KR20170089962A - 무선 통신 시스템에서 랜덤 액세스 절차를 수행하는 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

단말(UE; user equipment)이 이중 연결(dual connectivity)에 의해 MeNB(master eNodeB) 및 SeNB(secondary eNB)와 연결된 상태에서, 단말은 상기 SeNB와 연관된 그룹의 하나의 셀 상에서 RA 프리앰블을 상기 SeNB로 전송한다. 단말이 RA 프리앰블의 전송 횟수가 RA 프리앰블의 최대 전송 횟수에 도달한 것으로 결정하는 경우, 단말은 상기 SeNB와 연관된 상기 그룹의 모든 셀로의 상향링크(UL; uplink) 전송을 중단한다.

Description

무선 통신 시스템에서 랜덤 액세스 절차를 수행하는 방법 및 장치 {METHOD AND APPARATUS FOR PERFORMING RANDOM ACCESS PROCEDURE IN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}

본 발명은 무선 통신에 관한 것으로, 보다 상세하게는 무선 통신 시스템에서 랜덤 액세스 절차를 수행하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

UMTS(universal mobile telecommunications system)는 유럽 시스템(European system), GSM(global system for mobile communications) 및 GPRS(general packet radio services)를 기반으로 하여 WCMDA(wideband code division multiple access)에서 동작하는 3세대(3rd generation) 비동기(asynchronous) 이동 통신 시스템이다. UMTS의 LTE(long-term evolution)가 UMTS를 표준화하는 3GPP(3rd generation partnership project)에 의해서 논의 중이다.

3GPP LTE는 고속 패킷 통신을 가능하게 하기 위한 기술이다. LTE 목표인 사용자와 사업자의 비용 절감, 서비스 품질 향상, 커버리지 확장 및 시스템 용량 증대를 위해 많은 방식이 제안되었다. 3GPP LTE는 상위 레벨 필요조건으로서 비트당 비용 절감, 서비스 유용성 향상, 주파수 밴드의 유연한 사용, 간단한 구조, 개방형 인터페이스 및 단말의 적절한 전력 소비를 요구한다.

저 전력 노드를 사용하는 스몰 셀은 특히 실내 및 실외에 핫스팟을 구축하여 단말 트래픽 폭증에 대처하기 위한 방안으로 유망하게 고려된다. 저 전력 노드는 일반적으로 송신 전력이 매크로 노드 및 기지국과 같은 종류의 전력보다 적은 것을 의미한다. 예를 들어, 피코 기지국 및 펨토 기지국들이 이에 해당한다. 3GPP LTE의 스몰 셀 향상은 실내 및 실외의 핫스팟 구역에서 저 전력 노드들을 이용하여 성능을 향상시키는 추가적인 기능성에 초점을 둘 것이다.

LTE Rel-12에서 이중 연결(Dual connectivity)이 지원되는 스몰 셀 향상에 관한 새로운 연구가 시작되었다. 이중 연결은 RRC_CONNECTED 상태 동안 주어진 단말이 비 이상적인 백홀로 연결된 적어도 두 개의 다른 네트워크 지점(마스터 eNB(MeNB) 및 세컨더리 eNB(SeNB))으로부터 제공된 무선 자원을 소비하는 동작이다. 나아가, 단말을 위해 이중 연결에 포함되는 각 eNB는 다른 역할을 가정할 수 있다. 그 역할은 eNB의 전력 등급에 의존할 필요가 없으며, 단말 간에 다를 수 있다.

이중 연결에서 단말은 MeNB 및 SeNB 모두와 랜덤 액세스 절차를 수행할 수 있다. 한편, RA(Random Access) 프리앰블의 전송 개수가 최대 개수에 도달할 때까지 랜덤 액세스 절차가 실패함을 의미하는 랜덤 액세스 문제가 발생할 수 있다. 이중 연결에서 랜덤 액세스 문제를 처리하는 방법이 요구될 수 있다.

본 발명은 무선 통신 시스템에서 랜덤 액세스 절차를 수행하는 방법 및 장치를 제공한다. 본 발명은 이중 연결에서 랜덤 액세스 문제를 처리하는 방법을 제공한다. 본 발명은 RA 프리앰블의 전송 개수가 최대 개수에 도달하는 경우, 셀에서 상향링크 전송을 중지하는 방법을 제공한다.

일 양태에 있어서, 무선 통신 시스템에서 단말(UE; user equipment)에 의한 랜덤 액세스(RA; random access) 절차를 수행하는 방법이 제공된다. 상기 방법은 SeNB(secondary evolved NodeB)와 연관된 그룹의 하나의 셀 상에서 RA 프리앰블을 상기 SeNB로 전송하고, RA 프리앰블의 전송 횟수가 RA 프리앰블의 최대 전송 횟수에 도달한 것으로 결정하고, 및 상기 SeNB와 연관된 상기 그룹의 모든 셀로의 상향링크(UL; uplink) 전송을 중단하는 것을 포함하며, 상기 단말은 MeNB(master evolved NodeB) 및 상기 SeNB와 연결된다.

다른 양태에 있어서, 무선 통신 시스템에서 단말(UE; user equipment)이 제공된다. 상기 단말은 메모리, RF(radio frequency)부, 및 상기 메모리 및 상기 RF부와 연결되는 프로세서를 포함하며, 상기 프로세서는 SeNB(secondary evolved NodeB)와 연관된 그룹의 하나의 셀 상에서 RA 프리앰블을 상기 SeNB로 전송하도록 상기 RF부를 제어하고, RA 프리앰블의 전송 횟수가 RA 프리앰블의 최대 전송 횟수에 도달한 것으로 결정하고, 및 상기 SeNB와 연관된 상기 그룹의 모든 셀로의 상향링크(UL; uplink) 전송을 중단하도록 상기 RF부를 제어하며, 상기 단말은 MeNB(master evolved NodeB) 및 상기 SeNB와 연결된다.

이중 연결에서 세컨더리 eNB(SeNB)로의 잘못된 전송을 피할 수 있고, 이에 따라서 간섭 문제가 해결될 수 있다. 나아가, 마스터 eNB(MeNB)로 연결되어 있는 동안, 불필요한 RRC(radio resource control) 연결 재확립을 피할 수 있다.

도 1은 LTE 시스템의 구조를 나타낸다.
도 2는 일반적인 E-UTRAN 및 EPC 구조의 블록도이다.
도 3은 LTE 시스템의 사용자 평면 프로토콜 스택 및 제어 평면 프로토콜 스택의 블록도이다.
도 4는 물리 채널 구조의 일 예를 나타낸다.
도 5는 3GPP LTE-A의 반송파 집성의 일 예를 나타낸다.
도 6은 반송파 집성을 위한 제2 계층 하향링크 구조의 일 예를 나타낸다.
도 7은 반송파 집성을 위한 제2 계층 상향링크 구조의 일 예를 나타낸다.
도 8은 매크로 영역과 함께 및 매크로 영역 없이 스몰 셀이 배치되는 시나리오를 나타낸다.
도 9는 평가를 위한 스몰 셀 배치 시나리오를 나타낸다.
도 10은 스몰 셀 배치 시나리오의 일 예를 나타낸다.
도 11은 스몰 셀 배치 시나리오의 다른 예를 나타낸다.
도 12는 스몰 셀 배치 시나리오의 다른 예를 나타낸다.
도 13은 스몰 셀 배치 시나리오의 다른 예를 나타낸다.
도 14는 매크로 셀과 스몰 셀의 이중 연결의 일 예를 나타낸다.
도 15는 이중 연결을 지원하는 프로토콜 구조의 일 예를 나타낸다.
도 16은 경쟁 기반 랜덤 액세스 절차를 나타낸다.
도 17은 비경쟁 기반 랜덤 액세스 절차를 나타낸다.
도 18은 본 발명의 실시에 따른 랜덤 액세스 절차를 수행하는 방법의 일 예를 나타낸다.
도 19는 본 발명의 실시에 따른 랜덤 액세스 절차를 수행하는 방법의 다른 일 예를 나타낸다.
도 20은 본 발명의 실시 예가 구현되는 무선 통신 시스템의 블록도이다.

이하의 기술은 CDMA(code division multiple access), FDMA(frequency division multiple access), TDMA(time division multiple access), OFDMA(orthogonal frequency division multiple access), SC-FDMA(single carrier frequency division multiple access) 등과 같은 다양한 무선 통신 시스템에 사용될 수 있다. CDMA는 UTRA(universal terrestrial radio access)나 CDMA2000과 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. TDMA는 GSM(global system for mobile communications)/GPRS(general packet radio service)/EDGE(enhanced data rates for GSM evolution)와 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. OFDMA는 IEEE(institute of electrical and electronics engineers) 802.11(Wi-Fi), IEEE 802.16(WiMAX), IEEE 802-20, E-UTRA(evolved UTRA) 등과 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. IEEE 802.16m은 IEEE 802.16e의 진화로, IEEE 802.16e에 기반한 시스템과의 하위 호환성(backward compatibility)를 제공한다. UTRA는 UMTS(universal mobile telecommunications system)의 일부이다. 3GPP(3rd generation partnership project) LTE(long term evolution)은 E-UTRA(evolved-UMTS terrestrial radio access)를 사용하는 E-UMTS(evolved UMTS)의 일부로써, 하향링크에서 OFDMA를 채용하고 상향링크에서 SC-FDMA를 채용한다. LTE-A(advanced)는 3GPP LTE의 진화이다.

설명을 명확하게 하기 위해, LTE-A를 위주로 기술하지만 본 발명의 기술적 사상이 이에 제한되는 것은 아니다.

도 1은 LTE 시스템의 구조를 나타낸다. 통신 네트워크는 IMS 및 패킷 데이터를 통한 인터넷 전화(Voice over internet protocol: VoIP)와 같은 다양한 통신 서비스들을 제공하기 위하여 넓게 설치된다.

도 1을 참조하면, LTE 시스템 구조는 하나 이상의 단말(UE; 10), E-UTRAN(evolved-UMTS terrestrial radio access network) 및 EPC(evolved packet core)를 포함한다. 단말(10)은 사용자에 의해 움직이는 통신 장치이다. 단말(10)은 고정되거나 이동성을 가질 수 있으며, MS(mobile station), UT(user terminal), SS(subscriber station), 무선기기(wireless device) 등 다른 용어로 불릴 수 있다.

E-UTRAN은 하나 이상의 eNB(evolved node-B; 20)를 포함할 수 있고, 하나의 셀에 복수의 단말이 존재할 수 있다. eNB(20)는 제어 평면(control plane)과 사용자 평면(user plane)의 끝 지점을 단말에게 제공한다. eNB(20)는 일반적으로 단말(10)과 통신하는 고정된 지점(fixed station)을 말하며, BS(base station), BTS(base transceiver system), 액세스 포인트(access point) 등 다른 용어로 불릴 수 있다. 하나의 eNB(20)는 셀마다 배치될 수 있다. eNB(20)의 커버리지 내에 하나 이상의 셀이 존재할 수 있다. 하나의 셀은 1.25, 2.5, 5, 10 및 20 MHz 등의 대역폭 중 하나를 가지도록 설정되어 여러 단말에게 하향링크(DL; downlink) 또는 상향링크(UL; uplink) 전송 서비스를 제공할 수 있다. 이때 서로 다른 셀은 서로 다른 대역폭을 제공하도록 설정될 수 있다.

이하에서, DL은 eNB(20)에서 단말(10)로의 통신을 의미하며, UL은 단말(10)에서 eNB(20)으로의 통신을 의미한다. DL에서 송신기는 eNB(20)의 일부이고, 수신기는 단말(10)의 일부일 수 있다. UL에서 송신기는 단말(10)의 일부이고, 수신기는 eNB(20)의 일부일 수 있다.

EPC는 제어 평면의 기능을 담당하는 MME(mobility management entity), 사용자 평면의 기능을 담당하는 S-GW(system architecture evolution (SAE) gateway)를 포함할 수 있다. MME/S-GW(30)은 네트워크의 끝에 위치할 수 있으며, 외부 네트워크와 연결된다. MME는 단말의 접속 정보나 단말의 능력에 관한 정보를 가지며, 이러한 정보는 주로 단말의 이동성 관리에 사용될 수 있다. S-GW는 E-UTRAN을 종단점으로 갖는 게이트웨이이다. MME/S-GW(30)은 세션의 종단점과 이동성 관리 기능을 단말(10)에 제공한다. EPC는 PDN(packet data network)-GW(gateway)를 더 포함할 수 있다. PDN-GW는 PDN을 종단점으로 갖는 게이트웨이이다.

MME는 eNB(20)로의 NAS(non-access stratum) 시그널링, NAS 시그널링 보안, AS(access stratum) 보안 제어, 3GPP 액세스 네트워크 간의 이동성을 위한 inter CN(core network) 노드 시그널링, 아이들 모드 단말 도달 가능성(페이징 재전송의 제어 및 실행 포함), 트래킹 영역 리스트 관리(아이들 모드 및 활성화 모드인 단말을 위해), P-GW 및 S-GW 선택, MME 변경과 함께 핸드오버를 위한 MME 선택, 2G 또는 3G 3GPP 액세스 네트워크로의 핸드오버를 위한 SGSN(serving GPRS support node) 선택, 로밍, 인증, 전용 베이러 설정을 포함한 베어러 관리 기능, PWS(public warning system: 지진/쓰나미 경보 시스템(ETWS) 및 상용 모바일 경보 시스템(CMAS) 포함) 메시지 전송 지원 등의 다양한 기능을 제공한다. S-GW 호스트는 사용자 별 기반 패킷 필터링(예를 들면, 심층 패킷 검사를 통해), 합법적 차단, 단말 IP(internet protocol) 주소 할당, DL에서 전송 레벨 패킹 마킹, UL/DL 서비스 레벨 과금, 게이팅 및 등급 강제, APN-AMBR에 기반한 DL 등급 강제의 갖가지 기능을 제공한다. 명확성을 위해 MME/S-GW(30)은 "게이트웨이"로 단순히 표현하며, 이는 MME 및 S-GW를 모두 포함할 수 있다.

사용자 트래픽 전송 또는 제어 트래픽 전송을 위한 인터페이스가 사용될 수 있다. 단말(10) 및 eNB(20)은 Uu 인터페이스에 의해 연결될 수 있다. eNB(20)들은 X2 인터페이스에 의해 상호간 연결될 수 있다. 이웃한 eNB(20)들은 X2 인터페이스에 의한 망형 네트워크 구조를 가질 수 있다. eNB(20)들은 S1 인터페이스에 의해 EPC와 연결될 수 있다. eNB(20)들은 S1-MME 인터페이스에 의해 EPC와 연결될 수 있으며, S1-U 인터페이스에 의해 S-GW와 연결될 수 있다. S1 인터페이스는 eNB(20)와 MME/S-GW(30) 간에 다수-대-다수 관계(many-to-many-relation)를 지원한다.

도 2는 일반적인 E-UTRAN 및 EPC의 구조의 블록도이다. 도 2를 참조하면, eNB(20)은 게이트웨이(30)에 대한 선택, RRC(radio resource control) 활성(activation) 동안 게이트웨이(30)로의 라우팅(routing), 페이징 메시지의 스케줄링 및 전송, BCH(broadcast channel) 정보의 스케줄링 및 전송, UL 및 DL에서 단말(10)들로의 자원의 동적 할당, eNB 측정의 설정(configuration) 및 제공(provisioning), 무선 베어러 제어, RAC(radio admission control) 및 LTE 활성 상태에서 연결 이동성 제어 기능을 수행할 수 있다. 상기 언급처럼 게이웨이(30)는 EPC에서 페이징 개시, LTE 아이들 상태 관리, 사용자 평면의 암호화, SAE 베어러 제어 및 NAS 시그널링의 암호화와 무결성 보호 기능을 수행할 수 있다.

도 3은 LTE 시스템의 사용자 평면 프로토콜 스택 및 제어 평면 프로토콜 스택의 블록도이다. 도 3-(a)는 LTE 시스템의 사용자 평면 프로토콜 스택의 블록도이고, 도 3-(b)는 LTE 시스템의 제어 평면 프로토콜 스택의 블록도이다.

단말과 E-UTRAN 간의 무선 인터페이스 프로토콜의 계층은 통신 시스템에서 널리 알려진 OSI(open system interconnection) 모델의 하위 3개 계층을 바탕으로 L1(제1 계층), L2(제2 계층) 및 L3(제3 계층)으로 구분된다. 단말과 E-UTRAN 간의 무선 인터페이스 프로토콜은 수평적으로 물리 계층, 데이터 링크 계층(data link layer) 및 네트워크 계층(network layer)으로 구분될 수 있고, 수직적으로는 제어 신호 전송을 위한 프로토콜 스택(protocol stack)인 제어 평면(control plane)과 데이터 정보 전송을 위한 프로토콜 스택인 사용자 평면(user plane)으로 구분될 수 있다. 무선 인터페이스 프로토콜의 계층은 단말과 E-UTRAN에서 쌍(pair)으로 존재할 수 있고, 이는 Uu 인터페이스의 데이터 전송을 담당할 수 있다.

물리 계층(PHY; physical layer)은 L1에 속한다. 물리 계층은 물리 채널을 통해 상위 계층에 정보 전송 서비스를 제공한다. 물리 계층은 상위 계층인 MAC(media access control) 계층과 전송 채널(transport channel)을 통해 연결된다. 물리 채널은 전송 채널에 맵핑된다. 전송 채널을 통해 MAC 계층과 물리 계층 사이로 데이터가 전송될 수 있다. 서로 다른 물리 계층 사이, 즉 송신기의 물리 계층과 수신기의 물리 계층 간에 데이터는 물리 채널을 통해 무선 자원을 이용하여 전송될 수 있다. 물리 계층은 OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 방식을 이용하여 변조될 수 있고, 시간과 주파수를 무선 자원으로 활용한다.

물리 계층은 몇몇의 물리 제어 채널(physical control channel)을 사용한다. PDCCH(physical downlink control channel)은 PCH(paging channel) 및 DL-SCH(downlink shared channel)의 자원 할당, DL-SCH와 관련되는 HARQ(hybrid automatic repeat request) 정보에 대하여 단말에 보고한다. PDCCH는 상향링크 전송의 자원 할당에 관하여 단말에 보고하기 위해 상향링크 그랜트를 나를 수 있다. PCFICH(physical control format indicator channel)은 PDCCH를 위해 사용되는 OFDM 심벌의 개수를 단말에 알려주며, 모든 서브프레임마다 전송된다. PHICH(physical hybrid ARQ indicator channel)은 UL-SCH 전송에 대한 HARQ ACK(acknowledgement)/NACK(non-acknowledgement) 신호를 나른다. PUCCH(physical uplink control channel)은 하향링크 전송을 위한 HARQ ACK/NACK, 스케줄링 요청 및 CQI와 같은 UL 제어 정보를 나른다. PUSCH(physical uplink shared channel)은 UL-SCH(uplink shared channel)를 나른다.

도 4는 물리 채널 구조의 일 예를 나타낸다. 물리 채널은 시간 영역에서 복수의 서브프레임(subframe)들과 주파수 영역에서 복수의 부반송파(subcarrier)들로 구성된다. 하나의 서브프레임은 시간 영역에서 복수의 심벌들로 구성된다. 하나의 서브프레임은 복수의 자원 블록(RB; resource block)들로 구성된다. 하나의 자원 블록은 복수의 심벌들과 복수의 부반송파들로 구성된다. 또한, 각 서브프레임은 PDCCH를 위하여 해당 서브프레임의 특정 심벌들의 특정 부반송파들을 이용할 수 있다. 예를 들어, 서브프레임의 첫 번째 심벌이 PDCCH를 위하여 사용될 수 있다. PDCCH는 PRB(physical resource block) 및 MCS(modulation and coding schemes)와 같이 동적으로 할당된 자원을 나를 수 있다. 데이터가 전송되는 단위 시간인 TTI(transmission time interval)는 1개의 서브프레임의 길이와 동일할 수 있다. 서브프레임 하나의 길이는 1ms일 수 있다.

전송채널은 채널이 공유되는지 아닌지에 따라 공통 전송 채널 및 전용 전송 채널로 분류된다. 네트워크에서 단말로 데이터를 전송하는 DL 전송 채널(DL transport channel)은 시스템 정보를 전송하는 BCH(broadcast channel), 페이징 메시지를 전송하는 PCH(paging channel), 사용자 트래픽 또는 제어 신호를 전송하는 DL-SCH 등을 포함한다. DL-SCH는 HARQ, 변조, 코딩 및 전송 전력의 변화에 의한 동적 링크 적응 및 동적/반정적 자원 할당을 지원한다. 또한, DL-SCH는 셀 전체에 브로드캐스트 및 빔포밍의 사용을 가능하게 할 수 있다. 시스템 정보는 하나 이상의 시스템 정보 블록들을 나른다. 모든 시스템 정보 블록들은 같은 주기로 전송될 수 있다. MBMS(multimedia broadcast/multicast service)의 트래픽 또는 제어 신호는 MCH(multicast channel)를 통해 전송된다.

단말에서 네트워크로 데이터를 전송하는 UL 전송 채널은 초기 제어 메시지(initial control message)를 전송하는 RACH(random access channel), 사용자 트래픽 또는 제어 신호를 전송하는 UL-SCH 등을 포함한다. UL-SCH는 HARQ 및 전송 전력 및 잠재적인 변조 및 코딩의 변화에 의한 동적 링크 적응을 지원할 수 있다. 또한, UL-SCH는 빔포밍의 사용을 가능하게 할 수 있다. RACH는 일반적으로 셀로의 초기 접속에 사용된다.

L2에 속하는 MAC 계층은 논리 채널(logical channel)을 통해 상위 계층인 RLC(radio link control) 계층에게 서비스를 제공한다. MAC 계층은 복수의 논리 채널에서 복수의 전송 채널로의 맵핑 기능을 제공한다. 또한, MAC 계층은 복수의 논리 채널에서 단수의 전송 채널로의 맵핑에 의한 논리 채널 다중화 기능을 제공한다. MAC 부계층은 논리 채널상의 데이터 전송 서비스를 제공한다.

논리 채널은 전송되는 정보의 종류에 따라, 제어 평면의 정보 전달을 위한 제어 채널과 사용자 평면의 정보 전달을 위한 트래픽 채널로 나눌 수 있다. 즉, 논리 채널 타입의 집합은 MAC 계층에 의해 제공되는 다른 데이터 전송 서비스를 위해 정의된다. 논리채널은 전송 채널의 상위에 위치하고 전송채널에 맵핑된다.

제어 채널은 제어 평면의 정보 전달만을 위해 사용된다. MAC 계층에 의하여 제공되는 제어 채널은 BCCH(broadcast control channel), PCCH(paging control channel), CCCH(common control channel), MCCH(multicast control channel) 및 DCCH(dedicated control channel)을 포함한다. BCCH는 시스템 제어 정보를 방송하기 위한 하향링크 채널이다. PCCH는 페이징 정보의 전송 및 셀 단위의 위치가 네트워크에 알려지지 않은 단말을 페이징하기 위해 사용되는 하향링크 채널이다. CCCH는 네트워크와 RRC 연결을 갖지 않을 때 단말에 의해 사용된다. MCCH는 네트워크로부터 단말에게 MBMS 제어 정보를 전송하는데 사용되는 일대다 하향링크 채널이다. DCCH는 RRC 연결 상태에서 단말과 네트워크간에 전용 제어 정보 전송을 위해 단말에 의해 사용되는 일대일 양방향 채널이다.

트래픽 채널은 사용자 평면의 정보 전달만을 위해 사용된다. MAC 계층에 의하여 제공되는 트래픽 채널은 DTCH(dedicated traffic channel) 및 MTCH(multicast traffic channel)을 포함한다. DTCH는 일대일 채널로 하나의 단말의 사용자 정보의 전송을 위해 사용되며, 상향링크 및 하향링크 모두에 존재할 수 있다. MTCH는 네트워크로부터 단말에게 트래픽 데이터를 전송하기 위한 일대다 하향링크 채널이다.

논리 채널과 전송 채널간의 상향링크 연결은 UL-SCH에 맵핑될 수 있는 DCCH, UL-SCH에 맵핑될 수 있는 DTCH 및 UL-SCH에 맵핑될 수 있는 CCCH를 포함한다. 논리 채널과 전송 채널간의 하향링크 연결은 BCH 또는 DL-SCH에 맵핑될 수 있는 BCCH, PCH에 맵핑될 수 있는 PCCH, DL-SCH에 맵핑될 수 있는 DCCH, DL-SCH에 맵핑될 수 있는 DTCH, MCH에 맵핑될 수 있는 MCCH 및 MCH에 맵핑될 수 있는 MTCH를 포함한다.

RLC 계층은 L2에 속한다. RLC 계층의 기능은 하위 계층이 데이터를 전송하기에 적합하도록 무선 섹션에서 상위 계층으로부터 수신된 데이터의 분할/연접에 의한 데이터의 크기 조정을 포함한다. 무선 베어러(RB; radio bearer)가 요구하는 다양한 QoS를 보장하기 위해, RLC 계층은 투명 모드(TM; transparent mode), 비확인 모드(UM; unacknowledged mode) 및 확인 모드(AM; acknowledged mode)의 세 가지의 동작 모드를 제공한다. AM RLC는 신뢰성 있는 데이터 전송을 위해 ARQ(automatic repeat request)를 통해 재전송 기능을 제공한다. 한편, RLC 계층의 기능은 MAC 계층 내부의 기능 블록으로 구현될 수 있으며, 이때 RLC 계층은 존재하지 않을 수도 있다.

PDCP(packet data convergence protocol) 계층은 L2에 속한다. PDCP 계층은 상대적으로 대역폭이 작은 무선 인터페이스 상에서 IPv4 또는 IPv6와 같은 IP 패킷을 도입하여 전송되는 데이터가 효율적으로 전송되도록 불필요한 제어 정보를 줄이는 헤더 압축 기능을 제공한다. 헤더 압축은 데이터의 헤더에 필요한 정보만을 전송함으로써 무선 섹션에서 전송 효율을 높인다. 게다가, PDCP 계층은 보안 기능을 제공한다. 보안기능은 제3자의 검사를 방지하는 암호화 및 제3자의 데이터 조작을 방지하는 무결성 보호를 포함한다.

RRC(radio resource control) 계층은 L3에 속한다. L3의 가장 하단 부분에 위치하는 RRC 계층은 오직 제어 평면에서만 정의된다. RRC 계층은 단말과 네트워크 간의 무선 자원을 제어하는 역할을 수행한다. 이를 위해 단말과 네트워크는 RRC 계층을 통해 RRC 메시지를 교환한다. RRC 계층은 RB들의 설정(configuration), 재설정(re-configuration) 및 해제(release)와 관련되어 논리 채널, 전송 채널 및 물리 채널들의 제어를 담당한다. RB는 단말과 네트워크 간의 데이터 전달을 위해 L1 및 L2에 의해 제공되는 논리적 경로이다. 즉, RB는 단말과 E-UTRAN 간의 데이터 전송을 위해 L2에 의해 제공되는 서비스를 의미한다. RB가 설정된다는 것은 특정 서비스를 제공하기 위해 무선 프로토콜 계층 및 채널의 특성을 규정하고, 각각의 구체적인 파라미터 및 동작 방법을 결정함을 의미한다. RB는 SRB(signaling RB)와 DRB(data RB) 두 가지로 구분될 수 있다. SRB는 제어 평면에서 RRC 메시지를 전송하는 통로로 사용되며, DRB는 사용자 평면에서 사용자 데이터를 전송하는 통로로 사용된다.

도 3-(a)를 참조하면, RLC 및 MAC 계층(네트워크 측에서 eNB에서 종료)은 스케줄링, ARQ 및 HARQ와 같은 기능을 수행할 수 있다. PDCP 계층(네트워크 측에서 eNB에서 종료)은 헤더 압축, 무결성 보호 및 암호화와 같은 사용자 평면 기능들을 수행할 수 있다.

도 3-(b)를 참조하면, RLC/MAC 계층(네트워크 측에서 eNB에서 종료)은 제어 평면을 위하여 동일한 기능들을 수행할 수 있다. RRC 계층(네트워크 측에서 eNB에서 종료)은 방송, 페이징, RRC 연결 관리, RB 제어, 이동성 기능 및 UE 측정 보고 및 제어와 같은 기능을 수행할 수 있다. NAS 제어 프로토콜(네트워크 측에서 게이트웨이의 MME에서 종료)은 SAE 베어러 관리, 인증, LTE_IDLE 이동성 관리, LTE_IDLE에서의 페이징 시작 및 게이트웨이와 UE 간의 시그널링을 위한 보안 제어와 같은 기능을 수행할 수 있다.

RRC 상태는 단말의 RRC 계층이 E-UTRAN의 RRC 계층과 논리적으로 연결되어 있는지 여부를 지시한다. RRC 상태는 RRC 연결 상태(RRC_CONNECTED) 및 RRC 아이들 상태(RRC_IDLE)와 같이 두 가지로 나누어질 수 있다. 단말의 RRC 계층과 E-UTRAN의 RRC 계층 간의 RRC 연결이 설정되어 있을 때, 단말은 RRC 연결 상태에 있게 되며, 그렇지 않은 경우 단말은 RRC 아이들 상태에 있게 된다. RRC_CONNECTED의 단말은 E-UTRAN과 RRC 연결이 설정되어 있으므로, E-UTRAN은 RRC_CONNECTED의 단말의 존재를 파악할 수 있고, 단말을 효과적으로 제어할 수 있다. 한편, E-UTRAN은 RRC_IDLE의 단말을 파악할 수 없으며, 핵심 망(CN; core network)이 셀보다 더 큰 영역인 트래킹 영역(tracking area) 단위로 단말을 관리한다. 즉, RRC_IDLE의 단말은 더 큰 영역의 단위로 존재만 파악되며, 음성 또는 데이터 통신과 같은 통상의 이동 통신 서비스를 받기 위해서 단말은 RRC_CONNECTED로 천이해야 한다.

RRC_IDLE 상태에서, 단말이 NAS에 의해 설정된 DRX(discontinuous reception)를 지정하는 동안에, 단말은 시스템 정보 및 페이징 정보의 방송을 수신할 수 있다. 그리고, 단말은 트래킹 영역에서 단말을 고유하게 지정하는 ID(identification)를 할당받고, PLMN(public land mobile network) 선택 및 셀 재선택을 수행할 수 있다. 또한 RRC_IDLE 상태에서, 어떠한 RRC 컨텍스트도 eNB에 저장되지 않는다.

RRC_CONNECTED 상태에서, 단말은 E-UTRAN에서 E-UTRAN RRC 연결 및 RRC context를 가져, eNB로 데이터를 전송 및/또는 eNB로부터 데이터를 수신하는 것이 가능하다. 또한, 단말은 eNB로 채널 품질 정보 및 피드백 정보를 보고할 수 있다. RRC_CONNECTED 상태에서, E-UTRAN은 단말이 속한 셀을 알 수 있다. 그러므로 네트워크는 단말에게 데이터를 전송 및/또는 단말로부터 데이터를 수신할 수 있고, 네트워크는 단말의 이동성(핸드오버 및 NACC(network assisted cell change)를 통한 GERAN(GSM EDGE radio access netowkr)으로 inter-RAT(radio access technology) 셀 변경 지시)을 제어할 수 있으며, 네트워크는 이웃 셀을 위해 셀 측정을 수행할 수 있다.

RRC_IDLE 상태에서 단말은 페이징 DRX 주기를 지정한다. 구체적으로 단말은 단말 특정 페이징 DRX 주기 마다의 특정 페이징 기회(paging occasion)에 페이징 신호를 모니터한다. 페이징 기회는 페이징 신호가 전송되는 동안의 시간 간격이다. 단말은 자신만의 페이징 기회를 가지고 있다.

페이징 메시지는 동일한 트래킹 영역에 속하는 모든 셀에 걸쳐 전송된다. 만약 단말이 하나의 트래킹 영역에서 다른 하나의 트래킹 영역으로 이동하면, 단말은 위치를 업데이트하기 위해 TAU(tracking area update) 메시지를 네트워크에 전송한다.

사용자가 단말의 전원을 최초로 켰을 때, 단말은 먼저 적절한 셀을 탐색한 후 해당 셀에서 RRC_IDLE에 머무른다. RRC 연결을 맺을 필요가 있을 때, RRC_IDLE에 머무르던 단말은 RRC 연결 절차를 통해 E-UTRAN의 RRC와 RRC 연결을 맺고 RRC_CONNECTED로 천이할 수 있다. RRC_IDLE에 머무르던 단말은 사용자의 통화 시도 등의 이유로 상향링크 데이터 전송이 필요할 때, 또는 E-UTRAN으로부터 페이징 메시지를 수신하고 이에 대한 응답 메시지 전송이 필요할 때 등에 E-UTRAN과 RRC 연결을 맺을 필요가 있을 수 있다.

단말과 eNB 간에 메시지를 전송하기 위해 사용되는 시그니쳐 시퀀스에 서로 다른 원인 값들이 맵핑되는 것으로 알려져 있다. 게다가, CQI(channel quality indicator) 또는 경로 손실 및 원인 또는 메시지 크기는 초기 프리앰블에 포함을 위한 후보로 알려져 있다.

단말이 네트워크에 접속하기를 원하고 메시지가 전송되도록 결정하면, 메시지는 목적(purpose)에 링크될 수 있으며, 원인 값은 결정될 수 있다. 또한, 이상적 메시지의 크기는 모든 부가적 정보 및 다른 서로 다른 대체 가능한 크기를 식별하여 결정될 수 있다. 부가적인 정보를 제거하거나 대체 가능한 스케줄링 요청 메시지가 사용될 수 있다.

단말은 프리앰블의 전송, UL 간섭, 파일럿 전송 전력, 수신기에서 프리앰블을 검출하기 위해 요구되는 SNR 또는 그 조합을 위해 필요한 정보를 얻는다. 이 정보는 프리앰블의 초기 전송 전력의 계산을 허용해야만 한다. 메시지의 전송을 위해 동일한 채널이 사용되는 것을 보장하기 위해, 주파수 관점에서 프리앰블의 근방에서 UL 메시지를 전송하는 것이 유리하다.

네트워크가 최소한의 SNR로 프리앰블을 수신하는 것을 보장하기 위해, 단말은 UL 간섭 및 UL 경로 손실을 고려해야 한다. UL 간섭은 오직 eNB에서 결정될 수 있으므로, 프리앰블의 전송에 앞서 eNB에 의하여 브로드캐스트되고 단말에 의하여 수신되어야 한다. UL 경로 손실은 DL 경로 손실과 유사하게 고려될 수 있으며, 셀의 몇몇 파일럿 신호의 송신 전력이 단말에게 알려지면, 수신된 RX 신호 세기로부터 단말에 의하여 추정될 수 있다.

프리앰블의 검출을 위해 필요한 UL SNR은 일반적으로 Rx 안테나의 수 및 수신기 성능과 같은 eNB 구성에 따라 달라진다. 다소 정적인 파일럿의 송신 전력을 전송하고, 변화하는 UL 간섭으로부터 필요한 UL SNR를 분리하여 전송하고 및 메시지와 프리앰블 간에 요구되는 가능한 전력 오프셋을 전송하는데 이점이 있을 수 있다.

프리앰블의 초기 전송 전력은 아래 공식에 따라 대략적으로 계산될 수 있다.

전송 전력 = TransmitPilot + RxPilot + UL간섭 + 오프셋 + SNRRequired

그러므로, SNRRequired, ULInterference, TransmitPilot 및 오프셋의 어떤 조합도 브로드캐스트 될 수 있다. 원칙적으로, 단 하나의 값만이 브로드캐스트 되어야 한다. 비록 3GPP LTE에서 UL 간섭이 주로 UMTS 시스템보다 더 일정한 이웃 셀 간섭이라 하더라도, 이는 현재의 UMTS 시스템에서 본질적이다.

위에서 설명된 것처럼 단말은 프리앰블의 전송을 위한 초기 UL 전송 전력을 결정한다. eNB의 수신기는 셀의 간섭과 비교되는 상대 수신 전력뿐만 아니라 절대 수신 전력도 추정할 수 있다. eNB는 간섭과 비교되는 수신 신호 전력이 eNB에게 알려진 임계치보다 크면 프리앰블이 검출되었다고 간주한다.

단말은 초기 추정된 프리앰블의 전송 전력이 부적합하더라도 프리앰블을 검출할 수 있도록 파워 램핑을 수행한다. 다음 랜덤 액세스 시도 전에, 만약 ACK 또는 NACK 가 단말에 의해 수신되지 않으면, 다른 프리앰블은 대부분 전송될 것이다. 검출의 확률을 증가시키기 위해 프리앰블은 서로 다른 UL 주파수에 전송될 수 있고, 및/또는 프리앰블의 전송 전력은 증가 될 수 있다. 그러므로 검출될 프리앰블의 실제 전송 전력은 처음 UE에 의해 계산된 프리앰블의 초기 전송 전력에 대응할 필요가 없다.

단말은 가능한 UL 전송 포맷을 반드시 결정하여야 한다. 단말에 의해 사용되는 MCS 및 다수의 자원 블럭을 포함할 수 있는 전송 포맷은 주로 두 파라미터에 의해 결정된다. 구체적으로 두 파라미터는 eNB의 SNR 및 전송되기 위하여 요구되는 메시지의 크기이다.

실제로 단말 메시지 크기의 최대, 또는 페이로드, 그리고 요구되는 최소 SNR은 각각 전송 포맷에 대응한다. UMTS에서, 프리앰블의 전송 이전에 추정된 초기 프리앰블 전송 전력, 프리앰블과 전송 블럭 간의 필요한 오프셋, 최대로 허용되는 또는 이용가능한 단말 전송 전력, 고정된 오프셋 및 부가적인 마진을 고려하여 전송을 위한 어떤 전송 포맷이 선택될 수 있는지를 결정할 수 있다. 네트워크가 시간 및 주파수 자원 예약을 필요로 하지 않기 때문에, UMTS에서 프리앰블은 단말에 의해 선택된 전송 포맷에 대한 어떠한 정보도 포함할 필요가 없다. 그러므로 전송포맷은 전송된 메시지와 함께 표시된다.

프리앰블을 수신시 올바른 전송 포맷을 선택한 후 필요한 시간 및 주파수 자원을 예약하기 위해, eNB는 단말이 전송하고자 하는 메시지의 크기 및 단말에 의해 성취되는 SNR을 인식해야 한다. 그러므로, 단말은 대부분 DL에서 측정된 경로 손실 또는 초기 프리앰블 전송 전력의 결정을 위한 몇몇의 동일한 측정을 고려하므로, 최대 허용 또는 가용 단말 전송 전력과 비교한 단말 송신 전력은 eNB에게 알려지지 않았기 때문에, 수신된 프리앰블에 따르면 eNB는 단말에 의해 성취되는 SNR을 추정할 수 없다.

eNB는 DL에서 추정된 경로 손실 및 UL에서 추정된 경로 손실을 비교하여 차이를 계산할 수 있다. 그러나, 만약 파워 램핑이 사용되고 프리앰블을 위한 단말 전송 전력이 초기 계산된 단말 전송 전력과 대응하지 않는다면 이 계산은 불가능하다. 더욱이 실제 단말 전송 전력 및 단말이 송신하도록 의도되는 송신 전력의 정밀도는 매우 낮다. 그러므로 경로 손실을 코드화 또는 하향링크 및 메시지 크기 CQI 추정의 코드화 또는 시그니처에서 UL의 원인 값을 코드화하는 것이 제안된다.

반송파 집성(CA; carrier aggregation)이 설명된다. 3GPP TS 36.300 V11.6.0(2013-06)의 Section 5.5를 참조할 수 있다.

반송파 집성에서는 최대 100MHz의 광대역 전송을 지원하기 위해, 두 개 이상의 요소 반송파(CC; component carriers)가 집성된다. 단말은 단말의 능력에 따라 동시에 하나 또는 복수의 CC를 수신 또는 전송한다. CA를 위한 단일 타이밍 어드밴스(single timing advance) 능력이 있는 단말은 동일한 타이밍 어드밴스를 공유하는 복수의 서빙 셀(하나의 타이밍 어드밴스 그룹(TAG; timing advance group)으로 묶인 복수의 서빙 셀)에 대응하는 복수의 CC 상으로 수신 및/또는 전송을 동시에 할 수 있다. CA를 위한 복수의 타이밍 어드밴스 능력이 있는 단말은 다른 타이밍 어드밴스를 가지는 복수의 서빙 셀(복수의 TAG으로 묶인 복수의 서빙 셀)에 대응하는 복수의 CC 상으로 수신 및/또는 전송을 동시에 할 수 있다. E-UTRAN은 각 TAG이 적어도 하나의 서빙 셀을 포함하도록 보장한다. CA 능력이 없는 단말은 단지 하나의 서빙 셀(하나의 TAG 내에 하나의 서빙 셀)에 해당하는 단일 CC 상으로 수신 및 전송한다.

서빙 셀은 하향링크 및 선택적인 상향링크 자원의 조합이다. 즉, 서빙 셀은 하나의 하향링크 CC 및 하나의 상향링크 CC로 구성될 수 있다. 대안적으로, 서빙 셀은 하나의 하향링크 CC로 구성될 수 있다. CA는 복수의 서빙 셀을 가질 수 있다. 복수의 서빙 셀은 하나의 PCell(primary serving cell) 및 적어도 하나의 SCell(secondary serving cell)로 구성될 수 있다. PUCCH 전송, 랜덤 액세스 절차 등은 PCell에서만 수행될 수 있다.

도 5는 3GPP LTE-A의 반송파 집성의 일 예를 나타낸다. 도 5를 참조하면, 각 CC는 20MHz의 대역폭을 갖고, 이는 3GPP LTE의 대역폭이다. 5개의 CC까지 집성될 수 있으며, 따라서 최대 100MHz의 대역폭이 구성될 수 있다.

CA는 LTE Rel-8/9 뉴머롤로지(numerology)를 사용하는 주파수 영역에서 각 CC가 최대 110 자원블럭으로 제한된 연속적인 CC 및 비연속적인 CC 모두가 지원된다.

단말이 동일한 기지국에서 발생한 다른 개수의 CC를 집성하도록 구성하는 것이 가능하며, 상향링크 및 하향링크에서 다른 대역폭을 갖도록 구성하는 것이 가능하다. 하향링크 CC의 개수는 단말의 하향링크 집성 능력에 의존하도록 구성될 수 있다. 상향링크 CC의 개수는 단말의 상향링크 집성 능력에 의존하도록 구성될 수 있다. 단말이 하향링크 CC보다 많은 상향링크 CC를 갖도록 구성하는 것은 불가능하다. 전형적인 TDD에서, 상향링크 및 하향링크에서 각 CC의 대역폭 및 CC의 개수는 동일하다. TAG의 개수는 단말의 TAG 능력에 의존하도록 구성될 수 있다.

동일한 기지국에서 발생한 CC가 동일한 커버리지를 제공할 필요는 없다.

CC는 LTE Rel-8/9와 호환되어야 한다. 그럼에도 불구하고, 현존하는 메카니즘(예를 들어, barring)은 Rel-8/9 단말이 CC에 캠프 온(camp on) 하는 것을 방지하는데 사용될 수 있다.

연속적으로 집성된 CC의 중심 주파수 사이의 간격은 300kHz의 배수가 되어야 한다. 이는 Rel-8/9의 100kHz 주파수 래스터(raster)와 호환성 및 15kHz 간격의 부반송파와 직교성을 보존하기 위함이다. 집성 시나리오에 따라, 연속적인 CC 사이에 사용하지 않는 적은 수의 부반송파를 삽입함으로써 n×300kHz 간격이 쉽게 사용될 수 있다.

TDD CA에 대하여, 하향링크/상향링크 구성은 동일 밴드 내에서는 CC에 걸쳐 동일하고, 다른 밴드 내에서는 CC에 걸쳐 동일하거나 다를 수 있다.

도 6은 CA를 위한 제2 계층 하향링크 구조의 일 예를 나타낸다. 도 7은 CA를 위한 제2 계층 상향링크 구조의 일 예를 나타낸다. CA는 제2 계층의 MAC 부계층에 영향을 미칠 수 있다. 예를 들어, CA가 복수의 CC를 사용하므로, 각 HARQ 개체가 각 CC를 처리하고, MAC 부계층이 복수의 HARQ 개체와 관련된 작동을 수행해야 한다. 나아가, 각 HARQ 개체는 독립적으로 전송 블럭을 처리한다. 그러므로, 반송파 집성에서, 복수의 전송 블럭은 복수의 CC를 통해 동시에 전송되거나 수신될 수 있다.

스몰 셀 향상이 설명된다. 3GPP TR 36.932 V12.0.0(2012-12)를 참조할 수 있다.

도 8은 매크로 영역과 함께 및 매크로 영역 없이 스몰 셀이 배치되는 시나리오를 나타낸다. 스몰 셀 향상은 스몰 셀이 매크로 영역이 있거나 없는 경우, 스몰 셀을 실내 또는 실외에 구축하는 경우, 백홀이 이상적 또는 비 이상적인 경우 모두를 대상으로 한다. 스몰 셀 구축 밀도가 낮은 경우는 물론 높은 경우도 고려할 수 있다.

도 8을 참조하면, 스몰 셀 향상은 이미 구축된 셀룰러 네트워크의 용량을 증대시키기 위해 스몰 셀 노드가 하나 이상의 중첩된 E-UTRAN 매크로 셀 계층 영역 내에 배치하는 시나리오를 목적으로 한다. 두 가지 시나리오가 고려될 수 있다.

- 단말이 매크로 셀과 스몰 셀 영역 내에 동시에 있는 경우

- 단말이 매크로 셀과 스몰 셀 영역 내에 동시에 있지 않은 경우

또한, 스몰 셀 노드가 하나 이상의 중첩된 E-UTRAN 매크로 셀 계층의 영역에 배치되지 않는 시나리오도 고려될 수 있다.

스몰 셀 향상은 실외 및 실내에 스몰 셀 구축을 목적으로 한다. 스몰 셀 노드들은 실내 또는 실외에 배치될 수 있으며, 각각의 경우에 실내 또는 실외의 단말에 서비스를 제공할 수 있다.

실내 단말에 대하여, 저속의 단말(0-3km/h)만이 타겟이 될 수 있다. 실외 단말에 대하여, 저속의 단말뿐만 아니라 중속의 단말(30km/h 이상 및 잠재적인 고속 단말)도 타겟이 될 수 있다.

처리량(throughput) 및 이동성/연결성 모두 저속 및 중속의 이동성을 위한 성능 메트릭(metric)으로 사용되어야 한다. 셀 가장자리 성능(예를 들어, 사용자 처리량을 위한 5% 타일 CDF 포인트) 및 (단말 및 네트워크 양자 모두의) 전력 효율 또한 메트릭으로 사용된다.

이상적인 백홀(다시 말해, 광섬유, LOS(line-of-sight) 마이크로파를 사용하는 전용 포인트-투-포인트 연결과 같은 매우 높은 처리능력 및 매우 낮은 대기시간) 및 비-이상적인 백홀(다시 말해, xDSL, NLOS 마이크로파와 같은 시장에서 널리 사용되는 전형적인 백홀, 및 릴레이(relaying)와 같은 다른 백홀들) 양자 모두가 연구되어야 한다. 성능-가격의 트레이드-오프(trade-off)가 고려되어야 한다

스몰 셀들 간의 인터페이스뿐만 아니라 매크로 및 스몰 셀 간의 인터페이스에 대하여, 상기 연구들은 실제 타입의 인터페이스가 결정되기 전에 원하는 개선들을 획득하도록 노드들 간에 어떤 종류의 정보가 필요하거나 유리한지를 먼저 확인해야 한다. 그리고 스몰 셀과 스몰 셀 간 뿐만 아니라 매크로 셀과 스몰 셀 간에 직접 인터페이스가 가정되는 경우에, X2 인터페이스는 기점(starting point)으로서 사용될 수 있다.

스몰 셀 향상은 스몰 셀이 산재하여 배치되는 경우 및 밀집하여 배치되는 경우를 고려해야 한다. 몇몇의 시나리오에서는(예를 들어, 핫 스팟 실내/실외 장소 등), 단일 또는 조금의 스몰 셀 노드들이(예를 들어, 핫 스팟을 커버하기 위하여) 산재하여 배치된다. 한편, 몇몇의 시나리오에서는(예를 들어, 밀집 도심, 대형 쇼핑 몰 등), 많은 스몰 셀 노드들이 스몰 셀 노드들에 의하여 커버되는 상대적으로 넓은 지역에 걸친 거대한 트래픽을 지원하기 위하여 밀집하여 배치된다. 스몰 셀 레이어의 커버리지는 다른 핫 스팟 지역 사이에 일반적으로 불연속적이다. 각 핫 스팟 지역은 스몰 셀들의 그룹(즉, 스몰 셀 클러스터)에 의하여 커버된다.

나아가, 부드러운 장래의 확장성(예를 들어, 산재에서 밀집으로, 작은 영역 밀집에서 큰 영역 밀집으로, 또는 일반적인 밀도에서 고 밀도로)이 고려되어야 한다. 이동성/연결성 성능에 대하여, 산재 및 밀집 배치 양자 모두 동일한 우선순위로 고려되어야 한다.

스몰 셀과 매크로 셀 사이뿐만 아니라 스몰 셀들 사이의 동기화 및 비동기화 시나리오 양자 모두 고려되어야 한다. 특정 동작에 대하여, 예를 들어 간섭 조정, 반송파 집성 및 기지국 간 COMP(coordinated multi-point), 스몰 셀 향상은 스몰 셀 탐색/측정 및 간섭/자원 관리와 관련하여 동기화된 배치 이익을 얻을 수 있다. 그러므로, 스몰 셀 클러스터의 시간 동기화된 배치는 연구에서 우선시되며, 이러한 동기화를 달성하기 위한 새로운 방법이 고려되어야 한다.

평가를 위한 스몰 셀 시나리오가 설명된다.

도 9는 평가를 위한 스몰 셀 배치 시나리오를 나타낸다. 도 9에 설명된 스몰 셀 배치 시나리오는 평가 목적을 위한 스몰 셀 시나리오에 대한 일반적인 설계이다. 상위 계층 양상의 평가를 위한 시나리오의 부가는 상위 계층 연구의 결과에 따라 고려될 수 있음에 유의해야 한다. 도 9를 참조하면, 매크로 셀은 주파수 F1에서 동작할 수 있다. 중첩 매크로 셀은 존재할 수도 존재하지 않을 수도 있다. 스몰 셀 클러스터를 구성하는 스몰 셀은 주파수 F1 또는 F2에서 동작할 수 있다. 스몰 셀 클러스터 내의 스몰 셀은 상호 간 협조할 수 있다. 매크로 셀 및 스몰 셀은 상호 간 협조할 수 있다.

도 10은 스몰 셀 배치 시나리오의 일 예를 나타낸다. 도 10을 참조하면, 스몰 셀은 중첩 매크로 네트워크의 존재 하에 배치된다. 매크로 셀 및 스몰 셀은 동일한 주파수(즉, F1)를 사용하여 배치된다. 나아가, 매크로 셀 및 스몰 셀은 실외에 배치된다. 사용자는 실외 및 실내 양자 모두에 분산될 수 있다. 나아가, 스몰 셀 클러스터가 고려될 수 있다. 스몰셀 클러스터는 LTE rel-10 eICIC(enhanced inter-cell interference coordination), 3GPP rel-11 feICIC(further enhanced ICIC)/CoMP(coordinated multi-point) 전송/수신에 대해 고려되는 시나리오보다 더 밀집할 수 있다. 나아가, 동일한 스몰 셀 클러스터 내의 스몰 셀 간의 인터페이스 또는 스몰 셀 클러스터와 적어도 하나의 매크로 eNB 간의 인터페이스에 대하여, 이상적인 백홀 뿐만 아니라 비 이상적인 백홀도 고려될 수 있다. 나아가, 비 이상적인 백홀은 모든 다른 인터페이스에 대하여 추정될 수 있다.

도 11은 스몰 셀 배치 시나리오의 다른 예를 나타낸다. 도 11을 참조하면, 스몰 셀은 중첩 매크로 네트워크의 존재 하에 배치된다. 매크로 셀 및 스몰 셀은 다른 주파수를 사용하여 배치된다. 즉, 매크로 셀은 주파수 F1을 사용하고, 스몰 셀은 주파수 F2를 사용한다. 나아가, 매크로 셀과 스몰 셀은 실외에 배치된다. 사용자는 실외 및 실내에 분산될 수 있다. 나아가, 스몰 셀 클러스터가 고려될 수 있다. 스몰셀 클러스터는 LTE rel-10 eICIC, 3GPP rel-11 feICIC/CoMP 전송/수신에 대해 고려되는 시나리오보다 더 밀집할 수 있다. 나아가, 동일한 스몰 셀 클러스터 내의 스몰 셀 간의 인터페이스 또는 스몰 셀 클러스터와 적어도 하나의 매크로 eNB 간의 인터페이스에 대하여, 이상적인 백홀 뿐만 아니라 비 이상적인 백홀도 고려될 수 있다. 나아가, 비 이상적인 백홀은 모든 다른 인터페이스에 대하여 추정될 수 있다.

도 12는 스몰 셀 배치 시나리오의 다른 예를 나타낸다. 도 12를 참조하면, 스몰 셀은 중첩 매크로 네트워크의 존재 하에 배치된다. 매크로 셀 및 스몰 셀은 다른 주파수를 사용하여 배치된다. 즉, 매크로 셀은 주파수 F1을 사용하고, 스몰 셀은 주파수 F2를 사용한다. 나아가, 매크로 셀은 실외에 배치되고, 스몰 셀은 실내에 배치된다. 사용자는 실외 및 실내에 분산될 수 있다. 나아가, 스몰 셀 클러스터가 고려될 수 있다. 스몰셀 클러스터는 LTE rel-10 eICIC, 3GPP rel-11 feICIC/CoMP 전송/수신에 대해 고려되는 시나리오보다 더 밀집할 수 있다. 그 대신에, LTE rel-10 시나리오에 대해 평가된 실내 핫 스팟 시나리오와 같은 밀집되지 않은 시나리오가 고려될 수도 있다. 나아가, 동일한 스몰 셀 클러스터 내의 스몰 셀 간의 인터페이스 또는 스몰 셀 클러스터와 적어도 하나의 매크로 eNB 간의 인터페이스에 대하여, 이상적인 백홀 뿐만 아니라 비 이상적인 백홀도 고려될 수 있다. 나아가, 비 이상적인 백홀은 모든 다른 인터페이스에 대하여 추정될 수 있다.

도 13은 스몰 셀 배치 시나리오의 다른 예를 나타낸다. 도 13을 참조하면, 매크로 셀 영역은 존재하지 않는다. 스몰 셀은 주파수 F1 또는 F2를 사용하여 배치된다. 나아가, 스몰 셀은 실내에 배치된다. 사용자는 실외 및 실내 양자 모두에 분산될 수 있다. 나아가, 스몰 셀 클러스터가 고려될 수 있다. 스몰 셀 클러스터는 LTE rel-10 eICIC, 3GPP rel-11 feICIC/CoMP 전송/수신에 대해 고려되는 시나리오보다 더 밀집할 수 있다. 그 대신에, LTE rel-10 시나리오에 대해 평가된 실내 핫스팟 시나리오와 같은 밀집되지 않은 시나리오가 고려될 수도 있다. 나아가, 동일한 스몰 셀 클러스터 내의 스몰 셀 간의 인터페이스에 대하여, 이상적인 백홀 뿐만 아니라 비 이상적인 백홀도 고려될 수 있다. 나아가, 비 이상적인 백홀은 모든 다른 인터페이스에 대하여 추정될 수 있다.

도 12 및 도 13에 설명된 시나리오 내의 모든 특징은 적어도 밀집한 경우에서 평가될 수 있다. 이것은 특별한 특징에 대하여 다른 경우에 동일하게 수행된 평가를 배제하지 않을 수 있다. 이는 밀집되지 않은 경우에서 스펙트럼 효율 향상이 평가되는 것에서도 추천될 수 있다.

이중 연결(dual connectivity)이 설명된다.

도 14는 매크로 셀과 스몰 셀의 이중 연결의 일 예를 보여준다. 도 14를 참조하면, 단말은 매크로 셀 뿐만 아니라 스몰 셀과도 연결되어 있다. 매크로 셀을 서빙(serving)하는 매크로 셀 eNB는 이중 연결에서 MeNB이고, 스몰 셀을 서빙하는 스몰 셀 eNB는 이중 연결에서 SeNB이다. MeNB는 적어도 S1-MME을 종료하는 eNB이고, 그러므로 이중 연결에서 CN으로 향하는 이동성 앵커로서 동작한다. 만약 매크로 eNB가 존재하면, 매크로 eNB는 일반적으로 MeNB로서 기능할 수 있다. SeNB는 단말에 부가적인 무선 자원을 제공하는 eNB이며, 이는 이중 연결에서 MeNB가 아니다. SeNB는 최선형(BE; best effort) 트래픽 타입을 전송할 책임이 있다. 반면에 MeNB는 VoIP, 스트리밍 데이터 또는 시그널링 데이터와 같은, 다른 트래픽 타입을 전송할 책임이 있다. MeNB와 SeNB 간에 인터페이스는 Xn 인터페이스라고 불린다. Xn 인터페이스는 비 이상적인 것(즉, Xn 인터페이스의 지연은 최대 60ms 일 수 있다)으로 가정한다.

도 15는 이중 연결을 지원하는 프로토콜 구조의 일 예를 보여준다. 이중 연결을 지원하기 위하여 다양한 프로토콜 구조가 연구되고 있다. 도 15를 참조하면, PDCP 및 RLC 개체는 서로 다른 네트워크 노드들에 위치한다. 즉, PDCP 개체는 MeNB에, RLC 개체는 SeNB에 위치한다. 단말 측면에서, 프로토콜 구조는 각 eNB(즉, MeNB 및 SeNB)를 위해 설정된 MAC 개체를 제외하고 종전 기술과 동일하다.

랜덤 액세스(RA; Random access) 절차가 설명된다. 이는 3GPP TS 36.300 V11.6.0(2013-06)의 Section 10.1.5를 참조할 수 있다.

랜덤 액세스 절차는 다음과 같은 특징을 갖는다:

- FDD 및 TDD에 대한 공통적인 절차;

- 반송파 집성이 구성될 때, 셀 크기 및 서빙 셀의 개수와 상관없는 하나의 절차.

랜덤 액세스 절차는 PCell과 관련된 아래의 이벤트에 대하여 수행된다.

- RRC_IDLE에서 초기 접속;

- RRC 연결 재확립 절차;

- 핸드오버;

- 랜덤 액세스 절차를 필요로 하는 RRC_CONNECTED 동안 하향링크 데이터 도달(예를 들어, 상향링크 동기화는 "비 동기화" 상태일 때);

- 랜덤 액세스 절차를 필요로 하는 RRC_CONNECTED 동안 상향링크 데이터 도달(예를 들어, 상향링크 동기화는 "비 동기화" 상태 또는 스케줄링 요청(SR; Scheduling request)을 위해 이용 가능한 PUCCH 자원이 없을 때);

- 랜덤 액세스 절차를 필요로 하는 RRC_CONNECTED 동안 포지셔닝 목적 (예를 들어, 단말 포지셔닝을 위해 타이밍 어드밴스(timing advance)가 필요할 때);

랜덤 액세스 절차는 SCell에서 해당 세컨더리 TAG(sTAG)에 대한 시간 동기를 설정하는 것 또한 수행한다.

더 나아가 랜덤 액세스 절차는 두 가지 형태를 취한다:

- 경쟁 기반(처음 다섯 경우에 적용 가능);

- 비 경쟁 기반(단지 핸드오버, 하향링크 데이터 도달, 포지셔닝 및 sTAG에 대한 타이밍 어드밴스 동기를 획득하는데 적용 가능).

랜덤 액세스 절차 이후 정상적인 하향링크/상향링크 전송이 일어날 수 있다.

릴레이 노드(RN; relay node)는 경쟁 기반 및 비 경쟁 기반 랜덤 액세스 양자 모두를 지원한다. RN가 랜덤 액세스 절차를 수행하면, RN는 현재 모든 RN 서브프레임 구성을 일시 중단한다. 이는 일시적으로 RN 서브프레임 구성을 무시함을 의미한다. RN 서브프레임 구성은 성공적으로 랜덤 액세스 절차가 완료되면 재개된다.

도 16은 경쟁 기반 랜덤 액세스 절차를 보여준다.

경쟁 기반 랜덤 액세스 절차의 네 가지 단계는 다음과 같다:

1) 상향링크에서 RACH 상의 랜덤 액세스 프리앰블(메시지 1): 두 가지 가능한 그룹이 정의되고 하나는 선택적이다. 만약 두 그룹이 구성되면, 어느 그룹으로부터 프리앰블이 선택되는지를 결정하기 위해 메시지 3의 크기 및 경로 손실이 사용될 수 있다. 프리앰블이 속하는 그룹은 메시지 3의 크기 및 단말에서의 무선 상태의 표시를 제공한다. 프리앰블 그룹 정보는, 필요한 임계값과 함께, 시스템 정보를 통해 방송된다.

2) MAC에 의해 생성되는 DL-SCH 상의 랜덤 액세스 응답(메시지 2): 메시지 2는 메시지 1과 준 동기(크기가 하나 이상의 TTI(transmission time interval)인 유연한 창(flexible window) 내에서)일 수 있다. 메시지 2는 HARQ를 사용하지 않을 수 있다. 메시지 2는 PDCCH를 통해 RA-RNTI(random access radio network temporary identity)로 어드레싱 될 수 있다. 메시지 2는 적어도 랜덤 액세스 프리앰블 식별자, pTAG(primary timing advance group)에 대한 타이밍 정렬(Timing Alignment) 정보, 초기 UL 그랜트 및 임시 C-RNTI의 할당(경쟁 해결 시에 영구적인 것으로 될 수 있거나 그렇지 않을 수 있음)을 전달할 수 있다. 메시지 2는 하나의 DL-SCH 메시지에서 가변 수의 단말을 위한 것일 수 있다.

3) UL-SCH 상의 첫 번째 스케줄링된 UL 전송(메시지 3): 메시지 3은 HARQ를 사용할 수 있다. 전송 블록의 크기는 단계 2에서 전달된 UL그랜트에 의존하고, 적어도 80 비트이다. 초기 접속에 대해, 메시지 3은 RRC 계층에 의해 발생되고 CCCH를 통해 전송된 RRC 연결 요청을 전달하거나, 적어도 NAS UE 식별자를 전달하지만 NAS 메시지를 전달하지는 않을 수 있다. RRC 연결 재확립 절차에 대해, 메시지 3은 RRC 계층에 의해 발생되고 CCCH를 통해 전송된 RRC 연결 재확립 요청을 전달할 수 있다. 메시지 3은 NAS 메시지를 포함하지 않을 수 있다. 핸드오버 후, 타겟 셀에서, 메시지 3은 RRC 계층에 의해 발생되고 DCCH를 통해 전송된 암호화되고 무결성 보호된 RRC 핸드오버 확인을 전달하거나, 단말의 C-RNTI(핸드오버 명령을 통해 할당되는)를 전달할 수 있다. 메시지 3은 가능한 경우, UL 버퍼 상태 보고를 포함할 수 있다. 다른 이벤트에 대해, 메시지 3은 적어도 단말의 C-RNTI를 전달할 수 있다.

4) DL 상에서의 경쟁 해결(메시지 4): 즉, eNB가 경쟁을 해결하기 전에 NAS 답신을 기다리지 않는다는 점에서 조기 경쟁 해결이 사용된다. 메시지 4는 메시지 3과 동기화되지 않을 수 있다. HARQ가 지원된다. 메시지 4는 초기 액세스를 위해 및 무선 링크 실패 이후 PDCCH 상의 임시 C-RNTI로 어드레싱될 수 있고, 및/또는 RRC_CONNECTED에 있는 단말에 대한 PDCCH 상의 C-RNTI로 어드레싱될 수 있다. HARQ 피드백이 경쟁 해결 메시지에 응답하여 제공되는, 메시지 3에서 제공된 바와 같은, 그 자신의 단말 프리앰블 식별자를 검출한 단말에 의해서만 전송된다;

랜덤 액세스 성공을 검출하고 아직 C-RNTI를 갖지 않는 UE에 대해 임시 C-RNTI가 C-RNTI로 승격되고, 다른 단말들에 의해 드롭된다. 랜덤 액세스 성공을 검출하고 이미 C-RNTI를 가지는 단말은 그의 C-RNTI 사용을 재개한다.

CA가 구성되는 경우, 경쟁 기반 랜덤 액세스 절차의 첫 번째 세 단계는 PCell상에서 일어나고, 반면에 경쟁 해결(단계 4)은 PCell에 의하여 교차(cross) 스케줄링 될 수 있다.

랜덤 액세스 절차가 더 자세하게 설명된다. 3GPP TS 36.321 V11.3.0(2013-06)의 Section 5.1을 참조할 수 있다.

첫째, 랜덤 액세스 절차 초기화가 설명된다. 랜덤 액세스 절차는 PDCCH 지시에 의해서 또는 MAC 부계층 자신에 의해서 개시된다. SCell 상의 랜덤 액세스 절차는 오직 PDCCH 지시에 의해서만 개시된다. 만약 단말이 자신의 C-RNTI에 의해 마스킹된 PDCCH 지시와 일치하는 PDCCH 전송을 수신하면, 특정 서빙 셀에 대하여, 단말은 이 서빙 셀 상으로 랜덤 액세스 절차를 개시해야 한다. PCell 상의 랜덤 액세스에 대하여, PDCCH 지시 또는 RRC는 ra-PreambleIndex 및 ra-PRACH-MaskIndex를 선택적으로 지시하고, SCell 상의 랜덤 액세스에 대하여, PDCCH 지시는 000000와 다른 값을 갖는 ra-PreambleIndex 및 ra-PRACH-MaskIndex를 지시한다. pTAG에 대한 PRACH 상의 프리앰블 전송 및 PDCCH 지시의 수신은 PCell에 대하여만 지원된다.

어느 시점에서나 단지 하나의 랜덤 액세스 절차가 진행된다. 만약 다른 절차가 이미 진행되는 동안 단말이 새로운 랜덤 액세스 절차에 대한 요청을 수신하면, 진행중인 절차를 계속할 것인지 또는 새로운 절차를 시작할 것인지는 단말의 구현에 달려 있다.

랜덤 액세스 자원 선택이 설명된다. 랜덤 액세스 자원 선택 절차는 다음과 같이 수행된다:

- 만약 ra-PreambleIndex (랜덤 액세스 프리앰블) 및 ra-PRACH-MaskIndex (PRACH 마스크 인덱스)가 명시적으로 시그널링되고, ra-PreambleIndex가 000000이 아니라면:

- 랜덤 액세스 프리앰블 및 PRACH 마스크 인덱스는 명시적으로 시그널링 된다.

- 그렇지 않으면, 랜덤 액세스 프리앰블은 다음과 같이 단말에 의해 선택된다:

- 만약 Msg3가 아직 전송되지 않았으면, 단말은 다음을 해야 한다:

- 만약 랜덤 액세스 프리앰블 그룹 B가 존재하고, 만약 잠재적인 메시지 크기(필요한 경우, 전송 플러스 MAC 헤더를 위한 사용 가능한 데이터 및 MAC 제어 요소)가 messageSizeGroupA보다 크고, 만약 경로 손실이(랜덤 액세스 절차를 수행하는 서빙 셀의)P_CMAX,c - preambleInitialReceivedTargetPower - deltaPreambleMsg3 - messagePowerOffsetGroupB 보다 작으면, 그 때:

- 랜덤 액세스 프리앰블 그룹 B를 선택한다;

- 그렇지 않으면:

- 랜덤 액세스 프리앰블 그룹 A를 선택한다.

- 그렇지 않고, 만약 Msg3가 재전송된다면, 단말은 다음을 해야 한다:

- Msg3의 제1 전송에 대응하는 프리앰블 전송 시도에 사용된 것처럼 랜덤 액세스 프리앰블의 동일한 그룹을 선택한다.

- 선택된 그룹 내에 랜덤 액세스 프리앰블을 임의로 선택한다. 랜덤 함수는 각각의 허용된 선택이 동일한 확률로 선택될 수 있도록 한다;

- PRACH 마스크 인덱스를 0으로 설정한다.

- prach-ConfigIndex에 의해 주어진 제한에 의해 허용된 PRACH를 포함하는 다음 이용 가능한 서브프레임, PRACH 마스크 인덱스 및 물리 계층 타이밍 요건을 결정한다(다음 이용 가능한 PRACH를 결정할 때, 단말은 측정 간격의 발생 가능성을 고려할 수 있다);

- 만약 전송 모드가 TDD이고 PRACH 마스크 인덱스가 0과 동일하면:

- 만약 ra-PreambleIndex가 명시적으로 시그널링되고, 이는 000000이 아니라면(즉, MAC에 의해 선택되지 않으면):

- 동일한 확률로, 결정된 서브프레임에서 이용 가능한 PRACH들로부터 하나의 PRACH를 임의로 선택한다.

- 그렇지 않으면:

- 동일한 확률로, 결정된 서브프레임에서 이용가능한 PRACH들로부터 하나의 PRACH 및 다음 두 개의 연속적인 서브프레임을 임의로 선택한다.

- 그렇지 않으면:

- PRACH 마스크 인덱스의 요건에 따라, 결정된 서브프레임 내에서 PRACH를 결정한다.

- 상기 랜덤 액세스 프리앰블의 전송을 진행한다.

랜덤 액세스 프리앰블 전송이 설명된다. 랜덤 액세스 절차가 다음과 같이 수행된다.

- PREAMBLE_RECEIVED_TARGET_POWER를 preambleInitialReceivedTargetPower + DELTA_PREAMBLE + (PREAMBLE_TRANSMISSION_COUNTER - 1) * powerRampingStep으로 설정한다;

- 선택된 PRACH, 상응하는 RA-RNTI, 프리앰블 인덱스 및 PREAMBLE_RECEIVED_TARGET_POWER를 사용하여 프리앰블을 전송하기 위하여 물리 계층을 지시한다.

랜덤 액세스 응답 수신이 설명된다. 랜덤 액세스 프리앰블이 전송되면 측정 갭의 발생 가능성과 관계 없이, 단말은 이하에서 정의되는 RA-RNTI에 의해 확인된 랜덤 액세스 응답에 대한 PCell의 PDCCH를 모니터링한다. 단말은 이를 프리앰블 전송의 마지막을 포함하는 서브프레임에서 3 서브프레임을 더한 서브프레임에서 시작하고 ra-ResponseWindowSize 서브프레임의 길이를 갖는 RA 응답 윈도우에서 모니터링한다. 랜덤 액세스 프리앰블이 전송되는 PRACH와 관련된 RA-RNTI는 RA-RNTI= 1 + t_id+10*f_id로 계산된다. t_id는 지정된 PRACH의 제1 서브프레임의 인덱스(0 ≤ t_id < 10)이고, f_id는 주파수 영역의 오름차순으로 정렬된 그 서브프레임 내에 지정된 PRACH의 인덱스(0 ≤ f_id < 6)이다. 전송된 랜덤 액세스 프리앰블과 일치하는 랜덤 액세스 프리앰블 식별자를 포함하는 랜덤 액세스 응답의 성공적인 수신 이후, 단말은 랜덤 액세스 응답에 대한 모니터링을 중단할 수 있다.

- 만약 이 TTI에 대한 하향링크 할당이 RA-RNTI에 대한 PDCCH 상으로 수신되고 수신된 TB가 성공적으로 디코딩되면, 단말은 측정 갭의 발생 가능성과 관계 없이 다음을 해야 한다:

- 만약 랜덤 액세스 응답이 백오프(Backoff) 지시 서브헤더를 포함하면:

- 백오프 지시 서브헤더의 BI 필드에 의해 지시되는 것처럼, 단말의 백오프 파라미터 값을 설정한다.

- 그렇지 않으면, 단말의 백오프 파라미터를 0ms로 설정한다.

- 만약 랜덤 액세스 응답이 전송된 랜덤 액세스 프리앰블에 대응하는 랜덤 액세스 프리앰블 식별자를 포함하면, 단말은 다음을 해야 한다:

- 이 랜덤 액세스 응답이 성공적이라 간주하고, 랜덤 액세스 프리앰블이 전송된 서빙 셀에 대하여 다음과 같은 조치를 적용한다:

- 수신된 타이밍 어드밴스 명령을 처리한다;

- preambleInitialReceivedTargetPower 및 하위 계층으로 가장 최근 프리앰블 전송에 적용된 파워 램핑의 양을 지시한다(즉, (PREAMBLE_TRANSMISSION_COUNTER - 1) * powerRampingStep);

- 수신된 상향링크 그랜트 값을 처리하고, 이를 하위 계층으로 지시한다;

- 만약 ra-PreambleIndex가 명시적으로 시그널링되고, 이는 000000이 아니라면(즉, MAC에 의해 선택되지 않으면):

- 랜덤 액세스 절차가 성공적으로 완료되었다고 간주한다.

- 그렇지 않고, 만약 랜덤 액세스 프리앰블이 UE MAC에 의하여 선택되면:

- 늦어도 랜덤 액세스 응답 메시지에 제공되는 상향링크 그랜트에 대응하는 제1 전송 시간까지, 랜덤 액세스 응답 메시지에 수신된 값으로 임시 C-RNTI를 설정한다;

- 만약 이것이 이 랜덤 액세스 절차 내에서 처음 성공적으로 수신된 랜덤 액세스 응답이라면:

- 만약 전송이 CCCH 논리 채널에 대하여 이루어지고 있지 않으면, 이후 상향링크 전송에 C-RNTI MAC 제어 요소를 포함하기 위해 멀티플렉싱 및 어셈블리 개체를 지시한다;

- "멀티플렉싱 및 어셈블리" 개체로부터 전송을 위한 MAC PDU를 획득하고, 이를 Msg3 버퍼에 저장한다.

상향링크 전송이 필요할 때(예를 들어, 경쟁 해결을 위해), 기지국은 랜덤 액세스 응답에서 56비트보다 작은 그랜트를 제공하지 않는다.

만약 랜덤 액세스 절차 내에서, 랜덤 액세스 프리앰블의 동일 그룹에 대한 랜덤 액세스 응답에 제공되는 상향링크 그랜트가 랜덤 액세스 절차 동안에 할당된 제1 상향링크 그랜트와 다른 크기를 가지면, 단말 동작은 정의되지 않는다.

만약 랜덤 액세스 응답 윈도우 내에 랜덤 액세스 응답이 수신되지 않거나, 또는 수신된 모든 랜덤 액세스 응답이 전송된 랜덤 액세스 프리앰블에 대응하는 랜덤 액세스 프리앰블 식별자를 포함하지 않으면, 랜덤 액세스 응답 수신은 성공적이지 않은 것으로 간주되고 단말은 다음을 해야 한다:

- PREAMBLE_TRANSMISSION_COUNTER를 1씩 증가시킨다;

- 만약 PREAMBLE_TRANSMISSION_COUNTER = preambleTransMax + 1 이면:

- 만약 랜덤 액세스 프리앰블이 PCell 상으로 전송되면:

- 상위 계층에 랜덤 액세스 프리앰블을 지시한다;

- 만약 랜덤 액세스 프리앰블이 SCell 상으로 전송되면:

- 랜덤 액세스 절차가 성공적으로 완료되지 않은 것으로 간주된다.

- 만약 이 랜덤 액세스 절차에서, 랜덤 액세스 프리앰블이 MAC에 의해 선택되면:

- 단말의 백오프 파라미터를 기반으로, 0과 백오프 파라미터 값 사이에 균일한 분포에 따라 랜덤 백오프 시간을 선택한다;

- 백오프 시간까지 다음 랜덤 액세스 전송을 지연한다;

- 랜덤 액세스 자원의 선택을 진행한다.

경쟁 해결이 설명된다. 경쟁 해소는 PCell의 PDCCH 상의 C-RNTI 또는 DL-SCH 상의 단말 경쟁 해결 식별자 중 어느 하나를 기반으로 한다.

Msg3가 전송되면, 단말은 다음을 해야 한다:

- 각 HARQ 재전송에서 mac-ContentionResolutionTimer를 시작하고, mac-ContentionResolutionTimer를 재시작 한다;

- 측정 갭의 발생 가능성과 관계 없이, mac-ContentionResolutionTimer가 만료되거나 멈출 때까지 PDCCH를 모니터링한다;

- 만약 PDCCH 전송의 수신 통지가 하위 계층으로부터 수신되면, 단말은 다음을 해야 한다:

- 만약 C-RNTI MAC 제어 요소가 Msg3에 포함되면:

- 만약 랜덤 액세스 절차가 MAC 부계층 스스로에 의하여 시작되고, PDCCH 전송이 C-RNTI에게 보내지고 및 새로운 전송에 대한 상향링크 그랜트를 포함하면; 또는

- 만약 랜덤 액세스 절차가 PDCCH 지시에 의하여 시작되고 PDCCH 전송이 C-RNTI에게 보내지면:

- 이 경쟁 해결은 성공적인 것으로 간주한다;

- mac-ContentionResolutionTimer를 중단한다;

- 임시 C-RNTI를 폐기한다;

- 이 랜덤 액세스 절차는 성공적으로 완료된 것으로 간주한다;

- 그렇지 않고, 만약 CCCH SDU가 Msg3에 포함되고 PDCCH 전송이 그것의 임시 C-RNTI에게 보내지면:

- 만약 MAC PDU가 성공적으로 디코딩되면:

- mac-ContentionResolutionTimer를 중단한다;

- 만약 MAC PDU가 단말 경쟁 해결 지시자 MAC 제어 요소를 포함하고; 및

- 만약 MAC 제어 요소에 포함되는 단말 경쟁 해결 식별자가 Msg3에서 전송되는 CCCH SDU와 일치하면:

- 이 경쟁 해결은 성공적인 것으로 간주하고, MAC PDU의 분해(disassembly) 및 역다중화(demultiplexing)를 종료한다;

- 임시 C-RNTI의 값으로 C-RNTI를 설정한다;

- 임시 C-RNTI를 폐기한다;

- 이 랜덤 액세스 절차는 성공적으로 완료된 것으로 간주한다;

- 그렇지 않으면

- 임시 C-RNTI를 폐기한다;

- 이 랜덤 액세스 절차는 성공적으로 완료되지 않은 것으로 간주하고, 성공적으로 디코딩된 MAC PDU를 폐기한다.

- 만약 mac-ContentionResolutionTimer가 만료되면:

- 임시 C-RNTI를 폐기한다;

- 경쟁 해결은 성공적이지 않은 것으로 간주한다.

- 만약 경쟁 해결이 성공적이지 않은 것으로 간주되면, 단말은 다음을 해야 한다:

- Msg3 버퍼에서 MAC PDU의 전송을 위해 사용되는 HARQ 버퍼를 비운다;

- PREAMBLE_TRANSMISSION_COUNTER를 1씩 증가시킨다;

- 만약 PREAMBLE_TRANSMISSION_COUNTER = preambleTransMax + 1 이면:

- 상위 계층에 랜덤 액세스 프리앰블을 지시한다.

- 단말의 백오프 파라미터를 기반으로, 0과 백오프 파라미터 값 사이에 균일한 분포에 따라 랜덤 백오프 시간을 선택한다;

- 백오프 시간까지 다음 랜덤 액세스 전송을 지연한다;

- 랜덤 액세스 자원의 선택을 진행한다.

랜덤 액세스 절차의 완료가 설명된다. 랜덤 액세스 절차의 완료로 단말은 다음을 해야 한다:

- 만약 명시적으로 시그널링된 ra-PreambleIndex 및 ra-PRACH-MaskIndex가 있으면 이를 폐기한다;

- Msg3 버퍼에서 MAC PDU의 전송을 위해 사용되는 HARQ 버퍼를 비운다.

게다가, RN은 중단된 RN 서브프레임 구성이 있으면 이를 재개해야 한다.

도 17은 비경쟁 기반 랜덤 액세스 절차를 나타낸다.

비경쟁 기반 랜덤 액세스 절차의 세 가지 단계는 다음과 같다.

0) DL에서의 전용 시그널링을 통한 랜덤 액세스 프리앰블 할당: eNB는 비경쟁 랜덤 액세스 프리앰블(방송 시그널링에 보내지는 세트 내에 있지 않은 랜덤 액세스 프리앰블)을 단말에 할당한다. 비경쟁 랜덤 액세스 프리앰블은 타겟 기지국에 의하여 생성된 핸드오버 명령을 통해 시그널링 될 수 있으며, 핸드오버를 위한 소스 기지국, 또는 하향링크 데이터 도착 또는 위치 확인의 경우에 PDCCH, 또는 sTAG에 대한 상향링크 시간 조정을 위한 PDCCH를 통해 전송된다.

1) 상향링크에서 RACH 상의 랜덤 액세스 프리앰블(메시지 1): 단말은 할당된 비경쟁 랜덤 액세스 프리앰블을 전송한다.

2) DL-SCH 상의 랜덤 액세스 응답(메시지 2): 메시지 2는 메시지 1과 준 동기(크기가 두 개 이상의 TTI인 유연한 창 내에 있음)일 수 있다. 메시지 2는 HARQ를 사용하지 않을 수 있다. 메시지 2는 PDCCH 상의 RA-RNTI로 어드레싱 될 수 있다. 메시지 2는 적어도 타이밍 정렬(Timing Alignment) 정보 및 핸드오버를 위한 초기 UL 그랜트, DL 데이터 도달을 위한 타이밍 정렬 정보, 랜덤 액세스 프리앰블 식별자를 전달할 수 있다. 메시지 2는 하나의 DL-SCH 메시지에 하나 또는 복수의 단말을 위해 의도될 수 있다.

CA가 구성되는 동안 PCell 상으로 비경쟁 기반 랜덤 액세스를 수행하면, 비경쟁 기반 랜덤 액세스 절차의 단계 0, 단계 1 및 2의 PDCCH를 통한 랜덤 액세스 프리앰블 할당은 PCell 상에서 발생한다. sTAG에 대한 타이밍 어드밴스를 확립하기 위해, 기지국은 sTAG의 활성화된 SCell의 스케줄링 셀 상으로 전송된 PDCCH 지시와 함께(단계 0) 비경쟁 기반 랜덤 액세스 절차를 개시할 수 있다. 프리앰블 전송(단계 1)은 지시된 SCell 상에 있으며, 랜덤 액세스 응답(단계 2)은 PCell 상에서 일어난다.

랜덤 액세스 절차를 수행할 때, 랜덤 액세스 절차가 완료될 때까지 단말은 랜덤 액세스 프리앰블 전송의 개수를 셀 수 있다. 만약 랜덤 액세스 프리앰블 전송의 개수가 기지국에 의해 구성된 최대 개수에 도달하면, 단말의 MAC 계층은 단말의 RRC 계층에 랜덤 액세스 문제를 지시할 수 있다. 이 지시를 수신 시, 단말의 RRC 계층은 RRC 연결 재확립을 개시할 수 있다.

만약 단말이 이중 연결(dual connectivity)을 지원하고, MeNB 및 SeNB 모두와 연결된 경우, SeNB에 대한 경쟁 기반 랜덤 액세스 절차를 지원하는 것이 필요할 수 있다. 경쟁 기반 랜덤 액세스 절차 동안, 위에 설명된 랜덤 액세스 문제가 발생할 수 있다. 단말이 MeNB로의 연결을 가지고 있기 때문에, SeNB로부터의 랜덤 액세스 문제로 인한 RRC 연결 재확립은 불필요하다. 또한, 랜덤 액세스 문제가 발생하면 단말은 SeNB 상의 UL 전송을 중단하는 것이 필요할 수 있고, MeNB로 랜덤 액세스 문제를 보고하는 것이 필요할 수 있다.

이하, 본 발명의 일 실시 예에 따라 랜덤 액세스 절차를 수행하는 방법이 설명된다. 본 발명에 따르면, 랜덤 액세스 절차 동안 랜덤 액세스 문제를 해결하기 위해, 만약 랜덤 액세스 프리앰블 전송의 개수가 최대 개수에 도달하였다고 결정되면, 단말은 UL 전송을 중단할 수 있고, RRC 연결 재확립을 트리거하지 않을 수 있다.

도 18은 본 발명의 실시에 따른 랜덤 액세스 절차를 수행하는 방법의 일 예를 나타낸다.

단말은 제1 노드와 제2 노드의 연결을 확립한다(S100). 단말은 제2 노드로 RA(random access) 프리앰블을 전송한다(S110). RA 프리앰블은 단말에 의해 RA 프리앰블의 집합으로부터 무작위로 선택될 수 있다. 이 경우, RA 절차는 단지 경쟁 기반 RA 절차일 수 있다. 대안적으로, RA 프리앰블은 eNB에 의해 할당된다. 이 경우, RA 절차는 단지 비 경쟁 기반 RA 절차일 수 있다. 또는, RA 절차는 경쟁 기반 RA 및 비 경쟁 기반 RA 절차 양자 모두일 수 있다.

단말은 RA 프리앰블 전송의 개수가 RA 프리앰블의 전송 개수의 최댓값과 동일한지 결정한다. 만약 단말이 RA 프리앰블 전송의 개수가 RA 프리앰블 전송의 개수의 최댓값과 동일하다고 결정하면, 단말은 제2 노드가 속한 그룹의 모든 셀의 UL 전송을 중단하고, RRC 연결 재확립 절차를 개시하지 않는다(S120). 만약 RA 프리앰블 전송의 개수가 preambleTransMax와 동일하다면, 단말은 RA 절차가 성공적으로 완료되지 않았음을 간주할 수 있고, 메시지 3 버퍼에 MAC PDU의 전송을 위해 사용되는 HARQ 버퍼를 삭제할 수 있다.

상기 그룹은 한 개 이상의 셀을 포함할 수 있다. 그룹에 대한 정보(즉, 어느 셀이 어느 그룹에 속하는지)는 eNB에 의해 구성될 수 있다. 더 나아가, 상기 그룹은 TAG(Timing advance group)을 포함할 수 있다. TAG은 복수 개의 셀을 포함할 수 있으며, TAG 내의 셀들은 동일한 타이밍 어드밴스(timing advance)를 공유할 수 있다. 대안적으로, 단말은 단지 RA 프리앰블이 전송되는 셀의 UL 전송을 중단할 수 있다. 즉, 단말은 단지 제2 노드의 UL 전송을 중단할 수 있다.

UL 전송은 PUSCH 전송, PUCCH 전송, RA 프리앰블 전송, CSI(Channel State Information) 보고, SR 전송, HARQ 피드백 또는 SRS(Sounding Reference Signal) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. CSI 보고는 CQI, PMI(Precoding Matrix Indicator), RI(Rank Indicator) 또는 PTI(Precoding Type Indicator) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.

만약 단말이 RA 프리앰블의 전송 개수가 RA 프리앰블의 전송 개수의 최댓값과 동일하다고 결정하면, 단말은 발생하는 RA 문제(RA 프리앰블 전송 실패)를 지시하는 지시를 제1 노드로 더 전송할 수 있다. 상기 지시는 제2 노드에 대한 정보를 포함할 수 있다. 제2 노드에 대한 정보는 (제1 노드 또는 제2 노드 중 어느 하나에 의해 할당된) RA 문제를 확인하는 문제 식별자, 제2 노드의 물리 셀 식별자, 제2 노드의 글로벌 셀 식별자 또는 제2 노드의 셀 식별자 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.

제1 노드는 SRB가 정의된 이중 연결에서 MeNB일 수 있고, 제2 노드는 SRB가 정의되지 않은 이중 연결에서 SeNB일 수 있다. 대안적으로, 제1 노드는 이중 연결에서 SeNB 일 수 있으며, 제2 노드는 이중 연결에서 MeNB일 수 있다.

한편, 본 발명은 eNB에 의해 지시되는 셀을 제한할 수 있다. 즉, 본 발명은 RA 프리앰블이 eNB에 의해 지시되는 셀로 전송될 때만 적용될 수 있다. 이는 eNB가 본 발명이 적용됨을 지시하는 지시를 전송함을 의미한다.

도 19는 본 발명의 실시에 따른 랜덤 액세스 절차를 수행하는 방법의 다른 일 예를 나타낸다.

단말은 MeNB 및 SeNB와 연결되어 있다(S200).

단말이 몇 가지 이유로 RA 절차를 필요로 하면, 단말은 SeNB로 RA 프리앰블을 전송한다(S210). RA 프리앰블은 단말에 의해 선택될 수 있다. 또한, 상기 RA 프리앰블은 재 전송을 위한 RA 프리앰블 일 수 있다. 단말은 SeNB로부터 RA 응답을 수신한다(S211). 단말은 메시지 3 버퍼에서 MAC PDU를 SeNB로 전송한다(S212).

CR(contention resolution) 타이머의 만료와 같은 예로 인하여, 단말은 CR 실패로 간주한다(S220).

단말은 이 RA 절차에서 RA 프리앰블 전송의 개수가 eNB에 의해 구성된 최댓값과 동일한지 결정한다(S230). 또한 단말은 RA 프리앰블이 지시된 셀(즉, SeNB)로 전송되는지 결정한다.

만약 단말이 이 RA 절차에서 RA 프리앰블 전송의 개수가 eNB에 의해 구성된 최댓값과 동일하다고 결정하고, RA 프리앰블이 SeNB로 전송된다면(S240), 단말은 RA 프리앰블 전송, PUCCH 전송, PUSCH 전송, CSI 보고, SRS 전송 등을 포함하는 UL 전송을 중단한다.

단말은 MeNB로 RA 문제 보고를 전송한다. RA 문제 보고는 예를 들어, SeNB의 셀 식별자를 포함할 수 있다(S250).

도 20은 본 발명의 실시 예가 구현되는 무선 통신 시스템의 블록도이다.

eNB(800)는 프로세서(processor; 810), 메모리(memory; 820) 및 RF부(radio frequency unit; 830)를 포함할 수 있다. 프로세서(810)는 본 명세서에서 설명된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현하도록 구성될 수 있다. 무선 인터페이스 프로토콜의 계층들은 프로세서(810)에 의해 구현될 수 있다. 메모리(820)는 프로세서(810)와 연결되어, 프로세서(810)를 구동하기 위한 다양한 정보를 저장한다. RF부(830)는 프로세서(810)와 연결되어, 무선 신호를 전송 및/또는 수신한다.

단말(900)은 프로세서(910), 메모리(920) 및 RF부(930)를 포함할 수 있다. 프로세서(910)는 본 명세서에서 설명된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현하도록 구성될 수 있다. 무선 인터페이스 프로토콜의 계층들은 프로세서(910)에 의해 구현될 수 있다. 메모리(920)는 프로세서(910)와 연결되어, 프로세서(910)를 구동하기 위한 다양한 정보를 저장한다. RF부(930)는 프로세서(910)와 연결되어, 무선 신호를 전송 및/또는 수신한다.

프로세서(810, 910)은 ASIC(application-specific integrated circuit), 다른 칩셋, 논리 회로 및/또는 데이터 처리 장치를 포함할 수 있다. 메모리(820, 920)는 ROM(read-only memory), RAM(random access memory), 플래쉬 메모리, 메모리 카드, 저장 매체 및/또는 다른 저장 장치를 포함할 수 있다. RF부(830, 930)는 무선 주파수 신호를 처리하기 위한 베이스밴드 회로를 포함할 수 있다. 실시예가 소프트웨어로 구현될 때, 상술한 기법은 상술한 기능을 수행하는 모듈(과정, 기능 등)로 구현될 수 있다. 모듈은 메모리(820, 920)에 저장되고, 프로세서(810, 910)에 의해 실행될 수 있다. 메모리(820, 920)는 프로세서(810, 910) 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 프로세서(810, 910)와 연결될 수 있다.

상술한 예시적인 시스템에서, 상술된 본 발명의 특징에 따라 구현될 수 있는 방법들은 순서도를 기초로 설명되었다. 편의상 방법들은 일련의 단계 또는 블록으로 설명되었으나, 청구된 본 발명의 특징은 단계들 또는 불록들의 순서에 한정되는 것은 아니며, 어떤 단계는 다른 단계와 상술한 바와 다른 순서로 또는 동시에 발생할 수 있다. 또한, 당업자라면 순서도에 나타낸 단계들이 배타적이지 않고, 다른 단계가 포함되거나 순서도의 하나 또는 그 이상의 단계가 본 발명의 범위에 영향을 미치지 않고 삭제될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (10)

1. 무선 통신 시스템에서 단말(UE; user equipment)에 의한 랜덤 액세스(RA; random access) 절차를 수행하는 방법에 있어서,
   SeNB(secondary evolved NodeB)와 연관된 그룹의 하나의 셀 상에서 RA 프리앰블을 상기 SeNB로 전송하고;
   RA 프리앰블의 전송 횟수가 RA 프리앰블의 최대 전송 횟수에 도달한 것으로 결정하고; 및
   상기 SeNB와 연관된 상기 그룹의 모든 셀로의 상향링크(UL; uplink) 전송을 중단하는 것을 포함하며,
   상기 단말은 MeNB(master evolved NodeB) 및 상기 SeNB와 연결되는 것을 특징으로 하는 방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   RA 문제에 대한 지시자를 상기 MeNB로 전송하는 것을 더 포함하는 방법.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 RA 문제는 상기 RA 프리앰블의 전송 횟수가 상기 RA 프리앰블의 최대 전송 횟수에 도달했음을 지시하는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 그룹은 TAG(timing advance group)를 포함하고,
   상기 TAG 내의 모든 셀에 동일한 TA(timing advance)가 적용되는 것을 특징으로 하는 방법.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 상향링크 전송은 PUSCH(physical uplink share channel) 전송, PUCCH(physical uplink control channel) 전송, RA 프리앰블 전송, CSI(channel state information) 보고, SR(scheduling request) 전송, HARQ(hybrid automatic repeat request) 피드백 또는 SRS(sounding reference signal) 전송 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
6. 무선 통신 시스템에서 단말(UE; user equipment)에 있어서,
   메모리;
   RF(radio frequency)부; 및
   상기 메모리 및 상기 RF부와 연결되는 프로세서를 포함하며,
   상기 프로세서는,
   SeNB(secondary evolved NodeB)와 연관된 그룹의 하나의 셀 상에서 RA 프리앰블을 상기 SeNB로 전송하도록 상기 RF부를 제어하고,
   RA 프리앰블의 전송 횟수가 RA 프리앰블의 최대 전송 횟수에 도달한 것으로 결정하고, 및
   상기 SeNB와 연관된 상기 그룹의 모든 셀로의 상향링크(UL; uplink) 전송을 중단하도록 상기 RF부를 제어하며,
   상기 단말은 MeNB(master evolved NodeB) 및 상기 SeNB와 연결되는 것을 특징으로 하는 단말.
7. 제 6 항에 있어서,
   RA 문제에 대한 지시자를 상기 MeNB로 전송하는 것을 더 포함하는 단말.
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 RA 문제는 상기 RA 프리앰블의 전송 횟수가 상기 RA 프리앰블의 최대 전송 횟수에 도달했음을 지시하는 것을 특징으로 하는 단말.
9. 제 6 항에 있어서,
   상기 그룹은 TAG(timing advance group)를 포함하고,
   상기 TAG 내의 모든 셀에 동일한 TA(timing advance)가 적용되는 것을 특징으로 하는 단말.
10. 제 6 항에 있어서,
    상기 상향링크 전송은 PUSCH(physical uplink share channel) 전송, PUCCH(physical uplink control channel) 전송, RA 프리앰블 전송, CSI(channel state information) 보고, SR(scheduling request) 전송, HARQ(hybrid automatic repeat request) 피드백 또는 SRS(sounding reference signal) 전송 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 단말.

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