WO2016133247A1 - 무선 통신 시스템에서 상향링크 자원 할당 방법 및 이를 위한 장치 - Google Patents

무선 통신 시스템에서 상향링크 자원 할당 방법 및 이를 위한 장치 Download PDF

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WO2016133247A1
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uplink resource
base station
message
terminal
request
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조희정
한진백
이은종
변일무
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엘지전자(주)
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    • H04W92/10—Interfaces between hierarchically different network devices between terminal device and access point, i.e. wireless air interface

Definitions

  • the present invention relates generally to a wireless communication system, and more particularly, to an uplink resource allocation method and an apparatus for supporting uplink resource allocation for transmitting uplink data to a base station.
  • the mobile communication system has been developed to provide voice service while ensuring the user 's activity.
  • the mobile communication system not only the voice but also the data service are extended.
  • due to the increase of the explosive traffic there is a shortage of resources and users require higher speed service, have.
  • next-generation mobile communication system largely depend on the acceptance of explosive data traffic, the dramatic increase in the rate per user, the acceptance of a significantly increased number of connected devices, very low end-to-end latency, Should be able to.
  • a dual connectivity a massive multiple input multiple output (MIMO), an in-band full duplex, a non-orthogonal multiple access (NOMA) wideband support, and device networking.
  • MIMO massive multiple input multiple output
  • NOMA non-orthogonal multiple access
  • the present invention also aims at providing an uplink resource request method using uplink resource allocation time information defined according to the capability type of the UE.
  • Another object of the present invention is to provide a method of using a conventional uplink resource allocation scheme when an uplink resource request of a terminal fails.
  • the present invention aims at applying an uplink resource allocation method different from the prior art to other procedures such as an RRC connection re-establishment procedure other than the RRC connection establishment procedure.
  • the present invention relates to an uplink resource allocation method in a wireless communication system supporting low latency services, and a method performed by a terminal includes a UL resource request element for requesting an uplink resource allocation IE) to the base station; Receiving a second message including a response to the uplink resource request information element from the base station; Receiving an uplink resource from the base station based on the received response; And transmitting a third message to the base station through the allocated uplink resource, wherein the uplink resource request information element includes a UE capability type field indicating a capability of a terminal accessing a base station, An UL grant offset field indicating an uplink resource request time of the UE or an UL grant size field indicating a size of data to be transmitted through an uplink resource. do.
  • the UL resource request IE includes at least one of a cause field indicating a UL resource request for a low-delay service or a device type field indicating a type of a UE. And further includes one or more of them.
  • the uplink resource is allocated based on a predetermined processing delay value and an UL grant offset value according to the terminal capability type.
  • the UL grant offset value is equal to or larger than a maximum value of the processing delay value.
  • the uplink resource request information element includes the UL grant offset value
  • the uplink resource transmits the UL grant offset (UL grant offset) at the second message transmission time, Quot;) < / RTI > value.
  • the response is information related to permission, rejection, or modification of uplink resource allocation at a time point or an interval of an uplink resource request of the terminal.
  • the present specification is characterized in that when the response indicates rejection, uplink resources are allocated through a scheduling request (SR) or uplink resources are allocated through a scheduling request (SR) and a buffer status report (BSR) do.
  • SR scheduling request
  • BSR buffer status report
  • the step of receiving the uplink resource allocation step includes monitoring a physical downlink control channel (PDCCH) through which the uplink resource is transmitted.
  • PDCH physical downlink control channel
  • the first message is a RRC connection request message
  • the second message is an RRC connection setup message
  • the third message is an RRC connection setup completion message connection setup complete message.
  • the terminal is characterized in that it is in an idle state.
  • the present specification discloses a method for allocating uplink resources in a wireless communication system supporting low latency services, wherein a method performed by a first base station is a RRC connection reestablishment request including terminal identification information, request message from a terminal; Receiving from the second base station a UE capability information element (IE capability IE) including information related to the capabilities of the terminal based on the terminal identification information; Transmitting an RRC connection reestablishment message including an uplink resource information element (UL resource IE) related to uplink resource allocation to the UE based on the received UE capability information element; Allocating an uplink resource to the terminal at a predetermined time; And receiving an RRC connection reestablishment complete message from the UE through the allocated uplink resource.
  • IE capability IE UE capability information element
  • UL resource IE uplink resource information element
  • the present invention further includes transmitting a UE context request message to the second base station for requesting the UE capability information element, the UE capability IE comprising: (UE context response) message.
  • the UE capability IE includes a UE capability type field indicating a capability of the UE possessed by the second base station, a UE capability type field indicating an uplink resource requesting time point of the UE, An UL grant offset field, or an Urgent indicator field indicating whether the second base station and the inter-terminal low-delay service are provided.
  • the present invention is characterized in that the predetermined point in time is a point past the UL grant offset from the transmission of the RRC connection reestablishment message.
  • the UL resource IE may further include information related to permission, rejection, or modification of uplink resource allocation at a time or a period of an uplink resource request of the UE. do.
  • the first base station is a target eNB
  • the second base station is a source eNB
  • the terminal is a connected state.
  • the present invention relates to a terminal for performing uplink resource allocation in a wireless communication system supporting a low latency service, the terminal comprising: a communication unit for transmitting and receiving a wireless signal with the outside; And a processor operatively coupled to the communication unit, wherein the processor is configured to transmit a first message including a UL resource request IE element for requesting uplink resource allocation to a base station; Receiving, from the base station, a second message including a response to the uplink resource request information element; Receiving uplink resources from the base station based on the received response; And controlling transmission of a third message to the base station through the allocated uplink resource, wherein the uplink resource request information element includes a UE capability type field indicating a capability of a terminal accessing a base station, An UL grant offset field indicating a time point of an uplink resource request or an UL grant size field indicating a size of data to be transmitted through an uplink resource.
  • the present specification has an effect of reducing a transmission delay that may occur in a low latency service through an uplink resource allocation method for establishing a fast RRC connection.
  • the present invention has an effect of reducing power consumption of a UE by monitoring a PDCCH in which a UL grant is transmitted only at a time or a period when a UE allocates uplink resources.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an example of an EPS (Evolved Packet System) related to an LTE system to which the present invention can be applied.
  • EPS Evolved Packet System
  • FIG. 2 shows a wireless communication system to which the present invention is applied.
  • 3 shows a structure of a radio frame in 3GPP LTE / LTE-A to which the present invention can be applied.
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating a terminal operation in an RRC idle state to which the present invention can be applied.
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating a procedure for establishing an RRC connection to which the present invention can be applied.
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating an RRC connection reset process to which the present invention can be applied.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an example of an RRC connection re-establishment procedure to which the present invention can be applied.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating an uplink resource allocation procedure of a UE in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining a latency in a control plane (C-Plane) required in 3GPP LTE-A to which the present invention can be applied.
  • C-Plane control plane
  • 10A and 10B show an example of a random access procedure in the LTE system.
  • 11 is a diagram illustrating an example of a method for allocating uplink resources without a scheduling request (SR) of a UE.
  • SR scheduling request
  • FIG. 12 is a diagram illustrating an example of an uplink resource allocation method through a scheduling request of a UE.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating an example of an uplink resource allocation method through a scheduling request (SR) and a buffer status report (BSR) of a UE.
  • SR scheduling request
  • BSR buffer status report
  • FIG. 14 is a diagram illustrating an example of a conventional uplink resource allocation scheme.
  • 15 is a diagram illustrating an exemplary uplink resource allocation method proposed in the present specification.
  • 16 is a diagram illustrating an example of a method for allocating uplink resources according to an uplink resource request according to a capability type of a terminal proposed in the present specification.
  • 17 is a diagram illustrating an example of a method for allocating uplink resources according to an uplink resource request according to the UL grant offset proposed in the present specification.
  • FIGS. 18 and 19 are diagrams illustrating an example of a method of a base station response to an uplink resource request of a terminal proposed in the present specification.
  • FIG. 20 is a diagram illustrating a method of allocating an uplink resource and reducing a transmission delay according to the present invention.
  • FIG. 21 is a diagram illustrating another example of the uplink resource allocation method proposed in the present specification.
  • 22 is an internal block diagram illustrating a wireless device in which the methods proposed herein may be implemented.
  • a base station has a meaning as a terminal node of a network that directly communicates with a terminal.
  • the specific operation described herein as performed by the base station may be performed by an upper node of the base station, as the case may be. That is, it is apparent that various operations performed for communication with a terminal in a network composed of a plurality of network nodes including a base station can be performed by a network node other than the base station or the base station.
  • a base station (BS) is a fixed station, a Node B, an evolved NodeB (eNB), a base transceiver system (BTS), an access point (AP), a MeNB (Macro eNB) Secondary eNB) or the like.
  • a 'terminal' may be fixed or mobile and may be a mobile station (UE), a mobile station (MS), a user terminal (UT), a mobile subscriber station (MSS), a subscriber station (SS) Advanced Mobile Station (WT), Wireless Terminal (WT), Machine-Type Communication (MTC), Machine-to-Machine (M2M), and Device-to-Device (D2D) devices.
  • UE mobile station
  • MS mobile station
  • UT user terminal
  • MSS mobile subscriber station
  • SS Subscriber station
  • WT Wireless Terminal
  • MTC Machine-Type Communication
  • M2M Machine-to-Machine
  • D2D Device-to-Device
  • a downlink means communication from a base station to a terminal
  • an uplink means communication from a terminal to a base station.
  • the transmitter may be part of the base station, and the receiver may be part of the terminal.
  • the transmitter may be part of the terminal and the receiver may be part of the base station.
  • CDMA code division multiple access
  • FDMA frequency division multiple access
  • TDMA time division multiple access
  • OFDMA orthogonal frequency division multiple access
  • SC- single carrier frequency division multiple access
  • CDMA can be implemented with radio technology such as universal terrestrial radio access (UTRA) or CDMA2000.
  • TDMA can 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).
  • OFDMA can be implemented with wireless technologies such as IEEE 802.11 (Wi-Fi), IEEE 802.16 (WiMAX), IEEE 802-20, and evolved UTRA (E-UTRA).
  • UTRA is part of the universal mobile telecommunications system (UMTS).
  • 3GPP (3rd Generation Partnership Project) LTE (Long Term Evolution) is part of E-UMTS (evolved UMTS) using E-UTRA, adopting OFDMA in downlink and SC-FDMA in uplink.
  • LTE-A (advanced) is the evolution of 3GPP LTE.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an example of an EPS (Evolved Packet System) related to an LTE system to which the present invention can be applied.
  • EPS Evolved Packet System
  • the LTE system aims to provide seamless Internet Protocol connectivity between a user terminal (UE) and a packed data network (PDN), without interfering with the end user's application usage during movement .
  • the LTE system completes the evolution of wireless access through Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN), which defines a radio protocol architecture between a user terminal and a base station, which is an Evolved Packet Core (EPC) network But also through non-wireless evolution by the inclusion of System Architecture Evolution (SAE).
  • EPC Evolved Packet Core
  • SAE System Architecture Evolution
  • LTE and SAE include the Evolved Packet System (EPS).
  • EPS Evolved Packet System
  • EPS uses the concept of EPS bearers to route IP traffic from a gateway to a user terminal within a PDN.
  • the bearer is an IP packet flow having a QoS (Quality of Service) between the gateway and the user terminal.
  • QoS Quality of Service
  • the E-UTRAN and EPC together set up or release the bearer required by the application.
  • the EPC also called the core network (CN), controls the UE and manages the bearer configuration.
  • CN core network
  • a node (logical or physical node) of the EEPC of the SAE includes an MME (Mobility Management Entity) 10, a PDN-GW or a P-GW (PDN gateway) 30, an S-GW A Serving Gateway 20, a Policy and Charging Rules Function (PCRF) 40, a Home Subscriber Server (HSS) 50, and the like.
  • MME Mobility Management Entity
  • PDN-GW PDN gateway
  • P-GW P-GW
  • S-GW Serving Gateway
  • PCRF Policy and Charging Rules Function
  • HSS Home Subscriber Server
  • the MME 10 is a control node that handles the signaling between the UE and the CN.
  • the protocol exchanged between the UE and the CN is known as the Non-Access Stratum (NAS) protocol.
  • NAS Non-Access Stratum
  • Examples of functions supported by the MME 10 include functions related to bearer management operated by a session management layer in the NAS protocol, including setting up, managing, and releasing bearers, And is operated by a connection layer or a mobility management layer in the NAS protocol layer, including establishment of connection and security between UEs.
  • the S-GW 20 serves as a local mobility anchor for data bearers when the UE moves between base stations (eNodeBs). All user IP packets are transmitted via the S-GW 20.
  • the S-GW 20 temporarily stores the downlink data while the UE is in an idle state known as the ECM-IDLE state and the MME initiates paging of the UE to re-establish the bearer. Maintains information related to the bearer when buffering. It also acts as a mobility anchor for inter-working with other 3GPP technologies such as General Packet Radio Service (GRPS) and Universal Mobile Telecommunications System (UMTS).
  • GRPS General Packet Radio Service
  • UMTS Universal Mobile Telecommunications System
  • the P-GW 30 performs IP address allocation for the UE and performs flow-based charging according to QoS enforcement and rules from the PCRF 40.
  • the P-GW 30 performs QoS enforcement for GBR bearers. It also acts as a mobility anchor for interworking with non-3GPP technologies such as CDMA2000 and WiMAX networks.
  • the PCRF 40 performs policy control decision-making and performs flow-based charging.
  • the HSS 50 is also referred to as an HLR (Home Location Register) and includes SAE subscription data including information on an EPS-subscribed QoS profile and access control for roaming. It also includes information about the PDN to which the user is connected. This information can be maintained in the form of an APN (Access Point Name), which is a label based on a DNS (Domain Name System), an identification that describes the access point to the PDN or the PDN address indicating the subscribed IP address Technique.
  • APN Access Point Name
  • DNS Domain Name System
  • various interfaces such as S1-U, S1-MME, S5 / S8, S11, S6a, Gx, Rx and SG may be defined between EPS network elements.
  • Mobility Management is a procedure for reducing overhead on the E-UTRAN and processing in the UE.
  • MME mobility management
  • the UE can inform the network about the new location each time it leaves the current TA (Tracking Area) so that the network can contact the UE in the ECM-IDLE state.
  • This procedure may be referred to as a " Tracking Area Update ", which may be referred to as a " Routing Area Update " in a universal terrestrial radio access network (UTRAN) or a GSM EDGE radio access network (GERAN) system.
  • UTRAN universal terrestrial radio access network
  • GERAN GSM EDGE radio access network
  • the MME performs the function of tracking the user's location while the UE is in the ECM-IDLE state.
  • the MME sends the paging message to all base stations (eNodeBs) on the registered tracking area (TA) of the UE.
  • eNodeBs base stations
  • TA registered tracking area
  • the base station then starts paging for the UE on a radio interface.
  • the paging message is received, it performs a procedure that causes the UE's state to transition to the ECM-CONNECTED state.
  • This procedure can be referred to as a " Service Request Procedure ".
  • information related to the UE is generated in the E-UTRAN, and all the bearers are re-established.
  • the MME performs the function of resetting the radio bearer and updating the UE context on the base station.
  • a mobility management (MM) back-off timer may be additionally used.
  • the UE may send a TAU (Tracking Area Update) to update the TA, and the MME may reject the TAU request due to core network congestion. In this case, Time value.
  • the UE may activate the MM backoff timer.
  • FIG. 2 shows a wireless communication system to which the present invention is applied.
  • E-UTRAN Evolved-UMTS Terrestrial Radio Access Network
  • LTE Long Term Evolution
  • the E-UTRAN includes a base station (BS) 20 that provides a user plane (UE) with a control plane and a user plane.
  • BS base station
  • UE user plane
  • the base stations 20 may be interconnected via an X2 interface.
  • the base station 20 is connected to an S-GW (Serving Gateway) through an EPC (Evolved Packet Core) through an S1 interface, more specifically, through an MME (Mobility Management Entity) and an S1-U through an S1-MME.
  • S-GW Serving Gateway
  • EPC Evolved Packet Core
  • MME Mobility Management Entity
  • EPC consists of MME, S-GW and P-GW (Packet Data Network-Gateway).
  • the MME has information on the access information of the terminal or the capability of the terminal, and this information is mainly used for managing the mobility of the terminal.
  • the S-GW is a gateway having an E-UTRAN as an end point
  • the P-GW is a gateway having a PDN as an end point.
  • the layers of the radio interface protocol between the UE and the network are classified into L1 (first layer), L1 (second layer), and the like based on the lower three layers of the Open System Interconnection (OSI)
  • a physical layer belonging to a first layer provides an information transfer service using a physical channel, and a physical layer (physical layer)
  • An RRC (Radio Resource Control) layer located at Layer 3 controls the radio resources between the UE and the network. To this end, the RRC layer exchanges RRC messages between the UE and the BS.
  • 3 shows a structure of a radio frame in 3GPP LTE / LTE-A to which the present invention can be applied.
  • uplink / downlink data packet transmission is performed on a subframe basis, and one subframe is defined as a predetermined time interval including a plurality of OFDM symbols.
  • the 3GPP LTE / LTE-A standard supports a Type 1 radio frame structure applicable to Frequency Division Duplex (FDD) and a Type 2 radio frame structure applicable to TDD (Time Division Duplex).
  • FDD Frequency Division Duplex
  • TDD Time Division Duplex
  • uplink transmission and downlink transmission occupy different frequency bands.
  • uplink transmission and downlink transmission occupy the same frequency band and are performed at different times.
  • the channel response of the TDD scheme is substantially reciprocal. This means that the downlink channel response and the uplink channel response are almost the same in a given frequency domain.
  • the downlink channel response has an advantage that it can be obtained from the uplink channel response.
  • the TDD scheme can not simultaneously perform downlink transmission by a base station and uplink transmission by a UE because the uplink transmission and the downlink transmission are time-divided in the entire frequency band.
  • uplink transmission and downlink transmission are performed in different subframes.
  • a downlink radio frame is composed of 10 subframes, and one subframe is composed of two slots in a time domain.
  • the time taken for one subframe to be transmitted is called a transmission time interval (TTI).
  • TTI transmission time interval
  • the length of one subframe may be 1 ms and the length of one slot may be 0.5 ms.
  • One slot includes a plurality of orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) symbols in the time domain, and includes a plurality of resource blocks (RBs) in the frequency domain. Since 3GPP LTE / LTE-A uses OFDMA in the downlink, an OFDM symbol is intended to represent one symbol period.
  • the OFDM symbol may be one SC-FDMA symbol or a symbol interval.
  • a resource block as a resource allocation unit includes a plurality of consecutive subcarriers in one slot.
  • the number of OFDM symbols included in one slot may vary according to the configuration of a cyclic prefix (CP).
  • CP has an extended CP and a normal CP.
  • the number of OFDM symbols included in one slot may be seven.
  • the OFDM symbol is configured by the extended cyclic prefix, since the length of one OFDM symbol is increased, the number of OFDM symbols included in one slot is smaller than that of the general cyclic prefix.
  • the extended cyclic prefix for example, the number of OFDM symbols included in one slot may be six. If the channel condition is unstable, such as when the terminal moves at a high speed, an extended cyclic prefix may be used to further reduce inter-symbol interference.
  • one subframe includes 14 OFDM symbols.
  • the first three OFDM symbols at the beginning 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
  • the Type 2 radio frame is composed of two half frames, each half frame is composed of five subframes, and one subframe is composed of two slots. Of the five subframes, a special subframe is composed of 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
  • the DwPTS is used for initial cell search, synchronization, or channel estimation in the UE.
  • UpPTS is used to synchronize the channel estimation at the base station and the uplink transmission synchronization of the UE.
  • the guard interval is a period for eliminating the interference occurring in the uplink due to the multi-path delay of the downlink signal between the uplink and the downlink.
  • the structure of the radio frame is merely an example, and the number of subframes included in a radio frame, the number of slots included in a subframe, and the number of symbols included in a slot can be variously changed.
  • RRC state RRC state
  • RRC connection method of the UE RRC connection method
  • the RRC state refers to whether or not the RRC layer of the UE is a logical connection with the RRC layer of the E-UTRAN. If the RRC layer is connected, the RRC connection state is referred to as the RRC idle state. Since the RRC-connected terminal has an RRC connection, the E-UTRAN can grasp the existence of the corresponding terminal on a cell-by-cell basis, thereby effectively controlling the terminal.
  • the UEs in the RRC idle state can not be grasped by the E-UTRAN and are managed by the CN (core network) in units of a tracking area (Tracking Area) larger than the cell. That is, the UEs in the RRC idle state are only detected on the basis of a large area, and must move to the RRC connection state in order to receive normal mobile communication services such as voice and data.
  • the CN core network
  • the terminal When the user turns on the terminal for the first time, the terminal searches for the appropriate cell first and then stays in the RRC idle state in the corresponding cell.
  • the UE in the RRC idle state establishes the RRC connection with the E-UTRAN through the RRC connection procedure when the UE needs to establish the RRC connection, and transitions to the RRC connection state.
  • the UE in the RRC idle state needs to make an RRC connection. For example, if uplink data transmission is required due to a user's call attempt or the like, or a paging message is received from the E-UTRAN And transmission of a response message to the received message.
  • the non-access stratum (NAS) layer located at the top of the RRC layer performs functions such as session management and mobility management.
  • EMM-REGISTERED EPS Mobility Management-REGISTERED
  • EMM-DEREGISTERED EMM-DEREGISTERED
  • the initial terminal is in the EMM-DEREGISTERED state, and the terminal performs a process of registering with the network through an initial attach procedure to access the network.
  • Attach procedure is successfully performed, the UE and the MME enter the EMM-REGISTERED state.
  • ECM EPS Connection Management
  • ECM-IDLE state a state of ECM (EPS Connection Management) -IDLE state and ECM-CONNECTED state are defined, and these states are applied to the terminal and the MME.
  • ECM-IDLE state establishes the RRC connection with the E-UTRAN
  • the UE enters the ECM-CONNECTED state.
  • the MME in the ECM-IDLE state enters the ECM-CONNECTED state when it makes an S1 connection with the E-UTRAN.
  • the E-UTRAN does not have context information of the UE. Therefore, the terminal in the ECM-IDLE state performs terminal-based mobility-related procedures such as cell selection or cell reselection without receiving commands from the network.
  • the terminal when the terminal is in the ECM-CONNECTED state, the mobility of the terminal is managed by the command of the network. If the location of the terminal differs from the location known by the network in the ECM-IDLE state, the terminal notifies the network of the location of the terminal through a Tracking Area Update procedure.
  • the system information includes essential information that the terminal needs to know in order to access the base station. Therefore, the terminal must receive all the system information before connecting to the base station, and always have the latest system information. Since the system information is information that must be known by all terminals in a cell, the base station periodically transmits the system information.
  • the system information includes MIB (Master Information Block), SB (Scheduling Block) , And SIB (System Information Block).
  • the MIB allows the UE to know the physical configuration of the cell, for example, the bandwidth.
  • the SB informs the transmission information of the SIBs, for example, the transmission period.
  • An SIB is a collection of related system information. For example, some SIBs only contain information of neighboring cells, and some SIBs only contain information of uplink radio channels used by the UE.
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating a terminal operation in an RRC idle state to which the present invention can be applied.
  • FIG. 4 shows a procedure in which a terminal with an initial power on is registered in a network via a cell selection process, and then, when necessary, performs cell reselection.
  • the MS selects a radio access technology (RAT) to communicate with a public land mobile network (PLMN), which is a network to which the MS desires to receive services (S410).
  • PLMN public land mobile network
  • S410 receive services
  • Information on the PLMN and the RAT may be selected by a user of the UE or may be stored in a universal subscriber identity module (USIM).
  • USIM universal subscriber identity module
  • step S420 the UE selects a cell having the largest signal strength among the cells of which the measured signal strength or quality is greater than a predetermined value.
  • This may be referred to as an initial cell selection in which a terminal that is powered on performs cell selection.
  • the cell selection procedure will be described later in detail.
  • the terminal receives the system information periodically transmitted by the base station.
  • the above-mentioned specific value refers to a value defined in the system in order to guarantee the quality of a physical signal in data transmission / reception. Therefore, the value may vary depending on the applied RAT.
  • the terminal performs a network registration procedure (S430).
  • the terminal registers its information (eg, IMSI) to receive a service (eg, Paging) from the network.
  • the terminal does not register in the network to be connected every time the cell is selected, but when the information of the network received from the system information (for example, Tracking Area Identity (TAI) do.
  • IMSI information
  • Paging service
  • TAI Tracking Area Identity
  • the UE performs cell re-selection based on the service environment provided in the cell or the environment of the UE (S440). If the strength or quality of the signal measured from the serving base station is lower than the value measured from the base station of the adjacent cell, the terminal selects one of the other cells providing better signal characteristics than the base station cell connected to the terminal do. This process is called cell re-selection by distinguishing the initial cell selection from the initial cell selection in step 2. At this time, a time constraint is set in order to prevent the cell from being reselected frequently according to the change of the signal characteristics. The cell reselection procedure will be described later in detail.
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating a procedure for establishing an RRC connection to which the present invention can be applied.
  • the MS sends an RRC Connection Request message to the network requesting an RRC connection (S510).
  • the network sends an RRC Connection Setup message in response to the RRC connection request (S520).
  • the UE After receiving the RRC connection setup message, the UE enters the RRC connection mode.
  • the MS sends an RRC Connection Setup Complete message to the network to confirm successful completion of RRC connection establishment in operation S530.
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating an RRC connection reset process to which the present invention can be applied.
  • RRC connection reconfiguration is used to modify the RRC connection. This is used to establish / modify / release RB, perform handover, and setup / modify / release measurements.
  • the network sends an RRC Connection Reconfiguration message for modifying the RRC connection to the terminal (S610).
  • the MS sends an RRC Connection Reconfiguration Complete message to the network (S620), which is used to confirm the successful completion of the RRC connection re-establishment.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an example of an RRC connection re-establishment procedure to which the present invention can be applied.
  • the UE stops using all radio bearers except SRB 0 (Signaling Radio Bearer # 0) and initializes various sub-layers of an AS (Access Stratum) (S710).
  • SRB 0 Synignaling Radio Bearer # 0
  • AS Access Stratum
  • each of the sub-layers and the physical layer is set as a default configuration.
  • the terminal maintains the RRC connection state.
  • the UE performs a cell selection procedure to perform the RRC connection re-establishment procedure (S720).
  • the cell selection procedure may be performed in the same manner as the cell selection procedure performed by the UE in the RRC idle state even though the UE remains in the RRC connection state.
  • the UE After performing the cell selection procedure, the UE checks system information of the corresponding cell and determines whether the corresponding cell is a suitable cell (S730). If it is determined that the selected cell is an appropriate E-UTRAN cell, the UE transmits an RRC connection reestablishment request message to the cell (S740).
  • the RRC connection re-establishment procedure is stopped, and the UE enters the RRC idle state (S750).
  • the UE can be configured to complete the cell validation within a limited time through the cell selection procedure and the system information reception of the selected cell.
  • the UE can start the timer by starting the RRC connection re-establishment procedure.
  • the timer can be stopped if it is determined that the terminal has selected a suitable cell. If the timer expires, the terminal may assume that the RRC connection re-establishment procedure has failed and enter the RRC idle state.
  • This timer is referred to below as a radio link failure timer.
  • LTE Specification In TS 36.331 a timer named T311 can be used as a radio link failure timer.
  • the UE can acquire the set value of this timer from the system information of the serving cell.
  • the cell Upon receiving the RRC connection re-establishment request message from the terminal and accepting the request, the cell transmits an RRC connection reestablishment message to the terminal.
  • the UE Upon receiving the RRC connection re-establishment message from the cell, the UE reconfigures the PDCP sublayer and the RLC sublayer for SRB1. Also, various key values related to the security setting are recalculated, and the PDCP sublayer responsible for security is reconfigured with newly calculated security key values.
  • the UE-cell SRB 1 is opened and the RRC control message can be exchanged.
  • the MS completes the resumption of the SRB 1 and transmits an RRC connection reestablishment complete message indicating that the RRC connection re-establishment procedure to the cell has been completed (S760).
  • the cell transmits an RRC connection re-establishment reject message to the UE.
  • the cell and the UE perform the RRC connection re-establishment procedure. Through this, the UE recovers the state before performing the RRC connection re-establishment procedure, and ensures the continuity of the service to the maximum.
  • a scheduling-based data transmission / reception method of the base station is used to maximize utilization of resources. This means that when there is data to be transmitted by the mobile station, the base station requests the uplink resource allocation to the base station and transmits data using only the uplink resources allocated from the base station.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating an uplink resource allocation procedure of a UE in a wireless communication system to which the present invention can be applied.
  • the base station For efficient use of uplink radio resources, the base station needs to know how much data to transmit on the uplink for each terminal. Accordingly, the MS directly transmits information on uplink data to be transmitted to the BS, and the BS can allocate uplink resources to the MS based on the information.
  • the information on the uplink data transmitted from the terminal to the base station is referred to as a buffer status report (BSR) as the amount of uplink data stored in its buffer.
  • BSR buffer status report
  • the BSR is transmitted using a MAC control element when the UE is allocated resources on the PUSCH in the current TTI and a reporting event is triggered.
  • FIG. 8A illustrates an uplink resource allocation process for actual data when an uplink radio resource for buffer status reporting (BSR) is not allocated to a UE. That is, in the case of a UE switching a state of the active mode in the DRX mode, since there is no data resource allocated in advance, resources for uplink data must be requested starting from SR transmission through the PUCCH. In this case, The resource allocation procedure is used.
  • BSR buffer status reporting
  • the mobile station when a PUSCH resource for transmitting a BSR is not allocated to a mobile station, the mobile station first transmits a scheduling request (SR) to a base station in order to allocate a PUSCH resource (S801 ).
  • SR scheduling request
  • the scheduling request is used to request the base station to receive a PUSCH resource for uplink transmission when a reporting event occurs but the UE does not schedule a radio resource on the PUSCH in the current TTI. That is, the UE transmits an SR on the PUCCH when the regular BSR is triggered but does not have uplink radio resources for transmitting the BSR to the BS.
  • the UE transmits the SR through the PUCCH or initiates the random access procedure according to whether the PUCCH resource for the SR is set.
  • the PUCCH resource to which the SR can be transmitted is set by a higher layer (e.g., RRC layer) in a UE-specific manner.
  • the SR configuration includes SR periodicity and SR periodicity. Offset information.
  • step S803 the MS receives a UL grant for a PUSCH resource for BSR transmission from the BS, and transmits the BSR triggered through the PUSCH resource allocated in the UL grant to the BS in step S805.
  • the base station checks the amount of data to be transmitted on the uplink by the actual BS through the BSR and transmits the UL grant for the PUSCH resource for the actual data transmission to the MS (S807).
  • the MS receiving the UL grant for the actual data transmission transmits the actual uplink data to the BS through the allocated PUSCH resource (S809).
  • FIG. 8B illustrates an uplink resource allocation process for actual data when an uplink radio resource for a BSR is allocated to a UE.
  • the MS when the MS has already allocated a PUSCH resource for BSR transmission, the MS transmits a BSR through the allocated PUSCH resource and transmits a scheduling request to the BS in step S811. .
  • the BS confirms the amount of data to be transmitted on the uplink by the BS through the BSR and transmits a UL grant for the PUSCH resource for actual data transmission to the MS.
  • the MS receiving the UL grant for the actual data transmission transmits the actual uplink data to the BS through the allocated PUSCH resource (S815).
  • FIG. 9 is a diagram for explaining a latency in a control plane (C-Plane) required in 3GPP LTE-A to which the present invention can be applied.
  • C-Plane control plane
  • the 3GPP LTE-A requests that a transition time from an idle mode (IP address allocated) to a connected mode be 50 ms or less.
  • the transition time includes the setting time of the user plane (U-Plane) (excluding the S1 transfer delay time). Also, the transition time from the dormant state to the active state within the connection mode is required to be 10 ms or less.
  • Transitions from the dormant state to the active state can occur in four scenarios as follows.
  • RACH procedure random connect process
  • 10A and 10B show an example of a random access procedure in the LTE system.
  • the random access procedure is performed at the initial connection in the RRC_IDLE, the initial access after the radio link failure, the handover requesting the random access procedure, and the uplink or downlink data generation requiring the random access procedure during the RRC_CONNECTED.
  • Some RRC messages such as an RRC Connection Request message, a Cell Update Message, and a UTRAN Registration Area (URA Update Message) are also transmitted using a random access procedure.
  • Logical channels Common Control Channel (CCCH), Dedicated Control Channel (DCCH), and Dedicated Traffic Channel (DTCH) may be mapped to the transport channel RACH.
  • the transport channel RACH is mapped to a physical channel RACH (Physical Random Access Channel).
  • the physical layer When the MAC layer of the UE instructs the terminal physical layer to transmit the PRACH, the physical layer first selects one access slot and one signature and transmits the PRACH preamble upwards.
  • the random access procedure is divided into a contention-based random access process and a non-contention based random access process.
  • FIG. 10A shows an example of a contention based random access procedure
  • FIG. 10B shows an example of a non-contention based random access procedure.
  • the terminal receives and stores information on the random access from the base station through the system information. Thereafter, when random access is required, the terminal transmits a random access preamble (also referred to as message 1) to the base station (S1001).
  • a random access preamble also referred to as message 1
  • the base station When the base station receives the random access preamble from the terminal, the base station transmits a random access response (message 2) to the terminal (S1002).
  • the downlink scheduling information for the random access response message may be CRC-masked with a Random Access-Radio Network Temporary Identifier (RA-RNTI) and transmitted on an L1 or L2 control channel (PDCCH).
  • RA-RNTI Random Access-Radio Network Temporary Identifier
  • PDCCH L1 or L2 control channel
  • the UE receiving the downlink scheduling signal masked with the RA-RNTI can receive and decode the random access response message from the Physical Downlink Shared Channel (PDSCH). Thereafter, the UE checks whether the random access response information indicated by the random access response message exists in the random access response message.
  • PDSCH Physical Downlink Shared Channel
  • Random access response information indicated to the user can be confirmed by whether or not there is a RAID (Random Access Preamble ID) for the preamble transmitted by the UE.
  • RAID Random Access Preamble ID
  • the random access response information includes TA (Timing Alignment) indicating timing offset information for synchronization, radio resource allocation information used in uplink, temporary ID for terminal identification (e.g., Temporary C-RNTI), and the like.
  • TA Timing Alignment
  • radio resource allocation information used in uplink
  • temporary ID for terminal identification e.g., Temporary C-RNTI
  • the UE When receiving the random access response information, the UE performs uplink transmission (also referred to as message 3) on the uplink shared channel (S-SCH) according to the radio resource allocation information included in the response information (S1003).
  • the uplink transmission may be expressed as a scheduled transmission.
  • the base station After receiving the uplink transmission from the terminal, the base station transmits a message (also referred to as message 4) for contention resolution to the terminal through a downlink shared channel (DL-SCH) ).
  • a message also referred to as message 4
  • DL-SCH downlink shared channel
  • the base station Before the UE transmits the random access preamble, the base station allocates a non-contention random access preamble to the UE (S1011).
  • the contention-free random access preamble can be allocated through handover command or dedicated signaling such as PDCCH. If the UE has been allocated a contention-free random access preamble, the UE transmits a contention-free random access preamble allocated to the base station (S1012).
  • the base station may transmit a random access response (also referred to as message 2) to the mobile station in step S1013, similar to step S2002 in the contention-based random access procedure.
  • a random access response also referred to as message 2
  • HARQ is not applied to a random access response, but HARQ may be applied to a message for uplink transmission or contention resolution for a random access response. Therefore, the UE does not need to transmit ACK or NACK for the random access response.
  • a cellular system such as an LTE (-A) system or an 802.16m system uses a base station scheduling-based resource allocation scheme.
  • a UE having data to be transmitted requests a resource for data transmission before transmitting data.
  • Such a UE's scheduling request can be carried out through SR (Scheduling Request) transmission to the PUCCH or BSR (Buffer Status Report) transmission to the PUSCH.
  • SR Service Request
  • BSR Buffer Status Report
  • the UE can request the uplink resource to the BS through the RACH procedure.
  • the base station receiving the scheduling request from the UE allocates the uplink resources to be used by the UE to the UE through a downlink control channel (i.e., an UL grant message, DCI for LTE (-A)).
  • a downlink control channel i.e., an UL grant message, DCI for LTE (-A)
  • the UL grant transmitted to the UE can be informed by explicitly signaling to which subframe resource the resource allocated to the UE corresponds.
  • the UL grant may be allocated to a subframe after a specific time (e.g., 4 ms in the case of LTE) And may define an appointed time between the terminal and the base station.
  • the base station allocates resources after the Xms (eg, 4 ms in the case of LTE (-A)) to the UE because the UE receives and decodes the UL grant and takes time to prepare and encode data to be transmitted, Quot; resource "
  • resources after the Xms eg, 4 ms in the case of LTE (-A)
  • the UE receives and decodes the UL grant and takes time to prepare and encode data to be transmitted, Quot; resource "
  • 11 is a diagram illustrating an example of a method for allocating uplink resources without a scheduling request (SR) of a UE.
  • SR scheduling request
  • the base station transmits a response message (e.g., RRC Connection Setup) for example, RRC Connection Setup Complete).
  • a response message e.g., RRC Connection Setup
  • RRC Connection Setup for example, RRC Connection Setup Complete
  • the BS can allocate uplink resources for the response message after a specific time without scheduling the UE.
  • the specific time is a time corresponding to a processing delay requirement for the RRC message received at the UE, and a processing delay requirement for the RRC Connection Setup Complete message in the LTE (-A) system is 15 ms .
  • a delay of about 21 ms occurs from the time when the terminal receives the RRC message from the base station until the response message for the RRC message is transmitted.
  • the 21 ms delay includes a processing delay requirement for the RRC message received from the base station at the terminal and a decoding / data encoding time for UL grant.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating an example of an uplink resource allocation method through a scheduling request of a UE.
  • the BS can allocate resources for an RRC response message only by a scheduling request (SR) of the UE.
  • SR scheduling request
  • a delay of 9 ms occurs until the UE receives the UL grant from the base station when transmitting the SR signal to the base station and transmits the RRC response message to the base station.
  • the terminal processes the RRC message received from the base station until a RRC message is received from the base station and transmits a response message to the RRC message, and generates a RRC response message (eg, Processing delay for received RRC message, 6 ms) and the time for transmitting the RRC response message (eg, 9 ms) from the time of transmitting the SR signal.
  • a RRC response message eg, Processing delay for received RRC message, 6 ms
  • the time for transmitting the RRC response message eg, 9 ms
  • the SR resource allocated to the UE may be allocated on the PUCCH with a specific period, and may be allocated with a period of at least 1 ms to a maximum of 80 ms.
  • the average time to wait for a PUCCH resource for SR transmission is 0.5 ms, and the delay time until data transmission through a scheduling request takes 9.5 ms.
  • the UE occupies the uplink resource through the scheduling request of the UE and transmits the uplink data through the C-plane delay
  • the method of FIG. 11 may be more advantageous than the method of FIG.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating an example of an uplink resource allocation method through a scheduling request (SR) and a buffer status report (BSR) of a UE.
  • SR scheduling request
  • BSR buffer status report
  • the MS can transmit an RRC message to the BS after about 17 ms from the time when the SR signal is transmitted.
  • the processing time for the RRC message of the UE is less than 3.5 ms, it is possible to reduce the C-plane delay by occupying the uplink resource and transmitting the uplink data through the UE scheduling request and buffer status report It may be advantageous over the method of FIG.
  • the time required to establish the RRC connection i.e., the switching time to the connection mode
  • IMT-2020 communication (5G communication) terminals are expected to spread from smart phones to wearable computers, automobiles, CCTV, robots and drone.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating an example of a conventional uplink resource allocation scheme.
  • the non-access stratum (NAS) of the terminal transmits a service request message to the RRC layer of the terminal in step S1401.
  • the RRC layer of the UE transmits an RRC Connection Request message to establish RRC connection with the BS (S 1402).
  • step S1403 the MS performs a RACH procedure with the BS to transmit the RRC Connection Request message to the BS.
  • the RACH procedure represents a signal transmission / reception process in the RLC / MAC / PHY layer between the UE and the BS. A detailed description thereof will be made with reference to FIG.
  • the RRC layer transmits an RRC Connection Setup Complete message through processing for the received RRC message (S1405).
  • a delay may occur for a time period in which the UE processes the received RRC message.
  • step S1406 the MS performs an uplink resource allocation procedure as described above (through the SR request or through the SR and the BSR) to transmit the RRC Connection Setup Complete message to the BS.
  • the MS transmits an RRC Connection Setup Complete message to the BS through the UL resource region allocated through the UL resource allocation procedure.
  • a delay may occur as long as the uplink resource allocation procedure is performed.
  • the uplink resource allocation method according to the conventional scheme has a delay as long as the following time.
  • 15 is a diagram illustrating an exemplary uplink resource allocation method proposed in the present specification.
  • the terminal receives system information (System Information) from the base station (S1501).
  • System Information System Information
  • the system information may be classified into a MIB (Information Information Block) or an SIB (System Information Block), and the MIB is transmitted through a PBCH and the SIB is transmitted via a PDSCH.
  • MIB Information Information Block
  • SIB System Information Block
  • the terminal transmits a service request to the RRC (or AS) layer from the NAS (in the terminal) (S1502).
  • step S1503 the MS transmits an RRC connection request message to the BS in order to request uplink resource allocation through RRC connection establishment with the BS.
  • the RRC Connection Request message may include an S-TMIS, a Cause field, a UL resource request information element (resource request IE), and the like.
  • the Cause field is information indicating a purpose of transmitting an RRC Connection Request message.
  • the UL resource request IE includes a UE capability type field indicating a capability of a UE to access a base station, a UL grant offset_UE field indicating a time when the UE requests a UL resource, A UL grant size field indicating a size of a message or data, and the like.
  • the UL resource request IE may further include a device type field indicating a type of the UE.
  • the MS receives an RRC Connection Setup message corresponding to a response to the RRC Connection Request message from the BS in step S1504.
  • the RRC Connection Setup message may include a UL resource response IE indicating result information or response information of an uplink resource allocation request of the UE.
  • the MS receives an uplink resource from the BS at a specific point in time or in a specific interval (S1505).
  • the uplink resource allocation (UL resource grant) may be performed through a PDCCH.
  • the BS may perform uplink resource allocation to the MS based on the UL resource request IE received from the MS. A more detailed description will be given in FIGS. 16 to 19.
  • the specific time point or the specific time period may refer to a time point or a time interval after a predetermined time (e.g., UL grant offset) from the time point when the base station transmits the RRC Connection Setup message to the UE.
  • a predetermined time e.g., UL grant offset
  • the MS transmits an RRC Connection Setup Complete message through the uplink resource allocated by the BS (S1506).
  • the uplink resource requesting method proposed by the present invention can be classified into (1) an uplink resource request method according to a capability type of a UE and (2) an uplink resource request method according to a UL grant offset of the UE have.
  • step S1503 of FIG. 15 a method of requesting an uplink resource of a terminal (step S1503 of FIG. 15) will be described in more detail.
  • 16 is a diagram illustrating an example of a method for allocating uplink resources according to an uplink resource request according to a capability type of a terminal proposed in the present specification.
  • Steps S1601, S1602, and S1604 to S1606 are the same as steps S1501, S1502, and S1504 to S1506 in FIG. 15, and thus a detailed description thereof will be omitted.
  • the capability type of the terminal can be determined according to the hardware performance of each terminal.
  • robots and drones for lifesaving, and automobiles equipped with autonomous navigation functions are not significantly affected by power consumption, so it takes time to process RRC messages transmitted from base stations equipped with high-performance hardware It can be very short.
  • sensors for agriculture automation and general smart phones are equipped with low-performance hardware compared to the above-mentioned terminals due to limitations of terminal size and power consumption, and the processing time of RRC messages transmitted from the base station is relatively long .
  • terminals can be classified in advance according to RRC message processing time of each terminal, and terminals belonging to the same classification group can be defined to have the same capability type.
  • step S1602 the UE transmits a UL resource request IE including the UE capability type to the BS through an RRC Connection Request message (S1603).
  • step S1605 the BS allocates an UL grant to the MS through the PDCCH using the received UE capability type and pre-defined mapping information.
  • the previously defined mapping information is information indicating a relation between the capability type, processing delay information, and UL grant offset_UE information of the UE.
  • Equation (1) The relationship between the processing delay information and the UL grant offset_UE information may be defined as Equation (1) below.
  • Table 1 below is an example of processing delay information and UL grant offset_UE information according to the capability type of the UE.
  • the BS determines a processing delay from the reception of the RRC Connection Setup message to the generation of the RRC Connection Setup Complete message through the UE capability type received from the UE, (UL grant offset_UE).
  • step S1605 the UE receives UL grant from the BS through the PDCCH at a UL grant offset_UE point or interval determined according to the capability type of the UE.
  • the UL grant offset_UE may indicate a time interval between transmission of a RRC Connection Setup message and transmission of a PDCCH in the base station as information on a time point when uplink resource allocation of the UE is requested.
  • the MS transmits an RRC Connection Setup Complete message to the BS through the allocated uplink resource (S1606).
  • 17 is a diagram illustrating an example of a method for allocating uplink resources according to an uplink resource request according to the UL grant offset proposed in the present specification.
  • Steps S1701, S1702, S1704 to S1706 are the same as steps S1501, S1502, and S1504 to S1506 in FIG. 15, and thus a detailed description thereof will be omitted.
  • a UL grant offset_UE is explicitly included in the UL resource request IE and transmitted.
  • the BS can know the time when the UE requests the uplink resource allocation through the received UL grant offset_UE.
  • the UE transmits a UL resource request IE including an UL grant offset_UE indicating a time point of requesting uplink resource allocation to the base station (S1703).
  • step S 1705 the BS transmits or allocates an UL grant to the UE on the PDCCH after the RRC Connection Setup message transmission time + UL grant offset_UE time point.
  • the MS transmits an RRC Connection Setup Complete message to the BS through the uplink resource allocated through the PDCCH (S1706).
  • step S1504 in FIG. 15 a method of responding to the uplink resource request of the MS (step S1504 in FIG. 15) will be described in more detail.
  • the BS can process the UL resource response IE through an implicit or explicit method considering the UL resource request IE and the Cause information received from the UE.
  • FIG. 18 shows an implicit response method of a base station
  • FIG. 19 shows an explicit response method of a base station.
  • FIG. 18 is a flowchart illustrating an example of an uplink resource allocation method according to a base station response method proposed in the present specification.
  • Steps S1801 to S1803, S1805, and S1806 are the same as steps S1501 to S1503, S1505, and S1506 in FIG. 15, and therefore, a detailed description thereof will be omitted.
  • step S1802 the UE transmits a UL resource request IE to the BS through an RRC Connection Request message (S1803).
  • the base station does not include the UL resource response IE in the RRC Connection Setup message, but responds to the uplink resource request of the UE (S1804).
  • the UE recognizes that the uplink resource is allocated from the BS at the uplink resource allocation time requested by the UE.
  • step S1805 the MS receives an uplink resource (UL grant) from the BS in step S1805, and transmits an RRC Connection Setup Complete message to the BS through the allocated uplink resource in step S1806.
  • UL grant uplink resource
  • RRC Connection Setup Complete message RRC Connection Setup Complete message
  • 19 is a flowchart illustrating another example of an uplink resource allocation method according to a base station response method proposed in the present specification.
  • Steps S1901 to S1903, S1905, and S1906 are the same as steps S1501 to S1503, S1505, and S1506 in FIG. 15, and thus a detailed description thereof will be omitted.
  • step S1902 the MS transmits a UL resource request IE to the BS through an RRC Connection Request message (S1903).
  • the UL resource request IE includes information related to an uplink resource allocation request of the UE.
  • step S 1904 the BS transmits a UL resource response IE including information on a result of the UL resource request IE or an uplink resource allocation time to the MS through an RRC Connection Setup message.
  • the UL resource response IE includes a result field indicating a result of an uplink resource request of the UE, a UL grant offset_BS field indicating a time point at which the uplink resource can be allocated, or a UL grant interval_BS field indicating an uplink resource allocable period Or the like.
  • the UL resource response IE may include only one of the result field, the UL grant offset_BS field, and the UL grant interval_BS field. However, the UL resource response IE may include at least one.
  • Table 2 below shows an example of a result field indicating a result of an uplink resource request of the UE.
  • the UE when the UE receives a UL resource response IE including a result field defined in Table 2 from the BS, the UE can know the result of UL resource allocation requested to the BS.
  • Table 3 below shows an example of a UL grant offset_BS field indicating a time when uplink resources can be allocated.
  • the UL grant offset_BS field value when the UL grant offset_BS field value is '00', '01', or '10', it indicates permission for the uplink resource allocation request of the UE. If the UL grant offset_BS field value is '11' Indicates rejection of the uplink resource allocation request of the UE.
  • the UL grant offset_BS field value when the UL grant offset_BS field value is '00', it means that UL resource is allocated at the request time of the UE.
  • the UL grant offset_BS field value is '01', 2ms (2 subframes) Indicates that the uplink resource is allocated at the last time, and when the UL grant offset_BS field value is '10', it indicates that uplink resources are allocated 4 ms (4 subframes) after the request time of the UE.
  • the UE can know the result of the uplink resource allocation requested by the Node B.
  • Table 4 below shows an example of an UL grant interval_BS field indicating an interval in which an uplink resource can be allocated.
  • the UL grant interval_BS field value when the UL grant interval_BS field value is '00', it means that uplink resources are allocated at the request time of the UE. If the UL grant interval_BS field value is '01' Indicates that uplink resources are allocated between 2 ms (2 subframes), and when the UL grant interval_BS field value is " 10 ", it indicates that between 4 ms (4 subframes) Lt; / RTI > indicates that uplink resources are allocated.
  • the UE When the UE receives a UL resource response IE including a UL grant interval BS field defined in Table 4 from the BS, the UE can know the result of the uplink resource allocation requested to the BS.
  • the UE monitors the PDCCH to which the UL grant is transmitted.
  • the UE If the UE receives a UL resource response IE including a value indicating rejection of an uplink resource allocation request from the base station, the UE performs uplink resource allocation using the SR and / or BSR, Requests an allocation (fall-back mode).
  • FIG. 20 is a diagram illustrating a method of allocating an uplink resource and reducing a transmission delay according to the present invention.
  • the time required for transmitting the generated RRC Connection Setup Complete message from the UE to the Node B after generating the RRC Connection Setup Complete message at the UE Is shortened to at least 4 ms, the transmission delay of the uplink data (or the RRC message) is greatly reduced.
  • the uplink resource allocation request, the base station's response method, and the like, shown in FIGS. 15 to 19, may be transmitted to other RRC messages (eg, RRC Connection Reconfiguration, RRC Connection Reestablishment, (e.g., RRC Connection Reconfiguration Complete, RRC Connection Reestablishment Complete, and Security Mode Command Complete).
  • RRC messages eg., RRC Connection Reconfiguration, RRC Connection Reestablishment, (e.g., RRC Connection Reconfiguration Complete, RRC Connection Reestablishment Complete, and Security Mode Command Complete).
  • FIG. 21 is a diagram illustrating another example of the uplink resource allocation method proposed in the present specification.
  • the RRC connection re-establishment procedure may occur in situations such as link failure detection due to radio quality degradation, handover failure of the terminal, integrity and failure of the wireless connection configuration.
  • the UE after the UE performs the cell selection procedure, it transmits a RRC connection re-establishment request message to the target BS (S2101).
  • the RRC Connection Reestablishment Request message includes a C-RNTI, a PhysCellID, a Cause field, and the like.
  • the target eNB requests information related to the mobile station to the source base station to which the mobile station previously connected using the received mobile station identifier (C-RNTI) (S2102).
  • the target BS transmits a UE Context Request to the source BS.
  • the source base station transmits a UE Context Response including a UE capability IE related to the capability information of the UE to the target BS (S2103).
  • the UE capability IE includes a UE capability type indicating a capability of a corresponding UE possessed by a source base station, a UL grant offset_UE field indicating a timing at which the UE requests the uplink resource, or an Urgent and an indicator.
  • the target BS transmits an RRC Connection Reestablishment message including a UL resource IE related to uplink resource allocation to the MS using the UE capability IE received from the Source BS (S2104) Allocation method, and so on.
  • the UL resource IE may be defined in the same manner as the UL resource response IE or in the form of Table 5 and Table 6 below.
  • Table 5 below shows an example of the UL grant offset BS field
  • Table 6 shows an example of the UL grant interval BS field.
  • the UE does not include a UL resource IE in the RRC Connection Reestablishment message or the UL resource IE indicates 'Reject' for UL allocation even though the UL resource IE is included, request) to request an uplink resource allocation (fall-back mode).
  • the target BS allocates an UL grant to the UE through a PDCCH at a specific time point or a specific time interval (e.g., a time point after the UL grant offset from the time point of transmission of the RRC Connection Reestablishment message) (S2105).
  • a specific time point or a specific time interval e.g., a time point after the UL grant offset from the time point of transmission of the RRC Connection Reestablishment message
  • the UE When the UE fails to receive the uplink resource from the base station (including the reception failure) at a specific point in time or a specific period, the UE requests uplink resource allocation using a conventional scheme (e.g., a scheduling request, etc.).
  • a conventional scheme e.g., a scheduling request, etc.
  • the UE transmits an RRC Connection Reestablishment Complete message to the target BS through the allocated uplink resource (S2106).
  • Uplink resource allocation scheme RRC connection setup completion message transmission delay Conventional method Resource allocation without scheduling request of UE 21 ms (Processing delay included) Resource allocation through scheduling request of UE Processing delay + 9.5ms Resource allocation through scheduling request of UE and buffer status report Processing delay + 17.5ms Suggested method Processing delay + 4ms
  • FIG. 22 is a block diagram illustrating a wireless device in which the methods proposed herein may be implemented.
  • the wireless device may be a base station and a terminal, and the base station includes both a macro base station and a small base station.
  • the base station 2210 and the terminal 2220 include a communication unit (a transmission / reception unit, an RF unit) 2213, 2223, processors 2211, 2221, and memories 2212, 2222.
  • a communication unit a transmission / reception unit, an RF unit
  • processors 2211, 2221, and memories 2212, 2222 included in the base station 2210 and the terminal 2220.
  • the base station and the terminal may further include an input unit and an output unit.
  • the communication units 2213 and 2223, the processors 2211 and 2221, the input unit, the output unit, and the memories 2212 and 2222 are functionally connected to perform the method proposed in this specification.
  • the communication unit Upon receiving the information generated from the PHY protocol (Physical Layer Protocol), the communication unit (transmission / reception unit or RF unit, 2213, 2223) transfers the received information to the RF spectrum and performs filtering, amplification ) And transmits it to the antenna. In addition, the communication unit moves the RF signal (Radio Frequency Signal) received from the antenna to a band that can be processed by the PHY protocol and performs filtering.
  • the RF signal Radio Frequency Signal
  • the communication unit may also include a switch function for switching the transmission and reception functions.
  • Processors 2211 and 2221 implement the functions, processes, and / or methods suggested herein.
  • the layers of the air interface protocol may be implemented by a processor.
  • the processor may be represented by a controller, a controller, a control unit, a computer, or the like.
  • the memories 2212 and 2222 are connected to the processor and store protocols and parameters for performing an uplink resource allocation method.
  • Processors 2211 and 2221 may include application-specific integrated circuits (ASICs), other chipsets, logic circuits, and / or data processing devices.
  • the memory may include read-only memory (ROM), random access memory (RAM), flash memory, memory cards, storage media, and / or other storage devices.
  • the communication unit may include a baseband circuit for processing a radio signal.
  • the module is stored in memory and can be executed by the processor.
  • the memory may be internal or external to the processor and may be coupled to the processor by any of a variety of well known means.
  • the output unit (display unit or display unit) is controlled by the processor, and outputs information output from the processor together with a key input signal generated from the key input unit and various information signals from the processor.
  • the method of allocating an uplink resource according to the present invention is not limited to the configuration and method of the embodiments described above, but the embodiments may be modified so that all or some of the embodiments are selectively As shown in FIG.
  • the uplink resource allocation method of the present invention can be implemented as a processor-readable code on a recording medium readable by a processor included in a network device.
  • the processor-readable recording medium includes all kinds of recording apparatuses in which data that can be read by the processor is stored. Examples of the recording medium that can be read by the processor include a ROM, a RAM, a CD-ROM, a magnetic tape, a floppy disk, an optical data storage device, and the like, and may also be implemented in the form of a carrier wave such as transmission over the Internet .
  • processor-readable recording medium may be distributed over network-connected computer systems so that code readable by the processor in a distributed fashion can be stored and executed.

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Abstract

본 명세서는 저 지연(low latency) 서비스를 지원하는 무선 통신 시스템에서 상향링크 자원 할당 방법에 있어서, 단말에 의해 수행되는 방법은 상향링크 자원 할당을 요청하기 위한 상향링크 자원 요청 정보 요소(UL resource request IE)를 포함하는 제 1 메시지를 기지국으로 전송하는 단계; 상기 상향링크 자원 요청 정보 요소에 대한 응답을 포함하는 제 2 메시지를 상기 기지국으로부터 수신하는 단계; 상기 수신된 응답에 기초하여 상기 기지국으로부터 상향링크 자원을 할당받는 단계; 및 상기 할당받은 상향링크 자원을 통해 상기 기지국으로 제 3 메시지를 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

무선 통신 시스템에서 상향링크 자원 할당 방법 및 이를 위한 장치
본 명세서는 무선 통신 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게 단말이 상향링크 데이터를 기지국으로 전송하기 위한 상향링크 자원 할당 방법 및 이를 지원하는 장치에 관한 것이다.
이동 통신 시스템은 사용자의 활동성을 보장하면서 음성 서비스를 제공하기 위해 개발되었다. 그러나 이동통신 시스템은 음성뿐 아니라 데이터 서비스까지 영역을 확장하였으며, 현재에는 폭발적인 트래픽의 증가로 인하여 자원의 부족 현상이 야기되고 사용자들이 보다 고속의 서비스에 대한 요구하므로, 보다 발전된 이동 통신 시스템이 요구되고 있다.
차세대 이동 통신 시스템의 요구 조건은 크게 폭발적인 데이터 트래픽의 수용, 사용자 당 전송률의 획기적인 증가, 대폭 증가된 연결 디바이스 개수의 수용, 매우 낮은 단대단 지연(End-to-End Latency), 고에너지 효율을 지원할 수 있어야 한다. 이를 위하여 이중 연결성(Dual Connectivity), 대규모 다중 입출력(Massive MIMO: Massive Multiple Input Multiple Output), 전이중(In-band Full Duplex), 비직교 다중접속(NOMA: Non-Orthogonal Multiple Access), 초광대역(Super wideband) 지원, 단말 네트워킹(Device Networking) 등 다양한 기술들이 연구되고 있다.
본 명세서는 저 지연(low latency) 서비스의 전송 지연을 줄이기 위해 빠른 RRC 연결 설정을 위한 상향링크 자원 할당 방법을 제공함에 목적이 있다.
또한, 본 명세서는 단말의 능력 타입에 따라 기 정의된 상향링크 자원 할당 시점 정보를 이용하여 상향링크 자원 요청 방법을 제공함에 목적이 있다.
또한, 본 명세서는 단말의 상향링크 자원 요청에 대한 결과 또는 응답을 묵시적 또는 명시적으로 전송하는 방법을 제공함에 목적이 있다.
또한, 본 명세서는 단말의 상향링크 자원 요청이 실패한 경우, 종래 상향링크 자원 할당 방식을 이용하는 방법을 제공함에 목적이 있다.
또한, 본 명세서는 RRC 연결 설정 절차 이외 RRC 연결 재확립 절차 등 다른 절차들에도 종래 기술과 구별되는 상향링크 자원 할당 방법을 적용하는데 목적이 있다.
본 명세서에서 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 명세서는 저 지연(low latency) 서비스를 지원하는 무선 통신 시스템에서 상향링크 자원 할당 방법에 있어서, 단말에 의해 수행되는 방법은 상향링크 자원 할당을 요청하기 위한 상향링크 자원 요청 정보 요소(UL resource request IE)를 포함하는 제 1 메시지를 기지국으로 전송하는 단계; 상기 상향링크 자원 요청 정보 요소에 대한 응답을 포함하는 제 2 메시지를 상기 기지국으로부터 수신하는 단계; 상기 수신된 응답에 기초하여 상기 기지국으로부터 상향링크 자원을 할당받는 단계; 및 상기 할당받은 상향링크 자원을 통해 상기 기지국으로 제 3 메시지를 전송하는 단계를 포함하되, 상기 상향링크 자원 요청 정보 요소는 기지국에 접속하는 단말의 성능을 나타내는 단말 능력 타입(UE capability type) 필드, 단말의 상향링크 자원 요청 시점을 나타내는 상향링크 그랜트 오프셋(UL grant offset) 필드 또는 상향링크 자원을 통해 전송할 데이터의 크기를 나타내는 상향링크 그랜트 사이즈(UL grant size) 필드 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 명세서에서 상기 상향링크 자원 요청 정보 요소(UL resource request IE)는 저 지연 서비스를 위한 상향링크 자원 요청임을 나타내는 원인(cause) 필드 또는 단말의 타입을 나타내는 디바이스 타입(device type) 필드 중 적어도 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 명세서에서 상기 상향링크 자원은 상기 단말 능력 타입에 따라 사전에 정의된 프로세싱 지연(processing delay) 값 및 UL grant offset 값에 기초하여 할당되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 명세서에서 상기 UL grant offset 값은 상기 프로세싱 지연 값의 최대값과 동일하거나 더 큰 값을 가지는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 명세서는 상기 상향링크 자원 요청 정보 요소가 상기 상향링크 그랜트 오프셋(UL grant offset) 값을 포함하는 경우, 상기 상향링크 자원은 상기 제 2 메시지 전송 시점에서 상기 상향링크 그랜트 오프셋(UL grant offset) 값만큼 지난 시점에 할당되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 명세서에서 상기 응답은 상기 단말의 상향링크 자원 요청 시점 또는 구간에서의 상향링크 자원 할당에 대한 허락, 거절 또는 변경과 관련된 정보인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 명세서는 상기 응답이 거절을 나타내는 경우, 스케쥴링 요청(SR)을 통해 상향링크 자원을 할당받거나 또는 스케쥴링 요청(SR) 및 버퍼 상태 보고(BSR)를 통해 상향링크 자원을 할당받는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 명세서에서 상기 상향링크 자원을 할당받는 단계는 상기 상향링크 자원이 전송되는 PDCCH(Physical Downlink Control Channel)를 모니터링하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 명세서에서 상기 제 1 메시지는 RRC(Radio Resource Control) 연결 요청(connection request) 메시지이며, 상기 제 2 메시지는 RRC 연결 셋업(connection setup) 메시지이며, 상기 제 3 메시지는 RRC 연결 셋업 완료(connection setup complete) 메시지인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 명세서에서 상기 단말은 아이들 상태(idle state)인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 명세서는 저 지연(low latency) 서비스를 지원하는 무선 통신 시스템에서 상향링크 자원 할당 방법에 있어서, 제 1 기지국에 의해 수행되는 방법은 단말 식별 정보를 포함하는 RRC 연결 재확립 요청(connection reestablishment request) 메시지를 단말로부터 수신하는 단계; 상기 단말 식별 정보에 기초하여 상기 단말의 능력과 관련된 정보를 포함하는 단말 능력 정보 요소(UE capability IE)를 제 2 기지국으로부터 수신하는 단계; 상기 수신된 단말 능력 정보 요소에 기초하여 상향링크 자원 할당에 관한 상향링크 자원 정보 요소(UL resource IE)를 포함하는 RRC 연결 재확립(connection reestablishment) 메시지를 상기 단말로 전송하는 단계; 상기 단말로 일정 시점에 상향링크 자원을 할당하는 단계; 및 상기 할당한 상향링크 자원을 통해 상기 단말로부터 RRC 연결 재확립 완료(connection reestablishment complete) 메시지를 수신하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 명세서는 상기 단말 능력 정보 요소를 요청하기 위한 단말 컨텍스트 요청(UE context request) 메시지를 상기 제 2 기지국으로 전송하는 단계를 더 포함하며, 상기 단말 능력 정보 요소(UE capability IE)는 단말 컨텍스트 응답(UE context response) 메시지에 포함되어 수신되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 명세서에서 상기 단말 능력 정보 요소(UE capability IE)는 상기 제 2 기지국이 보유하고 있는 상기 단말의 성능을 나타내는 단말 능력 타입(UE capability type) 필드, 상기 단말의 상향링크 자원 요청 시점을 나타내는 상향링크 그랜트 오프셋(UL grant offset) 필드 또는 상기 제 2 기지국과 상기 단말 간 저 지연 서비스 제공 여부를 나타내는 Urgent indicator 필드 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 명세서에서 상기 일정 시점은 RRC 연결 재확립(connection reestablishment) 메시지 전송 시점으로부터 상기 UL grant offset 만큼 지난 시점인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 명세서에서 상기 상향링크 자원 정보 요소(UL resource IE)는 상기 단말의 상향링크 자원 요청 시점 또는 구간에서의 상향링크 자원 할당에 대한 허락, 거절 또는 변경과 관련된 정보를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 명세서에서 상기 제 1 기지국은 타겟 기지국(target eNB)이며, 상기 제 2 기지국은 소스 기지국(source eNB)인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 명세서에서 상기 단말은 연결 상태(connected state)인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 명세서는 저 지연(low latency) 서비스를 지원하는 무선 통신 시스템에서 상향링크 자원 할당을 수행하기 위한 단말에 있어서, 상기 단말은 외부와 무선 신호를 송신 및 수신하는 통신부; 및 상기 통신부와 기능적으로 결합되어 있는 프로세서를 포함하되, 상기 프로세서는 상향링크 자원 할당을 요청하기 위한 상향링크 자원 요청 정보 요소(UL resource request IE)를 포함하는 제 1 메시지를 기지국으로 전송하고; 상기 상향링크 자원 요청 정보 요소에 대한 응답을 포함하는 제 2 메시지를 상기 기지국으로부터 수신하고; 상기 수신된 응답에 기초하여 상기 기지국으로부터 상향링크 자원을 할당받고; 및 상기 할당받은 상향링크 자원을 통해 상기 기지국으로 제 3 메시지를 전송하도록 제어하되, 상기 상향링크 자원 요청 정보 요소는 기지국에 접속하는 단말의 성능을 나타내는 단말 능력 타입(UE capability type) 필드, 단말의 상향링크 자원 요청 시점을 나타내는 상향링크 그랜트 오프셋(UL grant offset) 필드 또는 상향링크 자원을 통해 전송할 데이터의 크기를 나타내는 상향링크 그랜트 사이즈(UL grant size) 필드 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 명세서는 빠른 RRC 연결 설정을 위한 상향링크 자원 할당 방법을 통해 저 지연(low latency) 서비스에서 발생할 수 있는 전송 지연을 줄일 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 명세서는 단말이 상향링크 자원이 할당되는 시점 또는 구간에서만 UL grant가 전송되는 PDCCH를 모니터링함으로써, 단말의 전력 소모를 줄일 수 있는 효과가 있다.
본 명세서에서 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 본 발명이 적용될 수 있는 LTE 시스템에 관련된 EPS(Evolved Packet System)의 일 예를 나타낸 도이다.
도 2는 본 발명이 적용되는 무선통신 시스템을 나타낸다.
도 3은 본 발명이 적용될 수 있는 3GPP LTE/LTE-A에서 무선 프레임의 구조를 나타낸다.
도 4는 본 발명이 적용될 수 있는 RRC 아이들 상태의 단말 동작을 나타내는 흐름도이다.
도 5는 본 발명이 적용될 수 있는 RRC 연결을 확립하는 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 6은 본 발명이 적용될 수 있는 RRC 연결 재설정 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 7은 본 발명이 적용될 수 있는 RRC 연결 재확립 절차의 일 예를 나타낸 도이다.
도 8은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 단말의 상향링크 자원 할당 과정을 예시하는 도면이다.
도 9는 본 발명이 적용될 수 있는 3GPP LTE-A에서 요구하는 제어 평면(C-Plane)에서의 지연 시간(latency)을 설명하기 위한 도면이다.
도 10a 및 도 10b는 LTE 시스템에서 랜덤 접속 과정(Random Access Procedure)의 일 예를 나타낸다.
도 11은 단말의 스케쥴링 요청(SR) 없이 상향링크 자원을 할당하는 방법의 일 예를 나타낸 도이다.
도 12는 단말의 스케쥴링 요청(Scheduling Request)을 통한 상향링크 자원 할당 방법의 일 예를 나타낸 도이다.
도 13은 단말의 스케쥴링 요청(SR) 및 버퍼 상태 보고(BSR)를 통한 상향링크 자원 할당 방법의 일 예를 나타낸 도이다.
도 14는 종래 상향링크 자원 할당 방식의 일 예를 나타낸 도이다.
도 15는 본 명세서에서 제안하는 상향링크 자원 할당 방법의 일 예를 나타낸 도이다.
도 16은 본 명세서에서 제안하는 단말의 능력 타입에 따른 상향링크 자원 요청에 따라 상향링크 자원을 할당하는 방법의 일 예를 나타낸 도이다.
도 17은 본 명세서에서 제안하는 상향링크 그랜트 오프셋(UL grant offset)에 따른 상향링크 자원 요청에 따라 상향링크 자원을 할당하는 방법의 일 예를 나타낸 도이다.
도 18 및 도 19는 본 명세서에서 제안하는 단말의 상향링크 자원 요청에 대한 기지국의 응답 방법의 일 예들을 나타낸 도이다.
도 20은 본 명세서에서 제안하는 상향링크 자원 할당 방법 및 이에 따른 전송 지연의 감소를 나타내는 도이다.
도 21은 본 명세서에서 제안하는 상향링크 자원 할당 방법의 또 다른 일 예를 나타낸 도이다.
도 22는 본 명세서에서 제안하는 방법들이 구현될 수 있는 무선 장치를 나타내는 내부 블록도이다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다. 이하의 상세한 설명은 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해서 구체적 세부사항을 포함한다. 그러나, 당업자는 본 발명이 이러한 구체적 세부사항 없이도 실시될 수 있음을 안다.
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.
본 명세서에서 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, eNB(evolved-NodeB), BTS(base transceiver system), 액세스 포인트(AP: Access Point), MeNB(Macro eNB), SeNB(Secondary eNB) 등의 용어에 의해 대체될 수 있다.
또한, '단말(Terminal)'은 고정되거나 이동성을 가질 수 있으며, UE(User Equipment), MS(Mobile Station), UT(user terminal), MSS(Mobile Subscriber Station), SS(Subscriber Station), AMS(Advanced Mobile Station), WT(Wireless terminal), MTC(Machine-Type Communication) 장치, M2M(Machine-to-Machine) 장치, D2D(Device-to-Device) 장치 등의 용어로 대체될 수 있다.
이하에서, 하향링크(DL: downlink)는 기지국에서 단말로의 통신을 의미하며, 상향링크(UL: uplink)는 단말에서 기지국으로의 통신을 의미한다. 하향링크에서 송신기는 기지국의 일부이고, 수신기는 단말의 일부일 수 있다. 상향링크에서 송신기는 단말의 일부이고, 수신기는 기지국의 일부일 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.
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), NOMA(non-orthogonal multiple access) 등과 같은 다양한 무선 접속 시스템에 이용될 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)은 E-UTRA를 사용하는 E-UMTS(evolved UMTS)의 일부로써, 하향링크에서 OFDMA를 채용하고 상향링크에서 SC-FDMA를 채용한다. LTE-A(advanced)는 3GPP LTE의 진화이다.

도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 LTE 시스템에 관련된 EPS(Evolved Packet System)의 일 예를 나타낸 도이다.
LTE 시스템은 사용자 단말(UE)과 PDN(pack data network) 간에, 사용자가 이동 중 최종 사용자의 응용프로그램 사용에 방해를 주지 않으면서, 끊김 없는 IP 연결성(Internet Protocol connectivity)을 제공하는 것을 목표로 한다. LTE 시스템은, 사용자 단말과 기지국 간의 무선 프로토콜 구조(radio protocol architecture)를 정의하는 E-UTRAN(Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network)를 통한 무선 접속의 진화를 완수하며, 이는 EPC(Evolved Packet Core) 네트워크를 포함하는 SAE(System Architecture Evolution)에 의해 비-무선적 측면에서의 진화를 통해서도 달성된다. LTE와 SAE는 EPS(Evolved Packet System)를 포함한다.
EPS는 PDN 내에서 게이트웨이(gateway)로부터 사용자 단말로 IP 트래픽을 라우팅하기 위해 EPS 베어러(EPS bearers)라는 개념을 사용한다. 베어러(bearer)는 상기 게이트웨이와 사용자 단말 간에 특정한 QoS(Quality of Service)를 갖는 IP 패킷 플로우(IP packet flow)이다. E-UTRAN과 EPC는 응용 프로그램에 의해 요구되는 베어러를 함께 설정하거나 해제(release)한다.
EPC는 CN(core network)이라고도 불리며, UE를 제어하고, 베어러의 설정을 관리한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 상기 SAE의 EPC의 노드(논리적 혹은 물리적 노드)는 MME(Mobility Management Entity) (10), PDN-GW 또는 P-GW(PDN gateway) (30), S-GW(Serving Gateway) (20), PCRF(Policy and Charging Rules Function) (40), HSS (Home subscriber Server) (50) 등을 포함한다.
MME(10)는 UE와 CN 간의 시그널링을 처리하는 제어 노드이다. UE와 CN 간에 교환되는 프로토콜은 NAS(Non-Access Stratum) 프로토콜로 알려져 있다. MME(10)에 의해 지원되는 기능들의 일례는, 베어러의 설정, 관리, 해제를 포함하여 NAS 프로토콜 내의 세션 관리 계층(session management layer)에 의해 조작되는 베어러 관리(bearer management)에 관련된 기능, 네트워크와 UE 간의 연결(connection) 및 보안(Security)의 설립에 포함하여 NAS 프로토콜 계층에서 연결계층 또는 이동제어계층(mobility management layer)에 의해 조작된다.
S-GW(20)는 UE가 기지국(eNodeB) 간에 이동할 때 데이터 베어러를 위한 로컬 이동성 앵커(local mobility anchor)의 역할을 한다. 모든 사용자 IP 패킷은 S-GW(20)을 통해 송신된다. 또한 S-GW(20)는 UE가 ECM-IDLE 상태로 알려진 유휴 상태(idle state)에 있고, MME가 베어러를 재설정(re-establish)하기 위해 UE의 페이징을 개시하는 동안 하향링크 데이터를 임시로 버퍼링할 때 베어러에 관련된 정보를 유지한다. 또한, GRPS(General Packet Radio Service), UMTS(Universal Mobile Telecommunications System)와 같은 다른 3GPP 기술과의 인터워킹(inter-working)을 위한 이동성 앵커(mobility anchor)의 역할을 수행한다.
P-GW(30)은 UE를 위한 IP 주소 할당을 수행하고, QoS 집행(Qos enforcement) 및 PCRF(40)로부터의 규칙에 따라 플로우-기반의 과금(flow-based charging)을 수행한다. P-GW(30)는 GBR 베어러(Guaranteed Bit Rate (GBR) bearers)를 위한 QoS 집행을 수행한다. 또한, CDMA2000이나 WiMAX 네트워크와 같은 비 3GPP(non-3GPP) 기술과의 인터워킹을 위한 이동성 엥커(mobility anchor) 역할도 수행한다.
PCRF(40)는 정책 제어 의사결정(policy control decision-making)을 수행하고, 플로우-기반의 과금(flow-based charging)을 수행한다.
HSS(50)는 HLR(Home Location Register)이라고도 불리며, EPS-subscribed QoS 프로파일(profile) 및 로밍을 위한 접속제어에 정보 등을 포함하는 SAE 가입 데이터(SAE subscription data)를 포함한다. 또한, 사용자가 접속하는 PDN에 대한 정보 역시 포함한다. 이러한 정보는 APN(Access Point Name) 형태로 유지될 수 있는데, APN는 DNS(Domain Name system) 기반의 레이블(label)로, PDN에 대한 엑세스 포인트 또는 가입된 IP 주소를 나타내는 PDN 주소를 설명하는 식별기법이다.
도 1에 도시된 바와 같이, EPS 네트워크 요소(EPS network elements)들 간에는 S1-U, S1-MME, S5/S8, S11, S6a, Gx, Rx 및 SG와 같은 다양한 인터페이스가 정의될 수 있다.
이하, 이동성 관리(mobility management; MM)의 개념과 이동선 관리(MM) 백오프 타이머(back-off timer)를 상세하게 설명한다. 이동성 관리(MM)는 E-UTRAN 상의 오버헤드와 UE에서의 프로세싱을 감소시키기 위한 절차이다.
이동성 관리(MM)가 적용되는 경우, 엑세스 네트워크에서 UE에 관련된 모든 정보는 데이터가 비활성화되는 기간 동안 해제될 수 있다. MME는 상기 Idle 구간 동안 UE 콘텍스트(context) 및 설정된 베어러에 관련된 정보를 유지할 수 있다.
네트워크가 ECM-IDLE 상태에 있는 UE에 접촉할 수 있도록, UE는 현재의 TA(Tracking Area)를 벗어날 때마다 네트워크에 새로운 위치에 관하여 알릴 수 있다. 이러한 절차는 “Tracking Area Update”라 불릴 수 있으며, 이 절차는 UTRAN(universal terrestrial radio access network)이나 GERAN(GSM EDGE Radio Access Network) 시스템에서 “Routing Area Update”라 불릴 수 있다. MME는 UE가 ECM-IDLE 상태에 있는 동안 사용자 위치를 추적하는 기능을 수행한다.
ECM-IDLE 상태에 있는 UE에게 전달해야 할 다운링크 데이터가 있는 경우, MME는 UE가 등록된 TA(tracking area) 상의 모든 기지국(eNodeB)에 페이징 메시지를 송신한다.
그 다음, 기지국은 무선 인터페이스(radio interface) 상으로 UE에 대해 페이징을 시작한다. 페이징 메시지가 수신됨에 따라, UE의 상태가 ECM-CONNECTED 상태로 천이하게 하는 절차를 수행한다. 이러한 절차는 “Service Request Procedure”라 부릴 수 있다. 이에 따라 UE에 관련된 정보는 E-UTRAN에서 생성되고, 모든 베어러는 재설정(re-establish)된다. MME는 라디오 베어러(radio bearer)의 재설정과, 기지국 상에서 UE 콘텍스트를 갱신하는 역할을 수행한다.
상술한 이동성 관리(MM) 절차가 수행되는 경우, MM(mobility management) 백오프 타이머가 추가로 사용될 수 있다. 구체적으로 UE는 TA를 갱신하기 위해 TAU(Tracking Area Update)를 송신할 수 있고, MME는 핵심 망의 혼잡(core network congestion)으로 인해 TAU 요청을 거절할 수 있는데, 이 경우 MM 백오프 타이머에 관련된 시간 값을 제공할 수 있다. 해당 시간 값을 수신함에 따라, UE는 MM 백오프 타이머를 활성화시킬 수 있다.

도 2는 본 발명이 적용되는 무선통신 시스템을 나타낸다.
이는 E-UTRAN(Evolved-UMTS Terrestrial Radio Access Network), 또는 LTE(Long Term Evolution)/LTE-A 시스템이라고도 불릴 수 있다.
E-UTRAN은 단말(10; User Equipment, UE)에게 제어 평면(control plane)과 사용자 평면(user plane)을 제공하는 기지국(20; Base Station, BS)을 포함한다.
기지국(20)들은 X2 인터페이스를 통하여 서로 연결될 수 있다. 기지국(20)은 S1 인터페이스를 통해 EPC(Evolved Packet Core), 보다 상세하게는 S1-MME를 통해 MME(Mobility Management Entity)와 S1-U를 통해 S-GW(Serving Gateway)와 연결된다.
EPC는 MME, S-GW 및 P-GW(Packet Data Network-Gateway)로 구성된다. MME는 단말의 접속 정보나 단말의 능력에 관한 정보를 가지고 있으며, 이러한 정보는 단말의 이동성 관리에 주로 사용된다. S-GW는 E-UTRAN을 종단점으로 갖는 게이트웨이이며, P-GW는 PDN을 종단점으로 갖는 게이트웨이이다.
단말과 네트워크 사이의 무선인터페이스 프로토콜 (Radio Interface Protocol)의 계층들은 통신시스템에서 널리 알려진 개방형 시스템간 상호접속 (Open System Interconnection; OSI) 기준 모델의 하위 3개 계층을 바탕으로 L1 (제1계층), L2 (제2계층), L3(제3계층)로 구분될 수 있는데, 이 중에서 제1계층에 속하는 물리계층은 물리채널(Physical Channel)을 이용한 정보전송서비스(Information Transfer Service)를 제공하며, 제 3계층에 위치하는 RRC(Radio Resource Control) 계층은 단말과 네트워크 간에 무선자원을 제어하는 역할을 수행한다. 이를 위해 RRC 계층은 단말과 기지국간 RRC 메시지를 교환한다.

도 3은 본 발명이 적용될 수 있는 3GPP LTE/LTE-A에서 무선 프레임의 구조를 나타낸다.
셀룰라 OFDM 무선 패킷 통신 시스템에서, 상향링크/하향링크 데이터 패킷 전송은 서브프레임(subframe) 단위로 이루어지며, 한 서브프레임은 다수의 OFDM 심볼을 포함하는 일정 시간 구간으로 정의된다. 3GPP LTE/LTE-A 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. FDD 방식에 의하면 상향링크 전송과 하향링크 전송이 서로 다른 주파수 대역을 차지하면서 이루어진다. TDD 방식에 의하면 상향링크 전송과 하향링크 전송이 같은 주파수 대역을 차지하면서 서로 다른 시간에 이루어진다. TDD 방식의 채널 응답은 실질적으로 상호적(reciprocal)이다. 이는 주어진 주파수 영역에서 하향링크 채널 응답과 상향링크 채널 응답이 거의 동일하다는 것을 의미한다. 따라서, TDD에 기반한 무선통신 시스템에서 하향링크 채널 응답은 상향링크 채널 응답으로부터 얻어질 수 있는 장점이 있다. TDD 방식은 전체 주파수 대역을 상향링크 전송과 하향링크 전송이 시분할되므로 기지국에 의한 하향링크 전송과 단말에 의한 상향링크 전송이 동시에 수행될 수 없다. 상향링크 전송과 하향링크 전송이 서브프레임 단위로 구분되는 TDD 시스템에서, 상향링크 전송과 하향링크 전송은 서로 다른 서브프레임에서 수행된다.
도 3(a)는 타입 1 무선 프레임의 구조를 예시한다. 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)라 한다. 예를 들어 하나의 서브프레임의 길이는 1ms이고, 하나의 슬롯의 길이는 0.5ms 일 수 있다. 하나의 슬롯은 시간 영역에서 복수의 OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 심볼을 포함하고, 주파수 영역에서 다수의 자원 블록(RB: Resource Block)을 포함한다. 3GPP LTE/LTE-A는 하향링크에서 OFDMA를 사용하므로 OFDM 심볼은 하나의 심볼 구간(symbol period)을 표현하기 위한 것이다. OFDM 심볼은 하나의 SC-FDMA 심볼 또는 심볼 구간이라고 할 수 있다. 자원 할당 단위로서의 자원 블록은, 하나의 슬롯에서 복수의 연속적인 부 반송파(subcarrier)를 포함한다.
하나의 슬롯에 포함되는 OFDM 심볼의 수는 순환 전치(CP: Cyclic Prefix)의 구성(configuration)에 따라 달라질 수 있다. CP에는 확장 순환 전치(extended CP)와 일반 순환 전치(normal CP)가 있다. 예를 들어, OFDM 심볼이 일반 순환 전치에 의해 구성된 경우, 하나의 슬롯에 포함되는 OFDM 심볼의 수는 7개일 수 있다. OFDM 심볼이 확장 순환 전치에 의해 구성된 경우, 한 OFDM 심볼의 길이가 늘어나므로, 한 슬롯에 포함되는 OFDM 심볼의 수는 일반 순환 전치인 경우보다 적다. 확장 순환 전치의 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 확장 순환 전치가 사용될 수 있다.
일반 순환 전치가 사용되는 경우 하나의 슬롯은 7개의 OFDM 심볼을 포함하므로, 하나의 서브프레임은 14개의 OFDM 심볼을 포함한다. 이때, 각 서브프레임의 처음 최대 3 개의 OFDM 심볼은 PDCCH(physical downlink control channel)에 할당되고, 나머지 OFDM 심볼은 PDSCH(physical downlink shared channel)에 할당될 수 있다.
도 3의 (b)는 타입 2 프레임 구조(frame structure type 2)를 나타낸다. 타입 2 무선 프레임은 2개의 하프 프레임(half frame)으로 구성되며, 각 하프 프레임은 5개의 서브프레임으로 구성되고, 1개의 서브프레임은 2개의 슬롯으로 구성된다. 5개의 서브프레임 중 특히, 스페셜 서브프레임(special subframe)은 DwPTS(Downlink Pilot Time Slot), 보호구간(GP: Guard Period), UpPTS(Uplink Pilot Time Slot)로 구성된다. DwPTS는 단말에서의 초기 셀 탐색, 동기화 또는 채널 추정에 사용된다. UpPTS는 기지국에서의 채널 추정과 단말의 상향링크 전송 동기를 맞추는 데 사용된다. 보호구간은 상향링크와 하향링크 사이에 하향링크 신호의 다중경로 지연으로 인해 상향링크에서 생기는 간섭을 제거하기 위한 구간이다.
상술한 무선 프레임의 구조는 하나의 예시에 불과하며, 무선 프레임에 포함되는 서브 프레임의 수 또는 서브 프레임에 포함되는 슬롯의 수, 슬롯에 포함되는 심볼의 수는 다양하게 변경될 수 있다.

이하, 단말의 RRC 상태 (RRC state)와 RRC 연결 방법에 대해 상술한다.
RRC 상태란 단말의 RRC 계층이 E-UTRAN의 RRC 계층과 논리적 연결(logical connection)이 되어 있는가 아닌가를 말하며, 연결되어 있는 경우는 RRC 연결 상태, 연결되어 있지 않은 경우는 RRC 아이들 상태라고 부른다. RRC 연결 상태의 단말은 RRC 연결이 존재하기 때문에 E-UTRAN은 해당 단말의 존재를 셀 단위에서 파악할 수 있으며, 따라서 단말을 효과적으로 제어할 수 있다.
반면에 RRC 아이들 상태의 단말은 E-UTRAN이 파악할 수는 없으며, 셀 보다 더 큰 지역 단위인 트랙킹 구역(Tracking Area) 단위로 CN(core network)이 관리한다. 즉, RRC 아이들 상태의 단말은 큰 지역 단위로 존재 여부만 파악되며, 음성이나 데이터와 같은 통상의 이동통신 서비스를 받기 위해서는 RRC 연결 상태로 이동해야 한다.
사용자가 단말의 전원을 맨 처음 켰을 때, 단말은 먼저 적절한 셀을 탐색한 후 해당 셀에서 RRC 아이들 상태에 머무른다. RRC 아이들 상태의 단말은 RRC 연결을 맺을 필요가 있을 때 비로소 RRC 연결 과정(RRC connection procedure)을 통해 E-UTRAN과 RRC 연결을 확립하고, RRC 연결 상태로 천이한다. RRC 아이들 상태에 있던 단말이 RRC 연결을 맺을 필요가 있는 경우는 여러 가지가 있는데, 예를 들어 사용자의 통화 시도 등의 이유로 상향 데이터 전송이 필요하다거나, 아니면 E-UTRAN으로부터 호출(paging) 메시지를 수신한 경우 이에 대한 응답 메시지 전송 등을 들 수 있다.
RRC 계층 상위에 위치하는 NAS(Non-Access Stratum) 계층은 연결관리(Session Management)와 이동성 관리(Mobility Management) 등의 기능을 수행한다.
NAS 계층에서 단말의 이동성을 관리하기 위하여 EMM-REGISTERED(EPS Mobility Management-REGISTERED) 및 EMM-DEREGISTERED 두 가지 상태가 정의되어 있으며, 이 두 상태는 단말과 MME에게 적용된다. 초기 단말은 EMM-DEREGISTERED 상태이며, 이 단말이 네트워크에 접속하기 위해서 초기 연결(Initial Attach) 절차를 통해서 해당 네트워크에 등록하는 과정을 수행한다. 상기 연결(Attach) 절차가 성공적으로 수행되면 단말 및 MME는 EMM-REGISTERED 상태가 된다.
단말과 EPC간 시그널링 연결(signaling connection)을 관리하기 위하여 ECM(EPS Connection Management)-IDLE 상태 및 ECM-CONNECTED 상태 두 가지 상태가 정의되어 있으며, 이 두 상태는 단말 및 MME에게 적용된다. ECM-IDLE 상태의 단말이 E-UTRAN과 RRC 연결을 맺으면 해당 단말은 ECM-CONNECTED 상태가 된다.
ECM-IDLE 상태에 있는 MME는 E-UTRAN과 S1 연결(S1 connection)을 맺으면 ECM-CONNECTED 상태가 된다. 단말이 ECM-IDLE 상태에 있을 때에는 E-UTRAN은 단말의 배경(context) 정보를 가지고 있지 않다. 따라서 ECM-IDLE 상태의 단말은 네트워크의 명령을 받을 필요 없이 셀 선택(cell selection) 또는 셀 재선택(reselection)과 같은 단말 기반의 이동성 관련 절차를 수행한다. 반면, 단말이 ECM-CONNECTED 상태에 있을 때에는 단말의 이동성은 네트워크의 명령에 의해서 관리된다. ECM-IDLE 상태에서 단말의 위치가 네트워크가 알고 있는 위치와 달라질 경우 단말은 트랙킹 구역 갱신(Tracking Area Update) 절차를 통해 네트워크에 단말의 해당 위치를 알린다.
다음은, 시스템 정보(System Information)에 대해 살펴본다.
시스템 정보는 단말이 기지국에 접속하기 위해서 알아야 하는 필수 정보를 포함한다. 따라서 단말은 기지국에 접속하기 전에 시스템 정보를 모두 수신하고 있어야 하고, 또한 항상 최신의 시스템 정보를 가지고 있어야 한다. 그리고 상기 시스템 정보는 한 셀 내의 모든 단말이 알고 있어야 하는 정보이므로, 기지국은 주기적으로 상기 시스템 정보를 전송한다.
3GPP TS 36.331 V8.7.0 (2009-09) "Radio Resource Control (RRC); Protocol specification (Release 8)"의 5.2.2절에 의하면, 상기 시스템 정보는 MIB(Master Information Block), SB(Scheduling Block), SIB(System Information Block)로 나뉜다. MIB는 단말이 해당 셀의 물리적 구성, 예를 들어 대역폭(Bandwidth) 같은 것을 알 수 있도록 한다. SB은 SIB들의 전송정보, 예를 들어, 전송 주기 등을 알려준다. SIB은 서로 관련 있는 시스템 정보의 집합체이다. 예를 들어, 어떤 SIB는 주변의 셀의 정보만을 포함하고, 어떤 SIB는 단말이 사용하는 상향링크 무선 채널의 정보만을 포함한다.

도 4는 본 발명이 적용될 수 있는 RRC 아이들 상태의 단말 동작을 나타내는 흐름도이다.
도 4는 초기 전원이 켜진 단말이 셀 선택 과정을 거쳐 네트워크 망에 등록하고 이어 필요할 경우 셀 재선택을 하는 절차를 나타낸다.
도 4를 참조하면, 단말은 자신이 서비스 받고자 하는 망인 PLMN(public land mobile network)과 통신하기 위한 라디오 접속 기술(radio access technology; RAT)를 선택한다(S410). PLMN 및 RAT에 대한 정보는 단말의 사용자가 선택할 수도 있으며, USIM(universal subscriber identity module)에 저장되어 있는 것을 사용할 수도 있다.
단말은 측정한 기지국과 신호세기나 품질이 특정한 값보다 큰 셀 중에서, 가장 큰 값을 가지는 셀을 선택한다(Cell Selection)(S420). 이는 전원이 켜진 단말이 셀 선택을 수행하는 것으로서 초기 셀 선택(initial cell selection)이라 할 수 있다. 셀 선택 절차에 대해서 이후에 상술하기로 한다. 셀 선택 이후 단말은, 기지국이 주기적으로 보내는 시스템 정보를 수신한다. 상기 말하는 특정한 값은 데이터 송/수신에서의 물리적 신호에 대한 품질을 보장받기 위하여 시스템에서 정의된 값을 말한다. 따라서, 적용되는 RAT에 따라 그 값은 다를 수 있다.
단말은 망 등록 필요가 있는 경우 망 등록 절차를 수행한다(S430). 단말은 망으로부터 서비스(예:Paging)를 받기 위하여 자신의 정보(예:IMSI)를 등록한다. 단말은 셀을 선택 할 때 마다 접속하는 망에 등록을 하는 것은 아니며, 시스템 정보로부터 받은 망의 정보(예:Tracking Area Identity; TAI)와 자신이 알고 있는 망의 정보가 다른 경우에 망에 등록을 한다.
단말은 셀에서 제공되는 서비스 환경 또는 단말의 환경 등을 기반으로 셀 재선택을 수행한다(S440). 단말은 서비스 받고 있는 기지국으로부터 측정한 신호의 세기나 품질의 값이 인접한 셀의 기지국으로부터 측정한 값보다 낮다면, 단말이 접속한 기지국의 셀 보다 더 좋은 신호 특성을 제공하는 다른 셀 중 하나를 선택한다. 이 과정을 2번 과정의 초기 셀 선택(Initial Cell Selection)과 구분하여 셀 재선택(Cell Re-Selection)이라 한다. 이때, 신호특성의 변화에 따라 빈번히 셀이 재선택되는 것을 방지하기 위하여 시간적인 제약조건을 둔다. 셀 재선택 절차에 대해서 이후에 상술하기로 한다.

도 5는 본 발명이 적용될 수 있는 RRC 연결을 확립하는 과정을 나타낸 흐름도이다.
단말은 RRC 연결을 요청하는 RRC 연결 요청(RRC Connection Request) 메시지를 네트워크로 보낸다(S510). 네트워크는 RRC 연결 요청에 대한 응답으로 RRC 연결 설정(RRC Connection Setup) 메시지를 보낸다(S520). RRC 연결 설정 메시지를 수신한 후, 단말은 RRC 연결 모드로 진입한다.
단말은 RRC 연결 확립의 성공적인 완료를 확인하기 위해 사용되는 RRC 연결 설정 완료(RRC Connection Setup Complete) 메시지를 네트워크로 보낸다(S530).

도 6은 본 발명이 적용될 수 있는 RRC 연결 재설정 과정을 나타낸 흐름도이다.
RRC 연결 재설정(reconfiguration)은 RRC 연결을 수정하는데 사용된다. 이는 RB 확립/수정(modify)/해제(release), 핸드오버 수행, 측정 셋업/수정/해제하기 위해 사용된다.
네트워크는 단말로 RRC 연결을 수정하기 위한 RRC 연결 재설정(RRC Connection Reconfiguration) 메시지를 보낸다(S610). 단말은 RRC 연결 재설정에 대한 응답으로, RRC 연결 재설정의 성공적인 완료를 확인하기 위해 사용되는 RRC 연결 재설정 완료(RRC Connection Reconfiguration Complete) 메시지를 네트워크로 보낸다(S620).

다음으로, RRC 연결 재확립(RRC connection re-establishment) 절차에 대하여 설명한다.
도 7은 본 발명이 적용될 수 있는 RRC 연결 재확립 절차의 일 예를 나타낸 도이다.
도 7을 참조하면, 단말은 SRB 0(Signaling Radio Bearer #0)을 제외한 설정되어 있던 모든 무선 베어러(radio bearer) 사용을 중단하고, AS(Access Stratum)의 각종 부계층(sub-layer)을 초기화 시킨다(S710).
또한, 각 부계층 및 물리 계층을 기본 구성(default configuration)으로 설정한다. 이와 같은 과정 중에 단말은 RRC 연결 상태를 유지한다.
단말은 RRC 연결 재확립 절차를 수행하기 위한 셀 선택 절차를 수행한다(S720). RRC 연결 재확립 절차 중 셀 선택 절차는 단말이 RRC 연결 상태를 유지하고 있음에도 불구하고, 단말이 RRC 아이들 상태에서 수행하는 셀 선택 절차와 동일하게 수행될 수 있다.
단말은 셀 선택 절차를 수행한 후 해당 셀의 시스템 정보를 확인하여 해당 셀이 적합한 셀인지 여부를 판단한다(S730). 만약 선택된 셀이 적절한 E-UTRAN 셀이라고 판단된 경우, 단말은 해당 셀로 RRC 연결 재확립 요청 메시지(RRC connection reestablishment request message)를 전송한다(S740).
한편, RRC 연결 재확립 절차를 수행하기 위한 셀 선택 절차를 통하여 선택된 셀이 E-UTRAN 이외의 다른 RAT을 사용하는 셀이라고 판단된 경우, RRC 연결 재확립 절차를 중단되고, 단말은 RRC 아이들 상태로 진입한다(enter)(S750).
단말은 셀 선택 절차 및 선택한 셀의 시스템 정보 수신을 통하여 셀의 적절성 확인은 제한된 시간 내에 마치도록 구현될 수 있다. 이를 위해 단말은 RRC 연결 재확립 절차를 개시함에 따라 타이머를 구동(run)시킬 수 있다. 타이머는 단말이 적합한 셀을 선택하였다고 판단된 경우 중단될 수 있다. 타이머가 만료된 경우 단말은 RRC 연결 재확립 절차가 실패하였음을 간주하고 RRC 아이들 상태로 진입할 수 있다. 이 타이머를 이하에서 무선 링크 실패(radio link failure) 타이머라고 언급하도록 한다. LTE 스펙 TS 36.331에서는 T311이라는 이름의 타이머가 무선 링크 실패 타이머로 활용될 수 있다. 단말은 이 타이머의 설정 값을 서빙 셀의 시스템 정보로부터 획득할 수 있다.
단말로부터 RRC 연결 재확립 요청 메시지를 수신하고 요청을 수락한 경우, 셀은 단말에게 RRC 연결 재확립 메시지(RRC connection reestablishment message)를 전송한다.
셀로부터 RRC 연결 재확립 메시지를 수신한 단말은 SRB1에 대한 PDCP 부계층과 RLC 부계층을 재구성한다. 또한 보안 설정과 관련된 각종 키 값들을 다시 계산하고, 보안을 담당하는 PDCP 부계층을 새로 계산한 보안키 값들로 재구성한다.
이를 통해 단말과 셀간 SRB 1이 개방되고 RRC 제어 메시지를 주고 받을 수 있게 된다. 단말은 SRB1의 재개를 완료하고, 셀로 RRC 연결 재확립 절차가 완료되었다는 RRC 연결 재확립 완료 메시지(RRC connection reestablishment complete message)를 전송한다(S760).
반면, 단말로부터 RRC 연결 재확립 요청 메시지를 수신하고 요청을 수락하지 않은 경우, 셀은 단말에게 RRC 연결 재확립 거절 메시지(RRC connection reestablishment reject message)를 전송한다.
RRC 연결 재확립 절차가 성공적으로 수행되면, 셀과 단말은 RRC 연결 재확립 절차를 수행한다. 이를 통하여 단말은 RRC 연결 재확립 절차를 수행하기 전의 상태를 회복하고, 서비스의 연속성을 최대한 보장한다.

상향링크 자원 할당 절차
3GPP LTE/LTE-A 시스템의 경우, 자원의 활용을 최대화하기 위해 기지국의 스케줄링 기반의 데이터 송수신 방법을 사용한다. 이는 단말이 전송할 데이터가 있는 경우 우선적으로 기지국에게 상향링크 자원 할당을 요청하고, 기지국으로부터 할당된 상향링크 자원만을 이용하여 데이터를 전송할 수 있음을 의미한다.
도 8은 본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 단말의 상향링크 자원 할당 과정을 예시하는 도면이다.
상향링크의 무선 자원의 효율적인 사용을 위하여, 기지국은 각 단말 별로 어떤 종류의 데이터를 얼마만큼 상향링크로 전송할지를 알아야 한다. 따라서, 단말이 직접 자신이 전송하고자 하는 상향링크 데이터에 관한 정보를 기지국으로 전달하고, 기지국은 이에 기반하여 해당 단말에 상향링크 자원을 할당할 수 있다. 이 경우, 단말이 기지국으로 전달하는 상향링크 데이터에 관한 정보는 자신의 버퍼에 저장되어 있는 상향링크 데이터의 양으로서, 이를 버퍼 상태 보고(BSR: Buffer Status Report)라고 지칭한다. BSR은 단말이 현재 TTI에서 PUSCH 상의 자원이 할당되고 보고 이벤트(reporting event)가 트리거링된 경우, MAC 제어 요소(MAC control element)를 사용하여 전송된다.
도 8의 (a)는 단말이 버퍼 상태 보고(BSR: buffer status reporting)를 위한 상향링크 무선 자원이 단말에 할당되지 않은 경우에 실제 데이터(actual data)를 위한 상향링크 자원 할당 과정을 예시한다. 즉, DRX 모드에서 액티브 모드의 상태를 전환하는 단말의 경우, 미리 할당 받은 데이터 자원이 없기 때문에, PUCCH를 통한 SR 전송을 시작으로 상향 데이터에 대한 자원을 요청해야 하며, 이 경우 5 단계의 상향링크 자원 할당 절차가 사용된다.
도 8의 (a)를 참조하면, 단말은 BSR를 전송하기 위한 PUSCH 자원이 할당되지 않은 경우로, 단말은 PUSCH 자원을 할당 받기 위하여 먼저 스케줄링 요청(SR: scheduling request)을 기지국에 전송한다(S801).
스케줄링 요청은 보고 이벤트(reporting event)가 발생되었으나 단말이 현재 TTI에서 PUSCH 상에 무선 자원이 스케줄링되지 않은 경우, 단말이 상향링크 전송을 위한 PUSCH 자원을 할당 받기 위하여 기지국에 요청하기 위해 이용된다. 즉, 단말은 정규적 버퍼 상태 보고(regular BSR)가 트리거(trigger)되었으나 BSR을 기지국에 전송하기 위한 상향링크 무선 자원을 가지지 않을 때 PUCCH 상에 SR을 전송한다. 단말은 SR을 위한 PUCCH 자원이 설정되었는지 여부에 따라 단말은 PUCCH를 통해 SR을 전송하거나 또는 랜덤 액세스 절차를 개시한다. 구체적으로, SR이 전송될 수 있는 PUCCH 자원은 단말 특정적으로 상위 계층(예를 들어, RRC 계층)에 의하여 설정되며, SR 설정은(SR configuration)은 SR 전송주기(SR periodicity) 및 SR 서브프레임 오프셋 정보를 포함한다.
단말은 기지국으로부터 BSR 전송을 위한 PUSCH 자원에 대한 UL grant를 수신하면(S803), UL grant에 의해 할당된 PUSCH 자원을 통해 트리거링된 BSR을 기지국으로 전송한다(S805).
기지국은 BSR을 통해 실제 단말이 상향링크로 전송할 데이터의 양을 확인하고 실제 데이터 전송을 위한 PUSCH 자원에 대한 UL grant를 단말에 전송한다(S807). 실제 데이터 전송을 위한 UL grant를 수신한 단말은 할당된 PUSCH 자원을 통해 실제 상향링크 데이터를 기지국으로 전송한다(S809).
도 8의 (b)는 단말이 BSR를 위한 상향링크 무선 자원이 단말에 할당되어 있는 경우에 실제 데이터를 위한 상향링크 자원 할당 과정을 예시한다.
도 8의 (b)를 참조하면, 단말이 BSR 전송을 위한 PUSCH 자원이 이미 할당된 경우로, 단말은 할당된 PUSCH 자원을 통해 BSR을 전송하며, 이와 함께 스케줄링 요청을 기지국에 전송한다(S811). 이어, 기지국은 BSR을 통해 실제 단말이 상향링크로 전송할 데이터의 양을 확인하고 실제 데이터 전송을 위한 PUSCH 자원에 대한 UL grant를 단말에 전송한다(S813). 실제 데이터 전송을 위한 UL grant를 수신한 단말은 할당된 PUSCH 자원을 통해 실제 상향링크 데이터를 기지국으로 전송한다(S815).

도 9는 본 발명이 적용될 수 있는 3GPP LTE-A에서 요구하는 제어 평면(C-Plane)에서의 지연 시간(latency)을 설명하기 위한 도면이다.
도 9를 참조하면, 3GPP LTE-A는 아이들 모드(Idle mode)(IP 주소가 할당된 상태)에서 연결 모드(Connected mode)로의 천이(transition) 시간이 50ms 이하가 되도록 요구한다. 이때, 천이 시간은 사용자 평면(U-Plane)의 설정 시간(S1 전달 지연 시간은 제외)을 포함한다. 또한, 연결 모드 내에서 도먼트 상태(dormant state)에서 액티브 상태(active state)로의 전환 시간은 10ms 이하로 요구된다.
도먼트 상태(dormant state)에서 액티브 상태(active state)로의 천이는 다음과 같이 4가지의 시나리오에서 발생될 수 있다.
- 동기화된 단말의 경우, 상향링크 전송에 의해 개시된 천이(Uplink initiated transition, synchronized)
- 비동기화된 단말의 경우, 상향링크 전송에 의해 개시된 천이(Uplink initiated transition, unsynchronized)
- 동기화된 단말의 경우, 하향링크 전송에 의해 개시된 천이(Downlink initiated transition, synchronized)
- 비동기화된 단말의 경우, 하향링크 전송에 의해 개시된 천이(Downlink initiated transition, unsynchronized)

랜덤 접속 과정 (RACH 프로시저 )
도 10a 및 도 10b는 LTE 시스템에서 랜덤 접속 과정(Random Access Procedure)의 일 예를 나타낸다.
랜덤 접속 과정은 RRC_IDLE에서의 초기 접속, 무선 링크 실패 후의 초기 접속, 랜덤 접속 과정을 요구하는 핸드오버, RRC_CONNECTED 중에 랜덤 접속 과정이 요구되는 상향링크 또는 하향링크 데이터 발생 시에 수행된다. RRC 연결 요청 메시지(RRC Connection Request Message)와 셀 갱신 메시지(Cell Update Message), URA(UTRAN Registration Area) 갱신 메시지(URA Update Message) 등의 일부 RRC 메시지도 랜덤 접속 과정을 이용하여 전송된다. 논리채널 CCCH(Common Control Channel), DCCH(Dedicated Control Channel), DTCH(Dedicated Traffic Channel)가 전송채널 RACH에 매핑될 수 있다. 전송채널 RACH는 물리채널 PRACH(Physical Random Access Channel)에 매핑된다.
단말의 MAC 계층이 단말 물리계층에 PRACH 전송을 지시하면, 단말 물리계층은 먼저 하나의 접속 슬롯(access slot)과 하나의 시그너처(signature)를 선택하여 PRACH 프리앰블을 상향으로 전송한다. 랜덤 접속 과정은 경쟁 기반(Contention based)의 랜덤 접속 과정과 비경쟁 기반(Non-contention based)의 랜덤 접속 과정으로 구분된다.
도 10a는 경쟁 기반(Contention based)의 랜덤 접속 과정의 일 예를 나타내며, 도 10b는 비경쟁 기반(Non-contention based)의 랜덤 접속 과정의 일 예를 나타낸다.
먼저, 경쟁 기반의 랜덤 접속 과정에 대해 도 10a를 참조하여 살펴보기로 한다.
단말은 시스템 정보를 통해 기지국으로부터 랜덤 접속에 관한 정보를 수신하여 저장한다. 이후, 랜덤 접속이 필요한 경우, 단말은 랜덤 접속 프리앰블(Random Access Preamble; 메시지 1이라고도 함)을 기지국으로 전송한다(S1001).
기지국이 상기 단말로부터 랜덤 접속 프리앰블을 수신하면, 상기 기지국은 랜덤 접속 응답 메시지(Random Access Response; 메시지 2라고도 함)를 단말에게 전송한다(S1002). 구체적으로, 상기 랜덤 접속 응답 메시지에 대한 하향 스케쥴링 정보는 RA-RNTI(Random Access-Radio Network Temporary Identifier)로 CRC 마스킹되어 L1 또는 L2 제어채널(PDCCH) 상에서 전송될 수 있다. RA-RNTI로 마스킹된 하향 스케쥴링 신호를 수신한 단말은 PDSCH(Physical Downlink Shared Channel)로부터 랜덤 접속 응답 메시지를 수신하여 디코딩할 수 있다. 이후, 단말은 상기 랜덤 접속 응답 메시지에 자신에게 지시된 랜덤 접속 응답 정보가 있는지 확인한다.
자신에게 지시된 랜덤 접속 응답 정보가 존재하는지 여부는 단말이 전송한 프리앰블에 대한 RAID(Random Access Preamble ID)가 존재하는지 여부로 확인될 수 있다.
상기 랜덤 접속 응답 정보는 동기화를 위한 타이밍 옵셋 정보를 나타내는 TA(Timing Alignment), 상향링크에 사용되는 무선자원 할당 정보, 단말 식별을 위한 임시 식별자(예: Temporary C-RNTI) 등을 포함한다.
단말은 랜덤 접속 응답 정보를 수신하는 경우, 상기 응답 정보에 포함된 무선자원 할당 정보에 따라 상향링크 SCH(Uplink Shared Channel)로 상향링크 전송(메시지 3이라고도 표현함)을 수행한다(S1003). 여기서, 상향링크 전송은 스케쥴된 전송(Scheduled Transmission)으로 표현될 수도 있다.
기지국은 단말로부터 상기 상향링크 전송을 수신한 후에, 경쟁 해결(contention resolution)을 위한 메시지(메시지 4라고도 표현함)를 하향링크 공유 채널(Downlink Shared Channel:DL-SCH)을 통해 단말에게 전송한다(S1004).
다음으로, 비경쟁 기반의 랜덤 접속 과정에 대해 도 10b를 참조하여 살펴보기로 한다.
단말이 랜덤 접속 프리앰블을 전송하기 전에 기지국이 비경쟁 랜덤 접속 프리앰블(Non-contention Random Access Preamble)을 단말에게 할당한다(S1011).
비경쟁 랜덤 접속 프리앰블은 핸드오버 명령이나 PDCCH와 같은 전용 시그널링(Dedicated Signalling)을 통해 할당될 수 있다. 단말은 비경쟁 랜덤 접속 프리앰블을 할당받은 경우, 기지국으로 할당된 비경쟁 랜덤 접속 프리앰블을 전송한다(S1012).
이후, 상기 기지국은 경쟁 기반 랜덤 접속 과정에서의 S2002단계와 유사하게 랜덤 접속 응답(Random Access Response; 메시지 2라고도 표현함)을 단말에게 전송할 수 있다(S1013).
상기 설명된 랜덤 접속 과정에서 랜덤 접속 응답에 대해서는 HARQ가 적용되지 않지만, 랜덤 접속 응답에 대한 상향링크 전송이나 경쟁 해결을 위한 메시지에 대해서는 HARQ가 적용될 수 있다. 따라서, 랜덤 접속 응답에 대해서 단말은 ACK 또는 NACK을 전송할 필요가 없다.

다음으로, LTE(-A) 또는 802.16에서의 UL data 전송 방법에 대해 간략히 살펴보기로 한다.
LTE(-A) 시스템 또는 802.16m 등과 같은 셀룰러 시스템은 기지국 스케줄링 기반의 자원 할당 방식을 사용하고 있다.
이와 같은 기지국 스케줄링 기반의 자원 할당 방식을 사용하는 시스템에서 전송할 데이터(i.e., UL data)가 있는 단말은 데이터를 전송하기 전에 해당 데이터 전송을 위한 자원을 기지국에게 요청한다.
이와 같은 단말의 스케줄링 요청은 PUCCH로의 SR(Scheduling Request) 전송 또는 PUSCH로의 BSR(Buffer Status Report) 전송을 통해 수행될 수 있다.
또한, 단말에게 SR 또는 BSR을 전송할 자원이 할당되지 않은 경우, 단말은 RACH 프로시저를 통해 상향링크 자원을 기지국으로 요청할 수 있다.
이와 같이 단말로부터 스케줄링 요청을 수신한 기지국은 해당 단말이 사용할 상향링크 자원을 하향링크 제어 채널(i.e., UL grant 메시지, LTE(-A)의 경우 DCI)을 통해 단말로 할당하게 된다.
이 때, 단말에게 전송되는 UL grant는 단말에게 할당되는 자원이 어떤 subframe의 자원에 해당되는지를 explicit하게 시그널링 함으로써 알려줄 수도 있지만, 특정 시간(e.g., LTE의 경우 4ms) 이후의 subframe에 대한 자원 할당으로 단말과 기지국 사이에 약속된 시간을 정의할 수도 있다.
이와 같이, 기지국이 단말에게 Xms(e.g., LTE(-A)의 경우 4ms) 이후의 자원을 할당하는 것은 단말이 UL grant를 수신 및 디코딩하고, 전송할 데이터를 준비 및 인코딩하는 시간을 모두 고려하여 단말의 자원을 할당함을 의미한다.

도 11은 단말의 스케쥴링 요청(SR) 없이 상향링크 자원을 할당하는 방법의 일 예를 나타낸 도이다.
단말이 유휴 모드 (Idle mode)에서 연결 모드 (Connected mode)로 전환하기 위한 RRC 연결 확립 (RRC Connection Establishment) 과정에서, 기지국은 자신이 전송한 RRC 메시지 (e.g., RRC Connection Setup)에 대한 응답 메시지 (e.g., RRC Connection Setup Complete)를 단말이 보낼 것임을 인지할 수 있다.
이 경우, 기지국은 단말의 스케줄링 요청 없이 상기 응답 메시지를 위한 상향링크 자원을 특정 시간 이후에 할당할 수 있다.
여기서, 상기 특정 시간은 단말에서 수신된 RRC 메시지에 대한 프로세싱 딜레이 요구 사항(processing delay requirement)에 해당하는 시간으로, LTE(-A) 시스템에서 RRC Connection Setup Complete 메시지의 경우 프로세싱 딜레이 요구 사항은 15ms이다.
도 11에 도시된 바와 같이, 단말이 기지국으로부터 RRC 메시지를 수신한 시간으로부터 상기 RRC 메시지에 대한 응답 메시지를 전송하기까지는 약 21ms의 지연이 발생하는 것을 볼 수 있다.
상기 21ms의 지연은 단말에서의 기지국으로부터 수신된 RRC 메시지에 대한 프로세싱 딜레이 요구 사항(processing delay requirement) 및 UL grant에 대한 decoding/data encoding 시간을 포함한다.

도 12는 단말의 스케쥴링 요청(Scheduling Request)을 통한 상향링크 자원 할당 방법의 일 예를 나타낸 도이다.
도 12에 도시된 바와 같이, 기지국은 단말의 스케줄링 요청(SR)만으로 RRC 응답 메시지를 위한 자원을 할당할 수 있다.
이 경우, 단말이 SR 시그널을 기지국으로 전송한 시점으로부터 기지국으로부터 UL grant를 할당 받고, 상기 기지국으로 RRC 응답 메시지를 전송하기까지 9ms의 지연이 발생한다.
도 12에 도시된 바와 같이, 단말이 기지국으로부터 RRC 메시지를 수신하여 상기 RRC 메시지에 대한 응답 메시지를 전송하기까지는 기지국으로부터 수신된 RRC 메시지를 처리하고, 이에 대한 RRC 응답 메시지를 생성하는 시간 (e.g., Processing delay for received RRC message, 6ms)과 SR 시그널을 전송한 시간부터 RRC 응답 메시지를 전송하는 시간 (e.g., 9ms)을 합친 시간만큼 소요된다.
여기서, 단말에 대해 할당되는 SR 자원은 특정 주기를 가지고 PUCCH상에 할당될 수 있으며, 최소 1ms ~ 최대 80ms 주기로 할당될 수 있다.
상기 단말로 1ms 주기의 SR이 할당되었다고 가정할 때, SR 전송을 위한 PUCCH 자원을 기다리는 평균 시간은 0.5ms 가 되고, 스케줄링 요청을 통한 데이터 전송까지의 지연시간은 9.5ms가 소요된다.
따라서, 단말의 수신 RRC 메시지에 대한 처리 시간 (e.g., Processing delay for received RRC message)이 11.5ms 미만이라면, 단말의 스케줄링 요청을 통해 상향링크 자원을 점유 및 상향링크 데이터를 전송하는 것이 C-plane 지연을 줄이는 측면에서 앞서 살펴본 도 11의 방식보다 유리할 수 있다.

도 13은 단말의 스케쥴링 요청(SR) 및 버퍼 상태 보고(BSR)를 통한 상향링크 자원 할당 방법의 일 예를 나타낸 도이다.
도 13에 도시된 바와 같이, 단말은 SR 시그널을 전송한 시간으로부터 약 17ms이후에 RRC 메시지를 기지국으로 전송할 수 있다.
따라서, 단말의 수신 RRC 메시지에 대한 처리 시간이 3.5ms 미만이라면, 단말의 스케줄링 요청 및 버퍼상태 보고를 통해 상향링크 자원을 점유 및 상향링크 데이터를 전송하는 것이 C-plane 지연을 줄이는 측면에서 앞서 살펴본 도 21의 방법보다 유리할 수 있다.

최근 헬스 케어, 교통 안전, 재난 안전, 원격 의료 제어 등과 같은 다양한 실시간 응용 서비스에 대한 필요성이 대두되고 있다.
특히, human 또는 machine(자동차, 센서)과 같이 다양한 end user로부터 예측할 수 없는 시간에 특정 이벤트에 의해 발생할 수 있는 사고나 상태에 대한 정보를 기지국 또는 주변 단말/사용자에게 빠르게 알림으로써, 2차 사고 예방이나 응급 상황을 빠르게 대처할 수 있도록 하는 저 지연(low latency) 서비스가 IMT 2020 주요 서비스로 제공될 것으로 예상되고 있다.
따라서, 무선 통신 시스템에서 이와 같은 저 지연 서비스를 지원하기 위해서는 데이터 송수신의 지연이 필수적으로 감소되어야 한다.
이는 연결 모드 단말뿐만 아니라 유휴 모드 단말에도 해당된다.
따라서, 유휴 모드 단말의 경우, RRC 연결 설정에 소요되는 시간 (즉, 연결 모드로의 전환 시간)이 감소되어야 한다.
또한, IMT-2020 통신(5G 통신) 단말은 스마트폰 중심에서 웨어러블 컴퓨터, 자동차, CCTV, 로봇, 드론 등으로 확산될 것으로 예상된다.
이들 다양한 형태의 통신 단말은 어떤 프로세서를 탑재하느냐에 따라 다른 성능 (processing delay)을 보유하며, 성능 격차도 클 것으로 예상된다.

도 14를 참조하여, 종래 상향링크 자원 할당 방식에 따른 단말의 RRC 연결 설정 완료 메시지(RRC Connection Setup Complete) 전송에 대한 지연을 살펴보기로 한다.
도 14는 종래 상향링크 자원 할당 방식의 일 예를 나타낸 도이다.
먼저, 단말에서 사용자 또는 특정 이벤트 등에 의해 서비스 요청이 발생한 경우, 단말의 NAS(Non Access Stratum)는 단말의 RRC 계층으로 서비스 요청(Service Request) 메시지를 전송한다(S1401).
이후, 상기 단말의 RRC 계층은 기지국과 RRC 연결을 확립하기 위해 RRC Connection Request 메시지를 전송한다(S1402).
여기서, 상기 단말은 상기 RRC Connection Request 메시지를 기지국으로 전송하기 위해, 기지국과 RACH 프로시저를 수행하게 된다(S1403).
상기 RACH 프로시저는 단말과 기지국 간 RLC/MAC/PHY계층에서의 신호 송수신 과정을 나타내며, 이에 대한 자세한 설명은 앞서 살핀 도 10을 참조하기로 한다.
이후, 상기 단말은 RACH 프로시저를 통해 기지국으로부터 RRC Connection Setup 메시지를 수신하는 경우(S1404), RRC 계층에서 상기 수신된 RRC 메시지에 대한 프로세싱을 통해 RRC Connection Setup Complete 메시지를 전송하게 된다(S1405).
여기서, 단말에서 상기 수신된 RRC 메시지를 처리하는 시간만큼 지연이 발생할 수 있다.
상기 단말은 상기 RRC Connection Setup Complete 메시지를 기지국으로 전송하기 위해 앞서 살펴본(SR 요청 없이 또는 SR 요청을 통해 또는 SR 및 BSR을 통해) 상향링크 자원 할당 프로시저를 수행한다(S1406).
즉, 상기 단말은 상향링크 자원 할당 프로시저를 통해 할당되는 UL 자원 영역을 통해 RRC Connection Setup Complete 메시지를 기지국으로 전송하게 된다.
마찬가지로, 상기 상향링크 자원 할당 프로시저를 수행하는 시간만큼 지연이 발생할 수 있다.
결과적으로, 도 11 내지 도 14를 참조하는 경우, 종래 방식에 따른 상향링크 자원 할당 방법은 아래와 같은 시간만큼의 지연이 발생하게 된다.
단말의 스케줄링 요청 없이 상향링크 자원 할당 방식
: 21ms 지연 발생 (수신 RRC 메시지에 대한 처리 시간 포함)
단말의 스케줄링 요청을 통한 상향링크 자원 할당 방식
: 수신 RRC 메시지에 대한 처리 시간 + 9.5ms(SR 전송) 지연 발생
단말의 스케줄링 요청 및 버퍼상태 보고를 통한 상향링크 자원 할당 방식
: 수신 메시지에 대한 처리 시간 + 17.5ms(SR 및 BSR 전송) 지연 발생

이하에서, 본 명세서에서 제안하는 RRC 연결을 빠르게 설정하기 위한 상향링크 자원 할당 방법에 대해 관련 도면을 참조하여 구체적으로 살펴보기로 한다.
도 15는 본 명세서에서 제안하는 상향링크 자원 할당 방법의 일 예를 나타낸 도이다.
도 15에 도시된 바와 같이, 단말은 기지국으로부터 시스템 정보(System Information)를 수신한다(S1501).
상기 시스템 정보는 MIB(Mater Information Block) 또는 SIB(System Information Block)로 구분될 수 있으며, 상기 MIB는 PBCH를 통해, 상기 SIB는 PDSCH를 통해 전송된다.
상기 시스템 정보에 대한 구체적인 설명은 앞의 내용들을 살펴보기로 한다.
이후, 상기 단말은 (단말 내) NAS에서 RRC(또는 AS) 계층으로 서비스 요청(Service Request)를 전송한다(S1502).
이후, 상기 단말은 기지국과 RRC 연결 확립을 통해 상향링크 자원 할당을 요청하기 위해 RRC 연결 요청(Connection Request) 메시지를 기지국으로 전송한다(S1503).
상기 RRC Connection Request 메시지는 S-TMIS, Cause 필드, UL 자원 요청 정보 요소(resource request IE) 등을 포함할 수 있다.
상기 Cause 필드는 RRC Connection Request 메시지를 전송하는 목적을 나타내는 정보를 말한다.
저 지연 서비스(e.g., Mobile originating urgent, Mobile terminating urgent) 목적의 상향링크 자원 할당 요청임을 나타내는 정보를 포함할 수 있다.
상기 UL resource request IE는 기지국에 접속하고자 하는 단말의 성능을 나타내는 단말 능력 타입(UE capability type) 필드, 단말이 상향링크 자원을 요구하는 시점을 나타내는 UL grant offset_UE 필드 또는 상향링크 자원을 통해 전송하고자 하는 메시지 또는 데이터의 크기를 나타내는 UL grant size 필드 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 UL resource request IE는 단말의 타입을 나타내는 디바이스 타입(device type) 필드를 더 포함할 수 있다.
이후, 상기 단말은 상기 RRC Connection Request 메시지에 대한 응답에 해당하는 RRC Connection Setup 메시지를 상기 기지국으로부터 수신한다(S1504).
상기 RRC Connection Setup 메시지는 상기 단말의 상향링크 자원 할당 요청에 대한 결과 정보 또는 응답 정보를 나타내는 UL resource response IE를 포함할 수 있다.
이후, 상기 단말은 상기 기지국으로부터 특정 시점 또는 특정 구간에서 상향링크 자원을 할당 받는다(S1505).
상기 상향링크 자원 할당(UL resource Grant)는 PDCCH를 통해 수행될 수 있다.
또한, 기지국은 상기 단말로부터 수신된 UL resource request IE에 기초하여 상기 단말에 대한 상향링크 자원 할당을 수행할 수 있다. 이에 대한 구체적인 설명은 도 16 내지 도 19에서 좀 더 살펴보기로 한다.
상기 특정 시점 또는 특정 구간은 기지국이 단말로 RRC Connection Setup 메시지를 전송한 시점으로부터 일정 시간(예: UL grant offset) 지난 시점 또는 구간을 의미할 수 있다.
이후, 상기 단말은 상기 기지국으로부터 할당받은 상향링크 자원을 통해 RRC Connection Setup Complete 메시지를 전송한다(S1506).

이하에서, 도 16 내지 도 19를 참조하여, 도 15의 각 단계들에 대해 좀 더 구체적으로 살펴보기로 한다.
단말의 상향링크 자원 요청 방법
본 명세서에서 제안하는 단말의 상향링크 자원 요청 방법은 (1) 단말의 능력 타입(capability type)에 따른 상향링크 자원 요청 방법과 (2) 단말의 UL grant offset에 따른 상향링크 자원 요청 방법으로 구분할 수 있다.
도 16 및 도 17을 참조하여 단말의 상향링크 자원 요청 방법(도 15의 S1503 단계)에 대해 좀 더 구체적으로 살펴보기로 한다.
도 16은 본 명세서에서 제안하는 단말의 능력 타입에 따른 상향링크 자원 요청에 따라 상향링크 자원을 할당하는 방법의 일 예를 나타낸 도이다.
S1601, S1602, S1604 내지 S1606 단계는 도 15의 S1501, S1502, S1504 내지 S1506 단계와 동일하므로, 구체적인 설명은 생략하기로 하고, 차이가 나는 부분 위주로 살펴보기로 한다.
도 16의 경우, 단말의 capability type에 따른 RRC 메시지 처리 시간(processing time)을 고려하여 단말이 상향링크 자원 할당을 요구하는 시점을 나타내는 UL grant offset_UE를 미리 정의 또는 결정하는 방법을 나타낸다.
상기 단말의 capability type은 각 단말에 장착된 하드웨어 성능에 따라 결정될 수 있다.
예를 들어, 인명구조를 위한 로봇 및 드론과, 자율 주행 등의 기능이 탑재될 자동차 등은 전력 소모량에 큰 영향을 받지 않기 때문에, 고성능 하드웨어가 장착되어 기지국으로부터 전송된 RRC 메시지를 처리하는 시간이 매우 짧을 수 있다.
반면, 농업 자동화 목적의 센서와 일반 스마트 폰 등은 단말 크기 및 전력 소모량 제한으로 인해, 앞서 언급한 단말들에 비해 낮은 성능의 하드웨어가 장착되어 기지국으로부터 전송된 RRC 메시지를 처리하는 시간이 상대적으로 길 수 있다.
따라서, 각 단말들의 RRC 메시지 처리 시간에 따라 단말들을 사전에 분류하고, 동일 분류 그룹에 속한 단말들은 동일한 Capability type을 가진다고 정의할 수 있다.
도 16을 참조하면, S1602 단계 이후, 단말은 앞서 살펴본 UE capability type을 포함하는 UL resource request IE를 RRC Connection Request 메시지를 통해 기지국으로 전송한다(S1603).
이후, 상기 기지국은 상기 수신된 UE capability type과 사전에 정의된 매핑 정보를 이용하여 상기 단말로 PDCCH 등을 통해 UL grant를 할당한다(S1605).
상기 사전에 정의된 매핑 정보는 단말의 capability type, processing delay 정보 및 UL grant offset_UE 정보 사이의 관계를 나타내는 정보를 말한다.
또한, 상기 processing delay 정보와 UL grant offset_UE 정보 간 관계는 아래 수학식 1과 같이 정의될 수 있다.
Figure PCTKR2015005178-appb-M000001
아래 표 1은 단말의 capability type에 따른 processing delay 정보와 UL grant offset_UE 정보의 일 예를 나타낸 표이다.
UE capability type Processing delay(ms) UL grant offset_UE (ms)
00 0 ~ 4 5
01 5 ~ 9 10
10 10 ~ 14 15
11 15 ~ 19 20
즉, 상기 기지국은 단말로부터 수신된 UE capability type을 통해 상기 단말의 RRC Connection Setup 메시지 수신 시점부터 RRC Connection Setup Complete 메시지 생성 시점까지 소요되는 시간(processing delay)과 단말의 상향링크 자원 할당이 요구되는 시점(UL grant offset_UE)을 알 수 있게 된다.
이후, 상기 단말은 단말의 capability type에 따라 결정되는 UL grant offset_UE 시점 또는 구간에서 PDCCH를 통해 기지국으로부터 UL grant를 할당받는다(S1605).
상기 UL grant offset_UE는 단말의 상향링크 자원 할당이 요구되는 시점에 대한 정보로 기지국의 RRC Connection Setup 메시지 전송 시점부터 PDCCH 전송 시점 사이의 구간을 나타낼 수 있다.
이후, 상기 단말은 상기 할당받은 상향링크 자원을 통해 RRC Connection Setup Complete 메시지를 상기 기지국으로 전송한다(S1606).

도 17은 본 명세서에서 제안하는 상향링크 그랜트 오프셋(UL grant offset)에 따른 상향링크 자원 요청에 따라 상향링크 자원을 할당하는 방법의 일 예를 나타낸 도이다.
S1701, S1702, S1704 내지 S1706 단계는 도 15의 S1501, S1502, S1504 내지 S1506 단계와 동일하므로, 구체적인 설명은 생략하기로 하고, 차이가 나는 부분 위주로 살펴보기로 한다.
도 17의 경우, 명시적으로 UL grant offset_UE을 UL resource request IE에 포함하여 전송하는 방법을 나타낸다.
이 경우, 기지국은 수신된 UL grant offset_UE을 통해 단말이 상향링크 자원 할당을 요구하는 시점을 알 수 있다.
S1702 단계 이후, 단말은 상향링크 자원 할당을 요구하는 시점을 나타내는 UL grant offset_UE를 포함하는 UL resource request IE를 기지국으로 전송한다(S1703).
이후, 기지국은 RRC Connection Setup 메시지를 전송한 시점 + UL grant offset_UE 시점 이후에 상기 단말로 PDCCH를 통해 UL grant를 전송 또는 할당한다(S1705).
이후, 상기 단말은 PDCCH를 통해 할당받은 상향링크 자원을 통해 상기 기지국으로 RRC Connection Setup Complete 메시지를 전송한다(S1706).

상향링크 자원 요청에 대한 기지국 응답 방법
다음으로, 도 18 및 도 19를 참조하여 단말의 상향링크 자원 요청에 대한 기지국의 응답 방법(도 15의 S1504 단계)에 대해 좀 더 구체적으로 살펴보기로 한다.
즉, 기지국은 단말로부터 수신되는 UL resource request IE와 Cause 정보 등을 고려하여 묵시적 또는 명시적인 방법을 통해 UL resource response IE를 처리할 수 있다.
도 18은 기지국의 묵시적 응답 방법을 나타내며, 도 19는 기지국의 명시적 응답 방법을 나타낸 도이다.
먼저, 도 18을 참조하여 기지국의 묵시적 응답 방법을 살펴본다.
도 18은 본 명세서에서 제안하는 기지국의 응답 방법에 따른 상향링크 자원 할당 방법의 일 예를 나타낸 흐름도이다.
S1801 내지 S1803, S1805 및 S1806 단계는 도 15의 S1501 내지 S1503, S1505 및 S1506 단계와 동일하므로, 구체적인 설명은 생략하기로 하고, 차이가 나는 부분 위주로 살펴보기로 한다.
S1802단계 이후, 단말은 UL resource request IE를 RRC Connection Request 메시지를 통해 기지국으로 전송한다(S1803).
이후, 기지국은 RRC Connection Setup 메시지 내에 UL resource response IE를 따로 포함하지 않고, 단말의 상향링크 자원 요청에 대해 응답한다(S1804).
여기서, 상기 단말은 상기 RRC Connection Setup 메시지를 수신한 경우, 자신이 요청한 상향링크 자원 할당 시점에 상향링크 자원이 기지국으로부터 할당된다고 인식하게 된다.
따라서, 상기 단말은 자신이 요구한 시점 (=UL grant offset _UE)부터 UL grant (via PDCCH)를 모니터링 한다.
이를 통해, 상기 단말은 상기 기지국으로부터 상향링크 자원(UL grant)를 할당 받고(S1805), 상기 할당받은 상향링크 자원을 통해 RRC Connection Setup Complete 메시지를 상기 기지국으로 전송한다(S1806).

다음으로, 도 19를 참조하여 기지국의 명시적 응답 방법을 살펴본다.
도 19는 본 명세서에서 제안하는 기지국의 응답 방법에 따른 상향링크 자원 할당 방법의 또 다른 일 예를 나타낸 흐름도이다.
S1901 내지 S1903, S1905 및 S1906 단계는 도 15의 S1501 내지 S1503, S1505 및 S1506 단계와 동일하므로, 구체적인 설명은 생략하기로 하고, 차이가 나는 부분 위주로 살펴보기로 한다.
S1902 단계 이후, 단말은 UL resource request IE를 RRC Connection Request 메시지를 통해 기지국으로 전송한다(S1903).
상기 UL resource request IE는 단말의 상향링크 자원 할당 요청과 관련된 정보를 포함한다.
이후, 상기 기지국은 상기 UL resource request IE에 대한 결과 또는 상향링크 자원 할당 시점과 관련된 정보를 포함하는 UL resource response IE를 RRC Connection Setup 메시지를 통해 상기 단말로 전송한다(S1904).
상기 UL resource response IE는 단말의 상향링크 자원 요청에 대한 결과를 나타내는 결과(result) 필드, 상향링크 자원이 할당 가능한 시점을 나타내는 UL grant offset_BS 필드 또는 상향링크 자원이 할당 가능한 구간을 나타내는 UL grant interval_BS 필드 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 UL resource response IE는 상기 결과 필드, UL grant offset_BS 필드 또는 UL grant interval_BS 필드 중에서 어느 하나만을 포함하는 것이 바람직할 수 있으나, 필요에 따라 하나 이상을 포함할 수도 있다.
아래 표 2는 단말의 상향링크 자원 요청에 대한 결과를 나타내는 result 필드의 일 예를 나타낸다.
Result Descriptions
0 Reject
1 Accept
표 2에서, result 필드 값이 ‘0’인 경우, 단말의 상향링크 자원 할당 요청에 대한 거절을 나타내며, result 필드 값이 ‘1’인 경우, 단말의 상향링크 자원 할당 요청 시점에 상향링크 자원이 할당됨을 나타낸다.
즉, 단말은 상기 표 2와 같이 정의된 result 필드를 포함하는 UL resource response IE를 기지국으로부터 수신하는 경우, 상기 단말은 기지국으로 요청한 상향링크 자원 할당에 대한 결과를 알 수 있다.
또한, 상기 result 필드 값이 ‘Accept’를 나타내는 경우, 상기 단말은 상향링크 자원 할당을 요청한 시점(=UL grant offset _UE)에서 UL grant가 전송되는 PDCCH를 모니터링 한다.
아래 표 3은 상향링크 자원이 할당 가능한 시점을 나타내는 UL grant offset_BS 필드의 일 예를 나타낸다.
UL grant offset_BS Descriptions
00 Same as UL grant offset_UE
01 UL grant offset_UE + 2ms
10 UL grant offset_UE + 4ms
11 Reject
표 3에서, UL grant offset_BS 필드 값이 ‘00’, ‘01’, ‘10’을 가지는 경우, 단말의 상향링크 자원 할당 요청에 대한 허락을 나타내며, UL grant offset_BS 필드 값이 ‘11’인 경우, 단말의 상향링크 자원 할당 요청에 대한 거절을 나타낸다.
구체적으로, UL grant offset_BS 필드 값이 ‘00’인 경우, 단말의 요청 시점에 상향링크 자원이 할당됨을 나타내며, UL grant offset_BS 필드 값이 ‘01’인 경우, 단말의 요청 시점으로부터 2ms(2 subframes) 지난 시점에 상향링크 자원이 할당됨을 나타내며, UL grant offset_BS 필드 값이 ‘10’인 경우, 단말의 요청 시점으로부터 4ms(4 subframes) 지난 시점에 상향링크 자원이 할당됨을 나타낸다.
마찬가지로, 단말은 상기 표 3과 같이 정의된 UL grant offset_BS 필드를 포함하는 UL resource response IE를 기지국으로부터 수신한 경우, 상기 단말은 기지국으로 요청한 상향링크 자원 할당에 대한 결과를 알 수 있다.
즉, UL grant offset_BS 필드 값이 ‘Reject’를 제외한 경우, 단말은 상기 UL grant offset_BS 필드 값에서 지시된 시점(=UL grant offset _UE+α, UL grant offset_BS 값에 따라 α = 0, 2, 4 ms )에서 UL grant가 전송되는 PDCCH를 모니터링 한다.

아래 표 4는 상향링크 자원이 할당 가능한 구간을 나타내는 UL grant interval_BS 필드의 일 예를 나타낸다.
UL grant interval_BS Descriptions
00 Same as UL grant offset_UE
01 From UL grant offset_UE to UL grant offset_UE + 2ms
10 From UL grant offset_UE to UL grant offset_UE + 4ms
11 Reject
표 4에서, UL grant interval_BS 필드 값이 ‘00’, ‘01’, ‘10’을 가지는 경우, 단말의 상향링크 자원 할당 요청에 대한 허락을 나타내며, UL grant interval_BS 필드 값이 ‘11’인 경우, 단말의 상향링크 자원 할당 요청에 대한 거절을 나타낸다.
구체적으로, UL grant interval_BS 필드 값이 ‘00’인 경우, 단말의 요청 시점에 상향링크 자원이 할당됨을 나타내며, UL grant interval_BS 필드 값이 ‘01’인 경우, 단말의 요청 시점에서 상기 단말의 요청 시점 + 2ms(2 subframes) 사이에서(또는 구간에서) 상향링크 자원이 할당됨을 나타내며, UL grant interval_BS 필드 값이 ‘10’인 경우, 단말의 요청 시점에서 상기 단말의 요청 시점 + 4ms(4 subframes) 사이에서 상향링크 자원이 할당됨을 나타낸다.
단말이 상기 표 4와 같이 정의된 UL grant interval_BS 필드를 포함하는 UL resource response IE를 기지국으로부터 수신하는 경우, 상기 단말은 기지국으로 요청한 상향링크 자원 할당에 대한 결과를 알 수 있다.
즉, 상기 UL grant interval_BS 필드 값이 ‘Reject’를 제외한 경우, 상기 단말은 상기 UL grant interval_BS 필드 값에서 지시된 구간 (=UL grant offset _UE ~ UL grant offset _UE+α, UL grant interval_BS 값에 따라 α = 0, 2, 4 ms )에서 UL grant가 전송되는 PDCCH를 모니터링 한다.
만약, 단말이 기지국으로부터 상향링크 자원 할당 요청에 대한 거절(reject)을 나타내는 값을 포함하는 UL resource response IE를 수신한 경우, 상기 단말은 종래 방식 즉, SR 및/또는 BSR을 이용하여 상향링크 자원 할당을 요청한다(fall-back mode).

도 20은 본 명세서에서 제안하는 상향링크 자원 할당 방법 및 이에 따른 전송 지연의 감소를 나타내는 도이다.
도 20에 도시된 바와 같이, 도 15 내지 도 19의 상향링크 자원 할당 방법을 이용하는 경우, 단말에서 RRC Connection Setup Complete 메시지 생성 후, 상기 생성된 RRC Connection Setup Complete 메시지를 단말에서 기지국으로 전송하는데 걸리는 시간이 최소 4ms로 단축됨으로써, 상향링크 데이터(또는 RRC 메시지)의 전송 지연이 크게 감소되는 것을 볼 수 있다.
즉, 기지국에서 단말로 RRC Connection Setup 메시지를 전송한 후, SR 및/또는 BSR 전송 없이 특정 시점(UL Grant offset) 이후에 상기 단말로 PDCCH를 통해 UL grant를 할당함으로써, 단말에서 기지국으로의 RRC Connection Setup Complete 메시지 전송의 지연을 줄일 수 있게 된다.

다음으로, 도 15 내지 도 19에서 살핀 상향링크 자원 할당 방법을 RRC 연결 확립 절차 이외 다른 절차들(예:RRC 연결 재설정 절차)에 활용하는 방법에 대해 살펴보기로 한다.
즉, 도 15 내지 도 19를 통해 살펴본 상향링크 자원 할당 요청, 이에 대한 기지국의 응답 방법 등은 RRC 연결과 관련된 다른 RRC 메시지 (e.g., RRC Connection Reconfiguration, RRC Connection Reestablishment, Security Mode Command)에 대한 응답 메시지 (e.g., RRC Connection Reconfiguration Complete, RRC Connection Reestablishment Complete, Security Mode Command Complete) 전송을 위한 자원 할당 방식에도 적용될 수 있다.

도 21은 본 명세서에서 제안하는 상향링크 자원 할당 방법의 또 다른 일 예를 나타낸 도이다.
즉, 도 21의 경우, 도 15 내지 도 19에서의 상향링크 자원 할당 방법을 RRC 연결 재설정(connection reestablishment) 절차에 적용한 예를 나타낸다.
RRC 연결 재설정 절차는 무선품질 저하에 따른 링크 실패 감지, 단말의 핸드오버 실패, 무결성 및 무선연결 환경설정 실패 등의 상황에서 발생할 수 있다.
도 21을 참조하면, 단말은 셀 선택 절차를 수행한 후, 타겟 기지국으로 RRC 연결 재확립 요청(Connection Reestablishment Request) 메시지를 전송한다(S2101).
상기 RRC Connection Reestablishment Request 메시지는 C-RNTI, PhysCellID, Cause 필드 등을 포함한다.
이후, 상기 타겟 기지국(Target eNB)는 수신된 단말 식별자 (C-RNTI, Physical Cell ID)를 이용하여 상기 단말이 직전에 연결했던 Source 기지국으로 상기 단말과 관련된 정보를 요청한다(S2102).
즉, 상기 타겟 기지국은 상기 소스 기지국으로 UE Context Request를 전송한다.
이후, 상기 소스 기지국은 상기 타겟 기지국으로 상기 단말의 능력 정보와 관련된 UE capability IE를 포함하는 UE Context Response를 전송한다(S2103).
상기 UE capability IE는 Source 기지국이 보유하고 있는 해당 단말의 성능을 나타내는 UE capability type, 단말이 상향링크 자원을 요구하는 시점을 나타내는 UL grant offset_UE 필드 또는 Source 기지국과 단말 간의 저 지연 서비스 제공 여부를 나타내는 Urgent indicator 중 적어도 하나를 포함한다.
이후, 상기 타겟 기지국은 상기 Source 기지국으로부터 수신된 UE capability IE를 이용하여 상기 단말로 상향링크 자원 할당과 관련된 UL resource IE를 포함하는 RRC Connection Reestablishment 메시지를 전송함으로써(S2104), 상기 단말로 상향링크 자원 할당 방식 등을 알린다.
상기 UL resource IE는 앞서 살펴본 UL resource response IE와 동일하거나 또는 아래 표 5및 표 6과 같은 형태로 정의될 수 있다.
아래 표 5는 UL grant offset_BS 필드의 일 예를 나타내며, 표 6은 UL grant interval_BS 필드의 일 예를 나타낸다.
UL grant offset_BS Descriptions
00 Same as UL grant offset_UE
01 UL grant offset_UE + 2ms
10 UL grant offset_UE + 4ms
11 UL grant offset_UE + 6ms
여기서, 단말이 상기 표 5와 같이 정의된 UL grant offset_BS 필드를 포함하는 UL resource IE를 기지국으로부터 수신한 경우, 상기 단말은 상기 UL grant offset_BS 필드에서 지시된 시점 (=UL grant offset _UE+α, UL grant offset_BS 값에 따라 α = 0, 2, 4, 6 ms )에서 UL grant가 전송되는 PDCCH를 모니터링 한다.
UL grant interval_BS Descriptions
00 Same as UL grant offset_UE
01 From UL grant offset_UE to UL grant offset_UE + 2ms
10 From UL grant offset_UE to UL grant offset_UE + 4ms
11 From UL grant offset_UE to UL grant offset_UE + 6ms
여기서, 단말이 표 6과 같이 정의된 UL grant interval_BS 필드를 포함하는 UL resource IE를 기지국으로부터 수신한 경우, 상기 단말은 상기 UL grant interval_BS 필드에서 지시된 구간 (=UL grant offset _UE ~ UL grant offset _UE+α, UL grant interval_BS 값에 따라 α = 0, 2, 4, 6 ms )에서 UL grant가 전송되는 PDCCH를 모니터링 한다.
마찬가지로, 단말이 RRC Connection Reestablishment 메시지 내에 UL resource IE가 포함되지 않거나 또는 상기 UL resource IE가 포함되었다 하더라도 UL resource IE가 상향링크 자원 할당에 대한 ‘Reject’를 나타내는 경우, 단말은 종래 방식 (e.g., scheduling request 등)을 이용하여 상향링크 자원 할당을 요청하게 된다(fall-back mode).
이후, 상기 타겟 기지국은 특정 시점 또는 특정 구간 (e.g., RRC Connection Reestablishment 메시지를 전송한 시점으로부터 UL grant offset만큼 지난 시점)에서 PDCCH를 통해 UL grant를 상기 단말로 할당한다(S2105).
단말이 특정 시점 또는 특정 구간에서 기지국으로부터 상향링크 자원을 할당받지 못한 경우 (수신 실패 포함), 단말은 종래 방식 (e.g., scheduling request 등)을 이용하여 상향링크 자원 할당을 요청하게 된다.
이후, 상기 단말은 상기 할당된 상향링크 자원을 통해 RRC Connection Reestablishment Complete 메시지를 상기 타겟 기지국으로 전송한다(S2106).

이상에서 살핀 바와 같이, 본 명세서에서 제안하는 상향링크 자원 할당 방법과 종래 상향링크 자원 할당 방법을 아래 표 7과 같이 비교 정리할 수 있다.
상향링크 자원 할당방식 RRC 연결 설정 완료 메시지 전송 지연
종래방식 단말의 스케줄링 요청 없이 자원 할당 21ms (Processing delay 포함된 수치)
단말의 스케줄링 요청을 통한 자원 할당 Processing delay + 9.5ms
단말의 스케줄링 요청 및 버퍼상태 보고를 통한 자원 할당 Processing delay + 17.5ms
제안방식 Processing delay + 4ms
표 7에 나타난 바와 같이, 본 명세서에서 제안하는 상향링크 자원 할당 방법을 이용하는 경우, 상향링크 데이터에 대한 전송 지연이 현저하게 줄어드는 것을 볼 수 있다.
여기서, TTI= 1ms, eNB scheduling delay = 0이라고 가정한다.

도 22는 본 명세서에서 제안하는 방법들이 구현될 수 있는 무선 장치를 나타내는 블록도이다.
여기서, 상기 무선 장치는 기지국 및 단말일 수 있으며, 기지국은 매크로 기지국 및 스몰 기지국을 모두 포함한다.
도 22에 도시된 바와 같이, 기지국(2210) 및 단말(2220)은 통신부(송수신부, RF 유닛,2213,2223), 프로세서(2211,2221) 및 메모리(2212,2222)를 포함한다.
이외에도 상기 기지국 및 단말은 입력부 및 출력부를 더 포함할 수 있다.
상기 통신부(2213,2223), 프로세서(2211,2221), 입력부, 출력부 및 메모리(2212,2222)는 본 명세서에서 제안하는 방법을 수행하기 위해 기능적으로 연결되어 있다.
통신부(송수신부 또는 RF유닛,2213,2223)는 PHY 프로토콜(Physical Layer Protocol)로부터 만들어진 정보를 수신하면, 수신한 정보를 RF 스펙트럼(Radio-Frequency Spectrum)으로 옮기고, 필터링(Filtering), 증폭(Amplification) 등을 수행하여 안테나로 송신한다. 또한, 통신부는 안테나에서 수신되는 RF 신호(Radio Frequency Signal)을 PHY 프로토콜에서 처리 가능한 대역으로 옮기고, 필터링을 수행하는 기능을 한다.
그리고, 통신부는 이러한 송신과 수신 기능을 전환하기 위한 스위치(Switch) 기능도 포함할 수 있다.
프로세서(2211,2221)는 본 명세서에서 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 무선 인터페이스 프로토콜의 계층들은 프로세서에 의해 구현될 수 있다.
상기 프로세서는 제어부, controller, 제어 유닛, 컴퓨터 등으로 표현될 수도 있다.
메모리(2212,2222)는 프로세서와 연결되어, 상향링크 자원 할당 방법을 수행하기 위한 프로토콜이나 파라미터를 저장한다.
프로세서(2211,2221)는 ASIC(application-specific integrated circuit), 다른 칩셋, 논리 회로 및/또는 데이터 처리 장치를 포함할 수 있다. 메모리는 ROM(read-only memory), RAM(random access memory), 플래쉬 메모리, 메모리 카드, 저장 매체 및/또는 다른 저장 장치를 포함할 수 있다. 통신부는 무선 신호를 처리하기 위한 베이스밴드 회로를 포함할 수 있다. 실시 예가 소프트웨어로 구현될 때, 상술한 기법은 상술한 기능을 수행하는 모듈(과정, 기능 등)로 구현될 수 있다.
모듈은 메모리에 저장되고, 프로세서에 의해 실행될 수 있다. 메모리는 프로세서 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 프로세서와 연결될 수 있다.
출력부(디스플레이부 또는 표시부)는 프로세서에 의해 제어되며, 키입력부에서 발생되는 키입력 신호 및 프로세서로부터의 각종 정보 신호와 함께, 상기 프로세서에서 출력되는 정보들을 출력한다.
나아가, 설명의 편의를 위하여 각 도면을 나누어 설명하였으나, 각 도면에 서술되어 있는 실시 예들을 병합하여 새로운 실시 예를 구현하도록 설계하는 것도 가능하다. 그리고, 당업자의 필요에 따라, 이전에 설명된 실시 예들을 실행하기 위한 프로그램이 기록되어 있는 컴퓨터에서 판독 가능한 기록 매체를 설계하는 것도 본 발명의 권리범위에 속한다.
본 명세서에 따른 상향링크 자원 할당 방법은 상기한 바와 같이 설명된 실시 예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시 예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시 예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
한편, 본 명세서의 상향링크 자원 할당 방법은 네트워크 디바이스에 구비된 프로세서가 읽을 수 있는 기록매체에 프로세서가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 프로세서가 읽을 수 있는 기록매체는 프로세서에 의해 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 프로세서가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한, 인터넷을 통한 전송 등과 같은 캐리어 웨이브의 형태로 구현되는 것도 포함한다.
또한, 프로세서가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 프로세서가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
본 발명의 무선 통신 시스템에서 상향링크 데이터 전송을 위한 방안은 3GPP LTE/LTE-A 시스템에 적용되는 예를 중심으로 설명하였으나, 3GPP LTE/LTE-A 시스템 이외에도 다양한 무선 통신 시스템에 적용하는 것이 가능하다.

Claims (17)

  1. 저 지연(low latency) 서비스를 지원하는 무선 통신 시스템에서 상향링크 자원을 할당하기 위한 방법에 있어서, 단말에 의해 수행되는 방법은,
    상향링크 자원 할당을 요청하기 위한 상향링크 자원 요청 정보 요소(UL resource request IE)를 포함하는 제 1 메시지를 기지국으로 전송하는 단계;
    상기 상향링크 자원 요청 정보 요소에 대한 응답을 포함하는 제 2 메시지를 상기 기지국으로부터 수신하는 단계;
    상기 수신된 응답에 기초하여 상기 기지국으로부터 상향링크 자원을 할당받는 단계; 및
    상기 할당받은 상향링크 자원을 통해 상기 기지국으로 제 3 메시지를 전송하는 단계를 포함하되,
    상기 상향링크 자원 요청 정보 요소는 기지국에 접속하는 단말의 성능을 나타내는 단말 능력 타입(UE capability type) 필드, 단말의 상향링크 자원 요청 시점을 나타내는 상향링크 그랜트 오프셋(UL grant offset) 필드 또는 상향링크 자원을 통해 전송할 데이터의 크기를 나타내는 상향링크 그랜트 사이즈(UL grant size) 필드 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 상향링크 자원 요청 정보 요소(UL resource request IE)는 저 지연 서비스를 위한 상향링크 자원 요청임을 나타내는 원인(cause) 필드 또는 단말의 타입을 나타내는 디바이스 타입(device type) 필드 중 적어도 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 상향링크 자원은,
    상기 단말 능력 타입에 따라 사전에 정의된 프로세싱 지연(processing delay) 값 및 UL grant offset 값에 기초하여 할당되는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 UL grant offset 값은 상기 프로세싱 지연 값의 최대값과 동일하거나 더 큰 값을 가지는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 상향링크 자원 요청 정보 요소가 상기 상향링크 그랜트 오프셋(UL grant offset) 값을 포함하는 경우, 상기 상향링크 자원은,
    상기 제 2 메시지 전송 시점에서 상기 상향링크 그랜트 오프셋(UL grant offset) 값만큼 지난 시점에 할당되는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 응답은 상기 단말의 상향링크 자원 요청 시점 또는 구간에서의 상향링크 자원 할당에 대한 허락, 거절 또는 변경과 관련된 정보인 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 응답이 거절을 나타내는 경우, 스케쥴링 요청(SR)을 통해 상향링크 자원을 할당받거나 또는 스케쥴링 요청(SR) 및 버퍼 상태 보고(BSR)를 통해 상향링크 자원을 할당받는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 상향링크 자원을 할당받는 단계는,
    상기 상향링크 자원이 전송되는 PDCCH(Physical Downlink Control Channel)를 모니터링하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 메시지는 RRC(Radio Resource Control) 연결 요청(connection request) 메시지이며,
    상기 제 2 메시지는 RRC 연결 셋업(connection setup) 메시지이며,
    상기 제 3 메시지는 RRC 연결 셋업 완료(connection setup complete) 메시지인 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 단말은 아이들 상태(idle state)인 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 저 지연(low latency) 서비스를 지원하는 무선 통신 시스템에서 상향링크 자원 할당 방법에 있어서, 제 1 기지국에 의해 수행되는 방법은,
    단말 식별 정보를 포함하는 RRC 연결 재확립 요청(connection reestablishment request) 메시지를 단말로부터 수신하는 단계;
    상기 단말 식별 정보에 기초하여 상기 단말의 능력과 관련된 정보를 포함하는 단말 능력 정보 요소(UE capability IE)를 제 2 기지국으로부터 수신하는 단계;
    상기 수신된 단말 능력 정보 요소에 기초하여 상향링크 자원 할당에 관한 상향링크 자원 정보 요소(UL resource IE)를 포함하는 RRC 연결 재확립(connection reestablishment request) 메시지를 상기 단말로 전송하는 단계;
    상기 단말로 일정 시점에 상향링크 자원을 할당하는 단계; 및
    상기 할당한 상향링크 자원을 통해 상기 단말로부터 RRC 연결 재확립 완료(connection reestablishment complete) 메시지를 수신하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 단말 능력 정보 요소를 요청하기 위한 단말 컨텍스트 요청(UE context request) 메시지를 상기 제 2 기지국으로 전송하는 단계를 더 포함하며,
    상기 단말 능력 정보 요소(UE capability IE)는 단말 컨텍스트 응답(UE context response) 메시지에 포함되어 수신되는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제 11항에 있어서,
    상기 단말 능력 정보 요소(UE capability IE)는 상기 제 2 기지국이 보유하고 있는 상기 단말의 성능을 나타내는 단말 능력 타입(UE capability type) 필드, 상기 단말의 상향링크 자원 요청 시점을 나타내는 상향링크 그랜트 오프셋(UL grant offset) 필드 또는 상기 제 2 기지국과 상기 단말 간 저 지연 서비스 제공 여부를 나타내는 Urgent indicator 필드 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 일정 시점은 RRC 연결 재확립(connection reestablishment request) 메시지 전송 시점으로부터 상기 UL grant offset 만큼 지난 시점인 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제 11항에 있어서,
    상기 상향링크 자원 정보 요소(UL resource IE)는 상기 단말의 상향링크 자원 요청 시점 또는 구간에서의 상향링크 자원 할당에 대한 허락(accept), 거절(reject) 또는 변경과 관련된 정보를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제 11항에 있어서,
    상기 제 1 기지국은 타겟 기지국(target eNB)이며, 상기 제 2 기지국은 소스 기지국(source eNB)인 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 저 지연(low latency) 서비스를 지원하는 무선 통신 시스템에서 상향링크 자원 할당을 수행하기 위한 단말에 있어서, 상기 단말은
    외부와 무선 신호를 송신 및 수신하는 통신부; 및
    상기 통신부와 기능적으로 결합되어 있는 프로세서를 포함하되, 상기 프로세서는,
    상향링크 자원 할당을 요청하기 위한 상향링크 자원 요청 정보 요소(UL resource request IE)를 포함하는 제 1 메시지를 기지국으로 전송하고;
    상기 상향링크 자원 요청 정보 요소에 대한 응답을 포함하는 제 2 메시지를 상기 기지국으로부터 수신하고;
    상기 수신된 응답에 기초하여 상기 기지국으로부터 상향링크 자원을 할당받고; 및
    상기 할당받은 상향링크 자원을 통해 상기 기지국으로 제 3 메시지를 전송하도록 제어하되,
    상기 상향링크 자원 요청 정보 요소는 기지국에 접속하는 단말의 성능을 나타내는 단말 능력 타입(UE capability type) 필드, 단말의 상향링크 자원 요청 시점을 나타내는 상향링크 그랜트 오프셋(UL grant offset) 필드 또는 상향링크 자원을 통해 전송할 데이터의 크기를 나타내는 상향링크 그랜트 사이즈(UL grant size) 필드 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 단말.
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