WO2012115352A2 - 무선 통신 시스템에서 릴레이 노드의 핸드오버를 위한 검색 영역 설정 방법 및 이를 위한 장치 - Google Patents

무선 통신 시스템에서 릴레이 노드의 핸드오버를 위한 검색 영역 설정 방법 및 이를 위한 장치 Download PDF

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WO2012115352A2
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    • H04W92/045—Interfaces between hierarchically different network devices between access point and backbone network device

Definitions

  • the present invention relates to a wireless communication system, and more particularly, to a method and apparatus for setting a search area for handover of a relay node in a wireless communication system.
  • a 3GPP LTE (3rd Generation Partnership Project Long Term Evolution (LTE)) communication system will be described.
  • E-UMTS Evolved Universal Mobile Telecommunications System
  • UMTS Universal Mobile Telecommunications System
  • LTE Long Term Evolution
  • an E-UMTS is located at an end of a user equipment (UE), an eNode B (eNB), and a network (E-UTRAN) and connected to an external network (Access Gateway; AG). It includes.
  • the base station may transmit multiple data streams simultaneously for broadcast service, multicast service and / or unicast service.
  • the cell is set to one of bandwidths such as 1.25, 2.5, 5, 10, 15, and 20Mhz to provide downlink or uplink transmission services to multiple terminals. Different cells may be configured to provide different bandwidths.
  • the base station controls data transmission and reception for a plurality of terminals.
  • the base station transmits downlink scheduling information for downlink (DL) data and informs the user equipment of time / frequency domain, encoding, data size, and HARQ (Hybrid Automatic Repeat and reQuest) related information.
  • HARQ Hybrid Automatic Repeat and reQuest
  • the base station transmits uplink scheduling information to uplink UL data for uplink (UL) data and informs the user equipment of time / frequency domain, encoding, data size, HARQ related information, and the like.
  • the core network may be composed of an AG and a network node for user registration of the terminal.
  • the AG manages the mobility of the UE in units of a tracking area (TA) composed of a plurality of cells.
  • Wireless communication technology has been developed to LTE based on WCDMA, but the demands and expectations of users and operators are continuously increasing.
  • new technological evolution is required to be competitive in the future. Reduced cost per bit, increased service availability, the use of flexible frequency bands, simple structure and open interface, and adequate power consumption of the terminal are required.
  • a method of performing a random access procedure for handover by a relay node includes transmitting a random access preamble to a target cell; Receiving a downlink signal from the target cell; Performing blind decoding on the downlink signal to obtain a relay node-physical downlink control channel (R-PDCCH); And receiving a random access response message based on the R-PDCCH, wherein a search space for performing blind decoding is located in a data region of a subframe, and information about the search region is provided. Is transferred from the target cell to the serving cell of the relay node and signaled to the relay node.
  • R-PDCCH relay node-physical downlink control channel
  • a relay node in another aspect of the present invention, includes a wireless communication module for transmitting a random access preamble to a target cell and receiving a downlink signal from the target cell; And a processor configured to perform blind decoding on the downlink signal, obtain a relay node-physical downlink control channel (R-PDCCH), and detect a random access response message based on the R-PDCCH.
  • R-PDCCH relay node-physical downlink control channel
  • a search area for performing blind decoding is located in a data area of a subframe, and information about the search area is transmitted from the target cell to a serving cell of the relay node and signaled to the relay node. do.
  • the information about the search area may be included in a handover response message transmitted from the target cell to the serving cell.
  • the serving cell and the target cell may have the same search area setting for the relay node.
  • the information about the search area may be signaled from the serving cell to the relay node through a higher layer signal.
  • a method for performing a random access procedure for handover by a relay node comprising: stopping a service of a cell of the relay node; Transitioning to a terminal mode for communicating with a base station; Transmitting a random access preamble to the target base station; Receiving a random access response message from the target base station through a downlink physical control channel and a downlink physical shared channel; Transitioning to a relay mode for communicating with a terminal after completing the random access procedure; And resuming service for the cell of the relay node.
  • a relay node in another aspect of the present invention, includes a wireless communication module for communicating with a serving base station, a target base station, and a terminal; And a processor for processing signals transmitted and received through the wireless communication module, the processor suspending service for a cell of the relay node before transmitting a random access preamble to the target base station, and serving the serving base station or the Transitioning to a terminal mode for communicating with a target base station, the wireless communication module may receive a random access response message from the target base station through a downlink physical control channel and a downlink physical shared channel. In this case, after completing the random access procedure, the processor transitions to a relay mode for communicating with the terminal, and resumes service for a cell of the relay node.
  • a relay node may effectively perform handover in a wireless communication system.
  • FIG. 1 schematically illustrates an E-UMTS network structure as an example of a wireless communication system.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a control plane and a user plane structure of a radio interface protocol between a terminal and an E-UTRAN based on the 3GPP radio access network standard.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a control plane and a user plane structure of a radio interface protocol between a terminal and an E-UTRAN based on the 3GPP radio access network standard.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining physical channels used in a 3GPP system and a general signal transmission method using the same.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining physical channels used in a 3GPP system and a general signal transmission method using the same.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a structure of a radio frame used in an LTE system.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a structure of a downlink radio frame used in an LTE system.
  • FIG. 6 illustrates a resource unit used to configure a control channel.
  • FIG. 7 illustrates an example of distributing CCEs in a system band.
  • FIG 8 illustrates the structure of an uplink subframe used in an LTE system.
  • FIG. 9 illustrates the configuration of a relay backhaul link and a relay access link in a wireless communication system.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating an operation process of a terminal and a base station in a contention based random access procedure provided by an LTE system.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating a handover process of maintaining a connection by moving from a first wireless network node to a second network node when a terminal changes a wireless network node connected within an E-UTRAN.
  • FIG. 13 illustrates a block diagram of a communication device according to an embodiment of the present invention.
  • the present specification describes an embodiment of the present invention using an LTE system and an LTE-A system, this as an example may be applied to any communication system corresponding to the above definition.
  • the present specification describes an embodiment of the present invention on the basis of the FDD scheme, but this is an exemplary embodiment of the present invention can be easily modified and applied to the H-FDD scheme or the TDD scheme.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a control plane and a user plane structure of a radio interface protocol between a terminal and an E-UTRAN based on the 3GPP radio access network standard.
  • the control plane refers to a path through which control messages used by a user equipment (UE) and a network to manage a call are transmitted.
  • the user plane refers to a path through which data generated at an application layer, for example, voice data or Internet packet data, is transmitted.
  • the physical layer which is the first layer, provides an information transfer service to an upper layer by using a physical channel.
  • the physical layer is connected to the upper layer of the medium access control layer through a transport channel. Data moves between the medium access control layer and the physical layer through the transport channel. Data moves between the physical layer between the transmitting side and the receiving side through the physical channel.
  • the physical channel utilizes time and frequency as radio resources. Specifically, the physical channel is modulated in the Orthogonal Frequency Division Multiple Access (OFDMA) scheme in the downlink, and modulated in the Single Carrier Frequency Division Multiple Access (SC-FDMA) scheme in the uplink.
  • OFDMA Orthogonal Frequency Division Multiple Access
  • SC-FDMA Single Carrier Frequency Division Multiple Access
  • the medium access control (MAC) layer of the second layer provides a service to a radio link control (RLC) layer, which is a higher layer, through a logical channel.
  • RLC radio link control
  • the RLC layer of the second layer supports reliable data transmission.
  • the function of the RLC layer may be implemented as a functional block inside the MAC.
  • the PDCP (Packet Data Convergence Protocol) layer of the second layer provides unnecessary control for efficiently transmitting IP packets such as IPv4 or IPv6 over a narrow bandwidth air interface. It performs header compression function that reduces information.
  • the Radio Resource Control (RRC) layer located at the bottom of the third layer is defined only in the control plane.
  • the RRC layer is responsible for control of logical channels, transport channels, and physical channels in connection with configuration, reconfiguration, and release of radio bearers (RBs).
  • RB means a service provided by the second layer for data transmission between the terminal and the network.
  • the RRC layers of the UE and the network exchange RRC messages with each other. If there is an RRC connected (RRC Connected) between the UE and the RRC layer of the network, the UE is in an RRC connected mode, otherwise it is in an RRC idle mode.
  • the non-access stratum (NAS) layer above the RRC layer performs functions such as session management and mobility management.
  • One cell constituting the base station is set to one of the bandwidth, such as 1.25, 2.5, 5, 10, 15, 20Mhz to provide a downlink or uplink transmission service to multiple terminals.
  • Different cells may be configured to provide different bandwidths.
  • the downlink transport channel for transmitting data from the network to the UE includes a broadcast channel (BCH) for transmitting system information, a paging channel (PCH) for transmitting a paging message, and a downlink shared channel (SCH) for transmitting user traffic or a control message.
  • BCH broadcast channel
  • PCH paging channel
  • SCH downlink shared channel
  • Traffic or control messages of a downlink multicast or broadcast service may be transmitted through a downlink SCH or may be transmitted through a separate downlink multicast channel (MCH).
  • the uplink transmission channel for transmitting data from the terminal to the network includes a random access channel (RAC) for transmitting an initial control message and an uplink shared channel (SCH) for transmitting user traffic or a control message.
  • RAC random access channel
  • SCH uplink shared channel
  • BCCH broadcast control channel
  • PCCH paging control channel
  • CCCH common control channel
  • MCCH multicast control channel
  • MTCH multicast. Traffic Channel
  • FIG. 3 is a diagram for describing physical channels used in a 3GPP system and a general signal transmission method using the same.
  • the UE When the UE is powered on or enters a new cell, the UE performs an initial cell search operation such as synchronizing with the base station (S301). To this end, the terminal may receive a Primary Synchronization Channel (P-SCH) and a Secondary Synchronization Channel (S-SCH) from the base station to synchronize with the base station and obtain information such as a cell ID. have. Thereafter, the terminal may receive a physical broadcast channel from the base station to obtain broadcast information in a cell. Meanwhile, the terminal may receive a downlink reference signal (DL RS) in an initial cell search step to check the downlink channel state.
  • P-SCH Primary Synchronization Channel
  • S-SCH Secondary Synchronization Channel
  • DL RS downlink reference signal
  • the UE After completing the initial cell search, the UE acquires more specific system information by receiving a physical downlink control channel (PDSCH) according to a physical downlink control channel (PDCCH) and information on the PDCCH. It may be (S302).
  • PDSCH physical downlink control channel
  • PDCCH physical downlink control channel
  • the terminal may perform a random access procedure (RACH) for the base station (steps S303 to S306).
  • RACH random access procedure
  • the UE may transmit a specific sequence to the preamble through a Physical Random Access Channel (PRACH) (S303) and receive a response message for the preamble through the PDCCH and the corresponding PDSCH (S304).
  • PRACH Physical Random Access Channel
  • S304 receive a response message for the preamble through the PDCCH and the corresponding PDSCH
  • a contention resolution procedure may be additionally performed.
  • the UE After performing the procedure as described above, the UE performs a PDCCH / PDSCH reception (S307) and a physical uplink shared channel (PUSCH) / physical uplink control channel (Physical Uplink) as a general uplink / downlink signal transmission procedure.
  • Control Channel (PUCCH) transmission (S308) may be performed.
  • the terminal receives downlink control information (DCI) through the PDCCH.
  • DCI downlink control information
  • the DCI includes control information such as resource allocation information for the terminal, and the format is different according to the purpose of use.
  • the control information transmitted by the terminal to the base station through the uplink or received by the terminal from the base station includes a downlink / uplink ACK / NACK signal, a channel quality indicator (CQI), a precoding matrix index (PMI), and a rank indicator (RI). ), And the like.
  • the terminal may transmit the above-described control information such as CQI / PMI / RI through the PUSCH and / or PUCCH.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a structure of a radio frame used in an LTE system.
  • a radio frame has a length of 10 ms (327200 ⁇ T s ) and is composed of 10 equally sized subframes.
  • Each subframe has a length of 1 ms and consists of two slots.
  • Each slot has a length of 0.5 ms (15360 x T s ).
  • the slot includes a plurality of OFDM symbols in the time domain and a plurality of resource blocks (RBs) in the frequency domain.
  • one resource block includes 12 subcarriers x 7 (6) OFDM symbols.
  • Transmission time interval which is a unit time for transmitting data, may be determined in units of one or more subframes.
  • the structure of the radio frame described above is merely an example, and the number of subframes included in the radio frame, the number of slots included in the subframe, and the number of OFDM symbols included in the slot may be variously changed.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a control channel included in a control region of one subframe in a downlink radio frame.
  • a subframe consists of 14 OFDM symbols.
  • the first 1 to 3 OFDM symbols are used as the control region and the remaining 13 to 11 OFDM symbols are used as the data region.
  • R1 to R4 represent reference signals (RSs) or pilot signals for antennas 0 to 3.
  • the RS is fixed in a constant pattern in a subframe regardless of the control region and the data region.
  • the control channel is allocated to a resource to which no RS is allocated in the control region, and the traffic channel is also allocated to a resource to which no RS is allocated in the data region.
  • Control channels allocated to the control region include PCFICH (Physical Control Format Indicator CHannel), PHICH (Physical Hybrid-ARQ Indicator CHannel), PDCCH (Physical Downlink Control CHannel).
  • the PCFICH is a physical control format indicator channel and informs the UE of the number of OFDM symbols used for the PDCCH in every subframe.
  • the PCFICH is located in the first OFDM symbol and is set in preference to the PHICH and PDCCH.
  • the PCFICH is composed of four Resource Element Groups (REGs), and each REG is distributed in a control region based on a Cell ID (Cell IDentity).
  • One REG is composed of four resource elements (REs).
  • the RE represents a minimum physical resource defined by one subcarrier x one OFDM symbol.
  • the PCFICH value indicates a value of 1 to 3 or 2 to 4 depending on the bandwidth and is modulated by Quadrature Phase Shift Keying (QPSK).
  • QPSK Quadrature Phase Shift Keying
  • the PHICH is a physical hybrid automatic repeat and request (HARQ) indicator channel and is used to carry HARQ ACK / NACK for uplink transmission. That is, the PHICH indicates a channel through which DL ACK / NACK information for UL HARQ is transmitted.
  • the PHICH consists of one REG and is scrambled cell-specifically.
  • ACK / NACK is indicated by 1 bit and modulated by binary phase shift keying (BPSK).
  • BPSK binary phase shift keying
  • a plurality of PHICHs mapped to the same resource constitutes a PHICH group.
  • the number of PHICHs multiplexed into the PHICH group is determined according to the number of spreading codes.
  • the PHICH (group) is repeated three times to obtain diversity gain in the frequency domain and / or the time domain.
  • the PDCCH is a physical downlink control channel and is allocated to the first n OFDM symbols of a subframe.
  • n is indicated by the PCFICH as an integer of 1 or more.
  • the PDCCH consists of one or more CCEs.
  • the PDCCH informs each UE or UE group of information related to resource allocation of a paging channel (PCH) and a downlink-shared channel (DL-SCH), an uplink scheduling grant, and HARQ information.
  • PCH paging channel
  • DL-SCH downlink-shared channel
  • Paging channel (PCH) and downlink-shared channel (DL-SCH) are transmitted through PDSCH. Accordingly, the base station and the terminal generally transmit and receive data through the PDSCH except for specific control information or specific service data.
  • Data of the PDSCH is transmitted to which UE (one or a plurality of UEs), and information on how the UEs should receive and decode the PDSCH data is included in the PDCCH and transmitted.
  • a specific PDCCH is CRC masked with a Radio Network Temporary Identity (RNTI) of "A”, a radio resource (eg, frequency location) of "B” and a transmission type information of "C” (eg, It is assumed that information on data transmitted using a transport block size, modulation scheme, coding information, etc.) is transmitted through a specific subframe.
  • RTI Radio Network Temporary Identity
  • the terminal in the cell monitors the PDCCH using the RNTI information it has, and if there is at least one terminal having an "A" RNTI, the terminals receive the PDCCH, and through the information of the received PDCCH " Receive the PDSCH indicated by B " and " C ".
  • FIG. 6 shows a resource unit used to configure a control channel.
  • FIG. 6A illustrates a case where the number of transmit antennas of a base station is one or two
  • FIG. 6B illustrates a case where the number of transmit antennas of a base station is four. Only the RS (Reference Signal) pattern is different according to the number of transmitting antennas, and the method of setting a resource unit associated with the control channel is the same.
  • RS Reference Signal
  • the basic resource unit of the control channel is REG.
  • the REG is composed of four neighboring resource elements (REs) in the state excluding the RS. REG is shown in bold in the figures.
  • PCFICH and PHICH include 4 REGs and 3 REGs, respectively.
  • the PDCCH is composed of CCE (Control Channel Elements) units, and one CCE includes nine REGs.
  • the UE is configured to check M (L) ( ⁇ L) CCEs arranged in a continuous or specific rule in order to confirm whether a PDCCH composed of L CCEs is transmitted to the UE.
  • the CCE sets that the UE needs to check for PDCCH reception are called a search space.
  • the LTE system defines a search area as shown in Table 1.
  • the CCE aggregation level L represents the number of CCEs constituting the PDCCH
  • S k (L) represents a search region of the CCE aggregation level L
  • M (L) represents a candidate PDCCH to be monitored in the search region of the aggregation level L. Is the number of.
  • the search area may be divided into a UE-specific search space that allows access to only a specific terminal and a common search space that allows access to all terminals in a cell.
  • the UE monitors a common search region with CCE aggregation levels of 4 and 8, and monitors a UE-specific search region with CCE aggregation levels of 1, 2, 4, and 8.
  • the common search area and the terminal specific search area may overlap.
  • PDCCH search region hashing the position of the first (with the smallest index) CCE in the PDCCH search region given to any UE for each CCE aggregation level value is changed every subframe according to the UE. This is called PDCCH search region hashing.
  • FIG. 7 shows an example of distributing CCEs in a system band.
  • a plurality of logically continuous CCEs are input to an interleaver.
  • the interleaver performs a function of mixing input CCEs in REG units. Therefore, frequency / time resources constituting one CCE are physically dispersed in the entire frequency / time domain in the control region of the subframe.
  • the control channel is configured in units of CCE, but interleaving is performed in units of REGs, thereby maximizing frequency diversity and interference randomization gain.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a structure of an uplink subframe used in an LTE system.
  • the uplink subframe may be divided into a region to which a Physical Uplink Control CHannel (PUCCH) carrying control information is allocated and a region to which a Physical Uplink Shared CHannel (PUSCH) carrying user data is allocated.
  • the middle part of the subframe is allocated to the PUSCH, and both parts of the data area are allocated to the PUCCH in the frequency domain.
  • the control information transmitted on the PUCCH includes: ACK / NACK used for HARQ, Channel Quality Indicator (CQI) indicating downlink channel state, RI (Rank Indicator) for MIMO, Scheduling Request (SR), which is an uplink resource allocation request, etc. There is this.
  • the PUCCH for one UE uses one resource block occupying a different frequency in each slot in a subframe. That is, two resource blocks allocated to the PUCCH are frequency hoped at the slot boundary.
  • a relay node may be installed between the base station and the terminal to provide a radio channel having a better channel state to the terminal.
  • RN relay node
  • the relay node is currently widely used as a technique introduced for eliminating the radio shadow area in a wireless communication system.
  • relay node technology is an essential technology for reducing the base station expansion cost and the backhaul network maintenance cost in the next generation mobile communication system, while expanding service coverage and improving data throughput.
  • relay node technology gradually develops, it is necessary to support a relay node used in a conventional wireless communication system in a new wireless communication system.
  • 3GPP LTE-A (3rd Generation Partnership Project Long Term Evolution-Advanced) systems have the role of forwarding the link connection between a base station and a terminal to a relay node, and have two different attributes in each uplink and downlink carrier frequency band. Will be applied.
  • the part of the connection link established between the link between the base station and the relay node is defined as a backhaul link.
  • the transmission is performed by the frequency division duplex (FDD) or the time division duplex (TDD) using the downlink resources, and is called backhaul downlink, and the transmission is performed by the FDD or TDD using the uplink resources. This may be expressed as a backhaul uplink.
  • FDD frequency division duplex
  • TDD time division duplex
  • FIG. 9 is a diagram illustrating the configuration of a relay backhaul link and a relay access link in a wireless communication system.
  • two types of links having different attributes are applied to respective uplink and downlink carrier frequency bands as relay nodes are introduced to forward a link between a base station and a terminal.
  • the connection link portion established between the base station and the relay node is defined and represented as a relay backhaul link.
  • the backhaul link is transmitted using a downlink frequency band (for Frequency Division Duplex (FDD)) or a downlink subframe (for Time Division Duplex (TDD)) resources
  • the backhaul link is represented as a backhaul downlink and is uplink. If transmission is performed using a frequency band (in case of FDD) or an uplink subframe (in case of TDD), it may be expressed as a backhaul uplink.
  • FDD Frequency Division Duplex
  • TDD Time Division Duplex
  • connection link portion established between the relay node and the series of terminals is defined and represented as a relay access link.
  • a relay access link transmits using a downlink frequency band (in case of FDD) or a downlink subframe (in case of TDD), it is expressed as an access downlink and an uplink frequency band (in case of FDD).
  • TDD uplink subframe
  • the relay node RN may receive information from the base station through the relay backhaul downlink and may transmit information to the base station through the relay backhaul uplink. In addition, the relay node may transmit information to the terminal through the relay access downlink, and may receive information from the terminal through the relay access uplink.
  • the band (or spectrum) of the relay node the case in which the backhaul link operates in the same frequency band as the access link is referred to as 'in-band', and the backhaul link and the access link have different frequencies.
  • the case of operating in band is called 'out-band'.
  • a terminal operating according to an existing LTE system eg, Release-8) (hereinafter referred to as a legacy terminal) should be able to access the donor cell.
  • the relay node may be classified as a transparent relay node or a non-transparent relay node.
  • a transparent means a case where a terminal does not recognize whether or not it communicates with a network through a relay node
  • a non-transparent means a case where a terminal recognizes whether a terminal communicates with a network through a relay node.
  • the relay node may be divided into a relay node configured as part of a donor cell or a relay node controlling a cell by itself.
  • a relay node configured as part of a donor cell may have a relay node identifier (ID), but does not have a relay node's own cell identity.
  • ID a relay node identifier
  • the relay node is configured as part of the donor cell.
  • a relay node can support legacy terminals.
  • various types of smart repeaters, decode-and-forward relays, L2 (layer 2) relay nodes, and type 2 relay nodes may be included in these relay nodes. Corresponding.
  • the relay node controls one or several cells, each of the cells controlled by the relay node is provided with a unique physical layer cell identity, and may use the same RRM mechanism. From a terminal perspective, there is no difference between accessing a cell controlled by a relay node and accessing a cell controlled by a general base station.
  • the cell controlled by this relay node can support the legacy terminal.
  • self-backhauling relay nodes, L3 (third layer) relay nodes, type-1 relay nodes, and type-1a relay nodes are such relay nodes.
  • the type-1 relay node controls the plurality of cells as in-band relay nodes, each of which appears to be a separate cell from the donor cell from the terminal's point of view.
  • the plurality of cells have their own physical cell IDs (defined in LTE Release-8), and the relay node may transmit its own synchronization channel, reference signal, and the like.
  • the terminal may receive scheduling information and HARQ feedback directly from the relay node and transmit its control channel (scheduling request (SR), CQI, ACK / NACK, etc.) to the relay node.
  • SR scheduling request
  • CQI CQI
  • ACK / NACK etc.
  • the type-1 relay node is seen as a legacy base station (base station operating according to the LTE Release-8 system). That is, it has backward compatibility.
  • the type-1 relay node may be seen as a base station different from the legacy base station, thereby providing a performance improvement.
  • the type-1a relay node has the same features as the type-1 relay node described above in addition to operating out-band.
  • the operation of the type-1a relay node can be configured to minimize or eliminate the impact on L1 (first layer) operation.
  • the type-2 relay node is an in-band relay node and does not have a separate physical cell ID and thus does not form a new cell.
  • the type 2 relay node is transparent to the legacy terminal, and the legacy terminal is not aware of the existence of the type 2 relay node.
  • the type-2 relay node may transmit the PDSCH, but at least do not transmit the CRS and PDCCH.
  • resource partitioning In order for the relay node to operate in-band, some resources in the time-frequency space must be reserved for the backhaul link and these resources can be set not to be used for the access link. This is called resource partitioning.
  • the backhaul downlink and the access downlink may be multiplexed in a time division multiplexing (TDM) scheme on one carrier frequency (ie, only one of the backhaul downlink or the access downlink is activated at a specific time).
  • TDM time division multiplexing
  • the backhaul uplink and access uplink may be multiplexed in a TDM manner on one carrier frequency (ie, only one of the backhaul uplink or access uplink is activated at a particular time).
  • Backhaul link multiplexing in FDD may be described as backhaul downlink transmission is performed in a downlink frequency band, and backhaul uplink transmission is performed in an uplink frequency band.
  • Backhaul link multiplexing in TDD may be described as backhaul downlink transmission is performed in a downlink subframe of a base station and a relay node, and backhaul uplink transmission is performed in an uplink subframe of a base station and a relay node.
  • an in-band relay node for example, if a backhaul downlink reception from a base station and an access downlink transmission to a terminal are simultaneously performed in a predetermined frequency band, a signal transmitted from a transmitting node of the relay node is transmitted to the relay node. It may be received at the receiving end, and thus signal interference or RF jamming may occur at the RF front-end of the relay node. Similarly, if the reception of the access uplink from the terminal and the transmission of the backhaul uplink to the base station are simultaneously performed in a predetermined frequency band, signal interference may occur at the RF front end of the relay node.
  • simultaneous transmission and reception in one frequency band at a relay node is provided with sufficient separation between the received signal and the transmitted signal (e.g., sufficient distance between the transmit antenna and the receive antenna geographically (e.g., ground / underground). Is not provided unless) is provided.
  • One way to solve this problem of signal interference is to operate the relay node so that it does not transmit a signal to the terminal while receiving a signal from the donor cell. That is, a gap can be created in the transmission from the relay node to the terminal, and during this gap, the terminal (including the legacy terminal) can be set not to expect any transmission from the relay node. This gap can be set by configuring a Multicast Broadcast Single Frequency Network (MBSFN) subframe.
  • MBSFN Multicast Broadcast Single Frequency Network
  • 10 is a diagram illustrating an example of relay node resource partitioning.
  • a downlink (ie, access downlink) control signal and data are transmitted from a relay node to a terminal as a first subframe, and a second subframe is a control region of a downlink subframe as an MBSFN subframe.
  • the control signal is transmitted from the relay node to the terminal, but no transmission is performed from the relay node to the terminal in the remaining areas of the downlink subframe.
  • the legacy UE since the physical downlink control channel (PDCCH) is expected to be transmitted in all downlink subframes (in other words, the relay node measures the legacy UEs in their area by receiving the PDCCH in every subframe.
  • PDCCH physical downlink control channel
  • the relay node may receive the transmission from the base station while no transmission is performed from the relay node to the terminal. Accordingly, through this resource partitioning scheme, it is possible to prevent access downlink transmission and backhaul downlink reception from being simultaneously performed at the in-band relay node.
  • the control region of the second subframe may be referred to as a relay node non-hearing interval.
  • the relay node non-hearing interval means a period in which the relay node transmits the access downlink signal without receiving the backhaul downlink signal. This interval may be set to 1, 2 or 3 OFDM lengths as described above.
  • the relay node may perform access downlink transmission to the terminal and receive a backhaul downlink from the base station in the remaining areas. At this time, since the relay node cannot simultaneously transmit and receive in the same frequency band, it takes time for the relay node to switch from the transmission mode to the reception mode.
  • guard time GT needs to be set so that the relay node performs transmission / reception mode switching in the first partial period of the backhaul downlink reception region.
  • a guard time GT for switching the reception / transmission mode of the relay node may be set.
  • This length of guard time may be given as a value in the time domain, for example, may be given as k (k ⁇ 1) time sample (Ts) values, or may be set to one or more OFDM symbol lengths. have.
  • the guard time of the last part of the subframe may not be defined or set.
  • Such guard time may be defined only in a frequency domain configured for backhaul downlink subframe transmission in order to maintain backward compatibility (when a guard time is set in an access downlink period, legacy terminals cannot be supported).
  • the relay node may receive the PDCCH and the PDSCH from the base station. This may be expressed as a relay-PDCCH (R-PDCCH) and an R-PDSCH (Relay-PDSCH) in the sense of a relay node dedicated physical channel.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating an operation process of a terminal and a base station in a contention based random access procedure provided by an LTE system.
  • step 1101 the UE randomly selects one random access preamble from a set of random access preambles indicated by system information or a handover command, and transmits the random access preamble. Select a PRACH resource that can be transmitted.
  • the preamble at this time is called RACH MSG 1.
  • step 1102 after the UE transmits the random access preamble as described above, the base station attempts to receive its random access response within the random access response reception window indicated by the system information or the handover command.
  • RACH MSG 2 that is, random access response information is transmitted in the form of a MAC PDU
  • the MAC PDU is transmitted in a PDSCH.
  • the PDCCH is also delivered to the terminal to properly receive the information delivered to the PDSCH. That is, the PDCCH includes information of a terminal that should receive the PDSCH, frequency and time information of radio resources of the PDSCH, a transmission format of the PDSCH, and the like.
  • the UE receives the random access response transmitted to the PDSCH according to the information of the PDCCH as appropriate.
  • the random access response includes a random access preamble identifier, an UL grant, a temporary C-RNTI (C-RNTI), a time alignment command, and the like.
  • C-RNTI temporary C-RNTI
  • the reason why the random access preamble identifier is required is that one terminal may include random access response information for one or more terminals in one random access response. This is to tell if it is valid.
  • the random access preamble identifier corresponds to the random access preamble selected by the UE in step 1101.
  • step 1103 when the terminal receives a valid random access response to the terminal, the terminal processes the information included in the random access response. That is, the terminal applies the time synchronization correction value and stores the temporary C-RNTI.
  • the terminal applies the time synchronization correction value and stores the temporary C-RNTI.
  • the data stored in the buffer of the terminal or newly generated data is transmitted to the base station.
  • the data transmitted through the uplink grant that is, the MAC PDU is called RACH MSG 3.
  • the data included in the uplink grant should essentially include an identifier of the terminal. This is because, in the contention-based random access process, the base station cannot determine which terminals perform the random access process. Therefore, the terminal needs to be identified for future collision resolution.
  • the UE transmits its cell identifier through the uplink grant.
  • the terminal transmits its own unique identifier. In general, the unique identifier is longer than the cell identifier. If the terminal transmits data through the uplink grant, it initiates a timer for contention resolution (contention resolution timer).
  • the terminal waits for an instruction of the base station to resolve the collision. That is, it attempts to receive a PDCCH to receive a specific message.
  • the UE determines that the random access procedure has been normally performed, and random access End the process.
  • the PDCCH ie, RACH MSG 4
  • the UE determines that the random access procedure has been normally performed, and random access End the process.
  • the PDCCH is received through the temporary C-RNTI before the conflict resolution timer expires, the data transmitted by the PDSCH indicated by the PDCCH is checked. If the unique identifier is included in the content of the data, the terminal determines that the random access procedure has been normally performed, and ends the random access procedure.
  • FIG. 12 shows a handover process in which a UE moves from a first wireless network node to a second network node and maintains a connection when the UE changes a wireless network node accessed from inside an E-UTRAN.
  • the UE context information includes Area Restriction information (S1201). According to a measurement procedure set in the source base station (or serving cell), the terminal performs a measurement procedure and controls the control (S1202). In addition, the source base station receives the measurement information from the terminal to determine the handover (Handover) to the adjacent base station (or neighbor cell) (S1203).
  • Area Restriction information S1201
  • the terminal According to a measurement procedure set in the source base station (or serving cell), the terminal performs a measurement procedure and controls the control (S1202). In addition, the source base station receives the measurement information from the terminal to determine the handover (Handover) to the adjacent base station (or neighbor cell) (S1203).
  • the source eNodeB transmits a handover request message to the target eNodeB (or target cell) (S1204), and the target base station transmits its own radio resource.
  • the target base station transmits a handover response (HO Response) message to the source base station (S1206).
  • the source base station transmits a handover command (HO command) message to the terminal (S1207)
  • the terminal receiving the handover command (HO command) message is the signaling for the connection to the target base station and Layer 1 and Layr 2 ( signaling.
  • the signaling process for Layer 1 and Layer 2 includes a process of obtaining synchronization between the UE and the base station (S1208).
  • the terminal After completing the layer 1 and 2 connection, the terminal transmits a handover complete message to the target base station (S1209), and the target base station transmits a handover complete message to the MME / UPE (S1210). In addition, the MME / UPE transmits a HOover Complete Acknowledgment (HO complete ACK) message to the target base station (S1211).
  • HO complete ACK HOover Complete Acknowledgment
  • the target base station transmits a resource release message to the source base station (S1212), and the source base station receiving the resource release message releases all resources (S1213).
  • the source base station transmits a handover command (HO command) to the terminal, and starts transmitting the downlink user traffic block to the target base station.
  • the user traffic block may be a user traffic block transmitted in the PDCP layer of the MME / UPE or a traffic block receiving the traffic block in the RLC of the base station and adding a sequence number.
  • the target base station transmits the entire traffic block to the target base station from the minimum traffic block order that is transmitted to the terminal but cannot fully check whether the terminal is received.
  • a handover procedure of a relay node of the present invention will be described.
  • a procedure of changing a serving cell since it is constantly connected to a specific donor cell, it is not necessary to consider handover, a procedure of changing a serving cell.
  • the relay node may change the serving cell. In particular, this handover situation frequently occurs when the mobility of the relay node is large.
  • the UE may detect the PDCCH by performing blind decoding in a preset search region with its RNTI information. That is, the expression "preset search area" here means that the serving cell does not need to provide separate information about the search area to the UE.
  • the relay node When the relay node performs the handover, the relay node transmits the RACH to the target cell and receives the RACH response message therefor on the downlink.
  • the RACH response message is transmitted through the R-PDSCH, and the location of the R-PDSCH transmitted to the relay node can be known only by decoding the R-PDCCH. Therefore, although decoding of the R-PDCCH is required, the relay node cannot know the search area for the R-PDCCH. This is because the RRC connection itself is not currently established with the target cell. Therefore, the relay node cannot decode the R-PDCCH and thus cannot receive the RACH response message.
  • the size of the basic search region may be set to 1 RB or 1 RBG, but is not limited thereto. That is, the size of the basic search region may be set to a specific RB or a specific RBG.
  • the basic search region may be determined based on a cell ID. Specifically, since the handover is basically performed at the cell-to-cell boundary, it is also possible to set the basic search region differently for each cell in order to reduce interference or avoid interference.
  • the serving cell may also consider a method of delivering information on the search region for the R-PDCCH to the target cell.
  • the target cell transmits an RACH response message based on the information about the search region for the R-PDCCH, and the relay node blindly decodes the R-PDCCH at the same position as the search region that was set in the serving cell and then performs the RACH response. Receive the message.
  • a relay node does not need a separate higher layer signaling.
  • the serving cell performs a procedure such as data forwarding to the target cell during the handover procedure, transferring the information about the search area to the target cell can be simply implemented.
  • the information on the search area is the serving cell to the target cell
  • the information about the search region may include information required for decoding the R-PDCCH, and may include, for example, search region setting information, a reference signal type, and whether cross interleaving is applied. It is preferable to inform the time point at which the information regarding the search area is transmitted immediately before starting the HO.
  • the target cell may set a search area for the R-PDCCH by itself, and transfer information about the R-PDCCH to the serving cell before performing the handover.
  • the serving cell which initiates the handover procedure may transmit information about the search area received from the target cell to the relay node through a higher layer signaling or a handover message to the relay node.
  • the serving cell sets a search region for the R-PDCCH of the target cell
  • a method of delivering information about the search region set to both the target cell and the relay node may be considered.
  • the serving cell and the target cell need to share information for setting a search area in advance.
  • a method in which a relay node directly delivers information about a search region for an R-PDCCH to a target cell may also be considered. Since the relay node is also an eNB, it may be assumed that the transmission between the relay node and the target cell is a wireless X2 interface, and thus may transmit information about a search area similarly to the existing X2 interface. It may use higher layer signaling or may use a physical channel.
  • the target cell delivering the RACH response message in a different manner.
  • the R-PDSCH including the RACH response message is configured to be transmitted only through a specific resource region.
  • the relay node may receive a RACH response message in a predetermined resource region.
  • it is desirable to minimize a collision with the conventional handover procedure by allocating a specific resource region as described above only in response to the RACH transmitted from the relay node.
  • the relay node may switch to the UE mode to temporarily stop the service for the relay cell and receive the RACH response through the BCH and the PDCCH.
  • the relay node may switch to the RN mode again to provide service for the RN cell.
  • R-PRACH dedicated relay node RACH
  • the PDCCH may be transmitted on the data region instead of the control region (which may be referred to as an E-PDCCH), and in this case, it is difficult to receive the random access response message described above. May be the same. Therefore, the above-described methods are applicable even when a random access response message should be received through blind decoding of the E-PDCCH.
  • FIG. 13 illustrates a block diagram of a communication device according to an embodiment of the present invention.
  • the communication device 1300 includes a processor 1310, a memory 1320, an RF module 1330, a display module 1340, and a user interface module 1350.
  • the communication device 1300 is shown for convenience of description and some modules may be omitted. In addition, the communication device 1300 may further include necessary modules. In addition, some modules in the communication device 1300 may be classified into more granular modules.
  • the processor 1310 is configured to perform an operation according to the embodiment of the present invention illustrated with reference to the drawings. In detail, the detailed operation of the processor 1310 may refer to the contents described with reference to FIGS. 1 to 12.
  • the memory 1320 is connected to the processor 1310 and stores an operating system, an application, program code, data, and the like.
  • the RF module 1330 is connected to the processor 1310 and performs a function of converting a baseband signal into a radio signal or converting a radio signal into a baseband signal. To this end, the RF module 1330 performs analog conversion, amplification, filtering and frequency up conversion, or a reverse process thereof.
  • the display module 1340 is connected to the processor 1310 and displays various information.
  • the display module 1340 may use well-known elements such as, but not limited to, a liquid crystal display (LCD), a light emitting diode (LED), and an organic light emitting diode (OLED).
  • the user interface module 1350 is connected to the processor 1310 and may be configured with a combination of well-known user interfaces such as a keypad and a touch screen.
  • embodiments of the present invention have been mainly described based on data transmission / reception relations between a relay node and a base station.
  • Certain operations described in this document as being performed by a base station may in some cases be performed by an upper node thereof. That is, it is obvious that various operations performed for communication with the terminal in a network including a plurality of network nodes including a base station may be performed by the base station or other network nodes other than the base station.
  • a base station may be replaced by terms such as a fixed station, a Node B, an eNode B (eNB), an access point, and the like.
  • Embodiments according to the present invention may be implemented by various means, for example, hardware, firmware, software, or a combination thereof.
  • an embodiment of the present invention may include one or more application specific integrated circuits (ASICs), digital signal processors (DSPs), digital signal processing devices (DSPDs), programmable logic devices (PLDs), FPGAs ( field programmable gate arrays), processors, controllers, microcontrollers, microprocessors, and the like.
  • ASICs application specific integrated circuits
  • DSPs digital signal processors
  • DSPDs digital signal processing devices
  • PLDs programmable logic devices
  • FPGAs field programmable gate arrays
  • processors controllers, microcontrollers, microprocessors, and the like.
  • an embodiment of the present invention may be implemented in the form of a module, procedure, function, etc. that performs the functions or operations described above.
  • the software code may be stored in a memory unit and driven by a processor.
  • the memory unit may be located inside or outside the processor, and may exchange data with the processor by various known means.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

본 출원에서는 무선 통신 시스템에서 릴레이 노드가 랜덤 액세스 절차를 수행하는 방법이 개시된다. 구체적으로, 타겟 셀로 랜덤 액세스 프리엠블을 송신하는 단계; 상기 타겟 셀로부터 하향링크 신호를 수신하는 단계; 상기 하향링크 신호에 대하여 블라인드 디코딩을 수행하여, R-PDCCH(Relay Node-Physical Downlink Control CHannel)를 획득하는 단계; 및 상기 R-PDCCH에 기반하여, 랜덤 액세스 응답 메시지를 수신하는 단계를 포함하고, 상기 블라인드 디코딩을 수행하기 위한 검색 영역(Search Space)은 서브프레임의 데이터 영역에 위치하며, 상기 검색 영역에 관한 정보는 상기 타겟 셀로부터 상기 릴레이 노드의 서빙 셀로 전달되어, 상기 릴레이 노드로 시그널링되는 것을 특징으로 한다.

Description

무선 통신 시스템에서 릴레이 노드의 핸드오버를 위한 검색 영역 설정 방법 및 이를 위한 장치
본 발명은 무선 통신 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 무선 통신 시스템에서 릴레이 노드의 핸드오버를 위한 검색 영역 설정 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)과 기지국(eNode B; eNB), 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 핸드오버를 위한 검색 영역 설정 방법 및 이를 위한 장치를 제안하고자 한다.
본 발명의 일 양상인 무선 통신 시스템에서 릴레이 노드가 핸드오버를 위한 랜덤 액세스 절차를 수행하는 방법은, 타겟 셀로 랜덤 액세스 프리엠블을 송신하는 단계; 상기 타겟 셀로부터 하향링크 신호를 수신하는 단계; 상기 하향링크 신호에 대하여 블라인드 디코딩을 수행하여, R-PDCCH(Relay Node-Physical Downlink Control CHannel)를 획득하는 단계; 및 상기 R-PDCCH에 기반하여, 랜덤 액세스 응답 메시지를 수신하는 단계를 포함하고, 상기 블라인드 디코딩을 수행하기 위한 검색 영역(Search Space)은 서브프레임의 데이터 영역에 위치하며, 상기 검색 영역에 관한 정보는 상기 타겟 셀로부터 상기 릴레이 노드의 서빙 셀로 전달되어, 상기 릴레이 노드로 시그널링되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 양상인 무선 통신 시스템에서 릴레이 노드는, 타겟 셀로 랜덤 액세스 프리엠블을 송신하고, 상기 타겟 셀로부터 하향링크 신호를 수신하기 위한 무선 통신 모듈; 및 상기 하향링크 신호에 대하여 블라인드 디코딩을 수행하여, R-PDCCH(Relay Node-Physical Downlink Control CHannel)를 획득하고, 상기 R-PDCCH에 기반하여 랜덤 액세스 응답 메시지를 검출하기 위한 프로세서를 포함하고, 상기 블라인드 디코딩을 수행하기 위한 검색 영역(Search Space)은 서브프레임의 데이터 영역에 위치하고, 상기 검색 영역에 관한 정보는 상기 타겟 셀로부터 상기 릴레이 노드의 서빙 셀로 전달되어, 상기 릴레이 노드로 시그널링되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 검색 영역에 관한 정보는상기 타겟 셀로부터 상기 서빙 셀로 전달되는 핸드오버 응답(Handover Response) 메시지에 포함되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 서빙 셀과 상기 타겟 셀은 상기 릴레이 노드를 위한 검색 영역 설정이 동일할 수도 있다. 나아가, 상기 검색 영역에 관한 정보는 상기 서빙 셀로부터 상기 릴레이 노드로 상위 계층 신호를 통하여 시그널링될 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 양상인 무선 통신 시스템에서 릴레이 노드가 핸드오버를 위한 랜덤 액세스 절차를 수행하는 방법은, 상기 릴레이 노드의 셀에 대한 서비스를 중단하는 단계; 기지국과 통신하기 위한 단말 모드로 천이하는 단계; 타겟 기지국으로 랜덤 액세스 프리앰블을 송신하는 단계; 상기 타겟 기지국으로부터 하향링크 물리 제어 채널 및 하향링크 물리 공용 채널을 통하여 랜덤 액세스 응답 메시지를 수신하는 단계; 상기 랜덤 액세스 절차를 완료한 후, 단말과 통신하기 위한 릴레이 모드로 천이하는 단계; 및 상기 릴레이 노드의 셀에 대한 서비스를 재개하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 다른 양상인 무선 통신 시스템에서 릴레이 노드는, 서빙 기지국, 타겟 기지국 및 단말과 통신하기 위한 무선 통신 모듈; 및 상기 무선 통신 모듈을 통하여 송수신되는 신호를 처리하기 위한 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는 상기 타겟 기지국으로 랜덤 액세스 프리앰블을 송신하기 전에 상기 릴레이 노드의 셀에 대한 서비스를 중단하고, 상기 서빙 기지국 또는 상기 타겟 기지국과 통신하기 위한 단말 모드로 천이하고, 상기 무선 통신 모듈은 상기 타겟 기지국으로부터 하향링크 물리 제어 채널 및 하향링크 물리 공용 채널을 통하여 랜덤 액세스 응답 메시지를 수신할 수 있다. 이 경우, 상기 프로세서는 상기 랜덤 액세스 절차를 완료한 후, 상기 단말과 통신하기 위한 릴레이 모드로 천이하고, 상기 릴레이 노드의 셀에 대한 서비스를 재개하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따르면 무선 통신 시스템에서 릴레이 노드는 효과적으로 핸드오버를 수행할 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 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 3은 3GPP 시스템에 이용되는 물리 채널들 및 이들을 이용한 일반적인 신호 전송 방법을 설명하기 위한 도면.
도 4는 LTE 시스템에서 사용되는 무선 프레임의 구조를 예시하는 도면.
도 5는 LTE 시스템에서 사용되는 하향 링크 무선 프레임의 구조를 예시하는 도면.
도 6은 제어 채널을 구성하는데 사용되는 자원 단위를 나타내는 도면.
도 7는 시스템 대역에 CCE를 분산시키는 예를 나타내는 도면.
도 8은 LTE 시스템에서 사용되는 상향 링크 서브프레임의 구조를 도시하는 도면.
도 9은 무선 통신 시스템에서 릴레이 백홀 링크 및 릴레이 액세스 링크의 구성을 나타낸 도면.
도 10은 릴레이 노드 자원 분할의 예시를 나타내는 도면.
도 11은 LTE 시스템에서 제공하는 경쟁 기반 랜덤 접속 과정(Contention based random access procedure)에서 단말과 기지국의 동작 과정을 나타내는 도면.
도 12는 단말이 E-UTRAN 내부에서 접속하고 있는 무선 망 노드를 변경할 경우에 첫 번째 무선 망 노드에서 두 번째 망 노드로 이동하여 접속을 유지하는 핸드오버(Handover) 과정을 도시하는 도면.
도 13은 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 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. 단말과 네트워크의 RRC 계층 사이에 RRC 연결(RRC Connected)이 있을 경우, 단말은 RRC 연결 상태(Connected Mode)에 있게 되고, 그렇지 못할 경우 RRC 휴지 상태(Idle Mode)에 있게 된다. RRC 계층의 상위에 있는 NAS(Non-Access Stratum) 계층은 세션 관리(Session Management)와 이동성 관리(Mobility Management) 등의 기능을 수행한다.
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 3은 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(S301). 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(S302).
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 S303 내지 단계 S306). 이를 위해, 단말은 물리 임의 접속 채널(Physical Random Access Channel; PRACH)을 통해 특정 시퀀스를 프리앰블로 전송하고(S303), PDCCH 및 대응하는 PDSCH를 통해 프리앰블에 대한 응답 메시지를 수신할 수 있다(S304). 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(S307) 및 물리 상향 링크 공유 채널(Physical Uplink Shared Channel; PUSCH)/물리 상향 링크 제어 채널(Physical Uplink Control Channel; PUCCH) 전송(S308)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 4는 LTE 시스템에서 사용되는 무선 프레임의 구조를 예시하는 도면이다.
도 4를 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, Ts는 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.
도 5는 하향 링크 무선 프레임에서 하나의 서브프레임의 제어 영역에 포함되는 제어 채널을 예시하는 도면이다.
도 5를 참조하면, 서브프레임은 14개의 OFDM 심볼로 구성되어 있다. 서브프레임 설정에 따라 처음 1 내지 3개의 OFDM 심볼은 제어 영역으로 사용되고 나머지 13~11개의 OFDM 심볼은 데이터 영역으로 사용된다. 도면에서 R1 내지 R4는 안테나 0 내지 3에 대한 기준 신호(Reference Signal(RS) 또는 Pilot Signal)를 나타낸다. RS는 제어 영역 및 데이터 영역과 상관없이 서브프레임 내에 일정한 패턴으로 고정된다. 제어 채널은 제어 영역 중에서 RS가 할당되지 않은 자원에 할당되고, 트래픽 채널도 데이터 영역 중에서 RS가 할당되지 않은 자원에 할당된다. 제어 영역에 할당되는 제어 채널로는 PCFICH(Physical Control Format Indicator CHannel), PHICH(Physical Hybrid-ARQ Indicator CHannel), PDCCH(Physical Downlink Control CHannel) 등이 있다.
PCFICH는 물리 제어 포맷 지시자 채널로서 매 서브프레임 마다 PDCCH에 사용되는 OFDM 심볼의 개수를 단말에게 알려준다. PCFICH는 첫 번째 OFDM 심볼에 위치하며 PHICH 및 PDCCH에 우선하여 설정된다. PCFICH는 4개의 REG(Resource Element Group)로 구성되고, 각각의 REG는 셀 ID(Cell IDentity)에 기초하여 제어 영역 내에 분산된다. 하나의 REG는 4개의 RE(Resource Element)로 구성된다. RE는 하나의 부반송파×하나의 OFDM 심볼로 정의되는 최소 물리 자원을 나타낸다. PCFICH 값은 대역폭에 따라 1 내지 3 또는 2 내지 4의 값을 지시하며 QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)로 변조된다.
PHICH는 물리 HARQ(Hybrid - Automatic Repeat and request) 지시자 채널로서 상향 링크 전송에 대한 HARQ ACK/NACK을 나르는데 사용된다. 즉, PHICH는 UL HARQ를 위한 DL ACK/NACK 정보가 전송되는 채널을 나타낸다. PHICH는 1개의 REG로 구성되고, 셀 특정(cell-specific)하게 스크램블(scrambling) 된다. ACK/NACK은 1 비트로 지시되며, BPSK(Binary phase shift keying)로 변조된다. 변조된 ACK/NACK은 확산인자(Spreading Factor; SF) = 2 또는 4로 확산된다. 동일한 자원에 매핑되는 복수의 PHICH는 PHICH 그룹을 구성한다. PHICH 그룹에 다중화되는 PHICH의 개수는 확산 코드의 개수에 따라 결정된다. PHICH (그룹)은 주파수 영역 및/또는 시간 영역에서 다이버시티 이득을 얻기 위해 3번 반복(repetition)된다.
PDCCH는 물리 하향 링크 제어 채널로서 서브프레임의 처음 n개의 OFDM 심볼에 할당된다. 여기에서, n은 1 이상의 정수로서 PCFICH에 의해 지시된다. PDCCH는 하나 이상의 CCE로 구성된다. PDCCH는 전송 채널인 PCH(Paging channel) 및 DL-SCH(Downlink-shared channel)의 자원할당과 관련된 정보, 상향 링크 스케줄링 그랜트(Uplink Scheduling Grant), HARQ 정보 등을 각 단말 또는 단말 그룹에게 알려준다. PCH(Paging channel) 및 DL-SCH(Downlink-shared channel)는 PDSCH를 통해 전송된다. 따라서, 기지국과 단말은 일반적으로 특정한 제어 정보 또는 특정한 서비스 데이터를 제외하고는 PDSCH를 통해서 데이터를 각각 전송 및 수신한다.
PDSCH의 데이터가 어떤 단말(하나 또는 복수의 단말)에게 전송되는 것이며, 상기 단말들이 어떻게 PDSCH 데이터를 수신하고 디코딩(decoding)을 해야하는지에 대한 정보 등은 PDCCH에 포함되어 전송된다. 예를 들어, 특정 PDCCH가 "A"라는 RNTI(Radio Network Temporary Identity)로 CRC 마스킹(masking)되어 있고, "B"라는 무선자원(예, 주파수 위치) 및 "C"라는 전송형식정보(예, 전송 블록 사이즈, 변조 방식, 코딩 정보 등)를 이용해 전송되는 데이터에 관한 정보가 특정 서브프레임을 통해 전송된다고 가정한다. 이 경우, 셀 내의 단말은 자신이 가지고 있는 RNTI 정보를 이용하여 PDCCH를 모니터링하고, "A" RNTI를 가지고 있는 하나 이상의 단말이 있다면, 상기 단말들은 PDCCH를 수신하고, 수신한 PDCCH의 정보를 통해 "B"와 "C"에 의해 지시되는 PDSCH를 수신한다.
도 6은 제어 채널을 구성하는데 사용되는 자원 단위를 나타낸다. 특히, 도 6의 (a)는 기지국의 송신 안테나의 개수가 1 또는 2개인 경우를 나타내고, 6의 (b)는 기지국의 송신 안테나의 개수가 4개인 경우를 나타낸다. 송신 안테나의 개수에 따라 RS(Reference Signal) 패턴만 상이할 뿐 제어 채널과 관련된 자원 단위의 설정 방법은 동일하다.
도 6을 참조하면, 제어 채널의 기본 자원 단위는 REG이다. REG는 RS를 제외한 상태에서 4개의 이웃한 자원요소(RE)로 구성된다. REG는 도면에 굵은 선으로 도시되었다. PCFICH 및 PHICH는 각각 4개의 REG 및 3개의 REG를 포함한다. PDCCH는 CCE(Control Channel Elements) 단위로 구성되며 하나의 CCE는 9개의 REG를 포함한다.
단말은 자신에게 L개의 CCE로 이루어진 PDCCH가 전송되는지를 확인하기 위하여 M(L)(≥L)개의 연속되거나 특정 규칙으로 배치된 CCE를 확인하도록 설정된다. 단말이 PDCCH 수신을 위해 고려해야 하는 L 값은 복수가 될 수 있다. 단말이 PDCCH 수신을 위해 확인해야 하는 CCE 집합들을 검색 영역(search space)이라고 한다. 일 예로, LTE 시스템은 검색 영역을 표 1과 같이 정의하고 있다.
표 1
Figure PCTKR2012000430-appb-T000001
여기에서, CCE 집성 레벨 L은 PDCCH를 구성하는 CCE 개수를 나타내고, Sk (L)은 CCE 집성 레벨 L의 검색 영역을 나타내며, M(L)은 집성 레벨 L의 검색 영역에서 모니터링해야 하는 후보 PDCCH의 개수이다.
검색 영역은 특정 단말에 대해서만 접근이 허용되는 단말 특정 검색 영역(UE-specific search space)과 셀 내의 모든 단말에 대해 접근이 허용되는 공통 검색 영역(common search space)로 구분될 수 있다. 단말은 CCE 집성 레벨이 4 및 8인 공통 검색 영역을 모니터하고, CCE 집성 레벨이 1, 2, 4 및 8인 단말-특정 검색 영역을 모니터한다. 공통 검색 영역 및 단말 특정 검색 영역은 오버랩될 수 있다.
또한, 각 CCE 집성 레벨 값에 대하여 임의의 단말에게 부여되는 PDCCH 검색 영역에서 첫 번째(가장 작은 인덱스를 가진) CCE의 위치는 단말에 따라서 매 서브프레임마다 변화하게 된다. 이를 PDCCH 검색 영역 해쉬(hashing)라고 한다.
도 7은 시스템 대역에 CCE를 분산시키는 예를 나타낸다. 도 7을 참조하면, 논리적으로 연속된 복수의 CCE가 인터리버(interleaver)로 입력된다. 상기 인터리버는 입력된 복수의 CCE를 REG 단위로 뒤섞는 기능을 수행한다. 따라서, 하나의 CCE를 이루는 주파수/시간 자원은 물리적으로 서브프레임의 제어 영역 내에서 전체 주파수/시간 영역에 흩어져서 분포한다. 결국, 제어 채널은 CCE 단위로 구성되지만 인터리빙은 REG 단위로 수행됨으로써 주파수 다이버시티(diversity)와 간섭 랜덤화(interference randomization) 이득을 최대화할 수 있다.
도 8은 LTE 시스템에서 사용되는 상향 링크 서브프레임의 구조를 도시하는 도면이다.
도 8을 참조하면, 상향 링크 서브프레임은 제어정보를 나르는 PUCCH(Physical Uplink Control CHannel)가 할당되는 영역과 사용자 데이터를 나르는 PUSCH(Physical Uplink Shared CHannel)가 할당되는 영역으로 나눌 수 있다. 서브프레임의 중간 부분이 PUSCH에 할당되고, 주파수 영역에서 데이터 영역의 양측 부분이 PUCCH에 할당된다. PUCCH 상에 전송되는 제어정보는 HARQ에 사용되는 ACK/NACK, 하향 링크 채널 상태를 나타내는 CQI(Channel Quality Indicator), MIMO를 위한 RI(Rank Indicator), 상향 링크 자원 할당 요청인 SR(Scheduling Request) 등이 있다. 한 단말에 대한 PUCCH는 서브프레임 내의 각 슬롯에서 서로 다른 주파수를 차지하는 하나의 자원블록을 사용한다. 즉, PUCCH에 할당되는 2개의 자원블록은 슬롯 경계에서 주파수 호핑(frequency hopping)된다. 특히 도 7은 m=0인 PUCCH, m=1인 PUCCH, m=2인 PUCCH, m=3인 PUCCH가 서브프레임에 할당되는 것을 예시한다.
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 9는 무선 통신 시스템에서 릴레이 백홀 링크 및 릴레이 액세스 링크의 구성을 나타낸 도면이다.
도 9를 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 10은 릴레이 노드 자원 분할의 예시를 나타내는 도면이다.
도 10에서는 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 해야할 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 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.
도 11은 LTE 시스템에서 제공하는 경쟁 기반 랜덤 접속 과정(Contention based random access procedure)에서 단말과 기지국의 동작 과정을 나타내는 도면이다.
도 11을 참조하면, 단계 1101에서 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 1102에서 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 1101에서 단말이 선택한 랜덤 액세스 프리앰블과 일치한다.
계속하여 단계 1103에서 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 랜덤 액세스 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.
도 12는 단말이 E-UTRAN 내부에서 접속하고 있는 무선 망 노드를 변경할 경우에 첫 번째 무선 망 노드에서 두 번째 망 노드로 이동하여 접속을 유지하는 핸드오버(Handover) 과정을 보여준다.
단말 문맥정보(UE Context)는 Area Restriction 정보를 포함하며(S1201). 소스 기지국(또는 서빙 셀)에서 설정된 측정(Measurement) 과정에 따라 단말은 측정 과정(Measurement)을 수행하고 제어(control)한다(S1202). 또한, 소스 기지국은 단말로부터 측정 정보를 수신하여 인접 기지국(혹은 인접 셀)로 핸드오버(Handover)를 결정한다(S1203).
계속하여, 소스 기지국(Source eNodeB)은 타겟 기지국(Target eNodeB)(또는 타겟 셀)로 핸드오버 요청(HO Request) 메시지를 전송하고(S1204), 타겟 기지국은 자신의 유, 무선 자원(Resource)을 고려하여 핸드오버 요청(HO Request) 메시지에 대한 수용 여부를 결정하며(S1205), 타겟 기지국은 소스 기지국으로 핸드오버응답(HO Response) 메시지를 전송한다(S1206).
계속하여, 소스 기지국은 단말에 핸드오버 명령(HO command) 메시지를 전송하고(S1207), 핸드오버 명령(HO command) 메시지를 수신한 단말은 타겟 기지국과 Layer1 및 Layr 2에 관한 연결을 위한 시그널링(signaling)을 진행한다. 이러한, Layer 1 및 Layer 2에 관한 시그널링 과정에는 UE와 기지국 간에 동기(Synchronization)가 획득(gain)되는 과정이 포함된다(S1208).
Layer1 및 2 접속을 마친 단말은 핸드오버 완료(HO complete) 메시지를 타겟 기지국에 전송하고(S1209), 타겟 기지국은 MME/UPE에 핸드오버 완료(HO complete) 메시지를 전송한다(S1210). 또한, MME/UPE는 핸드오버 완료 확인(HO complete ACK) 메시지를 타겟 기지국으로 전송한다(S1211).
타겟 기지국은 소스 기지국으로 자원 해제(Resource release) 메시지를 전송하며(S1212), 자원 해제(Resource release) 메시지를 수신한 소스 기지국은 모든 자원을 해제한다(S1213).
소스 기지국에서는 핸드오버명령(HO command)을 단말에 전송하고, 하향 사용자 트래픽 블록을 타겟 기지국으로 전송을 시작한다. 상기에서 사용자 트래픽 블록은 MME/UPE의 PDCP 계층에서 전송된 사용자 트래픽 블록 혹은 기지국의 RLC에서 상기 트래픽 블록을 수신하여 순차 번호(Sequence Number)를 첨가한 트래픽 블록일 수도 있다. 이때, 타겟 기지국은 단말로 전송하였으나 단말의 수신여부를 완전하게 확인할 수 없는 최소의 트래픽 블록 순서부터 전체의 트래픽 블록을 타겟 기지국으로 전송한다.
이하에서는, 본 발명인 릴레이 노드의 핸드오버 절차에 관하여 살펴본다. 고정된 위치에 설치된 릴레이 노드의 경우, 특정 도너 셀과 지속적으로 연결되어 있기 때문에 서빙 셀을 변경하는 절차인 핸드오버를 고려할 필요가 없었다. 그러나, 릴레이 노드에 이동성이 부여되어 릴레이 셀 자체가 이동하는 경우, 릴레이 노드는 서빙 셀을 변경할 가능성이 있다. 특히 릴레이 노드의 이동성이 큰 경우 이러한 핸드오버 상황이 자주 발생한다.
백홀 링크의 경우, 도너 셀은 릴레이 노드로 R-PDCCH를 사용하여 제어 정보를 전달하기 때문에, R-PDCCH의 정확한 복조 및 복호가 매우 중요하다. 기존의 PDCCH의 경우 단말은 자신의 RNTI정보를 가지고 기 설정된 검색 영역에서 블라인드 디코딩을 수행하여 PDCCH를 검출할 수 있다. 즉, 여기서 기 설정된 검색 영역이란 표현은 서빙 셀은 단말에게 검색 영역에 대한 별도의 정보를 제공할 필요가 없다는 것을 의미한다.
반면, 현재 표준 문서에서는 R-PDCCH를 위한 검색 영역을 상위 계층 신호에 의하여 서빙 셀이 릴레이 노드로 알려주기 때문에, RRC 시그널링이 불가능한 상황이라면 R-PDCCH자체를 복호할 수 없는 문제가 있다. 이러한 상황의 예가 바로 릴레이 노드가 핸드오버를 수행하는 경우이다.
릴레이 노드가 핸드오버를 수행할 경우, 릴레이 노드는 타겟 셀로 RACH를 전송하고 그에 대한 RACH 응답 메시지을 하향 링크로 수신한다. 이때 RACH 응답 메시지는 R-PDSCH를 통하여 전송되며, 릴레이 노드에게 전송되는 R-PDSCH의 위치는 R-PDCCH를 복호하여야만 알 수 있다. 따라서, R-PDCCH의 복호가 요구되지만, 릴레이 노드는 R-PDCCH를 위한 검색 영역을 알 수 없다. 이는, 현재 타겟 셀과 RRC 연결 자체가 설정되어 있지 않기 때문이다. 따라서, 릴레이 노드는 R-PDCCH를 디코딩할 수 없으므로, RACH 응답 메시지를 수신할 수 없다. 이하에서는, 상술한 문제점을 해결하기 위한 해결 방안들을 제안한다.
1) 우선, R-PDCCH를 위한 기본(Default) 검색 영역을 설정하는 것을 고려할 수 있다. 여기서 기본 검색 영역의 크기는 1 RB 또는 1 RBG로 설정할 수 있으며, 이에 국한되는 것은 아니다. 즉, 기본 검색 영역의 크기는 특정 RB 또는 특정 RBG로 설정할 수 있다.
또한, 상기 기본 검색 영역은 셀 식별자(Cell ID) 기반으로 정해질 수 있다. 구체적으로, 핸드오버는 기본적으로 셀 간 경계에서 수행되기 때문에, 간섭 완화 또는 간섭 회피 차원에서 기본 검색 영역을 셀마다 다르게 설정하는 것도 가능하다.
2) 다음으로, 서빙 셀이 R-PDCCH를 위한 검색 영역에 관한 정보를 타겟 셀로 전달하는 방안도 고려할 수 있다. 이 경우, 타겟 셀은 상기 R-PDCCH를 위한 검색 영역에 관한 정보에 기반하여 RACH 응답 메시지를 송신하고, 릴레이 노드는 서빙 셀에서 설정되었던 검색 영역과 동일한 위치에서 R-PDCCH를 블라인드 디코딩하여 RACH 응답 메시지를 수신한다. 이 방법에 의하는 경우, 릴레이 노드에게는 별도의 상위 계층 시그널링이 필요 없다는 특징이 있다.
핸드오버 프로시저 수행 중 서빙 셀은 타겟 셀로 데이터 포워딩 등의 절차를 수행하므로, 상기 검색 영역에 관한 정보를 타겟 셀로 전달하는 것은 간단히 구현될 수 있다. 또한, 상기 검색 영역에 관한 정보는 서빙 셀이 타겟 셀로
한편, 상기 검색 영역에 관한 정보는 R-PDCCH를 복호하는데 요구되는 정보를 포함할 수 있으며, 예를 들어 검색 영역 설정 정보, 참조 신호 종류, 교차 인터리빙 적용 여부 등을 포함할 수 있다. 이러한 상기 검색 영역에 관한 정보를 전달하는 시점은 HO를 시작하기 직전에 알려주는 것이 바람직하다.
3) 다른 방안으로 타겟 셀이 스스로 R-PDCCH를 위한 검색 영역을 설정하고, 이에 관한 정보를 핸드오버 수행 전에 서빙 셀로 전달하여 공유할 수 있다. 이 경우, 핸드오버 프로시저를 개시한 서빙 셀은 릴레이 노드로 상위 계층 시그널링 또는 핸드오버 메시지를 통하여 릴레이 노드에게 상기 타겟 셀로부터 수신한 검색 영역에 관한 정보를 전달할 수 있다.
나아가, 서빙 셀이 타겟 셀의 R-PDCCH를 위한 검색 영역을 설정한 후, 타겟 셀과 릴레이 노드 모두에게 설정한 검색 영역에 관한 정보를 전달하는 방안도 고려할 수 있다. 이 경우, 서빙 셀과 타겟 셀은 사전에 검색 영역 설정을 위한 정보들을 공유하고 있을 필요가 있다.
물론, 상술한 바와 같이, 서빙 셀과 타겟 셀 모두가 동일한 검색 영역을 사용하는 경우라면, 릴레이 노드에게 상술한 정보들을 전달할 필요가 없다.
4) 한편, R-PDCCH를 위한 검색 영역에 관한 정보를 릴레이 노드가 직접 타겟 셀로 전달하는 방법 역시 고려할 수 있다. 릴레이 노드 역시 eNB이기 때문에 릴레이 노드와 타겟 셀 간의 전송은 무선 X2 인터페이스라고 가정할 수 있으며, 따라서, 기존 X2 인터페이스와 유사하게 검색 영역에 관한 정보를 전달할 수 있다. 이는 상위 계층 시그널링을 이용하거나, 물리 채널을 이용할 수도 있다.
5) 타겟 셀이 RACH 응답 메시지를 기존과 다른 방법으로 전달함으로써, 상술한 문제점을 해결할 수도 있다. 구체적으로, RACH 응답 메시지를 포함하는 R-PDSCH가 특정 자원 영역을 통해서만 전송되도록 구성하는 것이다. 릴레이 노드 입장에서는 사전에 정해진 자원 영역에서 RACH 응답 메시지를 수신할 수 있다. 물론, 타겟 셀 입장에서는 릴레이 노드가 전송하는 RACH에 대한 응답 메시지만 상기와 같이 특정 자원 영역을 할당하여 종래의 핸드오버 절차와 충돌을 최소화하는 것이 바람직하다.
6) 한편, 핸드오버 시 릴레이 노드는 UE 모드로 전환하여, 릴레이 셀에 대한 서비스를 일시적으로 중단하고, RACH 응답을 BCH 및 PDCCH를 통해서 받는 방안도 고려할 수 있다. 물론, RACH 프로시져가 완료 또는 종료되면, 다시 RN 모드로 전환하여 RN 셀에 대한 서비스를 제공할 수 있다.
7) 나아가, 릴레이 노드가 핸드오버를 수행하는 경우, 기존의 RACH를 사용하는 대신에 릴레이 노드 전용 RACH(R-PRACH)를 별도로 설계하여 사용하는 방안 역시 고려할 수 있다. 이 경우 비 경쟁 기반(non-contention based) RACH와 같이 다른 단말 또는 다른 릴레이 노드와 충돌없이 접속을 시도할 수 있도록 설계하는 것이 바람직하다.
상술한 실시예들은 릴레이 노드 입장에서 기술하였으나, 일반적인 단말에도 적용 가능하다. 예를 들어, 셀 간 간섭 회피를 위하여, PDCCH를 제어 영역이 아닌 데이터 영역 상에서 송신할 수 있으며(이를 E-PDCCH라고 지칭할 수 있다), 이 경우에도 상술한 랜덤 액세스 응답 메시지를 수신하기 곤란한 문제는 동일하게 존재할 수 있다. 따라서, E-PDCCH의 블라인드 디코딩을 통하여 랜덤 액세스 응답 메시지을 수신하여야 하는 경우에도, 상술한 방법들이 적용 가능하다.
도 13은 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 핸드오버를 위한 검색 영역 설정 방법 및 이를 위한 장치는 3GPP LTE 시스템에 적용되는 예를 중심으로 설명하였으나, 3GPP LTE 시스템 이외에도 다양한 무선 통신 시스템에 적용하는 것이 가능하다.

Claims (10)

  1. 무선 통신 시스템에서 릴레이 노드가 핸드오버를 위한 랜덤 액세스 절차를 수행하는 방법에 있어서,
    타겟 셀로 랜덤 액세스 프리엠블을 송신하는 단계;
    상기 타겟 셀로부터 하향링크 신호를 수신하는 단계;
    상기 하향링크 신호에 대하여 블라인드 디코딩을 수행하여, R-PDCCH(Relay Node-Physical Downlink Control CHannel)를 획득하는 단계; 및
    상기 R-PDCCH에 기반하여, 랜덤 액세스 응답 메시지를 수신하는 단계를 포함하고,
    상기 블라인드 디코딩을 수행하기 위한 검색 영역(Search Space)은 서브프레임의 데이터 영역에 위치하고,
    상기 검색 영역에 관한 정보는 상기 타겟 셀로부터 상기 릴레이 노드의 서빙 셀로 전달되어, 상기 릴레이 노드로 시그널링되는 것을 특징으로 하는,
    랜덤 액세스 절차 수행 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 검색 영역에 관한 정보는,
    상기 타겟 셀로부터 상기 서빙 셀로 전달되는 핸드오버 응답(Handover Response) 메시지에 포함되는 것을 특징으로 하는,
    랜덤 액세스 절차 수행 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 서빙 셀과 상기 타겟 셀은 상기 릴레이 노드를 위한 검색 영역 설정이 동일한 것을 특징으로 하는,
    랜덤 액세스 절차 수행 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 검색 영역에 관한 정보는,
    상기 서빙 셀로부터 상기 릴레이 노드로 상위 계층 신호를 통하여 시그널링되는 것을 특징으로 하는,
    랜덤 액세스 절차 수행 방법.
  5. 무선 통신 시스템에서 릴레이 노드가 핸드오버를 위한 랜덤 액세스 절차를 수행하는 방법에 있어서,
    상기 릴레이 노드의 셀에 대한 서비스를 중단하는 단계;
    기지국과 통신하기 위한 단말 모드로 천이하는 단계;
    타겟 기지국으로 랜덤 액세스 프리앰블을 송신하는 단계;
    상기 타겟 기지국으로부터 하향링크 물리 제어 채널 및 하향링크 물리 공용 채널을 통하여 랜덤 액세스 응답 메시지를 수신하는 단계;
    상기 랜덤 액세스 절차를 완료한 후, 단말과 통신하기 위한 릴레이 모드로 천이하는 단계; 및
    상기 릴레이 노드의 셀에 대한 서비스를 재개하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    랜덤 액세스 절차 수행 방법.
  6. 무선 통신 시스템에서 릴레이 노드로서,
    타겟 셀로 랜덤 액세스 프리엠블을 송신하고, 상기 타겟 셀로부터 하향링크 신호를 수신하기 위한 무선 통신 모듈; 및
    상기 하향링크 신호에 대하여 블라인드 디코딩을 수행하여, R-PDCCH(Relay Node-Physical Downlink Control CHannel)를 획득하고, 상기 R-PDCCH에 기반하여 랜덤 액세스 응답 메시지를 검출하기 위한 프로세서를 포함하고,
    상기 블라인드 디코딩을 수행하기 위한 검색 영역(Search Space)은 서브프레임의 데이터 영역에 위치하고,
    상기 검색 영역에 관한 정보는 상기 타겟 셀로부터 상기 릴레이 노드의 서빙 셀로 전달되어, 상기 릴레이 노드로 시그널링되는 것을 특징으로 하는,
    릴레이 노드.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 검색 영역에 관한 정보는,
    상기 타겟 셀로부터 상기 서빙 셀로 전달되는 핸드오버 응답(Handover Response) 메시지에 포함되는 것을 특징으로 하는,
    릴레이 노드.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 서빙 셀과 상기 타겟 셀은 상기 릴레이 노드를 위한 검색 영역 설정이 동일한 것을 특징으로 하는,
    릴레이 노드.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 검색 영역에 관한 정보는,
    상기 서빙 셀로부터 상기 릴레이 노드로 상위 계층 신호를 통하여 시그널링되는 것을 특징으로 하는,
    릴레이 노드.
  10. 무선 통신 시스템에서 릴레이 노드로서,
    서빙 기지국, 타겟 기지국 및 단말과 통신하기 위한 무선 통신 모듈; 및
    상기 무선 통신 모듈을 통하여 송수신되는 신호를 처리하기 위한 프로세서를 포함하고,
    상기 프로세서는,
    상기 타겟 기지국으로 랜덤 액세스 프리앰블을 송신하기 전에 상기 릴레이 노드의 셀에 대한 서비스를 중단하고, 상기 서빙 기지국 또는 상기 타겟 기지국과 통신하기 위한 단말 모드로 천이하고,
    상기 무선 통신 모듈은,
    상기 타겟 기지국으로부터 하향링크 물리 제어 채널 및 하향링크 물리 공용 채널을 통하여 랜덤 액세스 응답 메시지를 수신하며,
    상기 프로세서는,
    상기 랜덤 액세스 절차를 완료한 후, 상기 단말과 통신하기 위한 릴레이 모드로 천이하고, 상기 릴레이 노드의 셀에 대한 서비스를 재개하는 것을 특징으로 하는,
    릴레이 노드.
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