KR20180093454A - 무선 통신 시스템에서 기지국 종류에 따른 핸드오버 수행 방법 및 장치 - Google Patents

무선 통신 시스템에서 기지국 종류에 따른 핸드오버 수행 방법 및 장치 Download PDF

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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 발명은 무선통신시스템에서 기지국 종류에 따른 서로 다른 핸드오버를 수행하는 방법을 개시한다.

Description

무선 통신 시스템에서 기지국 종류에 따른 핸드오버 수행 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR PERFORMING HANDOVER ACCORDING TO THE TYPE OF A BASE STATION IN WIRELESS COMMUNICATION}
본 발명은 무선통신시스템에서 기지국 종류에 따른 서로 다른 핸드오버를 수행하는 방법에 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 기존의 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, 단말과 기지국이 통신하는 중에, 단말의 이동 등의 이유로 단말이 보고하는 현재 기지국 (서빙셀) 및 주변 기지국의 신호세기/품질의 정보 등에 따라 현재 기지국이 단말에게 다른 기지국으로의 이동, 즉 핸드오버를 결정할 수 있다. 이때, 기지국도 여러 종류의 기지국이 존재할 수 있으며, 단말은 서로 다른 기지국이 존재하는 경우, 핸드오버를 수행하는데 서로 다른 종류의 동작이 필요하다.
본 발명의 목적은 무선통신시스템에서 기지국 종류에 따른 서로 다른 핸드오버를 수행하는 경우에도 데이터를 손실없이 처리하는 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 무선통신시스템에서 LTE에서 NR 혹은 NR에서 LTE간과 같은 이종 시스템 간 핸드오버 수행 시 데이터를 손실없이 처리하는 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 마스터 기지국과 보조 기지국에서 중복된 데이터를 송수신할 수 있는 다중 연결이 사용될 경우, 기존 LTE에서와 달리, 복수 개의 무선 링크 성능을 종합적으로 고려할 수 있는 새로운 절차를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 RRC INACTIVE 상태인 단말이 DRX를 적용할 때, 기지국이 DRX 주기를 설정하는 절차와 페이징 종류에 따른 단말 동작을 제안하는 것이다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 차세대 이동통신 시스템에서 시스템 정보를 갱신하는 방법을 제공하는 것이다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 무선 통신 시스템에서 제어 신호 처리 방법에 있어서, 기지국으로부터 전송되는 제1 제어 신호를 수신하는 단계; 상기 수신된 제1 제어 신호를 처리하는 단계; 및 상기 처리에 기반하여 생성된 제2 제어 신호를 상기 기지국으로 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 단말은 기지국 종류에 따른 서로 다른 핸드오버 동작을 수행함으로써, 핸드오버 시 유실되는 패킷을 줄일 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면 단말은 이종 시스템의 기지국으로 핸드오버 하는 경우에도 손실되는 데이터를 막을 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면 차세대 이동통신 시스템에서 다중 연결이 사용될 경우 무선 링크 실패 선언 절차를 구체화해서 단말과 기지국의 안정적인 연결 상태를 지원할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면 기지국이 독자적으로 페이징을 생성하는 경우 발생될 수 있는 보안 문제를 해결할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면 단말이 위치한 셀이 변경됨에 따라 시스템 정보의 갱신을 효율적으로 수행할 수 있는 효과가 있다.
도 1a는 본 발명의 설명을 위해 참고로 하는 LTE 시스템의 구조를 도시하는 도면이다.
도 1b는 본 발명의 설명을 위해 참고로 하는 LTE 시스템의 무선 프로토콜 구조를 나타낸 도면이다.
도 1c는 본 발명에서 제안하는 방법 적용 시 단말과 기지국 간의 메시지 흐름 예시 도면이다.
도 1d는 본 발명을 적용한 경우 단말의 동작 순서 예시 도면이다.
도 1e는 본 발명의 실시 예에 따른 단말의 블록 구성 예시 도면이다.
도 1f는 CU(Central Unit)와 DU(Distributed Unit)를 나누는 옵션들을 설명하기 위한 도면이다.
도 2a는 본 발명의 설명을 위해 참고로 하는 LTE 시스템의 구조를 도시하는 도면이다.
도 2b는 본 발명의 설명을 위해 참고로 하는 LTE 시스템의 무선 프로토콜 구조를 나타낸 도면이다.
도 2c는 본 발명에서 제안하는 방법 적용 시 단말과 기지국 간의 메시지 흐름을 예시한 도면이다.
도 2d는 본 발명을 적용한 경우 단말의 동작 순서를 예시한 도면이다.
도 2e는 본 발명의 실시 예에 따른 단말의 블록 구성을 예시한 도면이다.
도 3a는 기존 LTE 시스템의 구조를 도시하는 도면이다.
도 3b는 기존 LTE 시스템의 무선 프로토콜 구조를 나타낸 도면이다.
도 3c는 차세대 이동통신 시스템의 구조를 도시하는 도면이다.
도 3d는 다중 연결에서의 RRC diversity 동작을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3e는 기존 LTE에서의 무선 링크 모니터링 및 무선 링크 실패 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 3f는 본 발명에서 제안하는 RRC diversity가 적용된 상황에서의 PCell과 PSCell의 RLM 및 RLF의 전체 동작을 설명하는 도면이다.
도 3g는 단말이 RRC diversity가 적용된 상황에서 PCell에서의 RLM 및 RLF 절차를 설명하는 도면이다.
도 3h는 단말이 RRC diversity가 적용된 상황에서 PSCell에서의 RLM 및 RLF 절차를 설명하는 도면이다.
도 3i은 본 발명을 적용한 단말의 내부 구조를 도시하는 블록도이다.
도 3j는 본 발명에 따른 NR 기지국의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 4a는 차세대 이동통신 시스템의 구조를 도시하는 도면이다.
도 4b는 종래 LTE 기술에서 페이징 시점을 개념도이다.
도 4c는 종래 LTE 기술에서 단말의 DRX 주기를 결정하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 4d는 차세대 이동통신 시스템에서 무선 접속 상태 천이를 설명하기 위한 도면이다.
도 4e는 본 발명에서 단말 RRC INACTIVE 상태에서 페이징을 전송하는 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4f는 본 발명에서 단말 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 4g는 본 발명에서 기지국 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 4h는 본 발명을 적용한 단말의 내부 구조를 도시하는 블록도이다.
도 4i은 본 발명에 따른 기지국의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 5a는 차세대 이동통신 시스템의 구조를 도시하는 도면이다.
도 5b는 기존 LTE 시스템에서 시스템 정보를 제공하는 방법을 설명하는 도면이다.
도 5c는 기존 LTE 시스템에서 시스템 정보를 갱신하는 방법을 설명하는 도면이다.
도 5d는 차세대 이동통신 시스템에서 시스템 정보를 제공하는 방법을 설명하는 도면이다.
도 5e는 본 발명에서 시스템 정보를 갱신하는 방법을 설명하는 도면이다.
도 5f는 본 발명에서 셀 혹은 지역 기반 시스템 정보와 이에 대응하는 validity timer을 운용하는 단말의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 5g는 본 발명에서 시스템 정보 갱신을 수행하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5h는 본 발명에서 시스템 정보 갱신을 수행하는 단말의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 5i는 본 발명에서 시스템 정보 갱신을 수행하는 기지국의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 5j는 본 발명에서 엑세스 제어 설정 정보 (access barring configuration)를 시스템 정보로 제공하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5k는 본 발명에서 엑세스 제어 설정 정보 (access barring configuration)를 시스템 정보로 제공하는 기지국의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 5l은 본 발명을 적용한 단말의 내부 구조를 도시하는 블록도이다.
도 5m은 본 발명에 따른 기지국의 구성을 나타낸 블록도이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면과 함께 상세히 설명한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
<제1실시예>
이하 설명에서 사용되는 접속 노드(node)를 식별하기 위한 용어, 망 객체(network entity)들을 지칭하는 용어, 메시지들을 지칭하는 용어, 망 객체들 간 인터페이스를 지칭하는 용어, 다양한 식별 정보들을 지칭하는 용어 등은 설명의 편의를 위해 예시된 것이다. 따라서, 본 발명이 후술되는 용어들에 한정되는 것은 아니며, 동등한 기술적 의미를 가지는 대상을 지칭하는 다른 용어가 사용될 수 있다.
이하 설명의 편의를 위하여, 본 발명은 현재 존재하는 통신표준 가운데 가장 최신의 표준인 3GPP LTE (The 3rd Generation Partnership Project Long Term Evolution) 규격에서 정의하고 있는 용어 및 명칭들을 사용한다. 하지만, 본 발명이 상기 용어 및 명칭들에 의해 한정되는 것은 아니며, 다른 규격에 따르는 시스템에도 동일하게 적용될 수 있다. 특히 본 발명은 3GPP NR (New Radio: 5세대 이동통신 표준)에 적용할 수 있다.
도 1a는 본 발명의 설명을 위해 참고로 하는 LTE 시스템의 구조를 도시하는 도면이다.
상기 도 1a를 참고하면, 상기 무선 통신 시스템은 여러 개의 기지국들 (1a-05)(1a-10)(1a-15)(1a-20)과 MME (Mobility Management Entity)(1a-20) 및 S-GW (Serving-Gateway)(1a-30)로 구성된다. 사용자 단말(User Equipment, 이하 UE 또는 단말)(1a-35)은 기지국(1a-05)(1a-10)(1a-15)(1a-20) 및 S-GW(1a-30)을 통해 외부 네트워크에 접속한다.
상기 기지국들(1a-05)(1a-10)(1a-15)(1a-20)은 셀룰러 망의 접속 노드로서 망에 접속하는 단말들에게 무선 접속을 제공한다. 즉, 상기 기지국(1a-05)(1a-10)(1a-15)(1a-20)은 사용자들의 트래픽을 서비스하기 위해 단말들의 버퍼 상태, 가용 전송 전력 상태, 채널 상태 등의 상태 정보를 취합해서 스케쥴링을 하여 상기 단말들과 코어 망(CN, Core network)간에 연결을 지원한다. 상기 MME(1a-25)는 단말에 대한 이동성 관리 기능은 물론 각종 제어 기능을 담당하는 장치로 다수의 기지국들과 연결되며, S-GW(1a-30)는 데이터 베어러를 제공하는 장치이다. 또한, 상기 MME(1a-25) 및 S-GW(1a-30)는 망에 접속하는 단말에 대한 인증(authentication), 베어러(bearer) 관리 등을 더 수행할 수 있으며 상기 기지국(1a-05)(1a-10)(1a-15)(1a-20)으로부터 도착한 패킷 또는 상기 기지국 (1a-05)(1a-10)(1a-15)(1a-20)으로 전달할 패킷을 처리한다.
도 1b는 본 발명의 설명을 위해 참고로 하는 LTE 시스템의 무선 프로토콜 구조를 나타낸 도면이다. 향후 정의될 NR에서는 본 도면에서의 무선 프로토콜 구조와는 일부 상이할 수 있으나, 본 발명의 설명의 편의를 위해 설명하도록 한다.
도 1b를 참조하면, LTE 시스템의 무선 프로토콜은 단말과 ENB에서 각각 PDCP(Packet Data Convergence Protocol)(1b-05)(1b-40), RLC(Radio Link Control)(1b-10)(1b-35), MAC (Medium Access Control)(1b-15)(1b-30)으로 이루어진다. PDCP(Packet Data Convergence Protocol) (1b-05)(1b-40)는 IP 헤더 압축/복원 등의 동작을 담당하고, 무선 링크 제어(Radio Link Control, 이하 RLC라고 한다) (1b-10)(1b-35)는 PDCP PDU(Packet Data Unit)를 적절한 크기로 재구성한다. MAC(1b-15)(1b-30)은 한 단말에 구성된 여러 RLC 계층 장치들과 연결되며, RLC PDU들을 MAC PDU에 다중화하고 MAC PDU로부터 RLC PDU들을 역다중화하는 동작을 수행한다. 물리 계층(1b-20)(1b-25)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. 또한, 물리 계층에서도 추가적인 오류 정정을 위해, HARQ(Hybrid ARQ)를 사용하고 있으며, 수신단에서는 송신단에서 전송한 패킷의 수신여부를 1 비트로 전송한다. 이를 HARQ ACK/NACK 정보라 한다. 업링크 전송에 대한 다운링크 HARQ ACK/NACK 정보는 PHICH (Physical Hybrid-ARQ Indicator Channel) 물리 채널을 통해 전송되며 다운링크 전송에 대한 업링크 HARQ ACK/NACK 정보는 PUCCH (Physical Uplink Control Channel)이나 PUSCH (Physical Uplink Shared Channel) 물리 채널을 통해 전송될 수 있다.
본 도면에 도시하지 않았지만, 단말과 기지국의 PDCP 계층의 상위에는 각각 RRC (Radio Resource Control, 이하 RRC라고 한다) 계층이 존재하며, 상기 RRC 계층은 무선 자원 제어를 위해 접속 및 측정 관련 설정 제어 메시지를 주고 받을 수 있다. 예를 들어, 상기 RRC 계층의 메시지를 사용하여 단말에게 측정을 지시할 수 있으며, 단말은 측정 결과를 상기 RRC계층의 메시지를 사용하여 기지국에게 보고할 수 있다.
도 1c는 본 발명에서 제안하는 핸드오버 방법 사용시 단말과 기지국 간의 메시지 흐름 예시 도면이다.
도 1c에서 휴면 모드 (RRC_IDLE)에 있는 단말 (1c-01)은 보낼 데이터의 발생 등의 이유로 기지국에 접속을 수행한다 (1c-11). 상기 휴면 모드에서는 단말의 전력 절약 등을 위해 네트워크와 연결이 되어 있지 않아 데이터를 전송할 수 없는 상태이며, 데이터 전송을 위해서는 연결 모드 (RRC_CONNECTED)로 천이가 필요하다. 단말이 기지국 (1c-03)에 접속 절차를 성공하면, 단말은 연결 모드 (RRC_CONNECTED)로 상태가 변경이 되며, 이후 데이터 송수신을 위해 기지국이 단말에게 데이터 무선 베어러 (Data Radio Bearer, DRB)를 설정해주고 (1c-13), 이에 대한 확인 메시지를 전송함으로서 (1c-15), 상기 연결모드에 있는 단말은 기지국과 데이터 송수신이 가능하다 (1c-17). 상기 DRB를 설정하기 위해 RRC 계층의 RRCConnectionReconfiguration 메시지가 사용될 수 있으며, 확인 메시지에는 RRCConnectionReconfigurationComplete 메시지가 사용될 수 있다. 또한, 상기 DRB 설정는 각 베어러 별로 PDCP, RLC 계층의 설정 정보가 포함될 수 있다. 보다 상세히는 RLC 계층의 동작 모드, 보다 상세히는 확인모드 (Acknowledgement Mode, AM)에는 비확인 모드 (Unacknowledgement Mode, UM) 등이 지시되며, PDCP 계층의 설정 정보에는 각 베어러 별로 핸드오버 후 혹은 PDCP 계층의 재설정 시 상태 보고 (Status Report) 전송이 필요한지 여부를 나타내는 지시자가 포함될 수가 있다. 즉, PDCP-config 내에 statusReportRequired 정보가 포함된다. 상기와 같이 PDCP 상태 보고 전송이 필요하다고 설정된 베어러를 제 1 베어러라 칭한다. 즉, statusReportRequired가 TRUE로 설정된 베어러이다. 상기 statusReportRequired 는 데이터 유실 시 재전송 수행이 가능한 RLC-AM에만 설정될 수 있다.
단말과 기지국이 통신하는 중에, 단말의 이동 등의 이유로 단말이 보고하는 현재 기지국 (서빙셀) 및 주변 기지국의 신호세기/품질의 정보 등에 따라 현재 기지국이 단말에게 다른 기지국으로의 이동, 즉 핸드오버를 결정할 수 있다 (1c-19).
한편, 상기 NR에서는 기지국도 여러 종류의 기지국이 존재할 수 있다. 기존 LTE 시스템에서는 eNB라고 하는 기지국에 도 1b에서 전술한 MAC, RLC, PDCP, RRC 계층이 모두 존재하였다. 이에 반해 NR 시스템에서는 gNB가 상기 eNB와 같이 모든 기능을 포함할 수도 있으나, gNB가 CU (central unit)와 DU (distributed unit)으로 나뉘어, 상기 MAC, RLC, PDCP, RRC 계층이 상기 CU와 DU로 논리적으로 구분되어 존재할 수 있다. 도 1f는 3GPP의 38.801 문서에 도시된 상기 CU와 DU를 나누는 옵션들에 대해 기술하고 있다.
이 가운데 CU-DU 분리옵션 2 (Option 2)를 보면, RRC 및 PDCP는 CU에 존재하며, RLC, MAC 및 물리 계층은 DU에 존재하는 개념이며, CU-DU 분리옵션 3 (Option 3)를 보면, RRC, PDCP 및 High-RLC는 CU에 존재하며, Low-RLC, MAC 및 물리 계층은 DU에 존재하는 개념이다. 상기 High-RLC는 RLC가 담당하는 기능 가운데 ARQ 및 패킷순서재정렬 기능과 같은 데이터 손실 시 재전송을 담당하는 기능을 포함하며, low-RLC는 주어진 전송자원에 따라 패킷을 자르거나 합치는 기능을 포함한다. 한편 하나의 CU는 하나 혹은 복수 개의 DU를 보유할 수 있으며 따라서 단말의 이동에 따라 CU는 그대로이나 DU만 바뀌는 경우도 가능하다.
이에 따라, 단말이 이동함에 따라 DU 뿐만 아니라 CU 까지 바뀌는 핸드오버를 수행하는 경우도 있으며, 혹은 CU는 바뀌지 않으나 DU 만 바뀌는 경우도 발생할 수 있다. 또한, 상기와 같이 CU는 바뀌지 않으나 DU 만 바뀌는 경우에도, 상기 CU-DU 분리옵션에 따라, 서로 다른 동작이 필요하다.
이에 따라, 본 발명에서는 기지국이 어떠한 단말이 어떠한 핸드오버를 수행할지를 결정한다. 본 발명에서는 핸드오버 종류를 하기와 같이 구분한다.
- 제 1 핸드오버: gNB 간 핸드오버 (CU와 DU가 모두 바뀌는 핸드오버)
- 제 2 핸드오버: gNB 내, RLC 이동 (relocation) 핸드오버 (동일한 기지국 내에서의 HO. HO 후 RLC가 변경됨: 즉 gNB가 상기 Option 2의 구조를 가져 CU는 바뀌지 않으나 DU가 바뀌는 핸드오버)
- 제 3 핸드오버: gNB 내, RLC 고정 (relocation) 핸드오버 (동일한 기지국 내에서의 HO. HO 후에도 동일한 RLC가 사용됨: 즉 gNB가 상기 Option 3의 구조를 가져 CU는 바뀌지 않으나 DU가 바뀌는 핸드오버)
상기의 분류에 따라 기지국은 핸드오버 종류를 결정하고, 이에 따라 기지국은 단말에게 핸드오버 명령을 전송한다 (1c-21). 상기 핸드오버 명령은 RRC 계층의 RRCConnectionReconfiguration 메시지를 통해 전송될 수 있으며, 상기 핸드오버 명령 메시지에는 이동제어정보 (MobilityControlInfo, MCI)가 포함되어 어떠한 기지국으로의 핸드오버를 명령하는 것인지가 포함된다. 뿐만 아니라 상기 RRC 메시지에는 상기 핸드오버 종류에 따라 다음과 같은 정보가 포함될 수도, 포함되지 않을 수 있다.
- 보안 키 (security key) 재설정 관련 정보: 신규 키 생성을 위한 카운터 (Counter) 정보 등 포함
- RLC 재설정 지시자 (re-establishment indicator): RLC 재설정이 필요한지에 대한 지시자
상기 핸드오버 명령을 수신한 단말은 상기 핸드오버 종류가운데 기지국이 어떠한 핸드오버를 명령한 것인지를 판단한다 (1c-23). 본 발명에서 단말은 상기 보안 키 재설정 관련 정보가 있으면 제 1 핸드오버라고 판단하고, 상기 보안 키 재설정 관련 정보가 없고, 상기 RLC 재설정 지시지가 있으면 제 2 핸드오버라고 판단하고, 상기 보안 키 재설정 관련 정보가 없고, 상기 RLC 재설정 지시지가 없으면 제 3 핸드오버라고 판단한다.
이후, 단말은 상기 RRC 메시지로 명령받은 타겟 셀의 동기 신호를 수신하여 동기화를 맞추고, 단말의 MAC 계층을 초기화한다. 이는 상기 모든 핸드오버 종류에서 MAC 계층은 새 기지국 (혹은 새 DU)로 이동하게 되기 때문이다.
또한, 상기의 판단결과에 따라 핸드오버 종류에 따른 동작을 수행한다 (1c-25). 보다 상세히는 제 1 핸드오버라면 PDCP 재설정 (re-establishment)과 RLC 재설정 (re-establishment)을 수행하고, 제 2 핸드오버라면 PDCP는 유지하고 RLC 재설정을 수행하고, 제 3 핸드오버라면 PDCP와 RLC를 재설정하지 않고 그대로 유지한다.
또한, 상기 핸드오버 명령으로부터 수신한 타겟 기지국에서의 단말 식별자 (LTE의 기준으로는 C-RNTI)를 적용하고, 제 1 핸드오버라면 상기 수신한 정보에 따라 새로운 보안 키로 갱신하고, 제 2 핸드오버 혹은 제 3 핸드오버라면 기존 기지국에서 (즉 기존 CU에서 사용하던) 보안 키를 유지한다.
이후 단말은 타겟 기지국으로 랜덤 엑세스를 수행하여 해당 기지국과 상향링크 동기를 맞추고 해당 타겟 기지국에서의 상향링크 자원할당을 받고 (1c-27), 상기 할당받은 자원에 핸드오버 완료를 확인하는 RRC 메시지를 전송한다 (1c-29). 상기 RRC 메시지는 RRCConnectionReconfigurationComplete 메시지가 사용될 수 있다.
이후 단말은 핸드오버 완료 이후 핸드오버 종류에 따른 동작을 수행한다 (1c-31). 보다 상세히는 제 1 핸드오버라면 상기 제 1 베어러에 대해서 PDCP 상태 보고 (status report) 생성해서 기지국으로 전송한다 (1c-33). 상기 PDCP 상태 보고를 전송하는 이유는, 단말이 핸드오버 과정 중에 유실된 패킷이 있을 수 있기 때문에 어떠한 패킷까지 수신하였는지에 대해서 기지국으로 알려주는 것이며, 이에 따라 기지국이 해당 유실된 패킷을 재전송 해줄 수 있게 하기 위함이다.
또한, 제 2 핸드오버의 경우에 대해서도 상기 제 1 베어러에 대해서 PDCP 상태 보고 생성해서 기지국으로 전송한다. 이는 RLC가 타겟 기지국으로 이동하게 되어, 단말이 유실된 패킷이 생겼을 가능성이 여전히 존재하기 때문이다.
반면 제 3 핸드오버라면 상기 제 1 베어러라 하더라도 단말은 PDCP 생성 보고를 생성하지 않는다. 이는 제 3 핸드오버의 경우에는 High RLC가 여전히 바뀌지 않아 전술한 바와 같이 RLC 재설정을 수행하지 않았으며, 상기 High RLC가 ARQ와 같은 데이터 유실 발생 시 복구를 수행할 수 있는 기능을 갖고 있기 때문에 별도의 PDCP 상태 보고를 통한 재전송을 수행하지 않아도 되기 때문이다. 이에 따라 단말이 수신하지 못한 데이터를 기지국은 재전송할 수 있으며, 이후 단말은 타겟 기지국과 데이터 송수신을 할 수 있다 (1c-41).
도 1d는 본 발명을 적용한 경우 단말의 동작 순서 예시 도면이다.
도 1d에서는 단말이 연결 모드 (RRC_CONNECTED)에 있는 상태를 가정한다 (1d-01). 이후 데이터 송수신을 위해 기지국으로부터 데이터 송수신을 위한 데이터 무선 베어러 (Data Radio Bearer, DRB)를 설정받고 이에 대한 확인 메시지를 전송함으로서, 상기 연결모드에 있는 단말은 기지국과 데이터 송수신이 가능하다 (1d-03). 상기 DRB를 설정하기 위해 RRC 계층의 RRCConnectionReconfiguration 메시지가 사용될 수 있으며, 확인 메시지에는 RRCConnectionReconfigurationComplete 메시지가 사용될 수 있다. 또한 상기 DRB 설정는 각 베어러 별로 PDCP, RLC 계층의 설정 정보가 포함될 수 있다. 보다 상세히는 RLC 계층의 동작 모드, 보다 상세히는 확인모드 (Acknowledgement Mode, AM)에는 비확인 모드 (Unacknowledgement Mode, UM) 등이 지시되며, PDCP 계층의 설정 정보에는 각 베어러 별로 핸드오버 후 혹은 PDCP 계층의 재설정 시 상태 보고 (Status Report) 전송이 필요한지 여부를 나타내는 지시자가 포함될 수가 있다. 즉, PDCP-config 내에 statusReportRequired 정보가 포함된다. 상기와 같이 PDCP 상태 보고 전송이 필요하다고 설정된 베어러를 제 1 베어러라 칭한다. 즉, statusReportRequired가 TRUE로 설정된 베어러이다. 상기 statusReportRequired 는 데이터 유실 시 재전송 수행이 가능한 RLC-AM에만 설정될 수 있다.
이후 단말의 이동 등의 이유로 기지국으로부터 핸드오버 명령을 수신할 수 있다 (1d-05). 전술한 대로 NR에서는 다양한 종류의 기지국이 존재할 수 있으며, 이에 따라 본 발명에서는 핸드오버 종류를 하기와 같이 구분한다.
- 제 1 핸드오버: gNB 간 핸드오버 (CU와 DU가 모두 바뀌는 핸드오버)
- 제 2 핸드오버: gNB 내, RLC 이동 (relocation) 핸드오버 (동일한 기지국 내에서의 HO. HO 후 RLC가 변경됨: 즉 gNB가 상기 Option 2의 구조를 가져 CU는 바뀌지 않으나 DU가 바뀌는 핸드오버)
- 제 3 핸드오버: gNB 내, RLC 고정 (relocation) 핸드오버 (동일한 기지국 내에서의 HO. HO 후에도 동일한 RLC가 사용됨: 즉 gNB가 상기 Option 3의 구조를 가져 CU는 바뀌지 않으나 DU가 바뀌는 핸드오버)
상기 핸드오버 명령은 RRC 계층의 RRCConnectionReconfiguration 메시지를 통해 전송될 수 있으며, 상기 핸드오버 명령 메시지에는 이동제어정보 (MobilityControlInfo, MCI)가 포함되어 어떠한 기지국으로의 핸드오버를 명령하는 것인지가 포함된다. 뿐만 아니라 상기 RRC 메시지에는 상기 핸드오버 종류에 따라 다음과 같은 정보가 포함될 수도, 포함되지 않을 수 있다.
- 보안 키 (security key) 재설정 관련 정보: 신규 키 생성을 위한 카운터 (Counter) 정보 등 포함
- RLC 재설정 지시자 (re-establishment indicator): RLC 재설정이 필요한지에 대한 지시자
상기 핸드오버 명령을 수신한 단말은 상기 핸드오버 종류가운데 기지국이 어떠한 핸드오버를 명령한 것인지를 판단한다 (1d-07). 본 발명에서 단말은 상기 보안 키 재설정 관련 정보가 있으면 제 1 핸드오버라고 판단하고, 상기 보안 키 재설정 관련 정보가 없고, 상기 RLC 재설정 지시지가 있으면 제 2 핸드오버라고 판단하고, 상기 보안 키 재설정 관련 정보가 없고, 상기 RLC 재설정 지시지가 없으면 제 3 핸드오버라고 판단한다.
상기 판단 결과에 따라 단말은 각 핸드오버 종류에 따른 동작을 수행한다 (1d-11) (1d-13) (1d-15). 보다 상세히는 각 핸드오버 종류 공히 단말은 상기 RRC 메시지로 명령받은 타겟 셀의 동기 신호를 수신하여 동기화를 맞추고, 단말의 MAC 계층을 초기화 한다. 이후, 제 1 핸드오버라면 PDCP 재설정 (re-establishment)과 RLC 재설정 (re-establishment)을 수행하고, 제 2 핸드오버라면 PDCP는 유지하고 RLC 재설정을 수행하고, 제 3 핸드오버라면 PDCP와 RLC를 재설정하지 않고 그대로 유지한다.
또한, 각 핸드오버 종류 공히 상기 핸드오버 명령으로부터 수신한 타겟 기지국에서의 단말 식별자 (LTE의 기준으로는 C-RNTI)를 적용하고, 제 1 핸드오버라면 상기 수신한 정보에 따라 새로운 보안 키로 갱신하고, 제 2 핸드오버 혹은 제 3 핸드오버라면 기존 기지국에서 (즉 기존 CU에서 사용하던) 보안 키를 유지한다.
이후 단말은 타겟 기지국으로 랜덤 엑세스를 수행하여 해당 기지국과 상향링크 동기를 맞추고 해당 타겟기지국에서의 상향링크 자원할당을 받고, 상기 할당받은 자원에 핸드오버 완료를 확인하는 RRC 메시지를 전송한다 (1d-17). 상기 RRC 메시지는 RRCConnectionReconfigurationComplete 메시지가 사용될 수 있다.
이후 단말은 핸드오버 완료 이후 핸드오버 종류에 따른 동작을 수행한다 (1d-19). 보다 상세히는 제 1 핸드오버라면 상기 제 1 베어러에 대해서 PDCP 상태 보고 (status report) 생성해서 기지국으로 전송한다 (1d-33). 상기 PDCP 상태 보고를 전송하는 이유는, 단말이 핸드오버 과정 중에 유실된 패킷이 있을 수 있기 때문에 어떠한 패킷까지 수신하였는지에 대해서 기지국으로 알려주는 것이며, 이에 따라 기지국이 해당 유실된 패킷을 재전송 해줄 수 있게 하기 위함이다. 또한 제 2 핸드오버의 경우에 대해서도 상기 제 1 베어러에 대해서 PDCP 상태 보고 생성해서 기지국으로 전송한다. 이는 RLC가 타겟 기지국으로 이동하게 되어, 단말이 유실된 패킷이 생겼을 가능성이 여전히 존재하기 때문이다. 반면 제 3 핸드오버라면 상기 제 1 베어러라 하더라도 단말은 PDCP 생성 보고를 생성하지 않는다. 이는 제 3 핸드오버의 경우에는 High RLC가 여전히 바뀌지 않아 전술한 바와 같이 RLC 재설정을 수행하지 않았으며, 상기 High RLC가 ARQ와 같은 데이터 유실 발생 시 복구를 수행할 수 있는 기능을 갖고 있기 때문에 별도의 PDCP 상태 보고를 통한 재전송을 수행하지 않아도 되기 때문이다. 이에 따라 단말이 수신하지 못한 데이터를 기지국은 재전송할 수 있으며, 이후 단말은 타겟 기지국과 데이터 송수신을 할 수 있다.
도 1e는 본 발명의 실시 예에 따른 단말의 블록 구성을 도시한다.
상기 도 1e를 참고하면, 상기 단말은 RF (Radio Frequency) 처리부 (1e-10), 기저대역 (baseband) 처리부 (1e-20), 저장부 (1e-30), 제어부 (1e-40)를 포함한다.
상기 RF처리부 (1e-10)는 신호의 대역 변환, 증폭 등 무선 채널을 통해 신호를 송수신하기 위한 기능을 수행한다. 즉, 상기 RF처리부 (1e-10)는 상기 기저대역처리부 (1e-20)로부터 제공되는 기저대역 신호를 RF 대역 신호로 상향변환한 후 안테나를 통해 송신하고, 상기 안테나를 통해 수신되는 RF 대역 신호를 기저대역 신호로 하향변환한다. 예를 들어, 상기 RF처리부(1e-10)는 송신 필터, 수신 필터, 증폭기, 믹서(mixer), 오실레이터(oscillator), DAC(digital to analog convertor), ADC(analog to digital convertor) 등을 포함할 수 있다. 상기 도 1e에서, 하나의 안테나만이 도시되었으나, 상기 단말은 다수의 안테나들을 구비할 수 있다. 또한, 상기 RF처리부 (1e-10)는 다수의 RF 체인들을 포함할 수 있다. 나아가, 상기 RF처리부 (1e-10)는 빔포밍(beamforming)을 수행할 수 있다. 상기 빔포밍을 위해, 상기 RF처리부 (1e-10)는 다수의 안테나들 또는 안테나 요소(element)들을 통해 송수신되는 신호들 각각의 위상 및 크기를 조절할 수 있다.
상기 기저대역처리부 (1e-20)은 시스템의 물리 계층 규격에 따라 기저대역 신호 및 비트열 간 변환 기능을 수행한다. 예를 들어, 데이터 송신 시, 상기 기저대역처리부 (1e-20)은 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심벌들을 생성한다. 또한, 데이터 수신 시, 상기 기저대역처리부 (1e-20)은 상기 RF처리부 (1e-10)로부터 제공되는 기저대역 신호를 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열을 복원한다. 예를 들어, OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 방식에 따르는 경우, 데이터 송신 시, 상기 기저대역처리부(1e-20)는 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심벌들을 생성하고, 상기 복소 심벌들을 부반송파들에 매핑한 후, IFFT(inverse fast Fourier transform) 연산 및 CP(cyclic prefix) 삽입을 통해 OFDM 심벌들을 구성한다. 또한, 데이터 수신 시, 상기 기저대역처리부(1e-20)은 상기 RF처리부(1e-10)로부터 제공되는 기저대역 신호를 OFDM 심벌 단위로 분할하고, FFT(fast Fourier transform) 연산을 통해 부반송파들에 매핑된 신호들을 복원한 후, 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열을 복원한다.
상기 기저대역처리부 (1e-20) 및 상기 RF처리부 (1e-10)는 상술한 바와 같이 신호를 송신 및 수신한다. 이에 따라, 상기 기저대역처리부 (1e-20) 및 상기 RF처리부 (1e-10)는 송신부, 수신부, 송수신부 또는 통신부로 지칭될 수 있다. 또한, 상기 기저대역처리부 (1e-20) 및 상기 RF처리부(1e-10) 중 적어도 하나는 서로 다른 주파수 대역의 신호들을 처리하기 위해 서로 다른 통신 모듈들을 포함할 수 있다. 상기 서로 다른 주파수 대역들은 극고단파(SHF:super high frequency)(예: 2.5GHz, 5Ghz) 대역, mm파(millimeter wave)(예: 60GHz) 대역을 포함할 수 있다.
상기 저장부 (1e-30)는 상기 단말의 동작을 위한 기본 프로그램, 응용 프로그램, 설정 정보 등의 데이터를 저장한다.
상기 제어부 (1e-40)는 상기 단말의 전반적인 동작들을 제어한다. 예를 들어, 상기 제어부 (1e-40)는 상기 기저대역처리부 (1e-20) 및 상기 RF처리부 (1e-10)을 통해 신호를 송수신한다. 또한, 상기 제어부(1e-40)는 상기 저장부(1e-40)에 데이터를 기록하고, 읽는다. 이를 위해, 상기 제어부 (1e-40)는 적어도 하나의 프로세서(processor)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제어부 (1e-40)는 통신을 위한 제어를 수행하는 CP (communication processor) 및 응용 프로그램 등 상위 계층을 제어하는 AP (application processor)를 포함할 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따라, 상기 제어부 (1e-40)는 다중 연결 모드로 동작하기 위한 처리를 수행하는 다중연결처리부 (1e-42)를 포함한다. 예를 들어, 상기 제어부(1e-40)는 상기 단말이 상기 도 1e에 도시된 단말의 동작에 도시된 절차를 수행하도록 제어할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따라 단말은 기지국으로부터 수신한 핸드오버 명령에 따라 핸드오버 시 수행할 동작을 구분하여 수행하여 서로 다른 종류의 기지국으로 핸드오버를 수행하는 경우에도 데이터 유실 없는 통신을 수행할 수 있다.
본 발명의 청구항 또는 명세서에 기재된 실시 예들에 따른 방법들은 하드웨어, 소프트웨어, 또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합의 형태로 구현될(implemented) 수 있다.
소프트웨어로 구현하는 경우, 하나 이상의 프로그램(소프트웨어 모듈)을 저장하는 컴퓨터 판독 가능 저장 매체가 제공될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 저장 매체에 저장되는 하나 이상의 프로그램은, 전자 장치(device) 내의 하나 이상의 프로세서에 의해 실행 가능하도록 구성된다(configured for execution). 하나 이상의 프로그램은, 전자 장치로 하여금 본 발명의 청구항 또는 명세서에 기재된 실시 예들에 따른 방법들을 실행하게 하는 명령어(instructions)를 포함한다.
이러한 프로그램(소프트웨어 모듈, 소프트웨어)은 랜덤 액세스 메모리 (random access memory), 플래시(flash) 메모리를 포함하는 불휘발성(non-volatile) 메모리, 롬(ROM: Read Only Memory), 전기적 삭제가능 프로그램가능 롬(EEPROM: Electrically Erasable Programmable Read Only Memory), 자기 디스크 저장 장치(magnetic disc storage device), 컴팩트 디스크 롬(CD-ROM: Compact Disc-ROM), 디지털 다목적 디스크(DVDs: Digital Versatile Discs) 또는 다른 형태의 광학 저장 장치, 마그네틱 카세트(magnetic cassette)에 저장될 수 있다. 또는, 이들의 일부 또는 전부의 조합으로 구성된 메모리에 저장될 수 있다. 또한, 각각의 구성 메모리는 다수 개 포함될 수도 있다.
또한, 상기 프로그램은 인터넷(Internet), 인트라넷(Intranet), LAN(Local Area Network), WLAN(Wide LAN), 또는 SAN(Storage Area Network)과 같은 통신 네트워크, 또는 이들의 조합으로 구성된 통신 네트워크를 통하여 접근(access)할 수 있는 부착 가능한(attachable) 저장 장치(storage device)에 저장될 수 있다. 이러한 저장 장치는 외부 포트를 통하여 본 발명의 실시 예를 수행하는 장치에 접속할 수 있다. 또한, 통신 네트워크상의 별도의 저장장치가 본 발명의 실시 예를 수행하는 장치에 접속할 수도 있다.
상술한 본 발명의 구체적인 실시 예들에서, 발명에 포함되는 구성 요소는 제시된 구체적인 실시 예에 따라 단수 또는 복수로 표현되었다. 그러나, 단수 또는 복수의 표현은 설명의 편의를 위해 제시한 상황에 적합하게 선택된 것으로서, 본 발명이 단수 또는 복수의 구성 요소에 제한되는 것은 아니며, 복수로 표현된 구성 요소라하더라도 단수로 구성되거나, 단수로 표현된 구성 요소라 하더라도 복수로 구성될 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 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
<제2실시예>
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 동작 원리를 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명하기에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
이하 설명에서 사용되는 접속 노드(node)를 식별하기 위한 용어, 망 객체(network entity)들을 지칭하는 용어, 메시지들을 지칭하는 용어, 망 객체들 간 인터페이스를 지칭하는 용어, 다양한 식별 정보들을 지칭하는 용어 등은 설명의 편의를 위해 예시된 것이다. 따라서, 본 발명이 후술되는 용어들에 한정되는 것은 아니며, 동등한 기술적 의미를 가지는 대상을 지칭하는 다른 용어가 사용될 수 있다.
이하 설명의 편의를 위하여, 본 발명은 현재 존재하는 통신표준가운데 가장 최신의 표준인 3GPP LTE (The 3rd Generation Partnership Project Long Term Evolution) 규격에서 정의하고 있는 용어 및 명칭들을 사용한다. 하지만, 본 발명이 상기 용어 및 명칭들에 의해 한정되는 것은 아니며, 다른 규격에 따르는 시스템에도 동일하게 적용될 수 있다. 특히 본 발명은 3GPP NR (New Radio: 5세대 이동통신 표준)에 적용할 수 있다.
본 발명은 무선통신시스템에서 이종 시스템 간 손실없는 핸드오버를 수행하기 위한 방법에 관한 것이다.
도 2a는 본 발명의 설명을 위해 참고로 하는 LTE 시스템의 구조를 도시하는 도면이다.
상기 도 2a를 참고하면, 상기 무선 통신 시스템은 여러 개의 기지국들 (2a-05)(2a-10)(2a-15)(2a-20)과 MME (Mobility Management Entity)(2a-20) 및 S-GW (Serving-Gateway)(2a-30)로 구성된다. 사용자 단말(User Equipment, 이하 UE 또는 단말)(2a-35)은 기지국(2a-05)(2a-10)(2a-15)(2a-20) 및 S-GW(2a-30)을 통해 외부 네트워크에 접속한다.
상기 기지국들(2a-05)(2a-10)(2a-15)(2a-20)은 셀룰러 망의 접속 노드로서 망에 접속하는 단말들에게 무선 접속을 제공한다. 즉, 상기 기지국(2a-05)(2a-10)(2a-15)(2a-20)은 사용자들의 트래픽을 서비스하기 위해 단말들의 버퍼 상태, 가용 전송 전력 상태, 채널 상태 등의 상태 정보를 취합해서 스케쥴링을 하여 상기 단말들과 코어 망(CN, Core network)간에 연결을 지원한다. 상기 MME(2a-25)는 단말에 대한 이동성 관리 기능은 물론 각종 제어 기능을 담당하는 장치로 다수의 기지국들과 연결되며, S-GW(2a-30)는 데이터 베어러를 제공하는 장치이다. 상기 베어러는 데이터가 지나다니는 논리적인 통로이며, 한 단말에 여러 베어러가 존재할 수 있다. 또한, 상기 MME(2a-25) 및 S-GW(2a-30)는 망에 접속하는 단말에 대한 인증(authentication), 베어러(bearer) 관리 등을 더 수행할 수 있으며 상기 기지국(2a-05)(2a-10)(2a-15)(2a-20)으로부터 도착한 패킷 또는 상기 기지국 (2a-05)(2a-10)(2a-15)(2a-20)으로 전달할 패킷을 처리한다.
도 2b는 본 발명의 설명을 위해 참고로 하는 LTE 시스템의 무선 프로토콜 구조를 나타낸 도면이다. 향후 정의될 NR에서는 본 도면에서의 무선 프로토콜 구조와는 일부 상이할 수 있으나, 본 발명의 설명의 편의를 위해 설명하도록 한다.
도 2b를 참조하면, LTE 시스템의 무선 프로토콜은 단말과 ENB에서 각각 PDCP(Packet Data Convergence Protocol)(2b-05)(2b-40), RLC(Radio Link Control)(2b-10)(2b-35), MAC (Medium Access Control)(2b-15)(2b-30)으로 이루어진다. PDCP(Packet Data Convergence Protocol) (2b-05)(2b-40)는 IP 헤더 압축/복원 등의 동작을 담당하고, 무선 링크 제어(Radio Link Control, 이하 RLC라고 한다) (2b-10)(2b-35)는 PDCP PDU(Packet Data Unit)를 적절한 크기로 재구성한다. 또한, 신뢰성이 필요한 데이터에 대한 재전송을 위한 ARQ (Automatic Repeat reQuest) 동작도 상기 RLC 계층에서 동작하며, 이는 RLC 계층 가운데 확인 모드 (Acknowledgment Mode, AM)로 동작하는 계층에 한정된다. 이에 상응되는 개념으로 비확인 모드 (Unacknowledgement Mode, UM)도 정의된다. MAC(2b-15)(2b-30)은 한 단말에 구성된 여러 RLC 계층 장치들과 연결되며, RLC PDU들을 MAC PDU에 다중화하고 MAC PDU로부터 RLC PDU들을 역다중화하는 동작을 수행한다. 물리 계층(2b-20)(2b-25)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. 또한 물리 계층에서도 추가적인 오류 정정을 위해, HARQ (Hybrid ARQ) 를 사용하고 있으며, 수신단에서는 송신단에서 전송한 패킷의 수신여부를 1 비트로 전송한다. 이를 HARQ ACK/NACK 정보라 한다. 업링크 전송에 대한 다운링크 HARQ ACK/NACK 정보는 PHICH (Physical Hybrid-ARQ Indicator Channel) 물리 채널을 통해 전송되며 다운링크 전송에 대한 업링크 HARQ ACK/NACK 정보는 PUCCH (Physical Uplink Control Channel)이나 PUSCH (Physical Uplink Shared Channel) 물리 채널을 통해 전송될 수 있다.
본 도면에 도시하지 않았지만, 단말과 기지국의 PDCP 계층의 상위에는 각각 RRC (Radio Resource Control, 이하 RRC라고 한다) 계층이 존재하며, 상기 RRC 계층은 무선 자원 제어를 위해 접속 및 측정 관련 설정 제어 메시지를 주고 받을 수 있다. 예를 들어, 상기 RRC 계층의 메시지를 사용하여 단말에게 측정을 지시할 수 있으며, 단말은 측정 결과를 상기 RRC계층의 메시지를 사용하여 기지국에게 보고할 수 있다.
도 2c는 본 발명에서 제안하는 다른 시스템 간 핸드오버 방법 사용시 단말과 기지국 간의 메시지 흐름 예시 도면이다.
도 2c에서 휴면 모드 (RRC_IDLE)에 있는 NR과 LTE를 모두 지원하는 단말 (2c-01)은 보낼 데이터의 발생 등의 이유로 주변의 NR 기지국 (2c-03)에 접속을 수행한다 (2c-11). (편의상 NR 기지국에 접속을 수행한 것으로 가정하였으나, LTE 기지국에 접속하는 경우도 마찬가지로 가능하다.) 상기 휴면 모드에서는 단말의 전력 절약 등을 위해 네트워크와 연결이 되어 있지 않아 데이터를 전송할 수 없는 상태이며, 데이터 전송을 위해서는 연결 모드 (RRC_CONNECTED)로 천이가 필요하다. 단말이 기지국 (2c-03)에 접속 절차를 성공하면, 단말은 연결 모드 (RRC_CONNECTED)로 상태가 변경이 되며, 이후 단말과 기지국은 데이터 송수신이 가능하다 (2c-13).
단말과 기지국이 통신하는 중에, 단말의 이동 등의 이유로 단말이 보고하는 현재 기지국 (서빙셀) 및 주변 기지국의 신호세기/품질의 정보 등에 따라 현재 기지국이 단말에게 다른 기지국으로의 이동, 즉 핸드오버를 결정할 수 있다 (2c-15). 본 발명에서는 주변에 핸드오버로 가장 적합한 셀이 LTE 기지국 (2c-05)를 가정하며, 이에 따라, NR gNB (2c-03)는 단말에게 상기 LTE 기지국으로의 핸드오버를 명령하는 메시지를 전송한다 (2c-17). 상기 핸드오버 명령은 RRC 계층의 RRCConnectionReconfiguration 메시지를 통해 전송될 수 있으며, 상기 핸드오버 명령 메시지에는 이동제어정보 (MobilityControlInfo, MCI)가 포함되어 어떠한 기지국으로의 핸드오버를 명령하는 것인지가 포함된다 (즉, 타겟 셀이 LTE 기지국셀). 뿐만 아니라 상기 RRC 메시지에는 무손실핸드오버를 지시하는 지시자 (예를 들어 losslessHandover)가 추가로 포함되며, 타겟 LTE 셀로부터 수신한 타겟 LTE 셀에서 동작할 LTE PDCP 계층, RLC 계층, MAC 계층에 대한 설정정보가 포함될 수 있다.
상기 무손실핸드오버 지시자는, 단말이 소정의 제 1 조건을 만족하는 제 1 베어러에 대해 후술할 무손실 핸드오버를 적용하는 것을 뜻하며, 상기 무손실핸드오버 지시자가 (참으로) 설정된 경우에도 상기의 소정의 제 1 조건을 만족하지 못하는 (혹은 제 2 조건을 만족하는) 제 2 베어러에 대해서는 무손실 핸드오버가 적용되지 않는다. 상기의 제 1 베어러와 제 2 베어러는 하기와 같이 정의된다.
- 제 1 베어러: 제 1 조건을 충족하는 베어러: RLC-AM 베어러 중 핸드오버 전 NR PDCP 계층에서의 패킷 일련번호 (Sequence Number, SN) 길이가 핸드오버 후 LTE PDCP SN 길이보다 짧거나 동일한 베어러. (즉, 핸드오버 이후의 길이가 이전의 길이보다 커서 이전의 길이에 포함된 내용의 유실이 발생하지 않는 경우)
- 제 2 베어러: 제 2 조건을 충족하는 베어러: 모든 SRB (즉 제어 신호를 위한 시그널링 무선 베어러), 모든 RLC-UM 베어러, RLC-AM 베어러 중 핸드오버 전 NR PDCP SN 길이가 핸드오버 후 LTE PDCP SN 길이보다 긴 베어러 (즉, 핸드오버 이후의 길이가 이전의 길이보다 작아서 이전의 길이에 포함된 내용의 유실이 발생하는 경우)
이후 설명의 편의를 위해 핸드오버 전 PDCP SN 길이를 source PDCP SN length, 핸드오버 후 PDCP SN 길이를 target PDCP SN length로 명명하도록 한다.
상기의 구분에 따라 단말이 보유한 베어러들 가운데 상기 베어러의 종류 (즉, 제 1 베어러 혹은 제 2 베어러)에 따라 각기 다른 동작을 수행한다 (2c-19). 즉 상기 제 1 베어러에 대해서는 하기의 제 1 동작을 적용한다.
- 타겟에서 사용할 LTE PDCP와 LTE RLC 계층 생성
- NR PDCP에 저장되어 있는 PDCP PDU들을 PDCP SDU로 처리한 후 (즉, 암호화된 패킷은 비암호화), 상기 생성한 LTE PDCP로 전달
- 상기 생성된 LTE PDCP 계층은 TX_HFN과 RX_HFN을 NR에서 사용하던 값을 고려해서 설정하고 (예를 들어, 동일한 값), 상기 전달받은 PDCP SDU들을 PDCP SN에 맞춰 재정렬 버퍼 (reordering buffer)에 저장
o 상기 TX_HFN은 PDCP 계층에서 패킷을 송신할 때 내부적으로 관리하는 HFN 값으로, 상기 HFN값과 송신하는 패킷의 헤더에 포함된 PDCP SN이 합쳐져서 해당 패킷의 32-bit의 COUNT 값을 생성
o 상기 RX_HFN은 PDCP 계층에서 패킷을 수신할 때 내부적으로 관리하는 HFN 값으로, 상기 HFN값과 수신한 패킷의 헤더에 포함된 PDCP SN이 합쳐져서 해당 패킷의 32-bit의 COUNT 값을 생성
- 이전 NR PDCP와 NR RLC는 해지
한편, 상기 제 2 베어러에 대해서는 하기의 제 2 동작을 적용한다.
- LTE PDCP와 LTE RLC 생성.
- LTE PDCP의 TX_HFN과 RX_HFN을 초기 값으로 설정 (예를 들어, 0으로 설정)
- NR PDCP에 저장되어 있는 PDCP PDU들을 PDCP SDU로 처리한 후, 상기 생성한 LTE PDCP 계층으로 전달
- 이전 NR PDCP와 NR RLC는 해지
이후 단말은 타겟 셀과 동기화 및 랜덤 엑세스를 수행해서 하향링크 및 상향링크 동기를 맞추고 (2c-21), 상기 랜덤 엑세스 성공 시 새로운 보안 키를 생성한 후 상기 생성한 LTE PDCP가 새로운 보안 키를 사용하도록 설정한다 (2c-23). 또한 상기 새로운 보안 키로 암호화 되고 무결성 보호된 RRC 계층의 메시지를 타겟 기지국 (2c-05)에게 전송하여 핸드오버가 성공적으로 완료되었음을 알린다 (2c-25). 상기의 RRC 계층의 메시지는 RRCConnectionReconfigurationComplete 메시지가 사용될 수 있다.
이후, PDCP 상태 보고 (status report)가 전송되도록 설정된 베어러 가운데, 상기의 제 1 베어러의 PDCP는 제 1 포맷의 PDCP 상태 보고 메시지를 생성하여 이를 타겟 기지국으로 전송한다 (2c-27). 상기 제 1 포맷의 PDCP 상태 보고는 FMS 필드와 비트맵으로 구성되며, 상기 FMS 필드에는 첫번째로 유실된 (First Missing) PDCP SN 값이 기입되며, 상기 PDCP SN의 길이는 target PDCP SN length 를 따른다. 이에 따라 상기 제 1 베어러에 대해 유실된 패킷에 대한 정보를 타겟 기지국으로 전달할 수 있으며, 이에 따라 타겟 기지국은 단말에게 유실된 패킷을 재전송하여 (2c-29) 손실 없는 핸드오버를 수행할 수 있다.
본 도면에서는 설명의 편의를 위해, 반대의 경우 (즉, LTE 기지국에서 NR 기지국으로 핸드오버하는 경우)에 대해서 이어서 설명하도록 한다.
전술한바와 같이 단말과 기지국이 통신하는 중에, 단말의 이동 등의 이유로 단말이 보고하는 현재 기지국 (서빙셀) 및 주변 기지국의 신호세기/품질의 정보 등에 따라 현재 기지국 (2c-05)이 단말에게 다른 기지국(2c-03)으로의 이동, 즉 핸드오버를 결정할 수 있다 (2c-35). 본 예에서는 주변에 핸드오버로 가장 적합한 셀이 NR 기지국 (2c-03)를 가정하며, 이에 따라, LTE eNB (2c-05)는 단말에게 상기 NR 기지국 (2c-03)으로의 핸드오버를 명령하는 메시지를 전송한다 (2c-37). 상기 핸드오버 명령은 RRC 계층의 RRCConnectionReconfiguration 메시지를 통해 전송될 수 있으며, 상기 핸드오버 명령 메시지에는 이동제어정보 (MobilityControlInfo, MCI)가 포함되어 어떠한 기지국으로의 핸드오버를 명령하는 것인지가 포함된다 (즉, 타겟 셀이 NR 기지국셀). 뿐만 아니라 상기 RRC 메시지에는 무손실핸드오버를 지시하는 지시자 (예를 들어 losslessHandover)가 추가로 포함되며, 타겟 NR 셀로부터 수신한 타겟 NR 셀에서 동작할 NR PDCP 계층, RLC 계층, MAC 계층에 대한 설정정보가 포함될 수 있다.
상기 무손실핸드오버 지시자에 따라 무손실 핸드오버를 수행하는 제 1 베어러와 수행하지 않는 제 2 베어러는 전술한 바와 같이 하기와 같이 정의할 수 있다.
- 제 1 베어러: 제 1 조건을 충족하는 베어러: RLC-AM 베어러 중 source PDCP SN length가 target PDCP SN length보다 짧거나 동일한 베어러
- 제 2 베어러: 제 2 조건을 충족하는 베어러: 모든 SRB, 모든 UM 베어러, AM 베어러 중 source PDCP SN length가 target PDCP SN length보다 긴 베어러
상기의 구분에 따라 단말이 보유한 베어러들 가운데 상기 베어러의 종류 (즉, 제 1 베어러 혹은 제 2 베어러)에 따라 각기 다른 동작을 수행한다 (2c-39). 즉 상기 제 1 베어러에 대해서는 하기의 제 1 동작을 적용한다.
- 타겟에서 사용할 NR PDCP와 NR RLC 계층 생성
- LTE RLC에 저장되어 있는 (예를 들어 쪼개져 있는) RLC PDU들을 RLC SDU로 재조립해서 LTE PDCP로 전달
- LTE PDCP에 저장되어 있는 (예를 들어 암호화 된) PDCP PDU들을 PDCP SDU로 처리한 후 (즉, 암호화된 패킷은 비암호화), 상기 생성한 NR PDCP로 전달
- 상기 생성된 NR PDCP 계층은 TX_HFN과 RX_HFN을 LTE에서 사용하던 값을 고려해서 설정하고 (예를 들어, 동일한 값), 상기 전달받은 PDCP SDU들을 PDCP SN에 맞춰 재정렬 버퍼 (reordering buffer)에 저장
o 상기 TX_HFN은 PDCP 계층에서 패킷을 송신할 때 내부적으로 관리하는 HFN 값으로, 상기 HFN값과 송신하는 패킷의 헤더에 포함된 PDCP SN이 합쳐져서 해당 패킷의 32-bit의 COUNT 값을 생성
o 상기 RX_HFN은 PDCP 계층에서 패킷을 수신할 때 내부적으로 관리하는 HFN 값으로, 상기 HFN값과 수신한 패킷의 헤더에 포함된 PDCP SN이 합쳐져서 해당 패킷의 32-bit의 COUNT 값을 생성
- 이전 LTE PDCP와 LTE RLC는 해지
한편, 상기 제 2 베어러에 대해서는 하기의 제 2 동작을 적용한다.
- LTE PDCP와 LTE RLC 생성.
- LTE PDCP의 TX_HFN과 RX_HFN을 초기 값으로 설정 (예를 들어, 0으로 설정)
- NR PDCP에 저장되어 있는 PDCP PDU들을 PDCP SDU로 처리한 후, 상기 생성한 LTE PDCP 계층으로 전달
- 이전 LTE PDCP와 LTE RLC는 해지
이후 단말은 타겟 셀과 동기화 및 랜덤 엑세스를 수행해서 하향링크 및 상향링크 동기를 맞추고 (2c-41), 상기 랜덤 엑세스 성공 시 새로운 보안 키를 생성한 후 상기 생성한 NR PDCP가 새로운 보안 키를 사용하도록 설정한다 (2c-43). 또한 상기 새로운 보안 키로 암호화 되고 무결성 보호된 RRC 계층의 메시지를 타겟 기지국 (2c-03)에게 전송하여 핸드오버가 성공적으로 완료되었음을 알린다 (2c-45). 상기의 RRC 계층의 메시지는 RRCConnectionReconfigurationComplete 메시지가 사용될 수 있다.
이후, PDCP 상태 보고 (status report)가 전송되도록 설정된 베어러 가운데, 상기의 제 1 베어러의 PDCP는 제 2 포맷의 PDCP 상태 보고 메시지를 생성하여 이를 타겟 기지국으로 전송한다 (2c-47). 상기 제 2 포맷의 PDCP 상태 보고는 FMC 필드와 비트맵으로 구성되며, 상기 FMS 필드에는 첫번째로 유실된 (First Missing) COUNT 값이 기입되며, 상기 COUNT의 길이는 32 비트의 길이를 갖는다. 이에 따라 상기 제 1 베어러에 대해 유실된 패킷에 대한 정보를 타겟 기지국으로 전달할 수 있으며, 이에 따라 타겟 기지국은 단말에게 유실된 패킷을 재전송 (2c-49)하여 손실 없는 핸드오버를 수행할 수 있다.
도 2d는 본 발명을 적용한 경우 단말의 동작 순서 예시 도면이다.
도 2d에서는 단말이 연결 모드 (RRC_CONNECTED)에 있는 상태를 가정한다 (2d-01). 이후 데이터 송수신을 위해 기지국으로부터 데이터 송수신을 위한 데이터 무선 베어러 (Data Radio Bearer, DRB)를 설정받고 이에 대한 확인 메시지를 전송함으로서, 상기 연결모드에 있는 단말은 기지국과 데이터 송수신이 가능하다 (2d-03). 상기 DRB를 설정하기 위해 RRC 계층의 RRCConnectionReconfiguration 메시지가 사용될 수 있으며, 확인 메시지에는 RRCConnectionReconfigurationComplete 메시지가 사용될 수 있다. 또한 상기 DRB 설정는 각 베어러 별로 PDCP, RLC 계층의 설정 정보가 포함될 수 있다. 보다 상세히는 RLC 계층의 동작 모드, 보다 상세히는 확인모드 (Acknowledgement Mode, AM)에는 비확인 모드 (Unacknowledgement Mode, UM) 등이 지시되며, PDCP 계층의 설정 정보에는 각 베어러 별로 핸드오버 후 혹은 PDCP 계층의 재설정 시 상태 보고 (Status Report) 전송이 필요한지 여부를 나타내는 지시자가 포함될 수가 있다. 즉, PDCP-config 내에 statusReportRequired 정보가 포함된다. 상기와 같이 PDCP 상태 보고 전송이 필요하다고 설정된 베어러를 제 1 베어러라 칭한다. 즉, statusReportRequired가 TRUE로 설정된 베어러이다. 상기 statusReportRequired 는 데이터 유실 시 재전송 수행이 가능한 RLC-AM에만 설정될 수 있다.
이후 단말의 이동 등의 이유로 기지국으로부터 핸드오버 명령을 수신할 수 있다 (2d-05). 상기 핸드오버 명령은 RRC 계층의 RRCConnectionReconfiguration 메시지를 통해 전송될 수 있으며, 상기 핸드오버 명령 메시지에는 이동제어정보 (MobilityControlInfo, MCI)가 포함되어 어떠한 기지국으로의 핸드오버를 명령하는 것인지가 포함된다 (즉, 타겟 기지국이 LTE 기지국 혹은 NR 기지국). 본 발명에서는 NR에서 NR로 핸드오버 하는 경우(2d-11)에 대한 상세 설명은 생략하도록 하며 NR에서 LTE로 핸드오버하는 경우와 LTE에서 NR 기지국으로 핸드오버 하는 경우에 초점을 맞추어 설명을 하도록 한다. 상기와 같이 서로 다른 시스템의 기지국으로 핸드오버 하는 경우에 본 발명에서는 무손실핸드오버를 지시하는 지시자 (예를 들어 losslessHandover)가 추가로 포함되며, 만약 상기의 무손실핸드오버 지시자가 설정된 경우 전술한 바와 같이 베어러 종류에 따른 동작을 수행한다. 상기 무손실핸드오버 지시자에 따라 무손실 핸드오버를 수행하는 제 1 베어러와 수행하지 않는 제 2 베어러는 전술한 바와 같이 하기와 같이 정의할 수 있다.
- 제 1 베어러: 제 1 조건을 충족하는 베어러: RLC-AM 베어러 중 source PDCP SN length가 target PDCP SN length보다 짧거나 동일한 베어러
- 제 2 베어러: 제 2 조건을 충족하는 베어러: 모든 SRB, 모든 UM 베어러, AM 베어러 중 source PDCP SN length가 target PDCP SN length보다 긴 베어러
이에 따라 만약 NR에서 LTE로 핸드오버를 수행하는 경우, 상기 제 1 베어러에 대해서는 하기의 제 1 동작을 적용한다 (2d-13).
- 타겟에서 사용할 LTE PDCP와 LTE RLC 계층 생성
- NR PDCP에 저장되어 있는 PDCP PDU들을 PDCP SDU로 처리한 후 (즉, 암호화된 패킷은 비암호화), 상기 생성한 LTE PDCP로 전달
- 상기 생성된 LTE PDCP 계층은 TX_HFN과 RX_HFN을 NR에서 사용하던 값을 고려해서 설정하고 (예를 들어, 동일한 값), 상기 전달받은 PDCP SDU들을 PDCP SN에 맞춰 재정렬 버퍼 (reordering buffer)에 저장
o 상기 TX_HFN은 PDCP 계층에서 패킷을 송신할 때 내부적으로 관리하는 HFN 값으로, 상기 HFN값과 송신하는 패킷의 헤더에 포함된 PDCP SN이 합쳐져서 해당 패킷의 32-bit의 COUNT 값을 생성
o 상기 RX_HFN은 PDCP 계층에서 패킷을 수신할 때 내부적으로 관리하는 HFN 값으로, 상기 HFN값과 수신한 패킷의 헤더에 포함된 PDCP SN이 합쳐져서 해당 패킷의 32-bit의 COUNT 값을 생성
- 이전 NR PDCP와 NR RLC는 해지
한편, 상기 제 2 베어러에 대해서는 하기의 제 2 동작을 적용한다 (2d-13).
- LTE PDCP와 LTE RLC 생성.
- LTE PDCP의 TX_HFN과 RX_HFN을 초기 값으로 설정 (예를 들어, 0으로 설정)
- NR PDCP에 저장되어 있는 PDCP PDU들을 PDCP SDU로 처리한 후, 상기 생성한 LTE PDCP 계층으로 전달
- 이전 NR PDCP와 NR RLC는 해지
이후 단말은 타겟 셀과 동기화 및 랜덤 엑세스를 수행해서 하향링크 및 상향링크 동기를 맞추고, 상기 랜덤 엑세스 성공 시 새로운 보안 키를 생성한 후 상기 생성한 LTE PDCP가 새로운 보안 키를 사용하도록 설정한다 (2d-15). 또한 상기 새로운 보안 키로 암호화 되고 무결성 보호된 RRC 계층의 메시지를 타겟 기지국에게 전송하여 핸드오버가 성공적으로 완료되었음을 알린다.
이후, PDCP 상태 보고 (status report)가 전송되도록 설정된 베어러 가운데, 상기의 제 1 베어러의 PDCP는 제 1 포맷의 PDCP 상태 보고 메시지를 생성하여 이를 타겟 기지국으로 전송한다 (2d-17). 상기 제 1 포맷의 PDCP 상태 보고는 FMS 필드와 비트맵으로 구성되며, 상기 FMS 필드에는 첫번째로 유실된 (First Missing) PDCP SN 값이 기입되며, 상기 PDCP SN의 길이는 target PDCP SN length 를 따른다. 이에 따라 상기 제 1 베어러에 대해 유실된 패킷에 대한 정보를 타겟 기지국으로 전달할 수 있으며, 이에 따라 타겟 기지국은 단말에게 유실된 패킷을 재전송하여 손실 없는 핸드오버를 수행할 수 있다.
한편 만약 LTE에서 NR로 핸드오버를 수행하는 경우, 상기 제 1 베어러에 대해서는 하기의 제 1 동작을 적용한다 (2d-21).
- 타겟에서 사용할 NR PDCP와 NR RLC 계층 생성
- LTE RLC에 저장되어 있는 (예를 들어 쪼개져 있는) RLC PDU들을 RLC SDU로 재조립해서 LTE PDCP로 전달
- LTE PDCP에 저장되어 있는 (예를 들어 암호화 된) PDCP PDU들을 PDCP SDU로 처리한 후 (즉, 암호화된 패킷은 비암호화), 상기 생성한 NR PDCP로 전달
- 상기 생성된 NR PDCP 계층은 TX_HFN과 RX_HFN을 LTE에서 사용하던 값을 고려해서 설정하고 (예를 들어, 동일한 값), 상기 전달받은 PDCP SDU들을 PDCP SN에 맞춰 재정렬 버퍼 (reordering buffer)에 저장
o 상기 TX_HFN은 PDCP 계층에서 패킷을 송신할 때 내부적으로 관리하는 HFN 값으로, 상기 HFN값과 송신하는 패킷의 헤더에 포함된 PDCP SN이 합쳐져서 해당 패킷의 32-bit의 COUNT 값을 생성
o 상기 RX_HFN은 PDCP 계층에서 패킷을 수신할 때 내부적으로 관리하는 HFN 값으로, 상기 HFN값과 수신한 패킷의 헤더에 포함된 PDCP SN이 합쳐져서 해당 패킷의 32-bit의 COUNT 값을 생성
- 이전 LTE PDCP와 LTE RLC는 해지
한편, 상기 제 2 베어러에 대해서는 하기의 제 2 동작을 적용한다. (2d-21)
- LTE PDCP와 LTE RLC 생성.
- LTE PDCP의 TX_HFN과 RX_HFN을 초기 값으로 설정 (예를 들어, 0으로 설정)
- NR PDCP에 저장되어 있는 PDCP PDU들을 PDCP SDU로 처리한 후, 상기 생성한 LTE PDCP 계층으로 전달
- 이전 LTE PDCP와 LTE RLC는 해지
이후 단말은 타겟 셀과 동기화 및 랜덤 엑세스를 수행해서 하향링크 및 상향링크 동기를 맞추고, 상기 랜덤 엑세스 성공 시 새로운 보안 키를 생성한 후 상기 생성한 NR PDCP가 새로운 보안 키를 사용하도록 설정한다 (2d-23). 또한 상기 새로운 보안 키로 암호화 되고 무결성 보호된 RRC 계층의 메시지를 타겟 기지국에게 전송하여 핸드오버가 성공적으로 완료되었음을 알린다.
이후, PDCP 상태 보고 (status report)가 전송되도록 설정된 베어러 가운데, 상기의 제 1 베어러의 PDCP는 제 2 포맷의 PDCP 상태 보고 메시지를 생성하여 이를 타겟 기지국으로 전송한다 (2d-25). 상기 제 2 포맷의 PDCP 상태 보고는 FMC 필드와 비트맵으로 구성되며, 상기 FMS 필드에는 첫번째로 유실된 (First Missing) COUNT 값이 기입되며, 상기 COUNT의 길이는 32 비트의 길이를 갖는다. 이에 따라 상기 제 1 베어러에 대해 유실된 패킷에 대한 정보를 타겟 기지국으로 전달할 수 있으며, 이에 따라 타겟 기지국은 단말에게 유실된 패킷을 재전송하여 손실 없는 핸드오버를 수행할 수 있다.
도 2e는 본 발명의 실시 예에 따른 단말의 블록 구성을 도시한다.
상기 도 2e를 참고하면, 상기 단말은 RF (Radio Frequency) 처리부 (2e-10), 기저대역 (baseband) 처리부 (2e-20), 저장부 (2e-30), 제어부 (2e-40)를 포함한다.
상기 RF처리부 (2e-10)는 신호의 대역 변환, 증폭 등 무선 채널을 통해 신호를 송수신하기 위한 기능을 수행한다. 즉, 상기 RF처리부 (2e-10)는 상기 기저대역처리부 (2e-20)로부터 제공되는 기저대역 신호를 RF 대역 신호로 상향변환한 후 안테나를 통해 송신하고, 상기 안테나를 통해 수신되는 RF 대역 신호를 기저대역 신호로 하향변환한다. 예를 들어, 상기 RF처리부(2e-10)는 송신 필터, 수신 필터, 증폭기, 믹서(mixer), 오실레이터(oscillator), DAC(digital to analog convertor), ADC(analog to digital convertor) 등을 포함할 수 있다. 상기 도 2e에서, 하나의 안테나만이 도시되었으나, 상기 단말은 다수의 안테나들을 구비할 수 있다. 또한, 상기 RF처리부 (2e-10)는 다수의 RF 체인들을 포함할 수 있다. 나아가, 상기 RF처리부 (2e-10)는 빔포밍(beamforming)을 수행할 수 있다. 상기 빔포밍을 위해, 상기 RF처리부 (2e-10)는 다수의 안테나들 또는 안테나 요소(element)들을 통해 송수신되는 신호들 각각의 위상 및 크기를 조절할 수 있다.
상기 기저대역처리부 (2e-20)은 시스템의 물리 계층 규격에 따라 기저대역 신호 및 비트열 간 변환 기능을 수행한다. 예를 들어, 데이터 송신 시, 상기 기저대역처리부 (2e-20)은 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심벌들을 생성한다. 또한, 데이터 수신 시, 상기 기저대역처리부 (2e-20)은 상기 RF처리부 (2e-10)로부터 제공되는 기저대역 신호를 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열을 복원한다. 예를 들어, OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 방식에 따르는 경우, 데이터 송신 시, 상기 기저대역처리부(2e-20)는 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심벌들을 생성하고, 상기 복소 심벌들을 부반송파들에 매핑한 후, IFFT(inverse fast Fourier transform) 연산 및 CP(cyclic prefix) 삽입을 통해 OFDM 심벌들을 구성한다. 또한, 데이터 수신 시, 상기 기저대역처리부(2e-20)은 상기 RF처리부(2e-10)로부터 제공되는 기저대역 신호를 OFDM 심벌 단위로 분할하고, FFT(fast Fourier transform) 연산을 통해 부반송파들에 매핑된 신호들을 복원한 후, 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열을 복원한다.
상기 기저대역처리부 (2e-20) 및 상기 RF처리부 (2e-10)는 상술한 바와 같이 신호를 송신 및 수신한다. 이에 따라, 상기 기저대역처리부 (2e-20) 및 상기 RF처리부 (2e-10)는 송신부, 수신부, 송수신부 또는 통신부로 지칭될 수 있다. 또한, 상기 기저대역처리부 (2e-20) 및 상기 RF처리부(2e-10) 중 적어도 하나는 서로 다른 주파수 대역의 신호들을 처리하기 위해 서로 다른 통신 모듈들을 포함할 수 있다. 상기 서로 다른 주파수 대역들은 극고단파(SHF:super high frequency)(예: 2.5GHz, 5Ghz) 대역, mm파(millimeter wave)(예: 60GHz) 대역을 포함할 수 있다.
상기 저장부 (2e-30)는 상기 단말의 동작을 위한 기본 프로그램, 응용 프로그램, 설정 정보 등의 데이터를 저장한다.
상기 제어부 (2e-40)는 상기 단말의 전반적인 동작들을 제어한다. 예를 들어, 상기 제어부 (2e-40)는 상기 기저대역처리부 (2e-20) 및 상기 RF처리부 (2e-10)을 통해 신호를 송수신한다. 또한, 상기 제어부(2e-40)는 상기 저장부(2e-40)에 데이터를 기록하고, 읽는다. 이를 위해, 상기 제어부 (2e-40)는 적어도 하나의 프로세서(processor)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제어부 (2e-40)는 통신을 위한 제어를 수행하는 CP (communication processor) 및 응용 프로그램 등 상위 계층을 제어하는 AP (application processor)를 포함할 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따라, 상기 제어부 (2e-40)는 다중 연결 모드로 동작하기 위한 처리를 수행하는 다중연결처리부 (2e-42)를 포함한다. 예를 들어, 상기 제어부(2e-40)는 상기 단말이 상기 도 2e에 도시된 단말의 동작에 도시된 절차를 수행하도록 제어할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따라 단말은 기지국으로부터 다른 시스템의 기지국으로 손실없는 핸드오버 명령을 수신한 경우, 전술한 베어러 종류에 따른 동작을 수행하여 패킷 유실을 막을 수 있다.
본 발명의 청구항 또는 명세서에 기재된 실시 예들에 따른 방법들은 하드웨어, 소프트웨어, 또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합의 형태로 구현될(implemented) 수 있다.
소프트웨어로 구현하는 경우, 하나 이상의 프로그램(소프트웨어 모듈)을 저장하는 컴퓨터 판독 가능 저장 매체가 제공될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 저장 매체에 저장되는 하나 이상의 프로그램은, 전자 장치(device) 내의 하나 이상의 프로세서에 의해 실행 가능하도록 구성된다(configured for execution). 하나 이상의 프로그램은, 전자 장치로 하여금 본 발명의 청구항 또는 명세서에 기재된 실시 예들에 따른 방법들을 실행하게 하는 명령어(instructions)를 포함한다.
이러한 프로그램(소프트웨어 모듈, 소프트웨어)은 랜덤 액세스 메모리 (random access memory), 플래시(flash) 메모리를 포함하는 불휘발성(non-volatile) 메모리, 롬(ROM: Read Only Memory), 전기적 삭제가능 프로그램가능 롬(EEPROM: Electrically Erasable Programmable Read Only Memory), 자기 디스크 저장 장치(magnetic disc storage device), 컴팩트 디스크 롬(CD-ROM: Compact Disc-ROM), 디지털 다목적 디스크(DVDs: Digital Versatile Discs) 또는 다른 형태의 광학 저장 장치, 마그네틱 카세트(magnetic cassette)에 저장될 수 있다. 또는, 이들의 일부 또는 전부의 조합으로 구성된 메모리에 저장될 수 있다. 또한, 각각의 구성 메모리는 다수 개 포함될 수도 있다.
또한, 상기 프로그램은 인터넷(Internet), 인트라넷(Intranet), LAN(Local Area Network), WLAN(Wide LAN), 또는 SAN(Storage Area Network)과 같은 통신 네트워크, 또는 이들의 조합으로 구성된 통신 네트워크를 통하여 접근(access)할 수 있는 부착 가능한(attachable) 저장 장치(storage device)에 저장될 수 있다. 이러한 저장 장치는 외부 포트를 통하여 본 발명의 실시 예를 수행하는 장치에 접속할 수 있다. 또한, 통신 네트워크상의 별도의 저장장치가 본 발명의 실시 예를 수행하는 장치에 접속할 수도 있다.
상술한 본 발명의 구체적인 실시 예들에서, 발명에 포함되는 구성 요소는 제시된 구체적인 실시 예에 따라 단수 또는 복수로 표현되었다. 그러나, 단수 또는 복수의 표현은 설명의 편의를 위해 제시한 상황에 적합하게 선택된 것으로서, 본 발명이 단수 또는 복수의 구성 요소에 제한되는 것은 아니며, 복수로 표현된 구성 요소라하더라도 단수로 구성되거나, 단수로 표현된 구성 요소라 하더라도 복수로 구성될 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 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
<제3실시예>
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 동작 원리를 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명하기에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
이하 설명에서 사용되는 접속 노드(node)를 식별하기 위한 용어, 망 객체(network entity)들을 지칭하는 용어, 메시지들을 지칭하는 용어, 망 객체들 간 인터페이스를 지칭하는 용어, 다양한 식별 정보들을 지칭하는 용어 등은 설명의 편의를 위해 예시된 것이다. 따라서, 본 발명이 후술되는 용어들에 한정되는 것은 아니며, 동등한 기술적 의미를 가지는 대상을 지칭하는 다른 용어가 사용될 수 있다.
이하 설명의 편의를 위하여, 본 발명은 3GPP LTE(3rd Generation Partnership Project Long Term Evolution) 규격에서 정의하고 있는 용어 및 명칭들을 사용한다. 하지만, 본 발명이 상기 용어 및 명칭들에 의해 한정되는 것은 아니며, 다른 규격에 따르는 시스템에도 동일하게 적용될 수 있다.
차세대 이동통신 시스템에서는 다중 연결이 사용될 경우, 마스터 기지국과 보조 기지국에서 중복된 데이터를 송수신할 수 있다. 이럴 경우, 단말이 복수 개의 기지국에 대해 동일한 RRC 메시지를 송신 및 수신할 수 있어야 한다. 기존 LTE에서는, 한 기지국으로부터의 무선 링크가 좋지 않을 경우 무선 링크 실패를 선언하고 이후 절차를 수행하지만, 상기의 시스템이 적용된다면 복수 개의 무선 링크 성능을 종합적으로 고려해서 무선 링크를 선언해야 하므로 새로운 절차가 필요하다. 본 발명은 차세대 이동통신 시스템에서 다중 연결이 적용되는 경우에 대하여 무선 링크 실패를 적용하는 절차를 제안하고 단말의 동작을 구체화한다.
도 3a는 기존 LTE 시스템의 구조를 도시하는 도면이다.
상기 도 3a을 참고하면, 상기 무선 통신 시스템은 여러 개의 기지국들(3a-05, 3a-10. 3a-15, 3a-20)과 MME(Mobility Management Entity, 3a-25) 및 S-GW(Serving-Gateway, 3a-30)로 구성된다. 사용자 단말(User Equipment, 이하 UE 또는 단말, 3a-35)은 기지국(3a-05, 3a-10, 3a-15, 3a-20) 및 S-GW(3a-30)을 통해 외부 네트워크에 접속한다.
상기 기지국들(3a-05, 3a-10, 3a-15, 3a-20)은 셀룰러 망의 접속 노드로서 망에 접속하는 단말들에게 무선 접속을 제공한다. 즉, 상기 기지국들(3a-05, 3a-10, 3a-15, 3a-20)은 사용자들의 트래픽을 서비스하기 위해 단말들의 버퍼 상태, 가용 전송 전력 상태, 채널 상태 등의 상태 정보를 취합해서 스케쥴링을 하여 상기 단말들과 코어 망(CN, Core network)간에 연결을 지원한다. 상기 MME(3a-25)는 단말에 대한 이동성 관리 기능은 물론 각종 제어 기능을 담당하는 장치로 다수의 기지국들과 연결되며, S-GW(3a-30)는 데이터 베어러를 제공하는 장치이다. 또한, 상기 MME(3a-25) 및 S-GW(3a-30)는 망에 접속하는 단말에 대한 인증(authentication), 베어러(bearer) 관리 등을 더 수행할 수 있으며 상기 기지국들(3a-05, 3a-10, 3a-15, 3a-20)로부터 도착한 패킷 또는 상기 기지국들(3a-05, 3a-10, 3a-15, 3a-20)로 전달할 패킷을 처리한다.
도 3b는 기존 LTE 시스템의 무선 프로토콜 구조를 나타낸 도면이다.
도 3b를 참조하면, LTE 시스템의 무선 프로토콜은 단말과 eNB에서 각각 PDCP(Packet Data Convergence Protocol 3b-05, 3b-40), RLC(Radio Link Control 3b-10, 3b-35), MAC(Medium Access Control 3b-15, 3b-30)으로 이루어진다. PDCP(3b-05, 3b-40)는 IP header 압축/복원 등의 동작을 담당한다. PDCP의 주요 기능은 하기와 같이 요약된다.
- header 압축 및 압축 해제 기능(Header compression and decompression: ROHC only)
- 사용자 데이터 전송 기능 (Transfer of user data)
- 순차적 전달 기능(In-sequence delivery of upper layer PDUs at PDCP re-establishment procedure for RLC AM)
- 순서 재정렬 기능(For split bearers in DC (only support for RLC AM): PDCP PDU routing for transmission and PDCP PDU reordering for reception)
- 중복 탐지 기능(Duplicate detection of lower layer SDUs at PDCP re-establishment procedure for RLC AM)
- 재전송 기능(Retransmission of PDCP SDUs at handover and, for split bearers in DC, of PDCP PDUs at PDCP data-recovery procedure, for RLC AM)
- 암호화 및 복호화 기능(Ciphering and deciphering)
- 타이머 기반 SDU 삭제 기능(Timer-based SDU discard in uplink.)
무선 링크 제어(Radio Link Control, 이하 RLC라고 한다)(3b-10, 3b-35)는 PDCP PDU(Packet Data Unit)를 적절한 크기로 재구성해서 ARQ 동작 등을 수행한다. RLC의 주요 기능은 하기와 같이 요약된다.
- 데이터 전송 기능(Transfer of upper layer PDUs)
- ARQ 기능(Error Correction through ARQ (only for AM data transfer))
- 접합, 분할, 재조립 기능(Concatenation, segmentation and reassembly of RLC SDUs (only for UM and AM data transfer))
- 재분할 기능(Re-segmentation of RLC data PDUs (only for AM data transfer))
- 순서 재정렬 기능(Reordering of RLC data PDUs (only for UM and AM data transfer)
- 중복 탐지 기능(Duplicate detection (only for UM and AM data transfer))
- 오류 탐지 기능(Protocol error detection (only for AM data transfer))
- RLC SDU 삭제 기능(RLC SDU discard (only for UM and AM data transfer))
- RLC 재수립 기능(RLC re-establishment)
MAC(3b-15, 3b-30)은 한 단말에 구성된 여러 RLC 계층 장치들과 연결되며, RLC PDU들을 MAC PDU에 다중화하고 MAC PDU로부터 RLC PDU들을 역다중화하는 동작을 수행한다. MAC의 주요 기능은 하기와 같이 요약된다.
- 맵핑 기능(Mapping between logical channels and transport channels)
- 다중화 및 역다중화 기능(Multiplexing/demultiplexing of MAC SDUs belonging to one or different logical channels into/from transport blocks (TB) delivered to/from the physical layer on transport channels)
- 스케쥴링 정보 보고 기능(Scheduling information reporting)
- HARQ 기능(Error correction through HARQ)
- 로지컬 채널 간 우선 순위 조절 기능(Priority handling between logical channels of one UE)
- 단말간 우선 순위 조절 기능(Priority handling between UEs by means of dynamic scheduling)
- MBMS 서비스 확인 기능(MBMS service identification)
- 전송 포맷 선택 기능(Transport format selection)
- 패딩 기능(Padding)
물리 계층(3b-20, 3b-25)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.
본 도면에 도시하지 않았지만, 단말과 기지국의 PDCP 계층의 상위에는 각각 RRC(Radio Resource Control, 이하 RRC라고 한다) 계층이 존재하며, 상기 RRC 계층은 무선 자원 제어를 위해 접속, 측정 관련 설정 제어 메시지를 주고받을 수 있다.
도 3c는 차세대 이동통신 시스템의 구조를 도시하는 도면이다.
도 3c을 참조하면, 도시한 바와 같이 차세대 이동통신 시스템의 무선 액세스 네트워크는 차세대 기지국(New Radio Node B, 이하 NR gNB 또는 NR 기지국, 3c-10)과 NR CN(New Radio Core Network, 3c-05)로 구성된다. 사용자 단말(New Radio User Equipment, 이하 NR UE 또는 단말, 3c-15)은 NR gNB(3c-10) 및 NR CN(3c-05)를 통해 외부 네트워크에 접속한다.
도 3c에서 NR gNB(3c-10)는 기존 LTE 시스템의 eNB(Evolved Node B)에 대응된다. NR gNB(3c-10)는 NR UE(3c-15)와 무선 채널로 연결되며 기존 노드 B 보다 더 월등한 서비스를 제공해줄 수 있다. 차세대 이동통신 시스템에서는 모든 사용자 트래픽이 공용 채널(shared channel)을 통해 서비스 되므로, UE들의 버퍼 상태, 가용 전송 전력 상태, 채널 상태 등의 상태 정보를 취합해서 스케줄링을 하는 장치가 필요하며, 이를 NR gNB(3c-10)가 담당한다. 하나의 NR gNB(3c-10)는 통상 다수의 셀들을 제어하며, 제어 및 시그날링을 총괄하는 CU(central unit)과 신호의 송수신을 담당하는 DU(distributed unit)로 구성된다. 기존 LTE 대비 초고속 데이터 전송을 구현하기 위해서 기존 최대 대역폭 이상을 가질 수 있고, 직교 주파수 분할 다중 방식(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, 이하 OFDM이라 한다)을 무선 접속 기술로 하여 추가적으로 빔포밍 기술이 접목될 수 있다. 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. NR CN(3c-05)는 이동성 지원, 베어러 설정, QoS 설정 등의 기능을 수행한다. NR CN는 단말에 대한 이동성 관리 기능은 물론 각종 제어 기능을 담당하는 장치로 다수의 기지국들과 연결된다. 또한 차세대 이동통신 시스템은 기존 LTE 시스템과도 연동될 수 있으며, NR CN이 MME(3c-25)와 네트워크 인터페이스를 통해 연결된다. MME는 기존 기지국인 eNB(3c-30)과 연결된다.
본 실시 예는 RRC diversity 기술에 대한 것이다. RRC diversity란 단말이 복수 개의 기지국에 대해 동일한 RRC 메시지를 송신 및 수신하여, RRC 메시지의 수신 성공 확률을 증대시키는 기술이다. RRC diversity는 하향링크 (DL, downlink) 혹은 상향링크 (UL, uplink)로 구분될 수 있다. DL RRC diversity에서는 단말이 복수 개의 기지국으로부터 동일한 RRC 메시지를 수신한다. 실시 예에 따라 상기 DL RRC diversity는 특히, 수신 신호 세기가 불안정한 핸드오버 과정에서 효과적이다. UL RRC diversity에서는 단말이 동일한 RRC 메시지를 복수 개의 기지국에게 송출한다. 역시, 셀 경계 지역에서 RRC 메시지의 송신 성공 확률을 높을 수 있다.
도 3d는 다중 연결에서의 RRC diversity 동작을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3d를 참조하면, 기지국 1(3d-05)은 중심 주파수가 f1인 캐리어를 송/수신하고 기지국 2(3d-15)는 중심 주파수가 f2인 캐리어를 송/수신할 때, 단말(3d-01)이 순방향 중심 주파수가 f1인 캐리어와 순방향 중심 주파수가 f2 캐리어를 결합하면, 하나의 단말이 둘 이상의 기지국으로부터 송/수신할 수 있다. LTE 시스템에서는 상기와 같은 동작을 지원하며 다중 연결(Dual Connectivity, 이하 DC라고 표기)이라 한다.
이하 본 발명의 실시 예들에 있어서 단말이 임의의 순방향 캐리어를 통해 데이터를 수신하거나 임의의 상향 링크 캐리어를 통해 데이터를 전송한다는 것은 상기 캐리어를 특징짓는 중심 주파수와 주파수 대역에 대응되는 셀에서 제공하는 제어 채널과 데이터 채널을 이용해서 데이터를 송/수신한다는 것과 동일한 의미를 가진다. 본 발명의 실시 예들에서는 동일한 기지국에 의해서 제어되는 서빙 셀들의 집합을 셀 그룹(Cell Group, CG)으로 정의한다. 상기 셀 그룹은 다시 마스터 셀 그룹(Master Cell Group, MCG)과 보조 셀 그룹(Secondary Cell Group, SCG)으로 구분된다. 상기 MCG란 PCell(Primary Cell)을 제어하는 기지국(Master eNB, MeNB)에 의해서 제어되는 서빙 셀들의 집합을 의미하며, 상기 SCG란 PCell을 제어하는 기지국이 아닌 기지국, 다시 말해서 SCell(Secondary Cell)들만을 제어하는 기지국(Secondary eNB, SeNB)에 의해서 제어되는 서빙 셀들의 집합을 의미한다. 특정 서빙 셀이 MCG에 속하는지 SCG에 속하는지는 해당 서빙 셀을 설정하는 과정에서 기지국이 단말에게 알려준다. PCell과 SCell은 단말에 설정되는 서빙 셀의 종류를 나타내는 용어이다. PCell과 SCell 사이에는 몇 가지 차이점이 있는데, 예를 들어 PCell은 항상 활성화 상태를 유지하지만, SCell은 기지국의 지시에 따라 활성화 상태와 비활성화 상태를 반복한다. 단말의 이동성은 PCell을 중심으로 제어되며, SCell은 데이터 송수신을 위한 부가적인 서빙 셀로 이해할 수 있다. 본 발명의 실시 예들에서의 PCell과 SCell은 LTE 규격 36.331이나 36.321 등에서 정의된 PCell과 SCell을 의미한다.
다시, 도 3d를 참조하면, 기지국 1(3d-05)이 MeNB이고, 기지국 2(3d-15)가 SeNB라면, 중심 주파수 f1인 서빙 셀(3d-10)이 MCG에 속하는 서빙 셀이고 중심 주파수 f2인 서빙 셀(3d-20)이 SCG에 속하는 서빙 셀이다. 또한, SCG SCell들의 HARQ 피드백과 CSI를 PCell의 PUCCH(Physical Uplink Control Channel)를 통해 전송하는 것은, 현실적으로 불가능할 수 있다. HARQ 피드백은 HARQ 라운드 트립 시간(Round Trip Time, RTT)(통상 8 ms) 내에 전달되어야 하는데, MeNB와 SeNB 사이의 전송 지연이 HARQ RTT 보다 길 수도 있기 때문이다. 상기 문제점 때문에 SCG에 속하는 SCell 중 한 셀, 즉 PSCell(Primary SCell)에서 PUCCH 전송 자원이 설정되고, 상기 PUCCH를 통해 SCG SCell들에 대한 HARQ 피드백과 CSI 등이 전송된다.
본 발명에서 RRC diversity가 적용되는 경우에는 단말(3d-01)은 두 기지국, 즉, MeNB(3d-05)와 SeNB(3d-05)로부터 동시에 동일한 정보를 포함하는 RRC 메시지를 수신 받을 수 있다. 단말(3d-01)에게 보내고자 하는 RRC 메시지는 MeNB(3d-05)와 SeNB(3d-15)가 연결된 Xn backhaul을 통해 교환될 수 있다. 두 기지국(3d-05, 3d-15)은 동일 혹은 다른 주파수를 사용할 수 있다.
도 3e는 기존 LTE에서의 무선 링크 모니터링 및 무선 링크 실패 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 3e를 참조하면, PCell에서의 단말이 무선 링크 모니터링(Radio Link Monitoring, RLM) 및 무선 링크 실패(Radio Link Failure, RLF) 동작을 수행하는 절차를 설명한다. RRC 연결 상태(3e-05)의 단말이 PCell과 정상적인 동작을 수행하다가(3e-10), MeNB로부터 양호한 신호 세기를 제공받지 못하게 될 수도 있다. 상기의 상황은 단말이 서빙 셀에서 타겟셀로 빠르게 이동할 때, 혹은 갑자기 무선 링크의 품질이 나빠지는 상황에 빈번하게 일어날 수 있다. 이 경우, 단말은 물리 계층으로부터 MeNB로부터 서비스를 받을 수 없다는 시그널, 'out-of-sync'을 받게 된다(3e-15). 만약 상기 시그널을 N310 횟수만큼 받게 되면, 단말은 MeNB와의 무선 연결의 문제를 인지하고 T310 타이머를 동작시킨다(3e-20). 상기 타이머가 동작하는 동안에는 단말은 무선 링크의 복구를 위한 동작을 수행하지 않는다. 만약. 상기 타이머가 만료하는 경우에는 단말은 RLF를 선언(3e-25)하고 RRC Connection re-establishment 절차를 수행한다. 상기 RRC Connection re-establishment 절차로 단말은 cell selection, MAC reset, RB suspension 등을 수행한다. 또한, 상기 RRC Connection re-establishment 절차가 시작되면 단말은 T311 타이머를 동작시키고 상기 타이머가 동작하는 동안에는 무선 링크 복구 동작을 수행하지 않는다(3e-30). 만약, 상기 타이머가 동작하는 동안 RRC Connection re-establishment이 수행되지 않고 만료가 되면 단말은 RRC IDLE 상태로 천이한다(3e-35).
도 3f는 본 발명에서 제안하는 RRC diversity가 적용된 상황에서의 PCell과 PSCell의 RLM 및 RLF의 전체 동작을 설명하는 도면이다.
단말(3f-01)은 MgNB(3f-03)로부터 시스템 정보를 수신(3f-05)한 이후 MgNB(3f-03)와 RRC 연결을 설정한다(3f-10). 상기 시스템 정보에는 LTE에서의 N310과 T310 타이머에 해당하는 시간 정보가 포함된다. 상기 단말(3f-01)은 수신한 N310과 T310을 적용해서 PCell에서의 Radio Link Monitoring을 수행한다(3f-15). 동시에 MgNB는 특정 조건이 만족할 경우 단말의 SgNB로의 DC 적용을 결정할 수 있다(3f-20). 상기 조건의 예로써 단말이 주기적 혹은 기지국의 설정에 따라 주변 셀들을 측정하며, 핸드오버를 위한 다중 연결이 필요함을 알리는 측정값을 전달하는 경우가 있다. 즉, 단말이 상기 소스 기지국으로부터의 신호 세기가 작아지고 타겟 기지국로부터의 신호 세기가 커지는 경우에 대한 이벤트를 포함할 수 있으며, 이를 수신한 소스 기지국은 단말의 이동성을 인지하고 핸드오버를 준비할 수 있다. 상기의 MgNB(3f-03)는 상기 단말(3f-01)에게 T313, N313, RRC diversity indicator를 포함하는 SCG 설정 제어 메시지를 전달한다(3f-25). 상기의 타이머는 PSCell에서의 RLM을 위한 것이며, RRC diversity 지시자는 설정된 DC에서 RRC diversity를 적용할 지 여부를 나타낸다. 이후 상기 단말(3f-01)은 PCell에서의 T310 타이머의 만료로 인한 Radio Link Problem을 검출한다(3f-35). 기존 LTE에서는 PCell에서 RLF가 발생하면 도 3e에서 설명했듯이 RRC connection re-establishment 동작을 개시하게 되지만, RRC diversity 환경에서는 PCell에서 RLF가 발생하더라도 즉각 RRC connection re-establishment를 개시하는 것이 아니라 PSCell의 상황을 고려하는 하기의 방법을 생각할 수 있다.
- RRC diversity가 적용되지 않는 경우: RLF 1 동작 수행.
- RRC diversity가 적용되는 경우: PSCell의 상황에 따라 RLF 1 혹은 RLF 2 동작 개시.
상기의 RLF 1 동작은 MAC을 리셋하고, SRB 1, 2와 모든 DRB를 중지하며 MCG SCell들을 해제하는 동작을 의미한다. RLF 2 동작은 상향링크 전송을 중단하고, RLF를 보고하는 동작을 포함한다.
3f-35 단계를 다시 살펴보면, 단말이 MgNB로부터 RRC diversity를 지시 받지 않고, PCell에서의 T310이 만료하는 경우에는 RLF 1 동작을 수행한다. 즉 MCG에서의 MAC을 리셋하고, SRB 1, 2와 모든 DRB를 중지하며 MCG SCell들을 해제하는 동작을 수행한다. 반면에 단말이 MgNB로부터 RRC diversity를 지시 받고, PCell에서의 T310이 만료하는 경우에는 PSCell의 조건에 따라 RLF 동작이 달라지게 된다. 만약, PSCell의 품질이 좋고 PSCell에서 정상적으로 송수신이 수행되고 있을 경우에는 RLF 1 동작을 수행한다. 하지만 PSCell의 품질이 좋지 않고, 정상적인 동작을 수행하지 못할 경우(T313이 동작 중이거나 RLF 1이 PSCell에서 최근 n ms에 선언되었을 경우)에는 RLF 2 동작을 수행한다. 상기의 RLF 2 동작은 PCell과 PSCell 모두의 radio link 문제가 발생한 경우로 생각될 수 있으며, 이 경우에 한해 상기 단말은 RLF를 선언하고 보고한다.
만약 RLF 2 동작이 개시되었다면, 상기 단말은 SgNB에게 RLF 2 보고를 위한 제어 메시지를 전송한다(3f-40). 혹은 MgNB에게도 해당 정보를 전달할 수 있다. 상기의 RLF 2 보고를 위한 제어 메시지에는 아래의 정보가 포함된다.
- PCell인지 PSCell인지를 지시하는 지시자
- FailureType: 타이머 만료, 랜덤 액세스 문제, RLC 최대 전송 회수 문제, SCG 변경 문제 등
- measResultServFreqList: 서빙 주파수 식별자와 측정한 SCell의 품질 정보 (RSRP, RSRQ) 등
이후 MgNB는 단말로부터 수신한 measResultServFreqList를 참조해서 새로운 PCell을 결정하고 PCell의 변경을 지시하는 핸드오버 RRC 메시지를 상기 단말에게 전달한다(3f-50). 상기 단말은 지시받은 새로운 PCell로의 핸드오버를 수행하고(3f-55), 상기 PCell에서의 RLM을 수행한다(3f-60). 또한, 상기 단말은 상기의 PCell에서의 RLM 및 RLF 절차와 병렬적으로 PSCell에서도 Radio Link 문제 검출, 즉 RLF를 선언하는 동작을 수행할 수 있다. 즉 상기 단말이 MgNB로부터 RRC diversity를 지시받지 않고, PSCell에서의 T313이 만료하는 경우에는 RLF 1 동작을 수행한다. 상기의 RLF 1 동작은 MAC을 리셋하고, SRB 1, 2와 모든 DRB를 중지하며 SCG SCell들을 해제하는 동작을 의미한다. 반면에 상기 단말이 MgNB로부터 RRC diversity를 지시받고, PSCell에서의 T313이 만료하는 경우에는 PCell의 조건에 따라 RLF 동작이 달라지게 된다. 만약, PCell의 품질이 좋고 PCell에서 정상적으로 송수신이 수행되고 있을 경우에는 RLF 1 동작을 수행한다. 하지만 PCell의 품질이 좋지 않고, 정상적인 동작을 수행하지 못할 경우(T310이 동작 중이거나 RLF 1이 PCell에서 최근 n ms에 선언되었을 경우)에는 RLF 2 동작을 수행한다. 상기의 RLF 2 동작은 PCell과 PSCell 모두의 radio link 문제가 발생한 경우로 생각될 수 있으며, 이 경우에 한해 상기 단말은 RLF를 선언하고 보고한다(3f-65).
도 3g는 단말이 RRC diversity가 적용된 상황에서 PCell에서의 RLM 및 RLF 절차를 설명하는 도면이다.
RRC 연결 상태의 단말은 기지국의 시스템 정보로부터 수신한 N310, T310 타이머 정보를 참조해서 PCell에서 RLM을 수행한다(3g-05). 이후 특정 조건에서 기지국으로부터 SCG 설정 제어 메시지를 수신하며(3g-10), 수신한 설정에 해당하는 PSCell에서의 RLM을 수행한다(3g-15). 물리계층으로부터 N310의 연속된 out-of-sync 지시를 수신(3g-20)하면 단말은 T310 타이머를 동작시킨다(3g-25). 상기 타이머가 동작하는 동안에는 단말은 무선 링크 복구를 위한 동작을 수행하지 않는다(3g-30). 기지국으로부터 SCG 설정 제어 메시지를 수신할 때 RRC diversity가 설정되는지의 여부에 따라 이후 동작이 달라진다.
먼저 RRC diversity 동작이 설정되지 않았고, T310 타이머가 만료되는 경우, 단말은 RLF 1 동작을 수행한다. 상기 RLF 1 동작은 MAC을 리셋하고, SRB 1, 2와 모든 DRB를 중지하며 MCG SCell들을 해제하는 동작을 의미한다. 반면에 RRC diversity 동작이 설정되었고, T310 타이머가 만료되는 경우에는 단말은 PSCell의 조건에 따라 RLF 동작이 달라지게 된다(3g-45). 만약, PSCell의 품질이 좋고 PSCell에서 정상적으로 송수신이 수행되고 있을 경우에는 RLF 1 동작을 수행한다(3g-50). 하지만 PSCell의 품질이 좋지 않고, 정상적인 동작을 수행하지 못할 경우(T313이 동작 중이거나 RLF 1이 PSCell에서 최근 n ms에 선언되었을 경우)에는 RLF 2 동작을 수행한다(3g-55). 상기의 RLF 2 동작은 RLF 2 동작은 상향링크 전송을 중단하고, RLF를 보고하는 동작을 포함한다. 즉, PCell과 PSCell 모두의 radio link 문제가 발생한 경우(RLF 2 개시되는 경우)에 한해 상기 단말은 RLF를 선언하고 기지국에게 보고한다.
도 3h는 단말이 RRC dive3hrsity가 적용된 상황에서 PSCell에서의 RLM 및 RLF 절차를 설명하는 도면이다.
RRC 연결 상태의 단말은 기지국의 시스템 정보로부터 수신한 N313, T313 타이머 정보를 참조해서 PSCell에서 RLM을 수행한다(3h-05). 이후 특정 조건에서 기지국으로부터 SCG 설정 제어 메시지를 수신하며(3h-10), 수신한 설정에 해당하는 PSCell에서의 RLM을 수행한다(3g-15). 물리계층으로부터 N313의 연속된 out-of-sync 지시를 수신(3h-20)하면 단말은 T313 타이머를 동작시킨다(3h-25). 상기 타이머가 동작하는 동안에는 단말은 무선 링크 복구를 위한 동작을 수행하지 않는다(3h-30). 기지국으로부터 SCG 설정 제어 메시지를 수신할 때 RRC diversity가 설정되는지의 여부에 따라 이후 동작이 달라진다.
먼저, RRC diversity 동작이 설정되지 않았고, T313 타이머가 만료되는 경우, 단말은 RLF 1 동작을 수행한다. 상기 RLF 1 동작은 MAC을 리셋하고, SRB 1, 2와 모든 DRB를 중지하며 SCG SCell들을 해제하는 동작을 의미한다. 반면에 RRC diversity 동작이 설정되었고, T313 타이머가 만료되는 경우에는 단말은 PCell의 조건에 따라 RLF 동작이 달라지게 된다(3h-45). 만약, PCell의 품질이 좋고 PCell에서 정상적으로 송수신이 수행되고 있을 경우에는 RLF 1 동작을 수행한다(3h-50). 하지만 PCell의 품질이 좋지 않고, 정상적인 동작을 수행하지 못할 경우(T310이 동작 중이거나 RLF 1이 PCell에서 최근 n ms에 선언되었을 경우)에는 RLF 2 동작을 수행한다(3h-55). 상기의 RLF 2 동작은 RLF 2 동작은 상향링크 전송을 중단하고, RLF를 보고하는 동작을 포함한다. 즉, PCell과 PSCell 모두의 radio link 문제가 발생한 경우(RLF 2 개시되는 경우)에 한해 상기 단말은 RLF를 선언하고 기지국에게 보고한다.
도 3i은 본 발명을 적용한 단말의 내부 구조를 도시하는 블록도이다.
상기 도면을 참고하면, 상기 단말은 RF(Radio Frequency)처리부(3i-10), 기저대역(baseband)처리부(3i-20), 저장부(3i-30), 제어부(3i-40)를 포함한다.
상기 RF처리부(3i-10)는 신호의 대역 변환, 증폭 등 무선 채널을 통해 신호를 송수신하기 위한 기능을 수행한다. 즉, 상기 RF처리부(3i-10)는 상기 기저대역처리부(3i-20)로부터 제공되는 기저대역 신호를 RF 대역 신호로 상향 변환한 후 안테나를 통해 송신하고, 상기 안테나를 통해 수신되는 RF 대역 신호를 기저대역 신호로 하향 변환한다. 예를 들어, 상기 RF처리부(3i-10)는 송신 필터, 수신 필터, 증폭기, 믹서(mixer), 오실레이터(oscillator), DAC(digital to analog convertor), ADC(analog to digital convertor) 등을 포함할 수 있다. 상기 도면에서, 하나의 안테나만이 도시되었으나, 상기 단말은 다수의 안테나들을 구비할 수 있다. 또한, 상기 RF처리부(3i-10)는 다수의 RF 체인들을 포함할 수 있다. 나아가, 상기 RF처리부(3i-10)는 빔포밍(beamforming)을 수행할 수 있다. 상기 빔포밍을 위해, 상기 RF처리부(3i-10)는 다수의 안테나들 또는 안테나 요소(element)들을 통해 송수신되는 신호들 각각의 위상 및 크기를 조절할 수 있다. 또한 상기 RF 처리부는 MIMO를 수행할 수 있으며, MIMO 동작 수행 시 여러 개의 레이어를 수신할 수 있다.
상기 기저대역처리부(3i-20)은 시스템의 물리 계층 규격에 따라 기저대역 신호 및 비트열 간 변환 기능을 수행한다. 예를 들어, 데이터 송신 시, 상기 기저대역처리부(3i-20)은 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심벌들을 생성한다. 또한, 데이터 수신 시, 상기 기저대역처리부(3i-20)은 상기 RF처리부(3i-10)로부터 제공되는 기저대역 신호를 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열을 복원한다. 예를 들어, OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 방식에 따르는 경우, 데이터 송신 시, 상기 기저대역처리부(3i-20)는 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심벌들을 생성하고, 상기 복소 심벌들을 부반송파들에 매핑한 후, IFFT(inverse fast Fourier transform) 연산 및 CP(cyclic prefix) 삽입을 통해 OFDM 심벌들을 구성한다. 또한, 데이터 수신 시, 상기 기저대역처리부(3i-20)은 상기 RF처리부(3i-10)로부터 제공되는 기저대역 신호를 OFDM 심벌 단위로 분할하고, FFT(fast Fourier transform)를 통해 부반송파들에 매핑된 신호들을 복원한 후, 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열을 복원한다.
상기 기저대역처리부(3i-20) 및 상기 RF처리부(3i-10)는 상술한 바와 같이 신호를 송신 및 수신한다. 이에 따라, 상기 기저대역처리부(3i-20) 및 상기 RF처리부(3i-10)는 송신부, 수신부, 송수신부 또는 통신부로 지칭될 수 있다. 나아가, 상기 기저대역처리부(3i-20) 및 상기 RF처리부(3i-10) 중 적어도 하나는 서로 다른 다수의 무선 접속 기술들을 지원하기 위해 다수의 통신 모듈들을 포함할 수 있다. 또한, 상기 기저대역처리부(3i-20) 및 상기 RF처리부(3i-10) 중 적어도 하나는 서로 다른 주파수 대역의 신호들을 처리하기 위해 서로 다른 통신 모듈들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 서로 다른 무선 접속 기술들은 무선 랜(예: IEEE 802.11), 셀룰러 망(예: LTE) 등을 포함할 수 있다. 또한, 상기 서로 다른 주파수 대역들은 극고단파(SHF:super high frequency)(예: 2.NRHz, NRhz) 대역, mm파(millimeter wave)(예: 60GHz) 대역을 포함할 수 있다.
상기 저장부(3i-30)는 상기 단말의 동작을 위한 기본 프로그램, 응용 프로그램, 설정 정보 등의 데이터를 저장한다. 특히, 상기 저장부(3i-30)는 제2무선 접속 기술을 이용하여 무선 통신을 수행하는 제2접속 노드에 관련된 정보를 저장할 수 있다. 그리고, 상기 저장부(3i-30)는 상기 제어부(3i-40)의 요청에 따라 저장된 데이터를 제공한다.
상기 제어부(3i-40)는 상기 단말의 전반적인 동작들을 제어한다. 예를 들어, 상기 제어부(3i-40)는 상기 기저대역처리부(3i-20) 및 상기 RF처리부(3i-10)을 통해 신호를 송수신한다. 또한, 상기 제어부(3i-40)는 상기 저장부(3i-40)에 데이터를 기록하고, 읽는다. 이를 위해, 상기 제어부(3i-40)는 적어도 하나의 프로세서(processor)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제어부(3i-40)는 통신을 위한 제어를 수행하는 CP(communication processor) 및 응용 프로그램 등 상위 계층을 제어하는 AP(application processor)를 포함할 수 있다.
도 3j는 본 발명에 따른 NR 기지국의 구성을 나타낸 블록도이다.
상기 도면에 도시된 바와 같이, 상기 기지국은 RF처리부(3j-10), 기저대역처리부(3j-20), 백홀통신부(3j-30), 저장부(3j-40), 제어부(3j-50)를 포함하여 구성된다.
상기 RF처리부(3j-10)는 신호의 대역 변환, 증폭 등 무선 채널을 통해 신호를 송수신하기 위한 기능을 수행한다. 즉, 상기 RF처리부(3j-10)는 상기 기저대역처리부(3j-20)로부터 제공되는 기저대역 신호를 RF 대역 신호로 상향변환한 후 안테나를 통해 송신하고, 상기 안테나를 통해 수신되는 RF 대역 신호를 기저대역 신호로 하향 변환한다. 예를 들어, 상기 RF처리부(3j-10)는 송신 필터, 수신 필터, 증폭기, 믹서, 오실레이터, DAC, ADC 등을 포함할 수 있다. 상기 도면에서, 하나의 안테나만이 도시되었으나, 상기 제1접속 노드는 다수의 안테나들을 구비할 수 있다. 또한, 상기 RF처리부(3j-10)는 다수의 RF 체인들을 포함할 수 있다. 나아가, 상기 RF처리부(3j-10)는 빔포밍을 수행할 수 있다. 상기 빔포밍을 위해, 상기 RF처리부(3j-10)는 다수의 안테나들 또는 안테나 요소들을 통해 송수신되는 신호들 각각의 위상 및 크기를 조절할 수 있다. 상기 RF 처리부는 하나 이상의 레이어를 전송함으로써 하향 MIMO 동작을 수행할 수 있다.
상기 기저대역처리부(3j-20)는 제1무선 접속 기술의 물리 계층 규격에 따라 기저대역 신호 및 비트열 간 변환 기능을 수행한다. 예를 들어, 데이터 송신 시, 상기 기저대역처리부(3j-20)은 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심벌들을 생성한다. 또한, 데이터 수신 시, 상기 기저대역처리부(3j-20)은 상기 RF처리부(3j-10)로부터 제공되는 기저대역 신호를 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열을 복원한다. 예를 들어, OFDM 방식에 따르는 경우, 데이터 송신 시, 상기 기저대역처리부(3j-20)은 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심벌들을 생성하고, 상기 복소 심벌들을 부반송파들에 매핑한 후, IFFT 연산 및 CP 삽입을 통해 OFDM 심벌들을 구성한다. 또한, 데이터 수신 시, 상기 기저대역처리부(3j-20)은 상기 RF처리부(3j-10)로부터 제공되는 기저대역 신호를 OFDM 심벌 단위로 분할하고, FFT 연산을 통해 부반송파들에 매핑된 신호들을 복원한 후, 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열을 복원한다. 상기 기저대역처리부(3j-20) 및 상기 RF처리부(3j-10)는 상술한 바와 같이 신호를 송신 및 수신한다. 이에 따라, 상기 기저대역처리부(3j-20) 및 상기 RF처리부(3j-10)는 송신부, 수신부, 송수신부, 통신부 또는 무선 통신부로 지칭될 수 있다.
상기 백홀통신부(3j-30)는 네트워크 내 다른 노드들과 통신을 수행하기 위한 인터페이스를 제공한다. 즉, 상기 백홀통신부(3j-30)는 상기 주기지국에서 다른 노드, 예를 들어, 보조기지국, 코어망 등으로 송신되는 비트열을 물리적 신호로 변환하고, 상기 다른 노드로부터 수신되는 물리적 신호를 비트열로 변환한다.
상기 저장부(3j-40)는 상기 주기지국의 동작을 위한 기본 프로그램, 응용 프로그램, 설정 정보 등의 데이터를 저장한다. 특히, 상기 저장부(3j-40)는 접속된 단말에 할당된 베어러에 대한 정보, 접속된 단말로부터 보고된 측정 결과 등을 저장할 수 있다. 또한, 상기 저장부(3j-40)는 단말에게 다중 연결을 제공하거나, 중단할지 여부의 판단 기준이 되는 정보를 저장할 수 있다. 그리고, 상기 저장부(3j-40)는 상기 제어부(3j-50)의 요청에 따라 저장된 데이터를 제공한다.
상기 제어부(3j-50)는 상기 주기지국의 전반적인 동작들을 제어한다. 예를 들어, 상기 제어부(3j-50)는 상기 기저대역처리부(3j-20) 및 상기 RF처리부(3j-10)을 통해 또는 상기 백홀통신부(3j-30)을 통해 신호를 송수신한다. 또한, 상기 제어부(3j-50)는 상기 저장부(3j-40)에 데이터를 기록하고, 읽는다. 이를 위해, 상기 제어부(3j-50)는 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있다.
본 발명은 하기의 청구항의 권리를 가진다.
DC를 지원하는 단말에 RRC diversity를 설정하는 방법
RRC diversity 설정에 따라 RLF 선언 절차를 상이하게 하는 방법
1. 상기 RRC diversity 설정이 안된 경우, PCell 혹은 PSCell에서 무선 링크 문제 발견 시 RLF 1으로 동작하는 방법
2-1. 상기 RRC diversity 설정이 된 경우, PCell에서 무선 링크 문제 발견 시 PSCell의 무선 링크 및 동작 상태에 따라 상이하게 RLF를 선언하는 방법.
상기의 PSCell의 무선 상태가 좋거나 PSCell이 정상 동작 할 경우, RLF 1 동작을 개시하는 방법.
상기의 PSCell의 무선 상태가 좋지 않거나 PSCell이 정상 동작 하지 않는 경우, RLF 2 동작을 개시하는 방법.
상기의 RLF 1 동작은 MAC을 리셋하고, SRB 1, 2와 모든 DRB를 중지하며 MCG SCell들을 해제하는 동작.
상기의 RLF 2 동작은 상향링크 전송을 중단하고, RLF를 보고하는 동작을 포함한다
상기의 PSCell의 무선 상태가 좋지 않거나 PSCell이 정상 동작 하지 않는 경우, RLF 2 동작을 개시하는 방법.
2-2. 상기 RRC diversity 설정이 된 경우, PCell에서 무선 링크 문제 발견 시 PSCell의 무선 링크 및 동작 상태에 따라 상이하게 RLF를 선언하는 방법.
상기의 PCell의 무선 상태가 좋거나 PCell이 정상 동작 할 경우, RLF 1 동작을 개시하는 방법.
상기의 PCell의 무선 상태가 좋지 않거나 PSCell이 정상 동작 하지 않는 경우, RLF 2 동작을 개시하는 방법.
상기의 RLF 1 동작은 MAC을 리셋하고, SRB 1, 2와 모든 DRB를 중지하며 MCG SCell들을 해제하는 동작.
상기의 RLF 2 동작은 상향링크 전송을 중단하고, RLF를 보고하는 동작을 포함한다
<제4실시예>
하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명하기로 한다.
도 4a는 차세대 이동통신 시스템의 구조를 도시하는 도면이다.
도 4a를 참조하면, 도시한 바와 같이 차세대 이동통신 시스템의 무선 액세스 네트워크는 차세대 기지국(New Radio Node B, 이하NR NB)(4a-10) 과 NR CN (4a-05, New Radio Core Network)로 구성된다. 사용자 단말(New Radio User Equipment, 이하 NR UE 또는 단말)(4a-15)은 NR NB(4a-10) 및 NR CN (4a-05)를 통해 외부 네트워크에 접속한다.
도 4a에서 NR NB(4a-10)는 기존 LTE 시스템의 eNB (Evolved Node B)에 대응된다. NR NB는 NR UE(4a-15)와 무선 채널로 연결되며 기존 노드 B 보다 더 월등한 서비스를 제공해줄 수 있다. 차세대 이동통신 시스템에서는 모든 사용자 트래픽이 공용 채널(shared channel)을 통해 서비스 되므로, UE들의 버퍼 상태, 가용 전송 전력 상태, 채널 상태 등의 상태 정보를 취합해서 스케줄링을 하는 장치가 필요하며, 이를 NR NB(4a-10)가 담당한다. 하나의 NR NB는 통상 다수의 셀들을 제어한다. 기존 LTE 대비 초고속 데이터 전송을 구현하기 위해서 기존 최대 대역폭 이상을 가질 수 있고, 직교 주파수 분할 다중 방식(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, 이하 OFDM이라 한다)을 무선 접속 기술로 하여 추가적으로 빔포밍 기술이 접목될 수 있다. 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. NR CN (4a-05)는 이동성 지원, 베어러 설정, QoS 설정 등의 기능을 수행한다. NR CN는 단말에 대한 이동성 관리 기능은 물론 각종 제어 기능을 담당하는 장치로 다수의 기지국 들과 연결된다. 또한 차세대 이동통신 시스템은 기존 LTE 시스템과도 연동될 수 있으며, NR CN이 MME (4a-25)와 네트워크 인터페이스를 통해 연결된다. MME는 기존 기지국인 eNB (4a-30)과 연결된다.
전력 소모를 개선시킬 수 있는 방법 중 하나는 DRX 주기를 늘리는 방법이 있다. 단말기는 기지국으로부터 페이징 (paging) 신호를 받기 위해, 수신 동작을 수행한다. 그러나, 페이징 신호는 자주 전송되는 것이 아니므로, 단말기는 페이징 신호가 오지 않은 시간까지 수신 동작을 수행한다면, 전력 손실이 커지게 된다. 따라서, 전력 소모를 줄이기 위해, 주기적으로 특정 시간 구간 동안만 수신 동작을 수행하여 페이징 신호 수신을 시도할 수 있으며, 이를 DRX라고 한다. LTE 시스템에서 대기 상태에 있는 단말기들의 DRX 동작은 아래의 수식 1을 통해 이루어진다. Radio frame마다 SFN은 1씩 증가한다. 해당 수식을 만족시키는 radio frame에서 페이징 신호가 전달되면, 단말기는 DRX에 의해, 수신 동작을 수행한다. 상기 radio frame을 PF (Paging Frame)이라고 칭한다.
<수식 1>
SFN mod T= (T div N)*(UE_ID mod N)
여기서,
SFN: System Frame Number. 10 bits (MSB 8 bits explicit, LBS 2 bits implicit)
T: DRX cycle of the UE. Transmitted on SIB2. ENUMERATED {rf32, rf64, rf128, rf256}
N: min(T,nB)
nB: Transmitted on SIB2. ENUMERATED {4T, 2T, T, T/2, T/4, T/8, T/16, T/32}.
UE_ID: IMSI mod 1024 (IMSI는 단말기마다 부여되는 고유번호)
PBCH (Physical Broadcast Channel)의 MIB (MasterInformationBlock)중 8 bits은 SFN를 나타낸다. T와 nB는 SIB2 (SystemInformationBlockType2) 에 포함되어 기지국으로부터 제공되는 값이다. T는 {rf32, rf64, rf128, rf256} 중 하나의 값을 가질 수 있는데, r32는 32 Radio frame 길이를 나타낸다. 즉, r32는 320 ms을 의미한다.
도 4b는 종래 LTE 기술에서 페이징 시점을 개념적으로 보이고 있다. SFN은 매 radio frame 마다 1씩 증가한다 (4b-05). SFN은 1024 주기로 값이 0으로 리셋된다 (4b-10). 위 수식 1에 의해, 동일한 패턴의 페이징이 매 SFN 주기마다 반복된다 (4b-15). 상기 수식으로부터, 현재 LTE 표준에서의 최대 DRX 주기는 2.56 초이며, DRX 주기를 최대한 증가시키더라도, SFN의 주기, 즉 10.24 초를 초과할 수 없음을 알 수 있다. 다시 말해, 전력 소모를 감소시키기 위해, DRX 주기를 10.24 초 이상 증가시키기 위해서는 SFN 주기도 함께 늘어나야 한다. 본 발명에서는 SFN 주기를 늘리기 위해, 기존 혹은 신규 SIB에 추가적인 SFN 비트를 포함시키고, 이를 수신하는 단말 동작을 정의한다. SFN 비트는 매 SFN 주기마다 1씩 증가하는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 추가 SFN 비트를 포함한 SIB은 모든 단말이 수신할 필요가 없으며, 매우 긴 DRX 주기를 적용한 단말에 한에서만 수신을 시도하는 것을 특징으로 한다. 또한, 통상적으로 SIB 정보 변경 시마다, 1씩 증가하는 systemInfoValueTag 값 (SIB1에 포함되는 하나의 IE)과 페이징에 포함되어, SI 변경 여부를 알려주는 systemInfoModification IE은 상기 SFN 비트 값의 변화에 영향을 받지 않는다. 즉 상기 SFN 비트값이 변경되어도, 상기 systemInfoValueTag IE는 갱신되지 않으며, systemInfoModification IE는 페이징을 통해 전송되지 않는다.
도 4c는 종래 LTE 기술에서 단말의 DRX 주기를 결정하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
기지국 (4c-05)은 브로드캐스팅되는 시스템 정보 중 하나인 SIB1을 이용하여, 단말 (4c-00)에게 default DRX 값을 제공한다 (4c-15). 상기 단말은 상기 default DRX 값보다 더 짧은 DRX 주기를 원할 경우, ATTACH 과정을 통해, 원하는 DRX 값은 UE specific DRX 값을 MME (4c-10)에게 제공한다 (4c-20). 상기 단말에 대한 페이징이 있을 경우, 상기 MME는 페이징과 함께 상기 단말로부터 제공받은 UE specific DRX 값을 상기 기지국에게 전송한다. 상기 단말은 MME로 전송했던 상기 UE specific DRX 값과 기지국으로부터 제공받은 상기 default DRX 값 중 짧은 값을 DRX 주기로 결정한다 (4c-30). 상기 기지국도 MME로부터 수신한 상기 UE specific DRX 값과 자신이 브로드캐스팅하고 있는 상기 default DRX 값 중 짧은 값을 DRX 주기로 결정한다 (4c-35). 따라서, 상기 단말과 기지국은 동일한 DRX 주기를 선택하게 되고, 상기 기지국은 상기 DRX 주기를 기준으로 PF을 결정한 후, 상기 단말에게 페이징을 전송한다.
도 4d는 차세대 이동통신 시스템에서 무선 접속 상태 천이를 설명하기 위한 도면이다.
차세대 이동통신 시스템에서는 3 가지의 무선 접속 상태 (RRC state)를 가진다. 연결 모드 (RRC_CONNECTED, 4d-05)는 단말이 데이터를 송수신할 수 있는 무선 접속 상태이다. 대기 모드 (RRC_IDLE, 4d-30)는 단말이 자신에게 페이징이 전송되는지를 모니터링하는 무선 접속 상태이다. 상기 두 모드는 기존 LTE 시스템에도 적용되는 무선 접속 상태로, 상세 기술은 기존 LTE 시스템의 것과 동일하다. 차세대 이동통신 시스템에서는 신규로 RRC_INACTIVE 무선 접속 상태 (4d-15)가 정의되었다. 상기 무선 접속 상태에서는 UE context가 기지국과 단말에 유지되며, RAN 기반 페이징이 지원된다. 상기 신규 무선 접속 상태의 특징을 나열하면 하기와 같다.
- Cell re-selection mobility;
- CN - NR RAN connection (both C/U-planes) has been established for UE;
- The UE AS context is stored in at least one gNB and the UE;
- Paging is initiated by NR RAN;
- RAN-based notification area is managed by NR RAN;
- NR RAN knows the RAN-based notification area which the UE belongs to;
신규 INACTIVE 무선 접속 상태는 특정 절차를 이용하여, 연결 모드 혹은 대기 모드로 천이할 수 있다. Connection activation에 따라 INACTIVE 모드에서 연결 모드로 전환되며, Connection inactivation 절차를 이용하여 연결 모드에서 INACTIVE 모드로 전환된다 (4d-10). 상기 Connection activation/inactivation 절차는 하나 이상의 RRC 메시지를 단말과 기지국 간 송수신되며, 하나 이상의 단계로 구성되는 것을 특징으로 한다. 역시 특정 절차에 따라 INACTIVE 모드에서 대기 모드로 전환 가능하다 (4d-20). 상기 언급된 특정 절차로는 특정 메시지 교환 혹은 타이머 기반 혹은 이벤트 기반 등 다양한 방법이 고려될 수 있다. 연결 모드과 대기 모드 간 전환은 기존의 LTE 기술을 따른다. 즉, connection establishment 혹은 release 절차를 통해, 상기 모드간 전환이 이루어진다 (4d-25).
본 발명에서는 RRC INACTIVE 상태인 단말이 DRX을 적용할 때, 기지국이 DRX 주기를 설정하는 절차와 페이징 종류에 따른 단말 동작을 제안한다. 앞서 설명하였듯이, 기존 LTE 시스템에서는 PF 및 PO을 계산할 때, UE_ID을 적용한다. LTE에서는 상기 UE_ID는 IMSI mod 1024 로 정의된다. MME가 단말에게 IMSI 대신 UE_ID 정보를 제공한다. 이는 높은 보안을 유지하기 위함이다. IMSI (International Mobile Subscriber Identity)는 사용자를 유일무이하게 지시하는 아이디로, MME는 이동통신 사업자 서버로부터 제공받는다. IMSI는 15 digits 이상의 크기를 가질 수 있으며, MCC + MNC + MSIN으로 구성된다. MCC (Mobile Country Code) 는 국가 코드이며, MNC (Mobile Network Code)는 사업자 코드, MSIN (Mobile Subscriber Identification Number)은 상기 사업자가 부여하는 사용자 코드이다. 또한, 기지국도 상기 UE_ID 정보만을 가지며, 이를 이용하여, 페이징을 단말에게 전송할 시간, 즉 PF 및 PO을 계산한다. 차세대 이동통신 시스템에서는 기지국이 독자적으로 페이징을 생성할 수 있다. 이는 PF 혹은 PO을 독자적으로 설정할 수도 있음을 의미한다. 그러나, 이러한 PF 혹은 PO을 설정할 때, IMSI을 기지국이 가지고 있다면 보안 측면에 취약할 수 있다. 따라서, 본 발명에서는 기지국과 core network (예를 들어, 본 발명에서는 NG Core)에서 동일한 PF 와 PO을 사용하며, 이를 위해, 역시 동일한 UE_ID을 사용하는 것을 특징으로 한다. 또한, 높은 보안을 유지하기 위해, IMSI가 아닌 S-TMSI (SAE Temporary Mobile Subscriber Identity)을 사용하는 것을 제안한다. 상기 S-TMSI는 하나의 MME 그룹 내에서 유일무이하게 특정 단말을 지시하는 아이디로, IMSI에 비해, 짧은 길이 (40 bits)를 가진다. 상기 S-TMSI는 MMEC + M-TMSI로 구성된다. MMEC (MME Code)는 한 사업자 망내에서 특정 MME을 지시하는 아이디, M-TMSI (MME Mobile Subscriber Identity)는 하나의 MME 내에서 특정 단말을 지시하는 아이디이다. 본 발명에서는 하기와 같은 수식의 UE_ID을 사용한다.
UE_ID = S-TMSI mod N
상기 수식의 N은 양의 정수로 예를 들어, 1024가 들어갈 수 있다. 차세대 이동통신 시스템에서는 NG Core가 MME에 대응되므로, 상기 S-TMSI와 대한 정의는 차세대 이동통신 시스템의 NG Core로 치환될 것이며, 아이디 길이는 LTE의 것과 달라질 수 있으나, 상기 아이디의 개념은 그대로 유지한다고 가정한다.
앞서 기존 LTE 시스템에서 DRX 주기를 결정하는 절차를 설명하였다. 차세대 이동통신 시스템에서는 기지국이 트리거하는 페이징과 core network에서 트리거하는 페이징의 주기는 동일하거나, 공배수 관계를 가진다고 가정한다. 이는 불필요한 복잡도를 배제하고, 단말 소모 전력을 최소화하기 위함이다. 기지국이 트리거하는 페이징이 core network에서 트리거하는 페이징 주기와 동일하거나 공배수 관계를 가지기 위해서는 core network와 단말이 소정의 절차를 통해 도출한 페이징 주기 (DRX 주기)를 알아야 한다. 이를 위해, 본 발명에서는 단말이 기지국의 요청에 따라, 상기 UE specific DRX 주기 혹은 eDRX 주기를 기지국에 보고하는 것을 특징으로 한다. 하나의 대안으로, 기지국이 NG Core에 UE specific DRX주기 혹은 eDRX 주기 혹은 단말과의 소정의 절차를 통해, 도출된 페이징 주기 정보를 요청하고, NG Core가 기지국에 이를 보고할 수도 있다. 본 발명에서 단말은 기지국이 트리거하는 페이징과 core network이 크리거하는 페이징의 두 종류의 페이징을 수신받을 수 있다. 따라서, 상기 단말은 수신받은 페이징의 종류에 따라, 다른 동작을 수행하는 것을 특징으로 한다. 상기 core network가 트리거하는 페이징을 수신하는 경우, 상기 단말은 service request을 수행한다. 기지국이 트리거하는 페이징을 수신하는 경우, 상기 단말은 RAN area update을 수행한다.
도 4e는 본 발명에서 단말 RRC INACTIVE 상태에서 페이징을 전송하는 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.
단말 (4e-05)은 기지국(4e-10, gNB)과 연결 상태에 있다 (4e-15). 이 때, 기지국이 상기 단말을 INACTIVE 상태로 천이하는 것을 결정한다 (4e-20). 상기 기지국은 상기 단말에게 소정의 RRC 메시지를 이용하여, 상기 단말의 DRX 주기 정보를 요청한다 (4e-25). 상기 DRX 주기 정보란, 상기 단말의 UE-specific DRX 주기 혹은 eDRX 주기 값을 의미한다. 상기 요청을 수신한 단말은 소정의 RRC 메시지를 이용하여, 상기 기지국에게 상기 DRX 주기 정보를 상기 기지국에게 전송한다 (4e-30). 상기 기지국은 상기 단말이 보고한 상기 DRX 주기 정보를 이용하여, 상기 단말이 INACTIVE 상태에서 적용할 DRX 주기를 도출한다 (4e-35). 상기 도출한 DRX 주기는 단말과 core network가 결정한 DRX 주기와 동일하거나 공배수 관계에 있다. 상기 기지국은 상기 단말에게 소정의 RRC 메시지를 이용하여, INACTIVE 상태로 전환할 것을 지시한다 (4e-40). 상기 메시지에는 상기 단말이 INACTIVE 상태에서 적용할 DRX 주기 값과 paging area 정보가 포함되어 있다. 상기 메시지를 수신한 단말은 INACTIVE 상태로 전환되며, 상기 설정 정보와 core network로부터 이미 제공받은 UE_ID (=S-TMSI mod N)를 이용하여, 기지국이 트리거하는 페이징이 전송되는 타이밍, 즉, PF 와 PO을 판단한다 (4e-45). 상기 단말은 기지국이 트리거하는 페이징 (4e-50)과 core network가 트리거하는 페이징 (4e-55)을 모두 수신받을 수 있다. 상기 단말이 상기 PF/PO에서 페이징 메시지를 수신하면, 페이징 메시지 내에 포함되어 있는 페이징 아이디를 판단한다. 상기 페이징 아이디에 따라 하기 동작들 중 하나를 수행한다 (4e-60). 만약 상기 페이징 아이디가 제 2 식별자 (IMSI 혹은 S-TMSI) 이면, 제 1 동작을 수행한다. 제 1 동작은 하기와 같다.
INACTIVE STATE에서 IDLE STATE로 천이
셀 선택 과정을 수행하지 않고 현재 셀 그대로 유지한 후 Paging response를 위한 NAS 메시지 생성. 상기 NAS 메시지는 service request이다.
만약 상기 페이징 아이디가 제 3 식별자 (e.g. RESUME ID) 이면, 제 2 동작을 수행한다. 제 2 동작은 하기와 같다.
INACTIVE STATE를 유지
RAN paging response를 위한 AS 메시지 생성
만약 상기 INACTIVE UE가 LTE로 이동할 수 있다. 이 때, 상기 단말은 inter-RAT cell reselection을 수행하되, 셀 선택 과정은 생략하고 IDLE mode로 천이한다. 이 때, 페이징 타이밍은 제 4 식별자 (IMSI)와 CN paging cycle (Default DRX cycle과 UE DRX cycle 중 짧은 값, 혹은 eDRX cycle)를 사용해서 PF/PO을 판단한다.
도 4f는 본 발명에서 단말 동작을 설명하기 위한 도면이다.
4f-05 단계에서 단말은 기지국으로부터 상기 단말의 DRX 주기 정보를 요청하는 소정의 RRC 메시지를 수신한다. 4f-10 단계에서 상기 요청을 수신한 단말은 소정의 RRC 메시지를 이용하여, 상기 기지국에게 상기 DRX 주기 정보를 상기 기지국에게 전송한다. 4f-15 단계에서 상기 단말에게 기지국으로부터 INACTIVE 상태로 전환할 것을 지시하는 소정의 RRC 메시지를 수신한다. 4f-20 단계에서 상기 단말은 INACTIVE 상태로 전환한다. 상기 메시지에는 상기 단말이 INACTIVE 상태에서 적용할 DRX 주기 값과 paging area 정보가 포함되어 있다. 4f-25 단계에서 상기 단말은 상기 지시된 paging area 내에서 상기 설정 정보와 core network로부터 이미 제공받은 UE_ID (=S-TMSI mod N)를 이용하여, 기지국이 트리거하는 페이징이 전송되는 타이밍, 즉, PF 와 PO을 판단한다. 4f-30 단계에서 상기 단말은 페이징이 수신되었는지 여부를 판단한다. 만약 하나의 페이징을 수신하였다면, 4f-35 단계에서 상기 페이징 메시지 내에 어떤 식별자가 포함되어 있는지 검사한다. 상기 단말은 기지국이 트리거하는 페이징과 core network가 트리거하는 페이징을 모두 수신받을 수 있다. 기지국이 트리거하는 페이징 메시지에는 제 3 식별자가 포함되어 있으며, core network가 트리거하는 페이징 메시지에는 제 2 식별자가 포함된다. 만약 상기 페이징 아이디가 제 2 식별자 (IMSI 혹은 S-TMSI) 이면, 4f-40 단계에서 제 1 동작을 수행한다. 제 1 동작은 앞서 기술하였다. 만약 상기 페이징 아이디가 제 3 식별자 (e.g. RESUME ID) 이면, 4f-45 단계에서 제 2 동작을 수행한다. 제 2 동작은 앞서 기술하였다.
도 4g는 본 발명에서 기지국 동작을 설명하기 위한 도면이다.
4g-05 단계에서 상기 기지국은 상기 단말에게 DRX 주기 정보를 요청하는 소정의 RRC 메시지를 전송한다. 4g-10 단계에서 상기 기지국은 상기 정보를 요청한 상기 단말로부터 상기 DRX 주기 정보를 포함한 소정의 RRC 메시지를 수신한다. 4g-15 단계에서 상기 기지국은 상기 단말을 INACTIVE 상태로 전환시키기 위해 소정의 메시지를 전송한다. 4g-20 단계에서 상기 기지국은 상기 보고받은 정보를 이용하여, 상기 단말이 INACTIVE 상태에서 적용할 DRX 주기를 도출한다. 4g-25 단계에서 상기 기지국은 상기 도출된 DRX 주기를 적용한 PF 및 PO에서 기지국이 트리거하는 페이징을 전송할 수 있다.
도 4h에 단말의 구조를 도시하였다.
상기 도면을 참고하면, 상기 단말은 RF(Radio Frequency)처리부(4h-10), 기저대역(baseband)처리부(4h-20), 저장부(4h-30), 제어부(4h-40)를 포함한다.
상기 RF처리부(4h-10)는 신호의 대역 변환, 증폭 등 무선 채널을 통해 신호를 송수신하기 위한 기능을 수행한다. 즉, 상기 RF처리부(4h-10)는 상기 기저대역처리부(4h-20)로부터 제공되는 기저대역 신호를 RF 대역 신호로 상향 변환한 후 안테나를 통해 송신하고, 상기 안테나를 통해 수신되는 RF 대역 신호를 기저대역 신호로 하향 변환한다. 예를 들어, 상기 RF처리부(4h-10)는 송신 필터, 수신 필터, 증폭기, 믹서(mixer), 오실레이터(oscillator), DAC(digital to analog convertor), ADC(analog to digital convertor) 등을 포함할 수 있다. 상기 도면에서, 하나의 안테나만이 도시되었으나, 상기 단말은 다수의 안테나들을 구비할 수 있다. 또한, 상기 RF처리부(4h-10)는 다수의 RF 체인들을 포함할 수 있다. 나아가, 상기 RF처리부(4h-10)는 빔포밍(beamforming)을 수행할 수 있다. 상기 빔포밍을 위해, 상기 RF처리부(4h-10)는 다수의 안테나들 또는 안테나 요소(element)들을 통해 송수신되는 신호들 각각의 위상 및 크기를 조절할 수 있다. 또한 상기 RF 처리부는 MIMO를 수행할 수 있으며, MIMO 동작 수행 시 여러 개의 레이어를 수신할 수 있다.
상기 기저대역처리부(4h-20)은 시스템의 물리 계층 규격에 따라 기저대역 신호 및 비트열 간 변환 기능을 수행한다. 예를 들어, 데이터 송신 시, 상기 기저대역처리부(4h-20)은 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심벌들을 생성한다. 또한, 데이터 수신 시, 상기 기저대역처리부(4h-20)은 상기 RF처리부(4h-10)로부터 제공되는 기저대역 신호를 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열을 복원한다. 예를 들어, OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 방식에 따르는 경우, 데이터 송신 시, 상기 기저대역처리부(4h-20)는 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심벌들을 생성하고, 상기 복소 심벌들을 부반송파들에 매핑한 후, IFFT(inverse fast Fourier transform) 연산 및 CP(cyclic prefix) 삽입을 통해 OFDM 심벌들을 구성한다. 또한, 데이터 수신 시, 상기 기저대역처리부(4h-20)은 상기 RF처리부(4h-10)로부터 제공되는 기저대역 신호를 OFDM 심벌 단위로 분할하고, FFT(fast Fourier transform) 연산을 통해 부반송파들에 매핑된 신호들을 복원한 후, 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열을 복원한다.
상기 기저대역처리부(4h-20) 및 상기 RF처리부(4h-10)는 상술한 바와 같이 신호를 송신 및 수신한다. 이에 따라, 상기 기저대역처리부(4h-20) 및 상기 RF처리부(4h-10)는 송신부, 수신부, 송수신부 또는 통신부로 지칭될 수 있다. 나아가, 상기 기저대역처리부(4h-20) 및 상기 RF처리부(4h-10) 중 적어도 하나는 서로 다른 다수의 무선 접속 기술들을 지원하기 위해 다수의 통신 모듈들을 포함할 수 있다. 또한, 상기 기저대역처리부(4h-20) 및 상기 RF처리부(4h-10) 중 적어도 하나는 서로 다른 주파수 대역의 신호들을 처리하기 위해 서로 다른 통신 모듈들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 서로 다른 무선 접속 기술들은 무선 랜(예: IEEE 802.11), 셀룰러 망(예: LTE) 등을 포함할 수 있다. 또한, 상기 서로 다른 주파수 대역들은 극고단파(SHF:super high frequency)(예: 2.NRHz, NRhz) 대역, mm파(millimeter wave)(예: 60GHz) 대역을 포함할 수 있다.
상기 저장부(4h-30)는 상기 단말의 동작을 위한 기본 프로그램, 응용 프로그램, 설정 정보 등의 데이터를 저장한다. 특히, 상기 저장부(4h-30)는 제2무선 접속 기술을 이용하여 무선 통신을 수행하는 제2접속 노드에 관련된 정보를 저장할 수 있다. 그리고, 상기 저장부(4h-30)는 상기 제어부(4h-40)의 요청에 따라 저장된 데이터를 제공한다.
상기 제어부(4h-40)는 상기 단말의 전반적인 동작들을 제어한다. 예를 들어, 상기 제어부(4h-40)는 상기 기저대역처리부(4h-20) 및 상기 RF처리부(4h-10)을 통해 신호를 송수신한다. 또한, 상기 제어부(4h-40)는 상기 저장부(4h-40)에 데이터를 기록하고, 읽는다. 이를 위해, 상기 제어부(4h-40)는 적어도 하나의 프로세서(processor)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제어부(4h-40)는 통신을 위한 제어를 수행하는 CP(communication processor) 및 응용 프로그램 등 상위 계층을 제어하는 AP(application processor)를 포함할 수 있다.
도 4i는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 주기지국의 블록 구성을 도시한다.
상기 도면에 도시된 바와 같이, 상기 기지국은 RF처리부(4i-10), 기저대역처리부(4i-20), 백홀통신부(4i-30), 저장부(4i-40), 제어부(4i-50)를 포함하여 구성된다.
상기 RF처리부(4i-10)는 신호의 대역 변환, 증폭 등 무선 채널을 통해 신호를 송수신하기 위한 기능을 수행한다. 즉, 상기 RF처리부(4i-10)는 상기 기저대역처리부(4i-20)로부터 제공되는 기저대역 신호를 RF 대역 신호로 상향변환한 후 안테나를 통해 송신하고, 상기 안테나를 통해 수신되는 RF 대역 신호를 기저대역 신호로 하향변환한다. 예를 들어, 상기 RF처리부(4i-10)는 송신 필터, 수신 필터, 증폭기, 믹서, 오실레이터, DAC, ADC 등을 포함할 수 있다. 상기 도면에서, 하나의 안테나만이 도시되었으나, 상기 제1접속 노드는 다수의 안테나들을 구비할 수 있다. 또한, 상기 RF처리부(4i-10)는 다수의 RF 체인들을 포함할 수 있다. 나아가, 상기 RF처리부(4i-10)는 빔포밍을 수행할 수 있다. 상기 빔포밍을 위해, 상기 RF처리부(4i-10)는 다수의 안테나들 또는 안테나 요소들을 통해 송수신되는 신호들 각각의 위상 및 크기를 조절할 수 있다. 상기 RF 처리부는 하나 이상의 레이어를 전송함으로써 하향 MIMO 동작을 수행할 수 있다.
상기 기저대역처리부(4i-20)는 제1무선 접속 기술의 물리 계층 규격에 따라 기저대역 신호 및 비트열 간 변환 기능을 수행한다. 예를 들어, 데이터 송신 시, 상기 기저대역처리부(4i-20)은 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심벌들을 생성한다. 또한, 데이터 수신 시, 상기 기저대역처리부(4i-20)은 상기 RF처리부(4i-10)로부터 제공되는 기저대역 신호를 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열을 복원한다. 예를 들어, OFDM 방식에 따르는 경우, 데이터 송신 시, 상기 기저대역처리부(4i-20)은 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심벌들을 생성하고, 상기 복소 심벌들을 부반송파들에 매핑한 후, IFFT 연산 및 CP 삽입을 통해 OFDM 심벌들을 구성한다. 또한, 데이터 수신 시, 상기 기저대역처리부(4i-20)은 상기 RF처리부(4i-10)로부터 제공되는 기저대역 신호를 OFDM 심벌 단위로 분할하고, FFT 연산을 통해 부반송파들에 매핑된 신호들을 복원한 후, 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열을 복원한다. 상기 기저대역처리부(4i-20) 및 상기 RF처리부(4i-10)는 상술한 바와 같이 신호를 송신 및 수신한다. 이에 따라, 상기 기저대역처리부(4i-20) 및 상기 RF처리부(4i-10)는 송신부, 수신부, 송수신부, 통신부 또는 무선 통신부로 지칭될 수 있다.
상기 백홀통신부(4i-30)는 네트워크 내 다른 노드들과 통신을 수행하기 위한 인터페이스를 제공한다. 즉, 상기 백홀통신부(4i-30)는 상기 주기지국에서 다른 노드, 예를 들어, 보조기지국, 코어망 등으로 송신되는 비트열을 물리적 신호로 변환하고, 상기 다른 노드로부터 수신되는 물리적 신호를 비트열로 변환한다.
상기 저장부(4i-40)는 상기 주기지국의 동작을 위한 기본 프로그램, 응용 프로그램, 설정 정보 등의 데이터를 저장한다. 특히, 상기 저장부(4i-40)는 접속된 단말에 할당된 베어러에 대한 정보, 접속된 단말로부터 보고된 측정 결과 등을 저장할 수 있다. 또한, 상기 저장부(4i-40)는 단말에게 다중 연결을 제공하거나, 중단할지 여부의 판단 기준이 되는 정보를 저장할 수 있다. 그리고, 상기 저장부(4i-40)는 상기 제어부(4i-50)의 요청에 따라 저장된 데이터를 제공한다.
상기 제어부(4i-50)는 상기 주기지국의 전반적인 동작들을 제어한다. 예를 들어, 상기 제어부(4i-50)는 상기 기저대역처리부(4i-20) 및 상기 RF처리부(4i-10)을 통해 또는 상기 백홀통신부(4i-30)을 통해 신호를 송수신한다. 또한, 상기 제어부(4i-50)는 상기 저장부(4i-40)에 데이터를 기록하고, 읽는다. 이를 위해, 상기 제어부(4i-50)는 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있다.
<제5실시예>
하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명하기로 한다.
도 5a는 차세대 이동통신 시스템의 구조를 도시하는 도면이다.
도 5a를 참조하면, 도시한 바와 같이 차세대 이동통신 시스템의 무선 액세스 네트워크는 차세대 기지국(New Radio Node B, 이하NR NB)(5a-10) 과 NR CN (5a-05, New Radio Core Network)로 구성된다. 사용자 단말(New Radio User Equipment, 이하 NR UE 또는 단말)(5a-15)은 NR NB(5a-10) 및 NR CN (5a-05)를 통해 외부 네트워크에 접속한다.
도 5a에서 NR NB(5a-10)는 기존 LTE 시스템의 eNB (Evolved Node B)에 대응된다. NR NB는 NR UE(5a-15)와 무선 채널로 연결되며 기존 노드 B 보다 더 월등한 서비스를 제공해줄 수 있다. 차세대 이동통신 시스템에서는 모든 사용자 트래픽이 공용 채널(shared channel)을 통해 서비스 되므로, UE들의 버퍼 상태, 가용 전송 전력 상태, 채널 상태 등의 상태 정보를 취합해서 스케줄링을 하는 장치가 필요하며, 이를 NR NB(5a-10)가 담당한다. 하나의 NR NB는 통상 다수의 셀들을 제어한다. 기존 LTE 대비 초고속 데이터 전송을 구현하기 위해서 기존 최대 대역폭 이상을 가질 수 있고, 직교 주파수 분할 다중 방식(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, 이하 OFDM이라 한다)을 무선 접속 기술로 하여 추가적으로 빔포밍 기술이 접목될 수 있다. 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. NR CN (5a-05)는 이동성 지원, 베어러 설정, QoS 설정 등의 기능을 수행한다. NR CN는 단말에 대한 이동성 관리 기능은 물론 각종 제어 기능을 담당하는 장치로 다수의 기지국 들과 연결된다. 또한, 차세대 이동통신 시스템은 기존 LTE 시스템과도 연동될 수 있으며, NR CN이 MME (5a-25)와 네트워크 인터페이스를 통해 연결된다. MME는 기존 기지국인 eNB (5a-30)과 연결된다.
도 5b는 기존 LTE 시스템에서 시스템 정보를 제공하는 방법을 설명하는 도면이다.
LTE 시스템에서 기지국 (5b-10)이 브로드캐스팅하는 시스템 정보는 MasterInformationBlock (MIB)와 수 개의 SystemInformationBlocks (SIBs)로 나누어 단말 (5b-10)에게 전달된다. MIB (5b-15)는 제한된 수의 필수적인 정보만을 포함하며, 셀로부터 다른 정보를 얻기 위해 필요한 정보를 주기적으로 전송한다. SIB1 (5b-15)을 제외한 SIB (5b-25)들은 SystemInformation (SI) 메시지를 이용하여 전달되며, SIB와 SI 메시지와의 맵핑 정보는 SIB1에 포함된다. 각 SIB는 하나의 SI 메시지에만 포함될 수 있다. SIB1에서는 다른 SIB을 수신하기 위해 필요한 SI 스케줄링 정보를 포함한다. SIB1에는 SI 갱신과 관련된 정보인 systemInfoValueTag IE도 포함하고 있다. 상기 valuetag 정보는 MIB, SIB1, SIB10, SIB11, SIB12, SIB14를 제외한 SIB가 갱신될 때마다, 1씩 증가한다. 이는 단말로 하여금 자신이 가지고 있는 시스템 정보가 현재 브로드캐스팅되고 있는 시스템 정보와 일치하는지 여부를 판단하는데 사용된다. LTE 시스템에서 상기 valuetag는 5 비트로 구성되며, 0부터 31까지 카운트할 수 있다. 따라서, 32번 이상 변경되면, valuetag는 0으로 다시 wrap-around 된다. 따라서, 오랜 시간이 지나면, 상기 valuetag을 이용하여, 저장하고 있는 시스템 정보가 최신 버전인지를 판단하는 것은 부적절할 수 있다. 따라서, 단말은 validity timer을 가지고 있으며, SI 갱신이 일어날 때마다, 상기 타이머를 리셋시킨다. 상기 타이머가 만료되면, 상기 단말은 시스템 정보를 다시 갱신한다. LTE 시스템에서 상기 타이머의 길이는 3 시간이다.
도 5c는 기존 LTE 시스템에서 시스템 정보를 갱신하는 방법을 설명하는 도면이다.
제 1 LTE 기지국이 브로드캐스팅하는 시스템 정보는 해당 기지국에서만 유효하다 (5c-05). 단말 (5c-10)이 상기 제 1 기지국으로부터 브로드캐스팅되는 시스템 정보를 새로 수신하게 되면, 하나의 validity timer을 구동시킨다 (5c-15). 또한, SIB1에서 제공되는 valuetag 정보를 기록한다. 상기 valuetag는 시스템 정보가 갱신될 때마다 1씩 증가한다. 상기 단말이 음역 지역에 머물다가 복귀하게 되면, 상기 저장된 valuetag과 현재 브로드캐스팅되는 SIB1에 포함된 valuetag을 비교하여, 만약 같다면 시스템 정보 갱신을 하지 않는다. 만약 다르다면, 상기 단말이 음영지역에 머무르는 동안, 시스템 정보가 바꾼 것이므로, 새로 갱신된 시스템 정보를 단말은 수신받아야 한다. 만약 상기 validity timer가 만료되면, 상기 단말은 제 1 기지국으부터 시스템 정보를 다시 획득한다 (5c-20). 상기 단말이 인접한 제 2 기지국의 서비스 영역으로 이동하면, 상기 단말은 상기 제 2 기지국으로부터 브로드캐스팅되는 시스템 정보를 새로 수신하고, 이전에 구동 중이던 validity timer을 리셋시키고, 재시작한다 (5c-25). 이 때, 제 2 기지국이 전송하는 SIB1에서 제공되는 valuetag 정보를 기록한다.
도 5d는 차세대 이동통신 시스템에서 시스템 정보를 제공하는 방법을 설명하는 도면이다.
차세대 이동통신 시스템에서 기지국 (5d-10)이 브로드캐스팅하는 시스템 정보는 크게 minimum SI (system information)와 그 외 시스템 정보 (other system information)으로 나누어진다. 상기 minimum SI는 주기적으로 브로드캐스팅되며 (5d-15), 초기 엑세스를 위해 필요한 설정 정보 및 주기적으로 혹은 요청 기반으로 브로드캐스팅되는 other SI을 수신하는데 필요한 SI 스케줄링 정보를 포함한다. 기본적으로 상기 other SI는 minimum SI에 포함되지 않은 모든 설정 정보를 포함한다. 상기 other SI은 주기적으로 (5d-20) 혹은 단말 요청을 기반으로 브로드캐스팅되거나, dedicated signalling을 이용하여 (5d-25), 단말에게 제공된다. 단말이 요청하여, other SI을 수신하는 경우, 단말은 상기 요청을 수행하기 전에, 상기 셀에서 상기 other SI가 유효한지 혹은 현재 (다른 단말의 요청에 의해) 브로드캐스팅되고 있는지 여부를 확인할 필요가 있다. 상기 확인은 minimum SI가 제공하는 특정 정보를 통해 가능하다. 대기모드 (RRC_IDLE) 혹은 INACTIVE 모드 (RRC_INACTIVE)에 있는 단말은 현재의 RRC state 변경없이 other SI을 요청할 수 있다. 연결 모드 (RRC_CONNECTED)에 있는 단말은 dedicated RRC 시그널링을 통해, other SI을 요청하고 수신할 수 있다. 상기 other SI는 설정된 주기마다 정해진 기간 동안 브로드캐스팅된다. 공공안전망 경보 (PWS, public warning system) 정보는 other SI로 분류되어 제공된다. 상기 other SI를 브로드캐스팅할지 혹은 dedicated RRC 시그널링을 통해 단말에게 제공할지는 네트워크 구현이다.
도 5e는 본 발명에서 시스템 정보를 갱신하는 방법을 설명하는 도면이다.
앞서 설명하였듯이, LTE에서는 3 시간마다 value tag 변경 여부와 무관하게 시스템 정보를 재획득하며, 이는 3 시간 동안 value tag가 wrap-around되어서 단말이 가지고 있는 값과 동일한 값이 사용되는 경우를 방지하기 위함이다. 또한, 단말은 서빙 셀을 변경하면 value tag 변화 여부와 무관하게 시스템 정보를 재획득하고, validity timer를 리셋한다.
본 발명에서는 하나의 셀에서만 적용되는 제 1 시스템 정보와 인접한 몇 개의 셀로 구성된 지역에서 공통으로 적용되는 제 2 시스템 정보로 나누어진다. 특정 셀은 제 1 시스템 정보와 제 2 시스템 정보를 단말 (5e-10)에게 제공한다 (5e-05). 또한 상기 제 1 시스템 정보와 제 2 시스템 정보는 각각 별도의 대응되는 제 1 valuetag, 제 1 validity timer와 제 2 valuetag, 제 2 validity timer을 가진다. 제 1 시스템 정보의 갱신 방법은 기존 LTE 시스템과 동일하다. 제 2 시스템 정보의 경우엔, 단말은 동일한 셀에서 validity timer가 만료될 때마다 제 2 시스템 정보를 재획득하지만 (5e-20), 셀 변경 시 value tag이 다른 경우에만 제 2 시스템 정보를 재획득하고, valuetag가 동일한 경우엔, 셀 변경하더라도 재획득 및 validity timer 리셋을 수행하지 않는다 (5e-25).
단말은 여러 셀로 구성된 특정 영역이 변경되는 경우엔, 제 2 valuetag 값과 무관하게, 제 2 시스템 정보를 갱신한다. 만약 단말이 해당 셀 혹은 영역에 대한 시스템 정보를 저장할 수 있다면, 상기 시스템 정보에 대응하는 validity timer를 유지하는 것도 가능하다. 이는 상기 단말이 다시 이전 영역으로 복귀하였을 때, 불필요하게 동일한 제 2 시스템 정보를 재획득하는 것을 방지하기 위해서이다. 하기 표는 본 발명에서 특정 상황에서 시스템 정보 갱신과 관련된 단말 동작을 정리한 것이다.
Figure pat00001
도 5f는 본 발명에서 셀 혹은 지역 기반 시스템 정보와 이에 대응하는 validity timer을 운용하는 단말의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
5f-05 단계에서 단말은 기지국으로부터 제 1 시스템 정보와 제 2 시스템 정보를 제공받는다. 상기 시스템 정보는 주기적은 브로드캐스팅 혹은 요청 기반의 브로드캐스팅 확은 dedicated signalling으로 단말에게 제공된다. 5f-10 단계에서 상기 단말은 제 1 시스템 정보와 제 2 시스템 정보에 각각 대응하는 제 1 validity timer와 제 2 validity timer을 구동시킨다. 5f-15 단계에서 제 1 시스템 정보와 제 2 시스템 정보에 대응하는 제 1 valuetag과 제 2 valuetag을 저장한다. 상기 제 1, 제 2 valuetag 정보는 minimum SI 등 특정 시스템 정보로 제공된다. 5f-20 단계에서 상기 단말은 제 2 시스템 정보를 공유하는 영역 내의 다른 셀로 이동한다면, 제 1 시스템 정보만 갱신하고, 이에 대응하는 제 1 validity timer를 재시작한다. 5f-25 단계에서 상기 단말이 제 2 시스템 정보를 공유하지 않는 영역 내의 다른 셀로 이동한다면, 제 1, 2 시스템을 모두 갱신하고, 이에 대응하는 validity timer들도 재시작한다. 5f-30 단계에서 만약 특정 validity timer가 만료될 때, 단말이 여전이 동일 셀 혹은 영역 내에 있다면, 이에 대응하는 시스템 정보를 갱신한다. 5f-35 단계에서 만약 특정 validity timer가 만료될 때, 단말이 다른 셀 혹은 영역 내에 있다면, 이에 대응하는 시스템 정보를 삭제한다.
도 5g는 본 발명에서 시스템 정보 갱신을 수행하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
Validity timer가 만료될 때마다 value tag 변경 여부와 무관하게 시스템 정보를 재획득하는 것은 오랜 시간이 경과하면 상기 value tag가 wrap-around되어서 단말이 가지고 있는 값과 동일한 값이 사용되는 경우가 발생하기 때문이다. 만약 기지국이 현재로부터 과거 특정 시간 구간 동안 특정 횟수만큼 valuetag가 변경되지 않았음을 시스템 정보로 제공해준다면, 단말은 비록 validity timer가 만료되었어도, 여전히 저장하고 있는 valuetag 값이 유효한지 여부를 판단할 수 있게 된다. 예를 들어, Validity timer가 만료되었다 하더라도 value tag (length = n bit)이 2n 번 변경되지 않은 이상 갱신할 필요는 없다. 따라서, 기지국은 minimum SI 등 특정 시스템 정보를 이용하여, 시스템 정보에 대응하는 value tag와 현재부터 지난 특정 시간 동안 시스템 정보 갱신 (5g-05, 5g-10, 5-15)이 2n 이상 발생하였는지를 나타내는 1 비트 정보 (multipleUpdateIndicator)을 제공한다 (5g-20). 상기 정보가 TRUE 이면, 2n 이상 발생하였음을 의미하며, FALSE 이면, 2n 이상 발생하지 않았음을 의미한다. 상기 특정 시간이라, validity timer의 길이보다 짧은 것을 특징으로 한다. 단말은 validity timer가 만료되기 직전 혹은 만료될 때, 상기 특정 시스템 정보로부터 제공되는 multipleUpdateIndicator를 확인하고, 만약 상기 지시자가 TRUE이면 시스템 정보를 폐기하고 시스템 정보를 재획득한다. 만약 상기 지시자가 FALSE이고 value tag이 다르면 시스템 정보를 재획득한다. 만약 상기 지시자가 FALSE이고 value tag이 동일하면 현재 저장하고 있는 시스템 정보를 그대로 적용하고, 대응하는 Validity timer을 재구동시킨다.
도 5h는 본 발명에서 시스템 정보 갱신을 수행하는 단말의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
5h-05 단계에서 단말은 특정 시스템 정보의 validity timer가 만료되기 직전 혹은 만료될 때, 상기 시스템 정보에 대응하는 multipleUpdateIndicator를 포함하고 있는 시스템 정보를 수신한다. 5h-10 단계에서 상기 단말은 상기 지시자를 확인한다. 5h-15 단계에서 상기 지시자가 TRUE이면 시스템 정보를 폐기하고 시스템 정보를 재획득한다. 5h-20 단계에서 만약 상기 지시자가 FALSE이고 value tag이 다르면 시스템 정보를 재획득한다. 5h-25 단계에서 만약 상기 지시자가 FALSE이고 value tag이 동일하면 현재 저장하고 있는 시스템 정보를 그대로 적용하고, 대응하는 Validity timer을 재구동시킨다.
도 5i는 본 발명에서 시스템 정보 갱신을 수행하는 기지국의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
5i-05 단계에서 기지국은 value tag와 현재부터 지난 특정 시간 동안 시스템 정보 갱신이 특정 횟수 이상 발생하였는지를 나타내는 1 비트 정보 (multipleUpdateIndicator)을 포함하는 특정 시스템 정보를 전송한다. 5i-10 단계에서 상기 기지국은 매 상기 정보를 포함한 특정 시스템 정보를 전송할 때마다, 상기 1 비트 정보를 계산하여 포함시킨다. 5i-15 단계에서 상기 기지국은 상기 1 비트 정보가 변경되어도, valuetag은 count 하지 않는다.
LTE에서는 주변 frequency에 대한 carrier frequency 정보를 SIB5에서 Inter frequency 정보로 제공. 결과적으로 동일한 지역이라 하더라도 주파수 별로 SIB5가 서로 다른 contents를 가진다.
LTE에서는 intra-frequency mobility와 관련된 정보는 SIB4, inter-frequency mobility와 관련된 정보를 SIB5을 통해 제공한다. 따라서, 서빙 주파수가 변경될 때마다, SIB5가 변경되는 것을 의미한다. LTE에서는 단말은 셀 변경 시마다, 신규 서빙 셀로부터 시스템 정보를 무조건 획득해야하기 ?문에, 큰 이슈가 없다. 그러나, 차세대 이동통신 시스템에서는 가급적 인접 셀과의 시스템 정보를 동일하게 유지하기를 원한다. 이러한 원칙을 적용한다면, LTE와 같이 SIB5을 구성하는 것은 바람직하지 않다. 왜냐하면, 서빙 주파수가 변경된다는 것은 SIB5도 변경된다는 것을 의미하기 때문이다. 서빙 주파수가 변경되어도 SIB5가 변경되지 않도록 차세대 이동통신 시스템에서는 SIB5의 정의를 변경할 필요가 있다. 본 발명에서는 SIB5의 정의를 서빙 주파수와 인접 주파수의 정보로 구성하는 것을 특징으로 한다. 하기 표는 본 발명에서 SIB5을 구성하는 예를 보인 것이다. 예를 들어 f1, f2, f3, f4로 구성된 시스템에서 서빙 주파수가 변경되어도, 본 발명에서 제안한 정의를 따를 경우, SIB5는 변경되지 않는다. 이는 단말이 서빙 셀의 주파수를 변경하여도, SIB5을 갱신하지 않아도 됨을 의미한다.
Figure pat00002
도 5j는 본 발명에서 엑세스 제어 설정 정보 (access barring configuration)를 시스템 정보로 제공하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
앞서 설명하였듯이, 차세대 이동통신 시스템에서 기지국 (5j-10)이 브로드캐스팅하는 시스템 정보는 크게 minimum SI (system information)와 그 외 시스템 정보 (other system information)으로 나누어진다. 상기 minimum SI는 주기적으로 브로드캐스팅되는 반면 제한된 크기를 가지므로, 많은 설정 정보를 포함하는데 한계가 있다. 셀 접속 제어 정보 (access barring configuration)는 가장 필수적인 정보이기는 하나, 설정 정보의 크기가 가변적이고, 때에 따라, 매우 큰 크기를 가질 수도 있다. 따라서, 상기 셀 접속 제어 정보를 모두 minimum SI에 포함시키는 것은 비효율적이거나, 불가능할 수 있다. 따라서, 본 발명에서는 상기 셀 접속 제어 정보의 크기가 일정 크기 이상일 경우, 일부 셀 접속 제어 정보만을 minimum SI (5j-15)에 포함시키고, 나머지 셀 접속 제어 정보를 Other SI에 포함시키기는 것을 특징으로 한다. 셀 접속 제어 정보의 크기와 무관하게 상기 minimum SI에 항상 포함되는 셀 접속 제어 정보로는 상기 Other SI을 요청하는 시그널링과 대응하는 정보를 적어도 포함하는 것을 특징으로 한다. 상기 셀 접속 제어 정보의 크기와 상관없이 고정적으로 Other SI을 요청하는 시그널링과 대응하는 셀 접속 제어 정보만을 포함시키고, 나머지 셀 접속 제어 정보는 Other SI에 전송할 수도 있다. 또한, 상기 minimum SI에 항상 포함되는 셀 접속 제어 정보로는 긴급 통신 (emergency)와 대응되는 셀 접속 제어 정보가 포함될 수 있다.
상기 Other SI을 요청하는 시그널링에 대응하는 셀 접속 제어 정보를 제외한 다른 셀 접속 제어 정보는 Other SI를 통해, 브로드캐스팅할지 혹은 dedicated RRC 시그널링을 통해 단말 (5j-05)에게 제공된다 (5j-20, 5j-25).
도 5k는 본 발명에서 엑세스 제어 설정 정보 (access barring configuration)를 시스템 정보로 제공하는 기지국의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
5k-05 단계에서 기지국은 전체 셀 접속 제어 정보의 크기가 일정 크기 이상인지 여부를 판단한다. 예를 들어, 상기 일정 크기는 minimum SI에 필수적으로 들어가야 하는 정보를 제외한 여부 공간이다. 만약 전체 셀 접속 제어 정보의 크기가 일정 크기 이상이라면, 5k-10 단계에서 일부 셀 접속 제어 정보만을 minimum SI에 포함시키고, 나머지 셀 접속 제어 정보를 Other SI에 포함시킨다. 그렇지 않고, 전체 셀 접속 제어 정보의 크기가 일정 크기 이하이라면, 전체 셀 접속 제어 정보를 상기 minimum SI에 포함시킨다.
도 5l에 단말의 구조를 도시하였다.
상기 도면을 참고하면, 상기 단말은 RF(Radio Frequency)처리부(5l-10), 기저대역(baseband)처리부(5l-20), 저장부(5l-30), 제어부(5l-40)를 포함한다.
상기 RF처리부(5l-10)는 신호의 대역 변환, 증폭 등 무선 채널을 통해 신호를 송수신하기 위한 기능을 수행한다. 즉, 상기 RF처리부(5l-10)는 상기 기저대역처리부(5l-20)로부터 제공되는 기저대역 신호를 RF 대역 신호로 상향 변환한 후 안테나를 통해 송신하고, 상기 안테나를 통해 수신되는 RF 대역 신호를 기저대역 신호로 하향 변환한다. 예를 들어, 상기 RF처리부(5l-10)는 송신 필터, 수신 필터, 증폭기, 믹서(mixer), 오실레이터(oscillator), DAC(digital to analog convertor), ADC(analog to digital convertor) 등을 포함할 수 있다. 상기 도면에서, 하나의 안테나만이 도시되었으나, 상기 단말은 다수의 안테나들을 구비할 수 있다. 또한, 상기 RF처리부(5l-10)는 다수의 RF 체인들을 포함할 수 있다. 나아가, 상기 RF처리부(5l-10)는 빔포밍(beamforming)을 수행할 수 있다. 상기 빔포밍을 위해, 상기 RF처리부(5l-10)는 다수의 안테나들 또는 안테나 요소(element)들을 통해 송수신되는 신호들 각각의 위상 및 크기를 조절할 수 있다. 또한 상기 RF 처리부는 MIMO를 수행할 수 있으며, MIMO 동작 수행 시 여러 개의 레이어를 수신할 수 있다.
상기 기저대역처리부(5l-20)은 시스템의 물리 계층 규격에 따라 기저대역 신호 및 비트열 간 변환 기능을 수행한다. 예를 들어, 데이터 송신 시, 상기 기저대역처리부(5l-20)은 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심벌들을 생성한다. 또한, 데이터 수신 시, 상기 기저대역처리부(5l-20)은 상기 RF처리부(5l-10)로부터 제공되는 기저대역 신호를 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열을 복원한다. 예를 들어, OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 방식에 따르는 경우, 데이터 송신 시, 상기 기저대역처리부(5l-20)는 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심벌들을 생성하고, 상기 복소 심벌들을 부반송파들에 매핑한 후, IFFT(inverse fast Fourier transform) 연산 및 CP(cyclic prefix) 삽입을 통해 OFDM 심벌들을 구성한다. 또한, 데이터 수신 시, 상기 기저대역처리부(5l-20)은 상기 RF처리부(5l-10)로부터 제공되는 기저대역 신호를 OFDM 심벌 단위로 분할하고, FFT(fast Fourier transform) 연산을 통해 부반송파들에 매핑된 신호들을 복원한 후, 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열을 복원한다.
상기 기저대역처리부(5l-20) 및 상기 RF처리부(5l-10)는 상술한 바와 같이 신호를 송신 및 수신한다. 이에 따라, 상기 기저대역처리부(5l-20) 및 상기 RF처리부(5l-10)는 송신부, 수신부, 송수신부 또는 통신부로 지칭될 수 있다. 나아가, 상기 기저대역처리부(5l-20) 및 상기 RF처리부(5l-10) 중 적어도 하나는 서로 다른 다수의 무선 접속 기술들을 지원하기 위해 다수의 통신 모듈들을 포함할 수 있다. 또한, 상기 기저대역처리부(5l-20) 및 상기 RF처리부(5l-10) 중 적어도 하나는 서로 다른 주파수 대역의 신호들을 처리하기 위해 서로 다른 통신 모듈들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 서로 다른 무선 접속 기술들은 무선 랜(예: IEEE 802.11), 셀룰러 망(예: LTE) 등을 포함할 수 있다. 또한, 상기 서로 다른 주파수 대역들은 극고단파(SHF:super high frequency)(예: 2.NRHz, NRhz) 대역, mm파(millimeter wave)(예: 60GHz) 대역을 포함할 수 있다.
상기 저장부(5l-30)는 상기 단말의 동작을 위한 기본 프로그램, 응용 프로그램, 설정 정보 등의 데이터를 저장한다. 특히, 상기 저장부(5l-30)는 제2무선 접속 기술을 이용하여 무선 통신을 수행하는 제2접속 노드에 관련된 정보를 저장할 수 있다. 그리고, 상기 저장부(5l-30)는 상기 제어부(5l-40)의 요청에 따라 저장된 데이터를 제공한다.
상기 제어부(5l-40)는 상기 단말의 전반적인 동작들을 제어한다. 예를 들어, 상기 제어부(5l-40)는 상기 기저대역처리부(5l-20) 및 상기 RF처리부(5l-10)을 통해 신호를 송수신한다. 또한, 상기 제어부(5l-40)는 상기 저장부(5l-40)에 데이터를 기록하고, 읽는다. 이를 위해, 상기 제어부(5l-40)는 적어도 하나의 프로세서(processor)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제어부(5l-40)는 통신을 위한 제어를 수행하는 CP(communication processor) 및 응용 프로그램 등 상위 계층을 제어하는 AP(application processor)를 포함할 수 있다.
도 5m은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 주기지국의 블록 구성을 도시한다.
상기 도면에 도시된 바와 같이, 상기 기지국은 RF처리부(5m-10), 기저대역처리부(5m-20), 백홀통신부(5m-30), 저장부(5m-40), 제어부(5m-50)를 포함하여 구성된다.
상기 RF처리부(5m-10)는 신호의 대역 변환, 증폭 등 무선 채널을 통해 신호를 송수신하기 위한 기능을 수행한다. 즉, 상기 RF처리부(5m-10)는 상기 기저대역처리부(5m-20)로부터 제공되는 기저대역 신호를 RF 대역 신호로 상향변환한 후 안테나를 통해 송신하고, 상기 안테나를 통해 수신되는 RF 대역 신호를 기저대역 신호로 하향변환한다. 예를 들어, 상기 RF처리부(5m-10)는 송신 필터, 수신 필터, 증폭기, 믹서, 오실레이터, DAC, ADC 등을 포함할 수 있다. 상기 도면에서, 하나의 안테나만이 도시되었으나, 상기 제1접속 노드는 다수의 안테나들을 구비할 수 있다. 또한, 상기 RF처리부(5m-10)는 다수의 RF 체인들을 포함할 수 있다. 나아가, 상기 RF처리부(5m-10)는 빔포밍을 수행할 수 있다. 상기 빔포밍을 위해, 상기 RF처리부(5m-10)는 다수의 안테나들 또는 안테나 요소들을 통해 송수신되는 신호들 각각의 위상 및 크기를 조절할 수 있다. 상기 RF 처리부는 하나 이상의 레이어를 전송함으로써 하향 MIMO 동작을 수행할 수 있다.
상기 기저대역처리부(5m-20)는 제1무선 접속 기술의 물리 계층 규격에 따라 기저대역 신호 및 비트열 간 변환 기능을 수행한다. 예를 들어, 데이터 송신 시, 상기 기저대역처리부(5m-20)은 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심벌들을 생성한다. 또한, 데이터 수신 시, 상기 기저대역처리부(5m-20)은 상기 RF처리부(5m-10)로부터 제공되는 기저대역 신호를 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열을 복원한다. 예를 들어, OFDM 방식에 따르는 경우, 데이터 송신 시, 상기 기저대역처리부(5m-20)은 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심벌들을 생성하고, 상기 복소 심벌들을 부반송파들에 매핑한 후, IFFT 연산 및 CP 삽입을 통해 OFDM 심벌들을 구성한다. 또한, 데이터 수신 시, 상기 기저대역처리부(5m-20)은 상기 RF처리부(5m-10)로부터 제공되는 기저대역 신호를 OFDM 심벌 단위로 분할하고, FFT 연산을 통해 부반송파들에 매핑된 신호들을 복원한 후, 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열을 복원한다. 상기 기저대역처리부(5m-20) 및 상기 RF처리부(5m-10)는 상술한 바와 같이 신호를 송신 및 수신한다. 이에 따라, 상기 기저대역처리부(5m-20) 및 상기 RF처리부(5m-10)는 송신부, 수신부, 송수신부, 통신부 또는 무선 통신부로 지칭될 수 있다.
상기 백홀통신부(5m-30)는 네트워크 내 다른 노드들과 통신을 수행하기 위한 인터페이스를 제공한다. 즉, 상기 백홀통신부(5m-30)는 상기 주기지국에서 다른 노드, 예를 들어, 보조기지국, 코어망 등으로 송신되는 비트열을 물리적 신호로 변환하고, 상기 다른 노드로부터 수신되는 물리적 신호를 비트열로 변환한다.
상기 저장부(5m-40)는 상기 주기지국의 동작을 위한 기본 프로그램, 응용 프로그램, 설정 정보 등의 데이터를 저장한다. 특히, 상기 저장부(5m-40)는 접속된 단말에 할당된 베어러에 대한 정보, 접속된 단말로부터 보고된 측정 결과 등을 저장할 수 있다. 또한, 상기 저장부(5m-40)는 단말에게 다중 연결을 제공하거나, 중단할지 여부의 판단 기준이 되는 정보를 저장할 수 있다. 그리고, 상기 저장부(5m-40)는 상기 제어부(5m-50)의 요청에 따라 저장된 데이터를 제공한다.
상기 제어부(5m-50)는 상기 주기지국의 전반적인 동작들을 제어한다. 예를 들어, 상기 제어부(5m-50)는 상기 기저대역처리부(5m-20) 및 상기 RF처리부(5m-10)을 통해 또는 상기 백홀통신부(5m-30)을 통해 신호를 송수신한다. 또한, 상기 제어부(5m-50)는 상기 저장부(5m-40)에 데이터를 기록하고, 읽는다. 이를 위해, 상기 제어부(5m-50)는 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있다.

Claims (1)

  1. 무선 통신 시스템에서 제어 신호 처리 방법에 있어서,
    기지국으로부터 전송되는 제1 제어 신호를 수신하는 단계;
    상기 수신된 제1 제어 신호를 처리하는 단계; 및
    상기 처리에 기반하여 생성된 제2 제어 신호를 상기 기지국으로 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 신호 처리 방법.
KR1020170019575A 2017-02-13 2017-02-13 무선 통신 시스템에서 기지국 종류에 따른 핸드오버 수행 방법 및 장치 KR20180093454A (ko)

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