KR20170108047A - 무선 통신 시스템에서 제어 정보 전송 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 개시는 4G 시스템 이후 보다 높은 데이터 전송률을 지원하기 위한 5G 통신 시스템을 IoT 기술과 융합하는 통신 기법 및 그 시스템에 관한 것이다. 본 개시는 5G 통신 기술 및 IoT 관련 기술을 기반으로 지능형 서비스(예를 들어, 스마트 홈, 스마트 빌딩, 스마트 시티, 스마트 카 혹은 커넥티드 카, 헬스 케어, 디지털 교육, 소매업, 보안 및 안전 관련 서비스 등)에 적용될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 방법은, 무선 통신 시스템에서 제어 정보 전송 방법에 있어서, 복수의 MAC(Medium Access Control) 서브 헤더를 포함하는 헤더, 및 프라이머리 셀(PCell)에 대한 파워 헤드룸에 관련된 정보 및 확장 파워 헤드룸으로 보고할 수 있는 세컨더리셀(SCell)들에 대한 정보가 포함되어 있는지를 나타내는 제어 필드를 포함하는 MAC 제어 정보를 생성하는 과정; 및 상기 헤더 및 MAC 제어 정보를 포함하는 페이로드를 전송하는 과정을 포함하고, 상기 제어 필드는 상기 적어도 하나의 SCell의 활성화 및 비활성화 중 하나를 지시한다.

Description

무선 통신 시스템에서 제어 정보 전송 방법 및 장치

본 발명은 무선 통신 시스템에서 제어 정보 전송 방법 및 장치에 관한 것이다.

4G 통신 시스템 상용화 이후 증가 추세에 있는 무선 데이터 트래픽 수요를 충족시키기 위해, 개선된 5G 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템을 개발하기 위한 노력이 이루어지고 있다. 이러한 이유로, 5G 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템은 4G 네트워크 이후(Beyond 4G Network) 통신 시스템 또는 LTE 시스템 이후(Post LTE) 이후의 시스템이라 불리어지고 있다. 높은 데이터 전송률을 달성하기 위해, 5G 통신 시스템은 초고주파(mmWave) 대역(예를 들어, 60기가(60GHz) 대역과 같은)에서의 구현이 고려되고 있다. 초고주파 대역에서의 전파의 경로손실 완화 및 전파의 전달 거리를 증가시키기 위해, 5G 통신 시스템에서는 빔포밍(beamforming), 거대 배열 다중 입출력(massive MIMO), 전차원 다중입출력(Full Dimensional MIMO: FD-MIMO), 어레이 안테나(array antenna), 아날로그 빔형성(analog beam-forming), 및 대규모 안테나(large scale antenna) 기술들이 논의되고 있다. 또한 시스템의 네트워크 개선을 위해, 5G 통신 시스템에서는 진화된 소형 셀, 개선된 소형 셀(advanced small cell), 클라우드 무선 액세스 네트워크(cloud radio access network: cloud RAN), 초고밀도 네트워크(ultra-dense network), 기기 간 통신(Device to Device communication: D2D), 무선 백홀(wireless backhaul), 이동 네트워크(moving network), 협력 통신(cooperative communication), CoMP(Coordinated Multi-Points), 및 수신 간섭제거(interference cancellation) 등의 기술 개발이 이루어지고 있다. 이 밖에도, 5G 시스템에서는 진보된 코딩 변조(Advanced Coding Modulation: ACM) 방식인 FQAM(Hybrid FSK and QAM Modulation) 및 SWSC(Sliding Window Superposition Coding)과, 진보된 접속 기술인 FBMC(Filter Bank Multi Carrier), NOMA(non orthogonal multiple access), 및SCMA(sparse code multiple access) 등이 개발되고 있다.

한편, 인터넷은 인간이 정보를 생성하고 소비하는 인간 중심의 연결 망에서, 사물 등 분산된 구성 요소들 간에 정보를 주고 받아 처리하는 IoT(Internet of Things, 사물인터넷) 망으로 진화하고 있다. 클라우드 서버 등과의 연결을 통한 빅데이터(Big data) 처리 기술 등이 IoT 기술에 결합된 IoE(Internet of Everything) 기술도 대두되고 있다. IoT를 구현하기 위해서, 센싱 기술, 유무선 통신 및 네트워크 인프라, 서비스 인터페이스 기술, 및 보안 기술과 같은 기술 요소 들이 요구되어, 최근에는 사물간의 연결을 위한 센서 네트워크(sensor network), 사물 통신(Machine to Machine, M2M), MTC(Machine Type Communication)등의 기술이 연구되고 있다. IoT 환경에서는 연결된 사물들에서 생성된 데이터를 수집, 분석하여 인간의 삶에 새로운 가치를 창출하는 지능형 IT(Internet Technology) 서비스가 제공될 수 있다. IoT는 일반적인 IT(information technology) 기술과 다양한 산업 간의 융합 및 복합을 통하여 스마트홈, 스마트 빌딩, 스마트 시티, 스마트 카 혹은 커넥티드 카, 스마트 그리드, 헬스 케어, 스마트 가전, 첨단의료서비스 등의 분야에 응용될 수 있다.

이에, 5G 통신 시스템을 IoT 망에 적용하기 위한 다양한 시도들이 이루어지고 있다. 예를 들어, 센서 네트워크(sensor network), 사물 통신(Machine to Machine, M2M), MTC(Machine Type Communication)등의 기술이 5G 통신 기술이 빔 포밍, MIMO, 및 어레이 안테나 등의 기법에 의해 구현되고 있는 것이다. 앞서 설명한 빅데이터 처리 기술로써 클라우드 무선 액세스 네트워크(cloud RAN)가 적용되는 것도 5G 기술과 IoT 기술 융합의 일 예라고 할 수 있을 것이다.

한편, 차세대 무선통신 시스템의 요구조건 중 가장 중요한 조건 중 하나는 높은 데이터 전송율 요구량을 지원할 수 있는 것이다. 이를 위하여 다중 입력 다중 출력(Multiple Input Multiple Output, MIMO), CoMP(Cooperative Multiple Point transmission), 릴레이(relay) 등 다양한 기술들이 연구되고 있으나 가장 기본적이고 안정적인 해결 방안은 대역폭을 늘리는 것이다.

그러나 주파수 자원은 현재를 기준으로 포화상태이며 다양한 기술들이 광범위한 주파수 대역에서 부분적으로 사용되고 있는 실정이다. 이러한 이유로 보다 높은 데이터 전송율 요구량을 충족시키기 위하여 광대역 대역폭을 확보하기 위한 방안으로 산재해 있는 대역들 각각이 독립적인 시스템을 동작할 수 있는 기본적인 요구사항을 만족하도록 설계하고, 다수의 대역들을 하나의 시스템으로 묶는 개념인 캐리어 집합체(carrier aggregation, 이하 "CA"라 함)을 도입하고 있다. 차세대 무선 통신 시스템에서는 서비스 요구 사항을 만족하기 위한 구체적인 방안들이 요구된다.

본 발명은 SCellI 셀의 Ci와 해당 PH 정보를 포함시킨다면, 특히 DL only SCell들의 수가 많아 지는 상황에서, 무시할 수 없는 시그널링 오버헤더 (Overhead)를 가져올 수 있는 문제점을 해결하는 방법 및 장치를 제공한다.

본 발명은 기계형 기기 통신을 수행하는 방법 및 장치를 제공한다.

본 발명은 MTC 단말의 특징들을 고려하여, MTC 단말의 엑세스를 지원하는 방법 및 장치를 제공한다.

본 발명은 기지국에게 접속을 위해 랜덤엑세스 수행 시 MTC 단말을 위해 효율적인 절차를 제공하는 방법 및 장치를 제공한다.

본 발명은 웹 방식으로 WebRTC 접속을 통해 IMS에 접속 시, 토큰을 활용하는 방법 및 장치를 제공한다.

본 발명의 실시 예에 따른 방법은, 무선 통신 시스템에서 제어 정보 전송 방법에 있어서, 복수의 MAC(Medium Access Control) 서브 헤더를 포함하는 헤더, 및 프라이머리 셀(PCell)에 대한 파워 헤드룸에 관련된 정보 및 확장 파워 헤드룸으로 보고할 수 있는 세컨더리셀(SCell)들에 대한 정보가 포함되어 있는지를 나타내는 제어 필드를 포함하는 MAC 제어 정보를 생성하는 과정; 및 상기 헤더 및 MAC 제어 정보를 포함하는 페이로드를 전송하는 과정을 포함하고, 상기 제어 필드는 상기 적어도 하나의 SCell의 활성화 및 비활성화 중 하나를 지시한다.

본 발명의 실시 예에 따른 장치는, 무선 통신 시스템에서 제어 정보 전송 장치에 있어서, 복수의 MAC(Medium Access Control) 서브 헤더를 포함하는 헤더, 및 프라이머리 셀(PCell)에 대한 파워 헤드룸에 관련된 정보 및 확장 파워 헤드룸으로 보고할 수 있는 세컨더리셀(SCell)들에 대한 정보가 포함되어 있는지를 나타내는 제어 필드를 포함하는 MAC 제어 정보를 생성하는 제어부; 및 상기 헤더 및 MAC 제어 정보를 포함하는 페이로드를 전송하는 전송부를 포함하고, 상기 제어 필드는 상기 적어도 하나의 SCell의 활성화 및 비활성화 중 하나를 지시한다.

도 1은 LTE 이동 통신 시스템의 구조도;
도 2는 LTE CA 기능의 예시도;
도 3a, b는 LTE CA에서 사용할 수 있는 확장(Extended) PHR MAC 제어 정보 포맷 예시도;
도 4는 Activation/Deactivation MAC 제어 정보 포맷 예시도;
도 5a, b는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 최대 32개의 서빙 셀들까지 지원하는 향상된(enhanced) 확장 PHR 제어 정보 포맷 예시도;
도 6a, b는 MAC Activation/Deactivation 제어 정보 포맷의 예시도;
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 단말 장치 블록 구성도;
도 8은 본 발명이 적용되는 LTE 시스템에서 무선 프로토콜 구조를 나타낸 도면;
도 9는 단말에서 개선된 캐리어 집적을 설명하기 위한 도면;
도 10은 일반 SCell의 활성화 과정을 따를 때, PUCCH SCell의 활성화 과정을 설명하기 위한 도면;
도 11은 기존(legacy) A/D MAC CE 포맷 예시도;
도 12는 최대 32 개의 서빙 셀들을 지원하기 위한 확장된 A/D MAC CE 포맷 예시도;
도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 일반적인 혹은 확장된 A/D MAC CE를 선택하는 방법을 설명하기 위한 도면;
도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 기지국 동작 흐름도;
도 15는 본 발명의 실시 예에 따른 단말 동작 흐름도;
도 16은 본 발명의 실시 예에 따른 단말 블록 구성도;
도 17은 기계형 통신 기기가 기지국으로부터 시스템 정보를 획득하고 엑세스를 수행하는 과정을 설명하기 위한 도면;
도 18은 본 발명의 제5 실시 예에서 기계형 통신 기기가 기지국으로부터 시스템 정보를 획득하는 방법을 설명하기 위한 도면;
도 19는 본 발명의 실시 예 6에서 기계형 통신 기기가 기지국으로부터 시스템 정보를 획득하는 방법을 설명하기 위한 도면;
도 20은 본 발명의 실시 예에 따른 미리 정해진 무선 자원에서 전송되는 MTC EPDCCH을 설명하기 위한 도면;
도 21은 본 발명의 실시 예 7에서 기계형 통신 기기가 기지국으로부터 시스템 정보를 획득하는 방법을 설명하기 위한 도면;
도 22는 본 발명의 실시 예 8에서 시스템 정보를 갱신하는 방법을 설명하기 위한 도면;
도 23은 본 발명의 실시 예 9에서 시스템 정보를 갱신하는 방법을 설명하기 위한 도면;
도 24는 기존 RACH 수행 과정과 RA-RNTI을 계산하는 방법을 설명하기 위한 도면;
도 25는 본 발명의 실시 예에서 RACH 수행 과정을 설명하기 위한 도면
도 26은 본 발명의 실시 예에 따른 각 기계형 통신 기기들이 엑세스를 위해 사용할 서브 밴드를 선택하는 방법을 설명하기 위한 도면
도 27은 본 발명의 실시 예에 따른 동일 주파수 혹은 동일 우선순위를 가진 주파수에 속한 셀들 중에서 셀 재선택을 할 때, 적절한 셀을 재선택하는 단말 동작 흐름도;
도 28은 LTE 시스템에서 사용되는 경쟁 기반 랜덤 엑세스 절차를 나타낸 흐름도;
도 29는 본 발명의 실시 예에 따른 프레임 구조도;
도 30은 도 29에서 설명한 프레임 구조 상에서 제안하는 MTC 단말의 랜덤 엑세스 절차 실시 예 10의 메시지 흐름도;
도 31은 본 발명의 실시 예에 따른 MTC 단말의 랜덤 엑세스 절차 실시 예 10을 적용한 단말의 동작 흐름도;
도 32는 본 발명이 적용되는 프레임 구조도;
도 33은 도 32에서 설명한 프레임 구조 상에서 제안하는 MTC 단말의 랜덤 엑세스 절차 실시 예 11의 메시지 흐름도;
도 34는 본 발명의 실시 예에 따른 MTC 단말의 랜덤 엑세스 절차 실시 예 11을 적용한 단말의 동작 흐름도;
도 35는 도 32에서 설명한 프레임 구조 상에서 제안하는 MTC 단말의 랜덤 엑세스 절차 실시 예 12의 메시지 흐름도;
도 36은 본 발명의 실시 예에 따른 MTC 단말의 랜덤 엑세스 절차 실시 예 12을 적용한 단말의 동작 흐름도;
도 37은 본 발명의 실시 예에 따른 단말의 내부 구조를 도시하는 블록도;
도 38은 본 발명의 실시 예에 따른 기지국의 내부 구조를 도시하는 블록도; 및
도 39는 본 발명의 실시 예에 따른 WIC가 IMS에 등록하는 과정을 도시한 흐름도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예들을 상세히 설명한다. 이때 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의하여야 한다. 또한 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다.

또한 이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

후술될 설명은 본 발명의 본질의 기술들을 구현하는 예시적인 시스템들, 방법들, 기술들, 명령 시퀀스들, 및 컴퓨터 프로그램 제품들을 포함한다. 그러나, 설명된 구체예들은 이들 구체적인 상세한 설명 없이 실행될 수도 있음을 주지해야 한다. 예를 들면, 실시 형태들이, 기지국과 단말 사이에서 LTE 기술들을 사용하는 것과 관련되지만, 구체예들은 그런 것으로 제한되는 것은 아니다. 다른 구현예들에서, 다른 적절한 통신 표준들 및 기술들을 사용할 수 있음은 물론이다.

도 1은 LTE 이동 통신 시스템의 구조의 일 실시 예를 도시한다.

도 1을 참조하면, LTE 이동 통신 시스템의 무선 액세스 네트워크는 차세대 기지국(Evolved Node B, 이하 ENB 또는 Node B라 한다)(105, 110, 115, 120)과 MME(Mobility Management Entity)(125) 및 S-GW(Serving-Gateway)(130)로 구성된다. 사용자 단말(User Equipment, 이하 UE라 칭한다)(135)은 ENB 및 S-GW를 통해 외부 네트워크에 접속한다. ENB(105~120)는 UMTS 시스템의 기존 노드 B에 대응된다. ENB(105~120)는 UE(135)와 무선 채널로 연결되며, 기존 노드 B 보다 복잡한 역할을 수행한다. LTE에서는 인터넷 프로토콜을 통한 VoIP(Voice over IP)와 같은 실시간 서비스를 비롯한 모든 사용자 트래픽이 공용 채널(shared channel)을 통해 서비스되므로, UE들의 상황 정보를 취합해서 스케줄링을 하는 장치가 필요하며 이를 ENB(105~120)가 담당한다. 하나의 ENB는 통상 다수의 셀들을 제어한다. 최대 100 Mbps의 전송속도를 구현하기 위해서 LTE는 최대 20 MHz 대역폭에서 직교 주파수 분할 다중 방식(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, 이하 OFDM이라 한다)을 무선 접속 기술로 사용한다. 또한 단말의 채널 상태에 맞춰 변조 방식(modulation scheme)과 채널 코딩률(channel coding rate)을 결정하는 적응 변조 코딩(Adaptive Modulation & Coding, 이하 AMC라 한다) 방식을 적용한다. S-GW는 데이터 베어러를 제공하는 장치이며, MME의 제어에 따라서 데이터 베어러를 생성하거나 제거한다. MME는 각종 제어 기능을 담당하는 장치로 다수의 기지국들과 연결된다.

도 2는 LTE CA 기능의 일 실시 예를 도시한다.

하나의 기지국에서는 일반적으로 여러 주파수(주파수는 캐리어(Carrier))와 동일 의미이며, 이하 혼용하여 사용함)들을 운용할 수 있다. 예를 들어, 기지국(205)에서 중심 주파수가 f1인 다운링크(Downlink: 순방향 또는 DL라고도 칭함) 주파수와 중심 주파수가 f3(210)인 다운링크 주파수가 운용될 때, 종래에는 하나의 단말이 상기 두 개의 주파수들 중에서 하나의 주파수를 이용하여 데이터를 수신하였다. 그러나 CA 기능을 지원하는 단말은 동시에 상기 두 개의 주파수들을 모두 이용하여 데이터를 수신함으로써 수신 데이터 속도를 높일 수 있다. 다운링크 주파수 뿐만 아니라 업링크(Uplink: 역방향 또는 UL라고도 칭함) 주파수에도 동일한 원칙이 적용되어 CA 기능을 지원하는 단말은 복수 개의 업링크 주파수들을 이용하여 데이터를 송신함으로써 송신 데이터 속도를 높일 수 있다. 전통적인 의미로 하나의 기지국에서 송출되고, 수신되는 하나의 다운링크 주파수와 하나의 업링크 주파수가 하나의 셀(Cell)을 구성한다고 할 때, CA 기능은 단말기가 동시에 복수 개의 셀을 통해 데이터를 송신하는 것으로 볼 수 있다. 이때 단말은 복수 개의 서빙(Serving) 셀들을 가질 수 있으며 복수 개의 서빙 셀들 중에서 단말의 이동성 지원과 데이터/제어정보의 암호화(Ciphering)와 무결성검사(Integrity check)을 위해 기본이 되는 서빙 셀을 PCell이라고 칭하며, 그 외 CA 기능을 위해 추가된 서빙 셀(들)은 SCell이라고 칭한다. 서빙(Serving) 셀, PCell, 그리고 SCell에 대한 보다 상세한 정의는 아래와 같다.

Serving Cell: For a UE in RRC_CONNECTED not configured with CA there is only one serving cell comprising of the primary cell. For a UE in RRC_CONNECTED configured with CA the term 'serving cells' is used to denote the set of one or more cells comprising of the primary cell and all secondary cells.

Primary Cell(PCell): The cell, operating on the primary frequency, in which the UE either performs the initial connection establishment procedure or initiates the connection re-establishment procedure, or the cell indicated as the primary cell in the handover procedure.

Secondary Cell(SCell): A cell, operating on a secondary frequency, which may be configured once an RRC connection is established and which may be used to provide additional radio resources.

한편, 역방향 전송은 다른 셀의 역방향에 간섭을 초래하기 때문에 역방향 전송 출력은 적절한 수준으로 유지되어야 한다. 이를 위해서 단말은 역방향 전송을 수행함에 있어서 소정의 함수를 이용해서 역방향 전송 출력을 산출하고, 산출된 역방향 전송 출력으로 역방향 전송을 수행한다. 예컨대, 단말은 할당 받은 전송 자원의 양과 적용할 MCS(Modulation Coding Scheme) 레벨 등의 스케줄링 정보와 경로 손실 값 등의 채널 상황을 추정할 수 있는 입력 값들을 상기 소정의 함수에 입력해서 요구 역방향 전송 출력 값을 산출하고, 상기 계산된 요구 역방향 전송 출력 값을 적용해서 역방향 전송을 수행한다. 단말이 적용할 수 있는 역방향 전송 출력 값은 단말의 최대 전송 값에 의해서 제한되며 계산된 요구 전송 출력 값이 단말의 최대 전송 값을 초과하면 단말은 최대 전송 값을 적용해서 역방향 전송을 수행한다. 이 경우 충분한 역방향 전송 출력을 적용하지 못하기 때문에 역방향 전송 품질 열화가 발생할 수 있다. 기지국은 요구 전송 출력이 최대 전송 출력을 초과하지 않도록 스케줄링을 수행하는 것이 바람직하다. 그러나 경로 손실 등의 몇몇 파라미터는 기지국이 파악할 수 없기 때문에, 단말은 (Extended) Power Headroom Report(이하 PHR라고도 칭함) MAC 제어 정보를 전송해서 자신의 가용전송출력(Power Headroom, 이하 PH라고도 칭함) 정보를 기지국에 보고한다. CA 동작하는 단말은 여러 개의 서빙 셀들에 대한 PH 정보를 하나의 PHR에 포함하여 전송할 수 있는데 상기 PHR을 확장(extended) PHR이라고 한다.

도 3a, b는 LTE CA에서 사용할 수 있는 확장(Extended) PHR MAC 제어 정보 포맷의 제1 실시 예를 나타낸다.

MAC header에는 확장 PHR을 위한 sub-header가 포함된다. 상기 도 3a에서는 MAC Control element 2(310)가 확장 PHR MAC 제어 정보이며, MAC sub-header 중에서 두 번째 MAC sub-header(320)가 PHR MAC CE(Control Element)에 대한 sub-header인 것을 가정하여 도시하였다. 두 번째 MAC sub-header(320)에는 확장 PHR이 MAC payload에 포함됨을 지시하는 LCID(Logical Channel ID)(일 예로 LCID 값 "11001")와 PHR의 크기를 나타내는 값 L로 구성된다. LCID 값은 Activation/Deactivation이 MAC payload에 포함되는지 여부를 나타낸다.

확장 PHR MAC 제어 정보(310)는 PCell Type2 PH, PCell Type1 PH, SCell PHs들로 구성된다. 도 3b와 같이, 연속된 바이트에서 확장 PHR MAC 제어 정보(310)에는 각 셀의 PH 정보로써, PCell의 Type 2 PH ⇒ PCell의 Type 1 PH ⇒ 1번 SCell의 PH ⇒ 2번 SCell의 PH ⇒ 3번 SCell의 PH ⇒ 4번 SCell의 PH ⇒, ... 등으로 구성된다. 확장 PHR MAC 제어 정보(310)에는 PCell에 대한 PH 정보가 항상 포함되며, 어떤 SCell에 대한 PH 정보가 포함되어 있는지는 'C' 필드를 통해서 나타낸다.

도 4는 Activation/Deactivation MAC 제어 정보 포맷의 제2 실시 예를 나타낸다.

두 번째 MAC sub-header(420)에는 확장 PHR이 MAC payload에 포함됨을 지시하는 LCID(일 예로 LCID 값 "11001")와 PHR의 크기를 나타내는 값 L로 구성된다. LCID 값은 Activation/Deactivation이 MAC payload에 포함되는지 여부를 나타낸다.

MAC sub-header에 포함되는 각 필드(Field)의 정의는 아래와 같다. 보다 상세한 내용은 3GPP 규격 TS36.321을 참조한다.

The MAC header is of variable size and consists of the following fields:

- LCID: The Logical Channel ID field identifies the logical channel instance of the corresponding MAC SDU or the type of the corresponding MAC control element or padding as described in tables 6.2.1-1, 6.2.1-2 and 6.2.1-4 for the DL-SCH, UL-SCH and MCH respectively. There is one LCID field for each MAC SDU, MAC control element or padding included in the MAC PDU. In addition to that, one or two additional LCID fields are included in the MAC PDU, when single-byte or two-byte padding is required but cannot be achieved by padding at the end of the MAC PDU. The LCID field size is 5 bits;

- L: The Length field indicates the length of the corresponding MAC SDU or variable-sized MAC control element in bytes. There is one L field per MAC PDU subheader except for the last subheader and subheaders corresponding to fixed-sized MAC control elements. The size of the L field is indicated by the F field;

- F: The Format field indicates the size of the Length field as indicated in table 6.2.1-3. There is one F field per MAC PDU subheader except for the last subheader and subheaders corresponding to fixed-sized MAC control elements. The size of the F field is 1 bit. If the size of the MAC SDU or variable-sized MAC control element is less than 128 bytes, the value of the F field is set to 0, otherwise it is set to 1;

- E: The Extension field is a flag indicating if more fields are present in the MAC header or not. The E field is set to "1" to indicate another set of at least R/R/E/LCID fields. The E field is set to "0" to indicate that either a MAC SDU, a MAC control element or padding starts at the next byte;

- R: Reserved bit, set to "0".

The MAC header and subheaders are octet aligned.

한편, DL-SCH를 위한 LCID를 나타낸 표는 아래와 같다.

표 1을 참조하면, LCID 값이 11011일 경우 Activation/Deactivation이 MAC payload에 포함되는지 여부를 나타낸다.

UL-SCH를 위한 LCID를 나타낸 표는 아래와 같다.

F field 를 나타낸 표는 아래와 같다.

이하에서는 확장(Extended) PHR에 포함되는 각 필드를 설명한다. 보다 상세한 내용은 3GPP 규격 TS36.321을 참조한다.

The Extended Power Headroom Report(PHR) MAC control element is identified by a MAC PDU subheader with LCID as specified in table 6.2.1-2. It has a variable size and is defined in Figure 6.1.3.6a-2. When Type 2 PH is reported, the octet containing the Type 2 PH field is included first after the octet indicating the presence of PH per SCell and followed by an octet containing the associated P_CMAX,c field(if reported). Then follows in ascending order based on the ServCellIndex [8] an octet with the Type 1 PH field and an octet with the associated P_CMAX,c field(if reported), for the PCell and for each SCell indicated in the bitmap.

The Extended PHR MAC Control Element is defined as follows:

- C_i: this field indicates the presence of a PH field for the SCell with SCellIndex i as specified in [8]. The C_i field set to "1" indicates that a PH field for the SCell with SCellIndex i is reported. The C_i field set to "0" indicates that a PH field for the SCell with SCellIndex i is not reported;

- R: reserved bit, set to "0";

- V: this field indicates if the PH value is based on a real transmission or a reference format. For Type 1 PH, V=0 indicates real transmission on PUSCH and V=1 indicates that a PUSCH reference format is used. For Type 2 PH, V=0 indicates real transmission on PUCCH and V=1 indicates that a PUCCH reference format is used. Furthermore, for both Type 1 and Type 2 PH, V=0 indicates the presence of the octet containing the associated P_CMAX,c field, and V=1 indicates that the octet containing the associated P_CMAX,c field is omitted;

- Power Headroom(PH): this field indicates the power headroom level. The length of the field is 6 bits. The reported PH and the corresponding power headroom levels are shown in Table 6.1.3.6-1(the corresponding measured values in dB can be found in subclause 9.1.8.4 of [9]);

- P: this field indicates whether the UE applies power backoff due to power management(as allowed by P-MPR_c [10]). The UE shall set P=1 if the corresponding P_CMAX,c field would have had a different value if no power backoff due to power management had been applied;

- P_CMAX,c: if present, this field indicates the P_CMAX,c or

[2] used for calculation of the preceding PH field. The reported P_CMAX,c and the corresponding nominal UE transmit power levels are shown in Table 6.1.3.6a-1(the corresponding measured values in dBm can be found in subclause 9.6.1 of [9]).

한편, ServCellIndex는 PCell의 경우 정수 '0' 값을 적용하며, SCell의 경우 기지국이 RRC(Radio Resource Control) 제어 메시지로 특정 Scell을 추가하거나 변경할 때에 단말에게 부여하는 SCellIndex 값으로 적용한다. 특정 SCell을 추가하거나 변경하는 RRC 제어메시지의 일 예로 RRCConnectionReconfiguration 메시지를 사용할 수 있으며, 하기 ASN.1 code 부분 중에서 밑줄로 표시한 부분은, ServCellIndex 정보와 RRCConnectionReconfiguration 메시지에서 특정 SCell을 추가하거나 변경할 때에 SCellIndex를 어떻게 설정하는지에 대한 시그널링 상세를 보여준다. SCellIndex는 1부터 7까지의 정수 값들 중 한 값이 부여된다. 보다 상세한 내용은 3GPP 규격 TS36.331을 참조한다.

ServCellIndex에 대한 정의는 다음과 같다.

ServCellIndex

The IE ServCellIndex concerns a short identity, used to identify a serving cell(i.e. the PCell or an SCell). Value 0 applies for the PCell, while the SCellIndex that has previously been assigned applies for SCells.

ServCellIndex information element에 대한 정의는 다음과 같다.

ServCellIndex information element

RRCConnectionReconfiguration에 대한 정의는 다음과 같다.

RRCConnectionReconfiguration

The RRCConnectionReconfiguration message is the command to modify an RRC connection. It may convey information for measurement configuration, mobility control, radio resource configuration(including RBs, MAC main configuration and physical channel configuration) including any associated dedicated NAS information and security configuration.

Signalling radio bearer: SRB1

RLC-SAP: AM

Logical channel: DCCH

Direction: E-UTRAN to UE

RRCConnectionReconfiguration message에 대한 정의는 하기 표 5 내지 표 9와 같다. 하기 표 5 내지 표 9는 연속적인 표이다.

RRCConnectionReconfiguration field에 대한 상세 설명은 아래 표 10 및 11과 같다.

SCellIndex에 대한 간략한 설명은 다음과 같다.

SCellIndex는 SCell을 식별하기 위해 사용된 숏(short) 식별자에 관한 것이다.

SCellIndex information element는 아래 표 12와 같이 나타날 수 있다.

기 설명한 바와 같이 CA 적용을 위한 SCell 추가/변경/해제는 RRC 제어 메시지인 RRCConnectionReconfiguration 메시지를 이용하여 수행한다. SCell이 상기 RRC 제어 메시지로 추가되어도 상기 추가된 SCell로 단말 전용 데이터/제어정보 송수신은 수행되지 않는다. 실제로 상기 SCell을 사용하기 위해서는 기지국이 Activation/Deactivation MAC 제어 정보에 해당 셀에 대한 정보를 Activation으로 설정하여 전송함으로써 상기 SCell을 활성화(Activation)시켜야 한다. 단말은 활성화된 SCell에서는 단말 전용 데이터/제어정보 송수신 동작을 수행한다. 마찬가지로 활성화되어 있던 SCell을 다시 비활성화시키기 위해서는 기지국이 Activation/Deactivation MAC 제어 정보에 해당 셀에 대한 정보를 Deactivation으로 설정하여 전송함으로써 상기 SCell을 비활성화한다. MAC header에는 Activation/Deactivation을 위한 sub-header가 포함된다. 상기 도 4에서는 MAC Control element 2(410)가 Activation/Deactivation MAC 제어 정보이며, MAC sub-header 중에서 두 번째 MAC sub-header(420)가 Activation/Deactivation에 대한 sub-header인 것을 가정하여 도시하였다. 두 번째 MAC sub-header(420)에는 Activation/Deactivation이 MAC payload에 포함됨을 지시하는 LCID(일 예로 LCID 값 "11011")이 포함된다. 기 설명한 확장 PHR 경우와는 틀리게 Activation/Deactivation MAC 제어정보는 고정된 사이즈(size)이므로 MAC Control element의 사이즈를 알려주는 L 필드가 필요 없기 때문에 해당 MAC subheader로써 R/R/E/LCID 포맷을 사용한다. MAC sub-header에 포함되는 각 필드에 대한 구체적인 설명은 확장 PHR에서 기 설명하였으므로 이를 참조하도록 한다. 이하에서 Activation/Deactivation MAC 제어 정보에 포함되는 각 필드를 설명한다. 보다 상세한 내용은 3GPP 규격 TS36.321을 참조한다.

The Activation/Deactivation MAC control element is identified by a MAC PDU subheader with LCID as specified in table 6.2.1-1. It has a fixed size and consists of a single octet containing seven C-fields and one R-field. The Activation/Deactivation MAC control element is defined as follows(figure 6.1.3.8-1).

- C_i: if there is an SCell configured with SCellIndex i as specified in [8], this field indicates the activation/deactivation status of the SCell with SCellIndex i , else the UE shall ignore the C_i field. The C_i field is set to "1" to indicate that the SCell with SCellIndex i shall be activated. The C_i field is set to "0" to indicate that the SCell with SCellIndex i shall be deactivated;

- R: Reserved bit, set to "0".

현재 3GPP 표준 단체에서는 Release(Rel.) 13 기술로서 32개의 서빙(Serving) 셀들을 CA에 적용하는 방안을 논의 중에 있다. 현재 Release 12까지는, 확장 PHR로 보고할 수 있는 SCell들의 최대 개수와 Activation/Deactivation으로 활성화/비활성화시킬 수 있는 SCell들의 최대 개수는 7개까지이다. 본 발명의 실시 예는 현재 확장 PHR로 보고할 수 있는 SCell들의 최대 개수나 Activation/Deactivation으로 활성화/비활성화시킬 수 있는 SCell들의 최대 개수보다 큰 N개의(일 예로 N=32) 서빙 셀들을 최대로 CA에 적용할 수 있는 경우의 PHR과 Activation/Deactivation 지원 방안을 제안한다. 이하 본 발명의 실시 예에서는 N=32을 가정하여 일 예로 설명하나, 32 외 다른 N 값에도 적용할 수 있다.

도 5a, b는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 최대 32개의 서빙 셀들까지 지원하는 향상된(enhanced) 확장 PHR 제어 정보 포맷의 일 실시 예를 도시한다.

향상된(enhanced) 확장 PHR를 이하에서 "e확장 PHR"이라고도 칭한다. 도 5a를 참조하면, MAC sub-header(520)에 포함되는 LCID는 해당 MAC payload가 e확장 PHR MAC 제어 정보임을 지시하는 새로운 ID 값이 정의되거나 또는 해당 MAC payload가 e확장 PHR MAC 제어 정보임을 지시하기 위해 기존의 ID값을 사용할 수 있으며, e확장 PHR MAC 제어정보의 크기(size)는 L 필드를 사용하여 나타낼 수 있다. N=32을 가정하였으므로, PCell을 제외한 SCell의 개수는 31개까지 보고될 수 있으므로 Ci 필드의 i 값은 1에서 31까지의 정수 값을 가질 수 있다.

도 5b에서는 4번째 바이트에서 R 필드가 MSB(Most significant bit, 가장 왼쪽 비트)에 위치하는 것을 가정하여 도시하였으나 R 필드가 LSB(Least significant bit, 가장 오른쪽 비트)에 위치할 수도 있다. MAC sub-header(520)에 포함되는 각 필드에 대한 설명과 e확장 PHR MAC 제어정보에 포함되는 각 필드에 대한 설명은 도 3a, b에서 기 설명한 부분을 참조한다. 도 5a, b를 참조하면 Ci 필드를 위해 항상 4바이트 자원을 사용한다. 일 예로 최대 32개의 서빙 셀들까지 CA에 적용할 수 있지만 항상 32개의 서빙 셀들로 CA 동작을 수행하는 것은 아니므로, 예를 들어 특정 타임 구간 동안에는 8개/16개의 서빙 셀들만 CA 동작을 수행할 수도 있으며 이 경우 상기 8개/16개의 서빙 셀들의 SCellIndex i에 해당하는 Ci 필드들을 제외한 나머지 Ci 필드들은 필요없는 정보임에도 불구하고 전송해야 하는 자원 낭비를 가져온다. Release 12까지의 CA에서는 최대 7개의 Ci 필드이었기 때문에 낭비되는 비트 정보가 크지 않았지만, 최대 31개의 Ci 필드가 사용된다면 낭비되는 비트 정보가 클 수 있다.

도 6a, b는 MAC Activation/Deactivation 제어 정보 포맷의 예시도이다.

MAC Activation/Deactivation 제어 정보 포맷은 도 3b의 Ci 필드들이 포함되어 있는 첫 번째 바이트와 동일하다. 단 차이는 Ci 필드의 값이 도 3b에서는 해당 SCellIndex i 값을 가지는 SCell에 대한 PH 정보를 포함하면 '1'을 설정하고, 상기 SCell에 대한 PH 정보를 포함하지 않으면 '0'으로 설정하는 반면, 도 6b에서는 해당 SCellIndex i 값을 가지는 SCell을 활성화(Activation)시킬 때에는 '1'을 설정하고 상기 SCell을 비활성화(Deactivation)시킬 때에는 '0'을 설정하는 것이다. 즉, 도 4/도 5a, b/도 6a, b에서 제안한 Ci 필드들의 사이즈(size)를 조정 방안과 각 Ci가 어떤 SCell에 매핑/연관시킬지에 대한 방안은 Activation/Deactivation MAC 제어정보에도 동일하게 적용할 수 있다. 일 예로 도 5a, b에서 설명한 방법을 Activation/Deactivation MAC 제어정보에 적용하면, 하기 도 6a, b의 Enhanced Activation/Deactivation MAC 제어 정보 일 실시 예가 나올 수 있다.

도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 단말 장치 블록 구성도이다.

단말 장치는 송수신부(705), PH 계산부(715), 제어부(710), 다중화 및 역다중화부(720), 제어 메시지 처리부(735) 및 각종 상위 계층부(725, 730) 등으로 구성된다. 송수신부(705)는 순방향 캐리어로 데이터 및 소정의 제어 신호를 수신하고 역방향 캐리어로 데이터 및 소정의 제어 신호를 전송한다. 다수의 캐리어가 집적된 경우, 송수신부(705)는 상기 다수의 캐리어로 데이터 송수신 및 제어 신호 송수신을 수행한다. 제어부(710)는 송수신부(705)가 제공하는 제어 신호, 예를 들어 역방향 그랜트에서 지시하는 스케줄링 정보에 따라서 다중화 및 역다중화부(720)에게 MAC PDU 구성을 지시한다. 제어부(710)는 또한 PHR 트리거 여부를 판단해서, PHR이 트리거되면 PH에 가용 전송 출력을 계산할 것을 지시한다. PHR 트리거 여부는 제어 메시지 처리부(735)에서 전달한 PHR 파라미터를 이용해서 판단한다. 제어부(710)는 또한 PH 계산부(715)가 전달한 가용 전송 출력을 이용해서 PHR을 생성해서 다중화 및 역다중화부(720)로 전달한다. PH 계산부(715)는 제어부(710)의 제어에 따라서 가용 전송 출력을 계산하고 그 값을 제어부(710)로 전달한다. 다중화 및 역다중화부(720)는 상위 계층부(725, 730)나 제어 메시지 처리부(735)에서 발생한 데이터를 다중화하거나 송수신부(705)에서 수신된 데이터를 역다중화해서 적절한 상위 계층부(725, 730)나 제어 메시지 처리부(735)로 전달하는 역할을 한다. 제어 메시지 처리부(735)는 네트워크가 전송한 제어 메시지를 처리해서 필요한 동작을 수행한다. 제어 메시지 처리부(735)는 예컨대 제어 메시지에 수납된 PHR 파라미터를 제어부(710)로 전달하거나, 새롭게 활성화되는 캐리어들의 정보를 송수신부(705)로 전달해서 상기 캐리어들이 송수신부(705)에서 설정되도록 한다. 상위 계층부(725, 730)는 서비스 별로 구성될 수 있으며, FTP(File Transfer Protocol)나 VoIP(Voice Over Internet Protocol) 등과 같은 사용자 서비스에서 발생하는 데이터를 처리해서 다중화 장치로 전달하거나 역다중화 장치가 전달한 데이터를 처리해서 상위 계층의 서비스 어플리케이션으로 전달한다.

도 8은 본 발명이 적용되는 LTE 시스템에서 무선 프로토콜 구조를 나타낸 도면이다. LTE 시스템의 무선 프로토콜은 단말과 ENB에서 각각 PDCP(Packet Data Convergence Protocol 805, 840), RLC(Radio Link Control 810, 835), MAC(Medium Access Control 815, 830)으로 이루어진다. PDCP(Packet Data Convergence Protocol)(805, 840)는 IP 헤더 압축/복원 등의 동작을 담당하고, 무선 링크 제어(Radio Link Control, 이하 RLC라고 한다)(810, 835)는 PDCP PDU(Packet Data Unit)를 적절한 크기로 재구성해서 ARQ 동작 등을 수행한다. MAC(815, 830)은 한 단말에 구성된 여러 RLC 계층 장치들과 연결되며, RLC PDU들을 MAC PDU에 다중화하고 MAC PDU로부터 RLC PDU들을 역다중화하는 동작을 수행한다. 물리 계층(820, 825)은 상위 계층 데이터를 채널 코딩 및 변조하고, OFDM 심벌로 만들어서 무선 채널로 전송하거나, 무선 채널을 통해 수신한 OFDM 심벌을 복조하고 채널 디코딩해서 상위 계층으로 전달하는 동작을 한다.

도 9는 단말에서 개선된 캐리어 집적을 설명하기 위한 도면이다.

도 9를 참조하면, 하나의 기지국에서는 일반적으로 여러 주파수 대역에 걸쳐서 다중 캐리어들이 송출되고 수신된다. 예를 들어 기지국(905)에서 4 개의 셀들에 대한 상향링크 캐리어들을 송출될 때, 종래에는 하나의 단말이 상기 복수 개의 셀 중 하나의 셀을 이용해서 데이터를 송수신하였다. 그러나 캐리어 집적 능력을 가지고 있는 단말은 동시에 여러 개의 캐리어로부터 데이터를 송수신할 수 있다. 기지국(905)은 캐리어 집적 능력을 가지고 있는 단말(930)에 대해서는 상황에 따라 더 많은 캐리어를 할당함으로써 상기 단말(930)의 전송 속도를 높일 수 있다. 하나의 기지국에서 송출되고 수신되는 하나의 순방향 캐리어와 하나의 역방향 캐리어가 하나의 셀을 구성한다고 할 때, 캐리어 집적이란 단말이 동시에 여러 개의 셀을 통해서 데이터를 송수신하는 것으로 이해될 수도 있을 것이다. 이를 통해 최대 전송 속도는 집적되는 캐리어의 수에 비례해서 증가된다. LTE Rel-10 캐리어 집적 기술에는 최대 5개까지의 셀들을 한 단말에게 설정할 수 있다. 설정된 셀들 중 한 셀은 반드시 PUCCH을 가지고 있으며, 상기 셀을 PCell(Primary Cell)이라 하며, 나머지 PUCCH을 가지고 있지 않은 셀들을 SCell(Secondary Cell)이라 칭한다. 상기 PCell은 PUCCH을 가지고 있는 특징 이외에도, 핸드오버, RLF(Radio Link Fail) 등 일반적인 서빙 셀의 기능들을 모두 수행할 수 있어야 한다. 이하 본 발명을 설명함에 있어서 단말이 임의의 순방향 캐리어를 통해 데이터를 수신하거나 임의의 역방향 캐리어를 통해 데이터를 전송한다는 것은 상기 캐리어를 특징짓는 중심 주파수와 주파수 대역에 대응되는 셀에서 제공하는 제어 채널과 데이터 채널을 이용해서 데이터를 송수신한다는 것과 동일한 의미를 가진다. 또한 이하 본 발명의 실시 예는 설명의 편의를 위해 LTE 시스템을 가정하여 설명될 것이나, 본 발명은 캐리어 집적을 지원하는 각종 무선 통신 시스템에 적용될 수 있다. Rel-10 캐리어 집적 기술에서는 PCell에서만 PUCCH을 가질 수 있었다. 그러나, PUCCH을 통해, 기지국에게 전달해야 할 정보량이 증가하면, 단일 PUCCH로만 해당 정보량을 처리하는 것이 부담이 될 수 있다. 특히, LTE Rel-13에서 최대 32 캐리어들을 지원하는 안이 논의되고 있으며, PCell 이외의 SCell에서도 PUCCH을 가지는 것은 PUCCH loading 분산 등의 이점이 있다. 따라서, PCell 이외에 SCell에서도 PUCCH를 도입하는 안이 제안되고 있다. 예를 들어, 도 9에서 하나의 SCell(920)에서 PUCCH을 추가적으로 도입할 수 있다. 본 발명에서는 PUCCH을 가진 SCell을 PUCCH SCell이라고 칭한다. 이전에는 모든 PUCCH 관련 시그널링은 PCell을 통해 기지국에 전달되었다. 그러나, 이제 복수 개의 PUCCH가 존재하므로, 각 SCell의 PUCCH 시그널링들을 어느 PUCCH을 통해 기지국에 전달할지를 구분해야 한다. 도 9에서와 같이 두 개의 PUCCH가 존재한다고 가정할 때, PCell의 PUCCH을 이용하는 셀들의 그룹(935)와 특정 SCell의 PUCCH을 이용하는 셀들의 그룹(940)으로 구분될 것이다. 본 발명에서 상기 그룹을 PUCCH 셀 그룹으로 칭한다.

도 10은 일반 SCell의 활성화 과정을 따를 때, PUCCH SCell의 활성화 과정을 설명하기 위한 도면이다.

단말은 기지국으로부터 PUCCH SCell 추가를 지시하는 RRC 메시지를 수신한다(1000). 이 때, 상기 단말은 상기 PUCCH SCell을 설정한다. 상기 단말이 PUCCH SCell의 설정을 완료하였을 때, 상기 PUCCH SCell의 상태는 비활성화이다(1005). 이 후, 기지국으로부터 Activation/Deactivation MAC 제어 요소(control element : CE)(이하, "A/D MAC CE"라 칭함)을 수신하면, 상기 PUCCH SCell을 활성화시킨다(1010). 이 때, 기지국은 상기 단말에게 A/D MAC CE를 상기 설정 완료 후에 바로 보낼 수는 없다. 왜냐하면, 상기 단말이 상기 A/D MAC CE를 수신할 준비를 마칠 때를 정확히 알지 못한다. 따라서, 이를 감안하여, 어느 정도의 시간 마진을 둔 후, 상기 A/D MAC CE를 상기 단말에게 전송할 것이다. 상기 단말은 상기 PUCCH SCell의 활성화를 완료하면, 상기 SCell에 대한, valid CSI을 보고하고, SRS을 전송한다(1015). 활성화가 완료된 후에, 기지국은 역시 상기 단말이 언제 CSI 보고 및 SRS 전송을 시작할지를 모른다. 따라서, 기지국은 상기 정보들이 수신될 때까지 blind decoding을 수행한다. 이는 기지국의 복잡도를 증가시킨다. 상향링크 동기가 맞지 않은 경우에는 기지국은 추가적으로 PDCCH order을 통해 상기 단말에게 랜덤 엑세스를 지시한다. 이 경우, 상기 CSI 보고 및 SRS 전송까지는 더 긴 지연 시간이 발생한다.

도 11은 기존(legacy) A/D MAC CE 포맷 예시도이다.

A/D MAC CE는 고정된 크기를 가지며, 7 개의 Ci 필드(1100)와 하나의 R(Reserved) 필드(1105)로 구성된다. 기지국은 한 단말에게 설정한 SCell들을 활성화 혹은 비활성화 시키지 위해 상기 A/D MAC CE을 전송한다. 상기 Ci 필드는 하나의 SCell과 대응된다. 즉, 하나의 Ci 필드는 SCellIndex i로 지시되는 SCell과 대응된다. 1 값을 가지면 상기 대응되는 SCell을 활성화시키는 것을 나타내며, 0 값을 가지면 상기 대응되는 SCell을 비활성화시키는 것을 나타낸다.

도 12는 최대 32 개의 서빙 셀들을 지원하기 위한 확장된 A/D MAC CE 포맷 예시도이다.

기존 A/D MAC CE 포맷은 7개의 Ci 필드를 가지고 있으므로, 최대 7개의 서빙 셀들을 나타낼 수 있다. 따라서, 32 개까지 서빙 셀들이 증가한다면, 모든 서빙 셀들을 나타낼 수 없다. 따라서, 4 바이트 크기의 신규 A/D MAC CE를 정의한다. PCell은 항상 활성화 상태이므로, A/D MAC CE에서 배제된다. 따라서, 총 31 개의 서빙 셀에 대해, 활성화 혹은 비활성화 정보를 제공해주면 된다. R 비트의 위치에 따라, 다양한 확장된 A/D MAC CE 포맷이 존재할 수 있다 도 12의 (a) 혹은 (b)가 그 예이다. 첫 바이트가 기존 A/D MAC CE와 일치시킨다면, 도 12의 (a)와 같은 형태가 될 것이다. 그렇지 않고, R 비트가 마지막 바이트 열에 들어간다면, 도 12의 (b)와 같은 형태가 될 것이다. 본 발명에서는 도 12의 (a)를 기준으로 설명한다. 각 Ci 필드는 하나의 SCell와 대응된다. 역시 하나의 Ci 필드는 SCellIndex i로 지시되는 SCell과 대응된다.

확장된 A/D MAC CE는 기존 A/D MAC CE 대비 4배의 크기를 가지므로, 단말이 최대 32 개의 서빙 셀들을 지원할 수 있는 능력을 가지고 있어도, 항상 확장된 A/D MAC CE를 사용하는 것은 시그널링 오버헤드 관점에서 바람직하지 않다. 따라서, 본 발명의 실시 예에서는 설정된 SCell의 개수에 따라, 확장된 A/D MAC CE를 사용할지 여부를 결정하는 것을 특징으로 한다. 또한, SCell은 여러 종류로 분류될 수 있다. 일반 SCell 뿐만이 아니라, PUCCH 전송이 가능한 PUCCH SCell, 비면허 주파수 대역(ISM(Industrial Scientific Medical) band)을 사용하는 LAA(Licensed-Assisted Access) SCell, LTE-WI-FI integration 기술에서 Wi-Fi SCell 등이 그 예들이다. 본 발명의 실시 예에서는 Wi-Fi SCell은 활성화 또는 비활성화 동작이 적용되지 않는다고 가정한다.

도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 일반적인 혹은 확장된 A/D MAC CE를 선택하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.

단말(1300)은 하나의 서빙 셀에 캠프 온(camp-on) 한다(1310). 캠프 온 한다는 것은, 단말(1300)이 기지국(1305)과 동기를 형성하고, 기지국과의 통신을 위한 기본 제어정보를 PBCH(Physical Broadcastchannel)와 같은 MIB(Master Information Block), PDSCH(Physical Downlink Shared Channel)와 같은 SIB(System Information Block)를 수신하는 과정을 통해 특정 주파수 대역에서 통신이 가능한 상태를 의미한다.

상기 단말은 데이터 송수신을 위해 상기 기지국(1305)에게 RRC 연결 설정 과정을 수행한다(1315). 상기 기지국은 상기 단말에게 능력 정보를 요청한다(1320). 상기 단말은 상기 기지국에게 자신의 능력 정보를 전송한다(1325). 상기 능력 정보는 상기 단말이 기존 5 개의 서빙 셀보다 많은 최대 32 개의 서빙 셀까지 지원 가능한지 여부에 대한 정보를 포함할 수 있 다. 또한, 상기 능력 정보는 LAA 및 LTE-WI-FI integration 지원이 가능한지 여부에 대한 능력 정보를 포함할 수 있다. 상기 단말 능력 정보를 획득한 기지국은 상기 정보를 바탕으로, 상기 단말을 RRC 연결 재설정한다(1330). 상기 재설정 정보는 일반 SCell, PUCCH SCell, LAA SCell, WI-FI SCell에 대한 설정 정보를 포함할 수 있다. 상기 단말은 상기 설정 정보가 포함된 RRC Connection Reconfiguration 메시지를 수신한 후, 상기 여러 종류의 SCell에 대한 설정 정보를 확인한다. 만약 설정되어 있다면, 일반 SCell, PUCCH SCell, LAA SCell 설정 후, 상기 셀들에 대해서는 deactivation(비활성) 상태로 간주한다. 반면, Wi-Fi SCell에 대해서는 association/authentication 절차 완료 후, activation(활성) 상태로 간주한다. 상기 기지국은 소정의 규칙에 따라, 상기 단말에게 적어도 하나의 SCell을 활성화 혹은 비활성화시키기 위해 사용할 A/D MAC CE 포맷을 결정한다(1335). 상기 소정의 규칙은 다음과 같다.

첫 번째 규칙: WI-FI SCell을 제외한 나머지 SCell들의 개수가 7이하라면 기존 A/D MAC CE 포맷을 사용한다. 그렇지 않고 7을 초과할 경우 확장된 A/D MAC CE 포맷을 사용한다.

두 번째 규칙: WI-FI SCell을 제외한 나머지 SCell들의 SCellIndex 중 가장 높은 값이 7 이하라면 기존 A/D MAC CE 포맷을 사용한다. 그렇지 않고 7을 초과할 경우 확장된 A/D MAC CE 포맷을 사용한다.

상기 두 규칙 중 적어도 하나를 적용하여 상기 단말에게 적어도 하나의 SCell을 활성화 혹은 비활성화시키기 위해 사용할 A/D MAC CE 포맷을 결정할 수 있다.

두 A/D MAC CE 포맷은 동일한 LCID을 사용할 수도 있고, 서로 다른 LCID을 사용할 수도 있다. 동일한 LCID을 사용하는 경우, 상기 단말은 현재 자신에게 설정되어 있는 SCell 개수와 종류를 고려하여, 어떤 종류의 A/D MAC CE 포맷이 수신될 것인지를 미리 알고 있다. 서로 다른 LCID을 사용한다면, 상기 단말은 LCID을 통해 직접적으로 기존 A/D MAC CE 혹은 확장된 A/D MAC CE 포맷인지를 확인할 수 있다. 상기 규칙을 이용하여, 상기 기지국은 한 포맷을 결정한 후, 상기 단말에게 A/D MAC CE을 전송한다(1340, 1345). 예컨대, 기존 A/D MAC CE를 선택한 경우, 단말에게 기존 A/D MAC CE를 전송하고(1340), 확장된 A/D MAC CE를 선택한 경우, 단말에게 확장된 A/D MAC CE를 전송한다(1345).

도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 기지국 동작 흐름도이다.

기지국은 데이터 송수신을 위해 단말과 RRC Connection Establishment 과정을 수행한다(1400). 상기 기지국은 상기 단말로부터 단말 능력 정보를 획득한다(1405). 상기 기지국은 재설정을 위해 상기 단말에게 RRC Connection Reconfiguration 메시지를 전송한다(1410). 상기 RRC 메시지에는 상기 단말에게 복수 개의 SCell을 설정하기 위해 필요한 정보가 포함될 수 있다. 상기 설정 정보에는 일반 SCell, PUCCH SCell, LAA SCell, WI-FI SCell에 대한 설정 정보가 포함된다. 상기 기지국은 상기 단말에게 설정된 SCell 중 적어도 하나에 대해, 활성화 혹은 비활성화를 트리거 한다(1415). 상기 기지국은 기존 A/D MAC CE 혹은 확장된 A/D MAC CE를 사용할지를 소정의 규칙에 따라 결정한다(1420). 예를 들어, WI-FI SCell을 제외한 나머지 SCell들의 SCellIndex 중 가장 높은 값이 7 혹은 이하라면 기존 A/D MAC CE 포맷을 사용한다(1425). 그렇지 않고 7 이상이라면 확장된 포맷을 사용한다(1430).

도 15는 본 발명의 실시 예에 따른 단말 동작 흐름도이다.

단말은 하나의 서빙 셀에 캠프 온 한다(1500). 상기 단말은 데이터 송수신을 위해 기지국과 RRC 연결 설정 과정을 수행한다(1505). 상기 단말은 상기 기지국에게 단말 능력 정보를 전송한다(1510). 상기 단말은 기지국으로부터 RRC 연결 재설정 메시지를 수신한다(1515). 상기 RRC 메시지에는 상기 단말에게 복수 개의 SCell을 설정하기 위해 필요한 정보가 포함될 수 있다. 상기 설정 정보에는 일반 SCell, PUCCH SCell, LAA SCell, WI-FI SCell에 대한 설정 정보가 포함된다. 상기 단말은 수신한 설정 정보를 적용하며, 일반 SCell, PUCCH SCell, LAA SCell을 설정 후, 상기 셀들에 대해서는 deactivation(비활성) 상태로 간주한다(1520). 반면, WI-FI SCell에 대해서는 association/authentication 절차 완료 후, activation(활성) 상태로 간주한다. 상기 단말에게 설정된 SCell 중 적어도 하나에 대해, 활성화 혹은 비활성화를 여부를 지시한 A/D MAC CE을 수신하며, 상기 A/D MAC CE가 기존 MAC CE인지 혹은 확장된 MAC CE인지 여부를 판단한다(1525). 상기 단말이 기존 A/D MAC CE를 수신한다면, 7보다 큰 SCell 들에 대해서는 현 상태(활성화 혹은 비활성화)를 유지한다(1530). SCellIndex 값이 1부터 7 사이인 SCell들 중 WI-FI SCell와 대응하는 Ci 필드는 무시하고, WI-FI SCell의 현 상태를 유지한다(1535). SCellIndex 값이 1부터 7 사이인 SCell들 중 일반 SCell, PUCCH SCell, LAA SCell들은 대응하는 Ci 필드에 따라 활성화 혹은 비활성화 시킨다(1540).

만약 상기 단말이 확장된 A/D MAC CE를 수신하였다면, WI-FI SCell 과 대응하는 Ci 필드는 무시하고, 현 상태를 유지한다(1545). 상기 단말은 일반 SCell, PUCCH SCell, LAA SCell과 대응하는 Ci 필드 값에 따라 활성화 혹은 비활성화 시킨다(1550).

도 16은 본 발명의 실시 예에 따른 단말 블록 구성도이다.

단말은 상위 계층부(1605)과 데이터 등을 송수신하며, 제어 메시지 처리부(1607)를 통해 제어 메시지들을 송수신하며, 송신 시, 제어부(1609)의 제어에 따라 다중화부 (1603)를 통해 다중화 후 송신기를 통해 데이터를 전송하며, 수신 시, 제어부(1609)의 제어에 따라 수신기로 물리신호를 수신한 다음, 역다중화부(1603)로 수신 신호를 역다중화하고, 각각 메시지 정보에 따라 상위 계층부(1605) 혹은 제어 메시지 처리부(1607)로 전달해준다.

송수신부(1613)는 순방향 캐리어로 데이터 및 소정의 제어 신호를 수신하고 역방향 캐리어로 데이터 및 소정의 제어 신호를 전송한다.

본 발명에서 A/D MAC CE를 제어 메시지 처리부(1607)가 수신하면, 이를 SCell 활성화/비활성화 처리부(1611)를 알려준다.

SCell 활성화/비활성화 처리부(1611)는 수신된 A/D MAC CE가 기존 A/D MAC CE인 경우, 7보다 큰 SCell 들에 대해서는 현 상태(활성화 혹은 비활성화)를 유지한다. SCell 활성화/비활성화 처리부(1611)는 SCellIndex 값이 1부터 7 사이인 SCell들 중 WI-FI SCell와 대응하는 Ci 필드는 무시하고, WI-FI SCell의 현 상태를 유지한다. 또한 SCell 활성화/비활성화 처리부(1611)는 SCellIndex 값이 1부터 7 사이인 SCell들 중 일반 SCell, PUCCH SCell, LAA SCell들은 대응하는 Ci 필드에 따라 활성화 혹은 비활성화 시킨다.

만약, 수신된 A/D MAC CE가 확장된 A/D MAC CE인 경우, SCell 활성화/비활성화 처리부(1611)는 WI-FI SCell 과 대응하는 Ci 필드는 무시하고, 현 상태를 유지한다. SCell 활성화/비활성화 처리부(1611)는 일반 SCell, PUCCH SCell, LAA SCell과 대응하는 Ci 필드 값에 따라 활성화 혹은 비활성화 시킨다.

한편, 최근 무선 통신 기술은 급격한 발전을 이루었으며, 이에 따라 통신 시스템 기술도 진화를 거듭하였고, 이 가운데 현재 4세대 이동통신 기술로 각광받는 시스템이 3GPP 표준단체에서 규격화하는 LTE 시스템이다.

LTE 시스템에서는, 다양한 단말 종류를 지원하기 위한 기술이 도입되었으며, 그 중 하나가 기계 형태 통신(Machine Type Communication, 이하 MTC라 칭함) 단말을 지원하기 위한 기술이다. MTC 단말이라 함은 예를 들어 전기요금검침기 혹은 수도요금검침기 같이 사람이 직접 조작하는 것이 아닌 기계가 (예를 들어, 한달에 한번씩 정해진 시간에) 스스로 통신을 하는 기계 등을 지칭하는 말이며, 상기 예시에 따라 일반적으로 낮은 우선순위를 가지고 접속을 시도해도 무방한 장치들을 뜻한다.

상기 MTC 단말들 가운데에는 상기 예시와 같이 검침기 등과 같은 용도로 사용되는 단말들은 고성능의 데이터 전송 능력을 필요하지 않는 경우가 많으며, 낮은 출력의 전송 파워를 가질 수 있다. 또한, 단말 수신 성능이 일단 단말과 동일하더라도, 지하실이나 창고와 같은 통신 환경이 매우 열악한 지역에 설치될 여지가 존재한다. 따라서, 상기와 같이 낮은 전송속도를 가지면서 낮은 전송파워를 극복하기 위한 커버리지 확장(Coverage Extension 혹은 Extended Coverage, 이하 CE라 칭함) 기능이 필요한 별도의 단말 종류를 구분할 필요성이 대두되었다. 상기 MTC 단말이 넓은 커버리지가 필요한 경우에는, CE 모드를 적용하여 해당 단말에게 송수신하는 모든 데이터에 대해 별도의 추가적인 전송 방법(예를 들어 반복 전송 등)을 적용하여야 한다. 예를 들어, 네트워크는 단말이 엑세스하는데 필요한 시스템 정보를 브로드캐스팅한다. 이러한 시스템 정보 역시 넓은 커버리지를 필요로 하는 MTC 단말에게 반드시 수신되어야 한다. 따라서, 기존 기술과 다른 방법을 통해, 상기 시스템 정보를 브로드캐스팅할 필요가 있다.

또한, 상기 MTC 단말들은 저렴한 가격으로 공급되기 위해, 1.4 MHz의 좁은 주파수 대역을 사용할 수 있다. 기존 LTE 주파수 대역은 1.4 MHz 부터 최대 20 MHz까지 다양하게 설정 가능하다. 일반적으로 시스템 용량을 늘리고, 고속의 데이터 전송을 위해, 10 MHz 주파수 대역을 주로 사용하고 있다. 따라서, 상기 10 MHz 주파수 대역에서조차 1,4 MHz 주파수 대역만을 지원하는 MTC 단말을 서비스하기 위한 방법이 요구된다.

본 발명의 다른 실시 예에서는 기계형 기기 통신을 수행하는 방법 및 장치를 제안한다. MTC 단말은 확장된 커버리지(Coverage Extension) 지원 및 1.4 MHz의 주파수 대역을 사용하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에서는 상기 특징들을 고려하여, MTC 단말의 엑세스를 지원하는 방법을 제안한다.

MTC 단말은 가급적 저렴한 가격으로 공급되어야 하므로, 저성능의 수신기가 탑재될 가능성이 매우 높다. 또한, MTC 단말의 사용 목적에 따라 일반 사용자가 접근하기 어려운 장소에 설치될 수도 있다. 이는 곧, 일반 사용자의 분포 및 동선을 고려하여 구성한 기존의 LTE 커버리지 밖에 위치할 수 있음을 의미한다. 따라서, MTC 단말을 위해, 커버리지를 확장할 필요가 있다. 상기 나열한 원인들이 있음에도 불구하고, 커버리지를 확장할 수 있는 방법은 동일한 데이터를 반복 전송하여, 수신 성공률을 높이는 것이다. 기지국이 브로드캐스팅하는 시스템 정보를 비롯하여, 제어 채널, 데이터 채널 등 모든 신호들이 반복 전송될 것이다.

이 때, 기존의 시스템 정보 및 채널들을 반복하는 것은 매우 비효율적이고, 일반 단말들과도 호환이 되지 않을 것이다. 따라서, 일반 단말과의 호환을 고려하면서, MTC 단말만을 위한 별도의 방법이 필요하다.

도 17은 기계형 통신 기기가 기지국으로부터 시스템 정보를 획득하고 엑세스를 수행하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.

MTC 단말(1700)은 기지국(1705)로부터 브로드캐스팅되는 MIB(1710)를 수신한다. 기존의 MIB는 40 ms 주기로 10 ms 마다 동일한 정보를 전송한다. 즉, 40 ms 주기 동안 총 4 번의 MIB을 수신한 후, 디코딩을 시도한다. 그러나 MTC 단말은 상기 4번의 MIB을 반복 수신하더라도, 이를 디코딩하는데 성공하지 못할 가능성이 높다. 따라서, 상기 MIB를 40 ms 내에서 더 많이 반복 전송할 필요가 있다. 일반 단말들은 기존대로, 기존의 MIB만을 수신하며, MTC 단말은 기존의 MIB뿐 아니라, 추가적으로 반복 전송되는 MIB까지 수신하여야 한다. 상기 추가적으로 반복 전송되는 MIB들은 기존의 MIB와 동일한 정보를 포함하고 있다.

또한, 기존의 MIB에서 사용하지 않은 비트들을 MIB 단말을 지원하기 위해 사용될 수 있다. 기존 MIB에는 하향링크 시스템 주파수 대역폭(DL system bandwidth), 시스템 프레임 넘버(System Frame Number, SFN) 그리고, PHICH 설정 정보를 포함하고 있다. MIB에는 사용하지 않은 10 비트가 있으며, 이는 MTC 단말을 위해 사용될 수 있다. 상기 10비트를 사용하여 포함시킬 수 있는 정보로는 하기와 같다.

- 시스템 능력 정보(system capability)

상기 기지국이 MTC 단말을 지원할 수 있는지 여부를 나타내는 지시자를 포함시킬 수 있다. 상기 지시자는 1 비트 혹은 2 비트로 구성될 수 있다.

만약 1 비트로 구성된다면, 상기 지시자가 TRUE로 설정되면, 상기 기지국은 MTC 단말의 CE와 1.4 MHz을 지원할 수 있음을 나타낸다.

만약 2 비트로 구성된다면, 하나의 1비트 지시자는 상기 기지국이 MTC 단말의 CE을 지원할 수 있는지 여부를 지시하고, 다른 하나의 1 비트 지시자는 상기 기지국이 MTC 단말의 1.4 MHz을 지원할 수 있음을 나타낸다.

- CFI 정보

CFI 정보는 원래 PCFICH 채널을 통해 단말에게 전달되는 정보이다. 상기 CFI 정보는 PDCCH을 위해 몇 개 심볼이 사용되는지를 나타낸다. 상기 CFI 정보를 통해, 단말은 한 서브프레임에서 PDSCH 영역이 어느 시간 지점부터 시작하는지 알 수가 있다. 따라서, MTC 단말도 상기 CFI 정보를 반드시 획득되어야 하는 정보이다. 그러나, 기존의 PCFICH 채널은 전대역에서 전송되므로, 1.4 MHz 대역만을 수신할 수 있는 MTC 단말은 상기 채널을 수신할 수가 없다. 따라서, 상기 CFI 정보를 기존의 PCFICH 채널 이외에, MIB의 사용하지 않았던 비트를 이용하여 MTC 단말에게 알려준다.

- Value tag

Value tag는 0부터 X 범위 내에서 정수 값을 가진다. 기지국으로부터 제공되는 시스템 정보가 변경되면 상기 value tag 값을 1씩 증가시킨다. 좀 더 상세하게, 상기 value tag 값을 1 씩 증가하는 시점은 MTC 단말만 적용하는 긴 주기의 modification period을 기준으로, 변경된 시스템 정보가 브로드캐스트되기 시작하는 modification period의 바로 이전 modification period부터 1 을 증가시킨다. 이는 MTC 단말에게 다음 modification period에서 시스템 정보가 변경될 것임을 사전에 알려서 갱신을 준비시키기 위해서이다.

- 서브 밴드 및 주파수 호핑 정보(frequency hopping)

MTC 단말을 위한 1.4 MHz 대역은 시스템 주파수 대역 내에 여러 개가 존재할 수 있다. 이 때, MTC 단말은 상기 복수 개의 1.4 MHz 대역을 시간상에서 호핑(hopping)하면서 사용할 수 있다. 따라서, 셀에서 사용중인 서브 밴드의 개수 및 각 서브 밴드의 호핑 패턴 정보를 제공한다. 추가적으로 MTC 단말을 위해 필요한 시스템 정보를 제공하는 SIB y가 브로드캐스팅되는 서브 밴드 정보도 포함할 수 있다. 혹은 시그널링 되지 않을 경우 혹은 implicitly하게, 미리 정해진 서브 밴드, 예를 들어, 하향링크 주파수 대역의 중앙의 캐리어 주파수를 포함하는 서브 밴드에서 SIB y가 전송된다고 정의할 수도 있다.

- MTC SIB의 설정 정보 및 스케줄링 정보

MTC 단말에게 필요한 SIB의 설정 정보 혹은 스케줄링 정보를 포함한다.

상기 설정 정보란 기존의 SIB1에 포함되었던 SI-window, SIB periodicity, sib-MappingInfo, Modification period을 의미한다. 상기 설정 정보는 기존의 SIB에 대한 설정 정보가 아니라, MTC 단말을 위한 SIB의 설정 정보이다. 더불어 MTC 단말을 위한 SIB의 스케줄링 정보도 포함될 수 있다. 이하에서 설명할 실시 예에 따라, MIB에 포함될 수도 그렇지 않을 수도 있다.

- MTC EPDCCH(Enhanced Physical Downlink Control Channel)의 스케줄링 정보

MTC 단말에게 필요한 SIB의 스케줄링 정보를 포함하고 있는 MTC EPDCCH의 스케줄링 정보를 포함한다. MTC EPDCCH란 MTC 단말을 위한 EPDCCH을 의미한다. MTC 단말은 1.4 MHz 대역만을 수신할 수 있으므로, 이보다 큰 하향링크 시스템 주파수 대역을 사용하는 셀에서는 기존의 PDCCH을 수신할 수가 없다. 따라서, PDCCH 대신에 EPDCCH을 이용하여야 한다.

- MTC EPDCCH의 반복 전송 정보

CE 지원을 위해, MTC EPDCCH의 반복 전송 횟수를 포함한다.

- PRACH(physical random access channel) 반복 전송 및 설정 정보

PRACH 동작 시, 반복 전송 정보를 포함한다. 예를 들어, 단말은 상기 정보를 바탕으로 프리엠블의 반복 전송 횟수를 결정하게 된다. 3 가지의 PRACH repetition level을 가지고 있으며, 각 level마다 반복 전송해야 할 횟수가 맵핑된다. MTC 단말은 소정의 규칙에 따라 상기 레벨 중 하나에 속하게 되며, 속한 레벨에 따라 정의된 횟수만큼 반복 전송을 수행한다. 각 서브 밴드별로 MTC 단말을 위한 PRACH 무선 자원 정보도 포함된다.

- MTC SIB 반복 전송 정보

MTC을 위한 SIB이 반복 전송되는 횟수를 포함한다. CE을 지원하기 위해, MTC SIB도 반복 전송되어야 한다. MTC 단말은 상기 정보에서 지시한 횟수 만큼 수신하여, 디코딩을 시도한다.

- Pathloss 오프셋 정보

소정의 규칙에 따라, MTC 단말이 반복 전송 횟수를 결정한다. 이 때, 규칙에 따라, 하향링크와 상향링크의 pathloss 차이값을 이용할 수도 있다. 기지국은 MIB을 통해, 상기 차이값을 제공한다.

본 발명의 실시 예에서는 상기 정보들 중 적어도 하나가 포함되는 것을 특징으로 한다. 예를 들어, 기존 MIB에 상기 언급된 정보 중, 시스템 능력 정보와 CFI, value tag 정보만 포함시키고, 나머지 정보는 MTC을 위한 SIB에 포함될 수 있다. MIB에 포함되지는 않았지만, MIB 단말에게 필수적인 시스템 정보는 MTC를 위한 새로운 SIB x(1715)에 포함될 수 있다. 상기 SIB x는 상기 나열된 정보 중 MIB에 포함되지 않은 정보와 MTC 을 위한 일반적인 시스템 정보를 포함한 SIB의 스케줄링 정보를 포함한다. 상기 SIB x는 EPDCCH을 먼저 읽을 필요 없이, 미리 정해진 무선 자원에서 전송된다. 혹은 SIB x의 스케줄링 정보를 가진 EPDCCH가 전송되는 무선 자원이 미래 정해져 있을 수도 있다. 상기 미리 정해진 무선 자원에서 전송하는 이유는 상기 SIB x 혹은 EPDCCH의 스케줄링 정보를 전송하기 위해, 무선 자원이 낭비되는 것을 최소화하기 위해서이다. 그러나, 상기 SIB x는 스케줄링되지 않기 때문에, 너무 많은 정보를 포함하도록 설계하는 것은 바람직하지 않다. 따라서, 상기 MIB에는 포함되지 않았지만, 여전히 필수적이라고 판단되는 정보만을 포함시키는 것이 요구된다. 예를 들어, SIB x는 일반적인 MTC 을 위한 시스템 정보를 포함하고 있는 SIB y을 지시하는 EPDCCH의 스케줄링 정보도 포함하고 있고, MTC 단말은 상기 정보를 이용하여, 순차적으로 SIB y(1720)을 수신한다. SIB y는 기존의 SIB1 ~ SIB17에 포함된 정보 중, MTC을 위해 필요한 정보만을 포함하고 있는 MTC 전용의 새로운 SIB이다. 일반적으로, SIB1 ~ SIB5, SIB14의 정보가 MTC 단말에게도 필요할 것이며, 이 중 꼭 필요하지 않은 정보 혹은 허용하는 리스트의 크기를 제한하여 SIB y의 크기를 줄일 수 있다. 시스템 정보의 량이 많을수록 반복 전송 횟수가 늘어난다. 따라서, 과도란 반복 전송을 줄이기 위해, 한 SIB의 크기가 제한될 필요가 있다. 예를 들어, 300 ~ 400 bits 혹은 최대 1000 bits로 제한될 수 있다. 따라서, MTC을 위해 필요한 정보가 적지 않을 경우, 상기 SIB y는 복수 개가 존재할 수도 있다. MTC을 위한 시스템 정보를 획득하는 과정은 이하의 실시 예에서 더 상세히 설명하기로 한다.

상기 과정을 통해, 시스템 정보를 획득한 MTC 단말은 랜덤 엑세스(random access)을 시도한다(1725). MTC 단말은 일반 단말이 사용하는 PRACH 무선 자원과 분리된 별도의 MTC 단말만을 위한 PRACH 무선 자원을 사용한다. 이는 MTC 단말은 제한된 1.4 MHz 대역만을 사용할 수 있기 때문이다. 즉, 기존의 PRACH 무선 자원을 포함하지 않은 주파수 대역을 사용하고 있을 수도 있다. 다른 한편으로, 많은 수의 MTC 단말들이 한 셀 내에 존재할 수 있기 때문에, 일반 사용자들의 엑세스 성공률을 유지시키기 위해, PRACH 무선 자원을 필요가 있다. 기지국은 프리엠블이 전송된 PRACH 무선 자원을 근거로, 상기 프리엠블을 전송한 단말이 MTC 단말인지 여부를 파악할 수도 있다. CE을 지원하기 위해, MTC 단말은 상기 프리엠블을 반복 전송할 것이며, 기지국으로부터 전송되는 RAR(Random Access Response)(1730) 역시, 반복 전송된다. Msg3에는 상기 MTC 단말의 능력 정보를 보내줄 수도 있다(1735). 만약 MTC 단말을 위한 별도의 PRACH 무선 자원을 운용한다면, Msg3에서 능력 정보를 보내줄 필요는 없다. MTC 단말은 일반적인, 능력 정보를 기지국에 제공하는 RRC 과정을 통해서도 상기 단말의 능력 정보를 제공할 수 있다(1740).

이하 실시 예 5, 6, 7에서는 시스템 정보를 효과적으로 MTC 단말에게 제공하는 방법을 설명한다.

도 18은 본 발명의 제5 실시 예에서 기계형 통신 기기가 기지국으로부터 시스템 정보를 획득하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.

실시 예 5에서는 필수적인 시스템 정보를 포함하며, 미리 정의된 무선 자원에서 전송되는 MTC 단말을 위한 새로운 SIB x가 존재하는 것이 특징이다. SIB x는 미리 정의된 무선 자원에서 전송되기 때문에 EPDCCH을 사전에 읽을 필요가 없다. 기존의 MIB(1810)은 종래 기술에 따라 매 프레임(1800)의 첫 번째 서브프레임 (1805)에서 전송된다. 동일한 정보를 가진 기존의 MIB는 40 ms 동안 총 4 번 전송된다. 또한 MTC 단말을 지원하기 위해, 기존의 MIB에 추가적인 정보가 포함될 수 있다. 예를 들어, 추가적인 정보는 시스템 능력 정보 혹은 CFI 등을 포함한다. MTC 단말은 40 ms 동안 4번 전송되는 기존의 MIB로는 디코딩에 성공하지 못할 수도 있다. 따라서, 40 ms 내에서 상기 MIB와 동일한 정보를 포함한 또 다른 MIB(1815)을 기존의 MIB가 전송되는 무선 자원을 피해 추가적으로 반복 전송된다. 상기 추가적으로 반복 전송되는 MIB(1815)는 기존의 MIB와 같이 미리 정해진 무선 자원에서 전송되며, 주파수 대역의 중앙 1.4 MHz내에서 전송되나, 시간적으로 다른 무선 자원을 사용하여, 기존의 MIB와 중복되지 않는다. 또한, 상기 MIB(1815)는 TDD에서 상향링크 서브프레임, MBSFN 서브프레임 등에서는 전송되지 않는다. 40 ms 내에서 상기 MIB가 전송하는 시스템 정보를 획득한 MTC 단말은 상기 MIB가 포함하고 있는 CFI 정보를 이용하여, 서브프레임 내에서 PDSCH 시작 위치를 파악할 수 있다. 상기 MTC 단말은 PDSCH 영역의 미리 정해진 무선 자원에서 전송되는 SIB x(1820)을 수신한다. SIB x 역시 MTC 단말에게 필수적인 시스템 정보를 포함하고 있다. 즉, SIB x 에는 하기 나열된 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

- MTC EPDCCH (1825)의 스케줄링 정보

- MTC EPDCCH의 반복 전송 정보

- MTC 단말에 대한 cell barring 정보

기존의 ACB(Access Class Barring), SSAC(Service Specific Access Control), EAB(Extended Access Barring) 정보를 포함한다. 혹은 상기 ACB, SSAC, EAB 정보의 simplified 버전 정보를 가질 수 있다. 추가적으로 MTC emergency call에 대한 정보를 포함한다. 상기 MTC emergency call에 대한 1 비트 지시자는 상기 셀이 MTC 단말의 emergency call을 허용하는지 여부를 지시하는데 사용된다.

- Value tag

상기 설명과 동일

- 서브 밴드 및 주파수 호핑 정보

상기 설명과 동일

- PRACH 반복 전송 및 설정 정보

상기 설명과 동일

- Pathloss 오프셋 정보

상기 설명과 동일

상기 MTC EPDCCH는 상기 다른 SIB의 스케줄링 정보를 포함하고 있다. SIB x 역시 CE을 지원하기 위해, 여러 서브프레임에 걸쳐 반복 전송된다. SIB x 의 정보를 디코딩하는데 성공한 상기 MTC 단말은 SIB x이 포함한 EPDCCH의 스케줄링 정보를 이용하여, MTC EPDCCH을 수신한다. MTC EPDCCH 역시 CE을 지원하기 위해, 반복 전송된다. 상기 MTC EPDCCH는 MTC 단말에게 필요한 일반적인 시스템 정보를 포함한 SIB y의 스케줄링 정보를 포함한다. 상기 MTC 단말은 상기 EPDCCH로부터 상기 SIB y의 스케줄링 정보를 이용하여, 반복 전송하는 SIB y을 수신한다. SIB y는 앞서 설명하였듯이, MTC 단말을 지원하기 위해 필요한 일반적인 시스템 정보를 포함한다.

도 19는 본 발명의 실시 예 6에서 기계형 통신 기기가 기지국으로부터 시스템 정보를 획득하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.

본 발명의 실시 예 6에서는 필수적인 혹은 일반적인 시스템 정보를 포함하는 MTC 단말의 위한 새로운 SIB y의 스케줄링 정보를 지시하는 EPDCCH가 미리 정의된 무선 자원 위치에서 전송되는 것을 특징으로 한다. 기존의 MIB(1910)은 종래 기술에 따라 매 프레임(1900)의 첫 번째 서브프레임(1905)에서 전송된다. 동일한 정보를 가진 기존의 MIB는 40 ms 동안 총 4 번 전송된다. 또한 MTC 단말을 지원하기 위해, 시스템 능력 정보, CFI, MTC EPDCCH의 반복 전송 정보 등이 MIB에 추가적으로 포함된다. MTC 단말은 40 ms 동안 4번 전송되는 기존의 MIB로는 디코딩에 성공하지 못할 수도 있다. 따라서, 40 ms 내에서 상기 MIB와 동일한 정보를 포함한 또 다른 MIB(1915)을 기존의 MIB가 전송되는 무선 자원을 피해 추가적으로 반복 전송된다. 상기 추가적으로 반복 전송되는 MIB(1915)는 기존의 MIB와 같이 미리 정해진 무선 자원에서 전송되며, 주파수 대역의 중앙 1.4 MHz내에서 전송되나, 시간적으로 다른 무선 자원을 사용하여, 기존의 MIB와 중복되지 않는다. 또한, 상기 MIB(1915)는 TDD 에서 상향링크 서브프레임, MBSFN 서브프레임등에서는 전송되지 않는다. 40 ms 내에서 상기 MIB가 전송하는 시스템 정보를 획득한 MTC 단말은 상기 MIB가 포함하고 있는 CFI 정보를 이용하여, 서브프레임 내에서 PDSCH 시작 위치를 파악할 수 있다. 상기 MTC 단말은 PDSCH 영역의 미리 정해진 무선 자원에서 전송되는 MTC EPDCCH(1920)을 수신한다.

도 20은 본 발명의 실시 예에 따른 미리 정해진 무선 자원에서 전송되는 MTC EPDCCH을 설명하기 위한 도면이다.

도 20은 MTC 단말을 위해 복수 개의 서브 밴드들(2015, 2020, 2025)들이 존재하는 하나의 서브프레임(2000)을 나타낸다. 상시 서브프레임에서 앞의 몇 슬롯들은 기존의 PDCCH 영역(2005)이다. 상기 PDCCH 영역의 PDCCH 정보는 MTC 단말들은 읽을 수 없다. 왜냐하면, 상기 PDCCH 정보를 획득하기 위해서는 하향링크 주파수 대역 전체에 걸쳐 PDCCH가 전송되기 때문이다. 이를 대신하기 위해, 1.4 MHz 대역에서 기존의 PDCCH의 역할을 할 수 있는 MTC EPDCCH가 필요하다. 상기 MTC EPDCCH의 무선 자원의 위치는 미리 정해지거나, 혹은 MIB 혹은 SIB을 통해, 설정될 수 있다. 미리 정해지는 경우에는, MTC EPDCCH의 무선 자원을 스케줄링해줄 필요가 없기 때문에 시그널링 오버헤드를 줄일 수 있는 장점이 있다. 예를 들어, 기존의 PDCCH 영역 다음의 몇 슬롯들을 MTC EPDCCH(2010)의 무선 자원 영역으로 미리 정의한다. MTC EPDCCH가 전송되는 주파수 대역폭은 서브 밴드폭인 1.4 MHz와 동일하다. 상기 MTC EPDCCH가 제공하는 정보는 상기 MTC EPDCCH가 전송되는 서브 밴드를 사용하는 MTC 단말의 스케줄링 정보가 된다. 혹은 부가적인 시그널링을 통해, 타 서브 밴드를 사용하는 MTC 단말의 스케줄링 정보를 제공하는 데에도 이용될 수 있다. SIB y은 미리 정해진 특정 서브 밴드에서만 전송되거나, 혹은 MIB에서 SIB y가 브로드캐스트되는 서브 밴드 정보를 얻을 수 있다. 상기 MTC 단말은 SIB y가 브로드캐스트되는 서브 밴드에서 상기 미리 정의된 무선 자원에서 전송되는 MTC EPDCCH을 수신 시도한다. MTC EPDCCH 역시 CE을 지원하기 위해, 여러 서브프레임에 걸쳐 반복 전송된다. 상기 MTC EPDCCH는 MTC 단말을 위한 SIB y(1925)의 스케줄링 정보를 포함하고 있다. MTC EPDCCH의 정보를 디코딩하는데 성공한 상기 MTC 단말은 MTC EPDCCH이 포함한 SIB y의 스케줄링 정보를 이용하여, SIB y을 수신한다. SIB y역시 CE을 지원하기 위해, 반복 전송된다. 상기 SIB y는 MTC 단말에게 필요한 필수적인 혹은 일반적인 시스템 정보를 포함한다. SIB y에는 하기 나열된 정보 중 적어도 하나를 가진다.

- MTC 단말에 대한 cell barring 정보

상기 설명과 동일

- Value tag

상기 설명과 동일

- 서브 밴드 및 주파수 호핑 정보

상기 설명과 동일

- PRACH 반복 전송 및 설정 정보

상기 설명과 동일

- Pathloss 오프셋 정보

상기 설명과 동일

- SIB1 ~ SIB5, SIB14에 포함된 시스템 정보 혹은 일부

상기 설명과 동일

도 21은 본 발명의 실시 예 7에서 기계형 통신 기기가 기지국으로부터 시스템 정보를 획득하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.

본 발명의 실시 예 7에서는 필수적인 혹은 일반적인 시스템 정보를 포함하는 MTC 단말의 위한 새로운 SIB y가 미리 정의된 고정된 무선 자원 위치에서 전송되는 것을 특징으로 한다. 기존의 MIB(2110)은 종래 기술에 따라 매 프레임(2100)의 첫번째 서브프레임(2105)에서 전송된다. 동일한 정보를 가진 기존의 MIB는 40 ms 동안 총 4 번 전송된다. 또한 MTC 단말을 지원하기 위해, 시스템 능력 정보, CFI, SIB y의 반복 전송 정보 등이 MIB에 추가적으로 포함된다. MTC 단말은 40 ms동안 4번 전송되는 기존의 MIB로는 디코딩에 성공하지 못할 수도 있다. 따라서, 40 ms 내에서 상기 MIB와 동일한 정보를 포함한 또 다른 MIB(2115)을 기존의 MIB가 전송되는 무선 자원을 피해 추가적으로 반복 전송된다. 상기 추가적으로 반복 전송되는 MIB (2115)는 기존의 MIB와 같이 미리 정해진 무선 자원에서 전송되며, 주파수 대역의 중앙 1.4 MHz내에서 전송되나, 시간적으로 다른 무선 자원을 사용하여, 기존의 MIB와 중복되지 않는다. 또한, 상기 MIB(2115)는 TDD에서 상향링크 서브프레임, MBSFN 서브프레임 등에서는 전송되지 않는다. 40 ms 내에서 상기 MIB가 전송하는 시스템 정보를 획득한 MTC 단말은 상기 MIB가 포함하고 있는 CFI 정보를 이용하여, 서브프레임 내에서 PDSCH 시작 위치를 파악할 수 있다. 상기 MTC 단말은 PDSCH 영역의 미리 정해진 무선 자원에서 전송되는 SIB y(2120)을 수신한다.

SIB y 역시 CE을 지원하기 위해, 여러 서브프레임에 걸쳐 반복 전송된다. 상기 SIB y는 MTC 단말에게 필요한 필수적인 혹은 일반적인 시스템 정보를 포함한다. SIB y에는 하기 나열된 정보 중 적어도 하나를 가진다.

- MTC 단말에 대한 cell barring 정보

상기 설명과 동일

- Value tag

상기 설명과 동일

- 서브 밴드 및 주파수 호핑 정보

상기 설명과 동일

- PRACH 반복 전송 및 설정 정보

상기 설명과 동일

- Pathloss 오프셋 정보

상기 설명과 동일

- SIB1 ~ SIB5, SIB14에 포함된 시스템 정보 혹은 일부

상기 설명과 동일

MTC 단말을 위한 시스템 정보도 갱신될 수 있다. 따라서, 기지국은 MTC 단말에게 시스템 정보가 갱신되었음을 알려, MTC 단말이 새로운 시스템 정보를 획득할 수 있도록 해야 한다. 기존의 시스템 정보를 갱신하는 과정은 MTC 단말에게 적절하지 못하다. 기존의 시스템 정보를 갱신하는 방법은 modification period을 기준으로 수행된다. 즉, 기지국은 갱신된 시스템 정보를 modification period가 시작할 시점에서 브로드캐스팅한다. 그리고, 기지국은 이전 modification period에서 다음 modification period에서 갱신된 시스템 정보가 전송될 것임을 페이징 메시지를 통해, 단말에게 알린다. CE 모드가 필요한 MTC 단말은 기지국으로부터 전송되는 정보를 전달받기 위해, 상기 정보를 반복 수신해야 한다. 이는 특정 정보를 성공적으로 디코딩하기까지 상당한 시간이 필요함을 의미한다. 기존의 modification period의 주기는 최대 10.24 초를 초과할 수 없다. CE 모드에 있는 MTC 단말은 페이징 메시지를 수신하기 위해서는 역시 이를 반복 수신해야 한다. 따라서, MTC 단말이 상기 modification period 의 한 주기 내에서 시스템 정보의 갱신을 알리는 페이징 메시지를 성공적으로 디코딩하는데 실패할 가능성이 매우 높다.

이하 본 발명의 실시 예 8, 9 에서는 MTC 단말을 위한 시스템 정보를 갱신하는 방법을 설명한다.

도 22는 본 발명의 실시 예 8에서 시스템 정보를 갱신하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.

본 발명의 실시 예 8에서는 기존의 modification period와 달리 MTC 단말을 위한 매우 긴 주기를 갖는 modification period(2200)를 별도로 정의한다. 기존의 modification period은 기존의 SFN 주기보다 길게 설정될 수 없다. 따라서, MTC 단말을 위해, 적어도 SFN 주기보다 긴 주기의 modification period을 설정하려면, SFN 주기가 확장되어야 한다. 상기 확장된 SFN 주기는 MTC 단말에게만 적용되며, 일반 단말은 획득할 필요가 없다. 기존 MIB에서 제공되는 SFN 정보와 함께, 추가적인 비트들을 정의하여, MTC 단말에게만 적용하는 확장된 주기를 가진 SFN를 제공한다. 상기 추가되는 SFN 비트 정보는 MIB 혹은 SIB x, SIB y 등에 포함된다. 상기 modification period 값은 상기 언급한 MTC를 위한 MIB, SIB x 혹은 SIB y을 이용하여, MTC 단말에게 제공된다. modification period n+1(2205)에서 갱신된 시스템 정보가 브로드캐스트된다면, 이전 modification period n(2200)에서 기지국은 시스템 정보가 다음 modification period에서 갱신될 것임을 알리는 페이징 메시지(2215)를 MTC 단말에게 전송한다. MTC 단말은 modification period n (2200)에서 반복 전송되는 EPDCCH을 수신한다. 상기 EPDCCH에서는 Paging RNTI(P-RNTI)을 비롯하여, 페이징 메시지가 전송되는 무선 자원 정보, 페이징 메시지의 반복 횟수 등을 포함하고 있다. 상기 EPDCCH에 P-RNTI가 포함되어 있다면, 상기 EPDCCH가 지시하는 페이징 메시지의 무선 자원에서 페이징 메시지(2215)를 수신한다. 상기 페이징 메시지 내에 다음 modification period에서 시스템 정보가 갱신될 것임을 알리는 지시자를 포함하고 있다면, MTC 단말은 다음 modification period에서 갱신된 시스템 정보(2220)를 수신한다. MTC 단말은 매 modification period 마다 적어도 한번 페이징 메시지를 수신하는 동작을 수행한다.

도 23은 본 발명의 실시 예 9에서 시스템 정보를 갱신하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.

본 발명의 실시 예 9에서도 실시 예 8와 마찬가지로, MTC 단말을 위한 매우 긴 주기를 가진 modification period을 적용한다. 본 발명의 실시 예 9에서는 MIB, SIB x, SIB y 혹은 EPDCCH에 하나의 IE, 즉 Value Tag을 이용하여, 다음 modification period에서 시스템 정보가 갱신될 것임을 알리는 것을 특징으로 한다. 상기 Value tag은 0 부터 X 까지 범위에서 정수값을 가진다. 시스템 정보가 갱신될 때마다 1 씩 증가한다. 상기 value tag 값이 1씩 증가하는 시점은 갱신된 시스템 정보가 브로드캐스팅되기 시작하는 modification period (2305) 혹은 그 이전 modification period (2300)부터이다. MTC 단말은 매 modification period 마다 MIB, SIB 혹은 EPDCCH을 적어도 한번 디코딩한 후, 상기 value tag 값과 자신이 저장하고 있는 value tag 값을 비교한다. 상기 두 값들이 다르다면, value tag 값이 갱신되는 modification period 에 따라, 갱신된 시스템 정보를 획득하는 시점이 달라진다. 즉, 상기 value tag 값이 1씩 증가하는 시점이 갱신된 시스템 정보가 브로드캐스팅되기 시작하는 modification period(2305)라면, MTC 단말은 상기 새로 획득한 value tag 값이 자신이 저장하고 있는 값과 다르다는 것을 인지하는 즉시, 새로 갱신된 시스템 정보를 수신하는 동작을 수행한다. 그렇지 않고, value tag 값이 1씩 증가하는 시점이 갱신된 시스템 정보가 브로드캐스팅되기 시작하는 modification period (2305)의 바로 이전 modification period(2300)라면, MTC 단말은 상기 새로 획득한 value tag 값이 자신이 저장하고 있는 값과 다르다는 것을 인지한 후, 다음 modification period가 도래하면, 갱신된 시스템 정보를 수신하는 동작을 수행한다. 만약 MTC 단말이 서비스 음역 지역에서 복귀한 경우엔, MIB, SIB x, SIB y 혹은 EPDCCH을 디코딩하여, value tag 정보를 획득한다. 그리고, 가장 마지막으로 저장했던 value tag 값과 비교하여, 다른 경우, 즉시 갱신된 시스템 정보를 수신하는 동작을 수행한다. 그러나 가장 마지막으로 저장했던 value tag 값과 비교하여 같은 경우, 기존에 획득했던 시스템 정보를 이용한다.

본 발명의 실시 예 9의 변형된 방법으로, MTC 단말이 엑세스를 시도하기 전에 MIB, SIB x, SIB y 혹은 EPDCCH의 value tag을 확인한다. 가장 마지막으로 저장했던 value tag 값과 비교하여, 다른 경우, 즉시 갱신된 시스템 정보를 수신하는 동작을 수행한다. 상기 MTC 단말이 엑세스를 시도하지 않을 때에는 MIB, SIB x, SIB y 혹은 EPDCCH의 value tag을 확인하지 않는다. 상기의 변형된 방법은 delay tolerant한 데이터를 전송하고, 자주 엑세스를 시도하지 않은 MTC 단말에게 적합하다. 즉, 한달에 1~2번 엑세스를 시도하는 MTC 단말이 매 modification period마다 시스템 정보가 갱신되었는지 여부를 확인하는 것은 매우 불필요한 동작이다. 가장 최신의 정확한 시스템 정보는 엑세스를 시도하기 전에만 획득하면 되기 때문이다. 또한, 엑세스하기 전에 MIB 혹은 SIB을 먼저 획득하는 동작은 엑세스를 성공적으로 설정하기 전까지 지연이 발생함을 의미한다. 그러나, delay tolerant 서비스를 요청하는 경우엔, 이러한 지연 시간이 큰 문제가 되지 않는다.

본 발명에서는 CE 모드에 있는 MTC 단말을 위한 RACH 수행 과정을 제안한다. 발명 내용을 설명하기에 앞서, 기존 기술에 대해 간략히 설명한다.

도 24는 기존 RACH 수행 과정과 RA-RNTI을 계산하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.

엑세스가 필요한 단말은 PRACH 무선 자원(2400)에서 프리엠블(preamble)을 전송한다. FDD/TDD 모드 여부, 마스크 등에 따라, 사용할 수 있는 무선 자원의 크기는 달라질 수 있으나, 전체적인 PRACH 무선 자원은 시간 슬롯, 주파수 슬롯으로 나누어진다. 어느 위치에서 프리엠블 전송을 시작하느냐에 따라 RA-RNTI 값이 결정된다. RA-RNTI을 계산하는데 이용되는 수식은 하기와 같다.

<수학식 1>

RA-RNTI = 1 + t_id + 10*f_id

예를 들어, 단말 1이 특정 무선 자원 위치(2405)에서 프리엠블을 전송한다면, 해당 무선 자원 위치와 해당하는 시간 슬롯(t_id), 주파수 슬롯(f_id)을 고려하여, 하나의 Random Access RNTI(RA-RNTI)(2420)을 계산한다. 프리엠블을 전송한 후, 3 서브프레임 뒤에서 RAR window(2435)가 시작한다. RAR window는 2 ms에서 최대 10 ms까지 설정된다. 단말은 상기 RAR window내에서 PDCCH을 모니터링하고, PDCCH에 상기 프리엠블의 전송 위치로부터 계산된 RA-RNTI가 존재하는지 여부를 확인한다. 만약 RA-RNTI가 있다면, 대응되는 스케줄링 정보로부터 RAR 메시지를 수신한다. CE 모드에 있는 MTC 단말의 경우, 프리엠블을 반복 전송해야 하며, RAR 메시지도 반복 수신해야 된다. 따라서 기존의 랜덤 엑세스 과정은 MTC 단말에게 적합하지 않다.

도 25는 본 발명의 실시 예에서 RACH 수행 과정을 설명하기 위한 도면이다.

본 발명의 실시 예에서는 프리엠블과 RAR 메시지의 반복 전송을 고려한 RACH 수행 과정을 제안한다. MTC 단말은 반복되어 할당되는 PRACH 무선 자원(2505)마다 동일한 시간 슬롯 (t_id)과 주파수 슬롯 (f_id)에서 프리엠블을 반복 전송한다. 또한, 매 반복 전송때마다 동일한 프리엠블 시퀀스 (동일한 프리엠블 ID)를 사용한다. 동일한 시간 슬롯 (t_id)과 주파수 슬롯 (f_id)을 사용하는 이유는 엑세스를 시도하는 MTC 단말마다 하나의 RA-RNTI을 대응시키기 위해서이다. 또한, 동일한 프리엠블 시퀀스를 사용하는 이유는 기지국이 반복 수신되는 프리엠블을 soft combining 할 수 있도록 하기 위해서이다. 예를 들어, 단말 1이 특정 무선 자원(2510)에서 프리엠블을 전송한다면, 다음 반복 전송할 때에도 동일한 무선 자원 위치에서 동일한 프리엠블을 전송한다. 그럴 경우, 상기 단말 1의 RA-RATI는 기존 수식에 따라, 혼돈 없이 하나의 값(2525)을 가질 것이다. MTC 단말을 위한 PRACH 무선 자원은 일반 단말이 사용하는 PRACH 무선 자원과 분리된다. MTC 단말이 사용하는 상기 PRACH 무선 자원 정보 및 프리엠블의 반복 전송 횟수는 MIB, SIB x 혹은 SIB y에서 제공된다. 미리 정해진 프리엠블의 반복 전송 구간이 끝나면, 상기 MTC 단말은 반복 수신되는 EPDCCH(2540)에서 상기 프리엠블을 전송한 무선 자원 위치를 반영하여 계산했던 RA-RNTI(Random Access-Radio Network Temporary Identities)가 존재하는지 여부를 판단한다. 상기 마지막 프리엠블의 전송이 끝나면, 기지국이 상기 반복 수신하였던 프리엠블들을 soft combining 및 프로세싱하고, EPDCCH(및 RAR 메시지)를 구성할 시간이 필요하다. 따라서, 상기 마지막 프리엠블의 전송 후, 미리 정해진 n 번 서브 프레임들(2550)이 지난 후, 상기 MTC EPDCCH을 수신하는 동작을 수행한다. 설정된 EPDCCH의 반복 수신 구간이 종료되고, 디코딩에 성공한 EPDCCH이 자신이 계산했던 RA-RNTI를 포함한다면, RA-RNTI의 의해, 지시되는 스케줄링 정보를 이용하여, 상기 MTC 단말은 RAR 메시지(2545)를 수신한다. CE 모드인 MTC 단말을 지원하기 위해, RAR 메시지도 역시 반복 수신된다. 반복 수신되는 EPDCCH와 RAR 메시지로 인해, RAR window도 확장된다. MIB, SIB x 혹은 SIB y에 상기 확장된 RAR window 값을 포함시켜, MTC 단말에게 제공할 수 있으며, 혹은 역시 MIB, SIB x 혹은 SIB y에 포함된 EPDCCH와 RAR 메시지의 반복 전송 횟수 정보를 바탕으로 MTC 단말이 RAR window을 계산할 수도 있다. 상기 MTC 단말이 수신한 EPDCCH에 자신이 계산한 RA-RNTI가 없거나, 수신한 RAR 메시지에 자신이 보냈던 프리엠블 ID가 없다면, 엑세스가 실패한 것으로 간주한다. 기존 기술과 같이 Backoff 정보가 기지국으로부터 제공받았다면, 상기 Backoff 시간 동안, 대기 후 다시 엑세스를 시도할 수 있다.

도 26은 본 발명의 실시 예에 따른 각 기계형 통신 기기들이 엑세스를 위해 사용할 서브 밴드를 선택하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.

MTC 단말은 1.4 MHz 의 제한된 주파수 대역을 사용한다. 또한 상기 사용하는 1.4 MHz 대역은 주파수 호핑(hopping)을 할 수도 있다. 따라서, 기존의 일단 단말이 사용하던 PRACH 무선 자원을 사용하지 못할 수도 있다. 즉, 1.4 MHz 대역이 상기 기존의 PRACH 무선 자원을 포함하지 않을 경우엔 MTC 단말은 기존의 PRACH 무선 자원을 사용할 수 없다. 또한, 기지국은 엑세스 단계에서부터 엑세스를 시도하는 단말의 종류를 파악해야 할 필요가 있다. 예를 들어, CE 모드를 지원하는 MTC 단말일 경우, 상기 단말이 전송하는 프리엠블은 soft combining을 수행해야 한다. 그러나, 엑세스하기 전에는 MTC 단말이 이러한 자신의 능력을 기지국에 보고할 방법이 없다. 따라서, 프리엠블을 전송하는 단계에서 상기 프리엠블을 전송하는 단말의 종류를 알릴 수 있는 방법이 요구된다. 상기 언급한 이유들로 인해, 본 발명에서는 MTC 단말을 위한 별도의 PRACH 무선 자원을 할당하는 것을 특징으로 한다. 또한, 하향링크 주파수 대역(2600)내에 복수 개의 1.4 MHz 주파주. 이 때, 각 MTC 단말(2605, 2610, 2615)은 어느 서브 밴드의 PRACH 무선 자원을 사용할지를 결정해야 한다. 각 서브 밴드의 부하를 분산시키기 위해, 각 MTC 단말들은 랜덤하게 하나의 서브 밴드를 선택할 수 있다. 혹은 UE_ID (= IMSI mod 4092) 또는 Access Class(AC)을 이용하여, 하나의 서브 밴드를 선택할 수도 있다. 즉, UE_ID mod N 또는 AC mod N. 이 외에 본 발명에서는 필요한 PRACH 반복 전송 횟수 정보(PRACH repetition level)에 따라, sub-band를 선택하는 방법을 제안한다. MTC 단말은 소정의 규칙에 따라, 자신이 속하는 PRACH repetition level을 결정한다. 상기 PRACH repetition level은 총 3 가지가 존재하며, 그 level마다, 프리엠블, RAR 메시지 등의 반복 전송 횟수가 결정된다. PRACH repetition level에 대응하는 반복 전송 횟수는 미리 정해지거나, MIB, SIB x 혹은 SIB y 등을 통해 설정된다. 상기 소정의 규칙이란 하기와 같다.

- Option 1: PBCH을 성공적으로 디코딩할 때가지의 PBCH 수신 횟수 혹은 CRS 신호 품질 등을 고려하여, PRACH repetition level을 결정함. 예를 들어,

상기 PBCH 수신 횟수 < 임계값 1 ⇒ PRACH repetition level 1

임계값 1 ≤ 상기 PBCH 수신 횟수 < 임계값 2 ⇒ PRACH repetition level 2

임계값 2 ≤ 상기 PBCH 수신 횟수 ⇒ PRACH repetition level 3

여기서 PRACH repetition level이 낮을수록 대응되는 반복 전송 횟수가 낮다고 가정한다.

혹은

CRS(common reference signal) 신호 품질(예 RSRP(reference signal received power)) < 임계값 A ⇒ PRACH repetition level 3

임계값 A ≤ CRS 신호 품질 < 임계값 B ⇒ PRACH repetition level 2

임계값 B ≤ CRS 신호 품질 ⇒ PRACH repetition level 1

상기 임계값들은 미리 정해지거나, MIB, SIB x 혹은 SIB y 등을 통해 설정된다.

- Option 2: Option 1은 모두 하향링크 채널의 신호 품질만을 반영한다. Option 2에서는 상기 PBCH 수신 횟수 뿐 아니라, PRACH 요구 전력도 고려하여 PRACH repetition level을 결정한다. 예를 들어, 프리엠블 전송 전력을 결정할 때, 하향링크와 상향링크의 pathloss 차이점값을 반영하여 계산한다. 계산된 상기 전송 전력량을 토대로, PRACH repetition level을 결정한다.

상기 PRACH 전송 전력 < 임계값 X ⇒ PRACH repetition level 1

임계값 X ≤ 상기 PRACH 전송 전력 < 임계값 Y ⇒ PRACH repetition level 2

임계값 Y ≤ 상기 PRACH 전송 전력 ⇒ PRACH repetition level 3

상기 하향링크와 상향링크의 pathloss 차이점값과 임계값들은 미리 정해지거나, MIB, SIB x 혹은 SIB y 등을 통해 설정된다.

- Option 3: trial and error 방식으로 PRACH repetition level을 결정한다. MTC 단말은 우선 가장 낮은 PRACH repetition level로 RACH 과정을 수행한다. 실패하면, PRACH repetition level을 증가시킨다.

본 발명의 실시 예에서는 상기 설명한 방법 중 하나를 이용하여, PRACH repetition level을 결정한 MTC 단말이 상기 level에 대응하는 서브 밴드들 중 하나를 이용하여 RACH 과정을 수행하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에서 서브 밴드들은 상기 level 중 하나와 맵핑이 된다. 상기 맵핑 정보는 MIB, SIB x 혹은 SIB y 등을 통해 설정된다. 이렇게 맵핑을 시키는 이유는 기지국 입장에서 각 단말마다 필요한 반복 전송 횟수를 서브 밴드로 구분하기 위해서이다. 기지국은 각 MTC 단말들이 어느 PRACH repetition level을 선택하였는지 알 수 없다. 또한 한 단말에 적용되는 level도 시간에 따라 변경될 수 있다. 특히 이동하는 MTC 단말의 경우, 상기 level은 수시로 변화할 것이다. 그러나, 기지국에서는 PRACH 동작을 수행하기 위해 상기 level을 알아야 한다. 즉, 상기 level에 따라 반복 수신되는 프리엠블의 횟수를 알 수 있고, EPDCCH 혹은 RAR 메시지의 반복 전송 횟수를 도출할 수 있다. 이를 위해, 각 서브 밴드와 상기 level을 맵핑시키면, 어느 서브 밴드를 통해, MTC 단말이 프리엠블을 전송하는지에 따라 기지국은 쉽게 상기 단말의 level을 파악할 수 있다.

주파수가 낮을수록 무선 채널 특성이 좋으므로, 낮은 주파수 대역을 사용하는 서브 밴드에 높은 PRACH repetition level (많은 반복 전송 횟수가 필요한 level)을 할당할 수 있다.

기존 LTE 기술에서 동일 주파수 혹은 동일 우순 순위를 가진 타 주파수의 셀들 중에서 셀 재선택을 할 때는 하기와 같은 R-Criterion을 사용한다. Rs는 서빙 셀에 적용되며, Rn은 인접 셀에 적용된다. 단말은 상기 계산된 값을 비교하여 가장 큰 (랭킹) 값을 가진 셀로 재선택을 수행한다.

여기서, 상기 수식에 사용되는 파라미터들의 정의는 하기 표와 같다.

기존 기술에서는 단지 상기 설명한 랭킹 값을 기준으로 재선택할 셀을 결정한다. 그러나, MTC CE 혹은 RBW을 지원하는 기지국과 지원하지 못하는 기지국이 혼재된 무선망에서는 상기 feature에 대한 지원 여부도 고려해야 할 필요가 있다. 예를 들어, 가장 큰 랭킹 값을 갖지만 CE 모드를 지원하는 못하는 셀과 랭킹 값은 전자에 비해 낮지만 CE 모드를 지원하는 셀이 있다고 가정할 때, 열악한 채널 환경을 겪고 있으나 CE 모드를 지원하는 MTC 단말에게 전자보단 후자 셀이 더 유용할 것이다. 다른 한편으로는, 1.4 MHz 대역만을 지원하는 MTC 단말에게 RBW을 지원하지 않은 셀은 가장 큰 랭킹 값을 가진다고 해도 전혀 유용하지 않다.

본 발명에서는 랭킹 값만을 비교하는 기존 기술과 달리, 셀들이 CE 혹은 RBW을 지원하는지 여부도 함께 고려하여 셀을 재선택하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에서는 기존 기술과 동일하게 고려되는 셀들의 랭킹 값들을 도출한다. 1.4 MHz 주파수 대역만을 지원하는 MTC 단말은 랭킹 값과 상관없이 이를 지원하지 못하는 셀들을 제외시킨다. 또한, 측정된 신호 품질과 특정 셀이 CE을 지원하는지 여부에 따라 랭킹 값과 상관없이 제외시킬 수 있다.

도 27은 본 발명의 실시 예에 따른 동일 주파수 혹은 동일 우선순위를 가진 주파수에 속한 셀들 중에서 셀 재선택을 할 때, 적절한 셀을 재선택하는 단말 동작 흐름도이다.

단말은 기존의 R-Criterion 공식을 이용하여, 가장 큰 랭킹 값을 가지는 셀을 찾는다(2700). 단말은 자신이 1.4 MHz의 재사용주파수대역(Reuse bandwidth : 이하, "RBW"라 칭함)만을 지원하는 여부를 판단한다(2705). 만약 지원한다면, 단말은 상기 가장 큰 랭킹 값을 가지는 셀이 RBW을 지원하는지 여부를 확인한다(2710). 단말은 지원하는지 여부를 판단한다(2715). 지원하지 않는다면, 상기 고려했던 셀을 재선택 후보에서 제외시키고, 다음으로 큰 랭킹 값을 갖는 셀을 선택한 후, 상기 동작을 반복한다(2725). 지원한다면, 단말은 상기 고려 중인 셀이 CE 모드를 지원하는지 여부를 확인한다(2720). 단말은 지원하는지 여부를 판단한다(2730). 지원하지 않는다면, 측정된 채널 품질이 충분히 양호하여, CE 모드가 아니라 일반 모드에서도 동작할 수 있는지 여부를 판단한다(2740). CE 모드가 필요한 채널 품질이라면, 상기 고려했던 셀을 재선택 후보에서 제외시키고, 다음으로 큰 랭킹 값을 갖는 셀을 선택(2725) 후, 2710 단계로 돌아간다. 지원한다면, 현재 채널 품질 등을 고려하여, 상기 셀에 일반 모드로 혹은 CE 모드로 연결할 것인지를 결정한다(2735). 단말은 일반 모드 혹은 CE 모드로 연결될 것인지를 판단한다(2745). CE 모드로 연결한다면, 단말은 CE 모드로 셀 재선택을 수행한다(2750). 상기 MTC 단말은 엑세스가 필요할 때, CE 모드로 엑세스를 시도할 것이다. 그렇지 않고 일반 모드로 연결한다면, 일반 모드로 셀 재선택을 수행한다(2755). 상기 MTC 단말은 엑세스가 필요할 때, 일반 모드로 엑세스를 시도할 것이다. 상기 MTC 단말은 지속적으로 셀 측정을 수행하고, 상기 설명한 동작을 반복하여, 가장 최적인 셀에 재선택을 수행한다.

랜덤 억세스를 위한 2가지 타입의 절차들이 존재하며, 첫 번째 절차는 경쟁 기반(contention based)이고, 두 번째 절차는 비경쟁 기반(non-contention based)이다.

상기 경쟁 기반 절차에서, 프리앰블은 단말에 의해 랜덤하게 선택된다. 그러나 비경쟁 기반 절차의 경우, 단말에 의해 사용될 프리앰블은 전용 시그널링(dedicated signaling)의 수단들을 사용하여 상기 네트워크에 의해 지시된다. 그리고 상기 프리앰블은 해당하는 단말을 위해 상기 기지국(네트워크 엔터티(network entity))에 의해 예약 도 28에서는 경쟁 기반 랜덤 엑세스 절차에 대해 상세하게 설명하기로 한다.

도 28은 LTE 시스템에서 사용되는 경쟁 기반 랜덤 엑세스 절차를 나타낸 흐름도이다.

단말(2801)은 기지국에 초기 접속, 재접속, 핸드오버, 그 외에 랜덤 엑세스가 필요한 다양한 경우에 다음과 같은 절차를 수행하여 랜덤 엑세스를 수행한다.

먼저, 단말(2801)은 기지국(2803)으로의 접속을 위해 랜덤 엑세스 프리앰블을 랜덤 엑세스를 위한 물리채널에 전송한다(2811). 상기 프리앰블은 단말이 랜덤하게 선택한 것일 수 도 있으며, 혹은 기지국이 지정한 특정 프리앰블일 수도 있다.

이때 랜덤 엑세스 프리앰블은 Msg1에 포함되며, Msg1 메시지가 단말에서 기지국으로 전송된다. 상기 랜덤 억세스 프리앰블은 각 셀과 연관되는, 상기 64개의 가능한 프리앰블 시퀀스들 중 어느 하나가 될 수 있다.

상기 랜덤 엑세스 프리앰블을 기지국이 수신한 경우, 이에 대한 RAR 메시지(Msg2)를 단말에게 전송한다(2813). 상기 RAR 메시지에는 상기 (2801) 단계에 사용된 프리앰블의 식별자 정보를 포함해서, 상향링크 전송 타이밍 보정 정보, 2815 단계에서 사용할 상향링크 자원할당 정보 및 임시 단말 식별자 정보 등이 포함될 수 있다.

상기 RAR 메시지를 수신한 단말은, 상기 RAR 메시지에 할당된 자원에, 전술한 목적에 따라 다른 메시지를 전송한다(2815). 예를 들어, 초기 접속인 경우 무선 자원 제어(Radio Resource Control, 이하 RRC라 칭함) 계층의 메시지인 RRCConnectionRequest 메시지를 전송하며, 재접속인 경우, RRCConnectionReestablishmentRequest 메시지를 전송하며, 핸드오버 시에는, RRCConnectionReconfigurationComplete 메시지를 전송한다.

이후, 초기 접속 혹은 재접속인 경우, 기지국이 상기 (2815) 단계에서 수신한 메시지를 UE Contention Resolution Identity MAC CE라는 메시지로 다시 단말에게 전송하여(2817), 단말에게 랜덤 엑세스 절차가 성공했음을 알려준다.

도 29는 본 발명의 실시 예에 따른 프레임 구조도이다.

도 29에서 세로축은 주파수, 가로축은 시간을 나타낸다. 하향링크(2933) 프레임은 기지국에서 단말로 신호를 전송하기 위해 사용되고, 상향링크(2935) 프레임은 단말이 기지국으로 신호를 전송하기 위해 사용된다. 도 29는 하향링크와 상향링크에 협대역 MTC 단말이 사용할 수 있는 독립적인 대역이 N 개 존재하는 경우를 나타낸다. 우선, 협대역 MTC 단말이 초기 접속을 할 수 있는 기본적인 정보가 전송되는 서브밴드가 별도로 존재한다(2907). 상기 서브밴드에는 MIB, SIB와 같은 셀 내의 단말들이 기본적인 동작을 하는데 필요한 정보들이 전송되어, 해당 셀이 상기 협대역 MTC 단말을 지원하는지와, 협대역 MTC 단말이 동작하는 서브밴드(2901) (2903) (2905) (2911) (2913) (2915)에 대한 정보가 전송될 수 있다.

한편, 상기 서브밴드는 쌍으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 서브밴드 1번에 해당하는 하향링크(2901), 상향링크(2911)이 있을 수 있으며, 서브밴드 2번에 해당하는 하향링크(2903), 상향링크(2913)이 있을 수 있으며, 서브밴드 N번에 해당하는 하향링크(2905), 상향링크(2915)이 있을 수 있다.

도 29는 각 서브밴드의 상향링크 별로 랜덤 엑세스를 위한 PRACH(2927)이 있는 경우를 가정한다. 즉, 협대역 MTC 단말은 기지국이 제공하는 서브밴드 가운데 하나를 선택하면, 해당 서브밴드 내에서 모든 동작을 수행할 수 있는 상황을 가정한다.

도 30은 도 29에서 설명한 프레임 구조 상에서 제안하는 MTC 단말의 랜덤 엑세스 절차 실시 예 10의 메시지 흐름도이다.

협대역 주파수만을 지원하는 단말(3001)은 기지국(3003)으로 접속하기 위해, 먼저 기지국이 해당 단말을 지원하는 지 여부를 확인한다(3011). 상기와 같이 협대역 주파수만을 지원하는 단말을 편의상 MTC 단말이라고 호칭하나, 본 발명의 내용은 굳이 MTC 에만 국한되는 것은 아니며, 협대역 주파수만을 지원하는 모든 형태의 단말을 일컫는다. 기지국이 MTC 단말을 지원하는지 여부를 알려주기 위해, 본 발명에서는 MIB에 소정의 지시자를 추가할 것을 제안하며, 상기 소정의 지시자가 포함된 경우, 단말은 상기 MIB를 전송하는 기지국이 MTC 단말을 지원함을 확인하여 계속해서 접속 절차를 진행할 수 있다. 만약, MTC 단말을 지원하지 않는 경우에는, 단말은 해당 기지국은 접속이 불가하므로 차단되었다고 판단하며, 동일 주파수의 다른 기지국, 혹은 다른 주파수의 셀/기지국으로의 접속을 시도한다.

이후, 기지국으로부터 SIB1(3013), SIB2(3015)와 같은 시스템 정보를 수신하여, 현재 기지국의 PRACH 정보 및 MTC 서브밴드(도 29의 (2901)(2903)(2905)(2911)(2913)(2915)) 정보를 수신한다. 또한 추가적으로 본 발명에서는 상기 SIB1 혹은 SIB2에 상기 MTC 서브밴드에 접속이 차단되어있는지 여부를 알려주는 지시자를 전송할 수 있다(3015). 이는 특정 MTC 서브밴드가 붐비는 것을 막아주기 위함이다.

이를 수신한 단말은 향후 어떠한 MTC 서브밴드에서 동작할 지를 결정하여, 선택한 MTC 서브밴드로 하향링크와 상향링크의 주파수를 변경한다(3017). 본 예시에서는 단말이 서브밴드 2번(도 29의 (2903)(2913))을 선택한 것으로 가정한다. 도 29에서 전술한 바와 같이 본 실시 예에서는 각 서브밴드별로 PRACH가 각각 별도로 존재하는 시나리오를 가정한다.

(3017) 단계에서 서브밴드를 랜덤하게 선택할 때, 예컨대 RSRP 세기를 고려할 수 있음을 유의해야 한다.

(3017) 단계에 따라 선택한 서브밴드로 주파수를 변경한 단말은, 전송할 프리앰블을 선택하고(3019), 선택한 프리앰블을 전송한다(3031). 상기 전송하는 프리앰블은 기존 LTE 시스템에 정의된 것과 동일한 프리앰블 가운데 하나를 전송할 수 있으며, 혹은 MTC 단말을 위해 추가로 정의된 프리앰블을 전송할 수 있다. 만약 동일한 프리앰블 가운데 하나를 전송하는 경우에도, 상기 MTC 단말이 아닌, 일반 단말들과 PRACH를 공통으로 사용하는 경우는, 상기 SIB2로부터 MTC 단말이 사용하는 프리앰블 식별자 그룹을 추가로 수신받아 상기 그룹 내의 프리앰블 가운데 하나를 선택하여 전송할 수도 있다.

상기 프리앰블을 수신한 기지국은 이에 대한 응답 메시지, RAR 메시지를 전송하며 (3033), 상기 RAR 메시지를 수신한 단말은 상기 RAR 메시지에 포함된 정보에 따라, 도 28에서 전술한 대로 Msg3를 전송한다(3035). 만약 단말이 (3031) 단계에서 일반 단말과 PRACH를 공통으로 사용하여 동일한 프리앰블 가운데 하나를 전송하는 경우에는, 상기 Msg3를 전송할 때, 헤더에 별도의 상향링크 논리채널식별자를 포함하여 전송할 수도 있다. 상기 사용되는 상향링크 논리 채널 식별자는 0b01011 부터 0b11000 사이의 값 중의 한 값을 사용하는 것을 제안한다.

상기 절차에 따라 성공적으로 랜덤 엑세스를 수행한 단말은 향후 휴면 상태 (RRC_IDLE 상태)로 천이하기 전까지는, 랜덤 엑세스 동작이 필요할 때에, 현재 동작하고 있는 MTC 서브밴드에서 랜덤 엑세스를 수행하여 기지국과 통신한다(3041).

도 31은 본 발명의 실시 예에 따른 MTC 단말의 랜덤 엑세스 절차 실시 예 10을 적용한 단말의 동작 흐름도이다.

도 31에서 RRC_IDLE 상태에 있는 MTC 단말은 셀 선택 혹은 셀 재선택 과정을 통해 셀을 선택하고(3101), 선택한 셀과 동기를 맞추고, MIB 정보를 수신한다(3103). 본 발명에서는 기지국이 MTC 단말을 지원하는지 여부를 알려주기 위해, MIB에 소정의 지시자를 추가할 것을 제안하며, 상기 소정의 지시자가 포함된 경우(3105), 단말은 상기 MIB를 전송하는 기지국이 MTC 단말을 지원함을 확인하여 계속해서 접속 절차를 진행할 수 있다. 하지만, 지원하지 않는 경우에는 단말은 해당 셀은 차단되었다고 판단하고, 다른 셀을 선택하는 절차를 수행한다(3109).

만약 MTC 단말을 지원하는 셀임을 확인한 경우, 단말은 해당 기지국으로부터 SIB1, SIB2를 추가로 수신한다(3107). 상기 SIB1과 SIB2에는 현재 기지국의 PRACH 정보 및 MTC 서브밴드(도 29의 (2901)(2903)(2905)(2911)(2913)(2915)) 정보를 포함하며, 추가적으로 본 발명에서는 상기 SIB1 혹은 SIB2에 상기 MTC 서브밴드에 접속이 차단되어있는지 여부를 알려주는 지시자를 전송할 수 있다. 이는 특정 MTC 서브밴드가 붐비는 것을 막아주기 위함이다.

상기 SIB1, SIB2로부터 수신한 정보에 따라, 단말은 임의로 혹은 단말 식별자 등을 활용한 정해진 방법으로 차단되지 않은 MTC 서브밴드를 선택하고(도 29에서는 MTC 서브밴드 2(2903)(2913)), 해당 주파수로 동작 주파수를 변경한다(3111). 이후, 도 28에서 설명한 바와 같이, 랜덤 엑세스를 수행한다(3113). 만약 랜덤 엑세스 절차를 성공한 경우(3115), 단말은 해당 MTC 서브밴드에서 지속적으로 동작하게 되며, 향후 휴면 상태 (RRC_IDLE 상태)로 천이하기 전까지는, 랜덤 엑세스 동작이 필요할 때에, 현재 동작하고 있는 MTC 서브밴드에서 랜덤 엑세스를 수행하여 기지국과 통신한다(3117). 만약 랜덤 엑세스 절차를 성공하지 않은 경우(3115), 단말은 다른 셀을 선택하거나 다른 셀을 재선택한다(3131).

도 32는 본 발명이 적용되는 프레임 구조도이다.

도 32에서 세로축은 주파수, 가로축은 시간을 나타낸다. 기지국에서 단말로 신호를 전송하기 위해 사용되는 하향링크(3233)와 단말이 기지국으로 신호를 전송하기 위해 사용되는 상향링크(3235)가 있으며, 도 32에서는 하향링크와 상향링크에 협대역 MTC 단말이 사용할 수 있는 독립적인 대역이 N 개 존재하는 경우를 나타낸다. 우선, 협대역 MTC 단말이 초기 접속을 할 수 있는 기본적인 정보가 전송되는 서브밴드가 별도로 존재한다(3207). 상기 서브밴드에는 MIB, SIB와 같은 셀 내의 단말들이 기본적인 동작을 하는데 필요한 정보들이 전송되어, 해당 셀이 상기 협대역 MTC 단말을 지원하는지와, 협대역 MTC 단말이 동작하는 서브밴드(3201) (3203) (3205) (3211) (3213) (3215) (3217)에 대한 정보가 전송될 수 있다.

한편, 상기 서브밴드는 쌍으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 서브밴드 1번에 해당하는 하향링크(3201), 상향링크(3211)이 있을 수 있으며, 서브밴드 2번에 해당하는 하향링크(3203), 상향링크(3213)이 있을 수 있으며, 서브밴드 N번에 해당하는 하향링크(3205), 상향링크 (3215)이 있을 수 있다.

도 32는 도 29의 예시 도면과 달리, 각 서브밴드의 상향링크 별로 PRACH가 존재하지 않으며, 협대역 MTC 단말이 공통으로 사용하는 랜덤 엑세스를 위한 서브밴드가 별도로 있는 경우를 가정한다(3217). 즉, 협대역 MTC 단말은 랜덤 엑세스가 필요할 때마다, 상기 랜덤 엑세스를 위한 서브밴드(3217)로 동작 주파수를 이동하여 랜덤 엑세스 프리앰블을 전송해야하는 상황을 가정한다.

도 33은 도 32에서 설명한 프레임 구조 상에서 제안하는 MTC 단말의 랜덤 엑세스 절차 실시 예 11의 메시지 흐름도이다.

협대역 주파수만을 지원하는 단말(3301)은 기지국(3303)으로 접속하기 위해, 먼저 기지국이 해당 단말을 지원하는 지 여부를 확인한다. 상기와 같이 협대역 주파수만을 지원하는 단말을 편의상 MTC 단말이라고 호칭하나, 본 발명의 내용은 굳이 MTC에만 국한되는 것은 아니며, 협대역 주파수만을 지원하는 모든 형태의 단말을 일컫는다. 기지국이 MTC 단말을 지원하는지 여부를 알려주기 위해, 본 발명에서는 MIB에 소정의 지시자를 추가할 것을 제안하며, 상기 소정의 지시자가 포함된 경우, 단말은 상기 MIB를 전송하는 기지국이 MTC 단말을 지원함을 확인하여 계속해서 접속 절차를 진행할 수 있다. 만약, MTC 단말을 지원하지 않는 경우에는, 단말은 해당 기지국은 접속이 불가하므로 차단되었다고 판단하며, 동일 주파수의 다른 기지국, 혹은 다른 주파수의 셀/기지국으로의 접속을 시도한다.

이후, 기지국으로부터 SIB1(3313), SIB2(3315) 와 같은 시스템 정보를 수신하여, 현재 기지국의 PRACH 정보 및 MTC 서브밴드(도 32의 (3201)(3203)(3205)(3211)(3213)(3215)(3217)) 정보를 수신한다. 또한 추가적으로 본 발명에서는 상기 SIB1 혹은 SIB2에 상기 MTC 서브밴드에 접속이 차단되어있는지 여부를 알려주는 지시자를 전송할 수 있다(3215). 이는 특정 MTC 서브밴드가 붐비는 것을 막아주기 위함이다.

본 실시 예에서는 서브밴드별로 프리앰블 그룹이 나뉘어져 있는 상황을 가정한다. 예를 들어, 사용가능한 프리앰블이 50개가 있는 경우, MTC 서브밴드 1을 위해서는 프리앰블 1번부터 10번까지, MTC MTC 서브밴드 2를 위해서는 프리앰블 11번부터 20번까지 등으로 나누어 쓸 수 있으며, 상기 번호는 단순한 예시이며, 기지국이 상기 SIB1 혹은 SIB2를 사용하여, 해당 정보를 단말에게 전송한다.

이에 따라, 초기 접속하는 단말은 현재 기지국의 차단되지 않은 MTC 서브밴드들 가운데, 랜덤한 방법으로 혹은 단말의 식별자 등을 사용한 정해진 방법을 통해 특정 MTC 서브밴드를 선택하여, 해당 그룹에 해당하는 프리앰블 가운데 하나를 선택한다 (3321). 본 예시 도면에서는 MTC 서브밴드 2를 선택하는 상황을 가정하였으며, 이에 따라 MTC 서브밴드 2에 속하는 프리앰블 중 하나를 선택한다. 한편, 만약 초기접속이 아닌 경우에는, 현재 동작하고 있는 MTC 서브밴드에 따라, 해당 서브밴드에 해당하는 그룹의 프리앰블 중에서 하나를 선택한다.

이후, 단말은 프리앰블 전송을 위해, 상향링크 전송 주파수를 랜덤 엑세스를 위한 서브밴드(도 32의 (3217))로 변경하고(3323), 선택한 프리앰블을 전송한다(3331). 이후, 상기 전송한 프리앰블의 응답, 즉 RAR 메시지를 수신하기 위해, 전송한 프리앰블이 속하는 하향링크 서브밴드(도 31의 (3103))로 하향링크 주파수를 변경하고(3333), RAR 메시지를 수신한다(3335). 기지국은 상기 (3331) 단계에서 수신한 프리앰블이 속한 그룹에 따라, 해당 그룹의 상향링크(도 31의 (3113))에 해당하는 자원을 상기 RAR 메시지를 통해서 할당해준다.

상기 RAR 메시지를 수신한 단말은, 상향링크 동작 주파수를 상기 (831) 단계에서 전송한 프리앰블의 그룹에 따라, 해당 MTC 서브밴드(도 32의 (3213))로 변경하고, 도 28에서 전술한 대로 Msg3를 전송한다(3339).

상기 절차에 따라 성공적으로 랜덤 엑세스를 수행한 단말은 향후 휴면 상태(RRC_IDLE 상태)로 천이하기 전까지는, 랜덤 엑세스 동작이 필요할 때에, 현재 동작하고 있는 MTC 서브밴드에 해당하는 프리앰블을 선택하여(3321), 상기 기술한 절차에 따라 랜덤 엑세스를 수행하여 기지국과 통신한다.

도 34는 본 발명의 실시 예에 따른 MTC 단말의 랜덤 엑세스 절차 실시 예 11을 적용한 단말의 동작 흐름도이다.

도 34에서 RRC_IDLE 상태에 있는 MTC 단말은 셀 선택 혹은 셀 재선택 과정을 통해 셀을 선택하고(3401), 선택한 셀과 동기를 맞추고, MIB 정보를 수신한다(3403). 본 발명에서는 기지국이 MTC 단말을 지원하는지 여부를 알려주기 위해, MIB에 소정의 지시자를 추가할 것을 제안하며, 상기 소정의 지시자가 포함된 경우(3405), 단말은 상기 MIB를 전송하는 기지국이 MTC 단말을 지원함을 확인하여 계속해서 접속 절차를 진행할 수 있다. 하지만, 지원하지 않는 경우에는 해당셀은 차단되었다고 판단하고, 다른 셀을 선택하는 절차를 수행한다(3409).

만약 MTC 단말을 지원하는 셀임을 확인한 경우, 단말은 해당 기지국으로부터 SIB1, SIB2를 추가로 수신한다(3407). 상기 SIB1과 SIB2에는 현재 기지국의 PRACH 정보 및 MTC 서브밴드(도 32의 (3201)(3203)(3205)(3211)(3213)(3215)(3217)) 정보를 포함하며, 추가적으로 본 발명에서는 상기 SIB1 혹은 SIB2에 상기 MTC 서브밴드에 접속이 차단되어있는지 여부를 알려주는 지시자를 전송할 수 있다. 이는 특정 MTC 서브밴드가 붐비는 것을 막아주기 위함이다.

만약 현재 랜덤 엑세스가 초기접속 혹은 재접속인 경우(3411), 단말은 상기 SIB1, SIB2로부터 수신한 정보에 따라, 현재 기지국의 차단되지 않은 MTC 서브밴드들 가운데, 랜덤한 방법으로 혹은 단말의 식별자 등을 사용한 정해진 방법을 통해 특정 MTC 서브밴드를 선택하여, 해당 그룹에 해당하는 프리앰블 중에서 하나를 선택한다 (3413). 본 예시 도면에서는 MTC 서브밴드 2를 선택하는 상황을 가정하였으며, 이에 따라 MTC 서브밴드 2에 속하는 프리앰블 중 하나를 선택한다. 한편, 만약 초기접속이 아닌 경우에는, 현재 동작하고 있는 MTC 서브밴드에 따라, 해당 서브밴드에 해당하는 그룹의 프리앰블 가운데 하나를 선택한다(3415).

이후, 도 33에서 설명한 바대로 랜덤 엑세스를 수행한다(3417). 만약 랜덤 엑세스 절차를 성공한 경우, 단말은 해당 MTC 서브밴드에서 지속적으로 동작하게 되며, 향후 휴면 상태(RRC_IDLE 상태)로 천이하기 전까지는, 랜덤 엑세스 동작이 필요할 때에, 현재 동작하고 있는 MTC 서브밴드에 해당하는 프리앰블을 선택하여(3415), 상기 기술한 절차에 따라 랜덤 엑세스를 수행(3417)하여 기지국과 통신한다.

도 35는 도 32에서 설명한 프레임 구조 상에서 제안하는 MTC 단말의 랜덤 엑세스 절차 실시 예 12의 메시지 흐름도이다.

협대역 주파수만을 지원하는 단말(3501)은 기지국(3503)으로 접속하기 위해, 먼저 기지국이 해당 단말을 지원하는 지 여부를 확인한다. 상기와 같이 협대역 주파수 (예를 들어, 1.4 MHz)만을 지원하는 단말을 편의상 MTC 단말이라고 호칭하나, 본 발명의 내용은 굳이 MTC 에만 국한되는 것은 아니며, 협대역 주파수만을 지원하는 모든 형태의 단말을 일컫는다. 기지국이 MTC 단말을 지원하는지 여부를 알려주기 위해, 본 발명에서는 MIB에 소정의 지시자를 추가할 것을 제안하며, 상기 소정의 지시자가 포함된 경우, 단말은 상기 MIB를 전송하는 기지국이 MTC 단말을 지원함을 확인하여 계속해서 접속 절차를 진행할 수 있다. 만약, MTC 단말을 지원하지 않는 경우에는, 단말은 해당 기지국은 접속이 불가하므로 차단되었다고 판단하며, 동일 주파수의 다른 기지국, 혹은 다른 주파수의 셀/기지국으로의 접속을 시도한다.

이후, 기지국으로부터 SIB1(3513), SIB2(3515) 와 같은 시스템 정보를 수신하여, 현재 기지국의 PRACH 정보 및 MTC 서브밴드 (도 32의 (3201)(3203)(3205)(3211)(3213)(3215)(3217)) 정보를 수신한다. 한편 도 33의 실시 예와는 다르게, 본 실시 예에서는 상향링크에 매핑되는 하향링크 랜덤 엑세스 서브밴드도 존재함을 가정한다(예를 들어, 도 32의 (3207)). 즉, 도 32의 (3217) 서브밴드로 랜덤 엑세스 프리앰블을 전송하면, 이에 대한 응답 메시지인 RAR 메시지를 정해진 하향링크 서브밴드 (예를 들어, 도 32의 (3207))로 전송하게 되며, 상기 정보 역시 SIB1 혹은 SIB2를 통해 수신한다.

상기 PRACH 정보 및 MTC 서브밴드 정보를 수신한 단말은, 상향링크와 하향링크 동작 주파수를 각각 랜덤 엑세스 서브밴드(도 32의 (3217)과, 이에 매핑되는 하향링크(예를 들어 도 32의 (3207)))로 변경하고 (3521), 임의의 프리앰블을 선택하여(3523), 선택한 프리앰블을 프리앰블 서브밴드(도 32의 (3217))로 전송한다 (3531).

이후, 정해진 프리앰블 하향링크 서브밴드(도 32의 (3207))로부터 RAR 메시지를 수신한다(3533). 기지국은 상기 RAR 메시지에, 향후 단말이 동작할 서브밴드정보를 설정하여 같이 전송한다. 상기 설정 정보에 따라, 단말은 상향링크와 하향링크 동작주파수를 상기 설정받은 서브밴드로 변경하여(3535), 도 28에서 전술한 대로 Msg3를 전송하여(3537), 해당 MTC 서브밴드에서 동작한다.

한편, 상기 절차에 따라 성공적으로 랜덤 엑세스를 수행한 단말은 향후 랜덤 엑세스 동작이 필요할 때에, 상기 랜덤 엑세스 서브밴드로 동작 주파수를 변경하여(3521), 랜덤 엑세스 절차를 수행한다. 이와 같이 단말이 초기접속이나 재접속이 아니고, 상기 기지국과 연결되어 사용중인 경우, 단말은 상기 Msg3을 전송할 때(3537), 기존에 동작하던 서브밴드 정보를 상기 Msg3에 포함하여 기지국에게 알려준다. 상기 알려주는 방법으로는 신규 MAC CE라는 MAC 계층의 메시지를 사용하여, 기존의 사용하던 MTC 서브밴드 정보를 알려줄 수 있다. 이후, 단말은 기존의 사용하던 MTC 서브밴드로 동작 주파수를 변경하여 동작한다(3539).

도 36은 본 발명의 실시 예에 따른 MTC 단말의 랜덤 엑세스 절차 실시 예 12을 적용한 단말의 동작 흐름도이다.

도 36에서 RRC_IDLE 상태에 있는 MTC 단말은 셀 선택 혹은 셀 재선택 과정을 통해 셀을 선택하고(3601), 선택한 셀과 동기를 맞추고, MIB 정보를 수신한다 (3603). 본 발명에서는 기지국이 MTC 단말을 지원하는지 여부를 알려주기 위해, MIB에 소정의 지시자를 추가할 것을 제안하며, 상기 소정의 지시자가 포함된 경우 (3605), 단말은 상기 MIB를 전송하는 기지국이 MTC 단말을 지원함을 확인하여 계속해서 접속 절차를 진행할 수 있다. 하지만, 지원하지 않는 경우에는 해당셀은 차단되었다고 판단하고, 다른 셀을 선택하는 절차를 수행한다 (3609). 만약 MTC 단말을 지원하는 셀임을 확인한 경우, 단말은 해당 기지국으로부터 SIB1, SIB2를 추가로 수신한다 (3607). 상기 SIB1과 SIB2에는 현재 기지국의 PRACH 정보 및 MTC 서브밴드(도 32의 (3201)(3203)(3205)(3211)(3213)(3215)(3217)) 정보를 포함한다. 단말은 상기 수신한 정보에 따라, 랜덤 엑세스 서브밴드로 이동하여 프리앰블을 전송하고 이에 대한 응답 메시지를 수신한다(3611). 만약 초기접속 혹은 재접속인 경우 (3613), 상기 응답 메시지에 포함된 설정정보에 따라, 남은 랜덤 엑세스 절차를 수행한다(3615). 만약 기존에 상기 기지국에 동작하고 있었던 단말의 경우 도 10에서 전술한 바와 같이 Msg3에 기존에 동작하던 MTC 서브밴드 정보를 포함하여, 해당 MTC 서브밴드로 이동 후 남은 랜덤 엑세스 절차 수행한다(3617).

이후 남은 랜덤 엑세스 절차를 성공한 경우(3619), 단말은 해당 MTC 서브밴드에서 지속적으로 동작하게 되며(3621), 이후 연결상태에서 랜덤 엑세스가 필요한 경우, Msg3에 기존에 동작하던 MTC 서브밴드 정보를 포함하여(3617), 원래 동작하던 MTC 서브밴드에서 지속 동작하도록 동작한다.

도 37은 본 발명의 실시 예에 따른 단말의 내부 구조를 도시하는 블록도이다.

단말은 상위 계층부(3710)과 데이터 등을 송수신하며, 제어 메시지 처리부(3715)를 통해 제어 메시지들을 송수신한다. 그리고 상기 상기 단말은 기지국으로 제어 신호 또는 데이터 송신 시, 제어부(3720)의 제어에 따라 다중화 장치(3705)을 통해 다중화 후 송신기(3700)를 통해 데이터를 전송한다. 반면, 수신 시, 단말은 제어부(3720)의 제어에 따라 수신기(3700)로 물리신호를 수신한 후, 역다중화 장치(3705)으로 수신 신호를 역다중화하고, 각각 메시지 정보에 따라 상위 계층부(3710) 혹은 제어 메시지 처리부(3715)로 전달한다. 예를 들어, SIB와 같은 메시지는 제어 메시지이다.

한편, 상기에서는 단말이 복수 개의 블록들로 구성되고 각 블록이 서로 다른 기능을 수행하는 것으로 기술되었지만, 이는 일 실시 예에 불과할 뿐 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 역다중화 장치(1205)가 수행하는 기능을 제어부(1220) 자체가 수행할 수도 있다.

도 38은 본 발명의 실시 예에 따른 기지국의 내부 구조를 도시하는 블록도이다.

도 38에서 도시되는 바와 같이, 본 발명의 기지국은 송수신부 (3805), 제어부(3810), 다중화 및 역다중화부 (3820), 제어 메시지 처리부 (3835), 각종 상위 계층부 (3825, 3830), 스케줄러(3815)를 포함할 수 있다. 송수신부(3805)는 순방향 캐리어로 데이터 및 소정의 제어 신호를 전송하고 역방향 캐리어로 데이터 및 소정의 제어 신호를 수신한다. 다수의 캐리어가 설정된 경우, 송수신부(3805)는 상기 다수의 캐리어로 데이터 송수신 및 제어 신호 송수신을 수행한다. 다중화 및 역다중화부(3820)는 상위 계층부(3825)(1330)나 제어 메시지 처리부(3835)에서 발생한 데이터를 다중화하거나 송수신부(3805)에서 수신된 데이터를 역다중화해서 적절한 상위 계층부(3825)(3830)나 제어 메시지 처리부(3835), 혹은 제어부 (3810)로 전달하는 역할을 한다. 제어 메시지 처리부(3835)는 단말이 전송한 제어 메시지를 처리해서 필요한 동작을 취하거나, 단말에게 전달할 제어 메시지를 생성해서 하위 계층으로 전달한다. 상위 계층부(3825)(1330)는 단말 별 서비스 별로 구성될 수 있으며, FTP나 VoIP 등과 같은 사용자 서비스에서 발생하는 데이터를 처리해서 다중화 및 역다중화부(3820)로 전달하거나 다중화 및 역다중화부(3820)로부터 전달한 데이터를 처리해서 상위 계층의 서비스 어플리케이션으로 전달한다. 스케줄러(3815)는 단말의 버퍼 상태, 채널 상태 및 단말의 활성 시간(Active Time) 등을 고려해서 단말에게 적절한 시점에 전송 자원을 할당하고, 송수신부에게 단말이 전송한 신호를 처리하거나 단말에게 신호를 전송하도록 처리한다.

제안하는 방법을 이용하면, 협대역 주파수를 지원하는 MTC 단말이 광대역 주파수로 동작하는 기지국으로 접속할 수 있도록 랜덤 엑세스를 지원하여 원활한 통신이 가능하다.

한편, 웹 실시간 통신(web real-time communication, WebRTC)라고 불리는 웹 용 애플리케이션 프로그래밍 인터페이스(application programming interface, API)가 표준화 됨에 따라, 사용자들은 따로 애플리케이션은 물론 브라우저 용 플러그인 설치 없이 브라우저를 통해 통화(실시간 통신)할 수 있게 되었다. 한 사용자(발신인)는 브라우저를 통해 웹 애플리케이션을 다운로드 받고 이미 알고 있는 수신인의 식별자(identity, ID)를 이용하여 전화를 걸 수 있다. 이때, 수신인도 발신인이 사용하는 웹 애플리케이션과 동일한 혹은 적어도 연동이 가능한 웹 애플리케이션을 브라우저를 통해 다운받아 놓아야 전화를 받을 수 있다.

상술한 기본적인 WebRTC를 이용한 통화는 제약이 있다: 수발신이 모두 브라우저를 통해 특정 웹 애플리케이션을 다운로드 받아놓아야 한다. 좀더 쉽게 말해, 수발신인은 특정 웹 사이트에 접속해서 로그인해 있어야 한다(웹 사이트 특징에 따라 로그인하는 것은 필요하지 않을 수도 있다). 일반적으로 통화 전에 서로 브라우저를 통해 특정 웹 애플리케이션을 다운로드 받아놓기로 약속을 해두지 않는 것을 고려하면 이는 매우 불편한 제약이다.

이러한 제약을 극복하고자 3GPP에서는 WebRTC를 통해서 기존 이동통신망의 IMS를 사용할 수 있도록 하는 작업을 릴리스 12부터 진행해왔다. 이 작업의 핵심은 WebRTC를 통해 통화를 하고자 하는 사용자가 IMS에 등록할 수 있도록 하는 것이다. 편의 상, IMS에 등록하며 WebRTC를 통해 통화를 하는 사용자를 WebRTC IMS 클라이언트(client), 이하, "WIC"라 칭한다.

상술한 작업의 효과를 발신인의 측면에서 이야기하자면, 수신인의 대상이 호환이 되는 웹 애플리케이션을 다운로드 받아놓은 브라우저 사용자에서 일반 휴대 전화 사용자, 유선 전화 사용자 등으로 확대되는 것이다. 수신인 측면에서도 마찬가지이다. 기본적인 WebRTC를 이용한 통화는 발신인이 호환 가능한 웹 애플리케이션을 다운로드 받아놓은 브라우저 사용자여야 했지만, 상기 작업에 따르면, 일반 휴대 전화 사용자, 유선 전화 사용자여도 IMS로 등록한 수신인에게 전화를 걸 수 있다.

일반적으로 어딘가에 등록하기 위해서는 등록할 주체의 ID가 필요하다. 마찬가지로 IMS에 등록하기 위해서는 IMS ID가 필요하다. IMS ID라고 함은, IMS 공공 사용자 ID (IMS public user ID, IMPU) 및/혹은 IMS 개인 사용자 ID(IMS private user ID, IMPI)를 일컫는다. 기존의 3GPP 릴리스 12 작업에서는 WIC가 IMPU, IMPI 및/혹은 이와 관련된 IMS 인증 정보를 단말의 가입자 식별 모듈(subscriber identification module, SIM) 카드 및/혹은 사용자 입력 등 단말/사용자 자체에서 구할 수 있는 경우를 주로 표준화하였다. 그러나, WIC가 단말/사용자 자체에서 IMPU, IMPI 및/혹은 IMS 인증 정보를 구할 수 있는 경우라면, 굳이 브라우저를 통해 통화할 필요가 없다는 점에서 활용도가 떨어지는 표준화 작업이었다.

본 발명의 실시 예에서는 WIC가 직접 IMS ID 및/혹은 이와 관련된 IMS 인증 정보를 단말/사용자에게서 구하지 않아도 IMS와 WebRTC를 통한 통화를 할 수 있도록 하는 방법 및 장치를 제안한다.

도 39는 본 발명의 실시 예에 따른 WIC가 IMS에 등록하는 과정을 도시한 흐름도이다.

도 39를 이용하여 기술하는본 발명의 실시 예는,

- 웹 서버와 인증을 수행한 WIC가 개별적인 IMPU로 IMS에 등록하는 시나리오; 및/혹은

- 웹 서버가 보유한 IMPU 풀에서 개별적인 IMPU를 할당 받은 WIC가 IMS에 등록하는 시나리오;

등에 적용될 수 있다. 이하, 본 발명의 실시 예를 설명한다.

도 39는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 시나리오이다.

사용자는 브라우저를 통해 WebRTC 웹 서버 개체(WebRTC web server function, WWSF: 3910)의 자원에 접근할 수 있다. 보안을 위해 HTTPS(Hypertext Transfer Protocol over Secure Socket Layer) 프로토콜을 통해 WWSF(3910)와 연결 맺을 수 있다. 브라우저는 WWSF(3910)로부터 웹 애플리케이션을 다운로드 받을 수 있다. 이렇게 되면 WIC(3900)가 활성화될 수 있다.

단계 3940에서, WWSF(3910)는 독자적으로, 혹은 WebRTC 인증 개체(WebRTC authorization function, WAF: 3915)와 연동하여, 다양한 웹 인증 방식 중 적어도 하나를 통해 사용자를 인증할 수 있다. 웹 인증 방식의 예로는 사용자 ID 및 패스워드 방식을 들 수 있다. WWSF(3910) 및/혹은 WAF(3915)는 사용자를 인증하지 않을 수도 있다. WWSF(3910)는 사용자에게 할당할 IMPU 및/혹은 IMPI를 결정할 수 있다. 할당되는 IMPU 및/혹은 IMPI는 사용자와 반영구적인 연관성이 있을 수도 있고, 일시적으로 맺어진 관계일 않을 수도 있다. 예를 들어, 웹 인증을 수행하지 않는 사용자에게 할당되는 IMPU 및/혹은 IMPI는 단순히 일시적으로 맺어진 연관성만이 있도록 디자인될 가능성이 크다. 반면, 웹 인증을 수행하는 사용자에게 할당되는 IMPU 및/혹은 IMPI는 사용자(혹은 사용자 ID)와 반영구적인 연관성이 성립할 수 있다. WAF(3915)는WWSF(390)가 할당한 IMPU 및/혹은 IMPI에 해당하는 토큰을 발행할 수 있다.

WWSF(3910)는 WAF(395)가 발행한 토큰을 WIC(3900)에게 전달할 수 있다. WWSF(3910)는 WIC(3900)에게 추가적으로 할당한 IMPU 및/혹은 IMPI를 전달할 수 있다.

단계 3945에서 WIC(3900)는 WebRTC를 위해 향상된 P-CSCF(eP-CSCF: 3920)와 안전한 웹 소켓(WebSocket) 연결을 개시할 수 있다. 이렇게 되면 WIC(3900)는 IMS 개체인 eP-CSCF(3920)에 등록을 시작할 준비를 마친 것이라 볼 수 있다.

단계 3950에서, WIC(3900)는 eP-CSCF(3920)에게 IMS 등록 요청 메시지를 보낼 수 있다. 상기 등록 요청 메시지는 일반적으로는 IMPU 및/혹은 IMPI를 포함한다. WIC(3900)가 단계 3940에서 WWSF(3910)로부터 IMPU 및/혹은 IMPI를 받았거나, 단계 3940에서 WWSF(3910)로부터 받은 토큰에서 IMPU 및/혹은 IMPI를 얻어냈다면, 등록 요청 메시지에 IMPU 및/혹은 IMPI를 채워 넣을 수 있다. 그렇지 않은 경우에는 IMPU 및/혹은 IMPI 대신 어떤 정보를 어떻게 보내야 될지에 대한 정의가 필요하다. IMPI를 넣는 헤더 필드(예를 들어 username 헤더 필드)는 반드시 채워 보낼 필요가 없을 수 있다. 그러나 등록 요청 메시지에서 IMPU를담는 헤더 필드(예를 들어 To, From)는 반드시 채워져야 할 필요가 있을 수 있다.eP-CSCF(3920)는 후술할 단계 3955에서 토큰을 이용하여 인증 작업을 수행할 수 있다. 이를 위해 WIC(3900)는 보통 IMPU가 있다면 IMPU를 채워 넣을 헤더 필드에 토큰을 넣을 수 있다. SIP 메시지를 예로 들자면, WIC(3900)는 토큰을 이용하여 To 및/혹은 From 헤더 필드에 채워넣을 값을 생성할 수 있다.

단계 3955에서, WIC(3900)로부터 등록 요청 메시지를 수신한 eP-CSCF(3920)는 토큰을 얻을 수 있다. eP-CSCF(3920)는 이 토큰이 유효한지 확인할 수 있다. 토큰의 유효성을 검증하기 위해 WAF(3915)와 연동할 수 있다. 토큰이 유효하면, eP-CSCF(3920) 토큰으로부터 IMPU, IMPI, WAF(3915) ID, WWSF(3910) ID, 토큰의 수명 등을 추출할 수 있다.

단계 3960에서 eP-CSCF(3920)는 I-CSCF(3930)에게 전달할 REGISTER 메시지의 To 및 From 헤더 필드를 토큰으로부터 추출한 IMPU로 채울 수 있다. eP-CSCF(3920)는 I-CSCF(3930)에게 전달할 REGISTER 메시지의 user name 헤더 필드를 토큰으로부터 추출한 IMPI로 채울 수 있다. WIC(3900)가 해당 헤더 필드를 채워 보냈더라도 eP-CSCF(3920)는 헤더 필드를 토큰으로부터 추출한 정보로 다시 덮어쓸 수 있다. 토큰으로부터 토큰의 수명을 추출해낼 수 있는 것으로 보아 알 수 있듯, 토큰에는 토큰을 발행한 WAF(3915)가 할당한 수명이 있다. 이 토큰의 수명이 다하면, 토큰으로부터 추출할 수 있는 해당 IMPU 및/혹은 IMPI는 다시 새로이 할당될 수 있다. 이는 WIC(3900)의 IMS 등록 유지 시간을 조절함으로써 이뤄질 수 있다. eP-CSCF(3920)는 REGISTER 메시지의 expires 헤더 필드의 값을 토큰으로부터 추출한 토큰의 수명으로 설정할 수 있다(WIC(3900)가 단계 3950에서 등록 만료 기간을 전달했다면, 이 등록 만료 기간과 토큰으로부터 추출한 토큰의 수명 중 더 작은 값으로 설정할 수 있다). I-CSCF(3930)은 S-CSCF(3930)에게 REGISTER 메시지를 전달할 수 있다.

단계 3965에서I/S-CSCF(3930)는 200 OK 메시지를 보낼 수 있다. 이 메시지는 IMPU 및/혹은 IMPI를 포함할 수 있다.

단계 3970에서 eP-CSCF(3920)는 200 OK 메시지를 WIC(3900)에게 전달할 수 있다. OK 메시지에 IMPU 및/혹은 IMPI가 포함되어 있는 경우, WIC(3900)는 이를 저장하고 향후 이 등록과 관련된 재등록/등록말소/세션관리 메시지에 이 IMPU 및/혹은 IMPI를 사용할 수 있다. 없는 경우, WIC는 토큰을 이 등록과 관련된 재등록/등록말소/세션관리 메시지 구성에 사용할 수 있다. 200 OK 메시지는 eP-CSCF(3920)가 단계 3960에서 설정한 담은 등록 만료 기간 값이 포함될 수 있다. 이 등록 만료 기간이 만료되면, WIC(3900)는 IMS에 등록을 해제하고 WWSF(3910)에 등록이 만료되었음을 알릴 수 있다. 앞서 설명했듯 WWSF(3910)는 해당 IMPU 및/혹은 IMPI를 새로이 할당할 수 있다.

본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

상술한 실시 예들에서, 모든 단계 및 메시지는 선택적인 수행의 대상이 되거나 생략의 대상이 될 수 있다. 또한 각 실시 예에서 단계 및 단계 내 동작들은 반드시 순서대로 일어날 필요는 없으며, 뒤바뀔 수 있다. 메시지 전달도 반드시 순서대로 일어날 필요는 없으며, 뒤바뀔 수 있다. 각 단계 및 메시지는 독립적으로 수행될 수 있다.

한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (28)

1. 무선 통신 시스템에서 제어 정보 전송 방법에 있어서,
   복수의 MAC(Medium Access Control) 서브 헤더를 포함하는 헤더, 및
   프라이머리 셀(PCell)에 대한 파워 헤드룸에 관련된 정보 및 확장 파워 헤드룸으로 보고할 수 있는 세컨더리셀(SCell)들에 대한 정보가 포함되어 있는지를 나타내는 제어 필드를 포함하는 MAC 제어 정보를 생성하는 과정; 및
   상기 헤더 및 MAC 제어 정보를 포함하는 페이로드를 전송하는 과정을 포함하고,
   상기 제어 필드는 상기 적어도 하나의 SCell의 활성화 및 비활성화 중 하나를 지시하는 무선 통신 시스템에서 제어 정보 전송 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 복수의 MAC 서브 헤더 중 하나의 MAC 서브 헤더는 상기 MAC 제어 정보가 존재함을 지시하는 무선 통신 시스템에서 제어 정보 전송 방법.
3. 제1항에 있어서,
   상기 SCell은 32개의 SCell임을 특징으로 하는 무선 통신 시스템에서 제어 정보 전송 방법.
4. 제1항에 있어서,
   적어도 하나의 SCell을 활성화 또는 비활성화시키기 위해 사용할 A/D MAC CE 포맷을 제1 규칙 및 제2 규칙 중 하나로 결정하는 과정을 포함하는 무선 통신 시스템에서 제어 정보 전송 방법.
5. 제4항에 있어서,
   상기 제1 규칙은 WI-FI SCell을 제외한 나머지 SCell들의 개수가 7이하라면 기존 Activation/Deactivation MAC Control element 포맷을 사용하고, 상기 나머지 SCell들의 개수가 7을 초과할 경우 확장된 Activation/Deactivation MAC Control element 포맷을 사용함을 특징으로 하는 무선 통신 시스템에서 제어 정보 전송 방법.
6. 제4항에 있어서,
   상기 제2 규칙은 WI-FI SCell을 제외한 나머지 SCell들의 SCellIndex 중 가장 높은 값이 7 이하라면 기존 Activation/Deactivation MAC Control element 포맷을 사용하고, 상기 나머지 SCell들의 개수가 7을 초과할 경우 확장된 Activation/Deactivation MAC Control element 포맷을 사용함을 특징으로 하는 무선 통신 시스템에서 제어 정보 전송 방법.
7. 무선 통신 시스템에서 제어 정보 전송 장치에 있어서,
   복수의 MAC(Medium Access Control) 서브 헤더를 포함하는 헤더, 및
   프라이머리 셀(PCell)에 대한 파워 헤드룸에 관련된 정보 및 확장 파워 헤드룸으로 보고할 수 있는 세컨더리셀(SCell)들에 대한 정보가 포함되어 있는지를 나타내는 제어 필드를 포함하는 MAC 제어 정보를 생성하는 제어부; 및
   상기 헤더 및 MAC 제어 정보를 포함하는 페이로드를 전송하는 전송부를 포함하고,
   상기 제어 필드는 상기 적어도 하나의 SCell의 활성화 및 비활성화 중 하나를 지시하는 무선 통신 시스템에서 제어 정보 전송 장치.
8. 제7항에 있어서,
   상기 복수의 MAC 서브 헤더 중 하나의 MAC 서브 헤더는 상기 MAC 제어 정보가 존재함을 지시하는 무선 통신 시스템에서 제어 정보 전송 장치.
9. 제7항에 있어서,
   상기 SCell은 32개의 SCell임을 특징으로 하는 무선 통신 시스템에서 제어 정보 전송 장치.
10. 제7항에 있어서,
    적어도 하나의 SCell을 활성화 또는 비활성화시키기 위해 사용할 Activation/Deactivation MAC Control element 포맷을 제1 규칙 및 제2 규칙 중 하나로 결정하는 과정을 포함하는 무선 통신 시스템에서 제어 정보 전송 장치.
11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 규칙은 WI-FI SCell을 제외한 나머지 SCell들의 개수가 7이하라면 기존 Activation/Deactivation MAC Control element 포맷을 사용하고, 상기 나머지 SCell들의 개수가 7을 초과할 경우 확장된 Activation/Deactivation MAC Control element 포맷을 사용함을 특징으로 하는 무선 통신 시스템에서 제어 정보 전송 장치.
12. 제10항에 있어서,
    상기 제2 규칙은 WI-FI SCell을 제외한 나머지 SCell들의 SCellIndex 중 가장 높은 값이 7 이하라면 기존 Activation/Deactivation MAC Control element 포맷을 사용하고, 상기 나머지 SCell들의 개수가 7을 초과할 경우 확장된 Activation/Deactivation MAC Control element 포맷을 사용함을 특징으로 하는 무선 통신 시스템에서 제어 정보 전송 장치.
13. 무선 통신 시스템에서 제어 정보 수신 방법에 있어서,
    브로드캐스트 메시지를 수신하는 과정, 상기 브로드캐스트 메시지는, 협대역 및 시스템 정보의 반복 전송 횟수를 지원하는지 여부를 나타내는 적어도 하나 이상의 비트를 포함하고;
    첫 번째 셀이 협대혁 및 또는 인헨스먼스드 커버리지를 지원하는지 여부를 식별하는 과정; 및
    상기 셀이 협대혁 및 또는 인헨스먼스드 커버리지를 지원할 경우, 상기 반복 전송의 횟수를 기반으로 하여 시스템 정보를 수신하는 과정을 포함하는 무선 통신 시스템에서 제어 정보 수신 방법.
14. 무선 통신 시스템에서 제어 정보 수신 장치에 있어서,
    브로드캐스트 메시지를 수신하는 수신부, 상기 브로드캐스트 메시지는, 협대역 및 시스템 정보의 반복 전송 횟수를 지원하는지 여부를 나타내는 적어도 하나 이상의 비트를 포함하고;
    첫 번째 셀이 협대혁 및 또는 인헨스먼스드 커버리지를 지원하는지 여부를 식별하고, 상기 셀이 협대혁 및 또는 인헨스먼스드 커버리지를 지원할 경우, 상기 반복 전송의 횟수를 기반으로 하여 시스템 정보를 수신하는 제어부를 포함하는 무선 통신 시스템에서 제어 정보 수신 장치.
15. 무선 통신 시스템에서 제어 정보 수신 방법에 있어서,
    시스템 정보를 수신하는 과정, 상기 시스템 정보는 주파수 호핑 및 다중 PRACH(physical random access channel) 자원 셋들에 관한 정보를 포함하고;
    상기 시스템 정보를 기반으로 하여 전송할 프리앰블에 사용될 무선 자원을 결정하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 무선 통신 시스템에서 제어 정보 수신 방법.
16. 제15항에 있어서,
    상기 시스템 정보는 기지국이 MTC 단말을 지원할 수 있는지 여부를 나타내는 지시자를 포함하는 시스템 능력 정보 및 MTC을 위한 SIB이 반복 전송되는 횟수를 포함하는 반복 전송 정보 중 적어도 하나를 포함함을 특징으로 하는 무선 통신 시스템에서 제어 정보 수신 방법.
17. 무선 통신 시스템에서 제어 정보 수신 장치에 있어서,
    시스템 정보를 수신하는 과정, 상기 시스템 정보는 주파수 호핑 및 다중 PRACH(physical random access channel) 자원 셋들에 관한 정보를 포함하고;
    상기 시스템 정보를 기반으로 하여 전송할 프리앰블에 사용될 무선 자원을 결정하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 무선 통신 시스템에서 제어 정보 수신 장치.
18. 제17항에 있어서,
    상기 시스템 정보는 기지국이 MTC(Machine Type Communication) 단말을 지원할 수 있는지 여부를 나타내는 지시자를 포함하는 시스템 능력 정보 및 MTC을 위한 SIB이 반복 전송되는 횟수를 포함하는 반복 전송 정보 중 적어도 하나를 포함함을 특징으로 하는 무선 통신 시스템에서 제어 정보 수신 장치.
19. 무선 통신 시스템에서 제어 정보 전송 방법에 있어서,
    시스템 정보를 수신하는 과정;
    상기 시스템 정보 및 신호 품질 정보 중 적어도 하나를 기반으로 하여 랜덤 액세스 프리앰블 셋들 중 하나를 선택하는 과정;
    상기 선택된 랜덤 액세스 프리앰블 셋으로부터 랜덤하게 랜덤 액세스 프리앰블을 선택하는 과정; 및
    상기 선택된 랜덤 액세스 프리앰블을 랜덤 액세스 채널을 통해서 기지국으로 전송하는 과정을 포함하고,
    상기 시스템 정보는 기지국이 MTC(Machine Type Communication) 단말을 지원하는지 여부를 지시하는 무선 통신 시스템에서 제어 정보 전송 방법.
20. 제19항에 있어서,
    상기 시스템 정보는 기지국의 PRACH 정보 및 MTC 서브밴드 정보 중 적어도 하나를 포함함을 특징으로 하는 무선 통신 시스템에서 제어 정보 전송 방법.
21. 무선 통신 시스템에서 제어 정보 전송 장치에 있어서,
    시스템 정보를 수신하는 수신부;
    상기 시스템 정보 및 신호 품질 정보 중 적어도 하나를 기반으로 하여 랜덤 액세스 프리앰블 셋들 중 하나를 선택하고, 상기 선택된 랜덤 액세스 프리앰블 셋으로부터 랜덤하게 랜덤 액세스 프리앰블을 선택하는 제어부; 및
    상기 선택된 랜덤 액세스 프리앰블을 랜덤 액세스 채널을 통해서 기지국으로 전송하는 제어부를 포함하고,
    상기 시스템 정보는 기지국이 MTC(Machine Type Communication) 단말을 지원하는지 여부를 지시하는 무선 통신 시스템에서 제어 정보 전송 장치.
22. 제21항에 있어서,
    상기 시스템 정보는 기지국의 PRACH 정보 및 MTC 서브밴드 정보 중 적어도 하나를 포함함을 특징으로 하는 무선 통신 시스템에서 제어 정보 전송 장치.
23. 무선 통신 시스템에서 제어 정보 전송 방법에 있어서,
    웹 서버부터 획득된 토큰을 단말로부터 수신하는 과정;
    상기 토큰을 기반으로 하여 유효성을 확인하는 과정; 및
    확인 완료 후, 인증된 등록 요청 메시지를 전송하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 무선 통신 시스템에서 제어 정보 전송 방법.
24. 제23항에 있어서,
    상기 토큰은 SIP 메시지에 포함되고, 웹 소켓 연결을 통해 수신되는 무선 통신 시스템에서 제어 정보 전송 방법.
25. 제23항에 있어서,
    상기 토큰은 상기 SIP 메시지의 To header field 및 From header field에 포함되는 무선 통신 시스템에서 제어 정보 전송 방법.
26. 무선 통신 시스템에서 제어 정보 전송 장치에 있어서,
    웹 서버부터 획득된 토큰을 단말로부터 수신하는 수신부;
    상기 토큰을 기반으로 하여 유효성을 확인하는 제어부; 및
    확인 완료 후, 인증된 등록 요청 메시지를 전송하는 전송부를 포함함을 특징으로 하는 무선 통신 시스템에서 제어 정보 전송 장치.
27. 제26항에 있어서,
    상기 토큰은 SIP 메시지에 포함되고, 웹 소켓 연결을 통해 수신되는 무선 통신 시스템에서 제어 정보 전송 장치.
28. 제26항에 있어서,
    상기 토큰은 상기 SIP 메시지의 To header field 및 From header field에 포함되는 무선 통신 시스템에서 제어 정보 전송 장치.

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