WO2011005011A2 - 무선 통신 시스템에서 임의 접속 방법 및 장치 - Google Patents

무선 통신 시스템에서 임의 접속 방법 및 장치 Download PDF

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WO2011005011A2
WO2011005011A2 PCT/KR2010/004393 KR2010004393W WO2011005011A2 WO 2011005011 A2 WO2011005011 A2 WO 2011005011A2 KR 2010004393 W KR2010004393 W KR 2010004393W WO 2011005011 A2 WO2011005011 A2 WO 2011005011A2
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WO
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random access
terminal
prach preamble
ccs
dedicated prach
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김소연
정재훈
권영현
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엘지전자 주식회사
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W74/00—Wireless channel access, e.g. scheduled or random access
    • H04W74/002—Transmission of channel access control information
    • H04W74/006—Transmission of channel access control information in the downlink, i.e. towards the terminal
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W74/00—Wireless channel access, e.g. scheduled or random access
    • H04W74/02—Hybrid access techniques

Definitions

  • the present invention relates to a wireless communication system, and more particularly, to a random access method and apparatus in a wireless communication system to which carrier aggregation is applied.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a frame structure of a wireless communication system.
  • one frame includes 10 subframes, and one subframe includes two slots.
  • the time taken to transmit one subframe is called a transmission time interval (hereinafter, referred to as a "TTI").
  • TTI transmission time interval
  • one subframe may be 1 ms and one slot may be 0.5 ms.
  • One slot includes a plurality of orthoghnal frequency division multiplexing (OFDM) symbols.
  • An OFDM symbol may be called an SC-FDMA symbol or symbol period.
  • One slot includes seven or six OFDM symbols depending on the length of a cyclic prefix (hereinafter referred to as "CP").
  • Long term evolution (“LTE”) systems include a normal CP and an extended CP. In case of using a normal CP, one slot includes 7 OFDM symbols, and in case of using an extended CP, one slot includes 6 OFDM symbols. Extended CP is used when the delay spread is large.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a resource structure of one downlink slot. 2 illustrates a case where one slot includes seven OFDM symbols.
  • a resource element (RE) is a resource region composed of one OFDM symbol and one subcarrier
  • a resource block (RB) is a resource region composed of a plurality of OFDM symbols and a plurality of subcarriers.
  • the resource block may include 7 OFDM symbols in the time domain and 12 subcarriers in the frequency domain.
  • the number of resource blocks included in one slot may be determined according to the downlink bandwidth.
  • Carrier aggregation is to expand the bandwidth by collecting a plurality of carriers in order to increase the data rate (data rate).
  • the multicarrier represents the entire frequency band used by the base station, and the component carrier refers to an element carrier constituting the multicarrier. That is, a plurality of component carriers constitute a multicarrier through carrier aggregation.
  • the terminal of the LTE Rel-8 system After completing the contention-based random access, the terminal of the LTE Rel-8 system completes the random access in the component carrier connected to the 1: 1 downlink single uplink.
  • a terminal of an LTE-A system using a carrier set may be allocated one or more uplink component carriers, and timing advances in the allocated one or more uplink component carriers may be different.
  • the terminal has uncertainty regarding the timing advance value of one or more component carriers.
  • the base station is additionally allocated or changed configuration after the first random access uplink
  • a dedicated PRACH preamble for a second random access on an uplink component carrier (hereinafter, referred to as an "UL CC") is allocated to a terminal and the dedicated PRACH preamble is received from the terminal.
  • UL CC uplink component carrier
  • the terminal is additionally assigned or changed configuration after the first random access in the UL CC 2
  • a dedicated PRACH preamble for random access is allocated from a base station, and the dedicated PRACH preamble is transmitted to the base station.
  • a base station of a wireless communication system supporting a carrier aggregation is an uplink component carrier (hereinafter, "UL") which has been additionally allocated or changed after the first random access.
  • UL uplink component carrier
  • a processor for allocating a dedicated PRACH preamble for a second random access to a terminal a transmission module for transmitting information about the dedicated PRACH preamble to the terminal, and a reception for receiving the dedicated PRACH preamble from the terminal.
  • a terminal of a wireless communication system supporting a carrier aggregation is an uplink component carrier (hereinafter, "UL") which is additionally allocated or changed after the first random access.
  • UL uplink component carrier
  • a receiving module for receiving information about a dedicated PRACH preamble for a second random access (CC ") from a base station and a transmitting module for transmitting the dedicated PRACH preamble to the base station.
  • the receiving module may receive information about time and frequency domain to which the dedicated PRACH preamble is to be transmitted.
  • the plurality of UL CCs are divided into UL CC groups so that UL CCs using the same timing advance belong to the same group and are dedicated to the dedicated CCs.
  • the PRACH preamble may be for the second random access in the UL CC group.
  • the transmitting module may transmit the dedicated PRACH preamble from one of the plurality of UL CCs belonging to the UL CC group from the terminal through one UL CC.
  • the receiving module may receive information about the dedicated PRACH preamble from the base station through terminal specific dedicated signaling.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a frame structure of a wireless communication system.
  • 2 is a diagram illustrating a resource structure of one downlink slot.
  • FIG. 3A is a diagram illustrating a transmitter managing a plurality of carriers by one MAC
  • FIG. 3B is a diagram illustrating a receiver managing a plurality of carriers by one MAC.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a case where a plurality of Macs control a plurality of component carriers.
  • 5 is a view showing the structure of the PSS and SSS of the LTE Rel-8 system.
  • FIG. 6 is a view showing the structure of a PBCH
  • FIG. 7 (a) shows a frequency selective repeater
  • FIG. 7 (b) shows a remote radio unit
  • FIG. 7 (c) shows the same timing advance value for a plurality of carriers when using multiple carriers. It is a figure which shows the case of application.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating an initial access procedure according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a contention free random access procedure.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating the configuration of a mobile station and a base station in which embodiments of the present invention can be implemented.
  • a terminal collectively refers to a mobile or fixed user terminal device such as a user equipment (UE), a mobile station (MS), and the like.
  • the base station collectively refers to any node of the network side that communicates with the terminal, such as Node B, eNode B, Base Station.
  • carrier aggregation will be described with reference to FIGS. 3 and 4.
  • the environment considered in the embodiment of the present invention includes all general multicarrier support environments. That is, the multicarrier system or carrier aggregation system specified in the present invention refers to a system that combines one or more carriers having a bandwidth smaller than the target band when configuring the target broadband to support the broadband.
  • the bandwidth of the carriers merged for backward compatibility with the conventional system may be limited to the bandwidth used in the conventional system.
  • the LTE_A system uses only 1.4, 3, 5, 10, 15, and 20 MHz bandwidth to provide a bandwidth greater than 20 MHz.
  • a new bandwidth may be defined to support carrier aggregation regardless of the bandwidth used in the conventional system.
  • Multi-carrier is a term that can be used interchangeably with carrier aggregation, bandwidth aggregation (BW aggregation).
  • FIG. 3A is a diagram illustrating a transmitter managing a plurality of carriers by one MAC
  • FIG. 3B is a diagram illustrating a receiver managing a plurality of carriers by one MAC.
  • both the transmitter and the receiver should be able to transmit and receive multicarriers.
  • one Mac manages and operates one or more component carriers to transmit and receive.
  • component carriers managed in one Mac do not need to be contiguous with each other, they are more flexible in terms of resource management. In other words, both a continuous carrier set and a discontinuous carrier set are possible.
  • a plurality of component carriers may control a plurality of component carriers.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a case where a plurality of Macs control a plurality of component carriers.
  • each of the plurality of Macs may control each of the plurality of component carriers at 1: 1, and as shown in FIGS. 4C and 4D, some component carriers may have a plurality of Macs. Each may control 1: 1 and the remaining some component carriers may be controlled by a single MAC of a plurality of component carriers.
  • the carrier set may be applied to both uplink and downlink.
  • TDD time division duplex
  • FDD frequency division duplex
  • a downlink signal and an uplink signal are transmitted through each of a plurality of carriers, and called a frequency division duplex ("FDD").
  • FDD frequency division duplex
  • a plurality of carriers may be used for uplink and downlink, respectively.
  • the bandwidth of the uplink and the downlink may be set differently, but basically supports transmission and reception within a single carrier.
  • the LTE-A system may operate a plurality of carriers through a carrier set, and the FDD system may also support an asymmetric carrier set having a different number of component carriers or bandwidths of component carriers in uplink and downlink.
  • an initial access process may be divided into three processes: cell search, system information reception, and random access.
  • the cell search process is a synchronization signal (hereinafter referred to as "SS") consisting of a primary synchronization signal (hereinafter referred to as "PSS”) and a secondary synchronization signal (hereinafter referred to as "SSS"). Is performed through The terminal performs time and frequency synchronization and partial cell ID through PSS detection, detects remaining cell Haiti through SSS detection, and detects a cyclic prefix (hereinafter referred to as "CP”) and a frame boundary.
  • PSS primary synchronization signal
  • SSS secondary synchronization signal
  • 5 is a view showing the structure of the PSS and SSS of the LTE Rel-8 system.
  • PSS and SSS are mapped to the last two symbols of the first slot.
  • the PSS denotes a sixth OFDM symbol and an extended CP in the last OFDM symbol of the first slot (slot 0, slot 10) of the 0th and 5th subframes of the 10ms frame.
  • 72 subcarriers are transmitted for the 5th OFDM symbol
  • SSS is transmitted using 72 subcarriers for the second OFDM symbol at the end of the first slot of the 0 th and 5 th subframes.
  • 10 subcarriers of the 72 subcarriers are reserved, and 62 subcarriers are used to transmit the SS.
  • the system information receiving process is performed through a physical broadcast channel (hereinafter referred to as "PBCH”) and a dynamic broadcast channel (hereinafter referred to as "DBCH”). That is, the base station transmits system information through the PBCH and DBCH.
  • PBCH physical broadcast channel
  • DBCH dynamic broadcast channel
  • the PBCH includes a downlink system bandwidth, PHICH configuration information, a system frame number systemFrameNumber, hereinafter referred to as "SFN".
  • SFN system frame number systemFrameNumber
  • the LTE Rel-8 UE can know the downlink system bandwidth, PHICH configuration information, and information on the SFN explicitly through the PBCH.
  • the number of transmit antenna ports of the base station can be known implicitly through the PBCH. Since the base station masks the CRC 16 bits used for error detection of the PBCH in a sequence of antenna numbers, the terminal may implicitly know the number of transmit antenna ports of the base station through the PBCH. Table 1 shows a masking sequence according to the number of transmit antenna ports.
  • Table 1 Number of transmit antenna ports at BS PBCH CRC mask One ⁇ 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0> 2 ⁇ 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1> 4 ⁇ 0, 1, 0, 1, 0, 1, 0, 1, 0, 1, 0, 1, 0, 1>
  • the PBCH uses only QPSK as a modulation method and performs cell specific scrambling before being modulated.
  • the PBCH is mapped to a physical resource element (RE) after cell specific scrambling, modulation, layer mapping, and precoding.
  • RE physical resource element
  • 6 is a diagram illustrating a structure of a PBCH, and Equation 1 shows a resource element to which a PBCH is mapped.
  • the PBCH is mapped to four OFDM symbols and 72 subcarriers in one subframe, and does not map to positions of resource elements in which reference signals for four antennas are located regardless of the number of transmit antennas of an actual base station.
  • UEs can receive a DBCH transmitted through a Physical Downlink Shared Channel (PDSCH).
  • PDSCH Physical Downlink Shared Channel
  • the DBCH is a frequency and bandwidth of an uplink component carrier (hereinafter, referred to as a "UL CC") connected to a corresponding downlink component carrier (hereinafter, referred to as a "DL CC").
  • the UE transmits downlink and uplink physical channels (DL / UL physical channels), cell-specific and UE-specific higher layer signaling for physical signals and related operations.
  • the terminal performs random access after receiving the system information.
  • the LTE Rel-8 system can only support downlink and uplink component carriers based on a single connection with default Tx-Rx separation, whereas the LTE-A system can satisfy components that meet the default transmit and receive interval. Carriers and component carriers that do not meet the default transmit and receive interval may be combined to support broadband.
  • the default transmission reception interval means the interval between the center frequency of the downlink carrier and the center frequency of the uplink carrier defined in the LTE Rel-8 system.
  • the LTE Rel-8 terminal When contention-based random access is completed, the LTE Rel-8 terminal completes random access in a component carrier in which a single downlink and a single uplink are connected 1: 1.
  • random access in one UL CC may be performed during initial access. In this case, random access to a target cell may be performed in one UL CC during handover to another cell.
  • the LTE-A terminal using the carrier set may be assigned one or more UL CCs and the timing advances in the assigned one or more UL CCs may be different depending on the capability of the terminal, the LTE-A UE may be randomly assigned to one or more UL CCs. You may need to perform the connection.
  • additional random access procedure may be necessary because information such as CQI related information and power control offset may also vary.
  • the UE has an uncertainty with respect to timing advance values for different carrier combinations.
  • the downlink carrier is a reference time for transmitting the uplink carrier, but if the downlink carrier is changed, a delay profile may be generated due to a change in the propagation path to change the reference subframe boundary. Can be.
  • timing advance value for each carrier may vary, there may be a case such as a frequency selective repeater, a remote radio unit, and an uplink CoMP.
  • FIG. 7 (a) shows a frequency selective repeater
  • FIG. 7 (b) shows a remote radio unit
  • FIG. 7 (c) shows the same timing advance value for a plurality of carriers when using multiple carriers. It is a figure which shows the case of application.
  • the terminal communicates with two unassociated sites on two carriers. This case is caused by a remote antenna or a remote radio head.
  • two carriers in a similar propagation environment may be applied with the same timing advance.
  • Finding a new timing advance includes a method using a random access channel, a method using a sounding resource, and a method using an uplink demodulation reference signal (DM-RS).
  • DM-RS uplink demodulation reference signal
  • the cell treatment process is performed in units of 100 kHz channel rasters and may follow the cell search process of the LTE Rel-8 system.
  • Frequency time synchronization is performed through the PSS, and a partial cell ID is detected.
  • the remaining cell ID is detected through the SSS, and the CP and the frame boundary are detected.
  • the UE decodes PBCH to find downlink bandwidth, PHICH configuration, SFN, and number of transmit antennas, and decodes SIB to uplink carrier frequency, UL CC bandwidth information, downlink uplink physical channel, and physical signal. Find out their composition.
  • the LTE-A terminal may also decode system information additionally defined for LTE-A.
  • the LTE-A terminal may also support a carrier aggregation configuration that does not satisfy the default transmission reception interval defined in Rel-8, and receives various system information such as carrier configuration and connection information.
  • the UE transmits a first message (PRACH preamble) and receives a second message (random access response). Then, the third message is transmitted, and a fourth message (competition resolution message) is received to complete contention resolution.
  • PRACH preamble PRACH preamble
  • second message random access response
  • the base station may transmit synchronization signals, system information, and the like to support the initial access and camping of the terminal, and the initial access process of the LTE-A terminal is a backward compatible component that satisfies the default transmission and reception interval. This may be accomplished through a carrier (backward compatible CC). Alternatively, the initial access process of the LTE-A terminal may be performed through an incompatible component carrier (non-backward compatible CC) that can be accessed by the LTE-A terminals before the LTE-A release terminals.
  • backward compatible CC incompatible component carrier
  • the LTE-A system may satisfy the newly defined default transmission interval, or may be made through a CC capable of initial access and camping for LTE-A in which LTE-A SS and LTE-A system information is transmitted.
  • the initial access procedure in the component carrier in which LTE-A SS and LTE-A system information are defined may be different from the PSS, SSS detection, and system information reception described above.
  • the LTE-A terminal using the carrier set also performs the initial access procedure described above to operate based on a single downlink component carrier and a single uplink component carrier.
  • configuration or / and activation of additional DL CCs and UL CCs may be performed through UE specific dedicated signaling.
  • Component carriers that are additionally configured and / or activated or reconfigured after establishing an RRC connection may have different timing advances and may have different timing advances because the CQI configuration and power control of DL CCs may be set differently. There is a need to perform additional random access for the above UL CC.
  • one uplink carrier has a certain rule for timing in order to avoid signal interference between each other in a situation where a plurality of terminals of different releases and terminals using different carrier assignments exist. You have to decide. That is, the downlink carrier which is a timing reference of the uplink carrier is determined. That is, specific uplink carriers are tied to specific downlink carriers to define a timing relationship. In this case, the downlink carrier is set to system specific. That is, all of the terminals connected to one base station are based on the DL CC designated by the base station.
  • the base station informs the DL CC that is the reference as system information, or in the case of the UL CC that can be connected to the conventional terminal downlink determined according to the DL-UL Tx-Rx separation criteria DL CC suitable for the uplink and the uplink can be set automatically.
  • the base station informs the DL CC that is the reference as system information, or in the case of the UL CC that can be connected to the conventional terminal downlink determined according to the DL-UL Tx-Rx separation criteria DL CC suitable for the uplink and the uplink can be set automatically.
  • the base station finds a DL CC to which the terminal approaches and to correct it based on the timing offset of the corresponding DL CC and the reference DL CC, but this is a precise timing advance between the terminal and the base station. It creates an ambiguity that you don't know how much. That is, when the DL CC that the UE uses as a reference has a delay profile different from that of the reference DL CC, there is a problem that the value of the timing advance used by the actual UE is not accurate.
  • timing advance values As such, coordination of timing advances that may occur between terminals is possible by designating a reference DL CC, but may have different values for different terminals for different DL CC and UL CC pairs, and for different CCs. It is a physical phenomenon to have different timing advance values.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating an initial access procedure according to an embodiment of the present invention.
  • the base station and the terminal perform a first random access procedure (S810).
  • the first random access procedure is performed in a UL CC connected to a dedicated DL CC.
  • the UE After the first random access procedure is completed, the UE needs to perform additional random access if additionally allocated CCs or configuration of the DL CC and UL CC is changed.
  • the base station allocates a dedicated physical random access channel (hereinafter referred to as "PRACH") preamble for the second random access in the UL CC additionally assigned or changed configuration to the terminal (S820).
  • PRACH dedicated physical random access channel
  • the base station may also designate the time and frequency domain to which the dedicated PRACH is transmitted.
  • the dedicated PRACH may be configured in the form of a channel that is always present, or may be configured in the form of a channel temporarily generated if necessary unless the timing advance value through random access is often required. If the initial access is not allowed, all available preambles are used as resources for finding additional timing advances, and the corresponding preamble information may be informed to UEs as UE specific resources through scheduling.
  • the base station After performing initial random access, if there are a plurality of UL CCs additionally allocated or changed by dedicated signaling after RRC connection establishment, the base station determines that a plurality of UL CCs using the same timing advance are the same group. It can be divided into UL CC groups and allocated a dedicated PRACH preamble for random access in the UL CC group. In this case, a time and a frequency location where the dedicated PRACH preamble is transmitted may also be specified.
  • the UL CC group may be divided such that UL CCs in consecutive bands belong to the same UL CC group.
  • the base station specifies the UL CC group information, but in order to reduce unnecessary overhead, the terminal may automatically determine that the UL CCs for the consecutive bands are in a group using the same timing advance. Criteria for the continuous bands may be divided into carriers that are consecutive to each other or designated frequency bands in the spectrum designated in LTE-A.
  • Information on the UL CC group using the same timing advance may be transmitted through the system information after the initial access.
  • the information on the UL CC group may be transmitted as cell specific information or may be transmitted as terminal specific information.
  • the information on the dedicated PRACH preamble may be transmitted after being included in the signaling for configuring and activating the multi DL CC and the UL CC through the UE specific dedicated signaling after the RRC connection is established based on the single DL CC and the UL CC. That is, the base station may inform the configuration of the UL CC and the dedicated PRACH preamble set allocated thereto through dedicated signaling for configuring and activating the CC. Alternatively, when the configuration for the UL CC is made through dedicated signaling for configuring and activating the CC, the base station transmits a dedicated PRACH preamble set through a DL CC connected to the corresponding UL CC, and the terminal may perform random access using the dedicated preamble set. have.
  • the terminal assigned the dedicated PRACH preamble transmits the allocated dedicated PRACH preamble to the base station to attempt random access, and the base station receives the dedicated PRACH preamble from the terminal (S830). That is, the terminal performs random access to the UL CC or UL CC groups that are additionally configured, reconfigured, or activated for the terminal using a dedicated preamble or a dedicated preamble set.
  • the base station assigns a dedicated PRACH preamble for a UL CC group using the same timing advance, an additional random access procedure does not need to be performed on all CCs in one UL CC group and is the primary carrier of the UL CC group.
  • an additional random access procedure does not need to be performed on all CCs in one UL CC group and is the primary carrier of the UL CC group.
  • a UL CC or a UL CC group that additionally performs random access may have a structure different from that of a normal initial random access, which is already based on a single DL CC and a UL CC. This is because the connection is completed and the contention resolution is completed. Therefore, the random access procedure in the additionally assigned UL CC or UL CC group may not need to perform all the processes through the first to fourth messages. This is because it is necessary to receive only timing advance for additional UL CCs or UL CC groups in a state in which the UE enters the corresponding cell in the initial access process and the contention resolution with the base station is completed.
  • the additional random access may perform only two processes of transmitting the first message and receiving the second message using the dedicated PRACH preamble so that the timing advance for one or more UL CCs may be known.
  • the random access procedure in the additionally assigned UL CC or UL CC group may follow a contention-free random access procedure defined in LTE Rel-8.
  • 9 is a diagram illustrating a contention free random access procedure.
  • the base station transmits a random access response to the terminal (S840).
  • the base station may transmit timing advance, power control offset, and CQI request information of the UL CC or the UL CC group to the terminal through the random access response.
  • the base station may use the second message format of the existing LTE Rel-8 or use the new second message format for LTE-A for additional random access. Can be.
  • the base station uses the format of the second message of the existing Rel-8 as it is, in the additionally assigned UL CC or UL CC group from the information field included in the RAR Only the necessary timing advance command, uplink delay (UL delay), part of UL grant, CQI request, TPC command, etc., which are part of UL grant, can be recognized as valid information and the remaining fields can be ignored. have. If the C-RNTI is defined differently for each DL CC, it may be included in the valid RAR content as a temporary C-RNTI. When the DL CCs use the same C-RNTI, the C-RNTI, which is already used for another downlink and uplink connection, may be included in the RAR and transmitted.
  • the second message format of the existing Rel-8 may be used as is to use all fields included in the RAR as it is to perform random access in the additionally allocated UL CC.
  • the new RAR format may include a timing advance command, an uplink delay, a CQI request, a TPC command, and the like. If the C-RNTI is defined differently for each DL CC, it may be included in the RAR as a temporary C-RNTI.
  • the carrier on which the random access response is sent may vary depending on the configuration of the random access.
  • the information corresponding to the second message may be transmitted through a carrier that was originally operating, that is, information on a primary carrier, a dedicated preamble, or a cell specific / terminal specific carrier designated in advance.
  • the carrier may have a structure transmitted through any PDCCH, it may have a structure scrambled through the C-RNTI of the terminal in the carrier.
  • the information transmitted may have a structure different from that of the existing second message.
  • the terminal may receive the timing advance information through a DL CC received an indication of a new UL CC from the base station.
  • the received timing advance information may be transmitted in a form in which timing advance values for all UL CCs that transmit the preamble are bundled, and the order of the values may be determined according to the order of the UL CCs or together with the UL CC index. Can be specified.
  • the UE can also receive the RAR information from the DL CC to which the RAR for the UL CC is to be transmitted.
  • the terminal may access the terminal only after receiving all system information on the corresponding DL CC.
  • blind decoding complexity may increase.
  • the RAR transmission type is scrambled to a value different from that of the RA-RNTI for PRACH, which is already defined in the prior art.
  • the relationship between the DL CC and the UL CC may be defined as a relationship between the DL CC and the UL CC designated as cell-specific, or, if multiple DL CCs are designated as cell-specific in one UL CC, a specific DL CC which is a reference among them Dedicated pre-application can be transmitted by setting a subframe boundary based on a reference time or by setting a reference time as an average value of subframe boundaries of all DL CCs.
  • the relationship between the DL CC and the UL CC may be designated UE-specific.
  • the reference DL CC may be directly designated when the base station transmits a dedicated preamble for a specific UL CC.
  • the designated CC may take a method of determining a subframe boundary based on a carrier already defined as a UE specific like a downlink primary carrier or based on a DL CC determined while a corresponding preamble is designated.
  • the sounding reference signal and the DM-RS signal use a cyclic shift, the sounding reference signal and the DM-RS signal have an easy structure for estimating timing.
  • the base station in order to find a timing advance value with the DM-RS, the base station must inform the cyclic shift value and the bandwidth of the DM-RS that can be used by the terminal in a specific subframe.
  • the base station should be able to schedule the interference with the DM-RS used by other terminals in the corresponding band to be minimized.
  • a specific UE can generate a structure for transmitting a specific DM-RS in one symbol or two or more symbols.
  • a signaling format for this it is possible to use a grant for uplink resource allocation as it is.
  • the step of finding the timing advance value for the new UL CC mostly occurs as a result of different carrier configurations, so that the steps associated with this message, i.e., included in the same dedicated signaling or specified in the middle of performing component carrier configuration on the procedure. Can be known.
  • the timing advance value can be corrected using a sounding reference signal.
  • the base station must inform the terminal of information on the corresponding band or cyclic shift to be used so that the sounding preamble can be transmitted.
  • the SRS configuration message can be used as it is. In this case, the use number of times should be defined only once or several times.
  • the related information may be delivered as a component carrier configuration message or an individual message in a corresponding process in a form similar to that previously defined for the DM-RS or a dedicated preamble.
  • the process of finding the timing advance value can be classified into two types.
  • the interval between DL CCs or UL CCs is not very large, that is, when the frequency interval is not very large on the frequency axis, the timing advance value does not change rapidly. Therefore, in this case, it is preferable to correct the timing advance value by using a DM-RS or a sounding reference signal in order to correct a slight Taimen advance value.
  • the timing advance value of the corresponding CC will have a significantly different value from the timing advance value already in use, so in this case, do not interfere with the signals of other terminals. It is preferable to use a dedicated RACH preamble for this purpose.
  • the timing advance update is based on DM-RS or SRS when the component carrier exists in the same frequency band, and the RACH preamble is used when the component carrier is changed to another frequency band. Can be based on modifying the timing advance value.
  • the terminal when the terminal interprets a specific bit field, the terminal may interpret it in different meanings according to the change situation of the component carrier.
  • the timing advance correction value As described above, in the case of correcting the timing advance through the DM-RS or the sounding reference signal, a method of receiving the corresponding timing advance correction value is required. At this time, the existing timing advance correction message can be recycled, and a carrier indicator indicating which carrier is required is required. That is, when the DL CC associated with the UL CC is added together, the DL CC receives the timing advance correction value of the corresponding UL CC. In this case, there is no need to change the existing timing advance correction value structure. However, the timing advance correction value should be used to correct only the timing advance value of the UL CC connected to the corresponding DL CC.
  • the timing advance correction value is for the UL CC that sent the DM-RS or sounding information, and thus this value is associated with the original DL CC. It should be distinguished from the timing advance correction value for the UL CC. To this end, it is necessary to specify which UL CC the timing advance correction value is, which may be directly indicated by the carrier indicator or informed through CRC scrambling. Therefore, the timing advance correction value without the carrier indication means that only UL UL CC associated with the original DL CC is used and separate signaling is required for the remaining UL CC.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration of a mobile station and a base station in which embodiments of the present invention described above can be implemented as another embodiment of the present invention.
  • the mobile station (AMS) and the base station (ABS) are antennas 1000 and 1010 capable of transmitting and receiving information, data, signals, and / or messages, and a transmission module (Tx module, 1040, 1050) for transmitting a message by controlling the antenna.
  • Rx module (1060, 1070) for receiving a message by controlling the antenna
  • a memory (1080, 1090) for storing information related to communication with the base station
  • a processor for controlling the transmission module, the receiving module and the memory ( 1020 and 1030, respectively.
  • the base station may be a femto base station or a macro base station.
  • the antennas 1000 and 1010 transmit a signal generated by the transmission modules 1040 and 1050 to the outside, or receive a wireless signal from the outside and transmit the signal to the receiving modules 1060 and 1070. If a multiple antenna (MIMO) function is supported, two or more antennas may be provided.
  • MIMO multiple antenna
  • Processors 1020 and 1030 typically control the overall operation of a mobile terminal or base station.
  • the processor may perform a control function for performing the above-described embodiments of the present invention, a medium access control (MAC) frame variable control function, a handover function, an authentication and encryption function, etc. according to service characteristics and a propagation environment. Can be done.
  • the processors 1020 and 1030 may further include an encryption module for controlling encryption of various messages and a timer module for controlling transmission and reception of various messages, respectively.
  • the processor 1020 of the base station allocates a dedicated PRACH preamble for the second random access in the UL CC additionally allocated or changed after the first random access to the terminal.
  • the processor 1020 of the base station may also allocate a time and frequency domain for transmitting the dedicated PRACH preamble to the terminal.
  • the processor 1020 of the base station determines that the UL CCs belong to the same group as the UL CCs using the same timing advance.
  • the dedicated PRACH preamble for the second random access in the UL CC group may be divided into CC groups and allocated to the UE.
  • the transmission modules 1040 and 1050 may perform a predetermined coding and modulation on signals and / or data that are scheduled from a processor to be transmitted to the outside, and then transmit them to the antennas 1000 and 1010.
  • the transmitting module 1040 of the base station transmits information about the dedicated PRACH preamble allocated to the terminal by the processor 1020 of the base station to the terminal.
  • the transmission module 1050 of the terminal performs a random access procedure by transmitting a dedicated PRACH preamble allocated from the base station to the base station to obtain a timing advance of an additionally assigned or changed configuration after the first random access.
  • the receiving modules 1060 and 1070 decode and demodulate the radio signals received through the antennas 1000 and 1010 from the outside to restore the original data to the processor 1020 and 1030. I can deliver it.
  • the receiving module 1060 of the base station receives the dedicated PRACH preamble from the terminal.
  • the receiving module 1070 of the terminal receives information from the base station about the dedicated PRACH preamble for the second random access in the UL CC additionally assigned or changed after the first random access.
  • the memory 1080 and 1090 may store a program for processing and controlling a processor, and input / output data (in the case of a mobile station, an uplink grant allocated from a base station, a system information, and a station identifier) STID), flow identifier (FID), action time (Action Time), area allocation information, frame offset information, etc.) may be temporarily stored.
  • the memory may also be a flash memory type, a hard disk type, a multimedia card micro type, a card type memory (eg, SD or XD memory, etc.), RAM Random Access Memory (RAM), Static Random Access Memory (SRAM), Read-Only Memory (ROM), Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory (EEPROM), Programmable Read-Only Memory (PROM), Magnetic Memory, Magnetic It may include a storage medium of at least one type of disk, optical disk.
  • RAM Random Access Memory
  • SRAM Static Random Access Memory
  • ROM Read-Only Memory
  • EEPROM Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory
  • PROM Programmable Read-Only Memory
  • Magnetic Memory Magnetic It may include a storage medium of at least one type of disk, optical disk.

Abstract

본 발명은 캐리어 집합 구성(carrier aggregation)이 적용되는 무선 통신시스템에서 임의 접속 방법 및 장치에 관한 것이다. 본 발명의 일 양상에 따른 캐리어 집합을 지원하는 무선 통신 시스템의 기지국에서 단말의 임의 접속 지원 방법에 있어서, 기지국은 제1 임의 접속 이후에 추가적으로 할당되거나 구성이 변경된 상향링크 콤포넌트 캐리어(uplink component carrier, 이하 "UL CC"라 함)에서의 제2 임의 접속을 위한 전용 PRACH 프리앰블을 단말에게 할당하고, 상기 단말로부터 상기 전용 PRACH 프리앰블을 수신한다.

Description

무선 통신 시스템에서 임의 접속 방법 및 장치
본 발명은 무선 통신 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 캐리어 집합 구성(carrier aggregation)이 적용되는 무선 통신시스템에서 임의 접속 방법 및 장치에 관한 것이다.
먼저, 무선 통신 시스템의 프레임 구조 및 자원 구조에 대해 도 1 및 2를 참조하여 설명한다. 도 1은 무선 통신 시스템의 프레임 구조의 일례를 나타낸 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이 하나의 프레임은 10개의 서브프레임을 포함하고, 하나의 서브프레임은 2 개의 슬롯을 포함한다. 하나의 서브프레임을 전송하는데 걸리는 시간을 전송 시간 간격(transmission time interval, 이하 "TTI"라 함)이라 한다. 예를 들어, 하나의 서브프레임은 1ms이고 하나의 슬롯은 0.5 ms일 수 있다.
하나의 슬롯은 복수의 OFDM(orthoghnal frequency division multiplexing) 심볼을 포함한다. OFDM 심볼은 SC-FDMA 심볼 또는 심볼 기간으로 불리울 수 있다.
하나의 슬롯은 순환 전치(cyclic prefix, 이하 "CP"라함)의 길이에 따라 7개 또는 6개의 OFDM 심볼을 포함한다. 롱텀에볼루션(long term evolution, 이하 "LTE"라 함) 시스템에는 일반 CP(normal CP)와 확장된 CP(extened CP)가 있다. 일반 CP를 사용하는 경우에는 하나의 슬롯은 7 개의 OFDM 심볼을 포함하고, 확장된 CP를 사용하는 경우에는 하나의 슬롯은 6 개의 OFDM 심볼을 포함한다. 확장된 CP는 딜레이 스프레드(delay spread)가 큰 경우에 사용된다.
도 2는 하나의 하향링크 슬롯의 자원 구조를 나타낸 도면이다. 도 2는 하나의 슬롯이 7 개의 OFDM 심볼을 포함하는 경우를 나타내고 있다. 자원 요소(resource element, RE)는 하나의 OFDM 심볼과 하나의 부반송파(subcarrier)로 이루어진 자원 영역이고, 자원 블록(resource block, RB)은 복수의 OFDM 심볼과 복수의 부반송파로 이루어진 자원 영역이다. 예를 들어, 자원 블록은 시간 영역에서 7 개의 OFDM 심볼을 포함하고, 주파수 영역에서 12 개의 부반송파를 포함할 수 있다. 하나의 슬롯이 포함하는 자원 블록의 개수는 하향링크 대역폭에 따라 결정될 수 있다.
현재, 표준화가 진행중인 LTE-A 시스템은 캐리어 집합(carrier aggregation)을 지원한다. 캐리어 집합은 전송율(data rate)을 높이기 위해 복수의 캐리어들을 모아 대역폭을 확장하는 것이다.
멀티 캐리어는 기지국이 사용하는 전체 주파수 대역을 나타내고, 콤포넌트 캐리어(component carrier)는 멀티 캐리어를 구성하는 원소 캐리어를 의미한다. 즉, 복수의 콤포넌트 캐리어들이 캐리어 집합(carrier aggregation)을 통해 멀티 캐리어를 구성한다.
LTE Rel-8 시스템의 단말은 경쟁 기반 임의 접속을 끝내고 나면 단일 하향링크 단일 상향링크의 1:1호 연결된 콤포넌트 캐리어에서의 임의 접속까지 마치게 된다. 그러나, 캐리어 집합을 사용하는 LTE-A 시스템의 단말은 하나 이상의 상향링크 콤포넌트 캐리어를 할당 받을 수 있고, 할당 받은 하나 이상의 상향링크 콤포넌트 캐리어에서의 타이밍 어드밴스(timing advance)는 각각 다를 수 있다. 따라서, 단말은 하나 이상의 콤포넌트 캐리어의 타이밍 어드밴스 값에 대해 불확실성을 갖게 된다.
위에서 설명한 바와 같이, 종래 기술에 따르면 캐리어 집합이 적용되면 단말은 임의 접속 후에 복수의 콤포넌트 캐리어를 할당받은 경우 복수의 콤포넌트 캐리어 각각의 타이밍 어드밴스에 대해 불확실성을 갖는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 캐리어 집합이 적용되는 시스템에서 복수의 콤포넌트 캐리어 각각의 타이밍 어드밴스에 대한 불확실성을 제거할 수 있는 임의 접속 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 달성하기 위해, 본 발명의 일 양상에 따른 캐리어 집합을 지원하는 무선 통신 시스템의 기지국에서 단말의 임의 접속 지원 방법에 있어서, 기지국은 제1 임의 접속 이후에 추가적으로 할당되거나 구성이 변경된 상향링크 콤포넌트 캐리어(uplink component carrier, 이하 "UL CC"라 함)에서의 제2 임의 접속을 위한 전용 PRACH 프리앰블을 단말에게 할당하고, 상기 단말로부터 상기 전용 PRACH 프리앰블을 수신한다.
상기 과제를 달성하기 위해, 본 발명의 다른 양상에 따른 캐리어 집합을 지원하는 무선 통신 시스템의 단말에서 임의 접속 방법에 있어서, 단말은 제1 임의 접속 이후에 추가적으로 할당되거나 구성이 변경된 UL CC에서의 제2 임의 접속을 위한 전용 PRACH 프리앰블을 기지국으로부터 할당받고, 상기 기지국에게 상기 전용 PRACH 프리앰블을 전송한다.
상기 과제를 달성하기 위해, 본 발명의 또 다른 양상에 따른 캐리어 집합을 지원하는 무선 통신 시스템의 기지국은 제1 임의 접속 이후에 추가적으로 할당되거나 구성이 변경된 상향링크 콤포넌트 캐리어(uplink component carrier, 이하 "UL CC"라 함)에서의 제2 임의 접속을 위한 전용 PRACH 프리앰블을 단말에게 할당하는 프로세서, 상기 전용 PRACH 프리앰블에 관한 정보를 상기 단말에게 전송하는 전송 모듈 및 상기 단말로부터 상기 전용 PRACH 프리앰블을 수신하는 수신 모듈를 포함한다.
상기 과제를 달성하기 위해, 본 발명의 또 다른 양상에 따른 캐리어 집합을 지원하는 무선 통신 시스템의 단말은 제1 임의 접속 이후에 추가적으로 할당되거나 구성이 변경된 상향링크 콤포넌트 캐리어(uplink component carrier, 이하 "UL CC"라 함)에서의 제2 임의 접속을 위한 전용 PRACH 프리앰블에 관한 정보를 기지국으로부터 수신하는 수신 모듈 및 상기 기지국에게 상기 전용 PRACH 프리앰블을 전송하는 전송 모듈을 포함한다.
이때, 상기 수신 모듈은 상기 전용 PRACH 프리앰블이 전송될 시간 및 주파수 영역에 관한 정보를 수신할 수 있다.
또한, 제1 임의 접속 이후에 추가적으로 할당되거나 구성이 변경된 복수의 UL CC가 있는 경우, 상기 복수의 UL CC는 동일한 타이밍 어드밴스를 사용하는 UL CC들이 동일한 그룹에 속하도록 UL CC 그룹으로 나뉘어 있고 상기 전용 PRACH 프리앰블은 상기 UL CC 그룹에서의 상기 제2 임의 접속을 위한 것일 수 있다.
또한, 상기 전송 모듈은 상기 단말로부터 상기 UL CC 그룹에 속하는 복수의 UL CC 중 하나의 UL CC를 통해 상기 전용 PRACH 프리앰블을 전송할 수 있다.
또한, 상기 수신 모듈은 상기 전용 PRACH 프리앰블에 관한 정보를 단말 특정 전용 시그널링을 통해 상기 기지국으로부터 수신할 수 있다.
[발명의 효과]
본 발명의 실시예들에 따르면, 캐리어 집합이 적용되는 시스템에서 복수의 콤포넌트 캐리어 각각의 타이밍 어드밴스에 대한 불확실성을 제거할 수 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 무선 통신 시스템의 프레임 구조의 일례를 나타낸 도면이다.
도 2는 하나의 하향링크 슬롯의 자원 구조를 나타낸 도면이다.
도 3(a)는 복수의 캐리어를 하나의 맥(MAC)이 관리하는 송신부를 나타낸 도면이고, 도 3(b)는 복수의 캐리어를 하나의 맥이 관리하는 수신부를 나타낸 도면이다.
도 4는 복수의 맥이 복수의 콤포넌트 캐리어를 제어하는 경우를 나타낸 도면이다.
도 5는 LTE Rel-8 시스템의 PSS 및 SSS의 구조를 나타낸 도면이다.
도 6은 PBCH의 구조를 나타낸 도면이고,
도 7(a)는 주파수 선택적 리피터를 나타낸 도면이고, 도 7(b)는 떨어진 무선 유닛을 나타낸 도면이고, 도 7(c)는 멀티 캐리어를 사용하는 경우 복수의 캐리어에 대해 동일한 타이밍 어드밴스 값을 적용하는 경우를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 초기 접속 과정을 나타낸 도면이다.
도 9는 경쟁 프리 임의 접속 과정을 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예들이 구현될 수 있는 이동단말 및 기지국의 구성을 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다. 이하의 상세한 설명은 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해서 구체적 세부사항을 포함한다. 그러나, 당업자는 본 발명이 이러한 구체적 세부사항 없이도 실시될 수 있음을 안다. 예를 들어, 이하의 상세한 설명은 이동통신 시스템이 3GPP2 802.16 시스템인 경우를 가정하여 구체적으로 설명하나, 3GPP2 802.16 시스템의 특유한 사항을 제외하고는 다른 임의의 이동통신 시스템에도 적용 가능하다.
몇몇 경우, 본 발명의 개념이 모호해지는 것을 피하기 위하여 공지의 구조 및 장치는 생략되거나, 각 구조 및 장치의 핵심기능을 중심으로 한 블록도 형식으로 도시될 수 있다. 또한, 본 명세서 전체에서 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용하여 설명한다.
아울러, 이하의 설명에 있어서 단말은 UE(User Equipment), MS(Mobile Station) 등 이동 또는 고정형의 사용자단 기기를 통칭하는 것을 가정한다. 또한, 기지국은 Node B, eNode B, Base Station 등 단말과 통신하는 네트워크 단의 임의의 노드를 통칭하는 것을 가정한다.
먼저, 캐리어 집합(carrier aggregation)에 대해 도 3 및 4를 참조하여 설명한다.
본 발명의 실시예에서 고려하는 환경은 일반적인 멀티캐리어(Multicarrier) 지원 환경을 모두 포함한다. 즉, 본 발명에서 명시하는 멀티캐리어 시스템 또는 캐리어 집합 시스템은 광대역을 지원하기 위해서 목표로 하는 광대역을 구성할 때 목표 대역보다 작은 대역폭을 가지는 1개 이상의 캐리어를 합쳐서 사용하는 시스템을 말한다.
목표 대역보다 작은 대역폭을 가지는 1개 이상의 캐리어를 합할 때, 종래 시스템과의 후호환성(backward compatibility)을 위해서 합쳐지는 캐리어의 대역폭은 종래 시스템에서 사용하는 대역폭으로 제한할 수 있다. 예를 들어, 종래의 3GPP LTE 시스템에서는 1.4, 3, 5, 10, 15, 20 MHz 대역폭을 지원하므로, LTE_A 시스템에서는 1.4, 3, 5, 10, 15, 20 MHz 대역폭만을 이용하여 20MHz보다 큰 대역폭을 지원하도록 하는 것이다. 또는, 종래 시스템에서 사용하는 대역폭과 상관없이 새로운 대역폭을 정의하여 캐리어 집합을 지원하도록 할 수도 있다.
멀티 캐리어는 캐리어 집합, 대역폭 집합(BW aggregation)과 혼용되어 사용될 수 있는 용어이다.
멀티 캐리어를 효율적으로 사용하기 위해 복수의 캐리어를 하나의 MAC이 관리하는 기술에 대해서 설명한다.
도 3(a)는 복수의 캐리어를 하나의 맥(MAC)이 관리하는 송신부를 나타낸 도면이고, 도 3(b)는 복수의 캐리어를 하나의 맥이 관리하는 수신부를 나타낸 도면이다. 이때, 멀티 캐리어를 효과적으로 송수신 하기 위해서는 송신기 및 수신기가 모두 멀티 캐리어를 송수신할 수 있어야 한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 하나의 맥이 하나 이상의 콤포넌트 캐리어를 관리 및 운영하여 송수신한다. 이때, 하나의 맥에서 관리되는 콤포넌트 캐리어들은 서로 인접(contiguous)할 필요가 없기 때문에 자원 관리 측면에서 보다 유연하다는 장점이 있다. 즉, 연속적인 캐리어 집합과 불연속적인 캐리어 집합이 모두 가능하다.
또는, 복수의 콤포넌트 캐리어를 복수의 맥이 제어할 수도 있다.
도 4는 복수의 맥이 복수의 콤포넌트 캐리어를 제어하는 경우를 나타낸 도면이다.
도 4(a) 및 (b)과 같이, 복수의 맥 각각이 복수의 콤포넌트 캐리어 각각을 1:1로 제어할 수도 있고, 도 4(c) 및 (d)와 같이 일부 콤포넌트 캐리어들은 복수의 맥 각각이 1:1로 제어하고 나머지 일부 콤포넌트 캐리어들은 복수의 콤포넌트 캐리어들을 하나의 맥이 제어할 수도 있다.
캐리어 집합은 상향링크 및 하향링크에 모두 적용될 수 있다. 시간 분할 듀플렉스(time division duplex, 이하 "TDD"라 함) 시스템의 경우에는 복수의 캐리어 각각을 통해 하향링크 신호 및 상향링크 신호가 전송되고, 주파수 분할 듀플렉스(frequency division duplex, 이하 "FDD"라 함) 시스템의 경우에는 복수의 캐리어가 상향링크 및 하향링크에 각각 사용될 수 있다. 종래의 LTE Rel-8 시스템은 상향링크 및 하향링크의 대역폭은 다르게 설정될 수 있으나 기본적으로 단일 캐리어 내에서의 송수신을 지원하였다. 하지만, LTE-A 시스템은 캐리어 집합을 통해 복수의 캐리어를 운용할 수 있고, FDD 시스템에서는 상향링크와 하향링크의 콤포넌트 캐리어의 수 또는 콤포넌트 캐리어의 대역폭이 다른 비대칭 캐리어 집합도 지원할 수 있다.
다음으로, 초기 접속 과정에 대해 설명한다.
LTE Rel-8 시스템에서 초기 접속 과정은 셀 설치(cell search), 시스템 정보수신(system information reception), 임의 접속(random access)의 세 가지 과정으로 구분할 수 있다.
셀 서치 과정은 주 동기 신호(primary synchronization signal, 이하 "PSS"라 함), 부 동기 신호(secondary synchronization signal, 이하 "SSS"라 함)로 구성된 동기 신호(synchronization signal, 이하 "SS"라 함)를 통해서 수행된다. 단말은 PSS 검출을 통해서 시간 및 주파수 동기, 부분 셀 아이디를 하고, SSS 검출을 통해서 나머지 셀 아이티를 검출하고, 순환 전치(cyclic prefix, 이하 "CP"라 함) 및 프레임 경계를 검출한다.
도 5는 LTE Rel-8 시스템의 PSS 및 SSS의 구조를 나타낸 도면이다.
도 5에서, 첫 번째 슬롯의 마지막 두 심볼에 PSS 및 SSS가 맵핑된다. 도 5에 도시된 바와 같이, PSS는 10ms 프레임의 0번째, 5번째 서브프레임의 첫 번째 슬롯(slot 0, slot 10)의 마지막 OFDM 심볼(일반 CP인 경우에는 6 번째 OFDM심볼, 확장된 CP인 경우에는 5 번째 OFDM심볼)에 72서브캐리어 를 사용하여 전송되며, SSS는 0번째, 5번째 서브프레임의 첫 번째 슬롯의 마지막에서 두번째 OFDM 심볼에72서브캐리어를 사용하여 전송된다. 이때, 72 서브캐리어 중 10 개의 서브캐리어는 예약되고, 62 서브캐리어는 SS를 전송하는데 사용된다.
시스템 정보 수신 과정은 물리 방송 채널(Physical broadcast channel, 이하 "PBCH"라 함) 및 동적 방송 채널(Dynamic broadcast channel, 이하 "DBCH"라 함)을 통해 수행된다. 즉, 기지국은 시스템 정보를 PBCH 및 DBCH를 통해 전송한다.
PBCH는 하향링크 시스템 대역폭, PHICH 구성 정보, 시스템 프레임 번호 systemFrameNumber, 이하 "SFN"이라 함)를 포함한다.
이와 같이, LTE Rel-8 단말은 PBCH를 통해 명시적으로 하향링크 시스템 대역폭, PHICH 구성 정보, SFN에 대한 정보를 알 수 있다. 그리고, PBCH를 통해 묵시적으로 기지국의 전송 안테나 포트의 개수를 알 수 있다. 기지국은 PBCH의 오류 검출에 사용되는 CRC 16 비트를 안테나 개수 별 시퀀스로 마스킹하므로, 단말은 PBCH를 통해 묵시적으로 기지국의 전송 안테나 포트의 개수를 알 수 있다. 표 1은 전송 안테나 포트의 개수에 따른 마스킹 시퀀스를 나타낸다.
표 1
Number of transmit antenna ports at BS PBCH CRC mask
1 <0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0>
2 <1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1>
4 <0, 1, 0, 1, 0, 1, 0, 1, 0, 1, 0, 1, 0, 1, 0, 1>
PBCH는 변조 방법으로 QPSK만을 사용하며, 변조되기 전에 셀 특정 스크램블링을 수행한다. PBCH는 셀 특정 스크램블링, 변조, 레이어 맵핑, 프리코딩 과정을 거친 후, 물리 자원 요소(resource element, RE)에 맵핑된다. 도 6은 PBCH의 구조를 나타낸 도면이고, 수학식 1은 PBCH가 맵핑되는 자원 요소를 나타낸다.
수학식 1
Figure PCTKR2010004393-appb-M000001
여기서,
Figure PCTKR2010004393-appb-I000001
은 0번째 서브프레임의 슬롯 1의 OFDM 심볼 인덱스이다. 이는 하나의 프레임을 기준으로 봤을 때 맵핑되는 예이고, 코딩된 PBCH는 도 6과 같이 40ms 구간 동안 4개의 서브프레임에 맵핑이 된다. 40ms 타이밍은 블라인드 검출되는 것으로 40ms 타이밍에 대한 명시적 시그널링은 별도로 존재하지는 않는다. PBCH는 한 서브프레임 안에서 4개의 OFDM 심볼, 72개의 서브캐리어에 맵핑되며, 실제 기지국의 전송 안테나 수에 상관 없이 4 개의 안테나에 대한 기준 신호가 위치한 자원 요소들의 위치에는 맵핑되지 않는다.
PBCH 수신 후에 단말들은 PDSCH(Physical Downlink Shared Channel)를 통해 전송되는 DBCH를 수신할 수 있다. DBCH는 PBCH에 전송되는 시스템 정보 이외에 해당 하향링크 콤포넌트 캐리어(downlink component carrier, 이하 "DL CC"라 함)와 연결된 상향링크 콤포넌트 캐리어(uplink component carrier, 이하 "UL CC"라 함)의 주파수, 대역폭, 하향링크 및 상향링크 물리 채널(DL/UL physical channel), 물리 신호와 관련 동작들에 대한 셀 특정, 단말 특정 상위 레이어 시그널링을 전송한다.
단말은 시스템 정보를 수신한 뒤에 임의 접속을 수행한다.
LTE Rel-8 시스템은 디폴트 전송 수신 간격(default Tx-Rx separation)을 가지는 단일 연결 기반의 하향링크 및 상향링크 콤포넌트 캐리어들만을 지원할 수 있는 반면, LTE-A 시스템은 디폴트 전송 수신 간격을 만족시키는 콤포넌트 캐리어들 및 디폴트 전송 수신 간격을 만족시키지 못하는 콤포넌트 캐리어들을 합쳐서 광대역을 지원할 수 있다. 디폴트 전송 수신 간격은 LTE Rel-8 시스템에서 규정되어 있는 하향링크 캐리어의 중심 주파수와 상향링크 캐리어의 중심주파수의 간격을 의미한다.
LTE Rel-8 단말은 경쟁 기반 임의 접속(contention-based random access)이 끝나면 단일 하향링크와 단일 상향링크가 1:1로 연결된 콤포넌트 캐리어에서의 임의 접속까지 마치게 된다. 그리고, LTE Rel-8 단말들은 디폴트 전송 수신 간격(default Tx-Rx separation)을 가지는 단일 연결 기반의 하향링크 및 상향링크 콤포넌트 캐리어들만을 지원하기 때문에 초기 접속시에 하나의 UL CC에서의 임의 접속을 수행하고, 다른 셀로 핸드오버시에 목적 셀(target cell)로의 임의 접속을 하나의 UL CC에서 수행하면 된다.
그러나, 캐리어 집합을 사용하는 LTE-A 단말은 단말의 능력에 따라 하나 이상의 UL CC를 할당 받을 수 있고 할당 받은 하나 이상의 UL CC에서의 타이밍 어드밴스는 각각 다를 수 있기 때문에 할당 받은 하나 이상의 UL CC에서 임의 접속을 수행해야 할 필요가 있을 수 있다. 그리고, 새로 할당 받은 UL CC와 연결된 DL CC도 추가적으로 정의된 경우에는 CQI 관련 정보, 전력 제어 오프셋 등의 정보도 달라질 수 있기 때문에 추가적인 임의 접속 과정이 필요할 수 있다.
그리고, DL CC 또는 UL CC가 단말에게 할당되는 구성이 달라지는 경우, 단말은 서로 다른 캐리어 조합에 대해서 타이밍 어드밴스 값에 대해서 불확실성을 가지게 되므로 이를 해소하는 과정이 필요하다. 예를 들어, 하향링크 캐리어는 상향링크 캐리어를 전송하는 기준 시간이 되는데 하향링크 캐리어가 바뀌면, 전파 경로(propagation path)가 달라짐으로 인한 지연 프로파일(delay profile)이 발생해서 기준 서브프레임 경계가 변화될 수 있다.
각 캐리어에 대한 타이밍 어드밴스 값이 달라질 수 있는 경우에는 주파수 선택적 리피터(frequency selective repeater), 떨어진 무선 유닛(remote radio unit), 상향링크 콤프(uplink CoMP)와 같은 경우가 있을 수 있다.
도 7(a)는 주파수 선택적 리피터를 나타낸 도면이고, 도 7(b)는 떨어진 무선 유닛을 나타낸 도면이고, 도 7(c)는 멀티 캐리어를 사용하는 경우 복수의 캐리어에 대해 동일한 타이밍 어드밴스 값을 적용하는 경우를 나타낸 도면이다.
도 7(a)에서, 다른 콤포넌트 캐리어는 다른 주파수 선택적 리피터로 인해 다른 전파 환경에 있게 되고, 다른 타이밍 어드밴스를 갖게 된다.
도 7(b)에서, 단말은 두 개의 캐리어에서 두 개의 연관되지 않은 사이트와 통신하게 된다. 이런 경우는 떨어져 있는 안테나 또는 떨어져 있는 무선 헤드(haed)로 인해 발생한다.
도 7(c)에서, 비슷한 전파 환경에 있는 두 개의 캐리어는 동일한 타이밍 어드밴스가 적용될 수 있다.
하향링크 캐리어가 바뀐 경우와 비슷하게 상향링크 캐리어가 바뀐 경우에도 전파 경로가 달라짐으로 인해 신호의 기준점이 달라진다. 이러한 점을 고려하면, DL CC나 UL CC가 변경되는 경우 새로운 타이밍 어드밴스를 찾아야 한다. 새로운 타이밍 어드밴스를 찾는 방법은 임의 접속 채널을 활용하는 방법, 사운딩 자원을 활용하는 방법, 상향링크 복조 기준 신호(demodulation reference signal, 이하 "DM-RS"라 함)를 활용하는 방법이 있다.
먼저, 캐리어 집합을 사용하는 LTE-A 단말의 초기 접속 과정을 살펴본다.
셀 처치 과정은 100kHz 채널 래스터(raster) 단위로 이루어지고, LTE Rel-8 시스템의 셀 서치 과정을 따를 수도 있다. PSS를 통해 주파수 시간 동기를 맞추고, 부분 셀 아이디를 검출한다. 그리고, SSS를 통해 나머지 셀 아이디를 검출하고, CP 및 프레임 경계를 검출한다.
시스템 정보 수신 과정에서 단말은 PBCH를 디코딩하여 하향링크 대역폭, PHICH 구성, SFN, 전송 안테나 개수를 알아내고, SIB를 디코딩하여 상향링크 캐리어 주파수, UL CC 대역폭 정보, 하향링크 상향링크 물리 채널, 물리 신호들의 구성을 알아낸다.
LTE-A 단말은 LTE-A 용으로 추가적으로 정의된 시스템 정보도 디코딩 할 수 있다. LTE-A 단말은 Rel-8에서 정의된 디폴트 전송 수신 간격을 만족하지 않는 캐리어 집합 구성도 지원할 수 있으며, 이와 같은 캐리어 구성, 연결 정보 등의 여러 시스템 정보를 수신한다.
임의 접속과정에서 단말은 제1 메시지(PRACH 프리앰블)을 전송하고, 제2 메시지(임의 접속 응답)를 수신한다. 그리고, 제3 메시지를 전송하고, 제4 메시지(경쟁 해결 메시지)를 수신하여 경쟁 해결을 완료한다.
LTE-A 단말의 초기 접속 과정에서 기지국은 동기 신호, 시스템 정보 등을 전송하여 단말의 초기 접속, 캠핑을 지원할 수 있고, LTE-A 단말의 초기 접속 과정은 디폴트 전송 수신 간격을 만족하는 후호환성 콤포넌트 캐리어(backward compatible CC)를 통해서 이루어질 수 있다. 또는, LTE-A 단말의 초기 접속 과정은 LTE-A 이전 릴리즈 단말들은 접근할 수 없지만 LTE-A 단말들은 접근할 수 있는 비호환성 콤포넌트 캐리어(non-backward compatible CC)를 통해서도 이루어질 수 있다. 또는, LTE-A 시스템에서 새로 정의된 디폴트 전송 수신 간격을 만족하거나 LTE-A SS, LTE-A 시스템 정보가 전송되는 LTE-A 용으로 초기 접속, 캠핑이 가능한 CC를 통해서도 이루어 질 수 있다. LTE-A SS, LTE-A 시스템 정보가 정의되는 콤포넌트 캐리어에서의 초기 접속 과정은 위에서 설명한 PSS, SSS 검출, 시스템 정보 수신과 구체적인 내용이 다를 수 있다.
캐리어 집합을 사용하는 LTE-A 단말도 위에서 설명한 초기 접속 과정을 수행하여 일단 단일 하향링크 콤포넌트 캐리어 및 단일 상향링크 콤포넌트 캐리어를 기반으로 동작한다. 단일 하향링크 콤포넌트 캐리어 및 단일 상향링크 콤포넌트 캐리어 기반의 RRC 연결이 이루어진 후에 단말 특정 전용 시그널링을 통해 추가 DL CC 및 UL CC들의 구성 또는/및 활성화가 이루어질 수 있다. RRC 연결 설정 이후에 추가적으로 구성 또는/및 활성화되거나 구성이 변경된 콤포넌트 캐리어들은 타이밍 어드밴스가 다를 수 있고, DL CC들의 CQI 구성, 전력 제어가 다르게 설정될 수 있기 때문에 타이밍 어드밴스가 다른 값으로 보일 수 있는 하나 이상의 UL CC에 대하여 추가적인 임의 접속를 수행해야 할 필요가 생긴다.
타이밍 어드밴스가 다른 문제는 시스템 관점과 단말 관점에서 해결될 수 있다.
먼저, 시스템 관점을 살펴보면, 하나의 상향링크 캐리어는 서로 다른 릴리즈의 단말, 서로 다른 캐리어 할당을 사용하는 단말들이 복합적으로 존재하는 상황에서, 서로 간의 신호 간섭을 발생시키지 않기 위해서는 타이밍에 대해서 일정한 규칙을 정해주어야 한다. 즉, 상향링크 캐리어의 타이밍 기준이 되는 하향링크 캐리어를 정한다. 즉, 특정 상향링크 캐리어들은 특정 하향링크 캐리어에 엮여서 타이밍 관계가 정의되는 방식이다. 이 경우, 하향링크 캐리어는 시스템 특정으로 설정된다. 즉, 하나의 기지국에 접속해 있는 단말은 모두 해당 기지국이 지정하는 DL CC를 기준으로 한다.
이때, 기지국이 기준이 되는 DL CC를 시스템 정보로 알려주거나, 종래 단말이 접속할 수 있는 UL CC의 경우에는 하향링크 상항링크 전송 수신 간격(DL-UL Tx-Rx separation) 기준에 따라 결정되는 하향링크와 상향링크의 연결에 맞는 DL CC를 자동으로 설정할 수 있다. 이와 같이, 모든 버전의 단말이 공통적으로 사용할 수 있는 DL CC에 대한 기준을 잡게 함으로써 서로 다른 타이밍 어드밴스를 서로 다른 DL CC를 기준으로 산출하지 않도록 방지한다.
다음, 단말 관점을 살펴보면, 기지국이 단말이 접근하는 DL CC를 알아내고서 해당 DL CC와 기준 DL CC의 타이밍 오프셋을 기준으로 보정해주는 방안이 가능하지만, 이는 단말과 기지국 사이에 실제 정확한 타이밍 어드밴스가 얼마인지 모르게 되는 모호성을 발생시킨다. 즉, 단말이 기준으로 삼은 DL CC가 기준 DL CC와 다른 딜레이 프로파일을 갖게 되면, 실제 단말이 사용하는 타이밍 어드밴스의 값이 정확하지 않게 되는 문제가 있다. 이와 같이, 단말들 사이에 발생할 수 있는 타이밍 어드밴스의 코디네이션은 기준 DL CC를 지정함으로써 가능하지만, 서로 다른 DL CC와 UL CC 쌍에 대해서는 단말마다 서로 다른 값을 가질 수 있고, 서로 다른 CC들에 대해서 서로 다른 타이밍 어드밴스 값을 갖는 것이 물리적인 현상이다.
타이밍 어드밴스 값을 알아야 하는 UL CC에 대해서 임의 접속을 수행하는 경우는 단일 DL CC 및 UL CC 기반의 RRC 연결 이후에 추가로 하나 이상의 DL CC 및 UL CC 모두를 할당 받은 경우, 단일 DL CC 및 UL CC 기반의 RRC 연결 이후에 하나 이상의 DL CC를 추가로 할당 받은 경우, 단일 DL CC 및 UL CC 기반의 RRC 연결 이후에 하나 이상의 UL CC를 추가로 할당 받은 경우, 단일 DL CC 및 UL CC 기반의 RRC 연결 이후에 하나 이상의 DL CC 및 UL CC들이 모두 구성이 변경된 경우, 단일 DL CC 및 UL CC 기반의 RRC 연결 이후에 하나 이상의 DL CC들이 구성이 변경된 경우, 단일 DL CC 및 UL CC 기반의 RRC 연결 이후에 하나 이상의 UL CC들이 구성이 변경된 경우, 기준이 되는 DL CC가 다른 UL CC를 사용해야 하는 경우 등이 있다.
다음으로, 본 발명의 실시예에 따른 초기 접속 과정에 대해 도 8을 참조하여 설명한다. 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 초기 접속 과정을 나타낸 도면이다.
기지국과 단말은 제1 임의 접속 과정을 수행한다(S810). 제1 임의 접속 과정은 전용 DL CC와 연결된 UL CC에서 수행된다.
제1 임의 접속 과정이 완료된 후, 단말은 추가적으로 CC들을 할당 받거나 DL CC와 UL CC의 구성이 변경되면 추가적인 임의 접속을 수행해야 할 필요가 있다.
따라서, 기지국은 추가적으로 할당되거나 구성이 변경된 UL CC에서의 제2 임의 접속을 위한 전용 물리 임의 접속 채널(Physical Random Access Channel, 이하 "PRACH"라 함) 프리앰블을 단말에게 할당한다(S820). 이 때, 기지국이 전용 PRACH이 전송될 시간및 주파수 영역도 같이 지정할 수 있다.
전용 PRACH은 항상 존재하는 채널 형태로 구성될 수도 있고, 임의접속을 통한 타이밍 어드밴스 값을 알아야 하는 경우가 많지 않다면, 필요한 경우 임시로 생성하는 채널 형태로 구성될 수도 있다. 초기 접속을 허용하지 않는 경우에는 모든 사용 가능한 프리앰블을 이와 같이 추가적인 타이밍 어드밴스를 알아내기 위한 자원으로 사용하며, 해당 프리앰블 정보는 단말들에게 스케불링을 통해서 단말 특정 자원으로 알려줄 수 있다.
그리고, 초기 임의 접속을 수행한 후, RRC 연결 설정 이후에 전용 시그널링에 의해 추가적으로 할당되거나 구성이 변경된 UL CC가 복수인 경우에는 기지국은 복수의 UL CC를 동일한 타이밍 어드밴스를 사용하는 UL CC들이 동일한 그룹에 속하도록 UL CC 그룹으로 나누고 UL CC 그룹에서의 임의 접속을 위한 전용 PRACH 프리앰블을 할당할 수 있다. 이때, 전용 PRACH 프리앰블이 전송될 시간 및 주파수 위치도 같이 지정될 수 있다.
그리고, 연속적인 대역에 있는 UL CC들이 동일한 UL CC 그룹에 속하도록 UL CC 그룹을 나눌 수 있다. UL CC 그룹 정보는 기지국이 지정하는 것이 바람직하나, 불필요한 오버헤드를 감소시키기 위해 단말이 연속적인 대역에 대한 UL CC들은 동일한 타이밍 어드밴스를 사용하는 그룹으로 자동으로 판단하도록 할 수도 있다. 연속적인 대역에 대한 기준은 서로 연속된 캐리어를 사용하거나, LTE-A에 지정된 스펙트럼에서 지정된 주파수 밴드 형태로 구분될 수 있다.
동일 타이밍 어드밴스를 사용하는 UL CC 그룹에 대한 정보는 초기 접속 이후에 시스템 정보를 통해 전송될 수 있다. UL CC 그룹에 대한 정보는 셀 특정 정보로 전송될 수도 있고, 단말 특정 정보로 전송될 수도 있다.
전용 PRACH 프리앰블에 관한 정보는 단일 DL CC 및 UL CC 기반으로 RRC 연결설정이 이루어진 후에 기지국이 단말 특정 전용 시그널링을 통해 멀티 DL CC 및 UL CC를 구성하고 활성화하는 시그널링에 포함시켜 전송할 수 있다. 즉, 기지국은 CC를 구성하고 활성화하는 전용 시그널링을 통해 UL CC에 대한 구성과 이에 할당되는 전용 PRACH 프리앰블 세트를 같이 알려줄 수 있다. 또는, CC를 구성하고 활성화하는 전용 시그널링을 통해 UL CC에 대한 구성화가 이루어지면 기지국은 해당 UL CC와 연결된 DL CC를 통해 전용 PRACH 프리앰블 세트을 전송하고 단말은 전용 프리앰블 세트를 이용해 임의 접속을 수행할 수 있다.
전용 PRACH 프리앰블을 할당받은 단말은 임의 접속을 시도하기 위해 할당받은 전용 PRACH 프리앰블을 기지국으로 전송하고, 기지국은 단말로부터 전용 PRACH 프리앰블을 수신한다(S830). 즉, 단말은 단말 특정하게 추가적으로 구성되거나 재구성되거나 활성화되는 UL CC 또는 UL CC 그룹들에 대한 임의 접속은 전용 프리앰블 또는 전용 프리앰블 세트를 이용하여 수행한다.
기지국이 동일 타이밍 어드밴스를 사용하는 UL CC 그룹에 대해 전용 PRACH 프리앰블을 할당한 경우에는, 추가적인 임의 접속 과정은 하나의 UL CC 그룹 내의 모든 CC에서 수행될 필요가 없으며 UL CC 그룹의 주 캐리어(primary carrier) 또는 기준 캐리어(reference carrier)와 같이 기준이 되는 하나의 UL CC에서만 수행하도록 할 수 있으며, 이를 통해 추가적인 임의 접속 과정의 복잡도를 감소시킬 수 있다. 즉, 동일 타이밍 어드밴스를 사용하는 UL CC 그룹에 대해 전용 PRACH 프리앰블을 할당한 경우에는 기지국은 UL CC 그룹에 속하는 복수의 UL CC 중 하나의 UL CC를 통해 전용 PRACH 프리앰블을 수신한다.
캐리어 집합을 사용하는 LTE-A 단말의 경우 추가적으로 임의 접속을 수행하는 UL CC 또는 UL CC 그룹에 대해서는 보통의 초기 임의 접속과 다른 구조를 가질 수 있는데, 이는 이미 단일 DL CC 및 UL CC를 기반으로 초기 접속이 완료되어 경쟁 해결이 끝난 상태이기 때문이다. 따라서, 추가적으로 할당 받은 UL CC 또는 UL CC 그룹에서의 임의 접속 과정은 제1 내지 제4 메시지를 통한 과정을 모두 다 수행할 필요가 없을 수 있다. 이는 초기 접속 과정에서 해당 셀에 단말이 들어왔음을 알리고 기지국과 경쟁 해결이 모두 끝난 상태에서 추가적인 UL CC 또는 UL CC 그룹에 대한 타이밍 어드밴스만 수신하면 되기 때문이다.
따라서, 추가적으로 수행하는 임의 접속은 전용 PRACH 프리앰블을 이용한 제1 메시지 전송과 제2 메시지 수신의 두 과정만 수행하여 하나 이상의 UL CC에 대한 타이밍 어드밴스를 알 수 있도록 할 수 있다.
또는, 추가적으로 할당 받은 UL CC 또는 UL CC 그룹에서의 임의 접속 과정은 LTE Rel-8에서 정의된 경쟁 프리 임의 접속 과정(contention-free random access procedure)을 따를 수도 있다. 도 9는 경쟁 프리 임의 접속 과정을 나타낸 도면이다.
기지국은 단말에게 임의 접속 응답을 전송한다(S840).
기지국은 임의 접속 응답을 통해 단말에게 UL CC 또는 UL CC 그룹의 타이밍 어드밴스, 전력 제어 오프셋, CQI 요청 정보를 전송할 수 있다. 캐리어 집합을 사용하는 LTE-A 단말이 임의 접속 응답을 수신하는 과정에서 기지국은 기존 LTE Rel-8의 제2 메시지 포맷을 이용하거나, 추가적인 임의 접속을 위한 LTE-A용 새로운 제2 메시지 포맷을 이용할 수 있다.
기존 LTE Rel-8의 제2 메시지 포맷을 이용하는 경우를 살펴보면, 기지국은 기존 Rel-8의 제2 메시지의 포맷을 그대로 사용하며, RAR에 포함된 정보 필드 중에서 추가적으로 할당 받은 UL CC 또는 UL CC 그룹에서 필요한 타이밍 어드밴스 명령(timing advance command), 상향링크 그랜트(UL grant) 중 일부인 상향링크 딜레이(UL delay), CQI 요청, TPC 명령(TPC command) 등만을 유효한 정보로 인식하고 나머지 필드는 무시하도록 할 수 있다. 각 DL CC별로 C-RNTI가 다르게 정의되는 경우, 임시 C-RNTI로 유효한 RAR 컨텐츠에 포함될 수 있다. DL CC들이 동일한 C-RNTI를 사용하는 경우에는 이미 다른 하향링크와 상향링크 연결에 사용되고 있던 C-RNTI를 RAR에 포함하여 전송할 수도 있다.
또는, 기존 Rel-8의 제2 메시지 포맷을 그대로 사용하여 RAR에 포함된 모든 필드 들을 그대로 사용하여 추가적으로 할당된 UL CC에서의 임의 접속을 수행하도록 할 수도 있다.
추가적인 임의 접속을 위한 LTE-A용 새로운 제2 메시지 포맷을 이용하는 경우를 살펴보면, 캐리어 집합으로 인한 추가적인 임의 접속에 필요한 필드들만을 새로운 RAR 포맷으로 정의한다. 새로운 RAR 포맷에는 타이밍 어드밴스 명령, 상향링크 딜레이, CQI 요청, TPC 명령 등이 포함될 수 있다. 각 DL CC별로 C-RNTI가 다르게 정의되는 경우, 임시 C-RNTI로 RAR에 포함될 수 있다.
임의 접속 응답이 전송되는 캐리어는 임의 접속의 구성에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 제2 메시지에 해당하는 정보는 원래 동작하고 있던 캐리어 즉, 주캐리어, 전용 프리앰블에 관한 정보가 전송되었던 또는 사전에 지정된 셀특정/단말 특정 캐리어를 통해서 전달될 수 있다.
이와 달리, 프로시저를 정의하지 않고, 모든 DL CC에서 전송하는 방안도 가능하다. 특히 RAR의 정보가 그다지 많지 않은 점을 감안하면, 실제 PDSCH로 전동되는 형태보다는 PDCCH에 전송되는 형태를 취할 수 있다. 즉, 어떤 캐리어로 전송되는 구조를 가지더라도, PDCCH를 통해서 전달되면서, 해당 캐리어에서의 단말의 C-RNTI를 통해서 스크램블된 구조를 가질 수 있다. 이때, 전달되는 내용은 앞서 기술한 바와 같이 그 정보 구성이 기존의 제2 메시지와 다른 구조를 가질 수 있다.
타이밍 어드밴스 정보를 수신함에 있어서, 단말은 기지국으로부터 새로운 UL CC에 대한 지시를 받은 DL CC를 통해서 타이밍 어드밴스 정보를 수신할 수 있다. 이 때, 수신되는 타이밍 어드밴스 정보는 프리앰블을 전송한 모든 UL CC들에 대한 타이밍 어드밴스 값을 묶은 형태로 전송될 수 있으며, 이 값의 순서는 UL CC의 순서에 따라 정해지거나, UL CC 인덱스와 함께 지정될 수 있다.
타이밍 어드밴스 정보를 수신함에 있어서, 단말은 UL CC에 대한 RAR이 전송될 DL CC로부터 RAR 정보를 수신하는 방안도 가능하다. 이 경우 단말은 해당 DL CC에 대한 시스템 정보를 모두 수신한 다음에야 접근할 수 있다. 이와 같이 해당 DL CC에서 RAR 정보를 수신하게 되면 블라인드 디코딩 복잡도가 올라갈 수 있다. 하지만, 기지국 입장에서는 캐리어 간의 독립성을 제공하는 잇점이 존재한다. 이 때 할당된 채널이 초기 접속용 채널과 다른 경우에는 RAR 전송 형태는 이미 종래에 정의되는 PRACH용 RA-RNTI와 다른 값으로 스크램블되는 형태를 갖는 것이 바람직하다.
위에서 기술된 내용은 하향링크 상향링크 구성이 어떤 식으로 구성되어도 모두 적용될 수 있다. 예를 들어, 특정 하향링크와 상향링크의 쌍이 지정되면, 이 쌍을 이용하여 전용 프리앰블을 전송해야 한다. 이때 DL CC와 UL CC의 관계성은 셀 특정으로 지정된 DL CC와 UL CC의 관계로 정의될 수도 있고, 하나의 UL CC에 여러 개의 DL CC가 셀 특정으로 지정되어 있다면 이중에서 기준이 되는 특정 DL CC를 기준으로 서브프레임 경계를 잡거나 모든 DL CC의 서브프레임 경계의 평균값으로 기준 시간을 잡아서 전용 프리앱블을 전송할 수 있다. 하지만 DL CC와 UL CC의 관계는 단말특정으로 지정될 수 있으며, 이때 기준이 될 DL CC는 기지국이 특정 UL CC에 대해서 전용 프리앰블을 전송하도록 하는 경우 직접 지정될 수 있다. 이 때 지정되는 CC는 하향링크 주 캐리어처럼 이미 단말 특정으로 미리 정의된 캐리어를 기준으로 하거나 해당 전용 프리앰블이 지정되면서 정해진 DL CC를 기준으로 서브프레임 경계를 결정하는 방식을 취할 수 있다.
다음으로, 사운딩 기준 신호(sounding reference symbol) 또는 DM-RS를 이용하여 타이밍 어드밴드를 추정하는 방법을 설명한다.
사운딩 기준 신호와 DM-RS 신호는 사이클릭 시프트(cyclic shift)를 사용하기 때문에 타이밍을 추정하기에 용이한 구조를 가지고 있다.
예를 들어, DM-RS로 타이밍 어드밴스 값을 알아내기 위해서는, 기지국은 특정 서브프레임에서 단말이 사용할 수 있는 DM-RS의 대역폭과 사이클릭 시프트값을 알려주어야 한다. 그리고, 기지국은 해당 대역에서의 다른 단말이 사용하는 DM-RS와의 간섭이 최소화되도록 스케줄링해줄 수 있어야 한다.
그러면, 특정 단말이 특정 DM-RS를 1개의 심볼 또는 2개 이상의 심볼에서 전송하는 구조를 생성할 수 있다. 이를 위한 시그널링 형식으로는 상향링크 자원 할당을 위한 그랜트를 그대로 사용하는 방안이 가능하다. 하지만, 새로운 UL CC에 대한 타이밍 어드밴스 값을 알아내는 단계는 대부분 캐리어 구성이 달라지면서 발생하기 때문에, 이 메시지와 연관된 단계, 즉 같은 전용 시그널링에 포함되거나 프로시져 상에서 콤포넌트 캐리어 구성을 수행하는 중간에 지정되어 알려질 수 있다.
이와 비슷하게 사운딩 기준 신호를 사용하여 타이밍 어드밴스 값을 보정할 수 있는데, 이 경우에도 사운딩 프리앰블을 전송할 수 있도록 해당 대역이나 사용할 사이클릭 시프트 등의 정보를 기지국이 단말에게 알려줘야 하며 이는 사운딩 구성을 위해서 사용하는 SRS 구성 메시지를 그대로 사용할 수 있다. 이때, 사용회수는 1회나 혹은 수 회 정도의 사용권한만을 정해주도록 한다. 관련된 정보는 앞서 DM-RS나 전용 프리앰블을 위해서 정해졌던 방식과 유사한 형태로 콤포넌트 캐리어 구성 메시지나 해당 과정에서 개별 메시지로 전달될 수 있다.
타이밍 어드밴스 값을 알아내는 과정은 두 가지로 분류될 수 있다. DL CC들간이나 UL CC들간의 간격이 그다지 크지 않는 경우, 즉 주파수 축에서 주파수 간격이 그다지 크지 않은 경우에는 타이밍 어드밴스 값이 급격히 변하지 않는 것이 일반적인 특징이다. 따라서, 이 경우에는 약간의 타이맹 어드밴스 값의 보정을 위해서 DM-RS나 사운딩 기준 신호를 사용해서 타이밍 어드밴스 값을 보정하는 것이 바람직 하다.
반면, DL CC나 UL CC중에 변경되는 주파수가 크게 되는 경우에는 해당 CC에서의 타이밍 어드밴스 값은 이미 사용하던 타이밍 어드밴스 값과 현격히 다른 값을 가지고 있을 것이므로 이 경우에는 다른 단말들의 신호에 간섭을 주지 않기 위해서 전용 RACH 프리앰블을 사용하는 것이 바람직하다.
따라서, 이러한 개념을 타이밍 어드밴스 갱신에 적용하면, 콤포넌트 캐리어가 같은 주파수 대역에 존재하면 타이밍 어드밴스 갱신은 DM-RS나 SRS를 기본으로 하고, 콤포넌트 캐리어가 다른 주파수 대역으로 변경되는 경우에는 RACH 프리앰블을 이용해서 타이밍 어드밴스 값을 수정하는 것을 기본으로 할 수 있다.
이런 경우, 단말은 특정 비트 필드를 해석할 때, 콤포넌트 캐리어의 변경 상황에 따라 서로 다른 의미로 해석할 수 있다.
이와 같이, DM-RS나 사운딩 기준 신호를 통해서 타이밍 어드밴스를 보정하는 경우에는, 해당 타이밍 어드밴스 보정값을 수신하는 방안이 필요하다. 이때, 기존의 타이밍 어드밴스 보정용 메시지를 재활용할 수 있는데, 어떤 캐리어에 대한 것인지 명시하는 캐리어 지시자가 필요하다. 즉, UL CC와 연관된 DL CC가 함께 추가된 경우에는 해당 DL CC에서 해당 UL CC의 타이밍 어드밴스 보정값을 그대로 수신한다. 이 경우 기존의 타이밍 어드밴스 보정값 구조에 변화를 주지 않아도 된다. 하지만, 타이밍 어드밴스 보정값은 해당 DL CC와 연결된 UL CC의 타이밍 어드밴스 값만을 보정하는데 사용해야 한다.
DL CC 추가 없이 UL CC만 추가하게 되는 경우에는, DL CC가 추가 할당이 없으므로 해당 타이밍 어드밴스 보정값은 DM-RS나 사운딩 정보를 보낸 UL CC에 대한 것이므로, 이 값을 본래 DL CC와 연계된 UL CC에 대한 타이밍 어드밴스 보정값과 구분해야 한다. 이를 위해서, 타이밍 어드밴스 보정값이 어떤 UL CC에 대한 것인지 명시가 필요하게 되며, 이는 캐리어 지시자를 직접적인 지시하거나나 CRC 스크램블링을 통해서 알려줄 수 있다. 따라서 캐리어 지시가 없는 타이밍 어드밴스 보정값은 본래 DL CC와 연계된 UL CC에 대해서만 사용하고 나머지 UL CC에 대해서는 분리된 시그널링이 필요함을 의미한다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예로서, 위에서 설명한 본 발명의 실시예들이 구현될 수 있는 이동단말 및 기지국의 구성을 나타내는 도면이다.
이동단말(AMS) 및 기지국(ABS)은 정보, 데이터, 신호 및/또는 메시지 등을 송수신할 수 있는 안테나(1000, 1010), 안테나를 제어하여 메시지를 전송하는 전송 모듈(Tx module, 1040, 1050), 안테나를 제어하여 메시지를 수신하는 수신 모듈(Rx module, 1060, 1070), 기지국과의 통신과 관련된 정보 들을 저장하는 메모리(1080, 1090) 및 송신모듈, 수신모듈 및 메모리를 제어하는 프로세서(1020, 1030)를 각각 포함한다. 이때, 기지국은 팸토 기지국 또는 매크로 기지국일 수 있다.
안테나(1000, 1010)는 전송모듈(1040, 1050)에서 생성된 신호를 외부로 전송하거나, 외부로부터 무선 신호를 수신하여 수신모듈(1060, 1070)로 전달하는 기능을 수행한다. 다중 안테나(MIMO) 기능이 지원되는 경우에는 2개 이상의 안테나가 구비될 수 있다.
프로세서(1020, 1030)는 통상적으로 이동단말 또는 기지국의 전반적인 동작을 제어한다. 특히, 프로세서는 상술한 본 발명의 실시예들을 수행하기 위한 제어 기능, 서비스 특성 및 전파 환경에 따른 MAC(Medium Access Control) 프레임 가변 제어 기능, 핸드오버(Hand Over) 기능, 인증 및 암호화 기능 등을 수행할 수 있다. 또한, 프로세서(1020, 1030)는 다양한 메시지들의 암호화를 제어할 수 있는 암호화 모듈 및 다양한 메시지들의 송수신을 제어하는 타이머 모듈을 각각 더 포함할 수 있다.
기지국의 프로세서(1020)는 제1 임의 접속 이후에 추가적으로 할당되거나 구성이 변경된 UL CC에서의 제2 임의 접속을 위한 전용 PRACH 프리앰블을 단말에게 할당한다. 이때, 기지국의 프로세서(1020)는 상기 전용 PRACH 프리앰블이 전송될 시간 및 주파수 영역도 단말에게 할당할 수 있다.
그리고, 제1 임의 접속 이후에 추가적으로 할당되거나 구성이 변경된 복수의 UL CC가 있는 경우, 기지국의 프로세서(1020)는 상기 복수의 UL CC를 동일한 타이밍 어드밴스를 사용하는 UL CC들이 동일한 그룹에 속하도록 UL CC 그룹으로 나누고 상기 UL CC 그룹에서의 상기 제2 임의 접속을 위한 상기 전용 PRACH 프리앰블을 단말에게 할당할 수 있다.
전송 모듈(1040, 1050)은 프로세서로부터 스케쥴링되어 외부로 전송될 신호 및/또는 데이터에 대하여 소정의 부호화(coding) 및 변조(modulation)를 수행한 후 안테나(1000, 1010)에 전달할 수 있다.
기지국의 전송 모듈(1040)은 기지국의 프로세서(1020)가 단말에게 할당한 전용 PRACH 프리앰블에 관한 정보를 단말에게 전송한다.
단말의 전송 모듈(1050)은 제1 임의 접속 이후에 추가적으로 할당되거나 구성이 변경된 UL CC의 타이밍 어드밴스를 얻기 위해 기지국으로부터 할당받은 전용 PRACH 프리앰블을 기지국에게 전송하여 임의 접속 과정을 수행한다.
수신모듈(1060, 1070)은 외부에서 안테나(1000, 1010)를 통하여 수신된 무선 신호에 대한 복호(decoding) 및 복조(demodulation)을 수행하여 원본 데이터의 형태로 복원하여 프로세서(1020, 1030)로 전달할 수 있다.
기지국의 수신 모듈(1060)은 단말로부터 전용 PRACH 프리앰블을 수신한다.
단말의 수신 모듈(1070)은 기지국으로부터 제1 임의 접속 이후에 추가적으로 할당되거나 구성이 변경된 UL CC에서의 제2 임의 접속을 위한 전용 PRACH 프리앰블에 관한 정보를 수신한다.
메모리(1080, 1090)는 프로세서의 처리 및 제어를 위한 프로그램이 저장될 수 있고, 입/출력되는 데이터들(이동국의 경우, 기지국으로부터 할당받은 상향링크 그랜트(UL grant), 시스템 정보, 스테이션 식별자(STID), 플로우 식별자(FID), 동작 시간(Action Time), 영역할당정보 및 프레임 오프셋 정보 등)의 임시 저장을 위한 기능을 수행할 수 있다.
또한, 메모리는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들어, SD 또는 XD 메모리 등), 램(Random Access Memory, RAM), SRAM(Static Random Access Memory), 롬(Read-Only Memory, ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PROM(Programmable Read-Only Memory), 자기 메모리, 자기 디스크, 광디스크 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다.
상술한 바와 같이 개시된 본 발명의 바람직한 실시예들에 대한 상세한 설명은 당업자가 본 발명을 구현하고 실시할 수 있도록 제공되었다. 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 본 발명의 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 당업자는 상술한 실시예들에 기재된 각 구성을 서로 조합하는 방식으로 이용할 수 있다.
따라서, 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다.

Claims (20)

  1. 캐리어 집합을 지원하는 무선 통신 시스템의 기지국에서 단말의 임의 접속 지원 방법에 있어서,
    제1 임의 접속 이후에 추가적으로 할당되거나 구성이 변경된 상향링크 콤포넌트 캐리어(uplink component carrier, 이하 "UL CC"라 함)에서의 제2 임의 접속을 위한 전용 PRACH 프리앰블을 단말에게 할당하는 단계; 및
    상기 단말로부터 상기 전용 PRACH 프리앰블을 수신하는 단계를 포함하는 임의 접속 지원 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 할당하는 단계는 상기 전용 PRACH 프리앰블이 전송될 시간 및 주파수 영역을 할당하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 임의 접속 지원 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    제1 임의 접속 이후에 추가적으로 할당되거나 구성이 변경된 복수의 UL CC가 있는 경우, 상기 할당하는 단계는 상기 복수의 UL CC를 동일한 타이밍 어드밴스를 사용하는 UL CC들이 동일한 그룹에 속하도록 UL CC 그룹으로 나누고 상기 UL CC 그룹에서의 상기 제2 임의 접속을 위한 상기 전용 PRACH 프리앰블을 상기 단말에게 할당하는 것을 특징으로 하는 임의 접속 지원 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 수신하는 단계는 상기 단말로부터 상기 UL CC 그룹에 속하는 복수의 UL CC 중 하나의 UL CC를 통해 상기 전용 PRACH 프리앰블을 수신하는 것을 특징으로 하는 임의 접속 지원 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 할당하는 단계는 상기 전용 PRACH 프리앰블에 관한 정보를 단말 특정 전용 시그널링을 통해 상기 단말에게 전송하는 것을 특징으로 하는 임의 접속 지원 방법.
  6. 캐리어 집합을 지원하는 무선 통신 시스템의 단말에서 임의 접속 방법에 있어서,
    제1 임의 접속 이후에 추가적으로 할당되거나 구성이 변경된 상향링크 콤포넌트 캐리어(uplink component carrier, 이하 "UL CC"라 함)에서의 제2 임의 접속을 위한 전용 PRACH 프리앰블을 기지국으로부터 할당받는 단계; 및
    상기 기지국에게 상기 전용 PRACH 프리앰블을 전송하는 단계를 포함하는 임의 접속 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 할당받는 단계는 상기 전용 PRACH 프리앰블이 전송될 시간 및 주파수 영역을 할당받는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 임의 접속 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    제1 임의 접속 이후에 추가적으로 할당되거나 구성이 변경된 복수의 UL CC가 있는 경우, 상기 복수의 UL CC는 동일한 타이밍 어드밴스를 사용하는 UL CC들이 동일한 그룹에 속하도록 UL CC 그룹으로 나뉘어 있고 상기 할당받는 단계는 상기 UL CC 그룹에서의 상기 제2 임의 접속을 위한 상기 전용 PRACH 프리앰블을 할당받는 것을 특징으로 하는 임의 접속 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 전송하는 단계는 상기 단말로부터 상기 UL CC 그룹에 속하는 복수의 UL CC 중 하나의 UL CC를 통해 상기 전용 PRACH 프리앰블을 전송하는 것을 특징으로 하는 임의 접속 방법.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 할당받는 단계는 상기 전용 PRACH 프리앰블에 관한 정보를 단말 특정 전용 시그널링을 통해 상기 기지국으로부터 수신하는 것을 특징으로 하는 임의 접속 방법.
  11. 캐리어 집합을 지원하는 무선 통신 시스템의 기지국에서,
    제1 임의 접속 이후에 추가적으로 할당되거나 구성이 변경된 상향링크 콤포넌트 캐리어(uplink component carrier, 이하 "UL CC"라 함)에서의 제2 임의 접속을 위한 전용 PRACH 프리앰블을 단말에게 할당하는 프로세서;
    상기 전용 PRACH 프리앰블에 관한 정보를 상기 단말에게 전송하는 전송 모듈; 및
    상기 단말로부터 상기 전용 PRACH 프리앰블을 수신하는 수신 모듈를 포함하는 기지국.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 전용 PRACH 프리앰블이 전송될 시간 및 주파수 영역을 상기 단말에게 할당하는 것을 특징으로 하는 기지국.
  13. 제11항에 있어서,
    제1 임의 접속 이후에 추가적으로 할당되거나 구성이 변경된 복수의 UL CC가 있는 경우, 상기 프로세서는 상기 복수의 UL CC를 동일한 타이밍 어드밴스를 사용하는 UL CC들이 동일한 그룹에 속하도록 UL CC 그룹으로 나누고 상기 UL CC 그룹에서의 상기 제2 임의 접속을 위한 상기 전용 PRACH 프리앰블을 상기 단말에게 할당하는 것을 특징으로 하는 기지국.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 수신 모듈은 상기 단말로부터 상기 UL CC 그룹에 속하는 복수의 UL CC 중 하나의 UL CC를 통해 상기 전용 PRACH 프리앰블을 수신하는 것을 특징으로 하는 기지국.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 전송 모듈은 상기 전용 PRACH 프리앰블에 관한 정보를 단말 특정 전용 시그널링을 통해 상기 단말에게 전송하는 것을 특징으로 하는 기지국.
  16. 캐리어 집합을 지원하는 무선 통신 시스템의 단말에 있어서,
    제1 임의 접속 이후에 추가적으로 할당되거나 구성이 변경된 상향링크 콤포넌트 캐리어(uplink component carrier, 이하 "UL CC"라 함)에서의 제2 임의 접속을 위한 전용 PRACH 프리앰블에 관한 정보를 기지국으로부터 수신하는 수신 모듈; 및
    상기 기지국에게 상기 전용 PRACH 프리앰블을 전송하는 전송 모듈을 포함하는 단말.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 수신 모듈은 상기 전용 PRACH 프리앰블이 전송될 시간 및 주파수 영역에 관한 정보를 수신하는 것을 특징으로 하는 단말.
  18. 제16항에 있어서,
    제1 임의 접속 이후에 추가적으로 할당되거나 구성이 변경된 복수의 UL CC가 있는 경우, 상기 복수의 UL CC는 동일한 타이밍 어드밴스를 사용하는 UL CC들이 동일한 그룹에 속하도록 UL CC 그룹으로 나뉘어 있고 상기 전용 PRACH 프리앰블은 상기 UL CC 그룹에서의 상기 제2 임의 접속을 위한 것임을 특징으로 하는 단말
  19. 제18항에 있어서,
    상기 전송 모듈은 상기 단말로부터 상기 UL CC 그룹에 속하는 복수의 UL CC 중 하나의 UL CC를 통해 상기 전용 PRACH 프리앰블을 전송하는 것을 특징으로 하는 단말.
  20. 제16항에 있어서,
    상기 수신 모듈은 상기 전용 PRACH 프리앰블에 관한 정보를 단말 특정 전용 시그널링을 통해 상기 기지국으로부터 수신하는 것을 특징으로 단말.
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