KR100902897B1

KR100902897B1 - 임의접속 수행 방법

Info

Publication number: KR100902897B1
Application number: KR1020070012576A
Authority: KR
Inventors: 이영대; 박성준; 이승준; 천성덕
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2006-10-30
Filing date: 2007-02-07
Publication date: 2009-06-15
Also published as: CN101690374B; CN101690374A; TWI426802B; TW200835366A; JP2010507322A; KR20080039176A; JP4975823B2; TWI429311B; TW200836503A; KR20080039177A; KR101233181B1; CN101529748A; TWI426805B; CN101682591A; CN101529748B; CN101682591B; TW200835367A; ES2620801T3

Abstract

본 발명은 이동통신망에서 상향 접속의 리디렉션을 신속하게 수행하는 방법에 관한 것이다. 단말이 망에 초기 임의접속하기 위해 기지국으로 각종 임의접속에 관한 정보를 포함한 프리앰블을 송신하면, 기지국은 그에 대한 응답 메시지에 프리앰블의 허가/거절 정보와 리디렉션 정보를 실어 보내준다. 따라서, 종래에 단말의 접속 요청이 폭주할 경우 기지국으로부터의 두 번째 응답 메시지를 통해 이를 제한했던 것에 비해 본 발명에서는 첫 번째 응답 메시지를 통해 이를 제한할 수 있으므로 비정상적인 통신 상황에 신속하게 대처하여 통신 효율을 높일 수 있다.

RACH, re-direction, MAC, RRC

Description

임의접속 수행 방법 {METHOD FOR RANDOM ACCESS}

도 1은 종래의 LTE 시스템에서 논의되는 단말의 초기 접속 과정을 도시한 신호 흐름도이다.

도 2는 본 발명이 적용되는 이동통신 시스템으로서 E-UMTS의 망 구조를 도시한 것이다.

도 3 및 도 4는 3GPP 무선접속망 규격을 기반으로 하는 단말과 UTRAN 사이의 무선 인터페이스 프로토콜의 구조를 나타낸다.

도 5는 본 발명에 있어서 휴지 단말(idle UE)의 초기 임의접속 과정을 간략하게 도시한 신호 흐름도이다.

도 6은 본 발명에 있어서 RCC 연결 단말의 초기 임의접속 과정을 간략하게 도시한 신호 흐름도이다.

도 7은 무선 패킷 통신 시스템의 하향 링크 물리 계층에 적용되는 HARQ의 구체적인 구현 예를 도시한 것이다.

본 발명은 이동통신망에서 상향 접속의 리디렉션을 신속하게 수행하는 방법 에 관한 것이다.

이동통신망에서 휴지모드(Idle Mode)에 있는 단말은 망으로 초기 제어 메시지를 전송하기 위해 RACH(Random Access Channel)를 이용한다. 즉, 일반적으로 RACH는 단말이 망과 시간 동기를 맞추기 위해 이용되거나, 단말이 상향링크로 데이터 전송을 수행하고자 할 때 상기 데이터를 전송할 상향링크의 무선자원이 없는 경우에 무선자원을 획득하기 위해 이용된다.

일례로, 단말이 전원을 켜고 새로운 셀로 처음 접근하려는 경우, 일반적으로 단말은 다운링크의 동기를 맞추고, 접속하려는 셀의 시스템 정보를 수신한 후, RRC(Radio Resource Control) 연결(RRC Connection)을 위해 접속요청 메시지를 상향링크로 전송하여야 한다. 하지만, 단말은 현재 망과 시간 동기도 맞지 않은 상태이고 상향링크의 무선자원도 확보하지 않은 상태이므로, RACH를 통해 망에 연결요청 메시지의 전송을 위한 무선자원을 요청한다. 단말로부터 무선자원을 요청받은 기지국은 해당 단말에 RRC 연결요청 메시지를 전송할 수 있도록 적당한 무선자원을 할당한다.

또 다른 일례로, 단말과 망 사이에 RRC 연결이 형성되어 단말이 RRC 연결 모드(RRC Connected Mode)에 있다고 가정한다. 이 경우, 단말은 망의 무선자원 스케줄링에 따라 무선자원을 할당받고, 해당 무선자원을 통하여 사용자 데이터를 망으로 전송한다. 그러나, 단말의 버퍼에 더 이상 전송할 데이터가 남아 있지 않다면 망은 해당 단말에 더 이상의 무선자원을 할당하지 않는다. 이때, 단말의 버퍼 상태는 주기적 혹은 사건(event) 발생적으로 망으로 보고된다. 여기서, 무선자원이 할 당되지 않은 단말의 버퍼에 다시 새로운 데이터가 생기더라도 단말에게 할당된 무선자원이 없으므로, 단말은 RACH를 이용하여 데이터의 전송에 필요한 무선자원을 할당해줄 것을 망에 요청한다.

이하에서는 차세대 통신 표준으로 주목받고 있는 LTE(Long Term Evolution) 시스템에서 단말이 상술한 RACH를 통해 망으로 초기 접속하는 과정을 설명한다.

단말은 기지국으로부터 전송받은 시스템 정보를 통하여 RACH 시그니처 (Signature)와 RACH 기회 (Occasion)을 선택하고, 이를 임의접속 프리앰블 (Random Access Preamble)에 실어 기지국으로 전송한다(S101).

기지국은 단말로부터 임의접속 프리앰블을 수신한 후에 해당 프리앰블에 대한 임의접속 응답정보 (Random Access Response)를 단말에 전송한다(S103). 임의접속 응답정보에는 타이밍 옵셋정보 (Time Advance; TA), RRC 연결요청 메시지(RRC Connection Request Message)의 전송을 위한 상향링크의 무선자원 할당에 관한 정보 등이 포함된다.

단말은 임의접속 응답정보를 수신한 후 상기 응답정보에 포함된 무선자원 할당에 관한 정보에 따라 RRC 연결요청 메시지(RRC Connection Request Message)를 전송한다(S105).

기지국은 RRC 연결요청 메시지를 단말로부터 수신한 후에, 상황에 따라 RRC 연결설정 메시지 또는 RRC 충돌해결 (RRC contention resolution) 메시지를 단말에 전송한다(S107).

이와 같은 종래의 임의접속을 이용한 RRC 연결 과정에서는 RRC 연결요청 메시지의 전송이 빈번하여 단말의 상향 접속을 제한할 필요가 있는 경우, 무선망은 리디렉션(re-direction) 정보를 포함하는 RRC 연결거절 메시지를 전송하여 특정 단말이 다른 주파수 밴드 또는 다른 시스템으로 전환(re-direction)되도록 유도한다. 다만, 종래의 리디렉션은 임의접속의 네 번째 메시지(S107)를 통해 전송되므로 무선망이 특정 단말의 상향 접속을 신속하게 억제하지 못하는 문제가 발생한다.

본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서 프리앰블에 임의접속에 관련한 정보를 포함하여 기지국에 전송하고, 그에 대한 응답 메시지에 단말의 리디렉션 접속에 필요한 정보를 단말에 전송하는 방식으로 특정 단말의 상향 접속을 신속하게 억제할 수 있도록 하는 데에 그 목적이 있다.

위와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 양태는 단말이 망에 초기 임의접속하는 방법에 관한 것으로서, 단말이 임의접속 프리앰블을 기지국으로 송신하는 단계와, 기지국으로부터 상기 임의접속 프리앰블에 대한 응답 메시지를 수신하는 단계와, 상기 응답 메시지가 소정의 조건을 만족하는 경우, 리디렉션을 위한 접속요청 메시지를 기지국으로 전송하는 단계를 포함한다.

본 발명의 다른 일 양태는, 임의접속 프리앰블을 기지국으로 송신하고, 기지국으로부터 상기 임의접속 프리앰블에 대한 응답 메시지를 수신하며, 상기 응답 메시지에 따라 리디렉션을 위한 접속요청 메시지를 기지국으로 전송하는 이동통신망에서 상향 접속의 리디렉션을 수행하는 단말에 관한 것이다.

본 발명의 다른 일 양태는, 단말로부터 임의접속 프리앰블이 전송되면, 그에 대한 응답 메시지를 단말에 전송하고, 단말로부터 상기 응답 메시지에 따른 리디렉션을 위한 접속요청 메시지가 전송되면, 그에 대한 접속설정 메시지를 단말에 전송하는 이동통신망에서 상향 접속의 리디렉션을 수행하는 기지국에 관한 것이다.

상기 세 가지 양태에 있어서, 상기 임의접속 프리앰블은 단말 구분을 위한 시그너처를 포함한다.

또한, 상기 접속요청 메시지의 전송은 상기 응답 메시지가 상기 시그너처와 동일한 시그너처를 포함하고 있거나, 상기 응답 메시지가 상기 시그너처 전송의 승락을 지정하는 것을 조건으로 수행된다.

만약, 상기 응답 메시지가 상기 시그너처와 동일한 시그너처를 포함하고 있지 않은 경우, 상기 응답 메시지가 상기 시그너처 전송의 거절 정보를 포함하는 경우 및 일정 시간 동안 기지국으로부터 접속설정 메시지를 수신하지 못한 경우 중 어느 하나에 해당하면 상기 임의접속 프리앰블을 기지국으로 재전송할 수 있다.

또한, 상기 응답 메시지는 상기 임의접속 프리앰블의 재전송을 위한 지연시간을 더 포함할 수 있으며, 이 경우 상기 임의접속 프리앰블의 재전송은 단말에 미리 설정된 지연시간이 경과한 후에 수행되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 지연시간은 상기 응답 메시지에 포함된 시그너처 수, 상기 응답 메시지의 크기 및 상기 시그너처 전송 거절의 이유 중 어느 하나에 따라 상이하게 설정되는 것이 바람직하다.

한편, 복수의 단말들이 동일한 시그너처를 동일한 무선자원을 사용하여 동일한 시간에 상기 임의접속 프리앰블을 송신하여 서로 간에 충돌이 발생한 경우, 단말은 기지국으로부터 충돌해결 메시지를 수신하여 이를 해결하며, 구체적으로, 상기 충돌해결 메시지에 상기 단말이 미리 송신한 단말 식별자가 포함되어 있으면 충돌 해결로 판단하고 해당 기지국과 상향 접속을 설정하며, 상기 충돌해결 메시지에 상기 단말 식별자가 포함되지 않은 경우 상기 임의접속 프리앰블을 기지국으로 재전송한다.

선택적으로, 상기 충돌해결 메시지를 전송하는 채널이 상기 단말의 임시단말식별자를 포함하는 경우에 한하여 상기 충돌해결 메시지를 수신할 수도 있다.

이하, 본 발명의 명세서에 첨부된 도면을 참고로 바람직한 실시예를 상세하기 설명하되, 우선 본 발명의 적용 배경을 살펴보고 이를 바탕으로 본 발명의 주요 실시예를 살펴보기로 한다.

도 2는 본 발명이 적용되는 이동통신 시스템으로서 E-UMTS(Evolved Universal Mobile Telecommunications System)의 망 구조를 도시한 것이다.

E-UMTS 시스템은 기존 UMTS시스템에서 진화한 시스템으로 현재 3GPP(3rd Generation Partnership Project)에서 기초적인 표준화 작업을 진행하고 있으며 LTE(Long Term Evolution) 시스템이라고 할 수도 있다.

E-UMTS 시스템은 크게 E-UTRAN(100)과 CN(200)으로 구분할 수 있다.

E-UTRAN(100)은 망의 종단에 위치하여 외부망과 연결되는 접속 게이트웨 이(Access Gateway; 이하 'AG'라 함)(110), 기지국(이하 'eNode B'라 함)(120) 및 단말(User Equipment; 이하 'UE'라 함)(130)로 구성된다. AG(110)는 사용자 트래픽 처리를 담당하는 부분과 제어용 트래픽을 처리하는 부분으로 분리될 수도 있다. 이 경우, 새로운 사용자 트래픽 처리를 위한 AG와 제어용 트래픽을 처리하는 AG 사이에 새로운 인터페이스를 정의하여 서로 통신을 주고받을 수도 있다. 하나의 eNode B(120)에는 하나 이상의 셀(Cell)이 존재할 수 있으며, eNode B 간에는 사용자 트래픽 혹은 제어 트래픽 전송을 위한 인터페이스가 사용될 수 있다.

CN(200)은 AG(110)와 기타 UE(130)의 사용자 등록 등을 위한 노드 등으로 구성될 수 있다. E-UTRAN(100)과 CN(200)을 구분하기 위한 인터페이스가 사용될 수도 있다.

단말(130)과 망 사이의 무선 인터페이스 프로토콜 (Radio Interface Protocol)의 계층들은 통신 시스템에서 널리 알려진 개방형 시스템 간 상호 접속 (Open System Interconnection; OSI)기준 모델의 하위 3개 계층을 바탕으로 L1 (제1계층), L2 (제2계층), L3(제3계층)로 구분될 수 있다. 이 중에서 제1계층에 속하는 물리계층은 물리채널(Physical Channel)을 이용한 정보전송서비스(Information Transfer Service)를 제공하고, 제3계층에 위치하는 무선자원제어(Radio Resource Control; 이하 'RRC'라 함) 계층은 단말과 망 간에 무선자원을 제어하는 역할을 수행한다. 이를 위해 RRC 계층은 단말과 망 간에 RRC 메시지를 서로 교환한다. RRC 계층은 eNode B(120)와 AG(110) 등 망의 각 노드들에 분산되어 위치할 수도 있고, eNode B(120) 또는 AG(110)에만 위치할 수도 있다.

도 3 및 도 4는 3GPP 무선접속망 규격을 기반으로 하는 단말과 UTRAN (UMTS Terrestrial Radio Access Network) 사이의 무선 인터페이스 프로토콜 (Radio Interface Protocol)의 구조를 나타낸다.

단말과 UTRAN 사이의 무선 인터페이스 프로토콜은 수평적으로 물리계층(Physical Layer), 데이터링크계층(Data Link Layer) 및 네트워크계층(Network Layer)으로 이루어지며, 수직적으로는 제어신호(Signaling)전달을 위한 제어 평면(Control Plane)(도 3)과 데이터 정보 전송을 위한 사용자 평면(User Plane)(도 4)으로 구분된다. 도 3 및 도 4의 프로토콜 계층들은 통신 시스템에서 널리 알려진 개방형시스템간상호접속 (Open System Interconnection; OSI)기준모델의 하위 3개 계층을 바탕으로 L1 (제1계층), L2 (제2계층), L3(제3계층)로 구분될 수 있다.

도 3의 무선 프로토콜 제어 평면과 도 4의 무선 프로토콜 사용자 평면의 각 계층을 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

제1계층인 물리계층(10)은 물리채널(Physical Channel)을 이용하여 상위 계층에 정보전송서비스(Information Transfer Service)를 제공한다. 물리계층(10)은 상위에 있는 매체접속제어(Medium Access Control) 계층(20)과는 전송채널(Transport Channel)을 통해 연결되어 있으며, 이 전송채널을 통해 매체접속제어계층(20)과 물리계층(10) 사이에 데이터가 이동한다. 그리고, 서로 다른 물리계층 사이, 즉 송신측과 수신측의 물리계층 사이에는 물리채널을 통해 데이터가 이동한다.

제2계층인 매체접속제어 (Medium Access Control; 이하 MAC로 약칭)(20)는 논리채널(Logical Channel)을 통해 상위계층인 무선링크제어(Radio Link Control)계층에게 서비스를 제공한다. 제2계층의 무선링크제어(Radio Link Control; 이하 RLC로 약칭) 계층(30)은 신뢰성 있는 데이터의 전송을 지원한다. 한편, RLC 계층(30)의 기능이 MAC 내부의 기능 블록으로 구현될 수도 있다. 이러한 경우에는 RLC계층은 존재하지 않을 수도 있다. 제2계층의 PDCP 계층(50)은 IPv4나 IPv6 등의 IP 패킷 전송시에 대역폭이 작은 무선 구간에서 효율적으로 전송하기 위하여 상대적으로 크기가 크고 불필요한 제어정보를 담고 있는 IP 패킷 헤더 사이즈를 줄여주는 헤더압축 (Header Compression) 기능을 수행한다.

제3계층의 가장 하부에 위치한 무선자원제어(Radio Resource Control; 이하 'RRC'라 함) 계층(40)은 제어 평면에서만 정의되며, 무선 베어러 (Radio Bearer; RB라 약칭함)들의 설정(Configuration), 재설정(Re-configuration) 및 해제(Release)와 관련하여 논리채널, 전송채널 및 물리채널의 제어를 담당한다. 이때, RB는 단말과 UTRAN 간의 데이터 전달을 위해 제2계층에 의해 제공되는 서비스를 의미한다.

망에서 단말로 데이터를 전송하는 하향전송채널로는 시스템 정보를 전송하는 BCH(Broadcast Channel)과 그 이외에 사용자 트래픽이나 제어 메시지를 전송하는 하향 SCH(Shared Channel)이 있다. 하향 멀티캐스트 또는 방송 서비스의 트래픽 또는 제어 메시지의 경우 하향 SCH를 통해 전송될 수도 있고, 또는 별도의 하향 MCH(Multicast Channel)을 통해 전송될 수도 있다. 한편, 단말에서 망으로 데이터를 전송하는 상향전송채널로는 초기 제어 메시지를 전송하는 RACH(Random Access Channel)와 그 이외에 사용자 트래픽이나 제어 메시지를 전송하는 상향 SCH(Shared Channel)가 있다.

다음은 휴지 모드(Idle Mode)에 있는 단말이 망으로 초기 제어 메시지를 전송하는 과정에 대해서 상세히 설명한다.

WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access)에서 RACH (Random Access Channel)는 상향으로 제어 메시지를 전송하거나 짧은 길이의 데이터를 전송하기 위해 사용되며, RRC 연결요청 메시지(RRC Connection Request Message)와 셀 갱신메시지(Cell Update Message), URA 갱신메시지(URA Update Message) 등의 일부 RRC 메시지들도 RACH를 통해 전송된다. 또한, 논리채널 중 CCCH(Common Control Channel), DCCH(Dedicated Control Channel), DTCH (Dedicated Traffic Channel)가 전송채널의 RACH에 매핑될 수 있으며, 전송채널의 RACH는 다시 물리채널 PRACH(Physical Random Access Channel)에 매핑된다.

단말의 MAC 계층이 단말의 물리계층에 PRACH 전송을 지시하면, 단말 물리계층은 먼저 하나의 엑세스 슬롯(Access Slot)과 하나의 시그너처(Signature)를 선택하여 PRACH 프리앰블을 상향으로 전송한다. 상기 프리앰블은 1.33 ms 길이의 엑세스 슬롯 구간 동안 전송되며, 엑세스 슬롯의 처음 일정길이 동안에 16가지 시그너처 중 하나의 시그너처를 선택하여 전송한다.

단말이 프리앰블을 전송하면 기지국은 하향 물리채널 AICH(Acquisition Indicator Channel)을 통해 응답신호를 전송한다. 상기 프리앰블에 대한 응답으로 전송되는 AICH는 상기 프리앰블이 전송된 엑세스 슬롯에 대응되는 엑세스 슬 롯(Access Slot)의 처음 일정 길이 동안 상기 프리앰블이 선택한 시그너처를 전송한다. 이때 기지국은 상기 AICH가 전송하는 시그너처를 통해 긍정적인 응답(Acknowledgment; ACK) 또는 부정적인 응답(Not-Acknowledgment; NACK)을 단말에게 전송한다. 만일 단말이 ACK을 수신하면, 단말은 상기 전송한 시그너처에 대응되는 OVSF(Orthogonal Variable Spreading Factor) 코드를 사용하여 10ms 또는 20ms 길이의 메시지 부분을 전송한다. 만일 단말이 NACK을 수신하면, 단말 MAC은 적당한 시간 이후에 단말 물리계층에게 다시 PRACH 전송을 지시한다. 한편, 만약 단말이 전송한 프리앰블에 대응되는 AICH를 수신하지 못하였을 경우, 단말은 정해진 엑세스 슬롯 이후에 이전 프리앰블보다 한 단계 높은 전력으로 새로운 프리앰블을 전송한다.

이하에서는, 본 발명에 따른 초기 임의접속 과정을 구체적으로 살펴본다.

<실시예 1>

도 5는 휴지 단말(idle UE)의 초기 임의접속 과정을 간략하게 도시한 신호 흐름도이다.

먼저, 단말은 기지국에 임의접속 프리앰블을 전송한다(S201). 이때, 단말은 시그너처와 함께 기지국이 상향 전송에 대한 자원할당을 할 수 있도록 상향메시지정보, 또는 채널측정정보를 프리앰블에 포함할 수 있다.

기지국은 임의접속 응답정보로 상기 프리앰블에 대해 응답한다(S203). 이때, 응답정보 메시지는 상기 단말이 전송한 시그너처와, 상기 시그너처 전송에 대한 승낙 또는 거절정보 중 적어도 하나를 포함하며, 여기에 상기 단말에게 할당하는 무선망 임시단말식별자(Temporary C-RNTI: Cell Radio Network Temporary Identifier), RRC 연결요청 메시지에 대한 무선자원할당정보 및 메시지크기, RRC 연결요청 메시지 전송을 위한 무선 파라미터(변조 및 코딩정보, Hybrid ARQ정보)를 더 포함할 수 있다.

응답정보 메시지의 전송정보는 응답정보 메시지 전송과 관련된 L1/L2 제어채널이 알려준다. L1/L2 제어채널은 응답정보의 전송을 지시하는 임의접속-무선 네트워크 임시 식별자 (Random Access-Radio Network Temporary Identifier: RA-RNTI)와 해당 응답정보 메시지 전송과 관련된 전송 파라미터를 포함한다.

또한, 상기 응답정보 메시지는 리디렉션 정보(Re-direction Information)와 대기시간(Wait Time), 거절이유(Reject Cause)를 더 포함할 수 있다.

상기 응답정보 메시지를 수신한 후, 상기 단말이 전송한 시그너처가 상기 응답정보 메시지에 포함되어 있고, 또한 시그너처 전송에 대한 승낙이 있을 경우, 단말은 기지국에 RRC 연결요청 메시지를 전송한다(S205). 이때, 단말은 상기 응답정보 메시지에 포함된 무선자원할당정보 및 메시지 크기, 무선 파라미터를 이용하여 상기 RRC 연결요청 메시지를 전송한다. RRC 연결요청 메시지에는 IMSI(International Mobile Subscriber Identity)나 TMSI(Temporary Mobile Subscriber Identity) 등의 광역단말식별자가 포함될 수 있다.

만일 상기 단말이 전송한 시그너처가 상기 응답정보 메시지에 포함되어 있으나 시그너처 전송에 대한 거절이 있을 경우이거나, 또는 상기 단말이 전송한 시그너처가 상기 응답정보 메시지에 포함되어 있지 않은 경우, 단말은 RRC 연결요청 메시지를 전송하지 않고 상기 응답정보 메시지에 지정된 대기시간 이후 또는 일정 시간 이후에 프리앰블을 재전송한다.

선택적으로, 상기 응답정보가 상기 프리앰블에 대한 거절 정보를 포함할 경우, 상기 응답정보에 대기시간이 포함되는 여부와는 상관없이, 상기 단말은 RRC 연결요청을 위해 단말 자체에 미리 설정된 대기시간에 따라 상기 프리앰블을 재전송할 수도 있다. 또는, 상기 응답정보가 상기 프리앰블에 대한 거절 정보를 포함할 경우, 상기 응답정보에 대기시간이 포함되는 여부와는 상관없이, 상기 단말은 상기 응답정보에 포함된 시그너처 수 또는 사용자 수에 따라 또는 상기 응답정보의 메시지 사이즈에 따라 또는 상기 거절이유에 따라 서로 다른 대기시간을 적용하여 상기 프리앰블을 재전송할 수 있다.

이때, 상기 응답정보 메시지에 리디렉션 정보가 있다면, 단말은 리디렉션 정보에 따라 다른 시스템 또는 다른 주파수 밴드(Frequency Band)로 이동하여 다시 셀을 선택하고, 임의접속을 재시도한다.

기지국에서 RRC 연결요청 메시지가 수신되면, 기지국의 RRC 계층은 단말에 RRC 연결설정 메시지 또는 RRC 충돌해결 메시지를 전송한다(S207).

복수의 단말들이 같은 시그너처를 같은 무선자원을 사용하여 같은 시간 동시에 프리앰블들을 상향 전송하는 경우, 각 전송 간에는 충돌이 발생하게 된다. 따라서, 기지국은 충돌 상황을 해결하기 위해 각 단말에 RRC 충돌해결 메시지를 전송한다. 이와 같은 RRC 충돌해결 메시지는 C-RNTI 등의 무선망 단말 식별자와 상기 광역단말식별자, 리디렉션 정보(Re-direction Information)를 포함하며, 여기에 대기시간(Wait Time), 거절이유(Reject Cause)를 더 포함할 수 있다.

따라서, 단말은 상기 RRC 충돌해결 메시지에 자신이 RRC 연결요청 메시지를 통해 보낸 광역단말식별자가 포함되어 있을 경우, 자신이 충돌에서 벗어났음을 인식한다. 하지만, 단말이 일정 시간 동안 자신이 RRC 연결요청 메시지를 통해 보낸 광역단말식별자가 포함된 RRC 연결설정 메시지를 수신하지 못하였을 경우에는, 상기 대기시간 이후 또는 일정 시간 이후에 프리앰블을 재전송한다.

만일, 상기 RRC 충돌해결 메시지에 자신이 RRC 연결요청 메시지를 통해 보낸 광역단말식별자가 포함되어 있지 않을 경우, 단말은 자신이 충돌에서 벗어나지 못했음을 인식하고, 상기 대기시간 이후 또는 일정 시간 이후에 프리앰블을 재전송한다.

바람직하게는 상기 RRC 충돌해결 메시지에 자신이 RRC 연결요청 메시지를 통해 보낸 광역단말식별자가 포함되어 있지 않을 경우, 상기 RRC 충돌해결 메시지에 대기시간이 포함되는 여부와 상관없이, 상기 단말은 RRC 연결요청을 위해 설정된 대기시간에 따라 상기 프리앰블을 재전송한다. 또는 상기 RRC 충돌해결 메시지에 자신이 RRC 연결요청 메시지를 통해 보낸 광역단말식별자가 포함되어 있지 않을 경우, 상기 RRC 충돌해결 메시지에 대기시간이 포함되는 여부와 상관없이, 상기 단말은 RRC 충돌해결 메시지의 내용(가령, 상기 거절이유)에 따라 서로 다른 대기시간을 적용하여 상기 프리앰블을 재전송할 수 있다.

이때, 상기 RRC 충돌해결 메시지를 지시하는 L1/L2제어채널은 상기 무선망 임시단말식별자를 포함한다. 따라서, 단말은 상기 L1/L2제어채널에 상기 무선망 임시단말식별자가 포함되어 있을 경우에만 상기 RRC 충돌해결 메시지를 수신한다.

<실시예 2>

다음으로, RRC 연결 단말의 초기 임의접속 과정을 구체적으로 살펴보면 다음과 같다. 도 6은 이와 같은 경우의 초기 임의접속 과정을 간략하게 도시한 신호 흐름도이다.

먼저, 단말은 기지국에 임의접속 프리앰블을 전송한다(S301). 이때, 단말은 시그너처와 함께 기지국이 상향 전송에 대한 자원할당을 할 수 있도록 상향메시지정보, 또는 채널측정정보를 프리앰블에 포함할 수 있다.

기지국은 응답정보 메시지로 상기 프리앰블에 응답한다(S303). 이때, 응답정보 메시지는 상기 단말이 전송한 시그너처와, 상기 시그너처 전송에 대한 승낙 또는 거절정보를 포함하며, 여기에 상기 단말에게 할당하는 무선망 임시단말식별자(Temporary C-RNTI), MAC 스케줄링 요청 메시지에 대한 무선자원할당정보 및 메시지 크기, MAC 스케줄링요청 메시지 전송을 위한 무선파라미터(변조 및 코딩정보, Hybrid ARQ정보) 등을 더 포함할 수 있다. 응답정보 메시지의 전송정보는 응답정보 메시지 전송과 관련된 L1/L2(Layer 1/Layer 2) 제어채널이 알려준다. L1/L2 제어채널은 응답정보의 전송을 지시하는 RA-RNTI와 해당 응답정보 메시지 전송과 관련된 전송 파라미터를 포함한다.

상기 응답정보 메시지는 리디렉션 정보(Re-direction Information)를 포함하는 것이 바람직하며, 여기에 대기시간(Wait Time), 거절이유(Reject Cause)를 더 포함할 수 있다.

상기 응답정보 메시지를 수신한 후, 상기 단말이 전송한 시그너처가 상기 응답정보 메시지에 포함되어 있고 또한 시그너처 전송에 대한 승낙이 있을 경우, 단말은 MAC 스케줄링요청 메시지 (또는 MAC자원요청 메시지)를 기지국에 전송한다(S305). 이때 단말은 상기 응답정보 메시지에 포함된 무선자원할당정보 및 메시지 크기, 무선파라미터를 이용하여 상기 MAC 스케줄링요청 메시지를 전송한다. MAC 스케줄링요청 메시지에는 C-RNTI 등의 무선망 단말식별자를 포함하는 것이 바람직하다.

다만, 상기 단말이 전송한 시그너처가 상기 응답정보 메시지에 포함되어 있으나 시그너처 전송에 대하여는 거절이 있을 경우이거나, 또는 상기 단말이 전송한 시그너처가 상기 응답정보 메시지에 포함되어 있지 않은 경우, 단말은 MAC 스케줄링요청 메시지를 전송하지 않고 상기 응답정보 메시지에 지정된 대기시간 이후 또는 일정 시간 이후에 프리앰블을 재전송한다.

바람직하게는 상기 응답정보가 상기 프리앰블에 대한 거절정보를 포함할 경우, 상기 응답정보에 대기시간이 포함되는 여부와 상관없이, 상기 단말은 MAC스케줄링요청을 위해 설정된 대기시간에 따라 상기 프리앰블을 재전송할 수 있다. 또는 상기 응답정보가 상기 프리앰블에 대한 거절정보를 포함할 경우, 상기 응답정보에 대기시간이 포함되는 여부와 상관없이, 상기 단말은 상기 응답정보에 포함된 시그너처 수 또는 사용자 수에 따라 또는 상기 응답정보의 메시지 사이즈에 따라 또는 상기 거절이유에 따라 서로 다른 대기시간을 적용하여 상기 프리앰블을 재전송할 수 있다.

기지국에 MAC 스케줄링요청 메시지가 수신되면, 기지국의 MAC 계층은 상황에 따라 단말에게 자원할당(Resource Grant) 메시지 또는 MAC 충돌해결(Contention Resolution) 메시지를 전송한다(S307).

복수의 단말들이 같은 시그너처를 같은 무선자원을 사용하여 같은 시간 동시에 프리앰블들을 상향 전송하는 경우, 각 전송 간에는 충돌이 발생하게 된다. 따라서, 기지국은 충돌 상황을 해결하기 위해 각 단말에 RRC 충돌해결 메시지를 전송한다. MAC 충돌해결 메시지는 C-RNTI 등의 무선망 단말식별자, 상기 무선망 임시단말식별자, 상기 광역단말식별자, 리디렉션 정보(Re-direction Information)를 포함하며, 여기에 대기시간(Wait Time), 거절이유(Reject Cause)를 더 포함할 수 있다.

단말은 상기 MAC 충돌해결 메시지에 자신에게 해당되는 무선망 단말식별자가 포함되어 있을 경우, 자신이 충돌에서 벗어났음을 인식한다. 하지만, 이때 단말이 일정 시간 동안 자신에게 해당되는 무선망 단말식별자가 포함된 자원할당메시지를 수신하지 못하였을 경우, 상기 대기시간 이후 또는 일정 시간 이후에 프리앰블을 재전송한다.

만일, 상기 MAC 충돌해결 메시지에 자신에게 해당되는 무선망 단말식별자가 포함되어 있지 않을 경우, 단말은 자신이 충돌에서 벗어나지 못했음을 인식하고, 상기 대기시간 이후 또는 일정 시간 이후에 프리앰블을 재전송한다.

바람직하게는 상기 MAC 충돌해결 메시지에 자신에게 해당되는 무선망 단말식별자가 포함되어 있지 않을 경우, 상기 MAC 충돌해결 메시지에 대기시간이 포함되는 여부와 상관없이, 상기 단말은 RRC연결요청을 위해 설정된 대기시간에 따라 상기 프리앰블을 재전송할 수 있다. 또는 상기 MAC 충돌해결 메시지에 자신에게 해당되는 무선망 단말식별자가 포함되어 있지 않을 경우, 상기 MAC 충돌해결 메시지에 대기시간이 포함되는 여부와 상관없이, 상기 단말은 MAC 충돌해결 메시지의 내용(가령, 상기 거절이유)에 따라 서로 다른 대기시간을 적용하여 상기 프리앰블을 재전송할 수 있다.

이때 상기 응답정보 메시지에 리디렉션 정보가 있다면, 단말은 리디렉션 정보에 따라 다른 시스템 또는 다른 주파수 밴드(Frequency Band)로 이동하여 다시 셀을 선택하고, 임의접속을 재시도한다.

이때 상기 MAC 충돌해결 메시지가 MAC 제어 PDU로 전송될 경우, 상기 MAC 충돌해결 메시지를 지시하는 L1/L2제어채널은 상기 무선망 임시단말식별자를 포함한다. 따라서, 단말은 상기 L1/L2제어채널에 상기 무선망 임시단말식별자가 포함되어 있을 경우에만 상기 MAC 충돌해결 메시지를 수신한다.

한편, 본 발명에서 상기 모든 메시지에 포함되는 '대기시간'의 값은 실제 시간일 수도 있으며, 대기시간을 계산하기 위한 파라미터값일 수도 있다. 상기 '대기시간'의 값이 실제 시간일 경우, 단말은 그 값에 따라 대기 동작을 적용한다. 상기 '대기시간'의 값이 대기시간을 계산하기 위한 파라미터값일 경우 단말은 지정된 공식에 따라 메시지에 포함된 '대기시간'의 값을 이용하여 실제 적용되는 대기시간을 계산한다. 이 경우, 상기 서로 다른 대기시간을 적용하여 프리앰블을 재전송하는 것은 서로 다른 파라미터값을 적용하여 프리앰블을 재전송하는 것과 동일하다.

상기 도 5의 S207 단계 또는 도 6의 S307 단계에서는 다음과 같은 WCDMA의 HARQ(Hybrid Automatic Repeat Request) 메카니즘을 이용할 수 있다. 도 7은 무선 패킷 통신 시스템의 하향 링크 물리 계층에 적용되는 HARQ의 구체적인 구현 예를 도시한 것이다.

도 7에서, 기지국은 패킷을 수신할 단말과 그 단말에 전송할 패킷의 형식(부호화율, 변조방식, 데이터량 등)을 결정하여 이 정보를 먼저 하향 링크 제어 채널(HS-SCCH; High Speed Downlink Shared Control Channel) 전송을 통하여 그 단말기에 알려주고, 이와 연관된 시점에서 해당 데이터 패킷(HS-DSCH: High Speed Downlink Shared Channel)을 전송한다. 해당 단말기는 하향 링크 제어 채널을 수신하여 자신에게 전송될 패킷의 형식과 전송 시점을 알게 되고, 해당 패킷을 수신할 수 있다. 패킷 수신 후에 그 패킷 데이터의 복호화를 거쳐서 만일 복호화에 성공했을 경우 단말기는 ACK 신호를 기지국에 전송하고, ACK 신호를 수신한 기지국은 해당 단말기로의 패킷 전송이 성공했음을 감지하고 다음 패킷 전송 작업을 수행할 수 있다. 만일 단말기가 패킷 복호화에 실패했을 경우 단말기는 NACK 신호를 기지국에게 전송하고, NACK 신호를 수신한 기지국은 해당 단말기로의 패킷 전송이 실패했음을 감지하고 적절한 시점에서 동일 데이터를 동일한 패킷 형식, 또는 새로운 패킷 형식으로 재전송할 수 있다. 이때, 단말기는 재전송된 패킷을 이전에 수신했지만 복호화에 실패한 패킷과 다양한 방식으로 결합하여 다시 복호화를 시도하게 된다.

이상에서 설명한 본 발명은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.

본 발명에 의하면 프리앰블에 임의접속에 관련한 정보를 포함하여 기지국에 전송하고, 그에 대한 응답 메시지에 단말의 리디렉션 접속에 필요한 정보를 단말에 전송함으로써 특정 단말의 상향 접속을 신속하게 억제하고, 궁극적으로는 통신 시스템이 원활하게 운용되도록 한다.

Claims

무선통신 시스템에서 단말이 임의접속을 수행하는 방법에 있어서,

기지국에 제 1 임의접속 프리엠블을 전송하는 단계;

상기 기지국으로부터 대기 시간 정보(Wait time information)을 포함하는 임의접속 응답 메시지를 수신하는 단계; 및

상기 대기 시간 정보에 기초한 소정 시간 이후에 상기 기지국에 제 2 임의접속 프리엠블을 재전송하는 단계를 포함하는, 단말의 임의접속 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 제 1 임의접속 프리엠블은 상기 단말을 다른 단말과 구분하기 위한 시그너쳐(signature)를 포함하는, 단말의 임의접속 방법.
제 2 항에 있어서,

상기 제 2 임의접속 프리엠블을 재전송하는 단계는,

상기 임의접속 응답 메시지가 상기 제 1 임의접속 프리엠블의 상기 시그너쳐와 동일한 시그너쳐를 포함하지 않거나, 상기 단말이 소정 기간 동안 상기 시그너쳐와 동일한 시그너쳐를 포함하는 임의접속 응답 메시지를 수신하지 못하는 경우에 수행되는, 단말의 임의접속 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 대기 시간 정보는 상기 제 2 임의접속 프리엠블 재전송을 위한 상기 소정 시간을 산정하는데 적용되는 파라미터 값을 포함하는, 단말의 임의접속 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 임의접속 응답 메시지는 임의접속-무선 네트워크 임시 식별자 (Random Access-Radio Network Temporary Identifier: RA-RNTI)에 의해 식별되는, 단말의 임의접속 방법.
제 5 항에 있어서,

상기 RA-RNTI는 L1/L2 제어 채널을 통해 수신되는, 단말의 임의접속 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 대기 시간 정보를 포함하는 임의접속 응답 메시지는 상기 제 1 임의접속 프리엠블에 대한 부정 응답 메시지인, 단말의 임의접속 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 제 1 임의접속 프리엠블 및 제 2 임의접속 프리엠블 중 하나 이상이 상기 제 1 임의접속 프리엠블 및 제 2 임의접속 프리엠블 중 하나 이상과 동일한 시그너처, 동일한 무선 자원 및 동일한 시간을 사용하는 다른 단말의 임의접속 프리엠블과 충돌하는 경우, 상기 기지국으로부터 충돌해결 메시지(Contention Resolution Message)를 수신하는 단계를 더 포함하는, 단말의 임의접속 방법.
제 8 항에 있어서,

상기 충돌해결 메시지가 상기 단말에 의해 미리 전송된 단말 식별자를 포함하는 경우, 상기 단말은 상기 기지국과 상향링크 접속을 확립하며,

상기 충돌해결 메시지가 상기 단말 식별자를 포함하지 않는 경우, 제 3 임의접속 프리엠블을 재전송하는 단계를 더 포함하는, 단말의 임의접속 방법.
무선 통신 시스템에서 기지국이 하나 이상의 단말로부터의 임의접속을 제어하는 방법에 있어서,

상기 하나 이상의 단말로부터 임의접속 프리엠블을 수신하는 단계; 및

대기 시간 정보를 포함하는 임의접속 응답 메시지를 상기 하나 이상의 단말에 전송하는 단계를 포함하며,

상기 대기 시간 정보는 상기 하나 이상의 단말이 상기 임의접속 프리엠블을 재전송하는 타이밍을 결정하는데 이용되는, 기지국의 임의접속 제어 방법.
제 10 항에 있어서,

상기 임의접속 프리엠블은 상기 하나 이상의 단말을 다른 단말과 구분하기 위한 시그너쳐를 포함하는, 기지국의 임의접속 제어 방법.
제 11 항에 있어서,

상기 하나 이상의 단말은 상기 임의접속 응답 메시지가 상기 임의접속 프리엠블의 상기 시그너쳐와 동일한 시그너쳐를 포함하지 않거나, 소정 기간 동안 상기 시그너쳐와 동일한 시그너쳐를 포함하는 임의접속 응답 메시지를 수신하지 못하는 경우에 상기 임의접속 프리엠블을 재전송하는, 기지국의 임의접속 제어 방법.
제 10 항에 있어서,

상기 임의접속 응답 메시지는 임의접속-무선 네트워크 임시 식별자 (Random Access-Radio Network Temporary Identifier: RA-RNTI)와 연관되어 전송되는, 기지국의 임의접속 제어 방법.
제 13 항에 있어서,

상기 RA-RNTI는 L1/L2 제어 채널을 통해 전송되는, 기지국의 임의접속 제어 방법.
제 10 항에 있어서,

상기 대기 시간 정보를 포함하는 임의접속 응답 메시지는 상기 임의접속 프리엠블에 대한 부정 응답 메시지인, 기지국의 임의접속 제어 방법.