WO2016195450A1 - 고속 상향 링크를 지원하는 무선 통신 시스템에서 단말이 데이터를 전송하는 방법 및 이를 위한 장치 - Google Patents

고속 상향 링크를 지원하는 무선 통신 시스템에서 단말이 데이터를 전송하는 방법 및 이를 위한 장치 Download PDF

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WO2016195450A1
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    • Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
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Definitions

  • the present invention relates to a wireless communication system, and more particularly, to a method and apparatus for transmitting data by a terminal in a wireless communication system supporting high speed uplink.
  • a 3GPP LTE (3rd Generation Partnership Project Long Term Evolution (LTE)) communication system will be described.
  • E-UMTS Evolved Universal Mobile Telecommunications System
  • UMTS Universal Mobile Telecommunications System
  • LTE Long Term Evolution
  • an E-UMTS is located at an end of a user equipment (UE), an eNode B (eNB), and a network (E-UTRAN) and connected to an external network (Access Gateway; AG). It includes.
  • the base station may transmit multiple data streams simultaneously for broadcast service, multicast service and / or unicast service.
  • the cell is set to one of bandwidths such as 1.25, 2.5, 5, 10, 15, and 20Mhz to provide downlink or uplink transmission services to multiple terminals. Different cells may be configured to provide different bandwidths.
  • the base station controls data transmission and reception for a plurality of terminals.
  • the base station transmits downlink scheduling information for downlink (DL) data and informs the user equipment of time / frequency domain, encoding, data size, and HARQ (Hybrid Automatic Repeat and reQuest) related information.
  • HARQ Hybrid Automatic Repeat and reQuest
  • the base station transmits uplink scheduling information to uplink UL data for uplink (UL) data and informs the user equipment of time / frequency domain, encoding, data size, HARQ related information, and the like.
  • the core network may be composed of an AG and a network node for user registration of the terminal.
  • the AG manages the mobility of the UE in units of a tracking area (TA) composed of a plurality of cells.
  • Wireless communication technology has been developed to LTE based on WCDMA, but the demands and expectations of users and operators are continuously increasing.
  • new technological evolution is required to be competitive in the future. Reduced cost per bit, increased service availability, the use of flexible frequency bands, simple structure and open interface, and adequate power consumption of the terminal are required.
  • a method for transmitting data by a terminal includes: transmitting or receiving a signal to a serving cell by a terminal in a RRC (Radio Resource Control) connection state with a serving cell; step; Performing measurements on the serving cell and adjacent cells; And transmitting data to the neighboring cell in an RRC connection state with the serving cell based on the measured value.
  • RRC Radio Resource Control
  • the step of transmitting data to the neighbor cell is performed while a timer T310, T311 or T301 is driven.
  • the step of transmitting data to the neighbor cell may be stopped when the timer is stopped or expires.
  • the step of transmitting data to the neighbor cell may be performed when the measured value is less than or equal to a specific threshold value in the serving cell.
  • the terminal may further receive information about the neighbor cell from the serving cell.
  • the information about the neighbor cell may include at least one of whether to allow uplink transmission in the neighbor cell, resources for transmission to the neighbor cell, and transmission parameters for transmission to the neighbor cell.
  • the adjacent cell may be a cell satisfying the following condition.
  • the measured value for the adjacent cell may have a larger value than the measured value for the serving cell.
  • the sum of the measured value for the neighboring cell and the offset for the neighboring cell may have a value larger than the measured value for the serving cell.
  • the neighbor cell may have the largest measured value among the plurality of neighbor cells.
  • the measured value may be a reference signal receiver power (RSRP) or reference signal received quality (RSRQ) value.
  • RSRP reference signal receiver power
  • RSRQ reference signal received quality
  • the data may correspond to a service mapped to a specific bearer.
  • the data may be transmitted to the neighbor cell without receiving an uplink grant from the neighbor cell.
  • a terminal in a wireless communication system supporting high-speed uplink transmission according to another aspect of the present invention, includes: a transceiver for transmitting and receiving a signal with a serving cell or an adjacent cell; And a processor coupled to the transceiver.
  • the processor transmits or receives a signal to the serving cell in an RRC (Radio Resource Control) connection state with the serving cell, performs measurements on the serving cell and an adjacent cell, and based on the measured value,
  • the RRC connection with the serving cell may be configured to transmit data to the neighbor cell.
  • a terminal in a wireless communication system, can efficiently transmit an urgent signal or a signal requiring rapid transmission to a network. More specifically, it is possible to transmit a signal that needs to be quickly transmitted without being connected to the base station.
  • FIG. 1 is a diagram schematically illustrating an E-UMTS network structure as an example of a wireless communication system.
  • E-UTRAN Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a control plane and a user plane structure of a radio interface protocol between a terminal and an E-UTRAN based on the 3GPP radio access network standard.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining physical channels used in a 3GPP system and a general signal transmission method using the same.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a structure of a radio frame used in an LTE system.
  • 6 is a diagram illustrating a random access procedure.
  • FIG. 7 is a flowchart illustrating an RRC connection procedure.
  • FIG. 8 is a flowchart illustrating an RRC reconnection procedure.
  • FIG. 9 is a flowchart illustrating the operation of the terminal when the terminal is powered on in the LTE system.
  • FIG. 10 illustrates an example of a connection mode handover procedure in an LTE system.
  • FIG. 11 is a diagram for describing carrier aggregation.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating an example of heterogeneous network deployment.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating one arrangement of a terminal and a base station in a dual connectivity mode.
  • FIG. 14 is a diagram for a method of transmitting data when a UE in an RRC idle state moves to a cell that does not support high-speed uplink transmission.
  • FIG. 15 illustrates another embodiment of the present invention, in which a UE in an RRC connected state performs fast uplink transmission to an adjacent cell.
  • FIG. 16 illustrates a block diagram of a communication device according to an embodiment of the present invention.
  • multiple access systems include code division multiple access (CDMA) systems, frequency division multiple access (FDMA) systems, time division multiple access (TDMA) systems, orthogonal frequency division multiple access (OFDMA) systems, and single carrier frequency (SC-FDMA).
  • CDMA code division multiple access
  • FDMA frequency division multiple access
  • TDMA time division multiple access
  • OFDMA orthogonal frequency division multiple access
  • SC-FDMA single carrier frequency division multiple access
  • MCD division multiple access
  • MCDMA multi-carrier frequency division multiple access
  • CDMA may be implemented in a radio technology such as Universal Terrestrial Radio Access (UTRA) or CDMA2000.
  • TDMA may be implemented in radio technologies such as Global System for Mobile Communication (GSM), General Packet Radio Service (GPRS), Enhanced Data Rates for GSM Evolution (EDGE) (i.e., GERAN), and the like.
  • GSM Global System for Mobile Communication
  • GPRS General Packet Radio Service
  • EDGE Enhanced Data Rates for GSM Evolution
  • OFDMA may be implemented in wireless technologies such as Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) 802.11 (WiFi), IEEE 802.16 (WiMAX), IEEE802-20, evolved-UTRA (E-UTRA), and the like.
  • IEEE Institute of Electrical and Electronics Engineers
  • WiFi WiFi
  • WiMAX WiMAX
  • IEEE802-20 evolved-UTRA
  • UTRA is part of Universal Mobile Telecommunication System (UMTS)
  • 3GPP 3rd Generation Partnership Project
  • LTE Long Term Evolution
  • 3GPP LTE adopts OFDMA in downlink (DL) and SC-FDMA in uplink (UL).
  • LTE-advanced (LTE-A) is an evolution of 3GPP LTE. For convenience of explanation, hereinafter, it will be described on the assumption that the present invention is applied to 3GPP LTE / LTE-A.
  • an eNB allocates a downlink / uplink time / frequency resource to a UE, and the UE receives a downlink signal according to the allocation of the eNB and transmits an uplink signal.
  • it can be applied to contention-based communication such as WiFi.
  • an access point (AP) or a control node controlling the access point allocates resources for communication between a UE and the AP, whereas a competition-based communication technique connects to an AP. Communication resources are occupied through contention among multiple UEs that are willing to.
  • CSMA carrier sense multiple access
  • MAC probabilistic media access control
  • the transmitting device determines if another transmission is in progress before attempting to send traffic to the receiving device. In other words, the transmitting device attempts to detect the presence of a carrier from another transmitting device before attempting to transmit. When the carrier is detected, the transmission device waits for transmission to be completed by another transmission device in progress before initiating its transmission.
  • CSMA is a communication technique based on the principle of "sense before transmit” or “listen before talk”.
  • Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection (CSMA / CD) and / or Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance (CSMA / CA) are used as a technique for avoiding collision between transmission devices in a contention-based communication system using CSMA.
  • CSMA / CD is a collision detection technique in a wired LAN environment. First, a PC or a server that wants to communicate in an Ethernet environment checks if a communication occurs on the network, and then another device If you are sending on the network, wait and send data.
  • CSMA / CD monitors the collisions to allow flexible data transmission.
  • a transmission device using CSMA / CD detects data transmission by another transmission device and adjusts its data transmission using a specific rule.
  • CSMA / CA is a media access control protocol specified in the IEEE 802.11 standard.
  • WLAN systems according to the IEEE 802.11 standard use a CA, that is, a collision avoidance method, without using the CSMA / CD used in the IEEE 802.3 standard.
  • the transmitting devices always detect the carrier of the network, and when the network is empty, wait for a certain amount of time according to their location on the list and send the data.
  • Various methods are used to prioritize and reconfigure transmission devices within a list.
  • a collision may occur, in which a collision detection procedure is performed.
  • Transmission devices using CSMA / CA use specific rules to avoid collisions between data transmissions by other transmission devices and their data transmissions.
  • the UE may be fixed or mobile, and various devices which communicate with a base station (BS) to transmit and receive user data and / or various control information belong to the same.
  • BS Base station
  • UE Terminal Equipment
  • MS Mobile Station
  • MT Mobile Terminal
  • UT User Terminal
  • SS Subscribe Station
  • wireless device PDA (Personal Digital Assistant), wireless modem
  • a BS generally refers to a fixed station communicating with the UE and / or another BS, and communicates with the UE and another BS to exchange various data and control information.
  • the BS may be referred to in other terms such as ABS (Advanced Base Station), Node-B (NB), evolved-NodeB (NB), Base Transceiver System (BTS), Access Point, and Processing Server (PS).
  • ABS Advanced Base Station
  • NB Node-B
  • NB evolved-NodeB
  • BTS Base Transceiver System
  • PS Access Point
  • eNB Processing Server
  • a node refers to a fixed point capable of transmitting / receiving a radio signal by communicating with a UE.
  • Various forms of eNBs may be used as nodes regardless of their names.
  • a node may be a BS, an NB, an eNB, a pico-cell eNB (PeNB), a home eNB (HeNB), a relay, a repeater, or the like.
  • the node may not be an eNB.
  • it may be a radio remote head (RRH), a radio remote unit (RRU).
  • RRH, RRU, etc. generally have a power level lower than the power level of the eNB.
  • RRH or RRU, RRH / RRU is generally connected to the eNB by a dedicated line such as an optical cable
  • RRH / RRU and eNB are generally compared to cooperative communication by eNBs connected by a wireless line.
  • cooperative communication can be performed smoothly.
  • At least one antenna is installed at one node.
  • the antenna may mean a physical antenna or may mean an antenna port, a virtual antenna, or an antenna group. Nodes are also called points.
  • a cell refers to a certain geographic area in which one or more nodes provide communication services. Therefore, in the present invention, communication with a specific cell may mean communication with an eNB or a node that provides a communication service to the specific cell.
  • the downlink / uplink signal of a specific cell means a downlink / uplink signal from / to an eNB or a node that provides a communication service to the specific cell.
  • a cell that provides uplink / downlink communication service to a UE is particularly called a serving cell.
  • the channel state / quality of a specific cell means a channel state / quality of a channel or communication link formed between an eNB or a node providing a communication service to the specific cell and a UE.
  • the UE transmits a downlink channel state from a specific node to a CRS in which antenna port (s) of the specific node are transmitted on a Cell-specific Reference Signal (CRS) resource allocated to the specific node. It may be measured using the CSI-RS (s) transmitted on the (s) and / or Channel State Information Reference Signal (CSI-RS) resources.
  • CRS Cell-specific Reference Signal
  • CSI-RS Channel State Information Reference Signal
  • the 3GPP LTE / LTE-A system uses the concept of a cell to manage radio resources.
  • Cells associated with radio resources are distinguished from cells in a geographic area.
  • a "cell” in a geographic area may be understood as coverage in which a node can provide services using a carrier, and a "cell” of radio resources is a bandwidth (frequency) that is a frequency range configured by the carrier. bandwidth, BW). Since downlink coverage, which is a range in which a node can transmit valid signals, and uplink coverage, which is a range in which a valid signal is received from a UE, depends on a carrier carrying the signal, the coverage of the node is determined by the radio resources used by the node. It is also associated with the coverage of the "cell”.
  • the term "cell” can sometimes be used to mean coverage of a service by a node, sometimes a radio resource, and sometimes a range within which a signal using the radio resource can reach a valid strength.
  • the "cell” of radio resources is described in more detail later.
  • the 3GPP LTE / LTE-A standard corresponds to downlink physical channels corresponding to resource elements carrying information originating from an upper layer and resource elements used by the physical layer but not carrying information originating from an upper layer.
  • Downlink physical signals are defined.
  • a physical downlink shared channel (PDSCH), a physical broadcast channel (PBCH), a physical multicast channel (PMCH), a physical control format indicator channel (physical control) format indicator channel (PCFICH), physical downlink control channel (PDCCH) and physical hybrid ARQ indicator channel (PHICH) are defined as downlink physical channels
  • reference signal and synchronization signal Is defined as downlink physical signals.
  • a reference signal also referred to as a pilot, refers to a signal of a predetermined special waveform known to the eNB and the UE.
  • a cell specific RS, UE- UE-specific RS, positioning RS (PRS), and channel state information RS (CSI-RS) are defined as downlink reference signals.
  • the 3GPP LTE / LTE-A standard corresponds to uplink physical channels corresponding to resource elements carrying information originating from a higher layer and resource elements used by the physical layer but not carrying information originating from an upper layer.
  • Uplink physical signals are defined. For example, a physical uplink shared channel (PUSCH), a physical uplink control channel (PUCCH), and a physical random access channel (PRACH) are the uplink physical channels.
  • a demodulation reference signal (DMRS) for uplink control / data signals and a sounding reference signal (SRS) used for uplink channel measurement are defined.
  • Physical Downlink Control CHannel / Physical Control Format Indicator CHannel (PCFICH) / PHICH (Physical Hybrid automatic retransmit request Indicator CHannel) / PDSCH (Physical Downlink Shared CHannel) are respectively DCI (Downlink Control Information) / CFI ( Means a set of time-frequency resources or a set of resource elements that carry downlink format ACK / ACK / NACK (ACKnowlegement / Negative ACK) / downlink data, and also a Physical Uplink Control CHannel (PUCCH) / Physical (PUSCH) Uplink Shared CHannel / PACH (Physical Random Access CHannel) means a set of time-frequency resources or a set of resource elements that carry uplink control information (UCI) / uplink data / random access signals, respectively.
  • DCI Downlink Control Information
  • CFI Means a set of time-frequency resources or a set of resource elements that carry downlink format ACK / ACK
  • the PDCCH / PCFICH / PHICH / PDSCH / PUCCH / PUSCH / PRACH RE is allocated to the PDCCH / PCFICH / PHICH / PDSCH / PUCCH / PUSCH / PRACH.
  • the PDCCH / PCFICH / PHICH / PDSCH / PUCCH / PUSCH / PRACH resource is referred to below:
  • the expression that the user equipment transmits the PUCCH / PUSCH / PRACH is hereinafter referred to as uplink control information / uplink on or through PUSCH / PUCCH / PRACH, respectively.
  • PDCCH / PCFICH / PHICH / PDSCH is used for downlink data / control information on or through PDCCH / PCFICH / PHICH / PDSCH, respectively. It is used in the same sense as sending it.
  • CRS / DMRS / CSI-RS / SRS / UE-RS is assigned or configured OFDM symbol / subcarrier / RE to CRS / DMRS / CSI-RS / SRS / UE-RS symbol / carrier / subcarrier / RE. It is called.
  • an OFDM symbol assigned or configured with a tracking RS (TRS) is called a TRS symbol
  • a subcarrier assigned or configured with a TRS is called a TRS subcarrier
  • an RE assigned or configured with a TRS is called a TRS RE.
  • a subframe configured for TRS transmission is called a TRS subframe.
  • a subframe in which a broadcast signal is transmitted is called a broadcast subframe or a PBCH subframe
  • a subframe in which a sync signal (for example, PSS and / or SSS) is transmitted is a sync signal subframe or a PSS / SSS subframe. It is called.
  • An OFDM symbol / subcarrier / RE to which PSS / SSS is assigned or configured is referred to as a PSS / SSS symbol / subcarrier / RE, respectively.
  • the CRS port, the UE-RS port, the CSI-RS port, and the TRS port are an antenna port configured to transmit CRS, an antenna port configured to transmit UE-RS, and an antenna configured to transmit CSI-RS, respectively.
  • Port an antenna port configured to transmit TRS.
  • Antenna ports configured to transmit CRSs may be distinguished from each other by the location of REs occupied by the CRS according to the CRS ports, and antenna ports configured to transmit UE-RSs may be UE-RS according to the UE-RS ports.
  • the RSs may be distinguished from each other by locations of REs occupied, and antenna ports configured to transmit CSI-RSs may be distinguished from each other by locations of REs occupied by the CSI-RSs according to the CSI-RS ports. Therefore, the term CRS / UE-RS / CSI-RS / TRS port may be used as a term for a pattern of REs occupied by CRS / UE-RS / CSI-RS / TRS in a certain resource region.
  • E-UTRAN Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network
  • the E-UTRAN consists of cells (eNBs), which cells are connected via an X2 interface.
  • the cell is connected to the terminal through the air interface, and is connected to the Evolved Packet Core (EPC) through the S1 interface.
  • EPC Evolved Packet Core
  • the EPC includes a mobility management entity (MME), a serving-gateway (S-GW), and a packet data network-gateway (PDN-GW).
  • MME mobility management entity
  • S-GW serving-gateway
  • PDN-GW packet data network-gateway
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a control plane and a user plane structure of a radio interface protocol between a terminal and an E-UTRAN based on the 3GPP radio access network standard.
  • the control plane refers to a path through which control messages used by a user equipment (UE) and a network to manage a call are transmitted.
  • the user plane refers to a path through which data generated at an application layer, for example, voice data or Internet packet data, is transmitted.
  • the physical layer which is the first layer, provides an information transfer service to an upper layer by using a physical channel.
  • the physical layer is connected to the upper layer of the medium access control layer through a transport channel. Data moves between the medium access control layer and the physical layer through the transport channel. Data moves between the physical layer between the transmitting side and the receiving side through the physical channel.
  • the physical channel utilizes time and frequency as radio resources. Specifically, the physical channel is modulated in the Orthogonal Frequency Division Multiple Access (OFDMA) scheme in the downlink, and modulated in the Single Carrier Frequency Division Multiple Access (SC-FDMA) scheme in the uplink.
  • OFDMA Orthogonal Frequency Division Multiple Access
  • SC-FDMA Single Carrier Frequency Division Multiple Access
  • the medium access control (MAC) layer of the second layer provides a service to a radio link control (RLC) layer, which is a higher layer, through a logical channel.
  • RLC radio link control
  • the RLC layer of the second layer supports reliable data transmission.
  • the function of the RLC layer may be implemented as a functional block inside the MAC.
  • the PDCP (Packet Data Convergence Protocol) layer of the second layer performs a header compression function to reduce unnecessary control information for efficiently transmitting IP packets such as IPv4 or IPv6 in a narrow bandwidth wireless interface.
  • IPv4 Packet Data Convergence Protocol
  • the Radio Resource Control (RRC) layer located at the bottom of the third layer is defined only in the control plane.
  • the RRC layer is responsible for control of logical channels, transport channels, and physical channels in connection with configuration, reconfiguration, and release of radio bearers (RBs).
  • RB means a service provided by the second layer for data transmission between the terminal and the network.
  • the RRC layers of the UE and the network exchange RRC messages with each other.
  • One cell constituting the base station is set to one of the bandwidth, such as 1.25, 2.5, 5, 10, 15, 20Mhz to provide a downlink or uplink transmission service to multiple terminals.
  • Different cells may be configured to provide different bandwidths.
  • the downlink transport channel for transmitting data from the network to the UE includes a broadcast channel (BCH) for transmitting system information, a paging channel (PCH) for transmitting a paging message, and a downlink shared channel (SCH) for transmitting user traffic or a control message.
  • BCH broadcast channel
  • PCH paging channel
  • SCH downlink shared channel
  • Traffic or control messages of a downlink multicast or broadcast service may be transmitted through a downlink SCH or may be transmitted through a separate downlink multicast channel (MCH).
  • MCH downlink multicast channel
  • the uplink transmission channel for transmitting data from the terminal to the network includes a random access channel (RAC) for transmitting an initial control message and an uplink shared channel (SCH) for transmitting user traffic or a control message. It is located above the transport channel, and the logical channel mapped to the transport channel is a broadcast control channel (BCCH), a paging control channel (PCCH), a common control channel (CCCH), a multicast control channel (MCCH), and an MTCH (multicast). Traffic Channel).
  • BCCH broadcast control channel
  • PCCH paging control channel
  • CCCH common control channel
  • MCCH multicast control channel
  • Traffic Channel multicast
  • FIG. 4 is a diagram for explaining physical channels used in a 3GPP system and a general signal transmission method using the same.
  • the UE When the UE is powered on or enters a new cell, the UE performs an initial cell search operation such as synchronizing with the base station (S401). To this end, the terminal may receive a Primary Synchronization Channel (P-SCH) and a Secondary Synchronization Channel (S-SCH) from the base station to synchronize with the base station and obtain information such as a cell ID. have. Thereafter, the terminal may receive a physical broadcast channel from the base station to obtain broadcast information in a cell. Meanwhile, the terminal may receive a downlink reference signal (DL RS) in an initial cell search step to check the downlink channel state.
  • P-SCH Primary Synchronization Channel
  • S-SCH Secondary Synchronization Channel
  • DL RS downlink reference signal
  • the UE After completing the initial cell search, the UE acquires more specific system information by receiving a physical downlink control channel (PDSCH) according to a physical downlink control channel (PDCCH) and information on the PDCCH. It may be (S402).
  • PDSCH physical downlink control channel
  • PDCCH physical downlink control channel
  • the terminal may perform a random access procedure (RACH) for the base station (steps S403 to S406).
  • RACH random access procedure
  • the UE may transmit a specific sequence to the preamble through a physical random access channel (PRACH) (S403) and receive a response message for the preamble through the PDCCH and the corresponding PDSCH (S404).
  • PRACH physical random access channel
  • a contention resolution procedure may be additionally performed.
  • the UE After performing the procedure as described above, the UE performs a PDCCH / PDSCH reception (S407) and a physical uplink shared channel (PUSCH) / physical uplink control channel (Physical Uplink) as a general uplink / downlink signal transmission procedure.
  • Control Channel (PUCCH) transmission (S408) may be performed.
  • the terminal receives downlink control information (DCI) through the PDCCH.
  • DCI downlink control information
  • the DCI includes control information such as resource allocation information for the terminal, and the format is different according to the purpose of use.
  • the control information transmitted by the terminal to the base station through the uplink or received by the terminal from the base station includes a downlink / uplink ACK / NACK signal, a channel quality indicator (CQI), a precoding matrix index (PMI), and a rank indicator (RI). ), And the like.
  • the terminal may transmit the above-described control information such as CQI / PMI / RI through the PUSCH and / or PUCCH.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a structure of a radio frame used in an LTE system.
  • a radio frame has a length of 10 ms (327200 ⁇ Ts) and consists of 10 equally sized subframes.
  • Each subframe has a length of 1 ms and consists of two slots.
  • Each slot has a length of 0.5 ms (15360 x Ts).
  • the slot includes a plurality of OFDM symbols in the time domain and a plurality of resource blocks (RBs) in the frequency domain.
  • one resource block includes 12 subcarriers x 7 (6) OFDM symbols.
  • Transmission time interval which is a unit time for transmitting data, may be determined in units of one or more subframes.
  • the structure of the radio frame described above is merely an example, and the number of subframes included in the radio frame, the number of slots included in the subframe, and the number of OFDM symbols included in the slot may be variously changed.
  • the random access process is also referred to as a random access channel (RACH) process.
  • the random access procedure is variously used for initial access, uplink synchronization coordination, resource allocation, handover, and the like.
  • the random access process is classified into a contention-based process and a dedicated (ie non-competition-based) process.
  • the contention-based random access procedure is generally used including an initial access, and a dedicated random access procedure is limited to handover.
  • the UE randomly selects a RACH preamble sequence. Accordingly, it is possible for a plurality of terminals to transmit the same RACH preamble sequence at the same time, which requires a contention cancellation process later.
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating an example of a random access procedure in 3GPP LTE.
  • the random access procedure in the present invention may correspond to a dedicated random access procedure as well as a contention-based random access procedure.
  • the contention-based random access procedure includes the following four steps (step 4 is not shown).
  • the messages transmitted in steps 1 to 4 may be referred to as messages Msg 1 to 4, respectively.
  • the dedicated random access process includes the following three steps.
  • messages transmitted in steps 0 to 2 may be referred to as messages Msg 0 to 2, respectively.
  • uplink transmission ie, step 3
  • the dedicated random access procedure may be triggered using a PDCCH (hereinafter, referred to as a PDCCH order) for the purpose of instructing the base station to transmit the RACH preamble.
  • PDCCH hereinafter, referred to as a PDCCH order
  • the UE After transmitting the RACH preamble, the UE attempts to receive a random access response (RAR) within a pre-set time window. Specifically, the terminal attempts to detect a PDCCH having a random access RNTI (RA-RNTI) (hereinafter, RA-RNTI PDCCH) (eg, CRC is masked as RA-RNTI in PDCCH) within a time window. Upon detecting the RA-RNTI PDCCH, the UE checks whether a RAR for itself exists in the PDSCH corresponding to the RA-RNTI PDCCH.
  • RA-RNTI PDCCH a random access RNTI
  • the RAR includes timing advance (TA) information indicating timing offset information for UL synchronization, UL resource allocation information (UL grant information), temporary terminal identifier (eg, Temporary Cell-RNTI, TC-RNTI), and the like. .
  • the UE may perform UL transmission (eg, message 3) according to resource allocation information and TA value in the RAR.
  • HARQ is applied to UL transmission corresponding to the RAR. Therefore, after transmitting the message 3, the terminal can receive the reception response information (eg, PHICH) corresponding to the message 3.
  • the random access procedure is used for the UE to get UL synchronization with the base station or to be allocated UL radio resources.
  • the UE receives a root index and a physical random access channel (PRACH) configuration index from the eNodeB.
  • PRACH physical random access channel
  • Each cell has 64 candidate random access preambles defined by a Zadoff-Chu (ZC) sequence, and the root index is a logical index for the UE to generate 64 candidate random access preambles.
  • ZC Zadoff-Chu
  • the PRACH configuration index indicates a specific subframe and a preamble format capable of transmitting the random access preamble.
  • the UE sends the randomly selected random access preamble to the eNodeB.
  • the UE selects one of the 64 candidate random access preambles.
  • the corresponding subframe is selected by the PRACH configuration index.
  • the UE transmits the selected random access preamble in the selected subframe.
  • the eNodeB Upon receiving the random access preamble, the eNodeB sends a random access response (RAR) to the UE.
  • RAR random access response
  • the random access response is detected in two steps. First, the UE detects a PDCCH masked with random access-RNTI (RA-RNTI). The UE receives a random access response in a medium access control (MAC) protocol data unit (PDU) on the PDSCH indicated by the detected PDCCH.
  • MAC medium access control
  • the RRC state refers to whether or not the entity of the RRC layer of the UE is in a logical connection with the entity of the RRC layer of the eNodeB. When connected, the RRC state is called an RRC connected state. A state that is not present is called an RRC idle state.
  • the E-UTRAN may determine the existence of the corresponding UE in units of cells, and thus may effectively control the UE.
  • the UE in the idle state can not be identified by the eNodeB, the core network is managed by the tracking area (Tracking Area) unit that is larger than the cell unit.
  • the tracking area is a collection unit of cells. That is, the idle state (UE) is determined only in the presence of the UE in a large area, and in order to receive a normal mobile communication service such as voice or data, the UE must transition to the connected state (connected state).
  • PLMN Public Land Mobile Network
  • the specific PLMN connected can be selected automatically or manually.
  • PLMN refers to a wireless communication system for use by a user in a vehicle or on the ground while walking.
  • the PLMN may indicate all mobile wireless networks using land-based base stations other than satellites.
  • the UE stays in the RRC idle state in the cell.
  • the UE in the RRC_idle state selects a cell capable of providing possible services and adjusts it to the control channel of the selected cell. That is, the terminal camps on a cell.
  • the UE monitors the paging signal and system information transmitted from the PLMN in the camp-on cell.
  • the terminal may initially access the network through the control channel of the cell, and may receive a broadcasting message of the cell.
  • the UE When the UE staying in the idle state needs to establish an RRC connection, the UE establishes an RRC connection with the RRC layer of the eNodeB through an RRC connection procedure and transitions to an RRC connected state. .
  • the UE in the idle state needs to establish an RRC connection. For example, a user's call attempt or an uplink data transmission is necessary, or a paging message is received from EUTRAN. In this case, the response message may be transmitted.
  • the RRC connection process is largely a process in which a UE sends an RRC connection request message to an eNodeB, an eNodeB sends an RRC connection setup message to the UE, and a UE completes RRC connection setup to the eNodeB. (RRC connection setup complete) message is sent. This process will be described in more detail with reference to FIG. 7 as follows.
  • the UE When the UE in idle state attempts to establish an RRC connection due to a call attempt, a data transmission attempt, or a response to an eNodeB's paging, the UE first sends an RRC connection request message. Send to eNodeB.
  • the eNB When the RRC connection request message is received from the UE, the eNB accepts the RRC connection request of the UE when the radio resources are sufficient, and transmits an RRC connection setup message, which is a response message, to the UE. .
  • the UE When the UE receives the RRC connection setup message, it transmits an RRC connection setup complete message to the eNodeB. When the UE successfully transmits an RRC connection establishment message, the UE establishes an RRC connection with the eNodeB and transitions to the RRC connected mode.
  • the terminal determines that the current communication link has a failure and starts the RRC connection reestablishment procedure. .
  • the MAC sublayer random access Random Access If the procedure continues to fail or the RLC sublayer continuously fails to uplink data transmission and determines that there is a serious problem with uplink transmission, or if it is determined that the handover has failed, or the message received by the UE is checked for integrity. If you do not pass the integrity check.
  • the UE stops using all the radio bearers that have been set except SRB 0 (Signaling Radio Bearer # 0), initializes various sublayers of the AS (Access Stratum), and configures each sublayer and physical layer by default configuration. Set to). The important point here is that the terminal maintains the RRC connection state.
  • the terminal performs a cell selection procedure for performing the RRC connection reconfiguration process.
  • the cell selection procedure of the conventional RRC connection resetting process is the same as the cell selection procedure performed by the UE in the RRC idle state, although the UE maintains the connection state.
  • the UE When it is determined that the selected cell is a cell using E-UTRA through the cell selection procedure for performing the RRC connection reconfiguration process, the UE transmits an RRC connection reconfiguration request message to the corresponding cell. If the cell accepts the RRC connection reset request message of the terminal, the cell transmits an RRC connection reset acceptance message to the terminal.
  • the UE When the UE receives the RRC connection reset acceptance message, the UE reconfigures the PDCP sublayer and the RLC sublayer for SRB 1. In addition, it recalculates various key values related to security settings and reconfigures the PDCP sublayer responsible for security with newly calculated security key values. This opens the SRB 1 between the terminal and the cell and can exchange RRC control messages. The terminal completes resumption of SRB 1 and transmits a confirmation message indicating that the RRC connection resetting process is completed.
  • the cell performs an RRC connection reconfiguration procedure with the UE, recovering to a state before the UE performs the RRC connection reconfiguration process, and guarantees continuity of services.
  • the RRC connection resetting process is stopped and the UE enters the RRC idle state.
  • the UE even if the UE fails to select a cell within a limited time, the UE enters the RRC idle state assuming that the RRC connection resetting process has failed.
  • the cell when the cell rejects the RRC connection reset request message of the terminal, the cell transmits an RRC connection reset rejection message to the terminal.
  • the UE receives the RRC connection reset rejection message, the UE releases the RRC connection state and is switched to the RRC idle state.
  • the service provided by the network to the terminal may be classified into three types. Depending on what service can be provided, the UE also recognizes the cell type differently. That is, a cell camped on by an idle terminal may be classified differently according to a service type.
  • services provided to a terminal by a network are classified into three types as shown in Table 1 below.
  • Table 1 Limited service Provide emergency call and Earthquake and Tsunami Warning System (ETWS) Normal service Providing general use public use services Operator service Providing services for network operators
  • EWS Earthquake and Tsunami Warning System
  • the 3GPP standard document classifies a cell type as shown in Table 2 below with respect to a service type that a cell provides to a terminal.
  • the Acceptable cell is a cell that is not barred from the terminal's point of view and satisfies the cell selection criterion of the terminal, and is a cell that can receive only limited services such as emergency call and ETWS.
  • the restricted service is a service type that can be supported for an acceptable cell.
  • Suitable cells also satisfy the conditions of the Acceptable cell, while at the same time satisfying additional conditions.
  • this cell must belong to a PLMN to which the UE can access, and must be a cell in which the TA update procedure of the UE is not prohibited.
  • the cell is a CSG (Closed Subscriber Group) cell
  • the terminal should be a cell that can be accessed as a CSG member.
  • the operator service is a service that is allowed only to a specific terminal by the operator, it can support a reserved cell (reserved cell).
  • the terminal performs a cell selection procedure and registers itself with the network in order to receive a service from the cell. In addition, if the strength or quality of the signal between the terminal and the cell decreases due to the mobility of the terminal, the terminal performs a cell reselection procedure to maintain the transmission quality of the data.
  • the 3GPP standard document divides the cell selection procedure into two categories as follows.
  • the first is an initial cell selection process, which is performed when the terminal does not have prior information on the radio channel.
  • the terminal searches all radio channels to find an appropriate cell, and selects a cell corresponding to the radio channel having the strongest signal quality among the searched radio channels.
  • Equation 1 represents a cell selection criterion in the LTE system disclosed in the 3GPP standard document.
  • Equation 1 Parameters used in Equation 1 are shown in Table 3 below.
  • the terminal receives the parameters of Table 3 through system information (SI) and performs a cell selection procedure using the cell selection criteria of Equation 1.
  • SI system information
  • the above system information includes essential information that the terminal needs to know in order to access the cell. Therefore, the terminal must have the latest system information before accessing the cell. And since the system information is information that every terminal in a cell should know, the cell periodically transmits the system information.
  • SIB system information block
  • the MIB allows the terminal to know information such as physical configuration of the cell, for example, bandwidth.
  • SIB is a collection of related system information. For example, some SIBs contain only information of neighboring cells, and some SIBs contain only information of uplink radio channels used by the terminal. SB informs transmission information of SIBs, for example, a transmission period.
  • the terminal selects a cell through a cell selection procedure
  • the strength or quality of the signal between the terminal and the cell may change due to the mobility of the terminal or a change in the wireless environment. If the quality of the selected cell is degraded, the terminal may select another cell that provides better quality. When reselecting a cell in this way, a cell that generally provides better signal quality than the currently selected cell is selected. This is called a cell reselection procedure.
  • the cell reselection procedure has a basic purpose in selecting a cell that generally provides the best quality to a terminal in view of the quality of a radio signal.
  • the network may determine the priority for each frequency and notify the terminal. Upon receiving this priority, the UE considers this priority in preference to the radio signal quality criteria in the cell reselection procedure.
  • Such a cell reselection procedure may be divided according to the radio access technology (RAT) and frequency characteristics of the cell as shown in Table 4 below.
  • RAT radio access technology
  • FIG. 9 is a flowchart illustrating an operation of a terminal when the terminal is powered on in a Long Term Evolution (LTE) system.
  • LTE Long Term Evolution
  • the terminal selects a radio access technology (RAT) for communicating with a public land mobile network (PLMN), which is a network to be serviced automatically or manually when the power is turned on.
  • the PLMN and RAT information may be selected by a user of the terminal or may use information stored in a universal subscriber identity module (USIM).
  • USIM universal subscriber identity module
  • the UE measures the signal transmitted from the cell periodically or non-periodically, that is, a reference signal or a pilot signal, as in step S930, and is related to the signal strength or the ratio of the signal and noise / interference.
  • Cell quality information is calculated using the characteristics of the physical signal.
  • step S920 the terminal performs a cell selection process of selecting a cell having the largest value among cells in which the measured cell quality information is larger than a reference value.
  • the reference value refers to a value defined in the system to ensure the quality of the physical signal in data transmission and reception. Therefore, the value may vary according to the applied RAT, and may be based on Equation 1 in the LTE system.
  • the terminal receives the system information periodically transmitted by the cell, and uses it to network its information (eg, International Mobile Subscriber Identity, IMSI) in order to receive the service from the network in step S950.
  • network its information eg, International Mobile Subscriber Identity, IMSI
  • the UE does not register with the network. If the network information (eg, Tracking Area Identity, TAI) received from the SI is different from the network information that the UE knows, as in steps S940 and S970, the network does not register.
  • the network information eg, Tracking Area Identity, TAI
  • the terminal is one of the other cells that provide better signal characteristics than the cell of the cell connected to the terminal, if the strength or quality of the signal measured from the cell of the serving cell is lower than the value measured from the cell of the neighboring cell Reselect.
  • This process is referred to as cell reselection, distinguished from cell selection in step S920.
  • a temporal constraint eg, a cell selection timer
  • mobility support of a terminal is essential. Accordingly, the UE continuously measures the quality of the serving cell and the neighboring cell that provide the current service. The terminal reports the measurement result to the network at an appropriate time, and the network provides the terminal with optimal mobility through handover.
  • the measurement report is for one or several of the various methods (handover, random access, cell search, etc.) for ensuring the mobility of the terminal. Since the measurement report requires some coherent demodulation, it can be performed after the UE acquires the synchronization and physical layer parameters except for the measurement of the received signal strength.
  • the measurement report includes reference signal receive power (RSRP), received signal strength indicator (RSSI), and reference signal reception, which measure the signal strength of the serving cell and neighboring cells, or signal strength relative to the total received power.
  • RSRP reference signal receive power
  • RSSI received signal strength indicator
  • RRM measurement such as reference signal received quality (RSRQ), and RLM measurement that can evaluate radio link failure by measuring a link quality with a serving cell.
  • RSRP is a linear average of the power distribution of the REs over which the CRS is transmitted in downlink.
  • RSSI is a linear average of the total received power received by the terminal, and the OFDM symbol including the RS for antenna port 0 is a measurement value including interference and noise power from adjacent cells as the measurement target. If higher layer signaling indicates a specific subframe for measuring the RSRQ, the RSSI is measured for all OFDM symbols included in the indicated subframe.
  • RSRQ is a value measured in the form of N * RSRP / RSSI, where N is the number of RBs of a corresponding bandwidth in RSSI measurement.
  • the transmission of the measurement report may be determined by the following event-based measurement report determination.
  • the measured value may be the aforementioned RSRP.
  • the measurement report may be set to transmit the measurement report only when each condition of the measurement report determination described above is maintained for more than a predetermined time set in the network.
  • the measurement report is based on the premise that the report is performed using the CRS.
  • the measurement report related to the description of the present invention may be used in any one or optional combination of the CSI-RS and the DMRS, including the CRS.
  • the measurement report may be performed for a specific antenna port (s) or reference signal configuration of the antenna ports to which the reference signal is transmitted.
  • a specific antenna port (s) or reference signal configuration of the antenna ports to which the reference signal is transmitted For example, in the case of the CSI-RS, a plurality of reference signal configurations may be allocated to the same subframe, and each reference signal configuration may include 2, 4, or 8 ports of the CSI-RS, and May be transmitted at another transmission time.
  • the measurement report When the measurement report is performed using the CSI-RS, it can also be used for the measurement of neighbor cells (adjacent cells, transmission points without a separate cell ID, cells / transmission points included in the CoMP set, etc.).
  • the base station informs the UE of the CSI-RS configuration used by the neighbor cell for CoMP and / or interference measurement, etc., and the UE configures the CSI-RS configuration (indicated by the base station) among the CSI-RS configuration of the neighbor cell. Measurement may be performed on the CSI-RS transmitted to the CSI-RS.
  • CSI-RS configuration of several cells including a serving cell may be signaled (multiple CSI-RS configurations) to measure signal strength of a plurality of cells.
  • FIG. 10 illustrates an example of a connection mode handover procedure in an LTE system.
  • the network system may include a terminal, a source eNB, and a target eNB.
  • the source base station is a serving base station providing a scheduling service to the terminal
  • the target base station is a target base station to which the terminal intends to perform a handover.
  • the source base station and the target base station may be a legacy base station and a macro base station.
  • the network controls the UE in the RRC_CONNECTED state, and a handover process is defined to manage mobility in the RRC_CONNECTED state.
  • a handover process is defined to manage mobility in the RRC_CONNECTED state.
  • the network triggers the handover process according to the radio channel condition and load. This handover process is shown in FIG.
  • the terminal transmits a measurement report message including a measurement result of a neighbor cell to a source base station (S1001).
  • the source base station may determine whether to perform a handover and the target base station to be handed over by the terminal. Thereafter, the source base station may transmit a handover request message to the target base station to perform the handover (S1003 and S1005).
  • the target base station controls the approval of the terminal, and if the terminal is approved, the target base station transmits a HO request acknowledgment message to the serving base station (S1007, S1009).
  • the source base station receiving the HO request confirmation message transmits an RRC connection reestablishment message to the terminal in order to instruct the execution of the HO process (S1011).
  • the UE may be detached from the existing cell (ie, the source base station) and may perform a process of synchronizing with the new cell (ie, the target base station) (S1013).
  • the target base station transfers the stored packet to the terminal to the target base station (S1015).
  • the source base station In order to deliver the buffered data or packet to the target base station, the source base station first transmits a sequence number (SN) status transfer message to the target base station (S1017).
  • SN sequence number
  • the terminal transmits a random access preamble in order to synchronize with the target base station (S1019).
  • the target base station transmits uplink resource allocation information and timing advance (TA) information to the terminal through a medium access control (MAC) message or an RRC message in response to the random access preamble (S1021).
  • TA timing advance
  • the terminal transmits an RRC connection reconfiguration complete message to the target base station based on the uplink resource allocation information and the TA information (S1023).
  • the target base station If the target base station receives the RRC connection resetting completion message from the terminal, the target base station transmits a UE context release message requesting the removal of information associated with the terminal (S1025).
  • the serving base station receiving the UE context release message releases resources for the terminal and completes a handover process (S1027).
  • FIG. 10 illustrates a legacy handover process performed by the terminal. That is, whenever the base station providing the scheduling service to the terminal is changed, the terminal may perform the handover process illustrated in FIG. 10.
  • the terminal performs RLM (Radio Link Monitoring) and RRM (Radio Resource Management) operations in order to measure / report / manage radio link status and received signal quality.
  • RLM Radio Link Monitoring
  • RRM Radio Resource Management
  • operations such as RRC connection reestablishment, handover, cell reselection, and cell measurement may be accompanied by the UE.
  • the UE may monitor the downlink radio link quality of the serving cell (eg, Primary Cell, PCell) based on the CRS. Specifically, the UE estimates the radio link quality in a single subframe based on the CRS, and estimates an estimated value (eg, a signal to noise ratio (SNR) or a signal to interference and noise ratio (SINR)) to a threshold value Qout, Qin) can monitor / evaluate the radio link status (eg, out-of-sync or in-sync). When the radio link state is in-sync, the terminal can normally perform / maintain communication with the base station.
  • SNR signal to noise ratio
  • SINR signal to interference and noise ratio
  • Qout is defined as the level at which the downlink radio link cannot be reliably received, and corresponds to 10% of the block error rate (BLER) of the theoretical PDCCH transmission considering the PCFICH error with the parameters of Table 5 assumed.
  • the threshold Qin is defined as the level at which the downlink radio link can be received reliably, and corresponds to 2% of the PDCCH BLER of the theoretical PDCCH transmission when considering the PCFICH error with the parameters of Table 6.
  • Subframe (s) in which RLM is performed may be restricted through higher layer (eg, RRC) signaling.
  • Table 5 shows PDCCH / PCFICH transmission parameters for out-of-sync and Table 6 shows PDCCH / PCFICH transmission parameters for in-sync.
  • Note 1 DCI format 1 A.
  • Note 2 A hypothetical PCFICH transmission corresponding to the number of control symbols shall be assumed.
  • the physical layer of the terminal monitors the downlink radio link quality of the serving cell (eg, PCell) and informs the upper layer (eg, RRC) of the out-of-sync / in-sync state. Specifically, when the radio link quality is better than Qin, the physical layer of the terminal instructs the upper layer in-sync in the radio frame in which the radio link quality is evaluated. In the non-DRX mode, the physical layer of the terminal evaluates the radio link quality every radio frame, and in the DRX mode, the physical layer of the terminal evaluates the radio link quality at least once every DRX cycle. When higher layer signaling indicates subframe (s) for restricted RLM, the evaluation of radio link quality is not performed in an undirected subframe. Thereafter, when the radio link quality is worse than Qout, the physical layer of the terminal instructs the upper layer to out-of-sync in a radio frame in which the radio link quality is evaluated.
  • the radio link quality is worse than Qout
  • the UE is based on the RSRP based on the received signal power in a single subframe measured based on the CRS transmission RE and / or the CRS transmission OFDM symbol for a given time / frequency region (eg, a predetermined subframe / band).
  • (Reference Signal Received Power) / Received Signal Strength Indication (RSSI) / Reference Signal Received Quality (RSRQ) can be calculated and the received signal quality can be monitored based on this.
  • RSRP is defined as the linear average of the power contributions (units, W) of resource elements carrying the CRS in the measured frequency band.
  • the CRS of antenna port 0 is used for RSRP determination.
  • RSRQ is defined as N ⁇ RSRP / RSSI.
  • N represents the number of RBs in the RSSI measurement band.
  • RSRP and RSSI are measured in the same RB set.
  • RSSI represents a linear average of the total received power observed in the OFDM symbol including the CRS of antenna port 0 in the measurement band (N RBs), and includes signals of all sources observed by the terminal. For example, sources include co-channel serving and non-serving cells, neighbor channel interference and thermal noise. If higher layer (eg, RRC) signaling indicates a particular subframe for RSRQ measurement, the RSSI is measured in all OFDM symbols of the indicated subframe.
  • RRC Radio Resource Control
  • carrier aggregation will be described with reference to FIG. 11.
  • LTE system 3rd Generation Partnership Project Long Term Evolution (Rel-8 or Rel-9) system (hereinafter referred to as LTE system) is a multi-carrier modulation (MCM) that divides a single component carrier (CC) into multiple bands. Multi-Carrier Modulation) is used.
  • MCM multi-carrier modulation
  • CC component carrier
  • Multi-Carrier Modulation Multi-Carrier Modulation
  • CA carrier aggregation
  • Carrier aggregation may be replaced with the words carrier aggregation, carrier matching, multi-component carrier environment (Multi-CC) or multicarrier environment.
  • the multi-carrier means the aggregation of carriers (or carrier aggregation), wherein the aggregation of carriers means not only merging between contiguous carriers but also merging between non-contiguous carriers.
  • the number of component carriers aggregated between downlink and uplink may be set differently. The case where the number of downlink component carriers (hereinafter referred to as 'DL CC') and the number of uplink component carriers (hereinafter referred to as 'UL CC') is the same is called symmetric merging. This is called asymmetric merging.
  • carrier aggregation may be used interchangeably with terms such as carrier aggregation, bandwidth aggregation, spectrum aggregation, and the like.
  • carrier aggregation in which two or more component carriers are combined, aims to support up to 100 MHz bandwidth.
  • the bandwidth of the combining carrier may be limited to the bandwidth used by the existing system to maintain backward compatibility with the existing IMT system.
  • the existing 3GPP LTE system supports ⁇ 1.4, 3, 5, 10, 15, 20 ⁇ MHz bandwidth
  • the 3GPP LTE-advanced system i.e., LTE-A
  • LTE-A 3GPP LTE-advanced system
  • the carrier aggregation system used in the present invention may support carrier aggregation by defining a new bandwidth regardless of the bandwidth used in the existing system.
  • the carrier aggregation may be divided into an intra-band CA and an inter-band CA.
  • Intra-band carrier merging means that a plurality of DL CCs and / or UL CCs are located adjacent to or in proximity to frequency. In other words, it may mean that the carrier frequencies of the DL CCs and / or UL CCs are located in the same band.
  • an environment far from the frequency domain may be referred to as an inter-band CA.
  • the terminal may use a plurality of radio frequency (RF) terminals to perform communication in a carrier aggregation environment.
  • RF radio frequency
  • the LTE-A system uses the concept of a cell to manage radio resources.
  • the carrier aggregation environment described above may be referred to as a multiple cell environment.
  • a cell is defined as a combination of a downlink resource (DL CC) and an uplink resource (UL CC), but the uplink resource is not an essential element. Accordingly, the cell may be configured with only downlink resources or with downlink resources and uplink resources.
  • a specific UE may have one DL CC and one UL CC, but if a specific UE has two or more configured serving cells, There may be as many DL CCs and the number of UL CCs may be the same or less. Alternatively, the DL CC and the UL CC may be configured on the contrary. That is, when a specific UE has a plurality of configured serving cells, a carrier aggregation environment in which a UL CC has more than the number of DL CCs may be supported.
  • carrier merge may be understood as a merge of two or more cells, each having a different carrier frequency (center frequency of the cell).
  • 'cell' should be distinguished from 'cell' as a geographic area covered by a commonly used base station.
  • intra-band multi-cell the above-described intra-band carrier merging is referred to as an intra-band multi-cell, and inter-band carrier merging is referred to as an inter-band multi-cell.
  • Cells used in the LTE-A system include a primary cell (PCell: Primary Cell) and a secondary cell (SCell: Secondary Cell).
  • PCell Primary Cell
  • SCell Secondary Cell
  • P cell and S cell may be used as a serving cell.
  • the UE that is in the RRC_CONNECTED state but the carrier aggregation is not configured or does not support the carrier aggregation, there is only one serving cell composed of the PCell.
  • one or more serving cells may exist, and the entire serving cell includes a PCell and one or more SCells.
  • Serving cells may be configured through an RRC parameter.
  • PhysCellId is a cell's physical layer identifier and has an integer value from 0 to 503.
  • ServCellIndex is a short identifier used to identify a serving cell (P cell or S cell) and has an integer value from 0 to 7. A value of 0 is applied to the Pcell, and SCellIndex is pre-assigned to apply to the Scell. That is, a cell having the smallest cell ID (or cell index) in ServCellIndex becomes a P cell.
  • P cell refers to a cell operating on a primary frequency (or primary CC).
  • the UE may be used to perform an initial connection establishment process or to perform a connection re-establishment process, and may also refer to a cell indicated in a handover process.
  • the P cell refers to a cell serving as a center of control-related communication among serving cells configured in a carrier aggregation environment. That is, the terminal may receive and transmit a PUCCH only in its own Pcell, and may use only the Pcell to acquire system information or change a monitoring procedure.
  • E-UTRAN Evolved Universal Terrestrial Radio Access
  • RRC ConnectionReconfigutaion message of a higher layer including mobility control information to a UE supporting a carrier aggregation environment. It may be.
  • the S cell may refer to a cell operating on a secondary frequency (or, secondary CC). Only one PCell may be allocated to a specific UE, and one or more SCells may be allocated.
  • the SCell is configurable after the RRC connection is established and may be used to provide additional radio resources.
  • PUCCH does not exist in the remaining cells excluding the P cell, that is, the S cell, among the serving cells configured in the carrier aggregation environment.
  • the E-UTRAN may provide all system information related to the operation of the related cell in the RRC_CONNECTED state through a dedicated signal.
  • the change of the system information may be controlled by the release and addition of the related SCell, and at this time, an RRC connection reconfigutaion message of a higher layer may be used.
  • the E-UTRAN may perform dedicated signaling having different parameters for each terminal, rather than broadcasting in the related SCell.
  • the E-UTRAN may configure a network including one or more Scells in addition to the Pcells initially configured in the connection establishment process.
  • the Pcell and the SCell may operate as respective component carriers.
  • the primary component carrier (PCC) may be used in the same sense as the PCell
  • the secondary component carrier (SCC) may be used in the same sense as the SCell.
  • Cross carrier scheduling may be referred to as Cross Component Carrier Scheduling or Cross Cell Scheduling.
  • Self-scheduling is transmitted through a DL CC in which a PDCCH (DL Grant) and a PDSCH are transmitted in the same DL CC, or a PUSCH transmitted according to a PDCCH (UL Grant) transmitted in a DL CC is linked to a DL CC in which a UL Grant has been received. It means to be.
  • a DL CC in which a PDCCH (DL Grant) and a PDSCH are transmitted to different DL CCs or a UL CC in which a PUSCH transmitted according to a PDCCH (UL Grant) transmitted in a DL CC is linked to a DL CC having received an UL grant This means that it is transmitted through other UL CC.
  • Whether to perform cross-carrier scheduling may be activated or deactivated UE-specifically and may be known for each UE semi-statically through higher layer signaling (eg, RRC signaling).
  • higher layer signaling eg, RRC signaling
  • a carrier indicator field (CIF: Carrier Indicator Field) indicating a PDSCH / PUSCH indicated by the corresponding PDCCH is transmitted to the PDCCH.
  • the PDCCH may allocate PDSCH resource or PUSCH resource to one of a plurality of component carriers using CIF. That is, when the PDCCH on the DL CC allocates PDSCH or PUSCH resources to one of the multi-aggregated DL / UL CC, CIF is set.
  • the DCI format of LTE Release-8 may be extended according to CIF.
  • the set CIF may be fixed as a 3 bit field or the position of the set CIF may be fixed regardless of the DCI format size.
  • the PDCCH structure (same coding and resource mapping based on the same CCE) of LTE Release-8 may be reused.
  • the PDCCH on the DL CC allocates PDSCH resources on the same DL CC or PUSCH resources on a single linked UL CC, CIF is not configured.
  • the same PDCCH structure (same coding and resource mapping based on the same CCE) and DCI format as in LTE Release-8 may be used.
  • the UE When cross carrier scheduling is possible, the UE needs to monitor the PDCCHs for the plurality of DCIs in the control region of the monitoring CC according to the transmission mode and / or bandwidth for each CC. Therefore, it is necessary to configure the search space and PDCCH monitoring that can support this.
  • the terminal DL CC set represents a set of DL CCs scheduled for the terminal to receive a PDSCH
  • the terminal UL CC set represents a set of UL CCs scheduled for the terminal to transmit a PUSCH.
  • the PDCCH monitoring set represents a set of at least one DL CC that performs PDCCH monitoring.
  • the PDCCH monitoring set may be the same as the terminal DL CC set or may be a subset of the terminal DL CC set.
  • the PDCCH monitoring set may include at least one of DL CCs in the terminal DL CC set. Alternatively, the PDCCH monitoring set may be defined separately regardless of the UE DL CC set.
  • the DL CC included in the PDCCH monitoring set may be configured to always enable self-scheduling for the linked UL CC.
  • the UE DL CC set, the UE UL CC set, and the PDCCH monitoring set may be configured UE-specifically, UE group-specifically, or cell-specifically.
  • cross-carrier scheduling When cross-carrier scheduling is deactivated, it means that the PDCCH monitoring set is always the same as the UE DL CC set. In this case, an indication such as separate signaling for the PDCCH monitoring set is not necessary.
  • a PDCCH monitoring set is defined in the terminal DL CC set. That is, in order to schedule PDSCH or PUSCH for the UE, the base station transmits the PDCCH through only the PDCCH monitoring set.
  • FIG. 5 illustrates a subframe structure of an LTE-A system according to cross carrier scheduling used in embodiments of the present invention.
  • DL CC 'A' represents a case in which a PDCCH monitoring DL CC is configured.
  • each DL CC may transmit a PDCCH for scheduling its PDSCH without CIF.
  • the CIF is used through higher layer signaling, only one DL CC 'A' may transmit a PDCCH for scheduling its PDSCH or PDSCH of another CC using the CIF.
  • DL CCs 'B' and 'C' that are not configured as PDCCH monitoring DL CCs do not transmit the PDCCH.
  • a small cell may be described as a combination of DL resources (ie, component carriers) and optional UL resources.
  • the connection relationship between the carrier frequency of the DL resource and the UL resource may be indicated by system information transmitted on the DL resource.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating an example of heterogeneous network deployment.
  • micro cells and pico cells which are small cells for low power / near-field communication, are used in a homogeneous network based on macro cells in order to more stably guarantee data services such as multimedia.
  • data services such as multimedia.
  • the heterogeneous network currently under consideration in the communication network is formed as shown in FIG. 12.
  • a base station for managing and covering a macro cell is defined as a macro base station (MeNB: Macro eNodeB), and a terminal operating in a macro cell of the macro base station is defined as a macro UE (MUE).
  • MUE macro UE
  • a base station that manages and covers a pico cell is called a pico base station (PeNB: Pico eNodeB)
  • a terminal scheduled in the pico cell of the pico base station is called a pico UE (PUE: Pico UE).
  • a base station that manages and covers a femtocell is called a femto base station (FeNB: Femto eNodeB), and a terminal scheduled from the femto base station is called a femto terminal.
  • FeNB Femto eNodeB
  • a terminal scheduled from the femto base station is called a femto terminal.
  • a plurality of microcells may coexist in one macro cell.
  • the microcells are allocated resources according to cell coordination and serve the corresponding UEs.
  • the microcells are divided into two types according to the connection method.
  • Open access subscriber group (OSG) type In the case of an OSG type microcell, a cell allowing a connection of an existing macro UE or other micro UEs can be handed over to its own cell or macrocell.
  • the OSG type may be referred to as a non close access subscriber group (NCSG).
  • CSG Cellular access Subscriber Group
  • a CSG type microcell means a cell which does not allow access of an existing macro terminal or other micro terminals without authentication. Therefore, handover to its own cell or macro base station is impossible.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating one arrangement of a terminal and a base station in a dual connectivity mode.
  • the macro cell and the small cell may be performing carrier bonding (CA).
  • CA carrier bonding
  • the macro base station may use any n carriers (n is any positive integer) and the small cell may use any k carriers (k is any positive integer).
  • the carriers of the macrocell and the small cell may be any same frequency carriers, or any other frequency carriers.
  • the macrocell may use any of the f1 and f2 frequency bands, and the small cell may use the arbitrary f2 and f3 frequency bands.
  • Dual connectivity or dual connectivity means that a terminal located in small cell coverage can be simultaneously connected to a macro cell and a small cell. That is, the terminal may simultaneously receive a service from the macro cell and the small cell or may receive the TDM method. For example, the terminal may receive services provided by functionalities (eg, connection management, mobility management) provided in a control plane (C-plane) through a macro cell layer. Can be.
  • functionalities eg, connection management, mobility management
  • C-plane control plane
  • the UE may select a macro cell and / or a small cell in the case of a U-plane data path.
  • a real-time data service such as VoLTE (Voice of LTE)
  • data may be transmitted and received to a macro cell which guarantees mobility of a UE rather than a small cell.
  • the terminal should frequently perform handover when moving the small cells, which may cause the interruption of service.
  • the terminal in the dual connection state may receive a service from the small cell, not the macro cell when the BES (Best Effect Service) is provided.
  • the backhaul between the macrocell and the small cell may be an ideal backhaul or a non ideal backhaul.
  • the macro cell and the small cell may be configured with the same TDD or FDD system or differently from the TDD and FDD system.
  • the UE configured with the dual connectivity mode may be simultaneously connected to the macrocell and the small cell.
  • 13 illustrates a case where the user plane data path is set to a small cell. That is, the terminal may be connected to the control plane path for transmitting and receiving control signals to the macro base station, the user plane path for transmitting and receiving downlink or uplink data may be connected to the small base station.
  • the macro cell may be described as a primary cell (PCell) by the primary CC in the carrier binding
  • the small cell may be described as a secondary cell (SCell) by the secondary CC in the carrier binding.
  • the dual connectivity between the macro cell and the small cell adds a geographical / location concept rather than carrier combining in a single base station.
  • the terminal is provided with a service from the macro cell base station at the same time when the terminal is located in the small cell by the first small cell base station and the small cell by the second small cell base station. It performs communication with the 1/2 small cell base station located separately.
  • the present invention will be described a method for the UE to perform the uplink transmission quickly and effectively without direct resource allocation instruction from the base station.
  • this operation can be effectively utilized for uplink data that must be transmitted with a short time delay.
  • it can be effectively used for the transmission of data including the state information of the high-speed moving vehicle.
  • an eNB performs an operation based on resource allocation that designates resources to be used for uplink data transmission to individual UEs. This is because the base station allocates the proper location and the appropriate amount of time, frequency and / or spatial resources to the terminal in consideration of the channel conditions or the amount of traffic, thereby preventing interference between transmissions from different terminals and improving the efficiency of uplink transmission. To maximize.
  • pre-connection between the terminal and the base station is required. That is, the terminal needs to transmit a control signal indicating that the terminal is connected to the base station to receive the resource allocation to the base station, and the base station notifies the terminal of various settings necessary for the resource allocation operation in response thereto.
  • the pre-connection process is subject to a certain time delay. In particular, in case of data to be transmitted with the short time delay described above, the quality of service may be drastically degraded due to the time delay occurring in the connection process.
  • an operation of transmitting uplink data by the terminal without a pre-connection between the base station and the terminal or without a transmission resource allocation process for the individual terminal may be designed.
  • This is referred to as high speed uplink resource allocation in the following.
  • Such fast uplink resource allocation may be referred to as a fast uplink transmission initiation method or a fast uplink operation. Or it may be referred to as connection-less based transmission.
  • a base station allocates resources shared by a plurality of terminals, and a terminal that needs to transmit urgent data among the corresponding terminals is immediately omitted without a separate pre-connection or additional resource allocation process.
  • Uplink data may be transmitted.
  • the uplink data is immediately transmitted using the corresponding shared resource or part of the shared resource without receiving an individual UL grant through the PDCCH.
  • the pre-connection between the base station and the terminal which is omitted on the fast uplink resource allocation, may mean an RRC connection between the base station and the terminal.
  • the fast uplink resource allocation may include a random access procedure.
  • a terminal requiring resource allocation may first transmit data requiring a short time delay without first performing a random access procedure and then performing RRC connection establishment.
  • data may be transmitted during the random access procedure. For example, if the terminal transmits a random access preamble and the base station receiving the resource designates a resource for transmitting the PUSCH through the random access response, the terminal may transmit data using the resource.
  • the pre-connection between the base station and the terminal may mean a connection between an entity and a terminal in charge of functions on a network other than the base station. It may include a logical connection between the terminal and the network entity that manages the mobility of the terminal.
  • the terminal performing high-speed uplink resource allocation transmits desired data only through minimal communication with the base station without establishing a connection with the network entity.
  • data is transmitted without a UL grant through a PDCCH or data is transmitted immediately without establishing a logical connection with an entity immediately after a random access.
  • the above-described fast uplink resource allocation cannot be controlled by the base station individually by the base station. Therefore, it is preferable that the base station determines whether the base station is allowed based on various situations. For example, when there is a large amount of traffic that requires a long time delay in a specific cell, it may be an optimal choice in the cell to operate all resources based on the existing resource allocation without allowing fast uplink resource allocation.
  • the base station can inform the terminal of whether the high-speed uplink resource allocation is allowed in a specific cell, the location and amount of resources to be used in the grant, and / or various transmission parameters to be used.
  • An example of a transmission parameter is a parameter used in a formula for determining a transmission power. Specifically, when a transmission power proportional to a path loss from a base station is used, a proportional constant multiplied by a path loss value is an example. Since such signaling must be delivered to multiple terminals, it is preferably carried over a broadcast control channel such as SIB.
  • This high-speed uplink resource allocation is limited to a specific service requiring a short time delay, for example, a service in which a vehicle transmits its location information to a neighboring car or a pedestrian before the collision time and detects a collision between them. It is desirable to be.
  • a bearer to which high-speed uplink resource allocation is applied may be designated as a specific bearer for a specific service.
  • a fast uplink resource allocation is applied only for transmission of such data.
  • a mapping relationship between a specific service and the specific bearer is established.
  • the information informed by the base station includes the transmission resource location of the random access preamble used for the fast uplink resource allocation or used for the specific bearer requiring such resource allocation; And / or sequence information.
  • the data generated on the specific bearer may be defined to use this fast uplink resource allocation only when the size is below a certain level. This is because when a large amount of data is used as a fast uplink resource allocation, an excessively large amount of resources prepared for a fast uplink resource allocation can be exclusively used by one terminal to prevent the use of another terminal.
  • a UE is located in a specific cell allowing fast uplink resource allocation and transmits uplink data without being connected to a serving cell base station.
  • An example of a case in which there is no connection with a serving cell is an RRC idle state or a state in which a connection with another network entity is not established. If the UE moves to a neighbor cell, but if the neighbor cell does not allow high-speed uplink resource allocation, the UE performs a cell access procedure after establishing a connection with the base station after moving to the neighbor cell and general uplink resource. The assignment must transfer the data.
  • a terminal that is likely to move to a cell that does not allow high-speed uplink resource allocation may establish a connection with a base station or a network entity in advance, thereby performing handover rather than an initial access process when actually moving. Through the process, the connection with the corresponding cell can be set up more quickly.
  • each cell may transmit a signal indicating whether to allow high-speed uplink resource allocation in each neighboring cell to the terminal.
  • FIG. 14 is a diagram for describing an operation of a terminal moving from a fast uplink supporting cell to a cell not supporting fast uplink according to an embodiment of the present invention.
  • step S1401 the UE in the RRC idle state performs high-speed uplink transmission to the serving cell. This is referred to as connection-less based data transmission.
  • the serving cell is a cell that supports fast uplink transmission
  • the neighboring cell is a cell that does not support fast uplink transmission.
  • step S1403 the UE determines whether movement to the neighbor cell is necessary. If it is determined that the UE needs to move to the neighbor cell, the UE performs RRC connection to the serving cell in step S1405. More specifically, the RRC connection request message is transmitted to the serving cell in step S1405.
  • the terminal receives the RRC connection establishment message in response to the RRC connection establishment request message following step S1405. In response to this, when the terminal transmits the RRC connection setup complete message, the terminal is in the RRC connection state.
  • step S1407 the serving base station determines the handover, and in step S1409 may request a handover to the base station.
  • steps S1001 to S1027 illustrated in FIG. 10 may be performed.
  • the RRC connection procedure may be performed simultaneously or separately. For example, it may be transmitted with the RRC connection request message or with the RRC connection complete message.
  • the UE in the RRC connection state may report the measurement to the eNB in a separate message.
  • an indicator indicating that the handover is for the purpose of handover instead of the measurement report may be transmitted.
  • RSRP Reference Signal Received Power
  • RSRQ Reference Signal Received Quality
  • the UE may determine that it is highly likely to move to another cell.
  • the UE may determine that the mobile station is more likely to move to the corresponding cell.
  • the terminal may use a combination of the above conditions.
  • the link state becomes poor while the terminal is connected to the serving cell even if the terminal transmits data, there is a high probability that the base station cannot be received.
  • this case may occur when the UE does not complete handover to another cell before the link quality of the serving cell deteriorates in a situation in which the UE moves away from the center of the serving cell at high speed.
  • at least low-latency data may be transmitted based on the fast uplink resource allocation of the neighboring cell.
  • the serving cell may inform whether each neighboring cell allows high-speed uplink resource allocation in the same manner as described above.
  • various transmission parameters to be used may be informed to the terminal.
  • An example of a transmission parameter is a parameter used in an equation for determining the transmission power.
  • the UE If the UE transmits data based on the fast uplink resource allocation of the neighbor cell, the UE should perform the transmission using the timing and the frequency of the neighbor cell as the synchronization criteria.
  • the same resource may be used for high-speed uplink resource allocation by a plurality of cells as a common resource. In this case, the terminal selects an appropriate one of them and synchronizes the same resource. Can be based on.
  • this operation is applicable only when the adjacent cell is close enough. This is because transmission to neighbor cells will soon serve as interference from the perspective of the serving cell.
  • the UE measures RSRP / RSRQ of each cell, and when the RSRP / RSRQ of a specific cell reaches a predetermined level or a predetermined threshold value or more, the UE may determine that the corresponding cell is sufficiently close and perform the above-described operation.
  • the UE may determine that the RSRP / RSRQ of the serving cell is likely to be adjacent to another cell when the serving cell is at a predetermined level or below a predetermined threshold.
  • the UE may determine that the RSRP / RSRQ of a specific cell is sufficiently close to the corresponding cell if the RSRP / RSRQ of the serving cell is a predetermined level or a predetermined threshold value or more.
  • the terminal may use a combination of the above conditions.
  • the UE may select one neighbor cell having the highest quality among them and perform the following operation. Even in this case, the offset value of each adjacent cell can be compared to the measured value so as to match the situation of each cell, for example, the degree of the applied load. For example, the load applied to each cell can be compared. In other cases, a cell with a high load may add a low offset to lower the possibility of selection.
  • Such operation may be limited only when it is determined that the link quality of the serving cell is poor and transmission to the serving cell is impossible.
  • the criterion of poor link quality of the serving cell may be whether RSRP / RSRQ of the serving cell described above is equal to or less than a predetermined threshold.
  • the terminal may perform the operation on the assumption that the link quality of the serving cell is poor in a time interval in which it is unclear whether the communication with the serving cell is performed in a series of procedures performed by the terminal for communication with the serving cell.
  • An example of a time in which communication with the serving cell is uncertain is a time during which a timer related to radio link quality operates. More specifically, the time that the T310, T311, T301 operates as follows may correspond to this.
  • Time interval during which the timer T310 runs When the T310 determines that the BLER (Block Error Rate) of the PDCCH transmitted from the serving cell is higher than or equal to a predetermined level during the radio link monitoring process. Will start to operate when a certain number of times occur, and it stops when it occurs a certain number of times. While the timer is operating, the above-described operation may be allowed because the channel state of the serving cell is so bad that the PDCCH cannot be stably received.
  • BLER Block Error Rate
  • Time interval in which the timer T311 operates T311 starts to operate when the RRC connection resetting procedure starts, and stops when an appropriate cell is selected. Since the resetting has not been completed while the T311 is in operation, transmission to the serving cell is not stable and the above-described operation may be allowed.
  • Time interval during which the timer T301 operates The T301 starts to operate when the UE transmits an RRC connection reconfiguration request and stops when an RRC connection reconfiguration message is received from the serving cell or the RRC connection reconfiguration is rejected. Since the resetting has not yet been completed while the T301 is in operation, transmission to the serving cell is not stable and the above-described operation may be allowed.
  • the UE may inform what kind of resource allocation requires data to be transmitted after the random access through the random access procedure. For example, through a kind of indicator in the transmission after the random access response, the UE may indicate whether the data to be transmitted is data requiring high-speed uplink resource allocation or whether the data allocation after the normal procedure is sufficient data. Can be.
  • step S1501 the terminal performs transmission and reception based on the RRC connection with the serving cell.
  • step S1503 measurement is performed for the cell. Based on the measurement result, when the driving of the T3XX is started, it is determined that transmission to the serving cell of the terminal will not be possible while the T3XX is operating, and in step S1505, non-connection to the neighbor cell (Contention-less or connection-less). ) Based on data transfer.
  • T3XX expires or stops, a corresponding action is taken. For example, a new serving cell is selected.
  • FIG. 15 illustrates that high-speed uplink resource allocation-based or non-access-based data transmission is performed to a neighbor cell when a timer is driven
  • the terminal may transmit to a serving cell based on the measurement result as described above.
  • Non-access based data transmission may be performed when the RSRP / RSRQ for a certain threshold or less.
  • the neighboring cell is a neighboring cell that is sufficiently close, for example, a cell whose measurement value of RSRP / RSRQ is larger than a predetermined threshold value compared to the RSRP / RSRQ measurement value for the serving cell.
  • the resources used for the high-speed uplink transmission may be time, frequency, and / or spatial resources received from the serving cell as information about the neighbor cell.
  • the serving cell and the adjacent cell may be located at the same frequency but may be located at different frequencies.
  • the RRC connection through the primary serving cell and the primary serving cell in which the RRC connection is established and managed between the serving cell and the adjacent cell in the operation are performed.
  • the secondary serving cell secondary serving cell used only for transmitting and receiving user data by using. For example, when it is determined that communication is not smooth due to poor communication quality of the primary serving cell, low latency data may be quickly transmitted through high-speed uplink resource allocation in the secondary serving cell.
  • this method may be applied to a wireless communication system supporting dual connectivity, or to a wireless communication system supporting carrier aggregation (CA).
  • CA carrier aggregation
  • 16 is a block diagram showing the components of the transmitter 10 and the receiver 20 for carrying out the present invention.
  • the transmitter 10 and the receiver 20 are radio frequency (RF) units 13 and 23 capable of transmitting or receiving radio signals carrying information and / or data, signals, messages, and the like, and in a wireless communication system.
  • the device is operatively connected to components such as the memory 12 and 22, the RF unit 13 and 23, and the memory 12 and 22, which store various types of information related to communication, and controls the components.
  • a processor (11, 21) configured to control the memory (12, 22) and / or the RF unit (13, 23), respectively, to perform at least one of the embodiments of the invention described above.
  • the memories 12 and 22 may store a program for processing and controlling the processors 11 and 21, and may temporarily store input / output information.
  • the memories 12 and 22 may be utilized as buffers.
  • the processors 11 and 21 typically control the overall operation of the various modules in the transmitter or receiver. In particular, the processors 11 and 21 may perform various control functions for carrying out the present invention.
  • the processors 11 and 21 may also be called controllers, microcontrollers, microprocessors, microcomputers, or the like.
  • the processors 11 and 21 may be implemented by hardware or firmware, software, or a combination thereof.
  • application specific integrated circuits ASICs
  • DSPs digital signal processors
  • DSPDs digital signal processing devices
  • PLDs programmable logic devices
  • FPGAs field programmable gate arrays
  • the firmware or software when implementing the present invention using firmware or software, may be configured to include a module, a procedure, or a function for performing the functions or operations of the present invention, and configured to perform the present invention.
  • the firmware or software may be provided in the processors 11 and 21 or stored in the memory 12 and 22 to be driven by the processors 11 and 21.
  • the processor 11 of the transmission apparatus 10 is predetermined from the processor 11 or a scheduler connected to the processor 11 and has a predetermined encoding and modulation on a signal and / or data to be transmitted to the outside. After performing the transmission to the RF unit 13. For example, the processor 11 converts the data sequence to be transmitted into K layers through demultiplexing, channel encoding, scrambling, and modulation.
  • the coded data string is also called a codeword and is equivalent to a transport block, which is a data block provided by the MAC layer.
  • One transport block (TB) is encoded into one codeword, and each codeword is transmitted to a receiving device in the form of one or more layers.
  • the RF unit 13 may include an oscillator for frequency upconversion.
  • the RF unit 13 may include Nt transmit antennas, where Nt is a positive integer greater than or equal to one.
  • the signal processing of the receiver 20 is the reverse of the signal processing of the transmitter 10.
  • the RF unit 23 of the receiving device 20 receives a radio signal transmitted by the transmitting device 10.
  • the RF unit 23 may include Nr receive antennas, and the RF unit 23 frequency down-converts each of the signals received through the receive antennas to restore the baseband signals.
  • the RF unit 23 may include an oscillator for frequency downconversion.
  • the processor 21 may decode and demodulate a radio signal received through a reception antenna to restore data originally transmitted by the transmission apparatus 10.
  • the RF units 13, 23 have one or more antennas.
  • the antenna transmits a signal processed by the RF units 13 and 23 to the outside under the control of the processors 11 and 21, or receives a radio signal from the outside to receive the RF unit 13. , 23).
  • Antennas are also called antenna ports.
  • Each antenna may correspond to one physical antenna or may be configured by a combination of more than one physical antenna elements.
  • the signal transmitted from each antenna can no longer be decomposed by the receiver 20.
  • a reference signal (RS) transmitted in correspondence with the corresponding antenna defines the antenna as viewed from the perspective of the receiver 20, and whether the channel is a single radio channel from one physical antenna or includes the antenna.
  • RS reference signal
  • the receiver 20 enables channel estimation for the antenna. That is, the antenna is defined such that a channel carrying a symbol on the antenna can be derived from the channel through which another symbol on the same antenna is delivered.
  • the antenna In the case of an RF unit supporting a multi-input multi-output (MIMO) function for transmitting and receiving data using a plurality of antennas, two or more antennas may be connected.
  • MIMO multi-input multi-output
  • the UE operates as the transmitter 10 in the uplink and operates as the receiver 20 in the downlink.
  • the eNB operates as the receiving device 20 in the uplink, and operates as the transmitting device 10 in the downlink.
  • the processor, the RF unit and the memory provided in the UE will be referred to as a UE processor, the UE RF unit and the UE memory, respectively, and the processor, the RF unit and the memory provided in the eNB will be referred to as an eNB processor, the eNB RF unit and the eNB memory, respectively.
  • the eNB processor of the present invention may operate according to any one of the embodiments of the present invention.
  • the UE processor of the present invention may operate according to any one of the embodiments of the present invention.
  • Embodiments of the present invention may be used in a base station or user equipment or other equipment in a wireless communication system.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
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Abstract

본 발명은 무선 통신 시스템에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 고속 상향 링크 전송을 지원하는 무선 통신 시스템에서 단말이 데이터를 전송하는 방법에 관한 것으로, 상기 방법은 서빙 셀과 RRC (Radio Resource Control) 연결 상태에 있는 단말이 상기 서빙 셀로 신호를 송신 또는 수신하는 단계; 상기 서빙 셀 및 인접 셀에 대한 측정을 수행하는 단계; 및 상기 측정 값에 기반하여, 상기 서빙 셀과의 RRC 연결 상태에서 상기 인접 셀로 데이터를 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

고속 상향 링크를 지원하는 무선 통신 시스템에서 단말이 데이터를 전송하는 방법 및 이를 위한 장치
본 발명은 무선 통신 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 고속 상향 링크를 지원하는 무선 통신 시스템에서 단말이 데이터를 전송하는 방법 및 이를 위한 장치에 관한 것이다.
본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템의 일례로서 3GPP LTE (3rd Generation Partnership Project Long Term Evolution; 이하 "LTE"라 함) 통신 시스템에 대해 개략적으로 설명한다.
도 1은 무선 통신 시스템의 일례로서 E-UMTS 망구조를 개략적으로 도시한 도면이다. E-UMTS(Evolved Universal Mobile Telecommunications System) 시스템은 기존 UMTS(Universal Mobile Telecommunications System)에서 진화한 시스템으로서, 현재 3GPP에서 기초적인 표준화 작업을 진행하고 있다. 일반적으로 E-UMTS는 LTE(Long Term Evolution) 시스템이라고 할 수도 있다. UMTS 및 E-UMTS의 기술 규격(technical specification)의 상세한 내용은 각각 "3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Radio Access Network"의 Release 7과 Release 8을 참조할 수 있다.
도 1을 참조하면, E-UMTS는 단말(User Equipment; UE)과 기지국(eNode B; eNB), 네트워크(E-UTRAN)의 종단에 위치하여 외부 네트워크와 연결되는 접속 게이트웨이(Access Gateway; AG)를 포함한다. 기지국은 브로드캐스트 서비스, 멀티캐스트 서비스 및/또는 유니캐스트 서비스를 위해 다중 데이터 스트림을 동시에 전송할 수 있다.
한 기지국에는 하나 이상의 셀이 존재한다. 셀은 1.25, 2.5, 5, 10, 15, 20Mhz 등의 대역폭 중 하나로 설정돼 여러 단말에게 하향 또는 상향 전송 서비스를 제공한다. 서로 다른 셀은 서로 다른 대역폭을 제공하도록 설정될 수 있다. 기지국은 다수의 단말에 대한 데이터 송수신을 제어한다. 하향 링크(Downlink; DL) 데이터에 대해 기지국은 하향 링크 스케줄링 정보를 전송하여 해당 단말에게 데이터가 전송될 시간/주파수 영역, 부호화, 데이터 크기, HARQ(Hybrid Automatic Repeat and reQuest) 관련 정보 등을 알려준다. 또한, 상향 링크(Uplink; UL) 데이터에 대해 기지국은 상향 링크 스케줄링 정보를 해당 단말에게 전송하여 해당 단말이 사용할 수 있는 시간/주파수 영역, 부호화, 데이터 크기, HARQ 관련 정보 등을 알려준다. 기지국간에는 사용자 트래픽 또는 제어 트래픽 전송을 위한 인터페이스가 사용될 수 있다. 핵심망(Core Network; CN)은 AG와 단말의 사용자 등록 등을 위한 네트워크 노드 등으로 구성될 수 있다. AG는 복수의 셀들로 구성되는 TA(Tracking Area) 단위로 단말의 이동성을 관리한다.
무선 통신 기술은 WCDMA를 기반으로 LTE까지 개발되어 왔지만, 사용자와 사업자의 요구와 기대는 지속적으로 증가하고 있다. 또한, 다른 무선 접속 기술이 계속 개발되고 있으므로 향후 경쟁력을 가지기 위해서는 새로운 기술 진화가 요구된다. 비트당 비용 감소, 서비스 가용성 증대, 융통성 있는 주파수 밴드의 사용, 단순구조와 개방형 인터페이스, 단말의 적절한 파워 소모 등이 요구된다.
상술한 바와 같은 논의를 바탕으로 이하에서는 무선 통신 시스템에서 단말이 데이터를 전송하는 방법 및 이를 위한 장치를 제안하고자 한다.
본 발명의 일 양상인 고속 상향 링크 전송을 지원하는 무선 통신 시스템에서 단말이 데이터를 전송하는 방법은, 서빙 셀과 RRC (Radio Resource Control) 연결 상태에 있는 단말이 상기 서빙 셀로 신호를 송신 또는 수신하는 단계; 상기 서빙 셀 및 인접 셀에 대한 측정을 수행하는 단계; 및 상기 측정 값에 기반하여, 상기 서빙 셀과의 RRC 연결 상태에서 상기 인접 셀로 데이터를 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 인접 셀로 데이터를 전송하는 단계는, 타이머 T310, T311 또는 T301이 구동되는 동안 수행되는 것을 특징으로 한다. 여기서, 상기 인접 셀로 데이터를 전송하는 단계는, 상기 타이머가 중단되거나 만료되는 경우에 중단될 수 있다.
또는, 상기 인접 셀로 데이터를 전송하는 단계는, 상기 서빙 셀에 측정 값이 특정 임계 값 이하인 경우에 수행될 수 있다.
한편, 상기 단말은 상기 서빙 셀로부터 상기 인접 셀에 관한 정보를 더 수신할 수 있다. 바람직하게는, 상기 인접 셀에 관한 정보는, 상기 인접 셀에서의 상향 링크 전송 허용 여부, 상기 인접 셀로의 전송을 위한 자원, 상기 인접 셀로의 전송을 위한 전송 파라미터 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 인접 셀은 아래의 조건을 만족하는 셀일 수 있다.
상기 인접 셀에 대한 측정 값은 상기 서빙 셀에 대한 측정 값보다 큰 값을 가질 수 있다.
또는, 상기 인접 셀에 대한 측정 값과 상기 인접 셀에 대한 오프셋의 합은, 상기 서빙 셀에 대한 측정 값보다 큰 값을 가질 수 있다.
또한, 상기 인접 셀은, 복수 개의 인접 셀 중 가장 큰 측정 값을 가질 수 있다.
여기서, 상기 측정 값은 RSRP (Reference Signal Receiver Power) 또는 RSRQ (Reference Signal Received Quality) 값일 수 있다.
한편, 상기 데이터는 특정 베어러에 맵핑된 서비스에 대응할 수 있다.
상기 데이터는, 상기 인접 셀로부터의 상향링크 그랜트의 수신 없이 상기 인접 셀로 전송될 수 있다.
본 발명의 다른 양상에 따른 고속 상향 링크 전송을 지원하는 무선 통신 시스템에서 단말은, 서빙 셀 또는 인접 셀과의 신호를 송수신하는 송수신기; 및 상기 송수신기에 연결된 프로세서를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 프로세서는, 상기 서빙 셀과의 RRC (Radio Resource Control) 연결 상태에서 상기 서빙 셀로 신호를 송신 또는 수신하고, 상기 서빙 셀 및 인접 셀에 대한 측정을 수행하며, 상기 측정 값에 기반하여, 상기 서빙 셀과의 RRC 연결 상태에서 상기 인접 셀로 데이터를 전송하도록 구성된 것일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 무선 통신 시스템에서 단말이 긴급한 신호 또는 신속한 전송이 필요한 신호를 네트워크에 효율적으로 전송할 수 있다. 보다 구체적으로, 신속한 전송이 필요한 신호를 기지국과의 연결 없이도 전송할 수 있다..
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 무선 통신 시스템의 일례로서 E-UMTS 망구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 E-UTRAN(Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network)의 네트워크 구조를 개념적으로 도시하는 도면이다.
도 3은 3GPP 무선 접속망 규격을 기반으로 한 단말과 E-UTRAN 사이의 무선 인터페이스 프로토콜(Radio Interface Protocol)의 제어평면(Control Plane) 및 사용자평면(User Plane) 구조를 나타내는 도면이다.
도 4는 3GPP 시스템에 이용되는 물리 채널들 및 이들을 이용한 일반적인 신호 전송 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 LTE 시스템에서 사용되는 무선 프레임의 구조를 예시하는 도면이다.
도 6은 랜덤 접속 절차를 예시하는 도면이다.
도 7은 RRC 연결 절차를 예시하는 순서도이다.
도 8은 RRC 재연결 절차를 예시하는 순서도이다.
도 9는 LTE 시스템에서 단말이 전원을 켰을 경우 단말의 동작을 도시하는 순서도이다.
도 10은 LTE 시스템에서 연결모드 핸드오버 과정의 일례를 나타내는 도면이다.
도 11은 캐리어 집합 (Carrier Aggregation)을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 이기종 네트워크 배치의 일례를 나타내는 도면이다.
도 13은 이중 연결 모드를 수행 중인 단말과 기지국의 배치 모습 중 하나를 나타내는 도면이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예로서, RRC 유휴 상태의 단말이 고속 상향링크 전송을 지원하지 않는 셀로 이동하는 경우에 데이터를 전송하는 방법을 도시한다.
도 15는 본 발명의 다른 실시예로서, RRC 연결 상태의 단말이 인접 셀로 고속 상향링크 전송을 수행하는 방법을 도시한다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 장치의 블록 구성도를 예시한다.
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. 또한, 본 명세서 전체에서 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용하여 설명한다.
이하에서 설명되는 기법(technique) 및 장치, 시스템은 다양한 무선 다중 접속 시스템에 적용될 수 있다. 다중 접속 시스템의 예들로는 CDMA(code division multiple access) 시스템, FDMA(frequency division multiple access) 시스템, TDMA(time division multiple access) 시스템, OFDMA(orthogonal frequency division multiple access) 시스템, SC-FDMA(single carrier frequency division multiple access) 시스템, MC-FDMA(multi carrier frequency division multiple access) 시스템 등이 있다. CDMA는 UTRA (Universal Terrestrial Radio Access) 또는 CDMA2000과 같은 무선 기술(technology)에서 구현될 수 있다. TDMA는 GSM(Global System for Mobile communication), GPRS(General Packet Radio Service), EDGE(Enhanced Data Rates for GSM Evolution) (i.e., GERAN) 등과 같은 무선 기술에서 구현될 수 있다. OFDMA는 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.11(WiFi), IEEE 802.16(WiMAX), IEEE802-20, E-UTRA(evolved-UTRA) 등과 같은 무선 기술에서 구현될 수 있다. UTRA는 UMTS(Universal Mobile Telecommunication System)의 일부이며, 3GPP(3rd Generation Partnership Project) LTE(Long Term Evolution)은 E-UTRA를 이용하는 E-UMTS의 일부이다. 3GPP LTE는 하향링크(downlink, DL)에서는 OFDMA를 채택하고, 상향링크(uplink, UL)에서는 SC-FDMA를 채택하고 있다. LTE-A(LTE-advanced)는 3GPP LTE의 진화된 형태이다. 설명의 편의를 위하여, 이하에서는 본 발명이 3GPP LTE/LTE-A에 적용되는 경우를 가정하여 설명한다. 그러나, 본 발명의 기술적 특징이 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 이하의 상세한 설명이 이동통신 시스템이 3GPP LTE/LTE-A 시스템에 대응하는 이동통신 시스템을 기초로 설명되더라도, 3GPP LTE/LTE-A에 특유한 사항을 제외하고는 다른 임의의 이동 통신 시스템에도 적용 가능하다.
예를 들어, 본 발명은 3GPP LTE/LTE-A 시스템과 같이 eNB가 UE에게 하향링크/상향링크 시간/주파수 자원을 할당하고 UE가 eNB의 할당에 따라 하향링크 신호를 수신하고 상향링크 신호를 전송하는 비-경쟁 기반(non-contention based) 통신뿐만 아니라, WiFi와 같은 경쟁 기반(contention based) 통신에도 적용될 수 있다. 비-경쟁 기반 통신 기법은 접속 포인트(access point, AP) 혹은 상기 접속 포인트를 제어하는 제어 노드(node)가 UE와 상기 AP 사이의 통신을 위한 자원을 할당함에 반해 경쟁 기반 통신 기법은 AP에 접속하고자 하는 다수의 UE들 사이의 경쟁을 통해 통신 자원이 점유된다. 경쟁 기반 통신 기법에 대해 간략히 설명하면, 경쟁 기반 통신 기법의 일종으로 반송파 감지 다중 접속(carrier sense multiple access, CSMA)이 있는데, CSMA는 노드 혹은 통신 기기가 주파수 대역(band)와 같은, 공유 전송 매체(shared transmission medium)(공유 채널이라고도 함) 상에서 트래픽(traffic)을 전송하기 전에 동일한 공유 전송 매체 상에 다른 트래픽이 없음을 확인하는 확률적(probabilistic) 매체 접속 제어(media access control, MAC) 프로토콜(protocol)을 말한다. CSMA에서 전송 장치는 수신 장치에 트래픽을 보내는 것을 시도하기 전에 다른 전송이 진행 중인지를 결정한다. 다시 말해, 전송 장치는 전송을 시도하기 전에 다른 전송 장치로부터의 반송파(carrier)의 존재를 검출(detect)하는 것을 시도한다. 반송파가 감지되면 전송 장치는 자신의 전송을 개시하기 전에 진행 중인 다른 전송 장치에 의해 전송이 완료(finish)되기를 기다린다. 결국, CSMA는 "sense before transmit" 혹은 "listen before talk" 원리를 기반으로 한 통신 기법이라 할 수 있다. CSMA를 이용하는 경쟁 기반 통신 시스템에서 전송 장치들 사이의 충돌을 회피하기 위한 기법으로 CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection) 및/또는 CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance)가 사용된다. CSMA/CD는 유선 랜 환경에서 충돌 검출 기법으로서 이더넷(ethernet) 환경에서 통신을 하고자 하는 PC(Personal Computer)나 서버(server)가 먼저 네트워크 상에서 통신이 일어나고 있는지 확인한 후, 다른 장치(device)가 데이터를 상기 네트워크 상에서 실어 보내고 있으면 기다렸다가 데이터를 보낸다. 즉 2명 이상의 사용자(예, PC, UE 등)가 동시에 데이터를 실어 보내는 경우, 상기 동시 전송들 사이에 충돌이 발생하는데, CSMA/CD는 상기 충돌을 감시하여 유연성 있는 데이터 전송이 이루어질 수 있도록 하는 기법이다. CSMA/CD를 사용하는 전송 장치는 특정 규칙을 이용하여 다른 전송 장치에 의한 데이터 전송을 감지하여 자신의 데이터 전송을 조절한다. CSMA/CA는 IEEE 802.11 표준에 명시 되어 있는 매체 접근 제어 프로토콜이다. IEEE 802.11 표준에 따른 WLAN 시스템은 IEEE 802.3 표준에서 사용되던 CSMA/CD를 사용하지 않고 CA, 즉, 충돌을 회피하는 방식을 사용하고 있다. 전송 장치들은 항상 네트워크의 반송파를 감지하고 있다가, 네트워크가 비어있을 때 목록에 등재된 자신의 위치에 따라 정해진 만큼의 시간을 기다렸다가 데이터를 보낸다. 목록 내에서 전송 장치들 간의 우선순위를 정하고, 이를 재설정(reconfiguration)하는 데에는 여러 가지 방법들이 사용된다. IEEE 802.11 표준의 일부 버전에 따른 시스템에서는, 충돌이 일어날 수 있으며, 이때에는 충돌 감지 절차가 수행된다. CSMA/CA를 사용하는 전송 장치는 특정 규칙을 이용하여 다른 전송 장치에 의한 데이터 전송과 자신의 데이터 전송 사이의 충돌을 회피한다.
본 발명에 있어서, UE는 고정되거나 이동성을 가질 수 있으며, 기지국(base station, BS)과 통신하여 사용자데이터 및/또는 각종 제어정보를 송수신하는 각종 기기들이 이에 속한다. UE는 (Terminal Equipment), MS(Mobile Station), MT(Mobile Terminal), UT(User Terminal), SS(Subscribe Station), 무선기기(wireless device), PDA(Personal Digital Assistant), 무선 모뎀(wireless modem), 휴대기기(handheld device) 등으로 불릴 수 있다. 또한, 본 발명에 있어서, BS는 일반적으로 UE 및/또는 다른 BS와 통신하는 고정국(fixed station)을 말하며, UE 및 타 BS와 통신하여 각종 데이터 및 제어정보를 교환한다. BS는 ABS(Advanced Base Station), NB(Node-B), eNB(evolved-NodeB), BTS(Base Transceiver System), 접속 포인트(Access Point), PS(Processing Server) 등 다른 용어로 불릴 수 있다. 이하의 본 발명에 관한 설명에서는, BS를 eNB로 통칭한다.
본 발명에서 노드(node)라 함은 UE 와 통신하여 무선 신호를 전송/수신할 수 있는 고정된 지점(point)을 말한다. 다양한 형태의 eNB 들이 그 명칭에 관계없이 노드로서 이용될 수 있다. 예를 들어, BS, NB, eNB, 피코-셀 eNB(PeNB), 홈 eNB(HeNB), 릴레이(relay), 리피터(repeater) 등이 노드가 될 수 있다. 또한, 노드는 eNB 가 아니어도 될 수 있다. 예를 들어, 무선 리모트 헤드(radio remote head, RRH), 무선 리모트 유닛(radio remote unit, RRU)가 될 수 있다. RRH, RRU 등은 일반적으로 eNB 의 전력 레벨(power level) 보다 낮은 전력 레벨을 갖는다. RRH 혹은 RRU 이하, RRH/RRU)는 일반적으로 광 케이블 등의 전용 회선(dedicated line)으로 eNB 에 연결되어 있기 때문에, 일반적으로 무선 회선으로 연결된 eNB 들에 의한 협력 통신에 비해, RRH/RRU 와 eNB 에 의한 협력 통신이 원활하게 수행될 수 있다. 일 노드에는 최소 하나의 안테나가 설치된다. 상기 안테나는 물리 안테나를 의미할 수도 있으며, 안테나 포트, 가상 안테나, 또는 안테나 그룹을 의미할 수도 있다. 노드는 포인트(point)라고 불리기도 한다.
본 발명에서 셀(cell)이라 함은 하나 이상의 노드가 통신 서비스를 제공하는 일정 지리적 영역을 말한다. 따라서, 본 발명에서 특정 셀과 통신한다고 함은 상기 특정 셀에 통신 서비스를 제공하는 eNB 혹은 노드와 통신하는 것을 의미할 수 있다. 또한, 특정 셀의 하향링크/상향링크 신호는 상기 특정 셀에 통신 서비스를 제공하는 eNB 혹은 노드로부터의/로의 하향링크/상향링크 신호를 의미한다. UE 에게 상/하향링크 통신 서비스를 제공하는 셀을 특히 서빙 셀(serving cell)이라고 한다. 또한, 특정 셀의 채널 상태/품질은 상기 특정 셀에 통신 서비스를 제공하는 eNB 혹은 노드와 UE 사이에 형성된 채널 혹은 통신 링크의 채널 상태/품질을 의미한다. LTE/LTE-A 기반의 시스템에서, UE 는 특정 노드로부터의 하향링크 채널 상태를 상기 특정 노드의 안테나 포트(들)이 상기 특정 노드에 할당된 CRS (Cell-specific Reference Signal) 자원 상에서 전송되는 CRS(들) 및/또는 CSI-RS(Channel State Information Reference Signal) 자원 상에서 전송하는 CSI-RS(들)을 이용하여 측정할 수 있다. 구체적인 CSI-RS 설정에 대해서는 3GPP TS 36.211 및 3GPP TS 36.331 문서를 참조할 수 있다.
한편, 3GPP LTE/LTE-A 시스템은 무선 자원을 관리하기 위해 셀(cell)의 개념을 사용하고 있는데, 무선 자원과 연관된 셀(cell)은 지리적 영역의 셀(cell)과 구분된다.
지리적 영역의 "셀"은 노드가 반송파를 이용하여 서비스를 제공할 수 있는 커버리지(coverage)라고 이해될 수 있으며, 무선 자원의 "셀"은 상기 반송파에 의해 설정(configure)되는 주파수 범위인 대역폭(bandwidth, BW)와 연관된다. 노드가 유효한 신호를 전송할 수 있는 범위인 하향링크 커버리지와 UE 로부터 유효한 신호를 수신할 수 있는 범위인 상향링크 커버리지는 해당 신호를 나르는 반송파에 의해 의존하므로 노드의 커버리지는 상기 노드가 사용하는 무선 자원의 "셀"의 커버리지와 연관되기도 한다. 따라서 "셀"이라는 용어는 때로는 노드에 의한 서비스의 커버리지를, 때로는 무선 자원을, 때로는 상기 무선 자원을 이용한 신호가 유효한 세기로 도달할 수 있는 범위를 의미하는 데 사용될 수 있다. 무선 자원의 "셀"에 대해서는 이후에 좀 더 자세히 설명된다.
3GPP LTE/LTE-A 표준은 상위 계층으로부터 기원한 정보를 나르는 자원 요소들에 대응하는 하향링크 물리 채널들과, 물리 계층에 의해 사용되나 상위 계층으로부터 기원하는 정보를 나르지 않는 자원 요소들에 대응하는 하향링크 물리 신호들을 정의된다. 예를 들어, 물리 하향링크 공유 채널(physical downlink shared channel, PDSCH), 물리 브로드캐스트 채널(physical broadcast channel, PBCH), 물리 멀티캐스트 채널(physical multicast channel, PMCH), 물리 제어 포맷 지시자 채널(physical control format indicator channel, PCFICH), 물리 하향링크 제어 채널(physical downlink control channel, PDCCH) 및 물리 하이브리드 ARQ 지시자 채널(physical hybrid ARQ indicator channel, PHICH)들이 하향링크 물리 채널들로서 정의되어 있으며, 참조 신호와 동기 신호가 하향링크 물리 신호들로서 정의되어 있다. 파일럿(pilot)이라고도 지칭되는 참조 신호(reference signal, RS)는 eNB와 UE 가 서로 알고 있는 기정의된 특별한 파형의 신호를 의미하는데, 예를 들어, 셀 특정적 RS(cell specific RS), UE-특정적 RS(UE-specific RS, UE-RS), 포지셔닝 RS(positioning RS, PRS) 및 채널 상태 정보 RS(channel state information RS, CSI-RS)가 하향링크 참조 신호로서 정의된다. 3GPP LTE/LTE-A 표준은 상위 계층으로부터 기원한 정보를 나르는 자원 요소들에 대응하는 상향링크 물리 채널들과, 물리 계층에 의해 사용되나 상위 계층으로부터 기원하는 정보를 나르지 않는 자원 요소들에 대응하는 상향링크 물리 신호들을 정의하고 있다. 예를 들어, 물리 상향링크 공유 채널(physical uplink shared channel, PUSCH), 물리 상향링크 제어 채널(physical uplink control channel, PUCCH), 물리 임의 접속 채널(physical random access channel, PRACH)가 상향링크 물리 채널로서 정의되며, 상향링크 제어/데이터 신호를 위한 복조 참조 신호(demodulation reference signal, DMRS)와 상향링크 채널 측정에 사용되는 사운딩 참조 신호(sounding reference signal, SRS)가 정의된다.
본 발명에서 PDCCH(Physical Downlink Control CHannel)/PCFICH(Physical Control Format Indicator CHannel)/PHICH((Physical Hybrid automatic retransmit request Indicator CHannel)/PDSCH(Physical Downlink Shared CHannel)은 각각 DCI(Downlink Control Information)/CFI(Control Format Indicator)/하향링크 ACK/NACK(ACKnowlegement/Negative ACK)/하향링크 데이터를 나르는 시간-주파수 자원의 집합 혹은 자원요소의 집합을 의미한다. 또한, PUCCH(Physical Uplink Control CHannel)/PUSCH(Physical Uplink Shared CHannel)/PRACH(Physical Random Access CHannel)는 각각 UCI(Uplink Control Information)/상향링크 데이터/랜덤 엑세스 신호를 나르는 시간-주파수 자원의 집합 혹은 자원요소의 집합을 의미한다. 본 발명에서는, 특히, PDCCH/PCFICH/PHICH/PDSCH/PUCCH/PUSCH/PRACH 에 할당되거나 이에 속한 시간-주파수 자원 혹은 자원요소(Resource Element, RE)를 각각 PDCCH/PCFICH/PHICH/PDSCH/PUCCH/PUSCH/PRACH RE 또는 PDCCH/PCFICH/PHICH/PDSCH/PUCCH/PUSCH/PRACH 자원이라고 칭한다. 이하에서 사용자기기가 PUCCH/PUSCH/PRACH 를 전송한다는 표현은, 각각, PUSCH/PUCCH/PRACH 상에서 혹은 통해서 상향링크 제어정보/상향링크 데이터/랜덤 엑세스 신호를 전송한다는 것과 동일한 의미로 사용된다. 또한, eNB 가 PDCCH/PCFICH/PHICH/PDSCH 를 전송한다는 표현은, 각각, PDCCH/PCFICH/PHICH/PDSCH 상에서 혹은 통해서 하향링크 데이터/제어정보를 전송한다는 것과 동일한 의미로 사용된다.
이하에서는 CRS/DMRS/CSI-RS/SRS/UE-RS 가 할당된 혹은 설정된(configured) OFDM 심볼/부반송파/RE를 CRS/DMRS/CSI-RS/SRS/UE-RS 심볼/반송파/부반송파/RE라고 칭한다. 예를 들어, 트랙킹 RS(tracking RS, TRS)가 할당된 혹은 설정된 OFDM 심볼은 TRS 심볼이라고 칭하며, TRS가 할당된 혹은 설정된 부반송파는 TRS 부반송파라 칭하며, TRS가 할당된 혹은 설정된 RE 는 TRS RE라고 칭한다. 또한, TRS 전송을 위해 설정된(configured) 서브프레임을 TRS 서브프레임이라 칭한다. 또한 브로드캐스트 신호가 전송되는 서브프레임을 브로드캐스트 서브프레임 혹은 PBCH 서브프레임이라 칭하며, 동기 신호(예를 들어, PSS 및/또는 SSS)가 전송되는 서브프레임을 동기 신호 서브프레임 혹은 PSS/SSS 서브프레임이라고 칭한다. PSS/SSS 가 할당된 혹은 설정된(configured) OFDM 심볼/부반송파/RE 를 각각 PSS/SSS 심볼/부반송파/RE 라 칭한다.
본 발명에서 CRS 포트, UE-RS 포트, CSI-RS 포트, TRS 포트라 함은 각각 CRS를 전송하도록 설정된(configured) 안테나 포트, UE-RS를 전송하도록 설정된 안테나 포트, CSI-RS를 전송하도록 설정된 안테나 포트, TRS를 전송하도록 설정된 안테나 포트를 의미한다. CRS들을 전송하도록 설정된 안테나 포트들은 CRS 포트들에 따라 CRS가 점유하는 RE들의 위치에 의해 상호 구분될 수 있으며, UE-RS들을 전송하도록 설정된(configured) 안테나 포트들은 UE-RS 포트들에 따라 UE-RS가 점유하는 RE들의 위치에 의해 상호 구분될 수 있으며, CSI-RS들을 전송하도록 설정된 안테나 포트들은 CSI-RS 포트들에 따라 CSI-RS가 점유하는 RE들의 위치에 의해 상호 구분될 수 있다. 따라서 CRS/UE-RS/CSI-RS/TRS 포트라는 용어가 일정 자원 영역 내에서 CRS/UE-RS/CSI-RS/TRS가 점유하는 RE들의 패턴을 의미하는 용어로서 사용되기도 한다.
도 2는 E-UTRAN(Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network)의 네트워크 구조를 개념적으로 도시하는 도면이다. 특히 E-UTRAN시스템은 기존 UTRAN시스템에서 진화한 시스템이다. E-UTRAN은 셀(eNB)들로 구성되며, 셀들은 X2 인터페이스를 통해 연결된다. 셀은 무선 인터페이스를 통해 단말과 연결되며, S1 인터페이스를 통해 EPC(Evolved Packet Core)에 연결된다.
EPC에는 MME(Mobility Management Entity), S-GW(Serving-Gateway) 및 PDN-GW(Packet Data Network-Gateway)로 구성된다. MME는 단말의 접속 정보나 단말의 능력에 관한 정보를 가지고 있으며, 이러한 정보는 단말의 이동성 관리에 주로 사용된다. S-GW는 E-UTRAN을 종단점으로 갖는 게이트웨이이며, PDN-GW는 PDN(Packet Data Network)을 종단점으로 갖는 게이트웨이이다.
도 3은 3GPP 무선 접속망 규격을 기반으로 한 단말과 E-UTRAN 사이의 무선 인터페이스 프로토콜(Radio Interface Protocol)의 제어평면(Control Plane) 및 사용자평면(User Plane) 구조를 나타내는 도면이다. 제어평면은 단말(User Equipment; UE)과 네트워크가 호를 관리하기 위해서 이용하는 제어 메시지들이 전송되는 통로를 의미한다. 사용자평면은 애플리케이션 계층에서 생성된 데이터, 예를 들어, 음성 데이터 또는 인터넷 패킷 데이터 등이 전송되는 통로를 의미한다.
제1계층인 물리계층은 물리채널(Physical Channel)을 이용하여 상위 계층에게 정보 전송 서비스(Information Transfer Service)를 제공한다. 물리계층은 상위에 있는 매체접속제어(Medium Access Control) 계층과는 전송채널(Transport Channel)을 통해 연결되어 있다. 상기 전송채널을 통해 매체접속제어 계층과 물리계층 사이에 데이터가 이동한다. 송신측과 수신측의 물리계층 사이는 물리채널을 통해 데이터가 이동한다. 상기 물리채널은 시간과 주파수를 무선 자원으로 활용한다. 구체적으로, 물리채널은 하향 링크에서 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 방식으로 변조되고, 상향 링크에서 SC-FDMA(Single Carrier Frequency Division Multiple Access) 방식으로 변조된다.
제2계층의 매체접속제어(Medium Access Control; MAC) 계층은 논리채널(Logical Channel)을 통해 상위계층인 무선링크제어(Radio Link Control; RLC) 계층에 서비스를 제공한다. 제2계층의 RLC 계층은 신뢰성 있는 데이터 전송을 지원한다. RLC 계층의 기능은 MAC 내부의 기능 블록으로 구현될 수도 있다. 제2계층의 PDCP(Packet Data Convergence Protocol) 계층은 대역폭이 좁은 무선 인터페이스에서 IPv4나 IPv6와 같은 IP 패킷을 효율적으로 전송하기 위해 불필요한 제어정보를 줄여주는 헤더 압축(Header Compression) 기능을 수행한다.
제3계층의 최하부에 위치한 무선 자원제어(Radio Resource Control; RRC) 계층은 제어평면에서만 정의된다. RRC 계층은 무선베어러(Radio Bearer; RB)들의 설정(Configuration), 재설정(Re-configuration) 및 해제(Release)와 관련되어 논리채널, 전송채널 및 물리채널들의 제어를 담당한다. RB는 단말과 네트워크 간의 데이터 전달을 위해 제2계층에 의해 제공되는 서비스를 의미한다. 이를 위해, 단말과 네트워크의 RRC 계층은 서로 RRC 메시지를 교환한다.
기지국(eNB)을 구성하는 하나의 셀은 1.25, 2.5, 5, 10, 15, 20Mhz 등의 대역폭 중 하나로 설정되어 여러 단말에게 하향 또는 상향 전송 서비스를 제공한다. 서로 다른 셀은 서로 다른 대역폭을 제공하도록 설정될 수 있다.
네트워크에서 단말로 데이터를 전송하는 하향 전송채널은 시스템 정보를 전송하는 BCH(Broadcast Channel), 페이징 메시지를 전송하는 PCH(Paging Channel), 사용자 트래픽이나 제어 메시지를 전송하는 하향 SCH(Shared Channel) 등이 있다. 하향 멀티캐스트 또는 방송 서비스의 트래픽 또는 제어 메시지의 경우 하향 SCH를 통해 전송될 수도 있고, 또는 별도의 하향 MCH(Multicast Channel)을 통해 전송될 수도 있다.
한편, 단말에서 네트워크로 데이터를 전송하는 상향 전송채널로는 초기 제어 메시지를 전송하는 RACH(Random Access Channel), 사용자 트래픽이나 제어 메시지를 전송하는 상향 SCH(Shared Channel)가 있다. 전송채널의 상위에 있으며, 전송채널에 매핑되는 논리채널(Logical Channel)로는 BCCH(Broadcast Control Channel), PCCH(Paging Control Channel), CCCH(Common Control Channel), MCCH(Multicast Control Channel), MTCH(Multicast Traffic Channel) 등이 있다.
도 4는 3GPP 시스템에 이용되는 물리 채널들 및 이들을 이용한 일반적인 신호 전송 방법을 설명하기 위한 도면이다.
단말은 전원이 켜지거나 새로이 셀에 진입한 경우 기지국과 동기를 맞추는 등의 초기 셀 탐색(Initial cell search) 작업을 수행한다(S401). 이를 위해, 단말은 기지국으로부터 주 동기 채널(Primary Synchronization Channel; P-SCH) 및 부 동기 채널(Secondary Synchronization Channel; S-SCH)을 수신하여 기지국과 동기를 맞추고, 셀 ID 등의 정보를 획득할 수 있다. 그 후, 단말은 기지국으로부터 물리 방송 채널(Physical Broadcast Channel)를 수신하여 셀 내 방송 정보를 획득할 수 있다. 한편, 단말은 초기 셀 탐색 단계에서 하향 링크 참조 신호(Downlink Reference Signal; DL RS)를 수신하여 하향 링크 채널 상태를 확인할 수 있다.
초기 셀 탐색을 마친 단말은 물리 하향 링크 제어 채널(Physical Downlink Control Channel; PDCCH) 및 상기 PDCCH에 실린 정보에 따라 물리 하향 링크 공유 채널(Physical Downlink Control Channel; PDSCH)을 수신함으로써 좀더 구체적인 시스템 정보를 획득할 수 있다(S402).
한편, 기지국에 최초로 접속하거나 신호 전송을 위한 무선 자원이 없는 경우 단말은 기지국에 대해 임의 접속 과정(Random Access Procedure; RACH)을 수행할 수 있다(단계 S403 내지 단계 S406). 이를 위해, 단말은 물리 임의 접속 채널(Physical Random Access Channel; PRACH)을 통해 특정 시퀀스를 프리앰블로 전송하고(S403), PDCCH 및 대응하는 PDSCH를 통해 프리앰블에 대한 응답 메시지를 수신할 수 있다(S404). 경쟁 기반 RACH의 경우, 추가적으로 충돌 해결 절차(Contention Resolution Procedure)를 수행할 수 있다.
상술한 바와 같은 절차를 수행한 단말은 이후 일반적인 상/하향 링크 신호 전송 절차로서 PDCCH/PDSCH 수신(S407) 및 물리 상향 링크 공유 채널(Physical Uplink Shared Channel; PUSCH)/물리 상향 링크 제어 채널(Physical Uplink Control Channel; PUCCH) 전송(S408)을 수행할 수 있다. 특히 단말은 PDCCH를 통하여 하향링크 제어 정보(Downlink Control Information; DCI)를 수신한다. 여기서 DCI는 단말에 대한 자원 할당 정보와 같은 제어 정보를 포함하며, 그 사용 목적에 따라 포맷이 서로 다르다.
한편, 단말이 상향 링크를 통해 기지국에 전송하는 또는 단말이 기지국으로부터 수신하는 제어 정보는 하향 링크/상향 링크 ACK/NACK 신호, CQI(Channel Quality Indicator), PMI(Precoding Matrix Index), RI(Rank Indicator) 등을 포함한다. 3GPP LTE 시스템의 경우, 단말은 상술한 CQI/PMI/RI 등의 제어 정보를 PUSCH 및/또는 PUCCH를 통해 전송할 수 있다.
도 5는 LTE 시스템에서 사용되는 무선 프레임의 구조를 예시하는 도면이다.
도 5를 참조하면, 무선 프레임(radio frame)은 10ms(327200×Ts)의 길이를 가지며 10개의 균등한 크기의 서브프레임(subframe)으로 구성되어 있다. 각각의 서브프레임은 1ms의 길이를 가지며 2개의 슬롯(slot)으로 구성되어 있다. 각각의 슬롯은 0.5ms(15360×Ts)의 길이를 가진다. 여기에서, Ts 는 샘플링 시간을 나타내고, Ts=1/(15kHz×2048)=3.2552×10-8(약 33ns)로 표시된다. 슬롯은 시간 영역에서 복수의 OFDM 심볼을 포함하고, 주파수 영역에서 복수의 자원블록(Resource Block; RB)을 포함한다. LTE 시스템에서 하나의 자원블록은 12개의 부반송파×7(6)개의 OFDM 심볼을 포함한다. 데이터가 전송되는 단위시간인 TTI(Transmission Time Interval)는 하나 이상의 서브프레임 단위로 정해질 수 있다. 상술한 무선 프레임의 구조는 예시에 불과하고, 무선 프레임에 포함되는 서브프레임의 수 또는 서브프레임에 포함되는 슬롯의 수, 슬롯에 포함되는 OFDM 심볼의 수는 다양하게 변경될 수 있다.
다음으로 랜덤 접속 과정에 대해 설명한다. 랜덤 접속 과정은 RACH(Random Access Channel) 과정으로도 지칭된다. 랜덤 접속 과정은 초기 접속, 상향링크 동기 조정, 자원 할당, 핸드오버 등의 용도로 다양하게 사용된다. 랜덤 접속 과정은 경쟁-기반(contention-based) 과정과, 전용(dedicated)(즉, 비-경쟁-기반) 과정으로 분류된다. 경쟁-기반 랜덤 접속 과정은 초기 접속을 포함하여 일반적으로 사용되며, 전용 랜덤 접속 과정을 핸드오버 등에 제한적으로 사용된다. 경쟁-기반 랜덤 접속 과정에서 단말은 RACH 프리앰블 시퀀스를 랜덤하게 선택한다. 따라서, 복수의 단말이 동시에 동일한 RACH 프리앰블 시퀀스를 전송하는 것이 가능하며, 이로 인해 이후 경쟁 해소 과정이 필요하다. 반면, 전용 랜덤 접속 과정에서 단말은 기지국이 해당 단말에게 유일하게 할당한 RACH 프리앰블 시퀀스를 사용한다. 따라서, 다른 단말과의 충돌 없이 랜덤 접속 과정을 수행할 수 있다.도 6은 3GPP LTE에서 랜덤 접속 과정을 일 예를 나타낸 흐름도이다.
도 6에서는 주로 경쟁-기반 랜덤 접속 과정을 예시하였다. 다만, 본 발명에서의 랜덤 접속 과정은 경쟁-기반 랜덤 접속 과정 뿐 아니라 전용 랜덤 접속 과정에 해당할 수 있다.
도 6을 참조하면, 경쟁-기반 랜덤 접속 과정은 다음의 4 단계 (단계 4는 미도시)를 포함한다. 이하, 단계 1~4에서 전송되는 메시지는 각각 메시지(Msg) 1~4로 지칭될 수 있다.
- 단계 1: RACH 프리앰블(via PRACH)(단말=>기지국)
- 단계 2: 랜덤 접속 응답(Random Access Response, RAR)(via PDCCH 및 PDSCH)(기지국=>단말)
- 단계 3: Layer 2 / Layer 3 메시지(via PUSCH)(단말=>기지국)
- 단계 4: 경쟁 해소(contention resolution) 메시지(기지국=>단말)
한편, 전용 랜덤 접속 과정은 다음의 3 단계를 포함한다. 이하, 단계 0~2에서 전송되는 메시지는 각각 메시지(Msg) 0~2로 지칭될 수 있다. 랜덤 접속 과정의 일부로 RAR에 대응하는 상향링크 전송(즉, 단계 3)도 수행될 수 있다. 전용 랜덤 접속 과정은 기지국이 RACH 프리앰블 전송을 명령하는 용도의 PDCCH(이하, PDCCH 오더(order))를 이용하여 트리거링 될 수 있다.
- 단계 0: 전용 시그널링을 통한 RACH 프리앰블 할당(기지국=>단말)
- 단계 1: RACH 프리앰블(via PRACH)(단말=>기지국)
- 단계 2: 랜덤 접속 응답(RAR)(via PDCCH 및 PDSCH)(기지국=>단말)
RACH 프리앰블을 전송한 뒤, 단말은 미리-설정된 시간 윈도우 내에서 랜덤 접속 응답(RAR) 수신을 시도한다. 구체적으로, 단말은 시간 윈도우 내에서 RA-RNTI(Random Access RNTI)를 갖는 PDCCH(이하, RA-RNTI PDCCH)(예, PDCCH에서 CRC가 RA-RNTI로 마스킹됨)의 검출을 시도한다. RA-RNTI PDCCH 검출 시, 단말은 RA-RNTI PDCCH에 대응하는 PDSCH 내에 자신을 위한 RAR이 존재하는지 확인한다. RAR은 UL 동기화를 위한 타이밍 옵셋 정보를 나타내는 타이밍 어드밴스(Timing Advance, TA) 정보, UL 자원 할당 정보(UL 그랜트 정보), 임시 단말 식별자(예, Temporary Cell-RNTI, TC-RNTI) 등을 포함한다. 단말은 RAR 내의 자원 할당 정보 및 TA 값에 따라 UL 전송(예, 메시지 3)을 수행할 수 있다. RAR에 대응하는 UL 전송에는 HARQ가 적용된다. 따라서, 단말은 메시지 3을 전송한 후, 메시지 3에 대응하는 수신 응답 정보(예, PHICH)를 수신할 수 있다.
랜덤 액세스 과정은 UE가 기지국과 UL 동기를 얻거나 UL 무선자원을 할당받기 위해 사용된다.
UE는 루트 인덱스(root index)와 PRACH(physical random access channel) 설정 인덱스(configuration index)를 eNodeB로부터 수신한다. 각 셀마다 ZC(Zadoff-Chu) 시퀀스에 의해 정의되는 64개의 후보(candidate) 랜덤 액세스 프리앰블이 있으며, 루트 인덱스는 단말이 64개의 후보 랜덤 액세스 프리앰블을 생성하기 위한 논리적 인덱스이다.
랜덤 액세스 프리앰블의 전송은 각 셀마다 특정 시간 및 주파수 자원에 한정된다. PRACH 설정 인덱스는 랜덤 액세스 프리앰블의 전송이 가능한 특정 서브프레임과 프리앰블 포맷을 지시한다.
UE는 임의로 선택된 랜덤 액세스 프리앰블을 eNodeB로 전송한다. UE는 64개의 후보 랜덤 액세스 프리앰블 중 하나를 선택한다. 그리고, PRACH 설정 인덱스에 의해 해당되는 서브프레임을 선택한다. UE는 선택된 랜덤 액세스 프리앰블을 선택된 서브프레임에서 전송한다.
상기 랜덤 액세스 프리앰블을 수신한 eNodeB는 랜덤 액세스 응답(random access response, RAR)을 UE로 보낸다. 랜덤 액세스 응답은 2단계로 검출된다. 먼저 UE는 RA-RNTI(random access-RNTI)로 마스킹된 PDCCH를 검출한다. UE는 검출된 PDCCH에 의해 지시되는 PDSCH 상으로 MAC(Medium Access Control) PDU(Protocol Data Unit) 내의 랜덤 액세스 응답을 수신한다.
이하 단말의 RRC 상태와 RRC 연결 방법에 대해 설명한다.
RRC 상태란 UE의 RRC 계층의 엔티티(entity)가 eNodeB의 RRC 계층의 엔티티와 논리적 연결(logical connection)이 되어 있는가 아닌가를 말하며, 연결되어 있는 경우는 RRC 연결 상태(connected state)라고 하고, 연결되어 있지 않은 상태를 RRC 유휴 상태(idle state)라고 부른다.
상기 연결 상태(Connected state)의 UE는 RRC 연결(connection)이 존재하기 때문에 E-UTRAN은 해당 단말의 존재를 셀 단위에서 파악할 수 있으며, 따라서 UE를 효과적으로 제어할 수 있다. 반면에 유휴 상태(idle state)의 UE는 eNodeB가 파악할 수는 없으며, 셀 보다 더 큰 지역 단위인 트래킹 지역(Tracking Area) 단위로 핵심망(Core Network)이 관리한다. 상기 트래킹 지역(Tracking Area)은 셀들의 집합단위이다. 즉, 유휴 상태(idle state) UE는 큰 지역 단위로 존재여부만 파악되며, 음성이나 데이터와 같은 통상의 이동통신 서비스를 받기 위해서는 단말은 연결 상태(connected state)로 천이해야 한다.
사용자가 UE의 전원을 맨 처음 켰을 때, 상기 UE는 단말은 PLMN(Public Land Mobile Network)과의 접속을 만들려는 시도를 한다. 접속된 특정 PLMN은 자동적으로 또는 수동적으로 선택될 수 있다. 여기서, PLMN은 차량내 또는 도보중인 지상의 사용자에 의해 사용되기 위한 무선통신 시스템을 의미한다. 또는 PLMN은 위성 이외의 지상기반의 기지국을 사용하는 모든 이동 무선 네트워크를 지시할 수도 있다. 단말은 선택된 PLMN의 적절한 셀을 탐색한 후 해당 셀에서　RRC　유휴 상태 (idle state)에 머무른다.　RRC　유휴 상태의 단말은 가능한 서비스들을 제공할 수 있는 셀을 선택하고(cell selection), 선택된 셀의 제어채널에 맞게 조정한다. 즉, 단말은 셀(cell)에 캠프 온(camp on)한다. 단말은 캠프-온한 셀에서 페이징 신호와 PLMN으로부터 전송되는 시스템 정보를 모니터링한다. 또한 단말은 셀의 제어채널을 통하여 네트워크에 처음에 접속할 수 있으며, 셀의 브로드캐스팅 메시지를 수신할 수도 있다.
상기 유휴 상태(idle state)에 머물러 있던 UE는 RRC 연결을 맺을 필요가 있을 때 비로소 RRC 연결 과정(RRC connection procedure)을 통해 eNodeB의 RRC 계층과 RRC 연결을 맺고 RRC 연결 상태(connected state)로 천이한다.
상기 유휴 상태(Idle state)에 있던 UE가 RRC 연결을 맺을 필요가 있는 경우는 여러 가지가 있는데, 예를 들어 사용자의 통화 시도 또는 상향 데이터 전송 등이 필요하다거나, 아니면 EUTRAN으로부터 페이징 메시지를 수신한 경우 이에 대한 응답 메시지 전송 등을 들 수 있다.
유휴 상태(idle state)의 UE가 상기 eNodeB와 RRC 연결을 맺기 위해서는 상기한 바와 같이 RRC 연결 과정(RRC connection procedure)을 진행해야 한다. RRC 연결 과정은 크게, UE가 eNodeB로 RRC 연결 요청 (RRC connection request) 메시지 전송하는 과정, eNodeB가 UE로 RRC 연결 설정 (RRC connection setup) 메시지를 전송하는 과정, 그리고 UE가 eNodeB로 RRC 연결 설정 완료 (RRC connection setup complete) 메시지를 전송하는 과정을 포함한다. 이와 같은 과정에 대해서 도 7을 참조하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.
1) 유휴 상태(Idle state)의 UE는 통화 시도, 데이터 전송 시도, 또는 eNodeB의 페이징에 대한 응답 등의 이유로 RRC 연결을 맺고자 할 경우, 먼저 상기 UE는 RRC 연결 요청(RRC connection request) 메시지를 eNodeB로 전송한다.
2) 상기 UE로부터 RRC 연결 요청 메시지를 수신하면, 상기 eNB는 무선 자원이 충분한 경우에는 상기 UE의 RRC 연결 요청을 수락하고, 응답 메시지인 RRC 연결 설정(RRC connection setup) 메시지를 상기 UE로 전송한다.
3) 상기 UE가 상기 RRC 연결 설정 메시지를 수신하면, 상기 eNodeB로 RRC 연결 설정 완료(RRC connection setup complete) 메시지를 전송한다. 상기 UE가 RRC 연결 설정 메시지를 성공적으로 전송하면, 비로소 상기 UE는 eNodeB과 RRC 연결을 맺게 되고 RRC 연결 모드로 천이한다.
한편, 단말이 무선 채널의 품질 악화 또는 단말-네트워크간 설정 불일치 등의 이유로 정상적인 통신을 할 수 없을 경우, 단말은 현재의 통신 링크에 장애가 있다고 판단하고 RRC 연결 재설정(RRC connection reestablishment) 절차를 시작한다.
3GPP 표준 문서 TS 36.331에서는 상기 정상적인 통신을 할 수 없을 경우의 예로서 단말의 물리 계층의 무선 품질 측정 결과를 바탕으로 단말이 하향 통신 링크 품질에 심각한 문제가 있다고 판단한 경우, MAC 부계층에서 임의 접근(Random Access) 절차가 계속적으로 실패하거나 RLC 부계층에서 상향 데이터 전송이 계속해서 실패하여 상향 링크 전송에 심각한 문제가 있다고 판단한 경우, 핸드오버를 실패하였다고 판단한 경우, 또는 단말이 수신한 메시지가 무결성 검사(integrity check)를 통과하지 못한 경우 등을 들고 있다.
도 8은 RRC 연결 재설정 과정의 일 예를 도시한다.
단말은 SRB 0(Signaling Radio Bearer #0)를 제외한 설정되어 있던 모든 무선 베어러의 사용을 중단하고, AS(Access Stratum)의 각종 부계층을 초기화 시키며, 각 부계층 및 물리 계층을 기본 구성(default configuration)으로 설정한다. 여기서 중요한 점은 단말은 RRC 연결 상태를 유지한다는 점이다.
또한 단말은 RRC 연결 재설정 과정을 수행하기 위한 셀 선택 절차를 수행한다. 종래의 RRC 연결 재설정 과정 중 셀 선택 절차는 단말이 연결 상태를 유지하고 있음에도 불구하고 단말이 RRC 유휴 상태에서 수행하는 셀 선택 절차와 동일하다.
RRC 연결 재설정 과정을 수행하기 위한 셀 선택 절차를 통하여 선택된 셀이 E-UTRA를 사용하는 셀이라고 판단한 경우 단말은 해당 셀로 RRC 연결 재설정 요청 메시지를 송신한다. 셀이 단말의 RRC 연결 재설정 요청 메시지를 수락하면, 셀은 단말에게 RRC 연결 재설정 수락 메시지를 송신한다.
단말이 RRC 연결 재설정 수락 메시지를 수신한 경우, 단말은 SRB 1에 대한 PDCP 부계층과 RLC 부계층을 재구성한다. 또한 보안 설정에 관련된 각종 키 값들을 다시 계산하고, 보안을 담당하는 PDCP 부계층을 새로 계산한 보안키 값들로 재구성한다. 이로서 단말과 셀간 SRB 1가 열리게 되고 RRC 제어 메시지를 주고 받을 수 있게 된다. 단말은 SRB 1 재개를 완료하고, 셀로 RRC 연결 재설정 과정이 완료되었다는 확인 메시지를 전송한다.
따라서 RRC 연결 재설정 과정이 성공하면 셀은 단말과 RRC 연결 재구성(RRC connection reconfiguration) 절차를 수행하여, 단말이 RRC 연결 재설정 과정을 수행하기 전의 상태로 회복하고, 서비스의 연속성을 최대한 보장한다.
한편, RRC 연결 재설정 과정을 수행하기 위한 셀 선택 절차를 통하여 선택된 셀이 E-UTRAN 이외의 다른 RAT을 사용하는 셀이라고 판단한 경우 RRC 연결 재설정 과정은 중단되고, 단말은 RRC 유휴 상태로 진입한다. 또한 단말이 제한된 시간 내에 셀 선택에 실패한 경우에도, 단말은 RRC 연결 재설정 과정이 실패했다고 가정하고 RRC 유휴 상태로 진입한다.
한편 셀이 단말의 RRC 연결 재설정 요청 메시지를 거절하는 경우, 셀은 단말에게 RRC 연결 재설정 거절 메시지를 송신한다. 단말이 RRC 연결 재설정 거절 메시지를 수신하면, 단말은 RRC 연결 상태를 해제(release)하고 RRC 유휴 상태로 전환된다.
이하, 셀 선택 및 셀 재선택 절차에 대하여 설명한다.
네트워크가 단말에게 제공하는 서비스는 3가지 타입으로 구분할 수 있다. 어떤 서비스를 제공받을 수 있는지에 따라 단말은 셀의 타입 역시 다르게 인식한다. 즉, 유휴 상태의 단말이 캠프온하는 셀은 서비스 타입에 따라 다르게 분류될 수 있다. 3GPP 표준문서에서는 네트워크가 단말에게 제공하는 서비스를 아래 표 1과 같은 3가지 타입으로 구분하고 있다.
표 1
Limited service 긴급 통화(Emergency call) 및 ETWS(Earthquake and Tsunami Warning System)를 제공
Normal service 일반적 용도의 범용(public use) 서비스를 제공
Operator service 통신망 사업자를 위한 서비스를 제공
또한, 3GPP 표준문서에서는 셀의 타입을 셀이 단말에게 제공하는 서비스 타입과 관련하여 아래 표 2와 같이 구분하고 있다.
표 2
Acceptable cell 단말이 Limited service를 제공받을 수 있는 셀
Suitable cell 단말이 Normal service를 제공받을 수 있는 셀
Barred cell 시스템 정보에서 금지(Barred) 셀로 지정된 셀
Reserved cell 시스템 정보에서 예비(Reserved) 셀로 지정된 셀
여기서 Acceptable 셀은 단말 입장에서, 금지(barred)되어 있지 않고 단말의 셀 선택 기준은 만족시키는 셀로서, 긴급 통화 및 ETWS와 같은 Limited 서비스만을 제공받을 수 있는 셀이다. 제한된 서비스는 허용가능 셀(acceptable cell)에 지원 가능한 서비스 타입이다.
또한 Suitable 셀은 Acceptable 셀의 조건을 만족시키며, 동시에 추가 조건들을 만족시킨다. 추가적인 조건으로는, 이 셀이 해당 단말이 접속할 수 있는 PLMN 소속이어야 하고, 단말의 TA 갱신 절차의 수행이 금지되지 않은 셀이어야 한다. 해당 셀이 CSG(Closed Subscriber Group) 셀이라면, 단말이 CSG 멤버로서 접속이 가능한 셀이어야 한다. 한편, 사업자 서비스는 사업자에 의해 특정한 단말에게만 허용되는 서비스로서, 예비된 셀(reserved cell)에 지원 가능하다.
단말은 셀로부터 서비스를 제공받기 위하여 셀 선택 절차를 수행하고 망에 자신을 등록한다. 또한 단말의 이동성으로 인하여 단말과 셀간의 신호의 세기나 품질이 떨어지면 단말은 데이터의 전송 품질을 유지하기 위해 셀 재선택 절차를 수행한다.
3GPP 표준문서에서는 셀 선택(Cell selection) 절차를 다음과 같이 두 가지로 구분하고 있다.
첫째는 초기 셀 선택 과정(Initial Cell Selection)으로서, 단말이 무선 채널에 대한 사전 정보를 가지고 있지 않은 경우에 수행된다. 이 경우 단말은 적절한 셀을 찾기 위해 모든 무선 채널을 검색하여, 검색된 무선 채널 중에서 신호 품질이 가장 강한 무선 채널에 대응하는 셀을 선택한다.
둘째로, 저장된 정보를 활용하는 셀 선택 과정(Stored Information Cell Selection)으로서, 단말이 무선 채널에 관한 정보를 이미 저장하고 있고 있는 경우 수행된다. 이 경우 단말이 이미 무선 채널에 관한 정보를 가지고 있기 때문에, 상술한 초기 셀 선택 과정에 비하여 신속히 셀을 선택할 수 있다.
아래 수학식 1은 3GPP 표준문서에 개시된 LTE 시스템에서의 셀 선택 기준을 나타낸다.
<수학식 1>
Srxlev = Qrxlevmeas - (Qrxlevmin + Qrxlevminoffset) - Pcompensation > 0
수학식 1에서 사용되는 파라미터들은 아래 표 3과 같다.
표 3
Qrxlevmeas 측정된 셀의 수신 레벨 (RSRP)
Qrxlevmin 셀에서의 최소 필요 수신 레벨 (dBm)
Qrxlevminoffset Qrxlevmin 에 대한 오프셋(offset)
Pcompensation max(PEMAX - PUMAX, 0) (dB)
PEMAX 단말의 해당 셀로의 최대 송신 전력 (dBm)
PUMAX 단말 무선 전송부(RF)의 최대 송신 전력(dBm)
단말은 표 3의 파라미터들을 시스템 정보(System Information, SI)를 통해 수신하고, 수학식 1의 셀 선택 기준을 이용하여 셀 선택 절차를 진행한다.
한편 상술한 시스템 정보는 단말이 셀에 접속하기 위해서 알아야 하는 필수 정보를 포함한다. 따라서 단말은 셀에 접속하기 전에 최신의 시스템 정보를 가지고 있어야 한다. 그리고 상기 시스템 정보는 한 셀 내의 모든 단말이 알고 있어야 하는 정보이므로, 셀은 주기적으로 상기 시스템 정보를 전송한다.
이러한 시스템 정보는 MIB(Master Information Block), SB(Scheduling Block), SIB(System Information Block)등으로 구분된다. MIB는 단말이 해당 셀의 물리적 구성, 예를 들어 대역폭 같은 정보를 알 수 있도록 한다. SIB은 서로 관련 있는 시스템 정보의 집합체이다. 예를 들어, 어떤 SIB는 주변의 셀의 정보만을 포함하고, 어떤 SIB는 단말이 사용하는 상향 무선 채널의 정보만을 포함한다. SB은 SIB들의 전송정보, 예를 들어, 전송 주기 등을 알려준다.
한편, 단말이 일단 셀 선택 절차를 통해 어떤 셀을 선택한 이후, 단말의 이동성 또는 무선 환경의 변화 등으로 단말과 셀간의 신호의 세기나 품질이 바뀔 수 있다. 만약 선택한 셀의 품질이 저하되는 경우, 단말은 더 좋은 품질을 제공하는 다른 셀을 선택할 수 있다. 이렇게 셀을 다시 선택하는 경우, 일반적으로 현재 선택된 셀보다 더 좋은 신호 품질을 제공하는 셀을 선택한다. 이를 셀 재선택 절차(Cell Reselection Procedure)라고 한다.
셀 재선택 절차는, 무선 신호의 품질 관점에서, 일반적으로 단말에게 가장 좋은 품질을 제공하는 셀을 선택하는데 기본적인 목적이 있다. 무선 신호의 품질 관점 이외에, 네트워크는 주파수 별로 우선 순위를 결정하여 단말에게 알릴 수 있다. 이러한 우선 순위를 수신한 단말은, 셀 재선택 절차에서 이 우선 순위를 무선 신호 품질 기준보다 우선적으로 고려하게 된다. 이와 같은 셀 재선택 절차는 셀의 무선 접속 기술(Radio Access Technology, RAT)과 주파수 특성에 따라 다음 표 4와 같이 구분될 수 있다.
표 4
Intra-frequency cell reselection 서빙 셀과 같은 RAT와 같은 중심 주파수(center-frequency)를 가지는 셀을 재선택
Inter-frequency cell reselection 서빙 셀과 같은 RAT와 다른 중심 주파수를 가지는 셀을 재선택
Inter-RAT cell reselection 서빙 셀에서 사용 중인 RAT와 다른 RAT를 사용하는 셀을 재선택
도 9는 LTE(Long Term Evolution) 시스템에서 단말이 전원을 켰을 경우 단말의 동작을 도시하는 순서도이다.
도 9를 참조하면, 단계 S910에서 단말은 전원이 켜지면 자동적으로 또는 수동적으로 자신이 서비스 받고자 하는 망인 PLMN(Public Land Mobile Network) 및 통신하기 위한 RAT(Radio Access Technology)를 선택한다. PLMN 및 RAT 정보는 단말의 사용자가 선택할 수도 있고, 범용 가입자 식별 모듈(Universal Subscriber Identity Module, USIM)에 저장되어 있는 정보를 이용할 수도 있다. 이 경우 단말은 단계 S930과 같이 주기적으로 또는 비주기적으로 셀로부터 송신되는 신호 즉 기준 신호(reference signal) 또는 파일롯 신호(pilot signal)를 측정하여, 신호의 세기나 신호와 잡음/간섭의 비와 관련된 물리적 신호의 특성을 이용하여 셀 품질 정보를 산출한다.
이 후, 단계 S920에서 상기 단말은 측정한 셀 품질 정보가 기준 값보다 큰 셀 중에서, 가장 큰 값을 가지는 셀을 선택하는 셀 선택(Cell Selection) 과정을 수행한다. 상기 기준 값은 데이터 송수신에서의 물리적 신호에 대한 품질을 보장받기 위하여 시스템에서 정의된 값을 말한다. 따라서, 적용되는 RAT에 따라 그 값은 다를 수 있으며, LTE 시스템에서는 수학식 1에 의할 수 있다.
그 후, 상기 단말은 상기 셀이 주기적으로 송신하는 시스템 정보를 수신하고, 이를 이용하여 단계 S950에서 망(network)으로부터 서비스를 제공받기 위하여 자신의 정보(예, International Mobile Subscriber Identity, IMSI)를 망에 등록한다. 단말은 셀을 선택할 때 마다 망에 등록을 하는 것은 아니며, 단계 S940 및 단계 S970과 같이 SI로부터 받은 망의 정보(예, Tracking Area Identity, TAI)와 자신이 알고 있는 망의 정보가 다른 경우에 망에 등록을 한다.
또한 단계 S960에서 단말은 서빙 셀의 셀로부터 측정한 신호의 세기나 품질이 인접 셀의 셀로부터 측정한 값보다 낮다면, 단말이 접속한 셀의 셀 보다 더 좋은 신호 특성을 제공하는 다른 셀 중 하나를 재선택한다. 이 과정을 단계 S920의 셀 선택(Cell Selection)과 구분하여 셀 재선택(Cell Reselection)이라 한다. 이때, 신호특성의 변화에 따라 빈번히 셀이 재선택되는 것을 방지하기 위하여 시간적인 제약조건(예, 셀 선택 타이머)을 설정할 수 있다.
이하, 측정 (measurement) 및 측정 보고에 대하여 설명한다.
이동 통신 시스템에서 단말의 이동성(mobility) 지원은 필수적이다. 따라서, 단말은 현재 서비스를 제공하는 서빙 셀(serving cell)에 대한 품질 및 주변셀에 대한 품질을 지속적으로 측정한다. 단말은 측정 결과를 적절한 시간에 네트워크에게 보고하고, 네트워크는 핸드오버 등을 통해 단말에게 최적의 이동성을 제공한다.
측정보고는 단말의 이동성(mobility) 보장을 위한 여러 방법들(핸드오버, 랜덤 액세스, 셀 탐색 등) 중 하나 또는 그 여러 방법들을 위한 것이다. 측정보고는 어느 정도 코히런트한 복조가 필요하므로 수신신호강도 측정을 제외하고는 단말이 동기 및 물리계층 파라미터들을 획득한 이후에 수행될 수 있다. 측정보고는 서빙 셀 및 이웃 셀의 신호 세기 혹은 총 수신 전력 대비 신호 세기 등을 측정하는 참조신호 수신 전력(Reference signal receive power, RSRP), 수신신호강도(Received signal strength indicator, RSSI), 참조신호수신품질(Reference signal received quality, RSRQ) 등의 RRM 측정과 서빙 셀과의 링크 품질을 측정하여 라디오 링크 실패(radio link failure) 여부를 평가할 수 있는 RLM 측정을 포함하는 개념이다.
RSRP는 하향링크에서 CRS가 전송되는 RE의 전력 분배의 선형 평균이다.
RSSI는 해당 단말에 의해 수신되는 총 수신 전력의 선형 평균으로써 안테나 포트 0을 위한 RS를 포함하는 OFDM 심볼이 그 측정 대상으로써, 인접한 셀들로부터의 간섭 및 노이즈 전력 등을 포함하는 측정값이다. 만약, 상위계층 시그널링이 RSRQ의 측정을 위해 특정 서브프레임을 지시하는 경우, RSSI는 그 지시된 서브프레임에 포함된 모든 OFDM 심볼에 대해 측정된다.
RSRQ는 N*RSRP/RSSI 형태로 측정되는 값이며, 이때 N은 RSSI 측정 시 해당 대역폭의 RB 개수이다.
측정보고는 다음과 같은 이벤트 기반 측정보고 판정에 의해 그 전송이 결정될 수 있다.
i) 서빙 셀(serving cell)에 대한 측정값이 절대 임계값보다 큰 경우(Serving cell becomes better than absolute threshold),
ii) 서빙 셀에 대한 측정값이 절대 임계값보다 작아지는 경우(Serving cell becomes worse than absolute threshold),
iii) 이웃 셀(neighboring)에 대한 측정값이 서빙 셀의 측정값보다 오프셋 값만큼 커지는 경우(Neighboring cell becomes better than an offset relative to the serving cell),
iv) 이웃 셀에 대한 측정값이 절대 임계값보다 커지는 경우(Neighboring cell becomes better than absolute threshold),
v) 서빙 셀에 대한 측정값이 절대 임계값보다 작아지며, 이웃 셀에 대한 측정값이 또 다른 절대 임계값보다 커지는 경우(Serving cell becomes worse than one absolute threshold and Neighboring cell becomes better than another absolute threshold)
여기서 측정값은 앞서 언급된 RSRP 등일 수 있다.
또한 앞서 설명된 측정보고 판정의 각 조건들이 네트워크에서 설정되는 미리 설정된 시간이상 유지되는 경우에만 측정보고를 전송하도록 설정될 수 있다.
측정보고는 CRS를 이용하여 수행되는 것을 기본 전제로 하고 있는데, 본 발명의 설명과 관련된 측정보고는 CRS를 포함하여, CSI-RS, DMRS 중 어느 하나 또는 선택적 조합으로 사용될 수 있다. 또한, 측정보고는 참조 신호가 전송되는 안테나 포트들 중 특정 안테나 포트(들) 또는 참조 신호 설정(configuration)에 대해 수행될 수 있다. (예를 들어, CSI-RS의 경우, 참조 신호 설정은 동일 서브프레임에 복수 개를 할당할 수 있으며, 각각의 참조 신호 설정은 2,4 혹은 8 port의 CSI-RS를 포함할 수 있고, 서로 다른 전송 시점에 전송될 수 있다.)
측정 보고가 CSI-RS를 이용하여 수행되는 경우에는 이웃 셀(인접 셀, 별도의 셀 ID를 가지지 않는 전송 포인트, CoMP 셋 내에 포함되는 셀/전송포인트 등)의 측정을 위해서도 사용될 수 있다. 이를 위해, 기지국은 CoMP를 위한 및/또는 간섭 측정 등을 위해 이웃 셀에서 사용하는 CSI-RS 설정을 단말에게 알려주고, 단말은 이웃 셀의 CSI-RS 설정 중에서 (기지국이 지시하는) CSI-RS 설정으로 전송되는 CSI-RS에 대해 측정을 수행할 수 있다. 또한 서빙 셀을 포함한 여러 셀의 CSI-RS 설정을 시그널링(복수의 CSI-RS 설정)하여, 다수 개의 셀에 대한 신호 세기 등을 측정할 수 있다. 그러나 서빙 셀과 인접 셀의 타이밍(예를 들어, 서브프레임 경계)이 정렬되어 있지 않을 경우, 부정확한 측정이 수행될 수 밖에 없다. 이러한 경우, 정확한 측정을 위해서는 해당 이웃 셀(또는, CSI-RS 설정)에 대한 동기화(또는 트래킹) 과정을 수행하는 방법이 있다. 다만, 이러한 추가적인 동기화는 복잡도를 증가시키고 서빙 셀과의 통신에도 영향을 미칠 수 있다는 단점이 있다.
이하, 단말의 핸드오버 과정에 대하여 설명한다.
도 10은 LTE 시스템에서 연결모드 핸드오버 과정의 일례를 나타내는 도면이다.
도 10에서, 네트워크 시스템은 단말, 소스 기지국(Source eNB) 및 타겟 기지국 (Target eNB)을 포함할 수 있다. 이때, 소스 기지국은 단말에 스케줄링 서비스를 제공하는 서빙 기지국이고, 타겟 기지국은 단말이 핸드오버를 수행하고자 하는 타겟 기지국이다. 또한, 소스 기지국 및 타겟 기지국은 레가시 기지국 및 매크로 기지국일 수 있다.
네트워크는 RRC_CONNECTED 상태의 단말을 제어하며, RRC_CONNECTED 상태의 이동성을 관리하기 위해 핸드오버 과정이 정의된다. 일반적으로, 네트워크는 무선채널 조건 및 부하에 따라 핸드오버 과정을 트리거한다. 이러한 핸드오버 과정은 도 10에 도시된다.
도 10을 참조하면, 단말은 소스 기지국으로 인근 셀에 대한 측정결과를 포함하는 측정보고 메시지를 전송한다 (S1001).
소스 기지국은 핸드오버를 수행할지 여부 및 단말이 핸드오버할 타겟 기지국을 결정할 수 있다. 이후, 소스 기지국은 핸드오버를 수행하기 위해 타겟 기지국으로 핸드오버 요청 메시지를 전송할 수 있다 (S1003, S1005).
타겟 기지국은 단말의 승인을 제어하고, 만약 단말이 승인된다면 타겟 기지국은 HO 요청확인(HO request Acknowledge) 메시지를 서빙 기지국으로 전송한다 (S1007, S1009).
HO 요청확인 메시지를 수신한 소스 기지국은 HO 과정의 수행을 지시하기 위해 RRC 연결 재설정 메시지를 단말에 전송한다 (S1011).
RRC 연결 재설정 메시지를 수신한 단말은 기존 셀(즉, 소스 기지국)로부터 분리(detach)되고, 새로운 셀(즉, 타겟 기지국)과 동기를 맞추는 과정을 수행할 수 있다 (S1013).
소스 기지국은 단말이 어느 타겟 기지국으로 핸드오버를 수행할 것을 알고 있으므로, 타겟 기지국으로 단말에게 전송할 저장된 패킷을 전달한다 (S1015).
소스 기지국은 버퍼된 데이터 또는 패킷을 타겟 기지국으로 전달하기 위해, 먼저 시퀀스 번호(SN: Sequence Number) 상태 전달 메시지를 타겟 기지국으로 전송한다 (S1017).
이후, 단말은 타겟 기지국과 동기를 맞추기 위해 임의접속 프리엠블을 전송한다 (S1019).
타겟 기지국은 임의접속 프리엠블에 대한 응답으로 MAC(Medium Access Control) 메시지 또는 RRC 메시지를 통해 상향링크 자원할당 정보 및 타이밍 어드밴스(TA: Timing Advance) 정보를 단말에 전송한다 (S1021).
단말은 상향링크 자원할당 정보 및 TA 정보를 기반으로 RRC 연결 재설정 완료 메시지를 타겟 기지국에 전송한다 (S1023).
만약, 타겟 기지국이 RRC 연결 재설정 완료 메시지를 단말로부터 수신하면, 타겟 기지국은 단말과 관련된 정보의 제거를 요청하는 UE 컨텍스트 해제 메시지를 전송한다 (S1025).
UE 컨텍스트 해제 메시지를 수신한 서빙 기지국은 단말에 대한 자원을 해제하고 핸드오버 과정을 완료한다 (S1027).
상술한 바와 같이, 도 10은 단말에 의해 수행되는 레거시 핸드오버 과정을 나타낸다. 즉, 스케줄링 서비스를 단말에 제공하는 기지국이 변경될 때마다, 단말은 도 10에 도시된 핸드오버 과정을 수행할 수 있다.
한편, 단말은 무선 링크 상태 및 수신 신호 품질에 대한 측정/보고/관리를 목적으로 RLM(Radio Link Monitoring) 및 RRM(Radio Resource Management) 동작을 수행한다. RLM/RRM에 따라 RRC 연결 재수립(reestablishment), 핸드오버, 셀 재선택, 셀 측정 등의 동작이 단말에 의해 수반될 수 있다.
RLM의 경우, 단말은 CRS에 기초하여 서빙 셀(예, Primary Cell, PCell)의 하향링크 무선 링크 품질을 모니터링 할 수 있다. 구체적으로, 단말은 CRS를 기반으로 단일 서브프레임에서의 무선 링크 품질을 추정하고, 추정 값(예, SNR(Signal to Noise Ratio) 또는 SINR(Signal to Interference and Noise Ratio))을 임계 값(Qout, Qin)과 비교하여 무선 링크 상태(예, out-of-sync 또는 in-sync)를 모니터링/평가할 수 있다. 무선 링크 상태가 in-sync인 경우 단말은 기지국과 정상적으로 통신을 수행/유지할 수 있고, 무선 링크 상태가 out-of-sync인 경우 단말은 무선 링크가 실패했다고 간주하고 RRC 연결 재수립, 핸드오버, 셀 재선택, 셀 측정 등의 동작을 수행할 수 있다. Qout은 하향링크 무선 링크가 신뢰성 있게 수신될 수 없는 레벨로 정의되고, 표 5의 파라미터를 가정한 상태에서 PCFICH 에러를 고려할 때 이론적(hypothetical) PDCCH 전송의 BLER(Block Error Rate) 10%에 해당한다. 임계 값 Qin은 하향링크 무선 링크가 유의하게 신뢰성 있게 수신될 수 있는 레벨로 정의되고, 표 6의 파라미터를 가정한 상태에서 PCFICH 에러를 고려할 때 이론적 PDCCH 전송의 PDCCH BLER 2%에 해당한다. 상위 계층(예, RRC) 시그널링을 통해 RLM이 수행되는 서브프레임(들)이 제한될 수 있다.
표 5는 out-of-sync에 대한 PDCCH/PCFICH 전송 파라미터를 나타내고, 표 6은 in-sync에 대한 PDCCH/PCFICH 전송 파라미터를 나타낸다.
표 5
Attribute Value
DCI format 1A
Number of control OFDM symbols 2; Bandwidth ≥10 MHz3; 3 MHz ≤Bandwidth ≤10 MHz4; Bandwidth = 1.4 MHz
Aggregation level (CCE) 4; Bandwidth = 1.4 MHz8; Bandwidth ≥3 MHz
Ratio of PDCCH RE energy to average RS RE energy 4 dB; when single antenna port is used for cell-specific reference signal transmission by the PCell.1 dB: when two or four antenna ports are used for cell-specific reference signal transmission by the PCell.
Ratio of PCFICH RE energy to average RS RE energy 4 dB; when single antenna port is used for cell-specific reference signal transmission by the PCell.1 dB: when two or four antenna ports are used for cell-specific reference signal transmission by the PCell.
Note 1: DCI format 1A.Note 2: A hypothetical PCFICH transmission corresponding to the number of control symbols shall be assumed.
표 6
Attribute Value
DCI format 1C
Number of control OFDM symbols 2; Bandwidth ≥10 MHz3; 3 MHz ≤Bandwidth ≤10 MHz4; Bandwidth = 1.4 MHz
Aggregation level (CCE) 4
Ratio of PDCCH RE energy to average RS RE energy 0 dB; when single antenna port is used for cell-specific reference signal transmission by the PCell.-3 dB; when two or four antenna ports are used for cell-specific reference signal transmission by the PCell.
Ratio of PCFICH RE energy to average RS RE energy 4 dB; when single antenna port is used for cell-specific reference signal transmission by the PCell.1 dB: when two or four antenna ports are used for cell-specific reference signal transmission by the PCell.
Note 1: DCI format 1C.Note 2: A hypothetical PCFICH transmission corresponding to the number of control symbols shall be assumed.
단말의 물리 계층은 서빙 셀(예, PCell)의 하향링크 무선 링크 품질을 모니터링 하고, 상위 계층(예, RRC)에게 out-of-sync/in-sync 상태를 알려준다. 구체적으로, 무선 링크 품질이 Qin보다 좋은 경우, 단말의 물리 계층은 무선 링크 품질이 평가된 무선 프레임에서 상위 계층에게 in-sync라고 지시한다. 논-DRX 모드에서 단말의 물리 계층은 매 무선 프레임마다 무선 링크 품질을 평가하고, DRX 모드에서 단말의 물리 계층은 매 DRX 주기마다 적어도 한 번 무선 링크 품질을 평가한다. 상위 계층 시그널링이 제한된(restricted) RLM을 위한 서브프레임(들)을 지시한 경우, 지시되지 않은 서브프레임에서는 무선 링크 품질의 평가가 수행되지 않는다. 이후, 단말의 물리 계층은 무선 링크 품질이 Qout보다 나쁜 경우 무선 링크 품질이 평가된 무선 프레임에서 상위 계층에게 out-of-sync라고 지시한다.
RRM의 경우, 단말은 주어진 시간/주파수 영역(예, 소정 서브프레임/대역)에 대해 CRS 전송 RE 및/또는 CRS 전송 OFDM 심볼 등을 기반으로 측정된 단일 서브프레임에서의 수신 신호 전력을 기반으로 RSRP(Reference Signal Received Power)/RSSI(Received Signal Strength Indication)/RSRQ(Reference Signal Received Quality)를 산출하고 이를 토대로 수신 신호 품질을 모니터링 할 수 있다. RSRP는 측정 주파수 대역에서 CRS를 나르는 자원 요소들의 전력 기여(단위, W)에 대한 선형 평균으로 정의된다. RSRP 결정을 위해 안테나 포트 0의 CRS가 사용된다. 단말이 안테나 포트 1의 CRS를 신뢰성 있게 검출할 수 있는 경우, 단말은 RSRP를 결정하기 위해 안테나 포트 1의 CRS를 추가로 사용할 수 있다. RSRQ는 N×RSRP/RSSI로 정의된다. N은 RSSI 측정 대역의 RB 개수를 나타낸다. RSRP와 RSSI는 동일한 RB 세트에서 측정된다. RSSI는 측정 대역(N개 RB)에서 안테나 포트 0의 CRS를 포함하는 OFDM 심볼에서 관찰된 총 수신 전력의 선형 평균을 나타내고, 단말에 의해 관찰되는 모든 소스(source)의 신호를 포함한다. 예를 들어, 소스는 코-채널 서빙 및 논-서빙 셀, 이웃 채널 간섭 및 열 잡음을 포함한다. 상위 계층(예, RRC) 시그널링이 RSRQ 측정을 위한 특정 서브프레임을 지시하는 경우, RSSI는 지시된 서브프레임의 모든 OFDM 심볼에서 측정된다.
이하, 캐리어 병합 (Carrier Aggregation)에 대하여 도 11을 참조하여 설명한다.
3GPP LTE(3rd Generation Partnership Project Long Term Evolution; Rel-8 또는 Rel-9) 시스템(이하, LTE 시스템)은 단일 컴포넌트 캐리어(CC: Component Carrier)를 여러 대역으로 분할하여 사용하는 다중 반송파 변조(MCM: Multi-Carrier Modulation) 방식을 사용한다. 그러나, 3GPP LTE-Advanced 시스템(e.g., Rel-10 또는 Rel-11; 이하, LTE-A 시스템) 에서는 LTE 시스템보다 광대역의 시스템 대역폭을 지원하기 위해서 하나 이상의 컴포넌트 캐리어를 결합하여 사용하는 캐리어 병합(CA: Carrier Aggregation)과 같은 방법을 사용할 수 있다. 캐리어 병합은 반송파 집성, 반송파 정합, 멀티 컴포넌트 캐리어 환경(Multi-CC) 또는 멀티캐리어 환경이라는 말로 대체될 수 있다.
본 발명에서 멀티 캐리어는 캐리어의 병합(또는, 반송파 집성)을 의미하며, 이때 캐리어의 병합은 인접한(contiguous) 캐리어 간의 병합뿐 아니라 비 인접한(non-contiguous) 캐리어 간의 병합을 모두 의미한다. 또한, 하향링크와 상향링크 간에 집성되는 컴포넌트 캐리어들의 수는 다르게 설정될 수 있다. 하향링크 컴포넌트 캐리어(이하, 'DL CC'라 한다.) 수와 상향링크 컴포넌트 캐리어(이하, 'UL CC'라 한다.) 수가 동일한 경우를 대칭적(symmetric) 병합이라고 하고, 그 수가 다른 경우를 비대칭적(asymmetric) 병합이라고 한다.
이와 같은 캐리어 병합은 반송파 집성, 대역폭 집성(bandwidth aggregation), 스펙트럼 집성(spectrum aggregation) 등과 같은 용어와 혼용되어 사용될 수 있다. LTE-A 시스템에서는 두 개 이상의 컴포넌트 캐리어가 결합되어 구성되는 캐리어 병합은 100MHz 대역폭까지 지원하는 것을 목표로 한다. 목표 대역보다 작은 대역폭을 가지는 1개 이상의 캐리어를 결합할 때, 결합하는 캐리어의 대역폭은 기존 IMT 시스템과의 호환성(backward compatibility) 유지를 위해서 기존 시스템에서 사용하는 대역폭으로 제한할 수 있다.
예를 들어서 기존의 3GPP LTE 시스템에서는 {1.4, 3, 5, 10, 15, 20}MHz 대역폭을 지원하며, 3GPP LTE-advanced 시스템(즉, LTE-A)에서는 기존 시스템과의 호환을 위해 상기의 대역폭들만을 이용하여 20MHz보다 큰 대역폭을 지원하도록 할 수 있다. 또한, 본 발명에서 사용되는 캐리어 병합 시스템은 기존 시스템에서 사용하는 대역폭과 상관없이 새로운 대역폭을 정의하여 캐리어 병합을 지원하도록 할 수도 있다.
또한, 위와 같은 캐리어 병합은 인트라-밴드 CA(Intra-band CA) 및 인터-밴드 CA(Inter-band CA)로 구분될 수 있다. 인트라-밴드 캐리어 병합이란, 다수의 DL CC 및/또는 UL CC들이 주파수상에서 인접하거나 근접하여 위치하는 것을 의미한다. 다시 말해, DL CC 및/또는 UL CC들의 캐리어 주파수가 동일한 밴드 내에 위치하는 것을 의미할 수 있다. 반면, 주파수 영역에서 멀리 떨어져 있는 환경을 인터-밴드 CA(Inter-Band CA)라고 부를 수 있다. 다시 말해, 다수의 DL CC 및/또는 UL CC들의 캐리어 주파수가 서로 다른 밴드들에 위치하는 것을 의미할 수 있다. 이와 같은 경우, 단말은 캐리어 병합 환경에서의 통신을 수행하기 위해서 복수의 RF(radio frequency)단을 사용할 수도 있다.
LTE-A 시스템은 무선 자원을 관리하기 위해 셀(cell)의 개념을 사용한다. 상술한 캐리어 병합 환경은 다중 셀(multiple cells) 환경으로 일컬을 수 있다. 셀은 하향링크 자원(DL CC)과 상향링크 자원(UL CC) 한 쌍의 조합으로 정의되나, 상향링크 자원은 필수 요소는 아니다. 따라서, 셀은 하향링크 자원 단독, 또는 하향링크 자원과 상향링크 자원으로 구성될 수 있다.
예를 들어, 특정 단말이 단 하나의 설정된 서빙 셀(configured serving cell)을 가지는 경우 1개의 DL CC와 1개의 UL CC를 가질 수 있으나, 특정 단말이 2개 이상의 설정된 서빙 셀을 가지는 경우에는 셀의 수만큼의 DL CC를 가지며 UL CC의 수는 그와 같거나 그보다 작을 수 있다. 또는, 그 반대로 DL CC와 UL CC가 구성될 수도 있다. 즉, 특정 단말이 다수의 설정된 서빙 셀을 가지는 경우 DL CC의 수보다 UL CC가 더 많은 캐리어 병합 환경도 지원될 수 있다.
또한, 캐리어 병합(CA)은 각각 캐리어 주파수(셀의 중심 주파수)가 서로 다른 둘 이상의 셀들의 병합으로 이해될 수 있다. 여기서, 말하는 '셀(Cell)'은 일반적으로 사용되는 기지국이 커버하는 지리적 영역으로서의 '셀'과는 구분되어야 한다. 이하, 상술한 인트라-밴드 캐리어 병합을 인트라-밴드 다중 셀이라고 지칭하며, 인터-밴드 캐리어 병합을 인터-밴드 다중 셀이라고 지칭한다.
LTE-A 시스템에서 사용되는 셀은 프라이머리 셀(PCell: Primary Cell) 및 세컨더리 셀(SCell: Secondary Cell)을 포함한다. P셀과 S셀은 서빙 셀(Serving Cell)로 사용될 수 있다. RRC_CONNECTED 상태에 있지만 캐리어 병합이 설정되지 않았거나 캐리어 병합을 지원하지 않는 단말의 경우, P셀로만 구성된 서빙 셀이 단 하나 존재한다. 반면, RRC_CONNECTED 상태에 있고 캐리어 병합이 설정된 단말의 경우 하나 이상의 서빙 셀이 존재할 수 있으며, 전체 서빙 셀에는 P셀과 하나 이상의 S셀이 포함된다.
서빙 셀(P셀과 S셀)은 RRC 파라미터를 통해 설정될 수 있다. PhysCellId는 셀의 물리 계층 식별자로 0부터 503까지의 정수값을 가진다. ServCellIndex는 서빙 셀(P셀 또는 S셀)을 식별하기 위하여 사용되는 간략한(short) 식별자로 0부터 7까지의 정수값을 가진다. 0값은 P셀에 적용되며, SCellIndex는 S셀에 적용하기 위하여 미리 부여된다. 즉, ServCellIndex에서 가장 작은 셀 ID (또는 셀 인덱스)을 가지는 셀이 P셀이 된다.
P셀은 프라이머리 주파수(또는, primary CC) 상에서 동작하는 셀을 의미한다. 단말이 초기 연결 설정(initial connection establishment) 과정을 수행하거나 연결 재-설정 과정을 수행하는데 사용될 수 있으며, 핸드오버 과정에서 지시된 셀을 지칭할 수도 있다. 또한, P셀은 캐리어 병합 환경에서 설정된 서빙 셀 중 제어관련 통신의 중심이 되는 셀을 의미한다. 즉, 단말은 자신의 P셀에서만 PUCCH를 할당 받아 전송할 수 있으며, 시스템 정보를 획득하거나 모니터링 절차를 변경하는데 P셀만을 이용할 수 있다. E-UTRAN(Evolved Universal Terrestrial Radio Access)은 캐리어 병합 환경을 지원하는 단말에게 이동성 제어 정보(mobilityControlInfo)를 포함하는 상위 계층의 RRC 연결 재설정(RRCConnectionReconfigutaion) 메시지를 이용하여 핸드오버 절차를 위해 P셀만을 변경할 수도 있다.
S셀은 세컨더리 주파수(또는, Secondary CC) 상에서 동작하는 셀을 의미할 수 있다. 특정 단말에 P셀은 하나만 할당되며, S셀은 하나 이상 할당될 수 있다. S셀은 RRC 연결 설정이 이루어진 이후에 구성 가능하고 추가적인 무선 자원을 제공하는데 사용될 수 있다. 캐리어 병합 환경에서 설정된 서빙 셀 중에서 P셀을 제외한 나머지 셀들, 즉 S셀에는 PUCCH가 존재하지 않는다.
E-UTRAN은 S셀을 캐리어 병합 환경을 지원하는 단말에게 추가할 때, RRC_CONNECTED 상태에 있는 관련된 셀의 동작과 관련된 모든 시스템 정보를 특정 시그널(dedicated signal)을 통해 제공할 수 있다. 시스템 정보의 변경은 관련된 S셀의 해제 및 추가에 의하여 제어될 수 있으며, 이 때 상위 계층의 RRC 연결 재설정 (RRCConnectionReconfigutaion) 메시지를 이용할 수 있다. E-UTRAN은 관련된 S셀 안에서 브로드캐스트하기 보다는 단말 별로 상이한 파라미터를 가지는 특정 시그널링(dedicated signaling) 할 수 있다.
초기 보안 활성화 과정이 시작된 이후에, E-UTRAN은 연결 설정 과정에서 초기에 구성되는 P셀에 부가하여 하나 이상의 S셀을 포함하는 네트워크를 구성할 수 있다. 캐리어 병합 환경에서 P셀 및 S셀은 각각의 컴포넌트 캐리어로서 동작할 수 있다. 이하의 실시예에서는 프라이머리 컴포넌트 캐리어(PCC)는 P셀과 동일한 의미로 사용될 수 있으며, 세컨더리 컴포넌트 캐리어(SCC)는 S셀과 동일한 의미로 사용될 수 있다.
이하, 크로스 캐리어 스케줄링을 설명한다.
캐리어 병합 시스템에서는 캐리어(또는 반송파) 또는 서빙 셀(Serving Cell)에 대한 스케줄링 관점에서 자가 스케줄링(Self-Scheduling) 방법 및 크로스 캐리어 스케줄링(Cross Carrier Scheduling) 방법의 두 가지가 있다. 크로스 캐리어 스케줄링은 크로스 컴포넌트 캐리어 스케줄링(Cross Component Carrier Scheduling) 또는 크로스 셀 스케줄링(Cross Cell Scheduling)으로 일컬을 수 있다.
자가 스케줄링은 PDCCH(DL Grant)와 PDSCH가 동일한 DL CC로 전송되거나, DL CC에서 전송된 PDCCH(UL Grant)에 따라 전송되는 PUSCH가 UL Grant를 수신한 DL CC와 링크되어 있는 UL CC를 통해 전송되는 것을 의미한다.
크로스 캐리어 스케줄링은 PDCCH(DL Grant)와 PDSCH가 각각 다른 DL CC로 전송되거나, DL CC에서 전송된 PDCCH(UL Grant)에 따라 전송되는 PUSCH가 UL 그랜트를 수신한 DL CC와 링크되어 있는 UL CC가 아닌 다른 UL CC를 통해 전송되는 것을 의미한다.
크로스 캐리어 스케줄링 여부는 단말 특정(UE-specific)하게 활성화 또는 비활성화될 수 있으며, 상위계층 시그널링(예를 들어, RRC 시그널링)을 통해서 반정적(semi-static)으로 각 단말 별로 알려질 수 있다.
크로스 캐리어 스케줄링이 활성화된 경우, PDCCH에 해당 PDCCH가 지시하는 PDSCH/PUSCH가 어느 DL/UL CC를 통해서 전송되는지를 알려주는 캐리어 지시자 필드(CIF: Carrier Indicator Field)가 필요하다. 예를 들어, PDCCH는 PDSCH 자원 또는 PUSCH 자원을 CIF를 이용하여 다수의 컴포넌트 캐리어들 중 하나에 할당할 수 있다. 즉, DL CC 상에서의 PDCCH가 다중 집성된 DL/UL CC 중 하나에 PDSCH 또는 PUSCH 자원을 할당하는 경우 CIF가 설정된다. 이 경우, LTE Release-8의 DCI 포맷은 CIF에 따라 확장될 수 있다. 이때 설정된 CIF는 3bit 필드로 고정되거나, 설정된 CIF의 위치는 DCI 포맷 크기와 무관하게 고정될 수 있다. 또한, LTE Release-8의 PDCCH 구조(동일 코딩 및 동일한 CCE 기반의 자원 매핑)를 재사용할 수도 있다.
반면, DL CC 상에서의 PDCCH가 동일한 DL CC 상에서의 PDSCH 자원을 할당하거나 단일 링크된 UL CC 상에서의 PUSCH 자원을 할당하는 경우에는 CIF가 설정되지 않는다. 이 경우, LTE Release-8과 동일한 PDCCH 구조(동일 코딩 및 동일한 CCE 기반의 자원 매핑)와 DCI 포맷이 사용될 수 있다.
크로스 캐리어 스케줄링이 가능할 때, 단말은 CC별 전송 모드 및/또는 대역폭에 따라 모니터링 CC의 제어영역에서 복수의 DCI에 대한 PDCCH를 모니터링하는 것이 필요하다. 따라서, 이를 지원할 수 있는 검색 공간의 구성과 PDCCH 모니터링이 필요하다.
캐리어 병합 시스템에서, 단말 DL CC 집합은 단말이 PDSCH를 수신하도록 스케줄링된 DL CC의 집합을 나타내고, 단말 UL CC 집합은 단말이 PUSCH를 전송하도록 스케줄링된 UL CC의 집합을 나타낸다. 또한, PDCCH 모니터링 집합(monitoring set)은 PDCCH 모니터링을 수행하는 적어도 하나의 DL CC의 집합을 나타낸다. PDCCH 모니터링 집합은 단말 DL CC 집합과 같거나, 단말 DL CC 집합의 부집합(subset)일 수 있다. PDCCH 모니터링 집합은 단말 DL CC 집합내의 DL CC들 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 또는 PDCCH 모니터링 집합은 단말 DL CC 집합에 상관없이 별개로 정의될 수 있다. PDCCH 모니터링 집합에 포함되는 DL CC는 링크된 UL CC에 대한 자기-스케줄링(self-scheduling)은 항상 가능하도록 설정될 수 있다. 이러한, 단말 DL CC 집합, 단말 UL CC 집합 및 PDCCH 모니터링 집합은 단말 특정(UE-specific), 단말 그룹 특정(UE group-specific) 또는 셀 특정(Cell-specific)하게 설정될 수 있다.
크로스 캐리어 스케줄링이 비활성화된 경우에는 PDCCH 모니터링 집합이 항상 단말 DL CC 집합과 동일하다는 것을 의미하며, 이러한 경우에는 PDCCH 모니터링 집합에 대한 별도의 시그널링과 같은 지시가 필요하지 않다. 그러나, 크로스 캐리어 스케줄링이 활성화된 경우에는 PDCCH 모니터링 집합이 단말 DL CC 집합 내에서 정의되는 것이 바람직하다. 즉, 단말에 대하여 PDSCH 또는 PUSCH를 스케줄링하기 위하여 기지국은 PDCCH 모니터링 집합만을 통해 PDCCH를 전송한다.
도 5는 본 발명의 실시예들에서 사용되는 크로스 캐리어 스케줄링에 따른 LTE-A 시스템의 서브 프레임 구조를 나타낸다.
도 5를 참조하면, LTE-A 단말을 위한 DL 서브프레임은 3개의 하향링크 컴포넌트 캐리어(DL CC)가 결합되어 있으며, DL CC 'A'는 PDCCH 모니터링 DL CC로 설정된 경우를 나타낸다. CIF가 사용되지 않는 경우, 각 DL CC는 CIF 없이 자신의 PDSCH를 스케줄링하는 PDCCH를 전송할 수 있다. 반면, CIF가 상위 계층 시그널링을 통해 사용되는 경우, 단 하나의 DL CC 'A'만이 CIF를 이용하여 자신의 PDSCH 또는 다른 CC의 PDSCH를 스케줄링하는 PDCCH를 전송할 수 있다. 이때, PDCCH 모니터링 DL CC로 설정되지 않은 DL CC 'B' 와 'C'는 PDCCH를 전송하지 않는다.
이하, 스몰셀 환경에 대하여 설명한다.
본 발명의 실시예들에서, 스몰셀(Small Cell)은 DL 자원(즉, 컴포넌트 캐리어) 및 선택적인 UL 자원의 조합으로 설명될 수 있다. DL 자원 및 UL 자원의 캐리어 주파수의 연결 관계는 DL 자원 상에서 전송되는 시스템 정보에 의해 지시될 수 있다.
이하, 이기종 네트워크 배치(Heterogeneous Network Deployment)에 대하여 설명한다.
도 12은 이기종 네트워크 배치의 일례를 나타내는 도면이다.
차세대 이동 통신 시스템에서는 멀티미디어 등의 데이터 서비스를 보다 안정적으로 보장 하기 위해 매크로셀(Macro Cell) 기반의 동종 망에 저전력/근거리 통신을 위한 스몰셀들인 마이크로셀(micro Cell), 피코셀(Pico Cell), 및/또는 펨토셀(Femto Cell)이 혼재한 계층적 셀 구조 (hierarchical cell structure) 혹은 이기종 셀 구조 (Heterogeneous Cell Structure)의 도입에 대한 관한 관심이 높아지고 있다.
이는 기존 기지국 배치에 대해서 매크로셀의 추가적인 설치는 시스템 성능 향상 대비 그 비용 및 복잡도 측면에서 비효율적이기 때문이다. 현재 통신 망에서 고려중인 이기 종 망의 구조는 도 12와 같은 형태로 이루어 지게 된다.
도 12에서 매크로셀을 관리 및 커버하는 기지국을 매크로 기지국(MeNB: Macro eNodeB)라 정의하고, 매크로 기지국의 매크로 셀 내에서 동작하는 단말을 매크로 단말(MUE: Macro UE)라 정의한다. 또한, 피코셀을 관리 및 커버하는 기지국을 피코 기지국(PeNB: Pico eNodeB)라 부르고, 피코 기지국의 피코셀 내에서 스케줄링받는 단말을 피코 단말(PUE: Pico UE)라 부른다. 또한, 팸토셀을 관리 및 커버하는 기지국을 팸토 기지국(FeNB: Femto eNodeB)이라 부르고, 팸토 기지국으로부터 스케줄링 받는 단말을 팸토 단말이라 부른다.
도 12를 참조하면, 하나의 매크로 셀 내에는 다수 개의 마이크로셀이 공존할 수 있다. 이때, 마이크로셀들은 셀 조정(cell coordination) 방식에 따라 자원을 할당 받아 해당 UE들을 서비스한다. 이러한 마이크로셀의 종류는 접속 방식에 따라 두 가지 종류로 나누어 지게 된다.
(1) OSG(Open access Subscriber Group) 타입: OSG 타입 마이크로셀의 경우 기존 매크로 UE 또는 다른 마이크로 UE들의 접속을 허용하는 셀로서 자신의 셀 또는 매크로셀로의 핸드오버가 가능하다. OSG타입은 NCSG(Non Close access Subscriber Group)이라 부를 수 있다.
(2) CSG(Close access Subscriber Group) 타입: CSG 타입 마이크로셀의 경우 기존 매크로 단말 또는 다른 마이크로 단말들의 접속을 인증 없이는 허용하지 않는 셀을 의미한다. 따라서, 자신의 셀 혹은 매크로 기지국으로의 핸드오버가 불가능하다
이하, 이중 연결 (Dual Connectivity)에 대하여 설명한다.
도 13은 이중 연결 모드를 수행 중인 단말과 기지국의 배치 모습 중 하나를 나타내는 도면이다.
매크로셀과 스몰셀은 캐리어 결합(CA)을 수행하고 있을 수 있다. 예를 들어, 매크로 기지국은 임의의 n 개(n은 임의의 양의 정수)의 캐리어들을 사용할 수 있고, 스몰셀은 임의의 k개(k는 임의의 양의 정수)의 캐리어들을 사용할 수 있다. 이때, 매크로셀과 스몰셀의 캐리어들은 임의의 같은 주파수 캐리어들이거나, 또는 임의의 다른 주파수 캐리어들일 수 있다. 예를 들어, 매크로셀이 임의의 f1 및 f2 주파수 대역을 사용하고, 스몰셀이 임의의 f2 및 f3 주파수 대역을 사용할 수 있다.
이중 연결 또는 듀얼 커넥티비티는 스몰셀 커버리지(Small cell coverage) 내에 위치한 단말이 매크로 셀과 스몰셀에 동시에 연결될 수 있는 것을 의미한다. 즉, 단말은 매크로셀과 스몰셀로부터 서비스를 동시에 받거나 또는 TDM 방식으로 받을 수 있다. 예를 들어, 단말은 매크로 셀 레이어(Macro cell layer)을 통해서는 제어 평면(C-plane)에서 제공되는 기능들(Functionalities, e.g., 연결 관리(connection management), 이동성(mobility) 관리)을 서비스 받을 수 있다.
또한, 단말은 사용자 평면 데이터 경로(U-plane data path)의 경우에는 매크로셀 및/또는 스몰셀로 선택할 수 있다. 예를 들어, VoLTE (Voice of LTE)와 같이 실시간 데이터 서비스의 경우에는 스몰셀보다 UE의 이동성이 보장되는 매크로셀로 데이터를 송수신 받을 수 있다. 왜냐하면, 스몰셀들은 밀집하여 배치될 수 있기 때문에 단말이 스몰셀들을 이동시 자주 핸드오버를 수행해야 하고, 이는 서비스의 중단을 야기시킬 수 있다. 이때, 이중 연결 상태인 단말은 BES(Best Effect Service)를 제공받는 경우에는 매크로셀이 아닌 스몰셀로부터 서비스를 받을 수 있다. 매크로셀과 스몰셀 사이의 백홀은 이상적 백홀(ideal backhaul)이거나 또는 비 이상적 백홀(non ideal backhaul)일 수도 있다.
또한, 매크로셀과 스몰셀의 경우에 동일한 TDD 혹은 FDD 시스템이거나 서로 다르게 TDD, FDD 시스템으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 13에서 이중 연결 모드에서의 시나리오를 참조할 수 있다. 즉, 매크로셀과 스몰셀이 서로 동일한 주파수 대역(F1, F1)을 사용하거나 또는 서로 다른 주파수 대역(F1, F2)을 사용 하는 것을 볼 수 있다.
이중 연결 모드가 구성된 UE은 매크로셀과 스몰셀에 동시에 연결될 수 있다. 도 13에서는 사용자 평면 데이터 경로를 스몰셀로 설정한 경우를 나타낸다. 즉, 단말은 제어 신호를 송수신하기 위한 제어 평면 경로는 매크로 기지국과 연결되고, 하향링크 또는 상향링크 데이터를 송수신하기 위한 사용자 평면 경로는 스몰 기지국과 연결될 수 있다.
상술한 이중 연결은 서로 다른 밴드(band)에 위치하는 캐리어를 병합하는 inter-site(또는 inter-band) 캐리어 결합과 유사하게 설명될 수도 있다. 즉, 매크로 셀은 캐리어 결합에서의 프라이머리 CC에 의한 PCell(Primary Cell)로, 스몰 셀은 캐리어 결합에서의 세컨더리 CC에 의한 SCell(Secondary Cell)로 설명될 수 있다.
그러나, 이기종 네트워크 환경에서의 이중 연결성은 캐리어 결합과는 구별하여 이해되어야 한다. 즉, 매크로 셀과 스몰 셀 간의 이중 연결성은 단일 기지국에서의 캐리어 결합이 아닌 지리적/위치적인 개념이 더해진 것이다. 구체적으로 설명하면, 단말은 제 1 스몰 셀 기지국에 의한 스몰 셀에 위치하는 경우와 제 2 스몰 셀 기지국에 의한 스몰 셀에 위치하는 경우 각각에 있어서, 매크로 셀 기지국으로부터 서비스를 제공 받는 동시에 지리적/위치적으로 분리되어 위치한 제 1/2 스몰 셀 기지국과 통신을 수행한다.
최근에는 단말과 기지국 간 저지연 무선 통신 서비스를 제공하는 방에 대한 논의가 진행중이다. 이하, 본 발명에서는 기지국으로부터의 직접적인 자원 할당 지시 없이도 단말이 신속하게 상향 링크 전송을 효과적으로 수행하는 방법을 설명한다. 특히 이러한 동작은 짧은 시간 지연을 가지고 전송되어야 하는 상향 링크 데이터에 효과적으로 활용될 수 있다. 예를 들어 고속 이동 차량의 상태 정보를 포함하는 데이터의 전송에 효과적으로 활용될 수 있다.
일반적인 셀룰러 통신의 상향 링크에서는 기지국이 개별 단말에게 상향 링크 데이터 전송에 활용될 자원을 지정해주는 자원 할당에 기반한 동작을 수행한다. 이는 기지국이 채널 상태나 트래픽의 양 등을 감안하여 적절한 위치 및 적절한 양의 시간, 주파수 및/또는 공간 자원을 단말에게 할당함으로써, 상이한 단말로부터의 전송 사이의 간섭을 방지하고 상향 링크 전송의 효율을 극대화하기 위함이다.
그러나 개별 단말에 대한 자원 할당을 기반으로 동작하기 위해서는 단말과 기지국 사이의 사전 연결이 필요하다. 즉, 단말은 해당 단말이 기지국에 연결되어 자원 할당을 받기를 원한다는 제어 신호를 기지국에 전달하고 기지국이 그에 대한 응답으로 자원 할당 동작에 필요한 각종 설정을 단말에게 알려주는 과정이 필요하게 된다. 이러한, 사전 연결 과정에는 일정한 시간 지연이 따르게 되는데, 특히 상기 설명한 짧은 시간 지연을 가지고 전송되어야 하는 데이터의 경우에는 이와 같은 연결 과정에서 발생하는 시간 지연으로 서비스 품질이 급격하게 저하될 수 있다.
이런 문제를 해결하는 방법으로, 기지국과 단말 사이의 사전 연결 없이 또는 개별 단말에 대한 전송 자원 할당 과정 없이 단말이 상향 링크 데이터를 전송하는 동작을 설계할 수 있다. 이하에서는 이를 고속 상향 링크 자원 할당이라 지칭한다. 이와 같은 고속 상향 링크 자원 할당은 신속 상향 링크 전송 개시 방식, 또는 신속 상향 링크 동작이라 지칭할 수도 있다. 또는 비-접속 (connection-less) 기반의 전송이라 지칭할 수도 있다.
고속 상향 링크 자원 할당의 한 특징으로, 기지국은 다수의 단말이 공유하는 자원을 할당해주고, 해당되는 단말 중 시급한 데이터를 전송해야 하는 단말은 별도의 사전 연결이나 추가적인 자원 할당 과정을 생략한 채 즉각적으로 상향 링크 데이터를 전송할 수 있다. 예를 들어, PDCCH를 통한 개별적인 UL 그랜트의 수신 과정 없이 해당 공유 자원 또는 해당 공유 자원 중 일부를 사용하여 즉각적으로 상향 링크 데이터를 전송하는 것이다. 물론 이 과정에서 일반적인 상향 링크 자원 할당에서와 같은 최적화된 스케줄링을 수행하는 것은 불가능해지지만, 시간 지연이라는 측면에서는 유리하므로, 신속한 전송이 필요한 단말에게는 효과적으로 활용될 수 있다.
이상의 설명에서 고속 상향 링크 자원 할당 상에서는 생략되는 기지국과 단말 사이의 사전 연결은, 기지국과 단말 간에 맺어지는 RRC 연결을 의미할 수 있다. 이 경우에는 특정 셀과의 관계에서 상기 언급한 도 7 및 도 8에서 나타나는 RRC 연결 설정이나 재설정 과정을 거치지 않고 즉각적으로 데이터를 송신할 수 있게 된다. 단말의 캠프-온 (camp-on) 상태가 이에 해당할 수 있다. 이 경우 고속 상향 링크 자원 할당은 랜덤 접속 과정을 포함할 수 있다.
일 예로, 고속 상향 링크 자원 할당을 수행하게 되는 경우, 자원 할당이 필요한 단말은 먼저 랜덤 접속 과정을 거친 다음 RRC 연결 설정을 수행하지 않고 곧바로 짧은 시간 지연이 필요한 데이터를 전송할 수가 있다. 여기서 시간 지연을 더 줄이기 위해서 랜덤 접속 과정 중에도 데이터를 전송할 수도 있다. 가령, 단말이 랜덤 접속 프리앰블을 전송하고 이를 수신한 기지국이 랜덤 접속 응답을 통하여 PUSCH를 전송할 자원을 지정해주면, 이 자원을 이용하여 데이터를 전송할 수도 있다.
또는 상기 설명에서 고속 상향 링크 자원 할당 상에서는 생략되는 기지국과 단말 사이의 사전 연결은, 기지국 이외의 네트워크 상의 기능 (function)을 담당하는 엔터티 (entity) 와 단말 사이의 연결을 의미할 수도 있으며, 일 예로 단말의 이동성 (mobility) 를 관장하는 네트워크 엔터티와 단말 사이의 논리적인 연결을 포함할 수 있다. 이 경우 고속 상향 링크 자원 할당을 수행하는 단말은 네트워크 엔터티와의 연결 설정 과정 없이 기지국과의 최소한의 통신 과정만을 거쳐 원하는 데이터를 송신한다. 최소한의 통신 과정을 수행하는 예로, PDCCH를 통한 UL 그랜트 없이 데이터를 전송하거나 랜덤 접속 직후에 엔터티와의 논리적인 연결 설정 없이 곧바로 데이터를 전송하는 것이 있다.
그러나 상기 설명한 고속 상향 링크 자원 할당은 개별 단말의 전송을 기지국이 일일이 제어할 수가 없기 때문에, 기지국이 여러 상황을 바탕으로 허용 여부를 판단하는 것이 바람직하다. 일 예로, 특정 셀에서 시간 지연이 길어도 되는 트래픽이 매우 많은 경우에는 고속 상향 링크 자원 할당을 허용하지 않고 모든 자원을 기존의 자원 할당 기반으로 동작하는 것이 해당 셀에서는 최적의 선택일 수 있다.
따라서 기지국은 고속 상향 링크 자원 할당을 특정 셀에서 허용하는지 여부, 허용 시 사용할 자원의 위치와 양, 및/또는 사용할 각종 전송 파라미터를 단말에게 알려줄 수 있다. 전송 파라미터의 일 예로 전송 전력을 결정하는 수식에 사용되는 파라미터가 있으며, 구체적으로 기지국으로부터의 경로 손실에 비례하는 전송 전력을 사용할 때, 경로 손실 값에 곱해지는 비례 상수가 일 예이다. 이러한 시그널링은 다수의 단말에게 전달되어야 하므로 바람직하게는 SIB와 같은 브로드캐스트 제어 채널을 통해 전달된다.
이러한 고속 상향 링크 자원 할당은 짧은 시간 지연이 필요한 특정 서비스, 예를 들어 자동차가 인접 자동차나 보행자에게 자신의 위치 정보 등을 충돌 시점 이전에 전송하여 상호 간의 충돌을 감지하는 목적의 서비스에 제한적으로 적용되는 것이 바람직하다. 이 경우 고속 상향 링크 자원 할당이 적용되는 베어러를 특정한 서비스를 위한 특정한 베어러 (Bearer)로 지정할 수 있다. 특정 베어러 상에서 단말이 전송해야 할 데이터가 발생한 경우에, 그러한 데이터의 전송만을 위하여 이러한 고속 상향 링크 자원 할당을 적용하는 것이다. 여기서, 특정한 서비스와 상기 특정한 베어러 간의 맵핑 관계가 설정되어 있는 것을 가정한다.
만일 고속 상향 링크 자원 할당이 랜덤 접속 과정을 포함한다면, 기지국이 알려주는 정보에는 고속 상향 링크 자원 할당을 위해 사용되는 또는 이러한 자원 할당이 필요한 상기 특정한 베어러를 위하여 사용되는 랜덤 접속 프리앰블의 전송 자원 위치 및/또는 시퀀스 정보 등이 포함될 수 있다. 추가적으로 상기 특정한 베어러 상에서 발생한 데이터라 하더라도 그 크기가 일정 수준 이하인 경우에만 이러한 고속 상향 링크 자원 할당을 사용하도록 규정될 수도 있다. 이는 큰 크기의 데이터를 고속 상향 링크 자원 할당으로 사용하게 될 경우에는 고속 상향 링크 자원 할당 용도로 준비된 자원 중에서 과도하게 많은 양을 한 단말이 독점적으로 사용함으로써 다른 단말의 사용을 막을 수 있기 때문이다.
한편, 이하에서는 단말이 여러 가지 상황에서 고속 상향 링크 자원 할당에 기반하여 데이터를 전송하는 방법을 설명한다. 예를 들어, 서빙 셀은 고속 상향 링크 자원 할당 기반의 데이터 전송을 허용하지만 인접 셀은 고속 상향 링크 자원 할당 기반의 데이터 전송을 허용하지 않는 경우, 또는 서빙 셀에 대하여 연결되어 있는 동안 특정한 이유로 인접 셀로의 상향 링크 자원 할당 기반의 데이터 전송이 수행되는 경우의 동작을 설명한다.
제 1 실시예
이하에서는 각 셀이 상황에 따라서 고속 상향 링크 자원 할당의 허용 여부를 조절하는 상황에서 단말이 지속적으로 저지연의 상향 링크 데이터 전송을 수행할 수 있는 방법을 설명한다.
먼저 단말이 고속 상향 링크 자원 할당을 허용하는 특정 셀에 위치하면서 서빙 셀 기지국과의 연결 없이 상향링크 데이터를 전송하는 상황을 가정한다. 서빙 셀과의 연결이 없는 경우의 예로, RRC 유휴 상태나 그 외 네트워크 엔터티와의 연결이 설정되지 않은 상태가 있다. 만약 해당 단말이 인접 셀로 이동하게 되는데, 해당 인접 셀에서는 고속 상향 링크 자원 할당을 허용하지 않는다면, 해당 단말은 인접 셀로 이동한 이후에 셀 접속 과정을 수행하여 기지국과의 연결을 설정하고 일반적인 상향 링크 자원 할당을 통해 데이터를 전송해야 한다. 또한 RRC 연결 설정 등의 과정을 통해서 기지국 혹은 네트워크 엔터티와의 논리적인 연결 과정을 수립해야 할 수 있다. 특히 이 과정에서 셀 접속 및 논리적인 연결 과정을 수행하면서 발생하는 시간 지연은 클 수가 있기 때문에, 해당 단말이 저지연 데이터 전송을 수행하는 과정에서 일정 구간 서비스 지연이 발생할 수 있고 그 결과로 서비스 품질이 크게 저하될 수 있다.
상기 언급한 바와 같은 서비스 품질 저하를 방지하기 위하여, 고속 상향 링크 자원 할당을 허용하지 않는 셀로 이동할 가능성이 높은 단말은 미리 기지국 혹은 네트워크 엔터티와의 연결을 설정함으로써 실제 이동 시 초기 접속 과정이 아닌 핸드오버 과정을 통해서 해당 셀과의 연결을 보다 신속하게 설정하도록 동작할 수 있다.
일 예로, 단말은 그러한 인접 셀로의 이동 가능성이 높다고 판단하면 먼저 자신의 서빙 셀에 연결하고 연결이 끝난 다음에 실제 인접 셀로 이동하게 되는 경우에는 서빙 셀이 신속하게 핸드오버를 처리해주도록 하는 것이다. 물론 연결을 설정하는 도중에는 지속적으로 고속 상향 링크 자원 할당을 이용하여 저지연 데이터를 송신할 수 있다. 먼저 이를 위해서 각 셀은 각 인접 셀에서 고속 상향 링크 자원 할당을 허용하는지 여부를 알리는 신호를 단말에게 전송할 수 있다.
이하, 도 14를 참조하여 RRC 유휴 상태에 있는 단말이 고속 상향 링크를 지원하지 않는 인접 셀로 이동하는 경우의 동작에 대하여 설명한다.
도 14는 본 발명의 일 실시예로서, 고속 상향 링크 지원 셀로부터 고속 상향 링크를 지원하지 않는 셀로 이동하는 단말의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
단계 S1401 에서, RRC 유휴 상태에 있는 단말이 서빙 셀로 고속 상향 링크 전송을 수행한다. 이를 비-연결 (connection-less) 기반의 데이터 전송이라 지칭한다. 여기서, 서빙 셀은 고속 상향 링크 전송을 지원하는 셀이고, 인접 셀은 고속 상향 링크 전송을 지원하지 않는 셀인 것을 가정한다. 단계S1403 에서 단말은 인접 셀로의 이동이 필요한지 여부를 판단한다. 단말이 인접 셀로 이동이 필요하다고 판단한 경우, 단계 S1405 에서 단말은 서빙 셀로의 RRC 연결을 수행한다. 보다 구체적으로, 단계S1405 에서 서빙 셀로 RRC 연결 요청 메시지를 전송한다. 도 14에서 구체적으로 도시하지는 않았으나 단말은 상기 단계S1405 에 후속하여 RRC 연결 설정 요청 메시지에 대한 응답으로, RRC 연결 설정 메시지를 수신한다. 이에 대한 응답으로, 단말이 RRC 연결 설정 완료 메시지를 전송하면 단말은 RRC 연결 상태에 있게 된다.
이후, 서빙 기지국 또는 소스 기지국에서 인접 기지국 또는 타겟 기지국으로의 핸드오버를 수행한다. 단계S1407 에서, 서빙 기지국이 핸드 오버를 결정하고, S1409 단계에서 기지국으로의 핸드 오버를 요청할 수 있다. 핸드오버 절차를 수행함에 있어서, 도 10에 도시된 단계 S1001 내지 단계 S1027의 단계가 수행될 수 있다. 여기서, 단계 S1001에 RRC 연결 절차에 동시에 수행되거나, 따로 수행될 수도 있다. 예를 들어, RRC 연결 요청 메시지와 함께 전송되거나 RRC 연결 완료 메시지와 함께 전송될 수 있다. 또는, RRC 연결 상태에 있는 단말이 별도의 메시지로 측정을 eNB로 보고할 수 있다. 혹은, 측정 보고 대신 핸드 오버를 목적으로 한 것임을 알리는 지시자를 전송할 수도 있다.
한편, 고속 상향 링크 자원 할당을 허용하지 않는 셀로 이동할 가능성이 높은 경우 또는 이동이 필요하다고 판단되는 경우에 대한 구체적인 정의가 필요하다. 일 예로 단말은 각 셀의 RSRP (Reference Signal Received Power) 및/또는 RSRQ (Reference Signal Received Quality) 를 측정하고 특정 셀의 RSRP/RSRQ 가 일정 수준 이상이 되면 해당 셀로 이동 가능성이 높다고 판단하여 상기 설명한 동작을 수행할 수 있다. 이하, RSRP/RSRQ는 RSRP 및/또는 RSRQ를 의미할 수 있다. 다른 일 예로 단말은 서빙 셀의 RSRP/RSRQ가 일정 수준 이하가 되면 다른 셀로 이동 가능성이 높다고 판단할 수 있다. 또 다른 일 예로, 단말은 특정 셀의 RSRP/RSRQ가 서빙 셀의 RSRP/RSRQ보다 일정 수준 이상 높다면 해당 셀로 이동 가능성이 높다고 판단할 수 있다. 또는 단말은 상기 조건들을 조합하여 복합적으로 활용할 수도 있다.
제 2 실시예
이하에서는, 단말이 서빙 셀에 연결되어 기존의 상향 링크 자원 할당에 따라서 데이터를 송신하는 상황에서, 서빙 셀의 링크 상태가 불량해지는 경우에 저지연으로 데이터를 전송하는 방법을 설명한다.
단말이 서빙 셀에 연결된 상태에서 링크 상태가 불량해지는 경우에는 비록 해당 단말이 데이터를 전송하더라도 기지국의 수신이 불가능할 확률이 높다. 특히 이런 경우는 단말이 고속으로 서빙 셀의 중심으로부터 멀어지는 방향으로 이동하는 상황에서 서빙 셀의 링크 품질이 나빠지기 전에 다른 셀로의 핸드오버를 완료하지 못하는 경우에 발생할 수 있다. 이 때 만일 해당 단말 주변에 양호한 품질의 인접 셀이 있고, 해당 인접 셀에서 고속 상향 링크 자원 할당을 허용하고 있다면, 해당 인접 셀의 고속 상향 링크 자원 할당을 기반으로 하여 최소한 저지연 데이터는 전송할 수 있을 것이다.
이를 위해서 서빙 셀은 앞서 설명한 동작과 마찬가지로 각 인접 셀이 고속 상향 링크 자원 할당을 허용하는지 여부를 알릴 수 있다. 또한, 허용하는 인접 셀에 대해서 사용 가능한 시간, 주파수 및/또는 공간 자원을 알려줄 수 있다. 또한, 사용할 각종 전송 파라미터를 단말에게 알려줄 수 있다. 전송 파라미터의 일 예로 전송 전력을 결정하는 수식에 사용되는 파라미터가 있다
만약 단말이 인접 셀의 고속 상향 링크 자원 할당을 기반으로 데이터를 전송할 경우에는 해당 인접 셀의 타이밍과 주파수를 동기의 기준으로 삼고 전송을 수행해야 한다. 특징적으로 복수의 인접 셀이 상호 동기가 맞아 있는 경우에는, 동일한 자원을 복수의 셀이 공통의 자원으로 고속 상향 링크 자원 할당에 사용할 수 있으며, 이 경우 단말은 그 중 적절한 하나의 셀을 선택하여 동기의 기준을 삼을 수 있다.
바람직하게는, 이러한 동작은 인접 셀이 충분히 가까운 경우에만 적용할 수 있다. 인접 셀에 대한 전송은 곧 서빙 셀의 관점에서 간섭으로 작용할 것이기 때문이다. 일 예로 단말은 각 셀의 RSRP/RSRQ를 측정하고 특정 셀의 RSRP/RSRQ가 일정 수준 또는 일정 임계값 이상이 되면 해당 셀이 충분히 근접했다고 판단하고 상기 설명한 동작을 수행할 수 있다. 다른 일 예로 단말은 서빙 셀의 RSRP/RSRQ가 일정 수준 또는 일정 임계 값이하가 되면 다른 셀에 인접할 가능성이 높다고 판단할 수 있다. 다른 일 예로, 단말은 특정 셀의 RSRP/RSRQ가 서빙 셀의 RSRP/RSRQ보다 일정 수준 또는 일정 임계값 이상 이라면 해당 셀에 충분히 근접했다고 판단할 수 있다. 단말은 상기 조건들을 조합하여 복합적으로 활용할 수도 있다.
만약 복수의 인접 셀에 대해서 이 조건이 만족한다면, 단말은 그 중 가장 품질이 우수한 하나의 인접 셀을 선택하여 이하의 동작을 수행할 수 있다. 이 경우에도 각 셀의 상황, 예를 들어 인가된 부하 (Load)의 정도에 맞출 수 있도록 인접 셀마다의 오프셋 값을 측정값에 부가하여 비교할 수 있다 예를 들어, 셀마다 인가된 부하 (Load)가 다른 경우에는, 부하가 높은 셀은 낮은 오프셋을 부가하여 선택의 가능성을 낮출 수 있다.
한편 이러한 동작은 서빙 셀의 링크 품질이 불량하여 서빙 셀로의 전송이 불가능하다고 판단되는 경우에만 제한적으로 동작할 수 있다. 서빙 셀의 링크 품질이 불량하다는 기준은 앞서 설명한 서빙 셀의 RSRP/RSRQ가 일정 임계값 이하인지 여부가 될 수 있다. 혹은 단말이 서빙 셀과 통신을 위해 수행하는 일련의 절차 중, 서빙 셀과의 통신 여부가 불확실한 시간 구간에서는 서빙 셀의 링크 품질이 불량하다고 가정하고 상기 동작을 수행할 수 있다. 상기 서빙 셀과의 통신 여부가 불확실한 시간의 일 예로 무선 링크 품질에 관련된 타이머가 동작하는 시간이 있다. 보다 구체적으로, 아래와 같이 T310, T311, T301이 동작하는 시간이 이에 해당할 수 있다.
(a)타이머 T310이 동작 (running)하는 시간 구간: T310은 무선 링크 모니터링 (Radio Link Monitoring) 과정에서 단말이 서빙 셀로부터 전송되는 PDCCH의 BLER (Block Error Rate) 이 일정 수준 이상이 된다고 판단하는 경우가 일정 횟수 연속하여 발생하면 동작하기 시작하며, BLER이 일정 수준 이하가 된다고 판단하는 경우가 일정 횟수 연속하여 발생하면 멈춘다. 이 타이머가 동작하는 중에는 PDCCH를 안정적으로 수신하지 못할 정도로 서빙 셀의 채널 상태가 불량하기 때문에 상기 설명한 동작이 허용될 수 있다.
(b)타이머T311이 동작하는 시간 구간: T311은 RRC 연결 재설정 절차가 시작되면 동작하기 시작하며, 적절한 셀을 선택하게 되면 멈춘다. T311이 동작하는 중에는 아직 재설정이 종료되지 않았기 때문에 서빙 셀로의 전송이 안정적이지 못하며 상기 설명한 동작이 허용될 수 있다.
(c)타이머T301이 동작하는 시간 구간: T301은 단말이 RRC 연결 재설정 요청을 전송하면 동작하기 시작하며, 서빙 셀로부터 RRC 연결 재설정 메시지를 수신하거나 RRC 연결 재설정이 거부되는 경우 멈춘다. T301이 동작하는 중에는 아직 재설정이 종료되지 않았기 때문에 서빙 셀로의 전송이 안정적이지 못하며 상기 설명한 동작이 허용될 수 있다.
고속 상향 링크 자원 할당에 랜덤 접속 과정이 포함되는 경우, 단말은 랜덤 접속 과정을 통해서, 랜덤 접속 이후 전송할 데이터가 필요한 자원 할당 종류가 무엇인지를 알릴 수 있다. 예를 들어, 랜덤 접속 응답 이후의 전송에서의 일종의 지시자를 통하여, UE는 현재 전송하고자 하는 데이터가 고속 상향 링크 자원 할당이 필요한 데이터인지, 아니면 일반적인 과정을 거친 후의 자원 할당으로도 충분한 데이터인지를 알릴 수 있다.
이하, T3XX이 구동되는 경우 단말이 인접 셀로 고속 상향 링크 전송을 수행하는 일 예를 도 15를 참조하여 설명한다. 여기서, 단말은 RRC 연결 상태에 있는 것을 가정한다.
단계 S1501 에서, 단말이 서빙 셀과의 RRC 연결 기반의 송수신을 수행한다. 단계 S1503 에서, 셀에 대한 측정을 수행한다. 상기 측정 결과에 기반하여, T3XX의 구동이 개시되면, 상기 T3XX가 동작하는 동안 단말의 서빙 셀로의 전송이 불가능할 것이라고 판단하고 단계 S1505 단계에서, 인접셀로 비-접속 (Contention-less 혹은 connection-less) 기반의 데이터 전송을 수행한다.
만약, T3XX가 만료되거나 동작이 중단된 경우에는, 그에 상응하는 동작을 취하는데, 일 예로 새로이 서빙 셀을 선택하게 된다.
한편, 도 15에서는 타이머가 구동되는 경우에 인접 셀로의 고속 상향 링크 자원 할당 기반의 또는 비-접속 기반의 데이터 전송을 수행하는 것을 도시하였으나, 단말은 앞서 설명한 바와 같이 측정 결과에 기반하여 서빙 셀에 대한 RSRP/RSRQ가 일정 임계값 이하인 경우에 비-접속 기반의 데이터 전송을 수행할 수도 있다.
여기서, 인접 셀은 충분히 가까이 있는 인접 셀로, 예를 들어 RSRP/RSRQ의 측정 값이 서빙 셀에 대한 RSRP/RSRQ 측정 값에 비해 일정 임계값 이상 큰 셀일 수 있다. 여기서, 고속 상향링크 전송에 사용되는 자원은 상기 서빙 셀로부터 인접 셀에 대한 정보로서 전달 받은 시간, 주파수 및/또는 공간 자원일 수 있다.
상기 설명에 있어서, 서빙 셀과 인접 셀은 동일 주파수에 위치할 수도 있지만 상이한 주파수에 위치할 수도 있다. 특히 단말이 상이한 두 주파수에 위치한 셀을 모두 서빙 셀로 삼고 동작하는 경우, 상기 동작에서 서빙 셀과 인접 셀을 RRC 연결이 맺어지고 관리되는 주 서빙 셀(primary serving cell)과 주 서빙 셀을 통한 RRC 연결을 이용하여 사용자 데이터 송수신에만 사용되는 부 서빙 셀(secondary serving cell)에 대하여 적용하는 것도 가능하다. 일 예로 주 서빙 셀의 통신 품질이 나빠서 통신이 원활하지 않다고 판단되는 경우 부 서빙 셀에서의 고속 상향 링크 자원 할당을 통하여 신속하게 저지연 데이터를 전송할 수 있다. 예를 들어, 이중 연결 (Dual Connectivity)를 지원하는 무선 통신 시스템의 경우, 또는 캐리어 집합 (CA)를 지원하는 무선 통신 시스템에 대하여 이러한 방법이 적용될 수 있다.
도 16은 본 발명을 수행하는 전송장치(10) 및 수신장치(20)의 구성요소를 나타내는 블록도이다.
전송장치(10) 및 수신장치(20)는 정보 및/또는 데이터, 신호, 메시지 등을 나르는 무선 신호를 전송 또는 수신할 수 있는 RF(Radio Frequency) 유닛(13, 23)과, 무선통신 시스템 내 통신과 관련된 각종 정보를 저장하는 메모리(12, 22), 상기 RF 유닛(13, 23) 및 메모리(12, 22) 등의 구성요소와 동작적으로 연결되어, 상기 구성요소를 제어하여 해당 장치가 전술한 본 발명의 실시예들 중 적어도 하나를 수행하도록 메모리(12, 22) 및/또는 RF 유닛(13, 23)을 제어하도록 구성된(configured) 프로세서(11, 21)를 각각 포함한다.
메모리(12, 22)는 프로세서(11, 21)의 처리 및 제어를 위한 프로그램을 저장할 수 있고, 입/출력되는 정보를 임시 저장할 수 있다. 메모리(12, 22)가 버퍼로서 활용될 수 있다.
프로세서(11, 21)는 통상적으로 전송장치 또는 수신장치 내 각종 모듈의 전반적인 동작을 제어한다. 특히, 프로세서(11, 21)는 본 발명을 수행하기 위한 각종 제어 기능을 수행할 수 있다. 프로세서(11, 21)는 컨트롤러(controller), 마이크로 컨트롤러(microcontroller), 마이크로 프로세서(microprocessor), 마이크로 컴퓨터(microcomputer) 등으로도 불릴 수 있다. 프로세서(11, 21)는 하드웨어(hardware) 또는 펌웨어(firmware), 소프트웨어, 또는 이들의 결합에 의해 구현될 수 있다. 하드웨어를 이용하여 본 발명을 구현하는 경우에는, 본 발명을 수행하도록 구성된 ASICs(application specific integrated circuits) 또는 DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays) 등이 프로세서(400a, 400b)에 구비될 수 있다. 한편, 펌웨어나 소프트웨어를 이용하여 본 발명을 구현하는 경우에는 본 발명의 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차 또는 함수 등을 포함하도록 펌웨어나 소프트웨어가 구성될 수 있으며, 본 발명을 수행할 수 있도록 구성된 펌웨어 또는 소프트웨어는 프로세서(11, 21) 내에 구비되거나 메모리(12, 22)에 저장되어 프로세서(11, 21)에 의해 구동될 수 있다.
전송장치(10)의 프로세서(11)는 상기 프로세서(11) 또는 상기 프로세서(11)와 연결된 스케줄러로부터 스케줄링되어 외부로 전송될 신호 및/또는 데이터에 대하여 소정의 부호화(coding) 및 변조(modulation)를 수행한 후 RF 유닛(13)에 전송한다. 예를 들어, 프로세서(11)는 전송하고자 하는 데이터 열을 역다중화 및 채널 부호화, 스크램블링, 변조과정 등을 거쳐 K 개의 레이어로 변환한다. 부호화된 데이터 열은 코드워드로 지칭되기도 하며, MAC 계층이 제공하는 데이터 블록인 전송 블록과 등가이다. 일 전송블록(transport block, TB)은 일 코드워드로 부호화되며, 각 코드워드는 하나 이상의 레이어의 형태로 수신장치에 전송되게 된다. 주파수 상향 변환을 위해 RF 유닛(13)은 오실레이터(oscillator)를 포함할 수 있다. RF 유닛(13)은 Nt 개(Nt 는 1 보다 이상의 양의 정수)의 전송 안테나를 포함할 수 있다.
수신장치(20)의 신호 처리 과정은 전송장치(10)의 신호 처리 과정의 역으로 구성된다. 프로세서(21)의 제어 하에, 수신장치(20)의 RF 유닛(23)은 전송장치(10)에 의해 전송된 무선 신호를 수신한다. 상기 RF 유닛(23)은 Nr 개의 수신 안테나를 포함할 수 있으며, 상기 RF 유닛(23)은 수신 안테나를 통해 수신된 신호 각각을 주파수 하향 변환하여(frequency down-convert) 기저대역 신호로 복원한다. RF 유닛(23)은 주파수 하향 변환을 위해 오실레이터를 포함할 수 있다. 상기 프로세서(21)는 수신 안테나를 통하여 수신된 무선 신호에 대한 복호(decoding) 및 복조(demodulation)를 수행하여, 전송장치(10)가 본래 전송하고자 했던 데이터를 복원할 수 있다.
RF 유닛(13, 23)은 하나 이상의 안테나를 구비한다. 안테나는, 프로세서(11, 21)의 제어 하에 본 발명의 일 실시예에 따라, RF 유닛(13, 23)에 의해 처리된 신호를 외부로 전송하거나, 외부로부터 무선 신호를 수신하여 RF 유닛(13, 23)으로 전달하는 기능을 수행한다. 안테나는 안테나 포트로 불리기도 한다. 각 안테나는 하나의 물리 안테나에 해당하거나 하나보다 많은 물리 안테나 요소(element)의 조합에 의해 구성될(configured) 수 있다. 각 안테나로부터 전송된 신호는 수신장치(20)에 의해 더는 분해될 수 없다. 해당 안테나에 대응하여 전송된 참조신호(reference signal, RS)는 수신장치(20)의 관점에서 본 안테나를 정의하며, 채널이 일 물리 안테나로부터의 단일(single) 무선 채널인지 혹은 상기 안테나를 포함하는 복수의 물리 안테나 요소(element)들로부터의 합성(composite) 채널인지에 관계없이, 상기 수신장치(20)로 하여금 상기 안테나에 대한 채널 추정을 가능하게 한다. 즉, 안테나는 상기 안테나 상의 심볼을 전달하는 채널이 상기 동일 안테나 상의 다른 심볼이 전달되는 상기 채널로부터 도출될 수 있도록 정의된다. 복수의 안테나를 이용하여 데이터를 송수신하는 다중 입출력(Multi-Input Multi-Output, MIMO) 기능을 지원하는 RF 유닛의 경우에는 2개 이상의 안테나와 연결될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 있어서, UE 는 상향링크에서는 전송장치(10)로 동작하고, 하향링크에서는 수신장치(20)로 동작한다. 본 발명의 실시예들에 있어서, eNB 는 상향링크에서는 수신장치(20)로 동작하고, 하향링크에서는 전송장치(10)로 동작한다. 이하, UE 에 구비된 프로세서, RF 유닛 및 메모리를 UE 프로세서, UE RF 유닛 및 UE 메모리라 각각 칭하고, eNB 에 구비된 프로세서, RF 유닛 및 메모리를 eNB 프로세서, eNB RF 유닛 및 eNB 메모리라 각각 칭한다.
본 발명의 eNB 프로세서는 본 발명의 실시예들 중 어느 하나에 따라 동작할 수 있다. 본 발명의 UE 프로세서는 본 발명의 일 실시예들 중 어느 하나에 따라 동작할 수 있다.
상술한 바와 같이 개시된 본 발명의 바람직한 실시예들에 대한 상세한 설명은 당업자가 본 발명을 구현하고 실시할 수 있도록 제공되었다. 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다.
본 발명의 실시예들은 무선 통신 시스템에서, 기지국 또는 사용자기기, 기타 다른 장비에 사용될 수 있다.

Claims (13)

  1. 고속 상향 링크 전송을 지원하는 무선 통신 시스템에서 단말이 데이터를 전송하는 방법에 있어서,
    서빙 셀과 RRC (Radio Resource Control) 연결 상태에 있는 단말이 상기 서빙 셀로 신호를 송신 또는 수신하는 단계;
    상기 서빙 셀 및 인접 셀에 대한 측정을 수행하는 단계; 및
    상기 측정 값에 기반하여, 상기 서빙 셀과의 RRC 연결 상태에서 상기 인접 셀로 데이터를 전송하는 단계를 포함하는,
    데이터 전송 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 인접 셀로 데이터를 전송하는 단계는,
    타이머 T310, T311 또는 T301이 구동되는 동안 수행되는,
    데이터 전송 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 인접 셀로 데이터를 전송하는 단계는,
    상기 타이머가 중단되거나 만료되는 경우에 수행되는,
    데이터 전송 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 인접 셀로 데이터를 전송하는 단계는, 상기 서빙 셀에 대한 측정 값이 특정 임계 값 이하인 경우에 수행되는,
    데이터 전송 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 서빙 셀로부터 상기 인접 셀에 관한 정보를 수신하는 단계를 더 포함하는,
    데이터 전송 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 인접 셀에 관한 정보는,
    상기 인접 셀에서의 상향 링크 전송 허용 여부, 상기 인접 셀로의 전송을 위한 자원, 상기 인접 셀로의 전송을 위한 전송 파라미터 중 적어도 하나를 포함하는,
    데이터 전송 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 인접 셀에 대한 측정 값은 상기 서빙 셀에 대한 측정 값보다 큰,
    데이터 전송 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 인접 셀에 대한 측정 값과 상기 인접 셀에 대한 오프셋의 합은, 상기 서빙 셀에 대한 측정 값보다 큰,
    데이터 전송 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 인접 셀은, 복수 개의 인접 셀 중 가장 큰 측정 값을 가지는,
    데이터 전송 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 측정 값은 RSRP (Reference Signal Receiver Power) 또는 RSRQ (Reference Signal Received Quality) 값인,
    데이터 전송 방법.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 데이터는, 특정 베어러에 맵핑된 서비스에 대응하는,
    데이터 전송 방법.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 데이터는, 상기 인접 셀로부터의 상향링크 그랜트의 수신 없이 전송되는,
    데이터 전송 방법.
  13. 고속 상향 링크 전송을 지원하는 무선 통신 시스템에서 단말에 있어서,
    서빙 셀 또는 인접 셀과의 신호를 송수신하는 송수신기; 및
    상기 송수신기에 연결된 프로세서를 포함하고,
    상기 프로세서는, 상기 서빙 셀과의 RRC (Radio Resource Control) 연결 상태에서 상기 서빙 셀로 신호를 송신 또는 수신하고, 상기 서빙 셀 및 인접 셀에 대한 측정을 수행하며, 상기 측정 값에 기반하여, 상기 서빙 셀과의 RRC 연결 상태에서 상기 인접 셀로 데이터를 전송하도록 구성된,
    단말.
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