KR20170055929A - 무선통신 시스템에서의 신호 송수신 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

무선통신 시스템의 단말은 적어도 하나의 기지국으로부터 셀 동기신호를 수신하면, 수신된 셀 동기신호 중 신호레벨이 가장 큰 셀 동기신호를 전송한 기지국을 선택한 후, 선택한 기지국으로 셀 식별자(Physical Cell Identifier, PCI)를 문의하는 문의 메시지를 전송하고, 상기 선택한 기지국으로부터 상기 PCI와 셀 시스템 정보를 포함한 응답 메시지를 수신한다. 그리고 상기 선택한 기지국으로 상기 단말의 셀 식별자를 문의하는 신호를 전송하여 상기 선택한 기지국으로부터 상기 단말의 셀 식별자를 할당받고, 상기 단말의 셀 식별자를 이용하여 프리앰블과 포스트앰블을 생성한 후, 전송할 상향링크 데이터에 상기 프리앰블과 상기 포스트앰블을 추가하여 전송한다.

Description

무선통신 시스템에서의 신호 송수신 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR TRANSMITTING AND RECEIVING SIGNALS IN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}

본 발명은 무선통신 시스템에서의 신호 송수신 방법 및 장치에 관한 것으로, 무선통신 시스템에서 간헐적으로 작은 크기의 데이터를 전송하는 디바이스의 배터리 수명 시간을 증가시킬 수 있는 신호 송수신 방법에 관한 것이다.

현재, 3GPP(3rd Generation Partnership Project) LTE(Long Term Evolution) 시스템은 스마트 미터링(smart metering)과 같이 간헐적(sporadic)으로 작은 크기의 데이터를 전송하는 서비스를 MTC(Machine Type Communication)와 NB-IoT(Narrow Band-Internet of Things)라는 명칭으로 표준화 작업이 진행되고 있다. MTC와 NB-IoT 표준화에서 MTC/IoT 디바이스는 디바이스의 저렴한 가격(low cost), 에너지 효율적인 송수신으로 긴 배터리 수명(long battery life), 지하실과 같은 지하 실내(deep indoor) 환경에 대한 지하 커버리지(deep coverage) 지원을 주요한 요구 사항으로 한다. 긴 배터리 수명은 약 10~20년을 요구 사항으로 설정하고, 지하 커버리지 지원은 보통 이동통신 단말이 놓여진 위치보다 무선 채널 상황(wireless channel)이 열악한 지역(약 20dB 정도 열악)에서도 통신이 가능함을 요구 사항으로 설정한다.

종래의 3GPP LTE 이동통신 시스템에서는 기지국이 전송하는 하향링크 셀 동기 신호인 PSS(Primary Synchronization signal)/SSS(Secondary Synchronization Signal)를 단말이 수신하여 시간 동기와 기지국의 셀 식별자(Physical Cell Identifier, PCI)를 획득한다. 단말의 잦은 이동에도 끊김 없는 서비스와 페이징을 받기 위해, 단말은 주기적으로 여러 기지국의 셀 동기 신호를 수신한다. 또한 페이징은 그룹 페이징이므로, 단말이 페이징 메시지를 수신할 필요가 없는 경우에도, 주기적으로 페이징 메시지를 수신해야 한다. 따라서, 이러한 동작은 MTC/NB-IoT 디바이스 입장에서는 과도한 수신 에너지 소모를 야기시킨다. 또한 단말이 최초 네트워크에 연결하여 등록할 때 하향링크 동기 획득 절차를 수행하여 PCI를 획득한 후, 단말이 움직이지 않는 상황에서 반복하여 PCI를 획득하는 것은 MTC/NB-IoT 디바이스 입장에서 에너지 소모가 큰 동기 획득 절차를 수행하는 것이 된다.

종래 이동통신 시스템은 저비용의 디바이스가 충전 없이 오랫동안 간헐적으로 작은 데이터를 위한 전송하는 방식을 고려하지 않고, 현재의 이동통신 디바이스와 같이 충전이 가능한 시스템으로 설계되어, 디바이스가 방송 채널(Broadcast channel, BCH)과 상/하향링크 자원 할당을 위한 하향링크 제어 채널(Physical downlink control channel, PDCCH)을 꾸준히 수신해야 한다. 간헐적으로 작은 데이터를 전송하는 MTC/NB-IoT 디바이스 입장에서는 수신 에너지 소모를 줄일 수 있는, 시스템 정보 제공 방식이 필요하다.

또한 이동통신 시스템에서 기지국이 제공하는 셀 동기 신호는 하향링크 동기를 위한 것으로서, 하향링크 채널에 적합하다. 하지만, 셀 내에 존재하는 다수의 디바이스는 기지국과 서로 다른 거리에 존재하는 상황에서 상향링크 동기 획득이 별도로 필요하다. LTE 시스템에서 상향링크는 SC-FDMA(Single Carrier Frequency Division Multiple Access)를 다중 접속 방식으로 사용한다. 따라서, 기지국과 디바이스는 상향링크 동기 획득을 위한 TA(Timing Advance) 절차를 수행한다. 이러한 TA 절차에 의해서도 MTC/NB-IoT 디바이스 입장에서는 큰 에너지 소모가 발생한다.

본 발명이 해결하려는 과제는 간헐적으로 작은 크기를 데이터를 전송하는 디바이스의 배터리 수명 시간을 증가시킬 수 있도록 하는, 무선통신 시스템에서의 신호 송수신 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 한 실시 예에 따르면, 무선통신 시스템의 단말이 신호를 수신하는 방법이 제공된다. 신호 수신 방법은 적어도 하나의 기지국으로부터 셀 동기신호를 수신하는 단계, 수신된 셀 동기신호 중 신호레벨이 가장 큰 셀 동기신호를 전송한 기지국을 선택하는 단계, 선택된 상기 기지국의 셀 식별자(Physical Cell Identifier, PCI)를 문의하는 문의 메시지를 상기 선택된 기지국으로 전송하는 단계, 상기 선택된 기지국으로부터 상기 PCI와 셀 시스템 정보를 포함한 응답 메시지를 수신하는 단계, 상기 선택된 기지국으로 상기 단말의 셀 식별자를 문의하는 신호를 전송하여 상기 선택된 기지국으로부터 상기 단말의 셀 식별자를 할당받는 단계, 상기 단말의 셀 식별자를 이용하여 프리앰블과 포스트앰블을 생성하는 단계, 그리고 전송할 상향링크 데이터에 상기 프리앰블과 상기 포스트앰블을 추가하여 전송하는 단계를 포함한다.

본 발명의 실시 예에 의하면, 기지국에서 간단한 셀 동기신호를 제공하여, 단말이 간단하게 동기를 획득할 수 있도록 함으로써, 단말의 배터리 수명 시간을 증가시킬 수 있다. 즉, 단말이 셀 식별자가 필요한 경우, 셀 식별자를 기지국에게 요청하여 셀 식별자를 획득하고, 셀 동기신호는 단말에서 시간 동기와 주파수 오프셋 정보만 추정할 수 있도록 제공함으로써, 단말이 간단하게 셀 동기신호를 검출하도록 하여 단말의 수신 에너지 소모를 감소시킬 수 있다.

또한, 주기적으로 전송되는 페이징 메시지의 수신 없이 단말이 데이터를 수신할 수 있도록 하는 데이터 전송 방식을 제공함으로써, 단말은 자신과 상관 없는 페이징 메시지의 수신을 피할 수 있어, 단말의 에너지 소모를 감소시킬 수 있다.

또한, 단말이 데이터 전송 시 상향링크 동기 획득을 위한 프리앰블과 포스트앰블, 또는 프리앰블, 미드앰블, 포스트앰블을 데이터에 추가 전송함으로써, 상향링크 동기 절차를 없앨 수 있고, 이로 인해 상향링크 동기 획득을 위해 필요한 시그널링 오버헤드와 상향링크 동기 절차로 인한 단말의 에너지 소모를 감소시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 셀 동기신호 송수신 방법을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 기지국이 두 개의 안테나로 전송되는 셀 동기신호를 일 예를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 기지국이 두 개의 안테나로 셀 동기신호를 전송하는 방법의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 PCI 요청 메시지의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 셀 동기신호와 PCI 요청 메시지의 무선 자원 매핑 구조의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 6 및 도 7은 각각 상향링크 데이터의 전송 방법의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 단말 및 기지국의 신호 송수신 장치를 나타낸 도면이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 및 청구범위 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

명세서 전체에서, 단말(terminal)은 이동 단말(mobile terminal, MT), 이동국(mobile station, MS), 진보된 이동국(advanced mobile station, AMS), 고신뢰성 이동국(high reliability mobile station, HR-MS), 가입자국(subscriber station, SS), 휴대 가입자국(portable subscriber station, PSS), 접근 단말(access terminal, AT), 사용자 장비(user equipment, UE) 등을 지칭할 수도 있고, MT, MS, AMS, HR-MS, SS, PSS, AT, UE 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.

또한 기지국(base station, BS)은 진보된 기지국(advanced base station, ABS), 고신뢰성 기지국(high reliability base station, HR-BS), 노드B(node B), 고도화 노드B(evolved node B, eNodeB), 접근점(access point, AP), 무선 접근국(radio access station, RAS), 송수신 기지국(base transceiver station, BTS), MMR(mobile multihop relay)-BS, 기지국 역할을 수행하는 중계기(relay station, RS), 기지국 역할을 수행하는 중계 노드(relay node, RN), 기지국 역할을 수행하는 진보된 중계기(advanced relay station, ARS), 기지국 역할을 수행하는 고신뢰성 중계기(high reliability relay station, HR-RS), 소형 기지국[펨토 기지국(femto BS), 홈 노드B(home node B, HNB), 홈 eNodeB(HeNB), 피코 기지국(pico BS), 메트로 기지국(metro BS), 마이크로 기지국(micro BS) 등] 등을 지칭할 수도 있고, ABS, 노드B, eNodeB, AP, RAS, BTS, MMR-BS, RS, RN, ARS, HR-RS, 소형 기지국 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.

이제 본 발명의 실시 예에 따른 무선통신 시스템에서의 신호 송수신 방법 및 장치에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 셀 동기신호 송수신 방법을 나타낸 도면이다.

도 1을 참고하면, MTC/NB-IoT 디바이스(이하, "단말"라 함)(100)는 네트워크에 접속하기 위해 셀의 시스템 정보를 획득하여야 한다. 이를 위해서 셀 탐색 과정을 통해 셀과의 동기를 획득하여야 한다.

기지국들(200, 210)은 셀 동기 신호를 주기적으로 전송한다(S102, S104). 기지국들(200, 210)은 각각 이웃 기지국들이 전송하는 셀 동기신호와 차별이 되도록, 서로 다른 셀 동기신호를 전송한다. 셀 동기신호는 셀 동기신호의 주기 동안 정해진 횟수만큼 반복 전송될 수 있다. 셀 동기신호의 주기는 무선 프레임 단위가 될 수도 있고, 서브프레임 단위가 될 수도 있다.

단말(100)은 기지국들(200, 210)로부터의 셀 동기신호를 수신하고(S102, S104), 수신신호레벨이 가장 큰 셀 동기신호를 전송한 기지국(예를 들면, 200)을 선택한다(S106).

단말(100)은 수신신호레벨이 가장 큰 셀 동기신호를 이용하여 주파수 동기, 심볼 및 프레임 동기를 획득하고, 정해진 무선자원(시간과 주파수 자원) 공간을 이용하여 셀 식별자(Physical Cell Identifier, PCI)를 요청하는 PCI 요청 메시지를 기지국(200)으로 전송한다(S108). 셀 내의 모든 단말은 동일한 PCI 요청 메시지를 사용한다.

기지국(200)은 정해진 무선자원 공간을 이용하여 PCI와 셀 시스템 정보를 포함하는 PCI 응답 메시지를 단말(100)로 전송한다(S110).

종래의 방식은 단말(100)과 상관 없이, 네트워크가 일부의 시스템 정보는 주기적으로, 일부의 시스템 정보는 이벤트 기반(event driven)으로 전송된다. 반면, 본 발명의 실시 예에서 기지국(200)은 단말(100)로부터 PCI 문의 메시지를 수신하면, 셀 시스템 정보(cell system information)를 PCI와 함께 제공한다.

기지국(200)에 의해 PCI와 함께 제공되는 셀 시스템 정보는 셀 동기신호의 주기와 주파수 시작점과 끝점, 무선채널 상황에 따른 반복 전송의 수, 무선채널 상황에 따라 매핑되어 있는 무선자원 공간 정보, 단말(100)이 전송 가능한 상향링크 요청 메시지의 무선자원 위치와 기지국(200)이 전송 가능한 응답 메시지의 하향링크 무선자원의 위치를 포함할 수 있다. 주파수 시작점과 끝점은 단말(100)에서의 간단한 동기 획득을 돕기 위해 사용된다. 단말(100)은 셀 동기신호로부터 무선채널 상황을 판단하고, 무선채널 상황에 따라 설정된 반복 전송의 수만큼 메시지/데이터를 반복하여 전송한다. 무선채널이 열악한 경우는 무선채널이 양호한 경우에 비해 반복 전송의 수가 많게 설정될 수 있다. 단말(100)은 무선채널이 열악한 경우 메시지/데이터 반복 전송을 많이 수행하고, 무선채널이 양호한 경우 메시지/데이터 반복 전송을 적게 수행할 수 있다.

단말(100)이 전송 가능한 상향링크 요청 메시지는 셀 내에서의 단말(100)의 셀 식별자(Cell Radio Network Temporary Identifier, C-RNTI)를 요청하는 메시지, 전송할 하향링크 데이터가 있는지 문의하는 메시지, 상향링크 무선자원을 요청하는 메시지 등이 있다. 기지국(200)이 전송 가능한 응답 메시지로는 단말(100)의 C-RNTI를 알려주는 메시지, 하향링크 데이터가 있는지 알려주는 메시지, 상향링크 및 하향링크 무선자원할당정보를 알려주는 메시지, 시스템 정보 메시지 등이 있다.

셀 내에서 C-RNTI를 갖고 있지 않은 단말(100)은 기지국(200)으로부터 PCI를 수신한 후 C-RNTI를 요청하는 C-RNTI 요청 메시지를 기지국(200)으로 전송한다(S112). C-RNTI 요청 메시지는 다수의 단말 중 여러 단말이 동시에 전송할 수 있다. 따라서, 다수 개의 서로 다른 C-RNTI 요청 메시지가 정의되고, 단말은 다수 개의 C-RNTI 요청 메시지 중에서 하나의 C-RNTI 메시지를 선택하여 전송할 수 있다. 이렇게 하면, 셀 내의 단말들이 동일한 C-RNTI 요청 메시지를 전송할 수 있는 확률이 줄어든다.

기지국(200)은 C-RNTI 요청 메시지를 수신하면, C-RNTI를 단말(100)에게 할당한다. 기지국(200)은 단말(100)에게 할당된 C-RNTI를 포함한 C-RNTI 응답 메시지를 단말(100)로 전송한다(S114).

단말(100)은 C-RNTI로 고유한 프리앰블(preamble)을 생성하고, 생성된 프리앰블을 상향링크 데이터 채널의 전송에 사용한다. 기지국(200)은 단말(100)에 할당한 C-RNTI에 매핑되는 프리앰블과, C-RNTI로 CRC(Cyclic Redundancy Check) 스크램블링된 제어 정보(예를 들면, 상향링크 및 하향링크 자원할당 정보)를 관리하여, 단말(100)과 데이터 송수신을 수행한다.

C-RNTI를 소유한 단말(100)은 에너지 소모를 줄이기 위해, 모뎀의 전원을 오프시키는 전력 절약 모드(power saving mode)에서 주기적으로 모뎀의 전원을 온시켜 단말(100)이 송수신해야 할 데이터가 있는지 확인한다. 단말(100)은 정해진 무선자원을 이용하여 수신해야 할 데이터가 있는지 문의하는 메시지/송신해야 할 데이터가 있음을 알리는 메시지를 기지국(200)에 전송한다.

기지국(200)은 단말(100)이 수신해야 할 데이터가 있는 경우, 정해진 무선자원(예를 들면, 하향링크 제어 채널)을 이용하여 단말(100)이 수신해야 할 데이터의 무선자원의 위치를 단말(100)에게 알려준다. 기지국(200)은 단말(100)이 송신해야 할 데이터가 있는 경우, 정해진 무선자원을 이용하여 단말(100)이 송신해야 할 데이터의 무선자원의 위치를 알려준다.

단말(100)은 정해진 무선자원의 위치에서 데이터를 송수신 후, 전력 절약 모드로 전환한다.

무선채널로 전송되는 신호는 단말마다 무선채널 특성에 따라 변형이 일어나므로, 무선채널 특성 정보에 따라 변형되는 신호를 복구하기 위해 채널 추정(channel estimation)이 필요하다. 본 발명의 실시 예에서는 단말의 무선채널 추정을 위해, C-RNTI마다 고유한 프리앰블과 포스트앰블(postamble)을 사용한다. 프리앰블은 데이터 앞에 붙여 데이터가 시작됨을 알리고, 포스트앰블은 데이터 뒤에 붙여 데이터의 종료를 알린다. 프리앰블과 포스트앰블은 동일한 비트패턴을 사용한다. 그러나, 포스트앰블의 비트패턴은 프리앰블의 비트패턴이 전송되는 순서와 반대 순서로 전송된다. 또는 단말의 무선채널 추정을 위해, 프리앰블, 미드앰블(midamble) 및 포스트앰블이 사용될 수 있다. 미드앰블은 프리앰블과 동일한 비트패턴을 가지며, 반복되는 데이터들 중간에 삽입된다.

단말마다 C-RNTI가 할당되면 C-RNTI에 대응하여 셀 내에서 고유한 프리앰블이 매핑된다. 또한 프리앰블과 포스트앰블이 상향링크 동기 획득에 이용된다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 기지국이 두 개의 안테나로 전송되는 셀 동기신호를 일 예를 나타낸 도면이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 기지국이 두 개의 안테나로 셀 동기신호를 전송하는 방법의 일 예를 나타낸 도면이다.

도 2를 참고하면, 이동통신 시스템은 여러 개의 셀로 구성되어 있고, 각 셀의 기지국은 이웃 기지국들과 간섭을 피하기 위해 주파수로 셀 동기신호를 제공한다. 각 기지국은 주기적으로 정해진 시간(1심볼) 동안 주파수가 선형적으로 증가한 후, 정해진 시간(1심볼) 동안 선형적으로 감소하는 신호를 셀 동기신호의 기본 패턴으로 전송한다.

구체적으로, 도 2의 (a) 내지 (c)에 도시한 바와 같이, 3개의 기지국이 각각 두 개의 안테나를 사용하는 경우, 안테나 1은 선형적으로 시간에 따라 주파수가 증가하는 신호를 전송하고, 안테나 2는 선형적으로 시간에 따라 주파수가 감소하는 신호를 전송한다. 두 안테나에서 송출되는 신호의 최대 진폭은 동일하며, 두 안테나의 심볼 시작과 종료 시간은 동일하다. 이때 3개의 기지국이 각각 주파수를 다르게 설정하여 셀 동기신호를 전송할 수 있다.

단말(100)은 각 기지국의 안테나 1 및 안테나 2의 신호를 수신하고, 수신신호레벨이 가장 큰 신호를 수신하여 심볼 동기와 프레임 동기를 획득한다. 이때 프레임은 n개의 심볼로 구성되며, 프레임의 시작점은 심볼의 시작점과 동일하다.

또한 도 3을 참고하면, 각 기지국은 안테나 1 및 안테나 2를 통해 셀 동기신호를 1심볼 동안 전송하고 나면, 일정 시간(예를 들면, 1심볼) 동안 셀 동기신호를 전송하지 않는다. 셀 동기신호는 한 주기 동안 4회 반복하여 전송될 수 있다.

단말(100)이 정확하게 시간 및 주파수 동기를 획득하여, 시간과 주파수에 대해 오프셋이 없는 경우, 1심볼 동안 선형적으로 주파수가 증가 및 감소하는 신호를 FFT(Fast Fourier Transformation)하면, FFT 출력은 시간에 따라 선형적으로 증가/감소하는 형태를 가진다.

단말(100)이 처음 셀 동기신호를 수신한 경우, 셀 동기신호의 FFT 출력의 최대값/최소값을 이용하여 시간 및 주파수 오프셋을 검출하고, 시간 및 주파수 오프셋이 존재하는 경우, 오프셋이 없어지도록 FFT 출력의 최대값의 위상을 조정한다.

단말(100)은 무선채널 상황이 열악한 경우, 반복적으로 전송된 셀 동기신호를 수신하여 심볼 단위로 셀 동기신호를 더하여 신호 대 잡음 비가 커지도록 한다. 단말(100)은 셀 동기신호의 수신신호레벨을 측정하고, 수신신호레벨에 따라 무선채널 상태를 판단한다. 단말(100)은 무선채널 상태에 대응하는, 단말(100)이 송수신에 사용할 수 있는 무선자원 공간 정보를, 획득한다. 즉, 기지국(200)에서 전송하는 셀 동기신호의 전력은 결정되어 있으며, 셀 동기신호가 무선채널에서 감소되는 전력 양을 단말(100)이 측정하여, 무선채널 상태를 판단할 수 있다. 그런 후에 단말(100)은 무선채널 상태에 대응하여 매핑되어 있는 무선자원 공간을 이용하여, 데이터를 송수신한다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 PCI 요청 메시지의 일 예를 나타낸 도면이다.

도 4를 참고하면, 단말(100)이 전송하는 PCI 요청 메시지는 프리앰블, PCI 요청 패턴 및 포스트앰블로 구성될 수 있다. PCI 문의 메시지는 고정된 길이를 가지며, 프리앰블은 0으로, 포스트앰블은 1로, PCI 요청 패턴은 m개의 0과 1로 반복되는 비트 패턴이 GMSK(Gaussian Minimum Shift Keying) 변조 방식으로 변조되어 생성될 수 있다. 즉, 단말(100)이 PCI를 요청할 때에는 단말(100)이 C-RNTI를 갖고 있지 않은 상태이므로, 미리 정해진 값의 프리앰블과 포스트앰블이 사용될 수 있다. 단말(100)은 셀마다 할당된 특정 무선자원 공간에 PCI 요청 패턴의 앞과 뒤에 각각 프리앰블과 포스트앰블을 추가하여 전송할 수 있다.

단말(100)이 기지국(200)에 처음 등록하는 경우, 미리 결정되어 있는 무선자원을 이용하여 PCI 요청 메시지를 기지국(200)에 전송한다. 미리 결정되어 있는 무선자원은 여러 단말이 공용으로 사용한다. 이때, 단말이 PCI 요청 메시지를 전송할 때, 단말(100)이 셀 동기신호를 토대로 측정한 무선채널 상태에 따라 PCI 요청 메시지를 반복하여 전송할 수 있다. 예를 들면, 단말(100)은 측정한 셀 동기신호의 수신신호레벨이 1이면 PCI 요청 메시지를 x1번 반복하여 전송하고, 측정한 셀 동기신호의 수신신호레벨이 2이면 PCI 요청 메시지를 x2번 반복하여 전송하며, 측정한 동기 신호의 수신 레벨이 3이면 PCI 요청 메시지를 x3번 반복하여 전송한다. 여기서, 수신신호레벨이 작을수록 무선채널 상태가 양호하다는 것을 나타낼 때, x1, x2 및 x3는 x1<x2<x3을 만족하는 자연수이다.

셀마다 서로 다른 주파수의 셀 동기신호를 사용하는 것을 이용하여, PCI 요청 메시지는 주변 셀과 다른 무선자원에 매핑될 수 있다.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 셀 동기신호와 PCI 요청 메시지의 무선 자원 매핑 구조의 일 예를 나타낸 도면이다.

도 5를 참고하면, 셀마다 서로 다른 주파수의 셀 동기신호가 사용된다. 또한 각 셀의 PCI 요청 메시지 또한 주변 셀과 다른 무선자원에 매핑된다.

각 셀에서 전송되는 PCI 응답 메시지 또한 정해진 무선자원을 이용한다.

본 발명의 실시 예는 긴 배터리 수명을 위해, 전력 절약 모드에 있는 단말(100)이 데이터 수신이 필요한지를 체크하기 위해, 미리 정해진 시간에 전력 절약 모드에서 깨어나, 미리 예약된 무선자원을 이용하여 단말(100)이 수신해야 할 데이터가 있는지 문의하는 상/하향 데이터 문의 메시지를 전송한다. 각 셀마다 상/하향 데이터 문의 메시지의 전송을 위한 무선자원이 할당되어 있다.

기지국(200)은 미리 정해진 무선 자원을 이용하여 상/하향 데이터 문의 메시지에 대한 응답 메시지를 전송한다. 기지국은 응답 메시지를 단말의 채널 상황에 따라 반복하여 전송할 수 있다.

기지국(200)은 단말(100)이 수신해야 할 데이터가 없는 경우와 단말(100)이 수신해야 할 데이터가 있는 경우, 서로 다른 무선자원을 이용하여 응답 메시지를 전송할 수 있다. 기지국(200)은 단말(100)이 수신해야 할 데이터가 있는 경우, 응답 메시지에 하향링크 데이터가 전송되는 무선자원의 위치 정보를 포함하여 전송할 수 있다. 즉, 단말(100)은 페이징 메시지를 수신하지 않고, 하향링크 데이터를 수신할 수 있다.

단말(100)이 상/하향 데이터 문의 메시지를 기지국(200)에 전송한 후, 응답 메시지를 수신하지 못한 경우, 상/하향 데이터 문의 메시지를 재전송할 수 있다. 단말(100)은 네트워크가 정해 놓은 재전송 횟수를 초과하는 경우, 상/하향 데이터 문의 메시지를 전송하지 않고, 다시 셀 동기신호를 탐색하여 시간 및 주파수 동기를 획득한 후, 상/하향 데이터 문의 메시지를 기지국(200)으로 다시 전송한다. 이때 단말(100)은 시간 동기를 획득하기 위해 사용된 셀 동기신호의 심볼 수에 따라 상/하향 데이터 문의 메시지를 전송할 무선자원 공간을 결정할 수 있다. 예를 들어, 기지국(200)과 단말(100)은 상/하향 데이터 문의 메시지를 전송할 무선자원 공간 후보를 약속하고, 무선자원 공간 후보 내에서 상/하향 데이터 문의 메시지를 전송할 다수의 무선자원 공간과 셀 동기신호의 심볼 수간의 매핑 정보를 공유한다. 이렇게 하면, 기지국(200)은 셀 동기신호를 전송함으로써, 단말(100)에게 상/하향 데이터 문의 메시지를 전송할 무선자원 공간의 정보를 알려줄 수 있고, 단말(100)은 기지국(200)이 전송한 셀 동기신호의 심볼 수에 따라 상/하향 데이터 문의 메시지를 전송할 무선자원 공간을 알 수 있다.

단말(100)이 미리 정해진 시간에 전력 절약 모드에서 깨어난 후, 전송할 상향링크 데이터가 있는 경우, 단말(100)은 미리 예약된 무선자원을 이용하여 상향링크 데이터의 무선자원을 요청하는 상/하향 데이터 문의 메시지를 기지국(200)으로 전송한다.

기지국(200)은 미리 정해진 무선자원으로 상향링크 데이터를 전송할 무선자원의 위치 정보를 포함한 응답 메시지를 단말(100)에 전송한다. 기지국(200)은 응답 메시지를 단말의 채널 상황에 따라 반복하여 전송할 수 있다.

단말(100)이 상/하향 데이터 문의 메시지를 기지국(200)에 전송한 후, 응답 메시지를 수신하지 못한 경우, 상/하향 데이터 문의 메시지를 재전송할 수 있다. 단말(100)은 네트워크가 정해 놓은 재전송 횟수를 초과하는 경우, 상/하향 데이터 문의 메시지를 전송하지 않고, 다시 셀 동기신호를 탐색하여 시간 및 주파수 동기를 획득한 후, 상/하향 데이터 문의 메시지를 기지국(200)으로 다시 전송한다.

도 6 및 도 7은 각각 상향링크 데이터의 전송 방법의 일 예를 나타낸 도면이다.

도 6을 참고하면, 단말(100)은 상향링크 데이터의 앞에 프리앰블과 상향링크 데이터의 뒤에 포스트앰블을 추가한 상향링크 패킷을 전송할 수 있다. 프리앰블은 앞에서 설명한 바와 같이 단말(100)의 C-RNTI를 이용하여 생성된다.

또한 도 7에 도시한 바와 같이, 단말(100)은 상향링크 데이터의 앞에 프리앰블과 상향링크 데이터의 뒤에 포스트앰블 및 반복되는 상향링크 데이터의 중간에 미드앰블을 각각 추가한 상향링크 패킷을 전송할 수 있다.

기지국(200)은 단말(100)로부터 상향링크 패킷을 수신하면, 프리앰블과 포스트앰블을 이용하여 상향링크 동기를 획득한다.

도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 단말 및 기지국의 신호 송수신 장치를 나타낸 도면이다.

단말의 신호 송수신 장치(810)는 프로세서(812), 송수신기(814) 및 메모리(816)를 포함한다. 프로세서(812)는 본 발명의 실시 예에서 설명한 단말의 기능, 동작, 절차 및 방법 등을 구현하도록 구성될 수 있다. 프로세서(812)는 메모리(816)에 저장되어 있거나 로드된 명령어(instructions)를 실행하여, 앞에서 설명한 단말의 기능, 동작, 절차 및 방법 등을 구현할 수 있다. 송수신기(814)는 프로세서(812)와 연결되어, 무선신호를 송신 및/또는 수신한다. 메모리(816)는 프로세서(812)와 연결되어, 프로세서(812)를 구동하기 위한 다양한 정보를 저장한다. 메모리(816)는 프로세서(812)에서 수행하기 위한 명령어을 저장하고 있거나 저장 장치(도시하지 않음)로부터 명령어를 로드하여 일시 저장한다.

기지국의 신호 송수신 장치(820)는 프로세서(822), 송수신기(824) 및 메모리(826)를 포함한다. 프로세서(822)는 본 발명의 실시 예에서 설명한 기지국의 기능, 동작, 절차 및 방법 등을 구현하도록 구성될 수 있다. 프로세서(822)는 메모리(826)에 저장되어 있거나 로드된 명령어를 실행하여, 앞에서 설명한 기지국의 기능, 동작, 절차 및 방법 등을 구현할 수 있다. 송수신기(824)는 프로세서(822)와 연결되어, 무선신호를 송신 및/또는 수신한다. 메모리(826)는 프로세서(822)와 연결되어, 프로세서(822)를 구동하기 위한 다양한 정보를 저장한다. 메모리(826)는 프로세서(822)에서 수행하기 위한 명령어을 저장하고 있거나 저장 장치(도시하지 않음)로부터 명령어를 로드하여 일시 저장한다.

프로세서(812, 822)는 중앙 처리 장치(central processing unit, CPU), 그래픽 처리 장치(graphics processing unit, GPU), 또는 본 발명의 실시 예에 따른 방법들이 수행되는 전용의 프로세서를 의미할 수 있다.

메모리(816, 826)는 ROM(read-only memory), RAM(random access memory), 플래쉬 메모리, 메모리 카드, 저장 매체 및/또는 다른 저장 장치를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예는 이상에서 설명한 장치 및/또는 방법을 통해서만 구현되는 것은 아니며, 본 발명의 실시 예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시 예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.

이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.

Claims (1)

1. 무선통신 시스템의 단말이 신호를 수신하는 방법으로서,
   적어도 하나의 기지국으로부터 셀 동기신호를 수신하는 단계,
   수신된 셀 동기신호 중 신호레벨이 가장 큰 셀 동기신호를 전송한 기지국을 선택하는 단계,
   선택된 상기 기지국의 셀 식별자(Physical Cell Identifier, PCI)를 문의하는 문의 메시지를 상기 선택된 기지국으로 전송하는 단계,
   상기 선택된 기지국으로부터 상기 PCI와 셀 시스템 정보를 포함한 응답 메시지를 수신하는 단계,
   상기 선택된 기지국으로 상기 단말의 셀 식별자를 문의하는 신호를 전송하여 상기 선택된 기지국으로부터 상기 단말의 셀 식별자를 할당받는 단계,
   상기 단말의 셀 식별자를 이용하여 프리앰블과 포스트앰블을 생성하는 단계, 그리고
   전송할 상향링크 데이터에 상기 프리앰블과 상기 포스트앰블을 추가하여 전송하는 단계를 포함하는 신호 수신 방법.

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