KR20110083547A - 무선통신시스템에서 랜덤접근채널 액세스 장치 및 방법 - Google Patents

무선통신시스템에서 랜덤접근채널 액세스 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 무선통신시스템에서 저 출력을 사용하는 단말을 위한 랜덤접근채널의 액세스 장치 및 방법에 관한 것이다.
이를 위한 랜덤접근채널의 액세스 장치 및 방법은 기지국이 시스템 정보를 통해 사용 자원 식별 정보를 전송하고, 저 출력 단말장치가 상기 시스템 정보를 구성하는 사용 자원 식별 정보에 의해 자원 할당 정보를 획득한다. 그리고 상기 저 출력 단말장치가 상기 획득한 자원 할당 정보를 사용하여 랜덤 액세스 프리앰블을 상기 기지국으로 전송하며, 상기 기지국이 상기 랜덤 액세스 프리앰블에 대응하여 랜덤 액세스 응답 메시지를 상기 저 출력 단말장치로 전송한다.

Description

무선통신시스템에서 랜덤접근채널 액세스 장치 및 방법{METHOD AND APPARATUS FOR ACCESSING RANDOM ACCESS CHANNEL IN AN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}
본 발명은 무선통신시스템에서 랜덤접근채널 액세스 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 저 출력을 사용하는 단말을 위한 랜덤접근채널의 액세스 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 무선 통신 기술은 사용자의 이동성을 고려하여 무선 통신 서비스를 제공하는 목적으로 개발되었다. 상기 무선통신 기술은 음성 서비스뿐만 아니라 고속 데이터 서비스의 지원이 가능한 수준으로 발전하였다.
그 일환으로 차세대 무선 통신 시스템 중 하나인 LTE (Long Term Evolution)에 대한 규격 작업이 3GPP (3rd Generation Partnership Project)에 의해 진행 중이다. 상기 LTE는 최대 100Mbps 정도의 전송 속도를 가지는 고속 패킷 서비스를 구현한 기술이다.
특히 무선 통신 시스템은 LTE 기술을 기반으로 하는 새로운 서비스의 제공을 위한 논의가 본격화되고 있다. 그 대표적인 기술 중 하나로 ‘기기간 통신 (Machine To Machine: M2M, Machine Type Communication: MTC, 이하 ‘M2M/MTC’라고 칭함) 기술’을 들 수 있다. 상기 M2M/MTC 기술은 무선 통신 망을 이용하여 전자 기기와 전자 기기 간의 통신 또는 전자 기기와 서버간의 통신을 의미한다.
상기 M2M/MTC 기술이 도입된 초반에는 원격 조정이나 텔레매틱스 서비스 정도에 사용할 수 있는 개념으로 인식되었다. 즉 상기 M2M/MTC 기술로 인해 파생이 예상되는 시장 자체가 매우 한정적이었다. 하지만 지난 몇 년간 M2M/MTC 기술은 고속 성장을 거듭하여 세계적으로 주목 받는 시장으로 성장하였다. 즉 상기 M2M/MTC 기술은 자동차 텔레매틱스, 물류관리, 지능 검침시스템, 원격 자산관리시스템, 판매 관리시스템 (POS) 및 보안관련 분야 등으로 시장성이 확장되고 있다.
상기 M2M/MTC 기술을 지원하는 M2M/MTC 장치는 기존 무선 단말장치(이하 ‘고 출력 단말 장치’라 칭함)에 비해 상대적으로 작은 송신 전력을 사용하는 것이 특징이다. 따라서 상기 M2M/MTC 장치를 ‘저 출력 단말장치’라 칭하기로 한다.
상술한 바와 같이 M2M/MTC 기술에서 저 출력 단말장치를 이용하는 것은 상기 M2M/MTC 기술을 지원하는 통신 모듈의 가격을 낮춤으로써, 상기 M2M/MTC 기술이 폭넓게 사용될 수 있도록 하기 위함이다.
한편 상기 저 출력 단말장치의 경우에는 M2M/MTC 기술의 특성으로 인해 필요에 따라 업 링크를 통한 데이터 전송이 빈번할 것으로 예측된다. 예컨대 3GPP 기술을 지원하는 고 출력 단말장치가 랜덤접근채널 (RACH: Random Access CHannel)을 이용하여 기지국으로 데이터를 전송하는 방안이 M2M/MTC 기술을 지원하는 저 출력 단말장치에서도 마련되어야 할 것이다.
본 발명의 바람직한 실시 예는 무선 통신 시스템에서 저 출력 단말장치에서 랜덤접근채널을 이용하여 제어 신호 또는 데이터를 전송하는 것을 지원하는 장치 및 방법을 제안한다.
또한 본 발명의 바람직한 실시 예는 고 출력 단말장치와 저 출력 단말장치가 공존하는 무선 네트워크에서의 랜덤접근채널에 대한 액세스를 지원하는 장치 및 방법을 제안한다.
또한 본 발명의 바람직한 실시 예는 무선 통신 시스템에서 기지국으로부터 제공되는 시스템 정보를 기반으로 업 링크 메시지를 전송할 시에 번들링을 적용하는 장치 및 방법을 제안한다.
본 발명의 실시 예에 따른 무선통신시스템에서 저 출력 단말장치가 랜덤접근채널을 액세스하는 방법은, 기지국에 의해 방송되는 시스템 정보를 구성하는 사용 자원 식별 정보에 의해 자원 할당 정보를 획득하는 과정과, 상기 획득한 자원 할당 정보를 사용하여 랜덤 액세스 프리앰블을 상기 기지국으로 전송하는 과정을 포함한다.
또한 본 발명의 실시 예에 따른 무선통신시스템에서 랜덤접근채널을 액세스하는 저 출력 단말장치는, 기지국에 의해 방송되는 시스템 정보를 구성하는 사용 자원 식별 정보에 의해 자원 할당 정보를 획득하는 시스템 분석 및 저장부와, 상기 시스템 분석 및 저장부에 의해 획득한 자원 할당 정보를 사용하여 랜덤 액세스 프리앰블을 상기 기지국으로 전송하는 무선 송신부를 포함한다.
또한 본 발명의 실시 예에 따른 무선통신시스템에서 기지국이 저 출력 단말장치에 의한 랜덤접근채널 액세스를 지원하는 방법은, 상기 랜덤접근채널 액세스를 위해 사용할 자원 할당 정보를 지정하는 사용 자원 식별 정보를 포함하는 시스템 정보를 셀 내에서 방송하는 과정과, 상기 사용 자원 식별 정보에 의해 지정된 자원 할당 정보를 사용하여 상기 저 출력 단말장치로부터 전송된 랜덤 액세스 프리앰블을 수신하는 과정을 포함한다.
또한 본 발명의 실시 예에 따른 무선통신시스템에서 저 출력 단말장치에 의한 랜덤접근채널 액세스를 지원하는 기지국은, 상기 랜덤접근채널 액세스를 위해 사용할 자원 할당 정보를 지정하는 사용 자원 식별 정보를 포함하는 시스템 정보를 생성하는 시스템 정보 생성부와, 상기 시스템 정보 생성부에 의해 생성된 시스템 정보를 셀 내에서 방송하고, 상기 사용 자원 식별 정보에 의해 지정된 자원 할당 정보를 사용하여 상기 저 출력 단말장치로부터 전송된 랜덤 액세스 프리앰블을 수신하는 무선 송수신부를 포함한다.
본 발명의 바람직한 실시 예는 고 출력 단말장치와 저 출력 단말장치가 공존하는 무선 네트워크에서 랜덤접근채널에 대한 효율적인 액세스가 이루어질 수 있도록 한다. 한편 그 외의 다양한 효과는 후술될 본 발명의 실시 예에 따른 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시될 것이다.
도 1은 본 발명의 실시 예를 적용하기 위한 LTE 기술을 지원하는 무선통신시스템의 무선 액세스 네트워크 구조를 보이고 있는 도면;
도 2는 일반적인 무선통신시스템에서 RACH 액세스 시도를 위해 사용하는 RACH 프리앰블의 포맷을 보이고 있는 도면;
도 3은 일반적인 무선통신시스템에서 RACH를 액세스하는 절차로써, 3GPP 규격 TS36.321에 정의되어 있는 RACH 액세스 절차를 보이고 있는 도면;
도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따라 RACH 액세스를 위해 저 출력 단말장치와 기지국 (eNB) 간에 수행되는 절차를 보이고 있는 도면;
도 5는 본 발명의 바람직한 실시 예를 보다 효율적으로 지원하기 위한 무선 네트워크에서 수행하는 시그널링의 일 예를 보이고 있는 도면;
도 6은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따라 MTC 서버/HLR에서의 제어 흐름을 보이고 있는 도면;
도 7은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따라 MME/O＆M 서버에서의 제어 흐름을 보이고 있는 도면;
도 8은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따라 eNB에서 시스템 정보를 방송하기 위한 제어 흐름을 보이고 있는 도면;
도 9는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따라 eNB에서 RACH 액세스를 위한 제어 흐름을 보이고 있는 도면;
도 10은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따라 저 출력 단말장치가 RACH 액세스를 위해 수행하는 제어 흐름을 보이고 있는 도면;
도 11은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 eNB의 구성을 보이고 있는 도면;
도 12는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 저 출력 단말장치의 구성을 보이고 있는 도면.
이하 본 발명이 바람직한 실시 예를 첨부한 도면의 참조와 함께 상세히 설명한다. 또한 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 실시 예를 적용하기 위한 LTE 기술을 지원하는 무선통신시스템의 무선 액세스 네트워크 구조를 보이고 있다.
도 1을 참조하면, 무선 액세스 네트워크는 차세대 기지국 (eNB: Evolved Node B)(105, 110, 115, 120)과 이동 관리 엔티티 (MME: Mobility Management Entity)(125) 및 서빙 게이트웨이 (S-GW: Serving - Gateway)(130)로 구성된다.
사용자 단말(UE: User Equipment)(135)은 eNB(105) 및 S-GW(130)를 통해 외부 네트워크에 접속한다. 상기 eNB(105 ~ 120)는 UMTS 시스템에서의 노드 B (Node B)에 대응된다. 상기 eNB(105)는 상기 UE(135)와 무선 채널로 연결되며, UMTS 시스템에서의 노드 B 보다 복잡한 역할을 수행한다.
LTE에서는 인터넷 프로토콜 (IP: Internet Protocol)을 통한 VoIP (Voice over IP)와 같은 실시간 서비스를 비롯한 공용 채널 (shared channel)을 통해 서비스를 지원한다. 따라서 UE들의 상황 정보를 취합해서 스케줄링을 하는 장치가 필요한데, 이를 상기 eNB(105 ~ 120)가 담당한다. 그리고 하나의 eNB는 통상 다수의 셀들을 제어한다.
LTE는 최대 20 MHz 대역폭에서 직교 주파수 분할 다중 방식 (OFDM: Orthogonal Frequency Division Multiplexing)을 무선 접속 기술로 사용한다. 또한 UE의 채널 상태에 맞춰 변조 방식 (modulation scheme)과 채널 코딩률 (channel coding rate)을 결정하는 적응 변조 코딩 (AMC: Adaptive Modulation ＆ Coding) 방식을 적용한다.
상기 S-GW(130)는 데이터 베어러를 제공하는 장치로써, 상기 MME(125)의 제어에 따라서 데이터 베어러를 생성하거나 제거한다. 상기 MME(125)는 각종 제어 기능을 담당하는 장치로 다수의 eNB들(105, 110, 115, 120)과 연결된다.
도 2는 일반적인 무선통신시스템에서 RACH 액세스 시도를 위해 사용하는 RACH 프리앰블의 포맷을 보이고 있다.
도 2를 참조하면, RACH 프리앰블은 사이클릭 프리픽스 (CP: Cyclic Prefix)(201)와 일련의 코드 시퀀스 (code sequence) (211)로 구성된다. 상기 CP (201)의 길이 (T_CP)나 상기 코드 시퀀스(211)의 길이 (T_SEQ)는 셀 별로 정의된다. 현재 3GPP에서는 규격 TS36.211에서 정한 5가지의 포맷 중에서 하나의 포맷에 의해 RACH 프리앰블의 포맷을 구성한다. 한편 셀 별 구성정보는 시스템 정보로써, 방송을 통해 셀 내에 위치하는 UE들에게 전달될 수 있다.
도 3은 일반적인 무선통신시스템에서 RACH를 액세스하는 절차로써, 3GPP 규격 TS36.321에 정의되어 있는 RACH 액세스 절차를 보이고 있다.
도 3에는 도시되어 있지 않지만 UE는 셀 내에서 방송되는 시스템 정보를 통해 RACH 액세스를 위해 필요한 정보들을 획득한다. 예컨대 상기 시스템 정보를 통해 획득하는 정보는 PRACH 자원정보, 셀 내에서 사용 가능한 RACH 프리앰블 개수 및 범위 정보 및 전력제어를 위한 정보 등을 포함한다. 상기 PRACH 자원정보는 주파수 축에서의 자원정보, 시간 축에서의 주기 정보, RACH 프리앰블 포맷 정보 등이 될 수 있다. 그리고 상기 전력 제어를 위한 정보는 RACH 프리앰블의 전송 전력을 제어하기 위한 정보이다. 구체적인 정보는 3GPP 규격 TS36.331을 참조한다.
UE는 RACH 할당을 요청하기 위해 시스템 정보를 기반으로 임의의 랜덤 액세스 프리앰블을 하나 선택하고, 상기 선택한 임의의 랜덤 액세스 프리앰블 (RACH MSG 1)을 eNB로 전송한다 (310단계). 이때 상기 RACH MSG 1은 셀 내에서 정의되고 있는 RACH 프리앰블 포맷을 따른다. 또한 상기 RACH MSG 1의 전송은 셀 내에서 할당된 PRACH 자원을 이용한다.
eNB는 UE로부터 RACH MSG 1을 수신하고, 상기 수신한 RACH MSG 1에 응답하여 랜덤 액세스 응답 메시지 (RACH MSG 2)를 상기 UE로 전송한다 (312단계). 상기 RACH MSG 2는 수신한 RACH MSG 1을 지시하는 프리앰블 아이디 정보, 업 링크 타이밍을 보정하기 위한 타이밍 보정 (TA: Timing Advance) 정보, 업 링크 메시지 전송을 위한 업 링크 자원할당 정보, 임시 단말 아이디 정보 (Temporary RNTI) 등을 포함한다.
상기 UE는 상기 eNB로부터 수신한 RACH MSG 2에 포함된 할당 자원을 이용하여 업 링크 메시지 (RACH MSG 3)를 상기 eNB로 전송한다 (314단계). 상기 업 링크 메시지는 단말 고유 아이디 정보 (S-TMSI)나 임의 숫자를 포함한다. 상기 업 링크 메시지는 업 링크 제어메시지뿐만 아니라 데이터를 통칭한다.
상기 eNB는 상기 RACH MSG 3에 대한 응답으로 충돌 해결 (contention resolution) 메시지 (RACH MSG 4)를 상기 UE에게 전송한다 (316단계). 상기 RACH MSG 4는 UE로부터 수신한 단말 고유 아이디 정보 (S-TMSI)나 임의 숫자를 포함한다. 이와 같이 RACH MSG 3에 대한 응답으로 RACH MSG 4를 전송하는 것은 혹시 모를 충돌을 방지하기 위함이다.
예컨대 복수의 UE들이 동일한 시점에서 동일한 RACH MSG 1을 전송함으로써 충돌 상황이 발생하더라도, 상기 복수의 UE들은 eNB에 의해 전송되는 RACH NDG 4에 포함된 단말 고유 아이디 정보나 임의 숫자에 의해 RACH 액세스 성공 여부를 확인할 수 있다. 즉 상기 복수의 UE들 각각은 RACH MSG 4에 포함된 단말 고유 아이디 정보나 임의 숫자가 자신이 RACH MSG 3에 포함시켜 전송한 값과 동일한지를 체크한다. 만약 동일하다면 RACH 액세스에 성공한 것으로 간주하며, 상이하다면 RACH 액세스에 실패한 것으로 간주한다. 상기 RACH 액세스에 실패한 UE는 RACH 액세스 절차를 재 수행할 것이다.
상술한 RACH 액세스 절차는 저 출력 단말장치에 그대로 적용할 수 있으나 네트워크 환경 등에 따라 RACH 액세스 절차를 성공적으로 수행할 수 없을 수 있다. 그 이유는 셀 내에서 정의되고 있는 RACH 프리앰블의 포맷은 고 출력 단말장치에 의한 RACH 액세스를 위해 설정되어 있기 때문이다.
예컨대 RACH 프리앰블을 구성하는 코드 시퀀스의 길이는 고 출력 단말장치의 RACH 액세스를 위한 것이므로, 저 출력 단말장치에게는 상기 코드 시퀀스의 길이가 짧을 수 있다. 이는 RACH 프리앰블의 전송 전력 부족으로 인해 eNB가 저 출력 단말장치에 의해 전송된 RACH 프리앰블을 수신하지 못하는 원인이 될 수 있다.
또한 현재 셀 내에서 구성되어 있는 RACH 프리앰블 포맷이 저 출력 단말장치에 적용이 가능하더라도 많은 저 출력 단말장치들에 의한 RACH 액세스 시도들이 고 출력 장치의 RACH 액세스 시도에 영향을 미치는 것은 바람직하지 않을 수 있다.
일 예로 많은 저 출력 단말장치들에 의한 RACH 액세스 시도로 인해 고 출력 단말장치의 RACH 액세스 시도에 혼잡을 유발시켜, 상기 고 출력 단말장치에서의 RACH 액세스에 큰 지연을 초래할 수 있다.
한편 랜덤 액세스 프리앰블의 전송뿐만 아니라 업 링크 메시지의 전송도 저 출력 단말장치들에게는 불가능할 수 있다. 즉 고 출력 단말장치를 위해 구성된 PRACH 자원과 RACH 액세스 절차를 저 출력 단말장치에 대해 동일하게 적용할 경우, 상기 저 출력 단말장치는 RACH 액세스를 성공하기가 어렵다. 또한 고 출력 단말장치의 RACH 액세스에 부정적인 영향을 줄 수 있다.
후술될 본 발명의 바람직한 실시 예에서는 저 출력 단말장치에서 RACH를 이용하여 업 링크 메시지의 전송을 지원하기 위한 방안을 마련하고자 한다. 이를 위해서는 저 출력 단말장치가 RACH를 할당 받기 위한 액세스 절차가 우선적으로 정의되어야 할 것이다.
본 발명의 바람직한 실시 예에서는 저 출력 단말장치가 RACH를 액세스하기 위한 방안으로 네 가지의 시나리오를 고려한다.
첫 번째 시나리오는 저 출력 단말장치를 위해 할당되는 PRACH 자원 할당 정보 (이하 ‘확장 PRACH 자원 할당 정보’라 칭함)를 이용하여 저 출력 단말장치가 RACH 액세스를 수행하며, 상기 RACH 액세스 수행 시에 전송 타임 구간 (TTI: Transmission Time Internal) 번들링 (bundling)을 적용하는 것이다.
두 번째 시나리오는 확장 PRACH 자원 할당 정보를 이용하여 저 출력 단말장치가 RACH 액세스를 수행하며, 상기 RACH 액세스 수행 시에 TTI 번들링을 적용하지 않는 것이다.
세 번째 시나리오는 고 출력 단말장치를 위해 할당되는 PRACH 자원 할당 정보 (이하 ‘기본 PRACH 자원 할당 정보’라 칭함)를 이용하여 저 출력 단말장치가 RACH 액세스를 수행하며, 상기 RACH 액세스 수행 시에 TTI 번들링을 적용하는 것이다.
네 번째 시나리오는 기본 PRACH 자원 할당 정보를 이용하여 저 출력 단말장치가 RACH 액세스를 수행하며, 상기 RACH 액세스 수행 시에 TTI 번들링을 적용하지 않는 것이다.
이때 상기 기본 PRACH 자원 할당 정보는 기본 포맷을 가지는 시스템 정보 (이하 ‘기본 시스템 정보’라 칭함)로써, 셀 내에서 방송된다. 상기 확장 PRACH 자원 할당 정보는 확장 포맷을 가지는 시스템 정보 (이하 ‘확장 시스템 정보’라 칭함)로써, 셀 내에서 방송된다.
상기 기본 PRACH 자원 할당 정보와 상기 확장 PRACH 자원 할당 정보는 RACH 프리앰블 구성 정보와 상기 RACH 프리앰블을 전송하기 위한 주파수 및 시간 축에서의 자원 정보 등을 공통적으로 포함한다. 여기서 상기 RACH 프리앰블 구성 정보는 TTI 번들링을 적용하기 위한 번들링 수행 정보를 포함한다. 예컨대 상기 번들링 수행 정보는 번들링 적용 식별자와 번들링 적용 서브 프레임 개수에 의해 구성된다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따라 RACH 액세스를 위해 저 출력 단말장치와 기지국 (eNB) 간에 수행되는 절차를 보이고 있다.
도 4를 참조하면, eNB는 410단계에서 저 출력 단말장치에 대해 할당한 PRACH 자원을 결정하고, 상기 결정된 PRACH 자원을 고려하여 시스템 정보를 구성한다. 예컨대 상기 시스템 정보는 사용 자원 식별 정보, 기본 PRACH 자원 할당 정보, 확장 PRACH 자원 할당 정보, RACH 액세스 관련 정보 등을 포함한다.
하지만 상기 시스템 정보로써 고 출력 단말장치를 위한 시스템 정보 (이하 ‘기본 시스템 정보’라 칭함)와 저 출력 단말장치를 위한 시스템 정보 (이하 ‘확장 시스템 정보’라 칭함)가 별도로 구성될 수도 있다. 이 경우 상기 기본 시스템 정보는 사용 자원 식별 정보, 기본 PRACH 자원 할당 정보, RACH 액세스 관련 정보 등을 포함하고, 상기 확장 시스템 정보는 확장 PRACH 자원 할당 정보, RACH 액세스 관련 정보 등을 포함할 것이다. 상기 기본 시스템 정보를 구성하는 RACH 액세스 관련 정보와 상기 확장 시스템 정보를 구성하는 RACH 액세스 관련 정보는 서로 상이할 수 있다.
상기 시스템 정보에 대해 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
사용 자원 식별 정보는 저 출력 단말장치들이 RACH 액세스를 위해 어떠한 PRACH 자원을 사용할지를 결정하는 정보이다. 즉 상기 사용 자원 식별 정보는 상기 저 출력 단말장치들이 RACH 액세스를 위해 기존 PRACH 자원을 사용할지 별도 PRACH 자원을 사용할지를 결정할 수 있도록 한다. 상기 기존 PRACH 자원을 사용한다는 것은 기본 PRACH 자원 할당 정보를 사용하는 것을 의미하며, 상기 별도 PRACH 자원을 사용한다는 것은 확장 PRACH 자원 할당 정보를 사용하는 것을 의미한다.
예컨대 셀의 크기에 의해 저 출력 단말장치들이 RACH 액세스를 위해 어떠한 PRACH 자원을 사용할 지를 결정할 수 있다. 즉 셀의 크기가 작은 경우에는 저 출력 단말장치들이 RACH 액세스를 위해 기본 PRACH 자원 할당 정보를 사용할 것을 결정한다. 그 이유로 크기가 작은 셀 내에서는 저 출력 단말장치도 기본 RACH 프리앰블 포맷을 이용하여 RACH 프리앰블을 충분히 전송할 수 있기 때문이다. 상기 기본 RACH 프리앰블 포맷은 고 출력 단말장치를 위해 설계된 RACH 프리앰블 포맷을 의미한다.
따라서 eNB는 저 출력 단말장치들이 RACH 액세스를 위해 어떠한 PRACH 자원을 사용할지에 따라 확장 PRACH 자원을 할당하거나 하지 않을 수 있다.
만약 저 출력 단말장치들이 RACH 액세스를 위해 별도의 PRACH 자원을 사용하는 것으로 결정하였다면, 상기 eNB는 저 출력 단말장치들이 RACH 액세스를 위해 사용할 별도의 PRACH 자원을 할당한다. 상기 저 출력 단말장치들을 위한 PRACH 자원은 고 출력 단말장치를 위한 PRACH 자원 또는 상기 고 출력 단말장치를 위한 PRACH 자원이 아닌 별도의 PRACH 자원이 될 수 있다.
그렇지 않고 저 출력 단말장치들이 RACH 액세스를 위해 기존 PRACH 자원을 사용하는 것으로 결정하였다면, 상기 저 출력 단말장치와 상기 고 출력 단말장치는 기존 PRACH 자원을 공유한다. 상기 기존 PRACH 자원은 고 출력 단말장치의 RACH 액세스를 위해 할당된 PRACH 자원을 의미한다.
예컨대 저 출력 단말장치에게 RACH 액세스를 위해 어떠한 PRACH 자원을 사용할지를 인지시키는 방식은 크게 명시적 (explicit) 방식과 암시적 (implicit) 방식으로 구분할 수 있다.
상기 명시적 방식은 RACH 액세스를 위해 어떠한 자원을 사용할지를 저 출력 단말장치에게 직접적으로 알려주는 방식이다. 그 대표적인 예가 상술한 사용 자원 식별 정보를 시스템 정보에 포함시키는 것이 될 수 있다.
상기 암시적 방식은 확장 PRACH 자원 할당 정보의 제공 여부에 의해 저 출력 단말장치가 RACH 액세스를 위해 어떠한 자원을 사용할지를 결정하도록 하는 방식이다. 이때 기본 시스템 정보에 의해 확장 PRACH 자원 할당 정보가 제공되는 경우와 확장 시스템 정보에 의해 확장 PRACH 자원 할당 정보가 제공되는 경우를 모두 포함한다.
먼저 명시적 방식을 사용하는 경우의 일 예로는 사용 자원 식별 정보로 1비트의 사용 자원 식별 비트를 이용하여 ‘참’ 또는 ‘거짓’을 식별하도록 하는 것이다. 이 경우 저 출력 단말장치는 사용 자원 식별 정보가 ‘참’에 해당하는 값을 가지면, RACH 액세스를 위해 기본 RACH 자원 할당 정보를 사용할 것이다. 하지만 상기 사용 자원 식별 정보가 ‘거짓’에 해당하는 값을 가지면, RACH 액세스를 위해 확장 RACH 자원 할당 정보를 사용할 것이다. 물론 사용 자원 식별 정보의 값에 의해 RACH 액세스를 위해 사용할 RACH 자원 할당 정보를 결정할 시에 상기한 예와 반대의 적용도 가능하다.
다른 예로써 사용 자원 식별 정보로 전력 오프 셋 값을 이용할 수 있다. 상기 전력 오프 셋 값은 저 출력 단말장치가 기본 PRACH 자원 할당 정보를 사용하여 전송한 RACH 프리앰블이 eNB에 의해 성공적으로 수신될 수 있는 정도를 고려하여 결정하는 것이 바람직하다. 예컨대 상기 전력 오프 셋 값은 저 출력 단말장치의 최대 출력 전력 (Pmax)과 저 출력 단말장치가 기본 PRACH 자원 할당 정보를 사용하여 RACH 프리앰블을 전송할 때의 요구 전력을 기반으로 결정할 수 있다.
또 다른 예로써 사용 자원 식별 정보로 특정 임계 값을 이용할 수 있다. 이 경우 저 출력 단말장치는 최대 출력 전력 (Pmax)을 상기 특정 임계 값과 비교하고, 상기 비교 결과에 따라 RACH 액세스를 위한 PRACH 자원 할당 정보를 선택할 수 있다.
기본 PRACH 자원 할당 정보는 고 출력 단말장치가 RACH 액세스를 위해 사용할 PRACH 자원을 할당하는 정보이다. 하지만 상기 기본 PRACH 자원 할당 정보에 의해 할당된 PRACH 자원은 필요에 따라 저 출력 단말장치가 RACH 액세스를 위해 사용될 수도 있다.
예컨대 상기 기본 PRACH 자원 할당 정보는 주파수 축에서의 PRACH 자원 정보, 시간 축에서의 PRACH 자원 정보 및 RACH 프리앰블의 포맷 정보 등을 포함한다. 상기 RACH 프리앰블의 포맷 정보는 RACH 액세스를 위해 사용할 RACH 프리앰블의 포맷을 결정하는 정보이다.
확장 PRACH 자원 할당 정보는 저 출력 단말장치가 RACH 액세스를 위해 사용할 PRACH 자원을 할당하는 정보이다. 예컨대 상기 확장 PRACH 자원 할당 정보는 주파수 축에서의 PRACH 자원 정보, 시간 축에서의 PRACH 자원 정보 및 RACH 프리앰블의 포맷 정보 등을 포함한다. 상기 RACH 프리앰블의 포맷 정보는 저 출력 단말장치가 RACH 액세스를 위해 사용할 RACH 프리앰블의 포맷을 결정하는 정보이다.
상기 확장 PRACH 자원 할당 정보를 구성하는 PRACH 자원은 기본 PRACH 자원 할당 정보를 구성하는 PRACH 자원에 비해 시간 축에서 상대적으로 큰 주기를 가지고 할당될 것이다. 그리고 상기 확장 PRACH 자원 할당 정보를 구성하는 RACH 프리앰블의 포맷 정보에 의한 RACH 프리앰블의 코드 시퀀스 길이는 상기 기본 PRACH 자원 할당 정보를 구성하는 RACH 프리앰블의 포맷 정보에 의한 RACH 프리앰블의 코드 시퀀스 길이보다 큰 길이를 가진다.
상기 확장 PRACH 자원 할당 정보는 저 출력 단말장치가 RACH 액세스를 위해 별도의 PRACH 자원을 사용하는 경우에 한하여 시스템 정보에 포함시키는 것이 바람직하다.
RACH 액세스 관련 정보는 고 출력 단말장치 또는 저 출력 단말장치가 RACH 액세스 절차를 수행하기 위해 요구되는 정보를 정의한다. 특히 저 출력 단말장치가 RACH 액세스 절차를 수행하기 위해 요구되는 정보를 정의하는 RACH 액세스 관련 정보는 번들링 수행 정보를 포함한다.
상기 번들링 수행 정보는 번들링 적용 식별자와 번들링 적용 서브 프레임 개수로 구성된다. 상기 번들링 적용 식별자는 저 출력 단말장치가 업 링크 메시지를 전송할 시에 TTI 번들링 기술의 사용 여부를 나타낸다. 상기 번들링 적용 서브 프레임 개수는 상기 저 출력 단말장치가 업 링크 메시지를 전송할 시 TTI 번들링을 수행을 위해 사용할 서브 프레임들의 개수를 나타낸다. 상기 TTI 번들링을 수행을 위해 사용할 서브 프레임들은 상기 번들링 적용 서브 프레임 개수만큼의 연속된 서브 프레임들이다.
상술한 바와 같이 TTI 번들링 기술을 사용하여 연속된 복수 개의 서브 프레임들에 걸쳐서 업 링크 메시지를 전송함으로써, 각 서브 프레임을 전송하기 위해 필요한 전력을 줄일 수 있다. 따라서 저 출력 단말장치가 가지는 특성인 저 출력 전송 전력의 한계를 극복할 수 있다.
한편 상기 번들링 수행 정보는 상기 기본 PRACH 자원 할당 정보 또는 상기 확장 PRACH 자원 할당 정보가 아닌 RACH 액세스 절차 상에서 eNB로부터 저 출력 단말장치로 전송되는 RACH MSG 2를 통해 제공될 수도 있다.
추가로 상기 eNB는 저 출력 단말장치를 위한 시스템 정보의 생성 또는 변경이 발생하더라도 value tag를 증가시키지 않는다. 참고로 상기 value tag는 고 출력 단말장치를 위한 시스템 정보의 변경 여부를 알리기 위한 정보이다. 따라서 상기 고 출력 단말장치는 상기 value tag에 의해 시스템 정보의 변경 여부를 판단한다.
다른 방안으로 저 출력 단말장치를 위한 시스템 정보의 생성 또는 변경을 알리는 시그널링을 수행하지 않는다. 이는 상기 저 출력 단말장치를 위한 별도의 시스템 정보의 생성 또는 변경이 발생하더라도 고 출력 단말장치에게는 영향을 주지 않기 위함이다.
또 다른 방안으로 저 출력 단말장치를 위한 시스템 정보의 생성 또는 변경이 발생할 시에 저 출력 단말장치를 위한 시스템 정보의 생성 또는 변경임을 알리는 식별 정보를 포함한 메시지를 전송하는 것이다. 일 예로 셀 내에서 방송되는 시스템 정보의 변경을 알리는 메시지에 상기 식별 정보를 추가할 수 있다. 상기 셀 내에서 방송되는 시스템 정보의 변경을 알리는 메시지는 페이징 메시지가 될 수 있다.
상술한 방안으로 인해 저 출력 단말장치를 위한 시스템 정보의 생성 또는 변경이 발생할 경우, 상기 저 출력 단말장치만이 시스템 정보를 재 획득하도록 한다. 만약 상술한 방안을 마련하지 않는다면, 상기 저 출력 단말장치를 위한 시스템 정보의 생성 또는 변경이 발생 시에 아무 관련이 없는 고 출력 단말장치가 시스템 정보를 재 획득하기 위한 전력을 낭비하게 될 것이다.
앞에서 살펴본 바에 의해 시스템 정보가 구성되면, 상기 eNB는 412단계에서 상기 구성된 시스템 정보를 셀 내에 존재하는 단말장치들이 수신할 수 있도록 방송한다. 상기 셀 내에 존재하는 단말장치들은 고 출력 단말장치뿐만 아니라 저 출력 단말장치를 포함한다.
이때 방송되는 시스템 정보는 저 출력 단말장치를 위한 PRACH 자원정보와 RACH 액세스 절차에 필요한 정보를 포함한다.
상기 저 출력 단말장치는 상기 eNB로부터 시스템 정보를 수신한 후 414단계에서 시스템 정보의 재 획득이 필요한지를 감시한다. 예컨대 상기 저 출력 단말장치는 전송할 업 링크 메시지의 발생으로 인해 RACH 액세스가 유발 (Triggered)되면, 시스템 정보의 재 획득이 필요하다고 판단한다. 상기 전송할 업 링크 메시지가 발생하였다는 것은 상위 계층의 요청에 의해 동작 모드가 아이들 모드에서 액티브 모드로 천이한 경우로 간주될 수 있다.
상기 저 출력 단말장치는 시스템 정보의 재 획득이 필요하다고 판단하면, 현재 셀에서 이미 획득한 시스템 정보가 유효하지 않다고 간주하여 상기 eNB로부터 전송되는 시스템 정보를 재 획득한다. 이때 재 획득하는 시스템 정보 또한 상기 410단계 및 412단계에 의해 eNB로부터 전송된다.
일반적으로 3GPP TS36.331 규격에 의하면 고 출력 단말장치는 셀 내에서 방송되는 시스템 정보의 변경을 계속적으로 체크하고, 시스템 정보가 변경될 때마다 시스템 정보를 재 획득한다.
하지만 저 출력 단말장치는 데이터 송수신이 빈번하게 발생하지 않고 데이터 송/수신에 대한 지연이 허용될 것으로 예측된다. 따라서 셀 내에서의 시스템 정보의 변경을 계속적으로 체크하거나 시스템 정보가 변경될 때마다 변경된 시스템 정보를 재 획득하는 것은 바람직하지 않다. 그러므로 RACH 액세스가 유발될 시에만 셀 내에서 방송하는 시스템 정보를 재 획득하는 것이 바람직하다.
상기 저 출력 단말장치는 416단계에서 재 획득한 시스템 정보를 기반으로 RACH 액세스를 위해 사용할 PRACH 자원 할당 정보를 결정한다. 상기 PRACH 자원 할당 정보의 결정은 고 출력 단말장치를 위한 기본 PRACH 자원 할당 정보를 사용하여 RACH 액세스를 수행할 것인지 저 출력 단말장치를 위한 확장 PRACH 자원 할당 정보를 사용하여 RACH 액세스를 수행할 것인지를 선택하는 것이다.
예컨대 상기 사용할 PRACH 자원 할당 정보를 결정은 명시적 방식 또는 암시적 방식에 의해 결정할 수 있다.
먼저 암시적 방식에 의해 사용할 PRACH 자원 할당 정보를 결정할 경우, 상기 저 출력 단말장치는 재 획득한 시스템 정보가 확장 PRACH 자원 할당 정보를 포함하고 있는지를 확인한다. 그리고 상기 재 획득한 시스템 정보가 확장 PRACH 자원 할당 정보를 포함하고 있는 경우에는 상기 확장 PRACH 자원 할당 정보를 상기 사용할 PRACH 자원 할당 정보로 결정한다. 하지만 상기 재 획득한 시스템 정보가 확장 PRACH 자원 할당 정보를 포함하고 있지 않는 경우에는 기본 PRACH 자원 할당 정보를 상기 사용할 PRACH 자원 할당 정보로 결정한다.
다음으로 명시적 방식에 의해 사용할 PRACH 자원 할당 정보를 결정할 경우, 상기 저 출력 단말장치는 재 획득한 시스템 정보를 구성하는 사용 자원 식별 정보에 의해 사용할 PRACH 자원 할당 정보를 결정한다. 예컨대 상기 사용 자원 식별 정보는 사용 자원 식별 비트, 전력 오프 셋, 특정 임계 값 중 하나가 될 수 있다.
첫 번째로 사용 자원 식별 정보로 사용 자원 식별 비트를 사용하는 경우에 대해 설명한다.
저 출력 단말장치는 사용 자원 식별 비트의 값을 확인하고, 상기 확인한 값이 ‘참 (일 예로 1)’이면 기본 PRACH 자원 할당 정보를 상기 사용할 PRACH 자원 할당 정보로 결정한다. 하지만 상기 확인한 값이 ‘거짓 (일 예로 0)’이면 확장 PRACH 자원 할당 정보를 상기 사용할 PRACH 자원 할당 정보로 결정한다. 하지만 상술한 예와 달리 상기 확인한 값에 대응하여 사용할 PRACH 자원 할당 정보를 반대로 선택하는 것도 가능함을 물론이다.
두 번째로 상기 사용 자원 식별 정보로 전력 오프 셋을 사용하는 경우에 대해 설명한다.
저 출력 단말장치는 자신의 최대 출력 전력 (Pmax)과 기본 PRACH 자원 할당 정보에 따라 RACH 프리앰블을 전송할 때의 요구 전력 간의 차이에 의해 오차 전력을 계산한다. 그리고 상기 계산된 오차 전력과 시스템 정보를 구성하는 전력 오프셋을 비교하고, 상기 비교 결과에 의해 사용할 PRACH 자원 할당 정보를 결정한다.
예컨대 상기 계산된 오차 전력이 상기 획득한 전력 오프 셋보다 크거나 같으면, 기본 PRACH 자원 할당 정보를 사용할 PRACH 자원 할당 정보로 결정한다. 이와 같이 결정할 수 있는 것은 저 출력 단말장치라도 셀의 중심부에 위치하거나 셀의 크기가 크지 않는 경우에는 기본 PRACH 자원 할당 정보를 이용하더라도 RACH 프리앰블을 성공적으로 전송할 수 있기 때문이다. 즉 기본 PRACH 자원 할당 정보에 의해 할당된 PRACH 자원을 사용하여 RACH 프리앰블을 성공적으로 전송하는데, 상기 저 출력 단말장치의 송신 전력이 부족하지 않는 경우에는 상기 기본 PRACH 자원 할당 정보를 선택한다.
상기 기본 PRACH 자원 할당 정보를 사용하여 RACH 프리앰블을 전송하기 위한 전력은 ‘PREAMBLE_RECEIVED_TARGET_POWER + PATH_LOSS’로 결정할 수 있다. 여기서 상기 PREAMBLE_RECEIVED_TARGET_POWER는 eNB가 목적으로 하는 RACH 프리앰블의 수신 전력을 나타낸다.
일 예로 상기 PREAMBLE_RECEIVED_TARGET_POWER는 ‘PREAMBLE_INITIAL_RECEIVED_TARGET_POWER + DELTA_PREAMBLE + (PREAMBLE_TRANSMISSION_COUNTER - 1) * POWER_RAMPING_STEP’에 의해 계산될 수 있다. 상기 PREAMBLE_INITIAL_RECEIVED_TARGET_POWER와 상기 POWER_RAMPING_STEP은 eNB에 의해 설정되어 시스템 정보로 방송될 수 있다. 상기 PREAMBLE_INITIAL_RECEIVED_TARGET_POWER는 RACH 프리앰블의 초기 목적 수신 전력을 나타내고, 상기 POWER_RAMPING_STEP은 RACH 프리앰블의 재 전송 시에 증가시킬 전력을 나타낸다.
상기 DELTA_PREAMBLE의 값은 사용하는 RACH 프리앰블의 포맷에 따라 고정되는 값이다. 상기 PREAMBLE_TRANSMISSION_COUNTER는 RACH 프리앰블의 전송 및 재 전송 회수를 나타내는 카운터로써, 전송 또는 재 전송 시마다 1씩 증가한다.
하지만 상기 계산된 오차 전력이 상기 획득한 전력 오프 셋보다 작으면, 확장 PRACH 자원 할당 정보를 상기 사용할 PRACH 자원 할당 정보로 결정한다.
한편 비교 결과에 따라 사용할 PRACH 자원 할당 정보를 결정하는 것이 상술한 바에만 한정되는 것이 아니라 다양하게 응용될 수 있음은 물론이다. 일 예로 계산된 오차 전력이 획득한 전력 오프 셋과 동일한 경우에 확장 PRACH 자원 할당 정보를 사용할 PRACH 자원 할당 정보로 결정할 수 있다. 뿐만 아니라 비교 결과에 따라 상술한 바와 반대로 사용할 PRACH 자원 할당 정보를 결정할 수도 있다.
세 번째로 상기 사용 자원 식별 정보로 특정 임계 값을 사용하는 경우에 대해 설명한다. 이때 상기 특정 임계 값은 규격에 의해 결정된 고정 값 (일 예로 ‘0’)이 사용될 수도 있다.
저 출력 단말장치는 최대 출력 전력 (Pmax)을 특정 임계 값과 비교하고, 상기 비교 결과에 따라 RACH 액세스를 위해 사용할 PRACH 자원 할당 정보를 선택할 수 있다.
예컨대 최대 출력 전력 (Pmax)이 특정 임계 값보다 크거나 같으면, 기본 PRACH 자원 할당 정보를 사용할 PRACH 자원 할당 정보로 결정한다. 하지만 상기 비교 결과에 의해 최대 출력 전력 (Pmax)이 특정 임계 값보다 크거나 같으면, 기본 PRACH 자원 할당 정보를 사용할 PRACH 자원 할당 정보로 결정한다. 하지만 최대 출력 전력 (Pmax)이 특정 임계 값보다 작으면, 확장 PRACH 자원 할당 정보를 상기 사용할 PRACH 자원 할당 정보로 결정한다.
한편 비교 결과에 따라 사용할 PRACH 자원 할당 정보를 결정하는 것이 상술한 바에만 한정되는 것이 아니라 다양하게 응용될 수 있음은 물론이다. 일 예로 최대 출력 전력 (Pmax)과 특정 임계 값이 동일한 경우에 확장 PRACH 자원 할당 정보를 사용할 PRACH 자원 할당 정보로 결정할 수 있다. 뿐만 아니라 비교 결과에 따라 상술한 바와 반대로 사용할 PRACH 자원 할당 정보를 결정할 수도 있다.
또한 특정 임계 값을 시스템 정보로 제공받는 것이 아니라 규격에 의해 결정된 고정 값 (일 예로 ‘0’)을 저 출력 단말장치가 사전에 알고 있을 수도 있다. 이러한 경우에는 eNB에 의해 방송되는 시스템 정보가 어떠한 사용 자원 식별 정보도 포함할 필요가 없다.
상술한 세 번째 방안은 두 번째 방안에 비해 사용할 PRACH 자원 할당 정보를 결정하기 위해 요구되는 eNB와 저 출력 단말장치의 동작이 간소화될 수 있다.
앞에서 살펴본 세 가지 방안 중 어느 하나의 방안에 의해 사용할 PRACH 자원 할당 정보를 결정하는 동작은 RACH 프리앰블을 첫 번째 전송할 때에만 적용할 수 있다. 이 경우 저 출력 단말장치는 RACH 프리앰블을 재 전송할 경우, 상기 RACH 프리앰블을 첫 번째 전송할 때에 선택한 PRACH 자원 할당 정보를 동일하게 이용한다.
만약 첫 번째 RACH 프리앰블을 전송할 때에만 사용할 PRACH 자원 할당 정보를 결정한다면, PREAMBLE_RECEIVED_TARGET_POWER는 ‘PREAMBLE_INITIAL_RECEIVED_TARGET_POWER + DELTA_PREAMBLE에 의해 계산될 수 있다.
그렇지 않고 RACH 프리앰블을 전송할 때 마다 앞에서 살펴본 세 가지 방안 중 어느 하나의 방안에 의해 사용할 PRACH 자원 할당 정보를 결정하는 동작을 수행할 수도 있다. 하지만 사용할 PRACH 자원 할당 정보를 결정하기 위한 방안은 앞에서 살펴본 세 가지 방안 중 어느 하나의 방안으로 고정하여 사용하는 것이 바람직하다.
상기 저 출력 단말장치는 RACH 액세스를 위한 PRACH 자원 할당 정보를 결정하면, 418단계에서 상기 결정된 PRACH 자원 할당 정보를 기반으로 RACH 프리앰블을 선택한다. 그리고 상기 선택한 RACH 프리앰블에 의해 구성된 랜덤 액세스 프리앰블을 전송한다. 이때 상기 저 출력 단말장치는 랜덤 액세스 프리앰블의 전송을 위한 PRACH 프리앰블의 포맷과 전송 전력 등을 상기 결정된 PRACH 자원 할당 정보를 기반으로 결정한다.
예컨대 사용할 PRACH 자원 할당 정보로 기본 PRACH 자원 할당 정보가 선택되었다면, 상기 저 출력 단말장치는 기본 PRACH 자원 할당 정보에 따라 랜덤 액세스 프리앰블을 전송한다. 상기 기본 PRACH 자원 할당 정보는 고 출력 단말장치의 RACH 액세스를 위한 주파수 축에서의 PRACH 자원정보, 시간 축에서의 PRACH 자원의 주기정보, 사용할 RACH 프리앰블 포맷에 관한 정보 등을 포함한다.
하지만 사용할 PRACH 자원 할당 정보로 확장 PRACH 자원 할당 정보가 선택되었다면, 상기 저 출력 단말장치는 확장 PRACH 자원 할당 정보에 따라 랜덤 액세스 프리앰블을 전송한다. 상기 확장 PRACH 자원 할당 정보는 저 출력 단말장치의 RACH 액세스를 위해 별도로 할당된 주파수 축에서의 PRACH 자원정보, 시간 축에서의 PRACH 자원의 주기정보, 사용할 RACH 프리앰블 포맷에 관한 정보 등을 포함한다.
eNB는 저 출력 단말장치로부터 랜덤 액세스 프리앰블을 수신하면, 420단계에서 상기 수신한 랜덤 액세스 프리앰블에 대응한 랜덤 액세스 응답 메시지를 전송한다. 상기 랜덤 액세스 응답 메시지는 업 링크 타이밍 보정 정보 (TA info), 업 링크 메시지 전송을 위한 업 링크 자원 할당 정보 (UL Grant for RACH Message 3) 등을 포함한다.
한편 상기 랜덤 액세스 응답 메시지는 번들링 수행 정보를 추가로 포함할 수 있다. 상기 번들링 수행 정보가 상기 랜덤 액세스 응답 메시지에 추가되는 경우에는 상기 번들링 수행 정보가 시스템 정보를 통해 방송되지 않을 수 있다.
앞서 정의된 바와 같이 상기 번들링 수행 정보는 번들링 적용 식별자와 번들링 적용 서브 프레임 개수로 구성된다. 상기 번들링 적용 식별자는 저 출력 단말장치가 업 링크 메시지를 전송할 시에 TTI 번들링 기술의 사용 여부를 나타낸다. 상기 번들링 적용 서브 프레임 개수는 상기 저 출력 단말장치가 업 링크 메시지를 전송할 시 TTI 번들링 수행을 위해 사용할 서브 프레임들의 개수를 나타낸다. 상기 TTI 번들링을 수행을 위해 사용할 서브 프레임들은 상기 번들링 적용 서브 프레임 개수만큼의 연속된 서브 프레임들이다.
상기 저 출력 단말장치는 상기 랜덤 액세스 응답 메시지를 수신하면, 422단계에서 TTI 번들링 적용 여부를 결정한다. 이를 위해 상기 저 출력 단말장치는 시스템 정보 또는 랜덤 액세스 응답 메시지를 구성하는 번들링 수행 정보를 획득한다. 그리고 상기 획득한 번들링 수행 정보를 구성하는 번들링 적용 식별자에 의해 TTI 번들링의 적용 여부를 판단한다. 즉 상기 저 출력 단말장치는 상기 번들링 적용 식별자에 의해 상기 eNB로부터 TTI 번들링 적용이 지시되었는지를 판단한다.
상기 저 출력 단말장치는 상기 TTI 번들링 적용이 지시되었다면, 424단계에서 업 링크 메시지를 TTI 번들링을 적용하여 전송한다. 즉 상기 업 링크 메시지는 번들링 적용 서브 프레임 개수만큼의 연속하는 서브 프레임들에서 전송된다. 이때 상기 업 링크 메시지는 저 출력 단말장치임을 알리는 식별자와 상기 저 출력 단말장치의 아이디 정보를 포함한다.
이를 위해 상기 업 링크 메시지의 전송을 위한 자원은 번들링 적용 서브 프레임 개수만큼 시간 축에서 확장된다. 상기 번들링 적용 서브 프레임 개수는 상기 번들링 수행 정보로부터 획득할 수 있다. 또한 상기 업 링크 메시지의 전송을 위한 자원은 상기 랜덤 액세스 응답 메시지를 통해 할당될 수 있다.
하지만 상기 TTI 번들링 적용이 지시되지 않았다면, 상기 저 출력 단말장치는 424단계에서 업 링크 메시지를 상기 랜덤 액세스 응답 메시지를 통해 획득한 자원을 기반으로 업 링크 전송 타이밍에서 하나의 서브 프레임만을 이용하여 전송한다. 즉 상기 업 링크 메시지를 전송할 때 TTI 번들링을 적용하지 않는다. 이때 전송되는 업 링크 메시지에도 저 출력 단말장치임을 알리는 식별자와 상기 저 출력 단말장치의 아이디 정보를 포함한다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시 예를 보다 효율적으로 지원하기 위한 무선 네트워크에서 수행하는 시그널링의 일 예를 보이고 있다.
도 5에서는 송/수신이 특정 구간 또는 시간으로 제한되어 있는 저 출력 단말장치를 가정하고 있다. 예컨대 상기 저 출력 단말장치의 송/수신을 제한하는 특정 구간 또는 시간은 오퍼레이터에 의해 설정되거나 변경될 수 있다. 이와 같이 송/수신을 제한하는 것은 음성 및 데이터 통신으로 인한 혼잡 (traffic)이 많지 않은 늦은 밤 또는 새벽의 특정 시간대를 이용하기 위함이다. 즉 저 출력 단말장치의 송/수신이 고 출력 단말장치에 대한 음성 및 데이터 통신 서비스에 영향을 주지 않도록 하기 위함이다. 따라서 본 발명의 바람직한 실시 예는 전력, 수도 등의 사용량을 체크하여 서버에게 알리는 Metering 장치에 적용될 수 있다.
도 5를 참조하면, MTC 서버/HLR에는 저 출력 단말장치의 송/수신이 허용된 구간 또는 시간에 대한 정보가 사전에 설정된다. 상기 MTC 서버/HLR은 510단계에서 사전에 설정된 허용 구간 또는 시간이 도래하는지를 감시한다.
상기 사전에 설정된 허용 가능 구간 또는 시간이 도래하면, MTC 서버/HLR은 512단계에서 스케줄링 정보를 MME/O＆M 서버로 공지한다. 상기 스케줄링 정보는 저 출력 단말장치를 위한 PRACH 자원의 할당을 스케줄링하기 위한 정보이다. 예컨대 상기 스케줄링 정보는 저 출력 단말장치의 송/수신 허용 구간 또는 시간 정보, 지역 별 (일 예로 셀 별 또는 페이징 지역 별) 저 출력 단말장치의 개수 정보, 저 출력 단말장치에 관한 정보 등을 포함한다.
상기 지역 별 저 출력 단말장치의 개수 정보는 지역 별로 상기 허용 구간 또는 시간에서 송/수신이 허용될 수 있는 저 출력 단말장치 또는 상기 허용 구간 또는 시간에서 송/수신이 예상되는 저 출력 단말장치의 개수를 나타낸다. 상기 저 출력 단말장치에 관한 정보는 일 예로써 저 출력 단말장치의 최대 출력 전송 전력 정보 등을 나타낸다.
상기 스케줄링 정보를 수신한 MME/O＆M 서버는 514단계에서 해당 eNB로 상기 수신한 스케줄링 정보를 전달한다. 이때 전달되는 스케줄링 정보는 앞에서 정의된 바와 같다. 예컨대 상기 스케줄링 정보의 전달은 사전에 설정된 저 출력 단말장치의 송/수신 허용 구간 또는 시간이 도래하는 시점에서 이루어진다.
eNB는 516단계에서 시스템 정보를 구성한다. 상기 eNB는 상기 시스템 정보를 구성하기 위해 저 출력 단말장치를 위한 PRACH 자원을 할당한다. 그리고 상기 할당한 PRACH 자원에 상응하는 PRACH 자원 할당 정보를 포함하도록 시스템 정보를 구성한다.
예컨대 상기 시스템 정보는 저 출력 단말장치의 송/수신 허용 구간 또는 시간이 도래하는 시점에서 구성될 수 있다. 이때 상기 저 출력 단말장치의 송/수신 허용 구간 또는 시간은 상기 수신한 스케줄링 정보를 통해 확인할 수 있다. 그리고 상기 저 출력 단말장치의 송/수신 허용 구간 또는 시간이 종료될 시, 상기 저 출력 단말장치를 위해 할당하였던 PRACH 자원을 해제한다.
한편 상기 eNB는 저 출력 단말장치를 위한 PRACH 자원을 할당할 때, 상기 스케줄링 정보를 구성하는 지역 별 저 출력 단말장치의 개수 정보를 이용하여 할당할 PRACH 자원의 수를 결정한다. 그리고 상기 스케줄링 정보를 구성하는 저 출력 단말장치에 관한 정보를 이용하여 저 출력 단말장치를 위한 확장 PRACH 자원 할당 정보가 필요한지를 결정한다.
상기 시스템 정보의 구성이 완료된 후, 518단계에서 수행되는 상기 시스템 정보를 기반한 저 출력 단말장치의 RACH 액세스 절차는 앞에서 도 4를 통해 살펴본 동작과 동일하다.
도 5를 참조하여 살펴본 바와 같이 eNB가 저 출력 단말장치를 위한 PRACH 자원을 효율적으로 할당할 수 있도록, MTC 서버나 HLR이 MME/O＆M 서버에게 지역 별 저 출력 단말장치의 개수 정보를 알린다. 상기 MME/O＆M 서버는 해당 기지국에게 상기 MTC 서버나 HLR로부터 수신한 지역 별 저 출력 단말장치의 개수 정보를 전달한다. 이때 상기 지역 별 저 출력 단말장치의 개수 정보 외에도 저 출력 단말장치의 구체적인 구성에 관한 정보도 전달될 수 있다. 일 예로 저 출력 단말장치에 대해 전송이 허용된 데이터의 사이즈나 저 출력 단말장치의 송/수신을 위해 허용된 구간 또는 시간 정보 등이 추가로 전달될 수 있다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따라 MTC 서버/HLR에서의 제어 흐름을 보이고 있다.
도 6을 참조하면, MTC 서버/HLR은 610단계에서 사전에 설정된 허용 구간 또는 시간이 도래하는지를 감시한다. 상기 사전에 설정된 허용 구간 또는 시간은 저 출력 단말장치의 송/수신이 허용된 구간 또는 시간을 의미한다.
상기 사전에 설정된 허용 가능 구간 또는 시간이 도래하면, 상기 MTC 서버/HLR은 612단계에서 스케줄링 정보를 MME/O＆M 서버로 공지한다. 상기 스케줄링 정보는 저 출력 단말장치를 위한 PRACH 자원의 할당을 스케줄링하기 위한 정보이다. 예컨대 상기 스케줄링 정보는 저 출력 단말장치의 송/수신 허용 구간 또는 시간 정보, 지역 별 (일 예로 셀 별 또는 페이징 지역 별) 저 출력 단말장치의 개수 정보, 저 출력 단말장치에 관한 정보 등을 포함한다.
상기 지역 별 저 출력 단말장치의 개수 정보는 지역 별로 상기 허용 구간 또는 시간에서 송/수신이 허용될 수 있는 저 출력 단말장치 또는 상기 허용 구간 또는 시간에서 송/수신이 예상되는 저 출력 단말장치의 개수를 나타낸다. 상기 저 출력 단말장치에 관한 정보는 일 예로써 저 출력 단말장치의 최대 출력 전송 전력 정보 등을 나타낸다.
한편 상기 610단계는 optional로써, 상기 사전에 설정된 허용 가능 구간 또는 시간이 도래하는 것과 무관하게 상기 612단계를 수행할 수 있다.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따라 MME/O＆M 서버에서의 제어 흐름을 보이고 있다.
도 7을 참조하면, MME/O＆M 서버는 710단계에서 MTC 서버/HLR로부터 공지되는 상기 스케줄링 정보를 수신한다. 그리고 상기 MME/O＆M 서버는 712단계에서 상기 수신한 스케줄링 정보를 해당 eNB로 전달한다. 이때 전달되는 스케줄링 정보는 앞에서 정의된 바와 같다. 일 예로 상기 스케줄링 정보의 전달은 사전에 설정된 저 출력 단말장치의 송/수신 허용 구간 또는 시간이 도래하는 시점에서 이루어질 수 있다.
도 8은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따라 eNB에서 시스템 정보를 방송하기 위한 제어 흐름을 보이고 있다.
도 8을 참조하면, eNB는 810단계에서 MME/O＆M 서버로부터 전달되는 스케줄링 정보를 수신한다. 그 후 812단계에서 확장 PRACH 자원 할당 정보가 필요한지를 판단한다. 상기 확장 PRACH 자원 할당 정보가 필요한지에 대한 판단은 저 출력 단말장치의 셀 내 위치, 셀의 크기 등을 고려하여 결정할 수 있다.
예컨대 가까운 거리에 위치하는 저 출력 단말장치 또는 셀의 크기가 작은 경우에는 확장 PRACH 자원 할당 정보가 필요하지 않다고 판단한다. 이는 해당 저 출력 단말장치가 고 출력 단말장치를 위해 할당된 기본 PRACH 자원 할당 정보를 사용하여 랜덤 액세스 프리앰블을 성공적으로 전송할 수 있기 때문이다.
하지만 저 출력 단말장치가 eNB로부터 일정 거리 이상 떨어져 있거나 셀의 크기가 큰 경우에는 확장 PRACH 자원 할당 정보가 필요하다고 판단한다. 이는 해당 저 출력 단말장치가 고 출력 단말장치를 위해 할당된 기본 PRACH 자원 할당 정보를 사용하여 랜덤 액세스 프리앰블을 성공적으로 전송할 수 없기 때문이다.
한편 상기 확장 PRACH 자원 할당 정보의 필요성을 판단하기 위해 고려하는 셀의 크기 또는 거리는 고 출력 단말장치를 위해 할당된 기본 PRACH 자원 할당 정보를 사용하여 랜덤 액세스 프리앰블의 성공적인 전송이 가능한 크기 또는 거리에 해당한다.
추가로 셀 내에 저 출력 단말장치가 일정 임계 값 이상으로 존재할 경우에도 상기 저 출력 단말장치를 위한 확장 PRACH 자원 할당 정보가 필요하다고 판단할 수 있다. 예컨대 상기 임계 값은 고 출력 단말장치를 위해 할당되어 있는 RACH 프리앰블의 포맷을 사용해서는 성공적으로 RACH 프리앰블을 전송할 수 없는 정도의 저 출력 단말장치의 개수에 의해 정해질 수 있다. 상기 RACH 프리앰블의 포맷은 상기 기본 PRACH 자원 할당 정보 및 상기 확장 PRACH 자원 할당 정보를 구성하는 하나의 요소이다. 따라서 기본 PRACH 자원 할당 정보를 구성하는 RACH 프리앰블의 포맷으로는 RACH 프리앰블을 성공적으로 전송할 수 없으므로, 별도의 RACH 프리앰블의 포맷을 얻기 위해 확장 PRACH 자원 할당 정보를 필요로 한다.
상기 기본 PRACH 자원 할당 정보는 고 출력 단말장치를 위한 주파수 축에서의 PRACH 자원 및 시간 축에서의 PRACH 자원, 고 출력 단말장치를 위해 디자인된 RACH 프리앰블 포맷 정보 등으로 구성된다. 상기 확장 PRACH 자원 할당 정보는 저 출력 단말장치를 위한 주파수 축에서의 PRACH 자원 및 시간 축에서의 PRACH 자원, 저 출력 단말장치를 위해 디자인된 RACH 프리앰블 포맷 정보 등으로 구성된다.
상기 eNB는 확장 PRACH 자원 할당 정보가 필요할 경우에는 814단계로 진행하여 TTI 번들링의 사용 여부를 판단하고, 상기 확장 PRACH 자원 할당 정보가 필요 없을 경우에는 820단계로 진행하여 TTI 번들링의 사용 여부를 판단한다.
예컨대 셀 내에 많은 저 출력 단말장치들이 존재하여 상기 저 출력 단말장치들이 하나의 서브 프레임을 이용하여 업 링크 메시지를 전송할 경우, 상기 업 링크 메시지를 성공적으로 전송할 수 없다면 TTI 번들링의 적용이 필요하다고 판단할 것이다.
상기 eNB는 814단계와 820단계에서 TTI 번들링을 적용하는 것에 대한 판단이 완료되면, 816단계로 진행하여 앞서 이루어진 판단 결과들의 조합을 고려하여 시스템 정보를 구성한다.
상기 판단 결과들의 조합은 확장 PRACH 자원 할당 정보와 TTI 번들링을 적용하는 것이 필요하다는 제1조합과, 확장 PRACH 자원 할당 정보가 필요하나 TTI 번들링을 적용하는 것이 필요하지 않다는 제2조합과, TTI 번들링을 적용하는 것이 필요하나 확장 PRACH 자원 할당 정보가 필요하지 않다는 제3조합 및 확장 PRACH 자원 할당 정보와 TTI 번들링을 적용하는 것이 모두 필요하지 않다는 제4조합으로 구분된다.
상기 제1조합에 상응하여 구성되는 시스템 정보는 사용 자원 식별 정보, 확장 PRACH 자원 할당 정보, 기본 PRACH 자원 할당 정보 및 RACH 액세스 관련 정보를 포함한다. 이때 상기 사용 자원 식별 정보는 확장 PRACH 자원 할당 정보에 의해 RACH 액세스를 시도할 것을 지시한다.
상기 사용 자원 식별 정보를 구현하기 위한 명시적 방식으로는 앞에서 상세히 개시된 사용 자원 식별 비트 또는 전력 오프 셋 또는 특정 임계 값을 사용하는 세 가지 방안 중 하나의 방안이 적용될 수 있다.
또한 상기 RACH 액세스 관련 정보는 TTI 번들링을 적용하기 위해 필요한 번들링 수행 정보를 포함한다. 상기 번들링 수행 정보는 번들링 적용 식별자와 번들링 적용 서브 프레임 개수로 구성된다. 상기 제1조합의 경우, 상기 번들링 적용 식별자는 저 출력 단말장치가 업 링크 메시지를 전송할 시에 TTI 번들링 기술을 사용할 것을 지시한다. 그리고 상기 번들링 적용 서브 프레임 개수로 TTI 번들링을 적용하여 업 링크 메시지를 전송하기 위해 사용할 서브 프레임들의 개수를 설정한다. 이때 상기 TTI 번들링을 수행을 위해 사용할 서브 프레임들은 연속된 서브 프레임들이다.
상기 제2조합에 상응하여 구성되는 시스템 정보는 사용 자원 식별 정보, 확장 PRACH 자원 할당 정보, 기본 PRACH 자원 할당 정보 및 RACH 액세스 관련 정보를 포함한다. 이때 상기 사용 자원 식별 정보는 확장 PRACH 자원 할당 정보에 의해 RACH 액세스를 시도할 것을 지시한다. 이때도 앞에서 상세히 개시된 사용 자원 식별 비트 또는 전력 오프 셋 또는 특정 임계 값을 사용하는 세 가지 방안 중 하나의 방안이 적용될 수 있다.
상기 제2조합의 경우, 상기 RACH 액세스 관련 정보를 구성하는 번들링 수행 정보의 번들링 적용 식별자는 저 출력 단말장치가 업 링크 메시지를 전송할 시에 TTI 번들링 기술을 사용하지 말 것을 지시한다. 따라서 상기 번들링 수행 정보의 번들링 적용 서브 프레임 개수에 관한 정보는 존재하지 않는다.
상기 제3조합에 상응하여 구성되는 시스템 정보는 사용 자원 식별 정보, 기본 PRACH 자원 할당 정보 및 RACH 액세스 관련 정보를 포함한다. 이때 상기 사용 자원 식별 정보는 기본 PRACH 자원 할당 정보에 의해 RACH 액세스를 시도할 것을 지시한다. 이때도 앞에서 상세히 개시된 사용 자원 식별 비트 또는 전력 오프 셋 또는 특정 임계 값을 사용하는 세 가지 방안 중 하나의 방안이 적용될 수 있다.
상기 제3조합의 경우, 상기 RACH 액세스 관련 정보를 구성하는 번들링 수행 정보의 번들링 적용 식별자는 저 출력 단말장치가 업 링크 메시지를 전송할 시에 TTI 번들링 기술을 사용할 것을 지시한다. 따라서 상기 번들링 수행 정보에 번들링 적용 서브 프레임 개수에 관한 정보가 존재한다.
상기 제4조합의 상응하여 구성되는 시스템 정보는 사용 자원 식별 정보, 기본 PRACH 자원 할당 정보 및 RACH 액세스 관련 정보를 포함한다. 이때 상기 사용 자원 식별 정보는 기본 PRACH 자원 할당 정보에 의해 RACH 액세스를 시도할 것을 지시한다. 이때도 앞에서 상세히 개시된 사용 자원 식별 비트 또는 전력 오프 셋 또는 특정 임계 값을 사용하는 세 가지 방안 중 하나의 방안이 적용될 수 있다.
상기 제4조합의 경우, 상기 RACH 액세스 관련 정보를 구성하는 번들링 수행 정보의 번들링 적용 식별자는 저 출력 단말장치가 업 링크 메시지를 전송할 시에 TTI 번들링 기술을 사용하지 말 것을 지시한다. 따라서 상기 번들링 수행 정보에 번들링 적용 서브 프레임 개수에 관한 정보가 존재하지 않는다.
그리고 상기 제1 내지 제4조합에서 상기 사용 자원 식별 정보로 전력 오프 셋을 사용하는 경우, 상기 전력 오프 셋은 MME/O＆M 서버로부터 수신한 스케줄링 정보를 기반으로 설정할 수 있다.
상술한 바에 의해 시스템 정보가 구성되면, 상기 eNB는 818단계에서 생성 또는 변경된 시스템 정보를 방송한다. 하지만 상기 eNB는 시스템 정보가 변경되는 경우, 이를 알리기 위한 value tag를 증가시키지는 않는다. 이는 저 출력 단말장치를 위해 정의된 시스템 정보로 인해 고 출력 단말장치가 영향을 받지 않도록 하기 위함이다. 상기 저 출력 단말장치를 위해 정의된 시스템 정보로 인해 고 출력 단말장치가 영향을 받지 않도록 하는 방안은 앞서 정의한 예들이 동일하게 적용될 수 있다.
상술한 설명에서는 하나의 시스템 정보를 통해 기본 PRACH 자원 할당 정보와 확장 PRACH 자원 할당 정보가 함께 전송하는 예를 가정하고 있다.
하지만 기본 PRACH 자원 할당 정보와 확장 PRACH 자원 할당 정보가 서로 다른 시스템 정보, 즉 기본 시스템 정보와 확장 시스템 정보를 통해 전송될 수도 있다. 이 경우 상기 확장 시스템 정보는 기본 PRACH 자원 할당 정보를 포함하지 않을 수 있다.
다른 예로 기본 시스템 정보에 사용 자원 식별 정보를 포함시키고, 확장 PRACH 자원 할당 정보에 의해 확장 시스템 정보를 구성할 수 있다. 이 경우 저 출력 단말장치는 기본 시스템 정보에 포함된 사용 자원 식별 정보에 의해 확장 시스템 정보를 수신하거나 수신하지 않을 수 있다.
한편 저 출력 단말장치가 업 링크 메시지를 전송할 시에 TTI 벤들링을 적용하기 위해 필요한 벤들링 수행 정보는 시스템 정보를 구성하는 RACH 액세스 관련 정보가 아닌 랜덤 액세스 응답 메시지를 통해 저 출력 단말장치로 제공될 수 있다. 이 경우 상기 벤들링 수행 정보는 시스템 정보를 구성하는 RACH 액세스 관련 정보에 포함시키지 않을 수 있다.
도시하고 있지는 않으나 상기 eNB는 확장 PRACH 자원 할당 정보가 필요한지를 판단하기 전에 MME/O＆M 서버로부터 수신한 스케줄링 정보를 이용하여 저 출력 단말장치를 위한 PRACH 자원을 할당할 수 있다. 즉 상기 812단계를 수행하기 전에 저 출력 단말장치를 위한 PRACH 자원 할당 시작 시점, 시간 축에서의 PRACH 자원 할당 주기, PRACH의 주파수 자원, 사용할 RACH 프리앰블의 포맷, TTI 번들링 적용 여부, TTI 번들링 적용 시 사용될 연속적인 서브프레임 개수 등을 결정한다.
도 9는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따라 eNB에서 RACH 액세스를 위한 제어 흐름을 보이고 있다.
도 9를 참조하면, eNB는 910단계에서 단말장치로부터의 랜덤 액세스 프리앰블을 수신한다. 상기 eNB는 랜덤 액세스 프리앰블을 수신하면, 912단계에서 상기 수신한 랜덤 액세스 프리앰블에 대응한 랜덤 액세스 응답 메시지를 전송한다. 상기 랜덤 액세스 응답 메시지는 업 링크 타이밍 보정 정보 (TA info), 업 링크 메시지 전송을 위한 업 링크 자원 할당 정보 (UL Grant for RACH Message 3) 등을 포함한다.
만약 업 링크 메시지의 전송을 위해 TTI 번들링 적용이 결정되었다면, 번들링 수행 정보는 상기 랜덤 액세스 응답 메시지에 추가될 수 있다. 상기 번들링 수행 정보가 상기 랜덤 액세스 응답 메시지에 추가되는 경우에는 상기 번들링 수행 정보가 시스템 정보를 통해 방송되지 않을 수 있다.
그리고 상기 eNB는 저 출력 단말장치가 TTI 번들링을 수행하기 위해 필요한 자원을 할당한다. 예컨대 업 링크 메시지를 전송하기 위한 필요 자원을 번들링 수행 정보에 의해 정의된 연속하는 서브 프레임 개수에 상응하도록 할당한다. 따라서 상기 eNB는 상기 업 링크 자원 할당 정보를 TTI 번들링을 적용할 연속한 서브 프레임의 개수를 고려하여 결정한다.
상기 eNB는 랜덤 액세스 응답 메시지를 전송한 후 914단계에서 TTI 번들링 사용 여부를 판단한다. 예컨대 상기 TTI 번들링 사용 여부에 대한 판단은 수신한 랜덤 액세스 프리앰블의 전송에 사용된 자원 또는 수신한 랜덤 액세스 프리앰블에 사용된 RACH 프리앰블에 의해 가능하다.
상기 랜덤 액세스 프리앰블의 전송에 사용된 자원을 이용하는 방안은 상기 eNB가 TTI 번들링을 적용하는 것으로 결정하였고, 이와 관련한 시스템 정보를 방송한 상황을 전제로 한다. 따라서 해당 방안은 저 출력 단말장치를 위해 별도로 할당된 PRACH 자원을 이용하여 수신되는 모든 RACH 프리앰블들에 대해 적용될 수 있다.
상기 수신한 랜덤 액세스 프리앰블에 사용된 RACH 프리앰블을 이용하는 방안은 사전에 예약된 특정 RACH 프리앰블이 수신될 시에 TTI 번들링이 사용된다고 판단한다. 따라서 TTI 번들링을 위해 사용이 예약된 적어도 하나의 특정 RACH 프리앰블에 상응하는 식별 정보는 시스템 정보를 통해 사전에 방송될 필요가 있다.
상술한 동작에 의해 TTI 번들링이 사용되지 않을 것으로 판단하면, 상기 eNB는 916단계에서 하나의 서브 프레임을 통해 저 출력 단말장치로부터 전송되는 업 링크 메시지를 수신한다. 하지만 TTI 번들링이 사용될 것으로 판단하면, 상기 eNB는 918단계에서 TTI 번들링을 위해 설정된 개수만큼의 연속하는 서브 프레임들을 통해 상기 저 출력 단말장치로부터 업 링크 메시지를 수신한다.
그리고 상기 eNB는 920단계에서 상기 수신한 업 링크 메시지에 대한 디코딩을 수행한다. 즉 하나의 서브 프레임을 통해 업 링크 메시지를 수신한 경우에는 하나의 서브 프레임에 대해서만 디코딩을 수행한다. 하지만 TTI 번들링을 위해 설정된 개수만큼의 연속하는 서브 프레임들을 통해 업 링크 메시지를 수신한 경우에는 상기 연속하는 서브 프레임의 개수만큼의 디코딩을 수행한다.
도 9에서는 랜덤 액세스 응답 메시지를 전송한 후 TTI 번들링의 사용 여부를 판단한다. 하지만 TTI 번들링의 사용 여부를 판단하고, 상기 판단 결과를 고려하여 랜덤 액세스 응답 메시지를 전송하는 것도 가능하다.
도 10은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따라 저 출력 단말장치가 RACH 액세스를 위해 수행하는 제어 흐름을 보이고 있다.
도 10을 참조하면, 저 출력 단말장치는 1010단계에서 RACH 액세스가 유발 (triggered)되는 지를 감시한다. 일 예로 상기 RACH 액세스의 유발은 상위 계층의 요청에 의해 동작 모드가 아이들 모드에서 액티브 모드로 천이되는 경우가 될 수 있다. 이러한 동작 모드의 천이가 요청되는 대표적인 이유는 RACH를 통해 전송할 업 링크 메시지가 발생하는 경우이다.
상기 저 출력 단말장치는 RACH 액세스가 유발되면, 1012단계에서 셀 내 시스템 정보를 획득 또는 재 획득한다. 이는 현재 셀에서 이전에 획득한 시스템 정보를 유효하지 않은 것으로 간주하기 때문이다. 도시하지는 않았으나 저 출력 단말장치가 아닌 고 출력 단말장치에서 RACH 액세스가 유발되었다면, 현재 셀에서 이전에 획득한 시스템 정보의 PRACH 자원 정보와 3GPP 규격 TS36.361에 정의되어 있는 RACH 액세스 절차를 수행한다.
상기 저 출력 단말장치는 시스템 정보의 획득 또는 재 획득이 이루어지면, 1014단계에서 상기 획득 또는 재 획득한 시스템 정보를 기반으로 RACH 액세스를 위해 사용할 PRACH 자원을 판단한다. 즉 상기 저 출력 단말장치는 기본 PRACH 자원 할당 정보를 사용하여 RACH 액세스를 수행할 것인지 확장 PRACH 자원 할당 정보를 사용하여 RACH 액세스를 수행할 것인지를 판단한다.
상기 판단은 명시적 방식에 의한 판단과 암시적 방식에 의한 판단이 이용될 수 있다.
상기 명시적 방식은 eNB로부터 방송되는 시스템 정보를 구성하는 사용 자원 식별 정보를 사용하여 판단한다. 상기 명시적 방식에 의한 판단에 대해서는 앞서 설명된 세 가지 방안이 동일하게 적용된다. 상기 암시적 방식은 eNB로부터 방송되는 시스템 정보가 확장 PRACH 자원 할당 정보를 포함하는지 여부에 의해 판단한다.
상기 저 출력 단말장치는 확장 PRACH 자원 할당 정보를 사용하는 것으로 판단하면, 1016단계에서 상기 획득 또는 재 획득된 시스템 정보로부터 확장 PRACH 자원 할당 정보를 확인한다. 그리고 상기 확인한 확장 PRACH 자원 할당 정보를 기반으로 렌덤 액세스 프리앰블을 상기 eNB로 전송한다.
상기 저 출력 단말장치는 기본 PRACH 자원 할당 정보를 사용하는 것으로 판단하면, 1018단계에서 상기 획득 또는 재 획득된 시스템 정보로부터 기본 PRACH 자원 할당 정보를 확인한다. 그리고 상기 확인한 기본 PRACH 자원 할당 정보를 기반으로 랜덤 액세스 프리앰블을 상기 eNB로 전송한다.
상기 저 출력 단말장치는 상기 랜덤 액세스 프리앰블을 전송한 후 1020단계로 진행하여 상기 eNB로부터 랜덤 액세스 응답 메시지가 수신되는 지를 감시한다.
상기 저 출력 단말장치는 상기 랜덤 액세스 응답 메시지를 수신하지 못하면, 1022단계에서 랜덤 액세스 프리앰블을 재전송하기 위한 절차를 수행한다. 상기 재전송 절차는 이전 랜덤 액세스 프리앰블을 전송한 전력에서 일정 정도의 전력을 증가시켜 랜덤 액세스 프리앰블을 전송하는 동작으로 요약될 수 있다.
상기 저 출력 단말장치는 상기 랜덤 액세스 응답 메시지를 수신하면, 1024단계에서 TTI 번들링의 적용 여부를 판단한다. 상기 TTI 번들링의 적용 여부는 상기 획득 또는 재 획득한 시스템 정보 또는 랜덤 액세스 응답 메시지에 포함된 번들링 수행 정보에 의해 판단할 수 있다. 즉 상기 번들링 수행 정보를 구성하는 번들링 적용 식별자에 의해 TTI 번들링 적용 여부를 확인할 수 있다.
상기 번들링 적용 식별자가 ‘적용’을 의미하는 값을 가지면, 상기 저 출력 단말장치는 1026단계로 진행한다. 하지만 상기 번들링 적용 식별자가 ‘미적용’을 의미하는 값을 가지면, 상기 저 출력 단말장치는 1028단계로 진행한다.
상기 TTI 번들링의 적용 여부를 판단하기 위한 다른 예로써, TTI 번들링 적용 시에 사용할 특정 RACH 프리앰블이 예약된 경우에는 랜덤 액세스 프리앰블 전송 시에 사용된 RACH 프리앰블에 의해 TTI 번들링의 적용 여부를 판단할 수 있다.
예컨대 상기 1016단계 또는 상기 1018단계에서 상기 eNB로 전송한 RACH 프리앰블이 상기 특정 RACH 프리앰블에 해당한다면, 상기 저 출력 단말장치는 상기 1024단계에서 TTI 번들링을 적용하는 것으로 판단한다. 하지만 상기 1016단계 또는 상기 1018단계에서 상기 eNB로 전송한 RACH 프리앰블이 상기 특정 RACH 프리앰블에 해당하지 않는다면, 상기 저 출력 단말장치는 상기 1024단계에서 TTI 번들링을 적용하지 않는 것으로 판단한다. 이를 위해서는 상기 특정 RACH 프리앰블에 관한 정보를 eNB로부터 시스템 정보를 통해 사전에 수신할 수 있어야 한다.
상기 저 출력 단말장치는 상기 1026단계에서 TTI 번들링을 적용하여 업 링크 메시지를 상기 eNB로 전송한다. 이때 상기 TTI 번들링을 적용하여 업 링크 메시지를 전송하기 위한 자원은 앞서 수신한 랜덤 액세스 응답 메시지를 통해 할당 받을 수 있다. 그리고 상기 TTI 번들링을 적용하여 업 링크 메시지를 전송할 서브 프레임의 개수는 상기 획득 또는 재 획득한 시스템 정보 또는 랜덤 액세스 응답 메시지에 포함된 번들링 수행 정보에 의해 결정된다. 즉 상기 번들링 수행 정보를 구성하는 번들링 적용 서브 프레임 개수를 확인하고, 상기 확인한 번들링 적용 서브 프레임 개수에 상응하는 연속한 서브 프레임들에서 상기 업 링크 메시지를 전송한다.
상기 저 출력 단말장치는 상기 1028단계에서 TTI 번들링을 적용하지 않고 하나의 서브 프레임을 통해 업 링크 메시지를 상기 eNB로 전송한다. 이때 사용할 자원은 앞서 수신한 랜덤 액세스 응답 메시지를 통해 획득할 수 있다.
도 11은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 eNB의 구성을 보이고 있다.
도 11을 참조하면, 송수신부(1110)는 MME/O＆M 서버와의 통신을 수행한다. 상기 송수신부(1110)는 상기 MME/O＆M 서버로부터 스케줄링 정보를 수신한다. 상기 스케줄링 정보는 저 출력 단말장치들의 지역 별 개수정보 및 저 출력 단말장치들의 특성 정보 등을 포함한다.
관련 정보 분석 및 저장부(1112)는 상기 송수신부(1110)을 통해 수신한 스케줄링 정보가 포함하는 저 출력 단말장치들에 관한 정보를 분석한다. 그리고 상기 분석된 결과를 저장한다. 상기 관련 정보 분3석 및 저장부(1112)에 의해 분석된 결과는 셀 구성 정보 관리부(1114)로 제공된다.
상기 셀 구성 정보 관리부(1114)는 저 출력 단말장치들을 위한 별도 PRACH 자원을 할당할지에 대한 결정과 업 링크 메시지 전송 시에 TTI 번들링을 적용할지에 대한 결정을 수행한다. 상기 셀 구성 정보 관리부(1114)는 별도 PRACH 자원을 할당할지에 대한 결정 결과와 업 링크 메시지 전송 시에 TTI 번들링을 적용할지에 대한 결정 결과를 시스템 정보 생성부(1116)로 제공한다.
상기 시스템 정보 생성부(1116)는 상기 셀 구성 정보 관리부(1114)에 의해 결정한 PRACH 자원 할당 정보와 번들링 수행 정보 등을 기반으로 저 출력 단말장치를 위한 확장 시스템 정보를 생성한다. 상기 시스템 정보 생성부(1116)에 의해 생성된 시스템 정보는 무선 송수신부(1118)를 통해 셀 내에 방송된다.
상기 무선 송수신부(1118)를 통해 수신한 RACH 프리앰블은 스케줄러(1120)에 의해 분석된다. 그리고 상기 수신한 RACH 프리앰블에 대응하여 업 링크 메시지의 전송을 위해 적절한 업 링크 자원을 할당한다. 상기 업 링크 메시지의 전송을 위해 할당된 업 링크 자원 할당 정보는 랜덤 액세스 응답 메시지에 포함된다.
상기 무선 송수신부(1118)는 앞서 수신한 랜덤 액세스 프리앰블에 응답하여 상기 랜덤 액세스 응답 메시지를 저 출력 단말장치로 전송한다.
만약 상기 업 링크 메시지 전송을 위해 TTI 번들링이 적용된다면, 상기 TTI 번들링을 적용하기 위해 필요한 번들링 수행 정보를 상기 시스템 정보 또는 상기 랜덤 액세스 응답 메시지에 포함시켜 전송한다.
또한 상기 스케줄러(1120)는 상기 무선 송수신부(1118)에게 TTI 번들링을 위해 정해진 개수만큼의 연속된 서브 프레임들에서 업 링크 메시지에 대한 디코딩을 수행하도록 지시한다.
도 12는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 저 출력 단말장치의 구성을 보이고 있다.
도 12를 참조하면, 상위 계층(1210)은 RACH 액세스를 유발하거나 업 링크 메시지의 전송을 유발한다. 상기 상위 계층(1210)에 의해 RACH 액세스가 유발되면, 상기 상위 계층(1210)으로부터 전송할 업 링크 메시지가 스케줄러(1218)로 제공된다. 상기 스케줄러(1218)는 상기 상위 계층(1210)으로부터 제공되는 업 링크 메시지를 저장한다.
무선 송수신부(1214)는 셀 내에서 eNB에 의해 방송되는 시스템 정보 및 랜덤 액세스 응답 메시지를 수신하고, 상기 수신한 시스템 정보 및 랜덤 액세스 응답 메시지를 시스템 정보 분석 및 저장부(1212)로 제공한다. 또한 상기 무선 송수신부(1214)는 랜덤 액세스 프리앰블을 상기 eNB로 전송한다.
상기 시스템 정보 분석 및 저장부(1212)는 상기 무선 송수신부(1214)로부터 제공되는 시스템 정보를 분석하고, 상기 분석에 따른 결과를 저장한다. 상기 시스템 정보 분석 및 저장부(1212)는 상기 분석된 결과에 의해 기본 PRACH 자원과 확장 PRACH 자원 중 하나를 사용할 PRACH 자원을 결정한다. 그리고 상기 결정된 PRACH 자원에 상응하는 PRACH 자원 할당 정보를 획득한다. 예컨대 상기 기본 PRACH 자원이 사용할 PRACH 자원으로 결정되면, 기본 PRACH 자원 할당 정보를 획득한다. 그리고 상기 확장 PRACH 자원이 사용할 PRACH 자원으로 결정되면, 확장 PRACH 자원 할당 정보를 획득한다.
그리고 상기 획득한 기본 PRACH 자원 할당 정보 또는 확장 PRACH 자원 할당 정보를 액세스 수행부(1216)로 제공한다.
뿐만 아니라 상기 시스템 정보 분석 및 저장부(1212)는 상기 시스템 정보 또는 랜덤 액세스 응답 메시지의 분석을 통해 TTI 번들링의 적용 여부를 확인한다. 상기 시스템 정보 분석 및 저장부(1212)는 상기 TTI 번들링의 적용 여부를 앞서 eNB로 송신된 RACH 프리앰블에 의해 확인할 수도 있다. 예컨대 상기 송신된 RACH 프리앰블이 TTI 번들링 적용 시를 위해 예약된 RACH 프리앰블이라면, 상기 TTI 번들링을 적용하는 것으로 판단한다.
만약 TTI 번들링을 적용하는 것으로 확인하였다면, 상기 시스템 정보 분석 및 저장부(1212)는 상기 시스템 정보 또는 랜덤 액세스 응답 메시지의 분석을 통해 TTI 번들링의 적용을 위한 서브 프레임의 개수를 확인한다. 하지만 TTI 번들링을 적용하지 않는 것으로 확인하였다면, 상기 시스템 정보 분석 및 저장부(1212)는 TTI 번들링의 적용을 위한 서브 프레임의 개수를 확인하지 않는다.
상기 시스템 정보 분석 및 저장부(1212)는 업 링크 메시지 전송 시에 TTI 번들링을 적용할지 여부와, TTI 번들링을 적용할 경우에는 TTI 번들링을 적용할 서브 프레임의 개수를 스케줄러(1218)로 제공한다.
상기 액세스 수행부(1216)는 상기 시스템 정보 분석 및 저장부(1212)로부터 제공되는 기본 PRACH 자원 할당 정보 또는 확장 PRACH 자원 할당 정보를 사용하여 RACH 프리앰블을 선택하고, 상기 RACH 프리앰블에 의해 랜덤 액세스 프리앰블을 상기 무선 송수신부(1214)를 통해 상기 eNB로 전송한다.
상기 스케줄러(1218)는 상기 시스템 정보 분석 및 저장부(1212)로부터 TTI 번들링을 적용할 것과 TTI 번들링을 적용하기 위한 연속된 서브 프레임의 개수를 제공받으면, 상기 연속된 서브 프레임들에서 업 링크 메시지가 전송될 수 있도록 상기 무선 송수신부(1214)를 제어한다.
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 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허 청구의 범위뿐만 아니라 이 특허 청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (20)

  1. 무선통신시스템에서 저 출력 단말장치가 랜덤접근채널을 액세스하는 방법에 있어서,
    기지국에 의해 방송되는 시스템 정보를 구성하는 사용 자원 식별 정보에 의해 자원 할당 정보를 획득하는 과정과,
    상기 획득한 자원 할당 정보를 사용하여 랜덤 액세스 프리앰블을 상기 기지국으로 전송하는 과정을 포함하는 랜덤접근채널 액세스 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 사용 자원 식별 정보는 기본 자원 할당 정보와 확장 자원 할당 정보 중 하나를 선택하는 비트 값임을 특징으로 하는 랜덤접근채널 액세스 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 자원 할당 정보를 획득하는 과정은,
    상기 시스템 정보가 상기 사용 자원 식별 정보를 포함하지 않을 경우, 확장 자원 할당 정보가 상기 시스템 정보 내에 존재하는지 여부에 의해 자원 할당 정보를 획득하는 과정임을 특징으로 하는 랜덤접근채널 액세스 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 자원 할당 정보를 획득하는 과정은,
    상기 사용 자원 식별 정보는 전력 오프 셋이며, 상기 전력 오프 셋과 오차 전력의 비교 결과에 의해 자원 할당 정보를 획득하는 과정이며,
    여기서 상기 오차 전력은 상기 저 출력 단말장치의 최대 출력 전력과 기본 자원 할당 정보를 사용하여 랜덤 액세스 프리앰블을 전송할 때 상기 기지국에서의 요구 전력 간의 차이에 상응하는 전력임을 특징으로 하는 랜덤접근채널 액세스 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 랜덤 액세스 프리앰블에 대응한 랜덤 액세스 응답 메시지를 상기 기지국으로부터 수신한 후, 상기 시스템 정보와 상기 랜덤 액세스 응답 메시지 중 어느 하나에 포함된 번들링 수행 정보를 고려하여 업 링크 메시지를 상기 기지국으로 전송하는 과정을 더 포함하는 랜덤접근채널 액세스 방법.
  6. 무선통신시스템에서 랜덤접근채널을 액세스하는 저 출력 단말장치에 있어서,
    기지국에 의해 방송되는 시스템 정보를 구성하는 사용 자원 식별 정보에 의해 자원 할당 정보를 획득하는 시스템 분석 및 저장부와,
    상기 시스템 분석 및 저장부에 의해 획득한 자원 할당 정보를 사용하여 랜덤 액세스 프리앰블을 상기 기지국으로 전송하는 무선 송신부를 포함하는 저 출력 단말장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 사용 자원 식별 정보는 기본 자원 할당 정보와 확장 자원 할당 정보 중 하나를 선택하는 비트 값임을 특징으로 하는 저 출력 단말장치.
  8. 제6항에 있어서, 상기 시스템 분석 및 저장부는,
    상기 시스템 정보가 상기 사용 자원 식별 정보를 포함하지 않을 경우, 확장 자원 할당 정보가 상기 시스템 정보 내에 존재하는지 여부에 의해 자원 할당 정보를 획득함을 특징으로 하는 저 출력 단말장치.
  9. 제6항에 있어서, 상기 시스템 분석 및 저장부는,
    상기 사용 자원 식별 정보가 전력 오프 셋인 경우, 상기 전력 오프 셋과 오차 전력의 비교 결과에 의해 자원 할당 정보를 획득하며,
    여기서 상기 오차 전력은 상기 저 출력 단말장치의 최대 출력 전력과 기본 자원 할당 정보를 사용하여 랜덤 액세스 프리앰블을 전송할 때 상기 기지국에서의 요구 전력 간의 차이에 상응하는 전력임을 특징으로 하는 저 출력 단말장치.
  10. 제6항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 랜덤 액세스 프리앰블에 대응하여 상기 기지국으로부터 전송된 랜덤 액세스 응답 메시지를 상기 무선 송수신부를 통해 수신한 후, 상기 시스템 정보 분석 및 저장부는 상기 시스템 정보와 상기 랜덤 액세스 응답 메시지 중 어느 하나에 포함된 번들링 수행 정보를 고려하여 업 링크 메시지를 상기 기지국으로 전송할 것을 결정함을 특징으로 하는 저 출력 단말장치.
  11. 무선통신시스템에서 기지국이 저 출력 단말장치에 의한 랜덤접근채널 액세스를 지원하는 방법에 있어서,
    상기 랜덤접근채널 액세스를 위해 사용할 자원 할당 정보를 지정하는 사용 자원 식별 정보를 포함하는 시스템 정보를 셀 내에서 방송하는 과정과,
    상기 사용 자원 식별 정보에 의해 지정된 자원 할당 정보를 사용하여 상기 저 출력 단말장치로부터 전송된 랜덤 액세스 프리앰블을 수신하는 과정을 포함하는 랜덤접근채널 액세스 지원방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 사용 자원 식별 정보는 기본 자원 할당 정보와 확장 자원 할당 정보 중 하나를 선택하는 비트 값임을 특징으로 하는 랜덤접근채널 액세스 지원방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 사용 자원 식별 정보는 전력 오프 셋이며, 상기 전력 오프 셋은 상기 저 출력 단말장치의 최대 출력 전력과 기본 자원 할당 정보를 사용하여 전송된 랜덤 액세스 프리앰블의 수신 요구 전력 간의 차이임을 특징으로 하는 랜덤접근채널 액세스 지원방법.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 사용할 자원 할당 정보로 상기 저 출력 단말장치를 위한 확장 자원 할당 정보를 지정하는 사용 자원 식별 정보가 상기 시스템 정보에 포함된 경우, 상기 시스템 정보는 상기 확장 자원 할당 정보를 포함함을 특징으로 하는 랜덤접근채널 액세스 지원방법.
  15. 제11항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 시스템 정보와 상기 랜덤 액세스 프리앰블에 대응하여 전송하는 랜덤 액세스 응답 메시지 중 어느 하나에 번들링 수행 정보가 포함되며,
    상기 번들링 정보는 상기 저 출력 단말장치가 업 링크 메시지 전송 시에 전송 타임 구간 번들링을 적용하기 위해 필요한 정보임을 특징으로 하는 랜덤접근채널 액세스 지원방법.
  16. 무선통신시스템에서 저 출력 단말장치에 의한 랜덤접근채널 액세스를 지원하는 기지국에 있어서,
    상기 랜덤접근채널 액세스를 위해 사용할 자원 할당 정보를 지정하는 사용 자원 식별 정보를 포함하는 시스템 정보를 생성하는 시스템 정보 생성부와,
    상기 시스템 정보 생성부에 의해 생성된 시스템 정보를 셀 내에서 방송하고, 상기 사용 자원 식별 정보에 의해 지정된 자원 할당 정보를 사용하여 상기 저 출력 단말장치로부터 전송된 랜덤 액세스 프리앰블을 수신하는 무선 송수신부를 포함하는 기지국.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 사용 자원 식별 정보는 기본 자원 할당 정보와 확장 자원 할당 정보 중 하나를 선택하는 비트 값임을 특징으로 하는 기지국.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 사용 자원 식별 정보는 전력 오프 셋이며, 상기 전력 오프 셋은 상기 저 출력 단말장치의 최대 출력 전력과 기본 자원 할당 정보를 사용하여 전송된 랜덤 액세스 프리앰블의 수신 요구 전력 간의 차이임을 특징으로 하는 기지국.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 사용할 자원 할당 정보로 상기 저 출력 단말장치를 위한 확장 자원 할당 정보를 지정하는 사용 자원 식별 정보가 상기 시스템 정보에 포함된 경우, 상기 시스템 정보는 상기 확장 자원 할당 정보를 포함함을 특징으로 하는 기지국.
  20. 제16항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 시스템 정보와 상기 랜덤 액세스 프리앰블에 대응하여 전송하는 랜덤 액세스 응답 메시지 중 어느 하나에 번들링 수행 정보가 포함되며,
    상기 번들링 정보는 상기 저 출력 단말장치가 업 링크 메시지 전송 시에 전송 타임 구간 번들링을 적용하기 위해 필요한 정보임을 특징으로 하는 기지국.
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