WO2017039089A1 - 임의접속 과정을 통한 통신 장치 및 방법 - Google Patents

임의접속 과정을 통한 통신 장치 및 방법 Download PDF

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WO2017039089A1
WO2017039089A1 PCT/KR2016/001546 KR2016001546W WO2017039089A1 WO 2017039089 A1 WO2017039089 A1 WO 2017039089A1 KR 2016001546 W KR2016001546 W KR 2016001546W WO 2017039089 A1 WO2017039089 A1 WO 2017039089A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
random access
terminal
priority
base station
root index
Prior art date
Application number
PCT/KR2016/001546
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
성단근
김태훈
장한승
이유택
Original Assignee
한국과학기술원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W74/00—Wireless channel access
    • H04W74/08—Non-scheduled access, e.g. ALOHA

Definitions

  • the present invention relates to a communication method between a terminal and a base station performing wireless communication, and more particularly, to a communication method of assigning and applying priority to devices performing a random access (RA) process for communication.
  • RA random access
  • ICT Information and Communications Technologies
  • M2M Machine to Machine
  • IoT Internet of Things
  • the cellular communication method only considers a quality of signal in the process of allocating resources after the link between the terminal and the base station is connected, and the quality of service in the random access process. Service).
  • the hyper-connected society as described above, a lot of traffic by the thing terminal or the user terminal will be generated, and services related to communication are also expected to be diversified. Therefore, there is a need for a system that can guarantee the quality of signals of various services by providing a priority corresponding to each service even in the process of accessing the network.
  • a new random access procedure may be performed in parallel with and / or in place of a conventional random access scheme, in which devices communicate with each other according to a random access priority in this process and provide a better service.
  • efficient resource utilization may be possible.
  • a communication method of a base station (e-NodeB: E-UTRAN Node B, or also known as Evolved Node B) performing a random access procedure with at least one user equipment (UE).
  • the communication method provides a communication method for transmitting data through a random access procedure.
  • the communication method may further include identifying a random access priority of the first terminal using a first preamble received from a first terminal and randomly transmitting the random access priority to the first terminal according to the identified random access priority.
  • the method may include determining whether to transmit the access response message.
  • the determining of whether to transmit the random access response message may include comparing the number of random access response messages that can be transmitted and the random access priority. According to another exemplary embodiment, the determining of whether to transmit the random access response message may include comparing the random access priority with a smaller one of the number of random access response messages that can be transmitted and the number of uplink channel resources that can be allocated. It may include.
  • identifying the random access priority of the first terminal comprises: extracting a first root index from the first preamble; And identifying a priority corresponding to the first root index as a random access priority of the first terminal.
  • the random access priority may be identified based on which group of the root index groups corresponding to the random access priority is included in the random access priority.
  • the communication method may further include transmitting the random access response message to the first terminal according to a result of the determination.
  • the random access response message may include a field corresponding to a root index.
  • the random access response message may be determined the number of bits of the field based on the number of root index used by the base station.
  • the base station provides the random access priority matched with the root index to the terminal as random access dictionary information.
  • the base station divides each of the at least one root index into at least one root index group corresponding to a predetermined priority to generate priority information, and the random access dictionary information including the priority information including the root index group. It may include a communication unit for transmitting to the terminal.
  • the processor may determine the number of the root indexes included in each of the root index groups based on a cell radius corresponding to the base station.
  • the processor may generate a first root index group having a first priority and a user terminal identifier as the priority information.
  • the processor may generate a second root index group having a second priority and a thing terminal identifier as the priority information.
  • a terminal for performing a random access procedure with a base station determines a random access priority according to a predetermined rule and selects any one root index included in the root index group according to the determined random access priority and a preamble generated using the selected root index. It may include a communication unit for transmitting to the base station.
  • the processor may determine the random access priority according to the identification information included in the received priority information. More specifically, the identification information may include at least one of a thing terminal identifier, a user terminal identifier and an emergency notification identifier.
  • the communication unit may receive a random access response message including a Cell-Radio Network Temporary Identifier (C-RNTI) from the base station, and the processor may physically uplink data to be transmitted with the C-RNTI through the communication unit. It can be transmitted to the base station using a shared channel.
  • the processor may transmit data to be transmitted to the C-RNTI through the communication unit to the base station using a physical uplink shared channel according to the determined random access priority.
  • C-RNTI Cell-Radio Network Temporary Identifier
  • a terminal for performing a random access procedure with a base station selects an arbitrary value within a predetermined range and a communication unit for receiving a barring factor corresponding to a random access priority from the base station, and compares the random value with the baring factor to transmit a preamble. It may include a processor for determining whether or not. In addition, the processor may determine the random access priority according to a predetermined rule, and select the baring factor according to the determined priority.
  • a base station performing a random access procedure with at least one terminal extracts a first root index from the communication unit that receives the first preamble from the first terminal and the received first preamble, and identifies a random access priority of the first terminal using the first root index. It may include a processor. The processor may allocate a resource of a second terminal among previously connected terminals for a predetermined time to the first terminal according to the random access priority of the first terminal. More specifically, the processor may allocate a resource of the second terminal having the lowest random access priority among previously connected terminals for a predetermined time to the first terminal.
  • the base station when the base station receives the first preamble from the first terminal, the number of downlink resources to transmit a random access response message or uplink resources for transmitting at least one of control information and data If it is determined that the number is insufficient, it may be a terminal having a lower random access priority than the first terminal among the terminals already connected to the base station for a predetermined time and further having the lowest random access priority.
  • FIG 1 illustrates an example of random access in which priority is guaranteed according to an embodiment.
  • 2A is a block diagram illustrating a base station according to one embodiment.
  • FIG. 2B is an exemplary diagram of priority information generated by the processor 210 according to an embodiment.
  • 3A is a flowchart illustrating a random access procedure between a base station and a terminal according to an embodiment.
  • 3B is a flowchart illustrating a connectionless data transmission procedure between a base station and a terminal according to an embodiment.
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating a communication method of a base station performing a random access procedure by applying a priority to a terminal according to an embodiment.
  • FIG. 5 is a block diagram illustrating a terminal according to an embodiment.
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating a communication method of a terminal performing a random access procedure with a base station according to a priority according to an embodiment.
  • FIG. 1 illustrates an example of random access in which priority is guaranteed according to an embodiment.
  • the first exemplary diagram 110 an exemplary diagram showing a conventional random access is shown.
  • the plurality of terminals existing within the access radius of the base station have the same priority 111 for resource allocation. Accordingly, the plurality of terminals have a contention relationship with each other in order to receive a resource of a Physical Unlink Shared Channel (PUSCH) from a base station.
  • PUSCH Physical Unlink Shared Channel
  • the base station assigns and applies a random access priority corresponding to each of the plurality of terminals based on the type of the terminal or the type of data traffic. can do.
  • the first priority 121 may be emergency traffic that monitors a bio-signal of a patient in a hospital and informs a medical staff of an abnormal signal.
  • the first priority 121 may be data traffic of a security company that receives a notification of an invasion of a monster from an automatic security system.
  • the embodiment of the first priority 121 described above is exemplary, and in this way, it is possible to extend the emergency traffic or the quality of service (QoS) to traffic that should be prioritized over other services. It would be obvious to the expert.
  • QoS quality of service
  • the second priority 122 and the third priority 123 may be determined according to the type of the terminal accessing the base station.
  • the second priority 122 may be given priority to a user terminal such as a smartphone, a mobile phone, and a tablet computer.
  • the third priority 123 may be given to an object terminal widely used today such as a printer, a beacon device, or the like.
  • the base station may give priority to a specific terminal or specific data traffic.
  • the description of the priorities described above is for illustrative purposes only and does not limit or limit the scope of the present invention.
  • there may be a thing terminal having a higher priority than a user terminal.
  • the user terminal may have all K priority groups, and the thing terminal may have all L priority groups.
  • the base station may transmit each priority group to each terminal as random access advance information in correspondence with a specific service.
  • the service of the user terminal may be any one of an emergency alarm, video streaming, web surfing, social network service, and voice over internet protocol (VOIP).
  • the service of the thing terminal may be any one of sensor information transmission including an emergency alarm, a biosignal detection, a remote control system, and smart metering. It will be apparent to those skilled in the art that the above described services are merely exemplary and can be extended to various services related to the user terminal or the thing terminal today.
  • the base station 200 performing the random access procedure with the terminal may transmit priority information of the terminal matched with the root index as the random access dictionary information to the terminal.
  • the base station 200 may include a processor 210 and a communication unit 220.
  • the processor 210 may divide each of the at least one root index into at least one root index group corresponding to a predetermined priority. More specifically, the preamble sequence may be generated using a Zadoff Chu sequence. The general equation for the Zadoff chew sequence is shown in Equation 1 below.
  • r represents a root index. Assuming that the length of the Zadoff-Chu sequence is N ZC , the range of r is 0 to N ZC An integer of up to 1 can be generated, and a maximum of Nzc Zadoff chu sequences can be generated. In this case, the processor 210 may separate the entire set of root indexes r into a root index group. The separation of the root index r may be summarized as in Equation 2 below.
  • N RI is the total number of root indices used by the base station.
  • the entire set of root indices r consists of Nzc elements, and if the total number of root indices used in k root index groups is less than or equal to Nzc, it may be divided into k root index groups.
  • Each of the k root index groups may indicate a priority corresponding to one level.
  • each root index group may be used both to represent the priority of the user terminal or to represent the priority of the thing terminal.
  • it can be used for the purpose of providing services such as connectionless data transmission in addition to expressing the priority.
  • m i root indices representing the i-th priority may be one or plural.
  • the number of elements of the root index group representing each priority level may have a different value according to the priority level. More specifically, the number of root indexes included in one root index group may be determined according to a cell radius of a base station or a communication scheme provided by the base station.
  • the processor 210 may generate priority information including the root index group.
  • the processor 210 may match the first route index group corresponding to the first priority with the emergency traffic identifier and generate the priority information. In another embodiment, the processor 210 may match the second root index group corresponding to the second priority with the user terminal identifier to generate the priority information. In another embodiment, the processor 210 may match the third root index group corresponding to the third priority with the thing terminal identifier and generate the priority information.
  • the terminal may receive random access dictionary information including priority information from the base station 200 and perform a random access procedure using the above priority information. More detailed description will be given through the following description.
  • the communication unit 220 may transmit the priority information including the root index group to the terminal as random access dictionary information.
  • the communication unit 220 may receive the first preamble from the first terminal.
  • the processor 210 may extract a first root index associated with the first terminal from the received first preamble.
  • the processor 210 may identify a random access priority of the first terminal using the first root index.
  • the processor 210 may allocate resources of the second terminal among the previously connected terminals for the predetermined time to the first terminal according to the random access priority of the first terminal. For example, a resource of a physical uplink shared channel has three resource blocks, and each resource block has a second terminal corresponding to a fifth rank, a third terminal corresponding to a fourth rank, and a fourth corresponding to the third rank. Assume the situation assigned to the terminal.
  • the second terminal and the third terminal receive a service from the base station for a preset service time.
  • the base station is provided with a second terminal and a third provided with a service for a predetermined time (preoccupying time).
  • a resource block of a second terminal having a lower random access priority among the terminals may be allocated to the first terminal.
  • 2B is an exemplary diagram of priority information generated by the processor 210 according to an embodiment.
  • the communication scheme provided by the base station 200 to the terminal follows the Long Term Evolution (LTE) standard.
  • LTE Long Term Evolution
  • the length of the Zadoff chew sequence set by the base station 200 is 839. Accordingly, the base station 200 may use up to 839 root indexes to provide sufficient preambles to the plurality of terminals.
  • the processor 210 may generate K + L random access priorities corresponding to the transmission order of the random access response message or the resource allocation order of the PUSCH. More specifically, the processor 210 may generate K random access priorities corresponding to the user terminal, and independently generate L random access priorities corresponding to the thing terminal.
  • the K random access priorities corresponding to the user terminal and the L random access priorities corresponding to the thing terminal may indicate the same priority or different priorities. In one embodiment, for some services, the priority of the thing terminal may be set higher than that of the user terminal.
  • the processor 210 may assign a root index group corresponding to each random access priority. The processor 210 may set the number of root indexes included in each root index group differently according to a communication system environment. In addition, the processor 210 may set the number of root indexes corresponding to each random access priority in consideration of the number of terminals, traffic, and the like, connected to each priority level.
  • the processor 210 may increase the number of root indices corresponding to the k-th random access priority when the number of terminals connecting with the k-th priority increases, and if the k-th random number becomes smaller, The number of root indices corresponding to the access priority may be reduced.
  • the processor 210 may allocate a large number of root indexes to a high priority to ensure a smooth connection, and may guarantee a smaller number of root indexes to a lower priority.
  • the base station 200 may perform different random access procedures corresponding to respective random access priorities of the terminals. Therefore, the i-th access procedure and the j-th access procedure may be the same random access procedure or may indicate different random access procedures.
  • the i-th access procedure and the j-th access procedure may be the same random access procedure or may indicate different random access procedures.
  • the i th access procedure may include x steps
  • the j th access procedure may include y steps.
  • the message transmitted in each procedure may be different.
  • the i th access procedure may be a random access procedure for connectionless based data transmission
  • the j th access procedure may be a connection based random access procedure.
  • the random access procedure for data connection based on the connectionless means that the user's data is transmitted through the random access procedure, and thus means that the user's data can be transmitted without a connection between the terminal and the base station. This procedure can satisfy low-latency because unnecessary signaling is reduced.
  • the connection-based random access procedure means that the user's data is transmitted after the user has been allocated an exclusive PUSCH resource after successfully completing the random access procedure.
  • the backoff procedure may be different for each random access procedure corresponding to the priority.
  • even the same backoff procedure may have different backoff indicators or backoff windows.
  • the i th access procedure and the j th access procedure may have different backoff procedures or backoff indicators or backoff windows from each other.
  • the terminal may have a backoff indicator or a backoff window of a when the i th access procedure fails, and may have a backoff indicator or backoff window of b when the j th access procedure fails.
  • the base station transmits random access dictionary information to the terminal (Priority Information Broadcasting). More specifically, the random access dictionary information may include a preamble cyclic shifting size Ncs, the number of preamble sequences N PA and the length N ZC of the Zadoff chu sequence. In addition, the random access dictionary information may include priority information including a root index group corresponding to the priority as described above with reference to FIGS. 2A and 2B.
  • the base station may transmit barring factor information corresponding to each random access priority to the terminal.
  • the baring factor may be a constant for determining whether to proceed further with the random access procedure.
  • the base station may determine the baring factor corresponding to the priority in consideration of the number, traffic, and the like of accessing terminals for each priority group. For example, the baring factor may be reduced when the number of terminals connecting with the k-th priority becomes too large, and the baring factor may be increased when too small.
  • the base station may transmit any value existing between 0 and 1 to the terminal in accordance with each random access priority.
  • the baring factor of 1 may be set to the priority of the first priority
  • the baring factor of 0.8 may be set to the priority of the second priority.
  • Each terminal selects an arbitrary value between 0 and 1 as an access class baring factor, and if a value less than or equal to a predetermined baring factor is found, performs the remaining random access procedure, and performs the rest than the baring factor. If a large value is found, the rest of the random access procedure can be abandoned.
  • the terminal of the 1st priority having a high baring factor of 1 is more likely to perform the random access procedure
  • the terminal of the second rank having a low baring factor of 0.8 is more likely to not perform the random access procedure. Will be.
  • the base station controls the random access according to the priority of the terminal, and can more easily proceed with the control of the access permission compared with the conventional random access method.
  • the terminal may transmit a transmission sequence including the preamble to the base station through a physical random access channel (PRACH).
  • PRACH physical random access channel
  • the terminal may extract priority information from the random access dictionary information and determine the priority of the terminal to request the base station.
  • the terminal may select one root index from the root index group corresponding to the priority and generate a preamble sequence as shown in Equation 3 below.
  • the base station may extract a root index from the received preamble sequence and respond to the terminal. More specifically, the base station may extract the root index in the order of the mth root index corresponding to the lowest random access priority starting from the first root index corresponding to the higher random access priority. The base station may detect the received preamble and list the detection result according to the root index.
  • the random access response message may be preferentially transmitted to a terminal that transmits a preamble corresponding to a root index group having a high priority.
  • a base station transmits a random access response message to a terminal through a physical downlink shared channel (PDSCH).
  • the base station may calculate the maximum number of random access response messages that can be transmitted using one frame in consideration of the capacity of the PDSCH. In this case, when the number of detected preambles is larger than the maximum number of random access response messages that can be transmitted, the random access response message may be transmitted to a terminal having a high priority by applying priority. More specifically, the base station includes a root index (Random Access Root IDdex: RARID), a preamble identifier (RAPID), timing alignment, uplink grant, and C-RNTI (Cell-Radio).
  • RARID Random Access Root IDdex
  • RAPID preamble identifier
  • a random access response message including Network Temporary Identifier may be transmitted to the terminal.
  • the base station may determine the number of bits of the RARID field based on the number of root indexes. More specifically, when the total number of root index used by the base station is N RI , the number of bits is Can be determined to be dogs.
  • the base station may transmit a random access response message based on the size of the preamble received signal.
  • the base station may generate and transmit a random access response message by further considering channel quality such as a preamble received signal as well as priority.
  • the base station may apply the priority in consideration of the number of resources of the assignable PUSCH. For example, when the number of received preambles is greater than the number of resources of the assignable PUDCHs, scheduling information associated with the PUSCH may be transmitted to a terminal having a high priority by applying a priority.
  • the terminal may transmit the control information using the PUSCH allocated from the base station. If there is no connection with the base station or there is no uplink synchronization, a radio resource control (RRC) request message may be transmitted to request a connection with the base station, or if a connection is already established, a scheduling request ( Scheduling Request) message can be sent. This is a necessary step for connection-oriented data transfer. More specifically, the terminal may transmit the control information using an uplink resource included in the random access response message including the preamble index used by the terminal.
  • RRC radio resource control
  • the base station may transmit an ACK for the message transmitted in operation 340 to the terminal.
  • the transmission may be performed through a physical downlink shared channel (PDSCH), and the terminal receiving the ACK may perform contention resolution by confirming that the message transmitted in step 340 has been successfully reached.
  • the terminal that has not received any ACK message goes through a predetermined backoff procedure according to the priority and retries the random access procedure.
  • PDSCH physical downlink shared channel
  • FIG. 3B illustrates another embodiment of FIG. 3A, and may perform connection-less data transmission using a random access procedure.
  • Step 310, step 320, and step 330 are the same as in FIG. 3A.
  • the terminal may transmit connection-less data (user data) using the PUSCH allocated from the base station.
  • the base station since the base station does not know the size of data to be sent by the terminal, the base station notifies the default resource size in advance, and the terminal may transmit the connectionless data using the default resource. This is to send data when the base station and the terminal are not connected, and is a necessary step for connection-less data transmission. Therefore, since data is transmitted in the random access process, it is not necessary to connect with the base station, thereby reducing control overhead and increasing resource efficiency.
  • the terminal may transmit the data with the data using its Cell-Radio Network Temporary Identifier (C-RNTI) included in the random access response message as its User ID.
  • C-RNTI Cell-Radio Network Temporary Identifier
  • the terminal may transmit the data and the C-RNTI in a piggyback manner to send small data to the base station one time during the random access procedure.
  • the piggyback method indicates a method of transmitting an acknowledgment field to an existing data frame without a separate control frame only when there is data to be transmitted without immediately transmitting an acknowledgment message about the data received from the base station.
  • a terminal having a higher priority may be allocated uplink channel resources faster than other terminals and may transmit data faster.
  • QoS may be guaranteed by limiting the number of terminals that may have a high priority by using limited uplink channel resources.
  • the terminal may transmit data to the base station together with any one of a scheduling request message and a radio resource control (RRC) request message.
  • RRC radio resource control
  • the terminal may transmit the data and the C-RNTI and the scheduling request (SR) message together so that data can be continuously transmitted to the base station.
  • the terminal may transmit the data and the C-RNTI and RRC request message to enable the terminal to send data with the connection request.
  • the terminal continuously transmits data to the base station and also sends a connection request, together with the data, C-RNTI, RRC request message and scheduling request message to send together Can be.
  • a different root index group may be allocated to each terminal group using each data transmission embodiment described above.
  • the above-described data transmission embodiment may be determined according to a random access priority assigned to each terminal.
  • the terminal group using the data transmission embodiment may use one root index group.
  • the base station may transmit an ACK for the actually transmitted data to the terminal.
  • the transmission may be performed through a physical downlink shared channel (PDSCH), and the terminal receiving the ACK may perform contention resolution by confirming that the connectionless data transmitted in step 370 is successfully decoded. have.
  • the UE which has not received any ACK message goes through the predetermined backoff procedure and retries the random access procedure.
  • the communication method 400 of the base station performing the random access procedure with at least one terminal identifies the random access priority of the terminal (410) and determines whether to transmit a random access response message to the terminal (420) ) May be included.
  • the base station may receive at least one preamble from at least one terminal.
  • the base station may detect the preamble corresponding to each terminal using all the root index used within the cell radius. As described above with reference to FIG. 3, the base station may extract the root index in the order of the mth root index corresponding to the lowest random access priority starting from the first root index corresponding to the higher random access priority. .
  • the base station may transmit at least one root index matched with priority to the at least one terminal as random access dictionary information.
  • the base station may sort the detected preamble index according to a pre-designated preamble index group.
  • the base station may identify the random access priority corresponding to each terminal according to which group of the root index group corresponding to the random access priority.
  • the base station may determine whether to transmit a random access response message to the terminal corresponding to the priority according to the identified random access priority.
  • the base station may compare the number of random access response messages that can be transmitted and the random access priority. For example, when the number of random access response messages that can be transmitted is five according to the current PDSCH environment, and six UEs having different priority levels from 1 to 6 ranks perform random access, random access priority is increased. Terminals corresponding to the fifth rank may receive the random access response message from the base station, but terminals corresponding to the sixth rank of the random access priority may not receive the random access response message through the current frame.
  • the base station may compare the number of assignable uplink channel resources and the random access priority. For example, when the number of uplink channel resources that can be allocated according to the current PUSCH environment is five, and six UEs having different priority levels from 1 to 6 ranks perform random access, random access priority is increased. Terminals corresponding to the fifth rank may receive the random access response message from the base station, but terminals corresponding to the sixth rank of the random access priority may not receive the random access response message through the current frame.
  • the base station may compare the random access priority with a smaller one of the number of transmittable random access response messages and the number of assignable uplink channel resources. For example, in consideration of the current PUSCH environment, it is assumed that a base station can give scheduling information to 15 terminals. However, even in this case, if there are five random access response messages that the base station can deliver to the terminal according to the communication environment of the PDSCH, only the terminal having a priority of less than five ranks may perform data transmission using the PUSCH. Accordingly, the base station may compare the random access priority with the smaller of the number of transmittable random access response messages corresponding to the communication environment of the PDSCH and the number of assignable uplink channel resources corresponding to the communication environment of the PUSCH.
  • the scheduled transmission step 340 and the contention solution step 350 described in FIG. 3A may be performed.
  • the connection-less data transmission step 370 and the acknowledge step 380 described in FIG. 3B may be performed according to the random access priority identified as described above.
  • the terminal 500 performing the random access procedure with the base station may include a processor 510 and a communication unit 520.
  • the processor 510 may determine a random access priority to request the base station according to a preset rule.
  • the preset rule may relate to a random access priority assigned to a specific terminal or a random access priority assigned to a specific data traffic.
  • the communication unit 520 may receive random access advance information including the preset rule from the base station prior to the random access procedure.
  • the processor 510 may determine the random access priority of the terminal 500 according to the received preset rule. More specifically, the preset rule may include priority information including identification information.
  • the identification information may include at least one of a thing terminal identifier, a user terminal identifier, and an emergency notification identifier.
  • traffic processing data such as an emergency situation or a criminal intrusion report of a patient may be given a random access priority of the first priority.
  • the random access priority of the first priority may be given to the terminal that subscribes to the special service from the carrier operating the base station.
  • the processor 510 may determine a root index group corresponding to the determined random access priority. More specifically, the root index group may include at least one group. Each root index group may correspond to a random access priority operated by a base station. For example, when it is determined by the processor 510 that the terminal 500 needs to request a base station random access priority of the third rank, the processor 510 may perform a third correspondence with the random access priority of the third rank. You can select the root index group. In addition, the processor 510 may select any one root index included in the root index group. More specifically, the processor 510 may arbitrarily select any root index in the root index group. In addition, the processor 510 may generate a preamble sequence to be transmitted to a base station using the selected root index. In addition, terminals not receiving the random access response message may perform different backoff procedures for each priority.
  • the communicator 520 may transmit the preamble generated by the processor 510 to the base station.
  • the communication unit 220 includes a wireless local area network (WLAN), a wireless fidelity (WiFi) direct, a digital living network alliance (DLNA), a wireless broadband (Wibro), a world interoperability for microwave access (Wimax), and a high speed downlink (HSDPA).
  • Wireless Internet interface such as Packet Access, and near field communication such as Bluetooth TM, Radio Frequency Identification (RFID), Infrared Data Association (IrDA), Ultra Wideband (UWB), ZigBee, and Near Field Communication (NFC) It may include an interface.
  • the communication unit 220 may represent all interfaces (eg, wired interfaces) capable of communicating with the outside.
  • the communication method 600 of the terminal determines the random access priority to request the base station (610), selecting one root index corresponding to the determined random access priority (620) and using the selected root index
  • the method may include a step 630 of transmitting the generated preamble to the base station. For example, when k root index groups are used in one base station, the base station may provide k random access priorities to the terminal.
  • the terminal may determine any one of the k random access priority of the random access priority to the base station. As described above with reference to the processor 510 in FIG.
  • the terminal may determine the random access priority using the random access dictionary information received.
  • the terminal may select one root index corresponding to the determined random access priority. More specifically, in step 620, the terminal may select the root index group corresponding to the priority determined according to the terminal itself or the service of the terminal. In addition, any one root index may be selected within the selected root index group.
  • a preamble sequence may be arbitrarily generated using the selected root index, and the generated preamble sequence may be transmitted to a base station.
  • each terminal may perform a differentiated backoff procedure according to the priority.
  • the embodiments described above may be implemented as hardware components, software components, and / or combinations of hardware components and software components.
  • the apparatus, methods and components described in the embodiments may be, for example, processors, controllers, arithmetic logic units (ALUs), digital signal processors, microcomputers, field programmable gates (FPGAs). It may be implemented using one or more general purpose or special purpose computers, such as an array, a programmable logic unit (PLU), a microprocessor, or any other device capable of executing and responding to instructions.
  • the processing device may execute an operating system (OS) and one or more software applications running on the operating system.
  • the processing device may also access, store, manipulate, process, and generate data in response to the execution of the software.
  • OS operating system
  • the processing device may also access, store, manipulate, process, and generate data in response to the execution of the software.
  • processing device includes a plurality of processing elements and / or a plurality of types of processing elements. It can be seen that it may include.
  • the processing device may include a plurality of processors or one processor and one controller.
  • other processing configurations are possible, such as parallel processors.
  • the software may include a computer program, code, instructions, or a combination of one or more of the above, and configure the processing device to operate as desired, or process it independently or collectively. You can command the device.
  • Software and / or data may be any type of machine, component, physical device, virtual equipment, computer storage medium or device in order to be interpreted by or to provide instructions or data to the processing device. Or may be permanently or temporarily embodied in a signal wave to be transmitted.
  • the software may be distributed over networked computer systems so that they may be stored or executed in a distributed manner.
  • Software and data may be stored on one or more computer readable recording media.
  • the method according to the embodiment may be embodied in the form of program instructions that can be executed by various computer means and recorded in a computer readable medium.
  • the computer readable medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination.
  • the program instructions recorded on the media may be those specially designed and constructed for the purposes of the embodiments, or they may be of the kind well-known and available to those having skill in the computer software arts.
  • Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tape, optical media such as CD-ROMs, DVDs, and magnetic disks, such as floppy disks.
  • Examples of program instructions include not only machine code generated by a compiler, but also high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like.
  • the hardware device described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the embodiments, and vice versa.

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Abstract

단말기와 임의접속 절차를 수행하는 기지국의 통신 방법이 제공된다. 상기 통신 방법은 제1 단말기로부터 수신되는 제1 프리앰블을 이용하여 상기 제1 단말기의 임의접속 우선 순위를 식별하는 단계 및 상기 식별된 임의접속 우선 순위에 따라 상기 제1 단말기로 임의접속 응답 메시지를 전송할 지 여부를 판단하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

임의접속 과정을 통한 통신 장치 및 방법
무선 통신을 수행하는 단말기와 기지국 간의 통신 방법에 연관되며, 보다 구체적으로는 통신을 위해 임의접속(RA: Random Access) 과정을 수행하는 기기들에 우선 순위를 할당하고 적용하는 통신 방법에 연관된다.
ICT(Information and Communications Technologies)의 급속한 발전을 통해 머지않은 미래에 초연결사회(Hyper-connected Society)가 될 것으로 예상된다. 초연결사회는 사람, 프로세스, 데이터, 사물 등을 포함한 모든 객체들이 네트워크로 연결된 사회를 의미하는 것으로 알려져 있으며, 이 기술의 핵심 구성체는 바로 사물지능통신(M2M: Machine to Machine) 또는 IoT(Internet of Things)이다.
이러한 초연결사회에서는 통신을 수행하는 독립 기기의 수가 기하급수적으로 증가할 것이다. Cisco사의 자료에 따르면, 인터넷에 연결된 사물(기계, 통신장비, 단말 등)은 2013년 약 100억 개에서 2020년에 약 500억 개로 증가하여, 모든 개체(사람, 프로세스, 데이터, 사물 등)가 인터넷에 연결될 것(Internet of Everything: IoE)이라고 한다. 이러한 사물인터넷 인프라의 급격한 확대 시에는 극히 다수인 노드들이 무선 접속을 수행함으로써 무선접속 충돌이나, 무선자원 요청 처리에 따른 무선 자원 부족 문제가 해결되어야 할 것이다.
한편, 종래의 통신 방법들 중 셀룰러 통신 방식은 단말기와 기지국 사이의 링크가 연결된 이후에 자원을 할당하는 과정에서 신호의 품질(Quality of Signal)을 고려할 뿐, 임의접속 과정에서는 서비스의 품질(Quality of Service)를 고려하지 않는다. 하지만, 상술한 바와 같은 초연결사회에서는 사물 단말 또는 사용자 단말에 의한 많은 트래픽이 생성될 것이며, 통신과 연관되는 서비스 또한 다양해질 것으로 예상된다. 따라서, 네트워크에 접속하는 과정에서도 서비스 별로 대응하는 우선 순위를 제공하여 다양한 서비스의 신호의 품질을 보장해 줄 수 있도록 하는 시스템에 대한 필요성이 존재한다.
임의접속 과정을 통하여 기지국이 단말기에 임의접속 우선 순위를 부여하는 통신 방법 및 이를 위한 장치의 다양한 측면들 및 실시예들이 제시된다. 보다 구체적으로는 종전의 임의접속 방식과 병행하여 및/또는 이에 대신하여 새로운 임의접속 과정이 수행될 수 있으며, 기기들은 이러한 과정에서 임의접속 우선 순위에 따라 상호 간에 통신을 수행하고 보다 개선된 서비스의 품질과 함께 효율적인 자원의 이용이 가능할 수 있다. 예시적으로, 그러나 한정되지 않은 몇 개의 측면들은 아래에서 서술된다.
일측에 따르면, 적어도 하나의 단말기(UE: User Equipment)와 임의접속 절차를 수행하는 기지국(eNodeB: E-UTRAN Node B, or also known as Evolved Node B)의 통신 방법이 제공된다. 상기 통신 방법은 임의접속 절차를 통해 데이터를 전송하는 통신 방법이 제공 된다. 일실시예에 따르면 상기 통신 방법은 제1 단말기로부터 수신되는 제1 프리앰블을 이용하여 상기 제1 단말기의 임의접속 우선 순위를 식별하는 단계 및 상기 식별된 임의접속 우선 순위에 따라 상기 제1 단말기로 임의접속 응답 메시지를 전송할 지 여부를 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
일실시예에 따르면 상기 임의접속 응답 메시지를 전송할 지 여부를 판단하는 단계는 전송 가능한 임의접속 응답 메시지의 개수 및 상기 임의접속 우선 순위를 비교하는 단계를 포함할 수 있다. 다른 일실시예에 따르면, 상기 임의접속 응답 메시지를 전송할 지 여부를 판단하는 단계는 전송 가능한 임의접속 응답 메시지의 개수 및 할당 가능한 업링크 채널 자원의 개수 중 작은 것과 상기 임의접속 우선 순위를 비교하는 단계를 포함할 수 있다.
또 다른 일실시예에 따르면, 상기 제1 단말기의 임의접속 우선 순위를 식별하는 단계는 상기 제1 프리앰블로부터 제1 루트 인덱스를 추출하는 단계; 및 상기 제1 루트 인덱스에 대응하는 우선 순위를 상기 제1 단말기의 임의접속 우선 순위로서 식별하는 단계를 포함할 수 있다. 또한, 상기 임의접속 우선 순위를 식별하는 단계는 상기 제1 루트 인덱스가 상기 임의접속 우선 순위에 대응하는 루트 인덱스 그룹 중 어느 그룹에 포함되는지 여부에 따라 상기 임의접속 우선 순위를 식별할 수 있다.
또 다른 일실시예에 따르면, 상기 통신 방법은 상기 판단의 결과에 따라, 상기 제1 단말기로 상기 임의접속 응답 메시지를 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다. 더하여, 상기 임의접속 응답 메시지는 루트 인덱스에 상응하는 필드를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. 더하여, 상기 임의접속 응답 메시지는 상기 기지국이 사용하는 루트 인덱스의 개수에 기초하여 상기 필드의 비트수가 결정될 수 있다.
다른 일측에 따르면, 기지국은 루트 인덱스와 매칭된 임의접속 우선 순위를 임의접속 사전 정보로서 단말기에 제공한다. 상기 기지국은 적어도 하나의 루트 인덱스 각각을 기설정된 우선 순위에 대응하는 적어도 하나의 루트 인덱스 그룹으로 분리하여 우선 순위 정보를 생성하는 프로세서 및 상기 루트 인덱스 그룹을 포함하는 상기 우선 순위 정보를 임의접속 사전 정보로서 상기 단말기에 전송하는 통신부를 포함할 수 있다. 더하여, 상기 프로세서는 상기 기지국에 대응하는 셀 반경에 기초하여 상기 루트 인덱스 그룹 각각에 포함되는 상기 루트 인덱스의 개수를 결정할 수 있다. 또한, 상기 프로세서는 제1 우선 순위를 갖는 제1 루트 인덱스 그룹과 사용자 단말 식별자를 매칭하여 상기 우선 순위 정보로서 생성할 수 있다. 더하여, 상기 프로세서는 제2 우선 순위를 갖는 제2 루트 인덱스 그룹과 사물 단말 식별자를 매칭하여 상기 우선 순위 정보로서 생성할 수 있다.
또 다른 일측에 따르면, 기지국과 임의접속 절차를 수행하는 단말기가 제공된다. 상기 단말기는 기설정된 규칙에 따라 임의접속 우선 순위를 결정하고, 상기 결정된 임의접속 우선 순위에 따라 루트 인덱스 그룹 내에 포함되는 어느 하나의 루트 인덱스를 선택하는 프로세서 및 상기 선택된 루트 인덱스를 이용하여 생성된 프리앰블을 상기 기지국으로 전송하는 통신부를 포함할 수 있다. 더하여, 상기 프로세서는 수신된 우선 순위 정보에 포함되는 식별 정보에 따라 임의접속 우선 순위를 결정할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 식별 정보는 사물 단말 식별자, 사용자 단말 식별자 및 긴급 알림 식별자 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 상기 통신부는 상기 기지국으로부터 C-RNTI(Cell-Radio Network Temporary Identifier)를 포함하는 임의접속 응답 메시지를 수신할 수 있고, 상기 프로세서는 상기 통신부를 통하여 상기 C-RNTI와 전송할 데이터를 물리 상향 링크 공유 채널을 이용하여 상기 기지국으로 전송할 수 있다. 더하여, 상기 프로세서는 상기 결정된 임의접속 우선 순위에 따라 상기 통신부를 통하여 상기 C-RNTI와 전송할 데이터를 물리 상향 링크 공유 채널을 이용하여 상기 기지국으로 전송할 수 있다.
또 다른 일측에 따르면, 기지국과 임의접속 절차를 수행하는 단말기가 제공된다. 상기 단말기는 상기 기지국으로부터 임의접속 우선 순위에 대응하는 바링 팩터(Barring factor)를 수신하는 통신부 및 기설정된 범위 내에서 임의의 값을 선택하고, 상기 임의의 값과 상기 바링 팩터를 비교하여 프리앰블의 전송 여부를 결정하는 프로세서를 포함할 수 있다. 더하여, 상기 프로세서는 기설정된 규칙에 따라 상기 임의접속 우선 순위를 결정하고, 상기 결정된 우선 순위에 따라 상기 바링 팩터를 선택할 수 있다.
또 다른 일측에 따르면, 적어도 하나의 단말기와 임의접속 절차를 수행하는 기지국이 제공된다. 상기 기지국은 제1 단말기로부터 제1 프리앰블을 수신하는 통신부 및 상기 수신된 제1 프리앰블에서 제1 루트 인덱스를 추출하고, 상기 제1 루트 인덱스를 이용하여 상기 제1 단말기의 임의접속 우선 순위를 식별하는 프로세서를 포함할 수 있다. 또한, 상기 프로세서는 상기 제1 단말기의 상기 임의접속 우선 순위에 따라 소정의 시간 동안 기접속된 단말기들 중 제2 단말기의 자원을 상기 제1 단말기에게 할당할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 프로세서는 소정의 시간 동안 기접속된 단말기들 중 가장 낮은 임의접속 우선 순위를 갖는 상기 제2 단말기의 자원을 상기 제1 단말기에게 할당할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 기지국이 제1 단말기로부터 제1 프리앰블을 수신한 경우에, 임의접속 응답 메시지를 전송할 하향링크의 자원의 개수 또는 제어 정보 및 데이터 중 적어도 어느 하나를 전송하기 위한 상향링크의 자원의 개수가 부족하다고 판단되면, 소정 시간 동안 상기 기지국에 기접속된 단말기들 중 제1 단말기 보다 낮은 임의접속 우선 순위를 갖으며 더하여 가장 낮은 임의접속 우선 순위를 갖는 단말기일 수 있다.
도 1은 일실시예에 따른 우선 순위가 보장되는 임의접속의 예시도이다.
도 2a는 일실시예에 따른 기지국을 도시하는 블록도이다.
도 2b는 일실시예에 따른 프로세서(210)에 의해 생성된 우선 순위 정보의 예시도이다.
도 3a은 일실시예에 따른 기지국과 단말기 사이의 임의접속 절차를 도시하는 순서도이다.
도 3b는 일실시예에 따른 기지국과 단말기 사이의 비연결형 데이터 전송 절차를 도시하는 순서도이다.
도 4는 일실시예에 따른 단말기에 우선 순위를 적용하여 임의접속 절차를 수행하는 기지국의 통신 방법을 도시하는 순서도이다.
도 5는 일실시예에 따른 단말기를 도시하는 블록도이다.
도 6은 일실시예에 따른 우선 순위에 따라 기지국과 임의접속 절차를 수행하는 단말기의 통신 방법을 도시하는 순서도이다.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 이러한 실시예들에 의해 권리범위가 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다. 아래 설명에서 사용되는 용어는, 연관되는 기술 분야에서 일반적이고 보편적인 것으로 선택되었으나, 기술의 발달 및/또는 변화, 관례, 기술자의 선호 등에 따라 다른 용어가 있을 수 있다. 따라서, 아래 설명에서 사용되는 용어는 기술적 사상을 한정하는 것으로 이해되어서는 안 되며, 실시예들을 설명하기 위한 예시적 용어로 이해되어야 한다.
또한 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 설명 부분에서 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 아래 설명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌 그 용어가 가지는 의미와 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 이해되어야 한다.
도 1은 일실시예에 따른 우선 순위가 보장되는 임의접속의 예시도이다. 제1 예시도(110)을 참조하면, 종래의 임의접속을 도시하는 예시도가 나타난다. 기지국의 접속 반경 내에 존재하는 복수의 단말기들은 자원 할당을 위해 동일한 우선순위(111)를 갖는다. 따라서, 복수의 단말기들은 PUSCH(Physical Unlink Shared Channel)의 자원을 기지국으로부터 할당 받기 위해 서로 경합 관계를 갖는다. 앞서 기재한 초연결사회의 도래가 가속화됨에 따라, 다수의 사물 단말기들이 네트워크로 유입될 것이고 접속 과정에서 발생하는 충돌 및 경합은 더욱 심화될 것으로 예상된다. 위와 같은 경우에, 기지국은 특수한 서비스 또는 특수한 단말기에 대해서 우선 순위를 보장해줄 수 없다. 더하여, 사물 단말기뿐만 아니라 사용자 단말기가 네트워크에 접속하지 못하는 문제가 발생할 여지가 있다. 네트워크가 일반적으로 사람 중심 구성으로 구현된다는 점을 고려할 때, 사용자 단말기의 우선적인 접속을 보장해줄 통신 방법에 대한 필요성이 존재한다. 더하여, 범죄 신고나 응급 상황을 알리는 센서의 긴급 알람(emergency alarm) 등과 같이 높은 임의접속 우선 순위와 높은 신호의 품질을 제공받아야 하는 서비스 등에 대해서는 임의접속 우선 순위를 제공할 필요성이 존재한다.
제2 예시도(120)를 참조하면, 기지국과 복수의 단말기 사이의 임의접속 절차에서 기지국은 단말기의 종류 또는 데이터 트래픽의 종류에 기초하여 복수의 단말기 각각에 대응하는 임의접속 우선 순위를 부여하고 적용할 수 있다. 일실시예로서, 제1 우선 순위(121)는 병원 내 환자의 생체신호(bio-signal)을 모니터링하여 이상 신호를 의료진에 알리는 긴급 트래픽일 수 있다. 다른 일실시예로서, 제1 우선 순위(121)는 자동 경비 시스템으로부터 괴한의 침입에 대한 알림을 입력 받는 경비회사의 데이터 트래픽일 수 있다. 위에 기재한 제1 우선 순위(121)에 대한 실시예는 예시적인 것이며, 이와 같은 방법으로 긴급 트래픽이나 QoS(Quality of Service)가 다른 서비스들 보다 우선시 되어야 할 트래픽에 확장하여 적용 가능한 것은 기술분야의 전문가에게는 자명한 사항일 것이다.
또 다른 일실시예로서, 제2 우선 순위(122) 및 제3 우선 순위(123)는 기지국에 접속하는 단말기의 종류에 따라서 결정될 수 있다. 예시적으로, 제2 우선 순위(122)는 스마트폰, 휴대폰, 타블렛 컴퓨터와 같은 사용자 단말기에 우선적으로 부여될 수 있다. 더하여, 제3 우선 순위(123)는 프린터기, 비콘(beacon) 장치 등과 같이 오늘날 널리 이용되는 사물 단말기에 부여될 수 있다. 위와 같은 방법에 따라, 임의접속 절차에서 기지국은 특정 단말기 또는 특정 데이터 트래픽에 우선 순위를 부여할 수 있다.
다만, 위의 기재한 우선 순위에 관한 설명은 이해를 돕기 위한 예시적 설명일 뿐 본 발명의 권리범위를 제한하거나 한정하는 것은 아니다. 다른 일실시예로서, 사용자 단말기 보다 높은 우선 순위를 갖는 사물 단말기가 존재할 수 있다. 더하여, 사용자 단말기는 전체 K 개의 우선 순위 그룹을 가질 수 있고, 사물 단말기는 전체 L 개의 우선 순위 그룹을 가질 수 있다. 기지국은 각각의 우선 순위 그룹을 특정 서비스에 대응시켜 임의접속 사전 정보로서 각각의 단말기들로 전송할 수 있다. 일실시예로서, 사용자 단말기의 서비스는 긴급 알람, 비디오 스트리밍, 웹 서핑, 소셜 네트워크 서비스, 인터넷 전화(VOIP: Voice Over Internet Protocol) 중 어느 하나 일 수 있다. 다른 일실시예로서, 사물 단말기의 서비스는 긴급 알람, 생체 신호 탐지, 원격 조정 시스템, 스마트 미터링 등을 포함한 센서 정보 전달 중 어느 하나 일 수 있다. 위의 기재한 서비스들은 예시적 기재일 뿐 오늘날 사용자 단말기 또는 사물 단말기에 연관되는 다양한 서비스로 확장할 수 있다는 것은 통상의 기술자에게는 자명한 사실일 것이다.
복수의 단말기가 네트워크에 접속하기 위한 임의접속 절차를 수행하는 경우에, 기지국과 단말기 사이에서 송수신되는 프리앰블로만 단말기 각각의 우선 순위를 표현하는 것에는 한계가 존재한다. 특히, 프리앰블 분리(separation) 기법을 이용하여 주어진 프리앰블 집합을 임의접속 우선 순위에 따라 분리하여 사용하는 경우에는, 임의접속 우선 순위에 대응하는 각각의 클래스 내에서의 충돌 확률이 여전히 존재하고, 상기 충돌을 이유로 네트워크에 접속하지 못하는 문제점이 여전히 존재한다. 더하여, 복수 개의 프리앰블을 검출한 경우에, 어떤 프리앰블이 더 높은 우선 순위를 갖는 지 기지국이 판단하는 명확한 기준 또한 존재하지 않는 실정이다. 따라서, 임의접속 절차에서 임의접속 우선 순위를 결정하고, 제공할 수 있는 새로운 통신 방법이 필요할 것이다. 보다 구체적인 설명은 아래에서 기재된다.
도 2a는 일실시예에 따른 기지국을 도시하는 블록도이다. 단말기와 임의접속 절차를 수행하는 기지국(200)은 루트 인덱스와 매칭된 단말기의 우선 순위 정보를 임의접속 사전 정보로서 단말기로 전송할 수 있다. 기지국(200)은 프로세서(210)와 통신부(220)를 포함할 수 있다. 프로세서(210)는 적어도 하나의 루트 인덱스 각각을 기설정된 우선 순위에 대응하는 적어도 하나의 루트 인덱스 그룹으로 분리할 수 있다. 보다 구체적으로, 프리앰블 시퀀스는 자도프 츄(Zadoff Chu) 시퀀스를 이용하여 생성될 수 있다. 자도프 츄 시퀀스에 대한 일반식은 아래의 수학식 1과 같다.
Figure PCTKR2016001546-appb-I000001
수학식 1에서, r은 루트 인덱스를 나타낸다. 상기 자도프 츄 시퀀스의 길이가 NZC라고 가정하면, r의 범위는 0에서 NZC - 1까지의 정수를 나타내며, 최대 Nzc 개의 자도프 츄 시퀀스를 생성할 수 있다. 이 경우에, 프로세서(210)는 루트 인덱스 r의 전체 집합을 루트 인덱스 그룹으로 분리할 수 있다. 루트 인덱스 r의 분리는 아래의 수학식 2와 같이 정리될 수 있다.
Figure PCTKR2016001546-appb-I000002
여기서, NRI는 기지국에서 사용한 루트 인덱스의 전체 개수이다. 루트 인덱스 r의 전체 집합은 Nzc 개의 원소로 이루어져 있으며, k 개의 루트 인덱스 그룹에서 사용되는 루트 인덱스의 전체 개수가 Nzc 개 보다 작거나 같을 경우에는 k 개의 루트 인덱스 그룹으로 분리될 수 있다. k 개의 루트 인덱스 그룹 각각은 하나의 레벨에 대응하는 우선 순위를 나타낼 수 있다. 더하여, 각각의 루트 인덱스 그룹은 사용자 단말의 우선 순위를 표현하거나 사물 단말의 우선 순위를 표현하는데 모두 사용될 수 있다. 더하여, 우선 순위를 표현하는 것 이외에 비연결형(connectionless) 데이터 전송 같은 서비스를 제공할 수 있는 목적으로 사용될 수 있다. 더하여, i 번째 우선 순위를 나타내는 mi 개의 루트 인덱스는 한 개 또는 복수 개 일 수 있다. 각각의 우선 순위 레벨을 나타내는 루트 인덱스 그룹의 원소의 개수는 우선 순위 레벨에 따라 각각 상이한 값을 가질 수 있다. 보다 구체적으로, 하나의 루트 인덱스 그룹에 포함되는 루트 인덱스의 개수는 기지국의 셀 반경 또는 기지국이 제공하는 통신 방식에 따라 결정될 수 있다. 프로세서(210)는 상기 루트 인덱스 그룹을 포함하는 우선 순위 정보를 생성할 수 있다.
일실시예로서, 프로세서(210)는 제1 우선 순위에 대응하는 제1 루트 인덱스 그룹과 긴급 트래픽 식별자를 매칭하여 상기 우선 순위 정보로서 생성할 수 있다. 다른 일실시예로서, 프로세서(210)는 제2 우선 순위에 대응하는 제2 루트 인덱스 그룹과 사용자 단말 식별자를 매칭하여 상기 우선 순위 정보로서 생성할 수 있다. 또 다른 일실시예로서, 프로세서(210)는 제3 우선 순위에 대응하는 제3 루트 인덱스 그룹과 사물 단말 식별자를 매칭하여 상기 우선 순위 정보로서 생성할 수 있다. 단말기는 기지국(200)으로부터 우선 순위 정보를 포함하는 임의접속 사전 정보를 수신하고, 위의 우선 순위 정보를 이용하여 임의접속 절차를 수행할 수 있다. 보다 자세한 설명은 아래의 설명을 통해 기술한다.
통신부(220)는 상기 루트 인덱스 그룹을 포함하는 우선 순위 정보를 임의접속 사전 정보로서 단말기에 전송할 수 있다.
다른 일실시예로서, 통신부(220)는 제1 단말기로부터 제1 프리앰블을 수신할 수 있다. 프로세서(210)는 수신된 제1 프리앰블에서 제1 단말기에 연관되는 제1 루트 인덱스를 추출할 수 있다. 더하여, 프로세서(210)는 상기 제1 루트 인덱스를 이용하여 상기 제1 단말기의 임의접속 우선 순위를 식별할 수 있다. 더하여, 프로세서(210)는 제1 단말기의 임의접속 우선 순위에 따라 소정의 시간 동안 기접속된 단말기들 중 제2 단말기의 자원을 상기 제1 단말기에게 할당할 수 있다. 예시적으로, 물리 상향 링크 공유 채널의 자원이 3 개의 리소스 블록을 가지고 있고, 각각의 리소스 블록이 5순위에 대응하는 제2 단말기, 4순위에 대응하는 제3 단말기, 3순위에 대응하는 제4 단말기에게 할당 된 상황을 가정하자. 또한 제2 단말기 및 제3 단말기는 기설정된 서비스 시간만큼 기지국으로부터 서비스를 받을 상황을 가정할 수 있다. 이와 같은 경우에, 새로운 단말기로서 2순위의 임의접속 우선 순위를 갖는 제1 단말기가 기지국에 임의접속을 시도하는 경우, 기지국은 기설정된 시간(preoccupying time)만큼 서비스를 제공 받은 제2 단말기 및 제3 단말기 중에서 더 낮은 임의접속 우선 순위를 갖는 제2 단말기의 리소스 블록을 제1 단말기에게 할당할 수 있다.
도 2b는 일실시예에 따른 프로세서(210)에 의해 생성된 우선 순위 정보의 예시도이다. 기지국(200)이 단말기에 제공하는 통신 방식이 LTE(Long Term Evolution) 표준을 따른다고 가정하자. 또한, 기지국(200)이 설정한 자도프 츄 시퀀스의 길이는 839라고 가정하자. 따라서, 기지국(200)은 복수의 단말기에 충분한 프리앰블을 제공하기 위해 최대 839개의 루트 인덱스를 사용할 수 있다. 이 경우에 프로세서(210)는 임의접속 응답 메시지(Random Access Response)의 전송 순서 또는 PUSCH의 자원 할당 순서에 대응하는 K+L 개의 임의접속 우선 순위를 생성할 수 있다. 보다 구체적으로, 프로세서(210)는 사용자 단말기에 대응하는 K개의 임의접속 우선 순위를 생성하고, 이와 독립적으로 사물 단말기에 대응하는 L개의 임의접속 우선 순위를 생성할 수 있다. 사용자 단말기에 대응하는 K개의 임의접속 우선 순위 및 사물 단말기에 대응하는 L개의 임의접속 우선 순위는 서로 동일한 우선 순위를 나타낼 수도, 서로 상이한 우선 순위를 나타낼 수도 있다. 일실시예로서, 일부 서비스에 경우에는 사물 단말기의 우선 순위가 사용자 단말기의 우선 순위보다 더 높게 설정될 수 있다. 더하여, 프로세서(210)는 각각의 임의접속 우선 순위에 상응하는 루트 인덱스 그룹을 배정할 수 있다. 프로세서(210)는 통신 시스템 환경에 따라 각각의 루트 인덱스 그룹에 포함되는 루트 인덱스의 개수를 서로 다르게 설정할 수 있다. 또한, 프로세서(210)는 각각의 우선 순위 레벨에 접속하는 단말의 수, 트래픽 등을 고려하여 각각의 임의접속 우선 순위에 대응되는 루트 인덱스의 개수를 설정할 수 있다. 예시적으로, 프로세서(210)는 k 번째 우선 순위를 갖고 접속하는 단말기의 수가 많아질 경우에 k 번째 임의접속 우선 순위에 대응되는 루트 인덱스의 개수를 증가시킬 수 있으며, 적어질 경우에 k 번째 임의접속 우선 순위에 대응되는 루트 인덱스의 개수를 감소시킬 수 있다. 예시적으로, 프로세서(210)는 높은 우선 순위에는 많은 루트 인덱스 개수를 배정하여 원활한 접속을 보장하고, 낮은 우선 순위에는 보다 적은 루트 인덱스 개수를 보장할 수 있다. 더하여, 기지국(200)은 단말기들의 각각의 임의접속 우선 순위에 대응하는 서로 다른 임의접속 절차를 수행할 수 있다. 따라서, i번째 접속 절차와 j 번째 접속 절차는 서로 같은 임의접속 절차일 수도, 서로 상이한 임의접속 절차를 나타낼 수도 있다.
또한, i번째 접속 절차와 j 번째 접속 절차는 서로 같은 임의접속 절차일 수도, 서로 상이한 임의접속 절차를 나타낼 수도 있다. 예시적으로, i 번째 접속 절차는 x 단계로 구성되어 있으며, j 번째 접속 절차는 y 단계로 구성되어 있을 수 있다. 더하여, i 번째 접속 절차와 j 번째 접속 절차가 모두 z 단계로 이루어져 있다고 하더라도, 각각의 절차에서 전송되는 메시지는 상이할 수 있다. 더하여, i 번째 접속 절차는 비연결 기반의 데이터 전송을 위한 임의접속 절차일 수도 있으며, j 번째 접속 절차는 연결 기반의 임의접속 절차일 수도 있다. 여기서, 비연결 기반의 데이터 전송을 위한 임의접속 절차라는 것은 임의접속 절차를 거치면서 사용자의 데이터가 전송되며, 그로 인해 단말기와 기지국 사이의 연결이 없이도 사용자의 데이터를 전송할 수 있는 방식을 의미한다. 이러한 절차를 거치게 되면, 불필요한 시그날링(signaling)이 줄어들기 때문에 저지연(low-latency)를 만족시킬 수 있다. 연결 기반의 임의접속 절차라는 것은 사용자의 데이터는 임의접속 절차를 성공적으로 마친 후에 사용자가 독점적인 PUSCH 자원을 할당 받은 후에 데이터를 전송하는 것을 의미한다.
또한, 우선 순위에 대응하는 서로 다른 임의접속 절차마다 백오프 절차가 상이할 수 있다. 더하여, 동일한 백오프 절차의 경우라도 상이한 백오프 지시자(backoff indicator) 혹은 백오프 윈도우(backoff window)를 가질 수 있다. 따라서, i번째 접속 절차와 j 번째 접속 절차는 서로 간에 상이한 백오프 절차 또는 백오프 지시자 또는 백오프 윈도우를 가질 수 있다. 예시적으로, 단말은 i 번째 접속 절차 실패시 a라는 백오프 지시자 혹은 백오프 윈도우를 가질 수 있으며, j 번째 접속 절차 실패시 b라는 백오프 지시자 혹은 백오프 윈도우를 가질 수 있다.
도 3a는 일실시예에 따른 기지국과 단말기 사이의 임의접속 절차를 도시하는 순서도이다. 단계(310)는 기지국이 단말기로 임의접속 사전 정보를 전송(Priority Information Broadcasting)하는 단계이다. 보다 구체적으로, 임의접속 사전 정보는 프리앰블 순환이동의 크기(cyclic shifting size) Ncs, 프리앰블 시퀀스의 개수 NPA 및 자도프 츄 시퀀스의 길이 NZC를 포함할 수 있다. 더하여, 임의접속 사전 정보는 앞서 도 2a 및 도 2b에서 설명된 것과 같이 우선 순위에 대응하는 루트 인덱스 그룹을 포함하는 우선 순위 정보를 포함할 수 있다.
더하여, 단계(310)에서 기지국은 단말기로 각각의 임의접속 우선 순위에 대응하는 바링 팩터(barring factor) 정보를 전송할 수 있다. 바링 팩터는 임의접속 절차의 추가적 진행 여부를 결정하기 위한 상수일 수 있다. 기지국은 각각의 우선 순위 그룹 별로 접속하는 단말의 수, 트래픽 등을 고려하여 상기 우선 순위에 대응되는 바링 팩터를 결정할 수 있다. 예시적으로, k 번째 우선 순위를 갖고 접속하는 단말기의 수가 너무 많아질 경우 바링 팩터를 감소시킬 수 있으며, 너무 적을 경우 바링 팩터를 증가시킬 수 있다. 또한, 기지국은 0부터 1사이에 존재하는 임의의 값을 각각의 임의접속 우선 순위에 매칭하여 단말기로 전송할 수 있다. 일실시예로서, 1순위의 우선 순위에는 1의 바링 팩터가 설정되고, 2순위의 우선 순위에는 0.8의 바링 팩터가 설정될 수 있다. 각각의 단말기는 0부터 1사이의 임의의 값을 접속 클래스 바링 팩터(access class baring factor)로서 선택하고, 기설정된 바링 팩터 보다 작거나 같은 값이 나오면 나머지 임의접속 절차를 수행하고, 상기 바링 팩터 보다 큰 값이 나오면 나머지 임의접속 절차를 포기할 수 있다. 1의 높은 바링 팩터를 설정 받은 1순위의 단말기는 임의접속 절차를 추가적으로 수행할 확률이 더 높고, 0.8의 낮은 바링 팩터를 설정 받은 2순위의 단말기는 임의접속 절차를 추가적으로 수행하지 못할 확률이 더 높게 될 것이다. 위 실시예와 같은 방법으로, 기지국은 단말기의 우선 순위에 따라 임의접속을 제어하고, 접속 허가의 제어 등을 종래의 임의접속 방법과 대비할 때 보다 수월하게 진행할 수 있다.
단계(320)에서 단말기는 기지국으로 프리앰블을 포함하는 전송 시퀀스를 PRACH(Physical Random Access Channel)을 통하여 전송할 수 있다. 단말기는 임의접속 사전 정보로부터 우선 순위 정보를 추출하고, 자신이 기지국에 요청할 우선 순위를 결정할 수 있다. 더하여, 단말기는 상기 우선 순위에 대응하는 루트 인덱스 그룹에서 어느 하나의 루트 인덱스를 선택하고 아래의 수학식 3과 같은 프리앰블 시퀀스를 생성할 수 있다.
Figure PCTKR2016001546-appb-I000003
보다 구체적으로, 서로 다른 단말은 서로 다른 루트 인덱스를 이용하여 생성된 프리앰블 시퀀스를 기지국으로 전송할 것이다. 위와 같은 경우에 기지국은 수신된 프리앰블 시퀀스로부터 루트 인덱스를 추출하여 상기 단말기에 상응하는 응답을 할 수 있다. 보다 구체적으로, 기지국은 더 높은 임의접속 우선 순위에 대응하는 제1 루트 인덱스부터 시작하여 가장 낮은 임의접속 우선 순위에 대응하는 제m 루트 인덱스의 순서로 상기 루트 인덱스를 추출할 수 있다. 기지국은 수신된 프리앰블을 검출하고, 루트 인덱스에 따라 검출 결과를 나열할 수 있다. 더하여, 우선 순위가 높은 루트 인덱스 그룹에 상응하는 프리앰블을 전송한 단말기에 대하여 우선적으로 임의접속 응답 메시지를 전송할 수 있다.
단계(330)는 기지국이 임의접속 응답 메시지를 PDSCH(Physical Downlink Shared Channel) 통하여 단말기에 전송하는 단계이다. 기지국은 PDSCH의 용량을 고려하여 하나의 프레임(frame)을 이용하여 전송할 수 있는 최대 임의접속 응답 메시지의 개수를 계산할 수 있다. 이 경우에, 검출된 프리앰블의 개수가 전송할 수 있는 최대 임의접속 응답 메시지의 개수보다 많은 경우에는 우선 순위를 적용하여 높은 우선 순위를 갖는 단말기에게 임의접속 응답 메시지를 전송할 수 있다. 보다 구체적으로, 기지국은 루트 인덱스(Random Access Root IDdex: RARID), 프리앰블 식별자(Random Access Preamble IDentifier: RAPID), 시간 정렬(timing alignment), 상향링크 허가(uplink grant), C-RNTI(Cell-Radio Network Temporary Identifier) 정보를 포함하는 임의접속 응답 메시지를 단말기로 전송할 수 있다.
더하여, 기지국은 루트 인덱스의 개수에 기초하여 RARID 필드의 비트 수를 결정할 수 있다. 보다 구체적으로, 기지국에서 사용한 루트 인덱스의 총 개수가 NRI 인 경우에, 상기 비트 수는
Figure PCTKR2016001546-appb-I000004
개로 결정될 수 있다.
다른 일실시예로서, 서로 동일한 우선 순위를 같은 단말기들에 대하여, 기지국은 프리앰블 수신 신호의 크기에 기초하여 임의접속 응답 메시지를 전송할 수 있다. 기지국은 우선 순위뿐만 아니라 프리앰블 수신 신호와 같은 채널 품질을 추가로 고려하여 임의접속 응답 메시지를 생성하고, 전송할 수 있다.
또 다른 일실시예로서, 기지국은 할당 가능한 PUSCH의 자원의 개수를 고려하여 우선 순위를 적용할 수 있다. 예시적으로, 수신된 프리앰블의 개수가 할당 가능한 PUDCH의 자원의 개수보다 많은 경우에는 우선 순위를 적용하여 높은 우선 순위를 갖는 단말기에게 PUSCH에 연관되는 스케쥴링 정보를 전송할 수 있다.
단계(340)에서 단말기는 기지국으로부터 할당된 PUSCH를 이용하여 제어 정보를 전송할 수 있다. 기지국과의 연결(connection)이 없거나 상향링크 동기(uplink synchronization)이 없는 경우에 RRC(Radio Resource Control) 요청 메시지를 전송하여 기지국과 connection을 요청할 수 있으며 혹은 이미 connection이 이루어져 있는 경우에는 바로 스케쥴링 요청(Scheduling Request) 메시지를 전송할 수 있다. 이는, 연결형(connection-oriented) 데이터 전송을 하기 위해 필요한 단계이다. 보다 구체적으로, 단말기는 자신이 사용한 프리앰블 인덱스를 포함하는 임의접속 응답 메시지에 포함되는 상향링크 자원을 이용하여 상기 제어 정보를 전송할 수 있다.
단계(350)에서 기지국은 단계(340)에서 전송된 메시지에 대한 ACK를 단말기로 전송할 수 있다. 상기 전송은 PDSCH(Physical Downlink Shared Channel)을 통해 수행될 수 있으며, 상기 ACK를 받은 단말은 단계(340)에서 전송한 메시지가 성공적으로 도달한 것을 확인함으로써 경합 해결(contention resolution)을 할 수 있다. 단계(350)에서 어떠한 ACK 메시지도 받지 못한 단말은 우선순위에 따라 기 정해진 백오프 절차를 거친 후 임의접속 절차를 재시도하게 된다.
도 3b는 도 3a의 다른 일실시예로서, 임의접속 절차를 이용하여 비연결형(connection-less) 데이터 전송을 수행할 수 있다. 단계(310), 단계(320), 단계(330)은 도 3a와 동일하다. 단계(370)에서 단말기는 기지국으로부터 할당된 PUSCH를 이용하여 비연결형(connection-less) 데이터(user data)를 전송할 수 있다. 이 경우에, 기지국은 단말기가 보낼 데이터 사이즈를 모르기 때문에, 기본 자원(default resource) 크기를 사전에 통지하고, 단말기는 기본 자원을 이용하여 비연결형 데이터를 전송할 수 있다. 이 것은, 기지국과 단말기가 연결이 이루어져 있지 않은 상태에서 데이터를 보내기 위함이며, 비연결(connection-less) 데이터 전송을 하기 위해 필요한 단계이다. 따라서, 임의접속 과정에서 데이터를 전송해버리기 때문에, 굳이 기지국과 연결을 할 필요가 없게 되며, 그로 인하여 제어 오버헤드를 줄일 수 있으며 자원 효율성을 증대시킬 수 있다. 보다 구체적으로, 단계(370)에서 단말기는 자신의 User ID로 임의접속 응답 메시지에 포함되는 C-RNTI(Cell-Radio Network Temporary Identifier)를 이용하여 데이터와 함께 전송할 수 있다. 예시적으로, 단말기는 기지국으로 작은 데이터를 임의접속 절차 동안에 단발적으로 보내도록, 데이터와 C-RNTI를 피기백(piggyback) 방식으로 전송할 수 있다. 보다 구체적으로, 피기백 방식은 기지국에서 수신된 데이터에 대한 확인 메시지를 즉시 보내지 않고, 전송할 데이터가 있는 경우에만 별도의 제어 프레임 없이 기존의 데이터 프레임에 확인 필드를 첨부하여 전송하는 방식을 나타낸다. 높은 우선 순위를 갖는 단말기는 다른 단말기들보다 빠르게 업링크 채널 자원을 할당 받고 빠른 데이터 전송이 가능할 것이다. 더하여, 본 발명의 실시예에 따를 때, 높은 우선 순위를 가질 수 있는 단말기의 개수를 제한하여 할당된 업링크 채널 자원을 제한적으로 사용하여서 QoS를 보장할 수 있다.
다른 일실시예로서, 단계(370)에서 단말기는 스케쥴링 요청 메시지 및 RRC(Radio Resource Control) 요청 메시지 중 어느 하나와 함께 데이터를 기지국으로 전송할 수 있다.
또 다른 일실시예로서, 기본 자원의 크기가 충분하지 않을 경우 단말기는 기지국으로 연속적으로 데이터를 보낼 수 있도록, 데이터와 C-RNTI 및 스케쥴링 요청(Scheduling Request: SR) 메시지를 함께 전송할 수 있다. 또 다른 일실시예로서, 단말기는 기지국으로 연결 요청과 함께 데이터를 보낼 수 있도록 하기 위해, 데이터와 C-RNTI 및 RRC 요청 메시지를 전송할 수 있다. 또 다른 일실시예로서, 기본 자원의 크기가 충분하지 않을 경우 단말기는 기지국으로 연속적으로 데이터를 계속 보내며 연결 요청도 함께 보낼 수 있도록, 데이터, C-RNTI, RRC 요청 메시지 및 스케쥴링 요청 메시지를 함께 전송할 수 있다.
위에서 설명된 각각의 데이터 전송 실시예를 이용하는 단말기 그룹 마다 서로 다른 루트 인덱스 그룹이 할당될 수 있다. 더하여, 앞서 기재한 데이터 전송 실시예는 단말기 각각에 할당된 임의접속 우선 순위에 따라 결정될 수 있다. 또한, 다른 일실시예로서, 임의접속 과정에서 단말기가 기지국으로 데이터를 전송한다는 방식을 이용하기 때문에 데이터 전송 실시예를 이용하는 단말기 그룹은 하나의 루트 인덱스 그룹을 이용할 수 있다.
단계(380)에서 기지국은 상기 실제 전송된 데이터에 대한 ACK를 단말기로 전송할 수 있다. 상기 전송은 PDSCH(Physical Downlink Shared Channel)을 통해 수행될 수 있으며, 상기 ACK를 받은 단말은 단계(370)에서 전송한 비연결형 데이터가 성공적으로 디코딩 된 것을 확인함으로써 경합 해결(contention resolution)을 할 수 있다. 단계(380)에서 어떠한 ACK 메시지도 받지 못한 단말은 기 정해진 백오프 절차를 거친 후 임의접속 절차를 재시도하게 된다.
도 4는 일실시예에 따른 단말기에 우선 순위를 적용하여 임의접속 절차를 수행하는 기지국의 통신 방법을 도시하는 순서도이다. 적어도 하나의 단말기와 임의 접속 절차를 수행하는 기지국의 통신 방법(400)은 단말기의 임의접속 우선 순위를 식별하는 단계(410) 및 상기 단말기로 임의접속 응답 메시지를 전송할 지 여부를 판단하는 단계(420)를 포함할 수 있다.
기지국은 적어도 하나의 단말기로부터 적어도 하나의 프리앰블을 수신할 수 있다. 단계(410)에서, 기지국은 셀 반경 내에서 사용하는 모든 루트 인덱스를 이용하여 각각의 단말기에 대응하는 프리앰블을 검출할 수 있다. 앞서 도 3에서 설명한 바와 같이, 기지국은 더 높은 임의접속 우선 순위에 대응하는 제1 루트 인덱스부터 시작하여 가장 낮은 임의접속 우선 순위에 대응하는 제m 루트 인덱스의 순서로 상기 루트 인덱스를 추출할 수 있다. 기지국은 적어도 하나의 단말기들에게 우선 순위와 매칭된 적어도 하나의 루트 인덱스들을 임의접속 사전 정보로서 전송할 수 있다. 더하여, 단계(410)에서 기지국은 검출된 프리앰블 인덱스를 미리 지정된 프리앰블 인덱스 그룹에 따라 정렬할 수 있다. 더하여, 단계(410)에서 기지국은 루트 인덱스가 임의접속 우선 순위에 대응하는 루트 인덱스 그룹 중 어느 그룹에 포함되는지 여부에 따라 각각의 단말기에 상응하는 임의접속 우선 순위를 식별할 수 있다.
더하여, 단계(420)에서 기지국은 식별된 임의접속 우선 순위에 따라 상기 우선 순위에 상응하는 단말기로 임의접속 응답 메시지를 전송할 지 여부를 판단할 수 있다. 일실시예로서, 단계(420)에서 기지국은 전송 가능한 임의접속 응답 메시지의 개수 및 상기 임의접속 우선 순위를 비교할 수 있다. 예시적으로, 현재 PDSCH의 환경에 따라 전송 가능한 임의접속 응답 메시지의 개수가 5개 이고, 각 우선 순위가 1순위부터 6순위까지 상이한 6개의 단말이 임의접속을 수행 할 때, 임의접속 우선 순위가 5순위에 상응하는 단말기들은 기지국으로부터 임의접속 응답 메시지를 전송 받을 수 있지만 임의접속 우선 순위가 6순위에 상응하는 단말기는 현재 프레임을 통하여서는 임의접속 응답 메시지를 전송 받을 수 없을 것이다.
다른 일실시예로서, 단계(420)에서 기지국은 할당 가능한 업링크 채널 자원의 개수 및 상기 임의접속 우선 순위를 비교할 수 있다. 예시적으로, 현재 PUSCH의 환경에 따라 할당 가능한 업링크 채널 자원의 개수가 5개 이고, 각 우선 순위가 1순위부터 6순위까지 상이한 6개의 단말이 임의접속을 수행 할 때, 임의접속 우선 순위가 5순위에 상응하는 단말기들은 기지국으로부터 임의접속 응답 메시지를 전송 받을 수 있지만 임의접속 우선 순위가 6순위에 상응하는 단말기는 현재 프레임을 통하여서는 임의접속 응답 메시지를 전송 받을 수 없을 것이다.
또 다른 일실시예로서, 단계(420)에서 기지국은 전송 가능한 임의접속 응답 메시지의 개수 및 할당 가능한 업링크 채널 자원의 개수 중 작은 것과 상기 임의접속 우선 순위를 비교할 수 있다. 예시적으로, 현재 PUSCH의 환경을 고려하면 기지국이 15개의 단말기에게 스케쥴링 정보를 줄 수 있는 상태로 가정하자. 다만, 이러한 경우라도 PDSCH의 통신 환경에 따라 기지국이 단말기에게 전달 가능한 임의접속 응답 메시지가 5개라면 결과적으로 우선 순위가 5 순위 이내에 있는 단말기만이 PUSCH를 이용한 데이터 전송을 수행할 수 있을 것이다. 따라서, 기지국은 PDSCH의 통신 환경에 대응하는 전송 가능한 임의접속 응답 메시지의 개수 및 PUSCH의 통신 환경에 대응하는 할당 가능한 업링크 채널 자원의 개수 중 작은 것과 임의접속 우선 순위를 비교할 수 있다. 위와 같이 식별된 임의접속 우선 순위에 따라 도 3a에서 설명된 스케쥴링된 전송(Scheduled Transmission) 단계(340) 및 경합 해결(Contention Solution) 단계(350)가 진행될 수 있다. 또한, 위와 같이 식별된 임의접속 우선 순위에 따라 도 3b에서 설명된 비연결형 데이터 전송(Connection-less data transmission) 단계(370) 및 Acknowledge 단계(380)가 진행될 수 있다.
도 5는 일실시예에 따른 단말기를 도시하는 블록도이다. 기지국과 임의접속 절차를 수행하는 단말기(500)는 프로세서(510) 및 통신부(520)를 포함할 수 있다. 프로세서(510)는 기설정된 규칙에 따라 기지국에 요청할 임의접속 우선 순위를 결정할 수 있다. 예시적으로, 기설정된 규칙은 특정 단말기에 할당되는 임의접속 우선 순위 또는 특정 데이터 트래픽에 할당되는 임의접속 우선 순위에 관한 것일 수 있다. 통신부(520)는 상기 기설정된 규칙을 포함하는 임의접속 사전 정보를 임의접속 절차에 앞서 기지국으로부터 수신할 수 있다. 프로세서(510)는 수신된 기설정된 규칙에 따라 단말기(500)의 임의접속 우선 순위를 결정할 수 있다. 보다 구체적으로, 기설정된 규칙은 식별 정보를 포함하는 우선 순위 정보를 포함할 수 있다. 상기 식별 정보는 사물 단말 식별자, 사용자 단말 식별자 및 긴급 알림 식별자 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 기설정된 규칙에 따라 환자의 응급 상황 또는 범죄자 침입 신고 등과 같은 데이터를 처리하는 트래픽에는 1순위의 임의접속 우선 순위가 부여될 수 있다. 더하여, 기지국을 운영하는 통신사로부터 특별 서비스를 가입한 단말기에 한정하여 1순위의 임의접속 우선 순위가 부여될 수 있다.
프로세서(510)는 상기 결정된 임의접속 우선 순위에 상응하는 루트 인덱스 그룹을 결정할 수 있다. 보다 구체적으로, 루트 인덱스 그룹은 적어도 하나의 그룹을 포함할 수 있다. 각각의 루트 인덱스 그룹은 기지국이 운영하는 임의접속 우선 순위에 각각 대응할 수 있다. 예시적으로, 단말기(500)가 3순위의 임의접속 우선 순위를 기지국에 요청할 필요가 있다고 프로세서(510)에 의해 결정된 경우에, 프로세서(510)는 3순위의 임의접속 우선 순위에 대응하는 제3 루트 인덱스 그룹을 선택할 수 있다. 더하여, 프로세서(510)는 상기 루트 인덱스 그룹 내에 포함되는 어느 하나의 루트 인덱스를 선택할 수 있다. 보다 구체적으로, 프로세서(510)는 임의적으로 상기 루트 인덱스 그룹 내의 어느 하나의 루트 인덱스를 선택할 수 있다. 더하여, 프로세서(510)는 상기 선택된 루트 인덱스를 이용하여 기지국으로 전송할 프리앰블 시퀀스를 생성할 수 있다. 더하여, 임의접속 응답 메시지를 수신하지 못한 단말기들은 우선순위별로 상이한 백오프 절차를 수행할 수 있다.
통신부(520)는 프로세서(510)에 의해 생성된 프리앰블을 기지국으로 전송할 수 있다. 보다 구체적으로, 통신부(220)는 WLAN(Wireless LAN), WiFi(Wireless Fidelity) Direct, DLNA(Digital Living Network Alliance), Wibro(Wireless broadband), Wimax(World Interoperability for Microwave Access), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access) 등의 무선 인터넷 인터페이스와 블루투스(Bluetooth™), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신(Infrared Data Association; IrDA), UWB(Ultra Wideband), ZigBee, NFC(Near Field Communication) 등의 근거리 통신 인터페이스를 포함할 수 있다. 뿐만 아니라, 통신부(220)는 외부와 통신을 수행할 수 있는 모든 인터페이스(예를 들어, 유선 인터페이스)를 나타낼 수 있다.
도 6은 일실시예에 따른 우선 순위에 따라 기지국과 임의접속 절차를 수행하는 단말기의 통신 방법을 도시하는 순서도이다. 단말기의 통신 방법(600)은 기지국에 요청할 임의접속 우선 순위를 결정하는 단계(610), 상기 결정된 임의접속 우선 순위에 대응하는 하나의 루트 인덱스를 선택하는 단계(620) 및 상기 선택된 루트 인덱스를 이용하여 생성된 프리앰블을 상기 기지국으로 전송하는 단계(630)를 포함할 수 있다. 예시적으로, 하나의 기지국에서 k 개의 루트 인덱스 그룹이 사용되고 있는 경우에, 상기 기지국은 단말기에게 k 개의 임의접속 우선 순위를 제공할 수 있다. 단계(610)에서 단말기는 k 개의 임의접속 우선 순위 중 자신이 기지국에 요청할 어느 하나의 임의접속 우선 순위를 결정할 수 있다. 앞서, 도 5에서 프로세서(510)에 대한 설명과 같이, 단계(610)에서 단말기는 수신된 임의접속 사전 정보를 이용하여 상기 임의접속 우선 순위를 결정할 수 있다. 더하여, 단계(620)에서 단말기는 상기 결정된 임의접속 우선 순위에 대응하는 하나의 루트 인덱스를 선택할 수 있다. 보다 구체적으로, 단계(620)에서 단말기는 단말기 자체 또는 단말기의 서비스에 따라 결정되는 우선 순위에 부합하는 루트 인덱스 그룹을 선택할 수 있다. 더하여, 상기 선택된 루트 인덱스 그룹 내에서 어느 하나의 루트 인덱스가 선택될 수 있다. 단계(630)에서 상기 선택된 루트 인덱스를 이용하여 임의로 프리앰블 시퀀스를 생성하고, 상기 생성된 프리앰블 시퀀스를 기지국으로 전송할 수 있다. 단계(640)에서 각 단말기는 임의접속 절차 실패 시, 해당 우선 순위에 따른 차별화된 백오프 절차를 수행할 수 있다.
이상에서 설명된 실시예들은 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치, 방법 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 컨트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPGA(field programmable gate array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 컨트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다. 그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (23)

  1. 적어도 하나의 단말기와 임의접속 절차를 수행하는 기지국의 통신 방법에 있어서,
    제1 단말기로부터 수신되는 제1 프리앰블을 이용하여 상기 제1 단말기의 임의접속 우선 순위를 식별하는 단계; 및
    상기 식별된 임의접속 우선 순위에 따라 상기 제1 단말기로 임의접속 응답 메시지를 전송할 지 여부를 판단하는 단계
    를 포함하는 통신 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 임의접속 응답 메시지를 전송할 지 여부를 판단하는 단계는 전송 가능한 임의접속 응답 메시지의 개수 및 상기 임의접속 우선 순위를 비교하는 단계를 포함하는 통신 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 임의접속 응답 메시지를 전송할 지 여부를 판단하는 단계는 전송 가능한 임의접속 응답 메시지의 개수 및 할당 가능한 업링크 채널 자원의 개수 중 작은 것과 상기 임의접속 우선 순위를 비교하는 단계를 포함하는 통신 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 단말기의 임의접속 우선 순위를 식별하는 단계는 상기 제1 프리앰블로부터 제1 루트 인덱스를 추출하는 단계; 및 상기 제1 루트 인덱스에 대응하는 우선 순위를 상기 제1 단말기의 임의접속 우선 순위로서 식별하는 단계를 포함하는 통신 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 임의접속 우선 순위를 식별하는 단계는 상기 제1 루트 인덱스가 상기 임의접속 우선 순위에 대응하는 루트 인덱스 그룹 중 어느 그룹에 포함되는지 여부에 따라 상기 임의접속 우선 순위를 식별하는 통신 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 판단의 결과에 따라, 상기 제1 단말기로 상기 임의접속 응답 메시지를 전송하는 단계
    를 더 포함하고,
    상기 임의접속 응답 메시지는 루트 인덱스에 상응하는 필드를 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 임의접속 응답 메시지는 상기 기지국이 사용하는 루트 인덱스의 개수에 기초하여 상기 필드의 비트 수가 결정되는 통신 방법.
  8. 단말기와 임의접속 절차를 수행하는 기지국에 있어서,
    적어도 하나의 루트 인덱스 각각을 기설정된 우선 순위에 대응하는 적어도 하나의 루트 인덱스 그룹으로 분리하여 우선 순위 정보를 생성하는 프로세서; 및
    상기 루트 인덱스 그룹을 포함하는 상기 우선 순위 정보를 임의접속 사전 정보로서 상기 단말기에 전송하는 통신부
    를 포함하는 기지국.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 기지국에 대응하는 셀 반경에 기초하여 상기 루트 인덱스 그룹 각각에 포함되는 상기 루트 인덱스의 개수를 결정하는 기지국.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 프로세서는 제1 우선 순위를 갖는 제1 루트 인덱스 그룹과 사용자 단말 식별자를 매칭하여 상기 우선 순위 정보로서 생성하는 기지국.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 프로세서는 제2 우선 순위를 갖는 제2 루트 인덱스 그룹과 사물 단말 식별자를 매칭하여 상기 우선 순위 정보로서 생성하는 기지국.
  12. 기지국과 임의접속 절차를 수행하는 단말기에 있어서,
    기설정된 규칙에 따라 임의접속 우선 순위를 결정하고, 상기 결정된 임의접속 우선 순위에 따라 루트 인덱스 그룹 내에 포함되는 어느 하나의 루트 인덱스를 선택하는 프로세서; 및
    상기 선택된 루트 인덱스를 이용하여 생성된 프리앰블을 상기 기지국으로 전송하는 통신부
    를 포함하는 단말기.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 프로세서는 수신된 우선 순위 정보에 포함되는 식별 정보에 따라 임의접속 우선 순위를 결정하는 단말기.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 전송된 프리앰블에 상응하는 응답 메시지가 수신되지 않은 경우에, 상기 프로세서는 상기 임의접속 우선 순위에 따라 결정되는 백오프 절차를 수행하는
    단말기.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 통신부는 상기 기지국으로부터 C-RNTI(Cell-Radio Network Temporary Identifier)를 포함하는 임의접속 응답 메시지를 수신하고,
    상기 프로세서는 상기 통신부를 통하여 상기 C-RNTI와 전송할 데이터를 물리 상향 링크 공유 채널을 이용하여 상기 기지국으로 전송하는 단말기.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 통신부는 상기 기지국으로부터 C-RNTI를 포함하는 임의접속 응답 메시지를 수신하고,
    상기 프로세서는 상기 결정된 임의접속 우선 순위에 따라 상기 통신부를 통하여 상기 C-RNTI와 비연결형 전송을 위한 기본 자원의 크기에 상응하는 데이터를 상기 기본 자원을 이용하여 상기 기지국으로 전송하는 단말기.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 통신부는 상기 기지국으로부터 C-RNTI를 포함하는 임의접속 응답 메시지를 수신하고,
    상기 C-RNTI와 비연결형 전송을 위한 자원이 충분하지 않은 경우, 상기 프로세서는 상기 결정된 임의접속 우선 순위에 따라 상기 통신부를 통하여 상기 데이터와 함께 스케쥴링 요청을 상기 기지국으로 전송하여 추가 자원을 할당을 받아 잔여 데이터를 전송하는 단말기
  18. 기지국과 임의접속 절차를 수행하는 단말기에 있어서,
    상기 기지국으로부터 임의접속 우선 순위에 대응하는 바링 팩터를 수신하는 통신부; 및
    기설정된 범위 내에서 임의의 값을 선택하고, 상기 임의의 값과 상기 바링 팩터를 비교하여 프리앰블의 전송 여부를 결정하는 프로세서
    를 포함하는 단말기.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 프로세서는 기설정된 규칙에 따라 상기 임의접속 우선 순위를 결정하고, 상기 결정된 우선 순위에 따라 상기 바링 팩터를 선택하는 단말기.
  20. 적어도 하나의 단말기와 임의접속 절차를 수행하는 기지국에 있어서,
    제1 단말기로부터 제1 프리앰블을 수신하는 통신부; 및
    상기 수신된 제1 프리앰블에서 제1 루트 인덱스를 추출하고, 상기 제1 루트 인덱스를 이용하여 상기 제1 단말기의 임의접속 우선 순위를 식별하는 프로세서
    를 포함하는 기지국.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 제1 루트 인덱스가 상기 임의접속 우선 순위에 대응하는 루트 인덱스 그룹 중 어느 그룹에 포함되는지 여부에 따라 상기 임의접속 우선 순위를 식별하는 기지국.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 제1 단말기의 상기 임의접속 우선 순위에 따라 소정의 시간 동안 기접속된 단말기들 중 제2 단말기의 자원을 상기 제1 단말기에게 할당하는 기지국.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 프로세서는 소정의 시간 동안 기접속된 단말기들 중 가장 낮은 임의접속 우선 순위를 갖는 상기 제2 단말기의 자원을 상기 제1 단말기에게 할당하는 기지국.
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