KR101934160B1 - Mtc 단말을 위한 랜덤 액세스 응답 수신 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 실시예들은 MTC(Machine Type Communication) 동작을 위한 저 복잡성 단말 카테고리/타입(low complexity UE category/type)을 지원하기 위한 하향링크 데이터의 송수신 기술에 관한 것이다. 특히, 본 실시예는 MTC 단말의 랜덤 액세스 응답 송신 및 수신 기술에 관한 것이다. 이에 따른 일 실시예는 MTC(Machine-Type Communications) 단말이 랜덤 액세스 응답을 수신하는 방법에 있어서 기지국으로 적어도 하나의 서브프레임의 PRACH(Physical Random Access Channel)를 통해서 랜덤 액세스 프리앰블을 반복 전송하는 단계와 PRACH에 대한 제1시간 인덱스 정보, 주파수 인덱스 정보 및 제2시간 인덱스 정보를 이용하여 RA-RNTI(Random Access-Radio Network Temporary Identifier)를 결정하는 단계 및 랜덤 액세스 응답 윈도우 내에서 RA-RNTI를 이용하여 랜덤 액세스 프리앰블에 대한 랜덤 액세스 응답을 수신하는 단계를 포함하는 방법 및 장치를 제공한다.

Description

MTC 단말을 위한 랜덤 액세스 응답 수신 방법 및 장치{Methods for receiving Random access response for MTC UEs and Apparatuses thereof}

본 실시예들은 MTC(Machine Type Communication) 동작을 위한 저 복잡성 단말 카테고리/타입(low complexity UE category/type)을 지원하기 위한 하향링크 데이터의 송수신 기술에 관한 것이다. 특히, 본 실시예는 MTC 단말의 랜덤 액세스 응답 송신 및 수신 기술에 관한 것이다.

기계 형태 통신(machine type communication, 이하 "MTC" 통신이라 함)이란 데이터 통신의 한 가지 형태로 하나 이상의 개체가 반드시 인간의 상호작용을 필요로 하지 않는 기기 또는 사물 간 (machine to machine) 통신을 나타낸다. 인간의 상호 작용을 필요로 하지 않는 MTC 통신은 통신 과정에 인간이 개입하지 않고 통신이 이루어지는 방식의 모든 통신 방식을 지칭한다.

MTC 단말은 일반 단말에 비해 전파 환경이 나쁜 장소에 설치될 수 있다. MTC 단말이 일반 단말에 비해 전파 환경이 나쁜 장소에서 동작하기 위해서는, 하나의 서브프레임 단위로만 전송되는 각 물리 채널의 제어 정보 및/또는 데이터를 복수의 서브프레임에서 반복하여 전송할 필요가 있을 수 있다.

또한, MTC 단말은 무선 자원의 사용에 있어서, 제한이 요구될 수 있다. 즉, 일부 주파수 자원 또는 일부 시간 자원만을 사용하도록 설정될 수 있다.

이와 같이, MTC 단말은 종래 일반 단말과 데이터를 송수신하는 방법에 있어서 차이점이 존재하며, 이러한 차이점으로 인해서 MTC 단말과 기지국 간의 랜덤 액세스 절차가 원활하게 수행되지 않을 수 있다. 예를 들어, MTC 단말의 반복 전송으로 인해서 기지국이 처리할 수 있는 랜덤 액세스 응답의 개수가 매우 한정적으로 제한될 가능성이 있다. 또한, 기지국이 다수의 MTC 단말에 대한 랜덤 액세스 응답을 전송하는 경우에 반복 전송으로 인한 충돌이 발생할 가능성이 증가될 수 있다.

이와 같은 문제점으로 인해서 MTC 단말과 기지국 간의 초기 랜덤 액세스 절차가 원활하게 수행되지 않는 문제점이 발생할 수 있다.

전술한 배경에서 일 실시예는 기지국이 다수개의 MTC 단말에 대해서 랜덤 액세스 응답을 반복 전송하는 경우에도 랜덤 액세스 응답을 원활하게 전달하기 위한 방법 및 장치를 제공하고자 한다.

또한, 일 실시예는 랜덤 액세스 응답 윈도우 내에서 랜덤 액세스 응답의 충돌에 의해서 랜덤 액세스 절차의 오류 발생을 방지할 수 있는 방법 및 장치를 제공하고자 한다.

전술한 과제를 해결하기 위해서, 일 실시예는 MTC(Machine-Type Communications) 단말이 랜덤 액세스 응답을 수신하는 방법에 있어서 기지국으로 적어도 하나의 서브프레임의 PRACH(Physical Random Access Channel)를 통해서 랜덤 액세스 프리앰블을 반복 전송하는 단계와 PRACH에 대한 제1시간 인덱스 정보, 주파수 인덱스 정보 및 제2시간 인덱스 정보를 이용하여 RA-RNTI(Random Access-Radio Network Temporary Identifier)를 결정하는 단계 및 랜덤 액세스 응답 윈도우 내에서 RA-RNTI를 이용하여 랜덤 액세스 프리앰블에 대한 랜덤 액세스 응답을 수신하는 단계를 포함하는 방법을 제공한다.

또한, 일 실시예는 기지국이 MTC 단말에 대한 랜덤 액세스 응답을 전송하는 방법에 있어서 MTC 단말로부터 적어도 하나의 서브프레임의 PRACH(Physical Random Access Channel)를 통해서 랜덤 액세스 프리앰블을 반복 수신하는 단계와 PRACH에 대한 제1시간 인덱스 정보, 주파수 인덱스 정보 및 제2시간 인덱스 정보를 이용하여 RA-RNTI(Random Access-Radio Network Temporary Identifier)를 결정하는 단계 및 랜덤 액세스 응답 윈도우 내에서 RA-RNTI를 이용하여 랜덤 액세스 프리앰블에 대한 랜덤 액세스 응답을 전송하는 단계를 포함하는 방법을 제공한다.

또한, 일 실시예는 랜덤 액세스 응답을 수신하는 MTC(Machine-Type Communications) 단말에 있어서 기지국으로 적어도 하나의 서브프레임의 PRACH(Physical Random Access Channel)를 통해서 랜덤 액세스 프리앰블을 반복 전송하는 송신부와 PRACH에 대한 제1시간 인덱스 정보, 주파수 인덱스 정보 및 제2시간 인덱스 정보를 이용하여 RA-RNTI(Random Access-Radio Network Temporary Identifier)를 결정하는 제어부 및 랜덤 액세스 응답 윈도우 내에서 RA-RNTI를 이용하여 랜덤 액세스 프리앰블에 대한 랜덤 액세스 응답을 수신하는 수신부를 포함하는 MTC 단말 장치를 제공한다.

또한, 일 실시예는 MTC 단말에 대한 랜덤 액세스 응답을 전송하는 기지국에 있어서 MTC 단말로부터 적어도 하나의 서브프레임의 PRACH(Physical Random Access Channel)를 통해서 랜덤 액세스 프리앰블을 반복 수신하는 수신부와 PRACH에 대한 제1시간 인덱스 정보, 주파수 인덱스 정보 및 제2시간 인덱스 정보를 이용하여 RA-RNTI(Random Access-Radio Network Temporary Identifier)를 결정하는 제어부 및 랜덤 액세스 응답 윈도우 내에서 RA-RNTI를 이용하여 랜덤 액세스 프리앰블에 대한 랜덤 액세스 응답을 전송하는 송신부를 포함하는 기지국 장치를 제공한다.

이상에서의 일 실시예에 따르면, 기지국이 다수개의 MTC 단말에 대해서 랜덤 액세스 응답을 반복 전송하는 경우에도 랜덤 액세스 응답을 원활하게 전달하는 효과가 있다.

또한, 일 실시예에 따르면, 랜덤 액세스 응답 윈도우 내에서 랜덤 액세스 응답의 충돌에 의해서 랜덤 액세스 절차의 오류 발생을 방지할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 시스템 정보의 전송 동작을 설명하기 위한 신호도이다.
도 2는 시스템 정보의 변경 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 Contention free 랜덤 액세스 절차를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 Contention based 랜덤 액세스 절차를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 랜덤 액세스 프리앰블을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 랜덤 액세스 응답을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 랜덤 액세스 응답(Random Access Response, RAR)을 포함하는 MAC PDU를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 E/T/RAPID MAC subheader를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 E/T/R/R/BI MAC subheader를을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 MAC RAR를 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 MTC 단말의 경우에 랜덤 액세스 응답 윈도우 내에서 전송되는 랜덤 액세스 응답의 개수가 제한되는 문제점을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 MTC 단말의 경우에 랜덤 액세스 응답 간의 충돌 문제를 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 일 실시예에 따른 MTC 단말 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 일 실시예에 따른 기지국 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 일 실시예에 따른 MTC 단말의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 16은 일 실시예에 따른 기지국 구성을 설명하기 위한 도면이다.

이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

본 명세서에서 MTC 단말은 low cost(또는 low complexity)를 지원하는 단말 또는 coverage enhancement를 지원하는 단말 등을 의미할 수 있다.　　 본 명세서에서 MTC 단말은 low cost(또는 low complexity) 및 coverage enhancement를 지원하는 단말 등을 의미할 수 있다. 또는 본 명세서에서 MTC 단말은 low cost(또는 low complexity) 및/또는 coverage enhancement를 지원하기 위한 특정 카테고리로 정의된 단말을 의미할 수 있다.

다시 말해 본 명세서에서 MTC 단말은 LTE 기반의 MTC 관련 동작을 수행하는 새롭게 정의된 3GPP Release-13 low cost(또는 low complexity) UE category/type을 의미할 수 있다. 또는 본 명세서에서 MTC 단말은 기존의 LTE coverage 대비 향상된 coverage를 지원하거나, 혹은 저전력 소모를 지원하는 기존의 3GPP Release-12 이하에서 정의된 UE category/type, 혹은 새롭게 정의된 Release-13 low cost(또는 low complexity) UE category/type을 의미할 수 있다.

본 발명에서의 무선통신시스템은 음성, 패킷 데이터 등과 같은 다양한 통신 서비스를 제공하기 위해 널리 배치된다. 무선통신시스템은 사용자 단말(User Equipment, UE) 및 기지국(Base Station, BS, 또는 eNB)을 포함한다. 본 명세서에서의 사용자 단말은 무선 통신에서의 단말을 의미하는 포괄적 개념으로서, WCDMA 및 LTE, HSPA 등에서의 UE(User Equipment)는 물론, GSM에서의 MS(Mobile Station), UT(User Terminal), SS(Subscriber Station), 무선기기(wireless device) 등을 모두 포함하는 개념으로 해석되어야 할 것이다.

기지국 또는 셀(cell)은 일반적으로 사용자 단말과 통신하는 지점(station)을 말하며, 노드-B(Node-B), eNB(evolved Node-B), 섹터(Sector), 싸이트(Site), BTS(Base Transceiver System), 액세스 포인트(Access Point), 릴레이 노드(Relay Node), RRH(Remote Radio Head), RU(Radio Unit), small cell 등 다른 용어로 불릴 수 있다.

즉, 본 명세서에서 기지국 또는 셀(cell)은 CDMA에서의 BSC(Base Station Controller), WCDMA의 NodeB, LTE에서의 eNB 또는 섹터(싸이트) 등이 커버하는 일부 영역 또는 기능을 나타내는 포괄적인 의미로 해석되어야 하며, 메가셀, 매크로셀, 마이크로셀, 피코셀, 펨토셀 및 릴레이 노드(relay node), RRH, RU, small cell 통신범위 등 다양한 커버리지 영역을 모두 포괄하는 의미이다.

상기 나열된 다양한 셀은 각 셀을 제어하는 기지국이 존재하므로 기지국은 두 가지 의미로 해석될 수 있다. i) 무선 영역과 관련하여 메가셀, 매크로셀, 마이크로셀, 피코셀, 펨토 셀, 스몰 셀을 제공하는 장치 그 자체이거나, ii) 상기 무선영역 그 자체를 지시할 수 있다. i)에서 소정의 무선 영역을 제공하는 장치들이 동일한 개체에 의해 제어되거나 상기 무선 영역을 협업으로 구성하도록 상호작용하는 모든 장치들을 모두 기지국으로 지시한다. 무선 영역의 구성 방식에 따라 eNB, RRH, 안테나, RU, LPN, 포인트, 송수신포인트, 송신 포인트, 수신 포인트 등은 기지국의 일 실시예가 된다. ii) 에서 사용자 단말의 관점 또는 이웃하는 기지국의 입장에서 신호를 수신하거나 송신하게 되는 무선 영역 그 자체를 기지국으로 지시할 수 있다.

따라서, 메가셀, 매크로셀, 마이크로셀, 피코셀, 펨토 셀, 스몰 셀, RRH, 안테나, RU, LPN(Low Power Node), 포인트, eNB, 송수신포인트, 송신 포인트, 수신포인트를 통칭하여 기지국으로 지칭한다.

본 명세서에서 사용자 단말과 기지국은 본 명세서에서 기술되는 기술 또는 기술적 사상을 구현하는데 사용되는 두 가지 송수신 주체로 포괄적인 의미로 사용되며 특정하게 지칭되는 용어 또는 단어에 의해 한정되지 않는다. 사용자 단말과 기지국은, 본 발명에서 기술되는 기술 또는 기술적 사상을 구현하는데 사용되는 두 가지(Uplink 또는 Downlink) 송수신 주체로 포괄적인 의미로 사용되며 특정하게 지칭되는 용어 또는 단어에 의해 한정되지 않는다. 여기서, 상향링크(Uplink, UL, 또는 업링크)는 사용자 단말에 의해 기지국으로 데이터를 송수신하는 방식을 의미하며, 하향링크(Downlink, DL, 또는 다운링크)는 기지국에 의해 사용자 단말로 데이터를 송수신하는 방식을 의미한다.

무선통신시스템에 적용되는 다중 접속 기법에는 제한이 없다. CDMA(Code Division Multiple Access), TDMA(Time Division Multiple Access), FDMA(Frequency Division Multiple Access), OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access), OFDM-FDMA, OFDM-TDMA, OFDM-CDMA와 같은 다양한 다중 접속 기법을 사용할 수 있다. 본 발명의 일 실시예는 GSM, WCDMA, HSPA를 거쳐 LTE 및 LTE-advanced로 진화하는 비동기 무선통신과, CDMA, CDMA-2000 및 UMB로 진화하는 동기식 무선 통신 분야 등의 자원할당에 적용될 수 있다. 본 발명은 특정한 무선통신 분야에 한정되거나 제한되어 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 사상이 적용될 수 있는 모든 기술분야를 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.

상향링크 전송 및 하향링크 전송은 서로 다른 시간을 사용하여 전송되는 TDD(Time Division Duplex) 방식이 사용될 수 있고, 또는 서로 다른 주파수를 사용하여 전송되는 FDD(Frequency Division Duplex) 방식이 사용될 수 있다.

또한, LTE, LTE-A와 같은 시스템에서는 하나의 반송파 또는 반송파 쌍을 기준으로 상향링크와 하향링크를 구성하여 규격을 구성한다. 상향링크와 하향링크는, PDCCH(Physical Downlink Control CHannel), PCFICH(Physical Control Format Indicator CHannel), PHICH(Physical Hybrid ARQ Indicator CHannel), PUCCH(Physical Uplink Control CHannel), EPDCCH(Enhanced Physical Downlink Control CHannel) 등과 같은 제어채널을 통하여 제어정보를 전송하고, PDSCH(Physical Downlink Shared CHannel), PUSCH(Physical Uplink Shared CHannel) 등과 같은 데이터채널로 구성되어 데이터를 전송한다.

한편 EPDCCH(enhanced PDCCH 또는 extended PDCCH)를 이용해서도 제어 정보를 전송할 수 있다.

본 명세서에서 셀(cell)은 송수신 포인트로부터 전송되는 신호의 커버리지 또는 송수신 포인트(transmission point 또는 transmission/reception point)로부터 전송되는 신호의 커버리지를 가지는 요소 반송파(component carrier), 그 송수신 포인트 자체를 의미할 수 있다.

실시예들이 적용되는 무선통신 시스템은 둘 이상의 송수신 포인트들이 협력하여 신호를 전송하는 다중 포인트 협력형 송수신 시스템(coordinated multi-point transmission/reception System; CoMP 시스템) 또는 협력형 다중 안테나 전송방식(coordinated multi-antenna transmission system), 협력형 다중 셀 통신시스템일 수 있다. CoMP 시스템은 적어도 두 개의 다중 송수신 포인트와 단말들을 포함할 수 있다.

다중 송수신 포인트는 기지국 또는 매크로 셀(macro cell, 이하 'eNB'라 함)과, eNB에 광케이블 또는 광섬유로 연결되어 유선 제어되는, 높은 전송파워를 갖거나 매크로 셀영역 내의 낮은 전송파워를 갖는 적어도 하나의 RRH일 수도 있다.

이하에서 하향링크(downlink)는 다중 송수신 포인트에서 단말로의 통신 또는 통신 경로를 의미하며, 상향링크(uplink)는 단말에서 다중 송수신 포인트로의 통신 또는 통신 경로를 의미한다. 하향링크에서 송신기는 다중 송수신 포인트의 일부분일 수 있고, 수신기는 단말의 일부분일 수 있다. 상향링크에서 송신기는 단말의 일부분일 수 있고, 수신기는 다중 송수신 포인트의 일부분일 수 있다.

이하에서는 PUCCH, PUSCH, PDCCH, EPDCCH, PRACH 및 PDSCH 등과 같은 채널을 통해 신호가 송수신되는 상황을 ‘PUCCH, PUSCH, PDCCH, EPDCCH, PRACH 및 PDSCH를 전송, 수신한다’는 형태로 표기하기도 한다.

또한 이하에서는 PDCCH를 전송 또는 수신하거나 PDCCH를 통해서 신호를 전송 또는 수신한다는 기재는 EPDCCH를 전송 또는 수신하거나 EPDCCH를 통해서 신호를 전송 또는 수신하는 것을 포함하는 의미로 사용될 수 있다.

즉, 이하에서 기재하는 물리 하향링크 제어채널은 PDCCH를 의미하거나, EPDCCH를 의미할 수 있으며, PDCCH 및 EPDCCH 모두를 포함하는 의미로도 사용된다.

또한, 설명의 편의를 위하여 PDCCH로 설명한 부분에도 본 발명의 일 실시예인 EPDCCH를 적용할 수 있으며, EPDCCH로 설명한 부분에도 본 발명의 일 실시예로 EPDCCH를 적용할 수 있다.

한편, 이하에서 기재하는 상위계층 시그널링(High Layer Signaling)은 RRC 파라미터를 포함하는 RRC 정보를 전송하는 RRC 시그널링을 포함한다.

eNB은 단말들로 하향링크 전송을 수행한다. eNB은 유니캐스트 전송(unicast transmission)을 위한 주 물리 채널인 물리 하향링크 공유채널(Physical Downlink Shared Channel, PDSCH), 그리고 PDSCH의 수신에 필요한 스케줄링 등의 하향링크 제어 정보 및 상향링크 데이터 채널(예를 들면 물리 상향링크 공유채널(Physical Uplink Shared Channel, PUSCH))에서의 전송을 위한 스케줄링 승인 정보를 전송하기 위한 물리 하향링크 제어채널(Physical Downlink Control Channel, PDCCH)을 전송할 수 있다. 이하에서는, 각 채널을 통해 신호가 송수신 되는 것을 해당 채널이 송수신되는 형태로 기재하기로 한다.

종래 3GPP LTE/LTE-Advanced 시스템에서 정의된 기지국과 단말 간의 하향링크 무선신호 및 무선채널에 대한 송수신 방법에 따르면, 임의의 RRC 연결(connected) 단말의 경우, 모든 하향링크 서브프레임(혹은 DRX가 설정된 단말의 경우, DRX on period에 구성된 모든 하향링크 서브프레임)의 하향링크 제어채널인 PDCCH 또는 EPDCCH를 통해 구성된 CSS(Common Search Space) 및 USS(UE-specific Search Space)를 모니터링하여 해당 셀에서 전송되는 SIB(System Information Block), RAR(Random Access Response), paging message 등 브로드캐스팅/멀티캐스팅 트래픽에 대한 스케줄링(scheduling) 정보 및 해당 단말을 위한 유니캐스팅 트래픽(unicasting traffic)에 대한 스케줄링 정보를 획득할 수 있다. 이로써, 단말은 모든 하향링크 서브프레임을 통해 브로드캐스팅/멀티캐스팅 메시지 및 유니캐스팅 메시지를 수신할 수 있도록 정의되었다.

구체적으로, 임의의 하향링크 서브프레임을 통해 전송되는 PDCCH 또는 EPDCCH에서 임의의 단말을 위한 브로드캐스팅/멀티캐스팅 메시지에 대한 스케줄링 정보를 전송하기 위한 CSS 구성 방법과 유니캐스팅 메시지에 대한 스케줄링 정보를 전송하기 위한 USS 구성 방법은 3GPP TS 36.213 문서를 참조할 수 있다.

MTC 동작을 위한 낮은 복잡성 단말 카테고리/타입(Low complexity UE category/type for MTC operation)

LTE 또는 LTE-Advanced 네트워크가 확산 될수록, 이동통신 사업자는 네트워크의 유지보수 비용 등을 줄이기 위해 RAT(Radio Access Terminals)의 수를 최소화하기를 원하고 있다. 한편, 종래의 GSM/GPRS 네트워크 기반의 MTC 제품들이 증가하고 있고, 낮은 데이터 전송률을 사용하는 MTC 단말을 저비용으로 제공할 수 있다. 따라서, 이동통신 사업자 입장에서 일반 데이터 전송을 위해서는 LTE/LTE-Advanced 네트워크를 사용하고 MTC 단말을 위해서는 GSM/GPRS 네트워크를 사용할 때, 두 개의 RAT을 각각 운영해야 하는 문제가 발생한다. 또한, 이는 주파수 대역의 비효율적 활용으로 이동통신 사업자의 수익 및 효율성 측면에서 문제가 된다.

이와 같은 문제를 해결하기 위해서, GSM/EGPRS 네트워크를 사용하는 값싼 MTC 단말을 LTE/LTE-Advanced 네트워크를 사용하는 MTC 단말로 대체 해야 하며, 이를 위해서 LTE/LTE-Advanced MTC 단말의 가격을 낮추기 위한 다양한 요구사항들이 논의되고 있다. 또한, 논의되고 있는 요구사항들을 만족시키기 위해 다양한 기능이 연구되고 있다. 즉, LTE MTC 단말의 가격을 낮추기 위한 다양한 요구사항들을 반영한 낮은 복잡성의 단말 카테고리/타입(low complexity UE category/type)의 정의에 대한 필요성이 제기되고 있다.

또한, 스마트 미터링(Smart metering)과 같은 MTC 서비스를 지원하는 MTC 단말 중 20%정도는 지하실과 같은 딥 인도어(Deep indoor) 환경에 설치되므로, 성공적인 MTC 데이터 전송을 위해서, LTE MTC 단말의 커버리지는 종래 일반 LTE/LTE-Advanced 단말의 커버리지와 비교하여 15dB 정도 향상되어야 한다. 또한, 상기 기술로 인한 성능 감소를 추가적으로 고려한다면 LTE MTC 단말의 커버리지는 15dB 이상 향상되어야 한다.

이와 같이 LTE/LTE-Advanced MTC 단말 가격을 낮추면서 커버리지를 향상시키기 위해서 PSD 부스팅(boosting) 또는 낮은 코딩 레이트(Low coding rate) 및 시간 도메인 반복(Time domain repetition) 등과 같은 로버스트(Robust)한 전송을 위한 다양한 기술의 개발이 요구된다.

구체적으로 MTC 동작(operation)을 위한 낮은 복잡성 단말 카테고리/타입(low complexity UE category/type)의 요구사항은 다음과 같다.

■ Reduced UE bandwidth of 1.4 MHz in downlink and uplink.

◆ Bandwidth reduced UEs should be able to operate within any system bandwidth.

◆ Frequency multiplexing of bandwidth reduced UEs and non-MTC UEs should be supported.

◆ The UE only needs to support 1.4 MHz RF bandwidth in downlink and uplink.

■ Reduced maximum transmit power.

■ Reduced support for downlink transmission modes.

● further UE processing relaxations

◆ Reduced maximum transport block size for unicast and/or broadcast signalling.

◆ Reduced support for simultaneous reception of multiple transmissions.

◆ Relaxed transmit and/or receive EVM requirement including restricted modulation scheme. Reduced physical control channel processing (e.g. reduced number of blind decoding attempts).

◆ Reduced physical data channel processing (e.g. relaxed downlink HARQ time line or reduced number of HARQ processes).

◆ Reduced support for CQI/CSI reporting modes.

● Target a relative LTE coverage improvement - corresponding to 15 dB for FDD - for the UE category/type defined above and other UEs operating delay tolerant MTC applications with respect to their respective nominal coverage.

● Provide power consumption reduction for the UE category/type defined above, both in normal coverage and enhanced coverage, to target ultra-long battery life:

본 발명에서는 설명의 편의를 위해 MTC 동작을 위한 상기의 조건을 만족하는 새로운 커버리지 향상 및 낮은 복잡성 단말 카테고리/타입(coverage enhancement and low complexity UE category/type)을 간단하게 MTC 단말로 기재한다. 다만, 해당 용어는 이해의 편의를 위한 것으로, 해당 명칭에 한정되는 것은 아니다.

[Physical Downlink Control/data Channel for MTC]

기존의 3GPP LTE/LTE-Advanced Release-12 이하의 시스템에서 DCI를 송수신하기 위한 하향링크 제어채널로서 PDCCH 및 EPDCCH가 정의되었다. 특히, Release-10 이하의 시스템에서 단말은 모든 하향링크 서브프레임의 첫 1~3 OFDM 심볼(시스템 대역폭이 1.4MHz인 경우, 2~4 OFDM 심볼)을 통해 전송되는 PDCCH를 통해 하향링크 제어채널을 수신했다.

추가적으로, 3GPP LTE/LTE-Advanced Release-11에서 새로운 하향링크 제어채널인 EPDCCH가 정의되어, 임의의 단말은 기지국의 설정에 따라 PDCCH를 통해 하향링크 제어정보를 수신하거나, 또는 EPDCCH를 통해 하향링크 제어정보를 수신하는 것이 가능해졌다.

기본적으로 LTE/LTE-Advanced 시스템에서 하향링크 제어정보 수신은 단말의 복수의 PDCCH 후보(candidates) 혹은 EPDCCH 후보(candidates)에 대한 모니터링을 통한 블라인드 디텍션(blind detection) 방식으로 이루어졌다. 이를 위해 임의의 LTE/LTE-Advanced 단말은 PDCCH 영역을 통해 복수의 PDCCH 후보들(candidates)로 구성된 CSS(Common Search Space) 및 USS(UE-specific Search Space)를 모니터링하거나, 혹은 EPDCCH 영역을 통해 복수의 EPDCCH 후보들(candidates)로 구성된 USS를 모니터링 하도록 정의되었다. 이때, 각각의 PDCCH 후보(candidate) 혹은 EPDCCH 후보(candidate)는 각각 PDCCH 및 EPDCCH의 기본 전송단위가 되는 CCE(Control Channel Element) 혹은 ECCE(Enhanced Control Channel Element)의 집합으로 구성이 될 수 있다. 임의의 단말은 하향링크 제어정보 송수신에 대한 link adaptation을 적용하기 위해 각각 서로 다른 복수의 집합 레벨(Aggregation Level)을 갖는 PDCCH 후보(candidates) 혹은 EPDCCH 후보(candidates)에 모니터링을 수행할 수 있도록 해당 검색 공간(CSS 및 USS)이 정의되었다.

그러나, 단일한 하향링크 서브프레임을 통해 전송이 이루어졌던 기존의 PDCCH/EPDCCH와 달리, Release-13에서 새롭게 정의되는 MTC 단말을 위한 하향링크 제어채널인 M-PDCCH의 경우, 커버리지 확장을 위해 복수의 하향링크 서브프레임을 통해 반복 전송(repetition)이 필요하다. 이에 따라 M-PDCCH의 경우, link adaptation을 위해 기존의 집합 레벨 L(L={1,2,4,8,16,32}, L={1,2,4,8} for PDCCH) 외에 추가적으로 반복 전송 횟수 R의 도메인(domain)이 추가될 수 있다. 즉, 임의의 M-PDCCH 후보(candidate)는 각각 단일한 하향링크 서브프레임에서 해당 M-PDCCH 전송을 위해 사용되는 CCE(혹은 M-CCE)의 개수로 정의된 집합 레벨 L과 반복 전송이 이루어지는 하향링크 서브프레임의 수로 정의된 반복(repetition) 횟수 R의 집합으로 정의될 수 있다. 즉, 임의의 M-PDCCH 후보는 {L,R}로 정의될 수 있으며, 각각의 MTC 단말은 커버리지 레벨(coverage level)에 따라 각각 서로 다른 L과 R을 갖는 복수의 M-PDCCH 후보들(candidates)에 대한 모니터링을 수행할 수 있다.

마찬가지로, MTC 단말을 위한 하향링크 데이터 채널(PDSCH)을 송수신함에 있어서, 커버리지 확장을 위해 임의의 MTC 단말을 위한 PDSCH가 복수의 하향링크 서브프레임을 통해 반복되어 전송될 수 있다. 이를 위해 기지국은 MTC 단말 별로 해당 단말이 속한 커버리지 레벨(coverage level)에 따라 PDSCH의 반복 전송 횟수를 지정하기 위한 PDSCH의 반복 레벨 셋(set of PDSCH repetition level)을 단말 특정 RRC 시그널링(UE-specific RRC signaling)을 통해 설정하고, PDSCH assignment 정보를 포함하는 DCI를 통해 해당 PDSCH에 적용할 반복 레벨 값을 동적으로 시그널링할 수 있다. 여기서, PDSCH에 적용할 반복 레벨 값은 반복 레벨 셋 중 적용할 PDSCH 반복 레벨에 따라 결정될 수 있다.

추가적으로, M-PDCCH, PDSCH 등 MTC 단말을 위한 하향링크 무선채널 혹은 하향링크 무선신호에 대한 송수신이 가능한 하향링크 서브프레임(Valid subframe for DL transmission) 역시 MTC-SIB1을 통해 기지국이 셀 특정(cell-specific)하게 설정하여 해당 셀 내의 MTC 단말들에게 브로드캐스팅할 수 있다. 즉, 전술한 M-PDCCH 후보들 혹은 PDSCH 전송은 해당 MTC-SIB1을 통해 설정된 DL valid subframe을 통해서만 이루어질 수 있다.

시스템 정보 전송

도 1은 시스템 정보의 전송 동작을 설명하기 위한 신호도이다.

시스템 정보는 마스터 정보 블럭(Master Information Block, 이하 MIB)와 여러 개의 시스템 정보 블럭(System Information Block, 이하 SIB)들로 구성된다.

단말(100)은 기지국(110)으로부터 MIB를 수신한다(S101). MIB는 필수적인 정보를 포함하며, 40ms 주기를 가진다. MIB는 SFN mod 4 = 0인 라디오 프레임의 서브프레임 #0에 전송되고, 그 외의 라디오 프레임에 대해서는 서브프레임 #0에 반복(repetition)되어 전송되게 된다.

이후, 단말(100)은 기지국(110)으로부터 SIB1을 수신한다(S102). SIB1은 80ms의 주기를 가지며, 80ms 주기 내에서 반복되어 전송되게 된다. 즉, SFN mod 8 = 0인 라디오 프레임의 서브프레임 #5에 전송되고, SFN mod 2 = 0인 라디오 프레임에 대해 서브프레임 #5에 반복되어 전송되게 된다.

단말(100)은 SIB 1을 제외한 나머지 SIB들을 수신할 수 있다(S103). SIB 1을 제외한 다른 SIB 메시지들(예를 들어, SIB 2,3,4,…)은 시스템 정보(System Information, 이하 SI)메시지에 포함되어 전송된다. 각 SIB들의 SI 메시지에 대한 매핑정보는 SIB 1에 포함되어 있다. 단말(100)은 SIB 1을 수신하면, 다른 SIB들이 언제 전송되는지를 알 수 있게 된다. 각각의 SIB는 하나의 SI 메시지에 포함된다. 하나의 SI 메시지는 같은 주기를 가진 여러 개의 SIB를 포함할 수 있다. 여러 SI 메시지들이 같은 주기를 가질 수도 있다. SI 메시지는 SI 윈도우(window) 내에서 전송되는데, 하나의 SI 메시지는 SI 윈도우(window)와 연관(associate)되어 있다. 하나의 SI 윈도우(window) 내에는 하나의 SI 메시지만 전송될 수 있다. SI 윈도우 내에서 SI 메시지의 반복 전송이 자유롭게 수행될 수 있다.

시스템 정보의 변경

시스템 정보는 기지국 또는 코어망의 정보 변경 결정에 의해서 변경될 수 있다. 시스템 정보의 변경은 특정 라디오 프레임에만 발생할 수 있다. 네트워크는 변경 주기(Modification period)를 설정하여 해당 기간 내에는 동일한 내용의 시스템 정보를 방송한다. 네트워크가 시스템 정보 전체 또는 일부를 변경하는 경우 먼저 현재 변경 주기(modification period) 동안 단말에게 변경에 대해서 알리고, 그 다음 변경 주기(modification period)에 변경된 시스템 정보를 방송한다. 네트워크로부터 시스템 정보 변경에 대한 알림을 수신한 단말은 다음 변경 주기(modification period)가 시작하면 바로 변경된 새로운 시스템 정보를 수신한다.

도 2는 시스템 정보의 변경 동작을 설명하기 위한 도면이다.

도 2를 참조하면, 변경 주기 n에서 기지국은 단말로 시스템 정보의 변경을 알리고, 변경 주기 n+1에서 변경된 시스템 정보를 전송한다. 즉, 변경 주기 n에서 단말은 SIB와 MIB를 수신하며, 업데이트 된 시스템 정보인 New SIB를 변경 주기 n+1에서 수신할 수 있다. 도 2에서는 설명의 편의를 위하여, SIB 정보가 변경되는 것을 예를 들어 도시하였으며, SIB와 MIB의 전송 주기도 임의로 설정하여 도시하였다. 변경된 시스템 정보가 전송되는 경계는 SFN mod m=0으로 정의되고 m값은 SIB 2에서 설정된다.

한편, 기지국은 페이징 메시지를 통해서 시스템 정보의 변경을 단말에 알려줄 수 있다. 만약, 단말이 시스템 정보 변경(systemInfoModification) 정보를 포함한 페이징 메시지를 수신하면, 다음 변경 주기(modification period)의 시점부터 바로 모든 시스템 정보를 새로 수신한다. 즉, 일부 시스템 정보만 변경되는 경우에도 단말은 전체 시스템 정보를 다시 수신하여 단말에 적용해야 한다.

한편, SIB 1은 시스템 정보 카운트 값을 포함할 수 있다. 시스템 정보 카운트 값은 SIB들이 변경될 때, 카운팅되는 값으로 SIB 1의 특정 필드에 포함될 수 있다. 예를 들어, 시스템 정보 카운트 값은 "systemInfoValueTag" 정보 요소(Information Element, IE)로 포함될 수 있다. "systemInfoValueTag" IE는 네트워크가 SIB들을 변경할 때 해당 값을 함께 업데이트함으로써, 단말이 해당 값만을 비교해서 SIB들이 변경되었는지를 알 수 있게 해준다. 예를 들어, 단말이 기지국 커버리지 밖(out of coverage)에서 커버리지 내로 복귀했을 때, 방송하는 SIB 1의 "systemInfoValueTag" 값을 자신이 갖고 있는 값과 비교하여 갖고 있는 SIB들이 유효한(i.e. 동일한)지 여부를 확인할 수 있다. 전술한 "systemInfoValueTag" 값은 ETWS 정보, CMAS 정보, 시간 정보(예를 들어, SIB 8, SIB 16), EAB 파라미터 등의 변경 시에는 업데이트 되지 않을 수도 있다.

랜덤 액세스 절차

랜덤 액세스란 단말이 기지국과 업링크 타임 동기를 맞추거나 무선 자원을 할당 받기 위해서 사용하는 절차이다.

단말은 아래와 같은 경우에 랜덤 액세스 절차를 수행한다.

- 기지국과 연결(RRC Connection)이 없어 초기 접속을 하는 경우

- 무선 연결 실패 또는 핸드오버 실패 시 복구를 시도하는 경우

- 단말이 핸드오버과정에서 target cell에 처음 접속하는 경우

- 업링크 시간 동기가 맞지 않거나 무선 자원(UL grant)을 요청하기 위한 경우

- 기지국에 의해 요청되어지는 경우

이와 같은 랜덤 액세스 절차는 경쟁 기반(Contention based) 랜덤 액세스 과정과 비 경쟁기반(Non-contention based 또는 Contention free) 랜덤 액세스 과정으로 구분된다. 전술한 두 방식의 구분은 랜덤 액세스 과정에서 사용되는 프리앰블(Random access preamble)을 단말이 직접 선택했는지 또는 기지국이 선택했는지에 따라 결정된다.

도 3은 Contention free 랜덤 액세스 절차를 설명하기 위한 도면이다.

도 3을 참조하면, 비 경쟁기반(Non-contention based(Contention free)) 랜덤 액세스 과정에서 단말(100)은 기지국(110)이 자신에게만 할당해준 프리앰블을 사용한다. 즉, 기지국(110)은 각 단말(100)이 비 경쟁기반 랜덤 액세스에 사용할 프리앰블을 할당한다(S310). 각 단말(100)에 할당된 프리앰블은 다른 단말들이 사용할 수 없으므로, 충돌이 발생하지 않는다.

이후, 단말(100)은 전술한 랜덤 액세스 절차가 수행되는 경우에 할당받은 프리앰블을 이용하여 랜덤 액세스 프리앰블을 기지국(110)으로 전송한다(S320). 기지국(110)은 랜덤 액세스 프리앰블을 수신할 경우 해당 단말(100)에게 랜덤 액세스 응답을 전송한다(S330). 해당 랜덤 액세스 응답을 수신한 단말(100)은 랜덤 액세스 응답에 포함된 TAC(Timing Advance Command)를 이용해 업링크 타임 동기를 맞추고, 상향링크 그랜트(UL grant)에 따라 해당하는 리소스로 상향링크 데이터 전송 준비를 하는 것으로 랜덤 액세스 절차는 종료된다.

도 4는 Contention based 랜덤 액세스 절차를 설명하기 위한 도면이다.

도 4를 참조하면, 경쟁 기반 랜덤 액세스 절차에서 단말(100)은 사용할 수 있는 프리앰블 중 임의의 프리앰블을 스스로 선택하여 전송한다(S410). 이 경우, 단말(100)이 임의로 랜덤 액세스 프리앰블을 선택하므로, 여러 단말에 의해 동시에 선택되어 사용될 가능성이 있다. 그러므로 기지국(110)이 임의의 랜덤 액세스 프리앰블을 수신하였을 때, 해당 랜덤 액세스 프리앰블이 어떤 단말로부터 전송되었는지 알 수가 없다. 그러므로 비 경쟁기반 랜덤 액세스 절차와는 달리 하나의 단말만 선택되도록 하는 추가적인 과정이 필요하다. 이하, 경쟁 기반 랜덤 액세스 절차를 도 4의 순서에 따라 설명한다.

1. 먼저 단말(100)은 수신한 시스템 정보를 통해 설정된, 랜덤 액세스 프리앰블의 집합 중 임의로 하나의 랜덤 액세스 프리앰블을 선택하고, 선택된 랜덤 액세스 프리앰블을 전송할 수 있는 PRACH 자원을 선택해서 전송한다(S410). PRACH 자원에 대한 설정은 시스템 정보를 통해서 제공된다. PRACH 리소스는 시스템 정보 블록 2(system information block2)의 PRACH 구성 인덱스(PRACH Configuration Index)를 통해 어떤 주기로 어떤 서브프레임(subframe)에 할당되어있는지 알 수 있다.

2. 기지국(110)은 수신한 랜덤 액세스 프리앰블에 중 하나에 대해서 응답 메시지를 전송한다(S420). 랜덤 액세스 응답은 시스템 정보를 통해 전달한 랜덤 액세스 응답 윈도우 안에서 전달된다. 랜덤 액세스 응답 메시지는 랜덤 액세스 프리앰블 ID, 상향링크 무선자원(UL grant), 임시 C-RNTI(Temporary C-RNTI), 상향링크 시간 동기 보정값(Time Alignment Command) 등으로 구성될 수 있다.

단말(100)은 자신이 전송한 랜덤 액세스 프리앰블에 해당하는 랜덤 액세스 응답을 받았다면, 해당 랜덤 액세스 응답에 포함된 내용을 설정한다. 예를 들어, 단말(100)은 TAC를 적용하고, 랜덤 액세스 응답 메시지에 포함된 임시 C-RNTI를 자신의 임시 C-RNTI로 설정한다. 그리고 수신한 상향링크 무선자원을 통해 메시지를 전송할 준비를 한다. 이때, 동일한 랜덤 액세스 프리앰블을 동일한 PRACH 리소스를 통해서 전송했던 타 단말들도 랜덤 액세스 응답을 수신하게 되어 전술한 설정을 적용하고 Msg3를 같이 전송하게 된다.

3. 단말(100)은 수신한 임시 C-RNTI로, 수신한 무선자원을 통해 Msg3을 전송한다(S430). Msg3에는 단말 식별자(ue-Identity) 같은 단말 고유의 정보가 포함된다.

4. 기지국(110)은 단말(100)로부터 수신하여 성공적으로 디코딩된 하나의 Msg3에 대해 응답 메시지를 준비한다. Msg3에 포함되어 있던 단말의 고유 식별자(Contention Resolution ID=ue-Identity)를 포함하여 Msg4를 구성하고 임시 C-RNTI로 전송한다(S440).

5. 응답 메시지(Msg4)를 수신한 단말(100)은 Msg4에 포함되어 있는 고유 식별자와 자신의 고유 식별자를 비교하여 동일하다면, 자신이 전송했던 Msg3의 응답으로 여기고 ACK을 기지국(110)으로 전송한다(S450). 만약, 수신된 Msg4에 포함된 고유 식별자가 자신의 고유 식별자와 동일하지 않다면, 해당 단말은 랜덤 액세스 과정이 실패했다고 판단하고, 처음부터 다시 랜덤 액세스 과정을 시작한다.

이상의 과정을 통해서, 경쟁기반 랜덤 액세스 과정에서 동일한 랜덤 액세스 프리앰블을 동일한 PRACH 리소스를 통해서 전송한 다수의 단말의 충돌을 회피할 수 있다.

랜덤 액세스 프리앰블

도 5는 랜덤 액세스 프리앰블을 설명하기 위한 도면이다.

도 5를 참조하여, 랜덤 액세스 절차에서 사용되는 랜덤 액세스 프리앰블을 간략히 설명한다.

랜덤 액세스 프리앰블은 총 64개로 구분될 수 있다. 크게는 비 전용 랜덤 액세스 프리앰블(Non-dedicated RA preamble, 500) 과 전용 랜덤 액세스 프리앰블(Dedicated RA preamble, 510)로 구분된다. 비 전용 랜덤 액세스 프리앰블(500)은 경쟁기반 랜덤 액세스 절차에서 사용할 수 있는 프리앰블의 집합이다. 또한, 전용 랜덤 액세스 프리앰블(510)은 비 경쟁기반 랜덤 액세스 절차에서 사용되는 프리앰블의 집합이다. 비 전용 랜덤 액세스 프리앰블(500)들은 다시 Group A와 Group B로 나뉜다. Group A와 Group B은 랜덤 액세스 절차에서 메시지3(Msg3)의 크기와 패스 로스(Path loss)에 따라 구분하기 위해 나뉜다. 기지국은 시스템 정보 블록 2(System Information Block 2, SIB2)를 통해 단말이 상황에 맞게 사용할 수 있는 프리앰블의 종류와 개수를 미리 나누어 할당해놓게 된다.

랜덤 액세스 응답(Random Access Response)

도 6은 랜덤 액세스 응답을 설명하기 위한 도면이다.

랜덤 액세스 프리앰블을 전송한 단말은 랜덤 액세스 프리앰블을 전송했던 PRACH 리소스에 따라 RA-RNTI를 생성한다. 단말은 랜덤 액세스 프리앰블이 전송된 서브프레임으로부터 3개의 서브프레임 이후부터 SIB2를 통해 미리 설정되어 있는 랜덤 액세스 응답 윈도우(RAR window) 시간 동안 랜덤 액세스 응답의 수신을 모니터링한다. 이때, 단말은 전술한 RA-RNTI를 이용하여 랜덤 액세스 응답의 수신을 모니터링 한다. 단말이 랜덤 액세스 응답 메시지를 응답 윈도우 내에 수신한다면, 해당 랜덤 액세스 응답 메시지에 포함된 TAC에 따라 자신의 상향링크 시간동기를 조정하고, 임시 C-RNTI를 자신의 RNTI로 설정하고, 설정한 임시 C-RNTI를 이용하여, 상향링크 그랜트에 따라 전술한 Msg3를 전송할 준비를 한다.

랜덤 액세스 응답을 위한 MAC PDU

도 7은 랜덤 액세스 응답(Random Access Response, RAR)을 포함하는 MAC PDU를 설명하기 위한 도면이다.

도 7을 참조하여, MAC(Medium Access Control) PDU(Protocol Data Unit) 구성 정보를 살펴보면, PDU는 MAC header와 MAC payload로 구성된다. 구체적으로, MAC PDU는 하나의 MAC 헤더와 0개 이상의 MAC RAR로 구성되고, 선택적으로 패딩 구성을 포함할 수 있다(A MAC PDU consists of a MAC header and zero or more MAC Random Access Responses (MAC RAR) and optionally padding).

MAC 헤더는 다양한 사이즈로 구성된다(The MAC header is of variable size). 또한, MAC PDU 헤더는 하나 이상의 MAC PDU 서브헤더를 포함하고, 각 서브헤더는 백오프 지시 서브헤더를 제외하고 MAC RAR에 연관된다(A MAC PDU header consists of one or more MAC PDU subheaders; each subheader corresponding to a MAC RAR except for the Backoff Indicator subheader). 만약 백오프 지시 서브헤더가 포함되면, 백어프 지시 서브헤더는 하나만 포함되고 MAC PDU 헤더의 첫번째 서브헤더로 포함된다(If included, the Backoff Indicator subheader is only included once and is the first subheader included within the MAC PDU header).

도 8은 E/T/RAPID MAC subheader를 설명하기 위한 도면이고, 도 9는 E/T/R/R/BI MAC subheader를을 설명하기 위한 도면이다.

도 8에 도시된 바와 같이, MAC PDU 서브헤더는 E/T/RAPID의 3개의 필드로 구성된다(A MAC PDU subheader consists of the three header fields E/T/RAPID). 이와 달리 백오프 지시 서브헤더는 도 9에 도신된 바와 같이 E/T/R/R/BI의 5개의 서브헤더로 구성된다(for the Backoff Indicator subheader which consists of the five header field E/T/R/R/BI as described in figure 9).

도 10은 MAC RAR를 설명하기 위한 도면이다.

한편, 도 10과 같이 MAC RAR은 4개의 fields R/Timing Advance Command/UL Grant/Temporary C-RNTI 필드로 구성된다(A MAC RAR consists of the four fields R/Timing Advance Command/UL Grant/Temporary C-RNTI as described in figure 10).

또한, 패딩은 마지막 MAC RAR 뒤에 위치하며, 패딩의 존재 여부 및 길이는 TB 사이즈, MAC 헤더의 사이즈 및 RAR의 개수에 기초하여 암시된다(Padding may occur after the last MAC RAR. Presence and length of padding is implicit based on TB size, size of MAC header and number of RARs).

이상에서 설명한 바와 같이, MTC 단말도 전술한 시스템 정보의 수신, 변경 절차를 수행하고, 랜덤 액세스 절차를 수행하여 기지국과 데이터를 송수신할 수 있다. 다만, MTC 단말의 경우 커버리지 확장을 고려할 필요가 있기 때문에 기지국과의 데이터 송수신 시에 반복 전송을 수행할 수 있다. 예를 들어, MTC 단말의 반복 전송 횟수는 반복 레벨에 의해서 결정될 수 있으며, 결합 레벨과 함께 MTC 단말의 하향링크 신호 모니터링에 사용될 수 있다.

그러나, MTC 단말의 상향링크 및 하향링크 데이터 반복 전송에 따라 전술한 랜덤 액세스 절차 수행에서 아래와 같은 문제점이 발생할 수 있다. 도 11 및 도 12를 참조하여 MTC 단말의 랜덤 액세스 절차에서 발생할 수 있는 문제점을 설명한다. 이하에서는, 설명의 편의를 위하여 랜덤 액세스 절차에서 MTC 단말이 기지국으로 전송하는 프리앰블을 프리앰블 또는 랜덤 액세스 프리앰블로 기재하여 설명한다. 또한, 랜덤 액세스 프리앰블 또는 랜덤 액세스 응답 등이 송수신되는 동작을 랜덤 액세스 프리앰블 또는 랜덤 액세스 응답 송수신으로 기재하여 설명하며, 필요에 따라 랜덤 액세스 응답 메시지 송수신 등으로 기재할 수도 있다. 즉, 본 명세서에서의 랜덤 액세스 응답 송수신은 랜덤 액세스 응답 메시지 송수신을 의미하는 것으로 해석되어야 한다.

도 11은 MTC 단말의 경우에 랜덤 액세스 응답 윈도우 내에서 전송되는 랜덤 액세스 응답의 개수가 제한되는 문제점을 설명하기 위한 도면이다.

랜덤 액세스 응답은 랜덤 액세스 프리앰블을 전송했던 PRACH 자원(resource)에 따라 RA-RNTI(Random Access-Radio Network Temporary Identifier)이 생성되고, 설정된 랜덤 액세스 응답 윈도우(RAR window) 내에 전송되게 된다. MTC 단말은 메시지 크기가 제한되고, 많은 수의 반복 전송이 필요하다. 이로 인해서 기지국은 설정된 랜덤 액세스 응답 윈도우의 크기에 따라 프리앰블을 전송한 모든 단말들에게 랜덤 액세스 응답을 못할 가능성이 있다. 따라서, 랜덤 액세스 실패가 증가하는 문제점이 있다.

도 11을 참조하면, 하나의 랜덤 액세스 응답(RAR) 메시지는 하나 또는 복수 개의 프리앰블에 대한 응답을 포함할 수 있다. 만약, 도 11과 같이 RAR window의 크기가 RAR의 반복 전송 수를 고려하여 최대 3개 전송될 수 있는 크기로 설정되는 경우, 프리앰블은 총 64개이므로, 한 RAR 메시지에는 22개의 프리앰블에 대한 응답은 포함될 수 있어야 한다. 그러나, MTC 단말을 위한 메시지의 최대크기는 1000 bits 이하로 제한되는데 현재 랜덤 액세스 프리앰블 응답을 위해 필요한 크기는 56bits이므로, 최대 16개에 대한 응답만 하나의 RAR메시지에 포함될 수 있다. 또한, MTC 단말을 위한 랜덤 액세스 응답에 추가적인 구성정보가 포함될 가능성도 있으므로, 하나의 RAR 메시지에 포함될 수 있는 랜덤 액세스 프리앰블 응답의 수는 더 적어질 수 있다. 따라서, 단말들이 한 시점에 전송한 랜덤 액세스 프리앰블들에 대해 기지국은 모두에 대해 응답을 전달할 수 없게 되는 문제가 발생할 수 있다.

도 12는 MTC 단말의 경우에 랜덤 액세스 응답 간의 충돌 문제를 설명하기 위한 도면이다.

위에서 설명한 바와 같이, 랜덤 액세스 응답은 프리앰블을 전송했던 PRACH 자원에 따라 RA-RNTI가 생성되고, 설정된 RAR window 내에서 생성된 RA-RNTI를 이용해 랜덤 액세스 응답 메시지가 전송되는지 모니터링한다. 다른 PRACH 자원을 사용해 랜덤 액세스 프리앰블을 전송한 MTC 단말들이라도 프리앰블을 전송한 서브프레임 번호나 주파수 자원 위치에 따라 동일한 RA-RNTI를 사용할 수 있다. 따라서, MTC 단말의 경우, 랜덤 액세스 응답이 반복 전송되어야 하므로 같은 시점에 프리앰블을 전송하지 않더라도 동일한 RA-RNTI를 사용한 단말들끼리 RAR window가 서로 오버랩되는 경우가 발생할 수 있다. 즉, 동일한 랜덤 액세스 프리앰블 ID로 다른 PRACH 자원을 사용해 프리앰블을 전송한 MTC 단말들이라도 같은 RA-RNTI를 사용하게되는 경우가 발생할 수 있고, RAR window의 오버랩 때문에 랜덤 액세스 응답에서 충돌이 발생할 수 있어 랜덤 액세스가 실패할 수 있다.

도 12를 참조하면, 랜덤 액세스 프리앰블의 반복 전송이 매 라디오프레임 1번 서브프레임부터 10번씩 반복 전송되도록 설정되고, RAR window 크기가 프리앰블 전송이 끝나고 3 서브프레임 후에 10번씩 반복 전송되는 RAR 이 최대 3개까지 전송되도록 설정되는 경우, 도 12와 같이 RAR window가 겹치는 부분(1200, 1210)이 발생할 수 있다. 구체적으로, 프리앰블 1을 전송한 MTC 단말의 RAR window와 프리앰블 2를 전송한 MTC 단말의 RAR window가 1200과 같이 겹치게되며, 프리앰블 2를 전송한 MTC 단말의 RAR window와 프리앰블 3을 전송한 MTC 단말의 RAR window가 1210과 같이 겹치게된다. 마찬가지로 프리앰블 1을 전송한 MTC 단말의 RAR window와 프리앰블 3을 전송한 MTC 단말의 RAR window도 겹칠 수 있다.

프리앰블 1 내지 3은 동일한 주파수 리소스를 사용하여 서브프레임 1번에서 전송되었으므로 결정된 RA-RNTI는 동일하다. 따라서, 프리앰블 1 내지 3의 ID가 동일한 경우에 RAR window의 겹쳐진 부분(1200, 1210)에서의 해당 프리앰블 ID의 응답은 프리앰블 1 내지 3 중 어느 프리앰블에 대한 응답인지 구분할 수 없다. 따라서, 랜덤 액세스 과정에서 충돌이 발생하여 랜덤 액세스 실패가 늘어나는 문제가 있다.

도 11 및 도 12를 참조하여 설명한 바와 같이, MTC 단말은 랜덤 액세스 응답을 수신함에 있어서 부족한 자원 및 충돌 문제로 인해서 정상적으로 동작할 수 없다. 이하에서는 전술한 문제점을 해결할 수 있도록 랜덤 액세스 응답을 송신 및 수신하는 방법과 장치에 대해서 설명한다.

본 발명에서는 랜덤 액세스 응답을 수신하여 구별하기 위한 RA-RNTI를 결정하는 방법을 각 실시예에 따라 다양하게 설정하여 전술한 RA-RNTI 중복에 따른 랜덤 액세스 실패 문제를 해결하는 방법을 실시예 별로 나누어 설명한다.

제 1 실시예

RA-RNTI는 랜덤 액세스 프리앰블 전송을 위해 선택한 랜덤 액세스 프리앰블 ID 또는 랜덤 액세스 프리앰블 인덱스를 고려하여 결정될 수 있다. 예를 들어, RA-RNTI는 랜덤 액세스 프리앰블을 전송한 PRACH의 주파수 인덱스 정보, 서브프레임 인덱스 정보 및 랜덤 액세스 프리앰블 인덱스를 이용하여 결정될 수 있다. 이 경우, 랜덤 액세스 프리앰블 ID 또는 랜덤 액세스 프리앰블 인덱스를 추가적으로 사용하여 RA-RNTI를 결저함으로써, MTC 단말의 랜덤 액세스 응답 충돌 및 개수 부족의 문제를 해결할 수 있다.

구체적으로, RA-RNTI는 수학식 1과 같이 결정될 수 있다.

[수학식 1]

RA-RNTI = 1 + a * t_id + b * f_id + c * preamble_group_id

수학식 1에서 t_id는 PRACH 자원의 시간 인덱스 정보이며, f_id는 PRACH 자원의 주파수 인덱스 정보를 의미한다. 또한, preamble_group_id는 랜덤 액세스 프리앰블을 k 개의 그룹으로 나누어 가리키는 인덱스 값으로, 프리앰블 인덱스 mod k = 0인 형태로 표현되어 0 ~ k-1 사이의 값을 가질 수 있다. a, b, c 값은 0보다 큰 자연수로 SIB를 통해 설정되거나 미리 설정되는 값일 수 있다. 한편, 프리앰블 그룹 인덱스를 계산하기 위한 k 값은 SIB를 통해 설정되거나 미리 저장된 값일 수 있다.

한편, 전술한 RA-RNTI를 결정하는 방법은 종래 RA-RNTI의 범위(0001~003C) 내에서만 할당될 수 있다. 예를 들어, 듀플렉스 모드에 따라 아래 수학식 2와 같이 결정될 수 있다.

[수학식 2]

RA-RNTI = 1 + t_id + (10 * preamble_group_id), for FDD

RA-RNTI = 1 + preamble_group_id + 10*f_id, for TDD

예를 들어, 프리앰블 그룹을 6개로 나눈 경우, preamble_group_id는 0~5의 값이 되고, 6개의 그룹에는 아래 표 1과 같이 프리앰블이 분류될 수 있다.

이 경우 RA-RNTI는 1~60의 범위로 MTC 단말은 프리앰블 전송을 시작한 PRACH 주파수 인덱스와 프리앰블 인덱스 번호에 따라 다른 RA-RNTI를 갖게 된다. 전술한 수학식 1 및 2에 따라 각 그룹 별로 RA-RNTI는 다른 값을 갖게 된다. MTC 단말은 결정된 RA-RNTI를 이용하여 랜덤 액세스 응답 윈도우 동안 MTC 단말을 위한 M-PDCCH 모니터링을 시작한다.

이와 같이, RA-RNTI를 결정함에 있어서, 랜덤 액세스 프리앰블 정보를 추가적으로 사용하여 전술한 문제점들을 해결할 수 있다.

제 2 실시예

제 2 실시예에서 MTC 단말 및 기지국은 RA-RNTI를 결정함에 있어서, 무선 프레임(Radio frame) 정보를 추가적으로 이용할 수 있다.

도 13은 일 실시예에 따른 MTC 단말 동작을 설명하기 위한 도면이다.

도 13을 참조하면, MTC 단말은 기지국으로 적어도 하나의 서브프레임의 PRACH(Physical Random Access Channel)를 통해서 랜덤 액세스 프리앰블을 반복 전송하는 단계를 수행할 수 있다(S1310). 예를 들어, MTC 단말은 랜덤 액세스 절차를 수행하기 위해서 PRACH를 통해서 랜덤 액세스 프리앰블을 기지국으로 전송한다. 이 경우, 랜덤 액세스 프리앰블을 하나 이상의 서브프레임에서 반복하여 전송될 수 있다. 이를 통해서, MTC 단말은 커버리지 향상 효과를 얻게 된다. 즉, MTC 단말은 연속되는 복수의 서브프레임 각각에서의 PRACH 자원을 이용하여 랜덤 액세스 프리앰블을 기지국으로 반복하여 전송하고, 경쟁 기반 또는 비 경쟁 기반 랜덤 액세스 여부에 따라 랜덤 액세스 프리앰블이 선택될 수 있다. 경쟁 기반 랜덤 액세스와 비 경쟁 기반 랜덤 액세스에서의 프리앰블 선택 차이는 위에서 설명하였으므로 생략한다.

또한, MTC 단말은 PRACH에 대한 제1시간 인덱스 정보, 주파수 인덱스 정보 및 제2시간 인덱스 정보를 이용하여 RA-RNTI(Random Access-Radio Network Temporary Identifier)를 결정하는 단계를 수행할 수 있다(S1320). MTC 단말은 랜덤 액세스 응답 윈도우 내에서 자신이 전송한 랜덤 액세스 프리앰블에 대한 랜덤 액세스 응답을 수신하기 위해서 RA-RNTI를 결정한다. 제 2 실시예에서 MTC 단말은 랜덤 액세스 프리앰블이 전송된 PRACH의 제1시간 인덱스 정보, PRACH의 주파수 인덱스 정보 및 PRACH의 제2시간 인덱스 정보를 이용하여 RA-RNTI를 결정할 수 있다. 여기서, 제1시간 인덱스 정보는 랜덤 액세스 프리앰블의 반복 전송이 시작되는 첫번째 서브프레임의 인덱스 값을 포함하고, 주파수 인덱스 정보는 랜덤 액세스 프리앰블이 전송되는 PRACH의 주파수 자원에 대한 인덱스 값을 포함한다. 예를 들어, FDD 듀플렉스 모드에서 PRACH 주파수 자원에 대한 인덱스 값은 0으로 설정될 수 있으며, 제1시간 인덱스 정보는 랜덤 액세스 프리앰블이 반복 전송되는 PRACH가 포함되는 첫번째 서브프레임 인덱스 넘버가 될 수 있다. 예를 들어, 서브프레임 #1에서 PRACH 자원을 이용하여 랜덤 액세스 프리앰블이 전송되면 제1시간 인덱스는 서브프레임 인덱스 값이 되고, 주파수 인덱스 정보는 서브프레임 #1에서의 PRACH 자원의 주파수 자원 인덱스 값(예를 들어, 0)이 될 수 있다.

한편, 제2시간 인덱스 정보는 랜덤 액세스 프리앰블의 반복 전송이 시작되는 첫번째 무선 프레임의 인덱스 값에 기초하여 결정될 수 있다. 예를 들어, MTC 단말은 RA-RNTI를 결정함에 있어서 무선 프레임 인덱스 값을 추가적으로 이용할 수 있다. 구체적으로 무선 프레임 #3의 서브프레임 #4에서 랜덤 액세스 프리앰블이 PRACH 자원을 통해서 10개의 연속되는 서브프레임에서 반복 전송되는 경우, 제1시간 인덱스 정보는 서브프레임 #4의 인덱스 값이 되고, 주파수 인덱스 정보는 서브프레임 #4에서의 PRACH 자원의 주파수 인덱스 값이 되며, 제2시간 인덱스 정보는 무선 프레임 #3의 인덱스 값에 기초하여 결정된다.

제2시간 인덱스 정보는 무선 프레임 인덱스 값에 기초하여 결정되며, 다양한 수식에 의해서 결정될 수 있다.

일 예로, 제2시간 인덱스 정보는 수학식 3에 의해서 결정될 수 있다.

[수학식 3]

제2시간 인덱스 정보 = SFN mod K

수학식 3에서 SFN은 랜덤 액세스 프리앰블의 반복 전송이 시작되는 PRACH가 포함되는 무선 프레임의 인덱스 값이고, K는 자연수이다. K는 기지국에 의해서 설정되거나, MTC 단말에 미리 저장된 값일 수 있다. 또는 K는 RAR window의 최대 사이즈 값에 의해서 결정될 수 있다. 예를 들어, K는 RAR window max 사이즈 값을 10으로 나눈 값으로 결정될 수 있따.

한편, MTC 단말은 전술한 제1시간 인덱스 정보, 주파수 인덱스 정보 및 제2시간 인덱스 정보의 총합에 기초하여 RA-RNTI를 결정할 수 있다. 예를 들어, RA-RNTI는 수학식 4에 의해서 결정될 수 있따.

[수학식 4]

RA-RNTI = 1 + t_id　+　A*f_id　+ B*t_id2

수학식 4에서 t_id는 제1시간 인덱스 정보, f_id는 주파수 인덱스 정보, t_id2는 제2시간 인덱스 정보, A 및 B는 각각 미리 설정된 상수를 의미한다. 예를 들어, A는 10, B는 60으로 설정될 수 있다. A 및 B는 MTC 단말에 미리 저장되거나, SIB를 통해서 수신되어 적용될 수도 있다.

필요에 따라 수학식 4에 의해서 결정되는 RA-RNTI는 기존 RA-RNTI의 범위(0001~003C) 내에서만 결정될 수도 있다. 예를 들어, 수학식 5에 의해서 결정될 수도 있다.

[수학식 5]

RA-RNTI= 1 + t_id2 + 10*f_id

예를 들어, t_id2 = SFN mod K일 때 K가 10인 경우 t_id2는 0~9의 값을 가질 수 있고, RA-RNTI는 1~60의 범위로 결정될 수 있다. MTC 단말은 랜덤 액세스 프리앰블 전송을 시작한 PRACH 주파수 자원 인덱스와 무선 프레임 인덱스에 따라 다른 RA-RNTI를 갖게 된다.

MTC 단말은 랜덤 액세스 응답 윈도우 내에서 RA-RNTI를 이용하여 랜덤 액세스 프리앰블에 대한 랜덤 액세스 응답을 수신하는 단계를 수행할 수 있다(S1330). MTC 단말은 전술한 방법으로 결정된 RA-RNTI를 이용하여 랜덤 액세스 응답 윈도우 동안 MTC 단말을 위한 M-PDCCH 모니터링을 시작한다. 이를 통해서, MTC 단말은 동일한 제1시간 인덱스 정보 및 주파수 인덱스 정보를 이용하여 프리앰블을 전송한 다른 MTC 단말과 RAR window가 중복되더라도 구분되는 RA-RNTI에 기초하여 랜덤 액세스 응답을 수신할 수 있다. 즉, MTC 단말은 랜덤 액세스 프리앰블을 반복 전송하는 최초의 무선 프레임 인덱스 정보를 추가적으로 이용하여 RA-RNTI를 결정함으로써, RAR window 중복 및 반복 전송에 따른 개수 한계에 따른 랜덤 액세스 실패 문제를 해결할 수 있다.

제 3 실시예

제 3 실시예는 제 1 실시예 및 제 2 실시예의 조합에 의해서 RA-RNTI가 결정되는 예를 설명한다.

제 3 실시예에서 RA-RNTI는 랜덤 액세스 프리앰블의 전송이 시작되는 무선 프레임과 프리앰블 전송을 위해 선택한 프리앰블 ID 또는 프리앰블 인덱스를 고려하여 결정될 수 있다. 즉, RA-RNTI는 PRACH 주파수 리소스 인덱스, 서브프레임 인덱스 정보 및 무선 프레임과 프리앰블 전송을 위해 선택한 프리앰블 ID 또는 프리앰블 인덱스에 기초하여 결정될 수 있다. 예를 들어, RA-RNTI는 수학식 6에 의해서 결정될 수 있다.

[수학식 6]

RA-RNTI = 1 + a * t_id + b * f_id + c * preamble_group_id + d * t_id2

수학식 6에서, preamble_group_id는 랜덤 액세스 프리앰블을 j개의 그룹으로 나누어 지시하는 인덱스 값으로, 프리앰블 인덱스 mod j = 0 인 형태로 표현되어 0 ~ j-1의 값을 가질 수 있다. 그리고, t_id2는 단말이 프리앰블 전송을 시작하는 무선 프레임에 따라 결정되는 값으로 SFN mod K의 식으로 구해지는 값으로 프리앰블 전송이 시작되는 무선 프레임의 번호에 따라 0 ~ k-1의 값을 가질 수 있다. 또한, a, b, c, d 값은 SIB를 통해 설정되거나 미리 정의된 상수일 수 있다. t_id와 f_id는 전술한 바와 같이 각각 랜덤 액세스 프리앰블이 전송되는 서브프레임 인덱스 값과 PRACH 주파수 인덱스 값을 의미한다. 또한 프리앰블 그룹 인덱스를 계산하기 위한 j 값과 t_id2를 계산을 위한 K 값은 SIB를 통해 설정되거나 미리 정의된 상수일 수 있다. 전술한 RA-RNTI는 종래 RA-RNTI의 범위(0001~003C) 내에서만 할당되는 형태로 결정될 수 있다. 예를 들어, 수학식 7의 식에 의해서 결정될 수도 있다.

[수학식 7]

RA-RNTI= 1 + preamble_group_id + 10 * t_id2

수학식 7에서 preamble_group_id가 프리앰블 인덱스 mod 10인 경우, preamble_group_id는 0~9의 값을 가질 수 있고, t_id2가 SFN mod 6 인 경우, t_id2는 0~5의 값을 가질 수 있다. 이 경우, RA-RNTI는 1~60의 범위로 MTC 단말은 프리앰블 전송을 시작한 주파수 인덱스 정보와 무선 프레임 인덱스에 따라 다른 RA-RNTI를 갖게 된다. MTC 단말은 결정된 RA-RNTI를 이용하여 랜덤 액세스 응답 윈도우 동안 MTC 단말을 위한 M-PDCCH를 모니터링을 시작한다.

이상에서 설명한 바와 같이, MTC 단말의 랜덤 액세스 절차에서 RA-RNTI는 랜덤 액세스 프리앰블이 반복 전송되는 시간 및 주파수 정보를 이용하여 결정될 수 있다. 구체적으로, RA-RNTI는 제1시간 인덱스 정보(예를 들어, 랜덤 액세스 프리앰블의 반복 전송 첫번째 서브프레임 인덱스 값), 주파수 인덱스 정보(예를 들어, 랜덤 액세스 프리앰블의 반복 전송이 이루어지는 PRACH 주파수 인덱스 값) 및 제2시간 인덱스 정보(예를 들어, 랜덤 액세스 프리앰블이 반복 전송되는 첫번째 무선 프레임 인덱스 값과 K를 이용한 모듈러 연산 결과값)을 이용하여 결정된다. 이를 통해서, MTC 단말의 반복 전송 특성에 따른 랜덤 액세스 응답의 중복과 자원 부족 문제를 해결할 수 있다. 또한, MTC 단말의 랜덤 액세스 실패를 줄이는 효과가 있다.

이하에서는 전술한 본 발명의 실시예들이 수행될 수 있는 기지국의 동작을 도 14를 참조하여 설명한다.

도 14는 일 실시예에 따른 기지국 동작을 설명하기 위한 도면이다.

도 14를 참조하면, 기지국은 MTC 단말로부터 적어도 하나의 서브프레임의 PRACH를 통해서 랜덤 액세스 프리앰블을 반복 수신하는 단계를 수행한다(S1410). 예를 들어, 기지국은 하나 이상의 연속된 서브프레임을 통해서 MTC 단말로부터 랜덤 액세스 프리앰블을 반복하여 수신할 수 있다. 랜덤 액세스 프리앰블은 각 서브프레임의 PRACH를 통해서 수신될 수 있다.

기지국은 PRACH에 대한 제1시간 인덱스 정보, 주파수 인덱스 정보 및 제2시간 인덱스 정보를 이용하여 RA-RNTI를 결정하는 단계를 수행한다(S1420). MTC 단말의 랜덤 액세스 프리앰블이 수신되면, 기지국은 랜덤 액세스 프리앰블이 전송된 PRACH의 제1시간 인덱스 정보, PRACH의 주파수 인덱스 정보 및 PRACH의 제2시간 인덱스 정보를 이용하여 RA-RNTI를 결정할 수 있다. 제2실시예에서 설명한 바와 같이, 제1시간 인덱스 정보는 랜덤 액세스 프리앰블의 반복 전송이 시작되는 첫번째 서브프레임의 서브프레임 인덱스 값을 포함하고, 주파수 인덱스 정보는 랜덤 액세스 프리앰블의 반복 전송이 시작되는 PRACH의 주파수 인덱스 값을 포함할 수 있다. 또한, 제2시간 인덱스 정보는 랜덤 액세스 프리앰블의 반복 전송이 시작되는 첫번째 무선 프레임의 인덱스 값을 이용하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 제2시간 인덱스 정보는 전술한 첫번째 무선 프레임의 인덱스 값과 미리 설정되는 상수 K의 모듈러 연산을 통해서 결정될 수 있다. 구체적으로, 제2시간 인덱스는 제2실시예의 수학식 3에 의해서 결정될 수 있다.

또한, RA-RNTI는 제1시간 인덱스 정보, 주파수 인덱스 정보 및 제2시간 인덱스 정보를 각 인자로하는 수식에 의해서 결정될 수 있다. 예를 들어, 전술한 수학식 4에 의해서 RA-RNTI가 결정될 수 있다.

이후, 기지국은 랜덤 액세스 응답 윈도우 내에서 RA-RNTI를 이용하여 랜덤 액세스 프리앰블에 대한 랜덤 액세스 응답을 전송하는 단계를 수행한다(S1430). 기지국은 결정된 RA-RNTI를 이용하여 랜덤 액세스 응답을 전송하고, MTC 단말은 랜덤 액세스 응답 윈도우 내에서 RA-RNTI를 이용하여 해당 MTC 단말이 전송한 랜덤 액세스 프리앰블에 대한 랜덤 액세스 응답을 수신할 수 있다.

도 1 내지 도 14를 참조하여 설명한 본 발명의 각 실시예들이 모두 수행될 수 있는 MTC 단말과 기지국의 구성을 도면을 참조하여 간략히 설명한다.

도 15는 일 실시예에 따른 MTC 단말의 구성을 설명하기 위한 도면이다.

도 15를 참조하면, 랜덤 액세스 응답을 수신하는 MTC 단말(1500)은 기지국으로 적어도 하나의 서브프레임의 PRACH를 통해서 랜덤 액세스 프리앰블을 반복 전송하는 송신부(1520)와 PRACH에 대한 제1시간 인덱스 정보, 주파수 인덱스 정보 및 제2시간 인덱스 정보를 이용하여 RA-RNTI를 결정하는 제어부(1510) 및 랜덤 액세스 응답 윈도우 내에서 RA-RNTI를 이용하여 랜덤 액세스 프리앰블에 대한 랜덤 액세스 응답을 수신하는 수신부(1530)를 포함한다.

또한, 제어부(1510)는 전술한 본 발명을 수행하기에 필요한 랜덤 액세스 절차를 수행하는 각 동작과 RA-RNTI를 결정하는 세부 동작을 모두 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(1510)는 전술한 제1실시예 내지 제3실시예 각각의 방법을 이용하여 RA-RNTI를 결정할 수 있다.

수신부(1530)는 랜덤 액세스 응답을 기지국으로부터 수신하며, RA-RNTI를 결정하는 데에 필요한 상수값을 SIB 등을 통해서 수신할 수도 있다. 이외 에도 수신부(1530)는 기지국으로부터 하향링크 제어정보 및 데이터, 메시지를 해당 채널을 통해 수신한다.

송신부(1520)는 기지국에 상향링크 제어정보 및 데이터, 메시지를 해당 채널을 통해 전송한다.

도 16은 일 실시예에 따른 기지국 구성을 설명하기 위한 도면이다.

도 16을 참조하면, 기지국(1600)은 MTC 단말로부터 적어도 하나의 서브프레임의 PRACH를 통해서 랜덤 액세스 프리앰블을 반복 수신하는 수신부(1630)와 PRACH에 대한 제1시간 인덱스 정보, 주파수 인덱스 정보 및 제2시간 인덱스 정보를 이용하여 RA-RNTI를 결정하는 제어부(1610) 및 랜덤 액세스 응답 윈도우 내에서 RA-RNTI를 이용하여 랜덤 액세스 프리앰블에 대한 랜덤 액세스 응답을 전송하는 송신부(1620)를 포함한다.

또한, 제어부(1610)는 전술한 본 발명을 수행하기에 필요한 랜덤 액세스 절차를 제어하고, RA-RNTI를 결정하는는 데에 따른 전반적인 기지국(1600)의 동작을 제어한다.

이 외에도, 송신부(1620)와 수신부(1630)는 전술한 본 발명을 수행하기에 필요한 신호나 메시지, 데이터를 MTC 단말과 송수신하는데 사용된다.

전술한 실시예에서 언급한 표준내용 또는 표준문서들은 명세서의 설명을 간략하게 하기 위해 생략한 것으로 본 명세서의 일부를 구성한다. 따라서, 위 표준내용 및 표준문서들의 일부의 내용을 본 명세서에 추가하거나 청구범위에 기재하는 것은 본 발명의 범위에 해당하는 것으로 해석되어야 한다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (22)

1. MTC(Machine-Type Communications) 단말이 랜덤 액세스 응답을 수신하는 방법에 있어서,
   기지국으로 적어도 하나의 서브프레임의 PRACH(Physical Random Access Channel)를 통해서 랜덤 액세스 프리앰블을 반복 전송하는 단계;
   상기 PRACH에 대한 제1시간 인덱스 정보, 주파수 인덱스 정보 및 제2시간 인덱스 정보를 이용하여 RA-RNTI(Random Access-Radio Network Temporary Identifier)를 결정하는 단계; 및
   랜덤 액세스 응답 윈도우 내에서 상기 RA-RNTI를 이용하여 상기 랜덤 액세스 프리앰블에 대한 랜덤 액세스 응답을 수신하는 단계를 포함하되,
   상기 제2시간 인덱스 정보는,
   상기 랜덤 액세스 프리앰블의 반복 전송이 시작되는 첫번째 무선 프레임의 인덱스 값에 기초하여 결정되며,
   상기 RA-RNTI는, 하기 수학식으로 결정되고,
   RA-RNTI = 1 + t_id　+　A*f_id　+ B(SFN mod K)
   상기 수학식에서 t_id는 상기 제1시간 인덱스 정보, f_id는 상기 주파수 인덱스 정보, 상기 SFN(System Frame Number)은 상기 첫번째 무선 프레임의 인덱스 값이고, 상기 K는 자연수이고, A 및 B는 각각 미리 설정된 상수인 것을 특징으로 하는 방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제1시간 인덱스 정보는,
   상기 랜덤 액세스 프리앰블의 반복 전송이 시작되는 첫번째 서브프레임의 인덱스 값을 포함하며,
   상기 주파수 인덱스 정보는,
   상기 PRACH의 주파수 자원에 대한 인덱스 값을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 A는 10이고, 상기 B는 60인 것을 특징으로 하는 방법.
7. 기지국이 MTC 단말에 대한 랜덤 액세스 응답을 전송하는 방법에 있어서,
   MTC 단말로부터 적어도 하나의 서브프레임의 PRACH(Physical Random Access Channel)를 통해서 랜덤 액세스 프리앰블을 반복 수신하는 단계;
   상기 PRACH에 대한 제1시간 인덱스 정보, 주파수 인덱스 정보 및 제2시간 인덱스 정보를 이용하여 RA-RNTI(Random Access-Radio Network Temporary Identifier)를 결정하는 단계; 및
   랜덤 액세스 응답 윈도우 내에서 상기 RA-RNTI를 이용하여 상기 랜덤 액세스 프리앰블에 대한 랜덤 액세스 응답을 전송하는 단계를 포함하되,
   상기 제2시간 인덱스 정보는,
   상기 랜덤 액세스 프리앰블의 반복 수신이 시작되는 첫번째 무선 프레임의 인덱스 값에 기초하여 결정되고,
   상기 RA-RNTI는, 하기 수학식으로 결정되며,
   RA-RNTI = 1 + t_id　+　A*f_id　+ B*(SFN mod K)
   상기 수학식에서 t_id는 상기 제1시간 인덱스 정보, f_id는 상기 주파수 인덱스 정보, 상기 SFN(System Frame Number)은 상기 첫번째 무선 프레임의 인덱스 값이고, 상기 K는 자연수이고, A 및 B는 각각 미리 설정된 상수인 방법.
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 제1시간 인덱스 정보는,
   상기 랜덤 액세스 프리앰블의 반복 수신이 시작되는 첫번째 서브프레임의 인덱스 값을 포함하며,
   상기 주파수 인덱스 정보는,
   상기 PRACH의 주파수 자원에 대한 인덱스 값을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
9. 삭제
10. 삭제
11. 삭제
12. 제 7 항에 있어서,
    상기 A는 10이고, 상기 B는 60인 것을 특징으로 하는 방법.
13. 랜덤 액세스 응답을 수신하는 MTC(Machine-Type Communications) 단말에 있어서,
    기지국으로 적어도 하나의 서브프레임의 PRACH(Physical Random Access Channel)를 통해서 랜덤 액세스 프리앰블을 반복 전송하는 송신부;
    상기 PRACH에 대한 제1시간 인덱스 정보, 주파수 인덱스 정보 및 제2시간 인덱스 정보를 이용하여 RA-RNTI(Random Access-Radio Network Temporary Identifier)를 결정하는 제어부; 및
    랜덤 액세스 응답 윈도우 내에서 상기 RA-RNTI를 이용하여 상기 랜덤 액세스 프리앰블에 대한 랜덤 액세스 응답을 수신하는 수신부를 포함하되,
    상기 제2시간 인덱스 정보는,
    상기 랜덤 액세스 프리앰블의 반복 전송이 시작되는 첫번째 무선 프레임의 인덱스 값에 기초하여 결정되고,
    상기 RA-RNTI는, 하기 수학식으로 결정되며,
    RA-RNTI = 1 + t_id　+　A*f_id　+ B*(SFN mod K)
    상기 수학식에서 t_id는 상기 제1시간 인덱스 정보, f_id는 상기 주파수 인덱스 정보, 상기 SFN(System Frame Number)은 상기 첫번째 무선 프레임의 인덱스 값이고, 상기 K는 자연수이고, A 및 B는 각각 미리 설정된 상수인 MTC 단말.
14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제1시간 인덱스 정보는,
    상기 랜덤 액세스 프리앰블의 반복 전송이 시작되는 첫번째 서브프레임의 인덱스 값을 포함하며,
    상기 주파수 인덱스 정보는,
    상기 PRACH의 주파수 자원에 대한 인덱스 값을 포함하는 것을 특징으로 하는 MTC 단말.
15. 삭제
16. 삭제
17. 삭제
18. MTC 단말에 대한 랜덤 액세스 응답을 전송하는 기지국에 있어서,
    MTC 단말로부터 적어도 하나의 서브프레임의 PRACH(Physical Random Access Channel)를 통해서 랜덤 액세스 프리앰블을 반복 수신하는 수신부;
    상기 PRACH에 대한 제1시간 인덱스 정보, 주파수 인덱스 정보 및 제2시간 인덱스 정보를 이용하여 RA-RNTI(Random Access-Radio Network Temporary Identifier)를 결정하는 제어부; 및
    랜덤 액세스 응답 윈도우 내에서 상기 RA-RNTI를 이용하여 상기 랜덤 액세스 프리앰블에 대한 랜덤 액세스 응답을 전송하는 송신부를 포함하되,
    상기 제2시간 인덱스 정보는,
    상기 랜덤 액세스 프리앰블의 반복 수신이 시작되는 첫번째 무선 프레임의 인덱스 값에 기초하여 결정되고,
    상기 RA-RNTI는, 하기 수학식으로 결정되며,
    RA-RNTI = 1 + t_id　+　A*f_id　+ B*(SFN mod K)
    상기 수학식에서 t_id는 상기 제1시간 인덱스 정보, f_id는 상기 주파수 인덱스 정보, 상기 SFN(System Frame Number)은 상기 첫번째 무선 프레임의 인덱스 값이고, 상기 K는 자연수이고, A 및 B는 각각 미리 설정된 상수인 기지국.
19. 제 18 항에 있어서,
    상기 제1시간 인덱스 정보는,
    상기 랜덤 액세스 프리앰블의 반복 수신이 시작되는 첫번째 서브프레임의 인덱스 값을 포함하며,
    상기 주파수 인덱스 정보는,
    상기 PRACH의 주파수 자원에 대한 인덱스 값을 포함하는 것을 특징으로 하는 기지국.
20. 삭제
21. 삭제
22. 삭제

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