WO2013043008A2 - 무선 통신 시스템에서 랜덤 액세스 방법 및 장치 - Google Patents

무선 통신 시스템에서 랜덤 액세스 방법 및 장치 Download PDF

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WO2013043008A2
WO2013043008A2 PCT/KR2012/007642 KR2012007642W WO2013043008A2 WO 2013043008 A2 WO2013043008 A2 WO 2013043008A2 KR 2012007642 W KR2012007642 W KR 2012007642W WO 2013043008 A2 WO2013043008 A2 WO 2013043008A2
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random access
base station
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terminal
access preamble
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박성준
정성훈
이승준
이영대
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엘지전자 주식회사
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W74/00—Wireless channel access, e.g. scheduled or random access
    • H04W74/08—Non-scheduled or contention based access, e.g. random access, ALOHA, CSMA [Carrier Sense Multiple Access]
    • H04W74/0833—Non-scheduled or contention based access, e.g. random access, ALOHA, CSMA [Carrier Sense Multiple Access] using a random access procedure
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W72/00—Local resource management
    • H04W72/20—Control channels or signalling for resource management
    • H04W72/23—Control channels or signalling for resource management in the downlink direction of a wireless link, i.e. towards a terminal

Definitions

  • the following description relates to a wireless communication system, and more particularly, to a random access method and apparatus.
  • Wireless communication systems are widely deployed to provide various kinds of communication services such as voice and data.
  • a wireless communication system is a multiple access system capable of supporting communication with multiple users by sharing available system resources (bandwidth, transmission power, etc.).
  • multiple access systems include code division multiple access (CDMA) systems, frequency division multiple access (FDMA) systems, time division multiple access (TDMA) systems, orthogonal frequency division multiple access (OFDMA) systems, and single carrier frequency (SC-FDMA).
  • CDMA code division multiple access
  • FDMA frequency division multiple access
  • TDMA time division multiple access
  • OFDMA orthogonal frequency division multiple access
  • SC-FDMA single carrier frequency division multiple access
  • MCD division multiple access
  • MCDMA multi-carrier frequency division multiple access
  • MC-FDMA multi-carrier frequency division multiple access
  • a method of performing a random access of a terminal in a wireless communication system comprising: receiving a random access preamble index and an indicator related to random access from a base station; And transmitting a random access preamble corresponding to the index to a base station, wherein the indicator associated with the random access is a radio network temporary identifier used for transmitting a physical downlink control channel indicating a random access response.
  • RNTI radio network temporary identifier used for transmitting a physical downlink control channel indicating a random access response.
  • a second technical aspect of the present invention is a terminal apparatus for performing random access in a wireless communication system, comprising: a receiving module; And a processor, wherein the processor receives a random access preamble index and an indicator associated with a random access from a base station, transmits a random access preamble corresponding to the index to a base station, and the indicator associated with the random access is a random access.
  • a terminal device indicating what is a Radio Network Temporary Identifier (RNTI) used for physical downlink control channel transmission indicating a response.
  • RNTI Radio Network Temporary Identifier
  • a third technical aspect of the present invention is a method for performing random access of a terminal in a wireless communication system, the method comprising: receiving a random access preamble index from a base station; And transmitting a random access preamble corresponding to the index to a base station, wherein the terminal includes a radio network temporary identifier used for transmitting a physical downlink control channel indicating a random access response from the random access preamble index.
  • RNTI Network Temporary Identifier
  • a fourth technical aspect of the present invention is a terminal device in a wireless communication system, comprising: a receiving module; And a processor, wherein the processor receives a random access preamble index from a base station, transmits a random access preamble corresponding to the index to a base station, and the terminal indicates a random access response from the random access preamble index
  • RNTI Radio Network Temporary Identifier
  • the first and fourth technical aspects of the present invention may include the following.
  • the random access procedure may further include receiving a random access response transmitted from the base station using an RNTI indicated by the indicator related to the random access.
  • the RNTI may be C-RNTI.
  • the random access response may include the instant message.
  • the random access response may include a time synchronization correction value.
  • the RNTI may be either C-RNTI or RA-RNTI.
  • the third and fourth technical aspects of the present invention may include the following.
  • the random access preamble index may correspond to any one of a plurality of random access preambles included in at least two random access preamble groups, and the at least two random access preamble groups may be grouped by RNTI.
  • the information about the grouping may be transmitted to the terminal as system information.
  • the base station when transmitting an instant message or the like, random access can be efficiently supported.
  • the base station since the base station can instruct the terminal how to receive the optimized random access response according to the generation of the instant messaging packet, the base station can more efficiently allocate uplink radio resources included in the random access response There is this.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic structure of an LTE system.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining a layer of a wireless protocol.
  • 3 is a diagram illustrating a structure of a radio frame.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a resource grid in a downlink slot.
  • 5 is a diagram illustrating a structure of a downlink subframe.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a structure of an uplink subframe.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a contention based random access procedure.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining a contention free random access procedure.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining a random access process according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a diagram showing the configuration of a transmission and reception apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • each component or feature may be considered to be optional unless otherwise stated.
  • Each component or feature may be embodied in a form that is not combined with other components or features.
  • some components and / or features may be combined to form an embodiment of the present invention.
  • the order of the operations described in the embodiments of the present invention may be changed. Some components or features of one embodiment may be included in another embodiment or may be replaced with corresponding components or features of another embodiment.
  • the base station has a meaning as a terminal node of the network that directly communicates with the terminal.
  • the specific operation described as performed by the base station in this document may be performed by an upper node of the base station in some cases.
  • a 'base station (BS)' may be replaced by terms such as a fixed station, a Node B, an eNode B (eNB), an access point (AP), and the like.
  • the repeater may be replaced by terms such as relay node (RN) and relay station (RS).
  • the term “terminal” may be replaced with terms such as a user equipment (UE), a mobile station (MS), a mobile subscriber station (MSS), a subscriber station (SS), and the like.
  • Embodiments of the present invention may be supported by standard documents disclosed in at least one of the wireless access systems IEEE 802 system, 3GPP system, 3GPP LTE and LTE-Advanced (LTE-A) system and 3GPP2 system. That is, steps or parts which are not described to clearly reveal the technical spirit of the present invention among the embodiments of the present invention may be supported by the above documents. In addition, all terms disclosed in the present document can be described by the above standard document.
  • CDMA code division multiple access
  • FDMA frequency division multiple access
  • TDMA time division multiple access
  • OFDMA orthogonal frequency division multiple access
  • SC-FDMA single carrier frequency division multiple access
  • CDMA may be implemented with a radio technology such as Universal Terrestrial Radio Access (UTRA) or CDMA2000.
  • TDMA may be implemented with wireless technologies such as Global System for Mobile communications (GSM) / General Packet Radio Service (GPRS) / Enhanced Data Rates for GSM Evolution (EDGE).
  • GSM Global System for Mobile communications
  • GPRS General Packet Radio Service
  • EDGE Enhanced Data Rates for GSM Evolution
  • OFDMA may be implemented in a wireless technology such as IEEE 802.11 (Wi-Fi), IEEE 802.16 (WiMAX), IEEE 802-20, Evolved UTRA (E-UTRA).
  • UTRA is part of the Universal Mobile Telecommunications System (UMTS).
  • 3rd Generation Partnership Project (3GPP) long term evolution (LTE) is part of an Evolved UMTS (E-UMTS) using E-UTRA, and employs OFDMA in downlink and SC-FDMA in uplink.
  • LTE-A Advanced
  • WiMAX can be described by the IEEE 802.16e standard (WirelessMAN-OFDMA Reference System) and the advanced IEEE 802.16m standard (WirelessMAN-OFDMA Advanced system). For clarity, the following description focuses on 3GPP LTE and 3GPP LTE-A systems, but the technical spirit of the present invention is not limited thereto.
  • an LTE system structure may be broadly classified into an Evolved UMTS Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN) and an Evolved Packet Core (EPC).
  • the E-UTRAN consists of a UE (User Equipment, UE) and an eNB (Evolved NodeB, eNB). Between the Uu interface, eNB? The eNBs are called X2 interfaces.
  • EPC is composed of MME (Mobility Management Entity) in charge of control-plane function and S-GW (Serving Gateway) in charge of user-plane function.
  • MME Mobility Management Entity
  • S-GW Serving Gateway
  • the Wireless Interface Protocol (Radio Interface Protocol) is defined in the Uu interface, which is a wireless section, and consists of a physical layer, a data link layer, and a network layer horizontally. This is divided into a user plane (U-plane) for transmitting user data and a control plane (C-plane) for transmitting control signals (Signaling).
  • U-plane user plane
  • C-plane control plane
  • Such Radio Interface Protocol is based on the lower three layers of the Open System Interconnection (OSI) reference model, which is widely known in communication systems, and includes L1 (including the physical layer PHY as shown in FIGS. 2 and 3).
  • OSI Open System Interconnection
  • FIG. 2 is a diagram for explaining a layer of a wireless protocol, in which a control plane and a user plane are shown as shown.
  • PHY physical layer
  • the PHY layer is connected to the upper Medium Access Control (MAC) layer through a transport channel, and data between the MAC layer and the PHY layer moves through this transport channel.
  • MAC Medium Access Control
  • the transport channel is largely divided into a dedicated transport channel and a common transport channel according to whether the channel is shared.
  • data is transferred between different PHY layers, that is, between PHY layers of a transmitting side and a receiving side through a physical channel using radio resources.
  • the Medium Access Control (MAC) layer is responsible for mapping various logical channels to various transport channels, and also for multiplexing logical channel multiplexing to map multiple logical channels to one transport channel. Play a role.
  • the MAC layer is connected to the RLC layer, which is the upper layer, by a logical channel.
  • the logical channel includes a control channel for transmitting information of a control plane according to the type of information to be transmitted. It is divided into a traffic channel that transmits user plane information.
  • the Radio Link Control (RLC) layer of the second layer adjusts the data size so that the lower layer is suitable for transmitting data to the radio section by segmenting and concatenating data received from the upper layer. It plays a role.
  • RLC Radio Link Control
  • TM Transparent Mode
  • UM Un-acknowledged Mode
  • AM Acknowledged Mode, Response mode
  • the AM RLC performs a retransmission function through an automatic repeat and request (ARQ) function for reliable data transmission.
  • ARQ automatic repeat and request
  • the Packet Data Convergence Protocol (PDCP) layer of the second layer is an IP containing relatively large and unnecessary control information for efficient transmission in a wireless bandwidth where bandwidth is small when transmitting an IP packet such as IPv4 or IPv6. Performs Header Compression which reduces the packet header size. This transmits only the necessary information in the header portion of the data, thereby increasing the transmission efficiency of the radio section.
  • the PDCP layer also performs a security function, which is composed of encryption (Ciphering) to prevent third-party data interception and integrity protection (Integrity protection) to prevent third-party data manipulation.
  • the radio resource control (RRC) layer located at the top of the third layer is defined only in the control plane, and the configuration, reconfiguration and release of radio bearers (RBs) are performed. It is responsible for controlling logical channels, transport channels and physical channels.
  • RB means a logical path provided by the first and second layers of the radio protocol for data transmission between the terminal and the UTRAN, and in general, the RB is set up means that the radio protocol layer and channel required for providing a specific service.
  • SRB Signal RB
  • DRB Data RB
  • a structure of a radio frame will be described with reference to FIG. 3.
  • uplink / downlink data packet transmission is performed in units of subframes, and one subframe is defined as a predetermined time interval including a plurality of OFDM symbols.
  • the 3GPP LTE standard supports a type 1 radio frame structure applicable to frequency division duplex (FDD) and a type 2 radio frame structure applicable to time division duplex (TDD).
  • the downlink radio frame consists of 10 subframes, and one subframe consists of two slots in the time domain.
  • the time it takes for one subframe to be transmitted is called a transmission time interval (TTI).
  • TTI transmission time interval
  • one subframe may have a length of 1 ms and one slot may have a length of 0.5 ms.
  • One slot includes a plurality of OFDM symbols in the time domain and a plurality of resource blocks (RBs) in the frequency domain.
  • RBs resource blocks
  • a resource block (RB) is a resource allocation unit and may include a plurality of consecutive subcarriers in one slot.
  • the number of OFDM symbols included in one slot may vary depending on the configuration of a cyclic prefix (CP).
  • CP has an extended CP (normal CP) and a normal CP (normal CP).
  • normal CP normal CP
  • the number of OFDM symbols included in one slot may be seven.
  • the OFDM symbol is configured by an extended CP, since the length of one OFDM symbol is increased, the number of OFDM symbols included in one slot is smaller than that of the normal CP.
  • the number of OFDM symbols included in one slot may be six.
  • an extended CP may be used to further reduce intersymbol interference.
  • one subframe includes 14 OFDM symbols.
  • the first two or three OFDM symbols of each subframe may be allocated to a physical downlink control channel (PDCCH), and the remaining OFDM symbols may be allocated to a physical downlink shared channel (PDSCH).
  • PDCCH physical downlink control channel
  • PDSCH physical downlink shared channel
  • Type 2 radio frames consist of two half frames, each of which has five subframes, a downlink pilot time slot (DwPTS), a guard period (GP), and an uplink pilot time slot (UpPTS).
  • DwPTS downlink pilot time slot
  • GP guard period
  • UpPTS uplink pilot time slot
  • One subframe consists of two slots.
  • DwPTS is used for initial cell search, synchronization, or channel estimation at the terminal.
  • UpPTS is used for channel estimation at the base station and synchronization of uplink transmission of the terminal.
  • the guard period is a period for removing interference generated in the uplink due to the multipath delay of the downlink signal between the uplink and the downlink.
  • one subframe consists of two slots regardless of the radio frame type.
  • the structure of the radio frame is only an example, and the number of subframes included in the radio frame or the number of slots included in the subframe and the number of symbols included in the slot may be variously changed.
  • One downlink slot includes seven OFDM symbols in the time domain and one resource block (RB) is shown to include 12 subcarriers in the frequency domain, but the present invention is not limited thereto.
  • one slot includes 7 OFDM symbols in the case of a general cyclic prefix (CP), but one slot may include 6 OFDM symbols in the case of an extended-CP (CP).
  • CP general cyclic prefix
  • Each element on the resource grid is called a resource element.
  • One resource block includes 12 ⁇ 7 resource elements.
  • the number of NDLs of resource blocks included in a downlink slot depends on a downlink transmission bandwidth.
  • the structure of the uplink slot may be the same as the structure of the downlink slot.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a structure of a downlink subframe.
  • Up to three OFDM symbols at the front of the first slot in one subframe correspond to a control region to which a control channel is allocated.
  • the remaining OFDM symbols correspond to data regions to which a physical downlink shared channel (PDSCH) is allocated.
  • Downlink control channels used in the 3GPP LTE system include, for example, a Physical Control Format Indicator Channel (PCFICH), a Physical Downlink Control Channel (PDCCH), and a Physical HARQ Indicator Channel.
  • PCFICH Physical Hybrid automatic repeat request Indicator Channel
  • the PCFICH is transmitted in the first OFDM symbol of a subframe and includes information on the number of OFDM symbols used for control channel transmission in the subframe.
  • the PHICH includes a HARQ ACK / NACK signal as a response of uplink transmission.
  • Control information transmitted through the PDCCH is referred to as downlink control information (DCI).
  • DCI includes uplink or downlink scheduling information or an uplink transmit power control command for a certain terminal group.
  • the PDCCH is a resource allocation and transmission format of the downlink shared channel (DL-SCH), resource allocation information of the uplink shared channel (UL-SCH), paging information of the paging channel (PCH), system information on the DL-SCH, on the PDSCH Resource allocation of upper layer control messages such as random access responses transmitted to the network, a set of transmit power control commands for individual terminals in an arbitrary terminal group, transmission power control information, and activation of voice over IP (VoIP) And the like.
  • a plurality of PDCCHs may be transmitted in the control region.
  • the terminal may monitor the plurality of PDCCHs.
  • the PDCCH is transmitted in an aggregation of one or more consecutive Control Channel Elements (CCEs).
  • CCEs Control Channel Elements
  • the CCE is a logical allocation unit used to provide a PDCCH at a coding rate based on the state of a radio channel.
  • the CCE corresponds to a plurality of resource element groups.
  • the format of the PDCCH and the number of available bits are determined according to the correlation between the number of CCEs and the coding rate provided by the CCEs.
  • the base station determines the PDCCH format according to the DCI transmitted to the terminal, and adds a cyclic redundancy check (CRC) to the control information.
  • the CRC is masked with an identifier called a Radio Network Temporary Identifier (RNTI) according to the owner or purpose of the PDCCH.
  • RNTI Radio Network Temporary Identifier
  • the cell-RNTI (C-RNTI) identifier of the terminal may be masked to the CRC.
  • a paging indicator identifier P-RNTI
  • the PDCCH is for system information (more specifically, system information block (SIB))
  • SI-RNTI system information RNTI
  • RA-RNTI Random Access-RNTI
  • RA-RNTI may be masked to the CRC to indicate a random access response that is a response to the transmission of the random access preamble of the terminal.
  • the uplink subframe may be divided into a control region and a data region in the frequency domain.
  • a physical uplink control channel (PUCCH) including uplink control information is allocated to the control region.
  • a physical uplink shared channel (PUSCH) including user data is allocated.
  • PUCCH physical uplink control channel
  • PUSCH physical uplink shared channel
  • one UE does not simultaneously transmit a PUCCH and a PUSCH.
  • PUCCH for one UE is allocated to an RB pair in a subframe. Resource blocks belonging to a resource block pair occupy different subcarriers for two slots. This is called a resource block pair allocated to the PUCCH is frequency-hopped at the slot boundary.
  • the terminal performs a random access procedure as follows.
  • uplink data occurs, when uplink time synchronization is not correct or when a designated radio resource used for requesting a radio resource is not allocated.
  • a base station allocates a designated random access preamble to a specific terminal, and the terminal provides a non-competitive random access procedure for performing a random access procedure with the random access preamble.
  • a contention based random access procedure in which a user equipment selects one randomly within a specific set and a random access preamble allocated by the base station to a specific user equipment are used.
  • the non-competition based random access process may be used only when requested by the handover process or the command of the base station described above.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a contention based random access procedure.
  • 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 to send.
  • the base station 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.
  • the 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 (ID), a UL grant (uplink radio resource), a temporary C-RNTI (temporary cell identifier), and a time alignment command (TAC).
  • ID random access preamble identifier
  • UL grant uplink radio resource
  • C-RNTI temporary cell identifier
  • TAC time alignment command
  • the random access preamble delimiter is necessary is that since one random access response may include random access response information for one or more terminals, indicating to which UE the UL Grant, Temporary C-RNTI and TAC are valid. It is for.
  • the random access preamble identifier corresponds to the random access preamble selected by the user in step 1.
  • the terminal When the terminal receives a valid random access response to the terminal, it processes each of the information included in the random access response. That is, the terminal applies the TAC, and stores the Temporary C-RNTI.
  • the terminal applies the TAC, and stores the Temporary C-RNTI.
  • the UL Grant data or newly generated data stored in the buffer of the terminal is transmitted to the base station.
  • an identifier of the terminal must be included. This is because, in the contention-based random access process, the base station cannot determine which terminals perform the random access process, since the terminal needs to be identified for future collision resolution.
  • there are two methods for including the identifier of the terminal there are two methods for including the identifier of the terminal.
  • the UE transmits its cell identifier through the UL Grant.
  • the terminal transmits its own unique identifier (eg, S-TMSI or Random Id). In general, the unique identifier is longer than the cell identifier. If the terminal transmits data through the UL Grant, it initiates a timer (contention resolution timer) for conflict resolution.
  • the UE After the UE transmits data including its identifier through the UL Grant included in the random access response, it 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 terminal determines that the random access procedure has been normally performed, and terminates the random access procedure.
  • the terminal determines that the random access procedure has been normally performed, and terminates the random access procedure.
  • the terminal determines that the random access procedure has been normally performed, and ends the random access procedure.
  • the non-competition based random access procedure may exist firstly in the case of the handover procedure and secondly, in the case requested by the command of the base station. Of course, the contention-based random access procedure may be performed in both cases.
  • a method of receiving the random access preamble includes a handover command and a PDCCH command. The terminal transmits the preamble to the base station after receiving the random access preamble assigned to only the base station from the base station.
  • the instant message is characterized by the packet size generated by the instant message service, which consists of a small size of 100 bytes (uplink) and 300 bytes (downlink) on average. It varies from 2 seconds to 2 minutes, with an average of 10 to 15 seconds.
  • the base station releases the RRC connection of the terminal after completing the transmission or reception of one instant messaging packet to or from the terminal. You can.
  • the next packet occurs, since the RRC connection setup of the base station and the terminal is required again, signaling overhead for this increases.
  • the RRC connection with the terminal may be maintained.
  • the terminal needs to periodically transmit control signals such as downlink or uplink channel status reports to the base station, thereby increasing power consumption of the terminal.
  • the base station can manage the terminal to maintain the RRC connection, but after the transmission of one packet is completed so that the terminal continues to maintain the uplink time synchronization. In this case, however, when the next packet is generated, the UE needs an uplink time synchronization process.
  • a downlink instant messaging packet is generated, since a base station must perform a random access procedure to transmit the packet to a terminal that is not uplinked with time synchronization, a delay time and signaling overhead occur accordingly. do.
  • the base station transmits an indicator indicating the method of receiving a random access response message to the terminal
  • the terminal receives the method indicated by the indicator after transmitting the random access preamble to the base station Accordingly, by receiving the random access response message, it is possible to reduce the delay time and overhead that may occur when only based on the existing random access process.
  • a UE receives a random access preamble index from a base station eNB through a PDCCH order.
  • the base station may also transmit an indicator indicating a method of receiving a random access response message.
  • the indicator indicating the method of receiving the random access response message may indicate what is a Radio Network Temporary Identifier (RNTI) used for PDCCH transmission indicating a random access response.
  • RNTI Radio Network Temporary Identifier
  • the indicator indicates whether the terminal should use a PDCCH masked with a C-RNTI of the terminal or a PDCCH masked with a conventional RA-RNTI when receiving a random access response message.
  • C-RNTI and RA-RNTI are exemplary and embodiments of the present invention are not necessarily limited thereto.
  • the C-RNTI may be related to the transmission of an instant message packet
  • the RA-RNTI may be related to the transmission of a packet other than the instant message.
  • the terminal receiving the PDCCH command from the base station transmits the allocated random access preamble to the base station.
  • the random access preamble corresponding to the random access preamble index received together is selected and transmitted.
  • the base station transmits a random access response to the terminal in response to the random access preamble transmission of the terminal.
  • the random access response is transmitted on the PDSCH, and information related to the transmission area of the PDSCH is transmitted on the PDCCH.
  • the RNTI required to receive the PDCCH may be an RNTI indicated by the indicator transmitted together when the base station transmits the PDCCH command. That is, the base station masks and transmits the PDCCH indicating the random access response to the RNTI corresponding to the indicator transmitted together when transmitting the random access preamble index.
  • the terminal may immediately receive a random access response by using the RNTI indicated by the indicator received together when receiving the PDCCH command.
  • the base station transmits a PDCCH command with an indicator indicating C-RNTI to the terminal when the instant message should be transmitted to the terminal, that is, when the instant message packet reaches the buffer.
  • the terminal transmits a random access preamble corresponding to the random access preamble index included in the PDCCH command to the base station.
  • the base station transmits a random access response, where the PDCCH indicating the random access response is masked with C-RNTI. Since the UE knows that the random access response should be received by the indicator when using the C-RNTI, when the UE receives the random access response, the terminal may receive the random access response by using the C-RNTI.
  • the base station transmits an instant message to be transmitted to the terminal, thereby reducing the process of transmitting the instant message after performing the random access process.
  • the random access response message received by the UE using the PDCCH masked with C-RNTI may include a timing synchronization command (TAC) value.
  • the time synchronization correction value may have a format different from that of a conventional Timing Advance Command MAC CE (Control Element).
  • TAC MAC CE there are two types of absolute values of 1 byte for response of the random access preamble and 11 bits of relative value when not for response of the random access preamble.
  • the TAC MAC CE may be configured as 2 bytes to include an 11-bit TAC indicating an absolute value as in the example shown in FIG. 10 (a).
  • a logical channel identifier (LCID) corresponding thereto may be formed as illustrated in FIG. 10 (b).
  • the terminal may determine that the random access response message has been successfully completed, and terminate the random access procedure.
  • the uplink grant included in the random access response may indicate flexible PUSCH timing.
  • the uplink grant may further include a k value that is greater than or equal to 6, which is a value applied in the conventional PUSCH timing. If k is greater than 10, the UE may transmit PUSCH transmission in subframe n + 10 (in case of FDD).
  • the MAC RAR MAC Random Access Response
  • FIG. 11 (a) the MAC Random Access Response
  • FIG. 11 (b) May be the same.
  • the indicator is described as being transmitted together with the PDCCH command.
  • the indicator may be transmitted to a specific terminal by the base station using an RRC signal, a MAC signal, or a PDCCH signal.
  • the base station may include the indicator in the system information to broadcast in the cell. If the indicator is included in the system information and broadcasted in the cell, the base station may add the following additional information to the system information.
  • the additional information includes grouping information of the non-contention based random access preamble.
  • the grouping information of the non-contention based random access preamble is mapped to the transmission format of the random access response message. That is, depending on which group of non- contention-based random access preambles are transmitted through an indicator indicating the random access response message transmission format of the UE and grouping information of the non- contention-based random access preamble, the UE may transmit a random access response by a method of receiving You can determine if you need to receive a message.
  • non-competition based random access preambles may be divided into two groups, A and B.
  • the group A may be mapped to a random access response message reception method using a PDCCH masked with a C-RNTI of the UE
  • the group B may be mapped with a random access response message reception method using a PDCCH masked with a RA-RNTI.
  • the base station allocates the non- contention based random access preamble included in the group A to the terminal, after transmitting the random access preamble of the terminal, a random access response message using the PDCCH masked by the C-RNTI of the terminal Can be received.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating the configuration of a base station apparatus and a terminal apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the base station apparatus 1210 may include a receiving module 1211, a transmitting module 1212, a processor 1213, a memory 1214, and a plurality of antennas 1215.
  • the plurality of antennas 1215 refers to a base station apparatus supporting MIMO transmission and reception.
  • the receiving module 1211 may receive various signals, data, and information on uplink from the terminal.
  • the transmission module 1212 may transmit various signals, data, and information on downlink to the terminal.
  • the processor 1213 may control the overall operation of the base station apparatus 1210.
  • the processor 1213 of the base station apparatus 1210 may allow the above-described embodiments to operate, and in addition, calculates information received by the base station apparatus 1210, information to be transmitted to the outside, and the like.
  • the memory 1214 may store the processed information for a predetermined time and may be replaced with a component such as a buffer (not shown).
  • the terminal device 1220 may include a receiving module 1221, a transmitting module 1222, a processor 1223, a memory 1224, and a plurality of antennas 1225.
  • the plurality of antennas 1225 refers to a terminal device that supports MIMO transmission and reception.
  • the receiving module 1221 may receive various signals, data, and information on downlink from the base station.
  • the transmission module 1222 may transmit various signals, data, and information on the uplink to the base station.
  • the processor 1223 may control operations of the entire terminal device 1220.
  • the processor 1223 of the terminal device 1220 may operate to apply the above-described embodiments.
  • the processor 1223 may calculate information received by the terminal device 1220, information to be transmitted to the outside, and the like.
  • the memory 1224 may store the processed information for a predetermined time and may be replaced with a component such as a buffer (not shown).
  • the description of the base station apparatus 1210 may be equally applicable to a relay apparatus as a downlink transmitting entity or an uplink receiving entity, and the description of the terminal device 1220 may be used for downlink reception. The same may be applied to the relay apparatus as a subject or an uplink transmission subject.
  • Embodiments of the present invention described above may be implemented through various means.
  • embodiments of the present invention may be implemented by hardware, firmware, software, or a combination thereof.
  • a method according to embodiments of the present invention may include one or more Application Specific Integrated Circuits (ASICs), Digital Signal Processors (DSPs), Digital Signal Processing Devices (DSPDs), and Programmable Logic Devices (PLDs). It may be implemented by field programmable gate arrays (FPGAs), 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.
  • the method according to the embodiments of the present invention may be implemented in the form of a module, a procedure, or a function 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.
  • Embodiments of the present invention as described above may be applied to various mobile communication systems.

Abstract

본 발명은 무선통신시스템에서 단말의 랜덤 액세스 수행 방법에 있어서, 기지국으로부터 랜덤 액세스 프리앰블 인덱스 및 랜덤 액세스와 관련된 지시자를 수신하는 단계; 상기 인덱스에 해당하는 랜덤 액세스 프리앰블을 기지국으로 전송하는 단계를 포함하며, 상기 랜덤 액세스와 관련된 지시자는, 랜덤 액세스 응답을 지시하는 물리하향링크제어채널 전송에 사용되는 무선네트워크임시식별자(Radio Network Temporary Identifier, RNTI)가 무엇인지를 지시하는, 랜덤 액세스 수행 방법이다.

Description

무선 통신 시스템에서 랜덤 액세스 방법 및 장치
이하의 설명은 무선 통신 시스템에 대한 것으로, 보다 상세하게는 랜덤 액세스 방법 및 장치에 대한 것이다.
무선 통신 시스템이 음성이나 데이터 등과 같은 다양한 종류의 통신 서비스를 제공하기 위해 광범위하게 전개되고 있다. 일반적으로 무선 통신 시스템은 가용한 시스템 자원(대역폭, 전송 파워 등)을 공유하여 다중 사용자와의 통신을 지원할 수 있는 다중 접속(multiple access) 시스템이다. 다중 접속 시스템의 예들로는 CDMA(code division multiple access) 시스템, FDMA(frequency division multiple access) 시스템, TDMA(time division multiple access) 시스템, OFDMA(orthogonal frequency division multiple access) 시스템, SC-FDMA(single carrier frequency division multiple access) 시스템, MC-FDMA(multi carrier frequency division multiple access) 시스템 등이 있다.
본 발명에서는 인스턴트 메시지 등을 전송하는 경우 랜덤 액세스를 효율적으로 지원하는 것을 기술적 과제로 한다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 제1 기술적인 측면은, 무선통신시스템에서 단말의 랜덤 액세스 수행 방법에 있어서, 기지국으로부터 랜덤 액세스 프리앰블 인덱스 및 랜덤 액세스와 관련된 지시자를 수신하는 단계; 상기 인덱스에 해당하는 랜덤 액세스 프리앰블을 기지국으로 전송하는 단계를 포함하며, 상기 랜덤 액세스와 관련된 지시자는, 랜덤 액세스 응답을 지시하는 물리하향링크제어채널 전송에 사용되는 무선네트워크임시식별자(Radio Network Temporary Identifier, RNTI)가 무엇인지를 지시하는, 랜덤 액세스 수행 방법이다.
본 발명의 제2 기술적인 측면은, 무선통신시스템에서 랜덤 액세스를 수행하는 단말 장치에 있어서, 수신 모듈; 및 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는, 기지국으로부터 랜덤 액세스 프리앰블 인덱스 및 랜덤 액세스와 관련된 지시자를 수신하고, 상기 인덱스에 해당하는 랜덤 액세스 프리앰블을 기지국으로 전송하며, 상기 랜덤 액세스와 관련된 지시자는, 랜덤 액세스 응답을 지시하는 물리하향링크제어채널 전송에 사용되는 무선네트워크임시식별자(Radio Network Temporary Identifier, RNTI)가 무엇인지를 지시하는, 단말 장치이다.
본 발명의 제3 기술적인 측면은, 무선통신시스템에서 단말의 랜덤 액세스 수행 방법에 있어서, 기지국으로부터 랜덤 액세스 프리앰블 인덱스를 수신하는 단계; 상기 인덱스에 해당하는 랜덤 액세스 프리앰블을 기지국으로 전송하는 단계를 포함하며, 상기 단말은, 상기 랜덤 액세스 프리앰블 인덱스로부터, 랜덤 액세스 응답을 지시하는 물리하향링크제어채널 전송에 사용되는 무선네트워크임시식별자(Radio Network Temporary Identifier, RNTI)가 무엇인지를 추정하는, 랜덤 액세스 수행 방법이다.
본 발명의 제4 기술적인 측면은, 무선통신시스템에서 단말 장치에 있어서, 수신 모듈; 및 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는, 기지국으로부터 랜덤 액세스 프리앰블 인덱스를 수신하고, 상기 인덱스에 해당하는 랜덤 액세스 프리앰블을 기지국으로 전송하며, 상기 단말은, 상기 랜덤 액세스 프리앰블 인덱스로부터, 랜덤 액세스 응답을 지시하는 물리하향링크제어채널 전송에 사용되는 무선네트워크임시식별자(Radio Network Temporary Identifier, RNTI)가 무엇인지를 추정하는, 단말 장치이다.
본 발명의 제1 및 제4 기술적인 측면은 다음 사항들을 포함할 수 있다.
상기 랜덤 액세스 과정은 상기 랜덤 액세스와 관련된 지시자에서 지시하는 RNTI를 이용하여 상기 기지국으로부터 전송된 랜덤 액세스 응답을 수신하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 기지국이 인스턴트 메시지(instant message)를 전송하기 위해 상기 랜덤 액세스 프리앰블을 전송하는 경우, 상기 RNTI는 C-RNTI일 수 있다. 여기서, 상기 랜덤 액세스 응답은 상기 인스턴트 메시지를 포함할 수 있다. 또한, 상기 랜덤 액세스 응답은 시간 동기 보정 값을 포함할 수 있다.
상기 RNTI는 C-RNTI 또는 RA-RNTI 중 어느 하나일 수 있다.
본 발명의 제3 및 제4 기술적인 측면은 다음 사항들을 포함할 수 있다.
상기 랜덤 액세스 프리앰블 인덱스는, 적어도 둘 이상의 랜덤 액세스 프리앰블 그룹에 포함된 복수의 랜덤 액세스 프리앰블 중에서 어느 하나에 대응되며, 상기 적어도 둘 이상의 랜덤 액세스 프리앰블 그룹은 RNTI 별로 그룹핑된 것일 수 있다. 여기서, 상기 그룹핑에 관한 정보는 상기 단말에게 시스템 정보로 전송될 수 있다.
본 발명에 따르면 인스턴트 메시지 등을 전송하는 경우 랜덤 액세스를 효율적으로 지원할 수 있다. 또한, 기지국은 인스턴트 메시징 패킷의 발생에 따라 단말에게 최적화된 랜덤 액세스 응답을 수신하는 방법을 지시할 수 있기 때문에, 기지국은 랜덤 액세스 응답에 포함된 상향링크 무선자원을 보다 효율적으로 할당할 수 있는 장점이 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.
본 명세서에 첨부되는 도면은 본 발명에 대한 이해를 제공하기 위한 것으로서 본 발명의 다양한 실시형태들을 나타내고 명세서의 기재와 함께 본 발명의 원리를 설명하기 위한 것이다.
도 1은 LTE 시스템의 개략적인 구조를 나타낸 도면이다.
도 2는 무선 프로토콜의 계층을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 무선 프레임의 구조를 나타내는 도면이다.
도 4는 하향링크 슬롯에서의 자원 그리드(resource grid)를 나타내는 도면이다.
도 5는 하향링크 서브프레임의 구조를 나타내는 도면이다.
도 6은 상향링크 서브프레임의 구조를 나타내는 도면이다.
도 7은 경쟁 기반 랜덤 액세스 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 비 경쟁 기반 랜덤 액세스 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 의한 랜덤 액세스 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 10 내지 도 11은 본 발명의 실시예에 의한 매체접근제어 제어요소를 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 의한 송수신 장치의 구성을 도시한 도면이다.
이하의 실시예들은 본 발명의 구성요소들과 특징들을 소정 형태로 결합한 것들이다. 각 구성요소 또는 특징은 별도의 명시적 언급이 없는 한 선택적인 것으로 고려될 수 있다. 각 구성요소 또는 특징은 다른 구성요소나 특징과 결합되지 않은 형태로 실시될 수 있다. 또한, 일부 구성요소들 및/또는 특징들을 결합하여 본 발명의 실시예를 구성할 수도 있다. 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.
본 명세서에서 본 발명의 실시예들을 기지국과 단말 간의 데이터 송신 및 수신의 관계를 중심으로 설명한다. 여기서, 기지국은 단말과 직접적으로 통신을 수행하는 네트워크의 종단 노드(terminal node)로서의 의미를 갖는다. 본 문서에서 기지국에 의해 수행되는 것으로 설명된 특정 동작은 경우에 따라서는 기지국의 상위 노드(upper node)에 의해 수행될 수도 있다.
즉, 기지국을 포함하는 다수의 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. '기지국(BS: Base Station)'은 고정국(fixed station), Node B, eNode B(eNB), 액세스 포인트(AP: Access Point) 등의 용어에 의해 대체될 수 있다. 중계기는 Relay Node(RN), Relay Station(RS) 등의 용어에 의해 대체될 수 있다. 또한, '단말(Terminal)'은 UE(User Equipment), MS(Mobile Station), MSS(Mobile Subscriber Station), SS(Subscriber Station) 등의 용어로 대체될 수 있다.
이하의 설명에서 사용되는 특정 용어들은 본 발명의 이해를 돕기 위해서 제공된 것이며, 이러한 특정 용어의 사용은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다른 형태로 변경될 수 있다.
몇몇 경우, 본 발명의 개념이 모호해지는 것을 피하기 위하여 공지의 구조 및 장치는 생략되거나, 각 구조 및 장치의 핵심기능을 중심으로 한 블록도 형식으로 도시될 수 있다. 또한, 본 명세서 전체에서 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용하여 설명한다.
본 발명의 실시예들은 무선 접속 시스템들인 IEEE 802 시스템, 3GPP 시스템, 3GPP LTE 및 LTE-A(LTE-Advanced)시스템 및 3GPP2 시스템 중 적어도 하나에 개시된 표준 문서들에 의해 뒷받침될 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예들 중 본 발명의 기술적 사상을 명확히 드러내기 위해 설명하지 않은 단계들 또는 부분들은 상기 문서들에 의해 뒷받침될 수 있다. 또한, 본 문서에서 개시하고 있는 모든 용어들은 상기 표준 문서에 의해 설명될 수 있다.
이하의 기술은 CDMA(Code Division Multiple Access), FDMA(Frequency Division Multiple Access), TDMA(Time Division Multiple Access), OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access), SC-FDMA(Single Carrier Frequency Division Multiple Access) 등과 같은 다양한 무선 접속 시스템에 사용될 수 있다. CDMA는 UTRA(Universal Terrestrial Radio Access)나 CDMA2000과 같은 무선 기술(radio technology)로 구현될 수 있다. TDMA는 GSM(Global System for Mobile communications)/GPRS(General Packet Radio Service)/EDGE(Enhanced Data Rates for GSM Evolution)와 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. OFDMA는 IEEE 802.11 (Wi-Fi), IEEE 802.16 (WiMAX), IEEE 802-20, E-UTRA(Evolved UTRA) 등과 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. UTRA는 UMTS(Universal Mobile Telecommunications System)의 일부이다. 3GPP(3rd Generation Partnership Project) LTE(long term evolution)는 E-UTRA를 사용하는 E-UMTS(Evolved UMTS)의 일부로써, 하향링크에서 OFDMA를 채용하고 상향링크에서 SC-FDMA를 채용한다. LTE-A(Advanced)는 3GPP LTE의 진화이다. WiMAX는 IEEE 802.16e 규격(WirelessMAN-OFDMA Reference System) 및 발전된 IEEE 802.16m 규격(WirelessMAN-OFDMA Advanced system)에 의하여 설명될 수 있다. 명확성을 위하여 이하에서는 3GPP LTE 및 3GPP LTE-A 시스템을 위주로 설명하지만 본 발명의 기술적 사상이 이에 제한되는 것은 아니다.
도 1은 LTE 시스템의 개략적인 구조를 나타낸 도면이다. 도 1을 참조하면, LTE 시스템 구조는 크게 E-UTRAN (Evolved UMTS Terrestrial Radio Access Network)과 EPC (Evolved Packet Core)로 구분할 수 있다. E-UTRAN은 UE (User Equipment, 단말)와 eNB (Evolved NodeB, 기지국)로 구성되며, UE ? eNB 사이를 Uu interface, eNB ? eNB 사이를 X2 interface라고 부른다. EPC는 Control-plane 기능을 담당하는 MME (Mobility Management Entity)와 User-plane 기능을 담당하는 S-GW (Serving Gateway)로 구성되는데, eNB ? MME 사이를 S1-MME interface, eNB ? S-GW 사이를 S1-U interface라고 부르며, 이 둘을 통칭하여 S1 interface라고 부르기도 한다.
무선 구간인 Uu interface에는 무선인터페이스 프로토콜 (Radio Interface Protocol)이 정의되어 있으며, 이는 수평적으로 물리계층 (Physical Layer), 데이터링크계층 (Data Link Layer) 및 네트워크계층 (Network Layer)으로 이루어지며, 수직적으로는 사용자 데이터 전송을 위한 사용자평면 (User Plane, U-plane)과 제어신호 (Signaling) 전달을 위한 제어평면 (Control Plane, C-plane)으로 구분된다. 이러한 Radio Interface Protocol은 일반적으로 통신시스템에서 널리 알려진 개방형시스템간상호접속 (Open System Interconnection; OSI) 기준모델의 하위 3개 계층을 바탕으로 도2와 도3과 같이 물리계층인 PHY 을 포함하는 L1 (제1계층), MAC/RLC/PDCP 계층을 포함하는 L2 (제2계층), 그리고 RRC 계층을 포함하는 L3 (제3계층)로 구분될 수 있다. 이들은 UE와 E-UTRAN에 쌍(pair)으로 존재하여, Uu interface의 데이터 전송을 담당한다.
도 2는 무선 프로토콜의 계층을 설명하기 위한 도면으로써, 도시된 것과 같이 제어 평면(control plane) 및 사용자 평면(user plane)이 도시되어 있다. 도 2를 참조하여 각 계층에 대해 상세히 알아보면, 제1계층인 물리 (Physical; PHY) 계층은 물리채널 (Physical Channel)을 이용하여 상위 계층에게 정보전송서비스 (Information Transfer Service)를 제공한다. PHY 계층은 상위의 매체접속제어 (Medium Access Control; MAC) 계층과 전송채널 (Transport Channel)을 통해 연결되어 있으며, 이 전송채널을 통해 MAC 계층과 PHY 계층 사이의 데이터가 이동한다. 이때, 전송채널은 크게 채널의 공유 여부에 따라 전용 (Dedicated) 전송채널과 공용 (Common) 전송채널로 나뉜다. 그리고, 서로 다른 PHY 계층 사이, 즉 송신측과 수신측의 PHY 계층 사이는 무선 자원을 이용한 물리채널을 통해 데이터가 이동한다.
제2계층에는 여러 가지 계층이 존재한다. 먼저 매체접속제어 (Medium Access Control; MAC) 계층은 다양한 논리채널 (Logical Channel)을 다양한 전송채널에 매핑시키는 역할을 하며, 또한 여러 논리채널을 하나의 전송채널에 매핑시키는 논리채널 다중화 (Multiplexing)의 역할을 수행한다. MAC 계층은 상위계층인 RLC 계층과는 논리채널 (Logical Channel)로 연결되어 있으며, 논리채널은 크게 전송되는 정보의 종류에 따라 제어평면 (Control Plane)의 정보를 전송하는 제어채널 (Control Channel)과 사용자평면 (User Plane)의 정보를 전송하는 트래픽채널 (Traffic Channel)로 나뉜다.
제2계층의 무선링크제어 (Radio Link Control; RLC) 계층은 상위계층으로부터 수신한 데이터를 분할 (Segmentation) 및 연결 (Concatenation)하여 하위계층이 무선 구간으로 데이터를 전송하기에 적합하도록 데이터 크기를 조절하는 역할을 수행한다. 또한, 각각의 무선베어러 (Radio Bearer; RB)가 요구하는 다양한 QoS를 보장할 수 있도록 하기 위해 TM (Transparent Mode, 투명모드), UM (Un-acknowledged Mode, 무응답모드), 및 AM (Acknowledged Mode, 응답모드)의 세가지 동작 모드를 제공하고 있다. 특히, AM RLC는 신뢰성 있는 데이터 전송을 위해 자동 반복 및 요청 (Automatic Repeat and Request; ARQ) 기능을 통한 재전송 기능을 수행하고 있다.
제2계층의 패킷데이터수렴 (Packet Data Convergence Protocol; PDCP) 계층은 IPv4나 IPv6와 같은 IP 패킷 전송시에 대역폭이 작은 무선 구간에서 효율적으로 전송하기 위하여 상대적으로 크기가 크고 불필요한 제어정보를 담고 있는 IP 패킷 헤더 사이즈를 줄여주는 헤더압축 (Header Compression) 기능을 수행한다. 이는 데이터의 헤더(Header) 부분에서 반드시 필요한 정보만을 전송하도록 하여, 무선 구간의 전송효율을 증가시키는 역할을 한다. 또한, LTE 시스템에서는 PDCP 계층이 보안 (Security) 기능도 수행하는데, 이는 제 3자의 데이터 감청을 방지하는 암호화 (Ciphering)와 제 3자의 데이터 조작을 방지하는 무결성 보호 (Integrity protection)로 구성된다.
제3계층의 가장 상부에 위치한 무선자원제어 (Radio Resource Control; RRC) 계층은 제어평면에서만 정의되며, 무선베어러 (Radio Bearer; RB)들의 설정 (Configuration), 재설정 (Re-configuration) 및 해제 (Release)와 관련되어 논리채널, 전송채널 및 물리채널들의 제어를 담당한다. 여기서 RB는 단말과 UTRAN간의 데이터 전달을 위해 무선 프로토콜의 제1 및 제 2계층에 의해 제공되는 논리적 path를 의미하고, 일반적으로 RB가 설정된다는 것은 특정 서비스를 제공하기 위해 필요한 무선 프로토콜 계층 및 채널의 특성을 규정하고, 각각의 구체적인 파라미터 및 동작 방법을 설정하는 과정을 의미한다. RB는 다시 SRB (Signaling RB)와 DRB (Data RB) 두 가지로 나누어 지는데, SRB는 C-plane에서 RRC 메시지를 전송하는 통로로 사용되며, DRB는 U-plane에서 사용자 데이터를 전송하는 통로로 사용된다.
도 3을 참조하여 무선 프레임의 구조에 대하여 설명한다.
셀룰라 OFDM 무선 패킷 통신 시스템에서, 상/하향링크 데이터 패킷 전송은 서브프레임 (subframe) 단위로 이루어지며, 한 서브프레임은 다수의 OFDM 심볼을 포함하는 일정 시간 구간으로 정의된다. 3GPP LTE 표준에서는 FDD(Frequency Division Duplex)에 적용 가능한 타입 1 무선 프레임(radio frame) 구조와 TDD(Time Division Duplex)에 적용 가능한 타입 2의 무선 프레임 구조를 지원한다.
도 3(a)는 타입 1 무선 프레임의 구조를 나타내는 도면이다. 하향링크 무선 프레임(radio frame)은 10개의 서브프레임(subframe)으로 구성되고, 하나의 서브프레임은 시간 영역(time domain)에서 2개의 슬롯(slot)으로 구성된다. 하나의 서브프레임이 전송되는 데 걸리는 시간을 TTI(transmission time interval)이라 하고, 예를 들어 하나의 서브프레임의 길이는 1ms이고, 하나의 슬롯의 길이는 0.5ms 일 수 있다. 하나의 슬롯은 시간 영역에서 복수의 OFDM 심볼을 포함하고, 주파수 영역에서 다수의 자원블록(Resource Block; RB)을 포함한다. 3GPP LTE 시스템에서는 하향링크에서 OFDMA 를 사용하므로, OFDM 심볼이 하나의 심볼 구간을 나타낸다. OFDM 심볼은 또한 SC-FDMA 심볼 또는 심볼 구간으로 칭하여질 수도 있다. 자원 블록(Resource Block; RB)은 자원 할당 단위이고, 하나의 슬롯에서 복수개의 연속적인 부반송파(subcarrier)를 포함할 수 있다.
하나의 슬롯에 포함되는 OFDM 심볼의 수는 CP(Cyclic Prefix)의 구성(configuration)에 따라 달라질 수 있다. CP에는 확장된 CP(extended CP)와 일반 CP(normal CP)가 있다. 예를 들어, OFDM 심볼이 일반 CP에 의해 구성된 경우, 하나의 슬롯에 포함되는 OFDM 심볼의 수는 7개일 수 있다. OFDM 심볼이 확장된 CP에 의해 구성된 경우, 한 OFDM 심볼의 길이가 늘어나므로, 한 슬롯에 포함되는 OFDM 심볼의 수는 일반 CP인 경우보다 적다. 확장된 CP의 경우에, 예를 들어, 하나의 슬롯에 포함되는 OFDM 심볼의 수는 6개일 수 있다. 단말이 빠른 속도로 이동하는 등의 경우와 같이 채널상태가 불안정한 경우, 심볼간 간섭을 더욱 줄이기 위해 확장된 CP가 사용될 수 있다.
일반 CP가 사용되는 경우 하나의 슬롯은 7개의 OFDM 심볼을 포함하므로, 하나의 서브프레임은 14개의 OFDM 심볼을 포함한다. 이때, 각 서브프레임의 처음 2개 또는 3개의 OFDM 심볼은 PDCCH(physical downlink control channel)에 할당되고, 나머지 OFDM 심볼은 PDSCH(physical downlink shared channel)에 할당될 수 있다.
도 3(b)는 타입 2 무선 프레임의 구조를 나타내는 도면이다. 타입 2 무선 프레임은 2개의 해프 프레임 (half frame)으로 구성되며, 각 해프 프레임은 5개의 서브프레임과 DwPTS (Downlink Pilot Time Slot), 보호구간(Guard Period; GP), UpPTS (Uplink Pilot Time Slot)로 구성되며, 이 중 1개의 서브프레임은 2개의 슬롯으로 구성된다. DwPTS는 단말에서의 초기 셀 탐색, 동기화 또는 채널 추정에 사용된다. UpPTS는 기지국에서의 채널 추정과 단말의 상향 전송 동기를 맞추는 데 사용된다. 보호구간은 상향링크와 하향링크 사이에 하향링크 신호의 다중경로 지연으로 인해 상향링크에서 생기는 간섭을 제거하기 위한 구간이다. 한편, 무선 프레임의 타입에 관계 없이 1개의 서브프레임은 2개의 슬롯으로 구성된다.
무선 프레임의 구조는 예시에 불과하고, 무선 프레임에 포함되는 서브프레임의 수 또는 서브프레임에 포함되는 슬롯의 수, 슬롯에 포함되는 심볼의 수는 다양하게 변경될 수 있다.
도 4는 하향링크 슬롯에서의 자원 그리드(resource grid)를 나타내는 도면이다. 하나의 하향링크 슬롯은 시간 영역에서 7 개의 OFDM 심볼을 포함하고, 하나의 자원블록(RB)은 주파수 영역에서 12 개의 부반송파를 포함하는 것으로 도시되어 있지만, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 일반 CP(Cyclic Prefix)의 경우에는 하나의 슬롯이 7 OFDM 심볼을 포함하지만, 확장된 CP(extended-CP)의 경우에는 하나의 슬롯이 6 OFDM 심볼을 포함할 수 있다. 자원 그리드 상의 각각의 요소는 자원 요소(resource element)라 한다. 하나의 자원블록은 12×7 자원 요소를 포함한다. 하향링크 슬롯에 포함되는 자원블록들의 NDL의 개수는 하향링크 전송 대역폭에 따른다. 상향링크 슬롯의 구조는 하향링크 슬롯의 구조와 동일할 수 있다.
도 5는 하향링크 서브프레임의 구조를 나타내는 도면이다. 하나의 서브프레임 내에서 첫 번째 슬롯의 앞 부분의 최대 3 개의 OFDM 심볼은 제어 채널이 할당되는 제어 영역에 해당한다. 나머지 OFDM 심볼들은 물리하향링크공유채널(Physical Downlink Shared Chancel; PDSCH)이 할당되는 데이터 영역에 해당한다. 3GPP LTE 시스템에서 사용되는 하향링크 제어 채널들에는, 예를 들어, 물리제어포맷지시자채널(Physical Control Format Indicator Channel; PCFICH), 물리하향링크제어채널(Physical Downlink Control Channel; PDCCH), 물리HARQ지시자채널(Physical Hybrid automatic repeat request Indicator Channel; PHICH) 등이 있다. PCFICH는 서브프레임의 첫 번째 OFDM 심볼에서 전송되고 서브프레임 내의 제어 채널 전송에 사용되는 OFDM 심볼의 개수에 대한 정보를 포함한다. PHICH는 상향링크 전송의 응답으로서 HARQ ACK/NACK 신호를 포함한다. PDCCH를 통하여 전송되는 제어 정보를 하향링크제어정보(Downlink Control Information; DCI)라 한다. DCI는 상향링크 또는 하향링크 스케줄링 정보를 포함하거나 임의의 단말 그룹에 대한 상향링크 전송 전력 제어 명령을 포함한다. PDCCH는 하향링크공유채널(DL-SCH)의 자원 할당 및 전송 포맷, 상향링크공유채널(UL-SCH)의 자원 할당 정보, 페이징채널(PCH)의 페이징 정보, DL-SCH 상의 시스템 정보, PDSCH 상으로 전송되는 임의접속응답(Random Access Response)과 같은 상위계층 제어 메시지의 자원 할당, 임의의 단말 그룹 내의 개별 단말에 대한 전송 전력 제어 명령의 세트, 전송 전력 제어 정보, VoIP(Voice over IP)의 활성화 등을 포함할 수 있다. 복수의 PDCCH가 제어 영역 내에서 전송될 수 있다. 단말은 복수의 PDCCH를 모니터링할 수 있다. PDCCH는 하나 이상의 연속하는 제어채널요소(Control Channel Element; CCE)의 조합(aggregation)으로 전송된다. CCE는 무선 채널의 상태에 기초한 코딩 레이트로 PDCCH를 제공하기 위해 사용되는 논리 할당 단위이다. CCE는 복수개의 자원 요소 그룹에 대응한다. PDCCH의 포맷과 이용가능한 비트 수는 CCE의 개수와 CCE에 의해 제공되는 코딩 레이트 간의 상관관계에 따라서 결정된다. 기지국은 단말에게 전송되는 DCI에 따라서 PDCCH 포맷을 결정하고, 제어 정보에 순환잉여검사(Cyclic Redundancy Check; CRC)를 부가한다. CRC는 PDCCH의 소유자 또는 용도에 따라 무선 네트워크 임시 식별자(Radio Network Temporary Identifier; RNTI)라 하는 식별자로 마스킹된다. PDCCH가 특정 단말에 대한 것이면, 단말의 cell-RNTI(C-RNTI) 식별자가 CRC에 마스킹될 수 있다. 또는, PDCCH가 페이징 메시지에 대한 것이면, 페이징 지시자 식별자(Paging Indicator Identifier; P-RNTI)가 CRC에 마스킹될 수 있다. PDCCH가 시스템 정보(보다 구체적으로, 시스템 정보 블록(SIB))에 대한 것이면, 시스템 정보 식별자 및 시스템 정보 RNTI(SI-RNTI)가 CRC에 마스킹될 수 있다. 단말의 임의 접속 프리앰블의 전송에 대한 응답인 임의접속응답을 나타내기 위해, 임의접속-RNTI(RA-RNTI)가 CRC에 마스킹될 수 있다.
도 6은 상향링크 서브프레임의 구조를 나타내는 도면이다. 상향링크 서브프레임은 주파수 영역에서 제어 영역과 데이터 영역으로 분할될 수 있다. 제어 영역에는 상향링크 제어 정보를 포함하는 물리상향링크제어채널(Physical Uplink Control Channel; PUCCH)이 할당된다. 데이터 영역에는 사용자 데이터를 포함하는 물리상향링크공유채널(Physical uplink shared channel; PUSCH)이 할당된다. 단일 반송파 특성을 유지하기 위해서, 하나의 단말은 PUCCH와 PUSCH를 동시에 전송하지 않는다. 하나의 단말에 대한 PUCCH는 서브프레임에서 자원블록 쌍(RB pair)에 할당된다. 자원블록 쌍에 속하는 자원블록들은 2 슬롯에 대하여 상이한 부반송파를 차지한다. 이를 PUCCH에 할당되는 자원블록 쌍이 슬롯 경계에서 주파수-호핑(frequency-hopped)된다고 한다.
이하에서는 도 7 내지 도 8을 참조하며, LTE 시스템에서의 랜덤 액세스 과정(Random Access Procedure 또는 임의 접속 과정)에 대해 살펴본다.
단말이 랜덤 액세스 과정을 수행하는 경우는 아래와 같다.
-단말이 기지국과의 연결 (RRC Connection)이 없어, 초기 접속 (initial access)을 하는 경우
-단말이 핸드오버과정에서, target 셀로 처음 접속하는 경우
-기지국의 명령에 의해 요청되는 경우
-상향링크의 시간동기가 맞지 않거나, 무선자원을 요청하기 위해 사용되는 지정된 무선자원이 할당되지 않은 상황에서, 상향링크로의 데이터가 발생하는 경우
-무선 연결 실패 (radio link failure) 또는 핸드오버 실패 (handover failure) 시 복구 과정의 경우
LTE 시스템에서는 기지국이 특정 단말에게 지정된 랜덤 액세스 프리앰블 (dedicated random access preamble)을 할당하고, 단말은 상기 랜덤 액세스 프리앰블로 랜덤 액세스 과정을 수행하는 비경쟁 랜덤 액세스 과정을 제공한다. 다시 말해서, 랜덤 액세스 프리앰블을 선택하는 과정에서, 특정한 집합 안에서 단말이 임의로 하나를 선택하여 사용하는 경쟁 기반 랜덤 액세스 과정 (contention based random access procedure)과 기지국이 특정 단말에게만 할당해준 랜덤 액세스 프리앰블을 사용하는 비경쟁 기반 랜덤 액세스 과정 (non-contention based random access procedure)이 있다. 상기 두 랜덤 액세스 과정의 차이점은 차후에 설명 할 경쟁으로 인한 충돌 문제 발생 여부에 있다. 그리고, 비경쟁 기반 랜덤 액세스 과정은, 위에서 기술한 핸도오버 과정이나 기지국의 명령에 의해 요청되는 경우에만 사용될 수 있다.
도 7은 경쟁 기반 랜덤 액세스 과정을 설명하기 위한 도면이다.
경쟁 기반 랜덤 액세스에서는 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.
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, 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 구별자(ID), UL Grant (상향링크 무선자원), Temporary C-RNTI (임시 셀 식별자) 그리고 Time Alignment Command (시간동기 보정 값, 이하 TAC)들이 포함된다. 상기에서 랜덤 액세스 프리앰블 구분자가 필요한 이유는, 하나의 랜덤 액세스 응답에는 하나 이상의 단말들을 위한 랜덤 액세스 응답 정보가 포함될 수 있기 때문에, 상기 UL Grant, Temporary C-RNTI 그리고 TAC가 어느 단말에게 유효한지를 알려주기 위한 것이다. 상기 랜덤 액세스 프리앰블 식별자는 1번 과정에서 자신이 선택한 랜덤 액세스 프리앰블과 일치한다.
단말이 자신에게 유효한 랜덤 액세스 응답을 수신한 경우에는, 상기 랜덤 액세스 응답에 포함된 정보들을 각각 처리한다. 즉, 단말은 TAC을 적용시키고, Temporary C-RNTI를 저장한다. 또한, UL Grant를 이용하여, 단말의 버퍼에 저장된 데이터 또는 새롭게 생성된 데이터를 기지국으로 전송한다. 이때 상기 UL Grant에 포함되는 데이터 중에, 필수적으로 단말의 식별자가 포함되어야 한다. 왜냐하면, 경쟁 기반 랜덤 액세스 과정에서는 기지국에서 어떠한 단말들이 상기 랜덤 액세스 과정을 수행하는지 판단할 수 없는데, 차후에 충돌해결을 하기 위해서는 단말을 식별해야 하기 때문이다. 또한 상기 단말의 식별자를 포함시키는 방법으로는 두 가지 방법이 존재한다. 첫 번째 방법은 단말이 상기 랜덤 액세스 과정이전에 이미 해당 셀에서 할당 받은 유효한 셀 식별자를 가지고 있었다면, 단말은 상기 UL Grant를 통해 자신의 셀 식별자 전송한다. 반면에, 만약 랜덤 액세스 과정 이전에 유효한 셀 식별자를 할당 받지 못하였다면, 단말은 자신의 고유 식별자 (예를 들면, S-TMSI 또는 Random Id)를 포함하여 전송한다. 일반적으로 상기의 고유 식별자는 셀 식별자보다 길다. 단말은 상기 UL Grant를 통해 데이터를 전송하였다면, 충돌 해결을 위한 타이머 (contention resolution timer)를 개시 한다.
단말이 랜덤 액세스 응답에 포함된 UL Grant를 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 UL Grant를 통해 전송된 자신의 식별자가 셀 식별자인 경우, 자신의 셀 식별자를 이용하여 PDCCH의 수신을 시도하고, 상기 식별자가 고유 식별자인 경우에는, 랜덤 액세스 응답에 포함된 Temporary C-RNTI를 이용하여 PDCCH의 수신을 시도한다. 그 후, 전자의 경우, 만약 상기 충돌 해결 타이머가 만료되기 전에 자신의 셀 식별자를 통해 PDCCH를 수신한 경우에, 단말은 정상적으로 랜덤 액세스 과정이 수행되었다고 판단하고, 랜덤 액세스 과정을 종료한다. 후자의 경우에는 상기 충돌 해결 타이머가 만료되기 전에 Temporary 셀 식별자를 통해 PDCCH를 수신하였다면, 상기 PDCCH가 지시하는 PDSCH이 전달하는 데이터를 확인한다. 만약 상기 데이터의 내용에 자신의 고유 식별자가 포함되어 있다면, 단말은 정상적으로 랜덤 액세스 과정이 수행되었다고 판단하고, 랜덤 액세스 과정을 종료한다.
도 8은 비 경쟁 기반 랜덤 액세스 과정을 설명하기 위한 도면이다. 경쟁 기반 랜덤 액세스 과정에 비해서, 비경쟁 기반 랜덤 액세스 과정에서는 랜덤 액세스 응답 정보를 수신함으로써, 랜덤 액세스 과정이 정상적으로 수행되었다고 판단하고, 랜덤 액세스 과정을 종료한다. 비경쟁 기반 랜덤 액세스 과정은, 첫 번째로 핸드오버 과정의 경우와 두 번째로, 기지국의 명령에 의해 요청되는 경우에서 존재할 수 있다. 물론, 상기 두 경우에서 경쟁 기반 랜덤 액세스 과정이 수행될 수 도 있다. 먼저, 비경쟁 기반의 랜덤 액세스 과정을 위해서는 충돌의 가능성이 없는 지정된 랜덤 액세스 프리앰블을 기지국으로부터 수신 받는 것이 중요하다. 상기 랜덤 액세스 프리앰블을 지시 받는 방법으로는, 핸드오버 명령과 PDCCH 명령이 있다. 단말은 자신에게만 지정된 랜덤 액세스 프리앰블을 기지국으로부터 할당 받은 후에, 상기 프리앰블을 기지국으로 전송한다.
이하에서는 상술한 내용들을 바탕으로, 인스턴트 메시지(Instant Message, IM)를 전송하는 경우를 위한 랜덤 액세스 방법에 대해 설명한다. 참고적으로, 이하에서 설명되는 랜덤 액세스 과정에서, 특별히 언급된 것을 제외하고는 앞서 설명된 LTE/LTE-A 시스템에서의 랜덤 액세스 과정에서 설명된 내용들이 참조/구성으로 포함 될 수 있다.
인스턴트 메시지에 대해 간략히 알아보면, 인스턴트 메시지 서비스에서 발생하는 패킷의 특징으로는, 평균 100 바이트 (상향링크)와 300 바이트 (하향링크)의 작은 사이즈로 구성되며, 패킷과 패킷 사이의 발생 시간 차이는 2초에서 2분 사이로 다양하게 분포하며, 평균 10에서 15초의 값을 갖는다. 이와 같이, 인스턴트 메시징 서비스의 경우, 패킷과 패킷 사이의 발생 간격이 매우 다양하기 때문에, 기지국에서는 단말에게 또는 단말로부터 하나의 인스턴트 메시징 패킷의 송신 또는 수신을 완료한 이후에, 단말의 RRC 연결을 해제시킬 수 있다. 하지만, 이 경우, 다음 패킷이 발생하면, 기지국과 단말의 RRC 연결 설정이 다시 필요하기 때문에, 이를 위한 시그널링 오버헤드가 증가하게 된다.
이를 보완하기 위해서. 기지국에서 단말과의 패킷 송신 또는 수신 이후에, 단말과의 RRC 연결을 유지할 수 있다. 하지만, 단말은 RRC 연결 및 상향 링크 시간 동기를 유지하기 위해서는 단말은 하향 또는 상향 링크 채널 상태 보고와 같은 제어신호를 기지국으로 주기적으로 보내야 하기 때문에, 단말의 전력소모를 증가시킨다.
따라서, 기지국은 단말이 RRC 연결을 유지하지만, 하나의 패킷 전송이 완료된 이후에는 단말이 상향링크 시간동기를 계속 유지 않도록 관리할 수 있다. 다만 이러한 경우, 다음 패킷이 발생하면, 단말은 상향링크 시간동기화 과정이 필요하다. 하향링크 인스턴트 메시징 패킷이 발생한 경우에는, 기지국이 상기 패킷을 상향링크 시간동기화가 되지 않은 단말에게 전송하기 위해서 랜덤 액세스 과정을 수행해야 하기 때문에, 이에 따른 지연 시간 및 시그널링 오버헤드가 발생하는 문제점이 발생한다. 따라서, 이하에서 설명되는 본 발명의 실시예에서는, 기지국은 랜덤 액세스 응답 메시지의 수신 방법을 알리는 지시자를 단말에게 전송하며, 단말은 랜덤 액세스 프리앰블을 기지국으로 전송한 이후에 상기 지시자가 지시하는 수신 방법에 따라, 랜덤 액세스 응답 메시지를 수신하도록 함으로써, 기존 랜덤 액세스 과정에만 의할 경우 발생할 수 있는 지연 시간 및 오버헤드를 줄일 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시예에 의한 랜덤 액세스 과정을 설명하기 위한 도면이다. 도 9를 참조하면, 단말(UE)는 기지국(eNB)로부터 PDCCH 명령(PDCCH order)를 통해 랜덤 액세스 프리앰블 인덱스를 수신한다. 이 때, 기지국은 랜덤 액세스 응답 메시지의 수신 방법을 알리는 지시자를 함께 전송할 수 있다. 여기서, 랜덤 액세스 응답 메시지의 수신 방법을 알리는 지시자는, 랜덤 액세스 응답을 지시하는 PDCCH 전송에 사용되는 무선네트워크임시식별자(Radio Network Temporary Identifier, RNTI)가 무엇인지를 지시하는 것일 수 있다. 보다 상세히, 상기 지시자는 단말이 랜덤 액세스 응답 메시지를 수신할 때, 단말의 C-RNTI로 마스크된 PDCCH를 이용해야 하는지, 종래의 RA-RNTI로 마스트된 PDCCH를 이용해야 하는지 등을 지시한다. 다만, 위 예시된 두가지 수신 방법, 즉, C-RNTI와 RA-RNTI는 예시적인 것이며 본 발명의 실시예가 반드시 이에 제한되는 것은 아니다. 그리고, C-RNTI는 인스턴트 메시지 패킷의 전송에 관련된 것이며, RA-RNTI는 인스턴트 메시지가 아닌 다른 패킷의 전송에 관련된 것일 수 있다.
계속해서 도 9를 참조하면, 기지국으로부터 PDCCH 명령을 수신한 단말은 할당 받은 랜덤 액세스 프리앰블을 기지국으로 전송한다. 구체적으로, 기지국으로부터 PDCCH 명령을 수신할 때 함께 수신한 랜덤 액세스 프리앰블 인덱스에 해당하는 랜덤 액세스 프리앰블을 선택하여 이를 전송한다.
기지국은 단말의 랜덤 액세스 프리앰블 전송에 응답하여, 랜덤 액세스 응답을 단말로 전송한다. 여기서, 랜덤 액세스 응답은 PDSCH로 전송되는데, 이 PDSCH의 전송 영역 등에 관련된 정보는 PDCCH에서 전송된다. 이 때, PDCCH를 수신하기 위해 필요한 RNTI가 앞서 기지국이 PDCCH 명령을 전송할 때 함께 전송한 지시자에서 지시하는 RNTI일 수 있다. 즉, 기지국이 랜덤 액세스 응답을 지시하는 PDCCH를 랜덤 액세스 프리앰블 인덱스를 전송할 때 함께 전송한 지시자에 해당하는 RNTI로 마스킹(masking)하여 전송하는 것이다. 이러한 경우, 단말은 PDCCH 명령을 수신할 때 함께 수신한 지시자에서 지시하는 RNTI를 이용하여 곧바로 랜덤 액세스 응답을 수신할 수 있다.
상술한 내용을 인스턴트 메시지 전송에 관련된 랜덤 액세스 과정으로 살펴보면 다음과 같다.
기지국은, 단말로 인스턴트 메시지를 전송하여야 하는 경우, 즉, 인스턴트 메시지 패킷이 버퍼에 도달하면, 단말로 PDCCH 명령을 C-RNTI를 지시하는 지시자와 함께 전송한다. 단말은 PDCCH 명령에 포함된 랜덤 액세스 프리앰블 인덱스에 해당하는 랜덤 액세스 프리앰블을 기지국으로 전송한다. 기지국은, 랜덤 액세스 응답을 전송하는데, 이 때 랜덤 액세스 응답을 지시하는 PDCCH는 C-RNTI로 마스킹된 것이다. 단말은, 랜덤 액세스 응답을 수신할 때, 이미 상기 지시자에 의해 랜덤 액세스 응답을 C-RNTI를 이용하여 수신하여야 함을 알고 있으므로, 그 C-RNTI를 이용하여 랜덤 액세스 응답을 수신할 수 있다. 나아가, 기지국은 랜덤 액세스 응답을 전송할 때, 단말로 전송하여야 할 인스턴트 메시지를 함께 전송함으로써, 랜덤 액세스 과정 수행 후 인스턴트 메시지를 전송하는 과정을 줄일 수 있다.
또한, 단말이 C-RNTI로 마스킹된 PDCCH를 이용하여 수신되는 랜덤 액세스 응답 메시지에는 시간동기 보정(Timing Advance Command, TAC) 값이 포함되어 있을 수 있다. 상기 시간 동기 보정 값은 종래의 Timing Advance Command MAC CE(Control Element)와는 다른 형식을 가질 수 있다. 종래의 TAC MAC CE는 랜덤 액세스 프리앰블의 응답을 위한 1 바이트(byte)의 절대값과, 랜덤 액세스 프리앰블의 응답을 위한 것이 아닌 경우의 11 비트(bit)의 상대값 두 가지가 있었다. 본 발명의 실시예에서의 TAC MAC CE는 도 10(a)에 도시된 예처럼 절대값을 지시하는 11 비트의 TAC를 포함할 수 있도록 2 바이트로 구성될 수 있다. TAC MAC CE가 도 10(a)와 같이 구성되는 경우, 이에 대응되는 논리채널식별자(Logical Channel Identifier, LCID)는 도 10(b)에 예시된 것처럼 이루어질 수 있다. 단말은 이와 같이 전송되는 시간 동기 보정 값을 수신한 경우, 랜덤 액세스 응답 메시지가 성공적으로 완료되었다고 판단하고, 해당 랜덤 액세스 과정을 종료할 수 있다.
또한, 랜덤 액세스 응답에 포함되는 상향링크 승인은 유동적인 PUSCH 타이밍을 지시할 수 있다. 구체적으로, 상향링크 승인은 종래 PUSCH 타이밍에서 적용된 값인 6보다 크거나 같은 값인 k 값을 더 포함할 수 있다. 만약 k 값이 10보다 크다면 단말은 PUSCH 전송을 서브프레임 n+10에서 전송할 수 있다(FDD의 경우). 만약, 상술한 새로운 TAC와 상향링크 승인을 포함하는 경우 MAC RAR(MAC Random Access Response)는 도 11(a)에 예시된 것처럼 이루어질 수 있고, 이에 상응하는 LCID는 도 11(b)에 예시된 것과 같을 수 있다.
상술한 설명에서는 상기 지시자가 PDCCH 명령과 함께 전송되는 것으로 기술되었으나, 이와 달리 상기 지시자는 기지국이 RRC 신호, MAC 신호, 또는 PDCCH 신호를 이용하여 특정 단말에게 전송될 수 있다.
또는, 기지국은 상기 지시자를 시스템 정보에 포함하여 셀 내에 방송할 수도 있다. 만약 상기 지시자가 시스템 정보에 포함되어 셀 내에 방송되는 경우, 기지국은 다음과 같은 추가 정보를 시스템 정보에 추가할 수 있다. 상기 추가 정보는 비 경쟁 기반 랜덤 액세스 프리앰블의 그룹핑 정보를 포함한다. 비 경쟁 기반 랜덤 액세스 프리앰블의 그룹핑 정보와 랜덤 액세스 응답 메시지의 전송 형식과는 매핑되어 있다. 즉, 단말의 상기 랜덤 액세스 응답 메시지 전송 형식을 알리는 지시자와 비 경쟁 기반 랜덤 액세스 프리앰블의 그룹핑 정보를 통해, 어떤 그룹의 비 경쟁 기반 랜덤 액세스 프리앰블을 전송하느냐에 따라, 단말은 어떤 수신 방법으로 랜덤 액세스 응답 메시지를 수신해야 하는지 판단할 수 있다.
예를 들어, 비 경쟁 기반 랜덤 액세스 프리앰블들은 A와 B 두 개의 그룹으로 나눠져 있을 수 있다. 그리고, 그룹 A는 단말의 C-RNTI로 마스크된 PDCCH를 이용한 랜덤 액세스 응답 메시지 수신 방법과 매핑되어 있고, 그룹 B는 RA-RNTI로 마스크된 PDCCH를 이용한 랜덤 액세스 응답 메시지 수신 방밥과 매핑되어 있을 수 있다. 이 경우, 기지국이 단말에게 그룹 A에 포함된 비 경쟁 기반 랜덤 액세스 프리앰블을 할당하게 되면, 단말의 상기 랜덤 액세스 프리앰블을 전송한 후, 단말의 C-RNTI로 마스크된 PDCCH를 이용하여 랜덤 액세스 응답 메시지를 수신할 수 있다.
도 12는 본 발명의 실시 형태에 따른 기지국 장치 및 단말 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 12를 참조하여 본 발명에 따른 기지국 장치(1210)는, 수신모듈(1211), 전송모듈(1212), 프로세서(1213), 메모리(1214) 및 복수개의 안테나(1215)를 포함할 수 있다. 복수개의 안테나(1215)는 MIMO 송수신을 지원하는 기지국 장치를 의미한다. 수신모듈(1211)은 단말로부터의 상향링크 상의 각종 신호, 데이터 및 정보를 수신할 수 있다. 전송모듈(1212)은 단말로의 하향링크 상의 각종 신호, 데이터 및 정보를 전송할 수 있다. 프로세서(1213)는 기지국 장치(1210) 전반의 동작을 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 기지국 장치(1210)의 프로세서(1213)는, 상술한 실시예들이 동작되도록 할 수 있으며, 그 외에도 기지국 장치(1210)가 수신한 정보, 외부로 전송할 정보 등을 연산 처리하는 기능을 수행하며, 메모리(1214)는 연산 처리된 정보 등을 소정시간 동안 저장할 수 있으며, 버퍼(미도시) 등의 구성요소로 대체될 수 있다.
계속해서 도 12를 참조하면 본 발명에 따른 단말 장치(1220)는, 수신모듈(1221), 전송모듈(1222), 프로세서(1223), 메모리(1224) 및 복수개의 안테나(1225)를 포함할 수 있다. 복수개의 안테나(1225)는 MIMO 송수신을 지원하는 단말 장치를 의미한다. 수신모듈(1221)은 기지국으로부터의 하향링크 상의 각종 신호, 데이터 및 정보를 수신할 수 있다. 전송모듈(1222)은 기지국으로의 상향링크 상의 각종 신호, 데이터 및 정보를 전송할 수 있다. 프로세서(1223)는 단말 장치(1220) 전반의 동작을 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 단말 장치(1220)의 프로세서(1223)는 상술한 실시예들이 적용되도록 동작할 수 있으며, 그 외에도 단말 장치(1220)가 수신한 정보, 외부로 전송할 정보 등을 연산 처리하는 기능을 수행하며, 메모리(1224)는 연산 처리된 정보 등을 소정시간 동안 저장할 수 있으며, 버퍼(미도시) 등의 구성요소로 대체될 수 있다.
위와 같은 기지국 장치 및 단말 장치의 구체적인 구성은, 전술한 본 발명의 다양한 실시예에서 설명한 사항들이 독립적으로 적용되거나 또는 2 이상의 실시예가 동시에 적용되도록 구현될 수 있으며, 중복되는 내용은 명확성을 위하여 설명을 생략한다.
또한, 도 12에 대한 설명에 있어서 기지국 장치(1210)에 대한 설명은 하향링크 전송 주체 또는 상향링크 수신 주체로서의 중계기 장치에 대해서도 동일하게 적용될 수 있고, 단말 장치(1220)에 대한 설명은 하향링크 수신 주체 또는 상향링크 전송 주체로서의 중계기 장치에 대해서도 동일하게 적용될 수 있다.
상술한 본 발명의 실시예들은 다양한 수단을 통해 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 실시예들은 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다.
하드웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 실시예들에 따른 방법은 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, 컨트롤러, 마이크로 컨트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.
펌웨어나 소프트웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 실시예들에 따른 방법은 이상에서 설명된 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차 또는 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.
상술한 바와 같이 개시된 본 발명의 바람직한 실시예들에 대한 상세한 설명은 당업자가 본 발명을 구현하고 실시할 수 있도록 제공되었다. 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 본 발명의 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 당업자는 상술한 실시예들에 기재된 각 구성을 서로 조합하는 방식으로 이용할 수 있다. 따라서, 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다.
본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 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. 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다. 또한, 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함할 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 실시형태들은 다양한 이동통신 시스템에 적용될 수 있다.

Claims (15)

  1. 무선통신시스템에서 단말의 랜덤 액세스 수행 방법에 있어서,
    기지국으로부터 랜덤 액세스 프리앰블 인덱스 및 랜덤 액세스와 관련된 지시자를 수신하는 단계;
    상기 인덱스에 해당하는 랜덤 액세스 프리앰블을 기지국으로 전송하는 단계;
    를 포함하며,
    상기 랜덤 액세스와 관련된 지시자는, 랜덤 액세스 응답을 지시하는 물리하향링크제어채널 전송에 사용되는 무선네트워크임시식별자(Radio Network Temporary Identifier, RNTI)가 무엇인지를 지시하는, 랜덤 액세스 수행 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 랜덤 액세스와 관련된 지시자에서 지시하는 RNTI를 이용하여 상기 기지국으로부터 전송된 랜덤 액세스 응답을 수신하는 단계;
    를 더 포함하는, 랜덤 액세스 수행 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 기지국이 인스턴트 메시지(instant message)를 전송하기 위해 상기 랜덤 액세스 프리앰블을 전송하는 경우, 상기 RNTI는 C-RNTI인, 랜덤 액세스 수행 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 랜덤 액세스 응답은 상기 인스턴트 메시지를 포함하는, 랜덤 액세스 수행 방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 랜덤 액세스 응답은 시간 동기 보정 값을 포함하는, 랜덤 액세스 수행 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 RNTI는 C-RNTI 또는 RA-RNTI 중 어느 하나인, 랜덤 액세스 수행 방법.
  7. 무선통신시스템에서 단말의 랜덤 액세스 수행 방법에 있어서,
    기지국으로부터 랜덤 액세스 프리앰블 인덱스를 수신하는 단계;
    상기 인덱스에 해당하는 랜덤 액세스 프리앰블을 기지국으로 전송하는 단계;
    를 포함하며,
    상기 단말은, 상기 랜덤 액세스 프리앰블 인덱스로부터, 랜덤 액세스 응답을 지시하는 물리하향링크제어채널 전송에 사용되는 무선네트워크임시식별자(Radio Network Temporary Identifier, RNTI)가 무엇인지를 추정하는, 랜덤 액세스 수행 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 추정된 RNTI를 이용하여 상기 기지국으로부터 전송된 랜덤 액세스 응답을 수신하는 단계;
    를 더 포함하는, 랜덤 액세스 수행 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 기지국이 인스턴트 메시지(instant message)를 전송하기 위해 상기 랜덤 액세스 프리앰블을 전송하는 경우, 상기 RNTI는 C-RNTI인, 랜덤 액세스 수행 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 랜덤 액세스 응답은 상기 인스턴트 메시지를 포함하는, 랜덤 액세스 수행 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 랜덤 액세스 응답은 시간 동기 보정 값을 포함하는, 랜덤 액세스 수행 방법.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 랜덤 액세스 프리앰블 인덱스는, 적어도 둘 이상의 랜덤 액세스 프리앰블 그룹에 포함된 복수의 랜덤 액세스 프리앰블 중에서 어느 하나에 대응되며,
    상기 적어도 둘 이상의 랜덤 액세스 프리앰블 그룹은 RNTI 별로 그룹핑된 것인, 랜덤 액세스 수행 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 그룹핑에 관한 정보는 상기 단말에게 시스템 정보로 전송되는, 랜덤 액세스 수행 방법.
  14. 무선통신시스템에서 랜덤 액세스를 수행하는 단말 장치에 있어서,
    수신 모듈; 및
    프로세서를 포함하고,
    상기 프로세서는, 기지국으로부터 랜덤 액세스 프리앰블 인덱스 및 랜덤 액세스와 관련된 지시자를 수신하고, 상기 인덱스에 해당하는 랜덤 액세스 프리앰블을 기지국으로 전송하며, 상기 랜덤 액세스와 관련된 지시자는, 랜덤 액세스 응답을 지시하는 물리하향링크제어채널 전송에 사용되는 무선네트워크임시식별자(Radio Network Temporary Identifier, RNTI)가 무엇인지를 지시하는, 단말 장치.
  15. 무선통신시스템에서 단말 장치에 있어서,
    수신 모듈; 및
    프로세서를 포함하고,
    상기 프로세서는, 기지국으로부터 랜덤 액세스 프리앰블 인덱스를 수신하고, 상기 인덱스에 해당하는 랜덤 액세스 프리앰블을 기지국으로 전송하며, 상기 단말은, 상기 랜덤 액세스 프리앰블 인덱스로부터, 랜덤 액세스 응답을 지시하는 물리하향링크제어채널 전송에 사용되는 무선네트워크임시식별자(Radio Network Temporary Identifier, RNTI)가 무엇인지를 추정하는, 단말 장치.
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