KR20090099368A - 역방향 서비스를 이용하는 이동 통신 시스템에서 재시도프리앰블 선택 방법 및 장치 - Google Patents

역방향 서비스를 이용하는 이동 통신 시스템에서 재시도프리앰블 선택 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 상향링크 패킷 데이터를 전송하는 이동통신 시스템에서 CELL_FACH에 있는 단말들이 향상된 역방향(Enhanced Uplink 또는 E-DCH) 서비스를 사용하는 방법에 관한 것이다. 구체적으로 단말이 프리앰블에 대한 긍정 응답을 수신하지 못하여 MAC(Medium Access Control) 계층에서 재시도하는데, 재시도 횟수가 특정 횟수를 초과하지 않는 경우는, 다시 E-DCH접속를 위한 프리앰블로 재시도하고, 재시도 횟수가 특정횟수를 초과하는 경우는 기존의 RACH접속을 위한 프리앰블로 재시도하는 방법 및 장치를 제안하고자 한다.
Figure P1020080024564
WCDMA, CELL_FACH, E-DCH, Preamble, Maximum Retransmission Number

Description

역방향 서비스를 이용하는 이동 통신 시스템에서 재시도 프리앰블 선택 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR SELECTING THE PREAMBLE IN CASE OF RETRANSMISSION FOR UPLINK SERVICE IN CELL_FACH STATE}
본 발명은 비동기 광대역 부호분할 다중접속(Wideband Code Division Multiple Access: 이하 WCDMA라 칭한다.)기술을 사용하는 제 3세대 이동 통신 시스템인 UMTS(Universal Mobile Telecommunication Service)통신에 관한 것으로서, 특히 CELL_FACH 상태의 단말이 E-DCH(Enhanced Data Channel)채널을 사용하여 상향 링크 데이터를 전송하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
먼저 UMTS 시스템에서는 단말의 연결 상태에 따라 단말의 상태를 정의하는데, 이 중에서 CELL_FACH 상태에서는 단말에게 전용 물리 채널(Dedicated Physical Channel)이 할당되지 않고, 상위 시그널링 메시지나 적은 양의 데이터(data)를 송수신하기 위해서 RACH/PRACH(Random Access Channel/Physical Random Access Channel)와 FACH/S-CCPCH(Forward Access Channel/Secondary Common Control Channel)가 사용된다.
UE는 셀(cell)을 재선택할 경우에 RNC로 셀 갱신 메시지(cell update message)를 전송하여, RNC가 셀 레벨(cell level)에서 UE의 위치를 알 수 있게 한다. 동일한 셀에 위치한 UE들을 구별하기 위해 MAC PDU의 C-RNTI가 이용된다.
다음으로 단말이 PRACH를 이용하여 데이터를 전송하는 방법에 대해서 도 1을 참조하여 좀 더 구체적으로 설명하고자 한다.
도 1을 참조하면, 단말은 전송할 상향링크 데이터가 발생하면, 우선 프리앰블 (102)을 전송한다. 이 때, 단말은 데이터가 발생하는 즉시 프리앰블을 전송하지 않고, 전송 시점을 결정하게 된다. 즉, 두 개의 프레임에 걸쳐서 15개의 억세스 슬롯이 존재하는데, 단말은 이중에서 사용 가능한 억세스 슬롯 하나를 랜덤하게 선택하여 그 시점에 프리앰블을 전송하게 된다.
상기 프리앰블(102)를 전송한 후, 단말은 tp -a 만큼 시간이 경과된 이후에 상기 프리앰블(102)에 대한 응답이 전송되는 AICH(Acquisition Indicator Channel)를 수신하여, NodeB이 상기 프리앰블을 성공적으로 수신하여 해당 단말에게 PRACH메세지를 전송을 허용했는지 여부를 판단하게 된다.
AICH(104)를 통해서 단말이 전송하는 프리앰블에 해당하는 아무런 응답이 오지 않으면, tp -p 이후에 103와 같이 다시 프리앰블을 전송하게 된다. 최대 프리앰블 재전송 횟수만큼 재전송한 이후에는 MAC 계층으로 No ACK을 보고하고 RACH절차를 종료한다. 다시 AICH를 수신하여 ACK응답을 수신한 경우 전송한 프리앰블에서 tp -m 이후에 108와 같이 데이타를 PRACH 채널을 통해서 전송하게 된다. 만약에 한 셀 내에서 로드가 아주 높아서 새로운 접속을 시도하는 단말을 허용하지 못하거나 동일한 프리앰블을 이용하여 복수개의 단말이 접속을 시도한 경우에는 AICH를 NACK을 전송하게 된다. NACK을 수신한 단말은 상위의 MAC 계층으로 이를 보고한 후 물리 계층의 PRACH 절차를 종료하게 된다. MAC 계층에서는 NoACK 또는 NACK을 수신한 경우, 다시 PRACH 절차를 시도한다. 다만, NoACK을 보고 받은 경우는 다음 10ms 프레임에서 다시 시도하고, NACK인 경우 특정 시간(Backoff time)이후에 재시도 하게 된다. 이 재시도가 Mmax 횟수를 초과한 경우에는 상위계층으로 접속 실패를 보고하고, MAC 계층에서 접속 절차를 종료하게 된다.
다음으로 E-DCH 서비스에 관해서 설명하고자 한다.
UMTS 시스템에서는 상향링크의 패킷 전송의 성능을 좀더 향상시킬 수 있도록 향상된 상향링크 전용채널인 E-DCH사용한다. E-DCH는 보다 안정된 고속의 데이터 전송을 지원하기 위하여 전형적인 DCH(Dedicated Channel)로부터 개선된 것으로서, 적응적 변조/부호화(Adaptive Modulation and Coding: AMC)와 복합 자동 재전송 요구(Hybrid Automatic Retransmission Request: HARQ) 및 NodeB 제어 스케줄링 등의 기술 등을 지원하는 전송채널이다.
도 2를 참조하면, 참조번호 201은 E-DCH를 지원하는 NodeB를 나타내며 참조번호 203, 204, 207은 E-DCH를 전송하는 단말들이 된다. NodeB(201)는 E-DCH를 사용하는 단말들의 채널 상황을 파악하여 각 단말들의 데이터 전송을 스케줄링한다. 상기 스케줄링은 시스템 전체의 성능을 높이기 위해 NodeB(201)의 잡음 증가(Rise Over Thermal: RoT)값이 목표 값을 넘지 않도록 하면서, NodeB(201)에서 먼 곳에 위치하는 단말(204)에게는 낮은 데이터 레이트를 할당하고, 근접해 있는 단말(203 또는 207)에게는 높은 데이터 레이트를 할당하는 방식으로 셀 전체의 데이타 수율(Throughput)을 높이게 된다.
도 3을 참조하면, 303단계에서 NodeB(301)와 단말(302)은 E-DCH를 설정한다. 상기 303 단계의 설정 과정은 전용 전송채널(dedicated transport channel)을 통한 메시지들의 전달 과정을 포함한다. E-DCH의 설정이 이루어지면, 304 단계에서 단말(302)은 NodeB(301)에게 상태 정보를 알려준다. 상기 상태 정보로는 상향링크 채널 정보를 나타내는 단말 송신 전력 정보, 단말이 송신할 수 있는 여분의 전력 정보, 단말의 버퍼에 쌓여 있는 송신되어야 할 데이터들의 양 등이 포함될 될 수 있다.
상기 상태 정보를 수신한 NodeB(301)는 311 단계에서 상기 단말(302)의 상태 정보를 모니터링한다. 311 단계에서 NodeB(301)는 단말(302)에게 상향링크 패킷 전송을 허용할 것으로 결정하고, 305단계에서 단말(302)에게 스케줄링 할당(Scheduling Grant) 정보를 전송한다. 상기 스케줄링 할당 정보에는 허용된 데이터 레이트와 허용 타이밍 등이 포함된다.단말(302)은 312 단계에서 상기 스케줄링 할당 정보를 이용하여 상향링크로 전송할 E-DCH의 전송 형식(E-DCH Transport format combincation:E- TFC)을 결정하고, 306단계와 307단계에서 E-DCH를 통해 상향링크(UL) 데이터를 전송한다. 이때 사용되는 물리채널을 향상된 전용 물리 데이 타 채널 (Enhanced Dedicated Physical Data Channel; 이하 E-DPDCH함)라고 한다. 이와 동시에 307 단계에서 상기 E-TFC 정보와 HARQ를 NodeB로 향상된 전용 물리 제어 채널(Enhanced Dedicated Physical Control Channel; 이하 E-DPCCH함)를 통해서 전송하게 된다.
313 단계에서 NodeB(301)는 상기 TFRI와 상기 데이터에 오류가 있는지 판단한다. 상기 NodeB(301)는 308 단계에서 상기 313 단계의 판단 결과에 따른 응답 정보를 단말(302)로 전송하게 되는데, 오류가 있을 경우에는 NACK(Non-Acknowledge)를, 모두 오류가 없을 경우는 ACK(Acknowledge)를 ACK/NACK 채널을 통해 전송한다. ACK 정보가 전송되는 경우 데이터의 전송이 완료되어 단말(302)은 새로운 사용자 데이터를 E-DCH를 통해 보내지만, NACK 정보가 전송되는 경우 단말(302)은 같은 내용의 데이터를 E-DCH를 통해 다시 재전송한다.
상기에서 설명한 E-DCH채널은 단말의 채널이 전용적으로 연결되어 있는 상태인 CELL_DCH 상태에서 사용하는 채널이다. 그러나, 현재 CELL_FACH 상태에 있는 단말의 상향 링크의 패킷 전송 성능을 향상시키기 위해서 CELL_FACH의 단말도 RACH 채널 대신 E-DCH를 사용하여 전송하고자 하는 시도가 있다. 이에 대해 도 4를 참조하여 좀 더 자세히 설명하기로 한다.
도 4를 참조하면, 먼저 단말은 기존의 RACH 전송 절차와 동일하게 억세스 슬롯과 시그너처를 선택하여 프리앰블을 전송한다. NodeB가 프리앰블 탐지하게 되면, AICH 채널(403)을 통해서 해당 시그너처를 전송하게 된다. 단말은 상기 AICH응답을 수신하게 되면, E-DCH 채널의 물리 채널인 E-DPDCH(404)를 통해서 패킷 데이타를 전송하게 된다. E-DPDCH를 복조하기 위해서 필요한 제어 정보를 담고 있는 채널인 E-DPCCH 채널(405)도 동시에 전송하게 된다. 또한, E-DCH 전송을 위해서는 전력제어가 필요하므로 DPCCH(406)를 송신하고 NodeB으로부터 F-DPCH(403)를 통해서 TPC command를 수신하게 된다. 안정된 E-DPDCH/E-DPCCH 전력 설정을 위해서 F-DPCH와 DPCCH로 미리 전력 제어를 일정구간 진행한 이후에 E-DPDCH/E-DPCCH를 전송할 수도 있다. 그리고, 도면에는 도시되어 있지 않지만, 이후에 스케줄링 받기 위해서 E-RGCH나 E-AGCH도 수신하는 것이 가능하다.
종래의 E-DCH 전송을 위해서 필요한 상기의 채널들의 설정정보는 도 3의 303과 같이 채널이 설정되기 전에 상위 시그널링을 전달받는데, 이 과정은 시간 지연을 야기하여 CELL_FACH 상태에서 E-DCH를 사용하는 장점이 없어지므로, 현재는 셀의 시스템 정보(System information)를 통해서 가능한 복수개의 E-DCH set 들의 설정 정보를 미리 전달 받고, AICH로 프리앰블의 응답을 할때 어떤 E-DCH set을 사용할지를 E-DCH set인덱스를 알려주는 방법을 사용하도록 한다.
상기와 같이 CELL_FACH단말에게 E-DCH 지원하는 경우에도, 기지국은 기존의 RACH 접속도 이전 버전 단말을 위해서 설정해야 하므로, 상향링크 프리앰블의 개수가 한정되어 있으므로 전체 프리앰블 중에서 일부는 RACH 접속을 위한 프리앰블로 할당하고, 나머지는 E-DCH 접속용 프리앰블로 할당하여 사용해야 한다. 관련된 설정 정보는 모두 시스템 정보를 통해서 전송될 것이다.
상기와 같이 CELL_FACH상태에서 E-DCH를 사용할 경우에도 셀이 가지고 있는 E-DCH set 자원이 모두 점유되어 있는 경우나 동일한 프리앰블로 복수의 단말이 접 속을 시도한 경우는, 해당 프리앰블에 대한 응답으로 NACK을 전송하게 된다. 접속을 시도하는 단말이 많은 셀의 경우 NACK을 전송할 확률이 높아지게 된다. 또한, 기지국이 제대로 프리앰블을 수신하지 못한 경우 단말은 ACK/NACK을 수신하지 못할 수 있다. 이런 경우 단말의 재시도 방법에 대해서 구체적으로 제안되고 있지 않다.
따라서, 본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 CELL_FACH상태의 단말이 E-DCH를 사용할 때 프리앰블에 대한 ACK응답을 수신하지 못한 경우, 단말의 재시도 하는 방법을 구체적으로 제안함으로써 E-DCH 자원이 부족하여 상향 링크 데이터 전송이 중단되는 것을 피하고자 함에 있다.
상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예는 CELL_FACH상태의 단말이 향상된 역방향 서비스를 이용하는 이동 통신 시스템에서 단말이 프리앰블에 대한 긍정 응답을 수신하지 못하여 MAC 계층에서 재시도하는 경우 프리앰블을 선택하는 방법에 있어서, 상향 링크 데이터가 존재할 경우, 접속 시도 횟수를 초기화하는 과정과, E-DCH 접속을 시도함과 동시에 접속 시도 횟수를 하나 증가시키는 과정과, 상기 접속 시도 횟수가 소정 개수 이하일 경우, E-DCH 접속을 위한 프리앰블로 재시도하는 과정과, 상기 접속 시도 횟수가 소정 개수 이상일 경우, 상기 접속 시도 횟수를 초기화하고, RACH 접속을 시도하는 과정을 포함함을 특징으로 한다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이 동작하는 본 발명에 있어서, 개시되는 발 명 중 대표적인 것에 의하여 얻어지는 효과를 간단히 설명하면 다음과 같다. 본 발명은 E-DCH 접속을 시도하는 단말이 계속하여 ACK응답을 수신하지 못하여 재시도하는 경우, 특정 재시도 횟수를 초과하는 경우 기존의 RACH 접속을 시도하게 함으로써, 단말이 E-DCH 자원이 부족한 경우에도 상향링크 데이타 전송을 수행할 수 있도록 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예들에 대한 동작 원리를 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
본 발명은 CELL_FACH 상태에 있는 단말이 E-DCH를 사용하여 상향 링크 데이타를 전송하고자 E-DCH 접속용 프리앰블을 기지국에서 전송하였으나, 셀의 로드가 높거나 충돌(Collision)이 발생하여 AICH로 NACK을 수신하게 되는 경우, 또는 계속하여 기지국으로부터 아무런 응답을 받지 못해서, 물리 계층에서E-DCH 접속 절차를 종료하고, MAC 계층으로 NACK또는 NoACK을 보고하는 경우, MAC 계층에서 단말이 접속 재시도를 위해서 다시 접속을 시도하기 위해서 프리앰블을 재전송하는데, 이 경 우의 단말의 재시도 방법을 새롭게 제안하고자 한다.
종래의 RACH 절차와 동일하게 프리앰블에 대해서 상기와 같은 경우, 단말은 프리 앰블 전송을 재시도하고 재시도 횟수가 일정 횟수(Mmax)를 초과하는 경우는 E-DCH 접속을 중단할 수도 있다. 그러나, 한 셀에서 상향링크 접속을 위해서 E-DCH 접속 방식 뿐만이 아니라, RACH 접속을 위해서 자원을 할당하고 있기 때문에, 본 발명에서는 단말이 E-DCH 접속에 대한 프리앰블에 대해서 NACK응답을 받아서 재시도 횟수가 Mmax를 초과하는 경우에 단말은 기존의 RACH 접속을 시도하는 방법을 제안하고자 한다. 다시 말해서, 단말은 이를 위해서 E-DCH접속용 프리앰블이 아니라 RACH 접속용 프리앰블을 전송하는 방법을 제안한다.
먼저 본 발명의 바람직한 구현을 위해서 필요한 파라메터를 설명하고자 한다. 단말은 셀 시스템 정보(System Information)를 통해서 기존의 RACH 접속에 필요한 설정 정보와 새로 도입되는 E-DCH 접속에 필요한 설정정보를 수신하게 되는데, 본 발명에서는 E-DCH 접속을 위해서 하기의 <표 1>에서와 같이 두 가지의 최대 프리앰블 재전송 횟수(Preamble Retrans Max) 값을 설정 정보로 전송하도록 제안한다.
Preamble Retrans Max for E-DCH (Mmax _e) Integer value
Preamble Retrans Max for RACH (Mmax _r) Integer value
상기 <표 1>에서 Mmax_r값은 RACH 접속을 위해서 주어지는 Mmax값과 동일한 값을 사용할 수도 있다.
다음으로 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 단말의 동작을 설명하기 위한 순서도가 도 5에 도시되어 있다.
도 5를 참조하면, 먼저 단말은 502 단계에서 RACH 접속과 E-DCH 접속 관련 설정 정보를 포함하는 시스템 정보를 RRC로부터 수신한다. 다음으로 503 단계에서 단말은 상향 링크 데이터가 존재하는지 모니터링한다.
상기 503 단계의 모니터링 결과, 상향 링크 데이터가 존재하지 않는 경우, 단말은 계속적으로 503 단계의 모니터링 단계를 수행한다.
그러나, 상기 503 단계의 모니터링 결과, 상향 링크 데이터가 존재하는 경우 단말은504 단계로 진행하여, 먼저 접속 시도 횟수 카운터인 M을 0으로 초기화한다. 그리고, 505 단계에서 단말은E-DCH 접속을 시도하므로 M을 하나 증가시킨다. 다음으로 506 단계에서 단말은 M이 Mmax_e보다 작거나 같은지 체크한다.
상기 506 단계의 체크 결과, M이 Mmax_e보다 작거나 같을 경우, 계속하여 E-DCH 접속 시도를 할 수 있으므로 단말은507 단계로 이동하여 물리 계층으로 E-DCH 접속용 프리앰블 사용할 것을 지시한다. 그런 후, 단말은508 단계에서는 물리계층으로부터 보고된 상태 정보를 체크한다. 상기 508 단계에서 상태 정보 체크 결과, ACK이 전송된 경우에는, 단말은 509단계에서 상향링크 데이타를 할당된 E-DCH set을 이용하여 송신하게 된다.
그러나, 상기 508 단계의 상태 정보 체크 결과, NACK또는 NoACK이 보고된 경우, 단말은 다시 505 단계로 돌아가서 프리앰블 전송을 재시도하게 된다.
NACK이 발생한 경우는 바로 다음 전송 시점에서 전송하는 것이 아니라 특정시간 대기한 이후 다음에 전송하게 되고, NoACK인 경우는 바로 다음 프레임에서 전송하게 된다.
한편, 매 재시도마다 M 값을 증가시키므로 계속하여 재시도하는 경우, M이 Mmax_e값을 초과하는 경우가 발생할 수 있다. 즉, 상기 505 단계의 체크 결과, M이 Mmax_e값을 초과하는 경우, 단말은 510 단계로 진행하여 다시 카운터, M을 초기화하고, RACH 접속을 시도한다. 이를 위해서 단말은 먼저 511단계로 진행하여 다시 카운터를 1만큼 증가시키고, 다음으로 이번에는 E-DCH접속용 최대 프리앰블 횟수인 Mmax_e값과 비교하지 않고, RACH 접속용 Mmax_r값과 비교하게 된다. 카운터값이 Mmax_r값보다 작거나 같은 경우에는 이동하여 물리 계층으로 RACH 접속용 프리앰블 사용할 것을 지시한다. 514 단계에서는 단말은 물리계층으로부터 보고된 상태 정보를 체크한다. ACK을 수신한 경우에는 NACK인 경우나 NoACK인 경우는 다시 511 단계로 진행하여 RACH 접속을 재시도한다. 이때 Mmax_r값보다 큰 경우에는 516단계로 진행하여 상위로 M값이 최대 재시도 횟수를 초과하였다고 보고 하고 접속시도를 종료한다.
참고로, 프리앰블을 전송한 횟수를 기준으로 본 발명을 설명하였지만, 전송 횟수 대신 시간 구간(Tmax)를 이용하여 E-DCH 접속을 시도한 이후 Tmax를 초과하는 경우에 기존의 RACH 접속을 수행할 수도 있을 것이다.
도 1은 종래의 물리계층 RACH 전송절차를 설명하는 도면,
도 2는 E-DCH의 기본 기술 도면,
도 3은 E-DCH를 통한 송수신 절차를 나타낸 메시지 흐름도,
도 4는 CELL_FACH에서 E-DCH 전송을 설명하는 도면,
도 5는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 단말 동작을 설명하기 위한 순서도.

Claims (1)

  1. 역방향 서비스를 이용하는 이동 통신 시스템에서 단말이 프리앰블에 대한 긍정 응답을 수신하지 못하여 MAC 계층에서 재시도하는 경우 프리앰블을 선택하는 방법에 있어서,
    상향 링크 데이터가 존재할 경우, 접속 시도 횟수를 초기화하는 과정과,
    E-DCH 접속을 시도함과 동시에 접속 시도 횟수를 하나 증가시키는 과정과,
    상기 접속 시도 횟수가 소정 개수 이하일 경우, E-DCH접속를 위한 프리앰블로 재시도하는 과정과,
    상기 접속 시도 횟수가 소정 개수 이상일 경우, 상기 접속 시도 횟수를 초기화하고, RACH 접속을 시도하는 과정을 포함함을 특징으로 프리앰블 선택 방법.
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