KR20180108150A - 제1 무선접속기술과 제2 무선접속기술을 통해 데이터를 송수신하는 단말이 측정 결과를 보고하는 방법 및 장치 - Google Patents
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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 발명을 통해서 Temporary User ID를 이용하여 등록하는 단말이 보내는 registration request메시지를 효과적으로 처리할 수 있게 된다.
Description
본 발명은 이동통신 시스템에서의 단말 및 기지국 동작에 관한 것이다. 예를 들면, 본 발명은 무선통신시스템에서 복수 개의 무선접속기술 (Radio Access Technology, RAT)를 동시에 사용하여 데이터를 송수신하는 단말이, 셀을 측정하여 결과를 보고하는 방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 빔을 사용하는 차세대 이동통신 시스템에서의 빔 스위칭 방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 차세대 이동통신 시스템에서 랜덤 액세스를 기반으로 빔을 복구하는 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 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.
본 발명의 목적은, 무선통신시스템에서 복수 개의 무선접속기술 (Radio Access Technology, RAT)를 동시에 사용하여 데이터를 송수신하는 단말이, 셀을 측정하여 결과를 보고할 때 기지국으로 하여금 정확한 셀 추가/해지 및 핸드오버 판단 등을 위해 보고하는 방법에 대해 제안한다.
본 발명의 다른 목적은, 다중 빔 기반의 시스템에서 네트워크가 빔 스위칭을 트리거링 하는 방법에 대해 제안한다.
한편, 차세대 이동 통신 시스템에서는 높은 데이터 전송률을 지원하기 위해서 다수의 안테나를 이용하여 좁은 빔을 형성하여 빔 형성 이득을 얻을 수 있다. 상기와 같은 좁은 빔은 높은 빔 형성 이득을 가질 수 있지만 단말을 지원할 수 있는 커버리지가 작기 때문에 단말의 빔과 기지국의 빔을 일치시키고 데이터를 송수신해야 할 필요가 있다. 만약 단말과 기지국 사이에 장애물이 생기거나 단말의 이동성으로 인해 단말의 빔과 기지국의 빔이 틀어지게 되면 신호의 세기가 적정 수준 이하로 떨어지는 일이 발생할 수 있다. 또한, 높은 주파수 대역을 사용할 경우, 이러한 현상은 더 많이 발생할 수 있다. 따라서 본 발명은 또 다른 목적은, 차세대 이동 통신 시스템에서는 상기와 같이 단말의 빔과 기지국의 빔 간의 송수신 세기가 약할 때 이 빔들을 교정하는 과정 혹은 이를 복구하는 과정에 대해 제안한다.
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 실시 예에 따르면, 본 발명을 통해, 단말은 측정한 결과를 보고하여 기지국으로 하여금 정확한 셀 추가/해지 및 핸드오버 명령 등을 실행할 수 있도록 한다.
또한, 본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 본 발명에서 차세대 이동통신 시스템에서의 네트워크 트리거링 빔 스위칭 방법을 제안함으로써, 빔 스위칭 동작에 필요한 단말과 기지국의 동작을 줄일 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시 예에 따르면, 본 발명에서는 단말의 빔과 기지국의 빔이 일치되어 적정 수준 이상의 신호 세기를 가지고 통신하는 환경에서 만약 일정 수준 이하로 신호의 세기가 떨어지면 단말이 랜덤 액세스 절차를 수행하여 다시 기지국과 빔을 다시 선택하는 과정을 수행할 수 있도록 한다. 상기 랜덤 액세스 절차에서 적정 수준 이상의 신호 세기를 복구하는 과정을 MAC CE를 통해 가능하게 함으로써, 빠르게 빔을 복구할 수 있도록 한다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시 예에 따르면, 본 발명에서는 차세대 이동 통신 시스템에서 네트워크가 RRC 비활성화 모드의 단말에게 CN 페이징 메시지를 보낼 때 단말이 RRC 비활성화 모드의 장점을 잃어버리지 않도록 CN 페이징 메시지에 페이징의 원인을 정의하여 단말이 단말 컨텍스트를 저장하고, RRC 비활성화 모드를 유지할 것인지, 아니면 단말 컨텍스트를 삭제하고, RRC 유휴 모드로 천이할지를 판단할 수 있도록 한다.
도 1a은 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 LTE 및 NR에서 다중 연결의 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 1d는 본 발명을 적용한 경우 단말과 기지국 간의 메시지 흐름 예시 도면이다.
도 1e는 본 발명을 적용한 경우 단말의 동작 순서 예시 도면이다.
도 1f는 본 발명의 실시 예에 따른 단말의 블록 구성 예시 도면이다.
도 2a는 본 발명이 적용되는 차세대 이동통신 시스템의 구조를 도시하는 도면이다.
도 2b는 본 발명이 적용될 수 있는 또 다른 차세대 이동 통신 시스템의 구조를 도시하는 도면이다.
도 2c는 본 발명이 적용되는 NR 시스템이 사용하는 프레임 구조의 예시 도면이다.
도 2d는 본 발명이 적용되는 차세대 이동통신 시스템에서의 빔 관리 절차를 설명하기 위한 도면이다.
도 2d는 본 발명이 적용되는 차세대 이동통신 시스템에서의 빔 관리 절차를 설명하기 위한 도면이다.
도 2e는 본 발명에 적용되는 MAC CE를 통한 네트워크 트리거링 빔 스위칭이 성공적으로 수행되었을 경우의 전체 동작을 설명하는 도면이다.
도 2f는 본 발명에서 제안하는 MAC CE를 통한 네트워크 트리거링 빔 스위칭이 성공적으로 수행되었을 경우의 단말 동작을 설명하는 도면이다.
도 2g는 본 발명에 적용되는 MAC CE를 통한 네트워크 트리거링 빔 스위칭이 제대로 수행되지 않는 실시 예 1의 전체 동작을 설명하는 도면이다.
도 2h는 본 발명에 적용되는 MAC CE를 통한 네트워크 트리거링 빔 스위칭이 제대로 수행되지 않는 실시 예 2의 전체 동작을 설명하는 도면이다.
도 2i는 본 발명에 적용되는 MAC CE를 통한 네트워크 트리거링 빔 스위칭이 제대로 수행되지 않는 실시 예 3의 전체 동작을 설명하는 도면이다.
도 2j는 본 발명을 적용한 단말의 내부 구조를 도시하는 블록도이다.
도 2k는 본 발명에 따른 NR 기지국의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 3a는 본 발명이 적용될 수 있는 LTE 시스템의 구조를 도시하는 도면이다.
도 3b는 본 발명이 적용될 수 있는 LTE 시스템에서 무선 프로토콜 구조를 나타낸 도면이다.
도 3c는 본 발명이 적용될 수 있는 차세대 이동통신 시스템의 구조를 도시하는 도면이다.
도 3d는 본 발명이 적용될 수 있는 차세대 이동통신 시스템의 무선 프로토콜 구조를 나타낸 도면이다. .
도 3e는 본 발명의 차세대 이동통신 시스템에서 단말이 각 계층 장치(entity, 이하 장치)들 및 베어러들을 설정하는 절차를 도시한 도면이다.
도 3f는 본 발명에서 단말이 상향 링크 데이터를 전송하기 위해 기지국에게 전송 자원을 요청하는 절차를 나타낸 도면이다.
도 3g는 본 발명에서 차세대 이동 통신 시스템이 빔을 통하여 단말을 서비스하는 과정을 나타내는 도면이다.
도 3h는 본 발명에서 단말과 기지국의 빔 불일치 현상이 발생했을 때 이를 복구하는 절차를 나타낸 도면이다.
도 3i는 본 발명에서 빔 복구 절차를 수행하는 단말의 동작을 나타낸 도면이다.
도 3j에 본 발명의 실시 예가 적용될 수 있는 단말의 구조를 도시하였다.
도 3k는 본 발명의 실시 예가 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 TRP의 블록 구성을 도시한다.
도 4a는 본 발명이 적용될 수 있는 LTE 시스템의 구조를 도시하는 도면이다.
도 4b는 본 발명이 적용될 수 있는 LTE 시스템에서 무선 프로토콜 구조를 나타낸 도면이다.
도 4c는 본 발명이 적용될 수 있는 차세대 이동통신 시스템의 구조를 도시하는 도면이다.
도 4d는 본 발명이 적용될 수 있는 차세대 이동통신 시스템의 무선 프로토콜 구조를 나타낸 도면이다. .
도 4e는 본 발명의 차세대 이동 통신 시스템에서 단말이 머무를 수 있는 모드들을 나타낸 도면이다.
도 4f는 본 발명에서 단말이 RRC 연결 모드(RRC connected mode)에서 RRC 유휴 모드(RRC idle mode)로 전환하는 절차와 RRC 유휴 모드(RRC idle mode)에서 RRC 연결 모드(RRC connected mode)로 전환하는 절차를 설명한 도면이다.
도 4g는 본 발명에서 단말이 RRC 연결 모드에서 RRC 비활성 모드 혹은 lightly-connected 모드로 전환하는 절차와 RRC 비활성 모드 혹은 lightly-connected 모드에서 RRC 연결 모드로 전환하는 절차를 나타낸 도면이다.
도 4h는 본 발명에서 RRC 비활성화 모드 단말이 설정된 CN 기반 페이징 영역(Tracking area, TA)을 벗어났을 때 단말의 트래킹 영역(Tracking area, TA)을 갱신하는 절차를 나타낸 도면이다.
도 4i는 본 발명에서 단말이 RRC 비활성 모드(혹은 lightly-connected 모드)에서 이동하다가 현재 설정된 랜 페이징 영역을 벗어나면 랜 페이징 영역 갱신 절차를 수행하고 이에 대한 기지국의 응답을 나타낸 도면이다.
도 4j는 본 발명에서 네트워크의 MME(혹은 소정의 네트워크 엔터티)가 단말에게 CN 페이징 메시지를 보내는 절차를 나타낸 도면이다.
도 4k는 본 발명에서 고정 기지국이 고정 기지국의 셀 영역 밖에 있는 RRC 비활성화 모드 단말에게 랜 페이징 메시지를 보내는 절차를 나타낸 도면이다.
도 4l는 본 발명에서 고정 기지국이 RRC 비활성화 모드 단말에게 랜 페이징 메시지를 보내고 실패했을 경우에 수행하는 절차를 나타낸 도면이다.
도 4m은 본 발명에서 제4-1의 실시 예에서 설명한 단말의 동작을 나타낸다.
도 4n에 본 발명의 실시 예가 적용될 수 있는 단말의 구조를 도시하였다.
도 4o는 본 발명의 실시 예가 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 TRP의 블록 구성을 도시한다.
도 5a은 차세대 이동통신 시스템의 구조를 도시하는 도면이다.
도 5b는 차세대 이동통신 시스템에서 무선 접속 상태 천이를 설명하기 위한 도면이다.
도 5c는 기존 LTE 시스템에서 무선 접속 상태가 불일치하는 현상을 설명하기 위한 도면이다.
도 5d는 기존 LTE 시스템에서 무선 접속 상태가 불일치하는 현상을 해결하는 방안을 설명하기 위한 도면이다.
도 5e는 차세대 이동통신 시스템에서 무선 접속 상태가 불일치하는 현상을 설명하기 위한 도면이다.
도 5f는 차세대 이동통신 시스템에서 무선 접속 상태가 불일치하는 현상을 해결하는 방안을 설명하기 위한 도면이다.
도 5g는 차세대 이동통신 시스템에서 페이징 수신 시 타이머 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 5h는 차세대 이동통신 시스템에서 inter-RAT mobility시 타이머 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 5i는 본 발명을 적용한 단말의 내부 구조를 도시하는 블록도이다.
도 5j은 본 발명에 따른 기지국의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 1b는 본 발명의 설명을 위해 참고로 하는 LTE 시스템의 무선 프로토콜 구조를 나타낸 도면이다.
도 1c는 LTE 및 NR에서 다중 연결의 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 1d는 본 발명을 적용한 경우 단말과 기지국 간의 메시지 흐름 예시 도면이다.
도 1e는 본 발명을 적용한 경우 단말의 동작 순서 예시 도면이다.
도 1f는 본 발명의 실시 예에 따른 단말의 블록 구성 예시 도면이다.
도 2a는 본 발명이 적용되는 차세대 이동통신 시스템의 구조를 도시하는 도면이다.
도 2b는 본 발명이 적용될 수 있는 또 다른 차세대 이동 통신 시스템의 구조를 도시하는 도면이다.
도 2c는 본 발명이 적용되는 NR 시스템이 사용하는 프레임 구조의 예시 도면이다.
도 2d는 본 발명이 적용되는 차세대 이동통신 시스템에서의 빔 관리 절차를 설명하기 위한 도면이다.
도 2d는 본 발명이 적용되는 차세대 이동통신 시스템에서의 빔 관리 절차를 설명하기 위한 도면이다.
도 2e는 본 발명에 적용되는 MAC CE를 통한 네트워크 트리거링 빔 스위칭이 성공적으로 수행되었을 경우의 전체 동작을 설명하는 도면이다.
도 2f는 본 발명에서 제안하는 MAC CE를 통한 네트워크 트리거링 빔 스위칭이 성공적으로 수행되었을 경우의 단말 동작을 설명하는 도면이다.
도 2g는 본 발명에 적용되는 MAC CE를 통한 네트워크 트리거링 빔 스위칭이 제대로 수행되지 않는 실시 예 1의 전체 동작을 설명하는 도면이다.
도 2h는 본 발명에 적용되는 MAC CE를 통한 네트워크 트리거링 빔 스위칭이 제대로 수행되지 않는 실시 예 2의 전체 동작을 설명하는 도면이다.
도 2i는 본 발명에 적용되는 MAC CE를 통한 네트워크 트리거링 빔 스위칭이 제대로 수행되지 않는 실시 예 3의 전체 동작을 설명하는 도면이다.
도 2j는 본 발명을 적용한 단말의 내부 구조를 도시하는 블록도이다.
도 2k는 본 발명에 따른 NR 기지국의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 3a는 본 발명이 적용될 수 있는 LTE 시스템의 구조를 도시하는 도면이다.
도 3b는 본 발명이 적용될 수 있는 LTE 시스템에서 무선 프로토콜 구조를 나타낸 도면이다.
도 3c는 본 발명이 적용될 수 있는 차세대 이동통신 시스템의 구조를 도시하는 도면이다.
도 3d는 본 발명이 적용될 수 있는 차세대 이동통신 시스템의 무선 프로토콜 구조를 나타낸 도면이다. .
도 3e는 본 발명의 차세대 이동통신 시스템에서 단말이 각 계층 장치(entity, 이하 장치)들 및 베어러들을 설정하는 절차를 도시한 도면이다.
도 3f는 본 발명에서 단말이 상향 링크 데이터를 전송하기 위해 기지국에게 전송 자원을 요청하는 절차를 나타낸 도면이다.
도 3g는 본 발명에서 차세대 이동 통신 시스템이 빔을 통하여 단말을 서비스하는 과정을 나타내는 도면이다.
도 3h는 본 발명에서 단말과 기지국의 빔 불일치 현상이 발생했을 때 이를 복구하는 절차를 나타낸 도면이다.
도 3i는 본 발명에서 빔 복구 절차를 수행하는 단말의 동작을 나타낸 도면이다.
도 3j에 본 발명의 실시 예가 적용될 수 있는 단말의 구조를 도시하였다.
도 3k는 본 발명의 실시 예가 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 TRP의 블록 구성을 도시한다.
도 4a는 본 발명이 적용될 수 있는 LTE 시스템의 구조를 도시하는 도면이다.
도 4b는 본 발명이 적용될 수 있는 LTE 시스템에서 무선 프로토콜 구조를 나타낸 도면이다.
도 4c는 본 발명이 적용될 수 있는 차세대 이동통신 시스템의 구조를 도시하는 도면이다.
도 4d는 본 발명이 적용될 수 있는 차세대 이동통신 시스템의 무선 프로토콜 구조를 나타낸 도면이다. .
도 4e는 본 발명의 차세대 이동 통신 시스템에서 단말이 머무를 수 있는 모드들을 나타낸 도면이다.
도 4f는 본 발명에서 단말이 RRC 연결 모드(RRC connected mode)에서 RRC 유휴 모드(RRC idle mode)로 전환하는 절차와 RRC 유휴 모드(RRC idle mode)에서 RRC 연결 모드(RRC connected mode)로 전환하는 절차를 설명한 도면이다.
도 4g는 본 발명에서 단말이 RRC 연결 모드에서 RRC 비활성 모드 혹은 lightly-connected 모드로 전환하는 절차와 RRC 비활성 모드 혹은 lightly-connected 모드에서 RRC 연결 모드로 전환하는 절차를 나타낸 도면이다.
도 4h는 본 발명에서 RRC 비활성화 모드 단말이 설정된 CN 기반 페이징 영역(Tracking area, TA)을 벗어났을 때 단말의 트래킹 영역(Tracking area, TA)을 갱신하는 절차를 나타낸 도면이다.
도 4i는 본 발명에서 단말이 RRC 비활성 모드(혹은 lightly-connected 모드)에서 이동하다가 현재 설정된 랜 페이징 영역을 벗어나면 랜 페이징 영역 갱신 절차를 수행하고 이에 대한 기지국의 응답을 나타낸 도면이다.
도 4j는 본 발명에서 네트워크의 MME(혹은 소정의 네트워크 엔터티)가 단말에게 CN 페이징 메시지를 보내는 절차를 나타낸 도면이다.
도 4k는 본 발명에서 고정 기지국이 고정 기지국의 셀 영역 밖에 있는 RRC 비활성화 모드 단말에게 랜 페이징 메시지를 보내는 절차를 나타낸 도면이다.
도 4l는 본 발명에서 고정 기지국이 RRC 비활성화 모드 단말에게 랜 페이징 메시지를 보내고 실패했을 경우에 수행하는 절차를 나타낸 도면이다.
도 4m은 본 발명에서 제4-1의 실시 예에서 설명한 단말의 동작을 나타낸다.
도 4n에 본 발명의 실시 예가 적용될 수 있는 단말의 구조를 도시하였다.
도 4o는 본 발명의 실시 예가 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 TRP의 블록 구성을 도시한다.
도 5a은 차세대 이동통신 시스템의 구조를 도시하는 도면이다.
도 5b는 차세대 이동통신 시스템에서 무선 접속 상태 천이를 설명하기 위한 도면이다.
도 5c는 기존 LTE 시스템에서 무선 접속 상태가 불일치하는 현상을 설명하기 위한 도면이다.
도 5d는 기존 LTE 시스템에서 무선 접속 상태가 불일치하는 현상을 해결하는 방안을 설명하기 위한 도면이다.
도 5e는 차세대 이동통신 시스템에서 무선 접속 상태가 불일치하는 현상을 설명하기 위한 도면이다.
도 5f는 차세대 이동통신 시스템에서 무선 접속 상태가 불일치하는 현상을 해결하는 방안을 설명하기 위한 도면이다.
도 5g는 차세대 이동통신 시스템에서 페이징 수신 시 타이머 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 5h는 차세대 이동통신 시스템에서 inter-RAT mobility시 타이머 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 5i는 본 발명을 적용한 단말의 내부 구조를 도시하는 블록도이다.
도 5j은 본 발명에 따른 기지국의 구성을 나타낸 블록도이다.
이하, 본 발명의 실시 예를 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.
<제1 실시 예>
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 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 1a은 본 발명의 설명을 위해 참고로 하는 LTE 시스템의 구조를 도시하는 도면이다.
상기 도 1a을 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 수신 여부를 1비트로 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.
한편, 상기 PHY 계층은 하나 혹은 복수 개의 주파수/반송파로 이루어질 수 있으며, 하나의 기지국에서 복수 개의 주파수를 동시에 설정하여 사용하는 기술을 반송파 집적 기술 (carrier aggreagation, 이하 CA라 칭함)이라 한다. CA 기술이란 단말 (혹은 User Equipment, UE) 과 기지국 (E-UTRAN NodeB, eNB) 사이의 통신을 위해 하나의 반송파만 사용하던 것을, 주반송파와 하나 혹은 복수개의 부차반송파를 추가로 사용하여 부차반송파의 갯수만큼 전송량을 획기적으로 늘릴 수 있다. 한편, LTE에서는 주반송파를 사용하는 기지국 내의 셀을 PCell (Primary Cell)이라 하며, 부차반송파를 SCell (Secondary Cell)이라 칭한다. 상기의 CA 기능을 두 개의 기지국으로 확장한 기술을 이중 연결 기술 (dual connectivity, 이하 DC라 칭함)이라 한다. 상기 DC 기술에서는 단말이 주기지국 (Master E-UTRAN NodeB, 이하 MeNB라 칭함)과 보조기지국 (Secondary E-UTRAN NodeB, 이하 SeNB라 칭함)을 동시에 연결해서 사용하고 있으며, 주기지국 내에 속한 셀들을 주셀그룹 (Master Cell Group, 이하 MCG라 칭함)이라 하고, 보조기지국에 속한 셀들을 보조셀그룹 (Secondary Cell Group, 이하 SCG라 칭함)이라 한다. 상기 각 셀그룹별로 대표 셀이 있으며, 주셀그룹의 대표 셀을 주셀(Primary Cell, 이하 PCell이라 칭함)이라 하고, 보조셀그룹의 대표 셀을 주보조셀 (Primary Secondary Cell, 이하 PSCell이라 칭함)이라 한다. 전술한 NR을 사용할 때, 상기 MCG를 LTE 기술을 사용하고 상기 SCG를 NR로 사용하여, LTE와 NR을 단말이 동시에 사용할 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 주고받을 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 상기 Dual Connectivity의 개념을 설명하기 위한 도면이다.
Dual connectivity 기술을 사용하면 단말은 두 개의 기지국을 동시에 연결하여 사용할 수 있으며, 본 예시 도면에서는 단말 (1c-05) 이 LTE 기술을 사용하는 매크로 기지국 (1c-00) 과 NR 기술을 사용하는 스몰 셀 기지국 (1c-10) 를 동시에 연결하여 데이터를 송수신하는 경우를 도시하였다. 매크로 기지국은 MeNB (Master E-UTRAN NodeB)로 칭하며, 스몰 셀 기지국은 SeNB (Secondary E-UTRAN NodeB)로 칭한다. MeNB의 서비스 영역 내에 여러 개의 스몰 셀이 존재할 수 있으며, MeNB은 상기 SeNB 들과 유선 backhaul 망 (1c-15) 로 연결되어 있다. MeNB로부터 제공받는 서빙 셀의 집합을 MCG (Master Cell Group) (1c-20) 라고 하며, MCG에서 반드시 하나의 서빙 셀은 connection establishment, connection re-establishment, handover 등 기존 셀이 수행해왔던 기능들을 모두 가지는 PCell (primary Cell) (1c-25) 이다. 또한, 상기 PCell에서는 상향링크 제어채널은 PUCCH을 가진다. PCell 이외의 서빙 셀을 SCell (Secondary Cell) (1c-30) 이라고 한다. 도 1c에서는 MeNB가 하나의 SCell을, SeNB가 3개의 SCell들을 제공하는 시나리오를 도시하고 있다. SeNB가 제공하는 서빙 셀의 집합을 SCG (Secondary Cell Group) (1c-40) 이라고 칭한다. MeNB은 상기 단말이 두 기지국으로부터 데이터를 송수신할 때, SeNB에서 제공하는 서빙 셀들을 추가, 변경, 제거하는 명령을 SeNB에 내린다. 이러한 명령을 내리기 위해서, MeNB는 단말에게 서빙 셀 및 주변 셀들을 측정하도록 설정 (Configuration)할 수 있다. 단말은 설정 정보에 따라, 측정한 결과를 MeNB에 보고해야 한다. SeNB이 단말에게 효율적으로 데이터를 송, 수신하기 위해서는 MCG의 PCell과 유사한 역할을 하는 서빙 셀이 필요하며, 본 발명에서는 이를 PSCell (Primary SCell)이라고 칭한다. PSCell은 SCG의 서빙 셀 중, 하나로 정해지며, 상향링크 제어채널인 PUCCH을 가지고 있는 것을 특징으로 한다. PUCCH는 단말이 HARQ ACK/NACK 정보, CSI (Channel Status Information) 정보, SR (Scheduling Request) 등을 기지국에 전달하는데 이용된다.
도 1d는 본 발명에서 제안하는 복수 개의 RAT를 동시에 사용하여 데이터를 송수신하는 단말이, 셀을 측정하여 결과를 보고하는 방법 사용시 단말과 기지국 간의 메시지 흐름 예시 도면이다.
본 예시도면에서 휴면 모드 (RRC_IDLE)에 있는 단말 (1d-01)은 보낼 데이터의 발생 등의 이유로 LTE 셀로 접속을 수행한다 (1d-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 LTE 셀 (1d-03) 에 접속 절차를 성공하면, 단말은 연결 모드 (RRC_CONNECTED)로 상태가 변경이 되며, 상기 연결모드에 있는 단말은 LTE 셀과 데이터 송수신이 가능하다 (1d-13).
이후 기지국은 단말이 상기 DC를 지원하고, 단말로부터의 주변 셀 측정 보고 정보에 따라 단말 주변에 NR 셀이 존재하는 경우, 단말에게 상기 DC 기능을 설정하기 위해 SCG 정보를 전송한다 (1d-15). 상기 SCG 설정 정보에는 SCG로 추가하는 SCell들에 대한 추가 및 해지 정보가 포함될 수 있다. 상기 SCG 설정 정보는 RRC계층의 RRCConnectionReconfiguration 메시지를 사용해 전송될 수 있다. 이후, 단말은 상기 설정 정보를 수신하였음을 확인하는 메시지를 전송하며, 이는 RRCConnectionReconfigurationComplete 메시지를 사용해 전송될 수 있다 (1d-19). 이에 따라 단말은 MCG인 LTE 셀 (1d-03) 과 SCG인 NR 셀 (1d-05) 를 사용해 동시에 데이터를 송수신할 수 있다 (1d-19) (1d-21).
이후 기지국은 단말에게 단말 주변의 셀 측정을 설정한다 (1d-23). 상기 측정 설정에는 측정 대상 (measurement object, measObject) 및 보고 조건 (report configuration) 등이 포함될 수 있다.
상기 측정 대상은 어떠한 주파수를 측정할지에 대한 정보가 포함될 수 있으며, 해당 측정 주파수가 NR 셀이 존재하는 주파수인 경우, 해당 주파수에 존재하는 셀들의 빔이 하나인지 복수인지, 복수인 경우에는 빔의 상세 설정 정보 (예를 들어 빔의 개수, 각 빔의 식별자 및 측정 주기 등)와, 특정 빔 식별자들에 대해서만 측정을 수행하도록 지시할 수 있다.
또한, 상기 보고 조건에는 기지국으로 측정 결과를 주기적으로 보고하게 하거나, 혹은 하기의 조건을 만족하는 경우에 기지국으로 측정 결과를 보고하는 등의 설정을 포함할 수 있다.
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이벤트 A1 (서빙 셀 측정결과가 임계치보다 좋아지는 경우)
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이벤트 A2 (서빙 셀 측정결과가 임계치보다 나빠지는 경우)
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이벤트 A3 (주변 셀 측정결과가 주 서빙 셀 (Primary Cell, PCell: 단말이 복수 개의 서빙 셀을 사용하는 경우, 대표 셀) 측정결과보다 오프셋보다 좋아지는 경우)
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이벤트 A4 (주변 셀 측정결과가 임계치보다 좋아지는 경우)
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이벤트 A5 (주 서빙 셀 (PCell) 측정결과가 임계치 1보다 나빠지고, 주변셀 측정결과가 임계치2보다 좋아지는 경우)
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이벤트 A6 (주변 셀 측정결과가 부 서빙 셀 (Secondary Cell, SCell: 단말이 복수 개의 서빙 셀을 사용하는 경우, PCell을 제외한 나머지 셀) 측정결과보다 오프셋 보다 좋아지는 경우)
한편, NR 시스템에서 한 셀은 하나 혹은 복수 개의 빔으로 구성될 수 있으며, 이에 따라 상기 '셀의 측정결과'라 함은 한 셀의 빔의 측정결과 값들을 사용하여 계산한 값일 수 있다. 이는, 기지국이 상기 측정 설정에서 어떻게 계산하는지를 구체적으로 지시할 수 있으며, 예를 들어, 상기 기지국은 각 셀에 대해, 각 셀로부터 측정한 여러 빔 가운데 가장 측정결과가 좋은 N 개의 빔만을 고려하도록 설정할 수 있다. 또한, 상기 기지국은 상기 N 개의 빔 결과에 대해 합 혹은 평균 등의 방법을 사용하여 '셀'의 측정결과를 산정하도록 지시할 수 있다. 상기 측정 설정은 RRC 계층의 RRCConnectionReconfiguration 메시지를 사용하여 전송될 수 있다. 이후 단말은 상기 설정 지시에 대한 확인 메시지를 전송하며 (1d-25), 이는 RRC 계층의 RRCConnectionReconfigurationComplete 메시지를 사용할 수 있다.
상기 측정 설정을 지시받은 단말은, 상기 수신한 설정에 따라 빔 단위로 측정을 수행할지 여부를 판단하여 측정을 수행하여 기지국이 설정한 보고 조건에 맞는지 여부를 판단한다 (1d-27). 이에 따라 보고 조건이 맞는 경우 (즉 예를 들어 상기 이벤트 중 하나가 설정된 경우, 해당 조건이 소정의 시간 (TimeToTrigger 혹은 TTT 라고도 한다)동안 만족하는 경우) 단말은 측정한 결과를 기지국으로 보고하는 메시지를 생성한다 (1d-29). 이때, 단말이 만약 상기 CA 혹은 DC가 설정된 경우, 설정된 모든 셀에 대한 측정 결과를 포함한다. 이에 따라 본 예시 도면과 같이 서로 다른 RAT이 설정된 경우, 하기의 정보를 측정 결과에 포함한다.
-
measResultPCell: LTE PCell의 측정 결과
-
measResultNeighCells: NR/E-UTRA/UTRA/GERAN 측정 결과 (기지국이 설정한 measObject에 따라 결정되며, 주변 셀의 측정결과)
-
MeasResultServFreqList1 (LTE MCG의 SCell을 위함; LTE 기술에서 정의한 소정의 기준 신호 (예를 들어 Common Reference Signal)에 대해서 기지국이 설정한 대역폭에 대해 측정된 값)
o
ServCellIndex (서빙 셀 인덱스: 기지국이 각 SCell에 대해서 설정해줌)
o
measResultSCell: LTE 측정 결과
o
measResultBestNeighCell: LTE 측정 결과 (해당 SCell과 동일 주파수의 가장 좋은 주변 셀의 측정결과)
-
MeasResultServFreqList2 (NR SCG의 PSCell 및 SCell을 위함; NR 기술에서 정의한 소정의 기준 신호 (예를 들어 NR-Synchronization Signal)에 대해서 상기 소정의 기준 신호가 전송되는 전 대역에 걸쳐 측정된 값)
o
ServCellIndex (서빙 셀 인덱스: 기지국이 각 SCell에 대해서 설정해줌)
o
measResultSCell: NR 측정 결과
o
measResultBestNeighCell: NR 측정 결과 (해당 SCell과 동일 주파수의 가장 좋은 주변 셀의 측정결과)
단말은 상기 생성된 측정 결과를 기지국으로 전송한다 (1d-31). 이에 따라 LTE 셀 (PCell)은 해당 단말에게 새로운 NR 셀을 추가할지, 기존의 LTE 셀 혹은 NR SCell을 해지시킬지, 핸드 오버을 핸드 오버시킬지 (즉 다른 셀로 이동시킬지) 여부 등을 판단할 수 있다.
도 1e는 본 발명을 적용한 경우 단말의 동작 순서 예시 도면이다.
도 1e에서는 단말이 LTE 기지국에 연결되어, 연결 모드 (RRC_CONNECTED)에 있는 상태를 가정하며, 추가로 NR 셀을 SCG로 설정받아 LTE MCG와 NR SCG와 데이터 송수신이 가능한 시나리오를 가정한다 (1e-01).
이후 단말은 기지국으로부터 단말 주변의 셀 측정을 설정받는다 (1e-03). 상기 측정 설정에는 측정 대상 (measurement object) 및 보고 조건 (report configuration) 등이 포함될 수 있다.
상기 측정 대상은 어떠한 주파수를 측정할지에 대한 정보가 포함될 수 있으며, 해당 주파수에 존재하는 셀들의 빔이 하나인지 복수인지, 복수인 경우에는 빔의 상세 설정 정보 (예를 들어 빔의 개수, 각 빔의 식별자 및 측정 주기 등)와, 특정 빔 식별자들에 대해서만 측정을 수행하도록 지시할 수 있다.
또한, 상기 보고 조건에는 기지국으로 측정 결과를 주기적으로 보고하게 하거나, 혹은 하기의 조건을 만족하는 경우에 기지국으로 측정 결과를 보고하는 등의 설정을 포함할 수 있다.
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이벤트 A1 (서빙 셀 측정결과가 임계치보다 좋아지는 경우)
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이벤트 A2 (서빙 셀 측정결과가 임계치보다 나빠지는 경우)
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이벤트 A3 (주변 셀 측정결과가 주 서빙 셀 (Primary Cell, PCell: 단말이 복수 개의 서빙 셀을 사용하는 경우, 대표 셀) 측정결과보다 오프셋보다 좋아지는 경우)
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이벤트 A4 (주변 셀 측정결과가 임계치보다 좋아지는 경우)
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이벤트 A5 (주 서빙 셀 (PCell) 측정결과가 임계치 1보다 나빠지고, 주변셀 측정결과가 임계치2보다 좋아지는 경우)
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이벤트 A6 (주변 셀 측정결과가 부 서빙 셀 (Secondary Cell, SCell: 단말이 복수 개의 서빙 셀을 사용하는 경우, PCell을 제외한 나머지 셀) 측정결과보다 오프셋 보다 좋아지는 경우)
한편, NR 시스템에서 한 셀은 하나 혹은 복수 개의 빔으로 구성될 수 있으며, 이에 따라 상기 '셀의 측정결과'라 함은 한 셀의 빔의 측정결과 값들을 사용하여 계산한 값일 수 있다. 이는, 기지국이 상기 측정 설정에서 어떻게 계산하는지를 구체적으로 지시할 수 있으며, 예를 들어, 상기 기지국은 각 셀에 대해, 각 셀로부터 측정한 여러 빔 가운데 가장 측정결과가 좋은 N 개의 빔만을 고려하도록 설정할 수 있다. 또한, 상기 기지국은 상기 N 개의 빔 결과에 대해 합 혹은 평균 등의 방법을 사용하여 '셀'의 측정결과를 산정하도록 지시할 수 있다. 상기 측정 설정은 RRC 계층의 RRCConnectionReconfiguration 메시지를 사용하여 전송될 수 있다. 이후 단말은 상기 설정 지시에 대한 확인 메시지를 전송하며, 이는 RRC 계층의 RRCConnectionReconfigurationComplete 메시지를 사용할 수 있다.
상기 측정 설정을 지시받은 단말은, 상기 수신한 설정에 따라 빔 단위로 측정을 수행할지 여부를 판단하여 측정을 수행하여 기지국이 설정한 보고 조건에 맞는지 여부를 판단한다 (1e-05). 이에 따라 보고 조건이 맞는 경우 (즉 예를 들어 상기 이벤트 중 하나가 설정된 경우, 해당 조건이 소정의 시간 (TimeToTrigger 혹은 TTT 라고도 한다)동안 만족하는 경우) (1e-07) 단말은 측정한 결과를 기지국으로 보고하는 메시지를 생성한다 (1e-09). 이때, 단말이 만약 상기 CA 혹은 DC가 설정된 경우, 설정된 모든 셀에 대한 측정 결과를 포함한다. 이에 따라 본 예시 도면과 같이 서로 다른 RAT이 설정된 경우, 하기의 정보를 측정 결과에 포함한다.
-
measResultPCell: LTE PCell의 측정 결과
-
measResultNeighCells: NR/E-UTRA/UTRA/GERAN 측정 결과 (기지국이 설정한 measObject에 따라 결정되며, 주변 셀의 측정결과)
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MeasResultServFreqList1 (LTE MCG의 SCell을 위함; LTE 기술에서 정의한 소정의 기준 신호 (예를 들어 공통기준신호 (Common Reference Signal, CRS))에 대해서 기지국이 설정한 대역폭에 대해 측정된 값)
o
ServCellIndex (서빙 셀 인덱스: 기지국이 각 SCell에 대해서 설정해줌)
o
measResultSCell: LTE 측정 결과
o
measResultBestNeighCell: LTE 측정 결과 (해당 SCell과 동일 주파수의 가장 좋은 주변 셀의 측정결과)
-
MeasResultServFreqList2 (NR SCG의 PSCell 및 SCell을 위함; NR 기술에서 정의한 소정의 기준 신호 (예를 들어 NR 동기신호 (Synchronization Signal, CRS))에 대해서 상기 소정의 기준 신호가 전송되는 전 대역에 걸쳐 측정된 값)
o
ServCellIndex (서빙 셀 인덱스: 기지국이 각 SCell에 대해서 설정해줌)
o
measResultSCell: NR 측정 결과
o
measResultBestNeighCell: NR 측정 결과 (해당 SCell과 동일 주파수의 가장 좋은 주변 셀의 측정결과)
이후 단말은 상기 생성된 측정 결과를 기지국으로 전송한다 (1e-11).
이후 상기 보고 내용에 따라 기지국은 해당 단말에게 새로운 NR 셀을 추가할지, 기존의 LTE 셀 혹은 NR SCell을 해지시킬지, 핸드오버를 핸드오버 시킬지 (즉 다른 셀로 이동시킬지) 여부 등을 판단할 수 있다.
도 1f는 본 발명의 실시 예에 따른 단말의 블록 구성을 도시한다.
상기 도 1f를 참고하면, 상기 단말은 RF (Radio Frequency) 처리부 (1f-10), 기저대역 (baseband) 처리부 (1f-20), 저장부 (1f-30), 제어부 (1f-40)를 포함한다.
상기 RF처리부 (1f-10)는 신호의 대역 변환, 증폭 등 무선 채널을 통해 신호를 송수신하기 위한 기능을 수행한다. 즉, 상기 RF처리부 (1f-10)는 상기 기저대역처리부 (1f-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(1f-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 (1f-10)는 다수의 RF 체인들을 포함할 수 있다. 나아가, 상기 RF처리부 (1f-10)는 빔포밍(beamforming)을 수행할 수 있다. 상기 빔포밍을 위해, 상기 RF처리부 (1f-10)는 다수의 안테나들 또는 안테나 요소(element)들을 통해 송수신되는 신호들 각각의 위상 및 크기를 조절할 수 있다.
상기 기저대역처리부 (1f-20)은 시스템의 물리 계층 규격에 따라 기저대역 신호 및 비트열 간 변환 기능을 수행한다. 예를 들어, 데이터 송신 시, 상기 기저대역처리부 (1f-20)은 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심벌들을 생성한다. 또한, 데이터 수신 시, 상기 기저대역처리부 (1f-20)은 상기 RF처리부 (1f-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(1f-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(1f-20)은 상기 RF처리부(1f-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 (1f-20) 및 상기 RF처리부 (1f-10)는 상술한 바와 같이 신호를 송신 및 수신한다. 이에 따라, 상기 기저대역처리부 (1f-20) 및 상기 RF처리부 (1f-10)는 송신부, 수신부, 송수신부 또는 통신부로 지칭될 수 있다. 또한, 상기 기저대역처리부 (1f-20) 및 상기 RF처리부(1f-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 (1f-30)는 상기 단말의 동작을 위한 기본 프로그램, 응용 프로그램, 설정 정보 등의 데이터를 저장한다.
상기 제어부 (1f-40)는 상기 단말의 전반적인 동작들을 제어한다. 예를 들어, 상기 제어부 (1f-40)는 상기 기저대역처리부 (1f-20) 및 상기 RF처리부 (1f-10)을 통해 신호를 송수신한다. 또한, 상기 제어부(1f-40)는 상기 저장부(1f-40)에 데이터를 기록하고, 읽는다. 이를 위해, 상기 제어부 (1f-40)는 적어도 하나의 프로세서(processor)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제어부 (1f-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 (1f-40)는 다중 연결 모드로 동작하기 위한 처리를 수행하는 다중연결처리부 (1f-42)를 포함한다. 예를 들어, 상기 제어부(1f-40)는 상기 단말이 상기 도 1e에 도시된 단말의 동작에 도시된 절차를 수행하도록 제어할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따라 단말은 기지국으로부터 측정을 명령하는 메시지를 수신한다. 이를 수신한 상기 제어부는, 기지국으로부터 설정받은 측정 이벤트 및 조건, 핸드오버 명령에 따라 측정을 수행하고, 복수 개의 RAT이 설정된 경우 각 RAT에 대한 측정한 결과에 대한 정보를 포함하여 측정결과 보고 메시지를 생성하여 기지국으로 전송한다.
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.
<제2 실시 예>
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 명칭들, 혹은 이를 기반으로 변형한 용어 및 명칭들을 사용한다. 하지만, 본 발명이 상기 용어 및 명칭들에 의해 한정되는 것은 아니며, 다른 규격에 따르는 시스템에도 동일하게 적용될 수 있다.
도 2a는 본 발명이 적용되는 차세대 이동통신 시스템의 구조를 도시하는 도면이다.
도 2a을 참조하면, 도시한 바와 같이 차세대 이동통신 시스템의 무선 액세스 네트워크는 차세대 기지국(New Radio Node B, 이하 NR gNB 또는 NR 기지국, 2a-10)과 NR CN(New Radio Core Network, 2a-05)로 구성된다. 사용자 단말(New Radio User Equipment, 이하 NR UE 또는 단말, 2a-15)은 NR gNB(2a-10) 및 NR CN(2a-05)를 통해 외부 네트워크에 접속한다.
도 2a에서 NR gNB(2a-10)는 기존 LTE 시스템의 eNB(Evolved Node B)에 대응된다. NR gNB(2a-10)는 NR UE(2a-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 서비스되므로, UE들의 버퍼 상태, 가용 전송 전력 상태, 채널 상태 등의 상태 정보를 취합해서 스케줄링을 하는 장치가 필요하며, 이를 NR gNB(2a-10)가 담당한다. 하나의 NR gNB(2a-10)는 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 (2a-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(2a-25)와 네트워크 인터페이스를 통해 연결된다. MME는 기존 기지국인 eNB(2a-30)과 연결된다.
도 2b는 본 발명이 적용될 수 있는 또 다른 차세대 이동 통신 시스템의 구조를 도시하는 도면이다.
도 2b를 참고하면, 빔 기반으로 동작하는 NR gNB(2b-05)가 서비스하는 셀은 여러 개의 TRP(Transmission Reception Point, 2b-10, 2b-15, 2b-20, 2b-25, 2b-30, 2b-35, 2b-40)들로 구성될 수 있다. TRP(2b-10~2b-40)는 기존 LTE 기지국(eNB)에서 물리적인 신호를 송수신하는 일부 기능을 분리시킨 블록을 나타내며, 다수의 안테나로 구성되어 있다. 상기 NR gNB(2b-05)은 CU(Central Unit)으로 TRP는 DU(Distributed Unit)으로 표현될 수 있다. 상기 NR gNB(2b-05)와 TRP의 기능은 2b-45와 같은 PDCP/RLC/MAC/PHY 계층에서 각 계층을 분리시켜서 구성될 수 있다. 즉, 상기 TRP는 PHY계층만을 가지고 해당 계층의 기능을 수행할 수 있고(2b-15, 2b-25), 상기 TRP는 PHY계층과 MAC계층만을 가지고 해당 계층들의 기능을 수행할 수 있으며(2b-10, 2b-35, 2b-40), 상기 TRP는 PHY계층, MAC계층, 그리고 RLC 계층만을 가지고 해당 계층들의 기능을 수행할 수 있다(2b-20, 2b-30). 특히 TRP(2b-10~2b-40)는 다수의 송수신 안테나를 이용해서 여러 방향의 좁은 빔을 생성하여 데이터를 송수신하는 빔포밍 기술을 사용할 수 있다. 사용자 단말(2b-50)은 TRP(2b-10~2b-40)를 통해 NR gNB(2b-05) 및 외부 네트워크에 접속한다. 상기 NR gNB(2b-05)은 사용자들에게 서비스하기 위해 단말들의 버퍼 상태, 가용 전송 전력 상태, 채널 상태 등의 상태 정보를 취합해서 스케쥴링하여 상기 단말들과 코어 망(CN, Core network)간에 연결을 지원한다.
도 2c는 본 발명이 적용되는 NR 시스템이 사용하는 프레임 구조의 예시 도면이다.
NR 시스템은 LTE 대비 높은 전송속도를 목표로 하고 있으며, 넓은 주파수대역폭을 확보하기 위해 고주파수에서 동작하는 시나리오를 고려한다. 특히, 고주파수에서는 지향성 빔(Beam)을 생성하여 단말에게 높은 데이터 전송률을 가지는 데이터를 전송하는 시나리오를 고려할 수 있다.
이에 따라, NR 기지국, 혹은 송수신점(Transmission Reception Point, 이하 TRP, 2c-01)이 셀 내의 단말들 (2c-71)(2c-73)(2c-75)(2c-77)(2c-79)과 통신할 때 서로 다른 빔을 사용하여 통신하는 시나리오를 고려할 수 있다. 즉, 본 예시 도면에서 단말1(2c-71)은 빔 #1(2c-51)을 활용하여 통신하며, 단말2(2c-73)는 빔 #5(2c-55)을 활용하여 통신하며, 단말3, 4, 5(2c-75) (2c-77) (2c-79)는 빔 #7(2c-57)을 통해 통신하는 시나리오를 가정한다.
단말이 TRP와 어떠한 빔을 사용해서 통신하는지를 측정하기 위해, 공통의 오버헤드 신호가 전송되는 오버헤드서브 프레임(overhead subframe, 이하 osf, 2c-03)이 시간상으로 존재한다. 상기의 osf에는 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 심볼의 타이밍 획득을 위한 PSS(Primary Synchronization Signal), 셀 ID를 검출하기 위한 SSS(Secondary Synchronization Signal), 서브 프레임의 타이밍을 획득하기 위한 ESS(Extended Synchronization Signal), 그리고 빔을 식별하기 위한 BRS(Beam Reference Signal)이 포함된다. 또한, 시스템 정보, MIB(Master Information Block) 혹은 단말이 시스템에 액세스하기 위해 필수적인 정보(예를 들어 하향링크 빔의 대역폭, 시스템 프레임 번호 등이 수납)가 포함된 PHCH(Physical Broadcast Channel)가 전송될 수 있다. 또한, 상기 osf에서 기지국은 심볼 별로 (혹은 여러 심볼에 걸쳐) 각기 다른 빔을 사용하여 기준신호(reference signal)를 전송한다. 상기 기준신호로부터 각 빔을 구별하기 위한 빔 인덱스(Index) 값을 도출할 수도 있다. 본 예시 도면에서는 기지국이 전송하는 빔이 #1(2c-51) 부터 #12(2c-62)까지 12개의 빔이 있는 것을 가정하며, 상기 osf에서 매 심볼마다 각기 다른 빔이 스위핑(sweeping)되어 전송되는 경우를 가정한다. 즉, osf 내에서 각 심볼 별로 (예를 들어 첫 번째 심볼(2c-31)에서 빔#1(2c-51) 전송) 각각의 빔이 전송되어, 단말은 osf를 측정하여, osf 내에 전송되는 어떤 빔으로부터의 신호가 가장 센지를 측정할 수 있게 된다.
본 예시 도면에서는 해당 osf가 25 서브 프레임 마다 반복되는 시나리오를 가정하며, 나머지 24개의 서브 프레임은 일반 데이터가 송수신되는 데이터 서브 프레임(data subframe, 이하 dsf, 2c-05) 이다. 이에 따라, 기지국의 스케쥴링에 따라 상기 단말3, 4, 5 (2c-75,) (2c-77), (2c-79)는 빔 #7을 공통으로 사용하여 통신하고(2c-11), 상기 단말1(2c-71)은 빔 #1을 사용하여 통신하며(2c-13), 단말2(2c-73)은 빔 #5을 활용하여 통신하는 시나리오를 가정한다(2c-15). 본 예시 도면에서는 기지국의 송신 빔 #1(2c-51) 부터 #12(2c-62)에 대해 주로 도식화 하였으나, 상기 기지국의 송신 빔을 수신하기 위한 단말의 수신 빔 (예를 들어, 상기 단말1(2c-71)의 (2c-81), (2c-83), (2c-85), (2c-87))을 추가로 고려할 수 있다. 본 예시 도면에서 상기 단말1은 4개의 빔(2c-81), (2c-83), (2c-85), (2c-87)을 갖고 있으며, 어떠한 빔이 가장 좋은 수신 성능을 내는지를 판단하기 위해 빔 스위핑을 수행한다. 이때, 동시에 여러 빔을 사용할 수 없는 경우, 각 osf에 대해 하나의 수신 빔을 사용하여, 수신 빔의 개수만큼 여러 osf를 수신하여 최적의 기지국의 송신 빔과 단말의 수신 빔을 찾을 수 있다.
도 2d는 본 발명이 적용되는 차세대 이동통신 시스템에서의 빔 복구 절차를 설명하기 위한 도면이다.
NR 시스템에서의 네트워크가 컨트롤하는 이동성(mobility) 및 연결(connection) 방법에서 빔 연결이 제대로 수행되지 않아서 단말과 네트워크간에 RLF가 발생하는 경우, 새로운 빔 연결을 수행하도록 하는 절차가 필요하며, 상기 절차를 빔 복구(beam recovery)로 명칭 할 수 있다. RRC 기반의 이동성 관리는 셀간 핸드오버(inter-cell handover)에 적용가능하고, RRC가 관여하지 않는 이동성 관리는 NR UE와 NR TRP들 사이의 최적의 송수신 빔을 결정하고 선택하는 방법으로 수행된다. 빔 복구 절차는 아래에 단계별로 설명한다.
먼저 2d-05 단계에서, NR UE는 인접한 TRP들로부터의 하향링크 송신 빔의 세기를 측정할 수 있다. 상기 단계에서 TRP 송신 빔들은 NR UE의 수신 빔 별로 측정될 수 있고, 여기에는 빔 스위핑(beam sweeping) 방법이 사용된다. 즉, NR UE는 각 수신 빔을 사용하여 매 osf마다 수신 빔을 변경하고, 해당 osf에서 매 심볼마다 스위핑되는 TRP로부터의 송신 빔들의 측정을 수행한다. 여기서 여러 TRP로부터 전송되는 하향링크 송신 빔들은 서로 다른 코드 혹은 주파수 자원을 통해 전송될 수 있으므로 NR UE가 구분할 수 있다. 2d-10 단계에서 단말은 한 개 혹은 복수 개의 하향링크 빔 측정값을 NR gNB에 보고한다. 상기 보고에는 NR UE가 현재 수신 빔으로 수신할 수 있는 하향링크 송신 빔들의 리스트와 빔 세기를 포함하거나, 전체 수신 빔 별로 수신할 수 있는 하향링크 송신 빔들의 리스트와 빔 세기를 포함할 수 있다. 2d-15 단계에서 NR gNB는 하향링크 빔 결정 단계를 수행한다. 상기 단계에서 NR gNB는 NR UE로부터 수신한 측정값 보고 결과를 비교하고 실제 하향링크 송신에 사용될 빔을 선택한다. 2d-20 단계에서 NR gNB는 전체 TRP들에서의 빔 중 가장 적합한 빔(상기 단계에서 결정된 빔)으로 스위칭하고 NR UE로 해당 빔을 통해 신호를 전송한다.
도 2e는 본 발명에 적용되는 MAC CE를 통한 네트워크 트리거링 빔 스위칭이 성공적으로 수행되었을 경우의 전체 동작을 설명하는 도면이다.
휴면 모드(RRC_IDLE)에 있는 단말(2e-01)은 적합한 셀을 찾아 해당 기지국(2e-03)에 캠핑해 있다가(2e-05), 보낼 데이터의 발생 등의 이유로 기지국(2e-03)에 접속을 수행한다(2e-10). 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. 또한, 상기 캠핑한다는 의미는, 단말이 해당 셀에 머물러서, 하향링크로 데이터가 오는지 여부를 판단하기 위해 페이징 메시지를 받고 있다는 의미이다. 단말이 기지국(2e-03)에 접속 절차를 성공하면, 단말은 연결 모드(RRC_CONNECTED)로 상태가 변경이 되며, 상기 연결모드에 있는 단말은 기지국과 데이터 송수신이 가능하다(2e-15).
이후, 기지국이 미리 정해진 특정 상황, 즉 단말과 특정 빔으로의 빔 스위칭을 명시적으로 지시할 필요가 발생하면 기지국은 단말에게 MAC CE를 통한 빔 스위칭을 트리거링 한다(2e-20). 단말은 상기 MAC CE를 수신할 경우, 수신 여부를 ACK 혹은 NACK을 통해 기지국에게 전달한다(2e-25). 만약 단말이 ACK을 전송하고 기지국이 이를 성공적으로 수신한다면, 단말은 MAC CE로 수신한 빔 스위칭 정보에 따라 하향링크 수신 빔을 변경하고 기지국으로부터 전달되는 데이터를 수신한다(2e-30). 이후, 상향링크 데이터 전송도 MAC CE에서 설정된 빔으로 변경하여 전송한다(2e-35).
상기의 네트워크 트리거링 빔 스위칭 MAC CE에는 아래와 같은 정보를 포함한다.
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DL beam switch info: 하향링크 수신 빔 인덱스, 빔 변경이 수행되는 시간 정보(예를 들어 k 서브프레임 뒤 혹은 k ms 이후 등으로 명시적으로 지정 가능. 해당 정보는 RRC 시그널링으로 미리 설정 가능)
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UL beam sweeping info: 상향링크 빔 alignment 타입(반복 전송, 빔 스위핑), 상향링크 송신 빔 전송 시간 자원(예를 들어 x 서브프레임 뒤 혹은 x ms 이후 등으로 명시적으로 지정 가능. 해당 정보는 RRC 시그널링으로 미리 설정 가능), 전송 횟수 등
도 2f는 본 발명에서 제안하는 MAC CE를 통한 네트워크 트리거링 빔 스위칭이 성공적으로 수행되었을 경우의 단말 동작을 설명하는 도면이다.
RRC 연결 상태의 단말은 네트워크로부터 데이터를 송수신하고 있다가(2f-05), 네트워크가 특정 조건에서 네트워크 트리거링 빔 스위칭과 관련된 MAC CE를 전송하면 이를 수신한다(2f-10). 상기 과정에서 MAC CE를 성공적으로 수신하였다면 단말은 MAC CE에 수납된 네트워크 트리거링 빔 스위칭과 관련된 정보를 확인한다(2f-15). 단말의 beam correspondence capability 여부에 따라 하향링크 빔 스위칭 시 상향링크 빔 스위칭이 함께 필요할 수도 있고 그렇지 않을 수도 있다(2f-20). 상기 beam correspondence capability 은 단말이 수신한 하향링크 수신 빔 설정에 따라 적합한 상향링크 송신 빔을 단말 자동적으로 설정할 수 있는 능력을 의미한다.
만약 단말이 상기의 beam correspondence capability를 보유하고 있는 경우에는, 상기 기지국으로부터 수신한 네트워크 트리거링 빔 스위칭 MAC CE에 상향링크 빔 스위칭 정보를 포함하는지 여부에 따라 빔 스위칭 제1 동작과 빔 스위칭 제2 동작을 수행한다(2f-25). 단말의 빔 스위칭 제1 동작은 단말이 하향링크 빔 스위칭 정보(DL beam switch info)에 따라 설정된 시간 자원(n+k, 여기서 n은 MAC CE 수신 지점)에서 하향링크 수신 빔과 상향링크 송신 빔을 변경하고, 설정된 상향링크 빔 스위칭 정보(UL beam switch info)에 따라 상향링크 송신 빔을 반복 전송한다(2f-30). 이 경우 단말은 상향링크 빔 스위칭 정보의 빔 alignment 타입으로 반복전송을 수신하게 되고, 상향링크 송신 빔을 capability에 따라 단말 자동으로 변경 가능하다. 또한, 기지국이 상향링크 수신 빔을 판단할 수 있도록 n + x 시간 자원에서 상향링크 송신 빔을 반복 전송한다. 단말의 빔 스위칭 제2 동작은 단말이 하향링크 빔 스위칭 정보에 따라 설정된 시간 자원에서 하향링크 수신 빔과 상향링크 송신 빔을 변경한다(2f-35). 상기 빔 스위칭 제2 동작은 상향링크 빔 스위칭 정보가 포함되어 있지 않기 때문에 관련 동작을 수행하지 않는다.
만약 단말이 상기의 beam correspondence capability를 보유하고 있지 않은 경우에는, 상기 기지국으로부터 수신한 네트워크 트리거링 빔 스위칭 MAC CE에 상향링크 빔 스위칭 정보를 포함하는지 여부에 따라 빔 스위칭 제3 동작과 빔 스위칭 제 4 동작을 수행한다(2f-40). 단말의 빔 스위칭 제3 동작은 단말이 하향링크 빔 스위칭 정보(DL beam switch info)에 따라 설정된 시간 자원(n+k, 여기서 n은 MAC CE 수신 지점)에서 하향링크 수신 빔을 변경하고, 설정된 상향링크 빔 스위칭 정보(UL beam switch info)에 따라 상향링크 송신 빔 스위핑 동작을 수행한다(2f-45). 이 경우 단말은 상향링크 빔 스위칭 정보의 빔 alignment 타입으로 빔 스위핑을 수신하게 되고 상향링크 송신 빔은 capability에 따라 단말 자동으로 변경이 불가능하다. 즉, 단말은 설정된 빔 스위핑 설정에 따라 n + y 시간 자원에서 상향링크 송신 빔을 스위핑하고, n+y+a 시간 자원에서 기지국으로부터 상향링크 송신 빔 지시자를 수신할 수 있다(여기서 y와 a 값은 미리 정해진 값이거나 MAC CE의 상향링크 빔 스위핑 정보에 포함될 수 있다). 단말의 빔 스위칭 제4 동작은 단말이 하향링크 빔 스위칭 정보에 따라 설정된 시간 자원(n+k, 여기서 n은 MAC CE 수신 지점)에서 하향링크 수신 빔을 변경한다. 상기 빔 스위칭 제4 동작은 상향링크 빔 스위칭 정보가 포함되어 있지 않기 때문에 관련 동작을 수행하지 않는다.
아래 표 1은 상기 과정을 정리한 내용이다.
| DL beam switch info | UL beam sweeping info | UE Beam correspondance capability | 해당 동작 |
| Yes | No | Yes | n+k에 DL Rx beam, UL Tx beam을 변경 |
| Yes | No | No | n+k에 DL Rx beam변경 |
| Yes | Y (UL beam alignment 타입 = 반복 전송, UL beam 전송 자원, 전송 회수) | Yes | n+k에 DL Rx beam과 UL Tx beam 변경 n + x에 UL Tx beam 반복 전송 (기지국이 UL Rx beam을 판단할 수 있도록) |
| Yes | Y (UL beam alignment 타입 = beam sweeping, UL beam 전송 자원, 전송 회수) | No | n+k에 DL Rx beam 변경 n + y에 UL Tx beam sweeping n+y+a에 UL Tx beam indication 수신 n+y+a+k에 UL Tx beam 변경 |
도 2g는 본 발명에 적용되는 MAC CE를 통한 네트워크 트리거링 빔 스위칭이 제대로 수행되지 않는 실시 예 1의 전체 동작을 설명하는 도면이다.
휴면 모드(RRC_IDLE)에 있는 단말(2g-01)은 적합한 셀을 찾아 해당 기지국(2g-03)에 캠핑해 있다가(2g-05), 보낼 데이터의 발생 등의 이유로 기지국(2g-03)에 접속을 수행한다(2g-10). 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. 또한, 상기 캠핑한다는 의미는, 단말이 해당 셀에 머물러서, 하향링크로 데이터가 오는지 여부를 판단하기 위해 페이징 메시지를 받고 있다는 의미이다. 단말이 기지국(2g-03)에 접속 절차를 성공하면, 단말은 연결 모드(RRC_CONNECTED)로 상태가 변경이 되며, 상기 연결모드에 있는 단말은 기지국과 데이터 송수신이 가능하다(2g-15).
이후, 기지국이 미리 정해진 특정 상황, 즉 단말과 특정 빔으로의 빔 스위칭을 명시적으로 지시할 필요가 발생하면 기지국은 단말에게 MAC CE를 통한 빔 스위칭을 트리거링 한다(2g-20). 단말은 상기 MAC CE 수신에 실패할 경우, 수신 여부 NACK을 기지국에게 전달한다(2g-25). 만약 단말이 NACK을 전송하고 기지국이 이를 ACK으로 판단한다면(2g-30), 단말은 현재 빔을 유지(2g-35)하고(즉, MAC CE에서 지정한 빔으로 변경하지 않고) 기지국으로부터 전달되는 데이터를 수신한다(2g-40). 상기와 같은 상황을 제1 mismatch 발생이라고 정의한다. 제1 mismatch(단말 old beam, 기지국 new beam) 발생 시, 단말은 RLF를 경험할 가능성이 높다. 혹은 랜덤 액세스 과정을 통해 기지국에게 현재 빔의 문제를 다시 보고할 수 있다.
상기의 네트워크 트리거링 빔 스위칭 MAC CE에는 아래와 같은 정보를 포함한다.
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DL beam switch info: 하향링크 수신 빔 인덱스, 빔 변경이 수행되는 시간 정보(예를 들어 k 서브프레임 뒤 혹은 k ms 이후 등으로 명시적으로 지정 가능. 해당 정보는 RRC 시그널링으로 미리 설정 가능)
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UL beam sweeping info: 상향링크 빔 alignment 타입(반복 전송, 빔 스위핑), 상향링크 송신 빔 전송 시간 자원(예를 들어 x 서브프레임 뒤 혹은 x ms 이후 등으로 명시적으로 지정 가능. 해당 정보는 RRC 시그널링으로 미리 설정 가능), 전송 횟수 등
도 2h는 본 발명에 적용되는 MAC CE를 통한 네트워크 트리거링 빔 스위칭이 제대로 수행되지 않는 실시 예 2의 전체 동작을 설명하는 도면이다.
휴면 모드(RRC_IDLE)에 있는 단말(2h-01)은 적합한 셀을 찾아 해당 기지국(2h-03)에 캠핑해 있다가(2h-05), 보낼 데이터의 발생 등의 이유로 기지국(2h-03)에 접속을 수행한다(2h-10). 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. 또한, 상기 캠핑한다는 의미는, 단말이 해당 셀에 머물러서, 하향링크로 데이터가 오는지 여부를 판단하기 위해 페이징 메시지를 받고 있다는 의미이다. 단말이 기지국(2h-03)에 접속 절차를 성공하면, 단말은 연결 모드(RRC_CONNECTED)로 상태가 변경이 되며, 상기 연결모드에 있는 단말은 기지국과 데이터 송수신이 가능하다(2h-15).
이후, 기지국이 미리 정해진 특정 상황, 즉 단말과 특정 빔으로의 빔 스위칭을 명시적으로 지시할 필요가 발생하면 기지국은 단말에게 MAC CE를 통한 빔 스위칭을 트리거링 한다(2h-20). 단말은 상기 MAC CE를 성공적으로 수신할 경우, 수신 여부 ACK을 기지국에게 전달한다(2h-25). 만약 단말이 ACK을 전송하고 기지국이 이를 NACK으로 판단한다면(2h-30), 기지국은 해당 MAC CE를 재전송할 것이고(2h-35), 단말은 빔 스위칭 동작을 언제 수행하는지에 따라 이후 동작이 달라진다. 만약 빔 스위칭을 수행하기 전에 기지국으로부터 MAC CE를 재전송 받게 되면 단말은 이를 중복 수신할 것이다. 중복 수신 자체는 큰 문제가 아니며 단말은 가장 나중에 받은 switching command만 고려하면 된다. 하지만, 기지국이 재전송을 너무 늦게 한다면, 즉 단말이 이미 빔 스위칭한 후 기지국이 MAC CE를 재전송한다면 기지국은 재전송 실패를 보고 문제가 발생한 것을 알 수 있다(2h-40). 상기와 같은 상황을 제 2 mismatch 발생이라고 정의한다. 제 2 mismatch(단말 new beam, 기지국 old beam) 발생 시, 단말은 상당 기간 동안 scheduling을 받지 못할 가능성이 높다. 혹은 기지국은 단말이 갑자기 사라져 버린 것으로 판단할 수 있다.
상기의 네트워크 트리거링 빔 스위칭 MAC CE에는 아래와 같은 정보를 포함한다.
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DL beam switch info: 하향링크 수신 빔 인덱스, 빔 변경이 수행되는 시간 정보(예를 들어 k 서브프레임 뒤 혹은 k ms 이후 등으로 명시적으로 지정 가능. 해당 정보는 RRC 시그널링으로 미리 설정 가능)
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UL beam sweeping info: 상향링크 빔 alignment 타입(반복 전송, 빔 스위핑), 상향링크 송신 빔 전송 시간 자원(예를 들어 x 서브프레임 뒤 혹은 x ms 이후 등으로 명시적으로 지정 가능. 해당 정보는 RRC 시그널링으로 미리 설정 가능), 전송 횟수 등
도 2i는 본 발명에 적용되는 MAC CE를 통한 네트워크 트리거링 빔 스위칭이 제대로 수행되지 않는 실시 예 3의 전체 동작을 설명하는 도면이다.
휴면 모드(RRC_IDLE)에 있는 단말(2i-01)은 적합한 셀을 찾아 해당 기지국(2i-03)에 캠핑해 있다가(2i-05), 보낼 데이터의 발생 등의 이유로 기지국(2i-03)에 접속을 수행한다(2i-10). 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. 또한, 상기 캠핑한다는 의미는, 단말이 해당 셀에 머물러서, 하향링크로 데이터가 오는지 여부를 판단하기 위해 페이징 메시지를 받고 있다는 의미이다. 단말이 기지국(2i-03)에 접속 절차를 성공하면, 단말은 연결 모드(RRC_CONNECTED)로 상태가 변경이 되며, 상기 연결모드에 있는 단말은 기지국과 데이터 송수신이 가능하다(2i-15).
이후, 기지국이 미리 정해진 특정 상황, 즉 단말과 특정 빔으로의 빔 스위칭을 명시적으로 지시할 필요가 발생하면 기지국은 단말에게 MAC CE를 통한 빔 스위칭을 트리거링 한다(2i-20). 단말은 상기 MAC CE 수신에 실패할 경우, 수신 여부 NACK을 기지국에게 전달한다(2i-25). 만약 단말이 NACK을 전송하고 기지국이 이를 NACK으로 판단한다면(2i-30), 단말과 기지국은 beam recovery 동작을 수행한다(2i-35). 상기의 beam recovery 동작은 도 2d에서 설명한 절차를 따른다.
상기의 네트워크 트리거링 빔 스위칭 MAC CE에는 아래와 같은 정보를 포함한다.
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DL beam switch info: 하향링크 수신 빔 인덱스, 빔 변경이 수행되는 시간 정보(예를 들어 k 서브프레임 뒤 혹은 k ms 이후 등으로 명시적으로 지정 가능. 해당 정보는 RRC 시그널링으로 미리 설정 가능)
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UL beam sweeping info: 상향링크 빔 alignment 타입(반복 전송, 빔 스위핑), 상향링크 송신 빔 전송 시간 자원(예를 들어 x 서브프레임 뒤 혹은 x ms 이후 등으로 명시적으로 지정 가능. 해당 정보는 RRC 시그널링으로 미리 설정 가능), 전송 횟수 등
아래의 표 2는 상기 MAC CE를 통한 네트워크 트리거링 스위칭 동작의 성공 여부에 따른 전체 경우를 따지고, 해당 경우에 따른 추가 동작을 정리한 표이다.
| NW switch | NW does not switch | |
| UE switch | MAC CE가 성공적으로 전송된 케이스 | UE는 ACK을 보냈지만 기지국은 NACK으로 이해 (제2 mismatch 발생) 기지국에서 재전송할 것이고, 단말은 중복 수신 할 것이다. 중복 수신 자체는 큰 문제가 아닐 듯. 단말은 가장 나중에 받은 switching command만 고려하면 된다. 기지국이 재전송을 너무 늦게 한다면, 즉, 단말이 이미 switch한 후 전송된다면 기지국은 재전송 실패를 보고 문제가 발생한 것을 알 수 있다 |
| UE does not switch | UE는 NACK을 보냈지만 기지국은 ACK으로 오해 (제 1 mismatch 발생) 단말은 현재 빔을 유지 하지만 기지국은 새로운 빔으로 이동. 현재 빔의 상황이 점점 열화되어서 단말은 failure를 선언할 가능성 |
MAC CE 전송이 결국 실패 recovery 절차를 개시해야 할 것 |
도 2j은 본 발명을 적용한 단말의 내부 구조를 도시하는 블록도이다.
상기 도면을 참고하면, 상기 단말은 RF(Radio Frequency)처리부(2j-10), 기저대역(baseband)처리부(2j-20), 저장부(2j-30), 제어부(2j-40)를 포함한다.
상기 RF처리부(2j-10)는 신호의 대역 변환, 증폭 등 무선 채널을 통해 신호를 송수신하기 위한 기능을 수행한다. 즉, 상기 RF처리부(2j-10)는 상기 기저대역처리부(2j-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(2j-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(2j-10)는 다수의 RF 체인들을 포함할 수 있다. 나아가, 상기 RF처리부(2j-10)는 빔포밍(beamforming)을 수행할 수 있다. 상기 빔포밍을 위해, 상기 RF처리부(2j-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(2j-20)은 시스템의 물리 계층 규격에 따라 기저대역 신호 및 비트열 간 변환 기능을 수행한다. 예를 들어, 데이터 송신 시, 상기 기저대역처리부(2j-20)은 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심벌들을 생성한다. 또한, 데이터 수신 시, 상기 기저대역처리부(2j-20)은 상기 RF처리부(2j-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(2j-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(2j-20)은 상기 RF처리부(2j-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(2j-20) 및 상기 RF처리부(2j-10)는 상술한 바와 같이 신호를 송신 및 수신한다. 이에 따라, 상기 기저대역처리부(2j-20) 및 상기 RF처리부(2j-10)는 송신부, 수신부, 송수신부 또는 통신부로 지칭될 수 있다. 나아가, 상기 기저대역처리부(2j-20) 및 상기 RF처리부(2j-10) 중 적어도 하나는 서로 다른 다수의 무선 접속 기술들을 지원하기 위해 다수의 통신 모듈들을 포함할 수 있다. 또한, 상기 기저대역처리부(2j-20) 및 상기 RF처리부(2j-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(2j-30)는 상기 단말의 동작을 위한 기본 프로그램, 응용 프로그램, 설정 정보 등의 데이터를 저장한다. 특히, 상기 저장부(2j-30)는 제2무선 접속 기술을 이용하여 무선 통신을 수행하는 제2접속 노드에 관련된 정보를 저장할 수 있다. 그리고, 상기 저장부(2j-30)는 상기 제어부(2j-40)의 요청에 따라 저장된 데이터를 제공한다.
상기 제어부(2j-40)는 상기 단말의 전반적인 동작들을 제어한다. 예를 들어, 상기 제어부(2j-40)는 상기 기저대역처리부(2j-20) 및 상기 RF처리부(2j-10)을 통해 신호를 송수신한다. 또한, 상기 제어부(2j-40)는 상기 저장부(2j-40)에 데이터를 기록하고, 읽는다. 이를 위해, 상기 제어부(2j-40)는 적어도 하나의 프로세서(processor)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제어부(2j-40)는 통신을 위한 제어를 수행하는 CP(communication processor) 및 응용 프로그램 등 상위 계층을 제어하는 AP(application processor)를 포함할 수 있다.
도 2k는 본 발명에 따른 NR 기지국의 구성을 나타낸 블록도이다.
상기 도면에 도시된 바와 같이, 상기 기지국은 RF처리부(2k-10), 기저대역처리부(2k-20), 백홀통신부(2k-30), 저장부(2k-40), 제어부(2k-50)를 포함하여 구성된다.
상기 RF처리부(2k-10)는 신호의 대역 변환, 증폭 등 무선 채널을 통해 신호를 송수신하기 위한 기능을 수행한다. 즉, 상기 RF처리부(2k-10)는 상기 기저대역처리부(2k-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(2k-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(2k-10)는 다수의 RF 체인들을 포함할 수 있다. 나아가, 상기 RF처리부(2k-10)는 빔포밍을 수행할 수 있다. 상기 빔포밍을 위해, 상기 RF처리부(2k-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(2k-20)는 제1무선 접속 기술의 물리 계층 규격에 따라 기저대역 신호 및 비트열 간 변환 기능을 수행한다. 예를 들어, 데이터 송신 시, 상기 기저대역처리부(2k-20)은 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심벌들을 생성한다. 또한, 데이터 수신 시, 상기 기저대역처리부(2k-20)은 상기 RF처리부(2k-10)로부터 제공되는 기저대역 신호를 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열을 복원한다. 예를 들어, OFDM 방식에 따르는 경우, 데이터 송신 시, 상기 기저대역처리부(2k-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(2k-20)은 상기 RF처리부(2k-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(2k-20) 및 상기 RF처리부(2k-10)는 상술한 바와 같이 신호를 송신 및 수신한다. 이에 따라, 상기 기저대역처리부(2k-20) 및 상기 RF처리부(2k-10)는 송신부, 수신부, 송수신부, 통신부 또는 무선 통신부로 지칭될 수 있다.
상기 백홀통신부(2k-30)는 네트워크 내 다른 노드들과 통신을 수행하기 위한 인터페이스를 제공한다. 즉, 상기 백홀통신부(2k-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(2k-40)는 상기 주기지국의 동작을 위한 기본 프로그램, 응용 프로그램, 설정 정보 등의 데이터를 저장한다. 특히, 상기 저장부(2k-40)는 접속된 단말에 할당된 베어러에 대한 정보, 접속된 단말로부터 보고된 측정 결과 등을 저장할 수 있다. 또한, 상기 저장부(2k-40)는 단말에게 다중 연결을 제공하거나, 중단할지 여부의 판단 기준이 되는 정보를 저장할 수 있다. 그리고, 상기 저장부(2k-40)는 상기 제어부(2k-50)의 요청에 따라 저장된 데이터를 제공한다.
상기 제어부(2k-50)는 상기 주기지국의 전반적인 동작들을 제어한다. 예를 들어, 상기 제어부(2k-50)는 상기 기저대역처리부(2k-20) 및 상기 RF처리부(2k-10)을 통해 또는 상기 백홀통신부(2k-30)을 통해 신호를 송수신한다. 또한, 상기 제어부(2k-50)는 상기 저장부(2k-40)에 데이터를 기록하고, 읽는다. 이를 위해, 상기 제어부(2k-50)는 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있다.
<제3 실시 예>
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.
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.
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. 본 발명에서 eNB는 설명의 편의를 위하여 gNB와 혼용되어 사용될 수 있다. 즉 eNB로 설명한 기지국은 gNB를 나타낼 수 있다.
도 3a는 본 발명이 적용될 수 있는 LTE 시스템의 구조를 도시하는 도면이다.
도 3a을 참조하면, 도시한 바와 같이 LTE 시스템의 무선 액세스 네트워크는 차세대 기지국(Evolved Node B, 이하 ENB, Node B 또는 기지국)(3a-05, 3a-10, 3a-15, 3a-20)과 MME (3a-25, Mobility Management Entity) 및 S-GW(3a-30, Serving-Gateway)로 구성된다. 사용자 단말(User Equipment, 이하 UE 또는 단말)(3a-35)은 ENB(3a-05 ~ 3a-20) 및 S-GW(3a-30)를 통해 외부 네트워크에 접속한다.
도 3a에서 ENB(3a-05 ~ 3a-20)는 UMTS 시스템의 기존 노드 B에 대응된다. ENB는 UE(3a-35)와 무선 채널로 연결되며 기존 노드 B 보다 복잡한 역할을 수행한다. LTE 시스템에서는 인터넷 프로토콜을 통한 VoIP(Voice over IP)와 같은 실시간 서비스를 비롯한 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 ENB(3a-05 ~ 3a-20)가 담당한다. 하나의 ENB는 통상 다수의 셀들을 제어한다. 예컨대, 100 Mbps의 전송 속도를 구현하기 위해서 LTE 시스템은 예컨대, 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-GW(3a-30)는 데이터 베어러를 제공하는 장치이며, MME(3a-25)의 제어에 따라서 데이터 베어러를 생성하거나 제거한다. MME는 단말에 대한 이동성 관리 기능은 물론 각종 제어 기능을 담당하는 장치로 다수의 기지국 들과 연결된다.
도 3b는 본 발명이 적용될 수 있는 LTE 시스템에서 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 (Packet Data Convergence Protocol)(3b-05, 3b-40)는 IP 헤더 압축/복원 등의 동작을 담당한다. PDCP의 주요 기능은 하기와 같이 요약된다.
- 헤더 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.
도 3c는 본 발명이 적용될 수 있는 차세대 이동통신 시스템의 구조를 도시하는 도면이다.
도 3c을 참조하면, 도시한 바와 같이 차세대 이동통신 시스템(이하 NR 혹은 5G)의 무선 액세스 네트워크는 차세대 기지국(New Radio Node B, 이하 NR gNB 혹은 NR 기지국)(3c-10) 과 NR CN (3c-05, New Radio Core Network)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 gNB는 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 NB(3c-10)가 담당한다. 하나의 NR gNB는 통상 다수의 셀들을 제어한다. 현재 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 기지국 들과 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.
도 3d는 본 발명이 적용될 수 있는 차세대 이동통신 시스템의 무선 프로토콜 구조를 나타낸 도면이다.
도 3d를 참조하면, 차세대 이동통신 시스템의 무선 프로토콜은 단말과 NR 기지국에서 각각 NR PDCP(3d-05, 3d-40), NR RLC(3d-10, 3d-35), NR MAC(3d-15, 3d-30)으로 이루어진다. NR PDCP (3d-05, 3d-40)의 주요 기능은 다음의 기능들 중 일부를 포함할 수 있다.
헤더 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)
- 순서 재정렬 기능(PDCP PDU reordering for reception)
- 중복 탐지 기능(Duplicate detection of lower layer SDUs)
- 재전송 기능(Retransmission of PDCP SDUs)
- 암호화 및 복호화 기능(Ciphering and deciphering)
- 타이머 기반 SDU 삭제 기능(Timer-based SDU discard in uplink.)
상기에서 NR PDCP 장치의 순서 재정렬 기능(reordering)은 하위 계층에서 수신한 PDCP PDU들을 PDCP SN(sequence number)을 기반으로 순서대로 재정렬하는 기능을 말하며, 재정렬된 순서대로 데이터를 상위 계층에 전달하는 기능을 포함할 수 있으며, 순서를 재정렬하여 유실된 PDCP PDU들을 기록하는 기능을 포함할 수 있으며, 유실된 PDCP PDU들에 대한 상태 보고를 송신 측에 하는 기능을 포함할 수 있으며, 유실된 PDCP PDU들에 대한 재전송을 요청하는 기능을 포함할 수 있다.
NR RLC(3d-10, 3d-35)의 주요 기능은 다음의 기능들 중 일부를 포함할 수 있다.
- 데이터 전송 기능(Transfer of upper layer PDUs)
- 순차적 전달 기능(In-sequence delivery of upper layer PDUs)
- 비순차적 전달 기능(Out-of-sequence delivery of upper layer PDUs)
- ARQ 기능(Error Correction through ARQ)
- 접합, 분할, 재조립 기능(Concatenation, segmentation and reassembly of RLC SDUs)
- 재분할 기능(Re-segmentation of RLC data PDUs)
- 순서 재정렬 기능(Reordering of RLC data PDUs)
- 중복 탐지 기능(Duplicate detection)
- 오류 탐지 기능(Protocol error detection)
- RLC SDU 삭제 기능(RLC SDU discard)
- RLC 재수립 기능(RLC re-establishment)
상기에서 NR RLC 장치의 순차적 전달 기능(In-sequence delivery)은 하위 계층으로부터 수신한 RLC SDU들을 순서대로 상위 계층에 전달하는 기능을 말하며, 원래 하나의 RLC SDU가 여러 개의 RLC SDU들로 분할되어 수신된 경우, 이를 재조립하여 전달하는 기능을 포함할 수 있으며, 수신한 RLC PDU들을 RLC SN(sequence number) 혹은 PDCP SN(sequence number)를 기준으로 재정렬하는 기능을 포함할 수 있으며, 순서를 재정렬하여 유실된 RLC PDU들을 기록하는 기능을 포함할 수 있으며, 유실된 RLC PDU들에 대한 상태 보고를 송신 측에 하는 기능을 포함할 수 있으며, 유실된 RLC PDU들에 대한 재전송을 요청하는 기능을 포함할 수 있으며, 유실된 RLC SDU가 있을 경우, 유실된 RLC SDU 이전까지의 RLC SDU들만을 순서대로 상위 계층에 전달하는 기능을 포함할 수 있으며, 혹은 유실된 RLC SDU가 있어도 소정의 타이머가 만료되었다면 타이머가 시작되기 전에 수신된 모든 RLC SDU들을 순서대로 상위 계층에 전달하는 기능을 포함할 수 있으며, 혹은 유실된 RLC SDU가 있어도 소정의 타이머가 만료되었다면 현재까지 수신된 모든 RLC SDU들을 순서대로 상위 계층에 전달하는 기능을 포함할 수 있다. 또한, 상기에서 RLC PDU들을 수신하는 순서대로 (일련번호, Sequence number의 순서와 상관없이, 도착하는 순으로) 처리하여 PDCP 장치로 순서와 상관없이(Out-of sequence delivery) 전달할 수도 있으며, segment 인 경우에는 버퍼에 저장되어 있거나 추후에 수신될 segment들을 수신하여 온전한 하나의 RLC PDU로 재구성한 후, 처리하여 PDCP 장치로 전달할 수 있다. 상기 NR RLC 계층은 접합(Concatenation) 기능을 포함하지 않을 수 있고 상기 기능을 NR MAC 계층에서 수행하거나 NR MAC 계층의 다중화(multiplexing) 기능으로 대체할 수 있다.
상기에서 NR RLC 장치의 비순차적 전달 기능(Out-of-sequence delivery)은 하위 계층으로부터 수신한 RLC SDU들을 순서와 상관없이 바로 상위 계층으로 전달하는 기능을 말하며, 원래 하나의 RLC SDU가 여러 개의 RLC SDU들로 분할되어 수신된 경우, 이를 재조립하여 전달하는 기능을 포함할 수 있으며, 수신한 RLC PDU들의 RLC SN 혹은 PDCP SN을 저장하고 순서를 정렬하여 유실된 RLC PDU들을 기록해두는 기능을 포함할 수 있다.
NR MAC(3d-15, 3d-30)은 한 단말에 구성된 여러 NR RLC 계층 장치들과 연결될 수 있으며, NR MAC의 주요 기능은 다음의 기능들 중 일부를 포함할 수 있다.
- 맵핑 기능(Mapping between logical channels and transport channels)
- 다중화 및 역다중화 기능(Multiplexing/demultiplexing of MAC SDUs)
- 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)
NR PHY 계층(3d-20, 3d-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 수행할 수 있다.
도 3e는 본 발명의 차세대 이동통신 시스템에서 단말이 각 계층 장치(entity, 이하 장치)들 및 베어러들을 설정하는 절차를 도시한 도면이다.
도 3e는 본 발명에서 단말이 데이터를 송수신하기 위해서 망과 연결을 설정하고 각 계층의 장치(entity, 이하 장치)들을 설정하는 절차를 설명하는 도면이다.
현재 연결이 설정되어 있지 않은 단말 (3e-01, 이하 idle mode UE)은 전송할 데이터가 발생하면 LTE 기지국 혹은 NR 기지국(3e-02)과 RRC connection establishment 과정을 수행한다. 단말은 랜덤 액세스 과정을 통해서 기지국과 역방향 전송 동기를 수립하고 RRCConnectionRequest 메시지를 기지국으로 전송한다(3e-05). 상기 메시지에는 단말의 식별자와 연결을 설정하고자 하는 이유 등이 수납된다. 기지국은 단말이 RRC 연결을 설정하도록 RRCConnectionSetup 메시지를 전송한다(3e-10). 상기 메시지에는 RRC 연결 구성 정보, 각 계층의 설정 정보 등이 수납될 수 있다. 즉, PHY 혹은 NR PHY 장치, MAC 혹은 NR MAC 장치, RLC 혹은 NR RLC 장치, PDCP 혹은 NR PDCP 장치에 대한 설정 정보를 포함할 수 있으며, 상기 계층 장치들이 지원하는 기능들(도 3b 혹은 도 3d에서 설명된 계층별 기능들) 중에 특정 기능들에 대한 설정을 지시하는 정보를 포함할 수 있다. 또한, 상기 메시지에는 로키컬 채널(Logical channel, LCH)들과 로지컬 채널 그룹(Logical channel group, LCG)들 간의 맵핑 정보, 로지컬 채널들 혹은 로지컬 채널 그룹에 대한 우선순위 정보, 특정 MAC CE들에 대한 우선 순위 정보, 스케쥴링 요청을 위한 SR(scheduling request) 전송자원(Time/frequency pattern 등), 빔 복구 요청(Beam Recovery Request, BRR)를 위해서 사용할 MAC CE에 대한 설정 및 우선순위 및 정보, 로지컬 채널들 혹은 로지컬 채널 그룹들과 TTI에 대한 맵핑 정보, 로지컬 채널들 혹은 로지컬 채널 그룹들에 대해 URLLC 서비스인지 아닌지를 지시하는 정보(indication) 등을 포함할 수 있다. RRC 연결은 SRB (Signaling Radio Bearer)라고도 하며, 단말과 기지국 사이의 제어 메시지인 RRC 메시지 송수신에 사용된다. RRC 연결을 설정한 단말은 RRCConnetionSetupComplete 메시지를 기지국으로 전송한다 (3e-15). 기지국은 DRB(Data Radio Bearer)를 설정하기 위해 단말에게 RRCConnectionReconfiguration 메시지를 전송한다(3e-20). 상기 메시지에는 RRC 연결 구성 정보, 각 계층의 설정 정보 등이 수납될 수 있다. 즉, PHY 혹은 NR PHY 장치, MAC 혹은 NR MAC 장치, RLC 혹은 NR RLC 장치, PDCP 혹은 NR PDCP 장치에 대한 설정 정보를 포함할 수 있으며, 상기 계층 장치들이 지원하는 기능들(도 3b 혹은 도 3d에서 설명된 계층별 기능들) 중에 특정 기능들에 대한 설정을 지시하는 정보를 포함할 수 있다. 또한, 상기 메시지에는 로키컬 채널(Logical channel, LCH)들과 로지컬 채널 그룹(Logical channel group, LCG)들 간의 맵핑 정보, 로지컬 채널들 혹은 로지컬 채널 그룹에 대한 우선순위 정보, 특정 MAC CE들에 대한 우선 순위 정보, 스케쥴링 요청을 위한 SR(scheduling request) 전송자원(Time/frequency pattern 등), 빔 복구 요청(Beam Recovery Request, BRR)를 위해서 사용할 MAC CE에 대한 설정 및 우선순위 및 정보, 로지컬 채널들 혹은 로지컬 채널 그룹들과 TTI에 대한 맵핑 정보, 로지컬 채널들 혹은 로지컬 채널 그룹들에 대해 URLLC 서비스인지 아닌지를 지시하는 정보(indication) 등을 포함할 수 있다. 또한, 상기 메시지에는 사용자 데이터가 처리될 DRB의 설정 정보가 포함되며, 단말은 상기 정보를 적용해서 DRB를 설정하고 각 계층의 기능들을 설정하고 기지국에게 RRCConnectionReconfigurationComplete 메시지를 전송한다(3e-25). 상기 과정이 모두 완료되면 단말은 기지국과 데이터를 송수신한다(3e-30). 그리고 데이터를 송수신하다가 기지국은 필요하면 RRCConnectionReconfiguration 메시지를 단말에게 다시 보내어(3e-35) 단말의 각 계층의 설정 정보 등을 다시 설정할 수 있다. 상기 메시지에는 RRC 연결 구성 정보, 각 계층의 설정 정보 등이 수납될 수 있다. 즉, PHY 혹은 NR PHY 장치, MAC 혹은 NR MAC 장치, RLC 혹은 NR RLC 장치, PDCP 혹은 NR PDCP 장치에 대한 설정 정보를 포함할 수 있으며, 상기 계층 장치들이 지원하는 기능들(도 3b 혹은 도 3d에서 설명된 계층별 기능들) 중에 특정 기능들에 대한 설정을 지시하는 정보를 포함할 수 있다. 또한, 상기 메시지에는 로키컬 채널(Logical channel, LCH)들과 로지컬 채널 그룹(Logical channel group, LCG)들 간의 맵핑 정보, 로지컬 채널들 혹은 로지컬 채널 그룹에 대한 우선순위 정보, 특정 MAC CE들에 대한 우선 순위 정보, 스케쥴링 요청을 위한 SR(scheduling request) 전송자원(Time/frequency pattern 등), 빔 복구 요청(Beam Recovery Request, BRR)를 위해서 사용할 MAC CE에 대한 설정 및 우선순위 및 정보, 로지컬 채널들 혹은 로지컬 채널 그룹들과 TTI에 대한 맵핑 정보, 로지컬 채널들 혹은 로지컬 채널 그룹들에 대해 URLLC 서비스인지 아닌지를 지시하는 정보(indication) 등을 포함할 수 있다. 상기 메시지에 따라 각 계층 장치들의 설정을 완료하면 단말은 기지국에게 RRCConnectionReconfiguration Complete 메시지를 전송한다 (3e-40).
도 3f는 본 발명에서 단말이 상향 링크 데이터를 전송하기 위해 기지국에게 전송 자원을 요청하는 절차를 나타낸 도면이다.
도 3f에서 단말은 상향 링크로 전송할 데이터가 발생하면, 먼저 SR(Scheduling Request)를 위한 전송 자원이 단말에게 할당되어 있는 지 확인한다. 만약 SR을 위한 전송 자원이 할당되어 있다면 단말은 스케쥴링 요청 절차를 수행한다(3f-05). 상기에서 단말은 SR을 위해 할당되어 있는 전송 자원을 이용하여 스케쥴링 요청을 기지국에게 보낸다(3f-10). 상기에서 기지국은 단말에게 미리 SR 전송 자원을 할당해주었기 때문에 상기 SR 전송 자원으로 스케쥴링 요청이 오면 어떤 단말이 스케쥴링을 요청했는지 알 수 있다. 상기에서 기지국은 스케쥴링 요청에 대한 응답으로 단말이 버퍼 상태 정보를 보낼 수 있도록 상향 링크 전송 자원을 할당해준다(3f-15). 즉, 제어 시그널로 시간/주파수 상에서 어떤 전송 자원을 사용하여 보내라고 지시해줄 수 있다. 상기에서 상향 링크 전송 자원을 할당받은 단말은 현재 단말이 가지고 있는 로지컬 채널들 혹은 로지컬 채널 그룹들에 대한 버퍼 상태(BSR, Buffer Status Report)를 상기 전송 자원을 이용하여 기지국에게 보고한다(3f-20). 만약 상기에서 상향 링크 전송 자원이 충분하면 단말은 상향 링크 전송 데이터를 함께 전송할 수 있다. 상기에서 BSR을 보고 받은 기지국은 스케쥴링을 통하여 상기 단말에게 상향 링크 데이터 전송을 위한 전송자원을 단말에게 할당해준다(3f-25). 즉, 제어 시그널로 시간/주파수 상에서 어떤 전송 자원을 사용하여 보내라고 지시해줄 수 있다.
만약 상기에서 단말에 상향 링크 전송 자원이 발생하였는데 단말에게 미리 할당된 SR 전송자원이 없다면 단말은 랜덤 액세스 절차를 수행할 수 있다(3f-30). 즉, 기지국으로 프리앰블을 보내고(3f-35), RAR(Random Access Response)를 수신하고(3f-40), 메시지 3를 전송하여 기지국에게 연결을 요청할 수 있다(3f-45). 상기에서 기지국은 상기 단말에 대한 접속을 허용할 경우, 메시지 4를 보내어 단말에게 랜덤 액세스 절차가 성공적으로 이루어졌음을 알려줄 수 있다. 단말은 메시지 4 이후 연결 설정을 완료하기 위해 메시지 5를 보내고, 전송 자원이 충분한 경우, BSR도 메시지 5에 함께 보내고, RRC 연결 설정을 완료하고 데이터를 송수신할 수 있다.
본 발명에서 BSR을 트리거링하는 규칙 및 절차는 다음과 같다.
본 발명에서 BSR을 트리거링하는 제3-1의 실시 예는 다음과 같다.
제3-1의 실시 예에서 단말은 제 1의 BSR, 제 2의 BSR, 제 3의 BSR을 가질 수 있다.
제 1의 BSR은 정규 BSR(regular BSR)로 제 1의 조건을 만족하면 트리거링 되고, 제 1 BSR은 SR (scheduling request)을 트리거링 한다. 즉, 미리 설정된 SR 전송 자원을 이용하여 기지국에게 스케쥴링 요청을 한다. 만약 미리 설정된 SR 전송 자원이 없다면 랜덤 액세스 절차를 수행할 수 있다. 혹은 SR 전송을 n회 수행한 후 상향 링크 전송 자원(UL grant)를 수신하지 못하면 랜덤 액세스 절차를 수행할 수 있다.
상기에서 제 1의 조건은 단말에서 새롭게 생성된 데이터가 기존에 생성되어 버퍼에 저장된 다른 데이터들보다 더 높은 우선 순위를 가지는 로지컬 채널 혹은 로지컬 채널 그룹에서 발생한 경우, 혹은 기존 버퍼에 데이터가 없고, 새롭게 처음으로 데이터가 생성된 경우, 혹은 BSR 재전송 타이머가 만료한 경우에 해당한다. 상기에서 BSR 재전송 타이머(retxBSR-Timer)는 세 가지 BSR 중 하나의 BSR을 전송할 때마다 갱신되며, 타이머 값은 기지국에 의해서 설정될 수 있다. 예를 들면 상기 타이머 값은 도 3e의 3e-10 단계 혹은 3e-20 단계 혹은 3e-35 단계에서 설정될 수 있다.
제 2의 BSR은 패딩 BSR(padding BSR)로 제 2의 조건을 만족하면 데이터와 함께 기지국으로 전송될 수 있다.
상기에서 제 2의 조건은 단말이 기지국으로부터 할당 받은 전송 자원에 단말이 보내고자 하는 상향 링크 전송 데이터를 다 넣고도 전송 자원이 남을 경우, 추가되는 패딩의 크기가 BSR의 크기와 BSR을 위한 헤더의 크기 합보다 큰 경우를 말한다.
제 3의 BSR은 주기적인 BSR(periodic BSR)로 제 3의 조건을 만족하면 상향 링크 전송 자원을 단말이 가지고 있을 경우에 기지국으로 전송될 수 있다.
상기에서 제 3의 조건은 주기적인 BSR을 위한 타이머(periodicBSR-Timer)가 만료한 경우를 말한다. 상기에서 주기적인 BSR을 위한 타이머(periodicBSR-Timer)는 세 가지 BSR 중 하나의 BSR을 전송할 때마다 갱신되며, 타이머 값은 기지국에 의해서 설정될 수 있다. 예를 들면 상기 타이머 값은 도 3e의 3e-10 단계 혹은 3e-20 단계 혹은 3e-35 단계에서 설정될 수 있다.
상기 제3-1의 실시 예에서는 제 1의 BSR 만 SR을 트리거링할 수 있으며, 제 2의 BSR과 제 3의 BSR은 상향 링크 전송 자원이 할당된 경우에 보낼 수 있다.
도 3g는 본 발명에서 차세대 이동 통신 시스템이 빔을 통하여 단말을 서비스하는 과정을 나타내는 도면이다.
차세대 이동 통신 시스템에서는 높은 데이터 전송율을 지원하기 위해서 다수의 안테나를 이용하여 좁은 빔을 형성하여 빔 형성 이득을 얻을 수 있다. 상기와 같은 좁은 빔은 높은 빔 형성 이득을 가질 수 있지만 단말을 지원할 수 있는 커버리지가 작기 때문에 단말(3g-05)의 빔과 기지국(3g-10)의 빔을 3g-15와 같이 일치시키고 데이터를 송수신해야 할 필요가 있다. 만약 단말과 기지국 사이에 장애물이 생기거나 단말의 이동성으로 인해 단말의 빔과 기지국의 빔이 틀어지게 되면 신호의 세기가 적정 수준 이하로 떨어지는 일이 발생할 수 있다. 또한, 높은 주파수 대역을 사용할 경우, 이러한 현상은 더 많이 발생할 수 있다. 따라서 차세대 이동 통신 시스템에서는 상기와 같이 단말의 빔과 기지국의 빔 간의 송수신 세기가 약할 때 이 빔들을 교정하는 과정 혹은 이를 복구하는 과정이 필요하다.
따라서 단말은 초기에 네트워크에 접속할 때 랜덤 액세스 절차에서 기지국과 빔을 선택하는 절차를 수행할 수 있다. 상기 빔을 선택하는 절차는 단말의 가질 수 있는 빔들과 기지국이 가질 수 있는 빔들 사이에서 신호의 세기가 가장 좋거나, 신호의 세기가 일정 수준이상이 빔의 조합을 찾는 과정을 나타내며, 기지국과 단말 사이의 메시지를 교환하여 진행될 수 있다. 상기에서 메시지는 MAC 장치에서 송신하고 수신하는 MAC CE(MAC Control element)를 통해서 빔 설정을 위한 정보를 교환할 수 있다. 또한, PHY 장치에서 L1 신호(L1 signalling)을 통해서 빔 설정을 위한 정보를 교환할 수도 있다. 상기 랜덤 액세스 절차에서 단말과 기지국의 빔 조합을 찾는 절차가 완료되면 단말과 기지국은 단말의 식별자를 보내고, 이를 확인하고, TA(Timing Advance) 등의 정보를 주고 받으며 랜덤 액세스 절차를 완료하고, RRC 연결 설정 절차를 진행할 수 있다.
본 발명에서는 단말과 기지국 간의 빔의 불일치가 발생하는 경우 혹은 현재 단말과 기지국 간의 빔 조합에 해당하는 빔의 신호 세기가 일정 수준 이하일 경우, 빔을 복구하는 절차를 수행할 수 있도록 하는 BSR 트리거링 규칙 및 절차, 제3-2의 실시 예를 다음과 같이 제안한다.
제3-2의 실시 예에서는 특정 MAC CE들에 로지컬 채널처럼 우선 순위(priority)를 부여하는 것을 특징으로 한다. 상기에서 특정 MAC CE는 새롭게 정의된 빔 복구 요청(Beam Recovery Request)을 위한 MAC CE일 수 있으며, 상기 MAC CE들에 대한 정보와 그에 상응하는 우선 순위 정보는 도 3e의 3e-10 단계 혹은 3e-20 단계 혹은 3e-35 단계에서 설정될 수 있다. 상기에서 특정 MAC CE에 우선 순위가 부여된다는 것은 우선 순위가 부여된 MAC CE가 생성이 된다면 MAC CE이라고 할지라도 로지컬 채널이나 로지컬 채널 그룹처럼 정규 BSR(regular BSR)을 요청할 수 있음을 의미한다. 즉, 생성된 상기 특정 MAC CE 때문에 단말이 상향 링크 전송 자원을 요청할 수 있다는 의미이다. 제3-2의 실시 예에서는 상기와 같이 특정 MAC CE에 우선순위를 네트워크가 부여해주는 것을 특징으로 한다. 상기에서 네트워크는 특정 MAC CE가 생성되면 정규 BSR을 트리거링할 수 있도록 높은 우선 순위를 부여할 수 있다.
제3-2의 실시 예에서 상기처럼 높은 우선 순위를 갖는 특정 MAC CE가 생성되면 단말은 정규 BSR을 트리거링한다. 하지만 상기 특정 MAC CE가 빔 복구 요청을 위한 MAC CE라면 단말은 SR 전송 자원이 설정되어 있다고 할지라도 SR 전송을 수행하지 않고 바로 랜덤 액세스 절차를 수행하는 것을 특징으로 한다. 왜냐하면 빔 복구 요청 MAC CE가 생성되었다는 것은 현재 기지국과 단말 간의 빔 조합의 신호 세기가 약하다는 의미이며, 현재 연결이 좋지 않다는 의미이다. 따라서 현재 연결에서 설정된 SR 전송 자원을 사용하면, 신호의 세기가 약해서 실패할 가능성이 매우 높다는 의미이다. 따라서 단말은 SR 전송이 설정이 되어 있다고 할지라도 빔 복구 요청을 위한 MAC CE가 생성된 경우, 정규 BSR을 트리거링하고, 바로 랜덤 액세스 절차를 수행하여 빔 조정 절차(Beam refinement procedure)를 수행하도록 한다.
상기 제3-2의 실시 예에서 빔 복구 요청 MAC CE로 인한 랜덤 액세스 절차가 수행되면, 단말은 메시지 3에서 상기 빔 복구 요청 MAC CE를 전송하는 것을 특징으로 한다. 즉, 프리앰블을 보내고 그에 대한 응답으로 RAR을 수신하면 빔 조정 절차를 수행하기 위해서 바로 빔 복구 요청 MAC CE를 전송할 수 있다.
상기 빔 복구 요청 MAC CE에는 빔 식별자들, 각 빔의 측정 결과, 빔 복구 요청을 위한 지시자(indication), 빔 조정을 위한 단말의 빔 설정 정보, 빔의 개수 등의 정보 등이 포함될 수 있다.
본 발명의 제3-2의 실시 예의 구체적인 절차는 다음과 같다.
제3-2의 실시 예에서 단말은 제 1의 BSR, 제 2의 BSR, 제 3의 BSR을 가질 수 있다.
단말은 제 1의 조건을 만족하면 제 1의 BSR 즉, 정규 BSR(regular BSR)이 트리거링 되고, 제 1 BSR은 SR (scheduling request)을 트리거링 한다. 즉, 미리 설정된 SR 전송 자원을 이용하여 기지국에게 스케쥴링 요청을 한다. 만약 미리 설정된 SR 전송 자원이 없다면 랜덤 액세스 절차를 수행할 수 있다. 혹은 SR 전송을 n회 수행한 후 상향 링크 전송 자원(UL grant)를 수신하지 못하면 랜덤 액세스 절차를 수행할 수 있다.
단말은 제 2의 조건을 만족하면 제 1의 BSR 즉, 정규 BSR(regular BSR)을 트리거링하고, 단말에 SR 전송 자원이 설정되어 있다고 할지라도(SR 전송 자원 설정 여부와 상관없이) 랜덤 액세스 절차를 수행하고 빔 조정 절차를 수행하도록 한다.
상기에서 제 1의 조건은 단말에서 새롭게 생성된 데이터가 기존에 생성되어 버퍼에 저장된 다른 데이터들보다 더 높은 우선 순위를 가지는 로지컬 채널 혹은 로지컬 채널 그룹에서 발생한 경우, 혹은 기존 버퍼에 데이터가 없고, 새롭게 처음으로 데이터가 생성된 경우, 혹은 BSR 재전송 타이머가 만료한 경우에 해당한다. 상기에서 BSR 재전송 타이머(retxBSR-Timer)는 세 가지 BSR 중 하나의 BSR을 전송할 때마다 갱신되며, 타이머 값은 기지국에 의해서 설정될 수 있다. 예를 들면 상기 타이머 값은 도 3e의 3e-10 단계 혹은 3e-20 단계 혹은 3e-35 단계에서 설정될 수 있다.
상기에서 제 2의 조건은 단말에서 높은 우선 순위를 가진 빔 복구 요청(Beam Recovery Request) MAC CE가 생성된 경우를 나타낸다. 상기에서 빔 복구 요청 MAC CE가 생성되는 조건은 현재 단말의 빔과 기지국의 빔 조합의 신호의 세기가 일정 수준 이하로 떨어진 경우에 해당한다. 상기 빔 복구 요청 MAC CE에는 빔 식별자들, 각 빔의 측정 결과, 빔 복구 요청을 위한 지시자(indication), 빔 조정을 위한 단말의 빔 설정 정보, 빔의 개수 등의 정보 등이 포함될 수 있다.
제 2의 BSR은 패딩 BSR(padding BSR)로 제 2의 조건을 만족하면 데이터와 함께 기지국으로 전송될 수 있다.
상기에서 제 2의 조건은 단말이 기지국으로부터 할당 받은 전송 자원에 단말이 보내고자 하는 상향 링크 전송 데이터를 다 넣고도 전송 자원이 남을 경우, 추가되는 패딩의 크기가 BSR의 크기와 BSR을 위한 헤더의 크기 합보다 큰 경우를 말한다.
제 3의 BSR은 주기적인 BSR(periodic BSR)로 제 3의 조건을 만족하면 상향 링크 전송 자원을 단말이 가지고 있을 경우에 기지국으로 전송될 수 있다.
상기에서 제 3의 조건은 주기적인 BSR을 위한 타이머(periodicBSR-Timer)가 만료한 경우를 말한다. 상기에서 주기적인 BSR을 위한 타이머(periodicBSR-Timer)는 세 가지 BSR 중 하나의 BSR을 전송할 때마다 갱신되며, 타이머 값은 기지국에 의해서 설정될 수 있다. 예를 들면 상기 타이머 값은 도 3e의 3e-10 단계 혹은 3e-20 단계 혹은 3e-35 단계에서 설정될 수 있다.
상기 제3-1의 실시 예에서는 제 1의 BSR 만 SR을 트리거링할 수 있으며, 제 2의 BSR과 제 3의 BSR은 상향 링크 전송 자원이 할당된 경우에 보낼 수 있다.
도 3h는 본 발명에서 단말과 기지국의 빔 불일치 현상이 발생했을 때 이를 복구하는 절차를 나타낸 도면이다.
도 3h에서 단말은 네트워크에 접속하기 위해 현재 셀/기지국에 랜덤 액세스 절차를 수행할 수 있다. 차세대 이동 통신 시스템은 빔 기반으로 단말을 지원하기 때문에 기지국이 지원하는 빔들과 단말이 지원하는 빔들 중에 가장 좋은 신호의 세기를 갖는 빔의 조합 혹은 일정 수준 이상의 빔의 세기를 갖는 빔의 조합이 선택될 수 있다(3h-05). 상기 절차를 빔 조정 절차(Beam refinement procedure)라고 부를 수 있다. 상기에서 일정 수준 이상 인지 아닌지를 판단하는 문턱치는 도 3e의 3e-10 단계 혹은 3e-20 단계 혹은 3e-35 단계에서 설정될 수 있다. 또한, 상기 빔 조정 절차는 단말과 기지국 사이의 MAC CE들을 송수신하면서 이루어질 수 있다. 혹은 L1 시그날링으로 절차가 수행될 수 있다. 상기 MAC CE들 혹은 L1 시그날링에는 빔 식별자, 각 빔의 측정 결과, 각 빔의 전송 시간/주파수 정보, 빔 조정을 위한 단말 빔 설정 정보, 빔 조정을 위한 기지국의 빔 설정 정보 등을 포함할 수 있다. 3h-05 단계에서 빔이 설정되면 단말은 기지국과 RRC 연결 설정 절차를 수행하고(3h-10) 데이터를 송수신할 수 있다(3h-15). 단말은 RRC 연결 모드에서 데이터를 송수신하면서 주기적으로 빔의 세기를 측정할 수 있다. 상기에서 빔의 세기를 측정하면서 미리 약속된 문턱치 값과 비교하여 빔의 세기가 나뻐지지 않는지 확인할 수 있다. 상기에서 문턱치는 도 3e의 3e-10 단계 혹은 3e-20 단계 혹은 3e-35 단계에서 설정될 수 있다. 상기 문턱치는 단말과 기지국이 통신하기 위해 요구되는 최소한의 SNR 혹은 SINR 혹은 RSRP 값을 지시할 수 있다. 만약 단말과 기지국의 빔 조합의 신호 세기가 문턱치 값으로 내려가면 단말은 현재 단말의 빔과 기지국의 빔이 유효하지 않다고 판단하고, 빔 불일치라고 간주할 수 있다(3h-20). 그러면 단말은 빔 복구 요청(Beam Recovery Request, BRR)을 위한 MAC CE를 생성하고(3h-25), 상기 생성된 MAC CE는 높은 우선순위를 가지기 때문에 정규 BSR을 트리거링하게 되고 단말은 SR 전송 자원이 설정되어 있는지 여부와 상관없이 랜덤 액세스 절차를 바로 수행할 수 있다(현재 연결, 즉 단말의 빔과 기지국의 빔 조합이 유효하지 않기 때문이다). 상기 랜덤 액세스 절차에서 단말은 프리앰블을 전송하고(3h-30), 그에 대한 응답으로 RAR을 수신하고(3h-35) 빔 복구 요청을 수행하기 위해서 메시지 3에 빔 복구 요청 MAC CE를 포함하여 전송할 수 있다(3h-40). 상기 메시지 3에는 단말의 식별자(C-RNTI), BSR, 빔 식별자, 각 빔의 측정 결과, 각 빔의 전송 시간/주파수 정보, 빔 조정을 위한 단말 빔 설정 정보 등을 포함하여 전송할 수 있다. 상기에서 기지국은 빔 복구 요청 MAC CE를 수신하면 단말과 기지국 간의 빔 조합을 갱신하고 조정하기 위해서 빔 조정 절차를 수행하여 신호의 세기가 좋은 새로운 빔 조합을 선택할 수 있다(3h-45). 상기에서 신호의 세기가 좋은 새로운 빔 조합이 선택되면 단말과 기지국은 다시 데이터를 송수신할 수 있다(3h-50).
다음 표 3은 본 발명의 또 다른 실시 예를 나타낸 표이다.
| UE <-> gNB | RRC 연결 설정 |
| UE <- gNB | MAC 설정 정보. Logical channel과 LCG의 매핑 정보. Beam Recovery Request MAC CE와. BRR MAC CE에 대한 Priority를 설정해준다. 예를 들면 높은 priority를 설정해준다. 그래야 BRR MAC CE가 MAC에서 발생했을 때 Regular BSR을 트리거하게 되고, SR/RACH을 하게 되므로. Scheduling Request 설정 정보 (time/frequency pattern 등) |
| UE <-> gNB | 데이터 송수신 |
| UE | High priority DCCH/DTCH data 발생으로 Regular BSR 트리거 |
| UE -> GNB | Scheduling Request 전송 |
| UE <- GNB | UL grant |
| UE -> GNB | MAC PDU 전송 |
| UE | High priority DCCH/DTCH data 발생으로 Regular BSR 트리거 |
| UE -> GNB | Scheduling Request n회 전송 후 UL grant를 수신하지 못하면 random access 절차 개시 |
| UE <-> gNB | 랜덤 액세스 완료 후 데이터 송수신 재개 |
| UE <-> gNB | 데이터 송수신 |
| UE | Beam misalignment 발생 (serving beam의 quality가 일정 기준 이하로 열화) |
| UE | BRR MAC CE 생성(Beam Recovery 가 필요하다는 indication, 단말이 새로 측정한 다른 빔들에 대한 측정 정보 등을 포함할 수 있다.) |
| UE | Scheduling Request Resource가 더 이상 valid하지 않은 것으로 간주하고 랜덤 액세스 과정 개시 |
| UE <-> gNB | 랜덤 액세스 완료 후 새로운 beam pair를 통해 데이터 송수신 (이 MAC PDU에 BRR MAC CE를 넣어서 전송) |
도 3i는 본 발명에서 빔 복구 절차를 수행하는 단말의 동작을 나타낸 도면이다.
단말은 네트워크에 접속하기 위해 현재 셀/기지국에 랜덤 액세스 절차를 수행할 수 있다. 차세대 이동 통신 시스템은 빔 기반으로 단말을 지원하기 때문에 기지국이 지원하는 빔들과 단말이 지원하는 빔들 중에 가장 좋은 신호의 세기를 갖는 빔의 조합 혹은 일정 수준 이상의 빔의 세기를 갖는 빔의 조합이 선택될 수 있다. 상기 절차를 빔 조정 절차(Beam refinement procedure)라고 부를 수 있다. 상기에서 일정 수준 이상 인지 아닌지를 판단하는 문턱치는 도 3e의 3e-10 단계 혹은 3e-20 단계 혹은 3e-35 단계에서 설정될 수 있다. 적합한 빔 조합이 설정되면 단말은 기지국과 RRC 연결 설정 절차를 수행하고 데이터를 송수신할 수 있다(3i-05). 단말은 RRC 연결 모드에서 데이터를 송수신하면서 주기적으로 빔의 세기를 측정할 수 있다. 상기에서 빔의 세기를 측정하면서 미리 약속된 문턱치 값과 비교하여 빔의 세기가 나뻐지지 않는지 확인할 수 있다(3i-10). 상기에서 문턱치는 도 3e의 3e-10 단계 혹은 3e-20 단계 혹은 3e-35 단계에서 설정될 수 있다. 상기 문턱치는 단말과 기지국이 통신하기 위해 요구되는 최소한의 SNR 혹은 SINR 혹은 RSRP 값을 지시할 수 있다. 만약 단말과 기지국의 빔 조합의 신호 세기가 문턱치 값으로 내려가면 단말은 현재 단말의 빔과 기지국의 빔이 유효하지 않다고 판단하고, 빔 불일치라고 간주할 수 있다. 그러면 단말은 빔 복구 요청(Beam Recovery Request, BRR)을 위한 MAC CE를 생성하고(3i-15), 상기 생성된 MAC CE는 높은 우선순위를 가지기 때문에 정규 BSR을 트리거링하게 되고(3i-20) 단말은 SR 전송 자원이 설정되어 있는지 여부와 상관없이 랜덤 액세스 절차를 바로 수행할 수 있다(3i-25, 현재 연결, 즉 단말의 빔과 기지국의 빔 조합이 유효하지 않기 때문이다). 상기 랜덤 액세스 절차에서 단말은 프리앰블을 전송하고 그에 대한 응답으로 RAR을 수신하고 빔 복구 요청을 수행하기 위해서 메시지 3에 빔 복구 요청 MAC CE를 포함하여 전송할 수 있다. 상기에서 기지국은 빔 복구 요청 MAC CE를 수신하면 단말과 기지국 간의 빔 조합을 갱신하고 조정하기 위해서 빔 조정 절차를 수행하여 신호의 세기가 좋은 새로운 빔 조합을 선택할 수 있다(3i-25, 3i-30). 상기에서 신호의 세기가 좋은 새로운 빔 조합이 선택되면 단말과 기지국은 다시 데이터를 송수신할 수 있다(3i-05).
도 3j에 본 발명의 실시 예가 적용될 수 있는 단말의 구조를 도시하였다.
상기 도면을 참고하면, 상기 단말은 RF(Radio Frequency)처리부(3j-10), 기저대역(baseband)처리부(3j-20), 저장부(3j-30), 제어부(3j-40)를 포함한다.
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 상향 변환한 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(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(3j-10)는 다수의 RF 체인들을 포함할 수 있다. 나아가, 상기 RF처리부(3j-10)는 빔포밍(beamforming)을 수행할 수 있다. 상기 빔포밍을 위해, 상기 RF처리부(3j-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 RF처리부(3j-10)는 제어부의 제어에 따라 다수의 안테나 또는 안테나 요소들을 적절하게 설정하여 수신 빔 스위핑을 수행하거나, 수신 빔이 송신 빔과 공조되도록 수신 빔의 방향과 빔 너비를 조정할 수 있다.
상기 기저대역처리부(3j-20)은 시스템의 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(orthogonal frequency division multiplexing) 방식에 따르는 경우, 데이터 송신 시, 상기 기저대역처리부(3j-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(3j-20)은 상기 RF처리부(3j-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(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 또는 통신부로 지칭될 수 있다. 나아가, 상기 기저대역처리부(3j-20) 및 상기 RF처리부(3j-10) 중 적어도 하나는 서로 다른 다수의 무선 접속 기술들을 지원하기 위해 다수의 통신 모듈들을 포함할 수 있다. 또한, 상기 기저대역처리부(3j-20) 및 상기 RF처리부(3j-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 LTE 망, NR 망 등을 포함할 수 있다. 또한, 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(3j-30)는 상기 단말의 동작을 위한 기본 프로그램, 응용 프로그램, 설정 정보 등의 데이터를 저장한다. 상기 저장부(3j-30)는 상기 제어부(3j-40)의 요청에 따라 저장된 데이터를 제공한다.
상기 제어부(3j-40)는 상기 단말의 전반적인 동작들을 제어한다. 예를 들어, 상기 제어부(3j-40)는 상기 기저대역처리부(3j-20) 및 상기 RF처리부(3j-10)을 통해 신호를 송수신한다. 또한, 상기 제어부(3j-40)는 상기 저장부(3j-40)에 데이터를 기록하고, 읽는다. 이를 위해, 상기 제어부(3j-40)는 적어도 하나의 프로세서(processor)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제어부(3j-40)는 통신을 위한 제어를 수행하는 CP(communication processor) 및 응용 프로그램 등 상위 계층을 제어하는 AP(application processor)를 포함할 수 있다.
도 3k는 본 발명의 실시 예가 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 TRP의 블록 구성을 도시한다.
상기 도면에 도시된 바와 같이, 상기 기지국은 RF처리부(3k-10), 기저대역처리부(3k-20), 백홀통신부(3k-30), 저장부(3k-40), 제어부(3k-50)를 포함하여 구성된다.
상기 RF처리부(3k-10)는 신호의 대역 변환, 증폭 등 무선 채널을 통해 신호를 송수신하기 위한 기능을 수행한다. 즉, 상기 RF처리부(3k-10)는 상기 기저대역처리부(3k-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(3k-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(3k-10)는 다수의 RF 체인들을 포함할 수 있다. 나아가, 상기 RF처리부(3k-10)는 빔포밍을 수행할 수 있다. 상기 빔포밍을 위해, 상기 RF처리부(3k-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(3k-20)는 제1무선 접속 기술의 물리 계층 규격에 따라 기저대역 신호 및 비트열 간 변환 기능을 수행한다. 예를 들어, 데이터 송신 시, 상기 기저대역처리부(3k-20)은 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심벌들을 생성한다. 또한, 데이터 수신 시, 상기 기저대역처리부(3k-20)은 상기 RF처리부(3k-10)로부터 제공되는 기저대역 신호를 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열을 복원한다. 예를 들어, OFDM 방식에 따르는 경우, 데이터 송신 시, 상기 기저대역처리부(3k-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(3k-20)은 상기 RF처리부(3k-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(3k-20) 및 상기 RF처리부(3k-10)는 상술한 바와 같이 신호를 송신 및 수신한다. 이에 따라, 상기 기저대역처리부(3k-20) 및 상기 RF처리부(3k-10)는 송신부, 수신부, 송수신부, 통신부 또는 무선 통신부로 지칭될 수 있다.
상기 통신부(3k-30)는 네트워크 내 다른 노드들과 통신을 수행하기 위한 인터페이스를 제공한다.
상기 저장부(3k-40)는 상기 주기지국의 동작을 위한 기본 프로그램, 응용 프로그램, 설정 정보 등의 데이터를 저장한다. 특히, 상기 저장부(3k-40)는 접속된 단말에 할당된 베어러에 대한 정보, 접속된 단말로부터 보고된 측정 결과 등을 저장할 수 있다. 또한, 상기 저장부(3k-40)는 단말에게 다중 연결을 제공하거나, 중단할지 여부의 판단 기준이 되는 정보를 저장할 수 있다. 그리고, 상기 저장부(3k-40)는 상기 제어부(3k-50)의 요청에 따라 저장된 데이터를 제공한다.
상기 제어부(3k-50)는 상기 주기지국의 전반적인 동작들을 제어한다. 예를 들어, 상기 제어부(3k-50)는 상기 기저대역처리부(3k-20) 및 상기 RF처리부(3k-10)을 통해 또는 상기 백홀통신부(3k-30)을 통해 신호를 송수신한다. 또한, 상기 제어부(3k-50)는 상기 저장부(3k-40)에 데이터를 기록하고, 읽는다. 이를 위해, 상기 제어부(3k-50)는 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있다.
<제4 실시 예>
일반적으로 이동통신 시스템은 사용자의 이동성을 확보하면서 통신을 제공하기 위한 목적으로 개발되었다. 이러한 이동통신 시스템은 기술의 비약적인 발전에 힘입어 음성 통신은 물론 고속의 데이터 통신 서비스를 제공할 수 있는 단계에 이르렀다. 이러한 무선 이동 통신 시스템에서 단말은 지속적으로 오랜 시간 동안 서비스를 받기 보다는 간헐적으로 서비스를 받는 경우도 많이 발생한다. 따라서 단말이 항상 연속적으로 기지국의 신호를 수신하고 확인한다면 단말 전력이 빠르게 소모될 것이다. 따라서 이러한 전력 소모를 감소시키는 것은 대단히 중요하다. 따라서 단말을 RRC 연결 모드(RRC connected mode)에서 RRC 유휴 모드(RRC Idle mode)로 보내어 대기 모드에 있도록 할 수 있다. 하지만 단말이 대기 모드에 있다가 다시 RRC 연결 모드로 전환하기까지 많은 시그날링 절차가 필요하다. 따라서 차세대 이동 통신 시스템에서는 이러한 시그날링 절차를 줄이면서 빠른 연결이 가능하고 대기 모드처럼 단말 전력을 절약할 수 있는 RRC 비활성 모드(RRC Inactive mode) 또는 lightly-connected 모드를 정의할 수 있다. 하지만 RRC 연결모드에서 RRC 비활성 모드(혹은 lighted connected 모드)로의 전환, 혹은 RRC 비활성 모드(혹은 lighted connected 모드)로의 전환에 대한 효율적인 방법이 필요하다. 상기에서처럼 RRC 비활성화 모드에서는 단말의 배터리가 절감되고, 단말이 네트워크로의 연결시 적은 시그날링 오버헤드를 가지고 빠른 연결을 설정할 수 있다는 장점이 있다. 하지만 RRC 비활성화 모드에 있는 단말은 RRC 유휴 모드에 있는 단말이 주기적으로 트래킹 영역(Tracking area)을 갱신하는 절차보다 더 자주 랜 지시 영역(RAN Notification area)을 갱신하는 절차를 수행해야 한다. 따라서 네트워크에 RRC 비활성화 모드 단말들이 굉장히 많다면 주기적인 랜 지시 영역 갱신 절차로 인한 시그널링 오버헤드가 야기될 수 있으므로 네트워크는 RRC 비활성화 모드인 단말들을 관리하고 필요시 RRC 유휴 모드로 전환할 수 있어야 한다.
차세대 이동 통신 시스템에서 RRC 비활성화 모드에 있는 단말에게 네트워크에서 보낼 하향 링크 데이터가 발생하면 MME(혹은 CN) 혹은 기지국은 단말에게 페이징 메시지를 보내어 RRC 비활성화 모드 단말에게 네트워크로 다시 접속할 필요가 있음을 알릴 수 있다. 상기에서 페이징 메시지는 두 가지 종류가 있을 수 있다. 첫 번째는 고정 기지국으로부터 전송되는 RAN 페이징 메시지이고, 두 번째는 MME 혹은 CN으로부터 전송되는 CN 페이징 메시지이다. 단말은 RAN 페이징 메시지를 수신하면 단말이 저장하고 있는 단말 컨텍스트를 활용하여 빠르게 네트워크에 접속하기 위해서 RRC 연결 재개 절차를 수행할 수 있다. 하지만 CN 페이징 메시지를 수신하는 경우, 네트워크에서 단말 컨텍스트를 지우거나 유실했다고 판단하고, 단말은 컨텍스트를 지우고, RRC 유휴 모드로 돌아가서 빠른 연결 설정이 아닌 일반적인 RRC 연결 설정 절차를 진행한다. 하지만 CN 페이징 메시지를 보내는 여러 가지 이유가 있을 수 있다. 즉, 네트워크에서 단말의 위치를 정확하게 파악하지 못하고 있거나, RAN 페이징 메시지가 실패해서 MME 혹은 CN이 페이징을 다시 보냈거나, 단말이 다른 무선 접속 기술 망으로 이동하였거나, 정말로 네트워크가 더 이상 단말 컨텍스트를 가지고 있지 않거나, 하는 이유로 CN 페이징 메시지를 보낼 수 있다. 상기에서 정말로 네트워크가 더 이상 단말 컨텍스트를 가지고 있지 않은 경우를 제외하고는 네트워크가 CN 페이징 메시지를 보냈을 때, 단말이 단말 컨텍스트를 지우고 RRC 유휴모드로 돌아가게 되면 RRC 비활성화 모드의 모든 장점을 잃어 버리게 되는 문제가 발생한다. 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.
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.
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. 본 발명에서 eNB는 설명의 편의를 위하여 gNB와 혼용되어 사용될 수 있다. 즉 eNB로 설명한 기지국은 gNB를 나타낼 수 있다.
도 4a는 본 발명이 적용될 수 있는 LTE 시스템의 구조를 도시하는 도면이다.
도 4a을 참조하면, 도시한 바와 같이 LTE 시스템의 무선 액세스 네트워크는 차세대 기지국(Evolved Node B, 이하 ENB, Node B 또는 기지국)(4a-05, 4a-10, 4a-15, 4a-20)과 MME (4a-25, Mobility Management Entity) 및 S-GW(4a-30, Serving-Gateway)로 구성된다. 사용자 단말(User Equipment, 이하 UE 또는 단말)(4a-35)은 ENB(4a-05 ~ 4a-20) 및 S-GW(4a-30)를 통해 외부 네트워크에 접속한다.
도 4a에서 ENB(4a-05 ~ 4a-20)는 UMTS 시스템의 기존 노드 B에 대응된다. ENB는 UE(4a-35)와 무선 채널로 연결되며 기존 노드 B 보다 복잡한 역할을 수행한다. LTE 시스템에서는 인터넷 프로토콜을 통한 VoIP(Voice over IP)와 같은 실시간 서비스를 비롯한 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 ENB(4a-05 ~ 4a-20)가 담당한다. 하나의 ENB는 통상 다수의 셀들을 제어한다. 예컨대, 100 Mbps의 전송 속도를 구현하기 위해서 LTE 시스템은 예컨대, 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-GW(4a-30)는 데이터 베어러를 제공하는 장치이며, MME(4a-25)의 제어에 따라서 데이터 베어러를 생성하거나 제거한다. MME는 단말에 대한 이동성 관리 기능은 물론 각종 제어 기능을 담당하는 장치로 다수의 기지국 들과 연결된다.
도 4b는 본 발명이 적용될 수 있는 LTE 시스템에서 무선 프로토콜 구조를 나타낸 도면이다.
도 4b를 참조하면, LTE 시스템의 무선 프로토콜은 단말과 ENB에서 각각 PDCP (Packet Data Convergence Protocol 4b-05, 4b-40), RLC (Radio Link Control 4b-10, 4b-35), MAC (Medium Access Control 4b-15, 4b-30)으로 이루어진다. PDCP (Packet Data Convergence Protocol)(4b-05, 4b-40)는 IP 헤더 압축/복원 등의 동작을 담당한다. PDCP의 주요 기능은 하기와 같이 요약된다.
- 헤더 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)(4b-10, 4b-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(4b-15, 4b-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(4b-20, 4b-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.
도 4c는 본 발명이 적용될 수 있는 차세대 이동통신 시스템의 구조를 도시하는 도면이다.
도 4c을 참조하면, 도시한 바와 같이 차세대 이동통신 시스템(이하 NR 혹은 5G)의 무선 액세스 네트워크는 차세대 기지국(New Radio Node B, 이하 NR gNB 혹은 NR 기지국)(4c-10) 과 NR CN (4c-05, New Radio Core Network)로 구성된다. 사용자 단말(New Radio User Equipment, 이하 NR UE 또는 단말)(4c-15)은 NR gNB(4c-10) 및 NR CN (4c-05)를 통해 외부 네트워크에 접속한다.
도 4c에서 NR gNB(4c-10)는 기존 LTE 시스템의 eNB (Evolved Node B)에 대응된다. NR gNB는 NR UE(4c-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(4c-10)가 담당한다. 하나의 NR gNB는 통상 다수의 셀들을 제어한다. 현재 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 (4c-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 (4c-25)와 네트워크 인터페이스를 통해 연결된다. MME는 기존 기지국인 eNB (4c-30)과 연결된다.
도 4d는 본 발명이 적용될 수 있는 차세대 이동통신 시스템의 무선 프로토콜 구조를 나타낸 도면이다. .
도 4d를 참조하면, 차세대 이동통신 시스템의 무선 프로토콜은 단말과 NR 기지국에서 각각 NR PDCP(4d-05, 4d-40), NR RLC(4d-10, 4d-35), NR MAC(4d-15, 4d-30)으로 이루어진다. NR PDCP (4d-05, 4d-40)의 주요 기능은 다음의 기능들 중 일부를 포함할 수 있다.
헤더 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)
- 순서 재정렬 기능(PDCP PDU reordering for reception)
- 중복 탐지 기능(Duplicate detection of lower layer SDUs)
- 재전송 기능(Retransmission of PDCP SDUs)
- 암호화 및 복호화 기능(Ciphering and deciphering)
- 타이머 기반 SDU 삭제 기능(Timer-based SDU discard in uplink.)
상기에서 NR PDCP 장치의 순서 재정렬 기능(reordering)은 하위 계층에서 수신한 PDCP PDU들을 PDCP SN(sequence number)을 기반으로 순서대로 재정렬하는 기능을 말하며, 재정렬된 순서대로 데이터를 상위 계층에 전달하는 기능을 포함할 수 있으며, 순서를 재정렬하여 유실된 PDCP PDU들을 기록하는 기능을 포함할 수 있으며, 유실된 PDCP PDU들에 대한 상태 보고를 송신 측에 하는 기능을 포함할 수 있으며, 유실된 PDCP PDU들에 대한 재전송을 요청하는 기능을 포함할 수 있다.
NR RLC(4d-10, 4d-35)의 주요 기능은 다음의 기능들 중 일부를 포함할 수 있다.
- 데이터 전송 기능(Transfer of upper layer PDUs)
- 순차적 전달 기능(In-sequence delivery of upper layer PDUs)
- 비순차적 전달 기능(Out-of-sequence delivery of upper layer PDUs)
- ARQ 기능(Error Correction through ARQ)
- 접합, 분할, 재조립 기능(Concatenation, segmentation and reassembly of RLC SDUs)
- 재분할 기능(Re-segmentation of RLC data PDUs)
- 순서 재정렬 기능(Reordering of RLC data PDUs)
- 중복 탐지 기능(Duplicate detection)
- 오류 탐지 기능(Protocol error detection)
- RLC SDU 삭제 기능(RLC SDU discard)
- RLC 재수립 기능(RLC re-establishment)
상기에서 NR RLC 장치의 순차적 전달 기능(In-sequence delivery)은 하위 계층으로부터 수신한 RLC SDU들을 순서대로 상위 계층에 전달하는 기능을 말하며, 원래 하나의 RLC SDU가 여러 개의 RLC SDU들로 분할되어 수신된 경우, 이를 재조립하여 전달하는 기능을 포함할 수 있으며, 수신한 RLC PDU들을 RLC SN(sequence number) 혹은 PDCP SN(sequence number)를 기준으로 재정렬하는 기능을 포함할 수 있으며, 순서를 재정렬하여 유실된 RLC PDU들을 기록하는 기능을 포함할 수 있으며, 유실된 RLC PDU들에 대한 상태 보고를 송신 측에 하는 기능을 포함할 수 있으며, 유실된 RLC PDU들에 대한 재전송을 요청하는 기능을 포함할 수 있으며, 유실된 RLC SDU가 있을 경우, 유실된 RLC SDU 이전까지의 RLC SDU들만을 순서대로 상위 계층에 전달하는 기능을 포함할 수 있으며, 혹은 유실된 RLC SDU가 있어도 소정의 타이머가 만료되었다면 타이머가 시작되기 전에 수신된 모든 RLC SDU들을 순서대로 상위 계층에 전달하는 기능을 포함할 수 있으며, 혹은 유실된 RLC SDU가 있어도 소정의 타이머가 만료되었다면 현재까지 수신된 모든 RLC SDU들을 순서대로 상위 계층에 전달하는 기능을 포함할 수 있다. 또한, 상기에서 RLC PDU들을 수신하는 순서대로 (일련번호, Sequence number의 순서와 상관없이, 도착하는 순으로) 처리하여 PDCP 장치로 순서와 상관없이(Out-of sequence delivery) 전달할 수도 있으며, segment 인 경우에는 버퍼에 저장되어 있거나 추후에 수신될 segment들을 수신하여 온전한 하나의 RLC PDU로 재구성한 후, 처리하여 PDCP 장치로 전달할 수 있다. 상기 NR RLC 계층은 접합(Concatenation) 기능을 포함하지 않을 수 있고 상기 기능을 NR MAC 계층에서 수행하거나 NR MAC 계층의 다중화(multiplexing) 기능으로 대체할 수 있다.
상기에서 NR RLC 장치의 비순차적 전달 기능(Out-of-sequence delivery)은 하위 계층으로부터 수신한 RLC SDU들을 순서와 상관없이 바로 상위 계층으로 전달하는 기능을 말하며, 원래 하나의 RLC SDU가 여러 개의 RLC SDU들로 분할되어 수신된 경우, 이를 재조립하여 전달하는 기능을 포함할 수 있으며, 수신한 RLC PDU들의 RLC SN 혹은 PDCP SN을 저장하고 순서를 정렬하여 유실된 RLC PDU들을 기록해두는 기능을 포함할 수 있다.
NR MAC(4d-15, 4d-30)은 한 단말에 구성된 여러 NR RLC 계층 장치들과 연결될 수 있으며, NR MAC의 주요 기능은 다음의 기능들 중 일부를 포함할 수 있다.
- 맵핑 기능(Mapping between logical channels and transport channels)
- 다중화 및 역다중화 기능(Multiplexing/demultiplexing of MAC SDUs)
- 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)
NR PHY 계층(4d-20, 4d-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 수행할 수 있다.
도 4e는 본 발명의 차세대 이동 통신 시스템에서 단말이 머무를 수 있는 모드들을 나타낸 도면이다.
도 4e에서 단말은 RRC 연결 모드(RRC connected mode, 4e-03), RRC 비활성 모드(RRC inactive mode, 4e-02) 혹은 lightly-connected 모드(4e-02), RRC 유휴 모드(RRC idle mode, 4e-01)에 머무를 수 있으며, 서로 다른 각 모드들로 전환하는 과정들(4e-05, 4e-10, 4e-15, 4e-20, 4e-25)을 거칠 수 있다. 즉, RRC 유휴 모드(4e-01)에 있던 단말은 상향 링크로 전송할 데이터가 생기거나 하향 링크 데이터가 도착하여 페이징 메시지를 수신한 경우, 혹은 트래킹 영역을 갱신하기 위해서(주기적으로 혹은 트래킹 영역을 벗어난 경우) 네트워크와 연결을 설정하여 데이터를 송수신하기 위해 RRC 연결 모드(4e-03)로 전환할 수 있다(4e-05). 데이터를 송수신한 후 일정한 시간 동안 데이터가 발생하지 않는다면 네트워크에 의해서 RRC 연결 모드의 단말은 RRC 유휴 모드로 전환될 수 있다(4e-15). 또한, 일정한 시간 동안 데이터가 발생하지 않으면 RRC 연결 모드(4e-03)의 단말은 배터리 절감 및 빠른 연결을 지원하기 위한 목적으로 네트워크에 의해서 혹은 스스로 모드를 전환하여 RRC 비활성화 모드(4e-02)로 전환할 수 있다(4e-20). RRC 비활성화 모드(4e-03)의 단말은 상향 링크로 전송할 데이터가 생기거나 하향 링크 데이터가 도착하여 페이징 메시지를 수신한 경우, 혹은 트래킹 영역(혹은 랜 지시 영역(RAN Notification area)을 갱신하기 위해서(주기적으로 혹은 트래킹 영역(혹은 랜 지시 영역)을 벗어난 경우) 네트워크와 연결을 설정하여 데이터를 송수신하기 위해 RRC 연결 모드(4e-03)로 전환할 수 있다(4e-10). RRC 비활성화 모드(4e-03)에 있는 단말은 네트워크의 지시에 의해서 혹은 미리 약속된 설정에 의해서 혹은 스스로 RRC 유휴모드(4e-01)로 모드를 천이할 수 있다(4e-25). 상기에서 RRC 비활성화 모드의 단말들이 네트워크에 많을 경우, 빈번한 랜 지시 영역 갱신 절차로 네트워크의 시그널링 오버헤드가 증가할 수 있으므로 지원되어야 하는 동작이다. 소정의 목적을 가진 단말의 경우, RRC 연결 모드로 천이하지 않고도 RRC 비활성화 모드(4e-03)에서도 데이터를 전송할 수 있으며, RRC 비활성화 모드와 RRC 유휴 모드 사이에서 네트워크의 지시에 따라 천이를 반복하며, 필요한 경우에만 RRC 연결 모드로 천이를 진행할 수 있다. 상기 절차에서 RRC 비활성화 모드의 단말은 RRC 비활성화 모드에서 데이터를 전송함으로써, 매우 짧은 전송 지연을 가질 수 있으며, 매우 적은 시그날링 오버헤드를 가질 수 있다는 장점을 가지고 있다. 상기에서 소정의 목적은 단말이 적은 데이터만을 전송하려고 하는 경우, 간헐적으로 혹은 매우 긴 주기를 갖고 주기적으로 데이터를 송신하는 단말의 경우에 해당할 수 있다. 또한, RRC 유휴 모드(4e-01)에 있는 단말은 네트워크에 의해서 RRC 비활성화 모드(4e-03)로 바로 천이할 수도 있으며, RRC 연결모드로 천이하였다가 RRC 비활성화 모드로 천이할 수 도 있다(4e-03, 4e-20).
상기에서 단말이 모드들 사이에서 천이를 수행할 때 단말의 모드와 네트워크에서 인식하고 있는 단말의 모드 간의 불일치(state mismatch) 문제를 해결하가 위해서 단말에 추가적인 타이머(inactive timer)를 설정하고 구동할 수 있다. 또한,기지국에도 추가적인 타이머를 구동할 수 있다.
본 발명에서 RRC 비활성 모드와 lightly-connected 모드와 같은 상태의 모드로 해석될 수 있고, 같은 동작을 단말이 수행한다고 가정할 수 있다. 또한, RRC 비활성 모드와 lightly-connected 모드가 같은 상태의 모드로 해석될 수는 있지만 각 모드에서 단말이 서로 다른 동작을 수행한다고 가정할 수 있다. 또한, RRC 비활성 모드와 lightly-connected 모드가 다른 상태의 모드로 해석될 수도 있고 각 모드에서 단말이 서로 다른 동작을 수행한다고 가정할 수 있다. 이와 같이 RRC 비활성 모드와 lightly-connected 모드는 적은 시그날링으로 빠른 재접속을 할 수 있으면서 배터리를 절감할 수 있는 모드라는 점에서 같은 목적을 가지고 있지만 단말과 네트워크의 구현에 따라서 그리고 정의하기에 따라서 같은 모드일 수도 있고, 다른 모드일 수도 있다. 또한, 상기에서 RRC 비활성 모드와 lightly-connected 모드의 단말 동작은 RRC 유휴 모드(RRC idle mode)에서의 동작과 동일하거나 추가적인 기능을 가지거나 RRC 유휴 모드(RRC idle mode)에서의 동작 중에 일부 기능만을 가질 수 있다. 상기에서처럼 RRC 비활성화 모드에서는 단말의 배터리가 절감되고, 단말이 네트워크로의 연결시 적은 시그날링 오버헤드를 가지고 빠른 연결을 설정할 수 있다는 장점이 있다. 하지만 RRC 비활성화 모드에 있는 단말은 RRC 유휴 모드에 있는 단말이 주기적으로 트래킹 영역(Tracking area)을 갱신하는 절차보다 더 자주 랜 지시 영역(RAN Notification area)을 갱신하는 절차를 수행해야 한다. 따라서 네트워크에 RRC 비활성화 모드 단말들이 굉장히 많다면 주기적인 랜 지시 영역 갱신 절차로 인한 시그널링 오버헤드가 야기될 수 있으므로 네트워크는 RRC 비활성화 모드인 단말들을 관리하고 필요시 RRC 유휴 모드로 전환할 수 있어야 한다.
도 4f는 본 발명에서 단말이 RRC 연결 모드(RRC connected mode)에서 RRC 유휴 모드(RRC idle mode)로 전환하는 절차와 RRC 유휴 모드(RRC idle mode)에서 RRC 연결 모드(RRC connected mode)로 전환하는 절차를 설명한 도면이다.
도 4f에서 기지국은 RRC 연결 모드에서 데이터를 송수신하는 단말이 소정의 이유로 혹은 일정 시간 동안 데이터의 송수신이 없으면 RRCConnectionRelease 메시지를 단말에게 보내어 단말을 RRC 유휴모드로 전환하도록 할 수 있다(4f-01). 추후에 현재 연결이 설정되어 있지 않은 단말 (이하 idle mode UE)은 전송할 데이터가 발생하면 기지국과 RRC connection establishment과정을 수행한다. 단말은 랜덤 액세스 과정을 통해서 기지국과 역방향 전송 동기를 수립하고 RRCConnectionRequest 메시지를 기지국으로 전송한다 (4f-05). 상기 메시지에는 단말의 식별자와 연결을 설정하고자 하는 이유(establishmentCause) 등이 수납된다. 기지국은 단말이 RRC 연결을 설정하도록 RRCConnectionSetup 메시지를 전송한다 (4f-10). 상기 메시지에는 RRC 연결 구성 정보 등이 수납된다. RRC 연결은 SRB (Signaling Radio Bearer)라고도 하며, 단말과 기지국 사이의 제어 메시지인 RRC 메시지 송수신에 사용된다. RRC 연결을 설정한 단말은 RRCConnetionSetupComplete 메시지를 기지국으로 전송한다 (4f-15). 상기 메시지에는 단말이 소정의 서비스를 위한 베어러 설정을 MME에게 요청하는 SERVICE REQUEST라는 제어 메시지가 포함되어 있다. 기지국은 RRCConnetionSetupComplete 메시지에 수납된 SERVICE REQUEST 메시지를 MME로 전송하고 (4f-20), MME는 단말이 요청한 서비스를 제공할지 여부를 판단한다. 판단 결과 단말이 요청한 서비스를 제공하기로 결정하였다면 MME는 기지국에게 INITIAL CONTEXT SETUP REQUEST라는 메시지를 전송한다(4f-25). 상기 메시지에는 DRB (Data Radio Bearer) 설정 시 적용할 QoS (Quality of Service) 정보, 그리고 DRB에 적용할 보안 관련 정보 (예를 들어 Security Key, Security Algorithm) 등의 정보가 포함된다. 기지국은 단말과 보안을 설정하기 위해서 SecurityModeCommand 메시지(4f-30)와 SecurityModeComplete 메시지(4f-35)를 교환한다. 보안 설정이 완료되면 기지국은 단말에게 RRCConnectionReconfiguration 메시지를 전송한다(4f-40). 상기 메시지에는 사용자 데이터가 처리될 DRB의 설정 정보가 포함되며, 단말은 상기 정보를 적용해서 DRB를 설정하고 기지국에게 RRCConnectionReconfigurationComplete 메시지를 전송한다(4f-45). 단말과 DRB 설정을 완료한 기지국은 MME에게 INITIAL CONTEXT SETUP COMPLETE 메시지를 전송하고 (4f-50), 이를 수신한 MME는 S-GW와 S1 베어러를 설정하기 위해서 S1 BEARER SETUP 메시지와 S1 BEARER SETUP RESPONSE 메시지를 교환한다(4f-055, 4f-60). S1 베어러는 S-GW와 기지국 사이에 설정되는 데이터 전송용 연결이며 DRB와 1대 1로 대응된다. 상기 과정이 모두 완료되면 단말은 기지국과 S-GW를 통해 데이터를 송수신한다(4f-65, 4f-70). 이처럼 일반적인 데이터 전송 과정은 크게 RRC 연결 설정, 보안 설정, DRB설정의 3단계로 구성된다. 또한,기지국은 소정의 이유로 단말에게 설정을 새로 해주거나 추가하거나 변경하기 위해서 RRCConnectionReconfiguration 메시지를 전송할 수 있다(4f-75).
상기와 같이 RRC 유휴 모드에서 RRC 연결 모드로 전환하기 위해서는 많은 시그날링 절차가 요구된다. 따라서 차세대 이동 통신 시스템에서는 RRC 비활성 모드 혹은 lightly-connected 모드를 새로 정의할 수 있고, 상기와 같은 새로운 모드에서는 단말과 기지국이 단말의 컨텍스트를 저장하고 있고, 필요하다면 S1 베어러를 유지하고 있을 수 있기 때문에 더 적은 시그날링 절차로 더 빠르게 접속할 수 있다.
도 4g는 본 발명에서 단말이 RRC 연결 모드에서 RRC 비활성 모드(혹은 lightly-connected 모드)로 전환하는 절차와 RRC 비활성 모드(혹은 lightly-connected 모드)에서 RRC 연결 모드로 전환하는 절차를 나타낸 도면이다.
도 4g에서 단말과 기지국은 단말 컨텍스트(UE context)와 S1 베어러를 재사용하는 절차를 수행하기 위한 단말(4g-01), 고정 기지국(anchor gNB, 4g-02), 새로운 기지국(New gNB, 4g-03), MME(4g-04)의 전체적인 흐름을 나타낸다. RRC 연결 상태의 단말(4g-01)은 기지국과 데이터 송수신을 수행한다. 데이터 송수신이 중지되면 기지국은 소정의 타이머를 구동하고 상기 타이머가 만료될 때까지 데이터 송수신이 재개되지 않으면(4g-05) 기지국은 단말의 RRC 연결을 해제할 것을 고려할 수 있으며, 기지국은 소정의 조건에 따라 단말을 RRC 유휴 모드로 보낼 지 RRC 비활성화 모드로 보낼 지 결정할 수 있다. 상기에서 소정의 조건은 네트워크 트래픽의 정도, 네트워크가 유지할 수 있는 단말 컨텍스트의 양, 네트워크가 서비스를 지원할 수 있는 단말의 수 등을 고려할 수 있다. 4g-10 과정에서 단말을 RRC 비활성화 모드 혹은 light connected 모드로 보내기 위해서 RRCConnectionRelease 혹은 RRCConnectionSuspend 메시지 혹은 새로 정의한 RRC 메시지 혹은 또 다른 기존의 RRC 메시지를 재사용하여 전송할 수 있다. 상기 4g-10에서 기지국은 소정의 규칙에 따라서 단말의 RRC 연결을 해제한 후 UE 컨텍스트를 저장하고 단말에게 RRC 연결을 해제할 것을 지시하는 제어 메시지를 전송하면서 Resume ID를 할당하고 단말이 light connected 모드 동안 이동성을 보고할 페이징 영역(Paging area, PA)을 설정해줄 수 있다. 이때 Resume ID 할당으로 단말은 단말 컨텍스트(UE context)를 저장해야 한다는 것을 알 수 있으며, 혹은 상기 메시지에 기지국은 단말이 RRC 비활성화 모드/light connected 모드로 동작하며, 단말 컨텍스트를 저장하라는 것을 지시하기 위한 별도의 context 유지 지시자(indication)를 보낼 수도 있다(4g-10). 또한, 상기 메시지에는 추후 단말이 RRC 연결 재개 절차를 수행할 때 필요한 보안 설정을 갱신하기 위한 보안 정보가 포함될 수 있다. 예를 들면 NCC(NextHopChainingCount)를 미리 할당받고 이를 이용하여 새로운 보안키(KeNB* 혹은 KgNB*)를 계산하고 설정할 수 있다. 또한, 상기 제어 메시지에는 기지국이 컨텍스트를 유지할 기간 또는 단말이 유효기간 내에 RRC 연결을 재설정하고자 할 때, 저장된 컨텍스트를 사용하는 절차를 적용할 수 있는 셀의 리스트 등이 포함될 수 있다. 기지국은 상기 단말의 RRC 연결을 해제한 후, 상기 단말의 UE 컨텍스트 및 S1 베어러는 그대로 유지한다(4g-15). S1 베어러란 기지국과 MME 사이에서 제어 메시지를 주고 받는 용도로 사용되는 S1-제어 베어러와 기지국과 S-GW 사이에서 사용자 데이터를 주고 받는 용도로 사용되는 S1-사용자 평면 베어러를 지칭한다. 상기 S1 베어러를 유지함으로써, 단말이 동일한 셀에서 혹은 동일한 기지국에서 RRC 연결을 설정하려 할 때 S1 베어러 설정을 위한 절차를 생략할 수 있다. 기지국은 유효 기간이 만료되면 UE 컨텍스트를 삭제하고 S1 베어러를 해제할 수 있다. 상기 4g-10 단계의 RRC 연결 해제 메시지를 수신한 단말은 RRC 비활성화 모드/light connected 모드로 전환하게 된다.
상기에서 고정 기지국은 RRC 비활성화 모드 단말의 단말 컨텍스트(resume ID)를 유지 및 관리하고, RRC 비활성화 모드 단말의 이동성을 관리하기 위해 랜 페이징 영역(RAN paging area 혹은 RAN Notification area)을 관리하는 기지국을 말한다. 상기에서 설명한 고정 기지국의 역할은 AMF(Access and Mobility Management Function, AMF) 장치가 대신 수행할 수도 있다.
기지국은 MME에게 연결 한시 정지를 요청하는 제어 메시지를 전송한다(4g-20). 상기 제어 메시지를 수신한 MME는 S-GW에 상기 단말에 대한 하향 링크 데이터가 발생했을 때 하향 링크 데이터를 고정 기지국으로 바로 전달하고 고정 기지국이 페이징 메시지를 생성해서 주변 기지국에 전달하도록 할 수 있다(4g-35). 즉, 하향 링크 데이터를 수신한 고정 기지국은 상기 데이터를 버퍼에 저장하고 페이징 절차를 진행한다. 상기 고정 기지국은 상기 단말의 단말 컨텍스트와 S1-U 베어러를 유지하고 있는 기지국을 지칭한다. 혹은 상기에서 고정 기지국이 페이징 메시지를 보내고 단말로부터 응답이 없는 경우, 즉, 페이징에 실패한 경우, 고정 기지국은 MME에게 페이징 절차를 요청할 수 있고, MME는 S-GW에서 발생한 상기 단말에 대한 하향 링크 데이터에 대해 상기 하향 링크 데이터를 기지국으로 전달하지 말고 MME에게 페이징 절차를 개시하도록 요청할 것을 지시하고 S-GW는 이에 따라 동작할 수 있다(4g-35).
컨텍스트 유지를 지시하는 정보와 Resume ID가 포함된 RRC 연결 해제 메시지(4g-10)를 수신한 단말은 RRC 연결은 해제하되, 유효 기간에 대응되는 타이머를 구동하고 유효 셀 리스트를 메모리에 기록할 수 있고, 현재 단말 컨텍스트를 삭제하지 않고 메모리에 유지하고(4g-25) light connected 모드로 천이한다. 상기에서 단말 컨텍스트(UE context)란 단말의 RRC 설정과 관련된 여러 가지 정보를 의미하며 SRB 설정 정보, DRB 설정 정보, 보안 키 정보 등을 포함한다. 이 후 임의의 이유로 RRC 연결을 설정해야 할 필요성이 발생한다(4g-30). 이전 RRC 연결 해제 과정에서 Resume ID를 할당 받지 않았거나 컨텍스트가 유지된다는 점이 지시되지 않은 단말은 도 4f에서 설명한 일반적인 RRC 연결 설정 과정(도 4f)을 개시하지만, 이전 RRC 연결 해제 과정에서 Resume ID를 할당 받은 RRC 비활성화 모드/light connected 모드 단말은 저장된 단말 컨텍스트를 이용한 RRC 연결 재개 과정을 시도할 수 있다. 상기에서 RRC 비활성화 모드/light connected 모드 단말은 네트워크의 RRC 비활성화 모드/light connection 지원 여부에 따라 일반적인 RRC 연결 설정과정(도 4f)를 수행할 수도 있고, 저장된 단말 컨텍스트를 이용한 RRC 연결 재개 과정을 수행할 수도 있다. 즉, RRC 비활성화 모드/light connection 모드를 지원하지 않는 경우는 일반적인 RRC 연결 설정 과정(도 4f)을 수행하고, 지원하는 경우는 RRC 연결 재개 절차를 하기와 같이 수행할 수 있다. 상기에서 RRC 비활성화 모드는 네트워크에서 항상 지원될 수도 있다(그러므로 시스템 정보에서 따로 지원 여부를 알리지 않을 수도 있다). 본 발명에서 각 기지국 혹은 셀은 시스템 정보에 각 기지국 혹은 셀이 light connection을 지원하는지 지원하지 않는 지 여부에 대한 지시자를 포함하여 전송할 수 있다. 상기 지시자는 시스템 정보의 두 번째 블럭(Systeminformation2)에 포함될 수 있으며, 다른 시스템 정보의 블럭들(Systeminformation1~19)에 포함될 수 도 있다. 상기에서 light connection을 지원한다는 것은 하기 절차들(4g-50, 4g-55, 4g-60, 4g-65, 4g-70, 4g-75, 4g-80, 4g-85,4g-90) 을 해당 기지국 혹은 해당 셀이 설정할 수 있고, 지원한다는 것을 말할 수 있다. light connected 모드 단말은 RRC 연결을 설정해야 할 필요성이 생기면 현재 캠프온하고 있는 셀의 시스템 정보를 읽어 들인다. 만약 상기 시스템 정보에 상기 기지국 혹은 셀이 light connection(혹은 RRC 비활성화 모드)을 지원한다는 지시자가 포함되어 있지 않다면, 단말은 도 4f에서 설명한 일반적인 RRC 연결 설정 과정(도 4f)을 수행할 수 있다(4g-45). 하지만 만약 상기 시스템 정보에 상기 기지국 혹은 셀이 light connection(혹은 RRC 비활성화 모드)을 지원한다는 지시자가 포함되어 있다면, 단말은 저장된 단말 컨텍스트를 이용한 RRC 연결 재개 과정을 수행할 수 있다(4g-45). 상기 저장된 단말 컨텍스트를 이용한 RRC 연결 재개 과정은 다음과 같다.
먼저 단말은 랜덤액세스 절차를 수행하기 위해 프리앰블을 메시지 1에서 전송한다. 기지국은 메시지 1에서 받은 프리앰블에 따라 자원 할당이 가능하면 그에 상응하는 상향링크 자원을 메시지 2에서 단말에게 할당하여 준다. 단말은 수신한 상향링크 자원 정보를 토대로 4g-10 단계에서 수신한 Resume ID를 포함하여 Resume 요청 메시지를 전송한다(4g-50). 상기 메시지는 RRCConnectionRequest 메시지의 변형된 메시지이거나 새로 정의된 메시지(예를 들면 RRCConnectionResumeRequest)일 수 있다. 기존 고정 기지국(4g-02)에서 연결을 해제하여 light connected 모드에 있던 단말이 이동하여 다른 기지국의 셀에 캠프온한 경우라면 새로운 기지국(4g-03)은 단말의 Resume ID를 수신하고 확인하여 해당 단말이 이전에 어느 기지국에서 서비스를 받았었는지 알 수 있다. 새로운 기지국(4g-03)이 성공적으로 Resume ID를 수신하고 확인하였다면 기존 기지국(4g-02)에서 UE 컨텍스트를 회수해오는 절차를 수행한다(Context Retrieve Procedure. 4g-55, 4g-60). 만약 상기에서 단말 컨텍스트를 회수해오는 절차에 실패한다면 예를 들면 고정/소스 기지국을 찾지 못하거나 단말의 컨텍스트가 존재하지 않거나 등 소정의 이유로 실패한다면 기지국은 RRCConnectionResume 메시지 대신에 도 4f에서와 같이 RRCConnectionSetup 메시지를 보내고 그 이후의 베어러 설정 절차/보안 설정 절차를 도 4f에서 설명한 RRC 연결 설정 절차로 폴백(fallback)할 수 있으며, 보안 설정을 완료하고, 단말을 RRC 연결 모드로 보낼 수도 있으며, 혹은 새로운 단말 식별자(resume ID)와 랜 페이징 영역과 함께 RRCConnectionSuspend 메시지를 보내면서 단말을 RRC 비활성화 모드로 다시 돌려보낼 수도 있다. 상기 단말 컨텍스트는 S1 혹은 X2 인터페이스를 통해서 새로운 기지국(4g-03)이 기존 기지국(4g-02)으로부터 가져올 수 있다. (만약 새로운 기지국이 Resume ID를 수신하였지만 소정의 이유로 성공적으로 단말을 구별하지 못한 경우는 RRCConnectionSetup 메시지를 단말에게 보내고 도 4f에서 설명한 일반적인 RRC 연결 설정 절차로 돌아가도록 할 수 있다. 즉 상기 RRCConnectionSetup 메시지를 단말에게 보내고 단말은 상기 메시지를 수신하면 RRCConnectionSetupComplete 메시지를 기지국에게 보내어 연결을 설정할 수 있다. 혹은 만약 새로운 기지국이 Resume ID를 수신하였지만 성공적으로 단말을 구별하지 못한 경우(예를 들면 기존 고정 기지국으로부터 단말 컨텍스트 회수에 실패한 경우) 단말에게 RRCConnectionRelease 메시지 혹은 RRCConnectionReject 메시지를 보내어 단말의 연결을 거절하고 다시 도 4f에서 설명한 일반적인 RRC 연결 설정 절차를 처음부터 시도하도록 하게 할 수 있다.) 새로운 지기국은 상기 회수한 단말 컨텍스트를 기반으로 MAC-I를 확인한다(4g-65). 상기 MAC-I는 상기 복원된 단말 컨텍스트의 보안 정보를 적용해서, 즉 보안 키와 보안 카운터를 적용해서 제어 메시지에 대해 단말이 계산한 메시지 인증 코드이다. 기지국은 상기 메시지의 MAC-I, 단말의 컨텍스트에 저장되어 있던 보안 키 및 보안 카운터 등을 이용해서 상기 메시지의 무결성을 확인한다. 그리고 새로운 기지국(4g-03)은 단말의 RRC 연결에 적용할 설정을 결정하고, 상기 설정 정보를 수납한 RRC 연결 재개 메시지(RRCConnectionResume)를 단말에게 전송한다 (4g-70). 상기 RRC 연결 재개 메시지는 기지국이 단말의 단말 식별자(Resume ID)를 확인하고 새로운 보안키(KeNB* 혹은 KgNB*)를 이용하여 암호화하여 전송될 수 있으며, 단말은 상기 4g-10에서 미리 할당 받은 NCC를 이용하여 계산한 새로운 보안키(KeNB* 혹은 KgNB*)를 이용하여 복호화하여 상기 RRC 연결 재개 메시지를 정상적으로 수신할 수 있다. 그리고 RRC 연결 재개 메시지를 보내는 절차 이후로는 RRC 메시지 및 데이터들을 새로운 보안키로 암호화하여 단말과 기지국이 송수신할 수 있다. 상기 RRC 연결 재개 메시지는 일반적인 RRC 연결 요구 메시지에 ‘RRC 컨텍스트 재사용’을 지시하는 정보(REUSE INDICATOR)가 포함된 제어 메시지일 수 있다. 상기 RRC 연결 재개 메시지는 RRC 연결 설정 메시지와 마찬가지로 단말의 RRC 연결 설정과 관련된 각종 정보들이 수납된다. 단말이 일반적인 RRC 연결 설정 메시지(RRCConnectionSetup)를 수신한 경우에는 RRC 연결 설정 메시지에서 지시된 설정 정보를 바탕으로 RRC 연결을 설정하지만, RRC 연결 재개 메시지를 수신한 경우에는 저장하고 있는 설정 정보와 상기 제어 메시지에서 지시된 설정 정보를 모두 고려해서 RRC 연결을 설정한다(Delta configuration). 요컨대 지시된 설정 정보를 저장하고 있는 설정 정보에 대한 델타 정보로 판단해서 적용할 설정 정보를 판단하고 설정 정보 혹은 UE 컨텍스트를 갱신할 수 있다. 예를 들어 RRC 연결 재개 메시지에 SRB 설정 정보가 포함되어 있다면, 상기 지시 받은 SRB 설정 정보를 적용해서 SRB를 구성하고, RRC 연결 재개 메시지에 SRB 설정 정보가 포함되어 있지 않다면 UE 컨텍스트에 저장되어 있는 SRB 설정 정보를 적용해서 SRB를 구성한다.
단말은 상기 갱신된 단말 컨텍스트 및 설정 정보를 적용해서 RRC 연결을 구성하고 기지국에게 RRC 연결 재개 완료 메시지를 전송한다 (4g-75). 그리고 MME에게 연결 한시 정지 해제를 요청하는 제어 메시지를 전송하고 S1 베어러를 새로운 기지국으로 재설정할 것을 요청한다(4g-80, 4g-85). MME는 상기 메시지를 수신하면 S-GW에게 S1 베어러를 새로운 기지국으로 재설정하고 상기 단말에 대한 데이터를 정상적으로 처리할 것을 지시한다. 상기 과정이 완료되면 단말은 상기 셀에서 데이터 송수신을 재개한다(4g-90).
상기 절차에서 기존 고정 기지국(4g-02)에서 연결을 해제하여 light connected 모드에 있던 단말이 크게 이동하지 않아서 기존 고정 기지국의 셀(4g-02)에 다시 캠프온한 경우라면 기존 고정 지기국(4g-03)은 4g-55, 4g-60의 절차를 수행하지 않고, 4g-80, 4g-85의 절차 대신 S1 베어러의 연결 한시 정지 해제만을 수행하고 메시지3에서 지시된 Resume ID를 참조해서 상기 단말의 단말 컨텍스트를 검색하고 이를 토대로 상기의 절차들과 비슷한 방법으로 연결을 재설정할 수 있다.
만약 데이터 송수신이 중지되면 기지국은 소정의 타이머를 구동하고 상기 타이머가 만료될 때까지 데이터 송수신이 재개되지 않으면(4g-95) 기지국은 단말의 RRC 연결을 해제할 것을 고려한다. 4g-100 과정에서 단말을 RRC 비활성화 상태 혹은 light connected 상태로 보내기 위해서 RRCConnectionRelease 혹은 RRCConnectionSuspend 메시지 혹은 새로 정의한 RRC 메시지 혹은 또 다른 기존의 RRC 메시지를 재사용하여 전송할 수 있다. 상기 4g-100 과정에서 기지국은 소정의 규칙에 따라서 단말의 RRC 연결을 해제한 후 UE 컨텍스트를 저장하고 단말에게 RRC 연결을 해제할 것을 지시하는 제어 메시지를 전송하면서 새로운 단말 식별자(Resume ID)를 할당하고 단말이 RRC 비활성화 모드(혹은 light connected 모드) 동안 이동성을 보고할 랜 페이징 영역(RAN Paging area 혹은 RAN Notification area)을 설정해준다(4g-100). RRC 비활성화 모드(light connected 모드)의 단말(4g-105)은 설정된 랜 페이징 영역을 벗어나게 되면 랜 페이징 영역을 업데이트하는 절차를 수행하게 된다.
도 4h는 본 발명에서 RRC 비활성화 모드 단말이 설정된 CN 기반 페이징 영역(Tracking area, TA)을 벗어났을 때 단말의 트래킹 영역(Tracking area, TA)을 갱신하는 절차를 나타낸 도면이다.
도 4h에서 단말(4h-01)은 소정의 이유로 트래킹 영역(Tracking area or CN based paging area ) 혹은 CN 기반 페이징 영역을 설정할 수 있다(4h-05). 상기 트래킹 영역 혹은 CN 기반 페이징 영역은 트래킹 영역 식별자(Tracking Area IDs(Identifiers))들의 리스트 혹은 새로운 CN 기반 페이징 영역 식별자들의 리스트로 지시될 수 있다. 상기 소정의 이유는 단말이 처음 네트워크에 접속하여 단말의 연결 설정을 하는 절차에서 설정할 수 있고, 주기적으로 트래킹 영 혹은 페이징 영역역을 갱신하는 경우 설정할 수 있으며, 기타 다른 이유에 의해서 설정할 수 있다. 단말(4h-01)은 상기 트래킹 영역 혹은 페이징 영역 설정 절차에서 MME에 의해 TAU accept 메시지를 수신하여 트래킹 영역 혹은 페이징 영역을 설정할 수 있다. 상기 TAU accept 메시지는 RRC 메시지에 포함될 수 있으며, 예를 들어 RRCConnectionReconfiguration 메시지 혹은 DLInformationTrasfer 메시지의 DedicatedInfoNAS에 포함되어 단말에게 전달될 수 있다. 기지국(4h-03)은 소정의 이유로 단말을 연결 해제시킬 수 있다(4h-10). 상기 소정의 이유는 일정 시간 동안 단말과 네트워크 간의 데이터 송수신이 없어 Inactive 타이머가 만료했기 때문일 수 있다. 단말은 RRC 비활성화 모드로 돌아가고 사용자의 움직임에 따라 이동할 수 있다. 이동성으로 인해 단말은 설정된 트래킹 영역 혹은 페이징 영역을 벗어날 수 있고(4h-15), 현재 셀의 시스템 정보에서 트래킹 영역 혹은 페이징 영역 식별자를 확인하고(4h-20), 설정된 트래킹 영역 혹은 페이징 영역을 벗어난 것을 확인하면(4h-25), 트래킹 영역 혹은 페이징 영역 갱신 절차를 수행할 수 있다(4h-30). 단말(4h-01)은 새로운 기지국 혹은 셀(4h-02)에 연결을 설정하고 트래킹 영역 혹은 페이징 영역을 갱신하기 위해 RRCConnectionRequest 메시지를 기지국으로 전송할 수 있다(4h-35). 상기 RRC 메시지에는 RRC 연결 설정 이유(establishmentCause)를 mo-signalling으로 하여 트래킹 영역 혹은 페이징 영역을 갱신하기를 시도할 수 있다. 혹은 RC 연결 설정 이유(establishmentCause)로 RAN 페이징 영역 업데이트를 지시하는 지시자를 정의할 수도 있다. 기지국은 RRC 연결 설정을 허락하기 위해 RRCConnectionSetup 메시지를 단말에게 보낼 수 있다(4h-40). 단말(4h-05)은 트래킹 영역 혹은 페이징 영역을 갱신하기 위해서 TAU request 메시지를 RRCConnectionSetupComplete 메시지의 DedicatedInfoNAS에 포함하여 전송할 수 있다(4h-45). 기지국(4h-02)은 상기 TAU request 메시지를 MME에게 전송하여 트래킹 영역 혹은 페이징 영역 갱신을 요청할 수 있다(4h-50). MME(4h-04)는 상기 TAU request 메시지를 수신하고 트래킹 영역 혹은 페이징 영역 갱신을 수락하게 되면, TAU accept 메시지를 기지국(4h-02)에게 전송하고(4h-55) 기지국은 RRC 메시지에 TAU accept 메시지를 포함하여 단말에게 전송한다(4h-60). 상기 TAU accept 메시지는 새로운 트래킹 영역 혹은 페이징 영역 정보를 포함하고 있을 수 있다. 상기에서 기지국이 단말에게 전송하는 RRC 메시지는 RRCConnectionReconfiguration 메시지 혹은 DLInformationTransfer 메시지일 수 있다.
도 4i는 본 발명에서 단말이 RRC 비활성 모드(혹은 lightly-connected 모드)에서 이동하다가 현재 설정된 랜 페이징 영역을 벗어나면 랜 페이징 영역 갱신 절차를 수행하고 이에 대한 기지국의 응답을 나타낸 도면이다.
도 4i에서 RRC 비활성화 모드의 단말(4i-05)은 이동을 하다가 현재 설정된 랜 페이징 영역을 벗어나게 되면 랜 페이징 영역 갱신 절차를 수행하기 위해 네트워크로의 접속을 시도한다. 상기에서 단말은 먼저 랜덤 액세스 절차를 수행하며, 먼저 랜덤 액세스 프리앰블을 전송하고(4i-15) 이에 대한 응답으로 4i-20에서 RAR을 수신한다. 상기에서 랜덤 액세스 절차를 수행하고 단말은 메시지 3으로 RRCConnectionResumeRequest 메시지에 단말 식별자(Resume ID), 접속 원인 지시자(causeValue, 예를 들면 새로운 causeValue를 정의하여 사용될 수 있다, ranNotificationAreaUpdateRequest), shortMAC-I(메시지의 무결성 검증을 위한 지시자), 등을 포함하여 전송할 수 있다. 상기에서 RRCConnectionResumeRequest 메시지로 보내는 이유는 단말이 랜 페이징 영역을 갱신하기 위해 접속을 시도하는 시점에 기지국에서 상기 단말로의 하향 링크의 데이터가 발생한 경우 혹은 소정의 이유로 단말을 RRC 연결 모드로 전환시킬 필요가 있는 경우에 기지국이 단말의 모드를 전환시킬 수 있도록 하기 위함이다. 4i-25에서 단말의 메시지를 수신한 기지국은 단말 식별자(resume ID)를 확인하고 단말의 식별자를 가지고 있는 기존의 고정 기지국을 확인하고 기존 기지국에게 단말 식별자를 보내어 상기 단말에 대한 단말 컨텍스트를 회수하는 절차를 수행한다(4i-30, 4i-35). 그리고 단말이 접속한 새로운 기지국으로 베어러 경로를 수정하기 위해 베어러 경로 수정 철차를 수행할 수 있다(4i-40, 4i-45, 4i-50, 4i-55). 상기에서 기지국은 단말의 랜 페이징 영역만을 빠르게 갱신 해주기 위해 상기 베어러 경로 수정 절차(4i-40, 4i-45, 4i-50, 4i-55)를 생략할 수 있다.
기지국은 4i-60 단계에서 단말을 RRC 비활성화 모드로 유지시키기로 결정하거나, 상기 단말로의 하향 데이터가 존재하지 않는 경우, 상기 단말의 랜 페이징 영역을 갱신해주기 위해서 새로운 단말 식별자(resume ID)와 새로운 랜 페이징 영역 설정 정보(RAN Paging Area information, RPA info.), 보안 설정 정보(NCC, NexthopChainingCounter) 등을 포함하여 RRCConnectionSuspend 메시지를 단말에게 보내어 단말을 RRC 비활성화 모드에 계속해서 있도록 할 수 있다(4i-65). 상기에서 랜 페이징 영역 설정 정보는 셀 식별자들의 리스트(list) 혹은 랜 페이징 영역 식별자(RAN paging area ID) 혹은 트래킹 영역을 지시하는 정보를 포함할 수 있다. 또한, 상기 랜 페이징 영역 정보는 델타 시그날링(delta signaling)일 수 있다. 즉, 기존에 쓰던 랜 페이징 영역 정보를 다시 사용하라고 지시하거나 기존 랜 페이징 영역에서 일부 영역/셀 식별자를 추가하거나 삭제하는 정보를 추가할 수 있다. 상기에서 보안 설정 정보는 새로운 보안키를 생성하는 데 적용될 수 있고, 추후 RRC 연결 설정 과정에서 기지국으로부터의 RRC 메시지를 복호화하고 무결성을 검증하는 데 사용될 수 있다.
기지국은 4i-60 단계에서 상기 단말로의 하향 링크 데이터가 존재하는 지 확인하여 하향 링크 데이터가 존재하는 경우, 혹은 소정의 이유로 단말을 RRC 연결 모드로 전환해야 할 필요가 있는 경우(예를 들면 네트워크의 자원이 충분하여 단말을 RRC 연결 모드로 관리할 수 있는 경우), 단말에게 RRCConnectionResume 메시지를 보내어 단말을 RRC 연결 모드로 전환시키는 것을 시도할 수 있다. 상기에서 RRCConnectionResume 메시지는 새로운 보안 키로 암호화하고 무결성 검증을 수행하여 전송될 수 있으며, 단말은 이전 기지국이 RRCConnectionSuspend 메시지로 단말을 RRC 비활성화 모드로 전환시킬 때 설정해줬던 보안 설정 정보(예를 들면, NCC)를 이용하여 새로운 보안 키를 계산하여 상기 RRCConnectionResume 메시지를 복호화하고 무결성 검증을 수행하고 수신할 수 있다. 상기에서 RRCConnectionResume 메시지를 수신한 단말은 RRC 연결 모드로 전환하기 위해 연결 설정 완료를 알리는 RRCConnectionResumeComplete 메시지를 기지국에게 보내고 RRC 연결 모드로 전환할 수 있다(4i-70).
기지국은 4i-60 단계에서 상기 단말로의 하향 링크 데이터가 존재하는 지 확인하여 하향 링크 데이터가 존재하지 않고, 소정의 이유로 상기 단말을 RRC 유휴 모드(RRC idle mode)로 보낼 필요가 있는 경우, 4i-75 절차를 수행할 수 있다. 상기에서 소정의 이유는 네트워크에 자원이 부족하거나, 단말 컨텍스트가 더 이상 유효하지 않거나, 현재 셀에 RRC 비활성화 모드 단말이 너무 많거나 등의 이유들일 수 있다. 상기에서 기지국은 단말에게 RRCConnectionReject 메시지 혹은 RRCConnectionRelease 메시지를 보내어 단말을 RRC 유휴 모드로 보낼 수 있다(4i-75). 상기에서 RRCConnectionReject 메시지 혹은 RRCConnectionRelease 메시지에는 단말을 RRC 비활성화 모드에서 RRC 유휴모드로 천이할 것을 지시하는 지시자들(indications)이 포함될 수 있다.
도 4j는 본 발명에서 네트워크의 MME(혹은 소정의 네트워크 엔터티)가 단말에게 CN 페이징 메시지를 보내는 절차를 나타낸 도면이다.
도 4j는 본 발명에서 RRC 비활성화 모드를 지원하는 네트워크에서 페이징 메시지를 전송하는 역할을 고정 기지국이 아니라 LTE시스템처럼 MME가 담당하는 경우, 소정의 이유로 MME가 단말에게 페이징을 보내는 절차를 나타낸 도면이다. 도 4j에서 RRC 연결 상태의 단말은 기지국과 데이터 송수신을 수행한다. 데이터 송수신이 중지되면 기지국은 소정의 타이머를 구동하고 상기 타이머가 만료될 때까지 데이터 송수신이 재개되지 않으면 기지국은 단말을 RRC 비활상화 모드로 보낼 것을 고려한다. 기지국은 소정의 규칙에 따라서 단말의 RRC 연결을 해제한 후 UE 컨텍스트를 저장하고 단말에게 RRC 연결을 해제할 것을 지시하는 제어 메시지를 전송하면서 Resume ID(단말 컨텍스트 식별자)를 할당하고 단말이 RRC 비활성화 모드 동안 이동성을 보고할 페이징 영역(Paging area, PA)을 설정해준다. 이때 Resume ID 할당으로 단말은 UE 컨텍스트를 저장해야 한다는 것을 알 수 있으며, 혹은 기지국이 이를 지시하기 위한 별도의 context 유지 지시자를 보낼 수도 있다(4j-05). 상기 제어 메시지에는 기지국이 컨텍스트를 유지할 기간 또는 단말이 유효기간 내에 RRC 연결을 재설정하고자 할 때, 저장된 컨텍스트를 사용하는 절차를 적용할 수 있는 셀의 리스트 등이 포함될 수 있다. 기지국은 상기 단말의 RRC 연결을 해제한 후, 상기 단말의 UE 컨텍스트 및 S1 베어러는 그대로 유지한다.
상기 RRC 연결 해제 메시지(4j-05)를 수신한 단말은 RRC 비활성화 모드로 전환하게 된다(4j-10). 상기에서 RRC 연결 해제 메시지는 RRCConnectioinSuspend 메시지 혹은 RRCConnectionRelease 메시지일 수 있으며 새로 정의한 RRC 메시지일 수 있다. MME가 소정의 이유로 상기 RRC 비활성화 모드 단말에게 페이징 메시지를 보내기로 결정하였다면(4j-15) 페이징 메시지를 전송하여 단말로 하여금 RRC connected 모드로 전환하도록 한다(4j-20, 4j-25, 4j-30, 4j-35). 상기 MME는 단말이 이동하여 페이징 영역을 갱신할 때마다 단말의 페이징 영역(혹은 트래킹 영역(Traking area))을 보고 받기 때문에 단말의 페이징 영역을 알 수 있다. 페이징 메시지를 수신한 단말은 연결을 요청하기 위해서 RRC 연결 요청 메시지를 새로운 기지국에게 전송하여 도 3f에서 기술한 일반적인 RRC 연결 요청 절차를 수행하여(4j-40) RRC 연결 모드로 천이한다(4j-45).상기 절차에서 MME(혹은 네트워크의 특정 엔터티)는 RRC 비활성화 모드 단말에게 전송한 페이징 메시지의 실패 여부를 확인하기 위해 타이머를 구동할 수 있다(4j-50). 즉, 타이머가 만료할 때까지 상기 단말로부터 응답이 없다면 혹은 상기 단말이 연결 재개를 시도하지 않는다면 혹은 상기 단말이 연결 모드로 천이하지 않았다면 MME는 상기 단말에 대한 페이징 메시지가 실패했다고 판단할 수 있다.
만약 페이징 메시지가 실패했다고 판단하면 MME는 페이징이 성공할 때까지 소정의 횟수만큼 반복하여 전송할 수 있다.
도 4k는 본 발명에서 고정 기지국이 고정 기지국의 셀 영역 밖에 있는 RRC 비활성화 모드 단말에게 랜 페이징 메시지를 보내는 절차를 나타낸 도면이다.
도 4k에서 RRC 연결 상태의 단말은 기지국과 데이터 송수신을 수행한다. 데이터 송수신이 중지되면 기지국은 소정의 타이머를 구동하고 상기 타이머가 만료될 때까지 데이터 송수신이 재개되지 않으면 기지국은 단말의 RRC 연결을 해제할 것을 고려한다. 기지국은 소정의 규칙에 따라서 단말의 RRC 연결을 해제한 후 UE 컨텍스트를 저장하고 단말에게 RRC 연결을 해제할 것을 지시하는 제어 메시지를 전송하면서 Resume ID(단말 컨텍스트 식별자)를 할당하고 단말이 RRC 비활성화 모드 동안 이동성을 보고할 페이징 영역(Paging area, PA)을 설정해준다. 이때 Resume ID 할당(단말 컨텍스트 식별자)으로 단말은 UE 컨텍스트를 저장해야 한다는 것을 알 수 있으며, 혹은 기지국이 이를 지시하기 위한 별도의 context 유지 지시자를 보낼 수도 있다(4k-05). 상기 제어 메시지에는 기지국이 컨텍스트를 유지할 기간 또는 단말이 유효기간 내에 RRC 연결을 재설정하고자 할 때, 저장된 컨텍스트를 사용하는 절차를 적용할 수 있는 셀의 리스트 등이 포함될 수 있다. 기지국은 상기 단말의 RRC 연결을 해제한 후, 상기 단말의 UE 컨텍스트 및 S1 베어러는 그대로 유지한다.
상기 RRC 중지 메시지 혹은 RRC 연결 해제 메시지(4k-05)를 수신한 단말은 RRC 비활성화 모드로 전환하게 된다(4k-10). 고정 기지국은 소정의 이유로 RRC 비활성화 모드에 있는 단말에게 페이징 메시지를 보낼 수 있다. 상기 소정의 이유는 상기 단말에게 전송할 하향 링크 데이터가 발생했기 때문일 수 있다. 상기 고정 기지국은 상기 단말의 UE 컨텍스트와 S1-U 베어러를 유지하고 있는 기지국을 지칭한다. 고정 기지국이 RRC 비활성화 모드 단말에게 페이징 메시지를 전송하기로 결정하였다면(4k-15) 단말이 RRC 연결 모드로 전환하도록 페이징 메시지를 전송하여 단말로 하여금 이를 수신할 수 있도록 한다(4k-20, 4k-25). 상기에서 고정 기지국은 페이징 메시지를 페이징 영역에 속하는 모든 기지국들에게 보낼 수 있다(4k-20). 상기 고정 기지국은 단말이 이동하여 페이징 영역을 갱신할 때마다 단말의 페이징 영역을 보고 받기 때문에 단말의 페이징 영역을 알 수 있다. 페이징 메시지를 수신한 단말은 연결을 재개하기 위하여 RRC 연결 재개 메시지를 새로운 기지국에게 전송하여 도 4g에서 기술한 RRC 연결 재개 절차를 수행하여(4k-30) RRC 연결 모드로 천이한다(4k-35).
상기 절차에서 고정 기지국은 RRC 비활성화 모드 단말에게 전송한 페이징 메시지의 실패 여부를 확인하기 위해 타이머를 구동할 수 있다(4k-40). 즉, 타이머가 만료할 때까지 상기 단말로부터 응답이 없다면 혹은 상기 단말이 연결 재개를 시도하지 않는다면 혹은 상기 단말이 연결 모드로 천이하지 않았다면 고정 기지국은 상기 단말에 대한 페이징 메시지가 실패했다고 판단할 수 있다.
만약 페이징 메시지가 실패했다고 판단하면 고정기지국은 페이징이 성공할 때까지 소정의 횟수만큼 반복하여 전송할 수 있다. 혹은 MME(혹은 네트워크의 특정 엔터티)에게 CN(Core Network) 기반 페이징을 요청할 수 있다. 상기 CN 기반 페이징은 도 4j에서 MME가 실시하는 페이징 절차를 나타낸다.
도 4l는 본 발명에서 고정 기지국이 RRC 비활성화 모드 단말에게 랜 페이징 메시지를 보내고 실패했을 경우에 수행하는 절차를 나타낸 도면이다.
도 4l에서 RRC 연결 상태의 단말은 기지국과 데이터 송수신을 수행한다. 데이터 송수신이 중지되면 기지국은 소정의 타이머를 구동하고 상기 타이머가 만료될 때까지 데이터 송수신이 재개되지 않으면 기지국은 단말의 RRC 연결을 해제할 것을 고려한다. 기지국은 소정의 규칙에 따라서 단말의 RRC 연결을 해제한 후 UE 컨텍스트를 저장하고 단말에게 RRC 연결을 해제할 것을 지시하는 제어 메시지를 전송하면서 Resume ID(단말 컨텍스트 식별자)를 할당하고 단말이 RRC 비활성화 모드 동안 이동성을 보고할 페이징 영역(Paging area, PA)을 설정해준다. 이때 Resume ID 할당(단말 컨텍스트 식별자)으로 단말은 UE 컨텍스트를 저장해야 한다는 것을 알 수 있으며, 혹은 기지국이 이를 지시하기 위한 별도의 context 유지 지시자를 보낼 수도 있다(4l-05). 상기 제어 메시지에는 기지국이 컨텍스트를 유지할 기간 또는 단말이 유효기간 내에 RRC 연결을 재설정하고자 할 때, 저장된 컨텍스트를 사용하는 절차를 적용할 수 있는 셀의 리스트 등이 포함될 수 있다. 기지국은 상기 단말의 RRC 연결을 해제한 후, 상기 단말의 UE 컨텍스트 및 S1 베어러는 그대로 유지한다.
상기 RRC 연결 해제 메시지(4l-05)를 수신한 단말은 RRC 비활성화 모드로 전환하게 된다(4l-10). 고정 기지국은 소정의 이유로 RRC 비활성화 모드에 있는 단말에게 페이징 메시지를 보낼 수 있다. 상기 소정의 이유는 상기 단말에게 전송할 하향 링크 데이터가 발생했기 때문일 수 있다. 상기 고정 기지국은 상기 단말의 UE 컨텍스트와 S1-U 베어러를 유지하고 있는 기지국을 지칭한다. 고정 기지국이 RRC 비활성화 모드 단말에게 페이징 메시지를 전송하기로 결정하였다면(4l-15) 단말이 RRC 연결 모드로 전환하도록 페이징 메시지를 전송하여 단말로 하여금 이를 수신할 수 있도록 한다(4l-20, 4l-25). 상기에서 고정 기지국은 페이징 메시지를 페이징 영역에 속하는 모든 기지국들에게 보낼 수 있다(4l-20). 상기 고정 기지국은 단말이 이동하여 페이징 영역을 갱신할 때마다 단말의 페이징 영역을 보고 받기 때문에 단말의 페이징 영역을 알 수 있다.
상기 절차에서 고정 기지국은 RRC 비활성화 모드 단말에게 전송한 페이징 메시지의 실패 여부를 확인하기 위해 타이머를 구동할 수 있다(4l-30). 즉, 타이머가 만료할 때까지 상기 단말로부터 응답이 없다면 혹은 상기 단말이 연결 재개를 시도하지 않는다면 혹은 상기 단말이 연결 모드로 천이하지 않았다면 고정 기지국은 상기 단말에 대한 페이징 메시지가 실패했다고 판단할 수 있다.
만약 페이징 메시지가 실패했다고 판단하면 고정기지국은 페이징이 성공할 때까지 소정의 횟수만큼 반복하여 전송할 수 있다. 혹은 MME(혹은 네트워크의 특정 엔터티)에게 CN(Core Network) 기반 페이징을 요청하는 메시지를 보낼 수 있다(4l-40). 상기 CN 기반 페이징은 도 4j에서 MME가 실시하는 페이징 절차를 나타낸다. MME가 상기 페이징 요청 메시지(4l-45)를 수신하고 RRC 비활성화 모드 단말에게 페이징 메시지를 보내기로 결정하였다면(4l-45) 페이징 메시지를 전송하여 단말로 하여금 RRC connected 모드로 전환하도록 한다(4l-50, 4l-55, 4l-60, 4l-65). 상기 MME는 단말이 이동하여 페이징 영역을 갱신할 때마다 단말의 페이징 영역을 보고 받기 때문에 단말의 페이징 영역(혹은 트래킹 영역(Tracking area))을 알 수 있다. 상기에서 MME는 상기 단말에 대한 페이징 영역(혹은 트래킹 영역(Traking area))에 속하는 모든 기지국들에게 페이징 메시지를 전송하라고 요청할 수 있다. 페이징 메시지를 수신한 단말은 연결을 요청하기 위해서 RRC 연결 요청 메시지를 새로운 기지국에게 전송하여 도 3f에서 기술한 일반적인 RRC 연결 요청 절차를 수행하여(4l-70) RRC 연결 모드로 천이한다(4l-75).
단말은 상기 도 4j, 도 4k, 도 4l에서처럼 고정 기지국 혹은 MME(네트워크의 특정 엔터티)에 의해서 페이징 메시지를 수신할 수 있다. 단말은 상기에서 페이징 메시지를 수신하면, 페이징 메시지에 포함되어 있는 Resume ID 혹은 CN 기반 ID(예를 들면 S-TMSI, IMSI, 등 단말 구별 ID)를 확인하여, 수신한 페이징 메시지에 Resume ID가 있는 경우(고정 기지국으로부터 페이징 메시지가 왔다고 판단), 도 4g와 같은 RRC 연결 재개 절차를 수행할 수 있으며, CN 기반 ID가 있는 경우(MME로부터 페이징 메시지가 왔다고 판단), RRC 유휴 상태(Idle mode) 단말로 천이하여 도 4f와 같은 일반적인 RRC 연결 절차를 수행할 수 있다.
상기에서 차세대 이동 통신 시스템에서 RRC 비활성화 모드에 있는 단말에게 네트워크에서 보낼 하향 링크 데이터가 발생하면 MME(혹은 CN) 혹은 기지국은 단말에게 페이징 메시지를 보내어 RRC 비활성화 모드 단말에게 네트워크로 다시 접속할 필요가 있음을 알릴 수 있다. 상기에서 페이징 메시지는 두 가지 종류가 있을 수 있다. 첫 번째는 고정 기지국으로부터 전송되는 RAN 페이징 메시지(도 4k에서 설명)이고, 두 번째는 MME 혹은 CN으로부터 전송되는 CN 페이징 메시지(도 4j에서 설명)이다. 단말은 RAN 페이징 메시지를 수신하면 단말이 저장하고 있는 단말 컨텍스트를 활용하여 빠르게 네트워크에 접속하기 위해서 RRC 연결 재개 절차(도 4g에서 설명)를 수행할 수 있다. 하지만 CN 페이징 메시지를 수신하는 경우, 네트워크에서 단말 컨텍스트를 지우거나 유실했다고 판단하고, 단말은 컨텍스트를 지우고, RRC 유휴 모드로 돌아가서 빠른 연결 설정이 아닌 일반적인 RRC 연결 설정 절차(도 4f에서 설명)를 진행한다.
즉, 단말은 도 4j, 도 4k, 도 4l에서처럼 고정 기지국 혹은 MME(네트워크의 특정 엔터티)에 의해서 페이징 메시지를 수신할 수 있다. 단말은 상기에서 페이징 메시지를 수신하면, 페이징 메시지에 포함되어 있는 Resume ID 혹은 CN 기반 ID(예를 들면 S-TMSI, IMSI, 등 단말 구별 ID)를 확인하여, 수신한 페이징 메시지에 Resume ID가 있는 경우(고정 기지국으로부터 페이징 메시지가 왔다고 판단), 도 4g와 같은 RRC 연결 재개 절차를 수행할 수 있으며, CN 기반 ID가 있는 경우(MME로부터 페이징 메시지가 왔다고 판단), RRC 유휴 상태(Idle mode) 단말로 천이하여 도 4f와 같은 일반적인 RRC 연결 절차를 수행할 수 있다.
하지만 CN 페이징 메시지를 보내는 여러 가지 이유가 있을 수 있다. 즉, 네트워크에서 단말의 위치를 정확하게 파악하지 못하고 있거나, RAN 페이징 메시지가 실패해서 MME 혹은 CN이 페이징을 다시 보냈거나, 단말이 다른 무선 접속 기술 망으로 이동하였거나, 정말로 네트워크가 더 이상 단말 컨텍스트를 가지고 있지 않거나, 하는 이유로 CN 페이징 메시지를 보낼 수 있다. 상기에서 정말로 네트워크가 더 이상 단말 컨텍스트를 가지고 있지 않은 경우를 제외하고는 네트워크가 CN 페이징 메시지를 보냈을 때, 단말이 단말 컨텍스트를 지우고 RRC 유휴모드로 돌아가게 되면 RRC 비활성화 모드의 모든 장점을 잃어 버리게 되는 문제가 발생한다.
따라서 본 발명에서는 CN 페이징 메시지에 페이징을 보내는 이유를 지시하기 위한 지시자(indication 혹은 pagingCause)를 넣어 단말이 CN 페이징 메시지의 의도를 파악할 수 있도록 한다. 즉, 단말이 CN 페이징 메시지를 받았다고 해서 바로 단말 컨텍스트를 삭제하고 RRC 유휴 모드로 천이하는 동작을 수행하는 것이 아니라 CN 페이징 메시지에 포함되어 있는 지시자 혹은 페이징 원인(pagingCause)를 확인하고, 그 결과에 따라 단말 컨텍스트를 계속 유지하고 RRC 비활성화 모드를 유지하던가, 단말 컨텍스트를 삭제하고 RRC 유휴모드로 천이할 것인가를 결정할 수 있도록 한다.
본 발명에서 네트워크가 RRC 비활성화 모드 단말에게 페이징 메시지를 보내고, 상기 페이징 메시지를 수신한 단말의 동작을 구체한 제4-1의 실시 예는 다음과 같다.
제4-1의 실시 예에서 RRC 비활성화 모드 단말은 서로 다른 무선 접속 기술(Inter-RAT)로 이동하더라도 혹은 서로 다른 무선 접속 기술을 설 재선택으로 선택하더라도 설정된 트래킹 영역(Tracking area)을 벗어나거나 랜 페이징 영역(RAN paging area 혹은 RAN notification area)를 벗어나지 않으면 트래킹 영역 갱신 절차 혹은 랜 페이징 영역 갱신 절차를 수행하지 않는다. 그리고 네트워크는 하향 링크 데이터가 발생하면 페이징 메시지를 단말에게 보낼 수 있다.
상기 제4-1의 실시 예에서 네트워크의 동작은 다음과 같다.
네트워크는 제 1 조건을 만족하면 고정 기지국 혹은 랜 페이징 영역을 관리하는 장치가 제 1의 페이징 메시지를 단말에게 보내며,
제 2 조건을 만족하면 MME 혹은 트래킹 영역을 관리하는 장치가 제 2의 페이징 메시지를 단말에게 보내며,
제 3 조건을 만족하면 MME 혹은 트래킹 영역을 관리하는 장치가 제 3의 페이징 메시지를 단말에게 보낸다.
상기에서 제 1 조건은 네트워크가 단말이 어떤 랜 페이징 영역에 있는 지 알고 있고, 단말의 컨텍스트를 저장하고 있는 경우를 말하며, 이 경우, 고정 기지국 혹은 랜 페이징 영역을 관리하는 장치는 상기 랜 페이징 영역에 해당하는 셀에 제 1의 페이징 메시지를 보낸다.
상기에서 제 1의 페이징 메시지는 단말 식별자로서 resume ID를 포함하고 있는 메시지이다.
상기에서 제 2 조건은 네트워크가 더 이상 단말 컨텍스트를 가지고 있지 않거나, 단말을 더 이상 RRC 비활성화 모드로 지원하지 않기로 판단했거나(단말의 랜 페이징 영역을 모르기 때문일 수 있음), 단말을 RRC 유휴 모드로 보내고 싶은 경우를 말한다.
상기 제 2의 페이징 메시지에는 단말 식별자로서 S-TMSI 혹은 IMSI가 들어가며, 단말에게 단말 컨텍스트를 삭제하고 RRC 유휴모드로 천이하라는 지시자(indication) 혹은 페이징 원인(padingCause)이 포함된다.
상기에서 제 3 조건은 네트워크가 단말 컨텍스트를 가지고 있고, 단말을 RRC 비활성화 모드로 지원하기로 판단하였거나, 단말의 위치를 정확히 파악하지 못하여 즉, 단말의 랜 페이징 영역을 모르고 페이징 메시지를 트래킹 영역으로 보내지만 단말 컨텍스트를 가지고 RRC 비활성화 모드를 지원하려는 경우, 랜 페이징 메시지를 보냈지만 실패하여 CN 페이징을 다시 보내고 하는 경우(단말을 RRC 비활성화 모드로 지원)을 말한다.
상기 제 3의 페이징 메시지에는 단말 식별자로서 S-TMSI 혹은 IMSI가 들어가며, 단말에게 단말 컨텍스트를 유지하고 RRC 비활성화 모드에 있으라는 지시자(indication) 혹은 페이징 원인(padingCause)이 포함된다.
상기에서 제 1의 페이징 메시지는 랜 페이징 메시지에 해당하며, 제 2의 페이징 메시지와 제 3의 페이징 메시지는 CN 페이징 메시지에 해당할 수 있다.
그리고 제 2의 페이징 메시지와 제 3의 페이징 메시지는 다음과 같이, 표 4에 나타난 바와 같은 구조를 가지고 있을 수 있다.
| CN-PagingCause ::= ENUMERATED { terminatingSignalling, (네트워크가 단말의 컨텍스트를 더 이상 가지고 있지 않음을 지시, 따라서 단말은 RRC 유휴모드로 천이) releaseConnection, (네트워크가 단말의 컨텍스트를 가지고 있지만 단말의 랜페이징 영역을 몰라서 CN 페이징 메시지를 보냈다는 것을 지시 혹은 네트워크가 단말의 컨텍스트와 비활성화 모드를 지원하는 것을 지시) } PagingRecord ::= SEQUENCE { ue-Identity PagingUE-Identity, cn-Domain ENUMERATED {ps, cs}, cn-pagingCause CN-PagingCause OPTIONAL, ... } PagingUE-Identity ::= CHOICE { s-TMSI S-TMSI, imsi IMSI, ... } |
상기에서 처럼 페이징 원인(pagingCause)를 CN 페이징에서 포함하여 전송할 수 있고, 소정의 비트의 지시자(indication)을 통해서 상기처럼 네트워크가 단말의 컨텍스트를 더 이상 가지고 있지 않음을 지시하고 단말은 RRC 유휴모드로 천이하는 것을 지시하거나 네트워크가 단말의 컨텍스트를 가지고 있지만 단말의 랜페이징 영역을 몰라서 CN 페이징 메시지를 보냈다는 것을 지시 혹은 네트워크가 단말의 컨텍스트와 비활성화 모드를 지원하는 것을 지시할 수 있다. 예를 들면 1비트 지시자로 0 또는 1로 이를 지시할 수 있다.
상기 제 1 실시 예에서 단말은 동작은 다음과 같다.
단말이 페이징 메시지를 수신하고 페이징 메시지를 확인하여,
만약 제 1 조건을 만족한다면 제 1 동작을 수행하며,
만약 제 2 조건을 만족한다면 제 2 동작을 수행하며,
만약 제 3 조건을 만족한다면 제 3 동작을 수행한다.
상기에서 제 1 조건은 수신한 페이징 메시지에 Resume ID가 있는 경우이며, 단말은 고정 기지국으로부터 페이징 메시지가 왔다고 판단하고 제 1 동작으로서 도 4g와 같은 RRC 연결 재개 절차를 수행한다.
상기에서 제 2 조건은 수신한 페이징 메시지에 CN 기반 ID(S-TMSI 혹은 IMSI)가 있고, 단말 컨텍스트가 네트워크에 없으며, RRC 유휴 모드로 천이하라는 지시자가 포함된 경우, 단말은 MME로부터 페이징 메시지가 왔다고 판단하고, 제 2 동작으로서 단말 컨텍스트를 삭제하고 RRC 유휴 상태(Idle mode) 단말로 천이하여 도 4f와 같은 일반적인 RRC 연결 절차를 수행할 수 있다.
상기에서 제 3 조건은 수신한 페이징 메시지에 CN 기반 ID(S-TMSI 혹은 IMSI)가 있고, 단말 컨텍스트가 네트워크에 있으며, RRC 비활성화 모드를 유지하라는 지시자가 포함된 경우, 단말은 MME로부터 페이징 메시지가 왔다고 판단하고, 제 3 동작으로서 단말 컨텍스트를 유지하고 RRC 비활성화 모드에서 도 4g와 같은 RRC 연결 재개 절차를 수행한다.
도 4m은 본 발명에서 제4-1의 실시 예에서 설명한 단말의 동작을 나타낸다.
도 4m에서 단말(4m-01)은 페이징 메시지를 수신하고(4m-05) 페이징 메시지를 확인하여(4m-10),
만약 제 1 조건을 만족한다면 제 1 동작을 수행하며(4m-15), 만약 제 2 조건을 만족한다면 제 2 동작을 수행하며(4m-20), 만약 제 3 조건을 만족한다면 제 3 동작을 수행한다(4m-25).
상기에서 제 1 조건은 수신한 페이징 메시지에 Resume ID가 있는 경우이며, 단말은 고정 기지국으로부터 페이징 메시지가 왔다고 판단하고 제 1 동작으로서 도 4g와 같은 RRC 연결 재개 절차를 수행한다.
상기에서 제 2 조건은 수신한 페이징 메시지에 CN 기반 ID(S-TMSI 혹은 IMSI)가 있고, 단말 컨텍스트가 네트워크에 없으며, RRC 유휴 모드로 천이하라는 지시자가 포함된 경우, 단말은 MME로부터 페이징 메시지가 왔다고 판단하고, 제 2 동작으로서 단말 컨텍스트를 삭제하고 RRC 유휴 상태(Idle mode) 단말로 천이하여 도 4f와 같은 일반적인 RRC 연결 절차를 수행할 수 있다.
상기에서 제 3 조건은 수신한 페이징 메시지에 CN 기반 ID(S-TMSI 혹은 IMSI)가 있고, 단말 컨텍스트가 네트워크에 있으며, RRC 비활성화 모드를 유지하라는 지시자가 포함된 경우, 단말은 MME로부터 페이징 메시지가 왔다고 판단하고, 제 3 동작으로서 단말 컨텍스트를 유지하고 RRC 비활성화 모드에서 도 4g와 같은 RRC 연결 재개 절차를 수행한다.
도 4n에 본 발명의 실시 예가 적용될 수 있는 단말의 구조를 도시하였다.
상기 도면을 참고하면, 상기 단말은 RF(Radio Frequency)처리부(4n-10), 기저대역(baseband)처리부(4n-20), 저장부(4n-30), 제어부(4n-40)를 포함한다.
상기 RF처리부(4n-10)는 신호의 대역 변환, 증폭 등 무선 채널을 통해 신호를 송수신하기 위한 기능을 수행한다. 즉, 상기 RF처리부(4n-10)는 상기 기저대역처리부(4n-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(4n-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(4n-10)는 다수의 RF 체인들을 포함할 수 있다. 나아가, 상기 RF처리부(4n-10)는 빔포밍(beamforming)을 수행할 수 있다. 상기 빔포밍을 위해, 상기 RF처리부(4n-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 RF처리부(4n-10)는 제어부의 제어에 따라 다수의 안테나 또는 안테나 요소들을 적절하게 설정하여 수신 빔 스위핑을 수행하거나, 수신 빔이 송신 빔과 공조되도록 수신 빔의 방향과 빔 너비를 조정할 수 있다.
상기 기저대역처리부(4n-20)은 시스템의 물리 계층 규격에 따라 기저대역 신호 및 비트열 간 변환 기능을 수행한다. 예를 들어, 데이터 송신 시, 상기 기저대역처리부(4n-20)은 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심벌들을 생성한다. 또한, 데이터 수신 시, 상기 기저대역처리부(4n-20)은 상기 RF처리부(4n-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(4n-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(4n-20)은 상기 RF처리부(4n-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(4n-20) 및 상기 RF처리부(4n-10)는 상술한 바와 같이 신호를 송신 및 수신한다. 이에 따라, 상기 기저대역처리부(4n-20) 및 상기 RF처리부(4n-10)는 송신부, 수신부, 송수신부 또는 통신부로 지칭될 수 있다. 나아가, 상기 기저대역처리부(4n-20) 및 상기 RF처리부(4n-10) 중 적어도 하나는 서로 다른 다수의 무선 접속 기술들을 지원하기 위해 다수의 통신 모듈들을 포함할 수 있다. 또한, 상기 기저대역처리부(4n-20) 및 상기 RF처리부(4n-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 LTE 망, NR 망 등을 포함할 수 있다. 또한, 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(4n-30)는 상기 단말의 동작을 위한 기본 프로그램, 응용 프로그램, 설정 정보 등의 데이터를 저장한다. 상기 저장부(4n-30)는 상기 제어부(4n-40)의 요청에 따라 저장된 데이터를 제공한다.
상기 제어부(4n-40)는 상기 단말의 전반적인 동작들을 제어한다. 예를 들어, 상기 제어부(4n-40)는 상기 기저대역처리부(4n-20) 및 상기 RF처리부(4n-10)을 통해 신호를 송수신한다. 또한, 상기 제어부(4n-40)는 상기 저장부(4n-40)에 데이터를 기록하고, 읽는다. 이를 위해, 상기 제어부(4n-40)는 적어도 하나의 프로세서(processor)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제어부(4n-40)는 통신을 위한 제어를 수행하는 CP(communication processor) 및 응용 프로그램 등 상위 계층을 제어하는 AP(application processor)를 포함할 수 있다.
도 4o는 본 발명의 실시 예가 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 TRP의 블록 구성을 도시한다.
상기 도면에 도시된 바와 같이, 상기 기지국은 RF처리부(4o-10), 기저대역처리부(4o-20), 백홀통신부(4o-30), 저장부(4o-40), 제어부(4o-50)를 포함하여 구성된다.
상기 RF처리부(4o-10)는 신호의 대역 변환, 증폭 등 무선 채널을 통해 신호를 송수신하기 위한 기능을 수행한다. 즉, 상기 RF처리부(4o-10)는 상기 기저대역처리부(4o-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(4o-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(4o-10)는 다수의 RF 체인들을 포함할 수 있다. 나아가, 상기 RF처리부(4o-10)는 빔포밍을 수행할 수 있다. 상기 빔포밍을 위해, 상기 RF처리부(4o-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(4o-20)는 제1무선 접속 기술의 물리 계층 규격에 따라 기저대역 신호 및 비트열 간 변환 기능을 수행한다. 예를 들어, 데이터 송신 시, 상기 기저대역처리부(4o-20)은 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심벌들을 생성한다. 또한, 데이터 수신 시, 상기 기저대역처리부(4o-20)은 상기 RF처리부(4o-10)로부터 제공되는 기저대역 신호를 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열을 복원한다. 예를 들어, OFDM 방식에 따르는 경우, 데이터 송신 시, 상기 기저대역처리부(4o-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(4o-20)은 상기 RF처리부(4o-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(4o-20) 및 상기 RF처리부(4o-10)는 상술한 바와 같이 신호를 송신 및 수신한다. 이에 따라, 상기 기저대역처리부(4o-20) 및 상기 RF처리부(4o-10)는 송신부, 수신부, 송수신부, 통신부 또는 무선 통신부로 지칭될 수 있다.
상기 통신부(4o-30)는 네트워크 내 다른 노드들과 통신을 수행하기 위한 인터페이스를 제공한다.
상기 저장부(4o-40)는 상기 주기지국의 동작을 위한 기본 프로그램, 응용 프로그램, 설정 정보 등의 데이터를 저장한다. 특히, 상기 저장부(4o-40)는 접속된 단말에 할당된 베어러에 대한 정보, 접속된 단말로부터 보고된 측정 결과 등을 저장할 수 있다. 또한, 상기 저장부(4o-40)는 단말에게 다중 연결을 제공하거나, 중단할지 여부의 판단 기준이 되는 정보를 저장할 수 있다. 그리고, 상기 저장부(4o-40)는 상기 제어부(4o-50)의 요청에 따라 저장된 데이터를 제공한다.
상기 제어부(4o-50)는 상기 주기지국의 전반적인 동작들을 제어한다. 예를 들어, 상기 제어부(4o-50)는 상기 기저대역처리부(4o-20) 및 상기 RF처리부(4o-10)을 통해 또는 상기 백홀통신부(4o-30)을 통해 신호를 송수신한다. 또한, 상기 제어부(4o-50)는 상기 저장부(4o-40)에 데이터를 기록하고, 읽는다. 이를 위해, 상기 제어부(4o-50)는 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있다.
<제5 실시 예>
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 5a은 차세대 이동통신 시스템의 구조를 도시하는 도면이다.
도 5a을 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 차세대 이동통신 시스템에서 무선 접속 상태 천이를 설명하기 위한 도면이다.
기존 LTE 시스템에서는 연결 모드 (5b-35)와 대기 모드 (3b-45)의 2 가지 무선 접속 상태를 가진다. 상기 두 모드는 establishment 절차와 release 절차를 통해, 천이된다 (3b-40). 반면, 차세대 이동통신 시스템에서는 3 가지의 무선 접속 상태 (RRC state)를 가진다. 연결 모드 (RRC_CONNECTED, 5b-05)는 단말이 데이터를 송수신할 수 있는 무선 접속 상태이다. 대기 모드 (RRC_IDLE, 5b-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 (5b-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.
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Cell re-selection mobility;
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CN - NR RAN connection (both C/U-planes) has been established for UE;
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The UE AS context is stored in at least one gNB and the UE;
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Paging is initiated by NR RAN;
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RAN-based notification area is managed by NR RAN;
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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 (5b-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 (5b-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 (5b-25).
도 5c는 기존 LTE 시스템에서 무선 접속 상태가 불일치하는 현상을 설명하기 위한 도면이다.
단말 (5c-05)은 기지국 (5c-10)과 연결 상태에 있다 (5c-15). 상기 기지국은 상기 단말을 대기 모드로 전환시키기 위해, RRC connection release 메시지를 상기 단말에게 전송한다. 그러나, 무선 채널이 양호하지 못해, 상기 단말은 상기 메시지를 수신하지 못할 수 있다 (5c-20). 기존 표준 기술에서 상기 기지국은 상기 메시지에 대한 HARQ feedback을 기다리지 않고, 바로 상기 단말이 대기 모드로 전환되었다고 간주한다 (5c-30). 반면, 상기 단말은 상기 release 메시지를 수신하지 못했기 때문에, 여전히 연결 모드를 유지하게 된다 (5c-25).
도 5d는 기존 LTE 시스템에서 무선 접속 상태가 불일치하는 현상을 해결하는 방안을 설명하기 위한 도면이다.
상기 설명한 문제를 해결하기 위해, 기존 LTE 시스템에서는 하나의 타이머를 도입하였다. 상기 타이머는 dedicated signalling을 이용하여, 단말에게 제공된다. 예를 들어, 기지국 (5d-10)은 establishment 절차에서 RRC connection setup 메시지에 상기 타이머 정보를 포함시켜, 상기 단말 (5d-05)에게 제공할 수 있다 (5d-15). 상기 타이머 정보를 수신한 상기 단말은 상기 단말을 구동시킨다 (5d-20). 상기 타이머는 상, 하향링크에서 데이터가 발생할 때마다 재시작한다 (5d-25). 만약, 상기 타이머가 만료되면, 상기 단말은 자동적으로 대기 모드로 전환한다 (5d-40). 이는 상기 단말이 상기 release 메시지를 수신하지 못해 발생할 수 있는 무선 접속 상태의 불일치 문제를 해결시켜준다 (5d-35). 따라서, 상기 단말과 기지국은 모두 대기 모드에 있게 된다 (5d-45, 5d-50).
도 5e는 차세대 이동통신 시스템에서 무선 접속 상태가 불일치하는 현상을 설명하기 위한 도면이다.
차세대 이동통신 시스템에서도 연결모드와 대기모드 사이에서 무선 접속 상태가 불일치하는 현상이 발생할 것이다. 이러한 문제는 기존 LTE 시스템에서 개발한 솔루션에 의해 해결 가능하다. 다른 한편으로, 차세대 이동통신 시스템에서는 신규 RRC 무선 접속 상태, INACTIVE가 도입되었다. 따라서, INACTIVE 상태에 대한 단말 (5e-05)과 기지국 (5e-10)간의 불일치 문제도 발생할 수 있다. INACTIVE 상태에 있는 단말은 주기적으로 paging area update을 수행하거나, 데이터를 전송할 수 있다. Paging area update는 기존의 TAU와 유사하다. Paging area는 여러 셀들로 구성된 영역으로, RAN에서 초기화된 페이징을 전송하는 기준 영역이 된다. 각 셀들은 자신이 속한 paging area ID을 시스템 정보로 단말에게 제공한다. Connection Inactivation 절차 (5e-15)에 따라 INACTIVE 상태에 있는 단말은 셀 변경 시, 상기 paging area가 변경되면, paging area update을 수행한다. 또한, 주기적으로도 paging area update을 수행한다. 상기 paging area update을 위해, 단말은 관련 셀에 랜덤 엑세스를 시도하며, 자신이 속해있는 paging area을 RAN에 등록시킨다. 그러나, 이러한 엑세스 시도는 채널 상태가 양호하지 못해 실패될 수도 있다 (5e-20). 또한, paging area update 대신에 단말이 상향링크 데이터를 전송하기 위해, 랜덤 엑세스를 시도하였으나, 실패될 수도 있다 (5e-40). 이때, 무선 접속 상태가 불일치되는 것을 방지하기 위해, 단말과 기지국은 소정의 규칙에 따라 상기 엑세스 시도 실패 시, 무선 접속 상태를 결정할 필요가 있다. 본 발명에서는 INACTIVE 상태에 있는 단말이 엑세스 시도 실패 시, 상기 엑세스를 시도하는 목적에 따라, 단말과 기지국이 소정의 무선 접속 상태로 천이하는 방안을 제안한다.
도 5f는 차세대 이동통신 시스템에서 무선 접속 상태가 불일치하는 현상을 해결하는 방안을 설명하기 위한 도면이다.
본 도면에서는 단말이 paging area update가 실패하는 경우와 상향링크 데이터 전송이 실패하는 경우를 다루고 있다. 본 발명에서는 어느 경우냐에 따라, 단말 (5f-05)과 기지국 (5f-10)이 전환되는 무선 접속 상태가 다르다. 기지국이 한 단말을 INACTIVE 상태로 천이시킬 때, Connection inactivation 절차를 트리거한다 (5f-15). 상기 절차는 하나 이상의 복수 개의 dedicated signalling으로 구성된다. 이 중, 하향링크 메시지에 area update timer와 dataInactivityTimer 1 정보를 포함시켜 상기 단말에게 전송한다. 상기 단말은 상기 area update timer 정보를 수신한 직후, 구동시키며 (5f-20), 상기 타이머가 만료될 때마다 (5f-30), paging area update을 수행해야 한다 (5f-35). 상기 단말은 상기 dataInactivityTimer 1 정보를 수신한 직후, 상기 타이머를 구동하며 (5f-20), 상기 타이머가 만료되면 (5f-45) 상기 단말은 대기 모드로 전환한다 (5f-50). 만약 paging area update가 성공적으로 수행되면, 상기 dataInactivityTimer 1는 재시작한다. 통상 paging area update timer의 길이는 dataInactivityTimer 1의 길이보다 다소 짧게 설정한다. 기지국도 상기 타이머 정보를 전송한 후, 상기 타이머를 구동시킨다 (5f-25). 상기 area update timer 혹은 dataInactivityTimer 1가 만료되었음에도 단말로부터 paging update 메시지가 수신되지 않으면 (5f-40), 상기 단말이 대기 모드로 천이되었다고 간주한다 (5f-55).
기지국이 한 단말을 INACTIVE 상태로 천이시킬 때, Connection inactivation 절차를 트리거한다. 상기 절차는 하나 이상의 복수 개의 dedicated signalling으로 구성된다. 이 중, 하향링크 메시지에 dataInactivityTimer 2정보를 포함시켜 상기 단말에게 전송한다 (5f-60). 상기 단말은 상기 상기 타이머 정보를 수신한 직후, 상향링크 데이터 전송이 발생하면 구동시킨다 (5f-65). 만약 상기 상향링크 데이터에 대해, 피드백 정보를 수신하면, 상기 단말은 상기 타이머를 중지하고, 리셋시킨다 (5f-70). 상기 타이머가 만료되면 (5f-75) 상기 단말은 (re)establishment 절차를 수행한다 (5f-80). 만약 상향링크 데이터 전송이 성공적으로 수행되면, 상기 dataInactivityTimer는 중지하고 리셋된다.
도 5g는 차세대 이동통신 시스템에서 페이징 수신 시 타이머 동작을 설명하기 위한 도면이다.
INACTIVE 상태에 있는 단말은 기지국으로부터 RAN initiated paging 혹은 CN initiated paging을 수신할 수 있다. 본 발명에서는 어떤 종류의 페이징을 수신하느냐에 따라 앞서 소개한 타이머들의 동작은 달라진다.
기지국 (5g-10)이 한 단말 (5g-05)을 INACTIVE 상태로 천이시킬 때, Connection inactivation 절차를 트리거한다 (5g-15). 상기 절차는 하나 이상의 복수 개의 dedicated signalling으로 구성된다. 이 중, 하향링크 메시지에 area update timer와 dataInactivityTimer 1 정보를 포함시켜 상기 단말에게 전송한다 (5g-15). 상기 단말은 기지국으로부터 페이징을 수신한다 (5g-20). 상기 페이징이 resume ID 같이 RAN에 의해서 할당된 식별자를 포함하면, 상기 페이징은 RAN initiated paging으로 간주한다. 상기 RAN initiated paging을 수신하면, 상기 단말은 상기 타이머들을 재시작한다. Core Network으로부터 페이징이 올 수도 있다 (5g-35). 이 경우, 상기 페이징에는 S-TMSI 와 같이 CN에 의해서 할당된 식별자를 포함하며, 상기 단말은 상기 페이징을 CN initiated paging으로 간주한다. 상기 CN initiated paging을 수신한 단말은 상기 타이머들을 중지시키고 대기 모드로 천이한다. 이는 CN initiated paging 수신 시, 대기 모드 상태를 가정하고 후속 동작을 수행하기 때문이다.
도 5h는 차세대 이동통신 시스템에서 inter-RAT mobility시 타이머 동작을 설명하기 위한 도면이다.
차세대 이동통신 시스템과 LTE 시스템 간에 이동성이 지원될 수 있다. 특히, 차세대 이동통신 시스템에서 INACTIVE 상태의 단말이 LTE 시스템의 light connection 상태로 이동성이 지원될 수도 있다. 이와 같은 시나리오에서 상기 소개한 타이머 동작을 제안한다. 하나의 단말 (5h-05)이 차세대 이동통신 시스템 (5h-10)에서 INACTIVE 상태로 있다가 LTE 시스템 (5h-15)의 light connection 상태로 이동하는 경우 (5h-20), 상기 단말은 이동한 셀의 paging area가 동일한지 여부를 판단한다 (5h-25). 만약 다른 area라면, 상기 단말은 연결 모드로 전환해야 한다. 따라서, area update timer와 DataInactivityTimer 1을 중지시키고, 연결 모드로 전환한다 (5h-30). 그렇지 않고 동일 paging area에 있다면, 상기 area update timer와 DataInacivityTimer 1을 재시작한다 (5h-35). 상기 light connection 상태 (5h-45)에서도 동일한 상태 불일치 문제가 발생할 수 있기 때문에, INACTIVE 상태에서 사용하던 타이머를 재시작하여, 이를 재사용할 수 있다. 만약 상기 DataInacivityTimer 1이 만료되면 (5h-50), 상기 단말은 대기 모드로 전환한다 (5h-55). LTE 기지국도 동일한 타이머를 구동 중이며, 상기 타이머가 만료하면 상기 단말이 대기 모드로 전환할 것으로 간주한다 (5h-65).
본 발명에서 단말이 기지국과 연결하기 위해서는 랜덤 엑세스를 시도해야 한다. 이때, DataInacivityTimer 2는 data 혹은 signalling이 발생할 때마다 재시작하는데, msg3에 대해서는 예외로 한다. 이는 충돌이 일어날 수 있기 때문이다.
DC가 설정된 단말은 MAC entity가 두 개로 구성된다. 하나의 MAC은 MCG와의 링크와 관련되며, 다른 하나의 MAC은 SCG와의 링크와 관련된다. MCG와 SCG는 두 기지국이 제공하는 서빙 셀들의 그룹을 지칭한다. RRC는 양쪽 MAC 모두에서 타이머 만료가 보고되면 대기 모드로 전환되었다고 간주할 수 있다. 혹은 MCG와 관련된 MAC에서 타이머가 만료된 것과 SCG와 관련된 MAC에서 타이머가 만료된 것에 대해서 다르게 동작한다. 혹은 타이머는 항상 MCG와 관련된 MAC에 대해서만 설정할 수도 있다.
도 5i에 단말의 구조를 도시하였다.
상기 도면을 참고하면, 상기 단말은 RF(Radio Frequency)처리부(5i-10), 기저대역(baseband)처리부(5i-20), 저장부(5i-30), 제어부(5i-40)를 포함한다.
상기 RF처리부(5i-10)는 신호의 대역 변환, 증폭 등 무선 채널을 통해 신호를 송수신하기 위한 기능을 수행한다. 즉, 상기 RF처리부(5i-10)는 상기 기저대역처리부(5i-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(5i-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(5i-10)는 다수의 RF 체인들을 포함할 수 있다. 나아가, 상기 RF처리부(5i-10)는 빔포밍(beamforming)을 수행할 수 있다. 상기 빔포밍을 위해, 상기 RF처리부(5i-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(5i-20)은 시스템의 물리 계층 규격에 따라 기저대역 신호 및 비트열 간 변환 기능을 수행한다. 예를 들어, 데이터 송신 시, 상기 기저대역처리부(5i-20)은 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심벌들을 생성한다. 또한, 데이터 수신 시, 상기 기저대역처리부(5i-20)은 상기 RF처리부(5i-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(5i-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(5i-20)은 상기 RF처리부(5i-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(5i-20) 및 상기 RF처리부(5i-10)는 상술한 바와 같이 신호를 송신 및 수신한다. 이에 따라, 상기 기저대역처리부(5i-20) 및 상기 RF처리부(5i-10)는 송신부, 수신부, 송수신부 또는 통신부로 지칭될 수 있다. 나아가, 상기 기저대역처리부(5i-20) 및 상기 RF처리부(5i-10) 중 적어도 하나는 서로 다른 다수의 무선 접속 기술들을 지원하기 위해 다수의 통신 모듈들을 포함할 수 있다. 또한, 상기 기저대역처리부(5i-20) 및 상기 RF처리부(5i-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(5i-30)는 상기 단말의 동작을 위한 기본 프로그램, 응용 프로그램, 설정 정보 등의 데이터를 저장한다. 특히, 상기 저장부(5i-30)는 제2무선 접속 기술을 이용하여 무선 통신을 수행하는 제2접속 노드에 관련된 정보를 저장할 수 있다. 그리고, 상기 저장부(5i-30)는 상기 제어부(5i-40)의 요청에 따라 저장된 데이터를 제공한다.
상기 제어부(5i-40)는 상기 단말의 전반적인 동작들을 제어한다. 예를 들어, 상기 제어부(5i-40)는 상기 기저대역처리부(5i-20) 및 상기 RF처리부(5i-10)을 통해 신호를 송수신한다. 또한, 상기 제어부(5i-40)는 상기 저장부(5i-40)에 데이터를 기록하고, 읽는다. 이를 위해, 상기 제어부(5i-40)는 적어도 하나의 프로세서(processor)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제어부(5i-40)는 통신을 위한 제어를 수행하는 CP(communication processor) 및 응용 프로그램 등 상위 계층을 제어하는 AP(application processor)를 포함할 수 있다.
도 5j는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 주기지국의 블록 구성을 도시한다.
상기 도면에 도시된 바와 같이, 상기 기지국은 RF처리부(5j-10), 기저대역처리부(5j-20), 백홀통신부(5j-30), 저장부(5j-40), 제어부(5j-50)를 포함하여 구성된다.
상기 RF처리부(5j-10)는 신호의 대역 변환, 증폭 등 무선 채널을 통해 신호를 송수신하기 위한 기능을 수행한다. 즉, 상기 RF처리부(5j-10)는 상기 기저대역처리부(5j-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(5j-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(5j-10)는 다수의 RF 체인들을 포함할 수 있다. 나아가, 상기 RF처리부(5j-10)는 빔포밍을 수행할 수 있다. 상기 빔포밍을 위해, 상기 RF처리부(5j-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(5j-20)는 제 1무선 접속 기술의 물리 계층 규격에 따라 기저대역 신호 및 비트열 간 변환 기능을 수행한다. 예를 들어, 데이터 송신 시, 상기 기저대역처리부(5j-20)은 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심벌들을 생성한다. 또한, 데이터 수신 시, 상기 기저대역처리부(5j-20)은 상기 RF처리부(5j-10)로부터 제공되는 기저대역 신호를 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열을 복원한다. 예를 들어, OFDM 방식에 따르는 경우, 데이터 송신 시, 상기 기저대역처리부(5j-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(5j-20)은 상기 RF처리부(5j-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(5j-20) 및 상기 RF처리부(5j-10)는 상술한 바와 같이 신호를 송신 및 수신한다. 이에 따라, 상기 기저대역처리부(5j-20) 및 상기 RF처리부(5j-10)는 송신부, 수신부, 송수신부, 통신부 또는 무선 통신부로 지칭될 수 있다.
상기 백홀통신부(5j-30)는 네트워크 내 다른 노드들과 통신을 수행하기 위한 인터페이스를 제공한다. 즉, 상기 백홀통신부(5j-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(5j-40)는 상기 주기지국의 동작을 위한 기본 프로그램, 응용 프로그램, 설정 정보 등의 데이터를 저장한다. 특히, 상기 저장부(5j-40)는 접속된 단말에 할당된 베어러에 대한 정보, 접속된 단말로부터 보고된 측정 결과 등을 저장할 수 있다. 또한, 상기 저장부(5j-40)는 단말에게 다중 연결을 제공하거나, 중단할지 여부의 판단 기준이 되는 정보를 저장할 수 있다. 그리고, 상기 저장부(5j-40)는 상기 제어부(5j-50)의 요청에 따라 저장된 데이터를 제공한다.
상기 제어부(5j-50)는 상기 주기지국의 전반적인 동작들을 제어한다. 예를 들어, 상기 제어부(5j-50)는 상기 기저대역처리부(5j-20) 및 상기 RF처리부(5j-10)을 통해 또는 상기 백홀통신부(5j-30)을 통해 신호를 송수신한다. 또한, 상기 제어부(5j-50)는 상기 저장부(5j-40)에 데이터를 기록하고, 읽는다. 이를 위해, 상기 제어부(5j-50)는 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 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.
Claims (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.
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