WO2011122808A2 - 무선 통신 시스템에서 릴레이 노드의 접속 가능 셀 정보 송수신 방법 및 이를 위한 장치 - Google Patents

Abstract

본 출원에서는 무선 통신 시스템에서 서빙 네트워크 노드가 신호를 처리하는 방법이 개시된다. 구체적으로, 이동 장치와 통신 링크를 형성하는 단계, 외부 네트워크 노드 또는 상기 이동 장치로부터 상기 이동 장치가 접속 가능한 네트워크 노드 리스트 정보를 포함하는 메시지를 수신하는 단계, 및 상기 이동 장치와 신호를 송수신하는 단계를 포함한다. 여기서, 상기 이동 장치는 릴레이 노드이고, 상기 외부 네트워크 노드는 OAM (Operation And Maintenance) 서버 또는 MME (Mobility Management Entity)인 것을 특징으로 한다.

Description

무선 통신 시스템에서 릴레이 노드의 접속 가능 셀 정보 송수신 방법 및 이를 위한 장치

본 발명은 무선 통신 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 무선 통신 시스템에서 릴레이 노드의 접속 가능 셀 정보 송수신 방법 및 이를 위한 장치에 관한 것이다.

본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템의 일례로서 3GPP LTE (3rd Generation Partnership Project Long Term Evolution; 이하 "LTE"라 함) 통신 시스템에 대해 개략적으로 설명한다.

도 1은 무선 통신 시스템의 일례로서 E-UMTS 망구조를 개략적으로 도시한 도면이다. E-UMTS(Evolved Universal Mobile Telecommunications System) 시스템은 기존 UMTS(Universal Mobile Telecommunications System)에서 진화한 시스템으로서, 현재 3GPP에서 기초적인 표준화 작업을 진행하고 있다. 일반적으로 E-UMTS는 LTE(Long Term Evolution) 시스템이라고 할 수도 있다. UMTS 및 E-UMTS의 기술 규격(technical specification)의 상세한 내용은 각각 "3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Radio Access Network"의 Release 7과 Release 8을 참조할 수 있다.

도 1을 참조하면, E-UMTS는 단말(User Equipment; UE)(120)과 기지국(eNode B; eNB)(110a 및 110b), 네트워크(E-UTRAN)의 종단에 위치하여 외부 네트워크와 연결되는 접속 게이트웨이(Access Gateway; AG)를 포함한다. 기지국은 브로드캐스트 서비스, 멀티캐스트 서비스 및/또는 유니캐스트 서비스를 위해 다중 데이터 스트림을 동시에 전송할 수 있다.

한 기지국에는 하나 이상의 셀이 존재한다. 셀은 1.25, 2.5, 5, 10, 15, 20Mhz 등의 대역폭 중 하나로 설정돼 여러 단말에게 하향 또는 상향 전송 서비스를 제공한다. 서로 다른 셀은 서로 다른 대역폭을 제공하도록 설정될 수 있다. 기지국은 다수의 단말에 대한 데이터 송수신을 제어한다. 하향 링크(Downlink; DL) 데이터에 대해 기지국은 하향 링크 스케줄링 정보를 전송하여 해당 단말에게 데이터가 전송될 시간/주파수 영역, 부호화, 데이터 크기, HARQ(Hybrid Automatic Repeat and reQuest) 관련 정보 등을 알려준다. 또한, 상향 링크(Uplink; UL) 데이터에 대해 기지국은 상향 링크 스케줄링 정보를 해당 단말에게 전송하여 해당 단말이 사용할 수 있는 시간/주파수 영역, 부호화, 데이터 크기, HARQ 관련 정보 등을 알려준다. 기지국간에는 사용자 트래픽 또는 제어 트래픽 전송을 위한 인터페이스가 사용될 수 있다. 핵심망(Core Network; CN)은 AG와 단말의 사용자 등록 등을 위한 네트워크 노드 등으로 구성될 수 있다. AG는 복수의 셀들로 구성되는 TA(Tracking Area) 단위로 단말의 이동성을 관리한다.

무선 통신 기술은 WCDMA를 기반으로 LTE까지 개발되어 왔지만, 사용자와 사업자의 요구와 기대는 지속적으로 증가하고 있다. 또한, 다른 무선 접속 기술이 계속 개발되고 있으므로 향후 경쟁력을 가지기 위해서는 새로운 기술 진화가 요구된다. 비트당 비용 감소, 서비스 가용성 증대, 융통성 있는 주파수 밴드의 사용, 단순구조와 개방형 인터페이스, 단말의 적절한 파워 소모 등이 요구된다.

상술한 바와 같은 논의를 바탕으로 이하에서는 무선 통신 시스템에서 릴레이 노드의 접속 가능 셀 정보 송수신 방법 및 이를 위한 장치를 제안하고자 한다.

본 발명의 일 양상인 무선 통신 시스템에서 서빙 네트워크 노드가 신호를 처리하는 방법은, 이동 장치와 통신 링크를 형성하는 단계; 외부 네트워크 노드 또는 상기 이동 장치로부터 상기 이동 장치가 접속 가능한 네트워크 노드 리스트 정보를 포함하는 메시지를 수신하는 단계; 및 상기 이동 장치와 신호를 송수신하는 단계를 포함한다. 여기서 상기 이동 장치는 릴레이 노드이고, 상기 외부 네트워크 노드는 OAM (Operation And Maintenance) 서버 또는 MME (Mobility Management Entity)를 지시할 수 있다.

또한, 상기 이동 장치와 통신 링크를 형성하는 단계는 상기 외부 네트워크 노드로 상기 이동 장치의 식별자를 전송하는 단계를 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 네트워크 노드 리스트에 포함되는 타겟 네트워크 노드로 핸드오버 요청 메시지를 송신하는 단계; 상기 타겟 네트워크 노드로부터 핸드오버 요청 응답 메시지를 수신하는 단계; 및 상기 이동 장치로 핸드오버 명령 메시지를 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다. 여기서, 상기 핸드오버 요청 메시지는 상기 네트워크 노드 리스트 정보를 포함한다.

보다 바람직하게는, 상기 이동 장치와 상기 서빙 네트워크 노드 간의 통신 링크에 장애가 발생한 경우, 상기 이동 장치로 상기 통신 링크를 해제하기 위한 해제 메시지를 송신하는 단계를 더 포함하며, 상기 해제 메시지는 상기 네트워크 노드 리스트 정보를 포함하며, 상기 네트워크 노드 리스트 정보에 포함된 네트워크 노드의 동작 주파수 정보와 RAT (Radio Access Technology) 정보를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 해제 메시지를 수신한 이동 단말은 상기 서빙 네트워크 노드와 상기 이동 단말 간의 통신 링크를 해제한 후, 상기 네트워크 노드 리스트 정보에 포함된 타겟 네트워크 노드로 통신 링크 연결 요청 메시지를 송신한다.

본 발명의 실시예에 따르면 네트워크 노드, 예를 들어, 도너 셀은 릴레이 노드의 접속 가능 셀 리스트를 수신하여 릴레이 노드를 효율적으로 관리할 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 일례로서 E-UMTS 망구조를 개략적으로 도시한 도면.

도 2는 E-UTRAN(Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network)의 네트워크 구조를 개념적으로 도시하는 도면.

도 3은 3GPP 무선 접속망 규격을 기반으로 한 단말과 E-UTRAN 사이의 무선 인터페이스 프로토콜(Radio Interface Protocol)의 제어평면(Control Plane) 및 사용자평면(User Plane) 구조를 나타내는 도면.

도 4는 3GPP 시스템에 이용되는 물리 채널들 및 이들을 이용한 일반적인 신호 전송 방법을 설명하기 위한 도면.

도 5는 LTE 시스템에서 사용되는 무선 프레임의 구조를 예시하는 도면.

도 6은 호출 메시지를 이용한 일반적인 송수신 방법을 설명하기 위한 도면.

도 7은 LTE 시스템에서 제공하는 경쟁 기반 랜덤 접속 과정(Contention based random access procedure)에서 단말과 기지국의 동작 과정을 나타내는 도면.

도 8은 릴레이 노드(RN), 기지국(DeNB) 및 단말(UE)로 구성되는 네트워크의 개념도.

도 9는 릴레이 노드 자원 분할의 예시를 나타내는 도면.

도 10은 본 발명의 실시예에 따라, DeNB에게 RN이 접속 가능한 DeNB 셀 리스트를 제공하는 방법을 도시하는 도면.

도 11은 본 발명의 실시예에 따라 DeNB가 접속 가능한 DeNB 리스트를 이용하여 RN을 다른 DeNB로 핸드오버시키는 절차를 예시하는 순서도.

도 12은 본 발명의 실시예에 따라 DeNB의 특정 셀과 RN과의 통신 중 무선 링크 장애(RLF)가 발생한 경우, 상기 DeNB의 다른 셀로 RN을 리디렉션 시키는 절차를 예시하는 순서도.

도 13는 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 장치의 블록 구성도를 예시한다.

이하에서 첨부된 도면을 참조하여 설명된 본 발명의 실시예들에 의해 본 발명의 구성, 작용 및 다른 특징들이 용이하게 이해될 수 있을 것이다. 이하에서 설명되는 실시예들은 본 발명의 기술적 특징들이 3GPP 시스템에 적용된 예들이다.

본 명세서는 LTE 시스템 및 LTE-A 시스템을 사용하여 본 발명의 실시예를 설명하지만, 이는 예시로서 본 발명의 실시예는 상기 정의에 해당되는 어떤 통신 시스템에도 적용될 수 있다. 또한, 본 명세서는 FDD 방식을 기준으로 본 발명의 실시예에 대해 설명하지만, 이는 예시로서 본 발명의 실시예는 H-FDD 방식 또는 TDD 방식에도 용이하게 변형되어 적용될 수 있다.

도 2는 E-UTRAN(Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network)의 네트워크 구조를 개념적으로 도시하는 도면이다. 특히 E-UTRAN시스템은 기존 UTRAN시스템에서 진화한 시스템이다. E-UTRAN은 셀(eNB)들로 구성되며, 셀들은 X2 인터페이스를 통해 연결된다. 셀은 무선 인터페이스를 통해 단말과 연결되며, S1 인터페이스를 통해 EPC(Evolved Packet Core)에 연결된다.

EPC에는 MME(Mobility Management Entity), S-GW(Serving-Gateway) 및 PDN-GW(Packet Data Network-Gateway)로 구성된다. MME는 단말의 접속 정보나 단말의 능력에 관한 정보를 가지고 있으며, 이러한 정보는 단말의 이동성 관리에 주로 사용된다. S-GW는 E-UTRAN을 종단점으로 갖는 게이트웨이이며, PDN-GW는 PDN(Packet Data Network)을 종단점으로 갖는 게이트웨이이다.

도 3은 3GPP 무선 접속망 규격을 기반으로 한 단말과 E-UTRAN 사이의 무선 인터페이스 프로토콜(Radio Interface Protocol)의 제어평면(Control Plane) 및 사용자평면(User Plane) 구조를 나타내는 도면이다. 제어평면은 단말(User Equipment; UE)과 네트워크가 호를 관리하기 위해서 이용하는 제어 메시지들이 전송되는 통로를 의미한다. 사용자평면은 애플리케이션 계층에서 생성된 데이터, 예를 들어, 음성 데이터 또는 인터넷 패킷 데이터 등이 전송되는 통로를 의미한다.

제1계층인 물리계층은 물리채널(Physical Channel)을 이용하여 상위 계층에게 정보 전송 서비스(Information Transfer Service)를 제공한다. 물리계층은 상위에 있는 매체접속제어(Medium Access Control) 계층과는 전송채널(Transport Channel)을 통해 연결되어 있다. 상기 전송채널을 통해 매체접속제어 계층과 물리계층 사이에 데이터가 이동한다. 송신측과 수신측의 물리계층 사이는 물리채널을 통해 데이터가 이동한다. 상기 물리채널은 시간과 주파수를 무선 자원으로 활용한다. 구체적으로, 물리채널은 하향 링크에서 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 방식으로 변조되고, 상향 링크에서 SC-FDMA(Single Carrier Frequency Division Multiple Access) 방식으로 변조된다.

제2계층의 매체접속제어(Medium Access Control; MAC) 계층은 논리채널(Logical Channel)을 통해 상위계층인 무선링크제어(Radio Link Control; RLC) 계층에 서비스를 제공한다. 제2계층의 RLC 계층은 신뢰성 있는 데이터 전송을 지원한다. RLC 계층의 기능은 MAC 내부의 기능 블록으로 구현될 수도 있다. 제2계층의 PDCP(Packet Data Convergence Protocol) 계층은 대역폭이 좁은 무선 인터페이스에서 IPv4나 IPv6와 같은 IP 패킷을 효율적으로 전송하기 위해 불필요한 제어정보를 줄여주는 헤더 압축(Header Compression) 기능을 수행한다.

제3계층의 최하부에 위치한 무선 자원제어(Radio Resource Control; RRC) 계층은 제어평면에서만 정의된다. RRC 계층은 무선베어러(Radio Bearer; RB)들의 설정(Configuration), 재설정(Re-configuration) 및 해제(Release)와 관련되어 논리채널, 전송채널 및 물리채널들의 제어를 담당한다. RB는 단말과 네트워크 간의 데이터 전달을 위해 제2계층에 의해 제공되는 서비스를 의미한다. 이를 위해, 단말과 네트워크의 RRC 계층은 서로 RRC 메시지를 교환한다.

기지국(eNB)을 구성하는 하나의 셀은 1.25, 2.5, 5, 10, 15, 20Mhz 등의 대역폭 중 하나로 설정되어 여러 단말에게 하향 또는 상향 전송 서비스를 제공한다. 서로 다른 셀은 서로 다른 대역폭을 제공하도록 설정될 수 있다.

네트워크에서 단말로 데이터를 전송하는 하향 전송채널은 시스템 정보를 전송하는 BCH(Broadcast Channel), 페이징 메시지를 전송하는 PCH(Paging Channel), 사용자 트래픽이나 제어 메시지를 전송하는 하향 SCH(Shared Channel) 등이 있다. 하향 멀티캐스트 또는 방송 서비스의 트래픽 또는 제어 메시지의 경우 하향 SCH를 통해 전송될 수도 있고, 또는 별도의 하향 MCH(Multicast Channel)을 통해 전송될 수도 있다.

한편, 단말에서 네트워크로 데이터를 전송하는 상향 전송채널로는 초기 제어 메시지를 전송하는 RACH(Random Access Channel), 사용자 트래픽이나 제어 메시지를 전송하는 상향 SCH(Shared Channel)가 있다. 전송채널의 상위에 있으며, 전송채널에 매핑되는 논리채널(Logical Channel)로는 BCCH(Broadcast Control Channel), PCCH(Paging Control Channel), CCCH(Common Control Channel), MCCH(Multicast Control Channel), MTCH(Multicast Traffic Channel) 등이 있다.

도 4는 3GPP 시스템에 이용되는 물리 채널들 및 이들을 이용한 일반적인 신호 전송 방법을 설명하기 위한 도면이다.

단말은 전원이 켜지거나 새로이 셀에 진입한 경우 기지국과 동기를 맞추는 등의 초기 셀 탐색(Initial cell search) 작업을 수행한다(S401). 이를 위해, 단말은 기지국으로부터 주 동기 채널(Primary Synchronization Channel; P-SCH) 및 부 동기 채널(Secondary Synchronization Channel; S-SCH)을 수신하여 기지국과 동기를 맞추고, 셀 ID 등의 정보를 획득할 수 있다. 그 후, 단말은 기지국으로부터 물리 방송 채널(Physical Broadcast Channel)를 수신하여 셀 내 방송 정보를 획득할 수 있다. 한편, 단말은 초기 셀 탐색 단계에서 하향 링크 참조 신호(Downlink Reference Signal; DL RS)를 수신하여 하향 링크 채널 상태를 확인할 수 있다.

초기 셀 탐색을 마친 단말은 물리 하향 링크 제어 채널(Physical Downlink Control Channel; PDCCH) 및 상기 PDCCH에 실린 정보에 따라 물리 하향 링크 공유 채널(Physical Downlink Control Channel; PDSCH)을 수신함으로써 좀더 구체적인 시스템 정보를 획득할 수 있다(S402).

한편, 기지국에 최초로 접속하거나 신호 전송을 위한 무선 자원이 없는 경우 단말은 기지국에 대해 임의 접속 과정(Random Access Procedure; RACH)을 수행할 수 있다(단계 S403 내지 단계 S406). 이를 위해, 단말은 물리 임의 접속 채널(Physical Random Access Channel; PRACH)을 통해 특정 시퀀스를 프리앰블로 전송하고(S403 및 S405), PDCCH 및 대응하는 PDSCH를 통해 프리앰블에 대한 응답 메시지를 수신할 수 있다(S404 및 S406). 경쟁 기반 RACH의 경우, 추가적으로 충돌 해결 절차(Contention Resolution Procedure)를 수행할 수 있다.

상술한 바와 같은 절차를 수행한 단말은 이후 일반적인 상/하향 링크 신호 전송 절차로서 PDCCH/PDSCH 수신(S407) 및 물리 상향 링크 공유 채널(Physical Uplink Shared Channel; PUSCH)/물리 상향 링크 제어 채널(Physical Uplink Control Channel; PUCCH) 전송(S408)을 수행할 수 있다. 특히 단말은 PDCCH를 통하여 하향링크 제어 정보(Downlink Control Information; DCI)를 수신한다. 여기서 DCI는 단말에 대한 자원 할당 정보와 같은 제어 정보를 포함하며, 그 사용 목적에 따라 포맷이 서로 다르다.

한편, 단말이 상향 링크를 통해 기지국에 전송하는 또는 단말이 기지국으로부터 수신하는 제어 정보는 하향 링크/상향 링크 ACK/NACK 신호, CQI(Channel Quality Indicator), PMI(Precoding Matrix Index), RI(Rank Indicator) 등을 포함한다. 3GPP LTE 시스템의 경우, 단말은 상술한 CQI/PMI/RI 등의 제어 정보를 PUSCH 및/또는 PUCCH를 통해 전송할 수 있다.

도 5는 LTE 시스템에서 사용되는 무선 프레임의 구조를 예시하는 도면이다.

도 5를 참조하면, 무선 프레임(radio frame)은 10ms(327200×Ts)의 길이를 가지며 10개의 균등한 크기의 서브프레임(subframe)으로 구성되어 있다. 각각의 서브프레임은 1ms의 길이를 가지며 2개의 슬롯(slot)으로 구성되어 있다. 각각의 슬롯은 0.5ms(15360×Ts)의 길이를 가진다. 여기에서, Ts 는 샘플링 시간을 나타내고, Ts=1/(15kHz×2048)=3.2552×10-8(약 33ns)로 표시된다. 슬롯은 시간 영역에서 복수의 OFDM 심볼을 포함하고, 주파수 영역에서 복수의 자원블록(Resource Block; RB)을 포함한다. LTE 시스템에서 하나의 자원블록은 12개의 부반송파×7(6)개의 OFDM 심볼을 포함한다. 데이터가 전송되는 단위시간인 TTI(Transmission Time Interval)는 하나 이상의 서브프레임 단위로 정해질 수 있다. 상술한 무선 프레임의 구조는 예시에 불과하고, 무선 프레임에 포함되는 서브프레임의 수 또는 서브프레임에 포함되는 슬롯의 수, 슬롯에 포함되는 OFDM 심볼의 수는 다양하게 변경될 수 있다.

이하 단말의 RRC 상태와 RRC 연결 방법에 대해 설명한다. RRC 상태란 단말의 RRC가 E-UTRAN의 RRC와 논리적 연결(logical connection)이 되어 있는지 여부를 말하며, 연결되어 있는 경우는 RRC 연결 상태(RRC_CONNECTED), 연결되어 있지 않은 경우는 RRC 휴지 상태(RRC_IDLE)라고 부른다.

E-UTRAN은 RRC 연결 상태의 단말의 존재를 셀 단위에서 파악할 수 있기 때문에 단말을 효과적으로 제어할 수 있다. 반면에 E-UTRAN은 RRC 휴지 상태의 단말을 셀 단위에서 파악할 수 없으며, 셀 보다 더 큰 지역 단위인 TA 단위로 CN이 관리한다. 즉, RRC 휴지 상태의 단말이 셀로부터 음성이나 데이터와 같은 서비스를 받기 위해서는 RRC 연결 상태로 상태 천이하여야 한다.

특히 사용자가 단말의 전원을 맨 처음 켰을 때, 단말은 먼저 적절한 셀을 탐색한 후 해당 셀에서 RRC 휴지 상태에 머무른다. RRC 휴지 상태에 머물러 있던 단말은 RRC 연결을 맺을 필요가 있는 경우에야 비로소 E-UTRAN의 RRC과 RRC 연결 설정 (RRC connection establishment) 과정을 수행하여 RRC 연결 상태로 천이한다. 여기서 RRC 연결을 맺을 필요가 있는 경우란 사용자의 통화 시도 등의 이유로 상향 데이터 전송이 필요하다거나, E-UTRAN으로부터 페이징 메시지를 수신한 경우 이에 대한 응답 메시지를 전송해야 하는 경우 등을 들 수 있다.

도 6은 호출 메시지를 이용한 일반적인 송수신 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 6을 참조하여 설명하면, 호출 메시지는 호출 이유(Paging Cause)와 단말 식별자(UE Identity) 등으로 구성된 호출 기록(Paging record)을 포함한다. 상기 호출 메시지를 수신할 때, 단말은 전력소비 감소를 목적으로 불연속 수신 주기(Discontinuous Reception; DRX)를 수행할 수 있다.

구체적으로, 망은 호출 주기(Paging DRX Cycle)라 불리는 시간 주기마다 여러 개의 호출 기회 시간(Paging Occasion; PO)을 구성하고, 특정 단말은 특정 호출 기회 시간만을 수신하여 호출 메시지를 획득할 수 있도록 한다. 상기 단말은 상기 특정 호출 기회 시간 이외의 시간에는 호출 채널을 수신하지 않으며 전력 소비를 줄이기 위해 수면 상태에 있을 수 있다. 하나의 호출 기회 시간은 하나의 TTI에 해당된다.

기지국과 단말은 호출 메시지의 전송을 알리는 특정 값으로 호출 지시자(Paging Indicator; PI)를 사용한다. 기지국은 PI의 용도로 특정 식별자(예, Paging - Radio Network Temporary Identity; P-RNTI)를 정의하여 단말에게 호출 정보 전송을 알릴 수 있다. 일 예로, 단말은 DRX 주기마다 깨어나서 호출 메시지의 출현 여부를 알기 위해 하나의 서브 프레임을 수신한다. 단말은 수신한 서브 프레임의 L1/L2 제어채널(PDCCH)에 P-RNTI가 있다면, 해당 서브 프레임의 PDSCH에 호출 메시지가 있다는 것을 알 수 있다. 또한, 호출 메시지에 자신의 단말식별자(예, IMSI)가 있다면 단말은 기지국에 응답(예를 들어, RRC 연결 또는 시스템 정보 수신)하여 서비스를 받게 된다.

다음은, 시스템 정보(System Information)에 관한 설명이다. 시스템 정보는 단말이 기지국에 접속하기 위해서 알아야 하는 필수 정보를 포함한다. 따라서 단말은 기지국에 접속하기 전에 시스템 정보를 모두 수신하고 있어야 하고, 또한 항상 최신의 시스템 정보를 가지고 있어야 한다. 그리고 시스템 정보는 한 셀 내의 모든 단말이 알고 있어야 하는 정보이므로, 기지국은 주기적으로 시스템 정보를 전송한다.

시스템 정보는 MIB(Master Information Block), SB(Scheduling Block) 및 SIB(System Information Block)로 구분될 수 있다. MIB는 단말이 해당 셀의 물리적 구성, 예를 들어 Bandwidth같은 것을 알 수 있도록 한다. SB는 SIB들의 전송정보, 예를 들어, 전송 주기 등을 알려준다. SIB는 서로 관련 있는 시스템 정보의 집합체이다. 예를 들어, 특정 SIB는 주변의 셀의 정보만을 포함하고, 다른 SIB는 단말이 사용하는 상향 무선 채널의 정보만을 포함한다.

이하 셀 선택 및 셀 재선택 과정에 대해 설명한다.

단말의 전원이 켜지면 단말은 적절한 품질의 셀을 선택하여 서비스를 받기 위한 준비 절차들을 수행해야 한다. RRC 휴지 상태에 있는 단말은 항상 적절한 품질의 셀을 선택하여 이 셀을 통해 서비스를 제공받기 위한 준비를 하고 있어야 한다. 예를 들어, 전원이 막 켜진 단말은 네트워크에 등록을 하기 위해 적절한 품질의 셀을 선택해야 한다. RRC 연결 상태에 있던 단말이 RRC 휴지 상태에 진입하면, 이 단말은 RRC 휴지 상태에서 머무를 셀을 선택해야 한다. 이와 같이, 단말이 RRC 휴지 상태와 같은 서비스 대기 상태로 머물고 있기 위해서 특정 조건을 만족하는 셀을 고르는 과정을 셀 선택 (Cell Selection)이라고 한다. 중요한 점은, 셀 선택은 단말이 RRC 휴지 상태로 머물러 있을 셀을 현재 결정하지 못한 상태에서 수행하는 것이므로, 가능한 신속하게 셀을 선택하는 것이 무엇보다 중요하다. 따라서 일정 기준 이상의 무선 신호 품질을 제공하는 셀이라면, 비록 이 셀이 단말에게 가장 좋은 무선 신호 품질을 제공하는 셀이 아니라고 하더라도, 단말의 셀 선택 과정에서 선택될 수 있다.

셀 선택 기준을 만족하는 셀을 단말이 고르면, 단말은 해당 셀의 시스템 정보로부터 해당 셀에서 단말의 RRC 휴지 상태에서의 동작에 필요한 정보를 수신한다. 단말이 RRC 휴지 상태에서의 동작에 필요한 모든 정보를 수신한 후, 망으로 서비스를 요청하거나 망으로부터 서비스를 받기 위하여 RRC 휴지 상태에서 대기한다.

단말이 일단 셀 선택 과정을 통해 어떤 셀을 선택한 이후, 단말의 이동성 또는 무선 환경의 변화 등으로 단말과 기지국간의 신호의 세기나 품질이 바뀔 수 있다. 따라서 만약 선택한 셀의 품질이 저하되는 경우, 단말은 더 좋은 품질을 제공하는 다른 셀을 선택할 수 있다. 이렇게 셀을 다시 선택하는 경우, 일반적으로 현재 선택된 셀보다 더 좋은 신호 품질을 제공하는 셀을 선택한다. 이런 과정을 셀 재선택(Cell Reselection)이라고 한다. 셀 재선택 과정은, 무선 신호의 품질 관점에서, 일반적으로 단말에게 가장 좋은 품질을 제공하는 셀을 선택하는데 기본적인 목적이 있다. 무선 신호의 품질 관점 이외에, 네트워크는 주파수 별로 우선 순위를 결정하여 단말에게 알릴 수 있다. 이러한 우선 순위를 수신한 단말은, 셀 재선택 과정에서 이 우선 순위를 무선 신호 품질 기준보다 우선적으로 고려하게 된다.

다음은 LTE 시스템에서 제공하는 랜덤 접속 과정 (Random Access, RA)에 대한 설명이다. LTE 시스템에서 제공하는 랜덤 액세스 과정은 경쟁기반 랜덤 접속 과정(Contention based random access procedure)과 비경쟁기반 랜덤 접속 과정 (Non-contention based random access procedure)으로 구분되어 있다. 경쟁기반 랜덤 접속 과정과 비경쟁기반 랜덤 접속 과정의 구분은, 랜덤 접속 과정에서 사용되는 랜덤 접속 프리앰블 (Random access preamble)을 단말이 직접 선택했는지 혹은 기지국이 선택했는지의 여부에 따라 정해진다.

비경쟁 기반 랜덤 접속 과정에서는, 단말은 기지국이 자신에게 직접적으로 할당한 랜덤 접속 프리앰블을 사용한다. 따라서, 상기 기지국이 상기 특정 랜덤 접속 프리앰블을 상기 단말에게만 할당하였을 경우, 상기 랜덤 접속 프리앰블은 상기 단말만 사용하게 되고, 다른 단말들은 상기 랜덤 접속 프리앰블을 사용하지 않는다. 따라서, 상기 랜덤 접속 프리앰블과 상기 랜덤 접속 프리앰블을 사용한 단말간에 1:1의 관계가 성립하므로, 충돌이 없다고 할 수 있다. 이 경우, 기지국은 상기 랜덤 접속 프리앰블을 수신하자 마자, 상기 랜덤 접속 프리앰블을 전송한 단말을 알 수 있으므로, 효율적이라 할 수 있다.

이와 반대로, 경쟁 기반 랜덤 접속 과정에서는, 단말이 사용할 수 있는 랜덤 접속 프리앰블 중에서, 임의로 선택하여 전송하므로, 항상 복수개의 단말들이 동일한 랜덤 접속 프리앰블을 사용할 가능성이 존재한다. 따라서, 기지국이 어떤 특정 랜덤 접속 프리앰블을 수신한다고 하더라도, 상기 랜점 접속 프리앰블을 어떤 단말이 전송하였는지 알 수가 없다.

단말은 랜덤 접속 과정을 수행하는 경우는, 1) 단말이 기지국과의 연결 (RRC Connection)이 없어 초기 접속 (initial access)을 하는 경우, 2) 단말이 핸드오버과정에서, 타겟 셀로 처음 접속하는 경우, 3) 기지국의 명령에 의해 요청되는 경우, 4) 상향링크의 시간 동기가 맞지 않거나 무선자원을 요청하기 위해 사용되는 지정된 무선자원이 할당되지 않은 상황에서 상향링크로의 데이터가 발생하는 경우, 5) 무선 연결 실패 (radio link failure) 또는 핸드오버 실패 (handover failure) 시 복구 과정의 경우 등이다.

도 7은 LTE 시스템에서 제공하는 경쟁 기반 랜덤 접속 과정(Contention based random access procedure)에서 단말과 기지국의 동작 과정을 나타내는 도면이다.

도 7을 참조하면, 단계 701에서 단말은 시스템 정보 또는 핸드오버 명령 (Handover Command)을 통해 지시된 랜덤 액세스 프리앰블의 집합에서 임의로(randomly) 하나의 랜덤 액세스 프리앰블을 선택하고, 상기 랜덤 액세스 프리앰블을 전송할 수 있는 PRACH 자원을 선택하여, 전송한다. 이 때의 프리앰블을 RACH MSG 1이라고 부른다.

또한, 단계 702에서 단말은 상기와 같이 랜덤 액세스 프리앰블을 전송 후에, 기지국이 시스템 정보 또는 핸드오버 명령을 통해 지시된 랜덤 액세스 응답 수신 윈도우 내에서 자신의 랜덤 액세스 응답의 수신을 시도한다. 좀더 자세하게, RACH MSG 2, 즉 랜덤 액세스 응답 정보는 MAC PDU의 형식으로 전송되며, 상기 MAC PDU는 PDSCH로 전달된다. 또한 상기 PDSCH로 전달되는 정보를 단말이 적절하게 수신하기 위해 PDCCH도 함께 전달된다. 즉, PDCCH는 상기 PDSCH를 수신해야 하는 단말의 정보와, 상기 PDSCH의 무선자원의 주파수 그리고 시간 정보, 그리고 상기 PDSCH의 전송 형식 등이 포함되어 있다. 일단 단말이 자신에게 오는 PDCCH의 수신에 성공하면, 상기 PDCCH의 정보들에 따라 PDSCH로 전송되는 랜덤 액세스 응답을 적절히 수신한다. 그리고 상기 랜덤 액세스 응답에는 랜덤 액세스 프리앰블 식별자, 상향링크 그랜트(UL Grant), 임시 C-RNTI(Temporary C-RNTI) 및 시간 동기 보정 값(Time Alignment Command) 등이 포함된다. 상기에서 랜덤 액세스 프리앰블 식별자가 필요한 이유는, 하나의 랜덤 액세스 응답에는 하나 이상의 단말들을 위한 랜덤 액세스 응답 정보가 포함될 수 있기 때문에, 상기 상향링크 그랜트, 임시 C-RNTI 그리고 시간 동기 보정 값 정보가 어느 단말에게 유효한지를 알려주기 위한 것이다. 상기 랜덤 액세스 프리앰블 식별자는 단계 701에서 단말이 선택한 랜덤 액세스 프리앰블과 일치한다.

계속하여 단계 703에서 단말이 자신에게 유효한 랜덤 액세스 응답을 수신한 경우에는, 상기 랜덤 액세스 응답에 포함된 정보들을 각각 처리한다. 즉, 단말은 시간 동기 보정 값을 적용시키고, 임시 C-RNTI 를 저장한다. 또한, 상향링크 그랜트 를 이용하여, 단말의 버퍼에 저장된 데이터 또는 새롭게 생성된 데이터를 기지국으로 전송한다. 이 때 상향링크 그랜트를 통해서 전송되는 데이터, 즉 MAC PDU를 RACH MSG 3라고 부른다. 상기 상향링크 그랜트에 포함되는 데이터에는 필수적으로 단말의 식별자가 포함되어야 한다. 이는 경쟁 기반 랜덤 액세스 과정에서는 기지국에서 어떠한 단말들이 상기 랜덤액세스 과정을 수행하는지 판단할 수 없기에, 차후 충돌해결을 하기 위해서는 단말을 식별해야 하기 때문이다. 또한 단말의 식별자를 포함시키는 방법으로는 두가지 방법이 존재한다. 첫 번째 방법은 단말이 상기 랜덤 액세스 과정이전에 이미 해당 셀에서 할당 받은 유효한 셀 식별자를 가지고 있었다면, 단말은 상기 상향링크 그랜트를 통해 자신의 셀 식별자 전송한다. 반면에, 만약 랜덤 액세스 과정 이전에 유효한 셀 식별자를 할당 받지 못하였다면, 단말은 자신의 고유 식별자를 포함하여 전송한다. 일반적으로 상기의 고유 식별자는 셀 식별자보다 길다. 단말은 상기 상향링크 그랜트를 통해 데이터를 전송하였다면, 충돌 해결을 위한 타이머(contention resolution timer)를 개시한다.

마지막으로, 단말이 랜덤 액세스 응답에 포함된 상향링크 그랜트를 통해 자신의 식별자를 포함한 데이터를 전송 한 이후, 충돌 해결을 위해 기지국의 지시를 기다린다. 즉, 특정 메시지를 수신하기 위해 PDCCH의 수신을 시도한다. 상기 PDCCH를 수신하는 방법에 있어서도 두 가지 방법이 존재한다. 앞에서 언급한 바와 같이 상기 상향링크 그랜트를 통해 전송된 자신의 식별자가 셀 식별자인 경우, 자신의 셀 식별자를 이용하여 PDCCH의 수신을 시도하고, 상기 식별자가 고유 식별자인 경우에는, 랜덤 액세스 응답에 포함된 임시 C-RNTI를 이용하여 PDCCH의 수신을 시도한다. 그 후, 전자의 경우, 만약 상기 충돌 해결 타이머가 만료되기 전에 자신의 셀 식별자를 통해 PDCCH (즉, RACH MSG 4)를 수신한 경우에, 단말은 정상적으로 랜덤 액세스 과정이 수행되었다고 판단하고, 랜덤 액세스 과정을 종료한다. 후자의 경우에는 상기 충돌 해결 타이머가 만료되기 전에 임시 C-RNTI를 통해 PDCCH를 수신하였다면, 상기 PDCCH가 지시하는 PDSCH이 전달하는 데이터 를 확인한다. 만약 상기 데이터의 내용에 자신의 고유 식별자가 포함되어 있다면, 단말은 정상적으로 랜덤 액세스 과정이 수행되었다고 판단하고, 랜덤 액세스 과정을 종료한다.

한편, 기지국과 단말 간의 채널 상태가 열악한 경우에는 기지국과 단말 간에 릴레이 노드(Relay Node, RN)를 설치하여 채널 상태가 보다 우수한 무선 채널을 단말에게 제공할 수 있다. 또한, 기지국으로부터 채널 상태가 열악한 셀 경계 지역에서 릴레이 노드를 도입하여 사용함으로써 보다 고속의 데이터 채널을 제공할 수 있고, 셀 서비스 영역을 확장시킬 수 있다. 이와 같이, 릴레이 노드는 무선 통신 시스템에서 전파 음영 지역 해소를 위해 도입된 기술로서 현재 널리 사용되고 있다.

과거의 방식이 단순히 신호를 증폭해서 전송하는 리피터(Repeater)의 기능에 국한된 것에 비해 최근에는 보다 지능화된 형태로 발전하고 있다. 더 나아가 릴레이 노드 기술은 차세대 이동통신 시스템에서 기지국 증설 비용과 백홀망의 유지 비용을 줄이는 동시에, 서비스 커버리지 확대와 데이터 처리율 향상을 위해 반드시 필요한 기술에 해당한다. 릴레이 노드 기술이 점차 발전함에 따라, 종래의 무선 통신 시스템에서 이용하는 릴레이 노드를 새로운 무선 통신 시스템에서 지원할 필요가 있다.

3GPP LTE-A(3rd Generation Partnership Project Long Term Evolution-Advanced) 시스템에서 릴레이 노드에 기지국과 단말 간의 링크 연결을 포워딩하는 역할을 도입하면서 각각의 상향링크 및 하향링크 캐리어 주파수 밴드에 속성이 다른 두 가지 종류의 링크가 적용되게 된다. 기지국과 릴레이 노드의 링크 간에 설정되는 연결 링크 부분을 백홀 링크(backhaul link)라고 정의하여 표현한다. 하향링크 자원을 이용하여 FDD(Frequency Division Duplex)) 혹은 TDD(Time Division Duplex) 방식으로 전송이 이루어지는 것을 백홀 하향링크(backhaul downlink)라고 하며, 상향링크 자원을 이용하여 FDD 또는 TDD 방식으로 전송이 이루어지는 것을 백홀 상향링크라고 표현할 수 있다.

도 8은 무선 통신 시스템에서 릴레이 백홀 링크 및 릴레이 액세스 링크의 구성을 나타낸 도면이다.

도 8을 참조하면, 기지국과 단말 간 링크의 연결을 포워딩(forwarding)하는 역할을 위해 릴레이 노드가 도입되면서 각각의 상향링크 및 하향링크 캐리어 주파수 대역에 속성이 다른 두 종류의 링크가 적용된다. 기지국과 릴레이 노드 간의 설정되는 연결 링크 부분을 릴레이 백홀 링크(relay backhaul link)로서 정의하여 표현한다. 백홀 링크가 하향링크 주파수 대역(Frequency Division Duplex, FDD의 경우)이나 하향링크 서브프레임(Time Division Duplex, TDD의 경우) 자원을 이용하여 전송이 이루어지는 경우 백홀 하향링크(backhaul downlink)로 표현하고 상향링크 주파수 대역이나(FDD의 경우) 상향링크 서브프레임(TDD의 경우) 자원을 이용하여 전송이 이루어지는 경우 백홀 상향링크(backhaul uplink)로 표현할 수 있다.

반면 릴레이 노드와 일련의 단말들 간에 설정되는 연결 링크 부분을 릴레이 액세스 링크(relay access link)로서 정의하여 표현한다. 릴레이 액세스 링크가 하향링크 주파수 대역(FDD의 경우)이나 하향링크 서브프레임(TDD의 경우) 자원을 이용하여 전송이 이루어지는 경우 액세스 하향링크(access downlink)로 표현하고 상향링크 주파수 대역(FDD의 경우)이나 상향링크 서브프레임(TDD의 경우) 자원을 이용하여 전송이 이루어지는 경우 액세스 상향링크(access uplink)로 표현할 수 있다.

릴레이 노드(RN)는 릴레이 백홀 하향링크(relay backhaul downlink)를 통해 기지국으로부터 정보를 수신할 수 있고, 릴레이 백홀 상향링크를 통해 기지국으로 정보를 전송할 수 있다. 또한, 릴레이 노드는 릴레이 액세스 하향링크를 통해 단말로 정보를 전송할 수 있고, 릴레이 액세스 상향링크를 통해 단말로부터 정보를 수신할 수 있다.

한편, 릴레이 노드의 대역(또는 스펙트럼) 사용과 관련하여, 백홀 링크가 액세스 링크와 동일한 주파수 대역에서 동작하는 경우를 '인-밴드(in-band)'라고 하고, 백홀 링크와 액세스 링크가 상이한 주파수 대역에서 동작하는 경우를 '아웃-밴드(out-band)'라고 한다. 인-밴드 및 아웃-밴드 경우 모두에서 기존의 LTE 시스템(예를 들어, 릴리즈-8)에 따라 동작하는 단말(이하, 레거시(legacy) 단말이라 함)이 도너 셀에 접속할 수 있어야 한다.

단말에서 릴레이 노드를 인식하는지 여부에 따라 릴레이 노드는 트랜스패런트(transparent) 릴레이 노드 또는 넌-트랜스패런트(non-transparent) 릴레이 노드로 분류될 수 있다. 트랜스패런트는 단말이 릴레이 노드를 통하여 네트워크와 통신하는지 여부를 인지하지 못하는 경우를 의미하고, 넌-트랜스패런트는 단말이 릴레이 노드를 통하여 네트워크와 통신하는지 여부를 인지하는 경우를 의미한다.

릴레이 노드의 제어와 관련하여, 도너 셀의 일부로 구성되는 릴레이 노드 또는 스스로 셀을 제어하는 릴레이 노드로 구분될 수 있다.

도너 셀의 일부로서 구성되는 릴레이 노드는 릴레이 노드 식별자(ID)를 가질 수는 있지만, 릴레이 노드 자신의 셀 아이덴터티(identity)를 가지지 않는다. 도너 셀이 속하는 기지국에 의하여 RRM(Radio Resource Management)의 적어도 일부가 제어되면 (RRM의 나머지 부분들은 릴레이 노드에 위치하더라도), 도너 셀의 일부로서 구성되는 릴레이 노드라 한다. 바람직하게는, 이러한 릴레이 노드는 레거시 단말을 지원할 수 있다. 예를 들어, 스마트 리피터(Smart repeaters), 디코드-앤-포워드 릴레이 노드(decode-and-forward relays), L2(제2계층) 릴레이 노드들의 다양한 종류들 및 타입-2 릴레이 노드가 이러한 릴레이 노드에 해당한다.

스스로 셀을 제어하는 릴레이 노드의 경우에, 릴레이 노드는 하나 또는 여러개의 셀들을 제어하고, 릴레이 노드에 의해 제어되는 셀들 각각에 고유의 물리계층 셀 아이덴터티가 제공되며, 동일한 RRM 메커니즘을 이용할 수 있다. 단말 관점에서는 릴레이 노드에 의하여 제어되는 셀에 액세스하는 것과 일반 기지국에 의해 제어되는 셀에 액세스하는 것에 차이점이 없다. 바람직하게는, 이러한 릴레이 노드에 의해 제어되는 셀은 레거시 단말을 지원할 수 있다. 예를 들어, 셀프-백홀링(Self-backhauling) 릴레이 노드, L3(제3계층) 릴레이 노드, 타입-1 릴레이 노드 및 타입-1a 릴레이 노드가 이러한 릴레이 노드에 해당한다.

타입-1 릴레이 노드는 인-밴드 릴레이 노드로서 복수개의 셀들을 제어하고, 이들 복수개의 셀들의 각각은 단말 입장에서 도너 셀과 구별되는 별개의 셀로 보인다. 또한, 복수개의 셀들은 각자의 물리 셀 ID(LTE 릴리즈-8에서 정의함)를 가지고, 릴레이 노드는 자신의 동기화 채널, 참조신호 등을 전송할 수 있다. 단일-셀 동작의 경우에, 단말은 릴레이 노드로부터 직접 스케줄링 정보 및 HARQ 피드백을 수신하고 릴레이 노드로 자신의 제어 채널(스케줄링 요청(SR), CQI, ACK/NACK 등)을 전송할 수 있다. 또한, 레거시 단말(LTE 릴리즈-8 시스템에 따라 동작하는 단말)들에게 타입-1 릴레이 노드는 레거시 기지국(LTE 릴리즈-8 시스템에 따라 동작하는 기지국)으로 보인다. 즉, 역방향 호환성(backward compatibility)을 가진다. 한편, LTE-A 시스템에 따라 동작하는 단말들에게는, 타입-1 릴레이 노드는 레거시 기지국과 다른 기지국으로 보여, 성능 향상을 제공할 수 있다.

타입-1a 릴레이 노드는 아웃-밴드로 동작하는 것 외에 전술한 타입-1 릴레이 노드와 동일한 특징들을 가진다. 타입-1a 릴레이 노드의 동작은 L1(제1계층) 동작에 대한 영향이 최소화 또는 없도록 구성될 수 있다.

타입-2 릴레이 노드는 인-밴드 릴레이 노드로서, 별도의 물리 셀 ID를 가지지 않으며, 이에 따라 새로운 셀을 형성하지 않는다. 타입-2 릴레이 노드는 레거시 단말에 대해 트랜스패런트하고, 레거시 단말은 타입-2 릴레이 노드의 존재를 인지하지 못한다. 타입-2 릴레이 노드는 PDSCH를 전송할 수 있지만, 적어도 CRS 및 PDCCH는 전송하지 않는다.

한편, 릴레이 노드가 인-밴드로 동작하도록 하기 위하여, 시간-주파수 공간에서의 일부 자원이 백홀 링크를 위해 예비되어야 하고 이 자원은 액세스 링크를 위해서 사용되지 않도록 설정할 수 있다. 이를 자원 분할(resource partitioning)이라 한다.

릴레이 노드에서의 자원 분할에 있어서의 일반적인 원리는 다음과 같이 설명할 수 있다. 백홀 하향링크 및 액세스 하향링크가 하나의 반송파 주파수 상에서 시간분할다중화(Time Division Multiplexing; TDM) 방식으로 다중화될 수 있다 (즉, 특정 시간에서 백홀 하향링크 또는 액세스 하향링크 중 하나만이 활성화된다). 유사하게, 백홀 상향링크 및 액세스 상향링크는 하나의 반송파 주파수 상에서 TDM 방식으로 다중화될 수 있다 (즉, 특정 시간에서 백홀 상향링크 또는 액세스 상향링크 중 하나만이 활성화된다).

FDD 에서의 백홀 링크 다중화는, 백홀 하향링크 전송은 하향링크 주파수 대역에서 수행되고, 백홀 상향링크 전송은 상향링크 주파수 대역에서 수행되는 것으로 설명할 수 있다. TDD 에서의 백홀 링크 다중화는, 백홀 하향링크 전송은 기지국과 릴레이 노드의 하향링크 서브프레임에서 수행되고, 백홀 상향링크 전송은 기지국과 릴레이 노드의 상향링크 서브프레임에서 수행되는 것으로 설명할 수 있다.

인-밴드 릴레이 노드의 경우에, 예를 들어, 소정의 주파수 대역에서 기지국으로부터의 백홀 하향링크 수신과 단말로의 액세스 하향링크 전송이 동시에 이루어지면, 릴레이 노드의 송신단으로부터 전송되는 신호가 릴레이 노드의 수신단에서 수신될 수 있고, 이에 따라 릴레이 노드의 RF 전단(front-end)에서 신호 간섭 또는 RF 재밍(jamming)이 발생할 수 있다. 유사하게, 소정의 주파수 대역에서 단말로부터의 액세스 상향링크의 수신과 기지국으로의 백홀 상향링크의 전송이 동시에 이루어지면, 릴레이 노드의 RF 전단에서 신호 간섭이 발생할 수 있다. 따라서, 릴레이 노드에서 하나의 주파수 대역에서의 동시 송수신은 수신 신호와 송신 신호간에 충분한 분리(예를 들어, 송신 안테나와 수신 안테나를 지리적으로 충분히 이격시켜(예를 들어, 지상/지하에) 설치함)가 제공되지 않으면 구현하기 어렵다.

이와 같은 신호 간섭의 문제를 해결하는 한 가지 방안은, 릴레이 노드가 도너 셀로부터 신호를 수신하는 동안에 단말로 신호를 전송하지 않도록 동작하게 하는 것이다. 즉, 릴레이 노드로부터 단말로의 전송에 갭(gap)을 생성하고, 이 갭 동안에는 단말(레거시 단말 포함)이 릴레이 노드로부터의 어떠한 전송도 기대하지 않도록 설정할 수 있다. 이러한 갭은 MBSFN (Multicast Broadcast Single Frequency Network) 서브프레임을 구성함으로써 설정할 수 있다

도 9는 릴레이 노드 자원 분할의 예시를 나타내는 도면이다.

도 9에서는 제 1 서브프레임은 일반 서브프레임으로서 릴레이 노드로부터 단말로 하향링크 (즉, 액세스 하향링크) 제어신호 및 데이터가 전송되고, 제 2 서브프레임은 MBSFN 서브프레임으로서 하향링크 서브프레임의 제어 영역에서는 릴레이 노드로부터 단말로 제어 신호가 전송되지만 하향링크 서브프레임의 나머지 영역에서는 릴레이 노드로부터 단말로 아무런 전송이 수행되지 않는다. 여기서, 레거시 단말의 경우에는 모든 하향링크 서브프레임에서 물리하향링크제어채널(PDCCH)의 전송을 기대하게 되므로 (다시 말하자면, 릴레이 노드는 자신의 영역 내의 레거시 단말들이 매 서브프레임에서 PDCCH를 수신하여 측정 기능을 수행하도록 지원할 필요가 있으므로), 레거시 단말의 올바른 동작을 위해서는 모든 하향링크 서브프레임에서 PDCCH를 전송할 필요가 있다.

따라서, 기지국으로부터 릴레이 노드로의 하향링크 (즉, 백홀 하향링크) 전송을 위해 설정된 서브프레임 (제 2 서브프레임)상에서도, 서브프레임의 처음 N (N=1, 2 또는 3) 개의 OFDM 심볼구간에서 릴레이 노드는 백홀 하향링크를 수신하는 것이 아니라 액세스 하향링크 전송을 해야 할 필요가 있다. 이에 대하여, 제 2 서브프레임의 제어 영역에서 PDCCH가 릴레이 노드로부터 단말로 전송되므로 릴레이 노드에서 서빙하는 레거시 단말에 대한 역방향 호환성이 제공될 수 있다. 제 2 서브프레임의 나머지 영역에서는 릴레이 노드로부터 단말로 아무런 전송이 수행되지 않는 동안에 릴레이 노드는 기지국으로부터의 전송을 수신할 수 있다. 따라서, 이러한 자원 분할 방식을 통해서, 인-밴드 릴레이 노드에서 액세스 하향링크 전송과 백홀 하향링크 수신이 동시에 수행되지 않도록 할 수 있다.

MBSFN 서브프레임을 이용하는 제 2 서브프레임에 대하여 구체적으로 설명한다. 제 2 서브프레임의 제어 영역은 릴레이 노드 비-청취(non-hearing) 구간이라고 할 수 있다. 릴레이 노드 비-청취 구간은 릴레이 노드가 백홀 하향링크 신호를 수신하지 않고 액세스 하향링크 신호를 전송하는 구간을 의미한다. 이 구간은 전술한 바와 같이 1, 2 또는 3 OFDM 길이로 설정될 수 있다. 릴레이 노드 비-청취 구간에서 릴레이 노드는 단말로의 액세스 하향링크 전송을 수행하고 나머지 영역에서는 기지국으로부터 백홀 하향링크를 수신할 수 있다. 이 때, 릴레이 노드는 동일한 주파수 대역에서 동시에 송수신을 수행할 수 없으므로, 릴레이 노드가 송신 모드에서 수신 모드로 전환하는 데에 시간이 소요된다. 따라서, 백홀 하향링크 수신 영역의 처음 일부 구간에서 릴레이 노드가 송신/수신 모드 스위칭을 하도록 가드 시간(GT)이 설정될 필요가 있다. 유사하게 릴레이 노드가 기지국으로부터의 백홀 하향링크를 수신하고 단말로의 액세스 하향링크를 전송하도록 동작하는 경우에도, 릴레이 노드의 수신/송신 모드 스위칭을 위한 가드 시간(GT)이 설정될 수 있다. 이러한 가드 시간의 길이는 시간 영역의 값으로 주어질 수 있고, 예를 들어, k (k≥1) 개의 시간 샘플(time sample, Ts) 값으로 주어질 수있고, 또는 하나 이상의 OFDM 심볼 길이로 설정될 수도 있다. 또는, 릴레이 노드 백홀 하향링크 서브프레임이 연속으로 설정되어 있는 경우에 또는 소정의 서브프레임 타이밍 정렬(timing alignment) 관계에 따라서, 서브프레임의 마지막 부분의 가드시간은 정의되거나 설정되지 않을 수 있다. 이러한 가드 시간은 역방향 호환성을 유지하기 위하여, 백홀 하향링크 서브프레임 전송을 위해 설정되어 있는 주파수 영역에서만 정의될 수 있다 (액세스 하향링크 구간에서 가드 시간이 설정되는 경우에는 레거시 단말을 지원할 수 없다). 가드 시간을 제외한 백홀 하향링크 수신 구간에서 릴레이 노드는 기지국으로부터 릴레이 노드 전용 PDCCH 및 PDSCH를 수신할 수 있다. 이를 릴레이 노드 전용 물리 채널이라는 의미에서 R-PDCCH (Relay-PDCCH) 및 R-PDSCH (Relay-PDSCH)로 표현할 수도 있다.

RN는 기지국 입장에서는 단말과 유사하게 동작하지만, UE 입장에서는 기지국과 유사하게 동작하게 된다. 따라서, RN은 UE에 비하여 기지국이 제공할 수 있는 자원을 많이 차지하게 되며, 오퍼레이터는 셀 구축 시, RN이 접속 가능한 DeNB 셀 리스트(list of preconfigured DeNBs)를 구성하게 된다. 이러한 DeNB 셀 리스트는 OAM (Operation And Maintenance) 서버 또는 MME (Mobility Management Entity) 등에 저장될 수 있다.

또한, RN이 UE 모드로 동작하는 제 1 페이즈(Phase)에서, RN은 랜덤 엑세스 절차를 수행하는 대상 셀로부터 이러한 DeNB 셀 리스트를 전달받게 되며, 이후 제 2 페이즈(Phase)에서 RN은 상기 리스트에 속한 DeNB또는 DeNB에 속하는 셀에만 접속을 할 수 있다. 다만, 제 1 페이즈에서 상기 리스트를 제공하는 DeNB또는 DeNB에 속하는 셀과 제 2 페이즈에서 RN이 접속하는 DeNB또는 DeNB에 속하는 셀은 서로 다를 수 있으며, 후자의 DeNB또는 DeNB에 속하는 셀은 상기 리스트에 관한 정보를 알 수 있는 방법이 현재 구현되어 있지 않다.

따라서, RN이 제 1 DeNB에서 제 2 DeNB로 핸드오버할 경우, 제 2 DeNB가 RN이 접속 가능한 DeNB 셀 리스트에 포함되는지 여부를 알 수 없으므로, 제 1 DeNB은 RN이 제 2 DeNB로 핸드오버하라는 명령을 전송하는 것이 불가능하며, 가능하더라도 제 2 DeNB가 RN이 접속 가능한 DeNB이 아니라면 불필요한 자원 낭비가 될 수 있다.

또한, RN과 제 1 DeNB 간의 RRC 연결이 해제되고 상기 RN이 RRC 휴지 상태로 천이한 경우, 제 1 DeNB의 특정 셀은 RN에게 제 1 DeNB의 셀 혹은 다른 DeNB의 셀로의 접속, 즉 리디렉션(redirection) 정보를 제공하여야 한다. 이 경우, 제 1 DeNB는 RN이 접속 가능한 DeNB 셀 리스트에 관한 정보를 알 수 없으므로, 제 1 DeNB는 RN에게 적절한 리디렉션 정보를 구성할 수 없다는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명에서는 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 제 1 DeNB에게 상기 RN이 접속 가능한 DeNB 셀 리스트를 제공하는 방법을 제안한다.

도 10은 본 발명의 실시예에 따라, DeNB에게 RN이 접속 가능한 DeNB 셀 리스트를 제공하는 방법을 도시하는 도면이다.

우선, 오퍼레이터는 셀 구축 시, RN이 접속 가능한 DeNB 셀 리스트를 구성하고, MME 또는 OAM 서버와 같은 네트워크 노드에 저장할 수 있다. 따라서, MME 또는 OAM 서버가 DeNB의 요청에 따라, 혹은 기 설정된 조건에 의거하여 RN이 접속 가능한 DeNB 셀 리스트를 DeNB로 전송할 수 있다. 특히, DeNB는 RN을 위한 S1 연결을 설정하는 과정에서 MME로부터 S1 어플리케이션 시그널링(S1AP signalling) 메시지를 이용하여 상기 DeNB 셀 리스트를 전달 받을 수 있으며, 혹은 다른 eNB로부터 핸드오버 과정 중에 X1 어플리케이션 시그널링(X1AP signalling) 메시지를 이용하여 전달 가능하다. 보다 구체적으로, DeNB는 네트워크 노드로 RN의 셀 식별자와 같은 정보를 전달하고, 네트워크 노드는 기 저장된 정보 중 RN의 셀 식별자에 대응하는 DeNB 셀 리스트를 상기 DeNB로 전달할 수 있다.

한편, RN이 접속 가능한 DeNB 셀 리스트를 RN으로부터 수신하는 방법도 고려할 수 있다. 이 경우, 상향링크 전용 제어 채널(UL DCCH)상의 RRC 메시지 또는 NAS 메시지, 상향링크 전용 제어 채널 또는 상향링크 전용 트래픽 채널(UL DTCH) 상에서의 X1 어플리케이션 시그널링 메시지 또는 S1 어플리케이션 시그널링 메시지를 통하여 상기 RN이 접속 가능한 DeNB 셀 리스트가 RN으로부터 DeNB로 전송될 수 있다.

특히, RRC 메시지를 이용하여 상기 DeNB 셀 리스트를 전달하는 경우, RN이 DeNB로 전달하는 RRC 메시지는 RRC 연결 요청 메시지(RRC Connection Request message), RRC 연결 완료 메시지(RRC Connection Setup Complete message)일 수 있으며, 또한, 무선 링크 장애(Radio Link Failure, RLF) 복구 과정에서 RRC 연결 재설립 완료 메시지(RRC Connection Re-establishment Complete message) 혹은 핸드오버 과정에서의 RRC 연결 재설정 메시지(RRC Connection Reconfiguration Complete message)일 수도 있다.

이하에서는 본 발명의 RN이 접속 가능한 DeNB 셀 리스트를 DeNB로 전송함에 따라 구현 가능한 통신 절차를 예를 들어 설명한다.

도 11은 본 발명의 실시예에 따라 DeNB가 접속 가능한 DeNB 리스트를 이용하여 RN을 다른 DeNB로 핸드오버시키는 절차를 예시하는 순서도이다. 특히 도 11에서는, 설명의 편의를 위하여 서빙 DeNB를 제 1 DeNB로, 타겟 DeNB를 제 2 DeNB로 지칭한다.

도 11을 참조하면, RN과 제 1 DeNB는 단계 1100과 같이 RRC 연결 상태에 있는 것으로 가정한다. 이 경우, 제 1 DeNB는 상술한 바와 같이 단계 1110에서 OAM 서버 또는 MME로 상기 RN의 정보를 요청한다. 여기서 RN 정보 요청은 RN의 셀 식별자를 전달함으로써 구현될 수 있으며, 단계 1120에서 OAM 서버 또는 MME는 제 1 DeNB로 응답 메시지를 전달하며, 상기 응답 메시지에는 RN의 셀 식별자에 대응하는 접속 가능 DeNB 셀 리스트를 포함할 수 있다. 또한, 상기 응답 메시지는 S1 어플리케이션 시그널링 메시지 또는 OAM 시그널링 메시지일 수 있음은 상술한 바와 같다.

계속하여, 접속 가능 DeNB 셀 리스트를 수신한 제 1 DeNB는 단계 1130에서 상기 DeNB 셀 리스트에 포함된 DeNB들 중 특정 DeNB, 즉 제 2 DeNB로 RN의 핸드오버 요청 메시지를 전송하며, 이 경우, 상기 핸드오버 요청 메시지에 상기 접속 가능 DeNB 셀 리스트를 포함시키는 것이 바람직하다. 또한, 상기 핸드오버 요청 메시지는 X1 어플리케이션 시그널링 메시지를 통하여 전송될 수 있다. 상기 핸드오버 요청 메시지를 수신한 제 2 DeNB는 RN의 핸드오버를 위하여 자원을 예약하는 등 핸드오버 준비 절차를 수행하고, 단계 1140에서 제 1 DeNB로 핸드오버 요청 응답 메시지를 전달한다.

제 2 DeNB로부터 핸드오버 요청 응답 메시지를 수신한 제 1 DeNB는 단계 1150에서 RN으로 핸드오버 명령을 전달하며, 단계 1160에서 RN은 제 2 DeNB와 RRC 연결을 재설정하는 절차 등을 수행하고, 핸드오버 완료 메시지를 상기 제 2 DeNB로 전달함으로써, 핸드오버 절차를 완료할 수 있다.

도 12는 본 발명의 실시예에 따라 DeNB의 특정 셀과 RN과의 통신 중 무선 링크 장애(RLF)가 발생한 경우, 상기 DeNB의 다른 셀로 RN을 리디렉션 시키는 절차를 예시하는 순서도이다. 특히 도 12에서는, 설명의 편의를 위하여, 상기 DeNB는 f1, f2 및 f3로 동작하는 3개의 셀(이하, f1 셀, f2 셀 및 f3 셀이라 지칭한다)로 구성되고, f1 셀과 f3 셀만이 RN이 접속 가능한 셀인 것으로 가정한다.

도 12를 참조하면, RN과 f1 셀은 단계 1200과 같이 RRC 연결 상태에 있는 것으로 가정한다. 이 경우, RN은 단계 1210에서 DeNB로 DeNB의 요청에 따라 혹은 기 설정된 특정 조건 발생 시 RN이 접속 가능한 DeNB 셀 리스트를 전달할 수 있다.

이 때, RN과 f1 셀 간의 무선 링크에 단계 1220과 RLF가 발생할 수 있으며, 이 경우, DeNB는 f3 셀이 DeNB이 접속 가능한 DeNB 셀 리스트에 포함되어 있음을 확인한 후, 단계 1230과 같이 f3 셀로 하여금 RN과의 연결을 위한 자원을 준비하도록 지시한다.

계속하여, 단계 1240에서 f1 셀은 리디렉션(Redirectio) 정보을 포함하는 RRC 연결 해제 메시지를 RN으로 전달할 수 있으며, 상기 RRC 연결 해제 메시지를 수신한 RN은 단계 1250에서 RRC 휴지 상태로 천이한다. 여기서 리디렉션 정보는 상기 DeNB 셀 리스트에 포함된 셀들 중 일부 셀의 식별자와 상기 일부 셀들이 동작하는 주파수 또는 RAT(Radio Access Technology)에 관한 정보를 포함할 수 있다. 본 예시에서는, 상기 리디렉션(Redirectio) 정보에 DeNB의 f1 셀과 f3 셀의 셀 식별자를 포함할 수 있으며, 특히 f3 셀의 주파수 또는 RAT에 관한 정보를 포함할 수 있다.

RRC 휴지 상태로 천이한 RN은 단계 1260에서 f3 셀로 RRC 연결 요청 메시지를 전달하고, f3 셀과 RRC 연결을 수행한 후 RRC 휴지 상태에서 RRC 연결 상태로 천이할 수 있다.

도 13는 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 장치의 블록 구성도를 예시한다.

도 13을 참조하면, 통신 장치(1300)는 프로세서(1310), 메모리(1320), RF 모듈(1330), 디스플레이 모듈(1340) 및 사용자 인터페이스 모듈(1350)을 포함한다.

통신 장치(1300)는 설명의 편의를 위해 도시된 것으로서 일부 모듈은 생략될 수 있다. 또한, 통신 장치(1300)는 필요한 모듈을 더 포함할 수 있다. 또한, 통신 장치(1300)에서 일부 모듈은 보다 세분화된 모듈로 구분될 수 있다. 프로세서(1310)는 도면을 참조하여 예시한 본 발명의 실시예에 따른 동작을 수행하도록 구성된다. 구체적으로, 프로세서(1310)의 자세한 동작은 도 1 내지 도 12에 기재된 내용을 참조할 수 있다.

메모리(1320)는 프로세서(1310)에 연결되며 오퍼레이팅 시스템, 어플리케이션, 프로그램 코드, 데이터 등을 저장한다. RF 모듈(1330)은 프로세서(1310)에 연결되며 기저대역 신호를 무선 신호를 변환하거나 무선신호를 기저대역 신호로 변환하는 기능을 수행한다. 이를 위해, RF 모듈(1330)은 아날로그 변환, 증폭, 필터링 및 주파수 상향 변환 또는 이들의 역과정을 수행한다. 디스플레이 모듈(1340)은 프로세서(1310)에 연결되며 다양한 정보를 디스플레이한다. 디스플레이 모듈(1340)은 이로 제한되는 것은 아니지만 LCD(Liquid Crystal Display), LED(Light Emitting Diode), OLED(Organic Light Emitting Diode)와 같은 잘 알려진 요소를 사용할 수 있다. 사용자 인터페이스 모듈(1350)은 프로세서(1310)와 연결되며 키패드, 터치 스크린 등과 같은 잘 알려진 사용자 인터페이스의 조합으로 구성될 수 있다.

이상에서 설명된 실시예들은 본 발명의 구성요소들과 특징들이 소정 형태로 결합된 것들이다. 각 구성요소 또는 특징은 별도의 명시적 언급이 없는 한 선택적인 것으로 고려되어야 한다. 각 구성요소 또는 특징은 다른 구성요소나 특징과 결합되지 않은 형태로 실시될 수 있다. 또한, 일부 구성요소들 및/또는 특징들을 결합하여 본 발명의 실시예를 구성하는 것도 가능하다. 본 발명의 실시예들에서 설명되는 동작들의 순서는 변경될 수 있다. 어느 실시예의 일부 구성이나 특징은 다른 실시예에 포함될 수 있고, 또는 다른 실시예의 대응하는 구성 또는 특징과 교체될 수 있다. 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함시킬 수 있음은 자명하다.

본 문서에서 본 발명의 실시예들은 주로 릴레이 노드와 기지국 간의 데이터 송수신 관계를 중심으로 설명되었다. 본 문서에서 기지국에 의해 수행된다고 설명된 특정 동작은 경우에 따라서는 그 상위 노드(upper node)에 의해 수행될 수 있다. 즉, 기지국을 포함하는 복수의 네트워크 노드들(network nodes)로 이루어지는 네트워크에서 단말과의 통신을 위해 수행되는 다양한 동작들은 기지국 또는 기지국 이외의 다른 네트워크 노드들에 의해 수행될 수 있음은 자명하다. 기지국은 고정국(fixed station), Node B, eNode B(eNB), 억세스 포인트(access point) 등의 용어에 의해 대체될 수 있다.

본 발명에 따른 실시예는 다양한 수단, 예를 들어, 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다. 하드웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시예는 하나 또는 그 이상의 ASICs(application specific integrated circuits), DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 프로세서, 콘트롤러, 마이크로 콘트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.

펌웨어나 소프트웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시예는 이상에서 설명된 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차, 함수 등의 형태로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 메모리 유닛에 저장되어 프로세서에 의해 구동될 수 있다. 상기 메모리 유닛은 상기 프로세서 내부 또는 외부에 위치하여, 이미 공지된 다양한 수단에 의해 상기 프로세서와 데이터를 주고 받을 수 있다.

본 발명은 본 발명의 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

상술한 바와 같은 무선 통신 시스템에서 릴레이 노드의 접속 가능 셀 정보 송수신 방법 및 이를 위한 장치는 3GPP LTE 시스템에 적용되는 예를 중심으로 설명하였으나, 3GPP LTE 시스템 이외에도 다양한 무선 통신 시스템에 적용하는 것이 가능하다.

Claims (9)

1. 무선 통신 시스템에서 서빙 네트워크 노드가 신호를 처리하는 방법에 있어서,

   이동 장치와 통신 링크를 형성하는 단계;

   외부 네트워크 노드 또는 상기 이동 장치로부터 상기 이동 장치가 접속 가능한 네트워크 노드 리스트 정보를 포함하는 메시지를 수신하는 단계; 및

   상기 이동 장치와 신호를 송수신하는 단계를 포함하는,

   신호 처리 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 이동 장치와 통신 링크를 형성하는 단계는,

   상기 외부 네트워크 노드로 상기 이동 장치의 식별자를 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는,

   신호 처리 방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 네트워크 노드 리스트에 포함되는 타겟 네트워크 노드로 핸드오버 요청 메시지를 송신하는 단계;

   상기 타겟 네트워크 노드로부터 핸드오버 요청 응답 메시지를 수신하는 단계; 및

   상기 이동 장치로 핸드오버 명령 메시지를 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,

   신호 처리 방법.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 핸드오버 요청 메시지는,

   상기 네트워크 노드 리스트 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는,

   신호 처리 방법.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 이동 장치와 상기 서빙 네트워크 노드 간의 통신 링크에 장애가 발생한 경우, 상기 이동 장치로 상기 통신 링크를 해제하기 위한 해제 메시지를 송신하는 단계를 더 포함하며,

   상기 해제 메시지는,

   상기 네트워크 노드 리스트 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는,

   신호 처리 방법.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 해제 메시지는,

   상기 네트워크 노드 리스트 정보에 포함된 네트워크 노드의 동작 주파수 정보와 RAT (Radio Access Technology) 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는,

   신호 처리 방법.
7. 제 5 항에 있어서,

   상기 해제 메시지를 수신한 이동 단말은 상기 서빙 네트워크 노드와 상기 이동 단말 간의 통신 링크를 해제한 후, 상기 네트워크 노드 리스트 정보에 포함된 타겟 네트워크 노드로 통신 링크 연결 요청 메시지를 송신하는 것을 특징으로 하는,

   신호 처리 방법.
8. 제 1 항에 있어서,

   상기 이동 장치는,

   릴레이 노드인 것을 특징으로 하는,

   신호 처리 방법.
9. 제 1 항에 있어서,

   상기 외부 네트워크 노드는,

   OAM (Operation And Maintenance) 서버 또는 MME (Mobility Management Entity)인 것을 특징으로 하는,

   신호 처리 방법.

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