상시켜 신뢰성 높은 연결을 유지하는 것이 가능할 수 있다.
세 번째 상황으로 "시스템 연결 상태의 단말이 현재 서빙 셀로부터 타겟 셀로 핸드오버할 때"에 타겟 셀로부터 핸드오버용 프리앰블을 할당 받아 충돌없이 핸드오버를 진행하는 기존 방법 외에 서빙 셀 기지국과 타겟 셀 기지국 간 협력(매핑정보 교환)을 통해 서빙 셀에서 선점 프리앰블을 사용하는 단말이 타켓 셀 기지국에서도 동일한 선점 프리앰블 인덱스를 사용하거나 동일한 프리앰블 인덱스를 이미 할당한 경우에는 변경된 프리앰블 인덱스를 사용할 수 있도록 예약하는 방법으로 도 12를 참조하여 설명할 수 있다.
네 번째 상황으로 "시스템 연결 상태의 단말이 위치 측위 목적으로, 타이밍 어드밴스(TA)가 필요할 때"에 할당 받은 선점 프리앰블과 ID-UL 그랜트 방식을 사용 가능할 수 있고, 이때 ID에 매핑된 RS 신호를 이용하여 TA 정보를 전달함으로써 동기 신뢰성을 높일 수 있다.
다섯 번째 상황으로 "RRC(Radio Resource Control) 아이들 상태(RRC_IDLE)에서 단말이 RRC 연결 상태(RRC_CONNECTED)로 천이할 때"에 할당 받은 선점 프리앰블과 ID-UL 그랜트 방식을 사용할 수 있다. 이때 단말은 ID에 매핑된 RS 신호를 이용하여 신속한 연결이 가능하게 할 수 있다. 그리고 단말이 다시 활성(active) 상태에서 아이들 상태로 천이할 때에 아이들 상태로 진입하기 전에 선점 프리앰블을 반납할 수 있다. 또는, 단말이 다시 활성 상태에서 아이들 상태로 천이할 때에 아이들 상태로 진입하기 전에 선점 프리앰블을 반납하지 않는 것을 기지국에 보고할 수 있다.
여섯 번째 상황으로 "단말이 무선링크 실패 후 재접속할 때"에 첫 번째 상황과 동일하게 도3, 도8, 도10을 그대로 적용할 수 있다.
도 12는 통신 시스템에서 동기의 획득 유지 방법의 제5 실시예를 나타내는 순서도이다.
도 12를 참조하면, 통신 시스템에서 동기의 획득 유지 방법에서 단말 1과 단말 2가 서빙 기지국에서 타겟 기지국으로 핸드오버를 진행할 때에 서빙 기지국은 타겟 기지국으로 단말 1과 단말 2의 선점 프리앰블 인덱스를 통보할 수 있다(S1201). 이때, 타겟 기지국은 단말 1에 대하여 서빙 기지국에서 수신한 선점 프리앰블 인덱스에 따른 선점 프리앰블의 사용을 허용할 수 있으며, 이러한 허용 사실을 선점 프리앰블 허용 메시지를 단말 1로 전송하여 알려줄 수 있다(S1202). 이와 달리, 타겟 기지국은 단말 2에 대하여 서빙 기지국에서 수신한 선점 프리앰블 인덱스에 따른 선점 프리앰블의 사용을 허용하지 않을 수 있으며, 다른 선점 프리앰블을 사용할 수 있도록 다른 선점 프리앰블 인덱스를 단말 2로 알려줄 수 있다(S1203). 이처럼, 단말 1과 단말 2에 대하여 선점 프리앰블이 특정되어 있기 때문에, 이후에 기지국은 단말 1과 단말 2에게 메시지 2들을 전송할 수 있다(S1204). 이에 따라, 단말 1과 단말 2는 메시지 2에 대한 응답으로 메시지 3들을 전송할 수 있다(S1205). 그리고, 기지국은 단말 1과 단말 2에게 메시지 3에 대한 응답으로 메시지 4를 전송하여 초기 접속 절차를 종료할 수 있다(S1206).
한편, 본 출원에서는 도 3에서 선점 프리앰블을 3GPP 표준 규격에 적용할 수 있도록 하는 방법을 제안할 수 있다. 이를 위하여 본 출원에서는 기지국이 송신하는 방송 메시지에 포함되는 SIB(system informaiton block)2에 선점 프리앰블 인덱스(preemptive preamble index) 정보를 추가하여 방송하도록 할 수 있다. 이에 따라, 초기 접속 단계를 수행하는 단말들은 사용 가능한 프리앰블에서 해당 인덱스를 마스킹(masking) 할 수 있다. 3GPP 규격에서 기지국은 SIB2를 통해 PRACH 설정 정보(즉, prach-Config)를 방송할 수 있다.
도 13은 PRACH 설정 정보의 제1 실시예를 나타내는 개념도이다.
도 13을 참조하면, PRACH 설정 정보는 PRACH 설정 인덱스 파라미터(prach configuration index)(즉, prach-ConfigIndex), 루트 시퀀스 인덱스(root sequence index)(즉, rootSequenceIndex), 고속 플래그(high speed flab)(즉, highSpeedFlag), 영 상관 영역 설정(zero correlation zone configuration)(즉, zeroCorrelationZoneConfig), PRACH 주파수 오프셋 파라미터(prach frequency offset)(즉, prach-FreqOffset) 등이 있을 수 있다. 이와 같은 파라미터들에서 PRACH 설정 인덱스 파라미터는 단말이 어떤 프레임 번호(홀수, 짝수, 모든 프레임), 부프레임 번호에 프리앰블을 전송할 수 있는지를 보여줄 수 있다. 그리고, 루트 시퀀스 인덱스는 최대 838개의 루트 시퀀스를 구분해주는 인덱스 값으로 기지국이 이 값을 0~837까지 중에 하나의 값을 설정하여 단말들로 전송할 수 있다. 그러면, 해당 기지국에 접속하고자 하는 단말들은 설정된 값에 해당하는 루트 시퀀스를 PRACH 전송을 위한 프리앰블로 사용할 수 있다. 일반적으로 주변 기지국들은 루트 시퀀스 인덱스 값을 서로 다르게 설정함으로써 충돌을 방지할 수 있다.
한편, 단말은 접속하고자 하는 기지국으로부터 SIB2수신하여 프리앰블 정보를 추출할 수 있다. 이때 단말은 기지국이 설정한 랜덤 액세스(random access, RA) 프리앰블 번호(number of RA preamble)(즉, numberOfRA-Preamble)에 따라 최대 64개까지의 프리앰블 중에서 하나를 선택하여 PRACH 프리앰블로 사용할 수 있다. 기지국은 루트 시퀀스 인덱스에 해당하는 루트 시퀀스 또는 하나 증가한 루트 시퀀스 인덱스에 해당하는 루트 시퀀스로부터 사이클릭 시프트(Cyclic Shift) 간격만큼 시프트하여 64개의 프리앰블을 생성할 수 있다. 기지국이 얼마만큼의 사이클릭 시프트를 하여 프리앰블 시퀀스를 생성할 지는 단말의 이동 속도를 고려하여 설정한 고속 플래그와 영 상관 영역 설정에 의해 결정할 수 있다.
도 14는 64개 PRACH 프리앰블 생성 방법의 제1 실시예를 나타내는 개념도이다.
도 14를 참조하면, 기지국은 고속 플래그를 False로 설정할 수 있고, 영 상관 영역 설정을 5로 설정할 수 있다. 이처럼 고속 플래그가 False일 수 있고, 영 상관 영역 설정이 5일 수 있으면, 사이클릭 시프트 간격(cyclic shift interval)(즉, Ncs) 설정(즉, Ncs configuration)이 6일 수 있다.이에 따른 제한되지 않은 세트(unrestricted set)의 사이클릭 시프트 간격은 26일 수 있다. 그래서 단말이 사용 가능한 PRACH 프리앰블 시퀀스는 루트 시퀀스에서 Cv만큼 시프트하여 생성할 수 있다. 여기서, Cv는 Ncs 값으로부터 생성되는 값으로, 제한되지 않은 세트(unrestricted set)의 경우 Ncs의 정수배가 될 수 있다. Cv는 최대 자도프 츄(Zadoff Chu) 시퀀스 길이를 Ncs값으로 나눈 값에서 1을 감사한 값일 수 있다. 만약 기지국은 이렇게 얻은 Cv가 64개가 되지 않는 경우 루트 시퀀스 인덱스에 1을 가산하여 해당하는 루트 시퀀스를 이용하여 최대 64개의 시퀀스를 생성할 수 있다.
한편, 본 출원에서는 기지국이 단말로부터 선점 프리앰블 사용 요청을 수신할 수 있다. 그러면, 기지국은 해당 단말이 랜덤 액세스에 사용한 액세스 프리앰블을 시스템 연결 상태에서도 계속 사용할 수 있도록 예약할 수 있다. 그리고, 기지국은 추후에 초기 접속하는 단말들이 해당 프리앰블을 사용하지 못하도록 하기 위해 방송 메시지 전송 시 액세스 프리앰블 리스트에서 해당 프리앰블을 삭제할 수 있거나 전용되고 있음을 알릴 수 있다. 이후에, 기지국은 해당 프리앰블의 사용을 허가하지 않거나 다른 프리앰블을 사용하도록 할 수 있다.
도 15는 PRACH 프리앰블과 예비용 프리앰블 설정 방법의 제1 실시예를 나타내는 개념도이다.
도 15를 참조하면, 기지국은 SIB2를 통해 52개의 프리앰블을 단말이 초기 접속에 사용할 수 있도록 RA 프리앰블 번호를 n52/n12로 설정할 수 있다(즉, numberOfRA-Preambles: n52/n12). 해당 기지국에 접속하고자 하는 단말들은 생성 가능한 64개의 프리앰블들중의 52개의 PRACH 시퀀스에서 하나를 선택하여 PRACH 프리앰블로 사용할 수 있다. 기지국은 나머지 12개의 프리앰블을 핸드오버 등의 비경쟁 용도로 예비할 수 있다. 본 출원에서 단말이 접속 단계에서 사용한 PRACH 프리앰블을 연결 상태에서 사용하기 위하여 선점 프리앰블 사용 요청을 하는 경우에 기지국이 해당 프리앰블을 다른 단말들이 사용하지 못하도록 마스킹하는 방법(1510)을 제안할 수 있다. 이처럼 기지국은 프리앰블을 마스킹하여 다른 단말들에게 알리기 위해 SIB2에 마스크 프리앰블 인덱스(masked preamble index)(즉, masked preamble index)라는 항목을 추가할 수 있다. 예를 들면 도 15에서 기지국은 PRACH 시퀀스 [2]와 PRACH 시퀀스 [3]을 마스킹 하기 위해 “maskedPreambleIndex: 2, 3”과 같은 정보를 SIB2에 포함시켜 단말들로 전송할 수 있다. 그러면, 단말들은 “maskedPreambleIndex: 2, 3”과 같은 정보를 포함하는 SIB2를 수신할 수 있다. 그리고, 단말들은 PRACH 프리앰블 선택시에 “maskedPreambleIndex”에 포함된 시퀀스를 제외할 수 있고, 나머지 가용한 프리앰블 중에서 사용할 프리앰블을 선택할 수 있다.
도 16은 선점 프리앰블 회피 동작의 제1 실시예를 나타내는 흐름도이다.
도 16을 참조하면, 기지국은 마스크 프리앰블 인덱스가 포함된 SIB2를 단말로 전송할 수 있다. 그러면, 단말은 기지국으로부터 SIB2를 수신할 수 있다(S1601). 그리고, 단말은 수신한 SIB2에 마스크 프리앰블 인덱스가 존재하는지를 판단할 수 있다(S1602). 단말은 판단 결과, 수신한 SIB2에 마스크 프리앰블 인덱스가 존재하면 마스크 프리앰블 인덱스를 제외한 PRACH 프리앰블들로 가용한 프리앰블들에서 하나의 프리앰블을 생성할 수 있다(S1603). 그리고, 단말은 생성한 프리앰블을 기지국으로 전송할 수 있다(S1605). 이에 따라, 기지국은 단말로부터 해당 프리앰블을 수신할 수 있다. 한편, 단말은 판단 결과, 수신한 SIB2에 마스크 프리앰블 인덱스가 존재하지 않으면 PRACH 프리앰블들로 가용한 프리앰블들에서 하나의 프리앰블을 생성할 수 있다(S1604). 그리고, 단말은 생성한 프리앰블을 기지국으로 전송할 수 있다(S1605). 이에 따라, 기지국은 단말로부터 해당 프리앰블을 수신할 수 있다.
도 17은 선점 프리앰블 사용 요청을 수신한 기지국의 동작 방법의 제1 실시예를 나타내는 흐름도이다.
도 17을 참조하면, 단말은 선점 프리앰블을 계속해서 사용하기를 원하는 경우에 선점 프리앰블 사용 요청을 기지국으로 전송할 수 있다. 그러면, 기지국은 단말로부터 선점 프리앰블 사용 요청을 수신할 수 있다(S1701). 이후에, 기지국은 단말의 선점 프리앰블 사용을 수용할 수 있는지를 판단할 수 있다(S1702). 판단 결과, 기지국은 단말의 선점 프리앰블 사용을 수용할 수 있는 경우에 다른 프리앰블을 사용할 필요가 있는지를 판단할 수 있다(S1704). 이와 같이 기지국이 다른 프리앰블을 사용할 필요가 있는지의 판단 결과, 다른 프리앰블을 사용할 필요가 있으면, 비경쟁 프리앰블로 예비한 프리앰블 중에서 하나를 선택하여 선점 프리앰블 사용을 요청한 단말에게 할당할 수 있다(S1708). 이후에, 기지국은 선점 프리앰블 사용 허가 여부 비트를 일 예로 사용 허가를 나타내는 1로 선택 후에 응답 신호를 생성하여 단말로 전송할 수 있다(S1709). 그러면, 단말은 기지국으로부터 선점 프리앰블 사용 허가 여부 비트가 일 예로 사용 허가를 나타내는 1로 선택된 응답 신호를 수신할 수 있다. 그리고, 기지국은 연결 상태에서 RRC 메시지, MAC CE, DCI 등을 통해 선점 프리앰블을 대체하는 프리앰블 인덱스를 선점 프리앰블의 사용을 요청한 단말에게 전송할 수 있다(S1710). 그러면, 단말은 기지국으로 RRC 메시지, MAC(media access control) CE(control element), DCI(downlink control information) 등을 통해 선점 프리앰블을 대체하는 프리앰블 인덱스를 수신할 수 있다.
한편, S1704에서 기지국이 단말의 선점 프리앰블 사용을 수용할 수 있는 경우에 다른 프리앰블을 사용할 필요가 있는지의 판단 결과, 다른 프리앰블을 사용할 필요가 없으면, 선점 프리앰블 사용 허가 여부 비트를 일 예로 사용 허가를 나타내는 1로 선택 후에 응답 신호를 생성하여 단말로 전송할 수 있다(S1705). 그러면, 단말은 기지국으로부터 선점 프리앰블 사용 허가 여부 비트가 일 예로 사용 허가를 나타내는 1로 선택된 응답 신호를 수신할 수 있다. 그리고, 기지국은 해당 프리앰블 인덱스를 다른 단말이 PRACH 프리앰블로 사용하지 못하도록 마스크 프리앰블 인덱스로 설정하여 다음 SIB2에 포함하여 단말로 전송할 수 있다(S1706). 그러면, 단말은 기지국으로부터 마스크 프리앰블 인덱스를 포함한 SIB2를 수신할 수 있다.
한편, S1702에서 기지국은 단말의 선점 프리앰블 사용을 수용할 수 있는지를 판단 결과, 기지국이 단말의 선점 프리앰블 사용을 수용할 없는 경우에 기지국은 선점 프리앰블 사용 허가 여부 비트를 일 예로 사용 불가를 나타내는 0로 선택 후에 응답 신호를 생성하여 단말로 전송할 수 있다(S1703). 그러면, 단말은 기지국으로부터 선점 프리앰블 사용 허가 여부 비트가 일 예로 사용 불가를 나타내는 0로 선택된 응답 신호를 수신할 수 있다. 한편, 기지국이 대체 프리앰블을 할당하겠다는 의도를 명확히 단말에게 전달하기 위해서 선점 프리앰블 사용 여부 비트 수를 2비트로 늘려서 0은 불허, 1은 허가, 2는 대체 프리앰블 전달로 확장할 수 있다.
다음으로, 본 출원에서는 비활동(inactive) 상태에 있는 단말이 선점 프리앰블을 사용함으로써 별도의 PRACH 절차 없이 바로 기지국에 동기를 맞출 수 있는 방법을 제안할 수 있다.
3GPP에서 단말은 기지국에 연결된 이후에 무선 자원을 절약할 수 있고, 전력 절감을 위해 RRC 연결-비활성(connected-inactive) 상태로 동작하는 것을 지원할 수 있다. RRC 연결-비활성 상태에서 단말은 무선 연결은 RRC 아이들 상태이지만, 코어에서는 연결상태를 유지할 수 있다. 이에 따라, 단말은 갑자기 연결 상태로 전환 시 코어 측면에서 별도의 시그널링을 필요로 하지 않아 빠른 전환이 가능할 수 있다. 특히, 공장 자동화와 같이 빠른 응답과 주변 기기 간의 협업이 필요한 응용 서비스를 무선화하는 경우에 각 단말은 단말간의 클럭 동기화가 매우 중요할 수 있다. 하지만, 모든 단말이 항상 RRC 연결 상태를 유지할 수 없을 수 있다. 전력 소모를 줄여야 하는 단말은 RRC 연결-비활성 상태에 있다가 연결 상태로 전환해야 할 수 있다. 이 경우에 단ㄴ말은 RRC 연결 상태로 전환 후에 주변 단말과의 클럭 동기화가 이루어져야 다른 단말과 협업하여 업무를 수행할 수 있다. 만약 단말은 클럭 동기화가 늦을수록 다른 단말과의 협업이 늦어질 수 있고, 전체 시스템 효율이 떨어질 수 있다. 따라서 이 경우를 대비하여 단말이 미리 할당 받은 선점 프리앰블을 기지국에 전송함으로써 충돌 없이 클록 동기를 맞출 수 있어 협업 업무에 빠르게 진입할 수 있다.
도 18은 RRC 연결-비활성화 상태에서 선점 프리앰블 사용 방법의 제1 실시예를 나타내는 흐름도이다.
도 18을 참조하면, 단말은 기지국과 RRC 연결-비활성화 상태에서(S1801) 협업 업무 복귀가 필요한지를 판단할 수 있다(S1802). 단말은 판단 결과, 협업 업무 복귀가 필요하지 않으면 RRC 연결-비활성화 상태를 유지할 수 있다. 이와 달리, 단말은 판단 결과, 협업 업무 복귀가 필요하면 RRC 연결 상태로 전환할 수 있다(S1803). 그리고, 단말은 이미 확보한 선점 프리앰블을 충돌 없이 기지국에 전송하여 단말간 클럭 동기를 맞출 수 있다(S1804).
본 발명에 따른 방법들은 다양한 컴퓨터 수단을 통해 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위해 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체의 예에는 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리(flash memory) 등과 같이 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함될 수 있다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러(compiler)에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터(interpreter) 등을 사용해서 컴퓨터에 의해 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함할 수 있다. 상술한 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 적어도 하나의 소프트웨어 모듈로 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
또한, 상술한 방법 또는 장치는 그 구성이나 기능의 전부 또는 일부가 결합되어 구현되거나, 분리되어 구현될 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
Claims (20)
- 통신 시스템의 단말의 동작 방법으로서,
제1 기지국에서 랜덤 액세스를 위한 프리앰블들의 정보를 수신하는 단계;
상기 프리앰블들의 정보에 기초하여 선택된 프리앰블을 포함하는 제1 메시지를 상기 제1 기지국에 전송하는 단계;
상기 제1 기지국에서 상기 제1 메시지의 응답 신호인 제2 메시지를 수신하는 단계;
상기 선택된 프리앰블에 대하여 제1 선점 사용 기간에 선점 사용을 요청하는 제3 메시지를 상기 제1 기지국에 전송하는 단계;
상기 제1 기지국에서 상기 제1 선점 사용 기간에 상기 선택된 프리앰블에 대하여 선점 사용을 허용하는 제4 메시지를 수신하여 상기 선택된 프리앰블을 상기 제1 선점 사용 기간에 사용하여 랜덤 액세스 절차를 진행하는 단계;
상기 제1 기지국에서 상기 제1 선점 사용 기간에 선점 사용을 허용하지 않고, 제2 선점 사용 기간에 상기 선택된 프리앰블에 대하여 선점 사용을 허용하는 제5 메시지를 수신하는 경우, 상기 선택된 프리앰블을 상기 제2 선점 사용 기간에 사용하여 랜덤 액세스 절차를 진행하는 단계;
상기 제1 기지국에서 상기 선택된 프리앰블의 선점 사용을 허용하지 않고, 상기 제1 선점 사용 기간에 대체 프리앰블에 대하여 선점 사용을 허용하는 제5 메시지를 수신하는 경우, 상기 대체 프리앰블을 상기 제1 선점 사용 기간에 사용하여 랜덤 액세스 절차를 진행하는 단계; 및
상기 제1 기지국에서 상기 선택된 프리앰블의 상기 제1 선점 사용 기간에 선점 사용을 허용하지 않고, 제2 선점 사용 기간에 대체 프리앰블에 대하여 선점 사용을 허용하는 제5 메시지를 수신하는 경우, 상기 대체 프리앰블을 상기 제2 선점 사용 기간에 사용하여 랜덤 액세스 절차를 진행하는 단계를 포함하는,
단말의 동작 방법. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 청구항 1에 있어서
상기 제1 메시지와 상기 제3 메시지를 통합하여 메시지 A로 상기 제1 기지국에 전송하고,
상기 제1 기지국으로부터 상기 제2 메시지와 상기 제4 메시지가 통합된 메시지 B를 수신하는 것을 특징으로 하는, 단말의 동작 방법. - 청구항 1에 있어서
제2 기지국으로 핸드오버하는 단계;
상기 제2 기지국으로부터 상기 선택된 프리앰블을 사용하여 선점 사용을 허용하는 제6 메시지를 수신하는 단계; 및
상기 선택된 프리앰블을 사용하여 랜덤 액세스 절차를 상기 제2 기지국과 진행하는 단계를 더 포함하는, 단말의 동작 방법. - 청구항 1에 있어서
제2 기지국으로 핸드오버하는 단계;
상기 제2 기지국으로부터 상기 선택된 프리앰블을 대체하는 대체 프리앰블의 선점 사용을 허용하는 제6 메시지를 수신하는 단계; 및
상기 대체 프리앰블을 사용하여 랜덤 액세스 절차를 상기 제2 기지국과 진행하는 단계를 더 포함하는, 단말의 동작 방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 프리앰블들의 정보는 프리앰블 사용을 불허하는 마스크 프리앰블 인덱스를 포함하며,
상기 선택된 프리앰블은 상기 마스크 프리앰블 인덱스를 제외한 프리앰블들에서 선택된 것을 특징으로 하는, 단말의 동작 방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 단말의 동작 방법으로서,
RRC(radio resource control) 연결-비활성 상태에서 협업 업무 복귀가 필요한지를 판단하는 단계;
상기 판단 결과, 협업 업무 복귀가 필요하면 RRC 연결 상태로 전환하는 단계; 및
상기 선택된 프리앰블을 사용하여 상기 기지국에 전송하여 단말간 클럭 동기를 맞추는 단계를 더 포함하는, 단말의 동작 방법. - 통신 시스템의 제1 기지국의 동작 방법으로서,
단말로 랜덤 액세스를 위한 프리앰블들의 정보를 전송하는 단계;
상기 단말로부터 상기 프리앰블들의 정보에 기초하여 선택된 프리앰블을 포함하는 제1 메시지를 수신하는 단계;
상기 단말에게 상기 제1 메시지의 응답 신호인 제2 메시지를 전송하는 단계;
상기 선택된 프리앰블에 대하여 제1 선점 사용 기간에 선점 사용을 요청하는 제3 메시지를 상기 단말로부터 수신하는 단계; 및
상기 제1 선점 사용 기간에 상기 선택된 프리앰블에 대하여 선점 사용을 허용하는 제4 메시지, 상기 단말에 상기 제1 선점 사용 기간에 선점 사용을 허용하지 않고 제2 선점 사용 기간에 상기 선택된 프리앰블에 대하여 선점 사용을 허용하는 제5 메시지, 상기 단말에 상기 선택된 프리앰블의 선점 사용을 허용하지 않고 상기 제1 선점 사용 기간에 대체 프리앰블에 대하여 선점 사용을 허용하는 제6 메시지, 또는 상기 단말에 상기 선택된 프리앰블의 상기 제1 선점 사용 기간에 선점 사용을 허용하지 않고 제2 선점 사용 기간에 대체 프리앰블에 대하여 선점 사용을 허용하는 제7 메시지를 전송하는 단계를 포함하는,
제1 기지국의 동작 방법. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 청구항 10에 있어서
상기 제1 메시지와 상기 제3 메시지가 통합된 메시지 A로 상기 단말로부터 수신하고,
상기 단말로 상기 제2 메시지와 상기 제4 메시지, 상기 제5 메시지, 상기 제6 메시지, 또는 상기 제7 메시지가 통합된 메시지 B를 전송하는 것을 특징으로 하는, 제1 기지국의 동작 방법. - 청구항 10에 있어서,
상기 단말을 제2 기지국으로 핸드오버하는 단계; 및
상기 제2 기지국에 상기 선택된 프리앰블을 전송하는 단계를 더 포함하는, 제1 기지국의 동작 방법. - 청구항 10에 있어서,
상기 선택된 프리앰블을 마스크 프리앰블 인덱스로 설정하는 단계; 및
상기 설정된 마스크 프리앰블 인덱스를 포함하는 SIB(system information block)2를 생성하여 다른 단말들에게 전송하는 단계를 더 포함하는, 제1 기지국의 동작 방법. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
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