KR101485807B1 - 무선 통신 시스템의 랜덤 액세스 방법 및 장치 - Google Patents

무선 통신 시스템의 랜덤 액세스 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 무선 통신 시스템의 랜덤 액세스 방법 및 장치에 관한 것으로, 이러한 본 발명은 랜덤 액세스를 트리거하는 이벤트별로 서로 다른 값을 가지는 랜덤 액세스 파라미터를 설정하는 과정과, 랜덤 액세스를 트리거하는 이벤트가 발생하면, 상기 이벤트에 상응하는 랜덤 액세스 파라미터에 의거하여 랜덤 액세스를 수행하는 과정을 포함한다.
Random Access, Preamble, Power

Description

무선 통신 시스템의 랜덤 액세스 방법 및 장치{A method for random access in a wireless communication system and an apparatus thereof}
본 발명은 무선 통신 시스템에서 랜덤 액세스 방법 및 장치에 관한 것으로, 특히, 무선 통신 시스템에서 랜덤 액세스 프리앰블을 송수신 하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
핸드오버(Handover, 또는 핸드오프(Handoff)) 기술은 이동통신 가입자가 특정 무선통신 구역에서 다른 무선통신 구역으로 이동할 때, 통화 채널을 자동으로 전환시켜 서비스 중인 통신을 끊어지지 않도록 하는 기술을 말한다.
랜덤 액세스는 단말이 기지국에 초기 접속할 때 사용하는 충돌 기반 접속 절차이며, LTE 규격을 예로 들면, 단말이 최소한의 무선 자원을 사용하여 기지국으로 신속하게 접속하도록 정의하였다. 이러한 랜덤 액세스 절차에서 랜덤 액세스 프리앰블 송신에 사용되는 물리 채널은 PRACH(Physical Random Access Channel)이며, 나머지 시그널링에 사용되는 물리 채널은 모두 공유 채널(Shared Channel)을 사용한다. LTE 시스템은 충돌로 인한 자원 낭비 및 시간 지연을 최소화하기 위하여 non-contention 기반 랜덤 액세스 절차를 제공할 수 있다.
랜덤 액세스 절차에서, 단말은 기지국이 시스템 정보로 내려주는 랜덤 액세스 정보에 포함되어 있는 프리앰블의 초기 전송 전력으로 프리앰블을 전송한다. 이러한 프리앰블 전송이 성공하여 기지국으로부터 프리앰블에 대한 응답(Random Access Response)을 수신하면, 랜덤 액세스 절차가 계속 이루어지지만, 일정 시간 동안 까지 응답이 수신되지 않으면 단말은 프리앰블을 다시 전송하는데, 이 때 이전 보다 높은 전송 전력(power)로 전송하며 이를 램핑(power ramping)이라고 한다. 이러한 램핑(Power ramping) 과정에서의 전송 전력 증가량과 최대 전송 전력의 크기는 시스템 정보로 기지국이 단말에 내려준다.
도 1은 일반적인 랜덤 액세스 과정에서 단말의 프리앰블 전송 전력을 설명하기 위한 도면이다.
단말은 랜덤 액세스를 트리거하는 이벤트(또는 상황)이 발생하면, 프리앰블을 전송한다. 이러한 이벤트(또는 상황)는 도 1에 도시된 것과 같이, 대기 모드에서 연결 모드로 천이(Idle to connected mode transition)(Case1), RRC 연결 재설정(RRC(Radio Resource Control) connection re-establishment)(Case2), 핸드오버(Handover)(Case3), 및 상향 또는 하향 데이터 재시작(DL/UL data resume)(Case4)을 포함한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 일반적인 랜덤 액세스 과정은 동일한 초기 전송 전력 및 램핑 전력을 사용하여 수행한다.
일반적으로 단말과 기지국과의 거리가 가까운 경우, 적은 전송 전력으로 프리앰블을 전송하여도 기지국이 충분히 프리앰블을 수신할 수 있다. 그러나 단말이 셀 에지에 위치한 경우, 기지국간의 거리가 멀어서, 낮은 전송 전력으로 프리앰블 을 전송할 경우, 기지국은 프리앰블 수신에 실패할 가능성이 높다. 이러한 경우 프리앰블 전송시 전송 전력을 높여 재전송을 시도하는 횟수가 잦아지므로, 랜덤 액세스에 소요되는 시간이 길어지게 된다.
상술한 바와 같은 종래의 기술에 따른 문제점을 감안한 본 발명의 목적은 랜덤 액세스를 트리거하는 이벤트, 혹은 랜덤 액세스를 수행해야하는 상황 별로 적합한 랜덤 액세스 프리앰블 전송 전력을 할당하여, 랜덤 액세스로 인한 지연시간을 감소시킬 수 있는 무선 통신 시스템의 랜덤 억세스 방법 및 장치를 제공함에 있다.
상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예의 따른 단말의 랜덤 액세스 방법은, 랜덤 액세스를 트리거하는 이벤트별로 서로 다른 값을 가지는 랜덤 액세스 파라미터를 설정하는 과정과, 랜덤 액세스를 트리거하는 이벤트가 발생하면, 상기 이벤트에 상응하는 랜덤 액세스 파라미터에 의거하여 랜덤 액세스를 수행하는 과정을 포함한다.
상기 랜덤 액세스를 수행하는 과정은, 상기 이벤트에 상응하는 초기 전송 전력으로 프리앰블을 전송하는 과정과, 상기 프리앰블에 상응하는 응답을 수신하지 못한 경우, 상기 이벤트에 상응하는 램핑 전력만큼 전송 전력을 높여 프리앰블을 재전송하는 과정을 포함한다.
여기서, 상기 전송하는 과정은 상기 이벤트가 대기 모드에서 연결 모드로 천이(Idle to connected mode transition) 및 RRC 연결 재설정(RRC connection re-establishment) 중 어느 하나인 경우, 프리앰블 초기 전송 전력을 최소치로 하여 전송하며, 상기 이벤트가 핸드오버(Handover) 및 상향 또는 하향 데이터 재시 작(DL/UL data resume) 중 어느 하나인 경우, 프리앰블 초기 전송 전력을 상기 최소치보다 높게하여 전송하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 재전송하는 과정은 상기 이벤트가 대기 모드에서 연결 모드로 천이(Idle to connected mode transition) 및 RRC 연결 재설정(RRC connection re-establishment) 중 어느 하나인 경우, 프리앰블 전송 전력을 재전송 횟수에 따라 점차 늘려가며 전송하며, 상기 이벤트가 핸드오버(Handover) 및 상향 또는 하향 데이터 재시작(DL/UL data resume) 중 어느 하나인 경우, 프리앰블 전송 전력을 앞선 프리앰블 전송 전력과 기 설정된 횟수만큼 동일하게 전송하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예의 따른 단말의 랜덤 액세스를 위한 장치는, 랜덤 액세스를 트리거하는 이벤트별로 서로 다른 랜덤 액세스 파라미터를 저장하는 저장부; 랜덤 액세스를 트리거하는 이벤트가 발생하면 랜덤 액세스 프리앰블을 생성하는 프리앰블 구성부; 상기 랜덤 액세스 프리앰블을 전송하는 단말 통신부; 및 상기 이벤트에 따라 상기 저장부에 저장된 랜덤 액세스 파라미터에 의거하여 상기 랜덤 액세스 프리앰블의 전송 전력을 제어하는 프리앰블 전력 제어부를 포함한다. 또한, 상기 이벤트에 따라 상기 저장부에 저장된 랜덤 액세스 파라미터에 의거하여 백오프 윈도우가 지시하는 시간 동안 대기한 후 상기 프리앰블을 재전송하도록 단말 통신부를 제어하는 프리앰블 전송주기 제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 단말의 랜덤 액세스를 위한 장치.
상기 전송 전력 제어부는 상기 이벤트가 대기 모드에서 연결 모드로 천이(Idle to connected mode transition) 및 RRC 연결 재설정(RRC connection re- establishment) 중 어느 하나인 경우, 프리앰블 초기 전송 전력을 최소치로 하여 전송하도록 제어하며, 상기 이벤트가 핸드오버(Handover) 및 상향 또는 하향 데이터 재시작(DL/UL data resume) 중 어느 하나인 경우, 프리앰블 초기 전송 전력을 상기 최소치보다 높게 하여 전송하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
상기 전송 전력 제어부는 상기 이벤트가 대기 모드에서 연결 모드로 천이(Idle to connected mode transition) 및 RRC 연결 재설정(RRC connection re-establishment) 중 어느 하나인 경우, 상기 프리앰블 재전송시 전송 전력을 재전송 횟수에 따라 점차 늘려가도록 설정하며, 상기 이벤트가 핸드오버(Handover) 및 상향 또는 하향 데이터 재시작(DL/UL data resume) 중 어느 하나인 경우, 상기 프리앰블 재전송시 전송 전력을 앞선 프리앰블 전송 전력과 기 설정된 횟수만큼 동일하게 전송하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
전술한 바와 같은 내용들은 당해 분야 통상의 지식을 가진 자가 후술되는 본 발명의 구체적인 설명으로부터 보다 잘 이해할 수 있도록 하기 위하여 본 발명의 특징들 및 기술적인 장점들을 다소 넓게 약술한 것이다. 이러한 특징들 및 장점들 이외에도 본 발명의 청구범위의 주제를 형성하는 본 발명의 추가적인 특징들 및 장점들이 후술되는 본 발명의 구체적인 설명으로부터 잘 이해될 것이다.
이와 같은 본 발명에 따르면, 본 발명은 랜덤 액세스를 수행하는 단말의 상황에 따라, 랜덤 액세스 프리앰블의 초기 전송 전력 및 램핑을 달리 설정함으로써, 랜덤 액세스의 지연 시간을 줄일 수 있다. 이에 따라, 무선 통신 시스템의 성능을 향상 시킬 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하며 본 발명의 바람직한 실시 예들을 상세히 설명한다. 이 때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략될 것이다.
먼저, 본 발명의 실시 예에 따른 랜덤 액세스 프리앰블(이하, "프리앰블"로 축약함)의 전송 전력에 대해서 설명하기로 한다. 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 랜덤 액세스 과정에서 프리앰블 전송 전력을 설명하기 위한 도면이다.
단말은 랜덤 액세스를 트리거하는 이벤트가 발생하면, 해당 이벤트가 발생함에 따라 랜덤 액세스 프리앰블을 기지국에 전송하게 된다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 단말의 프리앰블 전송 전에 기지국은 랜덤 액세스를 트리거하는 이벤트(상황)에 대응하는 랜덤 액세스를 수행하기 위한 파라미터를 미리 단말에 전송한다.
이러한 이벤트(또는 상황)는 대기 모드에서 연결 모드로 천이(Idle to connected mode transition)(Case1), RRC 연결 재설정(RRC(Radio Resource Control) connection re-establishment)(Case2), 핸드오버(Handover)(Case3), 및 상향 또는 하향 데이터 재시작(DL/UL data resume)(Case4)을 포함한다. 즉, 본 발명의 실시 예에 따른 기지국은 상기 열거한 각 이벤트에 별로 달리 설정된 랜덤 액세스 파라미터를 단말에 미리 전송한다.
본 발명의 실시 예에 따른 랜덤 액세스 파라미터는 초기 전송 전력(Preamble_Initial_Power_n), 램핑 전력(Ramping_Power_n), 최대 전송 전력(Max_Preamble_power_n), 백오프 윈도우(Backoff_Window_n), 재시도 횟수(Retrial_number_n), 최대 재전송 회수(Max_Total_Tx_Num)를 포함한다.
초기 전송 전력(Preamble_Initial_Power_n)은 각 랜덤 액세스 트리거 이벤트별로 초기에 전송하는 프리앰블의 전송 전력 값이다.
램핑 전력(Ramping_Power_n)은 프리앰블 재전송시 앞선 프리엠블 전송때 전송 전력을 높여서 전송(램핑)하는데, 이러한 램핑시 높여 전송하는 전송 전력 값이다.
최대 전송 전력(Max_Preamble_power_n)은 프리앰블 재전송시 램핑에 의해 높아지는 프리앰블 전송 전력의 최대값이다.
백오프 윈도우(Backoff_Window_n)는 앞선 프리앰블 전송 후 재전송까지의 대기 시간이다.
재시도 횟수(Retrial_number_n)는 램핑 없이 앞선 전송과 동일한 전송 전력을 유지한 채 프리앰블을 전송하는 횟수이다. 이 값 이상의 수로 프리앰블을 재전송하는 경우 램핑 전력만큼 전송 전력을 높여 전송한다.
최대 전송 회수(Max_Total_Tx_Num)는 프리앰블을 재전송을 수행하는 최대값이다. 프리앰블 재전송이 이 값에 도달한 경우 더 이상의 프리앰블을 재전송을 수행하지 않는다.
도 2에는 랜덤 액세스를 트리거하는 이벤트(또는 상황)별로 상술한 랜덤 액 세스 파라미터에 의거한 프리앰블 전송 전력을 나타내었다. 여기서, T1 내지 T5는 최초 전송부터 5번째 전송을 나타낸다.
대기 모드에서 연결 모드로 천이(Idle to connected mode transition)(Case1)하는 상황 및 RRR 연결 재설정(RRC(Radio Resource Control) connection re-establishment)(Case2)을 수행하는 상황의 경우, 프리앰블 초기 전송 시 전송 전력이 상대적으로 낮다.
이는 단말의 서빙 기지국의 셀 내에서의 위치를 알기 힘들기 때문에 프리앰블 초기 전송 시 전송 전력을 작은 값부터 점차 늘려나가도록 한다. 또한, 같은 전송 전력으로 1번씩만 프리앰블을 전송하도록 한다.
반면, 핸드오버(Handover)(Case3) 및 상향 또는 하향 데이터 재시작(DL/UL data resume)(Case4) 상황에서는 프리앰블 초기 전송 시 전송 전력이 상대적으로 높다. 이는 단말과 기지국간의 거리가 다른 상황에 비해 상대적으로 멀리 떨어져 있으므로, 프리앰블 초기 전송 시 높은 송신 전력으로 송신해야만 기지국이 프리앰블을 수신할 가능성이 높기 때문이다.
핸드 오버(Case3)의 경우, 단말은 서빙 기지국과 타겟 기지국의 셀 경계 지역에서 프리앰블을 전송해야 하므로, 프리앰블 초기 전송 시 전송 전력을 높게 하여 전송하도록 설정한다. 또한, 같은 전송 전력으로 3회 프리앰블을 전송하도록 설정한다.
상향 또는 하향 데이터 재시작(Case4)은 핸드오버 시 단말 및 서빙 기지국간의 상향 또는 하향 데이터 전송을 일시 중단했다 다시 전송하는 경우가 될 수 있 다. 따라서 프리앰블의 초기 값을 조금 크게 하고, 동일 전력으로 재전송을 시도하는 횟수도 2회로 한다.
따라서 도 2에 도시한 바와 같은 본 발명의 실시 예에 따르면, 각 이벤트(상황)별로 적합한 전송 전력을 설정하여 랜덤 액세스를 위한 프리앰블 전송을 수행함으로써 재시도 횟수를 줄일 수 있다. 이에 따라, 랜덤 액세스에 걸리는 지연 시간을 줄일 수 있다.
다음으로 본 발명의 실시 예에 따른 단말의 기지국으로의 랜덤 액세스 방법에 대해서 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템의 랜덤 액세스 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3에서 기지국(120)은 단말(110)에 각 이벤트별 랜덤 액세스 파라미터를 미리 전송하였다고 가정한다. 이러한 파라미터는 앞서 도 2에서 설명한 바와 같다.
도 3을 참조하면, 랜덤 액세스를 트리거하는 이벤트가 발생하면, 기지국(120)은 S301 단계에서 프리앰블(Random Access Preamble)을 전송한다. 이때, 단말(110)은 랜덤 액세스를 트리거하는 이벤트에 상응하는 송신 전력으로 프리앰블을 전송한다. 예컨대, 도 2를 참조하면, 랜덤 액세스를 트리거하는 이벤트가 핸드 오버인 경우, 단말(110)은 초기 프리앰블 전송 시 그 전송 전력을 비교적 높은 값으로 전송한다. 한편, 랜덤 액세스를 트리거하는 이벤트가 RRC 연결을 재설정하는 이벤트인 경우, 단말(110)은 초기 프리앰블 전송 시 그 전송 전력을 높은 값으로 하여 전송하지 않는다.
프리앰블을 수신한 기지국(120)은 S303 단계에서 프리앰블을 디코딩하여 성공한 경우, 랜덤 액세스 응답(Random Access Preamble)을 단말(110)에 전송한다.
즉, 프리앰블을 수신하지 못하거나, 디코딩이 불가한 경우, 기지국(120)은 랜덤 액세스 응답(Random Access Preamble)을 전송할 수 없다.
이러한 응답을 수신하지 못한 경우, 단말(110)은 백오프 윈도우(Backoff_Window_n)에 해당하는 시간 동안 대기한 후, 프리앰블을 재전송한다. 단말(110)은 프리앰블을 전송 또는 재전송한 후, 상술한 응답을 받지 못할 때마다, 재전송을 수행하며, 이러한 재전송은 단말(110)은 기 설정된 횟수만큼 반복한다.
이때, 단말(110)은 랜덤 액세스를 트리거하는 이벤트에 상응하는 램핑 전력으로 프리앰블을 재전송한다.
예컨대, 도 2를 참조하면, 랜덤 액세스를 트리거하는 이벤트가 대기 모드에서 연결 모드로 천이(Case 1) 또는 RRC 연결 재설정(Case 2)인 경우, 재전송시(T2 내지 T4)마다 기 설정된 램핑 전력만큼 송신 전력을 증가시켜 전송한다.
한편, 랜덤 액세스를 트리거하는 이벤트가 핸드 오버(Case 3)인 경우, 단말(110)은 앞선 프리앰블 전송과 동일한 전력으로 전송하다가 일정 횟수 재전송이 반복되면 그 이후 전송 전력을 높여서 전송한다.
또한, 랜덤 액세스를 트리거하는 이벤트가 상향 또는 하향 데이터 재전송(Case 4)인 경우, 두 번째 및 네 번째 전송 시(T2, T4)는 앞선 전송과 동일한 전력으로 전송하며, 세 번째 및 다섯 번째 전송 시(T3, T5)에는 기 설정된 램핑 전력만큼 송신 전력을 증가시켜 전송한다.
여기서, 기지국(120)은 프리앰블 수신을 성공하여, S303 단계에서 이에 대한 응답(Random Access Response)을 단말(110)에 전송하였다고 가정한다. 이러한 응답에는 기지국(120)과의 타이밍 동기에 대한 정보(time alignment) 및 단말(110)이 다음 메시지를 전송할 수 있도록 할당한 전송 자원에 대한 정보가 포함되어 있다.
따라서 상술한 응답을 수신한 단말(110)은 S305 단계에서 자신의 식별자를 포함하는 "Scheduled Transmission" 메시지를 전송한다. "Scheduled Transmission" 메시지를 수신한 기지국(120)은 S307 단계에서 "Contention Resolution" 메시지를 단말(110)에 전송한다. 즉, "Scheduled Transmission" 메시지는 복수의 단말(110)이 전송할 수 있다. 따라서 기지국(120)은 "Scheduled Transmission" 메시지에 대한 응답으로 "Contention Resolution" 메시지를 단말(110)에 전송한다.
그러면, 보다 상세히 본 발명의 실시 예에 따른 랜덤 억세스 방법에 대해서 살펴보기로 한다.
먼저, 기지국(120)이 랜덤 액세스를 수행해야하는 이벤트에 따라 달리 설정된 랜덤 액세스 파라미터를 전송하는 방법에 대해서 설명하기로 한다. 이러한 파라미터는 상술한 이벤트 이전에 다양한 방법으로 전송하거나, 미리 단말(110) 및 기지국(120) 양단간에 약속된 파라미터를 저장할 수 있다. 하기에서는 이벤트 발생 이전에 파라미터를 전송하는 몇 가지 실시 예에 대해서 설명한다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 랜덤 액세스 파라미터를 설정하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 기지국(120)은 S401 단계에서 시스템 정보(예컨대, System Information Block 2)를 단말(110)에 전송한다. 이러한 시스템 정보에는 앞서 설명한 바와 같은 랜덤 액세스 파라미터가 포함된다.
다음의 <표 1>은 본 발명의 실시 예에 따른 시스템 정보에 포함되는 랜덤 액세스 파라미터를 설명하기 위한 것이다.
System Information Block 2
.....
rach-Configuration
....
Preamble_Initial_Power_1
......
Preamble_Initial_Power_n
...
Backoff_Window_1
.....
Backoff_Window_n
<표 1>에 나타난 바와 같이, 시스템 정보의 랜덤 액세스 채널 구성 정보(rach-Configuration)는 랜덤 액세스 파라미터를 포함한다. <표 1>에는 랜덤 액세스 파라미터 중 초기 전송 전력(Preamble_Initial_Power_n) 및 백오프 윈도우(Backoff_Window_n)만 나타내었다. 나타난 바와 같이, 각 파라미터는 각 이벤트(상황) 별로 정의되어 있다. 예컨대, 초기 전송 전력(Preamble_Initial_Power)은 1 내지 n의 이벤트(상황)별 초기 전송 전력(Preamble_Initial_Power_1, ..., Preamble_Initial_Power_n)을 따로 정의한다.
상술한 바와 같은 시스템 정보를 수신한 단말(110)은 시스템 정보에 포함된 랜덤 액세스 파라미터를 저장하여, 랜덤 액세스를 트리거하는 이벤트가 발생하면, 이벤트에 상응하는 파라미터에 따라 랜덤 액세스를 수행한다.
다음으로, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 랜덤 액세스 파라미터를 설정하는 방법을 설명하기로 한다. 도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 랜덤 액세스 파라미터를 설정하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 5에 단말(110), 서빙 기지국(120) 및 타겟 기지국(130)이 도시되었다. 단말(110)은 S501 단계에서 핸드오버를 트리거하는 이벤트가 발생하여 주변 기지국을 측정한 측정 보고 메시지를 서빙 기지국(120)으로 전송한다. 예컨대, 핸드오버를 트리거하는 이벤트는 주변 기지국의 수신 신호 세기가 서빙 기지국(120)의 수신 신호 세기보다 기 설정된 오프셋 이상 높은 상태를 기 설정된 시간 유지하는 경우이거나, 주변 기지국의 수신 신호 세기가 기 설정된 임계치 이상인 경우가 될 수 있다.
측정 보고 메시지를 수신한 서빙 기지국(120)은 S503 단계에서 핸드 오버를 결정하고, S505 단계에서 타겟 기지국(130)에 핸드 오버 요청(Handover request)을 수행한다.
그러면, 타겟 기지국(130)은 S507 단계에서 자신이 해당 단말(110)을 수용할 수 있는지 여부를 가리는 접속 제어(Admission control)를 수행한다. 해당 단말(110)을 수용할 수 있는 경우, 타겟 기지국(130)은 S509 단계에서 핸드오버가 가능함을 알리는 긍정(Handover request ACK) 메시지를 서빙 기지국(120)에 전송한다.
그러면, 서빙 기지국(120)은 단말(110)에 핸드오버 명령(Handover command)을 전송하여 단말(110)이 핸드오버를 수행하도록 한다. 여기서, 핸드오버 명령(Handover command)은 RRC 연결 재설정 메시지가 될 수 있으며, 이러한 RRC 연결 재설정 메시지에는 랜덤 액세스 파라미터가 포함된다.
즉, 기지국은 핸드오버 명령을 통해 랜덤 액세스 파라미터를 단말(110)에 전송한다.
다음의 <표 2>는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 핸드 오버 명령에 포함되는 랜덤 액세스 파라미터를 설명하기 위한 것이다.
RRC Connection Reconfiguration
.....
mobilityControlInformation
rach-Configuration
....
Preamble_Initial_Power_n
.....
Backoff_Window_n
.....
<표 2>에 나타난 바와 같이, 핸드 오버 명령의 랜덤 액세스 채널 구성 정보(rach-Configuration)는 랜덤 액세스 파라미터를 포함한다. <표 2>에는 랜덤 액세스 파라미터 중 초기 전송 전력(Preamble_Initial_Power_n) 및 백오프 윈도우(Backoff_Window_n)만 나타내었다. <표 2>에서는, <표 1>에서와 달리, 핸드오버 상황시의 랜덤 액세스 파라미터만 전송하며, 이는 랜덤 액세스를 트리거하는 이벤트가 핸드오버인 경우이기 때문이다. 다만, 이때에도 서빙 기지국(120)은 각 이벤트별 랜덤 액세스 파라미터를 전송하여도 무방하다.
상술한 바와 같은 핸드오버 명령을 수신한 단말(110)은 핸드오버 명령에 포함된 랜덤 액세스 파라미터를 저장하여, 랜덤 액세스를 트리거하는 이벤트가 발생하면, 이벤트에 상응하는 파라미터에 따라 랜덤 액세스를 수행한다.
한편, 앞선 실시 예서는 랜덤 액세스 파라미터를 랜덤 액세스를 트리거하는 이벤트(상황)별로 달리 설정하였지만, 이에 추가하여, 단말(110)별로 달리 설정하도록 할 수 있다. 예컨대, 단말(110)은 기지국(120)과의 수신 신호 세기 등을 측정하여 측정한 값에 따라 단말(110)과 기지국(120)간의 패스 로스(path loss)를 반영하여 단말(110)별 초기 전송 전력(Preamble_Initial_Power_n_i)을 설정할 수 있다. 여기서, i는 단말(110)을 구분하기 위한 인덱스이다.
이를 위하여, 단말(110)은 서빙 기지국(120) 또는 주변 기지국으로부터 RSRP(Reference Signal Received Power)를 측정하여 이용할 수 있다.
RSRP를 통해 단말(110)과 기지국(120)간의 패스 로스(path loss)를 추정할 수 있으며, 이에 따라, 패스 로스가 큰 경우에 단말(110)별 초기 전송 전력(Preamble_Initial_Power_n_i)을 높여, 초기 프리앰블 전송시 전송 전력을 높여 전송할 수 있다. 반면, 패스 로스가 크지 않은 경우, 단말(110)별 초기 전송 전력(Preamble_Initial_Power_n_i)을 낮춰, 초기 프리앰블 전송시 전송 전력을 낮게하여 전송할 수 있다. 이러한 방법은 핸드오버(Case3) 및 상향 또는 하향 데이터 재시작(Case4)에 적용함이 바람직하다.
핸드오버시, 단말(110)은 서빙 기지국(120) 및 주변 기지국의 RSRP를 측정하고, 측정한 결과를 서빙 기지국(120)에 전송한다. 따라서 별도의 추가 과정이 필요하지 않다. 이때, 패스 로스를 적용한 단말(110)별 초기 전송 전력(Preamble_Initial_Power_n_i)은 단말(110)이 결정하거나, 기지국(120)에 전송한 측정 보고에 따라 기지국(120)이 결정할 수 있다.
상향 또는 하향 링크 데이터 재전송의 경우에는 패스 로스를 적용한 단말(110)별 초기 전송 전력(Preamble_Initial_Power_n_i)을 기지국(120)이 결정하는 경우, 단말(110)은 추가적으로 측정 보고(measurement report)가 필요하다.
다음으로, 단말(110)이 상술한 바와 같은 랜덤 액세스 파라미터에 따라 프리앰블을 전송하여 기지국(120)이 프리앰블을 수신한 경우에 동작에 대해서 살펴보기로 한다. 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 기지국의 프리앰블 수신 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
앞서 설명한 바와 같이, 단말(110)은 랜덤 액세스를 트리거하는 이벤트가 발생하면, 프리앰블을 기지국(120)으로 전송한다. 그러면, 기지국(120)은 S601 단계에서 프리앰블을 수신하고, S603 단계에서 수신한 프리앰블을 디코딩한다. 이때, 기지국(120)은 S603 단계에서 디코딩에 성공하면, S607 단계에서 프리앰블에 대한 응답(Random Access Response)을 전송한다. 이러한 응답에는 프리앰블을 전송한 단말(110)이 기지국(120)과의 타이밍 동기를 맞추도록 하기 위한 정보와, 해당 단말(110)에 할당한 전송 자원에 대한 정보를 포함한다.
한편, 기지국(120)은 S603 단계에서 디코딩에 성고하지 못하면, 수신한 프리앰블을 무시하고 해당 프로세스를 종료한다.
이어서, 좀 더 자세히 본 발명의 실시 예에 따른 단말(110)의 프리앰블 전송 방법에 대해서 설명하기로 한다. 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 단말의 프리앰블 전송 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 7을 참조하면, 랜덤 액세스를 트리거하는 이벤트가 발생하였다고 가정한다. 그러면, 단말(110)은 S701 단계에서 해당 이벤트에 따라 랜덤 액세스 파라미터를 결정한다. 랜덤 액세스 파라미터는 앞서 도 4 및 도 5에서 설명한 바와 같이, 미리 수신하여 저장한 것이며, 단말(110)은 미리 저장한 파라미터 중 발생한 이벤트에 대응하는 파라미터로 결정한다.
그런 다음, 단말(110)은 S703 단계에서 결정한 파라미터에 따라 초기 전송 전력초기 전송 전력(Preamble_Initial_Power_n)을 설정하고, 총 프리앰블 전송 횟수(Total_Tx_Num)를 "0"으로 설정한다. 이어서, 단말(110)은 S705 단계에서 전송 횟수(Tx_Num)를 "0"으로 설정한다.
상술한 바와 같이 설정한 후, 단말(110)은 S707 단계에서 프리앰블(Random Access Preamble)을 기지국(120)으로 전송한다. 이때, 프리앰블의 전송 전력은 앞서 설정한 바에 따른다.
그런 다음, 단말(110)은 S709 단계에서 앞서 전송한 프리앰블에 대한 응답(Random Access Response)을 수신하였는지 확인한다.
응답을 수신하지 못한 경우, 단말(110)은 S711 단계에서 총 프리앰블 전송 횟수(Total_Tx_Num) 및 전송 횟수(Tx_Num)를 1 증가시킨다.
이어서, 단말(110)은 S713 단계에서 총 프리앰블 전송 횟수(Total_Tx_Num)가 최대 전송 회수(Max_Total_Tx_Num) 이상인지 판단한다.
S713 단계의 판단 결과, 총 프리앰블 전송 횟수(Total_Tx_Num)가 최대 전송 회수(Max_Total_Tx_Num) 미만이면, 단말(110)은 S715 단계로 진행하여 파라미터 백오프 윈도우가 지시하는 시간 동안 대기한다. 백오프 윈도우가 지시하는 시간이 도과하면, 단말(110)은 S717 단계에서 전송 횟수(Tx_Num)가 재시도 횟수(Retrial_number_n) 미만인지 판단한다.
이때, 재전송 회수 미만이면, S707 단계에서 앞선 전송 전력과 동일한 전송 전력으로 프리앰블을 전송한다. 이러한 S717 및 S707 단계는, 도 3을 참조하여 예를 들면, 랜덤 액세스를 트리거하는 이벤트가 상향 또는 하향 데이터 재전송(Case 4)인 경우에, 두 번째 및 네 번째 전송 시(T2, T4) 앞선 전송과 동일한 전력으로 전송하는 경우이다.
반면, S717 단계의 판단 결과, 전송 횟수가 재전송 회수를 초과한 경우, 단말(110)은 S718 단계로 진행하여, 프리앰블 전송 전력을 램핑 전력(Ramping_Power_n) 만큼 증가시키되, 최대 프리앰블 전송 전력(Max_Preamble_power)을 넘지 않는 전력으로 설정한다. 그런 다음, 단말(110)은 S705 단계로 진행하여 전송 횟수(Tx_Num)를 "0"으로 설정하고, S707 단계에서 앞서(S718) 설정한 전송 전력으로 프리앰블을 전송한다. 이러한 S717, S718, S705 및 S707 단계는, 도 3을 참조하면, 랜덤 액세스를 트리거하는 이벤트가 상향 또는 하향 데이터 재전송(Case 4)인 경우에, 세 번째 및 다섯 번째 전송 시(T3, T5) 기 설정된 램핑 전력만큼 송신 전력을 증가시켜 전송하는 경우이다.
S713 단계의 판단 결과, 총 프리앰블 전송 횟수(Total_Tx_Num)가 최대 전송 회수(Max_Total_Tx_Num) 이상이면, 단말(110)은 S721 단계에서 랜덤 액세스를 실패한 것으로 인지하고, S723 단계에서 새로 랜덤 액세스를 수행할지 판단한다. 이러한 판단 결과, 새로운 랜덤 액세스를 수행할 경우 S701 단계로 진행하고, 그렇지 않은 경우 프로세스를 종료한다.
다음으로, 본 발명의 실시 예에 따른 랜덤 액세스를 수행하기 위한 장치에 대해서 설명하기로 한다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 기지국의 랜덤 액세스를 위한 장치를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 실시 예에 따른 기지국(120)의 랜덤 액세스를 위한 장치는 스케줄러부(810), 기지국 메시지 생성부(820), 프리앰블(RA preamble) 처리부(830), 및 기지국 통신부(840)를 포함하여 구성된다.
스케줄러부(810)는 각 단말(110)에 프리앰블(Random Access Preamble)이 전송되는 위치(전송 자원)를 설정한다. 프리앰블은 RACH를 통해 전송될 수 있다.
기지국 메시지 생성부(520)는 단말(110) 및 이벤트 별 랜덤 액세스 파라미터를 설정하고, 이러한 파라미터를 단말(110)에 알려주기 위한 시스템 정보 및 시그널링 메시지를 생성한다.
앞서 설명한 바와 같이, 랜덤 액세스 파라미터는 초기 전송 전력(Preamble_Initial_Power_n), 백오프 윈도우(Backoff_Window_n), 전송 회수(Tx_Num), 재전송 횟수(Retrial_number_n), 램핑 전력(Ramping_Power_n), 총 전송 회수(Total_Tx_Num), 최대 재전송 회수(Max_Total_Tx_Num) 및 최대 전송 전력(Max_Preamble_power)을 포함한다.
프리앰블(RA preamble) 처리부(530)는 프리엠블(RA preamble)을 수신하여 처리한다. 즉, 프리앰블 처리부(530)는 수신한 프리앰블이 디코딩 가능한 경우, 프리앰블에 따른 응답(Random Access Response)를 생성하여 기지국 통신부(840)를 통해 단말(110)로 전송하도록 한다.
기지국 통신부(840)는 무선으로 단말(110)과 통신한다. 특히, 기지국 통신부(540)는 기지국 메시지 생성부(820)로부터 랜덤 액세스 파라미터를 입력 받아 단말(110)에 전송하며, 프리앰블 처리부(830)로부터 랜덤 액세스 응답을 입력 받아 단말(110)에 전송한다. 또한, 기지국 통신부(840)는 단말(110)로부터 랜덤 액세스 프리앰블을 수신하여 프리앰블 처리부(830)로 입력한다.
다음으로 본 발명의 실시 예에 따른 단말(110)의 랜덤 액세스를 위한 장치에 대해서 설명하기로 한다. 도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 단말의 랜덤 액세스를 위한 장치를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 실시 예에 따른 단말(110)의 랜덤 액세스를 위한 장치는, 단말 통신부(910), 기지국 메시지 처리부(920), 저장부(930), 프리앰블(RA preamble) 구성부(940), 프리앰블 전력(RA preamble power) 제어부(950) 및 프리앰블(RA preamble) 전송주기 제어부(960)를 포함하여 구성된다.
단말 통신부(910)는 무선으로 기지국(120)과 통신한다. 즉, 단말 통신부(910)은 기지국(120)으로부터 랜덤 액세스 파라미터를 포함하는 시스템 정보 및 시그널링 메시지를 수신하여, 기지국 메시지 처리부(920)에 제공한다.
또한, 단말 통신부(910)는 프리앰블 구성부가 구성한 프리앰블을 프리앰블 전력 제어부의 제어에 따른 전송 전력으로 기지국(120)으로 전송한다.
또한, 프리앰블 전송 후, 전송한 프리앰블에 대응하는 응답을 수신하지 못한 경우, 단말 통신부(910)는 프리앰블을 프리앰블 전력 제어부(950)의 제어에 따른 전송 전력으로 기지국(120)으로 재전송한다.
기지국 메시지 처리부(920)는 기지국(120)으로부터의 시스템 정보 및 시그널링 메시지를 수신하면, 수신한 시스템 정보 및 시그널링 메시지로부터 랜덤 액세스 파라미터를 추출하여 저장부(930)에 저장한다.
저장부(930)는 수신한 시스템 정보 및 시그널링 메시지의 랜덤 액세스 파라미터를 저장한다. 앞서 설명한 바와 같이, 이러한 랜덤 액세스 파라미터는 초기 전송 전력(Preamble_Initial_Power_n), 백오프 윈도우(Backoff_Window_n), 전송 회수(Tx_Num), 재전송 횟수(Retrial_number_n), 램핑 전력(Ramping_Power_n), 총 전송 회수(Total_Tx_Num), 최대 재전송 회수(Max_Total_Tx_Num) 및 최대 전송 전력(Max_Preamble_power)을 포함한다.
프리앰블 구성부(940)는 랜덤 액세스 프리앰블을 생성한다. 즉, 프리앰블 구성부(940)는 랜덤 액세스를 트리거하는 이벤트가 발생하면, 랜덤 식별자(random_Id)를 포함하는 랜덤 액세스 프리앰블을 생성한다.
프리앰블 전력 제어부(950)는 프리앰블 구성부(940)가 생성한 랜덤 액세스 파라미터의 전송 전력을 제어한다. 즉, 프리앰블 전력 제어부(950)는 랜덤 액세스를 트리거하는 이벤트(상황)에 따라 저장부(930)에 저장된 랜덤 액세스 파라미터에 의거하여 프리앰블의 전송 전력을 제어한다.
프리앰블 전송주기 제어부(660)는 프리앰블의 전송 주기를 제어한다. 즉, 프리앰블 전송주기 제어부(950)는 랜덤 액세스를 트리거하는 이벤트(상황)에 따라 저장부(930)에 저장된 랜덤 액세스 파라미터에 의거하여 백오프 윈도우가 지시하는 시간 동안 대기한 후 프리앰블을 재전송하도록 단말 통신부(910)를 제어한다. 이러한 재전송시에도 프리앰블 전력 제어부(950)는 저장부(930)에 저장된 랜덤 액세스 파라미터에 의거하여 프리앰블의 전송 전력을 제어한다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
도 1은 일반적인 랜덤 액세스 과정에서 프리앰블 전송 전력을 설명하기 위한 도면.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 랜덤 액세스 과정에서 프리앰블 전송 전력을 설명하기 위한 도면.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템의 랜덤 액세스 방법을 설명하기 위한 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 랜덤 액세스 파라미터를 설정하는 방법을 설명하기 위한 흐름도.
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 랜덤 액세스 파라미터를 설정하는 방법을 설명하기 위한 흐름도.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 기지국의 프리앰블 수신 방법을 설명하기 위한 흐름도.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 단말의 프리앰블 전송 방법을 설명하기 위한 도면.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 기지국의 랜덤 액세스를 위한 장치를 설명하기 위한 도면.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 단말의 랜덤 액세스를 위한 장치를 설명하기 위한 도면.

Claims (8)

  1. 단말의 랜덤 액세스 방법에 있어서,
    랜덤 액세스를 트리거하는 이벤트별로 서로 다른 값을 가지는 랜덤 액세스 파라미터를 설정하는 과정과,
    랜덤 액세스를 트리거하는 이벤트가 발생하면, 상기 이벤트에 상응하는 랜덤 액세스 파라미터에 의거하여 랜덤 액세스를 수행하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 단말의 랜덤 액세스 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 랜덤 액세스를 수행하는 과정은,
    상기 이벤트에 상응하는 초기 전송 전력으로 프리앰블을 전송하는 과정과,
    상기 프리앰블에 상응하는 응답을 수신하지 못한 경우, 상기 이벤트에 상응하는 램핑 전력만큼 전송 전력을 높여 프리앰블을 재전송하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 단말의 랜덤 액세스 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 전송하는 과정은
    상기 이벤트가 대기 모드에서 연결 모드로 천이(Idle to connected mode transition) 및 RRC 연결 재설정(RRC connection re-establishment) 중 어느 하나 인 경우, 프리앰블 초기 전송 전력을 최소치로 하여 전송하며, 상기 이벤트가 핸드오버(Handover) 및 상향 또는 하향 데이터 재시작(DL/UL data resume) 중 어느 하나인 경우, 프리앰블 초기 전송 전력을 상기 최소치보다 높게하여 전송하는 것을 특징으로 하는 단말의 랜덤 액세스 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 재전송하는 과정은
    상기 이벤트가 대기 모드에서 연결 모드로 천이(Idle to connected mode transition) 및 RRC 연결 재설정(RRC connection re-establishment) 중 어느 하나인 경우, 프리앰블 전송 전력을 재전송 횟수에 따라 점차 늘려가며 전송하며,
    상기 이벤트가 핸드오버(Handover) 및 상향 또는 하향 데이터 재시작(DL/UL data resume) 중 어느 하나인 경우,
    프리앰블 전송 전력을 앞선 프리앰블 전송 전력과 기 설정된 횟수만큼 동일하게 전송하는 것을 특징으로 하는 단말의 랜덤 액세스 방법.
  5. 단말의 랜덤 액세스를 위한 장치에 있어서,
    랜덤 액세스를 트리거하는 이벤트별로 서로 다른 랜덤 액세스 파라미터를 저장하는 저장부;
    랜덤 액세스를 트리거하는 이벤트가 발생하면 랜덤 액세스 프리앰블을 생성하는 프리앰블 구성부;
    상기 랜덤 액세스 프리앰블을 전송하는 단말 통신부; 및
    상기 이벤트에 따라 상기 저장부에 저장된 랜덤 액세스 파라미터에 의거하여 상기 랜덤 액세스 프리앰블의 전송 전력을 제어하는 프리앰블 전력 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 단말의 랜덤 액세스를 위한 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 프리앰블 전력 제어부는, 상기 이벤트가 대기 모드에서 연결 모드로 천이(Idle to connected mode transition) 및 RRC 연결 재설정(RRC connection re-establishment) 중 어느 하나인 경우 프리앰블 초기 전송 전력을 최소치로 하여 전송하도록 제어하며, 상기 이벤트가 핸드오버(Handover) 및 상향 또는 하향 데이터 재시작(DL/UL data resume) 중 어느 하나인 경우 프리앰블 초기 전송 전력을 상기 최소치보다 높게 하여 전송하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 단말의 랜덤 액세스를 위한 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 이벤트에 따라 상기 저장부에 저장된 랜덤 액세스 파라미터에 의거하여 백오프 윈도우가 지시하는 시간 동안 대기한 후 상기 프리앰블을 재전송하도록 단말 통신부를 제어하는 프리앰블 전송주기 제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 단말의 랜덤 액세스를 위한 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 프리앰블 전력 제어부는, 상기 이벤트가 대기 모드에서 연결 모드로 천이(Idle to connected mode transition) 및 RRC 연결 재설정(RRC connection re-establishment) 중 어느 하나인 경우 상기 프리앰블 재전송시 전송 전력을 재전송 횟수에 따라 점차 늘려가도록 설정하며, 상기 이벤트가 핸드오버(Handover) 및 상향 또는 하향 데이터 재시작(DL/UL data resume) 중 어느 하나인 경우 상기 프리앰블 재전송시 전송 전력을 앞선 프리앰블 전송 전력과 기 설정된 횟수만큼 동일하게 전송하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 단말의 랜덤 액세스를 위한 장치.
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