WO2016208836A1 - 가상 단말 방식을 사용한 단말의 네트워크 접속 방법 - Google Patents

가상 단말 방식을 사용한 단말의 네트워크 접속 방법 Download PDF

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terminal
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강지원
김기태
이길봄
김희진
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엘지전자 주식회사
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    • Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
    • Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks

Definitions

  • the following description relates to a wireless communication system, and more particularly, to a method of accessing a network using a virtual UE scheme and a method for a terminal.
  • a network connection method in a distributed antenna system (DAS) will be described.
  • the wireless communication system should be able to support quality services for users.
  • This service is a novel service model that does not exist in the conventional wireless communication service model. To support this new service model, it is necessary to design a new system to implement the communication system without improving it or affecting the network infrastructure.
  • V2X vehicle to everything
  • V2X communication system is a concept including both vehicle to infrastructure (V2I) communication and vehicle to vehicle (V2V) communication between a vehicle and an infrastructure.
  • V2I vehicle to infrastructure
  • V2V vehicle to vehicle
  • the present invention has been made to solve the problems of the general technology as described above, an object of the present invention is to improve the communication efficiency and yield of the vehicle communication system.
  • Another object of the present invention is to increase communication efficiency without compromising the design performance and aerodynamic performance of the vehicle.
  • Another object of the present invention is to adaptively establish a connection to a network using a distributed antenna while maintaining compliance with current communication standards.
  • the network access method for solving the technical problem the step of establishing a connection with the base station for the first DU group including one or more distributed units (DU), the uplink channel allocated to the first DU group from the base station Requesting a base station to establish a connection to a second DU group including one or more DUs, and if the base station approves the connection to the second DU group, indicating that the connection to the second group has been established. And transmitting the information to the base station through an uplink channel allocated to the second DU group.
  • DU distributed units
  • the network access method may include receiving a request for additional information on a second DU group from a base station in response to a connection request for a second DU group, and receiving information about a channel measured between the second DU group and the base station.
  • the method may further include transmitting to.
  • the requesting step may request to reset the preset connection between the first DU group and the base station.
  • the requesting for resetting may transmit information on at least one of whether the second DU group supports CL-MIMO (Closed Loop MIMO), whether or not a single port is transmitted or received, a maximum MCS level, and a maximum rank number.
  • CL-MIMO Created Loop MIMO
  • the requesting for resetting may transmit an index value matching the information to the base station.
  • the requesting step may transmit, to the base station, a preset index value for one or more DUs included in the second DU group.
  • the first DU group and the second DU group may be distinguished and recognized by the base station and recognized as one object by the upper network entry.
  • One bearer may be shared between the first DU group and the second DU group.
  • One or more DUs included in the first DU group may be distributed in a vehicle and connected to a central unit (CU).
  • CU central unit
  • the terminal for solving the technical problem includes a transmitter, a receiver, and a processor connected to the transmitter and the receiver, wherein the processor establishes a connection with the base station for the first DU group including one or more DUs, Requesting a base station to establish a connection to a second DU group including one or more DUs through an uplink channel allocated to the first DU group from the base station, and the base station approves the connection to the second DU group, The transmitter controls the transmitter to transmit information indicating that the connection to the second group is established to the base station through an uplink channel allocated to the second DU group.
  • the efficiency of the vehicle communication system is increased.
  • 1 is a diagram illustrating the structure of a shark antenna.
  • DAS distributed antenna system
  • FIG. 3 is a view for explaining the advantages of the DAS when a ray-block occurs.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an RRM measurement method for a selected base station / cell.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a problem of a conventional cell selection method based on received power and a cell selection method according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating specific transmission beam control using a VUE (Virtual UE) concept.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a process of defining UE IDs corresponding to a plurality of VUEs.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a block diagram of a device supporting a virtual UE scheme by way of example.
  • FIGS. 9 and 10 are diagrams illustrating an example of a network access method using a virtual UE method.
  • 11 is a diagram illustrating bearer configuration when a virtual UE scheme is applied.
  • 12A and 12B illustrate another example of a network access method using a virtual UE method.
  • 13A, 13B, 13C, and 13D are diagrams for describing an embodiment of message configuration when a virtual UE scheme is applied.
  • FIG. 14 is a view for explaining another example of a network access method using a virtual UE method.
  • 15 to 18 are diagrams illustrating still another embodiment of a network access method using a virtual UE method.
  • 19 is a diagram for various examples of configuring a DU corresponding to a UE ID in the proposed virtual UE scheme.
  • 20 is a table for an embodiment of configuring an index for a combination of DUs.
  • 21 is a flowchart illustrating a network access method using a virtual UE method according to another embodiment.
  • 22 is a diagram illustrating the configuration of a terminal and a base station according to the proposed embodiment.
  • each component or feature may be considered to be optional unless otherwise stated.
  • Each component or feature may be embodied in a form that is not combined with other components or features.
  • some of the components and / or features may be combined to form an embodiment of the present invention.
  • the order of the operations described in the embodiments of the present invention may be changed. Some components or features of one embodiment may be included in another embodiment, or may be replaced with corresponding components or features of another embodiment.
  • the base station is meant as a terminal node of a network that directly communicates with a mobile station.
  • the specific operation described as performed by the base station in this document may be performed by an upper node of the base station in some cases.
  • various operations performed for communication with a mobile station in a network consisting of a plurality of network nodes including a base station may be performed by the base station or network nodes other than the base station.
  • the 'base station' may be replaced by terms such as a fixed station, a Node B, an eNode B (eNB), an advanced base station (ABS), or an access point.
  • a 'mobile station (MS)' may be a user equipment (UE), a subscriber station (SS), a mobile subscriber station (MSS), a mobile terminal, an advanced mobile station (AMS), a terminal. (Terminal) or a station (STAtion, STA) and the like can be replaced.
  • UE user equipment
  • SS subscriber station
  • MSS mobile subscriber station
  • AMS advanced mobile station
  • Terminal or a station (STAtion, STA) and the like can be replaced.
  • the transmitting end refers to a fixed and / or mobile node that provides a data service or a voice service
  • the receiving end refers to a fixed and / or mobile node that receives a data service or a voice service. Therefore, in uplink, a mobile station may be a transmitting end and a base station may be a receiving end. Similarly, in downlink, a mobile station may be a receiving end and a base station may be a transmitting end.
  • the description that the device communicates with the 'cell' may mean that the device transmits and receives a signal with the base station of the cell. That is, a substantial target for the device to transmit and receive a signal may be a specific base station, but for convenience of description, it may be described as transmitting and receiving a signal with a cell formed by a specific base station.
  • the description of 'macro cell' and / or 'small cell' may not only mean specific coverage, but also 'macro base station supporting macro cell' and / or 'small cell supporting small cell', respectively. It may mean 'base station'.
  • Embodiments of the present invention may be supported by standard documents disclosed in at least one of the wireless access systems IEEE 802.xx system, 3GPP system, 3GPP LTE system and 3GPP2 system. That is, obvious steps or parts which are not described among the embodiments of the present invention may be described with reference to the above documents.
  • DAS Distributed Antenna System
  • the vehicle MIMO (Multi-Input Multi-Output) system which is implemented by installing a large-sized antenna array in a vehicle, is implemented so that a user can receive a high quality service through a large antenna gain even when the vehicle moves at high speed.
  • CU central unit
  • the antenna array of a large size when the antenna array of a large size is installed outside the vehicle and relays the wireless communication between the base station and the passengers in the vehicle, the degradation of the communication performance due to penetration loss having an average value of about 20 dB can be prevented.
  • a large number of receiving antennas are used as compared to a personal portable device to secure a large antenna gain, and a sufficient distance between the receiving antennas can be secured so that reception diversity can be easily obtained.
  • the above-described features of the vehicle MIMO system can provide excellent communication services to users without additional investment in infrastructure.
  • a vehicle MIMO system there is no example of installing a large antenna array in a vehicle.
  • Vehicles are considerably more expensive than personal handheld devices and are not easy to maintain and upgrade, and must meet various requirements such as design concept and aerodynamic structure in addition to communication performance. Accordingly, it is not easy to install a large antenna array in a vehicle that limits the aesthetic / aerodynamic vehicle design.
  • Figure 1 shows the structure of this example shark antenna.
  • a shark antenna is composed of four or more antennas supporting different bandwidths and services.
  • the shark antenna has deteriorated performance as described above, and thus is not sufficient to provide high quality communication service.
  • an embodiment of the present invention proposes a distributed antenna system (DAS).
  • DAS distributed antenna system
  • the DAS is implemented not by a single antenna but by a plurality of antennas, and is a structure for improving spatial constraints of a large antenna array and problems of a shark antenna.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a DAS according to the present invention.
  • Antennas having various shapes and radiation patterns are distributed throughout the vehicle according to the mounting position, and a central unit (CU) is also installed to integrate and control the transmission and reception of signals through the distributed antennas. As shown in the drawing, the reception diversity gain through the use of the antenna array may be maximized. In addition, through cooperative reception between antennas having different radiation patterns, it is possible to prevent a situation in which the wireless connection is disconnected between the base station and the vehicle receiving end even in a high-speed mobile situation in which the communication environment changes rapidly.
  • DUs distributed units
  • 'DU' means an antenna sub array or an antenna unit.
  • FIG. 3 is a view for explaining the advantages of the DAS when a ray-block occurs.
  • FIG. 3 illustrates the advantages of the DAS in preventing link breakage when compared to the conventional antenna structure when ray-block is generated.
  • an obstacle for example, a large vehicle such as a truck
  • the communication connection may fail for a considerably long time.
  • the DAS since the DAS receives the received signal from the network through a plurality of different paths, the problem of failure of communication connection due to an obstacle does not occur.
  • a network-side device for transmitting signals to terminals located in a vehicle may be a base station (eNB) of a conventional communication system, and may include a roadside device or a roadside unit supporting vehicle communication. This can be In this case, as shown in FIG. 3, a signal transmitted from a device at the network end may be directly received by the vehicle or may be received through a path reflected from a specific object.
  • eNB base station
  • the DAS is advantageous to secure the stability of the connection, and has a merit that it can also support a high data rate by obtaining a large antenna gain through the DAS, which is very suitable for application to a vehicle communication system.
  • the DAS has a burden of installing a lossless cable between the CU and the plurality of antennas.
  • a cable for the high frequency band that can share the RF signal should be installed between the antenna and the CU.
  • an independent modem is installed in each distributed antenna (or subarray antenna), or baseband signals, soft values, and digital processing may be performed by performing some of the reception operations independently on the distributed antenna. It is desirable to implement the DAS by sharing a process and the like between the distributed antenna and the CU.
  • the DAS enhances the gain of the received power through the implementation of a large antenna array, and overcomes the degradation of the communication performance and the connection failure occurring at the time of ray-block, and thus is well suited for a mobile communication system for a vehicle.
  • a connection control method suitable for the antenna structure should be applied.
  • the conventional access control method focusing on personal communication equipment using a single antenna array provides a service to a terminal by comparing the received power of a reference signal (RS) for cell search transmitted by each base station. It is a reception power based access control method for selecting a base station most suitable for providing. In order to prevent performance degradation due to ray-block, such a reception power based access control method does not provide a function of considering abundant ray and comparing a reception diversity gain.
  • RS reference signal
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an RRM measurement method for a selected base station / cell.
  • an 'event' indicating that a change of a base station / cell may be required should be triggered.
  • Such an event may occur when 1) the received power of the cell search RS of the serving cell decreases below a certain value and needs to change the access point to another base station / cell.
  • the network or the serving cell base station may request the terminal to measure and report a more detailed channel condition, perform and indicate a change in the serving cell, and adjust the traffic balancing.
  • Various network elements may be taken into consideration to decide to maintain the current serving cell.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a problem of a conventional cell selection method based on received power and a cell selection method according to an exemplary embodiment.
  • the vehicle is close to the first cell c0 and thus measures and reports the high received power for the cell search RS from c0.
  • the second cell c1 which is relatively far from each other, cannot provide high received power to the vehicle, but can support communication through various rays. Accordingly, even when an obstacle appears, the vehicle can securely connect with c1.
  • cell selection needs to be performed in consideration of such ray distribution information.
  • a channel in MIMO implementation may be defined as a combination of sub-channels generated between a plurality of transmit and receive antennas. Channels in MIMO have a more complex shape as the number of antennas used for MIMO implementation increases.
  • the channel information is divided into 1) an explicit CSI reporting method and 2) an implicit CSI reporting method according to the measurement and reporting method.
  • the explicit CSI reporting method is a method of reporting information to the transmitter as close as possible to the measured value without analyzing the channel measured by the receiver.
  • various methods for reducing signaling overhead by quantizing a MIMO channel expressed in a matrix form or singular value decomposition (SVD) are applied.
  • the implicit CSI reporting method is a method of interpreting the information and reporting only the content substantially required for beam generation, instead of the direct information on the channel measured by the receiver.
  • the implicit CSI reporting method is widely used in current mobile communication systems because of the advantage that signaling overhead is small compared to the explicit CSI reporting method.
  • a high rank downlink reception occurs with a higher probability than a conventional device. Accordingly, the vehicle can secure higher connection stability and data rate than the existing device.
  • a technique of precisely controlling each transmission beam in a high rank that is, when transmitting multiple transmission beams at the same time, must be supported through a standard document.
  • this process has the burden of modifying much of the existing standard documents that specialize in transmission beam precision control for low rank. Specifically, a change is needed in two parts.
  • the data rate (yield) of the user should be guaranteed even in a situation where some codewords fail to transmit due to rapid change of channel or some connection is blocked.
  • a codebook needs to be newly defined.
  • the structure of the codebook used for the CSI measurement for the UE to support high rank transmission is changed, the amount of resources used for CSI reporting is increased. Therefore, other devices for which high rank reception is not essential may also cause a problem that the feedback overhead is increased and thus the overall frequency efficiency is reduced, thereby solving this problem.
  • the system performance degradation that the number of devices that can be connected to the network simultaneously due to the capacity of the uplink control channel may be reduced, such a problem should also be considered.
  • each DU is physically spaced apart and has a different radiation pattern depending on the installation position due to the nature of the vehicle having a metal surface.
  • the channel generated between the base station and each of the DUs due to reflection and propagation of the metal surface has a small correlation and high independence compared to a channel of a general linear array structure.
  • VUE virtual UE
  • VUE By designating a VUE, integrated management through one bearer is possible without having to perform QoS management for each DU. That is, network entries other than some entries such as a base station recognize a vehicle composed of multiple VUEs as a single user.
  • a multi-user channel is created between the base station and the vehicle, and the base station performs transmission control and feedback reception for each VUE separately. Accordingly, there is no influence on other conventional devices.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating specific transmission beam control using a VUE (Virtual UE) concept.
  • DU0, DU1, DU2 and DU3 are each assigned four different VUEs for UE0, UE1, UE2, UE3.
  • the vehicle is recognized by the base station as one user, and eight different transmit beams are used for data transmission. This is because there is only one rank 8 precoder defined in the codebook.
  • two transmit beams are allocated to each of four VUEs.
  • any one of 16 different transmit beam combinations may be selected and used for each of the four VUEs.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a process of defining UE IDs corresponding to a plurality of VUEs.
  • FIG. 7 illustrates a case in which a vehicle is configured with one CU connecting four DUs and four DUs.
  • the vehicle may define the VUE as a combination of one or more DUs.
  • Each VUE may be configured to include different DUs so that physical channel characteristics may be set differently.
  • each VUE may be configured to share some DUs to favor control of multiple access interference (MIA) by multi-user MIMO connections.
  • MIA multiple access interference
  • each VUE may be configured to include a different number of DUs so that reception performance and reception complexity may be set differently for each VUE.
  • a specific VUE ie, a specific DU combination among the VUEs may be registered as a default user for the network.
  • One VUE may be distinguished from another VUE by a physical layer ID, a cell-specific UE ID (RNTI), a reception antenna indicator, and the like. That is, the indicators to be distinguished from each other must be allocated to each VUE, so that the base station or some network entry can recognize that different destinations (targets or destinations) to transmit data are different.
  • RNTI cell-specific UE ID
  • the concept of 'substantial UE (SUE)' is first defined.
  • some network entries eg, base station or MME
  • MME Mobility Management Entity
  • other network entries do not distinguish between VUEs and simply recognize them as one SUE. That is, the proposed embodiment is a 'network transparent UE' scheme in which only some network entries recognize the existence of the user and other network entries do not recognize the existence of the user.
  • SUE is defined as a terminal corresponding to any one of the following.
  • UE recognized as one device by network entry (entry except base station or MME which recognizes that virtual UE scheme is applied)
  • VUE is a combination of one or more DUs is defined as a terminal connected to the base station through an additional access procedure (eg, random access procedure or RACH procedure).
  • additional access procedure eg, random access procedure or RACH procedure.
  • the proposed embodiment is to support a high rank transmission of a vehicle using a virtual UE scheme without affecting the operation of an existing mobile communication system supporting a conventional device.
  • a virtual UE method that does not affect the configuration of a network such as a bearer will be described.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a block diagram of a device supporting a virtual UE scheme by way of example.
  • the device includes one CU for determining the content of the control information to be transmitted to the base station and a reporting method, and a plurality of DUs for receiving a downlink signal.
  • the device may include one or more modems that primarily restore the received information, and the connection between the DU and the modem may be fixed as shown on the left side of FIG. 8 or may be variable as shown on the right side of FIG. 8. Can be.
  • the CU performs higher layer tasks such as restoring a serving packet from information received through each DU and performing an application.
  • each of the DUs is not a simple antenna and may be implemented to perform a decoding procedure, a MIMO related procedure, a CSI measurement / reporting procedure, and the like.
  • FIGS. 9 and 10 are diagrams illustrating an example of a network access method using a virtual UE method.
  • the terminal requests the access to a plurality of users to the base station by performing the RACH procedure (or random access procedure) several times.
  • the first terminal requesting access to the base station becomes 'SUE (real terminal)'
  • the terminal requesting additional access to the base station becomes 'VUE (virtual terminal)'.
  • the terminal When the terminal receives the cell search reference signal (RS) from the base station (S910), the terminal performs a cell search (or cell detection) (S920). As the cell search process ends, the terminal performs synchronization with the base station and performs a measurement process for the base station using the received channel measurement RS (S930). Accordingly, the terminal completes the preparation of receiving system information from the base station temporarily selected as the serving cell. Subsequently, when the terminal receives system information from the base station to check the characteristics of the cell (S940), the terminal determines the number of access requests to be performed to the base station using the virtual UE scheme (S950). The number of connection requests to be performed may be determined when it is necessary to connect to a multi-user / terminal when connecting to a cell due to lack of the number of transmit antennas.
  • RS cell search reference signal
  • the terminal performs the access request procedure by the number of times determined in S950 (that is, the number of users / terminals requiring registration). For example, the terminal may confirm that the base station is a legacy base station by receiving system information from the base station, and determine that two access request procedures are required to support high rank transmission and multiple codeword transmission and reception. Accordingly, the terminal establishes a connection with the base station as an SUE through the first access request procedure (S960 and S970). Subsequently, the terminal establishes another connection with the base station as a VUE through the second access request procedure (S980 and S990). That is, two different DU groups independently establish a connection with a base station. In this case, in order to apply the virtual UE scheme to a legacy base station having no function of distinguishing the VUE, the terminal proceeds with the first access request procedure and the second access request procedure in the same process.
  • the access request procedures may be performed so that collision (or contention) does not occur.
  • the two RACH processes must be distinguished from each other to avoid potential collisions.
  • the terminal may identify a RACH preamble sequence that can be used for the base station. Accordingly, the UE can select two RACH preamble sequences from the available sequences and assign them to each of the two RACH processes.
  • the UE may arbitrarily select two RACH preamble sequences, but may randomly select one RACH preamble sequence and determine another sequence by adding an offset of 'i' to an index of the selected sequence.
  • selecting a sequence may be understood as allocating physical resources for the RACH process. That is, by selecting two different sequences, different physical resources for the two RACH processes are allocated.
  • the base station recognizes two different access requests of the terminal by sensing a resource used in the RACH process (for example, a RACH sequence or a time slot).
  • the base station assigns (or assigns) a unique UE ID, ie, a Cell Radio Network Temporary Identifier (C-RNTI), to each UE (one SUE and one VUE). Since the RACH processes are performed using different RACH preamble sequences and / or resources, no collision occurs, and the base station can recognize the two RACH processes separately.
  • a resource used in the RACH process for example, a RACH sequence or a time slot.
  • C-RNTI Cell Radio Network Temporary Identifier
  • the terminal may perform an additional access request procedure while connected to the base station. That is, the SUE may perform the additional access procedure of the user / terminal not only when the cell is initially connected but also when it is determined that the number of users / terminals needs to be increased according to the channel change after the connection or during communication. In other words, the SUE may perform a request procedure for the base station to establish additional connections for the one or more VUEs with the base station. In this case, the additional access procedure of the user / terminal may be performed regardless of the operation of the current SUE if the uplink transmission power of the terminal is sufficient. That is, the communication through the SUE previously registered in the base station and the new UE ID allocation process are performed independently.
  • the terminal may simultaneously perform a plurality of access request procedures.
  • the UE may simultaneously perform two RACH processes by simultaneously transmitting two different RACH preamble sequences 1 and 2 to the base station (S1010 and S1020).
  • the UE must use different RACH preamble sequences for the two access request procedures, and use different RACH resources to avoid collision between the two access request procedures.
  • the base station allocates two different UE IDs for two different RACH processes (S1030) and informs the two UE IDs allocated to the UE (S1040).
  • one UE ID may be assigned to the SUE, and the other UE ID is assigned to the VUE.
  • 11 is a diagram illustrating bearer configuration when a virtual UE scheme is applied.
  • the network entry including the base station recognizes that the terminal requesting connection establishment is a VUE according to the virtual UE scheme
  • the network entry does not request a new bearer setup for the VUE to the SUE without requesting a higher network entry. Add to the connection established for this.
  • the bearer generated in advance for the SUE is shared with the VUE.
  • each network entry forms a network connection of the SUE by establishing a logical path for the SUE and combining the logical paths.
  • a network implementation method that supports data flow through an organic configuration is called a 'packet define network'.
  • the base station controls the radio link independently of the SUE and the VUE among the network entries.
  • other network entries except the base station recognize the SUE and VUE as only one single UE.
  • the base station capable of distinguishing between the SUE and the VUE shares a bearer for the SUE with the VUE as it recognizes a connection request from the VUE.
  • UE IDs between the SUE and the VUE are separately provided, but global IDs between the SUE and the VUE are shared.
  • the bearer set up for the existing registration terminal (SUE) sharing the global ID is shared with the new terminal (VUE).
  • 12A and 12B illustrate another example of a network access method using a virtual UE method.
  • the terminal When the virtual UE scheme is applied, the terminal should inform the base station and other network entries that the access request procedure is for the VUE.
  • a specific network entry involved in bearer setup must be able to distinguish between the SUE and the VUE.
  • This particular network entry may be a base station as described above.
  • a SUE requesting a connection establishment must inform its particular network entry that the connection establishment being requested is for the VUE.
  • this notifying process may be performed by the VUE requesting connection establishment in order not to affect the operation of an existing communication system.
  • an initial access request is performed between a base station and a terminal (S1210, S1215, S1220).
  • the UE informs the base station that it is a VUE and does not need additional bearer setup (S1225).
  • This notification procedure may be performed through the RRC configuration request procedure.
  • the base station receiving the connection establishment request message from the terminal recognizes that the terminal is a VUE and determines to share the bearer of the SUE with the VUE (S1230).
  • the base station confirms that the connected terminal is a VUE, informs the VUE (S1235), and receives an acknowledgment from the VUE (S1240).
  • the base station shares the preset bearer with the VUE (S1245). As the preset bearer is shared, the process of setting up a new bearer is omitted.
  • the UE informs the base station that it is a VUE (S1275).
  • Other procedures may be similarly applied to those described in FIG. 12A.
  • 13A, 13B, 13C, and 13D are diagrams for describing an embodiment of message configuration when a virtual UE scheme is applied.
  • embodiments of notifying a network entry that a virtual UE scheme is applied will be described.
  • the VUE may inform the network that the reason for requesting the connection is for communication according to the virtual UE scheme.
  • this embodiment may be implemented by including information indicating that it is a 'virtual UE method' in the 'establishment cause' field of the connection / connection request message implemented in the communication system.
  • a UE ID eg, a C-RNTI, an MME specific ID, a global ID, etc.
  • an SUE to share a bearer is included in the aforementioned message and transmitted or transmitted instead of the message may be considered.
  • the 'connection request reason' field of the connection request message may include information indicating that 'virtual UE communication' (S1310).
  • the 'UE ID' field of the message may include information of one or more grouped DUs including the VUE.
  • FIG. 13B shows an example of another message setup sent to the base station.
  • a field 'UE ID of UE to share a bearer' field S1320 is added. That is, even through transmitting the UE ID of the SUE to share the bearer, the VUE may inform the base station that the virtual UE scheme has been applied.
  • the information S1330 indicating the 'virtual UE scheme' in the 'connection request reason' field may be omitted.
  • FIGS. 13C and 13D show examples of another message setup sent from the VUE to the base station.
  • the message structure of FIGS. 13C and 13D corresponds to the embodiment described in S1275 of FIG. 12B.
  • the process of notifying the base station of the virtual UE scheme may be performed after the connection between the VUE and the base station is established. This is because it is not necessary to know that the connection request procedure in progress for the base station is for the VUE. Therefore, the process of notifying the virtual UE method (S1340) may be performed through higher layer signaling that the terminal notifies the base station of completion of connection establishment. For example, an RRC connection complete message can be used in this embodiment.
  • FIG. 13D to reduce the burden on the base station, an embodiment in which a virtual UE scheme is known to an upper network entry other than the base station is illustrated. That is, the higher network entry directly related to the bearer setup may know that the connection request process is performed according to the virtual UE scheme from the VUE. This is because the base station is not directly associated with the bearer setup, and an embodiment in which a higher network entry directly involved in data flow control recognizes a VUE. In such an embodiment, a message targeting a higher network entry rather than a base station such as a NAS message may be used.
  • the higher entry information field of the specific message may include information indicating that the virtual UE scheme is applied (S1350).
  • FIG. 14 is a view for explaining another example of a network access method using a virtual UE method.
  • the virtual UE scheme may be implemented in a form in which the terminal does not require additional signaling. That is, the terminal does not transmit any information to the base station, the base station may recognize that the terminal is a VUE through the information exchange between the network entries. Specifically, instead of the UE transmitting information on the virtual UE scheme to the base station, the upper network entry collecting and analyzing the UE ID recognizes the UE ID of the VUE, thereby confirming that the virtual UE scheme is applied. Accordingly, bearer sharing may be established by the higher network entry.
  • the base station reports the characteristics of the UE ID and the UE to the MME having information on the UE ID, and requests confirmation and authentication of the terminal. It may be (S1440).
  • the MME (or another higher network entry) checks the characteristics of the terminal to determine whether the terminal supports the virtual UE scheme (S1445). If the terminal supports the virtual UE scheme, the MME (or another network entry) checks whether there is a bearer of the SUE to be shared with the VUE (S1450). If it is determined that there is a preset bearer, the MME shares the existing bearer with the VUE without setting up a new bearer (S1455) and notifies the base station that the PDN connection is completed (S1460).
  • 15 to 18 are diagrams illustrating still another embodiment of a network access method using a virtual UE method.
  • the terminal 1 transmits a connection request to the base station, and the base station receives the UE ID by registering with the base station. That is, the terminal 1 becomes the SUE.
  • the access request process is generally carried out using resources different from other communication processes, the number of terminals that can be simultaneously connected to each base station is limited according to the design method of the access request channel. Therefore, in consideration of an environment in which the number of terminals accessible to each base station can be greatly increased through the application of the virtual UE scheme, it should be considered how to implement the connection of additional terminals. This is because the implementation of the access request process of the terminal 2, which is a new terminal, in the same manner as the terminal 1, which is a SUE, may negatively affect the operation of the legacy terminal.
  • the terminal 2 may request access to the base station through a dedicated uplink channel that is already assigned to the terminal 1 which is an SUE.
  • the dedicated uplink channel refers to a logical channel that uses radio resources separately allocated to a corresponding terminal to support uplink transmission of a specific terminal.
  • UE 1 is registered as an SUE with a base station through S1510 through S1530. Subsequently, the SUE requests the base station to register according to the virtual UE scheme of the terminal 2 through an uplink channel of a preset connection (S1535). In response to the request, the base station approves the registration of the terminal 2 and gives a UE ID for the terminal 2 (S1540). Subsequently, the base station may transmit the grant for the connection of the terminal 2 to the terminal 1 through the downlink channel of the SUE or directly to the terminal 2 (S1545).
  • the terminal 2 connected to the base station through the connection of the terminal 1 also configures one SUE with the terminal 1. That is, a network entry other than the base station capable of distinguishing between the terminal 1 and the terminal 2 recognizes the terminal 1 and the terminal 2 as one entity, and the same bearer may be shared for the two terminals.
  • the terminal 1 determines whether the connection of the additional terminal is required after completing the establishment of the connection as the SUE to the base station (S1610). If it is determined that a new connection is required, the terminal 1 requests the base station to access the terminal 2 (S1615). In response to the request, the base station may determine whether to approve the additional registration / allocation of the terminal 2 based on information previously secured for the SUE (S1620).
  • the base station transmits the information to approve the additional allocation of the terminal 2 to the terminal 1 (S1620), the terminal 2 establishes a connection with the base station to notify the additional allocation completion notification The information is transmitted to the base station (S1630).
  • the base station even when the base station receives the request of the terminal 1 (S1640), the base station does not immediately approve the additional registration / allocation of the terminal 2, but causes the terminal 1 to receive additional information on the terminal 2 (eg, a channel measurement result). Etc.) may be reported (S1645).
  • the terminal 2 measures the channel with the base station, the terminal 1 reports the measured information back to the base station (S1650).
  • the base station determines whether to further register / allocate the terminal 2 based on the received additional information (S1660), and the subsequent process is similar to that described in FIG. 16A.
  • 17A and 17B illustrate an embodiment in which a new connection is added through a process in which an SUE reestablishes a connection with a base station. If the number of UEs registered in the base station as the same SUE increases, the number of codewords that can be simultaneously received by each UE of the SUE and the type of a preferred transmission beam are changed to change the physical connection form between the UE and the base station. In addition, as the terminals configuring the SUE increase, the number of receiving antennas (or DUs) used by each terminal to receive a signal from the base station may decrease. Accordingly, the addition of a new terminal according to the virtual UE scheme may cause a preset connection between the SUE and the base station to be reset.
  • FIG. 17A illustrates an embodiment in which the terminal 1 transmits a connection reconfiguration request message in a process of requesting access of the terminal 2 to the base station.
  • the terminal 1 By transmitting a connection reconfiguration message to the base station, the terminal 1 not only requests to add the terminal 2 as a new terminal according to the virtual UE scheme, but also informs the base station of changes in the connection due to the addition of the terminal 2, or the terminal 2 Information required for connection reestablishment such as a connection characteristic parameter suitable to support the UE may be informed to the base station in advance, and the base station may transmit information required for identifying the variation of the SUE in detail to the base station (S1710).
  • the information required for such a connection resetting may include, for example, the number of terminals requesting additional connections, functions that can be supported for each terminal for additional connections (CL (closed loop) -MIMO, single port transmission / reception, etc.), performance for each user terminal ( It may be one or more of the maximum MCS level, maximum rank, etc. that can be supported.
  • CL closed loop
  • performance for each user terminal It may be one or more of the maximum MCS level, maximum rank, etc. that can be supported.
  • the base station Upon receiving the connection reset request message from the SUE, the base station approves that the SUE is changed to include the terminal 2 and transmits a connection reset command message to the terminal 1 (S1720).
  • the information included in the connection reconfiguration command message may include one or more of changes in the terminal 1 connection, information about a new connection of the terminal 2, and information about the UE ID of the terminal 2.
  • the base station may transmit information on changes in the existing connection to the pre-registered terminal 1 (S1755), and transmit a message instructing to connect with the base station for the new terminal 2 (S1760).
  • FIG. 18 shows another embodiment in which an SUE adds a connection of a new terminal according to a virtual UE scheme.
  • the SUE previously negotiates information about a registerable terminal with a base station, and adds a connection of the terminal using an index indicating at least one of the registerable terminals.
  • the information representing the number of candidate terminals that can be connected to the base station and the physical characteristics of each terminal may be a relatively large amount.
  • the SUE reports the characteristics of candidate terminals to which it is likely to request registration later to the base station in the form of an index table (S1835).
  • the SUE may reduce signaling overhead for the registration request of the terminal by transmitting an index value of the table to the base station (S1940).
  • the SUE can greatly reduce the overhead for transmitting the connection reconfiguration request message described with reference to FIGS. 17A and 17B of the UE.
  • FIG. 19 is a diagram for various examples of configuring a DU corresponding to a UE ID in the proposed virtual UE scheme.
  • FIG. 20 is a table illustrating an embodiment of configuring an index for a combination of DUs in relation to FIG. 19.
  • each SUE may negotiate with the base station a combination of terminals that can be simultaneously registered with the base station. Accordingly, the process of requesting connection of a new terminal to the base station by the SUE is performed in a manner in which the SUE selects any combination and transmits the index of the combination.
  • the UE of FIG. 19 may be mapped to DU combinations as shown in the table of FIG. 19.
  • it is not suitable to register the DU combinations corresponding to ID 1, ID 2 and ID 4 at the same time to the base station.
  • DU 2, which is a DU corresponding to ID 2 also overlap with ID 4. That is, when IDs 1, 2, and 4 are registered at the base station at the same time, the gain by multi-user reception is reduced or absent.
  • the SUE may predetermine a combination of DUs suitable for simultaneous use and a combination of inappropriate DUs. Furthermore, the SUE may transmit the combination index as shown in FIG. 20 in the process of requesting the base station to register a specific DU combination. By matching the combination of the combination index and the DU in advance, the SUE can reduce signaling overhead for informing the base station of the combination of terminals that can be simultaneously registered.
  • the SUE transmits a combination index '2' to the base station to SUE DU 1 and DU 2 corresponding to ID 1 and ID 2.
  • FIG. 21 is a flowchart illustrating a network access method using a virtual UE method according to another embodiment. Unlike the above description, the embodiment of FIG. 21 describes an embodiment in which the terminal is registered in advance in the base station and activated / deactivated.
  • the SUE registers a plurality of terminals with the base station, but registers the plurality of terminals in an in-active state.
  • the terminal registered in the inactive state does not participate in the communication, and switches to an active state according to a channel or environment change to communicate with the base station.
  • the terminal 1 establishes an initial connection with the base station through S2110 to S2130, and then registers a plurality of terminals including the terminal 2 in an inactive state with the base station in S2135.
  • the terminal 1 requests the base station to activate the terminal 2 (S2140).
  • the terminal 2 also switches to the active state in communication with the base station (S2145).
  • the process of pre-registering a plurality of terminals with the base station may be implemented by transmitting an index value by setting an index for each terminal. Signaling overhead can be reduced by transmitting and receiving index values.
  • the SUE in the process of registering a plurality of terminals to the base station in advance, the SUE may register a combination of terminals that can be used simultaneously in an index table in advance and request to activate a combination of specific terminals by transmitting an index value. have. This embodiment may be understood in a form similar to the embodiment of FIGS. 19 and 20.
  • FIG. 22 is a diagram illustrating a configuration of a terminal and a base station according to an embodiment of the present invention.
  • the terminal 100 and the base station 200 may include radio frequency (RF) units 110 and 210, processors 120 and 220, and memories 130 and 230, respectively.
  • FIG. 22 illustrates only a 1: 1 communication environment between the terminal 100 and the base station 200, a communication environment may also be established between a plurality of terminals and a plurality of base stations.
  • the base station 200 illustrated in FIG. 22 may be applied to both the macro cell base station and the small cell base station.
  • Each RF unit 110, 210 may include a transmitter 112, 212 and a receiver 114, 214, respectively.
  • the transmitting unit 112 and the receiving unit 114 of the terminal 100 are configured to transmit and receive signals with the base station 200 and other terminals, and the processor 120 is functionally connected with the transmitting unit 112 and the receiving unit 114.
  • the transmitter 112 and the receiver 114 may be configured to control a process of transmitting and receiving signals with other devices.
  • the processor 120 performs various processes on the signal to be transmitted and transmits the signal to the transmitter 112, and performs the process on the signal received by the receiver 114.
  • the processor 120 may store information included in the exchanged message in the memory 130.
  • the terminal 100 can perform the method of various embodiments of the present invention described above.
  • the transmitter 212 and the receiver 214 of the base station 200 are configured to transmit and receive signals with other base stations and terminals, and the processor 220 is functionally connected to the transmitter 212 and the receiver 214 to transmit the signal. 212 and the receiver 214 may be configured to control the process of transmitting and receiving signals with other devices.
  • the processor 220 may perform various processing on the signal to be transmitted, transmit the signal to the transmitter 212, and may perform processing on the signal received by the receiver 214. If necessary, the processor 220 may store information included in the exchanged message in the memory 230. With such a structure, the base station 200 may perform the method of the various embodiments described above.
  • Processors 120 and 220 of the terminal 100 and the base station 200 respectively instruct (eg, control, coordinate, manage, etc.) the operation in the terminal 100 and the base station 200.
  • Respective processors 120 and 220 may be connected to memories 130 and 230 that store program codes and data.
  • the memories 130 and 230 are coupled to the processors 120 and 220 to store operating systems, applications, and general files.
  • the processor 120 or 220 of the present invention may also be referred to as a controller, a microcontroller, a microprocessor, a microcomputer, or the like.
  • the processors 120 and 220 may be implemented by hardware or firmware, software, or a combination thereof.
  • ASICs application specific integrated circuits
  • DSPs digital signal processors
  • DSPDs digital signal processing devices
  • PLDs programmable logic devices
  • FPGAs Field programmable gate arrays
  • the above-described method may be written as a program executable on a computer, and may be implemented in a general-purpose digital computer which operates the program using a computer readable medium.
  • the structure of the data used in the above-described method can be recorded on the computer-readable medium through various means.
  • Program storage devices that may be used to describe storage devices that include executable computer code for performing the various methods of the present invention should not be understood to include transient objects, such as carrier waves or signals. do.
  • the computer readable medium includes a storage medium such as a magnetic storage medium (eg, a ROM, a floppy disk, a hard disk, etc.), an optical reading medium (eg, a CD-ROM, a DVD, etc.).
  • the network connection method as described above can be applied to various wireless communication systems including not only 3GPP LTE and LTE-A systems, but also IEEE 802.16x and 802.11x systems. Furthermore, the proposed method can be applied to mmWave communication system using ultra high frequency band.

Landscapes

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Abstract

하나 이상의 DU를 포함하는 제1 DU 그룹에 대하여 기지국과의 연결을 수립하고, 제1 DU 그룹에 할당된 상향링크 채널을 통해서 하나 이상의 DU를 포함하는 제2 DU 그룹에 대한 연결을 수립할 것을 기지국에 요청하고, 제2 그룹에 대한 연결이 설정되었음을 알리는 정보를 제2 DU 그룹에 할당된 상향링크 채널을 통해 기지국으로 전송하는 가상 UE 방식을 이용한 네트워크 접속 방법이 개시된다.

Description

가상 단말 방식을 사용한 단말의 네트워크 접속 방법
이하의 설명은 무선 통신 시스템에 대한 것으로, 보다 구체적으로는 단말이 가상 단말 방식(virtual UE scheme)을 이용하여 네트워크에 접속하는 방법과 그 단말에 대한 것이다. 또한, 분산 안테나 시스템(DAS: Distributed Antenna System)에서의 네트워크 접속 방법에 대해 설명한다.
현존하는 이동 통신 시스템은 개인용 휴대 통신 기기를 위한 서비스가 트래픽의 대부분을 차지한다. 요구되는 데이터 레이트(data rate)와 QoS(Quality of Service)는 사용자 단말의 이동 속도에 반비례하는 특성을 갖기 때문에, 현존 이동 통신 시스템은 이동 속도가 낮은 단말에 좋은 품질의 서비스를 제공하며 고속으로 이동하는 단말에는 연결 실패 없이 안정적으로 서비스를 지원하도록 동작한다.
사용자의 무선 통신 사용 빈도가 증가하고 무선 통신이 활용되는 서비스의 범주가 증가함에 따라, 종래와는 달리 고속으로 이동하는 사용자에게도 높은 데이터 레이트와 QoS를 지원해야할 필요성이 증가하고 있다. 예를 들어, 대중 교통을 이용하는 다수의 사용자들이 대중 교통의 탑승 중에 멀티미디어 컨텐츠의 시청을 원하거나, 고속도로를 주행하는 차량에 탑승한 승객들이 각자 다른 무선 통신 서비스를 사용하는 경우를 생각해볼 수 있다. 이러한 경우, 무선 통신 시스템은 사용자들에게 양질의 서비스를 지원할 수 있어야 한다.
이러한 서비스는 종래의 무선 통신 서비스 모델에서 존재하지 않는 신규한 서비스 모델이다. 이러한 새로운 서비스 모델을 지원하기 위해서는, 통신 시스템이 높은 수준으로 개선되거나 네트워크 인프라에 영향을 주지 않으면서도 이를 구현하기 위한 새로운 시스템의 설계가 요구된다.
상술한 문제점을 해결하기 위한 방법 중의 하나로, 차량에 탑승 중인 사용자들을 지원하기 위한 V2X (Vehicle to Everything) 통신 시스템에 대한 논의가 있다. V2X 통신 시스템은 차량과 인프라구조(infrastructure) 간의 V2I (Vehicle to Infrastructure) 통신 및 차량 간의 V2V (Vehicle to Vehicle) 통신을 모두 포함하는 개념이다.
고속으로 이동하는 차량에 탑승한 사용자에 양질의 서비스를 제공하기 위해 차량 외부에 큰 사이즈의 안테나 어레이를 설치하는 경우, 미적 문제와 공기역학적 문제가 발생할 수 있다. 이에 따라, 차량용 안테나 어레이에 대한 연구가 계속되고 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 일반적인 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 차량용 통신 시스템의 통신 효율과 수율을 개선하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 차량의 디자인 성능과 공기역학적 성능을 해치지 않으면서도 통신 효율을 증대시키는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 현재의 통신 표준과의 적합성을 유지하면서도 분산 안테나를 이용하여 네트워크에 적응적으로 연결을 설정하는 것이다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 목적들은 이상에서 언급한 사항들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 이하 설명할 본 발명의 실시 예들로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 고려될 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 네트워크 접속 방법은, 하나 이상의 DU(Distributed Unit)를 포함하는 제1 DU 그룹에 대하여 기지국과의 연결을 수립하는 단계, 기지국으로부터 제1 DU 그룹에 할당된 상향링크 채널을 통해서, 하나 이상의 DU를 포함하는 제2 DU 그룹에 대한 연결을 수립할 것을 기지국에 요청하는 단계, 및 기지국이 제2 DU 그룹에 대한 연결을 승인한 경우, 제2 그룹에 대한 연결이 설정되었음을 알리는 정보를 제2 DU 그룹에 할당된 상향링크 채널을 통해 기지국으로 전송하는 단계를 포함한다.
네트워크 접속 방법은, 제2 DU 그룹에 대한 연결 요청에 응답하여, 기지국으로부터 제2 DU 그룹에 대한 추가 정보의 요청을 수신하는 단계, 및 제2 DU 그룹과 기지국 간에 측정된 채널에 대한 정보를 기지국에 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.
요청하는 단계는, 제1 DU 그룹과 기지국 간에 기설정된 연결을 재설정할 것을 요청할 수 있다.
재설정할 것을 요청하는 단계는, 제2 DU 그룹의 CL-MIMO(Closed Loop MIMO) 지원여부, 단일 포트 송수신 여부, 최대 MCS 레벨 및 최대 랭크 수 중 적어도 하나에 대한 정보를 기지국에 전송할 수 있다.
재설정할 것을 요청하는 단계는, 정보에 매칭되는 인덱스 값을 기지국에 전송할 수 있다.
요청하는 단계는, 제2 DU 그룹에 포함된 하나 이상의 DU에 대하여 미리 설정된 인덱스 값을 기지국에 전송할 수 있다.
제1 DU 그룹 및 제2 DU 그룹은, 기지국에 의해서는 구별되어 인지되고 상위 네트워크 엔트리에 의해서는 하나의 대상으로 인지될 수 있다.
제1 DU 그룹 및 제2 DU 그룹 간에는 하나의 베어러가 공유될 수 있다.
제1 DU 그룹에 포함된 하나 이상의 DU는 차량에 분산 배치되며, CU(Central Unit)으로 연결될 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 단말은, 송신부, 수신부, 및 송신부 및 수신부와 연결되는 프로세서를 포함하되, 프로세서는, 하나 이상의 DU를 포함하는 제1 DU 그룹에 대하여 기지국과의 연결을 수립하고, 기지국으로부터 제1 DU 그룹에 할당된 상향링크 채널을 통해서, 하나 이상의 DU를 포함하는 제2 DU 그룹에 대한 연결을 수립할 것을 기지국에 요청하고, 기지국이 제2 DU 그룹에 대한 연결을 승인한 경우, 제2 그룹에 대한 연결이 설정되었음을 알리는 정보를 제2 DU 그룹에 할당된 상향링크 채널을 통해 기지국으로 전송하도록 송신부를 제어한다.
본 발명의 실시 예들에 따르면 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.
첫째로, 차량용 통신 시스템에서 고랭크 통신과 다수의 코드워드 통신을 구현할 수 있게 됨에 따라, 차량용 통신 시스템의 효율이 상승하게 된다.
둘째로, 차량의 디자인과 공기역학 성능에 영향을 주지 않으면서도 차량 구조를 활용하여 통신 효율을 증대시킬 수 있다.
셋째로, 차량에 분산 안테나를 배치하여 동적으로 연결을 설정함으로써, 현재의 통신 시스템에 미치는 영향 없이도 차량용 통신 성능을 개선할 수 있다.
본 발명의 실시 예들에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 이하의 본 발명의 실시 예들에 대한 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 도출되고 이해될 수 있다. 즉, 본 발명을 실시함에 따른 의도하지 않은 효과들 역시 본 발명의 실시 예들로부터 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 도출될 수 있다.
이하에 첨부되는 도면들은 본 발명에 관한 이해를 돕기 위한 것으로, 상세한 설명과 함께 본 발명에 대한 실시 예들을 제공한다. 다만, 본 발명의 기술적 특징이 특정 도면에 한정되는 것은 아니며, 각 도면에서 개시하는 특징들은 서로 조합되어 새로운 실시 예로 구성될 수 있다. 각 도면에서의 참조 번호(reference numerals)들은 구조적 구성요소(structural elements)를 의미한다.
도 1은 샤크 안테나의 구조를 도시하는 도면이다.
도 2는 본 발명에 관련된 DAS (Distributed Antenna System)의 예시를 도시하는 도면이다.
도 3은 ray-block이 발생하는 경우 DAS 의 장점에 대해 설명하는 도면이다.
도 4는 선택된 기지국/셀에 대한 RRM 측정 방식에 대해 설명하는 도면이다.
도 5는 수신 전력에 기반한 종래의 셀 선택 방식의 문제점과 제안하는 실시 예에 따른 셀 선택 방식을 설명하는 도면이다.
도 6은 VUE (Virtual UE) 개념을 이용한 구체적인 송신 빔 컨트롤에 대해 설명하는 도면이다.
도 7은 복수의 VUE와 대응하는 UE ID을 정의하는 과정을 설명하는 도면이다.
도 8은 가상 UE 방식을 지원하는 디바이스의 블록도를 예를 들어 설명하는 도면이다.
도 9 및 도 10은 가상 UE 방식을 이용한 네트워크 접속 방식의 일 예를 설명하는 도면이다.
도 11은 가상 UE 방식이 적용된 경우, 베어러 설정을 설명하는 도면이다.
도 12A 및 도 12B는 가상 UE 방식을 이용한 네트워크 접속 방식의 또 다른 예를 설명하는 도면이다.
도 13A, 도 13B, 도 13C 및 도 13D는 가상 UE 방식이 적용되는 경우의 메시지 설정에 대한 실시 예를 설명하는 도면이다.
도 14는 가상 UE 방식을 이용한 네트워크 접속 방식의 또 다른 예를 설명하는 도면이다.
도 15 내지 도 18은 가상 UE 방식을 이용한 네트워크 접속 방식의 또 다른 실시 예들을 설명하는 도면이다.
도 19는 제안하는 가상 UE 방식에서 UE ID에 대응되는 DU를 구성하는 여러 가지 예들에 대한 도면이다.
도 20은 DU의 조합에 대한 인덱스를 구성하는 실시 예에 대한 테이블이다.
도 21은 또 다른 실시 예에 따른 가상 UE 방식을 이용한 네트워크 접속 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 22는 제안하는 실시 예와 관련된 단말 및 기지국의 구성을 도시하는 도면이다.
본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
이하의 실시 예들은 본 발명의 구성요소들과 특징들을 소정 형태로 결합한 것들이다. 각 구성요소 또는 특징은 별도의 명시적 언급이 없는 한 선택적인 것으로 고려될 수 있다. 각 구성요소 또는 특징은 다른 구성요소나 특징과 결합되지 않은 형태로 실시될 수 있다. 또한, 일부 구성요소들 및/또는 특징들을 결합하여 본 발명의 실시 예를 구성할 수도 있다. 본 발명의 실시 예들에서 설명되는 동작들의 순서는 변경될 수 있다. 어느 실시 예의 일부 구성이나 특징은 다른 실시 예에 포함될 수 있고, 또는 다른 실시 예의 대응하는 구성 또는 특징과 교체될 수 있다.
도면에 대한 설명에서, 본 발명의 요지를 흐릴 수 있는 절차 또는 단계 등은 기술하지 않았으며, 당업자의 수준에서 이해할 수 있을 정도의 절차 또는 단계는 또한 기술하지 아니하였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함(comprising 또는 including)"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "...기", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 또한, "일(a 또는 an)", "하나(one)", "그(the)" 및 유사 관련어는 본 발명을 기술하는 문맥에 있어서(특히, 이하의 청구항의 문맥에서) 본 명세서에 달리 지시되거나 문맥에 의해 분명하게 반박되지 않는 한, 단수 및 복수 모두를 포함하는 의미로 사용될 수 있다.
본 명세서에서 본 발명의 실시 예들은 기지국과 이동국 간의 데이터 송수신 관계를 중심으로 설명되었다. 여기서, 기지국은 이동국과 직접적으로 통신을 수행하는 네트워크의 종단 노드(terminal node)로서의 의미가 있다. 본 문서에서 기지국에 의해 수행되는 것으로 설명된 특정 동작은 경우에 따라서는 기지국의 상위 노드(upper node)에 의해 수행될 수도 있다.
즉, 기지국을 포함하는 다수의 네트워크 노드들(network nodes)로 이루어지는 네트워크에서 이동국과의 통신을 위해 수행되는 다양한 동작들은 기지국 또는 기지국 이외의 다른 네트워크 노드들에 의해 수행될 수 있다. 이때, '기지국'은 고정국(fixed station), Node B, eNode B(eNB), 발전된 기지국(Advanced Base Station, ABS) 또는 액세스 포인트(access point) 등의 용어에 의해 대체될 수 있다.
또한, '이동국(Mobile Station, MS)'은 UE(User Equipment), SS(Subscriber Station), MSS(Mobile Subscriber Station), 이동 단말(Mobile Terminal), 발전된 이동단말(Advanced Mobile Station, AMS), 단말(Terminal) 또는 스테이션(STAtion, STA) 등의 용어로 대체될 수 있다.
또한, 송신단은 데이터 서비스 또는 음성 서비스를 제공하는 고정 및/또는 이동 노드를 말하고, 수신단은 데이터 서비스 또는 음성 서비스를 수신하는 고정 및/또는 이동 노드를 의미한다. 따라서, 상향링크에서는 이동국이 송신단이 되고, 기지국이 수신단이 될 수 있다. 마찬가지로, 하향링크에서는 이동국이 수신단이 되고, 기지국이 송신단이 될 수 있다.
또한, 디바이스가 '셀'과 통신을 수행한다는 기재는 디바이스가 해당 셀의 기지국과 신호를 송수신하는 것을 의미할 수 있다. 즉, 디바이스가 신호를 송신하고 수신하는 실질적인 대상은 특정 기지국이 될 수 있으나, 기재의 편의상 특정 기지국에 의해 형성되는 셀과 신호를 송수신하는 것으로 기재될 수 있다. 마찬가지로, '매크로 셀' 및/또는 '스몰 셀' 이라는 기재는 각각 특정한 커버리지(coverage)를 의미할 수 있을 뿐 아니라, '매크로 셀을 지원하는 매크로 기지국' 및/또는 '스몰 셀을 지원하는 스몰 셀 기지국'을 의미할 수도 있다.
본 발명의 실시 예들은 무선 접속 시스템들인 IEEE 802.xx 시스템, 3GPP 시스템, 3GPP LTE 시스템 및 3GPP2 시스템 중 적어도 하나에 개시된 표준 문서들에 의해 뒷받침될 수 있다. 즉, 본 발명의 실시 예들 중 설명하지 않은 자명한 단계들 또는 부분들은 상기 문서들을 참조하여 설명될 수 있다.
또한, 본 문서에서 개시하고 있는 모든 용어들은 상기 표준 문서에 의해 설명될 수 있다. 특히, 본 발명의 실시 예들은 IEEE 802.16 시스템의 표준 문서인 P802.16e-2004, P802.16e-2005, P802.16.1, P802.16p 및 P802.16.1b 표준 문서들 중 하나 이상에 의해 뒷받침될 수 있다.
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.
또한, 본 발명의 실시 예들에서 사용되는 특정 용어들은 본 발명의 이해를 돕기 위해서 제공된 것이며, 이러한 특정 용어의 사용은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다른 형태로 변경될 수 있다.
1. 분산 안테나 시스템 (DAS, Distributed Antenna System)
차량에 큰 사이즈의 안테나 어레이를 설치하여 구현되는 차량용 MIMO (Multi-Input Multi-Output) 시스템은 차량이 고속으로 이동하는 상황에서도 큰 안테나 이득을 통해 사용자가 양질의 서비스를 받을 수 있도록 구현된다. 또한, 차량용 MIMO 시스템의 CU(Central Unit)이 수신한 데이터를 차량 탑승 승객들에게 중계하는 구조로 동작한다.
이와 같이 차량 외부에 큰 사이즈의 안테나 어레이를 설치하고 이를 통해 기지국과 차량 내 승객 간의 무선 통신을 중계하는 경우, 20dB 정도의 평균 값을 갖는 penetration loss에 의한 통신 성능의 저하를 막을 수 있다. 또한, 개인용 휴대기기 대비 많은 수의 수신 안테나가 사용되어 큰 안테나 이득을 확보할 수 있으며, 수신 안테나 간의 거리를 충분히 확보할 수 있어 수신 다이버시티를 용이하게 얻을 수 있다.
차량용 MIMO 시스템은 상술한 특징들을 통해 인프라 구조에 대한 추가적인 투자 없이도 사용자에게 우수한 통신 서비스를 제공할 수 있게 된다. 그러나, 이와 같은 차량용 MIMO 시스템의 장점에도 불구하고 차량에 큰 안테나 어레이를 설치하는 예는 아직 존재하지 않는다. 차량은 개인용 휴대기기 대비 상당한 고가의 장비이며, 유지/보수 및 업그레이드가 용이하지 않고, 통신 성능 외에도 디자인 컨셉, 공기역학적 구조 등의 다양한 요구조건을 만족시켜야 하는 장비이다. 이에 따라, 미관상/공기역학상 차량 설계를 제한하는 큰 안테나 어레이를 차량에 설치하는 것은 쉽지 않다.
차량 제조사들은 현존하는 안테나가 주는 시각적 불편함을 제거하기 위해 단일 안테나 대비 성능이 떨어지는 조합 안테나(combinational antenna)를 사용하고 있다. 도 1은 이러한 예인 샤크 안테나의 구조를 도시한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 샤크 안테나는 4 개 이상의 서로 다른 대역폭과 서비스를 지원하는 안테나들로 구성된다. 그러나, 샤크 안테나는 상술한 바와 같이 열화된 성능을 가지므로 고품질의 통신 서비스를 제공하기 위해 충분하지 않다.
이에 따라, 본 발명의 실시 예에서는 분산 안테나 시스템(DAS, Distrubted Antenna System)을 제안한다. DAS는 단일 안테나가 아닌 복수의 안테나로 구현되며, 큰 안테나 어레이의 공간적 제약과 샤크 안테나의 문제점을 개선하기 위한 구조이다.
도 2는 본 발명에 관련된 DAS의 예시를 도시하는 도면이다.
장착 위치에 따라 다양한 형태와 방사 패턴(radiation pattern)을 갖는 안테나들이 차량 곳곳에 분산 배치되며, 분산된 안테나들을 통한 신호의 송수신을 통합하여 제어하기 위한 중앙 유닛(CU, Central Unit) 또한 설치된다. 도시된 구성과 같이 안테나 어레이 사용을 통한 수신 다이버시티 이득이 극대화될 수 있다. 또한, 각기 다른 방사 패턴을 갖는 안테나 간의 협력 수신을 통해서, 통신 환경이 급격히 변화하는 고속 이동 상황에서도 기지국과 차량 수신단 간에 무선 접속이 끊어지는 상황을 방지할 수 있다.
앞서 도 2에서 설명한 바와 같이 분산 배치되는 복수의 안테나들을 분산 유닛(DU, Distributed Unit)이라 한다. 이하에서, 'DU'는 안테나 서브 어레이 또는 안테나 유닛을 의미한다.
도 3은 ray-block이 발생하는 경우 DAS 의 장점에 대해 설명하는 도면이다. 도 3은 ray-block 발생 시에 종래의 안테나 구조에 비해서 DAS가 링크 끊어짐을 방지하는 데에 갖는 장점을 설명한다. 차량 통신에 있어서, 장애물(예를 들어, 트럭과 같이 큰 차량)이 차량과 비슷한 속도로 이동하고 장애물이 존재하는 방향으로부터 수신 신호가 수신되는 경우, 상당히 긴 시간 동안 통신 연결이 실패할 수 있다. 그러나, 도 3에 도시된 바와 같이, DAS 는 네트워크로부터의 수신 신호를 복수의 서로 다른 경로를 통해 수신하기 때문에, 장애물로 인한 통신 연결의 실패 문제가 발생하지 않게 된다.
도 3에서 차량 내에 위치하는 단말들로 신호를 전송하는 네트워크 단의 디바이스는 종래 통신 시스템의 기지국(eNB)이 될 수 있으며, 차량용 통신을 지원하는 도로변 디바이스(Roadside Device) 또는 도로변 유닛(Roadside Unit)이 될 수 있다. 이때, 도 3에 도시된 바와 같이 네트워크 단의 디바이스로부터 전송되는 신호는 차량으로 직접 수신될 수 있고, 특정 오브젝트로부터 반사되는 경로를 통해 수신될 수도 있다.
상술한 바와 같이, DAS는 연결의 안정성을 확보하는 데에 유리하며, DAS를 통해 안테나 이득을 크게 얻음으로써 높은 데이터 레이트 또한 지원할 수 있다는 장점이 있어, 차량 통신 시스템에 적용되기 매우 적합하다. 그러나, DAS 는 CU와 복수의 안테나들 간에 무손실 케이블을 설치해야 하는 부담이 있다. 분산 배치된 안테나 각각(또는 서브 안테나)이 RF 기저대역 신호를 수신하여 CU로 단순히 전달하는 역할만을 수행할 경우, 안테나와 CU 간에는 RF 신호를 공유할 수 있는 고주파수 대역용 케이블이 설치되어야 한다. 이러한 케이블은 비용이 비쌀 뿐 아니라 이동과 충격의 물리적 자극에 민감하여 구현에 어려움이 있다. 또한, 수신단에 고장이 발생하는 경우 이를 복원하는 것 또한 매우 어렵다.
이러한 문제를 해결하기 위해 분산 안테나(또는, 서브어레이 안테나) 각각에 독립적으로 동작하는 모뎀을 설치하는 방식, 또는 수신 동작 중 일부를 분산 안테나에서 독자적으로 수행한 뒤 기저대역 신호, 소프트 값, 디지털 프로세싱 과정 등을 분산 안테나와 CU 간에 공유하는 방식으로 DAS를 구현하는 것이 바람직하다.
2. DAS 에서의 셀 선택(cell selection)
설명한 바와 같이 DAS는 큰 안테나 어레이의 구현을 통해 수신 전력의 이득을 강화함과 동시에 ray-block시에 발생하는 통신 성능의 저하와 연결 실패를 극복할 수 있어, 차량용 이동 통신 시스템에 매우 적합하다. 그러나, 이러한 안테나 구조가 이동통신 시스템에서 실질적으로 이득을 얻기 위해서는 해당 안테나 구조에 적합한 접속 제어 방식이 적용되어야 한다.
단일 안테나 어레이를 사용하는 개인용 통신 장비에 초점을 맞춘 종래의 접속 제어 방식은, 각 기지국이 송출하는 셀 탐색(cell search)용 기준 신호(reference signal, RS)의 수신 전력을 비교함으로써 단말에 서비스를 제공하기에 가장 적합한 기지국을 선택하는 수신 전력 기반의 접속 제어 방식이다. 이러한 수신 전력 기반의 접속 제어 방식은 ray-block에 의한 성능 열화를 방지하기 위하여 풍부한 ray를 고려하는 기능, 수신 다이버시티 이득을 비교하는 기능 등은 제공하지 못한다.
도 4는 선택된 기지국/셀에 대한 RRM 측정 방식에 대해 설명하는 도면이다.
도 4에서 단말이 접속 중인 기지국에 기지국 또는 셀의 변경을 요청하기 위해서는, 기지국/셀의 변경이 필요할 수 있음을 알리는 '이벤트'가 트리거되어야 한다. 이러한 이벤트는 1) 서빙 셀의 셀 탐색 RS의 수신 전력이 일정 값 이하로 감소하여 다른 기지국/셀로 접속 포인트를 변경할 필요가 있는 경우, 2) 일정 시간 동안 서빙 셀이 아닌 다른 셀의 셀 탐색 RS가 서빙 셀의 셀 탐색 RS 보다 높은 전력으로 수신되어 현재 서빙 셀 보다 접속 포인트로 사용되기 더 적합하다고 판단되는 경우, 또는 3) 위의 1) 경우와 2) 경우가 동시에 또는 순차적으로 발생하는 경우에 트리거 될 수 있다. 이러한 이벤트가 발생하는 경우, 네트워크 또는 서빙 셀 기지국은 단말에 보다 상세한 채널 상황을 측정 및 보고하도록 요청하거나, 서빙 셀의 변경을 수행 및 지시할 수 있고, 트래픽 밸런싱을 조절하는 등 단말이 인지하지 못하는 다양한 네트워크를 요소를 고려하여 현재 서빙 셀을 유지하도록 결정할 수도 있다.
도 5는 수신 전력에 기반한 종래의 셀 선택 방식의 문제점과 제안하는 실시 예에 따른 셀 선택 방식을 설명하는 도면이다.
도 5에서 차량은 첫 번째 셀(c0)과의 거리가 가까워 c0로부터의 셀 탐색 RS에 대한 높은 수신 전력을 측정하고 보고한다. 그러나, 차량과 c0 간에는 하나의 ray만이 존재하여, 해당 ray를 막는 장애물이 등장하는 경우 연결 실패(link failure)가 발생할 수 있다. 반면에, 상대적으로 거리가 먼 두 번째 셀(c1)은 차량에 높은 수신 전력을 제공할 수는 없지만, 다양한 ray를 통한 통신 지원이 가능하다. 이에 따라, 장애물이 등장하는 경우에도 차량은 c1과의 연결을 안정적으로 확보할 수 있다. 차량이 고속으로 이동하는 경우, 이러한 ray 분산(ray distribution) 정보를 고려한 셀 선택이 수행될 필요가 있다.
송신단에서 적절한 송신 빔을 생성하기 위해서는, 채널에 대한 정보를 파악하여 적합한 빔을 생성하고, 해당 빔을 사용할 때의 이득을 정확히 측정할 수 있어야 한다. 이러한 채널 정보는 수신단이 송신단에 별도의 파일럿 신호를 전송하는 방식으로 측정될 수도 있지만, 현재의 통신 시스템에서는 수신단이 채널을 측정한 뒤 이를 CSI(Channel State Information) 형태로 보고하여 송신단이 획득하는 방식으로 측정된다. MIMO 구현 시의 채널은 다수의 송수신 안테나 간에 생성되는 서브-채널들의 조합으로 정의될 수 있다. MIMO에서의 채널은 MIMO 구현에 이용되는 안테나 수가 많을수록 보다 복잡한 형태를 가지게 된다.
이러한 채널 정보는 측정하고 보고하는 방식에 따라 1) 명시적(explicit) CSI 보고 방식, 2) 묵시적(implicit) CSI 보고 방식으로 나뉜다. 먼저, 명시적 CSI 보고 방식은 수신단이 측정한 채널에 대한 해석 과정 없이 측정 값에 최대한 근사한 정보를 송신단에 보고하는 방식이다. 명시적 CSI 보고 방식에서는 매트릭스 형태로 표현되는 MIMO 채널을 양자화(quantization) 하거나 SVD(Singular Value Decomposition) 함으로써 시그널링 오버헤드를 줄이는 다양한 방식이 적용된다.
묵시적 CSI 보고 방식은 수신단이 측정한 채널에 대한 직접적인 정보 대신에, 정보를 해석하여 송신단이 빔 생성에 실질적으로 요구되는 내용만을 추려서 보고하는 방식이다. 묵시적 CSI 보고 방식은 명시적 CSI 보고 방식에 비해 시그널링 오버헤드가 작다는 장점이 있어 현재의 이동 통신 시스템에서 널리 사용된다.
차량 내 DAS(In-Vehicle DAS)를 통해 큰 수신 안테나 어레이를 구현함에 따라, 기존의 디바이스 대비 높은 확률로 고 랭크(high rank) 하향링크 수신이 발생한다. 이에 따라, 차량은 기존의 디바이스 대비 높은 연결 안정성과 데이터 레이트를 확보할 수 있게 된다. 이러한 DAS를 지원하기 위해서는 고 랭크, 즉 다수의 전송 빔을 동시에 전송하는 경우 각 전송 빔을 정밀하게 제어하는 기술이 표준문서를 통해 지원되어야 한다. 그러나, 이러한 과정은 저 랭크에 대한 전송 빔 정밀 제어에 특화된 기존의 표준 문서의 상당부분을 수정해야 하는 부담이 있다. 구체적으로, 두 가지 부분에서 변화가 필요하다.
1) 고 랭크 송수신 지원시, 보다 다양한 형태의 빔 측정 및 전송 빔 생성이 지원되어야 한다. (현재 표준에서 지원하는 랭크 8 프리코더는 1개, 랭크 2 프리코더는 16개)
2) 다수의 코드워드(전송 블록)의 동시 전송을 통해서, 채널의 빠른 변화로 일부 코드워드가 전송에 실패하거나 일부 연결이 막히는 상황에서도 사용자의 데이터 레이트(수율)이 보장되어야 한다.
상술한 2가지 동작을 지원하기 위해서는 코드북이 새롭게 정의될 필요가 있다. 또한, 동시 전송 가능한 코드워드의 수를 증가시키기 위해 표준에서 정의하는 하향링크 MIMO 전송단 전반에 대한 구조 변경이 필요하다. 나아가, 단말이 고 랭크 전송을 지원하기 위한 CSI 측정에 사용되는 코드북의 구조가 변경된다면, CSI 보고에 사용되는 자원 양이 증가하게 된다. 따라서, 고 랭크 수신이 필수적이지 않은 다른 디바이스 또한 피드백 오버헤드가 증가하게 되어 전반적인 주파수 효율이 감소하는 문제가 발생할 수도 있어, 이러한 문제를 해결해야 한다. 또는, 상향링크 제어 채널의 용량 부족으로 네트워크에 동시 접속할 수 있는 디바이스가 수가 줄어드는 시스템 성능 저하도 발생할 수 있어, 이러한 문제도 고려되어야 한다.
3. DAS에서의 가상 UE 방식(virtual UE scheme)
차량 내 DAS에서 각 DU들은 물리적으로 이격되어 있으며, 표면이 금속인 차량의 특성 상 설치 위치에 따라 다른 방사 패턴을 가진다. 또한, 금속 표면의 반사(reflection)와 전달(propagation)에 의하여 기지국과 각 DU들 간에 생성되는 채널은 일반적인 선형 어레이 구조의 채널에 비해 상관관계(correlation)가 작고 독립성이 큰 특징을 갖는다.
이를 이용하여, 각각의 DU 또는 일부 DU를 그룹핑(grouping) 함으로써 그룹핑되지 않은 DU들과 독립된 개별 사용자인 것처럼 동작하는 것이 가능하다. 즉, 하나의 차량에 속하는 DU들을 하나의 독립한 단말인 것처럼 네트워크 일부 엔트리에 보고되며, 이를 통해 고 랭크 송수신을 구현하는 방식을 가상 UE 방식이라 하며, 이때 단일한 단말로 인지되는 하나 이상의 DU들을 '가상 UE(VUE, Virtual UE)'라 한다. VUE를 지정함으로써, 표준화 및 구현상의 문제점을 해결함과 동시에 차량 내 DAS에 특화된 아래의 이득을 얻을 수 있다.
1) VUE를 지정함으로써, 각 DU들에 대한 QoS 관리가 수행될 필요 없이 하나의 베어러를 통한 통합 관리가 가능하다. 즉, 기지국 등 일부 엔트리를 제외한 네트워크 엔트리들은 다수의 VUE로 구성되는 차량을 단일한 사용자로 인지한다.
2) 기지국과 차량 간에는 멀티-유저 채널이 생성되며, 기지국은 전송 제어와 피드백 수신을 각각의 VUE에 대해 개별적으로 진행한다. 이에 따라, 종래의 다른 디바이스에 미치는 영향이 없다.
도 6은 VUE (Virtual UE) 개념을 이용한 구체적인 송신 빔 컨트롤에 대해 설명하는 도면이다.
도 6에 도시된 바와 같이, DU0, DU1, DU2 및 DU3각각은 UE0, UE1, UE2, UE3에 대한 4 개의 서로 다른 VUE로 지정된다. 가상 UE 방식을 고려하지 않는 경우, 차량은 기지국에 의해 하나의 사용자로 인지되며, 서로 다른 8 개의 송신 빔이 데이터 전송에 사용된다. 이는, 코드북에 정의된 랭크 8 프리코더가 하나이기 때문이다. 이와는 달리, 가상 UE 방식이 적용되는 경우, 2 개의 송신 빔이 각각의 4개의 VUE에 할당된다. 또한, 16 개의 서로 다른 송신 빔 조합 주 ㅇ어느 하나가 선택되어 각각의 4개의 VUE에 사용될 수 있다.
도 7은 복수의 VUE와 대응하는 UE ID을 정의하는 과정을 설명하는 도면이다. 도 7은 차량이 4 개의 DU와 4 개의 DU를 연결하는 하나의 CU로 구성되는 경우를 도시한다.
차량은 하나 이상의 DU의 조합으로 VUE를 정의할 수 있다. 각각의 VUE는 서로 다른 DU를 포함하도록 구성되어 물리채널 특성이 서로 다르게 설정될 수 있다. 또는, 각각의 VUE는 멀티-유저 MIMO 접속에 의한 MAI(Multiple Access Interference)의 제어에 유리하도록 일부 DU를 공유하게끔 설정될 수도 있다. 또는, 각각의 VUE는 서로 다른 개수의 DU를 포함하도록 구성되어 VUE 별로 수신 성능과 수신 복잡도가 다르게 설정될 수도 있다. 또한, VUE 중에서 특정 VUE(즉, 특정 DU 조합)를 네트워크에 대한 기본 사용자(default user)로 등록할 수 있다.
어느 하나의 VUE는 다른 VUE로부터 물리 계층 ID, 셀 특정적(cell-specific) UE ID(RNTI), 수신 안테나 지시자 등에 의해 구별될 수 있다. 즉, 각각의 VUE에 대하여 서로 구별되는 지시자가 할당되어야 하며, 이에 따라 기지국 또는 일부 네트워크 엔트리가 데이터를 전송할 수신단(target 또는 destination)이 다름을 인지할 수 있다.
4. DAS에서 제안하는 네트워크 접속 방법 1
이하에서, 상술한 가상 UE 방식을 이용한 DAS 에서의 네트워크 접속 방법을 제안한다. 제안하는 실시 예에서, '실질 단말(SUE, Substantial UE)' 개념을 먼저 정의한다. 복수의 VUE가 네트워크에 등록 및 연결되어 있는 경우, 일부 네트워크 엔트리(예를 들어, 기지국 또는 MME)는 복수의 VUE들을 개별적으로 인지할 수 있다. 반면에, 다른 네트워크 엔트리들은 VUE들을 구별하여 인지하지 못하고 단순히 하나의 SUE로만 인지하게 된다. 즉, 제안하는 실시 예는 일부 네트워크 엔트리만 사용자의 존재를 인지하고 다른 네트워크 엔트리들은 사용자의 존재를 인지하지 못하는 '네트워크 투명한 UE(network transparent UE)' 방식이다.
이하에서, "SUE"는 아래 중 어느 하나에 해당하는 단말로 정의된다.
1) 하나의 글로벌 UE ID 로 정의되는 UE
2) 하나의 서비스를 지원하기 위한 통신을 수행하는 UE
3) 서로 다른 DU의 조합 중에서 네트워크에 최초로 연결을 수립하는 UE
4) 네트워크 엔트리에 의해 하나의 디바이스로 인지되는 UE (가상 UE 방식이 적용되었음을 인지하는 기지국 또는 MME 등을 제외한 엔트리)
반면에, "VUE"는 하나 이상의 DU들로 구성되는 조합으로서 추가적인 접속 절차(예를 들어, 랜덤 액세스 절차 또는 RACH 절차)를 통해 기지국과 연결되는 단말로 정의된다. SUE로 하여금 다수의 단말들(즉, VUE들)의 연결을 추가/등록하도록 함으로써, 랭크의 증가, 동시 수신 가능한 코드워드 수의 증가, 스케쥴링(예를 들어, 자원 할당)의 자유도 보장을 통해 차량과 같이 고성능을 요구하는 신규 단말의 성능을 보장할 수 있게 된다.
제안하는 실시 예는 종래 디바이스를 지원하는 현존하는 이동 통신 시스템의 동작에 영향을 주지 않으면서도, 가상 UE 방식을 이용하여 차량의 고 랭크 송신을 지원하기 위함이다. 이를 위해, 베어러 등 네트워크의 구성에 영향을 주지 않는 가상 UE 방식을 이용한 실시 예를 설명한다.
도 8은 가상 UE 방식을 지원하는 디바이스의 블록도를 예를 들어 설명하는 도면이다.
도 8은 상술한 가상 UE 방식을 지원하는 디바이스의 일 실시 예를 도시한다. 도 8에서 디바이스(또는, UE)는 기지국에 전달할 제어 정보의 내용과 보고 방법을 결정하는 하나의 CU와 하향링크 신호를 수신하는 복수의 DU로 구성된다. 또한, 디바이스는 수신한 정보를 1차적으로 복원하는 모뎀을 하나 이상 포함할 수 있으며, DU와 모뎀 간의 연결은 도 8의 좌측에 도시된 바와 같이 고정되거나 도 8의 우측에 도시된 바와 같이 가변적일 수 있다. CU는 제어 정보를 생성하는 과정 이외에도 각 DU를 통해 수신된 정보로부터 서빙 패킷을 복원하고 어플리케이션을 수행하는 등 물리 계층 이상의 상위 계층 작업을 수행한다. 도 8에서 각 DU들은 단순한 안테나는 아니며, 디코딩 절차, MIMO 관련 절차, CSI 측정/보고 절차 등을 수행하도록 구현될 수 있다.
도 9 및 도 10은 가상 UE 방식을 이용한 네트워크 접속 방식의 일 예를 설명하는 도면이다.
도 9에서, 일 실시 예에 따른 단말은 RACH 절차(또는 랜덤 액세스 절차)를 여러 차례 수행함으로써, 기지국으로 복수의 사용자에 대한 접속을 요청한다. 이때, 기지국으로 최초로 접속을 요청하는 단말이 'SUE(실질 단말)' 이 되며, 이어서 추가적으로 기지국에 접속을 요청하는 단말은 'VUE(가상 단말)' 이 된다.
단말이 기지국으로부터 셀 탐색 기준 신호(RS)를 수신하면(S910), 단말은 셀 탐색(또는, 셀 탐지)을 수행한다(S920). 셀 탐색 과정이 종료됨에 따라 단말은 기지국과 동기화를 수행하고, 수신된 채널 측정 RS를 이용하여 기지국에 대한 측정 과정을 수행한다(S930). 이에 따라, 단말은 서빙 셀로 임시로 선택된 기지국으로부터 시스템 정보를 수신할 준비를 완료한다. 이어서, 단말이 기지국으로부터 시스템 정보를 수신하여 셀의 특성을 확인하면(S940), 단말은 가상 UE 방식을 이용하여 기지국으로 수행할 접속 요청의 횟수를 결정한다(S950). 수행할 접속 요청의 횟수는 전송 안테나 수의 부족 등을 이유로 셀에 접속시 다중 사용자/단말로 접속할 필요가 있는 경우에 결정될 수 있다.
이어서, 단말은 S950에서 결정된 횟수(즉, 등록이 필요한 사용자/단말의 숫자만큼)로 접속 요청 절차를 수행한다. 예를 들어, 단말은 기지국으로부터 시스템 정보를 수신함으로써 기지국이 레거시 기지국임을 확인하고, 고 랭크 전송과 다중 코드워드 송수신을 지원하기 위해 2개의 접속 요청 절차가 요구된다고 판단할 수 있다. 이에 따라, 단말은 제1 접속 요청 절차를 통해 SUE로써 기지국과 연결을 수립한다(S960, S970). 이어서, 단말은 제2 접속 요청 절차를 통해 VUE로써 기지국과의 또 다른 연결을 수립한다(S980, S990). 즉, 서로 다른 두 개의 DU 그룹이 독립적으로 기지국과의 연결을 수립하는 것이다. 이때, VUE를 구별하는 기능이 없는 레거시 기지국을 대상으로도 가상 UE 방식을 적용하기 위하여, 단말은 제1 접속 요청 절차와 제2 접속 요청 절차를 동일한 프로세스로 진행한다.
일 실시 예에 의하면, 단말이 복수의 접속 요청을 기지국에 전송하는 과정에서 접속 요청 절차들은 충돌(또는, 경쟁)이 발생하지 않도록 수행될 수 있다. 예를 들어, 접속 요청 절차가 RACH 프로세스를 이용하여 수행된다면, 두 개의 RACH 프로세스는 잠재적인 충돌을 피할 수 있도록 서로 구별되어야 한다. 구체적으로 설명하면, 기지국으로부터 시스템 정보를 수신함에 따라 단말은 기지국에 사용할 수 있는 RACH 프리엠블 시퀀스를 확인할 수 있다. 따라서, 단말은 사용 가능한 시퀀스들 중에서 두 개의 RACH 프리엠블 시퀀스를 선택하고, 이를 두 RACH 프로세스 각각에 할당할 수 있다.
이때, 단말은 두 개의 RACH 프리엠블 시퀀스를 임의로 선택할 수도 있지만, 하나의 RACH 프리엠블 시퀀스를 임의로 선택한 뒤 선택된 시퀀스의 인덱스에 'i' 만큼의 오프셋을 더하는 방식으로 다른 하나의 시퀀스를 결정할 수도 있다. 일반적인 의미로, 시퀀스를 선택한다는 것은 RACH 프로세스에 대한 물리 자원을 할당하는 것으로 이해될 수 있다. 즉, 서로 다른 두 시퀀스를 선택함으로써 두 RACH 프로세스에 대한 서로 다른 물리 자원을 할당하는 것이다.
한편, 기지국은 RACH 프로세스에 사용되는 자원을 감지함으로써(예를 들어, RACH 시퀀스 또는 타임 슬롯 등) 단말의 서로 다른 두 접속 요청을 각각 인지한다. 기지국은 각각의 UE(하나의 SUE와 하나의 VUE)에 대해 고유한 UE ID, 즉 C-RNTI(Cell Radio Network Temporary identifier)를 부여(또는 할당)한다. RACH 프로세스들은 서로 다른 RACH 프리엠블 시퀀스 및/또는 자원을 이용하여 수행되기 때문에 충돌이 발생하지 않게 되며, 기지국은 두 RACH 프로세스를 각각 구별하여 인지할 수 있다.
또 다른 실시 예에 의하면, 단말은 기지국과 연결되어 동작하는 도중에 추가적인 접속 요청 절차를 수행할 수도 있다. 즉, SUE는 셀에 최초 접속하는 경우 뿐 아니라, 접속 이후 또는 통신 중에 채널 변화에 따라 사용자/단말의 수가 증가될 필요가 있다고 판단하는 경우에도 사용자/단말의 추가 접속 절차를 수행할 수 있다. 다시 말해, SUE가 기지국과 하나 이상의 VUE에 대한 추가적인 연결을 수립하도록 기지국에 대한 요청 절차를 수행할 있다. 이때, 사용자/단말의 추가적인 접속 절차는 단말의 상향링크 전송 전력이 충분하다면 현재 SUE의 동작에 관계 없이 수행될 수 있다. 즉, 기지국에 기등록된 SUE를 통한 통신과 새로운 UE ID 할당 과정은 독립적으로 수행된다.
또 다른 실시 예에 의하면, 단말은 복수의 접속 요청 절차를 동시에 수행할 수도 있다. 도 10에 도시된 바와 같이, 단말은 서로 다른 두 개의 RACH 프리엠블 시퀀스 1, 2를 동시에 기지국으로 전송함으로써 두 RACH 프로세스를 동시에 수행할 수 있다(S1010, S1020). 물론, 단말은 두 접속 요청 절차에 대해 서로 다른 RACH 프리엠블 시퀀스를 사용해야 하며, 두 접속 요청 절차 간의 충돌을 피하기 위해 서로 다른 RACH 자원을 이용해야 한다.
기지국은 서로 다른 두 RACH 프로세스에 대해 서로 다른 두 UE ID를 할당하며(S1030), 단말에 할당한 두 UE ID를 알린다(S1040). 이러한 경우, 하나의 UE ID는 SUE로 할당될 수 있고, 다른 하나의 UE ID는 VUE로 할당되게 된다.
도 11은 가상 UE 방식이 적용된 경우, 베어러 설정을 설명하는 도면이다.
일 실시 예에 의하면, 기지국을 포함하는 네트워크 엔트리가 연결 수립을 요청하는 단말이 가상 UE 방식에 따른 VUE임을 인지하는 경우, 네트워크 엔트리는 VUE를 위한 새로운 베어러 설정을 상위 네트워크 엔트리에 요청하지 않고 SUE에 대해 기설정된 연결에 추가시킨다. 즉, SUE에 대해 미리 생성된 베어러가 VUE와 공유된다.
기지국과 SUE 간의 최초 연결이 수립됨에 따라, 각 네트워크 엔트리들은 SUE를 위한 논리 경로(logical path)를 설정하고 논리 경로들을 조합하는 방식으로 SUE의 네트워크 연결을 구성한다. 이와 같이 유기적인 구성을 통해 데이터 흐름을 지원하는 네트워크 구현 방식을 'packet define network'라 한다. 한편, 제안한 가상 UE 방식에 따르면, 네트워크 엔트리 중에서 기지국은 SUE와 VUE를 독립적으로 구별하여 라디오 링크를 제어한다. 그러나, 기지국을 제외한 다른 네트워크 엔트리들은 SUE와 VUE를 하나의 단일한 UE로만 인지한다. 도 11에도시된 바와 같이, SUE와 VUE를 구분할 수 있는 기지국은 VUE로부터의 접속 요청을 인지함에 따라 SUE에 대한 베어러를 VUE와 공유한다. 이때, SUE와 VUE 간의 UE ID는 각각 별도로 부여되지만, SUE와 VUE 간의 글로벌 ID가 공유된다. 다시 말해서, 글로벌 ID를 공유하는 기존의 등록 단말(SUE)을 위해 설정된 베어러가 새로운 단말(VUE)과 공유되는 것이다.
도 12A 및 도 12B는 가상 UE 방식을 이용한 네트워크 접속 방식의 또 다른 예를 설명하는 도면이다.
가상 UE 방식이 적용되는 경우, 단말은 기지국과 다른 네트워크 엔트리들에 접속 요청 절차가 VUE를 위한 것임을 알려야 한다. SUE와 VUE 간에 동일한 베어러를 공유하여 공통된 QoS 관리가 수행되기 위해서는, 베어러 설정에 관여하는 특정 네트워크 엔트리는 SUE와 VUE를 구별할 수 있어야 한다. 이러한 특정 네트워크 엔트리는 상술한 바와 같이 기지국이 될 수 있다. 따라서, 연결 수립을 요청하는 SUE는 요청 중인 연결 수립이 VUE를 위한 것임을 해당 특정 네트워크 엔트리에 알려야 한다. 또는, 현존하는 통신 시스템의 동작에 영향을 주지 않기 위해, 이러한 알리는 과정은 연결 수립을 요청하는 VUE에 의해 수행될 수도 있다.
도 12A에서, 기지국과 단말 간에 최초 접속 요청이 수행된다(S1210, S1215, S1220). 이어지는 접속 요청 절차를 통해서, 단말은 기지국에 자신이 VUE이고 추가적인 베어러 설정이 필요하지 않음을 알린다(S1225). 이러한 알림 절차는 RRC 설정 요청 절차를 통해 수행될 수 있다. 연결 설정 요청 메시지를 단말로부터 수신한 기지국은 해당 단말이 VUE임을 인지하고 SUE의 베어러를 VUE와 공유할 것을 결정한다(S1230). 기지국은 연결된 단말이 VUE임을 확인하고 VUE에 알리며(S1235), VUE로부터의 확인 응답을 수신한다(S1240). 이어서, 기지국은 기설정된 베어러를 VUE와 공유한다(S1245). 기설정 베어러가 공유됨에 따라, 새로운 베어러를 설정하는 과정은 생략된다.
도 12B에서는 도 12A와는 달리, 새로운 연결이 설정된 이후에 단말이 기지국에 자신이 VUE임을 알린다(S1275). 그 이외의 절차는 도 12A에서 설명한 내용들이 유사하게 적용될 수 있다.
도 13A, 도 13B, 도 13C 및 도 13D는 가상 UE 방식이 적용되는 경우의 메시지 설정에 대한 실시 예를 설명하는 도면이다. 이하에서는 가상 UE 방식이 적용됨을 네트워크 엔트리에 알리는 실시 예들에 기술된다.
VUE가 연결을 요청하는 경우, VUE는 연결을 요청하는 이유가 가상 UE 방식에 따른 통신을 위한 것임을 네트워크에 알릴 수 있다. 구체적으로, 이러한 실시 예는 통신 시스템에 구현된 접속/연결 요청 메시지의 '연결 요청 이유(establishment cause)' 필드에 '가상 UE 방식'임을 나타내는 정보를 포함시켜 전송함으로써 구현될 수 있다. 또는, 베어러를 공유할 SUE의 UE ID(예를 들어, C-RNTI, MME 특정 ID, 글로벌 ID 등)를 상술한 메시지에 포함시켜 전송하거나 메시지 대신 전송하는 실시 예도 생각해볼 수 있다.
도 13A는 접속/연결 요청 절차에서 사용되는 메시지 설정의 일 예를 도시한다. 도 13A에 도시된 바와 같이, 연결 요청 메시지의 '연결 요청 이유' 필드는 '가상 UE 통신'임을 나타내는 정보를 포함할 수 있다(S1310). 또한, 메시지의 'UE ID' 필드는 VUE를 포함하는 하나 이상의 그룹핑된 DU의 정보를 포함할 수도 있다.
도 13B는 기지국으로 전송되는 또 다른 메시지 설정의 예를 도시한다. 도 13B에서는 도 13A의 실시 예에서 '베어러를 공유할 단말의 UE ID' 필드(S1320)가 추가된다. 즉, 베어러를 공유할 SUE의 UE ID 를 전송함을 통해서도, VUE는 기지국에 가상 UE 방식이 적용되었음을 알릴 수 있다. SUE의 UE ID가 기지국에 전송되면, '연결 요청 이유' 필드의 '가상 UE 방식' 을 나타내는 정보(S1330)는 생략될 수 있다.
도 13C 및 도 13D는 VUE로부터 기지국에 전송되는 또 다른 메시지 설정의 예를 도시한다. 도 13C와 도 13D의 메시지 구조는 도 12B의 S1275에서 설명한 실시 예에 대응된다.
이전의 도 13A 및 도 13B와는 달리, 기지국에 가상 UE 방식을 알리는 과정은 VUE와 기지국 간에 연결이 수립된 이후에 수행될 수 있다. 이는, 기지국 입장에서 진행 중인 연결 요청 절차가 VUE를 위한 것임을 필수적으로 알아야하는 것은 아니기 때문이다. 따라서, 가상 UE 방식을 알리는 과정(S1340)은 단말이 기지국에 연결 수립의 완료를 알리는 상위 계층 시그널링을 통해 수행될 수도 있다. 예를 들어, RRC 연결 완료 메시지가 이러한 실시 예에서 사용될 수 있다.
도 13D에서, 기지국의 부담을 덜기 위하여 기지국이 아닌 상위 네트워크 엔트리에 가상 UE 방식이 알려지는 실시 예가 도시된다. 즉, 베어러 설정에 직접적으로 연관된 상위 네트워크 엔트리는 연결 요청 과정이 VUE로부터 가상 UE 방식에 따라 수행된 것임을 알 수도 있다. 이는, 베어러 설정에 기지국이 직접적으로 연관되는 것은 아니기 때문이며, 데이터 흐름 제어에 직접적으로 관여하는 상위 네트워크 엔트리가 VUE를 인지하는 실시 예도 구현 가능하다. 이러한 실시 예에서, 예를 들어 NAS 메시지와 같이 기지국이 아닌 상위 네트워크 엔트리를 대상으로 한 메시지가 사용될 수 있다. 특정 메시지의 상위 엔트리 정보 필드는 가상 UE 방식이 적용되었음을 알리는 정보를 포함할 수 있다(S1350).
도 14는 가상 UE 방식을 이용한 네트워크 접속 방식의 또 다른 예를 설명하는 도면이다.
일 실시 예에 의하면, 단말로 하여금 추가 시그널링을 요구하지 않는 형태로 가상 UE 방식이 구현될 수도 있다. 즉, 단말은 아무런 정보를 기지국에 전송하지 않으며, 기지국이 네트워크 엔트리 간의 정보 교환을 통해 해당 단말이 VUE임을 인지할 수도 있다. 구체적으로, 단말이 가상 UE 방식에 대한 정보를 기지국에 전송하는 대신에, UE ID를 수집하고 분석하는 상위 네트워크 엔트리가 VUE의 UE ID를 인지함으로써, 가상 UE 방식이 적용되었음을 확인할 수 있다. 이에 따라, 상위 네트워크 엔트리에 의해 베어러 공유가 설정될 수 있다.
예를 들어, 기지국과 VUE 간에 연결이 수립된 이후에(S1410 내지 S1435), 기지국은 UE ID에 대한 정보를 가지고 있는 MME에 UE ID와 단말의 특성을 보고하며, 단말에 대한 확인과 인증을 요청할 수 있다(S1440). 요청을 받은 MME(또는, 다른 상위 네트워크 엔트리)는 단말의 특성을 확인함으로써 해당 단말이 가상 UE 방식을 지원하는 단말인지 확인한다(S1445). 가상 UE 방식을 지원하는 단말인 경우, MME(또는 다른 네트워크 엔트리)는 VUE와 공유할 SUE의 베어러가 존재하는지 확인한다(S1450). 기설정된 베어러가 있다고 판단되는 경우, MME는 새로운 베어러를 설정하지 않고 기존의 베어러를 VUE와 공유하며(S1455), 기지국에 PDN 연결이 완료되었음을 통지한다(S1460).
5. DAS에서 제안하는 네트워크 접속 방법 2
이하의 도 15 내지 도 18은 가상 UE 방식을 이용한 네트워크 접속 방식의 또 다른 실시 예들을 설명하는 도면이다.
이상에서는 단말이 새로운 연결을 설정하는 과정에서 RACH 절차나 랜덤 액세스 절차와 같이 새로운 연결을 수립하기 위한 절차를 이용하는 실시 예들에 대해 설명하였다. 이와는 달리, 기설정된 SUE의 연결을 통해서 새로운 단말이 SUE로 추가되는 실시 예가 구현될 수도 있다.
먼저, 도 15에서 단말 1은 기지국에 접속 요청을 전송하고 기지국이 이를 승인함으로써 기지국에 등록되어 UE ID를 부여받는다. 즉, 단말 1이 SUE가 된다. 한편, 접속 요청 과정은 다른 통신 프로세스와는 다른 자원을 사용하여 진행되는 것이 일반적이며, 접속 요청 채널의 설계 방식에 따라 각 기지국에 동시 접속 가능한 단말의 수가 제한된다. 따라서, 가상 UE 방식의 적용을 통해 각 기지국에 접속 가능한 단말의 수가 크게 증가할 수 있는 환경을 고려할 때, 추가적인 단말의 접속을 어떻게 구현할 지에 대해 생각해보아야 한다. 새로운 단말인 단말 2의 접속 요청 과정을 SUE인 단말 1과 동일한 방식으로 구현하는 경우, 레거시 단말의 동작에 부정적인 영향을 줄 수 있기 때문이다.
일 실시 예에 의하면, 단말 2는 SUE인 단말 1에 이미 부여된 전용 상향링크 채널(dedicated uplink channel)을 통해 기지국으로의 접속을 요청할 수 있다. 전용 상향 링크 채널이라 함은, 특정 단말의 상향링크 전송을 지원하기 위해 해당 단말에 별도로 할당된 무선 자원을 사용하는 논리 채널을 의미한다.
도 15에 도시된 바와 같이, S1510 내지 S1530 을 통해 단말 1이 기지국에 SUE로써 등록된다. 이어서, SUE는 기설정된 연결의 상향링크 채널을 통해 기지국에 단말 2의 가상 UE 방식에 따른 등록을 요청한다(S1535). 기지국은 이러한 요청에 응답하여 단말 2의 등록을 승인하여 단말 2에 대한 UE ID를 부여한다(S1540). 이어서, 기지국은 단말 2의 연결에 대한 승인을 SUE의 하향링크 채널을 통해 단말 1로 전송하거나, 단말 2로 직접 전송할 수 있다(S1545).
한편, 단말 1의 연결을 통해 기지국과 접속한 단말 2 또한 단말 1과 함께 하나의 SUE를 구성한다. 즉, 단말 1과 단말 2를 구별할 수 있는 기지국 외의 네트워크 엔트리는 단말 1, 단말 2를 하나의 개체로 인지하며, 두 단말에 대하여 동일한 베어러가 공유될 수 있다.
이어서, 도 16A 및 도 16B는 도 15의 실시 예에 대한 또 다른 실시 예들을 도시한다. 도 16A에서, 단말 1은 기지국에 SUE로서의 연결을 설정 완료한 후, 추가적인 단말의 연결이 요구되는지 스스로 판단한다(S1610). 새로운 연결이 필요하다 판단한 경우, 단말 1은 기지국에 단말 2의 접속을 요청한다(S1615). 이러한 요청에 대하여 기지국은 SUE에 대해 기확보한 정보를 바탕으로 단말 2의 추가 등록/할당을 승인할지 결정할 수 있다(S1620). 이어서, 단말 2의 SUE로 추가할 것이 결정되면, 기지국은 단말 1로 단말 2의 추가 할당을 승인하는 정보를 전송하며(S1620), 단말 2는 기지국과의 연결을 설정하여 추가 할당 완료 통지를 알리는 정보를 기지국으로 전송한다(S1630).
이와는 달리, 도 16B에서 기지국은 단말 1의 요청(S1640)을 수신하더라도 곧바로 단말 2의 추가 등록/할당을 승인하는 것이 아니라, 단말 1로 하여금 단말 2에 대한 추가 정보(예를 들어, 채널 측정 결과 등)를 보고하도록 지시할 수 있다(S1645). 단말 2가 기지국과의 채널을 측정하면, 단말 1은 측정된 정보를 기지국으로 다시 보고한다(S1650). 기지국은 수신한 추가 정보를 바탕으로 단말 2를 추가 등록/할당 할지 여부를 결정하며(S1660), 이후의 과정은 도 16A에서 설명한 바와 유사하다.
도 17A 및 도 17B에서는 SUE가 기지국과의 연결을 재설정하는 과정을 통해 새로운 연결이 추가되는 실시 예를 설명한다. 동일한 SUE로써 기지국에 등록된 단말의 수가 증가하면, SUE의 각 단말이 동시에 수신 가능한 코드워드 수와 선호하는 전송 빔의 형태 등이 변경되어 단말과 기지국 간의 물리적 연결 형태가 변화된다. 또한, SUE를 구성하는 단말들이 증가함에 따라 각 단말이 기지국으로부터의 신호를 수신하는 데에 사용하는 수신 안테나(또는, DU)의 수가 감소할 수도 있다. 이에 따라, 가상 UE 방식에 따른 새로운 단말의 추가는 SUE와 기지국 간의 기설정된 연결을 재설정을 야기할 수 있다.
이러한 상황에서, 도 17A는 단말 1이 기지국에 단말 2의 접속을 요청하는 과정에서 연결 재설정 요청 메시지를 전달하는 실시 예를 도시한다. 단말 1은 기지국에 연결 재설정 메시지를 전송함으로써, 단말 2를 가상 UE 방식에 따른 새로운 단말로 추가할 것을 요청할 뿐만 아니라, 단말 2의 추가로 인한 연결의 변동 사항을 기지국에 미리 알릴 수도 있고, 단말 2를 지원하기에 적합한 연결 특성 파라미터 등 연결 재설정에 요구되는 정보를 기지국에 미리 알릴 수도 있으며, 기지국이 SUE의 변동을 상세하게 파악하기 위해 요구되는 정보를 기지국으로 전달할 수도 있다(S1710).
이러한 연결 재설정에 요구되는 정보는 예를 들어 추가 연결을 요청하는 단말의 수, 추가 연결을 위한 단말 별로 지원 가능한 기능(CL(closed loop)-MIMO, 단일 포트 송수신 여부 등), 사용자 단말 별 성능(지원 가능한 최대 MCS 레벨, 최대 랭크 등) 중 하나 이상이 될 수 있다.
SUE로부터의 연결 재설정 요청 메시지를 수신한 기지국은, SUE가 단말 2를 포함하도록 변경됨을 승인하고 단말 1로 연결 재설정 명령 메시지를 전송한다(S1720). 이러한 연결 재설정 명령 메시지에 포함되는 정보는 단말 1 연결의 변동 사항, 단말 2의 새로운 연결에 관한 사항, 단말 2의 UE ID에 대한 정보 중 하나 이상이 포함될 수 있다.
한편, 도 17B에서는 기지국이 연결 재설정 명령 메시지를 단말 1과 단말 2에 구별하여 전송하는 실시 예를 설명한다. 즉, 기지국은 기등록된 단말 1에 대해서는 기존의 연결의 변동 사항에 대한 정보를 전송하고(S1755), 새로운 단말 2에 대해서는 기지국과 연결할 것을 지시하는 메시지를 전송할 수 있다(S1760).
도 18은 SUE가 가상 UE 방식에 따른 새로운 단말의 연결을 추가하는 또 다른 실시 예를 도시한다.
도 18의 실시 예에서, SUE는 등록 가능한 단말에 대한 정보를 기지국과 미리 협의하고, 등록 가능한 단말 중 하나 이상을 나타내는 인덱스를 이용하여 단말의 연결을 추가한다.
구체적으로 설명하면, 기지국과 연결 가능한 후보 단말들의 수와 각 단말들의 물리적 특성을 표현하는 정보는 상대적으로 방대한 양일 수 있다. 특히, 가상 UE 방식에 따라 단말의 등록과 해제가 빈번하게 발생하는 경우, 앞서 설명한 연결 재설정 요청에 따른 무선 자원 낭비가 심각하게 발생할 수 있다. 따라서, SUE는 자신이 이후에 등록을 요청할 여지가 있는 후보 단말들에 대한 특성을 미리 인덱스 테이블의 형태로 기지국에 보고한다(S1835). 이어서, 새로운 단말의 연결 추가가 요구되는 경우, SUE는 테이블의 인덱스 값을 기지국에 전송하는 방식으로(S1940) 단말의 등록 요청에 대한 시그널링 오버헤드를 줄일 수 있다.
도 18의 우측에 도시된 테이블은 상술한 인덱스 테이블의 예시를 나타내며, 물리적 특성 값의 예시로서 송신 안테나의 수, 수신 안테나의 수, MIMO 지원 여부, 단일 포트 송수신 지원 여부, 최대 MCS 레벨, 최대 랭크 등의 정보가 포함될 수 있다. 이러한 물리적 특성 값이 미리 소정의 인덱스에 매핑되어 있는 경우, SUE는 단말의 도 17A 및 도 17B에서 설명한 연결 재설정 요청 메시지를 전송하기 위한 오버헤드를 크게 줄일 수 있다.
도 19는 제안하는 가상 UE 방식에서 UE ID에 대응되는 DU를 구성하는 여러 가지 예들에 대한 도면이다. 도 20은 도 19와 관련하여 DU의 조합에 대한 인덱스를 구성하는 실시 예에 대한 테이블이다.
일 실시 예에 의하면, 각 SUE들은 동시에 기지국에 등록 가능한 단말의 조합을 기지국과 미리 협의할 수 있다. 이에 따라, SUE가 기지국에 새로운 단말의 연결을 요청하는 과정은 SUE가 어느 하나의 조합을 선택하고 해당 조합의 인덱스를 전송하는 방식으로 수행된다.
도 19의 예를 들어 구체적으로 설명하면, 4개의 DU로 구성되는 단말에 있어서, 도 19의 테이블에 도시된 바와 같이 UE ID가 DU 조합들에 매핑될 수 있다. 이러한 경우, ID 1, ID 2 및 ID 4에 대응하는 DU 조합들을 동시에 기지국에 등록하는 것은 적합하지 않다. 왜냐하면, ID 1에 대응하는 DU인 DU 1 과 ID 2에 대응하는 DU인 DU 2가 ID 4에도 중복되어 대응하기 때문이다. 즉, ID 1, 2, 4가 동시에 기지국에 등록되는 경우, 다중 사용자 수신에 의한 이득이 감소하거나 없게 된다.
따라서, SUE는 가상 UE 방식을 적용함에 있어서, 동시에 사용되기에 적합한 DU의 조합과 부적합한 DU의 조합을 미리 결정할 수 있다. 나아가, SUE는 기지국에 특정 DU 조합의 등록을 요청하는 과정에서 도 20과 같은 조합 인덱스를 전송할 수 있다. 조합 인덱스와 DU의 조합을 미리 매칭시킴으로써, SUE는 동시에 등록 가능한 단말의 조합을 기지국에 알리기 위한 시그널링 오버헤드를 줄일 수 있다.
예를 들어, ID 1에 대응하는 DU 1이 기지국에 SUE로 등록된 상황을 고려하면, SUE는 조합 인덱스 '2'를 기지국에 전송함으로써 ID 1과 ID 2에 대응하는 DU 1, DU 2를 SUE로 연결할 것을 요청할 수 있다. 즉, DU 1은 DU 2를 SUE에 추가로 포함시킬 것을 요청할 수 있다.
도 21은 또 다른 실시 예에 따른 가상 UE 방식을 이용한 네트워크 접속 방법을 설명하는 흐름도이다. 도 21의 실시 예에서는 상술한 내용들과는 달리, 단말을 기지국에 미리 등록해두고 활성화/비활성화하는 실시 예를 설명한다.
채널 상황이 급격히 변하고 기지국으로부터 신호를 수신할 수 있는 DU와 수신할 수 없는 DU의 구성도 빠르게 변화하는 차량용 통신의 경우, 통신에 사용되는 단말의 구성을 실시간으로 빠르게 변경할 필요가 있다. 상위 계층 시그널링을 포함하는 단말과 기지국 간의 다단계 시그널링 과정은 이러한 차량용 통신 환경을 지원하기에 적합하지 않을 수가 있다. 이에 따라, SUE가 미리 다수의 사용자 단말을 기지국에 등록하고, 채널 또는 환경 변화를 고려하여 통신에 사용될 단말의 구성을 빠르게 변경하는 동적인 단말 선택/스위칭(dynamic UE selection/switching)이 구현될 수 있다.
이러한 구현을 위해, SUE는 기지국에 다수의 단말에 대한 등록을 수행하되, 다수의 단말들을 비활성화(in-active) 상태로 등록한다. 비활성화 상태로 등록된 단말은 통신에 참여하지 않다가, 채널 또는 환경 변화에 따라 활성(active) 상태로 전환하여 기지국과 통신한다. 예를 들어, 도 21에서, 단말 1은 S2110 내지 S2130 과정을 통해 기지국과 초기 연결을 설정하며, 이어서 S2135에서 단말 2를 포함하는 다수의 단말들을 기지국에 비활성화 상태로 등록한다. 한편, 통신 환경과 채널의 변화에 따라 단말 2도 기지국과 통신이 수행될 필요가 있는 경우, 단말 1은 단말 2의 활성화를 기지국에 요청한다(S2140). 기지국으로부터 단말 2의 활성화가 승인됨에 따라, 단말 2 또한 기지국과 통신하는 활성 상태로 전환한다(S2145).
한편, 도 21의 실시 예에서, 다수의 단말을 기지국에 미리 등록하는 과정은, 단말 별로 인덱스가 설정되어 인덱스 값을 전송하는 방식으로 구현될 수 있다. 인덱스 값을 송수신하는 과정을 통해 시그널링 오버헤드를 줄일 수 있게 된다. 이러한 실시 예는 도 18과 유사한 형태로 이해될 수 있다. 또 다른 실시 예에 의하면, SUE는 다수의 단말을 기지국에 미리 등록하는 과정에서 동시에 사용 가능한 단말의 조합을 미리 인덱스 테이블에 매칭시켜 등록해두고, 인덱스 값을 전송함으로써 특정 단말의 조합을 활성화하도록 요청할 수도 있다. 본 실시 예는 도 19 및 도 20의 실시 예와 유사한 형태로 이해될 수 있다.
6. 장치 구성
도 22는 본 발명의 일 실시 예와 관련된 단말 및 기지국의 구성을 도시하는 도면이다. 도 22에서 단말(100) 및 기지국(200)은 각각 무선 주파수(RF) 유닛(110, 210), 프로세서(120, 220) 및 메모리(130, 230)를 포함할 수 있다. 도 22에서는 단말(100)와 기지국(200) 간의 1:1 통신 환경만을 도시하였으나, 다수의 단말과 다수의 기지국 간에도 통신 환경이 구축될 수 있다. 또한, 도 22에 도시된 기지국(200)은 매크로 셀 기지국과 스몰 셀 기지국에 모두 적용될 수 있다.
각 RF 유닛(110, 210)은 각각 송신부(112, 212) 및 수신부(114, 214)를 포함할 수 있다. 단말(100)의 송신부(112) 및 수신부(114)는 기지국(200) 및 다른 단말들과 신호를 송신 및 수신하도록 구성되며, 프로세서(120)는 송신부(112) 및 수신부(114)와 기능적으로 연결되어 송신부(112) 및 수신부(114)가 다른 기기들과 신호를 송수신하는 과정을 제어하도록 구성될 수 있다. 또한, 프로세서(120)는 전송할 신호에 대한 각종 처리를 수행한 후 송신부(112)로 전송하며, 수신부(114)가 수신한 신호에 대한 처리를 수행한다.
필요한 경우 프로세서(120)는 교환된 메시지에 포함된 정보를 메모리(130)에 저장할 수 있다. 이와 같은 구조를 가지고 단말(100)은 이상에서 설명한 본 발명의 다양한 실시 형태의 방법을 수행할 수 있다.
기지국(200)의 송신부(212) 및 수신부(214)는 다른 기지국 및 단말들과 신호를 송신 및 수신하도록 구성되며, 프로세서(220)는 송신부(212) 및 수신부(214)와 기능적으로 연결되어 송신부(212) 및 수신부(214)가 다른 기기들과 신호를 송수신하는 과정을 제어하도록 구성될 수 있다. 또한, 프로세서(220)는 전송할 신호에 대한 각종 처리를 수행한 후 송신부(212)로 전송하며 수신부(214)가 수신한 신호에 대한 처리를 수행할 수 있다. 필요한 경우 프로세서(220)는 교환된 메시지에 포함된 정보를 메모리(230)에 저장할 수 있다. 이와 같은 구조를 가지고 기지국(200)은 앞서 설명한 다양한 실시 형태의 방법을 수행할 수 있다.
단말(100) 및 기지국(200) 각각의 프로세서(120, 220)는 각각 단말(100) 및 기지국(200)에서의 동작을 지시(예를 들어, 제어, 조정, 관리 등)한다. 각각의 프로세서들(120, 220)은 프로그램 코드들 및 데이터를 저장하는 메모리(130, 230)들과 연결될 수 있다. 메모리(130, 230)는 프로세서(120, 220)에 연결되어 오퍼레이팅 시스템, 어플리케이션, 및 일반 파일(general files)들을 저장한다.
본 발명의 프로세서(120, 220)는 컨트롤러(controller), 마이크로 컨트롤러(microcontroller), 마이크로 프로세서(microprocessor), 마이크로 컴퓨터(microcomputer) 등으로도 호칭될 수 있다. 한편, 프로세서(120, 220)는 하드웨어(hardware) 또는 펌웨어(firmware), 소프트웨어, 또는 이들의 결합에 의해 구현될 수 있다.
하드웨어를 이용하여 본 발명의 실시 예를 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(120, 220)에 구비될 수 있다.
한편, 상술한 방법은, 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성 가능하고, 컴퓨터 판독 가능 매체를 이용하여 상기 프로그램을 동작시키는 범용 디지털 컴퓨터에서 구현될 수 있다. 또한, 상술한 방법에서 사용된 데이터의 구조는 컴퓨터 판독 가능 매체에 여러 수단을 통하여 기록될 수 있다. 본 발명의 다양한 방법들을 수행하기 위한 실행 가능한 컴퓨터 코드를 포함하는 저장 디바이스를 설명하기 위해 사용될 수 있는 프로그램 저장 디바이스들은, 반송파(carrier waves)나 신호들과 같이 일시적인 대상들은 포함하는 것으로 이해되지는 않아야 한다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 마그네틱 저장매체(예를 들면, 롬, 플로피 디스크, 하드 디스크 등), 광학적 판독 매체(예를 들면, 시디롬, DVD 등)와 같은 저장 매체를 포함한다.
본원 발명의 실시 예 들과 관련된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상기 기재의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 개시된 방법들은 한정적인 관점이 아닌 설명적 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 발명의 상세한 설명이 아닌 특허청구 범위에 나타나며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
상술한 바와 같은 네트워크 접속 방법은 3GPP LTE, LTE-A 시스템뿐 아니라, 그 외에도 IEEE 802.16x, 802.11x 시스템을 포함하는 다양한 무선 통신 시스템에 적용하는 것이 가능하다. 나아가, 제안한 방법은 초고주파 대역을 이용하는 mmWave 통신 시스템에도 적용될 수 있다.

Claims (10)

  1. 가상 UE 방식(virtual UE scheme)을 이용하여 단말이 네트워크에 접속하는 방법에 있어서,
    하나 이상의 DU(Distributed Unit)를 포함하는 제1 DU 그룹에 대하여 기지국과의 연결을 수립하는 단계;
    상기 기지국으로부터 상기 제1 DU 그룹에 할당된 상향링크 채널을 통해서, 하나 이상의 DU를 포함하는 제2 DU 그룹에 대한 연결을 수립할 것을 상기 기지국에 요청하는 단계; 및
    상기 기지국이 상기 제2 DU 그룹에 대한 연결을 승인한 경우, 상기 제2 그룹에 대한 연결이 설정되었음을 알리는 정보를 상기 제2 DU 그룹에 할당된 상향링크 채널을 통해 상기 기지국으로 전송하는 단계를 포함하는, 네트워크 접속 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 방법은,
    상기 제2 DU 그룹에 대한 연결 요청에 응답하여, 상기 기지국으로부터 상기 제2 DU 그룹에 대한 추가 정보의 요청을 수신하는 단계; 및
    상기 제2 DU 그룹과 상기 기지국 간에 측정된 채널에 대한 정보를 상기 기지국에 전송하는 단계를 더 포함하는, 네트워크 접속 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 요청하는 단계는,
    상기 제1 DU 그룹과 상기 기지국 간에 기설정된 연결을 재설정할 것을 요청하는 단계를 포함하는 것인, 네트워크 접속 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 재설정할 것을 요청하는 단계는, 상기 제2 DU 그룹의 CL-MIMO(Closed Loop MIMO) 지원여부, 단일 포트 송수신 여부, 최대 MCS 레벨 및 최대 랭크 수 중 적어도 하나에 대한 정보를 상기 기지국에 전송하는 것인, 네트워크 접속 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 재설정할 것을 요청하는 단계는, 상기 정보에 매칭되는 인덱스 값을 상기 기지국에 전송하는 것인, 네트워크 접속 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 요청하는 단계는,
    상기 제2 DU 그룹에 포함된 상기 하나 이상의 DU에 대하여 미리 설정된 인덱스 값을 상기 기지국에 전송하는 것인, 네트워크 접속 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 DU 그룹 및 상기 제2 DU 그룹은, 상기 기지국에 의해서는 구별되어 인지되고 상위 네트워크 엔트리에 의해서는 하나의 대상으로 인지되는 것인, 네트워크 접속 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 DU 그룹 및 상기 제2 DU 그룹 간에는 하나의 베어러가 공유되는 것인, 네트워크 접속 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 DU 그룹에 포함된 상기 하나 이상의 DU는 차량에 분산 배치되며, CU(Central Unit)으로 연결되는 것인, 네트워크 접속 방법.
  10. 가상 UE 방식을 이용하여 네트워크에 접속하는 단말에 있어서,
    송신부;
    수신부; 및
    상기 송신부 및 상기 수신부와 연결되는 프로세서를 포함하되,
    상기 프로세서는,
    하나 이상의 DU를 포함하는 제1 DU 그룹에 대하여 기지국과의 연결을 수립하고,
    상기 기지국으로부터 상기 제1 DU 그룹에 할당된 상향링크 채널을 통해서, 하나 이상의 DU를 포함하는 제2 DU 그룹에 대한 연결을 수립할 것을 상기 기지국에 요청하고,
    상기 기지국이 상기 제2 DU 그룹에 대한 연결을 승인한 경우, 상기 제2 그룹에 대한 연결이 설정되었음을 알리는 정보를 상기 제2 DU 그룹에 할당된 상향링크 채널을 통해 상기 기지국으로 전송하도록 상기 송신부를 제어하는 것인, 단말.
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