WO2012134155A2 - 이동통신 시스템에서 랜덤 액세스 방법 및 장치 - Google Patents

이동통신 시스템에서 랜덤 액세스 방법 및 장치 Download PDF

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    • H04W74/0838—Random access procedures, e.g. with 4-step access using contention-free random access [CFRA]

Definitions

  • the following description is about a method and apparatus for performing a random access procedure in a mobile communication system.
  • Wireless communication systems are widely deployed to provide various kinds of communication services such as voice and data.
  • a wireless communication system is a multiple access system capable of supporting communication with multiple users by sharing available system resources (bandwidth, transmission power, etc.).
  • multiple access systems include code division multiple access (CDMA) systems, frequency division multiple access (FDMA) systems, time division multiple access (TDMA) systems, orthogonal frequency division multiple access (OFDMA) systems, and single carrier frequency (SC-FDMA).
  • CDMA code division multiple access
  • FDMA frequency division multiple access
  • TDMA time division multiple access
  • OFDMA orthogonal frequency division multiple access
  • SC-FDMA single carrier frequency division multiple access
  • MCD division multiple access
  • MCDMA multi-carrier frequency division multiple access
  • MC-FDMA multi-carrier frequency division multiple access
  • the present invention relates to a random access procedure for a large number of terminals temporarily accessing a base station area.
  • a method for a terminal to perform random access in a mobile communication system comprising: transmitting a random access preamble using a resource determined according to a random access setting for the terminal; And receiving a random access response including uplink grant information from a base station as a response to the preamble transmission, wherein the random access setting comprises: a first random access setting or a second terminal group for a first terminal group; The UE is determined by the corresponding group among the second random access configuration for the resource, the resource reserved for the second terminal group according to the second random access configuration, the random access preamble transmission or uplink data transmission It is used for, the method of performing a random access of the terminal.
  • a method of performing a random access by a base station in a mobile communication system comprising: receiving a random access preamble transmitted on a resource determined according to a random access setting from a terminal; And transmitting a random access response including uplink grant information as a response to the preamble transmission, wherein the random access setting comprises: a first random access setting for a first terminal group or a second terminal group; Among the second random access configuration, the terminal is determined by the corresponding group, and the resource reserved for the second terminal group according to the second random access configuration is used for the random access preamble transmission or the uplink data transmission.
  • the random access method of the base station comprising: receiving a random access preamble transmitted on a resource determined according to a random access setting from a terminal; And transmitting a random access response including uplink grant information as a response to the preamble transmission, wherein the random access setting comprises: a first random access setting for a first terminal group or a second terminal group; Among the second random access configuration, the terminal is determined by
  • a third technical aspect of the present invention is a terminal for performing random access in a mobile communication system, comprising: a transmission module; And a processor, wherein the processor is configured to control to transmit a random access preamble using a resource determined according to a random access setting for the terminal, wherein the random access setting is configured to include a first random access setting for a first terminal group or Among the second random access configuration for the second terminal group, the terminal is determined by the corresponding group, and the resource reserved for the second terminal group according to the second random access configuration is the random access preamble transmission or uplink A terminal for performing random access, which is used for data transmission.
  • a fourth technical aspect of the present invention is a base station for performing random access in a mobile communication system, comprising: a transmission module; And a processor, wherein the processor is configured to control to transmit a random access response including uplink grant information as a response to a random access preamble transmitted from a terminal to a resource determined according to a random access setting, and the random access setting Is determined by the corresponding group among the first random access setting for the first terminal group or the second random access setting for the second terminal group, and the second terminal group is determined according to the second random access setting.
  • the reserved resource is a base station that performs random access, which is used for the random access preamble transmission or the uplink data transmission.
  • the first to fourth technical aspects of the present invention may include all of the following.
  • the resource reserved for the second terminal group according to the second random access setting is the first terminal group or the second terminal before or after the start of the random access procedure of the terminal included in the second terminal group. It may be used for the uplink data transmission of the terminal included in the terminal group.
  • the second terminal group may include more than a preset number of terminals simultaneously accessing the base station, and the first terminal group may include terminals that do not belong to the second terminal group in the base station area.
  • the second terminal group may include terminals that temporarily hand over to the base station, and the first terminal group may include terminals that do not belong to the second terminal group in the base station region.
  • Resources reserved for the first terminal group according to the first random access setting may be distinguished in one or more areas of resources and time or frequency reserved for the second terminal group according to the second random access setting. have.
  • the random access response is transmitted on a physical downlink common channel (PDSCH) indicated by a physical downlink control channel (PDCCH), wherein the first terminal group and the second terminal group correspond to different time-frequency resources.
  • PDSCH can be used.
  • PUSCH physical uplink control channel
  • the terminals included in the second terminal group are included in the mobile relay node immediately before attempting to access the base station. If the terminals included in the second terminal group were included in the mobile relay node immediately before attempting to access the base station, the terminals included in the second terminal group are the multicast handover commands of the mobile relay node. According to the random access procedure may be initiated.
  • the multicast handover command may include an index of terminals included in the second terminal group, and the index may correspond to a resource determined according to the second random access configuration.
  • Terminals included in the second terminal group receive a multicast scheduling signal from the mobile relay node, the multicast scheduling signal includes an index of terminals included in the second terminal group, and the index is the terminal. It may correspond to an uplink resource or a downlink resource for each of them.
  • the multicast handover message may be valid only for a preset time.
  • a large number of terminals temporarily accessing the base station area can perform a random access procedure smoothly.
  • 1 is a view for explaining the structure of an LTE system.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a structure of a radio frame used in an LTE system.
  • 3 is a diagram illustrating a resource grid in a downlink slot.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a structure of an uplink subframe.
  • 5 is a diagram illustrating a structure of a downlink subframe.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a wireless communication system including a relay.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an example of performing backhaul transmission using an MBSFN subframe.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating an example in which a large number of terminals attempt simultaneous access to a base station area.
  • FIG. 10 is a view for explaining a terminal group according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 illustrates a time-frequency resource region for each UE group according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a diagram for explaining division of a terminal group according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 illustrates a broadcast / multicast handover message according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 illustrates a broadcast / multicast scheduling signal according to an embodiment of the present invention.
  • 15 is a flowchart illustrating a handover process of a terminal belonging to a mobile relay node according to an embodiment of the present invention.
  • 16 is a diagram showing the configuration of a base station apparatus and a terminal apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • a terminal collectively refers to a mobile or fixed user terminal device such as a user equipment (UE), a mobile station (MS), and the like.
  • the base station collectively refers to any node of the network side that communicates with the terminal, such as Node B, eNode B, Base Station.
  • an E-UMTS is located at an end of a user equipment (UE) 120, a base station (eNode B, eNB) 110a and 110b, and a network (E-UTRAN) to be connected to an external network.
  • Access Gateway (AG) is included.
  • 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 the bandwidths of 1.4, 3, 5, 10, 15, 20Mhz, etc. to provide downlink or uplink transmission service 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 For downlink (DL) data, the base station transmits downlink scheduling information to inform the corresponding UE of time / frequency domain, encoding, data size, and HARQ (Hybrid Automatic Repeat and reQuest) related information. In addition, the base station transmits uplink scheduling information to the terminal for uplink (UL) data, and informs the time / frequency domain, encoding, data size, HARQ related information, etc. that the terminal can use.
  • An interface for transmitting user traffic or control traffic may be used between base stations.
  • the core network Core Network, CN
  • the AG manages the mobility of the UE in units of a tracking area (TA) composed of a plurality of cells.
  • TA tracking area
  • FIG. 2 (a) is a diagram illustrating a structure of a radio frame used in a 3GPP LTE system.
  • One radio frame includes 10 subframes, and one subframe includes two slots in the time domain.
  • the time for transmitting one subframe is defined as a transmission time interval (TTI).
  • TTI transmission time interval
  • one subframe may have a length of 1 ms, and one slot may have a length of 0.5 ms.
  • One slot may include a plurality of OFDM symbols in the time domain. Since the 3GPP LTE system uses the OFDMA scheme in downlink, the OFDM symbol represents one symbol length.
  • One symbol may be referred to as an SC-FDMA symbol or a symbol length in uplink.
  • a resource block (RB) is a resource allocation unit and includes a plurality of consecutive subcarriers in one slot.
  • the structure of such a radio frame is merely exemplary. Accordingly, the number of subframes included in one radio frame, the number of slots included in one subframe, or the number of OFDM symbols included in one slot may be changed in various ways.
  • Type 2 (b) illustrates the structure of a type 2 radio frame.
  • Type 2 radio frames consist of two half frames. Each half frame consists of five subframes, a Downlink Pilot Time Slot (DwPTS), a Guard Period (GP), and an Uplink Pilot Time Slot (UpPTS), of which one subframe consists of two slots.
  • DwPTS is used for initial cell search, synchronization or channel estimation at the terminal.
  • UpPTS is used for channel estimation at the base station and synchronization of uplink transmission of the terminal.
  • the guard period is a period for removing interference generated in the uplink due to the multipath delay of the downlink signal between the uplink and the downlink.
  • the structure of the radio frame is merely an example, and the number of subframes included in the radio frame or the number of slots included in the subframe and the number of symbols included in the slot may be variously changed.
  • One downlink slot includes seven OFDM symbols in the time domain and one resource block (RB) is shown to include 12 subcarriers in the frequency domain, but the present invention is not limited thereto.
  • one slot includes 7 OFDM symbols in the case of a general cyclic prefix (CP), but one slot may include 6 OFDM symbols in the case of an extended-CP (CP).
  • Each element on the resource grid is called a resource element (RE).
  • One resource block includes 12 x 7 resource elements.
  • the number of NDLs of resource blocks included in a downlink slot depends on a downlink transmission bandwidth.
  • the structure of the uplink slot may be the same as the structure of the downlink slot.
  • the uplink subframe may be divided into a control region and a data region in the frequency domain.
  • a physical uplink control channel (PUCCH) including uplink control information is allocated to the control region.
  • a physical uplink shared channel (PUSCH) including user data is allocated.
  • PUCCH physical uplink control channel
  • PUSCH physical uplink shared channel
  • one UE does not simultaneously transmit a PUCCH and a PUSCH.
  • PUCCH for one UE is allocated to an RB pair in a subframe. Resource blocks belonging to a resource block pair occupy different subcarriers for two slots. This is called a resource block pair allocated to the PUCCH is frequency-hopped at the slot boundary.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a structure of a downlink subframe.
  • Up to four OFDM symbols at the front of the first slot in one subframe correspond to a control region to which a control channel is allocated.
  • the remaining OFDM symbols correspond to data regions to which a physical downlink shared channel (PDSCH) is allocated.
  • Downlink control channels used in the 3GPP LTE system include, for example, a physical control format offset channel (PCFICH), a physical downlink control channel (PDCCH), and a physical HARQ offset channel. (Physical Hybrid automatic repeat request Indicator Channel, PHICH).
  • the PCFICH is transmitted in the first OFDM symbol of a subframe and includes information on the number of OFDM symbols used for control channel transmission in the subframe.
  • the PHICH includes a HARQ ACK / NACK signal as a response of uplink transmission.
  • the PDCCH includes uplink or downlink scheduling information and power control information.
  • the relay facilitates the service by extending the service area of the base station or installing in a shaded area.
  • a wireless communication system includes a base station, a relay, and a terminal.
  • the terminal communicates with the base station or the relay.
  • a terminal that communicates with a base station is referred to as a macro UE, and a terminal that communicates with a relay is referred to as a relay UE.
  • the communication link between the base station and the macro terminal is referred to as a macro access link, and the communication link between the relay and the relay terminal is referred to as a relay access link.
  • the communication link between the base station and the relay is referred to as a backhaul link.
  • Relays may be divided into L1 (layer 1) relays, L2 (layer 2) relays, and L3 (layer 3) relays according to how much they perform in multi hop transmission.
  • the relay is an in-band connection in which the network-relay link and the network-terminal link share the same frequency band in the donor cell according to the network link, and the network-relay link in the donor cell.
  • network-terminal links may be divided into out-band connections using different frequency bands.
  • the terminal may be divided into a transparent relay whose terminal does not know whether it is communicating through a relay and a non-transparent relay which knows whether the terminal communicates through the relay. have.
  • relays are fixed relays that can be used to increase shadow area or cell coverage, nomadic relays that can be temporarily installed or moved randomly when users suddenly increase, or public transportation such as buses or trains. It can be divided into a mobile relay that can be mounted on.
  • the base station-relay link (ie, backhaul link) operates in the same frequency band as the relay-end link (ie, relay access link).
  • the relay transmitter and receiver cause interference with each other, so that the relay can simultaneously transmit and receive.
  • the backhaul link and the relay access link are partitioned in a TDM manner.
  • LTE-A configures a backhaul link in an MBSFN subframe to support measurement operation of a legacy LTE terminal existing in a relay zone (fake MBSFN method). If any subframe is signaled to the MBSFN subframe, the terminal receives only the control region (ctrl) of the corresponding subframe, and thus the relay may configure the backhaul link using the data region of the corresponding subframe.
  • the UE may perform a random access process in the following cases.
  • uplink data When uplink data is not synchronized, or when uplink data is generated in a situation where a designated radio resource used for requesting a radio resource is not allocated.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating an operation process of a terminal and a base station in a contention-based random access process.
  • a UE randomly selects one random access preamble from a set of random access preambles indicated by system information or a handover command, and transmits the random access preamble (PRACH).
  • the resource may be selected and transmitted (S801).
  • the terminal After transmitting the random access preamble as in step S801, the terminal attempts to receive its random access response within the random access response receiving window indicated by the system information or the handover command (S802).
  • the random access response information may be transmitted in the form of a MAC PDU, and the MAC PDU may be transmitted through a physical downlink shared channel (PDSCH).
  • PDSCH physical downlink shared channel
  • the UE monitors a physical downlink control channel (PDCCH). That is, the PDCCH preferably includes information of a terminal that should receive the PDSCH, frequency and time information of radio resources of the PDSCH, a transmission format of the PDSCH, and the like.
  • the UE After the UE succeeds in receiving the PDCCH transmitted to the UE, it can properly receive the random access response transmitted to the PDSCH according to the information of the PDCCH.
  • the random access response includes a random access preamble identifier (ID), for example, a random access preamble identifier (RAPID), an uplink grant indicating an uplink radio resource, a UL grant, and a temporary C-RNTI.
  • ID random access preamble identifier
  • RAPID random access preamble identifier
  • TACs timing synchronization commands
  • the reason why the random access (or random access) preamble discriminator is needed in the random access response is that the UL grant may be included because one random access response may include random access response information for one or more terminals. This is because it is necessary to inform which UE the temporary cell identifier and the TAC are valid. In this step, it is assumed that the UE selects a random access preamble identifier that matches the random access preamble selected by the UE in step S802. Through this, the UE may receive an UL grant, a temporary C-RNTI, a timing synchronization command (TAC), and the like.
  • TAC timing synchronization command
  • the terminal When the terminal receives a valid random access response to the terminal, it processes each of the information included in the random access response. That is, the terminal applies the TAC and stores the temporary cell identifier.
  • the data to be transmitted may be stored in the message 3 buffer in response to receiving a valid random access response.
  • the terminal transmits data (ie, a third message) to the base station by using the received UL grant (S803).
  • the third message should include the identifier of the terminal.
  • the base station cannot determine which terminals perform the random access process, because the terminal needs to be identified for future collision resolution.
  • Two methods have been discussed as a method of including the identifier of the terminal.
  • the first method if the UE already has a valid cell identifier assigned to the cell before the random access procedure, the UE transmits its cell identifier through an uplink transmission signal corresponding to the UL grant.
  • the terminal transmits its own unique identifier (eg, S-TMSI or random ID). In general, the unique identifier is longer than the cell identifier.
  • the UE transmits data corresponding to the UL grant it starts a timer for contention resolution (hereinafter referred to as "CR timer").
  • the UE After the UE transmits data including its identifier through the UL grant included in the random access response, it waits for an instruction of the base station to resolve the collision. That is, an attempt is made to receive a PDCCH in order to receive a specific message (S804). Two methods have been discussed in the method of receiving the PDCCH. As mentioned above, when the third message transmitted in response to the UL grant is transmitted using a cell identifier of its own, it attempts to receive the PDCCH using its cell identifier, and the identifier is a unique identifier. In this case, it may attempt to receive the PDCCH using the temporary cell identifier included in the random access response.
  • the terminal determines that the random access procedure has been normally performed, and terminates the random access procedure.
  • the terminal determines that the random access procedure has been normally performed, and terminates the random access procedure.
  • the terminal determines that the random access procedure has been normally performed, and ends the random access procedure.
  • the operation in the non-competition-based random access process ends the random access procedure only by transmitting the first message and transmitting the second message.
  • the terminal before the terminal transmits the random access preamble to the base station as the first message, the terminal is allocated a random access preamble from the base station, and transmits the allocated random access preamble to the base station as the first message, and the random access response from the base station.
  • the random access procedure is terminated by receiving.
  • the random access process described above may reduce efficiency when a plurality of terminals attempt to establish a connection or release a connection at the same time.
  • a plurality of terminals may access a specific base station through a bus, a train or an aircraft.
  • the terminals on the bus, train or aircraft are used for initial connection (for example, when the terminals are turned off at the same time, etc.) without handover to the base station or without a connection with the base station.
  • the access to the base station may be delayed or even unable to connect due to initiation of the random access procedure.
  • methods for smoothly performing a random access procedure in this case are disclosed.
  • UEs in a specific base station area are set to group 1, and terminals which start a random access process to a specific base station at the same time by the bus, train or aircraft are set to group 2.
  • the terminals included in the group 1 and the terminals included in the group 2 may be configured to use different resources. That is, resources for transmitting the first message of the random access procedure may be set to different regions in the time or frequency domain (see FIG. 11 (a)). Similarly, time frequency resources for the uplink common channel (PUSCH) and the downlink common channel (PDSCH) may also be set to different regions in the time or frequency domain for group 1 and group 2 (see FIG. 11 (b)). ).
  • PUSCH uplink common channel
  • PDSCH downlink common channel
  • the case of the first message transmission in the random access process will be described as an example.
  • transmission of the first message including the random access preamble is transmitted through a PRACH resource indicated by a random access configuration.
  • the PRACH resource is generally composed of six resource blocks (RBs), and the subcarrier spacing may be different from that of the PUSCH resource.
  • the PRACH resource is reserved for the first message transmission in the random access procedure and is a resource that is not used for uplink data transmission in most cases. Random access configuration that can be applied to the present invention, in the case of FDD is shown in Table 1 below.
  • a PRACH configuration index 0 means that a random access preamble is transmitted through a first subframe in a frame having an even number of system frames, which is available in preamble format 0.
  • the PRACH configuration indexes listed in Table 1 may be set to use different indexes in Group 1 and Group 2.
  • the PRACH configuration indexes of Table 1 may be divided into two sets, and then allocated to each group. For example, PRACH configuration indexes 0-2, 15-18, 31-34, 47-50, and 63 with even system frame numbers are allocated for group 1 and the remaining PRACH configuration indexes for group 2. can do.
  • the set of PRACH configuration indexes allocated to group 2 may not be used when the terminals belonging to group 2 do not exist in the base station area. In this case, the PRACH configuration indexes of Table 1 may be appropriately modified and used.
  • the PRACH configuration indexes of Table 1 may be assigned to Group 1, and the newly added PRACH configuration indexes may be assigned to Group 2.
  • the newly added PRACH configuration indexes are preferably configured such that resource regions used by the terminals of group 1 and group 2 can be distinguished.
  • group 1 may be configured to transmit a preamble only in even-numbered subframes (or system frame numbers), and group 2 may attempt to connect only in odd-numbered subframes (or system frames).
  • the PRACH configuration indexes can be divided into groups 1 and 2, wherein the time-frequency resource designated by the PRACH configuration index for group 2 is determined before the start of the random access procedure of the UEs included in the group 2, or After the termination is preferably configured to be used as a PUSCH resource.
  • the PRACH resources indicated by the PRACH configuration index are not usually scheduled for uplink data transmission because transmission of the random access preamble may occur randomly.
  • the resource for group 2 i.e., the resource indicated by the PRACH configuration indexes for group 2 is characteristic of group 2 (e.g., group 2 is a set of terminals in a particular train, the train being a base station). This is because it may be inefficient to keep it as a PRACH resource continuously.
  • the resource indicated by the PRACH configuration for the group 1 and the resource indicated by the PRACH configuration for the group 2 are as shown in Fig. 11 (a). It may be set to different areas on the frequency axis or the time axis. Even in this case, the resource indicated by the PRACH configuration for the group 2 may be configured to be used as a PUSCH resource when the terminals included in the group 2 do not exist in the base station area.
  • the transmission of the random access preamble is multiplexed on the frequency axis, there is a disadvantage in that a processing peak of the base station may increase.
  • the base station may determine that the terminals correspond to group 2.
  • the threshold number is set too low, the resources for group 2 may be allocated to the terminals belonging to the group 1, so that the threshold number is set in consideration of the number of terminals transmitting the random access preamble at the same time in a normal situation. It is necessary to set appropriately.
  • the appointment may include specific indication information, preamble sequence, transmission to a specific resource region, and the like.
  • preamble sequence 64 random access preambles selected randomly by the UE may be divided into preamble set 1, preamble set 2, and preambles for non-competitive access. In general, the UE randomly selects and transmits one of the 64 random access preambles.
  • the UE belonging to group 1 may transmit a preamble belonging to preamble set 1 only, and the UE belonging to group 2 may promise to transmit only a preamble belonging to preamble set 2.
  • a scheme of adding preamble set 3 for group 2 to the existing 64 preambles may be used.
  • the promised preamble is transmitted through an emergency access attempt button (or a user interface) in the terminal device. Can be implemented.
  • the bus, train, aircraft, etc. to which the terminal belongs may inform the base station that the terminals belonging to group 2.
  • the terminal user when the terminal user is boarded in the means of transportation, a process of registering the terminal with the authentication registration device provided in the means of transportation is required.
  • Signal transmission for registration in the authentication registration device may be used Bluetooth, RF (Radio Frequency) transmission, LTE / LTE-A and the like.
  • the mobile relay node 1401 when the mobile relay node 1401 is installed in a transportation means such as a bus, a train, an aircraft, as shown in FIG. 12 (b), the mobile relay node 1401 transmits to the base station 1411 to the base station 1411.
  • Information such as the number of connected terminals and the estimated time of arrival may be notified through a backhaul or the like.
  • the information notified to the base station 1411 from the mobile relay node 1401 may include information necessary for the terminals to be handed over to the base station to access the base station without collision, in addition to the number of terminals.
  • the base station may know which group the UE belongs to in Group 1 and Group 2, and the UEs belonging to Group 2 may receive random access preamble, uplink data, etc. through separately allocated resources. Can be sent. For example, a specific UE belonging to the group 2 is informed of the PRACH configuration index for the group 2 in the handover command, and the terminal may transmit the random access preamble using the time-frequency resource indicated by the corresponding PRACH configuration index.
  • FIG. 14 (b) transmitting a handover message to each of the terminals included in the vehicle in which the mobile relay node is installed has a large signal overhead. Therefore, hereinafter, a method of transmitting a handover message using one medium access control (MAC) broadcast / multicast signal is disclosed.
  • MAC medium access control
  • a specific terminal 1 belonging to group 2 receives a multicast handover message 1301 from a mobile relay node, and then time-frequency resources indicated by PRACH configuration index 1 associated with its identifier UE1.
  • the random access preamble can be transmitted.
  • the PRACH configuration index associated with the multicast handover message 1301 may be a logical index, and in this case, may correspond to the PRACH configuration index for group 2 described above. That is, it may correspond to the PRACH configuration index (0-2, 15-18, 31-34, 47-50, 63) for the group 2 described above by way of example, where M may be 16 .
  • the mobile relay node informs the base station of the number of UEs (UE, N) connected to the base station, and the base station can determine the PRACH configuration index for the group 2 through this.
  • the resources secured in this way may be set to be valid for a limited time.
  • a timer may be applied for this purpose. That is, the resources indicated through the broadcast / multicast handover message 1301 are valid only for the time specified by the timer, and after the mobile relay node sends the broadcast / multicast handover message 1301, the timer If the time specified in elapses, the indicated resources may be set to be invalid. In this case, the UEs belonging to the mobile relay node can transmit the random access preamble using the resources for the group 1.
  • the terminals that have performed the handover from the mobile relay node to the base station need to perform the handover to the mobile relay node again.
  • the broadcast / multicast handover message 1301 as described may also be applied.
  • the UEs belonging to the group 2 also have time / frequency resources for the uplink common channel (PUSCH) and the downlink common channel (PDSCH), as shown in FIG. Can be sent through.
  • PUSCH uplink common channel
  • PDSCH downlink common channel
  • a PDSCH or PUSCH resource index associated with identifiers of UEs may be a logical index corresponding to some of PDSCH and PUSCH configuration indexes in Table 1. Since the configuration and description of the broadcast / multicast scheduling signal are similar to those described in FIG. 13, a detailed description thereof will be omitted.
  • FIG. 15 is a flowchart illustrating a handover process of the terminal 1501 belonging to the mobile relay node 1502.
  • the mobile relay node 1502 to which the terminal 1501 is connected approaches the base station 1503, the mobile relay node 1502 sends information such as the number of terminals 1501 connected to itself to the base station 1503.
  • the base station 1503 transmits the backhaul to the base station 1503 (S1501).
  • the base station 1503 determines PRACH configuration indices for the terminals 1501 connected to the mobile relay node 1502 based on the information, and transmits them to the mobile relay node 1502 through the MBSFN subframe (S1502). .
  • the mobile relay node 1502 generates a multicast handover command based on the PRACH configuration indexes from the base station 1503 and transmits it to the terminal 1501 (S1503).
  • the terminal 1501 transmits a random access preamble through a resource indicated by the PRACH configuration index associated with its identifier in the multicast handover command (S1504).
  • the base station 1503 transmits a random access response including an uplink grant, a time synchronization correction value, and the like (S1505).
  • 16 is a diagram illustrating the configuration of a base station apparatus and a terminal apparatus according to the present invention.
  • the base station apparatus 1610 may include a receiving module 1611, a transmitting module 1612, a processor 1613, a memory 1614, and a plurality of antennas 1615.
  • the plurality of antennas 1615 means a base station apparatus supporting MIMO transmission and reception.
  • the receiving module 1611 may receive various signals, data, and information on uplink from the terminal.
  • the transmission module 1612 may transmit various signals, data, and information on downlink to the terminal.
  • the processor 1613 may control the overall operation of the base station apparatus 1610.
  • the base station apparatus 1610 may be configured to transmit control information for uplink multi-antenna transmission.
  • the processor 1613 of the base station apparatus controls to transmit a random access response including uplink grant information as a response to the random access preamble transmitted from the terminal on a resource determined according to the random access setting.
  • the terminal is determined by the corresponding group among the first random access setting for the first terminal group or the second random access setting for the second terminal group, and for the second terminal group according to the second random access setting.
  • the reserved resource may be used for the random access preamble transmission or the uplink data transmission.
  • the processor 1613 of the base station apparatus 1610 performs a function of processing the information received by the base station apparatus 1610, information to be transmitted to the outside, and the like.
  • the memory 1614 stores the processed information and the like for a predetermined time. And may be replaced by a component such as a buffer (not shown).
  • the terminal device 1620 may include a receiving module 1621, a transmitting module 1622, a processor 1623, a memory 1624, and a plurality of antennas 1625.
  • the plurality of antennas 1625 mean a terminal device supporting MIMO transmission and reception.
  • the receiving module 1621 may receive various signals, data, and information on downlink from the base station.
  • the transmission module 1622 may transmit various signals, data, and information on the uplink to the base station.
  • the processor 1623 may control operations of the entire terminal device 1620.
  • the terminal device 1620 may be configured to perform uplink multi-antenna transmission.
  • the processor 1623 of the terminal device controls to transmit a random access preamble using a resource determined according to the random access setting for the terminal, and the random access setting is performed by using the first random access setting or the first access group for the first terminal group.
  • the terminal is determined by the corresponding group, and the resource reserved for the second terminal group according to the second random access setting is the random access preamble transmission or uplink data. Can be used for transmission.
  • the processor 1623 of the terminal device 1620 performs a function of processing the information received by the terminal device 1620, information to be transmitted to the outside, and the memory 1624 stores the processed information and the like for a predetermined time. And may be replaced by a component such as a buffer (not shown).
  • the description of the base station apparatus 1610 may be equally applicable to a relay apparatus as a downlink transmitting entity or an uplink receiving entity, and the description of the terminal device 1620 may include downlink reception. The same may be applied to the relay apparatus as a subject or an uplink transmission subject.
  • Embodiments of the present invention described above may be implemented through various means.
  • embodiments of the present invention may be implemented by hardware, firmware, software, or a combination thereof.
  • a method according to embodiments of the present invention may include one or more Application Specific Integrated Circuits (ASICs), Digital Signal Processors (DSPs), Digital Signal Processing Devices (DSPDs), and Programmable Logic Devices (PLDs). It may be implemented by field programmable gate arrays (FPGAs), processors, controllers, microcontrollers, microprocessors, and the like.
  • ASICs Application Specific Integrated Circuits
  • DSPs Digital Signal Processors
  • DSPDs Digital Signal Processing Devices
  • PLDs Programmable Logic Devices
  • FPGAs field programmable gate arrays
  • processors controllers, microcontrollers, microprocessors, and the like.
  • the method according to the embodiments of the present invention may be implemented in the form of a module, a procedure, or a function that performs the functions or operations described above.
  • the software code may be stored in a memory unit and driven by a processor.
  • the memory unit may be located inside or outside the processor, and may exchange data with the processor by various known means.
  • the present invention has been described based on a form applied to the 3GPP LTE series mobile communication system, but the present invention may be used in the same or equivalent principles in various mobile communication systems.

Landscapes

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

Abstract

본 문서는 이동통신시스템에서 단말이 랜덤 액세스를 수행하는 방법에 있어서, 상기 단말에 대한 랜덤 액세스 설정에 따라 결정된 자원을 사용하여 랜덤 액세스 프리앰블을 전송하는 단계; 및 상기 프리앰블 전송에 대한 응답으로서 기지국으로부터 상향링크 승인 정보를 포함하는 랜덤 액세스 응답을 수신하는 단계를 포함하며, 상기 랜덤 액세스 설정은, 제1 단말 그룹을 위한 제1 랜덤 액세스 설정 또는 제2 단말 그룹을 위한 제2 랜덤 액세스 설정 중 상기 단말이 해당되는 그룹에 의해 결정된 것이며, 상기 제2 랜덤 액세스 설정에 따라 상기 제2 단말 그룹을 위해 예약되는 자원은, 상기 랜덤 액세스 프리앰블 전송 또는 상향링크 데이터 전송을 위해 사용되는, 단말의 랜덤 액세스 수행방법에 관한 것이다.

Description

이동통신 시스템에서 랜덤 액세스 방법 및 장치
이하의 설명은 이동통신 시스템에서 랜덤 액세스 절차를 수행하는 방법 및 이를 위한 장치에 대한 것이다.
무선 통신 시스템이 음성이나 데이터 등과 같은 다양한 종류의 통신 서비스를 제공하기 위해 광범위하게 전개되고 있다. 일반적으로 무선 통신 시스템은 가용한 시스템 자원(대역폭, 전송 파워 등)을 공유하여 다중 사용자와의 통신을 지원할 수 있는 다중 접속(multiple access) 시스템이다. 다중 접속 시스템의 예들로는 CDMA(code division multiple access) 시스템, FDMA(frequency division multiple access) 시스템, TDMA(time division multiple access) 시스템, OFDMA(orthogonal frequency division multiple access) 시스템, SC-FDMA(single carrier frequency division multiple access) 시스템, MC-FDMA(multi carrier frequency division multiple access) 시스템 등이 있다.
본 발명은 기지국 영역에 일시적으로 동시 접속하는 많은 수의 단말들을 위한 랜덤 액세스 절차에 관한 것이다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 제1 기술적인 측면은, 이동통신시스템에서 단말이 랜덤 액세스를 수행하는 방법에 있어서, 상기 단말에 대한 랜덤 액세스 설정에 따라 결정된 자원을 사용하여 랜덤 액세스 프리앰블을 전송하는 단계; 및 상기 프리앰블 전송에 대한 응답으로서 기지국으로부터 상향링크 승인 정보를 포함하는 랜덤 액세스 응답을 수신하는 단계를 포함하며, 상기 랜덤 액세스 설정은, 제1 단말 그룹을 위한 제1 랜덤 액세스 설정 또는 제2 단말 그룹을 위한 제2 랜덤 액세스 설정 중 상기 단말이 해당되는 그룹에 의해 결정된 것이며, 상기 제2 랜덤 액세스 설정에 따라 상기 제2 단말 그룹을 위해 예약되는 자원은, 상기 랜덤 액세스 프리앰블 전송 또는 상향링크 데이터 전송을 위해 사용되는, 단말의 랜덤 액세스 수행방법이다.
본 발명의 제2 기술적인 측면은, 이동통신시스템에서 기지국이 랜덤 액세스를 수행하는 방법에 있어서, 단말로부터 랜덤 액세스 설정에 따라 결정된 자원 상으로 전송된 랜덤 액세스 프리앰블을 수신하는 단계; 및 상기 프리앰블 전송에 대한 응답으로서 상향링크 승인 정보를 포함하는 랜덤 액세스 응답을 전송하는 단계를 포함하며, 상기 랜덤 액세스 설정은, 제1 단말 그룹을 위한 제1 랜덤 액세스 설정 또는 제2 단말 그룹을 위한 제2 랜덤 액세스 설정 중 상기 단말이 해당되는 그룹에 의해 결정된 것이며, 상기 제2 랜덤 액세스 설정에 따라 상기 제2 단말 그룹을 위해 예약되는 자원은, 상기 랜덤 액세스 프리앰블 전송 또는 상향링크 데이터 전송을 위해 사용되는, 기지국의 랜덤 액세스 수행방법이다.
본 발명의 제3 기술적인 측면은, 이동통신시스템에서 랜덤 액세스를 수행하는 단말에 있어서, 전송 모듈; 및 프로세서를 포함하며, 상기 프로세서는, 상기 단말에 대한 랜덤 액세스 설정에 따라 결정된 자원을 사용하여 랜덤 액세스 프리앰블을 전송하도록 제어하며, 상기 랜덤 액세스 설정은 제1 단말 그룹을 위한 제1 랜덤 액세스 설정 또는 제2 단말 그룹을 위한 제2 랜덤 액세스 설정 중 상기 단말이 해당되는 그룹에 의해 결정된 것이며, 상기 제2 랜덤 액세스 설정에 따라 상기 제2 단말 그룹을 위해 예약되는 자원은 상기 랜덤 액세스 프리앰블 전송 또는 상향링크 데이터 전송을 위해 사용되는, 랜덤 액세스를 수행하는 단말이다.
본 발명의 제4 기술적인 측면은, 이동통신시스템에서 랜덤 액세스를 수행하는 기지국에 있어서, 전송 모듈; 및 프로세서를 포함하며, 상기 프로세서는, 단말로부터 랜덤 액세스 설정에 따라 결정된 자원 상으로 전송된 랜덤 액세스 프리앰블에 대한 응답으로서 상향링크 승인 정보를 포함하는 랜덤 액세스 응답을 전송하도록 제어하며, 상기 랜덤 액세스 설정은 제1 단말 그룹을 위한 제1 랜덤 액세스 설정 또는 제2 단말 그룹을 위한 제2 랜덤 액세스 설정 중 상기 단말이 해당되는 그룹에 의해 결정된 것이며, 상기 제2 랜덤 액세스 설정에 따라 상기 제2 단말 그룹을 위해 예약되는 자원은 상기 랜덤 액세스 프리앰블 전송 또는 상향링크 데이터 전송을 위해 사용되는, 랜덤 액세스를 수행하는 기지국이다.
본 발명의 제1 내지 제4 기술적인 측면은 다음 사항의 전 일부를 포함할 수 있다.
상기 제2 랜덤 액세스 설정에 따라 상기 제2 단말 그룹을 위해 예약되는 자원은, 상기 제2 단말 그룹에 포함되는 단말의 상기 랜덤 액세스 절차의 개시 이전 또는 완료 후에, 상기 제1 단말 그룹 또는 상기 제2 단말 그룹에 포함되는 단말의 상기 상향링크 데이터 전송을 위해 사용될 수 있다.
상기 제2 단말 그룹에는 상기 기지국에 동시에 접속하는 미리 설정된 수 이상의 단말들이 포함되며, 상기 제1 단말 그룹에는 상기 기지국 영역에서 상기 제2 단말 그룹에 속하지 않는 단말들이 포함될 수 있다.
상기 제2 단말 그룹에는 상기 기지국에 일시적으로 핸드오버하는 단말들이 포함되며, 상기 제1 단말 그룹에는 상기 기지국 영역에서 상기 제2 단말 그룹에 속하지 않는 단말들이 포함될 수 있다.
상기 제1 랜덤 액세스 설정에 따라 상기 제1 단말 그룹을 위해 예약되는 자원은, 상기 제2 랜덤 액세스 설정에 따라 상기 제2 단말 그룹을 위해 예약되는 자원과 시간 또는 주파수 중 하나 이상의 영역에서 구분될 수 있다.
상기 랜덤 액세스 응답은 물리하향링크제어채널(PDCCH)에 의해 지시되는 물리하향링크공용채널(PDSCH) 상으로 전송되며, 상기 제1 단말 그룹 및 상기 제2 단말 그룹은 서로 다른 시간-주파수 자원에 해당하는 PDSCH를 사용할 수 있다.
상기 상향링크 승인 정보에 대응되는 물리상향링크제어채널(PUSCH) 상으로 상기 단말의 식별자 정보를 포함하는 메시지를 전송하는 단계를 더 포함하며, 상기 제1 단말 그룹 및 상기 제2 단말 그룹은 서로 다른 시간-주파수 자원에 해당하는 PUSCH를 사용할 수 있다.
상기 제2 단말 그룹에 포함된 단말들이 상기 기지국으로 접속을 시도하기 직전에 모바일 릴레이 노드에 포함되어 있던 것인 경우, 상기 제2 단말 그룹에 포함된 단말들은 상기 모바일 릴레이 노드의 멀티캐스트 핸드오버 명령에 따라 상기 랜덤 액세스 절차를 개시할 수 있다.
상기 멀티캐스트 핸드오버 명령은, 상기 제2 단말 그룹에 포함된 단말들의 인덱스를 포함하며, 상기 인덱스는 상기 제2 랜덤 액세스 설정에 따라 결정되는 자원에 대응되는 것일 수 있다.
상기 제2 단말 그룹에 포함된 단말들은 상기 모바일 릴레이 노드로부터 멀티캐스트 스케줄링 시그널을 수신하며, 상기 멀티캐스트 스케줄링 시그널은, 상기 제2 단말 그룹에 포함된 단말들의 인덱스를 포함하며, 상기 인덱스는 상기 단말들 각각을 위한 상향링크 자원 또는 하향링크 자원에 대응되는 것일 수 있다.
상기 멀티 캐스트 핸드오버 메시지는 미리 설정된 시간 동안만 유효한 것일 수 있다.
본 발명에 의하면, 기지국 영역에 일시적으로 동시 접속하는 많은 수의 단말들이 랜덤 액세스를 절차를 원활하게 수행할 수 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 LTE 시스템의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 LTE 시스템에서 사용되는 무선 프레임의 구조를 나타내는 도면이다.
도 3은 하향링크 슬롯에서의 자원 그리드(resource grid)를 나타내는 도면이다.
도 4는 상향링크 서브프레임의 구조를 나타내는 도면이다.
도 5는 하향링크 서브프레임의 구조를 나타내는 도면이다.
도 6은 릴레이를 포함하는 무선 통신 시스템을 나타내는 도면이다.
도 7는 MBSFN 서브프레임을 이용하여 백홀 전송을 수행하는 예를 나타내는 도면이다.
도 8는 경쟁 기반 랜덤 액세스 절차를 나타내는 도면이다.
도 9는 기지국 영역에 수많은 단말들이 동시 접속을 시도하는 예시를 나타내기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 단말 그룹을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 단말 그룹 별 시간-주파수 자원 영역을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 단말 그룹의 구분을 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 브로드캐스트/멀티캐스트 핸드오버 메시지를 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 브로드캐스트/멀티캐스트 스케줄링 시그널을 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 모바일 릴레이 노드에 속하는 단말의 핸드오버 과정을 나타내는 순서도이다.
도 16 은 본 발명에 실시예에 따른 기지국 장치 및 단말 장치의 구성을 도시한 도면이다.
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. 예를 들어, 이하의 상세한 설명은 이동통신 시스템이 3GPP LTE 계열 시스템인 경우를 가정하여 구체적으로 설명하나, 3GPP LTE 계열 시스템의 특유한 사항을 제외하고는 다른 임의의 이동통신 시스템에도 적용 가능하다.
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.
아울러, 이하의 설명에 있어서 단말은 UE(User Equipment), MS(Mobile Station) 등 이동 또는 고정형의 사용자단 기기를 통칭하는 것을 가정한다. 또한, 기지국은 Node B, eNode B, Base Station 등 단말과 통신하는 네트워크 단의 임의의 노드를 통칭하는 것을 가정한다.
도 1을 참조하면, E-UMTS는 단말(User Equipment, UE)(120)과 기지국(eNode B, eNB)(110a 및 110b), 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 이상(예, 3개)의 셀이 존재한다. 셀은 1.4, 3, 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. 하향링크(Downlink, DL) 데이터에 대해 기지국은 하향링크 스케줄링 정보를 전송하여 해당 단말에게 데이터가 전송될 시간/주파수 영역, 부호화, 데이터 크기, HARQ(Hybrid Automatic Repeat and reQuest) 관련 정보 등을 알려준다. 또한, 상향링크(Uplink, UL) 데이터에 대해 기지국은 상향링크 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.
도 2(a)는 3GPP LTE 시스템에서 사용되는 무선 프레임의 구조를 나타내는 도면이다. 하나의 무선 프레임은 10 개의 서브프레임을 포함하고, 하나의 서브프레임은 시간 영역에서 2 개의 슬롯을 포함한다. 하나의 서브프레임을 전송하는 시간은 전송시간간격(Transmission Time Interval; TTI)으로 정의된다. 예를 들어, 하나의 서브프레임은 1ms의 길이를 가질 수 있고, 하나의 슬롯은 0.5ms의 길이를 가질 수 있다. 하나의 슬롯은 시간 영역에서 복수개의 OFDM 심볼들을 포함할 수 있다. 3GPP LTE 시스템은 하향링크에서 OFDMA 방식을 이용하므로, 상기 OFDM 심볼은 하나의 심볼 길이(period)를 나타낸다. 하나의 심볼은 상향링크에서 SC-FDMA 심볼 또는 심볼 길이로 칭하여질 수 있다. 자원블록(Resource Block; RB)은 자원 할당 단위로서, 하나의 슬롯에서 복수개의 연속하는 부반송파를 포함한다. 위와 같은 무선 프레임의 구조는 단지 예시적인 것이다. 따라서, 하나의 무선 프레임에 포함되는 서브프레임의 개수, 하나의 서브프레임에 포함되는 슬롯의 개수, 또는 하나의 슬롯에 포함되는 OFDM 심볼의 개수는 다양한 방식으로 변경될 수도 있다.
도 2(b)는 타입 2 무선 프레임의 구조를 예시한다. 타입 2 무선 프레임은 2개의 하프 프레임(half frame)으로 구성된다. 각 하프 프레임은 5개의 서브프레임과 DwPTS(Downlink Pilot Time Slot), 보호구간(Guard Period, GP), UpPTS(Uplink Pilot Time Slot)로 구성되며, 이 중 1개의 서브프레임은 2개의 슬롯으로 구성된다. DwPTS는 단말에서의 초기 셀 탐색, 동기화 또는 채널 추정에 사용된다. UpPTS는 기지국에서의 채널 추정과 단말의 상향링크 전송 동기를 맞추는 데 사용된다. 보호구간은 상향링크와 하향링크 사이에 하향링크 신호의 다중경로 지연으로 인해 상향링크에서 생기는 간섭을 제거하기 위한 구간이다.
여기서 무선 프레임의 구조는 예시에 불과하고, 무선 프레임에 포함되는 서브프레임의 수 또는 서브프레임에 포함되는 슬롯의 수, 슬롯에 포함되는 심볼의 수는 다양하게 변경될 수 있다.
도 3은 하향링크 슬롯에서의 자원 그리드(resource grid)를 나타내는 도면이다. 하나의 하향링크 슬롯은 시간 영역에서 7 개의 OFDM 심볼을 포함하고, 하나의 자원블록(RB)은 주파수 영역에서 12 개의 부반송파를 포함하는 것으로 도시되어 있지만, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 일반 CP(Cyclic Prefix)의 경우에는 하나의 슬롯이 7 OFDM 심볼을 포함하지만, 확장된 CP(extended-CP)의 경우에는 하나의 슬롯이 6 OFDM 심볼을 포함할 수 있다. 자원 그리드 상의 각각의 요소는 자원 요소(resource element; RE)라 한다. 하나의 자원블록은 12 ×7 자원 요소를 포함한다. 하향링크 슬롯에 포함되는 자원블록들의 NDL의 개수는 하향링크 전송 대역폭에 따른다. 상향링크 슬롯의 구조는 하향링크 슬롯의 구조와 동일할 수 있다.
도 4는 상향링크 서브프레임의 구조를 나타내는 도면이다. 상향링크 서브프레임은 주파수 영역에서 제어 영역과 데이터 영역으로 분할될 수 있다. 제어 영역에는 상향링크 제어 정보를 포함하는 물리상향링크제어채널(Physical Uplink Control Channel, PUCCH)이 할당된다. 데이터 영역에는 사용자 데이터를 포함하는 물리상향링크공유채널(Physical uplink shared channel; PUSCH)이 할당된다. 단일 반송파 특성을 유지하기 위해서, 하나의 단말은 PUCCH와 PUSCH를 동시에 전송하지 않는다. 하나의 단말에 대한 PUCCH는 서브프레임에서 자원블록 쌍(RB pair)에 할당된다. 자원블록 쌍에 속하는 자원블록들은 2 슬롯에 대하여 상이한 부반송파를 차지한다. 이를 PUCCH에 할당되는 자원블록 쌍이 슬롯 경계에서 주파수-호핑(frequency-hopped)된다고 한다.
도 5는 하향링크 서브프레임의 구조를 나타내는 도면이다. 하나의 서브프레임 내에서 첫 번째 슬롯의 앞 부분의 최대 4 개의 OFDM 심볼은 제어 채널이 할당되는 제어 영역에 해당한다. 나머지 OFDM 심볼들은 물리하향링크공유채널(Physical Downlink Shared Chancel; PDSCH)이 할당되는 데이터 영역에 해당한다. 3GPP LTE 시스템에서 사용되는 하향링크 제어 채널들에는, 예를 들어, 물리제어포맷오프셋채널(Physical Control Format Indicator Channel, PCFICH), 물리하향링크제어채널(Physical Downlink Control Channel, PDCCH), 물리HARQ오프셋채널(Physical Hybrid automatic repeat request Indicator Channel, PHICH) 등이 있다.
PCFICH는 서브프레임의 첫 번째 OFDM 심볼에서 전송되고 서브프레임 내의 제어 채널 전송에 사용되는 OFDM 심볼의 개수에 대한 정보를 포함한다. PHICH는 상향링크 전송의 응답으로서 HARQ ACK/NACK 신호를 포함한다. PDCCH는 상향 또는 하향링크 스케줄링 정보와 전력제어 정보를 포함한다.
도 6은 릴레이를 포함하는 무선 통신 시스템을 예시한다. 릴레이는 기지국의 서비스 영역을 확장하거나 음영 지역에 설치하여 서비스를 원활하게 한다.
도 6을 참조하면, 무선 통신 시스템은 기지국, 릴레이 및 단말을 포함한다. 단말은 기지국 또는 릴레이와 통신을 수행한다. 기지국과 통신을 수행하는 단말을 매크로 단말(macro UE)로, 릴레이와 통신을 수행하는 단말을 릴레이 단말(relay UE)로 지칭한다. 기지국과 매크로 단말 사이의 통신 링크를 매크로 액세스 링크로 지칭하고, 릴레이와 릴레이 단말 사이의 통신 링크를 릴레이 액세스 링크로 지칭한다. 또한, 기지국과 릴레이 사이의 통신 링크를 백홀 링크로 지칭한다.
릴레이는 멀티 홉(multi hop) 전송에서 얼마만큼의 기능을 수행하는지에 따라 L1(layer 1) 릴레이, L2(layer 2) 릴레이, L3(layer 3) 릴레이로 구분될 수 있다. 또한, 릴레이는 네트워크 링크에 따라 도너(donor) 셀 내에서 네트워크-릴레이 링크와 네트워크-단말 링크가 동일한 주파수 밴드를 공유하는 인-밴드 커넥션(in-band connection), 도너 셀 내에서 네트워크-릴레이 링크와 네트워크-단말 링크가 서로 다른 주파수 밴드를 사용하는 아웃-밴드 커넥션(out-band connection)으로 구분될 수 있다. 또한, 단말이 자신이 릴레이를 통해 통신하고 있는지를 알 수 없는 트랜스패런트(transparent) 릴레이와 단말이 릴레이를 통해 통신하고 있는지를 알고 있는 논-트랜스패런트(non-transparent) 릴레이로 구분될 수도 있다. 이동성 측면에서, 릴레이는 음영지역이나 셀 커버리지 증가를 위해 사용될 수 있는 고정(fixed) 릴레이, 사용자가 갑자기 증가할 때 임시로 설치하거나 임의로 옮길 수 있는 노매딕(nomadic) 릴레이, 버스나 기차 등 대중교통에 장착 가능한 모바일(mobile) 릴레이로 구분될 수 있다.
도 7는 MBSFN 서브프레임을 이용하여 백홀 전송을 수행하는 예를 나타낸다. 인-밴드 중계 모드에서 기지국-릴레이 링크(즉, 백홀 링크)는 릴레이-단말 링크(즉, 릴레이 액세스 링크)와 동일한 주파수 대역에서 동작한다. 릴레이가 기지국으로부터 신호를 수신하면서 단말로 신호를 전송하거나 그 반대의 경우에서, 릴레이의 송신기와 수신기는 서로 간섭을 유발하므로 릴레이가 동시에 송신과 수신을 하는 것은 제한될 수 있다. 이를 위해, 백홀 링크와 릴레이 액세스 링크는 TDM 방식으로 파티셔닝(partitioning) 된다. LTE-A는 릴레이 존에 존재하는 레거시 LTE 단말의 측정 동작을 지원하기 위해 MBSFN 서브프레임에서 백홀 링크를 설정한다(fake MBSFN 방법). 임의의 서브프레임이 MBSFN 서브프레임으로 시그널링 된 경우, 단말은 해당 서브프레임의 제어 영역(ctrl)만을 수신하므로 릴레이는 해당 서브프레임의 데이터 영역을 이용해 백홀 링크를 구성할 수 있다.
한편, 이하에서는 LTE 시스템에서 수행되는 랜덤 액세스 과정에 대해 구체적으로 살펴보기로 한다.
LTE 시스템에서 단말은 다음과 같은 경우 랜덤 액세스 과정을 수행할 수 있다.
- 단말이 기지국과의 연결 (RRC Connection)이 없어, 초기 접속 (initial access)을 하는 경우
- 단말이 핸드오버 과정에서, 타겟(target) 셀로 처음 접속하는 경우
- 기지국의 명령에 의해 요청되는 경우
- 상향링크의 시간 동기가 맞지 않거나, 무선자원을 요청하기 위해 사용되는 지정된 무선자원이 할당되지 않은 상황에서, 상향링크로의 데이터가 발생하는 경우
- 무선 연결 실패 (radio link failure) 또는 핸드오버 실패 (handover failure) 시 복구 과정의 경우
이를 바탕으로 이하에서는 일반적인 경쟁 기반 랜덤 액세스 과정을 설명한다.
도 8는 경쟁 기반 랜덤 액세스 과정에서 단말과 기지국의 동작 과정을 설명하기 위한 도면이다.
(1) 제 1 메시지 전송
먼저, 단말은 시스템 정보 또는 핸드오버 명령(Handover Command)을 통해 지시된 랜덤 액세스 프리앰블의 집합에서 임의로(randomly) 하나의 랜덤 액세스 프리앰블을 선택하고, 상기 랜덤 액세스 프리앰블을 전송할 수 있는 PRACH(Physical RACH) 자원을 선택하여 전송할 수 있다(S801).
(2) 제 2 메시지 수신
단말은 상기 단계 S801에서와 같이 랜덤 액세스 프리앰블을 전송 후에, 기지국이 시스템 정보 또는 핸드오버 명령을 통해 지시된 랜덤 액세스 응답 수신 윈도우 내에서 자신의 랜덤 액세스 응답의 수신을 시도한다(S802). 좀더 자세하게, 랜덤 액세스 응답 정보는 MAC PDU의 형식으로 전송될 수 있으며, 상기 MAC PDU는 PDSCH(Physical Downlink Shared Channel)을 통해 전달될 수 있다. 또한 상기 PDSCH로 전달되는 정보를 단말이 적절하게 수신하기 위해 단말은 PDCCH(Physical Downlink Control CHannel)를 모니터링하는 것이 바람직하다. 즉, PDCCH에는 상기 PDSCH를 수신해야 하는 단말의 정보와, 상기 PDSCH의 무선자원의 주파수 그리고 시간 정보, 그리고 상기 PDSCH의 전송 형식 등이 포함되어 있는 것이 바람직하다. 일단 단말이 자신에게 전송되는 PDCCH의 수신에 성공하면, 상기 PDCCH의 정보들에 따라 PDSCH로 전송되는 랜덤 액세스 응답을 적절히 수신할 수 있다. 그리고 상기 랜덤 액세스 응답에는 랜덤 액세스 프리앰블 구별자(ID; 예를 들어, RAPID(Random Access Preamble IDentifier), 상향링크 무선자원을 알려주는 상향링크 승인(UL Grant), 임시 셀 식별자 (Temporary C-RNTI) 그리고 시간 동기 보정 값(Timing Advance Command: TAC)들이 포함될 수 있다.
상술한 바와 같이 랜덤 액세스 응답에서 랜덤 액세스(또는 랜덤 액세스) 프리앰블 구별자가 필요한 이유는, 하나의 랜덤 액세스 응답에는 하나 이상의 단말들을 위한 랜덤 액세스 응답 정보가 포함될 수 있기 때문에, 상기 상향링크 승인(UL Grant), 임시 셀 식별자 그리고 TAC가 어느 단말에게 유효한지를 알려주기 위는 것이 필요하기 때문이다. 본 단계에서 단말은 단계 S802에서 자신이 선택한 랜덤 액세스 프리앰블과 일치하는 랜덤 액세스 프리앰블 식별자는 것을 선택하는 것을 가정한다. 이를 통해 단말은 상향링크 승인 (UL Grant), 임시 셀 식별자(Temporary C-RNTI) 및 시간 동기 보정 값 (Timing Advance Command: TAC) 등을 수신할 수 있다.
(3) 제 3 메시지 전송
단말이 자신에게 유효한 랜덤 액세스 응답을 수신한 경우에는, 상기 랜덤 액세스 응답에 포함된 정보들을 각각 처리한다. 즉, 단말은 TAC을 적용시키고, 임시 셀 식별자를 저장한다. 또한 유효한 랜덤 액세스 응답 수신에 대응하여 전송할 데이터를 메시지3 버퍼에 저장할 수 있다.
한편, 단말은 수신된 UL 승인을 이용하여, 데이터(즉, 제 3 메시지)를 기지국으로 전송한다(S803). 제 3 메시지는 단말의 식별자가 포함되어야 한다. 경쟁 기반 랜덤 액세스 과정에서는 기지국에서 어떠한 단말들이 상기 랜덤 액세스 과정을 수행하는지 판단할 수 없는데, 차후에 충돌해결을 하기 위해서는 단말을 식별해야 하기 때문이다.
단말의 식별자를 포함시키는 방법으로는 두 가지 방법이 논의되었다. 첫 번째 방법은 단말이 상기 랜덤 액세스 과정 이전에 이미 해당 셀에서 할당 받은 유효한 셀 식별자를 가지고 있었다면, 단말은 상기 UL 승인에 대응하는 상향링크 전송 신호를 통해 자신의 셀 식별자를 전송한다. 반면에, 만약 랜덤 액세스 과정 이전에 유효한 셀 식별자를 할당 받지 못하였다면, 단말은 자신의 고유 식별자(예를 들면, S-TMSI 또는 임의 ID(Random Id))를 포함하여 전송한다. 일반적으로 상기의 고유 식별자는 셀 식별자보다 길다. 단말은 상기 UL 승인에 대응하는 데이터를 전송하였다면, 충돌 해결을 위한 타이머 (contention resolution timer; 이하 "CR 타이머")를 개시한다.
(4) 제 4 메시지 수신
단말이 랜덤 액세스 응답에 포함된 UL 승인을 통해 자신의 식별자를 포함한 데이터를 전송 한 이후, 충돌 해결을 위해 기지국의 지시를 기다린다. 즉, 특정 메시지를 수신하기 위해 PDCCH의 수신을 시도한다(S804). 상기 PDCCH를 수신하는 방법에 있어서도 두 가지 방법이 논의되었다. 앞에서 언급한 바와 같이 상기 UL 승인에 대응하여 전송된 제 3 메시지가 자신의 식별자가 셀 식별자를 이용하여 전송된 경우, 자신의 셀 식별자를 이용하여 PDCCH의 수신을 시도하고, 상기 식별자가 고유 식별자인 경우에는, 랜덤 액세스 응답에 포함된 임시 셀 식별자를 이용하여 PDCCH의 수신을 시도할 수 있다. 그 후, 전자의 경우, 만약 상기 충돌 해결 타이머가 만료되기 전에 자신의 셀 식별자를 통해 PDCCH를 수신한 경우에, 단말은 정상적으로 랜덤 액세스 과정이 수행되었다고 판단하고, 랜덤 액세스 과정을 종료한다. 후자의 경우에는 상기 충돌 해결 타이머가 만료되기 전에 임시 셀 식별자를 통해 PDCCH를 수신하였다면, 상기 PDCCH가 지시하는 PDSCH이 전달하는 데이터를 확인한다. 만약 상기 데이터의 내용에 자신의 고유 식별자가 포함되어 있다면, 단말은 정상적으로 랜덤 액세스 과정이 수행되었다고 판단하고, 랜덤 액세스 과정을 종료한다.
한편, 비경쟁 기반 랜덤 액세스 과정에서의 동작은 도 8에 도시된 경쟁 기반 랜덤 액세스 과정과 달리 제 1 메시지 전송 및 제 2 메시지 전송만으로 랜덤 액세스 절차가 종료되게 된다. 다만, 제 1 메시지로서 단말이 기지국에 랜덤 액세스 프리앰블을 전송하기 전에 단말은 기지국으로부터 랜덤 액세스 프리앰블을 할당받게 되며, 이 할당받은 랜덤 액세스 프리앰블을 기지국에 제 1 메시지로서 전송하고, 기지국으로부터 랜덤 액세스 응답을 수신함으로써 랜덤 액세스 절차가 종료되게 된다.
상술한 랜덤 액세스 과정은 다수의 단말이 한꺼번에 연결설정을 시도하거나 연결을 해제하는 경우 등에서는 효율성이 저하될 수 있다. 예를 들어, 도 9에 도시된 바와 같이 버스, 기차 또는 항공기 등을 통해 다수의 단말이 특정 기지국에 접근하는 경우가 있을 수 있다. 이 경우, 그 버스, 기차 또는 항공기 등에 있던 단말들은 기지국으로 핸드오버 또는 기지국과의 연결이 없는 상태에서 초기 접속(예를 들어, 항공기에서 전원이 꺼져 있던 단말들이 동시에 전원을 켜는 경우 등)을 위해 거의 동시에 랜덤 액세스 과정을 개시함으로 인해 기지국으로의 접속이 지연되거나, 심지어 접속을 할 수 없는 경우도 발생할 수 있다. 이하에서는, 이러한 경우에 있어서 랜덤 액세스 과정이 원활하게 이루어질 수 있는 방법들이 개시된다.
도 10에서는 특정 기지국 영역 내에 있는 단말들을 그룹 1으로, 상기 버스, 기차 또는 항공기 등에 의해 특정 기지국에 대해 거의 동시에 랜덤 액세스 과정을 개시하는 단말들을 그룹 2로 설정한 것을 도시하고 있다. 이와 같이 기지국 영역 내의 단말들을 그룹화한 후, 그룹 1에 포함된 단말들과 그룹 2에 포함된 단말들이 서로 다른 자원을 사용하도록 설정할 수 있다. 즉, 랜덤 액세스 과정의 제1 메시지 전송을 위한 자원을 시간 또는 주파수 영역에서 서로 다른 영역으로 설정할 수 있다(도 11(a) 참조). 마찬가지로 상향링크공용채널(PUSCH), 하향링크공용채널(PDSCH)을 위한 시간 주파수 자원 역시, 그룹 1과 그룹 2에 대해 시간 또는 주파수 영역에서 서로 다른 영역으로 설정될 수 있다(도 11(b) 참조).
구체적으로, 랜덤 액세스 과정에서 제1 메시지 전송의 경우를 예를 들어 설명하기로 한다. 랜덤 액세스 과정에서 랜덤 액세스 프리앰블을 포함하는 제1 메시지의 전송은, 랜덤 액세스 설정(random access configuration)에 의해 지시되는 PRACH 자원을 통해 전송된다. PRACH 자원은 일반적으로 6개의 자원블록(RB)로 이루어지며, 서브캐리어의 대역폭(subcarrier spacing)은 PUSCH 자원의 그것과 상이할 수 있다. 또한, PRACH 자원은 랜덤 액세스 과정의 제1 메시지 전송을 위해 예약되어 있는 것으로서 대부분의 경우 상향링크 데이터 전송에는 사용되지 않는 자원이다. 본 발명에 적용될 수 있는 랜덤 액세스 설정은, FDD의 경우 다음 표 1과 같다.
[규칙 제91조에 의한 정정 16.04.2012]　
Figure WO-DOC-TABLE-1
상기 표 1에서 PRACH 설정 인덱스(PRACH configuration index) 0은 프리앰블 포맷 0에서 사용가능하고, 시스템 프레임 넘버가 짝수인 프레임에서 첫 번째 서브프레임을 통해 랜덤 액세스 프리앰블이 전송되는 것을 의미한다.
상기 표 1에 나열되어 있는 PRACH 설정 인덱스들에 대해, 그룹 1과 그룹 2에서 서로 다른 인덱스를 사용하도록 설정될 수 있다. 또는, 표 1의 PRACH 설정 인덱스들을 두 개의 세트(set)로 나눈 후, 각 그룹에 할당할 수도 있다. 예를 들어, 짝수 번째 시스템 프레임 넘버를 갖는 PRACH 설정 인덱스들(0-2, 15-18, 31-34, 47-50, 63)은 그룹 1을 위해, 나머지 PRACH 설정 인덱스들은 그룹 2를 위해 할당할 수 있다. 여기서 그룹 2에 할당되는 PRACH 설정 인덱스들의 세트는 그룹 2에 속한 단말들이 기지국 영역 내에 존재하지 않는 경우에는 사용되지 않는 것일 수 있다. 여기서 표 1의 PRACH 설정 인덱스들을 적절히 수정한 후 사용할 수도 있다.
또는, 표 1의 PRACH 설정 인덱스들에 새롭게 인덱스들을 추가한 후, 표1의 PRACH 설정 인덱스들은 그룹 1에 할당하고, 새롭게 추가된 PRACH 설정 인덱스들은 그룹 2에 할당할 수도 있다. 여기서 새롭게 추가되는 PRACH 설정 인덱스들은 그룹 1과 그룹 2의 단말들이 각각 사용하는 자원 영역이 구분될 수 있도록 설정되는 것이 바람직하다. 예를 들어 그룹 1은 짝수 번째 서브프레임(또는 시스템 프레임 넘버)에서만 프리앰블을 전송하고, 그룹 2는 홀수 번째 서브프레임(또는 시스템 프레임)에서만 접속을 시도할 수 있도록 설정될 수 있다.
이와 같이 PRACH 설정 인덱스들은 그룹 1 및 그룹 2를 위한 것으로 구분될 수 있는데, 그룹 2를 위한 PRACH 설정 인덱스에 의해 지정되는 시간-주파수 자원은 그룹 2에 포함되어 있는 단말들의 랜덤 액세스 절차의 개시 이전 또는 종료 이후에는 PUSCH 자원으로 활용될 수 있도록 설정되는 것이 바람직하다. 앞서 언급한 바와 같이, PRACH 설정 인덱스에 의해 지시되는 PRACH 자원은 랜덤 액세스 프리앰블의 전송이 랜덤하게 발생할 수 있어서 대개 상향링크 데이터 전송용으로 스케줄링되지 않는다. 그러나, 그룹 2를 위한 자원, 즉, 그룹 2를 위한 PRACH 설정 인덱스들에 의해 지시되는 자원은, 그룹 2의 특성상(예를 들어, 그룹 2가 특정 기차에 있는 단말들의 집합이고, 그 기차가 기지국 영역 내 일시적으로 정차하는 경우 등) 계속해서 PRACH 자원으로 남겨두는 것은 비효율적일 수 있기 때문이다.
또한, 그룹 1 및 그룹 2에 대한 PRACH 설정이 동일한 서브프레임을 지시하는 경우, 그룹 1을 위한 PRACH 설정이 지시하는 자원과 그룹 2를 위한 PRACH 설정이 지시하는 자원은 도 11(a)에서와 같이 주파수 축 또는 시간 축 상으로 서로 다른 영역으로 설정될 수도 있다. 이 경우에도 그룹 2를 위한 PRACH 설정에 의해 지시되는 자원은 그룹 2에 포함된 단말들이 기지국 영역 내 존재하지 않는 경우 PUSCH 자원으로 활용될 수 있도록 설정될 수 있다. 다만, 랜덤 액세스 프리앰블의 전송이 주파수 축 상에서 다중화되는 경우에는 기지국의 처리 부담(processing peak)이 커질 수 있다는 단점이 있다.
한편, 상술한 바와 같이 그룹 2에 대해 PRACH, PUSCH, PDSCH 등을 위한 자원을 별도로 할당하는 경우, 기지국은 단말이 위 그룹 중 어떤 그룹에 속하는지 구별할 필요가 있다. 따라서, 이하에서는 기지국이 어떤 그룹에 속하는 단말인지 구분할 수 있는 방법들에 대해 설명한다.
첫 번째로, 기지국에 랜덤 액세스 프리앰블을 전송하는 단말들(도 12(a))의 수가 임계횟수 이상 도달하게 되면 기지국은 상기 단말들이 그룹 2에 해당하는 것으로 판단할 수 있다. 이 방법의 경우, 임계횟수가 너무 낮게 설정되면 그룹 1에 속하는 단말들에게도 그룹 2를 위한 자원이 할당될 수 있으므로, 통상적인 상황에서 동시에 랜덤 액세스 프리앰블을 전송하는 단말의 수를 고려하여 임계횟수를 적절히 설정할 필요가 있다.
두 번째로, 단말이 기지국에 랜덤 액세스시 그룹 2임을 알려주는 방식을 미리 약속해 두고 이에 따라 랜덤 액세스 프리앰블을 전송하는 방법이 있을 수 있다. 여기서 상기 약속에는 특정 지시자 정보(indication information), 프리앰블 시퀀스, 특정 자원영역으로의 전송 등이 있을 수 있다. 예를 들어 프리앰블 시퀀스의 경우를 살펴보면, 단말이 랜덤하게 선택하는 64개의 랜덤 액세스 프리앰블은, 프리앰블 세트 1, 프리앰블 세트 2 및 비경쟁 접속 용도의 프리앰블들로 나뉠 수 있다. 일반적으로 단말은 이 64개의 랜덤 액세스 프리앰블 중 어느 하나를 랜덤하게 선택하여 전송한다. 여기서 그룹 1에 속하는 단말은 프리앰블 세트 1에 속하는 프리앰블만 전송하기로, 그룹 2에 속하는 단말은 프리앰블 세트 2에 속하는 프리앰블만 전송하기로 미리 약속할 수 있다. 또는, 기존의 64개의 프리앰블에 그룹 2를 위한 프리앰블 세트 3을 추가하는 방식이 사용될 수도 있다. 이와 같이 그룹 2임을 알려주는 방식으로 상술한 바와 같이 사전에 약속된 방식을 사용하는 경우, 단말 장치에서의 비상 접속시도 버튼(또는 유저 인터페이스(User interface)) 등을 통해 약속된 프리앰블의 전송이 이루어지게 구현될 수 있다.
세 번째로, 단말이 속해있는 버스, 기차, 항공기 등에서 기지국에 그룹 2에 속하는 단말들임을 알려줄 수 있다. 다만, 이를 위해서는 상기 교통수단에 단말 사용자가 탑승하는 경우, 해당 단말이 교통수단에 비치된 인증 등록장치 등에 등록하는 과정이 필요하다. 인증 등록장치에 등록을 위한 신호전송에는 블루투스(Bluetooth), RF(Radio Frequency) 전송, LTE/LTE-A 등이 사용될 수 있다.
네 번째로, 도 12(b)에 도시된 바와 같이 버스, 기차, 항공기 등의 교통수단에 모바일 릴레이 노드(1401)가 설치되어 있는 경우, 모바일 릴레이 노드(1401)가 기지국(1411)에게 자신에게 접속되어 있는 단말의 수, 도착 예정시간 등의 정보를 백홀(backhaul) 등을 통해 통지할 수 있다. 모바일 릴레이 노드(1401)로부터 기지국(1411)에 통지되는 정보는 단말의 수 등 예시된 것 이외에도, 기지국으로 핸드오버 하고자 하는 단말들이 충돌 없이 기지국에 접속하기 위해 필요한 정보들이 포함될 수 있다.
상술한 방법들 중 어느 하나에 의해 기지국은 단말이 그룹 1과 그룹 2 중 어느 그룹에 속하는지 알 수 있고, 그룹 2에 속하는 단말들에게는 별도로 할당된 자원을 통해 랜덤 액세스 프리앰블, 상향링크 데이터 등을 전송하도록 할 수 있다. 예를 들어, 그룹 2에 속하는 특정 단말에게 그룹 2를 위한 PRACH 설정 인덱스를 핸드오버 명령시 알려주고, 단말은 해당 PRACH 설정 인덱스에 의해 지시되는 시간-주파수 자원을 사용하여 랜덤 액세스 프리앰블을 전송할 수 있다. 다만, 여기서 도 14(b)에서와 같이 모바일 릴레이 노드가 설치되어 있는 교통수단에 포함되어 있는 단말들에게 각각 핸드오버 메시지를 전송하는 것은 시그널 오버헤드(overhead)가 크다. 따라서 이하에서는 핸드오버 메시지를 하나의 매체접근제어(Medium Access Control, MAC) 브로드캐스트/멀티캐스트 시그널을 이용하여 전송하는 방법이 개시된다.
도 13은 브로드캐스트/멀티캐스트 핸드오버 메시지를 설명하기 위한 도면이다. 도 13을 참조하면, 브로드캐스트/멀티캐스트 핸드오버 메시지(1301)는 모바일 릴레이 노드에 접속되어 있는 그룹 2에 해당되는 단말들(단말 수<=N)의 식별자(예를 들어, C-RNTI 등)가 포함되어 있을 수 있다. 그리고 이 식별자는 각각 그룹 2를 위한 PRACH 설정 인덱스(1,…, M, M>=N)에 대응되는 것일 수 있다. 예를 들어, 그룹 2에 속하는 특정 단말 1은 모바일 릴레이 노드로부터의 멀티캐스트 핸드오버 메시지(1301)를 수신한 후, 자신의 식별자(UE1)에 연관된 PRACH 설정 인덱스 1에 의해 지시되는 시간-주파수 자원으로 랜덤 액세스 프리앰블을 전송할 수 있다. 여기서, 멀티캐스트 핸드오버 메시지(1301)에 연관된 PRACH 설정 인덱스는 논리적인 인덱스일 수 있으며, 이 경우, 상술한 그룹 2를 위한 PRACH 설정 인덱스와 대응되는 것일 수 있다. 즉, 앞서 예시적으로 설명된 그룹 2를 위한 PRACH 설정 인덱스(0-2, 15-18, 31-34, 47-50, 63)에 순차적으로 대응되는 것일 수 있으며, 이때 M은 16일 수 있다.
멀티캐스트/브로드캐스트 핸드오버 메시지를 위해 기지국과 모바일 릴레이 노드 사이에 협력(coordination)이 필요하다. 즉, 모바일 릴레이 노드가 자신에게 접속되어 있는 단말의 수(UE,N) 등을 기지국으로 알려주고, 기지국은 이를 통해 그룹 2를 위한 PRACH 설정 인덱스를 결정할 수 있다.
또한, 이와 같이 확보된 자원(PRACH 설정 인덱스에 대응되는 자원)은 한시적으로 유효하도록 설정될 수 있다. 이를 위해 타이머가 적용될 수 있다. 즉, 브로드캐스트/멀티캐스트 핸드오버 메시지(1301)를 통해 지시되는 자원은 타이머에 의해 지정되는 시간 동안만 유효하며, 모바일 릴레이 노드가 브로드캐스트/멀티캐스트 핸드오버 메시지(1301)를 전송한 후 타이머에 지정된 시간이 경과하면 지시된 자원들은 유효하지 않도록 설정될 수 있다. 이 경우, 모바일 릴레이 노드에 속한 단말들은 그룹 1을 위한 자원을 사용하여 랜덤 액세스 프리앰블을 전송할 수 있다.
만약 모바일 릴레이 노드가 기차에 설치된 것이고 기지국이 기차가 일시 정차한 지역의 것이라면, 모바일 릴레이 노드에서 기지국으로 핸드오버를 수행하였던 단말들은 다시 모바일 릴레이 노드로 핸드오버를 수행하여야 할 필요가 있다. 이 경우에도 설명된 것과 같은 브로드캐스트/멀티캐스트 핸드오버 메시지(1301)가 적용될 수도 있다.
한편, 그룹 2에 속하는 단말들은 랜덤 액세스 프리앰블을 위한 자원 외에도 상향링크공용채널(PUSCH), 하향링크공용채널(PDSCH)을 위한 시간 주파수 자원도 도 14에 도시된 바와 같은 브로드캐스트/멀티캐스트 스케줄링 시그널을 통해 전송 받을 수 있다. 도 14에서 단말들의 식별자에 연관된 PDSCH or PUSCH resource index는 표 1에서의 PDSCH, PUSCH 설정 인덱스 중 일부에 대응되는 논리적인 인덱스일 수 있다. 브로드캐스트/멀티캐스트 스케줄링 시그널의 구성 및 설명은 도 13에서 설명된 것과 유사하므로, 자세한 설명은 생략하기로 한다.
도 15는 모바일 릴레이 노드(1502)에 속하는 단말(1501)의 핸드오버 과정을 나타내는 순서도이다. 단말(1501)이 접속되어 있는 모바일 릴레이 노드(1502)가 기지국(1503)에 접근하면, 모바일 릴레이 노드(1502)는 기지국(1503)으로 자신에게 접속되어 있는 단말(1501)의 수 등의 정보를 기지국(1503)에 백홀 등을 통해 전송한다(S1501). 기지국(1503)은 이러한 정보를 통해 모바일 릴레이 노드(1502)에 접속되어 있는 단말(1501)들을 위한 PRACH 설정 인덱스들을 결정하고 이를 MBSFN 서브프레임 등을 통해 모바일 릴레이 노드(1502)로 전송한다(S1502). 모바일 릴레이 노드(1502)는 기지국(1503)으로부터의 PRACH 설정 인덱스들을 기초로 멀티캐스트 핸드오버 명령을 생성한 후, 이를 단말(1501)로 전송한다(S1503). 단말(1501)은 멀티캐스트 핸드오버 명령에서 자신의 식별자에 연관된 PRACH 설정 인덱스에 의해 지시되는 자원을 통해 랜덤 액세스 프리앰블을 전송한다(S1504). 기지국(1503)은 이에 응답하여 상향링크 승인, 시간동기 보정 값 등을 포함하는 랜덤 액세스 응답을 전송한다(S1505). 여기에서 각 단계에는 구체적인 내용은 앞서 설명된 내용들이 적용될 수 있음을 밝혀둔다.
도 16은 본 발명에 따른 기지국 장치 및 단말 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 16을 참조하여 본 발명에 따른 기지국 장치(1610)는, 수신모듈(1611), 전송모듈(1612), 프로세서(1613), 메모리(1614) 및 복수개의 안테나(1615)를 포함할 수 있다. 복수개의 안테나(1615)는 MIMO 송수신을 지원하는 기지국 장치를 의미한다. 수신모듈(1611)은 단말로부터의 상향링크 상의 각종 신호, 데이터 및 정보를 수신할 수 있다. 전송모듈(1612)은 단말로의 하향링크 상의 각종 신호, 데이터 및 정보를 전송할 수 있다. 프로세서(1613)는 기지국 장치(1610) 전반의 동작을 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 기지국 장치(1610)는 상향링크 다중 안테나 전송에 대한 제어 정보를 전송하도록 구성될 수 있다. 기지국 장치의 프로세서(1613)는, 단말로부터 랜덤 액세스 설정에 따라 결정된 자원 상으로 전송된 랜덤 액세스 프리앰블에 대한 응답으로서 상향링크 승인 정보를 포함하는 랜덤 액세스 응답을 전송하도록 제어하며, 상기 랜덤 액세스 설정은 제1 단말 그룹을 위한 제1 랜덤 액세스 설정 또는 제2 단말 그룹을 위한 제2 랜덤 액세스 설정 중 상기 단말이 해당되는 그룹에 의해 결정된 것이며, 상기 제2 랜덤 액세스 설정에 따라 상기 제2 단말 그룹을 위해 예약되는 자원은 상기 랜덤 액세스 프리앰블 전송 또는 상향링크 데이터 전송을 위해 사용될 수 있다.
기지국 장치(1610)의 프로세서(1613)는 그 외에도 기지국 장치(1610)가 수신한 정보, 외부로 전송할 정보 등을 연산 처리하는 기능을 수행하며, 메모리(1614)는 연산 처리된 정보 등을 소정시간 동안 저장할 수 있으며, 버퍼(미도시) 등의 구성요소로 대체될 수 있다.
계속해서 도 16을 참조하면 본 발명에 따른 단말 장치(1620)는, 수신모듈(1621), 전송모듈(1622), 프로세서(1623), 메모리(1624) 및 복수개의 안테나(1625)를 포함할 수 있다. 복수개의 안테나(1625)는 MIMO 송수신을 지원하는 단말 장치를 의미한다. 수신모듈(1621)은 기지국으로부터의 하향링크 상의 각종 신호, 데이터 및 정보를 수신할 수 있다. 전송모듈(1622)은 기지국으로의 상향링크 상의 각종 신호, 데이터 및 정보를 전송할 수 있다. 프로세서(1623)는 단말 장치(1620) 전반의 동작을 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 단말 장치(1620)는 상향링크 다중 안테나 전송을 수행하도록 구성될 수 있다. 단말 장치의 프로세서(1623)는, 상기 단말에 대한 랜덤 액세스 설정에 따라 결정된 자원을 사용하여 랜덤 액세스 프리앰블을 전송하도록 제어하며, 상기 랜덤 액세스 설정은 제1 단말 그룹을 위한 제1 랜덤 액세스 설정 또는 제2 단말 그룹을 위한 제2 랜덤 액세스 설정 중 상기 단말이 해당되는 그룹에 의해 결정된 것이며, 상기 제2 랜덤 액세스 설정에 따라 상기 제2 단말 그룹을 위해 예약되는 자원은 상기 랜덤 액세스 프리앰블 전송 또는 상향링크 데이터 전송을 위해 사용될 수 있다.
단말 장치(1620)의 프로세서(1623)는 그 외에도 단말 장치(1620)가 수신한 정보, 외부로 전송할 정보 등을 연산 처리하는 기능을 수행하며, 메모리(1624)는 연산 처리된 정보 등을 소정시간 동안 저장할 수 있으며, 버퍼(미도시) 등의 구성요소로 대체될 수 있다.
위와 같은 기지국 장치 및 단말 장치의 구체적인 구성은, 전술한 본 발명의 다양한 실시예에서 설명한 사항들이 독립적으로 적용되거나 또는 2 이상의 실시예가 동시에 적용되도록 구현될 수 있으며, 중복되는 내용은 명확성을 위하여 설명을 생략한다.
또한, 도 16에 대한 설명에 있어서 기지국 장치(1610)에 대한 설명은 하향링크 전송 주체 또는 상향링크 수신 주체로서의 중계기 장치에 대해서도 동일하게 적용될 수 있고, 단말 장치(1620)에 대한 설명은 하향링크 수신 주체 또는 상향링크 전송 주체로서의 중계기 장치에 대해서도 동일하게 적용될 수 있다.
상술한 본 발명의 실시예들은 다양한 수단을 통해 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 실시예들은 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다.
하드웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 실시예들에 따른 방법은 하나 또는 그 이상의 ASICs(Application Specific Integrated Circuits), DSPs(Digital Signal Processors), DSPDs(Digital Signal Processing Devices), PLDs(Programmable Logic Devices), FPGAs(Field Programmable Gate Arrays), 프로세서, 컨트롤러, 마이크로 컨트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.
펌웨어나 소프트웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 실시예들에 따른 방법은 이상에서 설명된 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차 또는 함수 등의 형태로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 메모리 유닛에 저장되어 프로세서에 의해 구동될 수 있다. 상기 메모리 유닛은 상기 프로세서 내부 또는 외부에 위치하여, 이미 공지된 다양한 수단에 의해 상기 프로세서와 데이터를 주고 받을 수 있다.
상술한 바와 같이 개시된 본 발명의 바람직한 실시예들에 대한 상세한 설명은 당업자가 본 발명을 구현하고 실시할 수 있도록 제공되었다. 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 본 발명의 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 당업자는 상술한 실시예들에 기재된 각 구성을 서로 조합하는 방식으로 이용할 수 있다. 따라서, 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다.
본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다. 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다. 또한, 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함할 수 있다.
상술한 설명에서는 본 발명을 3GPP LTE 계열 이동 통신 시스템에 적용되는 형태를 중심으로 설명하였으나, 본 발명은 다양한 이동통신 시스템에 동일 또는 균등한 원리로 이용될 수 있다.

Claims (14)

  1. 이동통신시스템에서 단말이 랜덤 액세스를 수행하는 방법에 있어서,
    상기 단말에 대한 랜덤 액세스 설정에 따라 결정된 자원을 사용하여 랜덤 액세스 프리앰블을 전송하는 단계; 및
    상기 프리앰블 전송에 대한 응답으로서 기지국으로부터 상향링크 승인 정보를 포함하는 랜덤 액세스 응답을 수신하는 단계를 포함하며,
    상기 랜덤 액세스 설정은, 제1 단말 그룹을 위한 제1 랜덤 액세스 설정 또는 제2 단말 그룹을 위한 제2 랜덤 액세스 설정 중 상기 단말이 해당되는 그룹에 의해 결정된 것이며,
    상기 제2 랜덤 액세스 설정에 따라 상기 제2 단말 그룹을 위해 예약되는 자원은, 상기 랜덤 액세스 프리앰블 전송 또는 상향링크 데이터 전송을 위해 사용되는, 단말의 랜덤 액세스 수행방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 랜덤 액세스 설정에 따라 상기 제2 단말 그룹을 위해 예약되는 자원은, 상기 제2 단말 그룹에 포함되는 단말의 상기 랜덤 액세스 절차의 개시 이전 또는 완료 후에, 상기 제1 단말 그룹 또는 상기 제2 단말 그룹에 포함되는 단말의 상기 상향링크 데이터 전송을 위해 사용되는, 단말의 랜덤 액세스 수행방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2 단말 그룹에는 상기 기지국에 동시에 접속하는 미리 설정된 수 이상의 단말들이 포함되며, 상기 제1 단말 그룹에는 상기 기지국 영역에서 상기 제2 단말 그룹에 속하지 않는 단말들이 포함되는, 단말의 랜덤 액세스 수행방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2 단말 그룹에는 상기 기지국에 일시적으로 핸드오버하는 단말들이 포함되며, 상기 제1 단말 그룹에는 상기 기지국 영역에서 상기 제2 단말 그룹에 속하지 않는 단말들이 포함되는, 단말의 랜덤 액세스 수행방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 랜덤 액세스 설정에 따라 상기 제1 단말 그룹을 위해 예약되는 자원은, 상기 제2 랜덤 액세스 설정에 따라 상기 제2 단말 그룹을 위해 예약되는 자원과 시간 또는 주파수 중 하나 이상의 영역에서 구분되는, 단말의 랜덤 액세스 수행방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 랜덤 액세스 응답은 물리하향링크제어채널(PDCCH)에 의해 지시되는 물리하향링크공용채널(PDSCH) 상으로 전송되며,
    상기 제1 단말 그룹 및 상기 제2 단말 그룹은 서로 다른 시간-주파수 자원에 해당하는 PDSCH를 사용하는, 단말의 랜덤 액세스 수행방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 상향링크 승인 정보에 대응되는 물리상향링크제어채널(PUSCH) 상으로 상기 단말의 식별자 정보를 포함하는 메시지를 전송하는 단계
    를 더 포함하며,
    상기 제1 단말 그룹 및 상기 제2 단말 그룹은 서로 다른 시간-주파수 자원에 해당하는 PUSCH를 사용하는, 단말의 랜덤 액세스 수행방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제2 단말 그룹에 포함된 단말들이 상기 기지국으로 접속을 시도하기 직전에 모바일 릴레이 노드에 포함되어 있던 것인 경우,
    상기 제2 단말 그룹에 포함된 단말들은 상기 모바일 릴레이 노드의 멀티캐스트 핸드오버 명령에 따라 상기 랜덤 액세스 절차를 개시하는, 단말의 랜덤 액세스 수행방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 멀티캐스트 핸드오버 명령은, 상기 제2 단말 그룹에 포함된 단말들의 인덱스를 포함하며, 상기 인덱스는 상기 제2 랜덤 액세스 설정에 따라 결정되는 자원에 대응되는 것인, 단말의 랜덤 액세스 수행방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제2 단말 그룹에 포함된 단말들은 상기 모바일 릴레이 노드로부터 멀티캐스트 스케줄링 시그널을 수신하며,
    상기 멀티캐스트 스케줄링 시그널은, 상기 제2 단말 그룹에 포함된 단말들의 인덱스를 포함하며, 상기 인덱스는 상기 단말들 각각을 위한 상향링크 자원 또는 하향링크 자원에 대응되는 것인, 단말의 랜덤 액세스 수행방법.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 멀티 캐스트 핸드오버 메시지는 미리 설정된 시간 동안만 유효한 것인, 단말의 랜덤 액세스 수행방법.
  12. 이동통신시스템에서 기지국이 랜덤 액세스를 수행하는 방법에 있어서,
    단말로부터 랜덤 액세스 설정에 따라 결정된 자원 상으로 전송된 랜덤 액세스 프리앰블을 수신하는 단계; 및
    상기 프리앰블 전송에 대한 응답으로서 상향링크 승인 정보를 포함하는 랜덤 액세스 응답을 전송하는 단계를 포함하며,
    상기 랜덤 액세스 설정은, 제1 단말 그룹을 위한 제1 랜덤 액세스 설정 또는 제2 단말 그룹을 위한 제2 랜덤 액세스 설정 중 상기 단말이 해당되는 그룹에 의해 결정된 것이며,
    상기 제2 랜덤 액세스 설정에 따라 상기 제2 단말 그룹을 위해 예약되는 자원은, 상기 랜덤 액세스 프리앰블 전송 또는 상향링크 데이터 전송을 위해 사용되는, 기지국의 랜덤 액세스 수행방법.
  13. 이동통신시스템에서 랜덤 액세스를 수행하는 단말에 있어서,
    전송 모듈; 및
    프로세서를 포함하며,
    상기 프로세서는, 상기 단말에 대한 랜덤 액세스 설정에 따라 결정된 자원을 사용하여 랜덤 액세스 프리앰블을 전송하도록 제어하며,
    상기 랜덤 액세스 설정은 제1 단말 그룹을 위한 제1 랜덤 액세스 설정 또는 제2 단말 그룹을 위한 제2 랜덤 액세스 설정 중 상기 단말이 해당되는 그룹에 의해 결정된 것이며, 상기 제2 랜덤 액세스 설정에 따라 상기 제2 단말 그룹을 위해 예약되는 자원은 상기 랜덤 액세스 프리앰블 전송 또는 상향링크 데이터 전송을 위해 사용되는, 랜덤 액세스를 수행하는 단말.
  14. 이동통신시스템에서 랜덤 액세스를 수행하는 기지국에 있어서,
    전송 모듈; 및
    프로세서를 포함하며,
    상기 프로세서는, 단말로부터 랜덤 액세스 설정에 따라 결정된 자원 상으로 전송된 랜덤 액세스 프리앰블에 대한 응답으로서 상향링크 승인 정보를 포함하는 랜덤 액세스 응답을 전송하도록 제어하며,
    상기 랜덤 액세스 설정은 제1 단말 그룹을 위한 제1 랜덤 액세스 설정 또는 제2 단말 그룹을 위한 제2 랜덤 액세스 설정 중 상기 단말이 해당되는 그룹에 의해 결정된 것이며, 상기 제2 랜덤 액세스 설정에 따라 상기 제2 단말 그룹을 위해 예약되는 자원은 상기 랜덤 액세스 프리앰블 전송 또는 상향링크 데이터 전송을 위해 사용되는, 랜덤 액세스를 수행하는 기지국.
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