KR20100118919A - 이동통신 시스템에서 네트워크의 랜덤 액세스 프리엠블 및 자원 최적화 장치 및 방법 - Google Patents

이동통신 시스템에서 네트워크의 랜덤 액세스 프리엠블 및 자원 최적화 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 이동통신 시스템에서 네트워크가 랜덤 액세스 채널(Random Access Channel, 이하 'RACH'라 칭함) 관련 시스템 자원을 자동적으로 최적화하는 장치 및 방법을 정의한다.
본 발명에서 적용하는 통신 시스템의 일 예로써, 현재 3GPP(3rd Generation Partnership Project)에서 논의하고 있는 차세대 이동통신시스템인 3GPP LTE(Long Term Evolution) 시스템을 참조한다.
SON(Self Optimized Network), RACH(Random Access Channel), Preamble, Preamble collision numbers, Preamble collision time, Preamble collision probability

Description

이동통신 시스템에서 네트워크의 랜덤 액세스 프리엠블 및 자원 최적화 장치 및 방법{An apparatus and method for automatic optimization of RACH preambles/resources in a wireless system}
본 발명은 이동통신 시스템에서 관한 것으로, 특히, 이동통신 시스템에서 네트워크가 랜덤 액세스 채널(Random Access Channel, 이하 'RACH'라 칭함) 관련하여 프리엠블 및 자원을 자동적으로 최적화하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
제3세대 이동통신시스템인 UMTS(Universal Mobile Telecommunication Service)의 차세대 이동통신시스템인 LTE(Long Term Evolution)은, 직교주파수분할다중방식(Orthogonal Frequency Division Multiplexing 이하 OFDM이라고 칭함) 기반으로 고속의 패킷서비스를 제공한다.
도 1은 본 발명에서 참조할 LTE 이동통신 시스템 구조의 일 예를 나타낸다.
도 1을 참조하면, LTE 시스템은 차세대기지국(Evolved Node B, 이하 'ENB'라 칭함)(120,122,124,126,128)과 상위노드(anchor node)(130,132)의 2 노드구조로 단순화된다. 단말기(User Equipment)(101)은 ENB와 상위노드에 의해 인터넷 프로토콜(Internet Protocol, 이하 'IP'라 칭함) 네트워크로 접속한다. ENB는 UE(101)와 무선채널로 연결되며 셀들을 관리하고 무선자원을 제어한다.
예를 들어, ENB는 셀 내 필요한 제어정보를 시스템 정보로 생성하여 브로드캐스트하거나, 단말기에게 데이터나 또는 제어정보 송수신을 위하여 라디오자원을 할당하거나, 또는 단말기로부터 현재 셀과 인접 셀들의 채널 메저먼트결과 정보를 취합하여 핸드오버를 결정하고 수행한다. 이러한 ENB는 무선자원 관리와 관련된 무선 자원 제어(Radio Resource control, 이하 'RRC'라 칭함)등의 제어 프로트콜을 구비한다.
한편, 이러한 차세대 이동통신 시스템과 관련하여 보다 효율적인 랜덤 액세스 절차의 방안이 필요한 실정이다. 특히, 차세대 이동통신 시스템에서 동시에 다수의 단말기들로부터 전송되는 랜덤 액세스 프리엠블의 충돌을 고려하여 랜덤 액세스 자원을 효율적으로 할당하는 방안이 필요한 실정이다.
따라서, 상기한 바와 같이 동작되는 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해서 창안된 본 발명은 이동통신 시스템에서 네트워크의 랜덤 액세스 관련 시스템 자원을 최적화하는 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명은 이동통신 시스템에서 네트워크의 랜덤 액세스 프리엠블 및 자원을 최적화하여 설정하는 장치 및 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 이동통신 시스템에서 네트워크의 RACH 프리엠블 충돌을 고려하여 랜덤 액세스 자원을 설정/재설정하는 장치 및 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 이동통신 시스템에서 네트워크가 RACH 프리엠블 충돌을 고려하여 할당할 랜덤 액세스 자원을 자동적으로 조절하는 장치 및 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 이동통신 시스템에서 네트워크가 RACH 프리엠블 충돌을 고려하여 설정된 랜덤 액세스 패러미터를 단말기로 전송하는 장치 및 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 이동통신 시스템에서 단말기가 RACH 프리엠블 충돌 회수 및 시간 정보를 네트워크로 보고하는 장치 및 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 이동통신 시스템에서 단말기가 네트워크로부터 RACH 프리엠블 충돌을 고려하여 설정된 패러미터를 수신하는 장치 및 방법을 제공한다.
이러한 이동통신 시스템에서 랜덤 액세스 관련 시스템 자원을 최적화하는 방 법에 있어서, 단말기가, 선택한 프리엠블에 대한 충돌 회수와 상기 프리엠블의 충돌시 타임 정보를 정해진 타이머동안 확인하고, 확인한 충돌 회수와 타임 정보를 기지국으로 전송하는 과정과, 기지국이 일정 시간동안 수신한 프리엠블들의 충돌 확률 통계치 값을 계산하고, 계산된 통계치 값을 네트워크 서버로 전송하는 과정과, 네트워크 서버가 정해진 목표 프리엠블 충돌 확률 값과 상기 통계치 값을 비교하여, 랜덤 액세스 프리엠블 개수 및 자원 관련 패러미터의 값을 설정하는 과정과, 상기 설정된 랜덤 액세스 프리엠블 개수 및 자원 관련 패러미터의 값을 시스템 정보를 통해 상기 단말기로 전송하는 과정을 포함함을 특징으로 한다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이 동작하는 본 발명에 있어서, 개시되는 발명 중 대표적인 것에 의하여 얻어지는 효과를 간단히 설명하면 다음과 같다.
본 발명은, 이동통신시스템에서 랜덤 액세스 절차와 관련하여 시스템 자원들을 효율적으로 할당하는 장점을 제공한다. 따라서, 랜덤 액세스 용량을 증대시키는 장점을 가진다.
특히, 본 발명은, RACH 충돌을 고려하여 RACH 패러미터를 설정함으로써, 보다 정확하고 최적화된 랜덤 액세스 프로시져를 제공한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 동작 원리를 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐를 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생 략할 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.
이하 본 발명을 설명함에 있어서, 3GPP시스템에서 진화한 3GPP LTE(Long Term Evolution) 시스템을 일 예로 사용하지만, 본 발명은 기지국 스케쥴링이 적용되는 모든 이동통신시스템에 별다른 가감없이 적용 가능하다. 또한, 랜덤 액세스 절차가 적용되는 통신 시스템에 별다른 가감 없이 적용 가능하다. 또한, 업링크 서비스를 지원하는 시스템에 적용 가능하다.
본 발명은 이동통신 시스템에서 관한 것으로, 특히, 이동통신 시스템에서 네트워크가 랜덤 액세스 채널(Random Access Channel, 이하 'RACH'라 칭함) 관련하여 프리엠블 및 시스템 자원을 자동적으로 최적화하는 방안을 제공한다. 특히, 본 발명에서는 RACH 관련 시스템 자원들 중에서 numberOfRA-Preambles, sizeOfRA-PreamblesGroupA 또는 prach-ConfigIndex를 자동적으로 최적화하는 방안을 제안한다.
여기서, 상기 numberOfRA-Preambles는 contention-based RACH에 사용하는 프리엠블(Preamble) 개수 정보를 알려주며, sizeOfRA-PreamblesGroupA는 상기 contention-based RACH에 사용하는 프리엠블 개수 들 중에서 프리엠블 그룹 A에 속한 프리엠블 개수 정보를 알려준다. 프리엠블 그룹 B에 속한 프리엠블 개수는 numberOfRA-Preambles sizeOfRA-PreamblegroupA로 알아낼 수 있다. prach- ConfigIndex는 매 라디오 프레임마다 몇 개의 RACH 자원(타임 & 주파수)이 할당되어 있는지를 알려준다.
본 발명에 따른 이동통신 시스템에서 네트워크는, ENB와 자동 최적화 네트워크(Self Optimized Network, 이하 'SON'라 칭함)서버를 포함한다. 또한, 본 발명에서 네트워크에서의 상기 RACH 패러미터들을 자동적으로 최적화하기 위해서. 단말기는 RACH가 성공적으로 수행될 때까지나 또는 RACH가 실패(Failure)할 때까지의 프리엠블 충돌 회수와 각 프리엠블 충돌 타임을 기록하였다가, RACH 수행완료 후 또는 네트워크로부터 요청을 받았을 때에, 이를 네트워크에 보고한다.
우선, 도 2는 본 발명이 적용되는 자동적 최적화를 지원하는 네트워크 서버를 포함하는 LTE 시스템 구조를 나타낸 것이다.
자동 최적화 네트워크(Self Optimized Network, 이하 'SON'라 칭함)이란, 셀의 시스템 자원과 관련 패러미터 등을 자동적으로 최적화하는 네트워크를 말한다. 즉, 오퍼레이터 인력이 직접 수행하는 망 테스트 없이 네트워크에서 필요한 데이터를 단말기로부터 보고받은 또는 네트워크 자체 메저먼트를 통한 통계적인 수치를 기반으로 자동적으로 시스템 자원과 관련 패러미터 등을 최적화한다.
도 2를 참조하면, 참조번호 201은 단말기를 나타내며 참조번호 211은 ENB를 나타낸다. 단말기(201)과 ENB(211)은 무선인터페이스를 통해 데이터 및 제어정보를 송수신한다. 참조번호 221은 SON 서버를 나타내며, SON 서버(221)는 ENB(211)로부터 통계적인 수치를 보고받아 상기 ENB(211)에게 적합한 정책과 상기 셀의 시스템자원과 관련 패러미터 등을 결정할 수 있다. 일부 시스템 자원과 관련 패러미터 등 은 상기 SON 서버를 배제한 채, ENB(211) 내부에서 자체적으로 자동적 최적화 동작을 수행할 수도 있다.
도 3는 LTE 시스템에서의 RACH 절차를 나타낸다.
도 3을 참조하면, 참조번호 301은 RACH를 수행하는 단말기를, 참조번호 303은 301 단말기가 RACH를 수행하는 셀을 제어하는 ENB를 나타낸다.
단말기(301)는 프리엠블(Preamble) 그룹을 선택하고, 선택한 그룹 내에서 프리엠블이라는 코드시퀀스 하나를 임의로 선택하여 약속된 RACH 자원을 통해 ENB(303)에게 전송한다(311). 단말기(301)가 프리엠블 그룹을 선택하는 룰(rule)은, 예를 들어 3GPP 표준 TS36.321v8.4.0을 따를 수 있으며, 일반적으로 현재 채널상태와 전송할 메시지 사이즈에 따라 프리엠블 그룹을 선택한다.
상기 311 단계에서 프리엠블을 수신받은 ENB(303)는 수신받은 프리엠블 아이디 정보, 업링크 타이밍을 조정하기 위한 타이밍 보정(Timing Advance, 이하 'TA'라 칭함) 정보, 단말기(301)에 의해 메시지 전송을 위한 업링크 자원할당 정보, 임시 단말기 아이디 정보(T-RNT) 등을 전송한다(321).
ENB(303)는 업링크 자원할당 시, 상기 311 단계에서 수신받은 프리엠블이 어떤 프리엠블 그룹에 속해있냐에 따라 그룹별로 틀린 업링크 자원을 할당할 수 있다. 예를 들어, 관련 패러미터인 'messageSizeGroupA'값이 예컨대 현재 b56으로 시스템 정보를 통해 브로드캐스트되고 있었다면, 수신받은 프리엠블이 프리엠블 그룹A에 속해 있다면 56비트를 전송할 만큼의 업링크 자원 할당을 한다. 반면에 수신받은 프리엠블이 프리엠블 그룹B에 속해 있다면 상기 56비트보다 높은 정보량을 전송 할 만큼의 업링크 자원을 할당할 수 있다.
상기 321 단계를 통해 업링크 자원할당 정보를 수신받으면 단말기(301)는 상기 311 단계에서 전송했었던 프리엠블과 상기 321 단계를 통해 수신받은 프리엠블 아이디가 동일한지 확인한 후, 상기 프리엠블간에 동일하면 상기 321 단계에서 할당받은 업링크 자원을 이용하여 L2/L3 메시지를 전송한다(331).
만약 복수 개의 단말기들이 상기 311 단계에서 같은 프리엠블을 사용하였다면 충돌이 발생한다. 그리하여 ENB(303)는 어떤 단말기로부터의 전송을 수신했는지 확실히 알려주기 위해 상기 331 단계를 통해 수신받은 단말기의 고유 아이디 정보(S-TMSI)나, 또는 랜덤 아이디 정보를 포함하는 충돌해결 메시지를 전송한다(341).
따라서, 상기 311 단계에서 동일한 프리엠블을 사용한 복수개의 단말기들은 상기 341 단계의 충돌해결 메시지를 수신받고, 상기 341 단계의 메시지에 포함되어 있는 단말기 고유 아이디 정보나 또는 랜덤 아이디 정보가, 상기 331 단계에서 자신이 전송했었던 값과 동일한지를 체크하여 만약 동일하다면 차후 프로시져를 계속한다. 반면에 만약 상기 341 단계의 메시지에 포함되어 있는 단말기 고유 아이디 정보나 또는 랜덤 아이디 정보가, 상기 331 단계에서 자신이 전송했었던 값과 틀리다면 RACH 절차를 재시작한다.
LTE 시스템에서 RACH 관련하여 브로드캐스트하는 매체 접근 제어(MAC) 시스템 패러미터들은 하기와 같다. 상세한 패러미터 별 설명은 3GPP 표준 TS36.331v8.4.0, TS36.321v8.4.0을 참조한다.
Figure 112009026221073-PAT00001
LTE 시스템에서 RACH 관련하여 브로드캐스트하는 PHY 시스템 패러미터들은 하기와 같다. 상세한 패러미터 별 설명은 3GPP 표준 TS36.331, TS36.211을 참조한다.
Figure 112009026221073-PAT00002
또한, 도 3에서 본 발명의 단말기는, 상기 311 단계에서 자신이 선택한/전송한 프리엠블을 지시하는 프리엠블 아이디를 상기 321 단계에서 공지 받았으나(이때 321 단계를 위한 스케쥴링 정보는, 단말기가 상기 311 단계에서 사용한 RACH 자원에 매핑되어 있는 RA-RNTI(랜덤 액세스를 위한 단말기의 고유 아이디 정보)에 특정(specific)한 물리 다운링크 공통 제어 채널(Physical Downlink Common Control Channel, 이하 'PDCCH'라 칭함)를 통해 전송됨), 프리엠블 충돌해결 타이머가 종료되기 전에(프리엠블 충돌해결 타이머는 상기 331 단계의 메시지를 전송하면 시작됨), 상기 331 단계에서 상기 단말기가 전송했던 단말기의 고유 아이디 정보(S-TMSI)나 임의 숫자(Random Number) 정보를 상기 341 단계의 메시지를 통해 수신하지 못하거나 또는 상기 단말기가 연결모드(RRC Connected) 단말기이며 상기 단말기가 사용하는 C-RNTI에 특정된 PDCCH를 통해 단말기 전용 스케쥴링 정보를 수신하지 못하면, 이를 프리엠블 충돌로 간주하고, 성공적인 RACH 수행이 완료될 때까지 또는 RACH 실패 (Failure)를 감지할 때까지, 상기 프리엠블 충돌이 발생할 때마다 상기 프리엠블 충돌 회수를 1씩 증가시키고 각 프리엠블 충돌 시의 타임을 기록한다.
상기 프리엠블 충돌 회수와 각 프리엠블 충돌 시의 타임 정보는, 상기 RACH를 수행했었던 셀 아이디와 함께 성공적 RACH 수행완료 후 또는 네트워크로부터 요청을 받았을 때에 네트워크에 이를 보고한다.
네트워크는 단말기로부터 상기 정보들을 수신하면, 특정 시간동안의 수신 프리엠블 개수 대비 상기 프리엠블 충돌 회수를 이용하여 프리엠블 (Preamble) 충돌 (Collision) 확률 (Probability)의 통계치 값을 구하고, 상기 프리엠블 충돌 확률 통계치 값을 목표 프리엠블 충돌 확률값에 맞추어, contention-based RACH에 사용할 프리엠블 개수와 RACH 자원 개수를 할당한다.
예를 들어, 특정 시간동안의 수신 프리엠블 개수 대비 프리엠블 충돌 회수로써. 구한 프리엠블 충돌 확률 통계치 값이 현재 5%라면, 상기 프리엠블 충돌 확률 통계치 값을 목표 프리엠블 충돌 확률 값(일 예: 1%)으로 유지할 수 있도록, contention-based RACH에 사용할 프리엠블 개수나 RACH 자원 개수를 증가시킨다. 이하 본 발명에서는 numberOfRA-Preambles, sizeOfRA-PreamblesGroupA가 나타내는 프리엠블들을 통칭 프리엠블이라고도 표현한다.
상기 네트워크에서의 상기 패러미터들의 자동적 조정은, ENB에서 모두 수행하거나 또는 ENB에서는 단말기들로부터 정보를 수집하여 통계치를 생성하고, 상기 생성된 통계치를 SON server에게 보고하고, 패러미터 값 결정은 SON 서버에서 수행하여 ENB에게 결정된 패러미터 값을 공지할 수도 있다.
도 4는 본 발명에서 제안하는 contention-based RACH에 사용하는 프리엠블 개수와 RACH 자원 개수를 자동적으로 최적화하는 방법의 일 실시예를 나타낸다.
도 4를 참조하면, 참조번호 401은 단말기, 403은 ENB, 405는 SON server를 나타낸다.
단말기(401)는 RACH 프로시져가 초기 시작되면, 글로벌 셀 아이디(CGI: Cell Global Id)를 저장하고 프리엠블 충돌 회수를 0으로 초기화한다(411). 단말기(401)는 선택한 프리엠블 그룹에서 임의로 선택한 프리엠블을 ENB에게 전송한다(413).
상기 프리엠블을 수신받은 ENB(403)는 프리엠블 아이디 정보(Preamble id), 업링크 타이밍 정보(TA: Timing Advanced), 상향 메시지 전송을 위한 업링크 자원 할당 정보(UL Grant) 정보 등을 전송한다(415). 이때, 상기 415 단계의 전송을 위 한 자원 스케쥴링 정보는, RACH 자원에 특정한 RA-RNTI(Random Access Radio Network Temporary Id)를 이용한 PDCCH (Physical Downlink Control Channel)를 통해 전송한다.
단말기(401)는 상기 415 단계의 스케쥴링 정보를 상기 413 단계에서 사용한 RACH 자원에 특정(specific)한 RA-RNTI를 이용한 PDCCH를 통해 수신받고, 상기 415 단계의 프리엠블 아이디(Preamble id)가 상기 413 단계에서 전송한 프리엠블을 지시하는지를 확인한 후, 동일한 아이드를 지시하면(421), 상기 415 단계에서 할당받은 업링크 자원을 이용하여 L2/3 초기 업링크 메시지를 전송한다(423).
이때 423 단계의 메시지에는 단말기의 고유 아이디(UE S-TMSI) 정보나 임의 숫자(Random value)를 포함한다. 또한 423 단계의 업링크 메시지가 전송되면 단말기(401)는 충돌해결(Contention Resolution) 타이머(Timer)를 시작한다.
만약 상기 충돌해결 타이머가 종료되기 전에, 상기 423 단계에서 단말기가 전송했었던 단말기의 고유 아이디 정보나 임의 숫자를 충돌해결 메시지(Contention Resolution)(425.a)를 통해 수신하지 못하거나, 또는 만약 단말기(401)가 연결모드(Connnected) 단말기며 상기 단말기가 유지하고 있는 C-RNTI를 이용한 PDCCH를 통해, 상기 단말기 전용(specific) 스케쥴링 정보(425.b)를 수신하지 못한다면, 단말기는 프리엠블 충돌이 발생하였다고 가정하며, 프리엠블 충돌 회수를 1 증가시키고 프리엠블 충돌시의 타임(Time) 정보를 포함하여 기록한다(431).
여기서, 상기 프리엠블 충돌시의 타임 정보로는, 413 단계의 프리엠블 전송 타이밍, 415 단계의 RACH 응답 메시지를 수신한 타이밍, 423 단계의 단말기가 초기 L2/3 업링크 메시지를 전송한 타이밍, 또는 프리엠블 충돌을 탐지한 프리엠블 충돌해결 타이머가 종료된 타임 중에서 정의할 수 있으며, 본 발명에서는 413 단계의 프리엠블 전송 타이밍을 상기 프리엠블 충돌시의 타임으로 일 예로 가정한다.
단말기(401)는, RACH 프로시져가 성공적으로 완료하거나 또는 RACH 프로시져가 실패로 탐지할 때까지 상기 프리엠블 충돌이 발생할 때마다 프리엠블 충돌 회수를 증가하며 각 프리엠블 충돌 시의 타임(Time) 정보를 저장한다(441).
ENB(403)는 셀 내 단말기들에게 기록/저장한 글로벌 셀 아이디(CGI), 프리엠블 충돌 회수, 각 프리엠블 충돌 타임 정보 중 적어도 하나를 전송해 줄 것을 요청할 수 있다(451).
단말기(401)는 상기 451 단계에 도시된 바와 같이 ENB(403)의 요청을 수신한 후, 상기 441 단계에서 저장했었던 글로벌 셀 아이디 (CGI), 프리엠블 충돌 회수, 각 프리엠블 충돌 타임 정보 중 적어도 하나를 ENB에게 전송한다(453).
또는 다른 일 실시예로써, 단말기(401)는 ENB(403)의 별도 요청없이 RACH 프로시져가 성공적으로 완료되면, ENB(403)에게 상기 441 단계에서 저장했었던 글로벌 셀 아이디, 프리엠블 충돌 회수, 각 프리엠블 충돌 타임 정보를 전송할 수도 있다. 이때에는 상기 451 단계의 메시지는 필요없다.
ENB(403)는 단말기들로부터 수신한 상기 정보들을 일정 시간동안의 프리엠블 충돌 확률 통계치 값을 계산한다(461). 상기 일정 시간동안의 프리엠블 충돌 확률 통계치 값은, 특정 시간동안에 수신한 프리엠블 개수와 상기 특정 시간동안에 발생한 프리엠블 충돌 회수를 이용하여 구한다.
본 발명에서는 일 예로써, (특정시간 동안 발생한 프리엠블 충돌 회수/동일 특정시간 동안 수신한 프리엠블 개수) * 100을 가정하지만. 특정 시간동안에 수신한 프리엠블 개수와 상기 특정 시간동안에 발생한 프리엠블 충돌 회수를 이용하는 어떤 다른 수식도 배제하지 않는다.
ENB(403)는 461 단계에서 생성한 프리엠블 충돌 확률 통계치 값을, SON 서버(405) 에게 보고한다(473). 상기 보고는 SON 서버(405)로부터 별도 요청을 받아 수행될 수도 있다(471).
상기 473 단계를 통해 프리엠블 충돌 확률 통계치 값을 수신받은 SON 서버(405)는, 상기 프리엠블 충돌 확률 통계치 값을, 목표 프리엠블 충돌 확률 값(일 예로써 1%)을 맞추기 위한 프리엠블 개수와 RACH 자원 개수를 계산하여, 전술한 관련 패러미터, numberOfRA-Preambles, sizeOfRA-PreamblesGroupA, parach-ConfigIndex 값을 재설정한다(481).
예를 들어, 수신받은 프리엠블 충돌 확률 통계치 값이, 목표 프리엠블 충돌 확률값보다 높다면, 일 예로써 프리엠블 충돌 확률 통계치 값: 5%이고, 목표 프리엠블 충돌 확률값 1%이면, 상기 목표 프리엠블 충돌 확률값으로 맞추기 위해 프리엠블 개수나 RACH 자원 개수를 증가한다. 반면에 수신받은 프리엠블 충돌 확률 통계치 값이, 목표 프리엠블 충돌 확률값보다 낮다면, 일 예로써 프리엠블 충돌 확률 통계치 값: 0.1%이고, 목표 프리엠블 충돌 확률값 1%이면, 상기 목표 프리엠블 충돌 확률값으로 맞추기 위해 프리엠블 개수나 RACH 자원 개수를 감소시킨다.
SON 서버(405)는, 상기 481 단계에서 설정/설정한 numberOfRA-Preambles, sizeOfRA-PreamblesGroupA, parach-ConfigIndex 패러미터 값을 ENB(403)에게 공지한다(483). ENB(403)는 관련 RACH 패러미터 값을, 상기 SON 서버(405)로부터 공지 받은 값으로 재설정하고(491), 상기 재설정한 패러미터 값들을 시스템 정보로써 셀 내 단말기(401)들에게 공지한다(493).
본 발명의 일 실시 예에 따라, 도 4에서는 ENB(403)가 단말기(401)들로부터 정보를 수집하여 통계치를 생성하고, 상기 생성된 통계치를 SON 서버(405)에게 보고하고, 패러미터의 값 결정은 SON 서버(405)에서 수행하여 ENB(403)에게 결정된 패러미터 값을 공지하는 예를 도시하고 있지만, 본 발명에서는 상기 패러미터들의 자동적 조정 동작들이 모두 ENB(403)에서 수행될 수도 있음을 배제하지 않는다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 단말기의 동작 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 501은 RACH 프로시져가 초기 시작하는 것을 나타낸다.
511에서 단말기는 현재 RACH가 수행되고 있는 셀의 셀 아이디(CGI: Cell Global Id)를 저장하고 프리엠블 충돌 회수를 0으로 초기화한다.
521는 프리엠블을 (재)선택하고 전송하는 것을 나타낸다. 만약 단말기가 521에서 사용한 RACH 자원과 매핑되어 있는 RA-RNTI에 특정화된(specific) PDCCH를 통해 스케쥴링 정보를 수신하고, 상기 스케쥴링 정보가 지시하는 DL 자원을 통해 521에서 전송한 프리엠블을 지시하는 프리엠블 아이디 (Preamble Id)를 포함하는 RACH 응답 메시지 (RAR: Random Access Response)를 수신한다면(531: YES), RACH 응답 메시지에 포함되어 있는 업링크 자원 (UL Grant)으로 초기 L2/3 메시지를 전송한다(541).
이때, 상기 초기 L2/L3 메시지에는 단말기의 고유 아이디 (UE S-TMSI) 또는 임의 숫자 (Random Number) 정보를 포함하며 초기 L2/L3 메시지를 전송하면 프리엠블 충돌해결 타이머(Contention Resolution Timer)를 시작한다(541). 만약 531 단계의 비교조건을 만족하지 못하면(531: NO), 521 단계에서 프리엠블 (재)선택 및 (재)전송을 수행한다.
단말기가 프리엠블 충돌해결 타이머가 종료하기 전에(551), 상기 541 단계에서 전송한 단말기 고유 아이디 또는 임의 숫자 정보를 포함하는 RACH 충돌해결(Contention Resolution) 메시지를 수신하지 못하거나(553: NO), 또는 상기 단말기가 연결모드 단말기이며 상기 연결모드 단말기가 사용하고 있는 C-RNTI에 특정된(specific) PDCCH를 통해 단말기 전용 스케쥴링 정보를 수신하지 못하면(555: NO), 즉, 프리엠블 충돌해결 타이머가 종료되면(551: YES), 프리엠블 충돌 회수를 1 증가하며 각 프리엠블 충돌시의 타임 정보를 저장한다 (561).
반면에, 프리엠블 충돌해결 타이머가 종료하기 전에(551), 상기 541 단계에서 전송한 단말기 고유 아이디 또는 임의 숫자 정보를 포함하는 RACH 충돌해결(Contention Resolution) 메시지를 수신하거나(553: YES), 또는 상기 단말기가 연결모드 단말기이며 상기 연결모드 단말기가 사용하고 있는 C-RNTI에 정해진(specific) PDCCH를 통해 단말기 전용 스케쥴링 정보를 수신하면(555: YES), 프리엠블 충돌해결 타이머를 중지하고 RACH 프로시져를 성공으로 간주한다(557).
RACH 프로시져가 성공적으로 완료하거나 또는 RACH 프로시져 실패(Failure)를 탐지하면 (571: YES), 셀 아이디(CGI), 프리엠블 충돌 회수 값과 각 프리엠블 충돌 시의 타임 정보를 저장한다(581).
상기 581 단계의 셀 아이디, 프리엠블 충돌 회수와 각 프리엠블 충돌 시의 타임 정보는, RACH 완료 후에 ENB에게 전송하고 상기 581 단계의 정보를 리셋(reset)하거나 (Alternative#1), 또는 ENB로부터 요청 메시지를 수신하면 상기 정보들을 ENB에게 전송하고 상기 581 단계의 정보를 리셋할 수 있다(Alternative#2)(591).
반면에, RACH 프로시져가 성공적으로 완료하거나 또는 RACH 프로시져 실패를 탐지하기 전이라면(571: NO), 상기 521 단계로 진행하여 프리엠블 (재)선택 및 (재)전송을 수행한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 단말기의 장치 블럭도이다.
도 6을 참조하면, 601은 프리엠블을 선택하는 프리엠블 선택부이며, 상기 601 프리엠블 선택부에서 선택한 프리엠블은 611 송수신부를 통해 ENB에게 전송한다.
631 프리엠블 충돌 탐지부에서는 621 프리엠블 충돌해결 타이머와 611 송수신부를 통해 수신받는 RACH 충돌해결 메시지나 또는 PDCCH 스케쥴링 정보를 이용하여 프리엠블 충돌 이벤트를 탐지한다.
상기 631 프리엠블 충돌 탐지부에서 프리엠블 충돌이 탐지되면, 641 프리엠블 충돌 회수 및 충돌타임 정보 기록부에서는 셀 아이디별로 프리엠블 충돌 회수 값을 증가시키고 각 프리엠블 충돌 타임을 기록한다.
상기 641 프리엠블 충돌 회수 및 충돌타임 정보 기록부에서 기록된 정보는, 611 송수신부를 통해 ENB 또는 SON 서버에게 전송되며, 상기 전송이 완료되면 상기 정보들은 리셋된다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 네트워크 노드의 동작 흐름도이다.
도 7을 참조하면, 701은 단말기들로부터 셀 아이디(CGI: Cell Global Id) 별 프리엠블 충돌 회수와 각 프리엠블 충돌 타임 정보 등을 수신하는 것을 나타낸다.
711에서는 특정 시간동안 수신된 프리엠블 개수와 상기 동일 특정 시간동안 발생한 프리엠블 충돌 회수 비율을 이용하여 프리엠블 충돌 확률 통계치 값을 계산한다.
본 발명에서는 일 예로써, (특정시간 동안 발생한 프리엠블 충돌 회수/동일 특정시간 동안 수신한 프리엠블 개수) * 100을 가정하지만, 특정 시간동안에 수신한 프리엠블 개수와 상기 특정 시간동안에 발생한 프리엠블 충돌 회수를 이용하는 어떤 다른 수식도 배제하지 않는다.
만약 711 프리엠블 충돌 확률 통계치가 목표(TARGET) 프리엠블 충돌 확률 값보다 높다면, 일 예로써 프리엠블 충돌 확률 통계치 값: 5%이고, 목표 프리엠블 충돌 확률값 1%이면(721: YES), 목표 프리엠블 충돌 확률 값에 맞추기 위해 RACH 프리엠블 개수나 RACH 자원 할당 개수를 증가시키고 이에 따라 관련 패러미터들인 numberOfRA-Preambles, sizeOfRA-PreamblesGroupA, parach-ConfigIndex 값을 재설정한다(731).
반면에, 만약 711 프리엠블 충돌 확률 통계치가 목표 (TARGET) 프리엠블 충돌 확률 값보다 낮다면, 일 예로써 프리엠블 충돌 확률 통계치 값: 0.1%이고, 목표 프리엠블 충돌 확률값 1%이고(721: NO), 상기 목표 프리엠블 충돌 확률값으로 맞추기 위해 프리엠블 개수나 RACH 자원 할당 개수를 감소시키고 이에 따라 관련 패러미터들인 numberOfRA-Preambles, sizeOfRA-PreamblesGroupA, parach-ConfigIndex 값을 재설정한다(733).
상기 731 단계나 733 단계에서 재조정한 패러미터 값들은, 해당 ENB에게 공지된다(741). 그러므로, ENB는 관련 시스템 정보값을 741에서 수신한 값으로 재설정하여 상기 재설정한 값들을 시스템 정보로써 셀 내 단말기들에게 공지한다 (751). 본 발명에서는 일 실시 예로, 네트워크가 상기 패러미터 값들을 설정하는 것을 일 예로 하나, ENB가 패러미터의 값을 자동적으로 조정 동작하는 것을 더 포함할 수 있다.
한편, 도 7의 동작은 오퍼레이터 정책에 따라 각 네트워크 노드에서 구분하여 동작을 수행할 수 있다. 예를 들어 701-751(741 제외) 단계의 모든 동작들이 ENB에서 수행하거나, 721-741 단계의 동작들은 SON 서버에서 수행하고 701-711 및 751 단계의 동작들은 ENB에서 수행하거나, 이때에는 711단계 에서 계산한 프리엠블 충돌 확률 통계치 값을 ENB가 SON 서버에게 전송하는 절차 필요하다. 또는 701-741 단계의 동작들은 SON 서버에서 수행하고 751 단계의 동작만 ENB에서 수행할 수도 있다.
본 발명에서는 모든 옵션들을 배제하지 않으며, 도 4의 시그널링 흐름도를 따른다면 ENB는 701-711 및 751 단계의 동작들과 SON 서버에게 711 단계의 통계치 정보를 전송하는 동작을 수행하고, SON 서버는 721-741 단계의 동작들을 수행할 것 이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 대한 네트워크 노드의 장치 블럭도이다.
도 8을 참조하면, 801은 네트워크 노드의 송수신부로써 단말기와의 통신과 셀 내 시스템 정보 전송 등을 담당한다.
801 송수신부를 통해 본 발명에서 제안하는 단말기로부터 수집한 정보들은, 811 정보 저장부에서 수집되고, 821 프리엠블 충돌 확률 통계치 값 생성부에서는 특정 시간동안의 프리엠블 충돌 확률 통계치 값을 계산한다.
831 목표 프리엠블 충돌 확률 값 비교 분석부에서는, 상기 821 프리엠블 충돌 확률 통계치 값 생성부의 프리엠블 충돌 확률 통계치 값을 목표 프리엠블 충돌 확률 값과 비교/분석하며, 841 RACH 패러미터 값 결정부는, 831 목표 프리엠블 충돌 확률 값 비교 분석부의 결과에 의해, contention-based RACH에 사용할 프리엠블 개수나 RACH 자원 개수를 결정한다. 이에 따라, 841 RACH 패러미터 값 결정부는 관련 패러미터들인 numberOfRA-Preambles, sizeOfRA-PreamblesGroupA, parach-ConfigIndex 값을 재설정한다. 상기 재설정한 RACH 패러미터 값들은. 801 송수신부를 통해 셀 내 단말기들에게 공지된다.
도 8의 동작은 오퍼레이터 정책에 따라 각 네트워크 노드에서 구분하여 동작을 수행할 수 있다. 예를 들어 801-841 모든 동작들이 ENB에서 수행되거나, 831-841 동작들은 SON 서버에서 수행되고 801-821 동작들은 ENB에서 수행하거나, 이때에는 821에서 계산한 프리엠블 충돌 확률 통계치 값을 ENB가 SON 서버에게 전송하는 블록이 필요하다. 또는, 811-841 동작들은 SON 서버에서 수행되고 801 동작만 ENB에서 수행될 수도 있다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되지 않으며, 후술되는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
도 1는 본 발명이 적용되는 차세대 이동통신 시스템 구조를 도시한 도면.
도 2는 본 발명이 적용되는 네트워크 구조를 도시한 도면.
도 3는 본 발명이 적용되는 RACH 절차를 도시한 도면.
도 4는 본 발명에서 제안하는 RACH 관련 시스템 자원의 자동적 최적화 방안을 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 단말기의 동작 흐름도.
도 6는 본 발명의 일 실시 예에 따른 단말기의 장치 블럭도.
도 7는 본 발명의 일 실시 예에 따른 네트워크 동작 흐름도.
도 8는 본 발명의 일 실시 예에 따른 네트워크 장치 블럭도.

Claims (1)

  1. 이동통신 시스템에서 랜덤 액세스 관련 시스템 자원을 최적화하는 방법에 있어서,
    단말기가, 선택한 프리엠블에 대한 충돌 회수와 상기 프리엠블의 충돌시 타임 정보를 정해진 타이머동안 확인하고, 확인한 충돌 회수와 타임 정보를 기지국으로 전송하는 과정과,
    기지국이 일정 시간동안 수신한 프리엠블들의 충돌 확률 통계치 값을 계산하고, 계산된 통계치 값을 네트워크 서버로 전송하는 과정과,
    네트워크 서버가 정해진 목표 프리엠블 충돌 확률 값과 상기 통계치 값을 비교하여, 랜덤 액세스 프리엠블 개수 및 자원 관련 패러미터의 값을 설정하는 과정과,
    상기 설정된 랜덤 액세스 프리엠블 개수 및 자원 관련 패러미터의 값을 시스템 정보를 통해 상기 단말기로 전송하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 랜덤 액세스 관련 시스템 자원을 최적화하는 방법.
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