KR20110031247A - 랜덤 액세스 방법 및 무선 통신 단말 장치 - Google Patents

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Abstract

무선 통신 단말 장치와 기지국 장치 사이의 개별 채널을 단기간에 확립시키는 랜덤 액세스 방법, 및 이 랜덤 액세스 방법을 실행하는 무선 통신 단말 장치를 개시한다. 이 장치에 있어서, 단계 ST 320에서는, RACH 서브 채널 할당부(211)가 복제부(202)로부터 입력되어 오는 송신 패킷을 RACH의 임의의 타임 슬롯에 임의의 서브 캐리어로 랜덤하게 할당한다. 단계 ST 330에서는, 할당부(210)가 RACH 서브 채널 할당부(211)에 의한 할당 결과에 중복이 발생하였는지 여부를 판정한다. 이 할당 결과에 중복이 발생하였다고 할당부(210)가 판정한 경우에는 할당부(210)가 그 중복을 발생시킨 RACH 서브 채널 할당부(211) 중 어느 한 쪽에 대하여 재차 단계 ST 320에 있어서의 할당을 행하도록 한다. 한편, 그 할당 결과에 중복이 발생하지 않았다고 판정한 경우에는 단계 ST 340이 실행된다.

Description

랜덤 액세스 방법 및 무선 통신 단말 장치{RANDOM ACCESS METHOD AND RADIO COMMUNICATION TERMINAL DEVICE}
본 발명은 복수의 무선 통신 단말 장치와 기지국 장치를 포함하여 구성되는 무선 통신 시스템에 있어서의 랜덤 액세스 방법 및 그 무선 통신 단말 장치에 관한 것이다.
종래, 셀룰러 방식에 의한 무선 통신 시스템에서는, 무선 통신 단말 장치가 통신을 개시 또는 재개할 때에, 무선 통신 단말 장치와 기지국 장치 사이에 개별 채널이 아직 확립되어 있지 않기 때문에 무선 통신 단말 장치는 랜덤 액세스 채널(이하, ‘RACH’: Random Access Channel이라 칭한다)을 이용하여 기지국 장치에 액세스를 시도하도록 규정되어 있다. 예를 들어, W-CDMA 방식에 의한 무선 통신 시스템에서는 슬롯티드 알로하(slotted ALOHA) 방식이 채용되고, 복수의 무선 통신 단말 장치는 각각 통신을 개시 또는 재개할 때에, 개시 타이밍 후보 중 임의의 타이밍(RACH 서브 채널)에서 기지국 장치로 액세스를 시도하여 그 액세스한 타이밍으로부터 소정 시간 내에 기지국 장치로부터 응답이 없으면 그 액세스가 실패하였다고 판정하고, 기지국 장치에 재차 액세스를 시도하도록 구성되어 있다(예를 들어, 비특허문헌 1 참조).
또한, 멀티 캐리어 전송 방식에 의한 무선 통신 시스템에 있어서, 무선 통신 단말 장치가 개별 채널의 확립을 위하여 송신 패킷을 RACH로 기지국 장치에 송신할 때에, 어떤 조건에 근거하여 RACH의 타임 슬롯(타이밍) 및 서브 캐리어(주파수)와 확산 부호를 선택하고, 선택된 확산 부호로 송신 패킷을 확산한 후에, 선택된 타이밍과 주파수로 기지국 장치에 송신하는 기술이 알려져 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조). 그리고 특허 문헌 1에 기재된 기술에서도, 무선 통신 단말 장치가 기지국 장치로 액세스를 시도하여 그 액세스한 타이밍으로부터 소정 시간 내에 기지국 장치로부터 응답이 없으면, 무선 통신 단말 장치가 기지국 장치로 재차 액세스를 시도하도록 구성되어 있다.
특허문헌 1: 일본 특허 공개 제 2001-268051호 공보
비특허문헌 1: 타치카와 케이지 감수, ‘W-CDMA 이동 통신 방식’, 마루젠사, 2005년 6월 25일 발행, p. 45
그러나, 특허문헌 1이나 비특허문헌 1에 기재된 기술에서는, 복수의 무선 통신 단말 장치가 각각 RACH로 기지국 장치에 액세스를 시도하여 개별 채널의 확립의 성공 여부를 판정한 후에 기지국 장치로 재차 액세스를 행하기 때문에, 기지국 장치에 대한 최초의 액세스로부터 개별 채널의 확립까지 시간을 필요로 하는 경우가 있었다. 또한, 동일 셀에 소속되는 무선 통신 단말 장치의 수가 증가할수록 RACH로 송신되는 송신 패킷의 수가 증가하기 때문에, 그 송신 패킷끼리의 충돌 확률이 높아져 개별 채널의 확립에 필요한 시간이 길어지기 쉽다. 따라서, 종래 기술에서는, QoS(Quality of Service) 지연 요구가 엄격한 서비스를 예정하고 있는 무선 통신 단말 장치에서 통신 품질의 저하나 통신 불능 등의 문제가 발생하기 쉽다.
본 발명의 목적은 무선 통신 단말 장치와 기지국 장치 사이의 개별 채널을 단기간에 확립시키는 랜덤 액세스 방법, 및 이 랜덤 액세스 방법을 실행하는 무선 통신 단말 장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 랜덤 액세스 방법은 송신 패킷을 복제하는 복제 단계와, 복제된 복수의 상기 송신 패킷의 각각을 랜덤 액세스 채널에 할당하는 할당 단계와, 상기 할당 단계에서의 할당 결과에 따라 복수의 상기 송신 패킷을 송신하는 송신 단계를 구비하도록 하였다.
이 방법에 따르면, 무선 통신 단말 장치가 복수의 송신 패킷을 RACH에 할당하여 기지국 장치에 송신하기 때문에, 동일 셀에 무선 통신 단말 장치가 많이 소속되어 있더라도 복수의 송신 패킷 중 어느 하나가 다른 무선 통신 단말 장치로부터 송신된 송신 패킷과 충돌하는 일 없이 기지국 장치로 수신될 확률이 높아진다. 그 결과, 이 방법에 따르면, 무선 통신 단말 장치는 RACH로 송신한 송신 패킷이 기지국 장치로 수신되었는지 여부를 확인하기 위한 기지국 장치로부터의 응답을 기다리지 않고 복제된 송신 패킷을 RACH로 송신하기 때문에, 기지국 장치와의 사이에 개별 채널을 단기간에 확립할 수 있다.
본 발명에 따른 랜덤 액세스 방법은, 상기 발명에 있어서, 상기 복제 단계에서의 송신 패킷의 복제 수를 통신 개시 후에 예정되어 있는 서비스의 우선도에 따라 결정하는 결정 단계를 구비하도록 하였다.
이 방법에 따르면, 상기 발명에 의한 효과에 더하여, 무선 통신 단말 장치가 RACH로 송신하는 송신 패킷의 수를 개별 채널 확립 후에 예정되어 있는 서비스의 종류에 따라 결정하기 때문에 동일 셀에 소속되는 복수의 무선 통신 단말 장치 중에서 긴급도가 높은 것일수록 개별 채널을 확립하기 쉬워진다. 그 결과, 이 방법에 따르면, 동일 셀에 소속되는 복수의 무선 통신 단말 장치의 전체에서 통신 품질의 저하나 통신 불능 등의 문제를 일으키기 어렵게 할 수 있다.
본 발명에 따른 랜덤 액세스 방법은, 상기 발명에 있어서, 상기 복제 단계에서의 송신 패킷의 복제 수를 상기 송신 패킷의 재송 횟수에 따라 결정하는 결정 단계를 구비하도록 하였다.
이 방법에 따르면, 상기 발명에 의한 효과에 더하여, 송신 패킷의 재송 횟수에 따라 송신 패킷의 복제 수가 증가하기 때문에 동일 셀에 소속되는 복수의 무선 통신 단말 장치 중에서 긴급도가 높은 것일수록 개별 채널을 확립하기 쉬워진다. 그 결과, 이 방법에 따르면, 동일 셀에 소속되는 복수의 무선 통신 단말 장치의 전체에서 통신 품질의 저하나 통신 불능 등의 문제를 일으키기 어렵게 할 수 있다.
본 발명에 따른 랜덤 액세스 방법은, 상기 발명에 있어서, 상기 복제 단계에서의 송신 패킷의 복제 수를 동일 셀에 소속되는 상기 랜덤 액세스 채널을 사용하는 무선 통신 단말 장치의 수에 따라 결정하는 결정 단계를 구비하도록 하였다.
이 방법에 따르면, 상기 발명에 의한 효과에 더하여, 동일 셀에 소속되는 무선 통신 단말 장치의 수가 많아지면 무선 통신 단말 장치의 각각이 송신 패킷의 복제 수를 적게 하기 때문에 송신 패킷끼리의 충돌 확률을 저하시킬 수 있다. 그 결과, 이 방법에 따르면, 동일 셀에 소속되는 복수의 무선 통신 단말 장치 전체에 있어서, 통신 품질의 저하나 통신 불능 등의 문제를 일으키기 어렵게 할 수 있다.
본 발명에 따른 랜덤 액세스 방법은, 상기 발명에 있어서, 상기 할당 단계에서는 복제된 복수의 상기 송신 패킷의 각각을 랜덤 액세스 채널의 어느 하나의 타임 슬롯에 할당하도록 하였다.
본 발명에 따른 랜덤 액세스 방법은, 상기 발명에 있어서, 상기 할당 단계에서는 복제된 복수의 상기 송신 패킷의 각각을 랜덤 액세스 채널의 어느 하나의 서브 캐리어에 할당하도록 하였다.
이러한 방법에 의하면, 상기 발명에 의한 효과에 더하여, 무선 통신 단말 장치가 RACH의 타임 슬롯 또는 서브 캐리어 중 어느 한 쪽에 대하여 복수의 송신 패킷을 랜덤하게 할당하기 때문에, 무선 통신 단말 장치에 있어서 송신 패킷의 할당에 필요한 신호 처리의 부하를 경감시킬 수 있다.
본 발명에 따른 랜덤 액세스 방법은, 상기 발명에 있어서, 상기 할당 단계에서는, 복제된 복수의 상기 송신 패킷의 각각을 랜덤 액세스 채널의 어느 하나의 타임 슬롯, 그리고 어느 하나의 서브 캐리어에 할당하도록 하였다.
이 방법에 따르면, 상기 발명에 의한 효과에 더하여, 무선 통신 단말 장치가 복수의 송신 패킷을 RACH의 타임 슬롯 및 서브 캐리어에 대하여 랜덤하게 할당하기 때문에, 동일 셀에 많은 무선 통신 단말 장치가 소속되어 있더라도 송신 패킷끼리의 충돌 확률을 저하시킬 수 있다.
본 발명에 따른 랜덤 액세스 방법은, 상기 발명에 있어서, 상기 할당 단계에서는, 복제된 복수의 상기 송신 패킷의 각각을 랜덤 액세스 채널의 어느 하나의 확산 부호에 할당하도록 하였다.
이 방법에 따르면, 상기 발명에 의한 효과에 더하여, 복수의 무선 통신 단말 장치의 각각이 랜덤하게 선택된 확산 부호를 이용하여 송신 패킷을 확산하고 나서 기지국 장치에 송신하기 때문에, 동일 셀에 많은 무선 통신 단말 장치가 소속되어 있더라도 송신 패킷끼리의 충돌 확률을 저하시킬 수 있다.
본 발명에 따른 무선 통신 단말 장치는, 송신 패킷을 복제하는 복제 수단과, 복제된 복수의 상기 송신 패킷의 각각을 랜덤 액세스 채널에 할당하는 할당 수단과, 상기 할당 수단에 의한 할당 결과에 따라 복수의 상기 송신 패킷을 송신하는 송신 수단을 구비하는 구성을 취한다.
이 구성에 따르면, 무선 통신 단말 장치가 복제한 복수의 송신 패킷을 RACH에 랜덤하게 할당하여 기지국 장치에 송신하기 때문에, 동일 셀에 많은 무선 통신 단말 장치가 소속되어 있더라도 복수의 송신 패킷 중의 어느 하나가 다른 무선 통신 단말 장치로부터 송신된 송신 패킷과 충돌하는 일 없이 기지국 장치로 수신될 확률이 높아진다. 그 결과, 이 구성에 따르면, 무선 통신 단말 장치는 송신 패킷이 기지국 장치에 수신되었는지 여부를 확인하기 위한 기지국 장치로부터의 응답을 기다리지 않고 복제된 송신 패킷을 RACH로 송신하기 때문에 기지국 장치와의 사이에 개별 채널을 단기간에 확립할 수 있다.
본 발명에 따르면, 복수의 무선 통신 단말 장치의 각각이 송신 패킷을 복제하여 그 복수의 송신 패킷을 RACH에 랜덤하게 할당하여 기지국 장치로 송신하기 때문에, 동일 셀에 많은 무선 통신 단말 장치가 소속되어 있더라도 복수의 송신 패킷 중 어느 하나가 다른 무선 통신 단말 장치로부터 송신된 송신 패킷과 충돌하는 일 없이 기지국 장치로 수신될 확률이 높아진다. 그 결과, 이 발명에 따르면, 무선 통신 단말 장치는 송신 패킷이 기지국 장치로 수신되었는지 여부를 확인하기 위한 기지국 장치로부터의 응답을 기다리지 않고 복제된 송신 패킷을 RACH로 송신하기 때문에 기지국 장치와의 사이에 개별 채널을 단기간에 확립할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 랜덤 액세스 방법을 사용하는 무선 통신 시스템의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시형태 1에 따른 무선 통신 단말 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시형태 1에 따른 랜덤 액세스 방법을 설명하는 플로우 차트이다.
도 4a는 실시형태 1에 있어서의 RACH로의 송신 패킷의 할당 양태를 나타내는 도면이다.
도 4b는 실시형태 1에 있어서의 RACH로의 송신 패킷의 할당 양태를 나타내는 도면이다.
도 4c는 실시형태 1에 있어서의 RACH로의 송신 패킷의 할당 양태를 나타내는 도면이다.
도 4d는 실시형태 1에 있어서의 RACH로의 송신 패킷의 할당 양태를 나타내는 도면이다.
도 5a는 실시형태 1에 있어서의 RACH로의 송신 패킷의 할당 양태를 나타내는 도면이다.
도 5b는 실시형태 1에 있어서의 RACH로의 송신 패킷의 할당 양태를 나타내는 도면이다.
도 5c는 실시형태 1에 있어서의 RACH로의 송신 패킷의 할당 양태를 나타내는 도면이다.
도 5d는 실시형태 1에 있어서의 RACH로의 송신 패킷의 할당 양태를 나타내는 도면이다.
도 5e는 실시형태 1에 있어서의 RACH로의 송신 패킷의 할당 양태를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시형태 2에 따른 무선 통신 단말 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 7은 본 발명의 실시형태 2에 따른 랜덤 액세스 방법을 설명하는 플로우 차트이다.
도 8은 본 발명의 실시형태 3에 따른 무선 통신 단말 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 9는 본 발명의 실시형태 3에 따른 랜덤 액세스 방법을 설명하는 플로우 차트이다.
도 10은 본 발명의 실시형태 4에 따른 무선 통신 단말 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 11은 본 발명의 실시형태 4에 따른 랜덤 액세스 방법을 설명하는 플로우 차트이다.
도 12a는 실시형태 4에 있어서의 우선도와 동일 셀에 소속되는 무선 통신 단말 장치의 수와 송신 패킷의 복제 수의 관계를 나타내는 도면이다.
도 12b는 실시형태 4에 있어서의 우선도와 동일 셀에 소속되는 무선 통신 단말 장치의 수와 송신 패킷의 복제 수의 관계를 나타내는 도면이다.
(실시형태 1)
도 1에, 본 발명의 실시형태 1에 따른 랜덤 액세스 방법을 사용하여 개별 채널을 확립하는 4대의 무선 통신 단말 장치(200-1 ~ 200-4)와 기지국 장치(100)로 이루어지는 무선 통신 시스템의 구성의 개략을 나타낸다. 도 1에서는, 이 무선 통신 시스템의 통신 에리어를 셀 A라고 표기한다. 또한, 도 1의 셀 A에서는, OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 신호가 패킷 교환되는 것으로 한다. 또한, 이하에 무선 통신 단말 장치(200-1 ~ 200-4)의 구성 및 동작을 설명하나, 무선 통신 단말 장치(200-1 ~ 200-4)는 모두 동일한 구성으로 이루어지고 동일한 기능을 발휘하는 것이므로 그 기능 등을 총괄적으로 설명하는 경우에는 그 가지 번호를 생략하는 경우가 있다.
도 2는, 무선 통신 단말 장치(200)의 구성을 나타내는 블록도이다. 무선 통신 단말 장치(200)는 송신 패킷 생성부(201), 복제부(202), 할당부(210), 패킷 다중부(221), 무선 송신부(222) 및 안테나 소자(223)를 구비한다. 또한, 할당부(210)는, RACH 서브 채널 할당부(211-1 ~ 211-c)를 구비한다. 한편, ‘c’는, 2 이상의 임의의 자연수로 한다.
송신 패킷 생성부(201)는, 기지국 장치(100)와의 사이에 개별 채널을 확립하기 위하여 필요한 무선 통신 단말 장치(200)에 대한 정보를 포함하는 송신 패킷을 무선 통신 단말 장치(200)의 기동 시 또는 그 아이들 상태로부터의 복귀 시에 생성하고, 생성된 송신 패킷을 복제부(202)에 입력한다.
복제부(202)는, 송신 패킷 생성부(201)로부터 입력되어 오는 송신 패킷을 복제하고, 복제된 c개의 송신 패킷을 각각 RACH 서브 채널 할당부(211-1 ~ 211-c)에 입력한다.
RACH 서브 채널 할당부(211)는, 복제부(202)로부터 입력되어 오는 송신 패킷을 RACH의 임의의 타임 슬롯에 임의의 서브 캐리어로 랜덤하게 할당한다. 이때, 할당부(210)는 RACH 서브 채널 할당부(211-1 ~ 211-c)의 할당 결과를 서로 비교하여, 송신 패킷이 동일한 타임 슬롯에 동일한 서브 캐리어로 중복되어 할당되어 있는 경우에는, 어느 한쪽의 RACH 서브 채널 할당부(211)에 지시하여 재차 할당을 행하도록 한다. 그리고 할당부(210)는, RACH 서브 채널 할당부(211-1 ~ 211-c)가 할당한 타임 슬롯 및 서브 캐리어에 중복이 발생하지 않았음을 확인한 후에, 그 할당한 타임 슬롯의 서브 캐리어로 송신 패킷을 패킷 다중부(221)에 입력하도록 RACH 서브 채널 할당부(211-1 ~ 211c)에 각각 지시한다. RACH 서브 채널 할당부(211-1 ~ 211-c)는, 할당부(210)로부터의 지시에 따라 소정의 타이밍 및 주파수로 송신 패킷을 패킷 다중부(221)에 입력한다.
패킷 다중부(221)는, RACH 서브 채널 할당부(211-1 ~ 211-c)로부터 입력되어 오는 송신 패킷을 다중화하고, 다중화된 송신 패킷을 무선 송신부(222)에 입력한다.
무선 송신부(222)는, S/P 변환기, IFFT 장치, P/S 변환기, 가이드 인터벌 삽입 장치, 밴드 패스 필터, D/A 변환기 및 저잡음 앰프 등을 구비하여 구성되고, 패킷 다중부(221)로부터 입력되어 오는 송신 패킷으로부터 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 신호를 생성한 후에, 생성한 OFDM 신호를 안테나 소자(223)를 통하여 기지국 장치(100)로 무선 송신한다.
이어서, 무선 통신 단말 장치(200)의 동작에 대하여, 도 3을 이용하여 설명한다. 도 3은, 본 실시형태에 따른 랜덤 액세스 방법의 각 단계를 나타내는 플로우 차트이다.
먼저, 단계 ST 310에서는, 복제부(202)가 송신 패킷 생성부(201)로부터 입력되어 오는 송신 패킷을 c개로 복제한다.
계속해서, 단계 ST 320에서는, RACH 서브 채널 할당부(211-1 ~ 211-c)가 복제부(202)로부터 입력되어 오는 송신 패킷을 RACH의 임의의 타임 슬롯에 임의의 서브 캐리어로 랜덤하게 할당한다.
계속해서, 단계 ST 330에서는, 할당부(210)가 RACH 서브 채널 할당부(211-1 ~ 211-c)에 의한 할당 결과에 중복이 발생하였는지 여부를 판정한다. 단계 ST 330에 있어서 RACH 서브 채널 할당부(211)에 의한 할당 결과에 중복이 발생하였다고 할당부(210)가 판정한 경우에는, 할당부(210)가 그 중복을 발생시킨 RACH 서브 채널 할당부(211) 중 어느 한 쪽에 대하여 재차 단계 ST 320에서의 할당을 행하도록 한다. 한편, 단계 ST 330에서 할당부(210)가 RACH 서브 채널 할당부(211)에 의한 할당 결과에 중복이 발생하지 않았다고 판정한 경우에는 단계 ST 340이 실행된다.
계속해서, 단계 ST 340에서는, 무선 송신부(222)가 패킷 다중부(221)로부터 입력되어 오는 송신 패킷으로부터 OFDM 신호를 생성하고, 생성된 OFDM 신호를 안테나 소자(223)를 통하여 RACH로 기지국 장치(100)에 무선 송신한다.
도 4a ~ 도 4d 및 도 5a ~ 도 5e에, 본 실시형태에 따른 랜덤 액세스 방법에 의해, 송신 패킷을 RACH의 임의의 타임 슬롯에 임의의 서브 캐리어로 할당하는 구체적 양태를 나타낸다. 한편, 본 실시형태에서는, RACH 서브 채널 할당부(211)가 5개의 서브 캐리어(SC)와 5개의 타임 슬롯(TS)을 RACH의 한 단위로서 취급하고, 이 한 단위 중에서 송신 패킷을 랜덤하게 할당하는 것으로 한다.
도 4a는, 무선 통신 단말 장치(200-1)에서의 송신 패킷의 RACH로의 할당 양태를 나타내는 것이고, 마찬가지로 도 4b는 무선 통신 단말 장치(200-2), 도 4c는 무선 통신 단말 장치(200-3), 도 4는 무선 통신 단말 장치(200-4)에 대한 할당 양태를 나타내는 것이다. 한편, 도 4a 및 도 4d는 RACH 중 어느 하나의 타임 슬롯, 또한 어느 하나의 서브 캐리어에, 도 4b는 RACH의 모든 타임 슬롯에서 어느 하나의 서브 캐리어에, 그리고 도 4c는 RACH의 SC3 중 어느 하나의 타임 슬롯에 송신 패킷을 랜덤하게 할당하는 양태를 나타내는 것이다.
도 5a ~ 도 5e에, 무선 통신 단말 장치(200-1 ~ 200-4)가 도 4a ~ 도 4d에 나타내는 할당 양태로 송신 패킷을 순차적으로 송신했을 경우에 있어서, TS1 ~ 5의 각각의 타이밍에 있어서의 SC1 ~ 5에 대한 무선 통신 단말 장치(200-1 ~ 200-4)의 송신 상황을 나타낸다. 도 5a는 TS1, 도 5b는 TS2, 도 5c는 TS3, 도 5d는 TS4, 그리고 도 5e는 TS5에서의 송신 상황을 나타낸다. 또한, 도 5a ~ 도 5e에서는, 충돌하는 송신 패킷에는 모두 ‘×’를 부기하고, 무선 통신 단말 장치(200-1 ~ 200-4)별로 기지국 장치(100)에 최초로 수신되는 송신 패킷에는 ‘○’를 부기하고 있다.
도 5a ~ 도 5e에 나타내는 바와 같이, 무선 통신 단말 장치(200-1)에 대해서는 TS1의 타이밍으로, 무선 통신 단말 장치(200-2)에 대해서는 TS3의 타이밍으로, 무선 통신 단말 장치(200-3)에 대해서는 TS5의 타이밍으로, 무선 통신 단말 장치(200-4)에 대해서는 TS4의 타이밍으로, 각각 기지국 장치(100)와의 사이에 개별 채널을 확립할 수 있다.
이와 같이, 본 실시형태에 따르면, 무선 통신 단말 장치(200)가 RACH 서브 채널 할당부(211-1 ~ 211-c)에서 복제된 복수의 송신 패킷을 RACH에 랜덤하게 할당함으로써, 최초의 송신 패킷에 대한 기지국 장치(100)로부터의 응답을 기다리는 일 없이 할당된 타임 슬롯과 서브 캐리어로 송신 패킷을 송신하기 때문에, 기지국 장치(100)와의 사이에 개별 채널을 단기간에 확립할 수 있다.
또한, 본 실시형태에 있어서의 무선 통신 단말 장치(200-2)에 따르면, RACH의 타임 슬롯에 대해서만, 혹은 무선 통신 단말 장치(200-3)에 따르면 RACH의 서브 캐리어에 대해서만, 복수의 송신 패킷을 랜덤하게 할당하기 때문에, RACH의 타임 슬롯과 서브 캐리어의 쌍방에 대하여 랜덤하게 할당하는 경우와 비교하여, 송신 패킷의 할당에 필요한 RACH 서브 채널 할당부(211)에 있어서의 신호 처리의 부하를 경감시킬 수 있다.
또한, 본 실시형태에 따른 무선 통신 단말 장치(200-1) 또는 (200-4)에 따르면, RACH 서브 채널 할당부(211)가 복수의 송신 패킷을 RACH 중 어느 하나의 타임 슬롯, 또한, 어느 하나의 서브 캐리어에 랜덤하게 할당하기 때문에, 동일 셀에 많은 무선 통신 단말 장치(200)가 소속되어 있더라도 RACH에서의 송신 패킷의 충돌 확률을 저하시킬 수 있다.
한편, 본 실시형태에 따른 랜덤 액세스 방법 및 무선 통신 단말 장치(200)에 대하여, 이하와 같이 응용하거나 변형해도 무방하다.
본 실시형태에서는, 복수의 무선 통신 단말 장치(200)가 송신 패킷을 RACH의 타임 슬롯과 서브 캐리어에 랜덤하게 할당하는 경우에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 이 경우로 한정되는 것은 아니며, 예를 들어, 복수의 무선 통신 단말 장치(200)가 OFDM 신호가 아닌 단일 캐리어의 패킷 신호를 무선 송신하는 것으로서 그 패킷 신호를 RACH의 임의의 타임 슬롯에 랜덤하게 할당하도록 하여도 무방하다.
또한, 본 실시형태에서는, 무선 통신 단말 장치(200)가 송신 패킷을 RACH의 타임 슬롯과 서브 캐리어에 랜덤하게 할당하여 송신하는 경우에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 이 경우로 한정되는 것은 아니며, 예를 들어, 무선 통신 단말 장치(200)가 RACH의 타임 슬롯 및 서브 캐리어 대신에 확산 부호를 랜덤하게 선택하고, 선택된 확산 부호를 이용하여 송신 패킷을 부호분할하도록 하여도 무방하다. 또한, 타임 슬롯과 서브 캐리어와 확산 부호를 설정요소로 하는 RACH 서브 채널에 송신 패킷을 랜덤하게 할당하도록 하여도 무방하다. 이와 같이 하면, 동일 셀에 소속되는 무선 통신 단말 장치(200)의 수가 증가하더라도 RACH에서의 송신 패킷의 충돌 확률을 더 저하시킬 수 있다.
(실시형태 2)
도 6은, 본 발명의 실시형태 2에 따른 무선 통신 단말 장치(600)의 구성을 나타내는 블록도이다. 무선 통신 단말 장치(600)는, 실시형태 1에서 설명한 무선 통신 단말 장치(200)에서 우선도 결정부(601) 및 복제 수 결정부(602)를 더 구비하는 것이다. 따라서, 무선 통신 단말 장치(600)는, 무선 통신 단말 장치(200)의 구성부와 동일한 기능을 발휘하는 구성부를 많이 구비하기 때문에, 그러한 구성부에 대해서는 무선 통신 단말 장치(200)의 구성부와 동일한 참조 부호를 붙여 그 설명을 생략한다.
우선도 결정부(601)는, 무선 통신 단말 장치(600)가 기지국 장치(100)와의 통신 개시 후에 예정하고 있는 서비스의 종류에 따라 우선도를 결정한다. 예를 들어, 통화 서비스나 비디오 스트리밍 서비스에서는 허용되는 지연 시간이 짧기(QoS 지연 요구가 엄격하다) 때문에, 이러한 서비스를 예정하고 있는 무선 통신 단말 장치(600)에서는 우선도 결정부(601)는 높은 우선도가 필요하다고 결정한다. 그리고 우선도 결정부(601)는, 결정한 우선도에 대한 정보를 복제 수 결정부(602)에 입력한다.
복제 수 결정부(602)는, 우선도 결정부(601)로부터 입력되어 오는 우선도 정보와 미리 준비된 변환 테이블을 대비함으로써 그 우선도에 대응하는 복제 수를 결정하고, 결정된 복제 수에 대한 정보를 복제부(202)에 입력한다.
이어서, 무선 통신 단말 장치(600)의 동작에 대하여, 도 7을 이용하여 설명한다. 도 7은, 본 실시형태에 따른 랜덤 액세스 방법의 각 단계를 설명하는 플로우 차트이다.
먼저, 단계 ST 710에서는, 우선도 결정부(601)가 도시하지 않은 제어부 등으로부터 입력되어 오는 QoS 지연 요구 정보에 근거하여 무선 통신 단말 장치(600)의 우선도를 결정한다.
계속해서, 단계 ST 720에서는, 복제 수 결정부(602)가 단계 ST 710에서 결정된 우선도에 따른 송신 패킷의 복제 수를 결정하고, 그 복제 수의 정보를 복제부(202)에 입력한다.
그 후, 실시형태 1에 있어서의 단계 ST 310 ~ 340이 순차적으로 실행되게 된다.
여기서, 복제 수 결정부(602)에 보유된 변환 테이블의 일예를 하기와 같이 ‘표1’에 나타낸다. 이 변환 테이블은, c = α × p … (l) {c는 복제 수,α는 정해진 상수, p는 우선도이다}에 근거하고,α = 1로 하여 작성된 것이다.
우선도 : 복제수
5 : 5
4 : 4
3 : 3
2 : 2
1 : 1
이와 같이, 본 실시형태에 따른 랜덤 액세스 방법에 따르면, 복제부(202)에서의 송신 패킷의 복제 수가 개별 채널의 확립 후에 예정되어 있는 서비스 종류에 따라 결정되기 때문에, 동일 셀에 소속되는 복수의 무선 통신 단말 장치(600) 중에서 QoS 지연 요구가 엄격할수록 기지국 장치(100)와의 사이에 개별 채널을 단기간에 확립할 수 있게 된다. 그 결과, 본 실시형태에 따른 랜덤 액세스 방법에 따르면, 동일 셀에 소속되는 복수의 무선 통신 단말 장치(600)의 전체에서, 통신 품질의 저하나 통신 불능 등의 문제를 일으키기 어렵게 할 수 있다.
(실시형태 3)
도 8은, 본 발명의 실시형태 3에 따른 무선 통신 단말 장치(800)의 구성을 나타내는 블록도이다. 무선 통신 단말 장치(800)는, 실시형태 1에서 설명한 무선 통신 단말 장치(200)에서, 복제 수 결정부(802)를 더 구비하는 것이다. 따라서, 무선 통신 단말 장치(800)는, 무선 통신 단말 장치(200)의 구성부와 동일한 기능을 발휘하는 구성부를 많이 구비하기 때문에, 그러한 구성부에 대해서는 무선 통신 단말 장치(200)의 구성부와 동일한 참조 부호를 붙여 그 설명을 생략한다.
복제 수 결정부(802)는, 도시하지 않는 제어부 등으로부터 입력되어 오는 재송 횟수 정보와 미리 준비된 변환 테이블을 대비하여 그 재송 횟수에 대응하는 복제 수를 결정하고, 결정된 복제 수에 대한 정보를 복제부(202)에 입력한다. 한편, 본 실시형태에 있어서의 ‘재송 횟수’는 도 4a ~ 도 4d 중 어느 하나에 나타내는 TS1 ~ 5 모두가 송신될 때마다 1회씩 계상된다.
이어서, 무선 통신 단말 장치(800)의 동작에 대하여, 도 9를 이용하여 설명한다. 도 9는, 본 실시형태에 따른 랜덤 액세스 방법의 각 단계를 설명하는 플로우 차트이다.
먼저, 단계 ST 910에서는, 복제 수 결정부(802)가 입력된 재송 횟수와 미리 준비된 변환 테이블을 대비하여 송신 패킷의 복제 수를 결정하고, 그 결정된 복제 수의 정보를 복제부(202)에 입력한다.
그 후, 실시형태 1에 있어서의 단계 ST 310 ~ 340이 순차적으로 실행되게 된다.
여기서, 복제 수 결정부(802)에 보유된 변환 테이블의 일예를 하기와 같이 ‘표 2’에 나타낸다. 이 변환 테이블은, c = F ＋ β … (2){c는 복제 수, F는 재송 횟수, β는 정해진 상수이다}에 근거하고, β = 1로 하여 작성된 것이다.
재송 횟수 : 복제 수
5 : 6
4 : 5
3 : 4
2 : 3
1 : 2
이와 같이, 본 실시형태에 따른 랜덤 액세스 방법에 따르면, 무선 통신 단말 장치(800)로부터 RACH로 기지국 장치(100)에 송신되는 송신 패킷의 수가 재송 횟수에 따라 많아지기 때문에, 동일 셀에 소속되는 복수의 무선 통신 단말 장치(800) 중에서 긴급도가 높은 것일수록 기지국 장치(100)와의 사이에 개별 채널을 단기간에 확립하기 쉬워진다. 그 결과, 본 실시형태에 따른 랜덤 액세스 방법에 따르면, 동일 셀에 소속되는 복수의 무선 통신 단말 장치(800)의 전체에 있어서, 통신 품질의 저하나 통신 불능 등의 문제를 일으키기 어렵게 할 수 있다.
(실시형태 4)
도 10은, 본 발명의 실시형태 4에 따른 무선 통신 단말 장치(1000)의 구성을 나타내는 블록도이다. 무선 통신 단말 장치(1000)는, 실시형태 1에서 설명한 무선 통신 단말 장치(200)에서, 무선 수신부(1001), 제어 정보 추출부(1002) 및 복제 수 결정부(1003)를 더 구비하는 것이다. 따라서, 무선 통신 단말 장치(1000)는, 무선 통신 단말 장치(200)의 구성부와 동일한 기능을 발휘하는 구성부를 많이 구비하기 때문에, 그러한 구성부에 대해서는 무선 통신 단말 장치(200)의 구성부와 동일한 참조 부호를 붙여 그 설명을 생략한다.
무선 수신부(1001)는, 밴드 패스 필터, A/D 변환기, 저잡음 앰프, 가이드 인터벌 제거 장치, S/P 변환기, FFT 장치 및 P/S 변환기 등을 구비하여, 기지국 장치(100)로부터 정기적으로 송신되어 오는 셀 A에 소속되는 무선 통신 단말 장치(1000)의 수를 통지하는 OFDM 신호를 안테나 소자(223)를 통하여 포착하고, 그 OFDM 신호에 소정의 수신 신호 처리를 행한 후에 제어 정보 추출부(1002)에 입력한다.
제어 정보 추출부(1002)는, 무선 수신부(1001)로부터 입력되어 오는 수신 신호로부터 셀 A에 소속되는 무선 통신 단말 장치(1000)의 수에 대한 정보(이하, ‘제어 정보’라 칭한다)를 추출하고, 추출된 제어 정보를 복제 수 결정부(1003)에 입력한다.
복제 수 결정부(1003)는, 제어 정보 추출부(1002)로부터 입력되어 오는 제어 정보와 미리 준비된 변환 테이블을 대비하여 그 제어 정보에 대응하는 복제 수를 결정하고, 결정된 복제 수에 대한 정보를 복제부(202)에 입력한다.
이어서, 무선 통신 단말 장치(1000)의 동작에 대하여, 도 11을 이용하여 설명한다. 도 11은, 본 실시형태에 따른 랜덤 액세스 방법의 각 단계를 설명하는 플로우 차트이다.
먼저, 단계 ST 1110에서는, 제어 정보 추출부(1002)가 무선 수신부(1001)로부터 입력되어 오는 수신 신호로부터 제어 정보를 추출한다.
계속해서, 단계 ST l120에서는, 복제 수 결정부(1003)가 제어 정보에 근거하여 셀 A에 소속되는 무선 통신 단말 장치(1000)의 수를 파악하고, 이 수에 대응하는 복제 수를 미리 준비된 변환 테이블을 참조함으로써 결정한다.
그 후, 실시형태 1에서 설명한 단계 ST 310 ~ 340이 순차적으로 실행되게 된다.
여기서, 하기 ‘표 3’에 복제 수 결정부(1003)가 보유하는 변환 테이블의 일예를 나타낸다. 표 3에서는, RACH 서브 채널 할당부(211)가 10의 타임 슬롯과 그 타임 슬롯별로 100개의 서브 캐리어로 이루어지는 총 1000의 RACH 서브 채널을 RACH의 1단위로 취급하고, 그 한 단위에 있어서 최대 100의 송신 패킷을 랜덤하게 할당하는 것으로 하고, 또한 우선도 1 ~ 5의 각각에 무선 통신 단말 장치(1000)가 균등하게 소속되는 것으로 한다.
우선도 / 복제 수(단말 수)
/ (20대) : (35대) : (100대)
5 / 7(4 대) : 5(7 대) : 1(20 대)
4 / 6(4 대) : 4(7 대) : 1(20 대)
3 / 5(4 대) : 3(7 대) : 1(20 대)
2 / 4(4 대) : 2(7 대) : 1(20 대)
1 / 1(4 대) : 1(7 대) : 1(20 대)
복제 수의 합계: 92 : 98 : 100
또한, 도 12a에, 본 실시형태에 있어서의 우선도 5에 대하여 셀 A에 소속되는 무선 통신 단말 장치(1000)의 수와 복제 수와의 관계를 나타낸다. 마찬가지로, 도 12b에, 본 실시형태에 있어서의 우선도 3에 대하여 셀 A에 소속되는 무선 통신 단말 장치(1000)의 수와 복제 수의 관계를 나타낸다. 도 12a 및 도 12b에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에서는, 동일 셀에 소속되는 무선 통신 단말 장치(1000)의 수의 증가에 수반하여 복제부(202)에 있어서의 송신 패킷의 복제 수가 감소되도록 설정되어 있다.
따라서, 본 실시형태에 따른 랜덤 액세스 방법에 따르면, 동일 셀에 소속되는 무선 통신 단말 장치(1000)의 수가 많아지면 무선 통신 단말 장치(1000)의 각각이 송신하는 송신 패킷의 수를 감소시키기 때문에, 동일 셀에서 RACH에서의 송신 패킷의 충돌 확률을 저하시킬 수 있다. 그 결과, 본 실시형태에 따른 랜덤 액세스 방법에 따르면, 동일 셀에 소속되는 복수의 무선 통신 단말 장치(1000)의 전체에 있어서, 통신 품질의 저하나 통신 불능 등의 문제를 일으키기 어렵게 할 수 있다.
한편, 상기의 실시형태에 있어서는, 패킷 다중부(221)에 있어서, 복제된 송신 패킷을 서브 캐리어 또는 타임 슬롯에 다중화하여 송신하는 경우를 설명하였으나, 그 외의 리소스, 예를 들어, 무선 통신 단말 장치(200)가 복수의 송신 안테나를 구비하는 경우에는 송신 안테나나 지향성 패턴 등의 공간적인 리소스, 및 CDMA 시스템에 있어서의 확산 코드로 다중화하여 송신하여도 무방하다.
한편，상기 각 실시형태의 설명에 사용한 각 기능 블록은 전형적으로는 집적 회로인 LSI로서 실현된다. 이것들은 개별적으로 원칩화되어도 되고 일부 또는 전부를 포함하도록 원칩화되어도 된다.
여기에서는 LSI라고 하였으나 집적도의 차이에 따라 IC，시스템 LSI，슈퍼 LSI，울트라 LSI라고 호칭되는 경우도 있다.
또한，집적 회로화의 방법은 LSI에 한정되는 것은 아니며, 전용 회로 또는 범용 프로세서로 실현해도 된다. LSI 제조 후에 프로그램가능한 FPGA(Field Programmable Gate Array)나 LSI 내부의 회로 셀의 접속이나 설정을 재구성가능한 프로세서(re-configurable processor)를 이용해도 된다.
나아가서는，반도체 기술의 진보 또는 파생되는 다른 기술에 의해 LSI를 대신할 집적회로화의 기술이 등장하면，당연히 그 기술을 이용하여 기능 블록의 집적화를 행하여도 된다. 바이오 기술의 적용 등이 가능성으로서 있을 수 있다.
본 명세서는 2004년 3월 9일에 출원한 일본 특허 출원 제 2004-65625호에 근거한 것이다. 이 내용은 모두 본 명세서에 포함된다.
본 발명에 따른 랜덤 액세스 방법 및 무선 통신 단말 장치는, 기지국 장치와의 사이에 개별 채널을 단기간에 확립할 수 있는 효과를 가지고, QoS 지연 요구가 엄격한 서비스가 제공되는 무선 통신 시스템 등에 유용하다.
200-1 ~ 200-4 : 무선 통신 단말 100 : 기지국
201 : 송신 패킷 생성부 202 : 복제부
221 : 패킷 다중부 222 : 무선 송신부
223 : 안테나 소자 210 : 할당부

Claims (5)

  1. 통신 상대로부터 송신된, 최초의 액세스를 위한 송신 신호와 상기 송신 신호의 복제로 이루어지는 복수의 상기 송신 신호로서, 복수의 리소스 중에서 랜덤하게 선택한 리소스를 이용하여 연속하는 타임 슬롯으로 송신된 상기 복수의 송신 신호를 수신하는 수신 방법.
  2. 통신 상대에게 복제 수를 특정하는 제어 정보를 송신하고,
    상기 통신 상대로부터 송신된, 최초의 액세스를 위한 송신 신호와 상기 송신 신호의 복제로 이루어지는 복수의 상기 송신 신호로서, 복수의 리소스 중에서 랜덤하게 선택한 리소스를 이용하여 연속하는 타임 슬롯으로 송신된, 상기 제어 정보로부터 특정되는 복제 수만큼의 상기 송신 신호를 수신하는 수신 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 리소스는 타이밍, 송신 주파수, 또는 확산 코드인 수신 방법.
  4. 이동국 장치에 복제 수를 특정하는 제어 정보를 송신하는 송신부와,
    상기 이동국 장치로부터 송신된, 최초의 액세스를 위한 송신 신호와 상기 송신 신호의 복제로 이루어지는 복수의 상기 송신 신호로서, 복수의 리소스 중에서 랜덤하게 선택한 리소스를 이용하여 연속하는 타임 슬롯으로 송신된, 상기 제어 정보로부터 특정되는 복제 수만큼의 상기 송신 신호를 수신하는 수신부를 갖는 기지국 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 리소스는 타이밍, 송신 주파수, 또는 확산 코드인 기지국 장치.








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