KR20220135953A

KR20220135953A - 무선 통신 시스템에서 제한된 수신 성능을 가진 능력감소 단말이 네트워크에 접속하기 위한 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20220135953A
Application number: KR1020210042326A
Authority: KR
Inventors: 장재혁; 아닐 에기월
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2021-03-31
Filing date: 2021-03-31
Publication date: 2022-10-07
Also published as: WO2022211371A1

Abstract

본 개시는 4G 시스템 이후 보다 높은 데이터 전송률을 지원하기 위한 5G 통신 시스템을 IoT 기술과 융합하는 통신 기법 및 그 시스템에 관한 것이다. 본 개시는 5G 통신 기술 및 IoT 관련 기술을 기반으로 지능형 서비스 (예를 들어, 스마트 홈, 스마트 빌딩, 스마트 시티, 스마트 카 혹은 커넥티드 카, 헬스 케어, 디지털 교육, 소매업, 보안 및 안전 관련 서비스 등)에 적용될 수 있다. 본 발명은 무선 통신 시스템에서 수신 성능이 떨어지는 (또는 제한된) RedCap 단말이, RedCap 단말을 효과적으로 지원할 수 있는 기지국 (예를 들어, 저주파 대역을 사용하는 기지국)으로 효율적으로 이동하여 동작할 수 있도록 하는 방법 및 장치를 개시한다.

Description

무선 통신 시스템에서 제한된 수신 성능을 가진 능력감소 단말이 네트워크에 접속하기 위한 방법 및 장치 {Method and apparatus for a reduced capability UE with limited reception performance to access to a network in a wireless communication system}

본 발명은 무선 통신 시스템에서, 보다 상세히는 3GPP 5G NR (New Radio) 에서, 가격 및 복잡도를 줄인 'Reduced Capability (RedCap)' 단말 중 수신 안테나 개수가 하나인 1RX 단말이 네트워크에 접속하는 방법에 관한 것이다.

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

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

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

최근 LTE(Long Term Evolution), LTE-Advanced 및 NR(New Radio)의 발전에 따라 수신 성능이 떨어지는 RedCap 단말이, RedCap 단말을 효과적으로 지원할 수 있는 기지국으로 이동하여 동작하기 위한 방법 및 장치가 필요하다.

본 발명은 무선 통신 시스템에서 수신 성능이 떨어지는 (또는 제한된) RedCap 단말이, RedCap 단말을 효과적으로 지원할 수 있는 기지국 (예를 들어, 저주파 대역을 사용하는 기지국)으로 효율적으로 이동하여 동작할 수 있도록 하는 방법을 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 실시예에 따르면, 수신 성능이 떨어지는 RedCap 단말이 가능한 빠른 시간 내에 RedCap 단말을 지원하는 기지국으로 이동할 수 있어, RedCap 단말이 빨리 네트워크로 접속하여, 데이터 통신을 수행할 수 있다.

또한 본 발명의 일 실시예에 따르면 사업자는, 수신 성능이 떨어지는 RedCap 단말을 빠른 시간 내에 사업자가 계획한 주파수로 이동시킬 수 있어, RedCap 단말의 연결 성능을 보장할 수 있다.

도 1은 본 발명의 설명을 위해 참고로 하는 LTE 시스템의 구조를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 설명을 위해 참고로 하는 LTE 및 NR 시스템에서 무선 프로토콜 구조를 도시한 도면이다.
도 3은 NR 시스템에서 빔 (beam) 기반으로 통신 수행 시 하향링크와 상향링크 채널 프레임 구조의 예시를 도시한 도면이다.
도 4는 단말이 기지국으로 경쟁 기반의 4단계 랜덤 엑세스를 수행하는 절차를 도시한 도면이다.
도 5는 차세대 이동통신 시스템에서 부분적인 주파수 대역을 적용하는 시나리오를 도시한 도면이다.
도 6은 RedCap 1RX 단말이 기지국으로 접속 절차 수행 시 기지국과 단말간의 메시지 순서 흐름 예시를 도시한 시퀀스도이다. 도 7은 RedCap 1RX 단말이 기지국으로 접속 절차 수행 시 단말의 동작을 도시한 순서도이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 단말의 블록 구성을 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 기지국의 블록 구성을 도시한 도면이다.

본 명세서에서 실시 예를 설명함에 있어서 본 발명이 속하는 기술 분야에 익히 알려져 있고 본 발명과 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 발명의 요지를 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다.

마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다. 또한, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다. 각 도면에서 동일한 또는 대응하는 구성요소에는 동일한 참조 번호를 부여하였다.

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.

이 때, 처리 흐름도 도면들의 각 블록과 흐름도 도면들의 조합들은 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들에 의해 수행될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방식으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 지향할 수 있는 컴퓨터 이용 가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장되는 것도 가능하므로, 그 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장된 인스트럭션들은 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능하다. 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에 탑재되는 것도 가능하므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되어 컴퓨터로 실행되는 프로세스를 생성해서 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 수행하는 인스트럭션들은 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능하다.

또한, 각 블록은 특정된 논리적 기능(들)을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있다. 또, 몇 가지 대체 실행 예들에서는 블록들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 블록들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하고 또는 그 블록들이 때때로 해당하는 기능에 따라 역순으로 수행되는 것도 가능하다.

이 때, 본 실시 예에서 사용되는 '~부'라는 용어는 소프트웨어 또는 FPGA또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, '~부'는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 '~부'는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '~부'는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 '~부'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들, 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 '~부'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '~부'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '~부'들로 더 분리될 수 있다. 뿐만 아니라, 구성요소들 및 '~부'들은 디바이스 또는 보안 멀티미디어카드 내의 하나 또는 그 이상의 CPU들을 재생시키도록 구현될 수도 있다.

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 3GPP (The 3rd Generation Partnership Project) 단체에서 정의하는 가장 최신의 표준인 LTE 및 NR 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 (5세대 이동통신 표준)에 적용할 수 있다.

도 1은 본 발명의 설명을 위해 참고로 하는 NR 시스템의 구조를 도시한 도면이다.

상기 도 1을 참고하면, 상기 무선 통신 시스템은 여러 개의 기지국들 (1-05)(1-10)(1-15)(1-20)과 AMF (Access and Mobility Management Function)(1-20) 및 UPF (User Plane Function) (1-30)로 구성될 수 있다. 사용자 단말(User Equipment, 이하 UE 또는 단말)(1-35)은 기지국(1-05)(1-10)(1-15)(1-20) 및 UPF(1-30)을 통해 외부 네트워크에 접속할 수 있다.

상기 기지국들(1-05)(1-10)(1-15)(1-20)은 셀룰러 망의 접속 노드로서 망에 접속하는 단말들에게 무선 접속을 제공할 수 있다. 예를 들어, 상기 기지국(1-05)(1-10)(1-15)(1-20)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; 특히 NR의 CN을 5GC라 칭함)간에 연결을 지원할 수 있다. 한편, 통신에서 실제 사용자 데이터의 전송과 관련된 사용자 평면(User Plane, UP)과 연결 관리 등과 같은 제어 평면(Control Plane, CP)을 나누어서 구성할 수 있으며, 본 도면에서 gNB (next generation node B) (1-05)(1-20)는 NR 기술에서 정의한 UP 및 CP 기술을 사용하며, 5GC 및 gNB와 연동가능한 eNB (ng-eNB) (1-10)(1-15)는 비록 5GC와 연결되어 있으나 LTE 기술에서 정의한 UP 및 CP 기술을 사용한다.

상기 AMF/SMF(session management function)(1-25)는 단말에 대한 이동성 관리 기능은 물론 각종 제어 기능을 담당하는 장치로 다수의 기지국들과 연결되며, UPF(1-30)는 데이터 전송을 제공하는 일종의 게이트웨이 장치이다.

도 2는 본 발명의 설명을 위해 참고로 하는 LTE 및 NR 시스템에서 무선 프로토콜 구조를 도시한 도면이다.

도 2를 참조하면, LTE 및 NR 시스템의 무선 프로토콜은 단말과 eNB(evolved node B) 또는 gNB에서 각각 PDCP(Packet Data Convergence Protocol)(2-05)(2-40), RLC(Radio Link Control)(2-10)(2-35), MAC (Medium Access Control)(2-15)(2-30)으로 이루어진다. PDCP(Packet Data Convergence Protocol) (2-05)(2-40)는 IP 헤더 압축/복원 등의 동작을 담당하고, 무선 링크 제어(Radio Link Control, 이하 RLC라고 한다) (2-10)(2-35)는 PDCP PDU(Packet Data Unit)를 적절한 크기로 재구성할 수 있다. MAC(2-15)(2-30)은 한 단말에 구성된 여러 RLC 계층 장치들과 연결되며, RLC PDU들을 MAC PDU에 다중화하고 MAC PDU로부터 RLC PDU들을 역다중화하는 동작을 수행할 수 있다. 물리 계층(2-20)(2-25)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. 또한 물리 계층에서도 추가적인 오류 정정을 위해, HARQ (Hybrid ARQ) 를 사용하고 있으며, 수신단에서는 송신단에서 전송한 패킷의 수신여부를 1 비트로 전송할 수 있다. 이를 HARQ ACK/NACK 정보라 칭할 수 있다.

업링크 데이터 전송에 대한 다운링크 HARQ ACK/NACK 정보는 LTE의 경우 PHICH (Physical Hybrid-ARQ Indicator Channel) 물리 채널을 통해 전송되며, NR의 경우 하향링크/상향링크 자원할당 등이 전송되는 채널인 PDCCH(Physical Dedicated Control CHannel)에서 해당 단말의 스케쥴링 정보를 통해 재전송이 필요한지, 새전송을 수행하면 되는지를 판단할 수 있다. 이는 NR에서는 비동기 HARQ를 적용하기 때문이다. 다운링크 데이터 전송에 대한 업링크 HARQ ACK/NACK 정보는 PUCCH (Physical Uplink Control Channel)이나 PUSCH (Physical Uplink Shared Channel) 물리 채널을 통해 전송될 수 있다. 상기 PUCCH는 일반적으로 후술할 PCell의 상향링크에서 전송이 되지만, 기지국은 단말이 지원하는 경우, 해당 단말에게 후술할 SCell에 추가로 전송되는 경우가 있으며, 이를 PUCCH SCell이라 칭할 수 있다.

본 도면에 도시하지 않았지만, 단말과 기지국의 PDCP 계층의 상위에는 각각 RRC (Radio Resource Control) 계층이 존재하며, 상기 RRC 계층은 무선 자원 제어를 위해 접속, 측정 관련 설정 제어 메시지를 주고 받을 수 있다.

한편 상기 PHY 계층은 하나 혹은 복수 개의 주파수/반송파로 이루어질 수 있으며, 복수 개의 주파수를 동시에 설정하여 사용하는 기술을 반송파 집적 기술 (carrier aggregation, 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 주셀 혹은 PCell (Primary Cell)이라 하며, 부반송파를 사용하는 기지국 내의 셀을 부셀 혹은 SCell (Secondary Cell)이라 칭한다.

도 3은 NR 시스템에서 빔 (beam) 기반으로 통신 수행 시 하향링크와 상향링크 채널 프레임 구조의 예시를 도시한 도면이다.

도 3에서 기지국 (3-01)은 더 넓은 커버리지 혹은 강한 신호를 전송하기 위해서 신호를 빔의 형태로 전송할 수 있다 (3-11)(3-13)(3-15)(3-17). 이에 따라, 셀 내의 단말 (3-03)은 기지국이 전송하는 특정 빔 (본 예시 도면에서는 빔 #1 (3-13))을 사용하여 데이터를 송수신할 수 있다.

한편, 단말이 기지국에 연결되어 있느냐 여부에 따라 단말의 상태를 휴면모드 (RRC_IDLE)과 연결모드 (RRC_CONNECTED) 상태로 나뉠 수 있다. 이에 따라, 휴면 모드 상태에 있는 단말의 위치는 기지국이 알지 못할 수 있다.

만약 휴면모드 상태의 단말이 연결모드 상태로 천이하고자 하는 경우, 단말은 기지국이 전송하는 동기화 블록 (Synchronization Signal Block, SSB) (3-21)(3-23)(3-25)(3-27)들을 수신할 수 있다. 본 SSB는 기지국이 설정한 주기에 따라 주기적으로 전송되는 SSB신호이며, 각각의 SSB는 주동기신호 (Primary Synchronization Signal, PSS) (3-41), 부동기신호 (Secondary Synchronization Signal, SSS) (3-43), 물리방송채널 (Physical Broadcast CHannel, PBCH)로 나뉠 수 있다.

본 예시 도면에서는 각 빔 별로 SSB가 전송되는 시나리오를 가정하였다. 예를 들어, SSB#0 (3-21)의 경우 빔 #0 (3-11)을 사용하여 전송하고, SSB#1 (3-23)의 경우 빔 #1 (3-13)을 사용하여 전송하고, SSB#2 (3-25)의 경우 빔 #2 (3-15)을 사용하여 전송하고, SSB#3 (3-27)의 경우 빔 #3 (3-17)을 사용하여 전송하는 경우를 가정하였다. 본 예시 도면에서는 휴면모드의 단말이 빔 #1에 위치하는 상황을 가정하였으나, 연결모드의 단말이 랜덤엑세스를 수행하는 경우에도 단말은 랜덤엑세스를 수행하는 시점에 수신되는 SSB를 선택할 수 있다.

이에 따라 본 도면에서는 빔 #1으로 전송되는 SSB #1을 수신하게 될 수 있다. 상기 SSB #1을 수신하면, 단말은 PSS, SSS를 통해서 기지국의 물리식별자 (Physical Cell Identifier, PCI)를 획득하며, PBCH를 수신함으로서 현재 수신한 SSB의 식별자 (즉, #1) 및, 현재 SSB를 수신한 위치가 10 ms 프레임 내에서 어느 위치인지 뿐만 아니라, 10.24 초의 주기를 갖는 System Frame Number (SFN) 내에서 어떠한 SFN에 있는지를 파악할 수 있다. 또한, 상기 PBCH 내에는 MIB (master information block) 이 포함되며, 이 MIB 내에는 보다 상세한 셀의 설정정보를 방송해주는 SIB1 (system information block type 1)을 어느 위치에서 수신할 수 있을 지에 대해 알려줄 수 있다.

SIB1을 수신하면, 단말은 본 기지국이 전송하는 총 SSB의 개수를 알 수 있고, 연결모드 상태로 천이하기 위해 랜덤엑세스를 수행할 수 있는 (보다 정확히는 상향링크동기화를 맞추기 위해 특수히 설계된 물리 신호인 프리앰블을 전송할 수 있는) PRACH occasion (Physical Random Access CHannel)의 위치 (본 예시 도면에서는 1ms 마다 할당되는 시나리오를 가정: (3-30)부터 (3-39)까지)를 파악할 수 있다. 뿐만 아니라 상기 정보를 바탕으로 상기 PRACH occasion들 가운데 어떠한 PRACH occasion이 어떠한 SSB index에 매핑되는 지를 알 수 있다. 예를 들어, 본 예시 도면에서는 1ms 마다 할당되는 시나리오를 가정하였으며, PRACH Occasion 당 SSB가 1/2 개가 할당되는 (즉, SSB당 PRACH Occasion 2개) 시나리오를 가정하였다. 이에 따라, SFN 값에 따라 시작되는 PRACH Occasion의 시작부터 SSB별로 각각 2개씩 PRACH occasion이 할당되는 시나리오를 도시하였다. 예를 들어, (3-30)(3-31)은 SSB#0을 위해 할당, (3-32)(3-33)은 SSB#1을 위해 할당되는 등의 시나리오이다. 모든 SSB에 대해 설정한 다음에는 다시 처음의 SSB 를 위해 PRACH Occasion이 할당될 수 있다 (3-38)(3-39).

이에 따라, 단말은 SSB#1을 위한 PRACH occasion (3-32)(3-33)의 위치를 인지하고 이에 따라 SSB#1에 대응되는 PRACH Occasion (3-32)(3-33) 가운데 현재 시점에서 가장 빠른 PRACH Occasion으로 랜덤엑세스 프리앰블을 전송할 수 있다 (예를 들어 (3-32)). 기지국은 프리앰블을 (3-32)의 PRACH Occasion 에서 수신하였으므로, 해당 단말이 SSB#1를 선택하여 프리앰블을 전송하였다는 사실을 알 수 있으며, 이에 따라 이어지는 랜덤엑세스 수행 시 해당 빔을 통해서 데이터를 송수신할 수 있다.

한편 연결 상태의 단말이, 핸드오버 등의 이유로 현재(소스) 기지국에서 목적(타겟) 기지국으로 이동을 할 때도 단말은 타겟 기지국에서 랜덤엑세스를 수행하며, 상기와 같이 SSB를 선택하여 랜덤엑세스를 전송하는 동작을 수행할 수 있다. 뿐만 아니라, 핸드오버시에는 소스 기지국에서 타겟 기지국으로 이동하도록 핸드오버 명령을 단말에게 전송하며, 이 때 상기 메시지에는 타겟 기지국에서의 랜덤엑세스 수행 시 사용할 수 있도록 타겟 기지국의 SSB 별로 해당 단말 전용 (dedicated) 랜덤엑세스 프리앰블 식별자를 할당할 수 있다. 이 때, 기지국은 (단말의 현재 위치 등에 따라) 모든 빔에 대해 전용 랜덤엑세스 프리앰블 식별자를 할당하지 않을 수 있으며, 이에 따라 일부의 SSB에는 전용 랜덤엑세스 프리앰블이 할당되지 않을 수 있다 (예를 들어, Beam #2, #3에만 전용 랜덤엑세스 프리앰블 할당). 만약 단말이 프리앰블 전송을 위해 선택한 SSB에 전용 랜덤엑세스 프리앰블이 할당 되어 있지 않은 경우에는 경쟁기반의 랜덤엑세스 프리앰블을 임의로 선택하여 랜덤엑세스를 수행할 수 있다. 예를 들어, 본 도면에서 단말이 처음 Beam #1에 위치하여 랜덤엑세스를 수행하였으나 실패한 후, 다시 랜덤엑세스 프리앰블 전송 시 Beam #3에 위치하여 전용 프리앰블 전송을 하는 시나리오가 가능하다. 랜덤엑세스. 예를 들어, 하나의 랜덤엑세스 절차 내에서도, 프리앰블 재전송이 발생하는 경우, 각 프리앰블 전송 시마다 선택한 SSB에 전용 랜덤엑세스 프리앰블이 할당되어 있는지 여부에 따라, 경쟁기반의 랜덤엑세스 절차와 비경쟁기반의 랜덤엑세스 절차가 혼재될 수 있다.

도 4는 단말이 기지국에 초기 접속, 재접속, 핸드오버, 그 외에 랜덤 엑세스가 필요한 다양한 경우에 수행하는 경쟁 기반의 4 단계의 랜덤 엑세스 절차를 도시한 도면이다.

단말 (4-01)은 기지국 (4-03)으로의 접속을 위해, 전술한 도 3에 따라 PRACH를 선택하여, 랜덤 엑세스 프리앰블을 해당 PRACH에 전송할 수 있다 (4-11). 상기 PRACH 자원으로 하나 이상의 단말이 동시에 랜덤 엑세스 프리앰블을 전송하는 경우도 발생할 수 있다. 상기 PRACH 자원은 한 서브프레임에 걸쳐있을 수 있으며, 혹은 한 서브프레임 내의 일부 심볼 만이 사용될 수 있다. 상기 PRACH 자원에 대한 정보는 기지국이 브로드캐스트하는 시스템 정보내에 포함되며, 이에 따라 어떠한 시간 주파수 자원으로 프리앰블을 전송하여야 하는지 알 수 있다. 또한, 상기 랜덤 엑세스 프리앰블은 기지국과 완전히 동기되기 전에 전송하여도 수신이 가능하도록 특별하게 설계된 특정의 시퀀스로 표준에 따라 복수 개의 프리앰블 식별자 (index)가 있을 수 있으며, 만약 복수 개의 프리앰블 식별자가 있는 경우, 상기 단말이 전송하는 프리앰블은 단말이 랜덤하게 선택한 것일 수 있으며, 혹은 기지국이 지정한 특정 프리앰블일 수도 있다.

상기 프리앰블을 기지국이 수신한 경우, 이에 대한 랜덤 엑세스 응답 (Random Access Reponse, 이하 RAR이라 칭함) 메시지 (이를 Msg2라 칭하기도 한다)를 단말에게 전송할 수 있다 (4-21). 상기 RAR 메시지에는 상기 (4-11) 단계에 사용된 프리앰블의 식별자 정보를 포함해서, 상향링크 전송 타이밍 보정 정보, 이후 단계 ((4-31) 단계)에서 사용할 상향링크 자원할당 정보 및 임시 단말 식별자 정보 등이 포함될 수 있다. 상기 프리앰블의 식별자 정보는, 예를 들어 (4-11) 단계에서 복수 개의 단말이 서로 다른 프리앰블을 전송하여 랜덤 엑세스를 시도하는 경우, 상기 RAR 메시지 내에는 각각의 프리앰블에 대한 응답들을 포함할 수 있으며, 해당 응답이 어떠한 프리앰블에 대한 응답 메시지인지를 알려주기 위해 전송될 수 있다. 각각의 프리앰블에 대한 각각의 응답 내에 포함되는, 상기 상향링크 자원할당 정보는 (4-31) 단계에서 단말이 사용할 자원의 상세정보 이며, 자원의 물리적 위치 및 크기, 전송시 사용하는 복호화 및 코딩 방법 (modulation and coding scheme, MCS), 전송시 전력 조정 정보 등이 포함될 수 있다. 상기 임시 단말 식별자 정보는 만약 프리앰블을 전송한 단말이 초기 접속을 하는 경우, 단말이 기지국과의 통신을 위해 기지국에서 할당해준 식별자를 보유하고 있지 않기 때문에, 이를 위해 사용하기 위해 전송되는 값일 수 있다.

한편 상기 RAR 메시지 내에는 상기 각 프리앰블에 대한 응답(들)뿐만 아니라, 선택적으로, 백오프지시자 (backoff indicator, BI)가 포함될 수 있다. 상기 백오프지시자는 랜덤엑세스가 성공적으로 이루어지지 않아 랜덤엑세스 프리앰블을 재전송해야하는 경우, 프리앰블을 바로 재전송하지 않고, 백오프지시자의 값에 따라 랜덤하게 전송을 지연시키기 위해 전송되는 값일 수 있다. 보다 상세히는, 만약 단말이 RAR을 제대로 수신받지 못하거나, 혹은 이후 후술할 경쟁 해소가 제대로 이루어지지 못한 경우에 랜덤엑세스 프리앰블을 재전송해야할 수 있다. 이때 백오프지시자로 지시되는 값은 하기 표 1의 Index 값이 지시될 수 있으며, 0에서부터 Index 값이 지시하는 value 내에서 랜덤한 값을 단말이 선택하여, 해당 값 만큼의 시간 이후에 랜덤엑세스 프리앰블을 재전송할 수 있다. 예를 들어, 기지국이 BI값으로 5 (예를 들어 60ms)를 지시하였는데, 단말이 0에서 60 ms 사이 중 23 ms 값을 랜덤하게 선택한 경우, 선택한 값을 PREAMBLE_BACKOFF라고 하는 변수에 저장하고, 단말은 23 ms 시간 이후, 프리앰블을 재전송하는 절차를 수행할 수 있다. 만약 상기 백오프지시자가 전송되지 않은 경우, 랜덤엑세스가 성공적으로 이루어지지 않아 랜덤엑세스 프리앰블을 재전송해야하는 경우, 단말은 바로 랜덤엑세스 프리앰블을 전송할 수 있다.

Index	Backoff Parameter value (ms)
0	5
1	10
2	20
3	30
4	40
5	60
6	80
7	120
8	160
9	240
10	320
11	480
12	960
13	1920
14	Reserved
15	Reserved

상기 RAR 메시지는 상기 프리앰블을 보낸 후부터 소정의 시간 이후부터 시작하여 소정의 기간 내에 전송되어야 하며, 상기의 기간을 'RAR 윈도우' (RAR Window, 4-23)라 한다. 상기 RAR 윈도우는 가장 첫번째 프리앰블을 전송한 이후부터 소정의 시간이 지난 시점부터 RAR 윈도우를 시작할 수 있다. 상기 소정의 시간은 서브프레임 단위 (1ms) 혹은 그보다 작은 값을 가질 수 있다. 또한 RAR 윈도우의 길이는 기지국이 브로드캐스트 하는 시스템정보 메시지 내에서 기지국이 각 PRACH 자원 별로 혹은 하나 이상의 PRACH 자원 세트 (set) 별로 설정하는 소정의 값일 수 있다.

한편 상기 RAR 메시지가 전송될 때에 기지국은 PDCCH를 통해 해당 RAR 메시지를 스케쥴링하며, 해당 스케쥴링 정보는 RA-RNTI (Random Access-Radio Network Temporary Identifier)를 사용해 스크램블링될 수 있다. 상기 RA-RNTI는 상기 (4-11) 메시지를 전송하는데 사용한 PRACH 자원과 매핑되어, 특정 PRACH 자원에 프리앰블을 전송한 단말은, 해당 RA-RNTI를 바탕으로 PDCCH 수신을 시도하여 대응되는 RAR 메시지가 있는지 여부를 판단할 수 있다. 예를 들어, 만약 상기 RAR 메시지가, 본 예시도면과 같이 단말이 (4-11) 단계에서 전송한 프리앰블에 대한 응답인 경우, 본 RAR 메시지 스케쥴링 정보에 사용된 RA-RNTI는 해당 (4-11) 전송에 대한 정보를 포함할 수 있다. 이를 위해 RA-RNTI는 하기의 수학식 1로 계산될 수 있다:

[수학식 1]

RA-RNTI= 1 + s_id + 14 × t_id + 14 × 80 × f_id + 14 × 80 × 8 × ul_carrier_id

이때, 상기 s_id는 상기 (4-11) 단계에서 전송한 프리앰블 전송이 시작된 첫번째 OFDM 심볼에 대응되는 인덱스이며, 0≤ s_id < 14 (즉, 한 슬롯 내에 최대 OFDM 개수) 값을 가질 수 있다. 또한, t_id는 상기 (4-11) 단계에서 전송한 프리앰블 전송이 시작된 첫번째 슬롯에 대응되는 인덱스 이며 0 ≤ t_id < 80 (즉, 한 시스템프레임 (10 ms)내의 최대 슬롯 개수) 값을 가질 수 있다. 또한, 상기 f_id는 상기 (4-11) 단계에서 전송한 프리앰블이 주파수 상으로 몇번째 PRACH 자원으로 전송되었는지를 나타내며, 이는 0 ≤ f_id < 8 (즉, 동일 시간 내에 주파수 상 최대 PRACH 개수)값을 가질 수 있다. 그리고 상기 ul_carrier_id 는 하나의 셀에 대해 상향링크로 두개의 반송파를 쓰는 경우, 기본상향링크 (Normal Uplink, NUL)에서 상기 프리앰블을 전송하였는지 (이 경우 0), 부가상향링크 (Supplementary Uplink, SUL)에서 상기 프리앰블을 전송하였는지 (이 경우 1)을 구분하기 위한 인자이다

상기 RAR 메시지를 수신한 단말은, 상기 RAR 메시지에 할당된 자원에, 전술한 다양한 목적에 따라 다른 메시지를 전송할 수 있다 (4-31). 본 예시 도면에서 세번째 전송되는 메시지로 Msg3라고도 한다 (즉 (4-11) 단계의 프리앰블을 Msg1, (4-21) 단계의 RAR을 Msg2라고도 한다.) 단말이 전송하는 상기 Msg3의 예시로는, 초기 접속인 경우 RRC 계층의 메시지인 RRCSetupRequest 메시지를 전송하며, 재접속인 경우, RRCReestablishmentRequest 메시지를 전송하며, 핸드오버 시에는, RRCReconfigurationComplete 메시지가 전송될 수 있다. 혹은 자원요청을 위한 버퍼상태보고 (Buffer Status Report, BSR) 메시지 등이 전송될 수도 있다.

이후, 단말은 만약 초기 전송인 경우에 대해 (예를 들어, Msg3에 단말이 기 할당받은 기지국 식별자 정보가 포함되지 않은 경우 등), 경쟁 해소 메시지를 기지국으로부터 수신받으며 (4-41), 상기 경쟁 해소 메시지는, 단말이 Msg3에서 전송한 내용이 그대로 포함되어, 만약 (4-11) 단계에서 동일한 프리앰블을 선택한 복수개의 단말이 있는 경우에도, 어떤 단말에 대한 응답인지에 대해 알릴 수 있다.

도 5는 차세대 이동통신 시스템에서 부분적인 주파수 대역을 적용하는 시나리오를 도시한 도면이다.

부분적인 주파수 대역 (BWP, BandWidth Part) 적용 기술이란, 한 단말이 한 셀에 의해 이용되는 시스템 주파수 대역폭 (system bandwidth) 중, 일부 주파수 대역폭만을 이용하여 통신을 수행하는 것을 의미한다. 상기 BWP은 단말 제조 비용 절감 혹은 단말 절전 목적으로 이용될 수 있다. 상기 BWP은 이를 지원하는 단말에 한해 기지국에 의해 설정될 수 있다.

도 5를 참고하면, 크게 3 가지의 BWP 운용 시나리오가 존재한다.

제 1 시나리오는 한 셀에 의해 이용되는 시스템 주파수 대역폭 (5-05)보다 좁은 주파수 대역폭 (5-10)만을 지원하는 단말을 위해, BWP을 적용하는 것이다. 제조 비용 절감을 위해, 특정 단말은 제한된 주파수 대역폭을 지원하도록 개발될 수 있다. 상기 단말은 기지국에 상기 제한된 주파수 대역폭만을 지원하다고 보고해야 하며, 상기 기지국은 이에 따라 상기 단말이 지원하는 최대 대역폭 혹은 그 이하의 BWP을 설정할 수 있다.

제 2 시나리오는 단말 절전을 목적으로 BWP을 적용하는 것이다. 일 예로, 한 단말이 한 셀에 의해 이용되는 시스템 주파수 대역폭 전체 (5-15) 혹은, 그 일부 주파수 대역폭 (5-20)을 이용하여, 통신을 수행하고 있었으나, 절전을 목적으로 통신 기지국이 더 좁은 주파수 대역폭 (5-25)을 설정할 수 있다.

제 3 시나리오는 각기 다른 Numerology에 대응하는 개별적인 BWP을 적용하는 것이다. 상기 Numerology란 다양한 서비스 요구사항에 맞춰 최적의 데이터 전송을 구현하기 위해, 물리 계층 설정을 다변화하는 것을 의미한다. 일 예로, 복수 개의 서브캐리어로 구성되는 OFDMA 구조에서 상기 서브캐리어간 이격 거리를 소정의 요구사항에 따라 가변적으로 조정할 수 있다. 한 단말은 동시에 복수 개의 Numerology을 적용하여 통신할 수 있다. 이 때, 각 Numerology에 대응하는 물리 계층 설정은 상이하기 때문에, 각 Numerology을 개별적인 BWP (5-30), (5-35)로 분리하여 적용하는 것이 바람직하다.

한편, 단말은 RRC_IDLE 상태에서 혹은 비활성화 모드 (RRC_INACTIVE) 상태에서 RRC_CONNECTED 상태로 천이할 때, 접속을 시도하는 BWP를 초기 BWP (initial BWP)라 하며, 기지국으로 접속을 성공하여 RRC_CONNECTED 상태가 되면, 단말은 기지국으로부터 추가적인 BWP를 설정받을 수 있다. 이 때, 기지국이 추가로 설정한 BWP 중 하나를 후술할 기본 BWP (default BWP)로 설정할 수 있으며, 만약 별도로 기본 BWP를 설정하지 않으면, 초기 BWP가 기본 BWP가 될 수 있다.

또한 상기의 시나리오에서, 단말은 복수 개의 BWP를 설정받을 수 있으며, 이후 기지국이 설정한 BWP 가운데 특정 BWP를 활성화 (active) 시킬 수 있다. 예를 들어, 제 3 시나리오에서 단말은 BWP 1 (5-30)과 BWP 2 (5-35)를 설정받고, 두 BWP 중 하나를 기지국이 활성화시키는 시나리오가 가능하다. 이에 따라 단말은 상기 각 시나리오들에서 하향링크와 상향링크 별로 활성화된 (active) BWP를 통해서 데이터를 송수신할 수 있다.

한편 상기와 같이 복수개의 BWP를 설정받은 경우, 단말은 활성화된 BWP를 변경할 수 있으며, 이를 BWP 스위칭 (switching)이라 칭한다. 이는 기지국이 전송하는 PDCCH 에서 스위칭하고자 하는 BWP로 자원할당을 함으로서 수행할 수 있다.

한편 비면허 대역에서는 상기 제 3 시나리오에서 동일한 numerology들을 사용하는 시나리오 또한 적용할 수 있다. 예를 들어, 비면허 대역에서는 무선랜과 같은 기기들이 20 MHz 의 대역폭으로 동작하고 있으며, 이에 따라, 본 도면의 (5-30) (5-35)와 같이 복수개의 20 MHz에 해당하는 BWP를 여러 개 설정하여, 비면허 대역의 혼잡도에 따라 단말들을 각 BWP로 이동시킬 수 있다.

상기 제 2시나리오를 예로들면 활성화 되어 있는 PCell 혹은 SCell에서 넓은 대역폭을 사용하여 통신하다가 (5-15)(5-20), 해당 셀에서 기지국이 설정한 일정시간 (bwp-InactivityTimer) 동안 스케쥴링이 되지 않은 경우, 단말은 기본 BWP (default BWP) (예를 들어, (5-25))로 BWP가 변경/스위칭이 되며, 이에 따라 기존에 사용하던 BWP는 비활성화 되고, 기본 BWP가 활성화 될 수 있다. 혹은, 특정 대역폭에서 통신하다가 (예를 들어, (5-25)), 기지국이 PDCCH로 다른 BWP로의 스케쥴링을 지시하면, 단말은 지시한 BWP로 이동하게 되며 (예를 들어, (5-20)) 이 때, 기존의 BWP는 비활성화 되며, 지시받은 BWP가 활성화가 될 수 있다. 이 때 활성화된 (현재 사용하는) BWP를 active BWP라 칭한다.

한편 NR은 광대역 (예를 들어 100 MHz)의 주파수 대역폭을 지원하도록 되어 있으나, 모든 단말이 광대역을 지원할 필요는 없다. 예를 들어, 스마트워치 등과 같은 웨어러블 장치에서는 통신이 가능한 일정 수준의 대역폭만이 필요할 수 있다. 그러므로, 기존 NR 단말들의 요구사항에서부터 꼭 필요한 기능만으로 간소한 단말의 필요성이 대두되었으며, 이러한 단말들을 'RedCap' 단말이라 칭한다. 상기 RedCap 단말은 예를 들어, 대역폭이 10 MHz 혹은 20 MHz와 같이 기존 NR 단말들보다는 작고, 지원하는 부차반송간간격 (subcarrier spacing, SCS) 또한 15 kHz와 같이 기본적인 값만을 지원할 수 있다. 또한, 최대 지원되는 데이터 속도가 20 Mbps 등으로 제한될 수도 있다.

뿐만 아니라 RedCap 단말 중에서는 웨어러블 장치와 같이 크기가 작아서 안테나를 여러 개 포함하기 어려운 장치들이 있을 수 있으며, 이에 따라 기존 단말에 비해 안테나 개수가 작은 단말도 고려할 수 있다. 예를 들어, 수신안테나가 하나만이 포함된 RedCap 단말들이 있을 수 있으며, 이를 '1RX를 가진 RedCap 단말 (RedCap 1RX 단말)'이라 칭한다.

도 6은 RedCap 1RX 단말이 기지국으로 접속 절차 수행 시 기지국과 단말간의 메시지 순서 흐름 예시를 도시한 시퀀스도이다.

이하 본 개시에서 가격 및 복잡도를 줄인 'Reduced Capability (RedCap)' 단말 중 수신 안테나 개수가 하나인 단말 (또는 UE)을 RedCap 1RX 단말 (또는 RedCap 1RX UE)로 지칭할 수 있다.

본 도면에서 단말(6-01)은 기지국과 연결이 없는 휴면모드 (RRC_IDLE) 상태에 있는 것을 가정하여, 네트워크로부터 전송되는 데이터를 수신하기 위해 신호가 검출이 되는 기지국을 선택하여 캠핑 (camping)할 수 있다 (camp on) (6-11).

이후, 해당 기지국 (6-03)으로부터 전송되는 SSB를 수신할 수 있다 (6-13). 상기 SSB에는 MIB가 포함이 되어 있으며, 상세 MIB의 구조를 [표 2]에 도시하였다.

MIB ::= SEQUENCE {
systemFrameNumber BIT STRING (SIZE (6)),
subCarrierSpacingCommon ENUMERATED {scs15or60, scs30or120},
ssb-SubcarrierOffset INTEGER (0..15),
dmrs-TypeA-Position ENUMERATED {pos2, pos3},
pdcch-ConfigSIB1 PDCCH-ConfigSIB1,
cellBarred ENUMERATED {barred, notBarred},
intraFreqReselection ENUMERATED {allowed, notAllowed},
spare BIT STRING (SIZE (1))
}

이 때 MIB 내에 포함되어 있는 정보를 사용하여 RedCap 단말이 접속할 수 있는 셀인지를 1차로 판단할 수 있다 (6-15). 판단하는 방법은 예를 들어 아래와 같다.단말은 우선 MIB내의 cellBarred 필드와 intraFreqReselection 필드를 사용해서 접속이 가능한지 여부를 확인할 수 있다. cellBarred 필드와 intraFreqReselection 필드의 값은 일례로 아래의 [표 3]와 같이 설정될 수 있다.

cellBarred	intraFreqReselection
barred	allowed
barred	notAllowed
notBarred	Not used

예를 들어, 일반적으로 cellBarred가 notBarred로 지시되는 경우에 intraFreqReselection 값은 사용되지 않을 수 있다 (Not used). 이에 따라 본 발명에서는 cellBarred가 notBarred로 지시되는 경우에 intraFreqReselection 값을 allowed로 설정하여 해당 셀이 RedCap 단말 (혹은 RedCap 1RX 단말, 이하 혼용하기로 한다)을 지원하는 셀임을 알릴 수 있다. 반대로, cellBarred가 notBarred로 지시하고 intraFreqReselection 값을 notAllowed로 설정하여 해당 셀이 RedCap 단말(혹은 RedCap 1RX 단말)을 지원하지 않는 셀임을 알릴 수 있다.

혹은 상기의 intraFreqReselection 필드 대신 남아있는 1비트의 spare 필드를 활용하여, RedCap UE를 지원하는 셀임을 알리는 방안도 고려할 수 있다. 혹은, 상기의 intraFreqReselection 필드 대신 남아있는 1비트의 spare 필드를 활용하여, RedCap 1RX UE를 지원하는 셀임을 알리는 방안도 고려할 수 있다.

만약 RedCap 1RX UE에 대한 접속 차단 또는 가능 정보를 MIB에서 지시하지 않은 경우, 단말은 pdcch-ConfigSIB1 정보를 사용하여 추가로 접속 가능 여부를 판단할 수 있다. 상기 pdcch-ConfigSIB1 은 SIB1이 스케쥴링되는 PDCCH를 모니터링 하기 위한 자원의 위치를 알려줄 수 있다. 보다 상세히는, 시간과 주파수 상의 자원위치를 CORESET (control resource set)이라 하고, 해당 CORESET이 어떠한 시간에서 어떠한 주기로 존재하는지에 대한 정보를 search space라 한다. 이에 따라 상기 pdcch-ConfigSIB1은 CORESET#0과 SEARCHSPACE#0 정보를 포함하여 SIB1을 스케쥴링하는 PDCCH를 모니터링하기 위한 자원 정보를 제공할 수 있다. 만약 상기 CORESET의 대역폭이 RedCap 단말이 지원하는 대역폭보다 큰 경우, 단말은 SIB1을 모두 모니터링할 수 없으므로, 해당 셀의 접속이 막혀있다고 (barred) 간주하고, RedCap 단말의 경우 상기의 cellBarred가 notBarred로 지시되는 경우에도, 상기의 intraFreqReselection 필드를 사용하여 같은 주파수 내의 다른 셀을 검색할지 여부를 판단할 수 있다.

상기의 절차로 MIB를 수신하여 셀이 막혀있지 않다고 판단한 경우, 단말은 전술한 pdcch-ConfigSIB1 정보로 SIB1을 수신할 수 있다 (6-17). NR에서 initial 하향링크 (DL) BWP의 대역폭은, pdcch-ConfigSIB1 로 알린 대역폭 (Coreset 0의 대역폭)과 같기 때문에, RedCap 단말을 위한 별도의 initial DL BWP가 필요하지 않을 수 있다. 하지만, 여전히 기지국은 RedCap UE 가운데 2RX 이상을 갖는 RedCap UE만의 접속을 허용하고, 1RX UE에 대해서는 접속을 차단하고자 하는 시나리오를 고려할 수 있으며, 이를 위해, 1RX UE와 2RX이상 RedCap UE에 대한 각각의 차단정보를 SIB1을 통해서 전송할 수 있다.

한편 기지국은 단말에게 상기 SIB1으로 q-RxLevMin을 줄 수 있으며, 만약 SUL (supplimentary uplink) 이 사용되는 경우 SUL을 위한 별도의 q-RxLevMinSUL을 주어, 현재 접속하고 있는 셀이 통신을 위해 충분한 신호세기를 갖고 있는지에 대한 판단을 조절할 수 있다. 이와 같이, 현재 접속하고 있는 셀이 통신을 위해 충분한 신호세기 (Srxlev) 및 신호품질 (Squal)을 갖고 있는지 여부에 대해 판단하는 것을 cell selection criterion S라 하며 아래의 수학식 2로 표현될 수 있다.

[수학식 2]

상기 수학식 2에서 Q_rxlevmeas는 수신한 신호세기 값이며, Q_qualmeas는 수신한 신호품질 값일 수 있다. 여기에, SIB1이 전송하는 Q_rxlevmin (q-RxLevMin 또는 q-RxLevMinSUL)와 Q_qualmin (q-QualMin)을 빼서, 실제 수신한 신호세기 또는 품질 보다 값을 낮게하여, 해당 셀이 적합한지 여부를 보정하여 판단할 수 있다. 추가로 Q_{rxlevminoffset}또는 Q_{qualminoffset}는 단말이 타 사업자 네트워크로 로밍 (roaming) 중인 경우 기존의 가입하고 있는 사업자의 망에 접속하기 위해 빼는 값일 수 있다. 그리고, P_compensation는 상향링크로 전송할 수 있는 파워에 따라 조절하는 값일 수 있다. 그리고, Qoffset_temp는 하향링크 신호가 비정상적으로 전달되어 (접속 시도 후 여러 번 실패하여) 실제로는 접속할 수 없는 기지국에 대해 적용하는 값일 수 있다.

상기 수학식 2에서, RedCap 1RX UE의 경우, 기지국이 별도의 값 (예를 들어, Q_rxlevmin,1RX (q-RxLevMin1RX) 혹은 추가로 Q_qualmin,1RX (q-QualMin1RX))을 제공하는 시나리오를 고려할 수 있다. 이에 따라, 만약 기지국이 해당 정보를 전송하는 경우, 단말은 상기 기존의 Q_rxlevmin 값을 RedCap 1RX UE를 위해 시그널링된 별도의 값 (q-RxLevMin1RX 또는 q-QualMin1RX)으로 사용할 수 있다. 상기 별도의 값은 NUL (normal uplink)에 대한 값과 SUL에 대한 값을 별도로 시그널링할 수 있다. 혹은, 하나의 값으로 시그널링될 수 있다.

혹은, 상기 수학식 2에서 추가로, q-RxLevMin1RX 또는 q-QualMin1RX를 빼도록 아래와 같은 수학식 3으로 업데이트 될 수 있다.

[수학식 3]

이러한 경우에도 상기 별도의 값은 NUL에 대한 값과 SUL에 대한 값을 별도로 시그널링할 수 있다. 혹은, 하나의 값으로 시그널링될 수 있다.

상기 방법들에 따라, 단말은 기지국이 추가로 전송하는 파라미터가 있으면, 기존의 파라미터를 대체하거나, 혹은 추가로 반영하여, 실제 측정한 값을 보정한 Srxlev 및 Squal 값을 계산한다.

만약 상기 MIB 및 SIB1을 통해서 RedCap 1RX UE의 접속이 차단된 경우, 단말은 저주파부터 탐색하여 해당 기지국이 RedCap 1RX UE를 지원하는 기지국인지 여부를 판단할 수 있다. 혹은 접속이 차단된 경우라 하더라도, 해당 셀에서 추가 다른 SIB 정보 (예를 들어, SIB2, SIB3, SIB4 등)를 수신하여, 후술할 RedCap 1RX UE가 우선적으로 접속할 주파수 및 셀(들)에 대한 정보를 획득하여, 해당 주파수로의 접속을 시도할 수 있다.

만약 상기 MIB 및 SIB1을 통해서 접속이 가능한지 여부를 판단 (6-19)하여, 셀이 막혀있지 (barred) 않다고 판단한 경우 단말은 해당 셀로부터 다른 SIB 정보를 수신할 수 있으며 (6-21), 상기 다른 SIB 정보에는 동일 주파수 (SIB2 또는 SIB3) 및 다른 주파수 (SIB4)에 있는 어떠한 셀들이 RedCap 단말은 지원하는 단말인지를 별도로 지시하여, 단말로 하여금 이후 신호세기 변경등으로 인해 셀을 재선택할 때, RedCap 단말을 지원하는 셀을 재선택하는데 사용할 수 있다. 혹은 해당 주파수가 RedCap 단말이 지원되는 주파수 인지 여부를 지시할 수 있다. 뿐만 아니라, 상기 SIB2 (현재 주파수) 및 SIB4 (다른 주파수)에는 각 주파수별 우선순위 (cellReselectionPriority) 를 포함하여 RedCap 단말이 어떤 주파수를 우선해서 선택을 해야하는지에 해당 정보를 포함할 수 있다. 뿐만 아니라, 상기 우선순위는 RedCap 2RX이상 단말 (수신 안테나 개수가 두 개 이상인 RedCap 단말)과 RedCap 1RX단말에 대해 별도로 우선순위를 줄 수도 있다. 혹은, RedCap 1RX단말에 대해서만 주파수별로 별도로 우선순위를 줄 수도 있다. 이는 RedCap 2RX이상 단말의 경우, 기존 일반 단말과 거의 동일한 수신성능을 가지고 동작할 수 있으므로, 별도의 처리 없이 동일하게 운용할 수 있기 때문이다.

한편, 상기 정보를 통해서 현재 있는 주파수보다 높은 우선순위의 주파수가 존재하는 경우, 단말은 현재 있는 셀에서 예를 들어 1초 이상 지난 경우, 수시로 높은 우선순위의 주파수에 있는 셀들 가운데 소정의 조건이 만족하는 셀이 존재하는지 여부를 판단할 수 있다. 예를 들어, 만약, 현재 셀이 threshServingLowQ 정보를 방송하는 경우, Squal > Thresh_{X, HighQ} 를 Treselection_RAT 시간동안 만족하는지를 판단할 수 있으며, 그렇지 않은 경우, Srxlev > Thresh_{X, HighP} 를 Treselection_RAT 시간동안 만족하는지를 판단할 수 있다. 여기서 Thresh_{X, HighP} 또는 Thresh_{X, HighQ} (threshX-HighP 또는 threshX-HighQ)는 높은 우선순위를 갖는 주파수에 있는 셀들의 신호가 옮겨가기 적당한지 여부를 판단하기 위한 임계치 이며, 기지국이 SIB4를 사용하여 각 주파수 별로 제공한다. 이 때, RedCap 1RX 단말의 경우, 짧은 커버리지를 지원하므로, 보다 높은 우선순위를 갖는다 하더라도, 신호세기가 더 충분히 좋은 경우에 옮겨가는 것이 바람직할 수 있다. 이를 위해, 기지국은 RedCap 1RX 단말을 위해 별도의 Thresh_{X, HighP} 또는 Thresh_{X, HighQ} (threshX-HighP-1RX 또는 threshX-HighQ-1RX)를 추가로 전송 또는 설정할 수 있다. 이는, 예를 들어, Thresh_{X, HighP, 1RX} 또는 Thresh_{X, HighQ, 1RX}와 같이 표기할 수 있다. 따라서, 1 RX UE의 경우, 만약 해당 정보를 별도로 기지국이 전송하는 경우, 해당 주파수에 있는 셀에 옮겨갈지 여부를 판단하기 위해, 만약, 현재 셀이 threshServingLowQ 정보를 방송하는 경우, Squal > Thresh_{X, HighQ, 1RX} 를 Treselection_RAT 시간동안 만족하는지를 판단할 수 있으며, 그렇지 않은 경우, Srxlev > Thresh_{X, HighP, 1RX} 를 Treselection_RAT 시간동안 만족하는지를 판단할 수 있다. 만약 해당 정보가 별도로 전송되지 않는다면, 단말은 Squal > Thresh_{X, HighQ} 및 Srxlev > Thresh_{X, HighP} 를 사용하여 판단할 수 있다 (6-25).

한편 이후 단말은 소정의 조건에 따라, RRC 연결을 설정하도록 트리거링할 수 있다 (6-27). 상기의 예시로는, 해당 셀로부터 페이징 메시지 수신을 시작하여 네트워크로부터 오는 하향링크 데이터가 존재하는 지를 확인한 경우, 혹은 단말이 상향링크로 전송할 데이터가 존재하는 경우, 등이 가능한다. 이를 위해 단말은 기지국과의 연결을 맺는 RRC_CONNECTED모드로 천이하여 하며, 이를 위해 단말은 우선 현재 있는 셀로 랜덤엑세스를 수행할 수 있다. 예를 들어 단말 (6-01)은 랜덤액세스 프리앰블 (또는 프리앰블, 또는 Msg1 이하 혼용하기로 한다.)을 기지국 (6-03)으로 전송할 수 있다 (6-31). 상기 랜덤액세스 프리앰블을 수신한 기지국 (6-03)은 단말 (6-01)에게 랜덤액세스 리스펀스 (random access response, RAR) (또는 Msg2, 이하 혼용하기로 한다)를 전송할 수 있다. (6-33) 이후 단말 (6-01)은 기지국 (6-03)으로 Msg3를 전송하고 (6-37) 기지국 (6-03)은 단말 (6-01)로 경쟁 해소 메시지 (Msg 4)를 전송할 수 있다 (6-41).

전술한 바와 같이, 랜덤엑세스는 단말이 프리앰블을 전송하는 것으로부터 시작하고 (6-31), 본 시나리오에서는, 기지국이 RedCap 단말들이 접속할 수 있는 전용 PRACH occasion을 할당하는 시나리오를 고려할 수 있다. 혹은, RedCap 단말들 가운데서도 1RX 단말들만이 사용할 수 있는 PRACH occasion을 별도로 할당하는 시나리오를 고려할 수 있다. 이에 따라 만약 1RX 단말이 해당 전용 PRACH occasion이 별도로 존재한다고 판단하면, 해당 PRACH occasion으로 프리앰블을 전송하여, 기지국으로 하여금 해당 랜덤엑세스를 수행하는 단말이 RedCap 1RX 단말임을 인지하여, 이후 RAR 전송부터 보다 더 강인한 MCS를 사용하여 스케쥴링할 수 있다.

혹은, 만약 기지국이 1RX 단말들만이 사용할 수 있는 PRACH occasion을 별도로 할당하지 않는 경우, 단말은 랜덤엑세스 절차 중 Msg3 (message 3)를 전송할 때, 해당 단말이 RedCap 단말 혹은 RedCap 1RX 단말임을 지시할 수 있다. 단말이 RedCap 단말 혹은 RedCap 1RX 단말임을 지시하는 방법으로는, RedCap 1RX 단말임을 지시하는 별도의 LCID (logical channel identifier)를 MAC subheader에 포함시켜서 전송할 수 있고, 혹은 Msg3 에 포함되는 RRC 메시지 (예를 들어, RRCSetupRequest 메시지)의 spare 비트를 활용하여 명시적으로 지시하는 방법도 고려할 수 있으며, RRCSetupRequest, RRCResumeRequest, 또는 RRCResumeRequest1 메시지 내에 포함되는 접속 이유(cause) 값인 establishmentCause, resumeCause, resumeCause 에 별도의 값을 사용하여 명시적으로 지시하는 방법도 고려할 수 있다.

이에 따라, 상기 Msg1 혹은 Msg3 의 정보를 통해 해당 단말이 RedCap 단말인지 혹은 RedCap 1RX UE인지를 기지국이 판단할 수 있다. 한편 단말은 RRCSetupComplete (혹은 Msg5) 메시지를 전송하여 연결 절차를 종료할 수 있다 (6-41). 또한 상기 Msg5 내에 포함된 코어네트워크로 전송하는 메시지의 정보에 따라 기지국은 기지국과 단말간 (Access Stratum, AS) 시큐리티를 활성화하기 위해 메시지를 주고받을 수 있다 (6-51)(6-53). 상기 메시지를 주고받은 후, 단말과 기지국 간에 주고받는 RRC 계층의 제어 메시지들은 암호화 및 무결성 보호가 이루어질 수 있다. 또한, 기지국이 만약 현재 1RX 단말이 다른 기지국/셀로 즉시 이동하는 것이 좋다고 판단되는 경우, 상기 AS 시큐리티 활성화 이후, 바로 해당 단말을 특정한 주파수로 보낼 수 있다. 이를 위해서 RRCRelease 메시지 내에 redirectedCarrierInfo 필드를 사용하여 해당 명령을 전송할 수 있다 (6-55). 또한, 이와는 독립적으로 1RX UE를 위한 별도의 주파수별 우선순위를 줄 수 있으며, 이는 RRCRelease 메시지 내에 cellReselectionPriorities 필드를 사용하여 해당 명령을 전송할 수 있다.

이를 통해 단말이 가능한한 빠른 시간 내에 사업자가 계획한 주파수로 해당 단말을 이동시킬 수 있어, 해당 단말의 연결 성능을 보장할 수 있다.

도 7은 RedCap 1RX 단말이 기지국으로 접속 절차 수행 시 단말의 동작을 도시한 순서도이다.

본 도면에서 단말은 기지국과 연결이 없는 휴면모드 (RRC_IDLE) 상태에 있는 것을 가정하여, 네트워크로부터 전송되는 데이터를 수신하기 위해 신호가 검출이 되는 기지국을 선택하여 캠핑 (camping)할 수 있다 (camp on) (7-01).

이후, 해당 기지국으로부터 전송되는 SSB를 수신할 수 있다 (7-03). 상기 SSB에는 MIB가 포함이 되어 있으며, 상세 MIB의 구조를 [표 4]에 도시하였다.

이 때 MIB 내에 포함되어 있는 정보를 사용하여 RedCap 단말이 접속할 수 있는 셀인지를 1차로 판단할 수 있다. 판단하는 방법은 예를 들어 아래와 같다.

단말은 우선 MIB내의 cellBarred 필드와 intraFreqReselection 필드를 사용해서 접속이 가능한지 여부를 확인할 수 있다. cellBarred 필드와 intraFreqReselection 필드의 값은 일례로 아래의 [표 5]와 같이 설정될 수 있다.

만약 RedCap 1RX UE에 대한 접속 차단 또는 가능 정보를 MIB에서 지시하지 않은 경우, 단말은 pdcch-ConfigSIB1 정보를 사용하여 추가로 접속 가능 여부를 판단할 수 있다. 상기 pdcch-ConfigSIB1 은 SIB1이 스케쥴링되는 PDCCH를 모니터링 하기 위한 자원의 위치를 알려줄 수 있다. 보다 상세히는, 시간과 주파수 상의 자원위치를 CORESET(control resource set)이라 하고, 해당 CORESET이 어떠한 시간에서 어떠한 주기로 존재하는지에 대한 정보를 SEARCH SPACE라 한다. 이에 따라 상기 pdcch-ConfigSIB1은 CORESET#0과 SEARCHSPACE#0 정보를 포함하여 SIB1을 스케쥴링하는 PDCCH를 모니터링하기 위한 자원 정보를 제공할 수 있다. 만약 상기 CORESET의 대역폭이 RedCap 단말이 지원하는 대역폭보다 큰 경우, 단말은 SIB1을 모두 모니터링할 수 없으므로, 해당 셀의 접속이 막혀있다고 (barred) 간주하고, RedCap 단말의 경우 상기의 cellBarred가 notBarred로 지시되는 경우에도, 상기의 intraFreqReselection 필드를 사용하여 같은 주파수 내의 다른 셀을 검색할지 여부를 판단할 수 있다.

상기의 절차로 MIB를 수신하여 셀이 막혀있지 않다고 판단한 경우, 단말은 전술한 pdcch-ConfigSIB1 정보로 SIB1을 수신할 수 있다 (7-05). NR에서 initial 하향링크 (DL) BWP의 대역폭은, pdcch-ConfigSIB1 로 알린 대역폭 (Coreset 0의 대역폭)과 같기 때문에, RedCap 단말을 위한 별도의 initial DL BWP가 필요하지 않을 수 있다. 하지만, 여전히 기지국은 RedCap UE 가운데 2RX 이상을 갖는 RedCap UE만의 접속을 허용하고, 1RX UE에 대해서는 접속을 차단하고자 하는 시나리오를 고려할 수 있으며, 이를 위해, 1RX UE와 2RX이상 RedCap UE에 대한 각각의 차단정보를 SIB1을 통해서 전송할 수 있다.

한편 기지국은 단말에게 상기 SIB1으로 q-RxLevMin을 줄 수 있으며, 만약 SUL (supplimentary uplink) 이 사용되는 경우 SUL을 위한 별도의 q-RxLevMinSUL을 주어, 현재 접속하고 있는 셀이 통신을 위해 충분한 신호세기를 갖고 있는지에 대한 판단을 조절할 수 있다. 이와 같이, 현재 접속하고 있는 셀이 통신을 위해 충분한 신호세기 (Srxlev) 및 신호품질 (Squal)을 갖고 있는지 여부에 대해 판단하는 것을 cell selection criterion S라 하며 아래의 수학식 4로 표현될 수 있다.

[수학식 4]

상기 수학식 4에서 Q_rxlevmeas는 수신한 신호세기 값이며, Q_qualmeas는 수신한 신호품질 값이다. 여기에, SIB1이 전송하는 Q_rxlevmin (q-RxLevMin 또는 q-RxLevMinSUL)와 Q_qualmin (q-QualMin)을 빼서, 실제 수신한 신호세기 또는 품질 보다 값을 낮게하여, 해당 셀이 적합한지 여부를 보정하여 판단할 수 있다. 추가로 Q_{rxlevminoffset} 또는 Q_{qualminoffset}는 단말이 타 사업자 네트워크로 로밍 (roaming) 중인 경우 기존의 가입하고 있는 사업자의 망에 접속하기 위해 빼는 값일 수 있다. 그리고, P_compensation는 상향링크로 전송할 수 있는 파워에 따라 조절하는 값일 수 있다. 그리고, Qoffset_temp는 하향링크 신호가 비정상적으로 전달되어 (접속 시도 후 여러 번 실패하여) 실제로는 접속할 수 없는 기지국에 대해 적용하는 값일 수 있다.

상기 수학식 4에서, RedCap 1RX UE의 경우, 기지국이 별도의 값 (예를 들어, Q_rxlevmin,1RX (q-RxLevMin1RX) 혹은 추가로 Q_qualmin,1RX (q-QualMin1RX))을 제공하는 시나리오를 고려할 수 있다. 이에 따라, 만약 기지국이 해당 정보를 전송하는 경우, 단말은 상기 기존의 Q_rxlevmin 값을 RedCap 1RX UE를 위해 시그널링된 별도의 값 (q-RxLevMin1RX 또는 q-QualMin1RX)으로 사용할 수 있다. 상기 별도의 값은 NUL (normal uplink)에 대한 값과 SUL에 대한 값을 별도로 시그널링할 수 있다. 혹은, 하나의 값으로 시그널링될 수 있다.

혹은, 상기 수학식 2에서 추가로, q-RxLevMin1RX 또는 q-QualMin1RX를 빼도록 아래와 같은 수학식 5로 업데이트 될 수 있다.

[수학식 5]

만약 상기 MIB 및 SIB1을 통해서 접속이 가능한지 여부를 판단하여, 셀이 막혀있지 (barred) 않다고 판단한 경우 단말은 해당 셀로부터 다른 SIB 정보를 수신할 수 있으며 (7-07), 상기 다른 SIB 정보에는 동일 주파수 (SIB2 또는 SIB3) 및 다른 주파수 (SIB4)에 있는 어떠한 셀들이 RedCap 단말은 지원하는 단말인지를 별도로 지시하여, 단말로 하여금 이후 신호세기 변경등으로 인해 셀을 재선택할 때, RedCap 단말을 지원하는 셀을 재선택하는데 사용할 수 있다. 혹은 해당 주파수가 RedCap 단말이 지원되는 주파수 인지 여부를 지시할 수 있다. 뿐만 아니라, 상기 SIB2 (현재 주파수) 및 SIB4 (다른 주파수)에는 각 주파수별 우선순위 (cellReselectionPriority) 를 포함하여 RedCap 단말이 어떤 주파수를 우선해서 선택을 해야하는지에 해당 정보를 포함할 수 있다. 뿐만 아니라, 상기 우선순위는 RedCap 2RX이상 단말 (수신 안테나 개수가 두 개 이상인 RedCap 단말)과 RedCap 1RX단말에 대해 별도로 우선순위를 줄 수도 있다. 혹은, RedCap 1RX단말에 대해서만 주파수별로 별도로 우선순위를 줄 수도 있다. 이는 RedCap 2RX이상 단말의 경우, 기존 일반 단말과 거의 동일한 수신성능을 가지고 동작할 수 있으므로, 별도의 처리 없이 동일하게 운용할 수 있기 때문이다.

한편, 상기 정보를 통해서 현재 있는 주파수보다 높은 우선순위의 주파수가 존재하는 경우, 단말은 현재 있는 셀에서 예를 들어 1초 이상 지난 경우, 수시로 높은 우선순위의 주파수에 있는 셀들 가운데 소정의 조건이 만족하는 셀이 존재하는지 여부를 판단할 수 있다. 예를 들어, 만약, 현재 셀이 threshServingLowQ 정보를 방송하는 경우, Squal > Thresh_{X, HighQ} 를 Treselection_RAT 시간동안 만족하는지를 판단할 수 있으며, 그렇지 않은 경우, Srxlev > Thresh_{X, HighP} 를 Treselection_RAT 시간동안 만족하는지를 판단할 수 있다. 여기서 Thresh_{X, HighP} 또는 Thresh_{X, HighQ} (threshX-HighP 또는 threshX-HighQ)는 높은 우선순위를 갖는 주파수에 있는 셀들의 신호가 옮겨가기 적당한지 여부를 판단하기 위한 임계치 이며, 기지국이 SIB4를 사용하여 각 주파수 별로 제공한다. 이 때, RedCap 1RX 단말의 경우, 짧은 커버리지를 지원하므로, 보다 높은 우선순위를 갖는다 하더라도, 신호세기가 더 충분히 좋은 경우에 옮겨가는 것이 바람직할 수 있다. 이를 위해, 기지국은 RedCap 1RX 단말을 위해 별도의 Thresh_{X, HighP} 또는 Thresh_{X, HighQ} (threshX-HighP-1RX 또는 threshX-HighQ-1RX)를 추가로 전송 또는 설정할 수 있다. 이는, 예를 들어, Thresh_{X, HighP, 1RX} 또는 Thresh_{X, HighQ, 1RX}와 같이 표기할 수 있다. 따라서, 1 RX UE의 경우, 만약 해당 정보를 별도로 기지국이 전송하는 경우, 해당 주파수에 있는 셀에 옮겨갈지 여부를 판단하기 위해, 만약, 현재 셀이 threshServingLowQ 정보를 방송하는 경우, Squal > Thresh_{X, HighQ, 1RX} 를 Treselection_RAT 시간동안 만족하는지를 판단할 수 있으며, 그렇지 않은 경우, Srxlev > Thresh_{X, HighP, 1RX} 를 Treselection_RAT 시간동안 만족하는지를 판단할 수 있다. 만약 해당 정보가 별도로 전송되지 않는다면, 단말은 Squal > Thresh_{X, HighQ} 및 Srxlev > Thresh_{X, HighP} 를 사용하여 판단할 수 있다 (7-09).

한편 이후 단말은 소정의 조건에 따라, RRC 연결을 설정하도록 트리거링할 수 있다 (7-11). 상기의 예시로는, 해당 셀로부터 페이징 메시지 수신을 시작하여 네트워크로부터 오는 하향링크 데이터가 존재하는 지를 확인한 경우, 혹은 단말이 상향링크로 전송할 데이터가 존재하는 경우, 등이 가능한다. 이를 위해 단말은 기지국과의 연결을 맺는 RRC_CONNECTED모드로 천이하여 하며, 이를 위해 단말은 우선 현재 있는 셀로 랜덤엑세스를 수행할 수 있다. 예를 들어 단말은 랜덤액세스 프리앰블 (또는 프리앰블, 또는 Msg1 이하 혼용하기로 한다.)을 기지국으로 전송할 수 있다. 단말은 상기 랜덤액세스 프리앰블을 수신한 기지국으로부터 랜덤액세스 리스펀스 (random access response, RAR) (또는 Msg2, 이하 혼용하기로 한다)를 수신할 수 있다. 이후 단말은 기지국으로 Msg3를 전송하고 기지국으로부터 경쟁 해소 메시지 (Msg 4)를 수신할 수 있다.

전술한 바와 같이, 랜덤엑세스는 단말이 프리앰블을 전송하는 것으로부터 시작하고, 본 시나리오에서는, 기지국이 RedCap 단말들이 접속할 수 있는 전용 PRACH occasion을 할당하는 시나리오를 고려할 수 있다. 혹은, RedCap 단말들 가운데서도 1RX 단말들만이 사용할 수 있는 PRACH occasion을 별도로 할당하는 시나리오를 고려할 수 있다. 이에 따라 만약 1RX 단말이 해당 전용 PRACH occasion이 별도로 존재한다고 판단하면, 해당 PRACH occasion으로 프리앰블을 전송하여, 기지국으로 하여금 해당 랜덤엑세스를 수행하는 단말이 RedCap 1RX 단말임을 인지하여, 이후 RAR 전송부터 보다 더 강인한 MCS를 사용하여 스케쥴링할 수 있다.

혹은, 만약 기지국이 1RX 단말들만이 사용할 수 있는 PRACH occasion을 별도로 할당하지 않는 경우, 단말은 랜덤엑세스 절차 중 Msg3 (message 3)를 전송할 때, 해당 단말이 RedCap 단말 혹은 RedCap 1RX 단말임을 지시할 수 있다. 단말이 RedCap 단말 혹은 RedCap 1RX 단말임을 지시하는 방법으로는, RedCap 1RX 단말임을 지시하는 별도의 LCID (logical channel identifier)를 MAC subheader에 포함시켜서 전송할 수 있고, 혹은 Msg3 에 포함되는 RRC 메시지 (예를 들어, RRCSetupRequest 메시지)의 spare 비트를 활용하여 명시적으로 지시하는 방법도 고려할 수 있으며, RRCSetupRequest, RRCResumeRequest, 또는 RRCResumeRequest1 메시지 내에 포함되는 접속 이유(cause) 값인 establishmentCause, resumeCause, 또는 resumeCause 에 별도의 값을 사용하여 명시적으로 지시하는 방법도 고려할 수 있다.

이에 따라, 상기 Msg1 혹은 Msg3 의 정보를 통해 해당 단말이 RedCap 단말인지 혹은 RedCap 1RX UE인지를 기지국이 판단하도록 단말이 해당 정보를 보고하거나 자원을 구분하여 사용할 수 있다 (7-21).

한편 단말은 RRCSetupComplete (혹은 Msg5) 메시지를 전송하여 연결 절차를 종료할 수 있다. 또한 상기 Msg5 내에 포함된 코어네트워크로 전송하는 메시지의 정보에 따라 기지국은 기지국과 단말간 (Access Stratum, AS) 시큐리티를 활성화하기 위해 메시지를 주고받을 수 있다. 상기 메시지를 주고받은 후, 단말과 기지국 간에 주고받는 RRC 계층의 제어 메시지들은 암호화 및 무결성 보호가 이루어질 수 있다. 또한, 기지국이 만약 현재 1RX 단말이 다른 기지국/셀로 즉시 이동하는 것이 좋다고 판단되는 경우, 상기 AS 시큐리티 활성화 이후, 바로 해당 단말을 특정한 주파수로 보낼 수 있다. 이를 위해서 RRCRelease 메시지 내에 redirectedCarrierInfo 필드를 사용하여 해당 명령을 전송할 수 있다. 또한, 이와는 독립적으로 1RX UE를 위한 별도의 주파수별 우선순위를 줄 수 있으며, 이는 RRCRelease 메시지 내에 cellReselectionPriorities 필드를 사용하여 해당 명령을 전송할 수 있다 (7-23).

도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 단말의 블록 구성을 도시한 도면이다.

상기 도 8을 참고하면, 상기 단말은 RF (Radio Frequency) 처리부 (8-10), 기저대역 (baseband) 처리부 (8-20), 저장부 (8-30), 제어부 (8-40)를 포함한다.

상기 RF처리부 (8-10)는 신호의 대역 변환, 증폭 등 무선 채널을 통해 신호를 송수신하기 위한 기능을 수행한다. 예를 들어, 상기 RF처리부 (8-10)는 상기 기저대역처리부 (8-20)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(8-10)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 8에서, 하나의 안테나만이 도시되었으나, 상기 단말은 다수의 안테나들을 구비할 수 있다. 또한, 상기 RF처리부 (8-10)는 다수의 RF 체인들을 포함할 수 있다. 나아가, 상기 RF처리부 (8-10)는 빔포밍(beamforming)을 수행할 수 있다. 상기 빔포밍을 위해, 상기 RF처리부 (8-10)는 다수의 안테나들 또는 안테나 요소(element)들을 통해 송수신되는 신호들 각각의 위상 및 크기를 조절할 수 있다.

상기 기저대역처리부 (8-20)은 시스템의 물리 계층 규격에 따라 기저대역 신호 및 비트열 간 변환 기능을 수행한다. 예를 들어, 데이터 송신 시, 상기 기저대역처리부 (8-20)은 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심벌들을 생성한다. 또한, 데이터 수신 시, 상기 기저대역처리부 (8-20)은 상기 RF처리부 (8-10)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(8-20)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(8-20)은 상기 RF처리부(8-10)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 (8-20) 및 상기 RF처리부 (8-10)는 상술한 바와 같이 신호를 송신 및 수신한다. 이에 따라, 상기 기저대역처리부 (8-20) 및 상기 RF처리부 (8-10)는 송신부, 수신부, 송수신부 또는 통신부로 지칭될 수 있다. 나아가, 상기 기저대역처리부(8-20) 및 상기 RF처리부 (8-10) 중 적어도 하나는 서로 다른 다수의 무선 접속 기술들을 지원하기 위해 다수의 통신 모듈들을 포함할 수 있다. 또한, 상기 기저대역처리부 (8-20) 및 상기 RF처리부(8-10) 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: 2.5GHz, 5Ghz) 대역, mm파(millimeter wave)(예: 60GHz) 대역을 포함할 수 있다.

상기 저장부 (8-30)는 상기 단말의 동작을 위한 기본 프로그램, 응용 프로그램, 설정 정보 등의 데이터를 저장한다. 특히, 상기 저장부 (8-30)는 무선랜 접속 기술을 이용하여 무선 통신을 수행하는 무선랜 노드에 관련된 정보를 저장할 수 있다. 그리고, 상기 저장부 (8-30)는 상기 제어부 (8-40)의 요청에 따라 저장된 데이터를 제공한다.

상기 제어부 (8-40)는 상기 단말의 전반적인 동작들을 제어한다. 예를 들어, 상기 제어부 (8-40)는 상기 기저대역처리부 (8-20) 및 상기 RF처리부 (8-10)을 통해 신호를 송수신한다. 또한, 상기 제어부(8-40)는 상기 저장부(8-40)에 데이터를 기록하고, 읽는다. 이를 위해, 상기 제어부 (8-40)는 적어도 하나의 프로세서(processor)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제어부 (8-40)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 (8-40)는 다중 연결 모드로 동작하기 위한 처리를 수행하는 다중연결처리부 (8-42)를 포함한다. 예를 들어, 상기 제어부(8-40)는 상기 단말이 상기 단말의 동작에 도시된 절차를 수행하도록 제어할 수 있다. 구체적으로, 제어부 (8-40)는 본 발명의 실시예에 따라 시스템 정보를 수신하도록 송수신부(8-10, 8-20)를 제어할 수 있으며 또한 기지국과 랜덤액세스 절차를 수행하기 위한 신호를 송수신할 수 있도록 송수신부 (8-10, 8-20)을 제어할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 상기 제어부(8-40)는 수신한 MIB 및 SIB1 내의 값을 통해 해당 셀의 접속 가능 여부를 판단하고, 가능하다고 판단한 경우, 추가로 다른 SIB을 수신하여, 주변 셀을 선택할 때, RedCap 1RX 를 위해 제공된 정보를 활용하여 셀을 선택한다.

도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 기지국의 블록 구성을 도시한 도면이다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 기지국의 구조를 도시한 도면이다.

도 9를 참고하면, 기지국은 송수신부 (9-10), 제어부 (9-20), 저장부 (9-30)을 포함할 수 있다. 본 발명에서 제어부는, 회로 또는 어플리케이션 특정 통합 회로 또는 적어도 하나의 프로세서라고 정의될 수 있다.

송수신부 (9-10)는 다른 네트워크 엔티티와 신호를 송수신할 수 있다. 송수신부(9-10)는 예를 들어, 단말에 시스템 정보를 전송할 수 있으며, 동기 신호 또는 기준 신호를 전송할 수 있다.

제어부 (9-20)는 본 발명에서 제안하는 실시예에 따른 기지국의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부 (9-20)는 상기에서 기술한 순서도에 따른 동작을 수행하도록 각 블록 간 신호 흐름을 제어할 수 있다. 구체적으로, 제어부 (9-20)는 본 발명의 실시예에 따라 시스템 정보를 전송하도록 송수신부(9-20)를 제어할 수 있으며 또한 단말과 랜덤액세스 절차를 수행하기 위한 신호를 송수신할 수 있도록 송수신부 (9-10)을 제어할 수 있다.

저장부(9-30)는 상기 송수신부 (9-10)를 통해 송수신되는 정보 및 제어부 (9-20)을 통해 생성되는 정보 중 적어도 하나를 저장할 수 있다.

본 발명의 청구항 또는 명세서에 기재된 실시 예들에 따른 방법들은 하드웨어, 소프트웨어, 또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합의 형태로 구현될(implemented) 수 있다.

소프트웨어로 구현하는 경우, 하나 이상의 프로그램(소프트웨어 모듈)을 저장하는 컴퓨터 판독 가능 저장 매체가 제공될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 저장 매체에 저장되는 하나 이상의 프로그램은, 전자 장치(device) 내의 하나 이상의 프로세서에 의해 실행 가능하도록 구성된다(configured for execution). 하나 이상의 프로그램은, 전자 장치로 하여금 본 발명의 청구항 또는 명세서에 기재된 실시 예들에 따른 방법들을 실행하게 하는 명령어(instructions)를 포함한다.

이러한 프로그램(소프트웨어 모듈, 소프트웨어)은 랜덤 액세스 메모리 (random access memory), 플래시(flash) 메모리를 포함하는 불휘발성(non-volatile) 메모리, 롬(ROM: Read Only Memory), 전기적 삭제가능 프로그램가능 롬(EEPROM: Electrically Erasable Programmable Read Only Memory), 자기 디스크 저장 장치(magnetic disc storage device), 컴팩트 디스크 롬(CD-ROM: Compact Disc-ROM), 디지털 다목적 디스크(DVDs: Digital Versatile Discs) 또는 다른 형태의 광학 저장 장치, 마그네틱 카세트(magnetic cassette)에 저장될 수 있다. 또는, 이들의 일부 또는 전부의 조합으로 구성된 메모리에 저장될 수 있다. 또한, 각각의 구성 메모리는 다수 개 포함될 수도 있다.

또한, 상기 프로그램은 인터넷(Internet), 인트라넷(Intranet), LAN(Local Area Network), WLAN(Wide LAN), 또는 SAN(Storage Area Network)과 같은 통신 네트워크, 또는 이들의 조합으로 구성된 통신 네트워크를 통하여 접근(access)할 수 있는 부착 가능한(attachable) 저장 장치(storage device)에 저장될 수 있다. 이러한 저장 장치는 외부 포트를 통하여 본 발명의 실시 예를 수행하는 장치에 접속할 수 있다. 또한, 통신 네트워크상의 별도의 저장장치가 본 발명의 실시 예를 수행하는 장치에 접속할 수도 있다.

상술한 본 발명의 구체적인 실시 예들에서, 발명에 포함되는 구성 요소는 제시된 구체적인 실시 예에 따라 단수 또는 복수로 표현되었다. 그러나, 단수 또는 복수의 표현은 설명의 편의를 위해 제시한 상황에 적합하게 선택된 것으로서, 본 발명이 단수 또는 복수의 구성 요소에 제한되는 것은 아니며, 복수로 표현된 구성 요소라하더라도 단수로 구성되거나, 단수로 표현된 구성 요소라 하더라도 복수로 구성될 수 있다.

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

본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

Claims

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.