KR20090116238A - 이동통신 시스템에서의 데이터 전송 장치 및 방법 - Google Patents

이동통신 시스템에서의 데이터 전송 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 이동통신 시스템에서 데이터를 전송하는 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따르면 경쟁 기반 랜덤 접속을 통한 핸드오버 시 특정 프리앰블 집합 내에서 랜덤 접속을 위한 프리앰블을 선택함으로써 핸드오버 완료 메시지를 전송하기 위한 충분한 자원을 할당받는다. 또한 본 발명에 따르면, 특정 우선순위에 따라 MAC PDU를 생성하고, 상기 생성된 MAC PDU를 물리계층을 통해 전송하여 핸드오버 완료 메시지 전송 시간을 줄인다.
Contention, RACH, Preamble, Handover, Message, BSR

Description

이동통신 시스템에서의 데이터 전송 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR TRANSMITTING DATA IN MOBILE COMMUNICATION SYSTEM}
본 발명은 이동 통신 시스템에 관한 것으로서, 특히 경쟁 기반(contention based) 랜덤 접속을 수행하는 경우에 핸드오버의 지연을 줄이기 위한 데이터 전송 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적인 핸드오버 과정에서 경쟁기반 랜덤 접속 시 단말에서의 동작을 살펴보면 하기와 같은 과정을 수행한다.
- 제 1 과정: 랜덤 접속 프리앰블들 중 하나를 선택하여 기지국으로 전송.
- 제 2 과정: 기지국으로부터 랜덤 접속 응답(Random Access Response: 이하 RAR) 메시지 수신.
- 제 3 과정: 상기RAR 메시지를 통해 기지국으로부터 할당받은 전송블록(Transport Block: 이하 TB)의 크기에 부합하는 매체 접속 제어 프로토콜 데이터 유닛(Medium Access Control Protocol Data Unit: 이하 MAC PDU)을 생성.
도 1은 종래 기술에 따른 이동 통신 시스템에서의 MAC 계층의 데이터 송수신 절차를 나타낸 것으로, 특히 상기 기술한 경쟁 기반 랜덤 접속에 따른 핸드오버 시 제 2 과정 및 제 3 과정에서의 데이터 송수신 동작을 나타낸 것이다.
도 1을 참조하면, 송신측에서 무선링크 제어(Radio Link Control: 이하 RLC) 계층 개체들(102, 104)은 상위계층으로부터 수신하는 RLC SDU(Service Data Unit)를 하나의 RLC PDU로 구성하여 MAC 계층(106)으로 전송하는 일을 담당한다. 상기 RLC PDU는 MAC 계층(106)에 의해 물리 계층(108)을 거쳐 수신측으로 전송된다.
수신측에서 물리 계층(110)을 거쳐 MAC 계층(112)에 도달된 RLC PDU는 MAC SDU 형태로 해당하는 RLC 계층 개체들(114, 116)로 전달된다. RLC 계층 개체들(114, 116)은 RLC PDU로부터 RLC SDU를 추출하여 상위계층으로 전달한다.
여기서, 상기 RLC PDU는 MAC 계층(106)의 관점에서 MAC SDU로 해석될 수 있다. MAC 계층(106)은 MAC 헤더를 구성하여 조합함으로써 하나의 MAC PDU를 구성한다. 상기 MAC PDU는 RLC 계층 개체들(102, 104)로부터 MAC 계층(106)으로 전송된 MAC SDU들 외에도 송수신기 간에 MAC 계층(106)에서 서로 주고받을 수 있는 제어를 위한 MAC SDU들을 포함할 수 있다. 제어를 위한 MAC SDU는MAC PDU에 데이터 전송을 위한 MAC SDU들과 함께 전송되거나, 혹은 MAC PDU 안에 단독적으로 포함되어 전송될 수 있다. 이 경우에 MAC 헤더는 데이터 전송을 위한 MAC SDU와 제어를 위한 MAC SDU들을 구별할 수 있도록 구성된다.
도 2는 종래 기술에 따른 이동통신 시스템에서의 MAC PDU의 구성을 나타낸 것이다.
도 2에 도시한 바와 같이, MAC PDU(205)는 단말의 C-RNTI(Control-Radio Network Temporary Identifier)를 전송하기 위한 MAC 제어 정보(MAC CE(Control Element))(이하 C-RNTI CE) 혹은 단말의 버퍼 상태를 보고하기 위한 버퍼 상태 보고(Buffer Status Report: 이하 BSR) 등과 같은 MAC 제어 정보(210) 및 다수의 RLC PDU(215)와 상기 MAC 제어 정보와 RLC PDU에 해당하는 MAC 서브헤더(도시하지 않음)를 포함하며, 필요에 따라 패딩이 추가되어 구성될 수 있다.
이러한 종래기술에 따르면, 단말에게 할당된 TB의 크기를 고려하여 송신측은 MAC PDU를 생성할 때 MAC 제어 정보(210)를 가장 우선적으로 수납하며, 이후 각 논리채널의 우선순위를 고려하여 상기 RLC PDU(215)들을 수납한다. 특히, 핸드오버의 경우에는 빠른 경쟁 해결(contention resolution)과 빠른 핸드오버 수행을 위해 C-RNTI CE가 가장 우선적으로 수납되고, 이후 핸드오버 완료(Handover Complete) 메시지가 RLC PDU(215)로서 수납되며, 나머지 MAC 제어 정보(210)와 RLC PDU(215)가 C-RNTI CE와 핸드오버 완료 메시지를 수납하고 남은 자원의 크기에 맞추어 수납된다.
그런데 상기에서 제시된 핸드오버 시 랜덤 접속에 따른 단말의 동작에서는 다음과 같은 문제점이 있다. 먼저, 제 1 과정에서는 단말과 기지국 간에 서로 약속된 기준에 따라 구분되는 랜덤 접속 프리앰블 집합 중 적절한 프리앰블 집합을 선택하고, 선택된 프리앰블 집합 내에서 하나의 랜덤 접속 프리앰블을 선택하여 기지국으로 전송한다. 그런데 상기 경쟁 기반 랜덤 접속을 통한 핸드오버 시에는, 상기 랜덤 접속의 대상이 되는 목적 기지국(target eNB)에서 상기 단말의 랜덤 접속이 핸드오버를 위한 랜덤 접속인지 핸드오버를 제외한 일반적인 경우의 랜덤 접속인지를 구분할 수 없으므로, 상기 기지국은 단말에게 최소 80비트의 자원 할당만을 보 장한다. 상기 80비트의 자원은 랜덤 접속 이후 상기 단말의 첫번째 메시지 전송(즉, 상기 제 3 과정에서의 MAC PDU 전송)을 위한 최소의 자원으로 CRC를 위한 24비트를 포함한다. 핸드오버를 수행하는데 소요되는 시간을 줄이기 위해 상기 80비트의 자원에 핸드오버 완료 메시지를 우선적으로 수납하더라도, 상기 80비트의 자원이 상기 핸드오버 완료 메시지를 전송하기에 충분하지 못한 경우가 발생할 수 있고, 이처럼 충분하지 못한 자원으로 인해 분할되는(segmented) 핸드오버 완료 메시지는 추가 자원 할당을 요청하기 위한 BSR의 전송과 기지국에서의 분할된 핸드오버 완료 메시지의 조합 등으로 인한 핸드오버 지연을 야기한다. 또한 상기 핸드오버 완료 메시지의 분할을 표현하기 위해서는 RLC 헤더가 추가되어야 하며 이로 인해 보다 많은 자원을 소비하는 문제가 발생한다.
또한 도 2를 참고하면 제 3 과정에서는, 도 2의 MAC PDU 생성시 적용되는 우선순위에 따라, 핸드오버 완료 메시지의 전송 시간과 무선 자원의 효율이 일정하지 않게 된다. 따라서 상기에서 기술한 제 1 과정에서와 동일한 문제가 발생한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 핸드오버 시 경쟁 기반 랜덤 접속을 수행하는 경우에 발생하는 핸드오버 지연을 줄이기 위한 데이터 전송 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
또한 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 핸드오버 시 경쟁 기반 랜덤 접속을 수행하는 경우에 발생하는 무선 자원 사용의 비효율성을 개선하기 위한 데이터 전송 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 이동 통신 시스템에서 랜덤 접속을 수행하는 방법에 있어서, 핸드오버 시 경쟁 기반 랜덤 접속을 통한 핸드오버를 수행함을 확인하는 과정과, 상기 경쟁 기반 랜덤 접속을 통한 핸드오버 시 특정 프리앰블 집합(preamble set) 내에서 랜덤 접속 프리앰블을 선택하는 과정과, 상기 선택된 랜덤 접속 프리앰블을 물리계층을 통해 전송하는 과정을 포함한다.
또한 본 발명의 실시예에 따르면, 이동 통신 시스템에서 랜덤 접속을 수행하는 장치에 있어서, 핸드오버 시 경쟁 기반 랜덤 접속을 통한 핸드오버를 수행함을 확인하고, 상기 경쟁 기반 랜덤 접속을 통한 핸드오버 시 특정 프리앰블 집합(preamble set) 내에서 랜덤 접속 프리앰블을 선택하고, 상기 선택된 랜덤 접속 프리앰블을 물리계층을 통해 전송하는 장치를 포함한다.
또한 본 발명의 실시예에 따르면, 이동 통신 시스템에서 MAC PDU를 생성하여 송신하는 방법에 있어서, 상기 MAC PDU 생성 시 경쟁 기반 랜덤 접속을 통한 핸드오버를 수행함을 확인하는 과정과, 상기 경쟁 기반 랜덤 접속을 통한 핸드오버 시 특정 우선순위에 따라 MAC PDU를 생성하는 과정과, 상기 생성된 MAC PDU를 물리계층을 통해 전송하는 과정을 포함한다.
또한 본 발명의 실시예에 따르면, 이동 통신 시스템에서 MAC PDU를 생성하여 송신하는 장치에 있어서, 상기 MAC PDU의 생성 시 경쟁 기반 랜덤 접속을 통한 핸드오버를 수행함을 확인하고, 상기 경쟁 기반 랜덤 접속을 통한 핸드오버 시 특정 우선순위에 따라 MAC PDU를 생성하고, 상기 생성된 MAC PDU를 물리계층을 통해 전송하는 장치를 포함한다.
이하에서 개시되는 발명 중 대표적인 것에 의해 얻어지는 효과를 간단히 설명하면 다음과 같다.
본 발명은, 핸드오버 시 경쟁 기반 랜덤 접속을 수행하는 경우, 특정 프리앰블 집합 내에서 랜덤 접속 프리앰블을 선택하여, 보다 빠르게 핸드오버 완료 메시지를 전송하도록 함으로써 핸드오버 지연시간을 줄이고 무선 자원의 효율을 향상시키는 효과가 있다.
또한 본 발명은 핸드오버 시 경쟁 기반 랜덤 접속을 수행하는 경우, MAC PDU 생성 시 적용되는 우선순위를 조정하여, 보다 빠르게 핸드오버 완료 메시지를 전송하도록 함으로써 핸드오버 지연시간을 줄이고 무선 자원의 효율을 향상시키는 효과가 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 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.
<제1 실시예>
본 발명의 제1 실시예에서는 경쟁 기반 랜덤 접속을 통한 핸드오버 시 큰 크기의 TB 할당을 요구하는 랜덤 접속 프리앰블 집합 내에서 랜덤 접속 프리앰블을 선택한다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이동 통신 시스템의 단말기에서 MAC PDU를 송수신하는 장치의 블록 구성도이다.
도 3을 참조하면, 단말의 MAC PDU 송수신 장치는 랜덤 접속 프리앰블 송신부(305)와 MAC PDU 송신부(310), MAC PDU 수신부(315) 및 MAC 제어부(320)를 포함하여 구성된다.
상기 랜덤 접속 프리앰블 송신부(305)는 랜덤 접속 프리앰블 집합을 선택하고, 상기 선택된 랜덤 접속 프리앰블 집합 내에서 하나의 랜덤 접속 프리앰블을 선택하여 랜덤 접속을 수행한다. 상기 MAC PDU 송신부(310)는 상위 RLC 계층에서 생 성된 RLC PDU와, MAC 계층에서 생성된 MAC 제어 정보와, 관련 MAC 서브헤더 및 패딩을 다중화하여 기지국에게 전송한다. 상기 MAC PDU 수신부(315)는 기지국으로부터 수신된MAC PDU를 역다중화하여 상기 역다중화된 MAC PDU 중 MAC 제어 정보를 처리하고, RLC PDU를 상위 RLC 계층으로 전달한다. 상기 MAC 제어부(320)는 상기 랜덤 접속 프리앰블 송신부(305)와 MAC PDU 송신부(310) 및 MAC PDU 수신부(315)의 동작을 제어하고, MAC 계층의 기타 제어 동작을 제공한다.
특히, 본 발명의 제1 실시예에서는 랜덤 접속 프리앰블 송신부(305)가 경쟁 기반 랜덤 접속을 통한 핸드오버 시에, 상기 제 1 과정에서 랜덤접속 프리앰블 집합을 선택할 때 경쟁 기반 랜덤 접속을 통한 핸드오버가 수행되는 상황임을 인지하고, 큰 크기의 TB 할당을 요구하는 랜덤 접속 프리앰블 집합 내에서 하나의 랜덤 접속 프리앰블을 선택한다. 즉, 경쟁 기반 랜덤 접속을 통해서는 상기 제 2 과정에서의 RAR 메시지를 수신한 후에 상기 제 3 과정에서 단말이 생성하여 전송할 메시지의 크기를 기지국이 추정할 수 없으므로 기지국은 적절한 크기의 TB를 상기 단말에게 할당하지 못한다. 따라서 핸드오버 완료 메시지의 전송이 지연되고 무선 자원의 효율이 저하된다. 그러므로 본 발명의 제1 실시예에서는 랜덤 접속 프리앰블 송신부(305)가 큰 크기의 TB 할당을 요구하기 위한 랜덤 접속 프리앰블 집합 내에서 랜덤 접속 프리앰블을 선택하고 전송하여, 핸드오버 완료 메시지 전송에 소요되는 시간을 최소화하고 핸드오버 완료 메시지가 분할되는 것(segmentation)을 최소화함으로써 추가적인 RLC AM 헤더 수납을 최소화하여 무선 자원 효율을 향상시킬 수 있다. 아울러 상기 제 3 과정에서 생성할 MAC PDU 크기를 측정하지 않고 경쟁 기반 랜덤 접속을 통한 핸드오버 상황에 대한 인지를 통해 특정 랜덤 접속 프리앰블 집합을 선택함으로써, 프리앰블 집합 선택에 소요되는 시간을 최소화할 수 있다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 단말의 동작을 도시한 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 405단계에서 단말은 기지국으로부터의 핸드오버 명령을 수신함으로써 핸드오버 상황을 인지한다. 410단계에서는 상기 핸드오버 상황을 인지한 단말은 자신에게 전용 랜덤 접속 프리앰블(dedicated preamble)이 할당되었는지를 확인한다. 확인 결과 전용 랜덤 접속 프리앰블이 할당되었다면 단말은 425단계로 진행하여 상기 할당된 전용 랜덤 접속 프리앰블을 전송한다. 반면에 전용 랜덤 접속 프리앰블이 할당되지 않았다면, 단말은 415단계에서 큰 크기의 TB 할당을 요청하는 랜덤 접속 프리앰블 집합을 선택하여, 보다 빠른 핸드오버 완료 메시지의 전송이 가능하도록 한다. 그리고 420단계에서 상기 선택한 랜덤 접속 프리앰블 집합 내에서 하나의 랜덤 접속 프리앰블을 선택하고, 425단계로 진행하여 상기 선택한 랜덤 접속 프리앰블을 물리계층을 통해 전송한다.
<제2 실시예>
본 발명의 제2 실시예에서는 경쟁 기반 랜덤 접속을 통한 핸드오버 시에 상기 제 3 과정에서 핸드오버 완료 메시지보다 BSR을 우선적으로 MAC PDU에 수납하여 상기 MAC PDU를 생성한다. 경쟁 기반 랜덤 접속을 통해서는 상기 제 2 과정의 RAR 메시지를 수신한 후에 상기 제 3 과정에서 단말이 생성하여 전송할 메시지의 크기를 기지국이 추정할 수 없으므로 상기 기지국이 적절한 크기의 TB를 상기 단말에게 할당하지 못한다. 따라서 핸드오버 완료 메시지의 전송이 지연되고, 무선 자원의 효율이 저하된다. 그러므로, 본 발명의 제2 실시예에서는 단말이 BSR을 핸드오버 완료 메시지보다 우선적으로 MAC PDU에 수납하여 전송함으로써, 상기 핸드오버 완료 메시지의 크기와 상기 핸드오버 완료 메시지의 전송이 대기중임을 기지국에서 인지할 수 있도록 한다. 이때, 상기 BSR은 상기 핸드오버 완료 메시지의 크기를 명시적으로 보고하지 않고, 상기 핸드오버 완료 메시지가 포함된 상기 단말의 버퍼 상태를 보고한다. 상기 BSR은 MAC 서브헤더를 포함하여 2바이트 혹은 4바이트의 크기를 가지므로, 상기 제 3 과정에서의 MAC PDU 생성을 위한 CRC 24비트를 고려한 최소 자원인 80비트의 자원에 충분히 수납할 수 있다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따라 단말의 송신단에서 MAC PDU를 생성하여 송신하는 장치의 구성을 도시한 블록도이다.
도 5를 참조하면, MAC PDU를 생성하는 장치는 다중화기(500), 무선링크 제어(RLC)부(502, 504, 506), MAC 제어부(508) 및 헤더 생성부(510)를 포함하여 구성한다.
상기 RLC부(502, 504, 506)는 각각 전송할 MAC SDU를 상기 다중화기(500)로 송신하고, 상기 전송할 MAC SDU에 대한 논리채널의 아이디(Logical Channel ID: 이하 LCID) 정보와 길이 정보를 상기 헤더 생성부(510)로 제공한다. 상기 MAC 제어부(508)는 MAC 프로토콜의 제어를 위한 MAC SDU가 존재하면 MAC SDU를 상기 다중화기(500)로 송신하고 상기 제어를 위한 MAC SDU에 대한 LCID 정보와 길이 정보를 상기 헤더 생성부(510)로 제공한다.
상기 헤더 생성부(510)는 상기 RLC부(502, 504, 506)와 상기 MAC 제어 부(508)로부터 수신하는 각 MAC SDU 혹은 MAC 제어 정보에 대한 MAC 헤더를 생성하여 상기 다중화기(500)로 출력하고, 상기 다중화기(500)를 통해 MAC PDU에 MAC SDU들이 수납되는 순서를 제어한다.
도6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 단말의 동작을 도시한 흐름도이다.
도 6을 참조하면, 605단계에서 단말은 기지국으로부터의 핸드오버 명령을 수신함으로써 핸드오버 상황을 인지한다. 610단계에서는 상기 핸드오버 상황을 인지한 단말이 자신에게 전용 랜덤 접속 프리앰블(dedicated preamble)이 할당되었는지를 확인한다. 확인 결과 전용 랜덤 접속 프리앰블이 할당되었다면, 단말은 620단계로 진행하여 일반적으로 사용되는 우선순위에 따라, 핸드오버 완료 메시지를 BSR보다 우선적으로 MAC PDU에 수납하도록 하여 MAC PDU를 생성하고, 625단계에서 상기 생성된 MAC PDU를 전송한다. 반면에 전용 랜덤 접속 프리앰블이 할당되지 않았다면, 단말은 615단계에서 경쟁 기반 랜덤 접속을 통한 핸드오버임을 인지하고, BSR과 핸드오버 완료 메시지를 포함하는 MAC PDU를 생성할 때, MAC PDU에 수납되는 우선순위를 수정함으로써 상기 BSR이 상기 핸드오버 완료 메시지보다 상기 MAC PDU에 우선적으로 수납되도록 한다. 그리고 620 단계에서 상기 수정된 우선순위를 바탕으로MAC PDU를 생성하고, 625단계에서 상기 생성된 MAC PDU를 전송한다.
도 1은 일반적인 LTE 이동 통신 시스템에서 MAC 계층의 역할을 도시한 도면
도 2는 전형적인 이동 통신 시스템에서 MAC PDU의 구성을 도시한 도면
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 단말의 MAC 계층을 구성하는 장치의 구성을 도시한 블록도
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 단말에서 랜덤 접속을 수행하는 동작을 도시한 흐름도
도 5은 본 발명의 제2 실시예에 따른 단말의 송신단에서 MAC PDU를 생성하여 송신하는 장치의 구성을 도시한 블록도
도 6는 본 발명의 제2 실시예에 따른 단말의 송신단에서 MAC PDU를 생성하는 동작을 도시한 흐름도

Claims (2)

  1. 이동통신 시스템에서 매체 액세스 제어(MAC) 프로토콜 데이터 유닛(PDU)을 생성하는 방법에 있어서,
    상기 MAC PDU의 생성 시 경쟁 기반 랜덤 접속을 통한 핸드오버 상황임을 판단하는 과정과,
    상기 판단 과정의 결과로 경쟁 기반 랜덤 접속을 통한 핸드오버인 경우, BSR을 핸드오버 완료 메시지보다 우선적으로 MAC PDU에 수납하여 MAC PDU를 생성하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 매체 액세스 제어 프로토콜 데이터 유닛 생성 방법.
  2. 이동 통신 시스템에서 매체 액세스 제어(MAC) 프로토콜 데이터 유닛(PDU)을 생성하는 장치에 있어서,
    상기 MAC PDU의 생성 시 경쟁 기반 랜덤 접속을 통한 핸드오버 상황임을 판단하고, 상기 판단 과정의 결과로 경쟁 기반 랜덤 접속을 통한 핸드오버인 경우, BSR을 핸드오버 완료 메시지보다 우선적으로 MAC PDU에 수납하여 MAC PDU를 생성하는 장치를 포함함을 특징으로 하는 이동통신 시스템에서 매체 액세스 제어 프로토콜 데이터 유닛 생성 장치.
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