WO2016182385A1 - 비면허 대역에서의 랜덤 액세스 과정을 수행하는 방법 및 기기 - Google Patents

비면허 대역에서의 랜덤 액세스 과정을 수행하는 방법 및 기기 Download PDF

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WO2016182385A1
WO2016182385A1 PCT/KR2016/005075 KR2016005075W WO2016182385A1 WO 2016182385 A1 WO2016182385 A1 WO 2016182385A1 KR 2016005075 W KR2016005075 W KR 2016005075W WO 2016182385 A1 WO2016182385 A1 WO 2016182385A1
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rap
cca
transmission
random access
cell
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PCT/KR2016/005075
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안준기
김병훈
양석철
이윤정
김선욱
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엘지전자 주식회사
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    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W74/00—Wireless channel access
    • H04W74/002—Transmission of channel access control information

Definitions

  • the present invention relates to wireless communication, and more particularly, to a method for performing a random access process in an unlicensed band and a device using the same.
  • WLANs wireless local area networks
  • QoS quality of service
  • LTE-U LTE in Unlicensed spectrum
  • LAA Licensed-Assisted Access using LTE
  • CA carrier aggregation
  • the terminal first accesses the network in the licensed band.
  • the base station may offload the traffic of the licensed band to the unlicensed band by combining the licensed band and the unlicensed band according to the situation.
  • LTE-U can extend the advantages of LTE to unlicensed bands to provide improved mobility, security, and communication quality.
  • LTE-U is more efficient in frequency than existing radio access technologies, resulting in increased throughput. Can be.
  • unlicensed bands are shared with various radio access technologies such as WLANs. Accordingly, each communication node acquires channel usage in the unlicensed band based on competition, which is called carrier sense multiple access with collision avoidance (CSMA / CA). Each communication node needs to perform channel sensing before transmitting a signal to check whether the channel is idle. This is called clear channel assessment (CCA).
  • CCA clear channel assessment
  • LTE-U supports only downlink transmission in the unlicensed band. However, in order to provide more various services, it is necessary to consider uplink transmission.
  • the present invention provides a method for performing a random access procedure in an unlicensed band and a device using the same.
  • a method of performing a random access procedure in an unlicensed band includes receiving, by a wireless device, a RAP order instructing transmission of a random access preamble (RAP); And transmitting, by the wireless device, the RAP when the CCA succeeds by performing a clear channel assessment (CCA) during the RAP window in the unlicensed cell.
  • RAP random access preamble
  • the method may include receiving, by the wireless device, a random access response (RA) including a timing advance command (TAC) in response to the RAP, and when the wireless device transmits the TAC and the RAP.
  • the method may further include correcting uplink (UL) time synchronization in the unlicensed cell.
  • a device performing a random access procedure in an unlicensed band includes a transceiver for transmitting and receiving wireless signals and a processor coupled to the transceiver.
  • the processor receives a RAP order indicating the transmission of a random access preamble (RAP) through the transceiver, and performs a clear channel assessment (CCA) during an RAP window in an unlicensed cell, and if the CCA succeeds, the RAP is recalled. Transmit through the transceiver.
  • RAP random access preamble
  • CCA clear channel assessment
  • a random access procedure for uplink transmission may be performed.
  • FIG 1 shows an example of an LTE service using an unlicensed band.
  • FIG. 2 shows an example of an FBE based LBT operation.
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating a random access procedure according to the prior art.
  • FIG. 5 illustrates a random access method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 shows an example of a random RAP transmission scheme.
  • FIG. 7 shows another example of a random RAP transmission scheme.
  • FIG. 9 is a block diagram illustrating a wireless communication system in which an embodiment of the present invention is implemented.
  • the wireless device may be fixed or mobile, and the user equipment (UE) may be a mobile station (MS), a mobile terminal (MT), a user terminal (UT), a subscriber station (SS), or a personal digital assistant (PDA). ), A wireless modem, a handheld device, or other terms.
  • the wireless device may be a device that supports only data communication, such as a machine-type communication (MTC) device.
  • MTC machine-type communication
  • a base station generally refers to a fixed station that communicates with a wireless device, and may be referred to by other terms such as an evolved-NodeB (eNB), a base transceiver system (BTS), and an access point. Can be.
  • eNB evolved-NodeB
  • BTS base transceiver system
  • the present invention is applied based on 3GPP long term evolution (LTE) based on 3rd Generation Partnership Project (3GPP) Technical Specification (TS).
  • LTE long term evolution
  • 3GPP 3rd Generation Partnership Project
  • TS Technical Specification
  • the wireless device may be served by a plurality of serving cells.
  • Each serving cell may be defined as a downlink (DL) component carrier (CC) or a pair of DL CC and UL (uplink) CC.
  • DL downlink
  • CC downlink component carrier
  • uplink uplink
  • the serving cell may be divided into a primary cell and a secondary cell.
  • the primary cell is a cell that operates at the primary frequency, performs an initial connection establishment process, initiates a connection reestablishment process, or is designated as a primary cell in a handover process.
  • the primary cell is also called a reference cell.
  • the secondary cell operates at the secondary frequency, may be established after a Radio Resource Control (RRC) connection is established, and may be used to provide additional radio resources.
  • RRC Radio Resource Control
  • At least one primary cell is always configured, and the secondary cell may be added / modified / released by higher layer signaling (eg, radio resource control (RRC) message).
  • RRC Radio Resource Control
  • the cell index (CI) of the primary cell may be fixed.
  • the lowest CI may be designated as the CI of the primary cell.
  • the CI of the primary cell is 0, and the CI of the secondary cell is sequentially assigned from 1.
  • FIG 1 shows an example of an LTE service using an unlicensed band.
  • the wireless device 130 establishes a connection with the first base station 110 and receives a service through a licensed band. For offloading traffic, the wireless device 130 may be provided with a service through an unlicensed band with the second base station 120.
  • the second base station 120 may support other communication protocols such as a wireless local area network (WLAN) in addition to the LTE.
  • the first base station 110 and the second base station 120 may be combined in a carrier aggregation (CA) environment so that a specific cell of the first base station 110 may be a primary cell.
  • CA carrier aggregation
  • the first base station 110 and the second base station 120 may be combined in a dual connectivity environment so that a specific cell of the first base station 110 may be a primary cell.
  • the first base station 110 having the primary cell has a wider coverage than the second base station 120.
  • the first base station 110 may be referred to as a macro cell.
  • the second base station 120 may be referred to as a small cell, femtocell or microcell.
  • the first base station 110 may operate a primary cell and zero or more secondary cells.
  • the second base station 120 may operate one or more secondary cells.
  • the secondary cell may be activated / deactivated by the indication of the primary cell.
  • the first base station 110 corresponds to the primary cell
  • the second base station 120 corresponds to the secondary cell and may be managed by one base station.
  • the licensed band is a band that guarantees exclusive use for a specific communication protocol or a specific operator.
  • the unlicensed band is a band in which various communication protocols coexist and guarantee shared use.
  • the unlicensed band may include the 2.5 GHz and / or 5 GHz bands used by the WLAN.
  • LBT listen before talk
  • CCA clear channel assessment
  • a base station or a wireless device of an LTE system must first perform LBT to access a channel in an unlicensed band.
  • other communication nodes such as WLAN also perform LBT when a base station or a wireless device of the LTE system transmits a signal
  • interference may be problematic.
  • the CCA threshold is defined as -62 dBm for non-WLAN signals and -82 dBm for WLAN signals. This means that if the LTE signal is received at a power of -62dBm or less, interference with the LTE signal may occur due to another WLAN device.
  • 'performing LBT' or 'performing CCA' refers to accessing a corresponding channel after checking whether the channel is idle or using another channel.
  • LTE and WLAN are exemplarily described as communication protocols used in an unlicensed band. This is merely an example, and it may be said that the first communication protocol and the second communication protocol are used in the unlicensed band.
  • a base station (BS) supports LTE, and a UE is called a device supporting LTE.
  • DL (downlink) transmission is described by a base station (BS) transmission
  • UL (uplink) transmission is described based on user equipment (UE) transmission
  • DL transmission and UL transmission are transmission nodes or node groups in a wireless network. It can be performed by.
  • the UE may mean an individual node existing for each user
  • the BS may mean a central node that transmits and controls data for a plurality of individual nodes.
  • the term DL node instead of BS and UL node instead of UE may be used.
  • a cell (or carrier) operating in an unlicensed band is referred to as an unlicensed cell or an unlicensed carrier.
  • a cell operating in a licensed band is called a licensed cell or licensed carrier.
  • FBE frame based equipment
  • LBE load based equipment
  • FIG. 2 shows an example of an FBE based LBT operation.
  • Channel occupancy time means the time that the communication node can continue transmission when the channel access is successful, and has a value of about 1ms to 10ms.
  • a frame includes idle time corresponding to at least 5% of the channel occupation time and the channel occupation time.
  • CCA is defined as the operation of observing a channel for at least 20 ⁇ s before the end in idle time.
  • the communication node periodically performs CCA on a frame-by-frame basis, and transmits data for the next channel occupancy time while the channel is not occupied. With the channel occupied, it suspends transmission and waits for the next frame.
  • the FBE-based LBT operation defines a channel occupancy time and a channel detection time in advance, means that the CCA is performed only at a predetermined channel detection time, and may be called a fixed CCA execution method.
  • Idle times are defined between channel occupancy times. Idle time is divided into a plurality of CCA slots.
  • the communication node first sets the value of q ⁇ ⁇ 4, 5, ..., 32 ⁇ and then performs CCA for one CCA slot, and if the channel is not occupied in the CCA slot, ) Data can be transmitted by securing the channel occupancy time of q ms length. If the channel is occupied in the CCA slot, the communication node arbitrarily selects a value of N ⁇ ⁇ 1, 2, ..., q ⁇ and sets the initial value of the backoff counter. Subsequently, if the channel is not occupied in one CCA slot while sensing the channel state in units of CCA slots, the value of the backoff counter is decreased by one. When the value of the backoff counter becomes 0, the communication node may transmit data for a channel occupancy time of length (13/32) q ms.
  • the LBE-based LBT operation means that a communication node arbitrarily determines a channel detection time (eg, a CCA slot) according to channel occupancy and performs CCA, and may be called a random CCA execution method.
  • a channel detection time eg, a CCA slot
  • LBT parameters used for the LBT operation such as selection of the LBT scheme, a parameter for determining the backoff length, a parameter for determining the size of the CCA slot, a period for determining the CCA timing, and a time offset, are called LBT parameters.
  • the signal unit that a wireless node transmits through one LBT operation is called a transmission burst.
  • the random access procedure is used for the UE to get UL synchronization with the base station or to be allocated UL radio resources.
  • the UE receives a root index and a physical random access channel (PRACH) configuration index from the base station.
  • PRACH physical random access channel
  • Each cell has 64 candidate random access preambles defined by a Zadoff-Chu (ZC) sequence, and the root index is a logical index for the UE to generate 64 candidate random access preambles.
  • ZC Zadoff-Chu
  • the PRACH configuration index indicates a specific subframe and a preamble format capable of transmitting the random access preamble.
  • the UE transmits the randomly selected random access preamble to the base station (S110).
  • the UE selects one of the 64 candidate random access preambles.
  • the corresponding subframe is selected by the PRACH configuration index.
  • the UE transmits the selected random access preamble in the selected subframe.
  • the base station receiving the random access preamble sends a random access response (RAR) to the UE (S120).
  • the random access response is detected in two steps. First, the UE detects a physical downlink control channel (PDCCH) masked with a random access-RNTI (RA-RNTI).
  • PDCCH physical downlink control channel
  • RA-RNTI random access-RNTI
  • PDU protocol data unit
  • PDSCH physical downlink shared channel indicated by a DL grant on the detected PDCCH.
  • the random access response may include a timing advance command (TAC), a UL grant, and a temporary C-RNTI.
  • TAC is information indicating a time synchronization value that the base station sends to the UE to maintain UL time alignment.
  • the UE uses the time synchronization value to update the UL transmission timing.
  • the UE starts or restarts a time alignment timer.
  • the UE can perform UL transmission only when the time synchronization timer is running.
  • the UE transmits the scheduled message to the base station according to the UL grant in the random access response (S130).
  • a random access preamble may be transmitted to confirm UL synchronization and UL channel status of each UE.
  • a method for transmitting a RAP in an unlicensed band is proposed.
  • a radio frame includes 10 subframes.
  • One subframe may include a plurality of orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) symbols in the time domain.
  • the time taken for one subframe to be transmitted is called a transmission time interval (TTI).
  • TTI transmission time interval
  • the OFDM symbol is merely for representing one symbol period in the time domain, and is not limited to the multiple access scheme or the name.
  • the OFDM symbol may be called another name such as a single carrier-frequency division multiple access (SC-FDMA) symbol, a symbol period, and the like.
  • SC-FDMA single carrier-frequency division multiple access
  • FIG. 5 illustrates a random access method according to an embodiment of the present invention.
  • the base station sends a RAP order instructing the RAP transmission in the unlicensed cell to the UE.
  • the RAP command may be sent from a licensed cell (eg, primary cell) or may be sent from an unlicensed cell (eg, secondary cell).
  • the RAP command may be indicated by downlink control information (DCI) transmitted through a DL control channel (eg, PDCCH or EPDCCH).
  • DCI downlink control information
  • a DL control channel eg, PDCCH or EPDCCH
  • whether the UE transmits the RAP at any time depends on the CCA result.
  • the RAP command may include information about the time / frequency domain in which the UE can transmit the RAP.
  • the table below illustrates the information contained in the RAP command. Not all information is essential, other information may be added or some information may be omitted.
  • RAP resource Indicates preamble index and / or frequency resource for RAP
  • RAP window Indicates the starting point and / or size of the RAP window in which the RAP transmission will be attempted
  • the RAP window may include consecutive subframes in which the RAP is to be transmitted. For example, if a RAP command is received in subframe n, subframe n + k1 to subframe n + k1 + k2 may correspond to the RAP window. k1 is the start time of the RAP window, and k2 is the length of the RAP window.
  • the RAP command may include information about k1 and k2.
  • the UE may perform CCA from subframe n + k1 and transmit the RAP when the RAP resource is idle.
  • the information about the RAP resource and the RAP window may be set through a predetermined message or a separate message (eg, RRC (radio resource control) message), not a RAP command.
  • RRC radio resource control
  • a plurality of RAP resources may be set in one RAP window.
  • the UE may use the RAP transmission from the nearest RAP resource from subframe n + k1. Or, let the number of RAP resources be 'r1'.
  • the UE may use r1 RAP resources from the nearest RAP resource starting from subframe n + k1 for RAP transmission. Assume that the number of subframes in which the RAP resource is configured is 'r2'.
  • the UE may use subframes n + k1 to r2 subframes for RAP transmission.
  • the RAP command may designate one of the plurality of RAP windows and / or one of the plurality of RAP resources.
  • the UE may transmit the RAP only once in the RAP window, or may attempt to transmit the RAP again by continuing to perform the CCA even if the RAP transmission is successful.
  • the UE may send the RAP multiple times during the RAP window.
  • the DL control channel carrying the RAP command may be transmitted in an unlicensed cell.
  • a shorter backoff counter or smaller CCA slot than other channels can be applied.
  • the CCA threshold to be applied to the CCA of the RAP command may be higher than that of other channels.
  • the UE receiving the RAP command performs CCA during the RAP window and transmits the RAP when the channel is idle.
  • the shortest maximum backoff counter is set compared to other UL channels, or even if the CCA succeeds only once during the short CCA slot.
  • a higher CCA threshold to be used for RAP transmission may be used than other UL channels.
  • the UE may perform CCA only for the frequency domain allocated to the RAP transmission during the RAP window.
  • Subframes designated for specific purposes may be excluded from the RAP window.
  • the RAP window may include subframes excluding subframes that cannot be used for UL transmission or RAP transmission (for example, a period in which a DL discovery reference signal (DL DRS) can be transmitted).
  • DL DRS DL discovery reference signal
  • the RAP transmission may be limited to the last n OFDM symbols in the subframe for the CCA operation.
  • the time at which the UE can start the RAP transmission may be limited only to the subframe boundary or the OFDM symbol boundary. This is called a limited RAP transmission method.
  • the UE may transmit a reservation signal defined separately from the RAP to occupy the channel between the time points at which the RAP transmission is allowed after the CCA success.
  • the UE may start the RAP transmission at any point in time when the CCA operation is completed within a given time interval. This is called a random RAP transmission scheme. Since the base station cannot know the RAP transmission time of the UE, it is necessary for the UE and the base station to share a predetermined reference time point.
  • FIG. 6 shows an example of a random RAP transmission scheme.
  • a subframe has a length of 1ms, and a reference time point is given in subframe units. Assume that two reference time points, t_ref1 and t_ref2, are defined in one subframe. The number or position of reference points is merely an example.
  • the UE After t_ref1 succeeds in CCA, the UE sends a RAP.
  • FIG. 7 shows another example of a random RAP transmission scheme.
  • a plurality of reference time points may be defined in the RAP window.
  • the time point at which the UE can transmit the RAP may be limited to some interval between two reference time points.
  • the limited RAP transmission method and the arbitrary RAP transmission method may be combined.
  • the UE determines one or more time intervals in which the RAP transmission can start within the RAP window, and a random RAP transmission scheme is applied within the time interval.
  • the base station may inform the UE of whether the limited RAP transmission scheme or the arbitrary RAP transmission scheme is applied through a RAP command or an RRC message.
  • the UE may fail CCA during the RAP window and may not be able to send a RAP. In this case, the UE may retry the RAP transmission or may declare the RAP transmission failure.
  • the UE may attempt to transmit the RAP during the second RAP window.
  • the second RAP window may be contiguous with the first RAP window or appear after a time offset t_wait.
  • the time offset t_wait may be a predetermined or randomly obtained value.
  • the size of the i-th RAP window may be predetermined or increased or decreased according to a specific rule.
  • the RAP transmission power for retransmission is not increased.
  • the RAP transmission power may be equally set in all RAP windows. That is, the RAP transmission power does not increase even when the RAP transmission is not performed because the CCA fails in the first RAP window and the RAP transmission is transmitted in the second RAP window. This is to maintain a constant transmission power so that other nodes performing CCA can detect the RAP within a certain coverage area.
  • the RAP transmission power may be increased when attempting to retransmit the RAP in the next RAP window.
  • the transmit power of the next RAP window can be reduced than the transmit power of the previous RAP window in order to prevent continuous RAP transmission failure due to CCA failure.
  • the UE may abandon the RAP transmission. Or, if the reception of the following RAR fails, the UE may give up RAP transmission. When abandoning the RAP transmission, the UE may transmit information on the reason for the abandonment to the base station. This information may be transmitted in a licensed cell or an unlicensed cell through an RRC message. If the CCA fails to abandon the RAP transmission or if the RAP is transmitted but failed to receive the RAR, it may be useful to determine whether the base station re-directs the RAP command in the corresponding unlicensed cell.
  • measurement information on the corresponding unlicensed cell eg, Reference Signal Received Power (RSRP) / received signal strength indicator (RSSI) / interference information
  • RSRP Reference Signal Received Power
  • RSSI received signal strength indicator
  • interference information May be provided to the base station.
  • the UE may provide the base station with statistics about the number of attempts of the CCA for the RAP transmission, the number of the RAPs transmitted after the successful CCA, or the ratio thereof.
  • the statistics may be transmitted in the license cell.
  • the UE After the UE transmits the RAP in the unlicensed cell, the UE attempts to receive the RAR from the base station during the random access response (RAR) reception period.
  • the RAR may be received at an unlicensed cell or at a cell in which a RAP command has been received.
  • the backoff counter for the RAR may be shorter than other channels.
  • the CCA slot for the RAR may be shorter than other channels.
  • the CCA limit to be applied to the RAR transmission may use a higher value than other channels.
  • the UE may attempt to retransmit the RAP or stop the RAP transmission attempt. If the base station does not receive the RAR through the RRC signaling or the RAP command, the base station may set whether to attempt to retransmit the RAP or to stop the RAP transmission attempt.
  • the RAR reception interval in the unlicensed cell may be set larger than the RAR reception interval in the licensed cell.
  • the RAR may include at least one of resource allocation for UL transmission, TAC for time synchronization correction, and transmission power correction for adjusting UL transmission power.
  • a physical uplink shared channel PUSCH
  • the UE may transmit the PUSCH by applying UL transmission power correction and / or TAC.
  • the PUSCH may be transmitted in an unlicensed cell, which means that the PUSCH is transmitted after completion of CCA.
  • the PUSCH may be transmitted in a license cell (eg, primary cell) without CCA. This is to prevent the PUSCH from being transmitted because the CCA is not successful.
  • the RAR may include information indicating a cell on which the PUSCH is to be transmitted. UL transmit power correction and / or TAC in the RAR may be applied only when the PUSCH is transmitted in an unlicensed cell.
  • the HARQ process number and the redundancy version (RV) for the PUSCH transmitted in response to the RAR may be designated as a fixed value in advance. Assuming that the PUSCH transmission corresponds to an initial transmission, HARQ process number 0 (ie, first HARQ process number) and RV 0 (ie, RV including coding bits having systematic information) may be used.
  • the RAR may include LBT information about the LBT parameters (CCA threshold, backoff counter, etc.) to apply to the UL transmission.
  • the content of the RAR may vary depending on whether the RAR is a response to the RAP transmission in the license cell or a response to the RAP transmission in the unlicensed cell.
  • the response to the RAP transmission in the licensed cell and the response to the RAP transmission in the unlicensed cell may be multiplexed in one RAR.
  • the RAR may include an identifier indicating whether the corresponding RAR is a response to the RAP transmission in the license cell or a response to the RAP transmission in the unlicensed cell.
  • the UE may not transmit the PUSCH.
  • the RAR may include information indicating whether to transmit a PUSCH corresponding to the corresponding RAR. If PUSCH transmission is disabled, the RAR may not include UL transmission resource allocation. If PUSCH transmission is disabled, the UE may transmit an acknowledgment signal for notifying the base station of the reception of the RAR. This confirmation signal may be a signal corresponding to the HARQ ACK.
  • FIG. 9 is a block diagram illustrating a wireless communication system in which an embodiment of the present invention is implemented.
  • the wireless device 50 includes a processor 51, a memory 52, and a transceiver 53.
  • the memory 52 is connected to the processor 51 and stores various instructions executed by the processor 51.
  • the transceiver 53 is connected to the processor 51 to transmit and / or receive a radio signal.
  • the processor 51 implements the proposed functions, processes and / or methods. In the above-described embodiment, the operation of the UE may be implemented by the processor 51. When the above-described embodiment is implemented as software instructions, the instructions may be stored in the memory 52 and executed by the processor 51 to perform the above-described operations.
  • Base station 60 includes a processor 61, a memory 62, and a transceiver 63.
  • Base station 60 may operate in an unlicensed band.
  • the memory 62 is connected to the processor 61 and stores various instructions executed by the processor 61.
  • the transceiver 63 is connected to the processor 61 to transmit and / or receive a radio signal.
  • the processor 61 implements the proposed functions, processes and / or methods. In the above-described embodiment, the operation of the base station may be implemented by the processor 61.
  • the processor may include application-specific integrated circuits (ASICs), other chipsets, logic circuits, and / or data processing devices.
  • the memory may include read-only memory (ROM), random access memory (RAM), flash memory, memory card, storage medium and / or other storage device.
  • the RF unit may include a baseband circuit for processing a radio signal.
  • the above-described technique may be implemented as a module (process, function, etc.) for performing the above-described function.
  • the module may be stored in memory and executed by a processor.
  • the memory may be internal or external to the processor and may be coupled to the processor by various well known means.

Landscapes

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  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

비면허 대역에서 랜덤 액세스 과정을 수행하는 방법 및 이를 이용한 기기가 제공된다. 상기 기기가 RAP(random access preamble)의 전송을 지시하는 RAP 명령(order)을 수신한다. 상기 기기가 비면허셀에서 RAP 윈도우 동안 CCA(clear channel assessment)를 수행하여 CCA에 성공하면 상기 RAP를 전송한다.

Description

비면허 대역에서의 랜덤 액세스 과정을 수행하는 방법 및 기기
본 발명은 무선 통신에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 비면허 대역(unlicensed band)에서의 랜덤 액세스 과정을 수행하는 방법 및 이를 이용한 기기에 관한 것이다.
최근 모바일 데이터 트래픽이 폭발적으로 증가함에 따라 서비스 사업자(service provider)는 WLAN(wireless local area network)을 데이터 트래픽 분산에 활용해왔다. WLAN은 비면허 대역(unlicensed band)를 이용하기 때문에 서비스 사업자는 추가되는 주파수 비용 부담 없이 상당한 양의 데이터 수요를 해결할 수 있었다. 하지만, 사업자 간 경쟁적인 WLAN 설치로 인해 간섭 현상이 심화되고, 사용자가 많을수록 QoS(Quality of Service)를 보장하지 못하며, 이동성이 지원되지 못하는 등 문제점이 있다. 이를 보완하기 위한 방안 중 하나로 비면허 대역에서의 LTE(long term evolution) 서비스가 대두되고 있다.
LTE-U(LTE in Unlicensed spectrum) 또는 LAA(Licensed-Assisted Access using LTE)는 LTE 면허 대역(licensed band)을 앵커(anchor)로 하여, 면허 대역과 비면허 대역을 CA(carrier aggregation)을 이용하여 묶는 기술이다. 단말은 먼저 면허 대역에서 네트워크에 접속한다. 기지국이 상황에 따라 면허 대역과 비면허 대역을 결합하여 면허 대역의 트래픽을 비면허 대역으로 오프로딩(offloading)할 수 있다.
LTE-U는 LTE의 장점을 비면허 대역으로 확장하여 향상된 이동성, 보안성 및 통신 품질을 제공할 수 있고, 기존 무선 접속(radio access) 기술에 비해 LTE가 주파수 효율성이 높아 처리율(throughput)을 증가시킬 수 있다.
독점적 활용이 보장되는 면허 대역과 달리 비면허 대역은 WLAN과 같은 다양한 무선 접속 기술과 공유된다. 따라서, 각 통신 노드는 경쟁을 기반으로 비면허 대역에서 채널 사용을 획득하며, 이를 CSMA/CA(Carrier sense multiple access with collision avoidance)라 한다. 각 통신 노드는 신호를 전송하기 전에 채널 센싱을 수행하여 채널이 아이들한지 여부를 확인해야 하며, 이를 CCA(clear channel assessment)라고 한다.
현재 LTE-U는 비면허 대역에서 하향링크 전송 만을 지원하고 있다. 하지만, 보다 다양한 서비스를 제공하기 위해, 상향링크 전송을 고려할 필요가 있다.
본 발명은 비면허 대역에서의 랜덤 액세스 과정을 수행하는 방법 및 이를 이용한 기기를 제공한다.
일 양태에서, 비면허 대역에서 랜덤 액세스 과정을 수행하는 방법이 제공된다. 상기 방법은 무선기기가 RAP(random access preamble)의 전송을 지시하는 RAP 명령(order)을 수신하는 단계; 및 상기 무선기기가 비면허셀에서 RAP 윈도우 동안 CCA(clear channel assessment)를 수행하여 CCA에 성공하면 상기 RAP를 전송하는 단계를 포함한다.
상기 방법은 상기 무선기기가 상기 RAP에 대한 응답으로 TAC(Timing Advance Command)를 포함하는 RAR(random access response)를 수신하는 단계, 및 상기 무선기기가 상기 TAC와 상기 RAP가 전송된 시점을 기반으로 상기 비면허셀에서의 UL(uplink) 시간 동기를 보정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
다른 양태에서, 비면허 대역에서 랜덤 액세스 과정을 수행하는 기기는 무선 신호를 송신 및 수신하는 송수신기와 상기 송수신기에 연결되는 프로세서를 포함한다. 상기 프로세서는 RAP(random access preamble)의 전송을 지시하는 RAP 명령(order)을 상기 송수신기를 통해 수신하고, 비면허셀에서 RAP 윈도우 동안 CCA(clear channel assessment)를 수행하여 CCA에 성공하면 상기 RAP를 상기 송수신기를 통해 전송한다.
비면허 대역에서 상향링크 전송을 위한 랜덤 액세스 과정을 수행할 수 있다.
도 1은 비면허 대역을 이용한 LTE 서비스의 일 예를 보여준다.
도 2는 FBE 기반 LBT 동작의 예를 보여준다.
도 3은 LBE 기반 LBT 동작의 예를 보여준다.
도 4는 종래 기술에 따른 랜덤 액세스 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 랜덤 액세스 방법을 나타낸다.
도 6은 임의적 RAP 전송 방식의 예를 보여준다.
도 7은 임의적 RAP 전송 방식의 다른 예를 보여준다.
도 8은 RAP 전송 재시도의 일 예를 보여준다.
도 9는 본 발명의 실시예가 구현되는 무선통신 시스템을 나타낸 블록도이다.
무선기기(wireless device)는 고정되거나 이동성을 가질 수 있으며, UE(User Equipment)은 MS(mobile station), MT(mobile terminal), UT(user terminal), SS(subscriber station), PDA(personal digital assistant), 무선 모뎀(wireless modem), 휴대기기(handheld device) 등 다른 용어로 불릴 수 있다. 또는, 무선기기는 MTC(Machine-Type Communication) 기기와 같이 데이터 통신만을 지원하는 기기일 수 있다.
기지국(base station, BS)은 일반적으로 무선기기와 통신하는 고정된 지점(fixed station)을 말하며, eNB(evolved-NodeB), BTS(Base Transceiver System), 액세스 포인트(Access Point) 등 다른 용어로 불릴 수 있다.
이하에서는 3GPP(3rd Generation Partnership Project) TS(Technical Specification)을 기반으로 하는 3GPP LTE(long term evolution)를 기반으로 본 발명이 적용되는 것을 기술한다. 이는 예시에 불과하고 본 발명은 다양한 무선 통신 네트워크에 적용될 수 있다.
CA(carrier aggregation) 환경 또는 이중 접속(dual connectivity) 환경에서 무선기기는 복수의 서빙셀에 의해 서빙될 수 있다. 각 서빙셀은 DL(downlink) CC(component carrier) 또는 DL CC와 UL(uplink) CC의 쌍으로 정의될 수 있다.
서빙셀은 1차 셀(primary cell)과 2차 셀(secondary cell)로 구분될 수 있다. 1차 셀은 1차 주파수에서 동작하고, 초기 연결 확립 과정을 수행하거나, 연결 재확립 과정을 개시하거나, 핸드오버 과정에서 1차셀로 지정된 셀이다. 1차 셀은 기준 셀(reference cell)이라고도 한다. 2차 셀은 2차 주파수에서 동작하고, RRC(Radio Resource Control) 연결이 확립된 후에 설정될 수 있으며, 추가적인 무선 자원을 제공하는데 사용될 수 있다. 항상 적어도 하나의 1차 셀이 설정되고, 2차 셀은 상위 계층 시그널링(예, RRC(radio resource control) 메시지)에 의해 추가/수정/해제될 수 있다.
1차 셀의 CI(cell index)는 고정될 수 있다. 예를 들어, 가장 낮은 CI가 1차 셀의 CI로 지정될 수 있다. 이하에서는 1차 셀의 CI는 0이고, 2차 셀의 CI는 1부터 순차적으로 할당된다고 한다.
도 1은 비면허 대역을 이용한 LTE 서비스의 일 예를 보여준다.
무선기기(130)는 제1 기지국(110)과 연결을 확립하고, 면허 대역(licensed band)를 통해 서비스를 제공받는다. 트래픽 오프로딩을 위해, 무선기기(130)는 제2 기지국(120)과 비면허 대역(unlicensed band)을 통해 서비스를 제공받을 수 있다.
제1 기지국(110)은 LTE 시스템을 지원하는 기지국이지만, 제2 기지국(120)는 LTE 외에 WLAN(wireless local area network) 등 타 통신 프로토콜을 지원할 수도 있다. 제1 기지국(110)과 제2 기지국(120)는 CA(carrier aggregation) 환경으로 결합되어, 제1 기지국(110)의 특정 셀이 1차셀일 수 있다. 또는, 제1 기지국(110)과 제2 기지국(120)는 이중 접속(dual connectivity) 환경으로 결합되어, 제1 기지국(110)의 특정 셀이 1차셀일 수 있다. 일반적으로 1차셀을 갖는 제1 기지국(110)이 제2 기지국(120) 보다 더 넓은 커버리지를 갖는다. 제1 기지국(110)는 매크로 셀이라고 할 수 있다. 제2 기지국(120)는 스몰셀, 펨토셀 또는 마이크로셀이라고 할 수 있다. 제1 기지국(110)는 1차셀과 영 또는 그 이상의 2차셀을 운용할 수 있다. 제2 기지국(120)는 하나 또는 그 이상의 2차셀을 운용할 수 있다. 2차셀은 1차셀의 지시에 의해 활성화/비활성화될 수 있다.
상기는 예시에 불과하고, 제1 기지국(110)는 1차셀에 해당되고, 제2 기지국(120)은 2차셀에 해당되어, 하나의 기지국에 의해 관리될 수 있다.
면허 대역은 특정 통신 프로토콜 또는 특정 사업자에게 독점적인 사용(exclusive use)을 보장하는 대역이다.
비면허 대역은 다양한 통신 프로토콜이 공존하며, 공유 사용(shared use)을 보장하는 대역이다. 비면허 대역은 WLAN이 사용하는 2.5 GHz 및/또는 5 GHz 대역을 포함할 수 있다.
기본적으로 비면허 대역에서는 각 통신 노드 간의 경쟁을 통한 채널 확보를 가정한다. 따라서, 비면허 대역에서의 통신은 채널 센싱을 수행하여 다른 통신 노드가 신호 전송을 하지 않음을 확인할 것을 요구하고 있다. 이를 편의상 LBT(listen before talk)이라고 하며, 다른 통신 노드가 신호 전송을 하지 않는다고 판단한 경우를 CCA(clear channel assessment)가 확인되었다고 정의한다.
LTE 시스템의 기지국이나 무선기기도 비면허 대역에서의 채널에 액세스하기 위해서는 LBT를 먼저 수행해야 한다. 또한, LTE 시스템의 기지국이나 무선기기가 신호를 전송할 때에 WLAN 등 다른 통신 노드들도 LBT를 수행하므로, 간섭이 문제될 수 있다. 예를 들어, WLAN에서 CCA 한계치(threshold)는 non-WLAN 신호에 대하여 -62dBm, WLAN 신호에 대하여 -82dBm으로 규정되어 있다. 이는 LTE 신호가 -62dBm 이하의 전력으로 수신되면, 타 WLAN 기기로 인해 LTE 신호에 간섭이 발생할 수 있음을 의미한다.
이하에서, 'LBT를 수행한다' 또는 'CCA를 수행한다' 함은 채널이 아이들한지 여부 또는 타 노드의 채널 사용 여부를 확인한 후 해당 채널에 액세스하는 것을 말한다.
이하에서, 비면허 대역에서 사용되는 통신 프로토콜로 LTE과 WLAN을 예시적으로 기술한다. 이는 예시에 불과하고, 제1 통신 프로토콜과 제2 통신 프로토콜이 비면허 대역에서 사용된다고 할 수도 있다. BS(base station)은 LTE를 지원하고, UE는 LTE를 지원하는 기기라고 한다.
이하에서, DL(downlink) 송신은 BS(base station)에 의한 송신, UL(uplink) 송신은 UE(user equipment) 송신을 기준으로 설명하지만, DL 송신과 UL 송신은 무선 네트워크 내의 송신 노드 또는 노드 그룹에 의해 수행될 수 있다. UE는 사용자별로 존재하는 개별 노드, BS는 복수의 개별 노드들에 대한 데이터를 송수신하고 제어하는 중앙 노드(central node)를 의미할 수 있다. 이러한 관점에서 BS 대신 DL 노드, UE 대신 UL 노드라는 용어를 사용하기도 한다.
이하에서, 비면허 대역에서 동작하는 셀(또는 캐리어(carrier))을 비면허셀 또는 비면허 캐리어라 한다. 면허 대역에서 동작하는 셀을 면허셀 또는 면허 캐리어라 한다.
일부 국가에서는 비면허 대역에서의 LBT 동작을 규제하고 있다. 예를 들어, 유럽에서는 FBE(frame based equipment)와 LBE(load based equipment)로 명명되는 2가지의 LBT 동작을 규정하고 있다.
도 2는 FBE 기반 LBT 동작의 예를 보여준다.
채널 점유 시간(Channel occupancy time)은 통신 노드가 채널 액세스에 성공했을 때 전송을 지속할 수 있는 시간을 의미하며, 약 1ms ~ 10 ms 의 값을 가진다. 프레임(frame)은 상기 채널 점유 시간과 채널 점유 시간의 최소 5%에 해당되는 아이들 시간을 포함한다. CCA는 아이들 시간 내의 끝부분 이전부터 최소 20μs 동안 채널을 관측하는 동작으로 정의된다. 통신 노드는 상기 프레임 단위로 주기적으로 CCA를 수행하고, 채널이 점유되지 않은 상태에서 다음 채널 점유 시간 동안 데이터를 전송한다. 채널이 점유된 상태에서 전송을 보류하고 다음 프레임까지 대기한다.
FBE 기반 LBT 동작은 채널 점유 시간과 채널 검출 시간을 미리 정의하고, 정해진 채널 검출 시간에서만 CCA를 수행하는 것을 의미하며, 고정된 CCA 수행 방식이라 불릴 수 있다.
도 3은 LBE 기반 LBT 동작의 예를 보여준다.
채널 점유 시간(Channel occupancy time)들 사이에 아이들 시간이 정의된다. 아이들 시간은 복수의 CCA 슬롯(slot)으로 나뉜다. 통신 노드는 먼저 q∈{4, 5, ..., 32}의 값을 설정한 후 1개 CCA 슬롯에 대한 CCA를 수행하고, 상기 CCA 슬롯에서 채널이 점유되지 않은 상태이면, (13/32)q ms 길이의 채널 점유 시간을 확보하여 데이터를 전송할 수 있다. 상기 CCA 슬롯에서 채널이 점유 상태이면 통신 노드는 임의로 N∈{1, 2, ..., q}의 값을 골라 백오프 카운터의 초기값으로 셋팅한다. 이후 CCA 슬롯 단위로 채널 상태를 센싱하면서 하나의 CCA 슬롯에서 채널이 비점유 상태이면, 상기 백오프 카운터의 값을 1개씩 줄인다. 상기 백오프 카운터의 값이 0이 되면, 통신 노드는 (13/32)q ms 길이의 채널 점유 시간 동안 데이터를 전송할 수 있다.
LBE 기반 LBT 동작은 채널 점유 여부에 따라 채널 검출 시간(예, CCA 슬롯)을 통신 노드가 임의로 결정하여 CCA를 수행하는 것을 의미하며, 랜덤 CCA 수행 방식이라 불릴 수 있다.
이하에서 LBT 방식의 선택, 백오프 길이를 결정하는 파라미터, CCA 슬롯의 크기를 결정하는 파라미터, CCA 타이밍을 결정하는 주기 및 시간 오프셋과 같이 LBT 동작을 위해 사용되는 파라미터를 LBT 파라미터라고 부른다. 무선 노드가 한번의 LBT 동작을 통해서 전송하는 신호 단위를 전송 버스트라고 부른다.
도 4는 종래 기술에 따른 랜덤 액세스 과정을 나타낸 흐름도이다. 랜덤 액세스 과정은 UE가 기지국과 UL 동기를 얻거나 UL 무선자원을 할당받기 위해 사용된다.
UE는 루트 인덱스(root index)와 PRACH(physical random access channel) 설정 인덱스(configuration index)를 기지국으로부터 수신한다. 각 셀마다 ZC(Zadoff-Chu) 시퀀스에 의해 정의되는 64개의 후보(candidate) 랜덤 액세스 프리앰블이 있으며, 루트 인덱스는 UE가 64개의 후보 랜덤 액세스 프리앰블을 생성하기 위한 논리적 인덱스이다.
랜덤 액세스 프리앰블의 전송은 각 셀마다 특정 시간 및 주파수 자원에 한정된다. PRACH 설정 인덱스는 랜덤 액세스 프리앰블의 전송이 가능한 특정 서브프레임과 프리앰블 포맷을 지시한다.
UE는 임의로 선택된 랜덤 액세스 프리앰블을 기지국으로 전송한다(S110). UE는 64개의 후보 랜덤 액세스 프리앰블 중 하나를 선택한다. 그리고, PRACH 설정 인덱스에 의해 해당되는 서브프레임을 선택한다. UE는 선택된 랜덤 액세스 프리앰블을 선택된 서브프레임에서 전송한다.
상기 랜덤 액세스 프리앰블을 수신한 기지국은 랜덤 액세스 응답(random access response, RAR)을 UE로 보낸다(S120). 랜덤 액세스 응답은 2단계로 검출된다. 먼저 UE는 RA-RNTI(random access-RNTI)로 마스킹된 PDCCH(Physical Downlink Control Channel)를 검출한다. 그리고, 검출된 PDCCH 상의 DL 그랜트에 의해 지시되는 PDSCH(Physical Downlink Shared Channel) 상으로 MAC(Medium Access Control) PDU(Protocol Data Unit) 내의 랜덤 액세스 응답을 수신한다.
랜덤 액세스 응답은 TAC(Timing Advance Command), UL 그랜트, 임시 C-RNTI를 포함할 수 있다. TAC는 기지국이 UE에게 UL 시간 동기(time alignment)를 유지하기 위해 보내는 시간 동기 값을 지시하는 정보이다. UE는 상기 시간 동기 값을 이용하여, UL 전송 타이밍을 갱신한다. UE는 시간 동기를 갱신하면, 시간 동기 타이머(Time Alignment Timer)를 개시 또는 재시작한다. 시간 동기 타이머가 동작 중일 때만 UE는 UL 전송이 가능하다.
UE는 랜덤 액세스 응답 내의 UL 그랜트에 따라 스케줄링된 메시지를 기지국으로 전송한다(S130).
한편, 비면허 대역에서도 각 UE의 UL 동기화(synchronization) 및 UL 채널 상태를 확인하기 위해 RAP(random access preamble)가 전송될 수 있다. 비면허 대역에서 RAP를 전송하기 위한 방법이 제안된다.
이하에서, 무선 프레임(radio frame)은 10개의 서브프레임을 포함한다. 하나의 서브프레임(subframe)은 시간 영역에서 복수의 OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 심벌을 포함할 수 있다. 하나의 서브프레임이 전송되는 데 걸리는 시간을 TTI(transmission time interval)이라 하고, 예를 들어 1 TTI는 1ms 일 수 있다. OFDM 심벌은 시간 영역에서 하나의 심벌 구간(symbol period)을 표현하기 위한 것에 불과할 뿐, 다중 접속 방식이나 명칭에 제한을 두는 것은 아니다. 예를 들어, OFDM 심벌은 SC-FDMA(single carrier-frequency division multiple access) 심벌, 심벌 구간 등 다른 명칭으로 불릴 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 랜덤 액세스 방법을 나타낸다.
기지국은 UE에게 비면허셀에서 RAP 전송을 지시하는 RAP 명령(order)를 보낸다. RAP 명령은 면허셀(예, 1차셀)에서 보낼 수도 있고, 또는 비면허셀(예, 2차셀)에서 전송될 수도 있다.
RAP 명령은 DL 제어채널(예, PDCCH 또는 EPDCCH)을 통해 전송되는 DCI(downlink control information)에 의해 지시될 수 있다. 비면허셀에서는 UE가 임의의 시점에 RAP를 전송할지 여부는 CCA 결과를 따른다. UE가 RAP를 전송할 기회를 늘이기 위하여 RAP 명령은 UE가 RAP를 전송할 수 있는 시간/주파수 영역에 관한 정보를 포함할 수 있다.
아래 표는 RAP 명령에 포함되는 정보를 예시한다. 모든 정보가 필수적인 것은 아니며, 다른 정보가 추가되거나 일부 정보는 생략될 수 있다.
필드 명 설 명
셀 인덱스 RAP가 전송될 비면허셀을 가리킴. RAP 명령이 비면허셀에서 전송되면 생략될 수 있음.
RAP 자원 RAP를 위한 프리앰블 인덱스 및/또는 주파수 자원을 가리킴
RAP 윈도우 RAP의 전송이 시도될 RAP 윈도우의 시작점 및/또는 크기 를 가리킴.
RAP 윈도우는 RAP가 전송될 연속적인 서브프레임을 포함할 수 있다. 예를 들어, 서브프레임 n에서 RAP 명령이 수신된다면, 서브프레임 n+k1 부터 서브프레임 n+k1+k2가 RAP 윈도우에 해당될 수 있다. 'k1'은 RAP 윈도우의 시작시간이고, 'k2'는 RAP 윈도우의 길이라 할 수 있다. RAP 명령은 k1와 k2에 관한 정보를 포함할 수 있다. UE는 서브프레임 n+k1 부터 CCA를 수행하여, RAP 자원이 아이들하면 RAP를 전송할 수 있다.
RAP 자원과 RAP 윈도우에 관한 정보는 RAP 명령이 아닌, 미리 지정되거나 별도의 메시지(예, RRC(radio resource control) 메시지)를 통해 설정될 수 있다.
하나의 RAP 윈도우 내에 복수의 RAP 자원이 설정될 수 있다. 서브프레임 n+k1 부터 서브프레임 n+k1+k2가 RAP 윈도우에 해당된다고 할 때, UE는 서브프레임 n+k1 부터 가장 가까운 RAP 자원부터 RAP 전송에 사용할 수 있다. 또는, RAP 자원의 수를 'r1'이라 하자. UE는 서브프레임 n+k1부터 가장 가까운 RAP 자원부터 r1개의 RAP 자원을 RAP 전송에 사용할 수 있다. RAP 자원이 설정된 서브프레임 수를 'r2'라 하자. UE는 서브프레임 n+k1부터 r2개의 서브프레임을 RAP 전송에 사용할 수 있다. 또는, RAP 명령이 복수의 RAP 윈도우 중 하나 및/또는 복수의 RAP 자원 중 하나를 지정할 수 있다
UE는 RAP 윈도우에서 RAP를 한번만 전송하거나, 또는 RAP 전송에 성공하더라도 CCA를 계속 수행하여 다시 RAP의 전송을 시도할 수 있다. UE는 RAP 윈도우 동안 RAP를 복수회 전송할 수 있다.
RAP 명령을 나르는 DL 제어채널은 비면허셀에서 전송될 수 있다. 이 DL 제어채널이 높은 전송 우선순위를 갖도록 하기 위해, 타 채널 대비 짧은 백오프 카운터 또는 더 작은 CCA 슬롯이 적용될 수 있다. 또는, RAP 명령의 CCA에 적용할 CCA 한계치(threshold)를 타 채널에 비하여 더 높은 값을 사용할 수 있다.
RAP 명령을 수신한 UE는 RAP 윈도우 동안 CCA를 수행하여 채널이 아이들하면 RAP를 전송한다.
RAP을 위한 CCA를 수행함에 있어서, 타 UL 채널에 비해 더 짧은 최대 백오프 카운터가 설정되거나, 짧은 CCA 슬롯 동안 CCA가 한번만 성공하더라도 CCA가 성공한 것으로 판단할 수 있다. 또는, RAP 전송에 적용할 CCA 한계치를 타 UL 채널에 비하여 더 높은 값을 사용할 수 있다.
UE는 RAP 윈도우 동안 RAP 전송에 할당된 주파수 영역에 대해서만 CCA를 수행할 수 있다.
특정 용도로 지정된 서브프레임은 RAP 윈도우에서 제외될 수 있다. RAP 윈도우는 UL 전송이나 RAP 전송에 사용할 수 없는 서브프레임(예를 들어, DL DRS(discovery reference signal)가 전송될 수 있도록 지정된 구간)을 제외한 서브프레임을 포함할 수 있다.
RAP의 전송 구간이 서브프레임내 n개 OFDM 심벌에 대응되면, CCA 동작을 위해 RAP 전송은 서브프레임내 마지막 n개 OFDM 심벌로 제한될 수 있다.
UE가 RAP를 전송할 수 있는 정확한 시점에 대해서는 다음과 같은 동작이 가능하다.
일 실시예에서, UE가 RAP 전송을 시작할 수 있는 시점을 서브프레임 경계나 OFDM 심벌 경계로만 제한할 수 있다. 이를 제한적 RAP 전송 방식이라 한다. UE는 CCA 성공 후 RAP 전송이 허용된 시점 사이에 채널을 점유하기 위하여 RAP와는 별도로 정의된 예약 신호(reservation signal)을 전송할 수 있다.
다른 실시예에서, UE는 주어진 시간 구간 내에서 CCA 동작이 완료된 임의의 시점에서 RAP 전송을 시작할 수 있다. 이를 임의적(random) RAP 전송 방식이라 한다. 기지국은 UE의 RAP 전송 시점을 알 수 없으므로 UE와 기지국은 미리 지정된 기준 시점을 공유하는 것이 필요하다.
도 6은 임의적 RAP 전송 방식의 예를 보여준다.
서브프레임은 1ms 길이를 가지고 있고, 기준 시점은 서브프레임 단위로 주어진다고 하자. 하나의 서브프레임에는 2개의 기준 시점, t_ref1 과 t_ref2가 정의되어 있다고 하자. 기준 시점의 개수 나 위치는 예시에 불과하다.
t_ref1 이후 CCA에 성공하여, UE는 RAP를 전송한다. 기준 시점과 RAP가 실제로 전송된 시간 사이의 오프셋 t_tx가 정의된다. t_tx=0.1 ms 라 하자. 이후 UE는 기지국으로부터 UL 전송 시간을 보정하는 TAC를 수신한다. 기지국은 UE가 기준 시점에 RAP를 전송한 것으로 간주하고 TAC를 계산하므로, UE는 오프셋을 이용하여 TAC를 보정할 수 있다. TAC가 0.15 ms 라면, 실제 UE가 UL 전송에 이용하는 시간 동기값은 TAC-t_tx=0.05 ms 가 된다. 즉, 기지국이 TAC 만큼 UL 전송 타이밍을 앞당기라고 지시하더라도, UE는 TAC-t_tx 만큼만 UL 전송 타이밍을 앞당기는 것이다.
도 7은 임의적 RAP 전송 방식의 다른 예를 보여준다.
t_ref2 이후 CCA에 성공하여, UE는 RAP를 전송한다. 기준 시점과 RAP가 실제로 전송된 시간 사이의 오프셋 t_tx=0.05 ms 라 하자. 이후 UE는 기지국으로부터 UL 전송 시간을 보정하는 TAC를 수신한다. TAC가 0.15 ms 라면, 실제 UE가 UL 전송에 이용하는 시간 동기값은 TAC-t_tx=0.1 ms 가 된다.
RAP 윈도우 내에 복수의 기준 시점이 정의될 수 있다. 기지국이 UE가 RAP를 전송한 시점이 어느 기준 시점 사이인지 구별할 수 있게 하기 위하여 UE가 RAP를 전송할 수 있는 시점은 2개의 기준 시점 사이의 일부 구간으로 제한될 수 있다.
제한적 RAP 전송 방식과 임의적 RAP 전송 방식을 조합할 수 있다. UE가 RAP 윈도우 내에서 RAP 전송을 시작할 수 있는 하나 또는 그 이상의 시간 구간을 정하고, 해당 시간 구간 내에서는 임의적 RAP 전송 방식이 적용되는 것이다.
기지국은 RAP 명령이나 RRC 메시지를 통해 제한적 RAP 전송 방식과 임의적 RAP 전송 방식 중 어느 것이 적용될지 여부를 UE에게 알려줄 수 있다.
RAP 윈도우 동안 UE가 CCA에 실패하여, RAP를 전송하지 못할 수 있다. 이 경우 UE는 RAP 전송을 재시도하거나 RAP 전송 실패를 선언할 수 있다.
도 8은 RAP 전송 재시도의 일 예를 보여준다.
제1 RAP 윈도우 동안 채널이 비지(busy)하여, RAP 전송에 실패하면, UE는 제2 RAP 윈도우 동안 RAP 전송을 시도할 수 있다. 제2 RAP 윈도우는 제1 RAP 윈도우와 연속적이거나 또는 시간 오프셋(t_wait) 이후 나타날 수 있다. 시간 오프셋(t_wait)은 미리 정해지거나 랜덤하게 얻어지는 값일 수 있다. i번째 RAP 윈도우의 크기는 미리 정해지거나 특정 규칙에 따라 증가 또는 감소할 수 있다.
CCA에 실패하여 RAP를 전송하지 못한 경우 재전송하는 RAP 전송 파워는 증가되지 않는다. RAP 윈도우가 적용되는 경우 모든 RAP 윈도우에서 RAP 전송 파워는 동일하게 설정될 수 있다. 즉 제1 RAP 윈도우에서 CCA에 실패하여 RAP를 전송하지 못 하고, 제2 RAP 윈도우에서 RAP 전송을 전송하더라도 RAP 전송 파워는 증가되지 않는다. CCA를 수행하는 다른 노드들이 일정 커버리지 내에서 RAP를 검출할 수 있도록 일정한 전송 파워를 유지하기 위함이다. 다만, 이전 RAP 윈도우에서 RAP을 전송했지만 RAR(random access response)을 수신하지 못하여, 다음 RAP 윈도우에서 RAP를 재전송을 시도할 때, RAP 전송 파워가 증가될 수 있다.
RAP 전송 파워에 반비례하도록 CCA 한계치가 정의되면, CCA 실패로 인한 계속적인 RAP 전송 실패를 방지하기 위해, 다음 RAP 윈도우의 전송 파워를 이전 RAP 윈도우의 전송 파워보다 줄일 수 있다.
하나 또는 그 이상의 RAP 윈도우 동안 CCA를 성공하지 못한 경우, UE는 RAP 전송을 포기할 수 있다. 또는, 이하의 RAR의 수신에 실패한 경우 UE는 RAP 전송을 포기할 수 있다. RAP 전송을 포기하면, UE는 포기 이유에 관한 정보를 기지국에게 전송할 수 있다. 이 정보는 RRC 메시지 등을 통해 면허셀 또는 비면허셀에서 전송될 수 있다. CCA에 실패해서 RAP 전송을 포기한 것인지, RAP을 전송했지만 RAR의 수신에 실패한 것인지 구분할 수 있다면, 기지국이 해당 비면허 셀에서의 RAP 명령을 다시 지시할지 여부를 판단하는 데에 유용할 수 있다. 또한, UE는 주어진 시간 구간 동안 CCA 동작을 완료하지 못하여 RAP 전송을 하지 못한 경우에 해당 비면허셀에 대한 측정 정보(예, RSRP(Reference Signal Received Power)/RSSI(received signal strength indicator)/간섭 정보 등)를 기지국에게 제공할 수 있다.
UE는 RAP 전송을 위해 CCA를 시도한 횟수 및 CCA에 성공하여 RAP를 전송한 횟수, 혹은 그 비율에 대한 통계를 기지국에게 제공할 수 있다. 상기 통계는 면허셀에서 전송될 수 있다.
이제 RAR 수신에 대해 기술한다.
UE는 비면허셀에서 RAP를 전송한 후에 RAR(random access response) 수신 구간 동안 기지국으로부터의 RAR 수신을 시도한다. RAR은 비면허셀에서 수신되거나 또는 RAP 명령이 수신된 셀에서 수신될 수 있다.
RAR가 비면허셀에서 전송되면, RAR를 위한 백오프 카운터는 타 채널에 비해 더 짧을 수 있다. 또한, RAR를 위한 CCA 슬롯은 타 채널에 비해 더 짧을 수 있다. RAR 전송에 적용할 CCA 한계치는 타 채널에 비해 더 높은 값을 사용할 수 있다.
RAR 수신 구간 동안 RAR을 수신하지 못하면, UE는 RAP 재전송을 시도하거나, RAP 전송 시도를 중단할 수 있다. 기지국은 RRC 시그널링이나 RAP 명령을 통해 RAR을 수신하지 못한 경우 RAP 재전송을 시도할지 또는 RAP 전송 시도를 중단할지를 여부를 설정할 수 있다.
비면허셀에서 RAR가 전송되면, CCA 없는 RAR 전송에 비해 더 긴 시간이 요구될 수 있다. 따라서, 비면허셀에서의 RAR 수신 구간은 면허셀에서의 RAR 수신 구간 보다 크게 설정될 수 있다.
RAR는 UL 전송을 위한 자원 할당, 시간 동기 보정을 위한 TAC 및 UL 전송 파워를 조절하기 위한 전송 파워 보정 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. RAR에 의해 PUSCH(Physical uplink shared channel)가 스케줄되었다면, UE는 UL 전송 파워 보정 및/또는 TAC를 적용하여 PUSCH를 전송할 수 있다. PUSCH는 비면허셀에서 전송될 수 있으며, 이는 CCA 완료 후 PUSCH가 전송되는 것을 의미한다. 또는, PUSCH는 CCA 없이 면허셀(예, 1차셀)에서 전송될 수 있다. CCA가 성공하지 못해 PUSCH가 전송되지 못하는 것을 방지하기 위함이다. RAR는 PUSCH가 전송될 셀을 지시하는 정보를 포함할 수 있다. RAR 내의 UL 전송 파워 보정 및/또는 TAC는 PUSCH가 비면허셀에서 전송될 때에만 적용될 수 있다.
RAR에 대한 응답으로 전송되는 PUSCH에 대한 HARQ 프로세스 번호와 RV(redundancy version)은 미리 고정된 값으로 지정될 수 있다. 상기 PUSCH 전송은 초기 전송에 대응된다고 가정하여, HARQ 프로세스 번호 0 (즉, 첫번째 HARQ 프로세스 번호)과 RV 0(즉, 시스템화(systematic) 정보를 갖는 부호화 비트를 포함하는 RV)이 사용될 수 있다.
비면허셀에서의 UL 전송이 스케줄될 경우, RAR는 UL 전송에 적용할 LBT 파라미터(CCA 한계치, 백오프 카운터 등)에 관한 LBT 정보를 포함할 수 있다. RAR가 면허셀에서의 RAP 전송에 대한 응답인지 또는 비면허셀에서의 RAP 전송에 대한 응답인지에 따라서 RAR의 내용이 달라질 수 있다. 또는, 하나의 RAR에 면허셀에서의 RAP 전송에 대한 응답과 비면허셀에서의 RAP 전송에 대한 응답이 다중화(multiplexing) 될 수 있다. RAR는 해당 RAR가 면허셀에서의 RAP 전송에 대한 응답인지 또는 비면허셀에서의 RAP 전송에 대한 응답인지를 지시하는 식별자를 포함할 수 있다.
비면허셀에서의 PUSCH 전송은 CCA 결과에 따라서 전송 가능 여부가 불확실하거나 지연이 클 수 있으므로, UE는 PUSCH를 전송하지 않을 수 있다. RAR는 해당 RAR에 대응하는 PUSCH를 전송할지 여부를 지시하는 정보를 포함할 수 있다. PUSCH 전송이 디스에이블(disable)되면, RAR는 UL 전송 자원 할당을 포함하지 않을 수 있다. PUSCH 전송이 디스에이블(disable)되면, UE는 RAR의 수신을 기지국에게 알리기 위한 확인 신호를 전송할 수 있다. 이는 확인 신호는 HARQ ACK에 해당되는 신호일 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시예가 구현되는 무선통신 시스템을 나타낸 블록도이다.
무선기기(50)은 프로세서(processor, 51), 메모리(memory, 52) 및 송수신기(transceiver, 53)를 포함한다. 메모리(52)는 프로세서(51)와 연결되어, 프로세서(51)에 의해 실행되는 다양한 명령어(instructions)를 저장한다. 송수신기(53)는 프로세서(51)와 연결되어, 무선 신호를 송신 및/또는 수신한다. 프로세서(51)는 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 전술한 실시예에서 UE의 동작은 프로세서(51)에 의해 구현될 수 있다. 전술한 실시예가 소프트웨어 명령어로 구현될 때, 명령어는 메모리(52)에 저장되고, 프로세서(51)에 의해 실행되어 전술한 동작이 수행될 수 있다.
기지국(60)는 프로세서(61), 메모리(62) 및 송수신기(63)를 포함한다. 기지국(60)은 비면허 대역에서 운용될 수 있다. 메모리(62)는 프로세서(61)와 연결되어, 프로세서(61)에 의해 실행되는 다양한 명령어를 저장한다. 송수신기(63)는 프로세서(61)와 연결되어, 무선 신호를 송신 및/또는 수신한다. 프로세서(61)는 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 전술한 실시예에서 기지국의 동작은 프로세서(61)에 의해 구현될 수 있다.
프로세서는 ASIC(application-specific integrated circuit), 다른 칩셋, 논리 회로 및/또는 데이터 처리 장치를 포함할 수 있다. 메모리는 ROM(read-only memory), RAM(random access memory), 플래쉬 메모리, 메모리 카드, 저장 매체 및/또는 다른 저장 장치를 포함할 수 있다. RF부는 무선 신호를 처리하기 위한 베이스밴드 회로를 포함할 수 있다. 실시예가 소프트웨어로 구현될 때, 상술한 기법은 상술한 기능을 수행하는 모듈(과정, 기능 등)로 구현될 수 있다. 모듈은 메모리에 저장되고, 프로세서에 의해 실행될 수 있다. 메모리는 프로세서 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 프로세서와 연결될 수 있다.
상술한 예시적인 시스템에서, 방법들은 일련의 단계 또는 블록으로써 순서도를 기초로 설명되고 있지만, 본 발명은 단계들의 순서에 한정되는 것은 아니며, 어떤 단계는 상술한 바와 다른 단계와 다른 순서로 또는 동시에 발생할 수 있다. 또한, 당업자라면 순서도에 나타낸 단계들이 배타적이지 않고, 다른 단계가 포함되거나 순서도의 하나 또는 그 이상의 단계가 본 발명의 범위에 영향을 미치지 않고 삭제될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (13)

  1. 비면허 대역에서 랜덤 액세스 과정을 수행하는 방법에 있어서,
    무선기기가 RAP(random access preamble)의 전송을 지시하는 RAP 명령(order)을 수신하는 단계; 및
    상기 무선기기가 비면허셀에서 RAP 윈도우 동안 CCA(clear channel assessment)를 수행하여 CCA에 성공하면 상기 RAP를 전송하는 단계를 포함하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 RAP 명령은 상기 RAP 윈도우 및 상기 RAP의 전송에 사용되는 자원에 관한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 RAP 명령은 상기 RAP이 전송되는 상기 비면허셀을 지시하는 셀 정보를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 무선기기가 상기 RAP에 대한 응답으로 TAC(Timing Advance Command)를 포함하는 RAR(random access response)를 수신하는 단계; 및
    상기 무선기기가 상기 TAC와 상기 RAP가 전송된 시점을 기반으로 상기 비면허셀에서의 UL(uplink) 시간 동기를 보정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 비면허셀에서의 상기 UL 시간 동기를 보정하는 단계는,
    상기 RAP가 전송된 시점과 기준 시점 간의 오프셋을 결정하는 단계;
    상기 TAC와 상기 오프셋을 기반으로 UL 시간 동기를 보정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 RAR는 상기 비면허셀에서 수신되는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 RAR는 상기 비면허셀에서의 UL 전송을 위한 CCA를 수행하데 필요한 파라미터에 관한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 무선기기가 상기 비면허셀에서 상기 RAP 윈도우 동안 CCA를 수행하여 상기 CCA에 실패하면, 다음 RAP 윈도우 동안 상기 RAP를 전송하기 위한 CCA를 수행는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 9 항에 있어서,
    상기 RAP 윈도우와 상기 다음 RAP 윈도우에서의 RAP 전송 파워는 동일하게 설정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 비면허 대역에서 랜덤 액세스 과정을 수행하는 기기에 있어서,
    무선 신호를 송신 및 수신하는 송수신기와
    상기 송수신기에 연결되는 프로세서를 포함하되, 상기 프로세서는,
    RAP(random access preamble)의 전송을 지시하는 RAP 명령(order)을 상기 송수신기를 통해 수신하고; 및
    비면허셀에서 RAP 윈도우 동안 CCA(clear channel assessment)를 수행하여 CCA에 성공하면 상기 RAP를 상기 송수신기를 통해 전송하는 기기.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 RAP 명령은 상기 RAP 윈도우 및 상기 RAP의 전송에 사용되는 자원에 관한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 기기.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 RAP 명령은 상기 RAP이 전송되는 상기 비면허셀을 지시하는 셀 정보를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기기.
  13. 제 10 항에 있어서, 상기 프로세서는,
    상기 RAP에 대한 응답으로 TAC(Timing Advance Command)를 포함하는 RAR(random access response)를 상기 송수신기를 통해 수신하고; 및
    상기 TAC와 상기 RAP가 전송된 시점을 기반으로 상기 비면허셀에서의 UL(uplink) 시간 동기를 보정하는 것을 특징으로 하는 기기.
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