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WO2017171302A1 - 무선 통신 시스템에서 상향링크 데이터를 전송하는 방법 및 장치 - Google Patents

무선 통신 시스템에서 상향링크 데이터를 전송하는 방법 및 장치 Download PDF

Info

Publication number
WO2017171302A1
WO2017171302A1 PCT/KR2017/003102 KR2017003102W WO2017171302A1 WO 2017171302 A1 WO2017171302 A1 WO 2017171302A1 KR 2017003102 W KR2017003102 W KR 2017003102W WO 2017171302 A1 WO2017171302 A1 WO 2017171302A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
terminal
identifier information
reference signal
random access
message
Prior art date
Application number
PCT/KR2017/003102
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
변일무
조희정
한진백
강지원
김희진
심현진
Original Assignee
엘지전자 주식회사
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
Application filed by 엘지전자 주식회사 filed Critical 엘지전자 주식회사
Priority to US16/087,356 priority Critical patent/US11190314B2/en
Publication of WO2017171302A1 publication Critical patent/WO2017171302A1/ko

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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L5/00—Arrangements affording multiple use of the transmission path
    • H04L5/003—Arrangements for allocating sub-channels of the transmission path
    • H04L5/0048—Allocation of pilot signals, i.e. of signals known to the receiver
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L5/00—Arrangements affording multiple use of the transmission path
    • H04L5/003—Arrangements for allocating sub-channels of the transmission path
    • H04L5/0053—Allocation of signaling, i.e. of overhead other than pilot signals
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W74/00—Wireless channel access
    • H04W74/08—Non-scheduled access, e.g. ALOHA
    • H04W74/0833—Random access procedures, e.g. with 4-step access
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W72/00—Local resource management
    • H04W72/12—Wireless traffic scheduling
    • H04W72/1263—Mapping of traffic onto schedule, e.g. scheduled allocation or multiplexing of flows
    • H04W72/1268—Mapping of traffic onto schedule, e.g. scheduled allocation or multiplexing of flows of uplink data flows
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W74/00—Wireless channel access
    • H04W74/002—Transmission of channel access control information

Definitions

  • the present disclosure relates to wireless communication, and more particularly, to a method for transmitting uplink data in a wireless communication system and a device using the same.
  • Wireless communication systems are widely deployed to provide various kinds of communication services such as voice and data.
  • the purpose of a wireless communication system is to allow a large number of terminals to perform reliable communication regardless of location and mobility.
  • a wireless communication system is a multiple access system capable of supporting communication with a plurality of terminals by sharing available radio resources.
  • radio resources include time, frequency, code, transmit power, and the like.
  • multiple access systems include time division multiple access (TDMA) systems, code division multiple access (CDMA) systems, frequency division multiple access (FDMA) systems, orthogonal frequency division multiple access (OFDMA) systems, and single carrier frequency (SC-FDMA). division multiple access) system.
  • TDMA time division multiple access
  • CDMA code division multiple access
  • FDMA frequency division multiple access
  • OFDMA orthogonal frequency division multiple access
  • SC-FDMA single carrier frequency division multiple access
  • the base station appropriately allocates radio resources to terminals in the cell through scheduling.
  • the terminal may transmit control information or user data to the base station by using the allocated radio resource.
  • the control information transmission method and the user data transmission method may be different.
  • a radio resource allocation scheme for control information and a radio resource allocation scheme for user data may also be different. Therefore, the radio resource for the control information and the radio resource for the user data may be different.
  • the base station may manage a radio resource reserved for control information and a radio resource reserved for user data.
  • the terminal in the idle state must precede the RRC connection configuration and data connection configuration before performing data transmission.
  • RRC connection logical connection between the base station and the terminal
  • MME mobility management entity
  • S1 connection / interface EPS connection
  • the present specification provides a method and apparatus for transmitting uplink data in a wireless communication system.
  • the present specification proposes a method for transmitting uplink data based on a connectionless transmission procedure in a wireless communication system.
  • connectionless transmission procedure may correspond to a procedure for transmitting data to the base station in a state in which the terminal is not connected to the base station.
  • the state in which connection with the base station is not established may correspond to an RRC unconnected state, an idle state, or an inactive state.
  • the first terminal transmits a random access preamble for requesting connectionless transmission to the base station.
  • a first terminal and a second terminal perform a connectionless transmission procedure by transmitting a random access preamble to a base station from the same resource.
  • the same resource is referred to as a second overlapping resource
  • the first terminal and the second terminal transmit a random access preamble in the second overlapping resource.
  • the random access preamble may correspond to message 1 of a random access procedure.
  • the first terminal receives a random access response including scheduling information of uplink data from the base station. Since the second terminal also transmits the random access preamble, it may similarly receive a random access response including scheduling information of uplink data from the base station.
  • the random access response may correspond to message 2 of a random access procedure.
  • the first terminal transmits the uplink data, the reference signal selected by the first terminal, and terminal identifier information of the first terminal in a first overlapping resource used by the second terminal. Since the terminal 1 and the terminal 2 has received the same uplink data scheduling information from the base station, the terminal 1 and the terminal 2 transmits the uplink data in the first overlapping resources. However, in order to resolve the collision, each terminal arbitrarily selects a reference signal.
  • the uplink data may be transmitted in a non-orthogonal multiple access (NoMA) scheme or a multi user-multi input mulit output (MU-MIMO) scheme in a first overlapping resource. That is, the base station receives a signal of each terminal in the overlapping resources in the NoMA method or the MU-MIMO method.
  • the uplink data, the reference signal selected by the first terminal, and the identifier information of the first terminal may be included in message 3 of the random access procedure.
  • the first terminal In response to the uplink data, the first terminal receives a response signal including a terminal identifier information field including terminal identifier information corresponding to each reference signal.
  • the response signal may correspond to message 4 of the random access procedure.
  • the terminal identifier information field further includes a bitmap indicating whether corresponding terminal identifier information exists for each reference signal.
  • the terminal identifier information corresponding to each reference signal includes terminal identifier information corresponding to the reference signal selected by the first terminal and terminal identifier information corresponding to the reference signal selected by the second terminal according to the bitmap. That is, the terminal identifier information field includes terminal identifier information corresponding one-to-one to the reference signal selected by each terminal.
  • the random access preamble is retransmitted or scheduling information for retransmitting the uplink data is included in the response signal.
  • the terminal identifier information corresponding to each reference signal included in the terminal identifier information field is displayed as NULL, it means that the base station has failed to decode message 3 transmitted by the terminal that has selected the reference signal. If the failure of the decoding of the message 3 is due to a collision between data, the terminal should perform the random access procedure again. If the cause of the failure in decoding of message 3 is that the channel quality is poor, the base station once again includes scheduling information for retransmitting uplink data in the response signal.
  • the terminal identifier information corresponding to the reference signal selected by the first terminal does not indicate NULL
  • the terminal identifier information corresponding to the reference signal selected by the first terminal is terminal identifier information of the first terminal.
  • the first terminal determines that the terminal identifier information of the terminal and the terminal identifier information transmitted from the response signal are identical to determine the response signal as ACK.
  • the response signal may be multicast or unicast to the first terminal and the second terminal.
  • the random access response may further include a common temporary identifier for the first terminal and the second terminal, and the first terminal and the second terminal may decode the response signal using the common temporary identifier.
  • the random access response further includes a first temporary identifier for the first terminal and a second temporary identifier for the second terminal, and the first terminal decodes the response signal using the first temporary identifier.
  • the second terminal can decode the response signal using the second temporary identifier. That is, the base station transmits a mapping relationship between the reference signal and the temporary identifier to the terminal when transmitting the random access response.
  • the temporary identifier transmitted through the random access response may be an individual temporary identifier for each terminal.
  • the present specification proposes an apparatus for transmitting uplink data based on a connectionless transmission procedure in a wireless communication system.
  • connectionless transmission procedure may correspond to a procedure for transmitting data to the base station in a state in which the terminal is not connected to the base station.
  • the state in which connection with the base station is not established may correspond to an RRC unconnected state, an idle state, or an inactive state.
  • the device may be a terminal.
  • the terminal may be a first terminal, and the other terminal may be a second terminal.
  • the apparatus includes a radio frequency (RF) unit for transmitting and receiving radio signals and a processor coupled to the RF unit.
  • the processor first transmits a random access preamble for requesting connectionless transmission.
  • the processor receives a random access response including scheduling information of uplink data.
  • the processor transmits the uplink data, the reference signal selected by the terminal, and terminal identifier information of the terminal in a first overlapping resource used by another terminal.
  • the processor receives a response signal including a terminal identifier information field including terminal identifier information corresponding to each reference signal in response to uplink data.
  • the base station can decode the signals of the different terminals and transmit the success or failure of the collision release and the decoding of message 3 to each terminal.
  • the probability of success of the connectionless transmission increases, the number of times of repeating the random access procedure of the terminal due to the success failure can be reduced.
  • FIG. 1 illustrates a wireless communication system to which the present specification is applied.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating a radio protocol structure for a user plane.
  • FIG. 3 is a block diagram illustrating a radio protocol architecture for a control plane.
  • FIG. 4 illustrates an operation performed between a terminal and a base station in a contention-based random access procedure.
  • 5 shows a procedure and time required for establishing a connection in 3GPP LTE.
  • FIG. 6 shows the time required for an uplink resource allocation scheme through a scheduling request in 3GPP LTE.
  • FIG. 7 illustrates a time required for an uplink resource allocation scheme through scheduling request and buffer status report in 3GPP LTE.
  • FIG. 8 illustrates an example of configuration of terminal identifier information in message 4 when there are N orthogonal reference signals according to an embodiment of the present specification.
  • FIG. 9 shows another example of the configuration of the terminal identifier information in message 4 when there are N orthogonal reference signals according to an embodiment of the present specification.
  • FIG. 10 illustrates an example of an operation performed between a terminal and a base station on a connectionless transmission basis according to an embodiment of the present specification.
  • 11 is a flowchart illustrating a procedure for transmitting uplink data on a connectionless transmission basis according to an embodiment of the present specification.
  • FIG. 12 is a block diagram illustrating a device in which an embodiment of the present specification is implemented.
  • CDMA code division multiple access
  • FDMA frequency division multiple access
  • TDMA time division multiple access
  • OFDMA orthogonal frequency division multiple access
  • SC-FDMA single carrier-frequency division multiple access
  • CDMA may be implemented with a radio technology such as Universal Terrestrial Radio Access (UTRA) or CDMA2000.
  • TDMA may be implemented with wireless technologies such as Global System for Mobile communications (GSM) / General Packet Radio Service (GPRS) / Enhanced Data Rates for GSM Evolution (EDGE).
  • GSM Global System for Mobile communications
  • GPRS General Packet Radio Service
  • EDGE Enhanced Data Rates for GSM Evolution
  • OFDMA may be implemented in a wireless technology such as IEEE 802.11 (Wi-Fi), IEEE 802.16 (WiMAX), IEEE 802-20, Evolved UTRA (E-UTRA).
  • UTRA is part of the Universal Mobile Telecommunications System (UMTS).
  • 3rd Generation Partnership Project (3GPP) long term evolution (LTE) is part of an Evolved UMTS (E-UMTS) using E-UTRA, and employs OFDMA in downlink and SC-FDMA in uplink.
  • 3GPP 3rd Generation Partnership Project
  • LTE long term evolution
  • E-UMTS Evolved UMTS
  • E-UTRAN Evolved-UMTS Terrestrial Radio Access Network
  • LTE Long Term Evolution
  • the E-UTRAN includes a base station (BS) 20 that provides a control plane and a user plane to a user equipment (UE).
  • the terminal 10 may be fixed or mobile and may be called by other terms such as a mobile station (MS), a user terminal (UT), a subscriber station (SS), a mobile terminal (MT), a wireless device (Wireless Device), and the like.
  • the base station 20 refers to a fixed station communicating with the terminal 10, and may be referred to by other terms such as an evolved-NodeB (eNB), a base transceiver system (BTS), an access point, and the like.
  • eNB evolved-NodeB
  • BTS base transceiver system
  • access point and the like.
  • the base stations 20 may be connected to each other through an X2 interface.
  • the base station 20 is connected to a Serving Gateway (S-GW) through an MME (Mobility Management Entity) and an S1-U through an Evolved Packet Core (EPC) 30, more specifically, an S1-MME through an S1 interface.
  • S-GW Serving Gateway
  • MME Mobility Management Entity
  • EPC Evolved Packet Core
  • EPC 30 is composed of MME, S-GW and P-GW (Packet Data Network-Gateway).
  • the MME has information about the access information of the terminal or the capability of the terminal, and this information is mainly used for mobility management of the terminal.
  • S-GW is a gateway having an E-UTRAN as an endpoint
  • P-GW is a gateway having a PDN as an endpoint.
  • the radio interface between the terminal and the base station is called a Uu interface.
  • Layers of the radio interface protocol between the terminal and the network are based on the lower three layers of the Open System Interconnection (OSI) reference model, which is widely known in communication systems.
  • OSI Open System Interconnection
  • L2 second layer
  • L3 third layer
  • the RRC Radio Resource Control
  • the RRC layer located in the third layer plays a role of controlling radio resources between the terminal and the network.
  • the RRC layer exchanges an RRC message between the terminal and the base station.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating a radio protocol architecture for a user plane.
  • 3 is a block diagram illustrating a radio protocol structure for a control plane.
  • the user plane is a protocol stack for user data transmission
  • the control plane is a protocol stack for control signal transmission.
  • a physical layer (PHY) layer provides an information transfer service to a higher layer using a physical channel.
  • the physical layer is connected to a medium access control (MAC) layer, which is an upper layer, through a transport channel. Data is moved between the MAC layer and the physical layer through the transport channel. Transport channels are classified according to how and with what characteristics data is transmitted over the air interface.
  • MAC medium access control
  • the physical channel may be modulated by an orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) scheme and utilizes time and frequency as radio resources.
  • OFDM orthogonal frequency division multiplexing
  • the functions of the MAC layer include mapping between logical channels and transport channels and multiplexing / demultiplexing into transport blocks provided as physical channels on transport channels of MAC service data units (SDUs) belonging to the logical channels.
  • the MAC layer provides a service to a Radio Link Control (RLC) layer through a logical channel.
  • RLC Radio Link Control
  • RLC layer Functions of the RLC layer include concatenation, segmentation, and reassembly of RLC SDUs.
  • QoS Quality of Service
  • the RLC layer has a transparent mode (TM), an unacknowledged mode (UM), and an acknowledged mode (Acknowledged Mode).
  • TM transparent mode
  • UM unacknowledged mode
  • Acknowledged Mode acknowledged mode
  • AM Three modes of operation (AM).
  • AM RLC provides error correction through an automatic repeat request (ARQ).
  • PDCP Packet Data Convergence Protocol
  • Functions of the Packet Data Convergence Protocol (PDCP) layer in the user plane include delivery of user data, header compression, and ciphering.
  • the functionality of the Packet Data Convergence Protocol (PDCP) layer in the control plane includes the transfer of control plane data and encryption / integrity protection.
  • the RRC (Radio Resource Control) layer is defined only in the control plane.
  • the RRC layer is responsible for the control of logical channels, transport channels, and physical channels in connection with configuration, re-configuration, and release of RBs.
  • RB means a logical path provided by the first layer (PHY layer) and the second layer (MAC layer, RLC layer, PDCP layer) for data transmission between the terminal and the network.
  • the establishment of the RB means a process of defining characteristics of a radio protocol layer and a channel to provide a specific service, and setting each specific parameter and operation method.
  • RB can be further divided into SRB (Signaling RB) and DRB (Data RB).
  • the SRB is used as a path for transmitting RRC messages in the control plane
  • the DRB is used as a path for transmitting user data in the user plane.
  • the UE If there is an RRC connection between the RRC layer of the UE and the RRC layer of the E-UTRAN, the UE is in an RRC connected state, otherwise it is in an RRC idle state. do.
  • the downlink transmission channel for transmitting data from the network to the UE includes a BCH (Broadcast Channel) for transmitting system information and a downlink shared channel (SCH) for transmitting user traffic or control messages.
  • Traffic or control messages of a downlink multicast or broadcast service may be transmitted through a downlink SCH or may be transmitted through a separate downlink multicast channel (MCH).
  • the uplink transport channel for transmitting data from the terminal to the network includes a random access channel (RACH) for transmitting an initial control message and an uplink shared channel (SCH) for transmitting user traffic or control messages.
  • RACH random access channel
  • SCH uplink shared channel
  • BCCH broadcast control channel
  • PCCH paging control channel
  • CCCH common control channel
  • MCCH multicast control channel
  • MTCH multicast traffic
  • FIG. 4 illustrates an operation performed between a terminal and a base station in a contention-based random access procedure.
  • the UE may randomly select a random access preamble within a group of random access preambles indicated by system information or a handover command, and select a PRACH resource capable of transmitting the random access preamble. And then transmit the selected random access preamble to the base station (step 1).
  • the terminal may attempt to receive a response to the random access preamble in the random access response reception window indicated by the system information or the handover command (step 2).
  • the random access information may be transmitted in the form of a MAC PDU, and the MAC PDU may be transmitted on a physical downlink shared channel (PDSCH).
  • the physical downlink control channel (PDCCH) is transmitted so that the terminal can properly receive the information transmitted on the physical downlink shared channel (PDSCH). That is, the physical downlink control channel (PDCCH) includes information on a terminal to receive the physical downlink shared channel (PDSCH), frequency and time information of radio resources of the PDSCH, a transmission format of the PDSCH, and the like.
  • the terminal can properly receive a random access response transmitted on the PDSCH according to the information of the PDCCH.
  • the random access response may include a random access preamble identifier ID, an UL grant, a temporary C-RNTI, a time alignment command (TAC), and the like.
  • the random access preamble identifier is included in the random access response, which informs the UE of information such as uplink grant (UL Grant), temporary C-RNTI, information about time alignment command is valid (available), and the like.
  • the random access preamble identifier is necessary because it may include random access information for one or more terminals in one random access response.
  • the random access preamble identifier may be the same as the random access preamble selected by the terminal in step 1.
  • the terminal may process each piece of information included in the random access response. That is, the terminal stores the temporary C-RNTI.
  • the terminal uses an uplink grant to transmit data stored in the buffer of the terminal to the base station or to transmit newly generated data to the base station (step 3).
  • the terminal identifier must be included in data included in the uplink grant (message 3). This is because, in the contention-based random access procedure, the base station cannot determine which terminals are performing the random access procedure, and then the terminals must be identified for contention resolution.
  • two different ways may be provided to include the terminal identifier.
  • the first method is to transmit the cell identifier of the terminal through the uplink grant as to whether the terminal has already received the valid cell identifier allocated in the corresponding cell prior to the random access procedure.
  • the second method is to transmit a terminal unique identifier if the terminal does not receive a valid cell identifier prior to the random access procedure. In general, the unique identifier of the terminal is longer than the cell identifier.
  • step 3 if the terminal transmits data through the uplink grant, the terminal starts a contention resolution timer.
  • the terminal After transmitting data with an identifier through an uplink grant included in the random access response, the terminal waits for an indication or instruction of a base station for contention resolution. That is, the terminal attempts to receive the PDCCH to receive a specific message (step 4).
  • the terminal attempts to receive the PDCCH to receive a specific message (step 4).
  • two ways exist to receive the PDCCH. As described above, when the terminal identifier transmitted through the uplink grant is a cell identifier, the terminal attempts to receive the PDCCH using its cell identifier. If the terminal identifier transmitted through the uplink grant is a unique identifier of the terminal, the terminal attempts to receive the PDCCH using the temporary C-RNTI included in the random access response.
  • the terminal determines that the random access procedure was successfully performed and completes the random access procedure.
  • the UE checks the data (message 4) transmitted by the PDSCH indicated by the PDCCH. If the unique identifier of the terminal is included in the data, the terminal determines that the random access procedure has been successfully performed and completes the random access procedure.
  • the terminal in the idle state must precede the RRC connection configuration and data connection configuration before performing data transmission. This means that both a logical connection between the base station and the terminal (RRC connection), a mobility management entity (MME) and a logical connection between the terminal (S1 connection / interface, EPS connection) is established.
  • RRC connection a logical connection between the base station and the terminal
  • MME mobility management entity
  • S1 connection / interface a logical connection between the terminal
  • 5 shows a procedure and time required for establishing a connection in 3GPP LTE.
  • the UE first performs an RRC connection establishment 510 with an eNB before transmitting data.
  • the terminal receives system information such as a master information block (MIB) and a system information block (SIB) from the base station.
  • the terminal transmits a random access preamble through the RACH resource and receives a random access response in response thereto. Thereafter, the terminal transmits an RRC connection request message to the base station, and receives the RRC connection setup message from the base station.
  • the RRC connection setup 510 may be performed.
  • the UE When the RRC connection configuration 510 is performed with the base station, the UE performs security configuration and data connection configuration 520 for a wireless link with a mobility management entity (MME).
  • MME mobility management entity
  • the base station makes a service request to the MME, and the MME sends an initial context setup request to the base station.
  • the base station transmits a security mode command and an RRC connection reconfiguration message to the terminal.
  • the terminal transmits a security mode complete and an RRC connection reconfiguration complete message to the base station.
  • the base station transmits an initial context setup request to the MME.
  • the UE may perform security setting and data connection setting 520 for the MME and the wireless link.
  • a total of 35.5 ms is required for the RRC connection setup 510, and a total of 49.5 ms is required for the security and data connection setup 520 for the wireless link. It takes
  • the terminal must go through a step of making a scheduling request to the base station.
  • a procedure for transmitting uplink data and a delay thereof are described below with reference to FIGS. 6 and 7.
  • FIG. 6 shows the time required for an uplink resource allocation scheme through a scheduling request in 3GPP LTE.
  • the terminal makes a scheduling request (SR) to the base station, and the base station transmits a UL grant to the terminal.
  • the terminal decodes the UL grant for a certain period and encodes a buffer status report (BSR). Thereafter, the terminal transmits the encoded BSR to the base station, the base station transmits a UL grant to the terminal, the terminal transmits data to the base station according to the UL grant.
  • the uplink resource allocation scheme through the scheduling request of the terminal may generate a total delay of 9.5 ms.
  • FIG. 7 illustrates a time required for an uplink resource allocation scheme through scheduling request and buffer status report in 3GPP LTE.
  • the terminal transmits data and BSR to the base station, and the base station transmits a UL grant to the terminal.
  • the terminal decodes the UL grant for a certain period and encodes data and BSR. Thereafter, the terminal transmits the encoded data and the BSR to the base station, the base station transmits a UL grant to the terminal, the terminal transmits data to the base station according to the UL grant.
  • the uplink resource allocation scheme through the scheduling request and the buffer status report of the terminal may generate a delay of 17.5 ms in total.
  • the time taken to occupy radio resources and transmit data of the terminal switched to the connected state may take a total of 9.5 ms to 17.5 ms. Since the connection state switching time of the terminal in the idle state takes a total of 85ms, the total time required for transmitting data by the terminal in the idle state may be 94ms ⁇ 102.5ms. Therefore, the connectionless transmission scheme may be considered to reduce the delay time due to the switching state of the terminal.
  • a terminal having no data to transmit transitions to an idle state for power saving or network overhead reduction.
  • the idle terminal needs to switch to the connected state in order to transmit and receive data.
  • the connection state switching process generates a plurality of signaling between the base station and the terminal.
  • battery consumption increases and a delay occurs before data transmission. Therefore, even when the terminal transmits or receives a small amount of data once or twice, it is inefficient to perform connection establishment. Therefore, by applying a connectionless transmission scheme, the number of signaling for connection establishment can be reduced, thereby efficiently reducing transmission delay and battery consumption.
  • the random access scheme of the existing LTE system has a disadvantage in that a collision occurs even when transmitting a message 3 when a collision occurs when transmitting a random access preamble (message 1). It is important for terminals performing connectionless transmission to reduce the number of transmissions as much as possible to reduce the battery consumption and the transmission delay of the terminal. Accordingly, the present specification proposes a connectionless transmission procedure for increasing the probability that the base station decodes the message 3 even when a collision occurs in the message 1.
  • the enhanced random access channel procedure patent of Nokia solutions and networks is a technique characterized in that the terminal selects different DMRS according to a predetermined rule when transmitting the message 3.
  • a collision between random access preambles occurs in message 1, so that different terminals receiving the same UL grant as message 2 select different DMRSs when transmitting message 3, thereby increasing the probability that the base station decodes message 3. It works.
  • the contention resolution procedure after the message 3 is not designed, it may be assumed that the contention resolution procedure is performed by applying the message 4 of the existing LTE system.
  • the message 4 can be transmitted only for one signal, so that the remaining terminals have to retransmit the random access preamble.
  • the operation for transmitting uplink data based on connectionless transmission will be described below.
  • the connectionless transmission procedure proposed herein consists of messages 1 to 4.
  • Message 1 is a random access preamble transmitted by the terminal to the base station
  • message 2 is a random access response sent by the base station to the terminal.
  • Message 3 includes uplink data transmitted by the terminal to the base station using the scheduling information included in message 2.
  • Message 4 is a response signal sent from the base station to the terminal for uplink data. Through the response signal of the message 4, the terminal can determine whether the transmission of the signal transmitted in the message 3 is successful. The reason why the signal transmitted by the terminal fails may be due to a bad channel condition or a collision between different terminals.
  • a terminal makes a scheduling request using a random access preamble, receives a random access response from a base station, randomly selects a reference signal from a scheduled resource, transmits data, and maps the terminal to a reference signal ( receiving a mapped response signal (ACK / NACK signal or contention resolution signal).
  • conflict resolution corresponds to the resolution of competition, and both of the terms are used interchangeably herein.
  • uplink data transmission occurs before conflict resolution.
  • two-phase connectionless transmission there is a high probability of collision and only uplink transmission of a fixed size is possible.
  • data is transmitted after collision resolution.
  • additional delay occurs and power consumption of the terminal increases. Therefore, there is a need for a technique of reducing the collision probability of data during the four-step uplink unlinked transmission.
  • preamble information for connectionless transmission In order to perform the above-described operation, information on preamble information for connectionless transmission, preamble transmission resources, rules used when the UE arbitrarily maps a reference signal, information on a method of transmitting a response signal mapped to the reference signal, and the like are required.
  • the information may be previously informed by the base station to the terminal in the form of a broadcast, or may be designated in advance in a specific manner.
  • Message 4 as a response signal includes terminal identifier information for each orthogonal reference signal. If the terminal identifier information is NULL, the base station did not receive or received a signal corresponding to the reference signal, but decoding failed.
  • the base station Since the contention resolution is not completed in the terminal transmitting the message 3, the base station includes the terminal identifier (eg, UE ID) information received through the message 3 in the message 4 to resolve the contention. To complete.
  • the terminal receives the terminal identifier corresponding to the reference signal transmitted by the terminal in message 4, the collision resolution is completed, and the uplink data of the message 3 can confirm that the successful transmission.
  • the base station When the terminal randomly selects one of the orthogonal reference signals when transmitting the message 3, the base station needs to transmit the terminal identifier for each reference signal. For the message 3 signal, the base station performs blind decoding on orthogonal reference signals. Since the base station can obtain the terminal identifier (eg, UE ID) information of the received signal only when the base station succeeds in decoding the message 3 signal, the terminal identifier information corresponding to the reference signal is obtained when the base station fails to decode the message 3 signal. I can't figure it out. If the terminal identifier information is not determined, the terminal identifier information is displayed as NULL. In addition, even when no terminal transmits a signal using a specific reference signal, the terminal cannot determine terminal identifier information corresponding to the specific reference signal.
  • the terminal identifier information e.g, UE ID
  • FIG. 8 illustrates an example of configuration of terminal identifier information in message 4 when there are N orthogonal reference signals according to an embodiment of the present specification.
  • N reference signals that can be selected by the terminal and that the terminal identifier is represented by L bits.
  • 8 illustrates an embodiment in which a terminal identifier is previously assigned according to a reference signal index.
  • the number N of terminal identifiers is equal to the number of orthogonal reference signals that can be selected for message 3 transmission.
  • all bits for the terminal identifier information are filled with 0, it means NULL.
  • FIG. 9 shows another example of the configuration of the terminal identifier information in message 4 when there are N orthogonal reference signals according to an embodiment of the present specification.
  • terminal identifier information including a bitmap for each reference signal.
  • the bitmap is composed of a total of N fields, the terminal identifier information field for each reference signal may be configured with a field of N 'smaller than N.
  • a bitmap of 1 means that there is terminal identifier information on the corresponding reference signal.
  • a bitmap of 0 means that there is no terminal identifier information on the reference signal. Therefore, the terminal may be configured only with the terminal identifier information field for each reference signal indicated by the bitmap that the terminal identifier information exists. Therefore, defining a bitmap for each reference signal has an advantage of reducing information amount.
  • the terminal identifier information corresponding to each reference signal may be configured as shown in Table 1 below.
  • Terminal identifier information for each reference signal meaning 0000
  • the reception of message 3 failed.
  • the terminal performs a random access procedure again.
  • the base station when the base station determines that the failure of receiving the message 3 is due to the collision between data, the base station transmits an indicator indicating that the collision has occurred in the message 4.
  • the base station may determine that a collision occurred when the channel quality (e.g. SNR) measured using the orthogonal reference signal is equal to or greater than a certain value but fails in decoding.
  • the channel quality e.g. SNR
  • the base station regards the signal of one terminal as noise and decodes the signal of the other terminal.
  • the signal to noise ratio of the reference signal does not include the reference signal of the other terminal as noise, but the signal of the other terminal is included as the noise in the signal to noise ratio of the data. Therefore, if the signal-to-noise ratio of the reference signal is sufficient but data decoding fails, it can be determined that a collision between data has occurred.
  • the sum of the reference signals transmitted by the two terminals becomes the size of the reference signal received by the base station.
  • the signal-to-noise ratio of the reference signal is large, but because the channel estimation of each terminal cannot be performed due to overlapping of the reference signal, the base station fails to decode the data. Therefore, if the signal-to-noise ratio of the reference signal is sufficient, but data decoding fails, it can be determined that a collision has occurred.
  • the base station when the base station determines that the reception failure of the message 3 is due to channel characteristics, the base station transmits scheduling information for retransmission of the message 3 to the message 4.
  • the base station may determine that a collision has occurred when the channel quality (for example, signal-to-noise ratio (SNR)) measured using the orthogonal reference signal is equal to or less than a specific value and the decoding fails.
  • the channel quality for example, signal-to-noise ratio (SNR)
  • SNR signal-to-noise ratio
  • the information field of the message 4 may be configured as shown in Table 2 below.
  • Terminal identifier information for each reference signal meaning 0000 Failed to receive message 3. Since the terminal is determined to be a failure due to a collision, the terminal performs the random access access procedure again. 0001 Failed to receive message 3. Since the channel is determined to be bad, the UE retransmits message 3 in the indicated scheduling resource. 0002-FFFF Terminal identifier information obtained by the base station in message 3
  • a cyclic redundancy check (CRC) of a DL grant for a message 4 or a CRC of a message 4 signal so that UEs receiving the same message 2 and receiving the same temporary RNTI and scheduling information can decode the response signal.
  • CRC cyclic redundancy check
  • the same temporary RNTI may correspond to a common temporary RNTI.
  • terminals receiving the same message 2 may decode message 4 using different temporary RNTIs.
  • the base station transmits a temporary RNTI value for each reference signal when transmitting message 2.
  • the base station transmits one temporary RNTI value when the message 2 is transmitted through an advance appointment with the terminal, and the temporary RNTI for the remaining reference signals is allocated to one temporary RNTI value as a continuous value.
  • the above technique has a disadvantage in that more RNTI resources are required and the number of DL grants for scheduling of message 4 increases.
  • the signal can be transmitted to each terminal using different resources, not in the MU-MIMO form, and thus, the message 4 can be more stably transmitted.
  • z function (x, y) corresponds to any function in which x and y are input variables and z is output variable.
  • the function should be known by the base station and the terminal according to a predetermined rule. That is, the base station transmits the message 4 to the terminals transmitting the message 3 in a unicast manner, and the terminals receiving the message 4 can decode the message 4 using the respective temporary RNTIs.
  • the UE randomly selects one of the reference signals orthogonal to each other.
  • the reference reference signal consists of a sequence and is orthogonal even when the sequence is cyclic shifted
  • the terminal arbitrarily selects a cyclic shift value.
  • the terminal receives the message 2 to determine the range of orthogonal reference signals available when the message 3 is transmitted.
  • Message 2 includes scheduling information for the transmission of message 3. Since the number of orthogonal reference signals may increase as the size of a resource (or resource block) capable of transmitting message 3 increases, the number of orthogonal reference signals may be designated while resource allocation is performed in message 2. Alternatively, when the base station and the terminal share the number information of the orthogonal reference signals according to the resource size in advance, the terminal may implicitly determine the number of the orthogonal reference signals according to the resource size of the message 2.
  • the terminal randomly selects one of the orthogonal reference signals in consideration of the importance of the uplink signal. For example, if the total number of orthogonal reference signals is N, one of N for Priority 0 is selected, one of N / 2 for Priority 1, and N / for Priority 2. If you select one of the four and Priority 3, you can select one of the N / 8. As another example, if the total number of orthogonal reference signals is N, one of N / 2 is selected for Priority 0, and one of N / 4 is selected for Priority 1, and Priority 2 and 3 In this case, one of N / 4 can be selected. In the above example, it is assumed that reference signal sets for each priority are mutually exclusive.
  • the terminal waits for message 4 for a specified time. If message 4 is not received within the specified time, transmission of message 3 is considered failed. If the terminal receives the message 4 within the designated time, the terminal regards the transmission of the message 3 as successful if the terminal identifier is identical to the terminal identifier of the terminal. If the terminal does not receive the same terminal identifier as the terminal identifier, the transmission of the message 3 is failed. Consider. After determining that the UE has failed, the UE resumes transmitting the random access preamble. Alternatively, when the base station issues a retransmission command for the message 3 with respect to a signal using the specific reference signal of the message 3 using the message 4, the terminal that used the reference signal performs retransmission.
  • the base station uses the correlation peak value of the random access preamble received in message 1 to reduce the overhead of blind decoding of message 3.
  • the base station Upon receiving the random access preamble in message 1, the base station derives a TA value while performing detection of the preamble.
  • the base station determines the TA based on the largest value among auto correlation values of the preamble. If different terminals use the same preamble, the base station may have a plurality of large autocorrelation values. Therefore, the complexity can be reduced by determining a threshold value and performing base station blind decoding by the number of autocorrelation values exceeding the threshold value.
  • reference signals used when transmitting message 3 are orthogonal to each other, but the present invention is not limited thereto.
  • reference signals may have a quasi-orthogonal property when using the same time / frequency resources and using different code resources.
  • FIG. 10 illustrates an example of an operation performed between a terminal and a base station on a connectionless transmission basis according to an embodiment of the present specification.
  • UE 1 and UE 2 transmit message 1 1010 including a preamble for a connectionless request to the base station.
  • Each terminal is transmitting a preamble through the same resource may cause a collision.
  • each terminal randomly selects a preamble.
  • the base station transmits message 2 1020 to the terminal 1 and the terminal 2 which transmitted the preamble.
  • Message 2 includes scheduling information and temporary identifier information for message 3 (1030). Since both the terminal 1 and the terminal 2 transmits the message 3 (1030) according to the scheduling information included in the message 2, a collision may occur at this time.
  • Each terminal arbitrarily selects a reference signal to resolve such a collision.
  • UE 1 and UE 2 transmit message 3 including UE identifier information and UL data to the BS.
  • the base station receives signals of each terminal in a non-orthogonal multiple access (NoMA) scheme or a multi user-multi input mulit output (MU-MIMO) scheme.
  • NoMA non-orthogonal multiple access
  • MU-MIMO multi user-multi input mulit output
  • the base station first decodes message 3 transmitted by the terminal 1, cancels the corresponding procedure, and then decodes message 3 transmitted by the terminal 2.
  • the base station receiving the message 3 transmits a message 4 including the terminal identifier information corresponding to each reference signal to the terminal 1 and the terminal 2. If the terminal 1 and the terminal 2 receives its own terminal identifier information through the message 4, the terminal 1 and the terminal 2 may determine that the uplink data was successfully transmitted in the message 3. That is, each terminal determines that it is an ACK if its terminal identifier information and the terminal identifier information of message 4 match.
  • the message 4 may be delivered in a multicast manner or in a unicast manner.
  • message 4 includes terminal identifier information of a signal that the base station has successfully received for each reference signal.
  • the temporary identifier delivered through message 2 may be a common temporary identifier common to all terminals.
  • the temporary identifier of message 4 is changed according to the reference signal of message 3.
  • the base station transmits the mapping relationship between the reference signal and the temporary identifier to the terminal when transmitting the message 2.
  • the temporary identifier transmitted through message 2 may be an individual temporary identifier for each terminal.
  • 11 is a flowchart illustrating a procedure for transmitting uplink data on a connectionless transmission basis according to an embodiment of the present specification.
  • connectionless transmission procedure may correspond to a procedure for transmitting data to the base station in a state in which the terminal is not connected to the base station.
  • the state in which connection with the base station is not established may correspond to an RRC unconnected state, an idle state, or an inactive state.
  • the first terminal transmits a random access preamble for requesting connectionless transmission to the base station.
  • a first terminal and a second terminal perform a connectionless transmission procedure by transmitting a random access preamble to a base station from the same resource.
  • the same resource is referred to as a second overlapping resource
  • the first terminal and the second terminal transmit a random access preamble in the second overlapping resource.
  • the random access preamble may correspond to message 1 of a random access procedure.
  • the first terminal receives a random access response including scheduling information of uplink data from the base station. Since the second terminal also transmits the random access preamble, it may similarly receive a random access response including scheduling information of uplink data from the base station.
  • the random access response may correspond to message 2 of a random access procedure.
  • the first terminal transmits the uplink data, the reference signal selected by the first terminal, and terminal identifier information of the first terminal in a first overlapping resource that may be used (or used) by the second terminal. Since the terminal 1 and the terminal 2 has received the same uplink data scheduling information from the base station, the terminal 1 and the terminal 2 transmits the uplink data in the first overlapping resources. However, in order to resolve the collision, each terminal arbitrarily selects a reference signal.
  • the uplink data may be transmitted in a non-orthogonal multiple access (NoMA) scheme or a multi user-multi input mulit output (MU-MIMO) scheme in a first overlapping resource.
  • NoMA non-orthogonal multiple access
  • MU-MIMO multi user-multi input mulit output
  • the base station receives a signal of each terminal in the overlapping resources in the NoMA method or the MU-MIMO method.
  • the uplink data, the reference signal selected by the first terminal, and the identifier information of the first terminal may be included in message 3 of the random access procedure.
  • the first terminal receives a response signal including a terminal identifier information field including terminal identifier information corresponding to each reference signal in response to the uplink data.
  • the response signal may correspond to message 4 of the random access procedure.
  • the terminal identifier information field further includes a bitmap indicating whether corresponding terminal identifier information exists for each reference signal.
  • the terminal identifier information corresponding to each reference signal includes terminal identifier information corresponding to the reference signal selected by the first terminal and terminal identifier information corresponding to the reference signal selected by the second terminal according to the bitmap. That is, the terminal identifier information field includes terminal identifier information corresponding one-to-one to the reference signal selected by each terminal.
  • the random access preamble is retransmitted or scheduling information for retransmitting the uplink data is included in the response signal.
  • the terminal identifier information corresponding to each reference signal included in the terminal identifier information field is displayed as NULL, it means that the base station has failed to decode message 3 transmitted by the terminal that has selected the reference signal. If the failure of the decoding of the message 3 is due to a collision between data, the terminal should perform the random access procedure again. If the cause of the failure in decoding of message 3 is that the channel quality is poor, the base station once again includes scheduling information for retransmitting uplink data in the response signal.
  • the terminal identifier information corresponding to the reference signal selected by the first terminal does not indicate NULL
  • the terminal identifier information corresponding to the reference signal selected by the first terminal is terminal identifier information of the first terminal.
  • the first terminal determines that the terminal identifier information of the terminal and the terminal identifier information transmitted from the response signal are identical to determine the response signal as ACK.
  • the response signal may be multicast or unicast to the first terminal and the second terminal.
  • the random access response may further include a common temporary identifier for the first terminal and the second terminal, and the first terminal and the second terminal may decode the response signal using the common temporary identifier.
  • the random access response further includes a first temporary identifier for the first terminal and a second temporary identifier for the second terminal, and the first terminal decodes the response signal using the first temporary identifier.
  • the second terminal can decode the response signal using the second temporary identifier. That is, the base station transmits a mapping relationship between the reference signal and the temporary identifier to the terminal when transmitting the random access response.
  • the temporary identifier transmitted through the random access response may be an individual temporary identifier for each terminal.
  • FIG. 12 is a block diagram illustrating a device in which an embodiment of the present specification is implemented.
  • the wireless device 1200 may include a processor 1210, a memory 1220, and a radio frequency (RF) unit 1230.
  • a processor 1210 may include a central processing unit 1210, a central processing unit 1220, and a radio frequency (RF) unit 1230.
  • RF radio frequency
  • the processor 1210 may be configured to implement the above-described functions, procedures, and methods. Layers of a radio interface protocol may be implemented in a processor. The processor 1210 may perform a procedure for driving the above-described operation.
  • the memory 1220 is operatively connected to the processor 1210, and the RF unit 1230 is operatively connected to the processor 1210.
  • the processor 1210 may include an application-specific integrated circuit (ASIC), another chipset, a logic circuit, and / or a data processing device.
  • the memory 1220 may include read-only memory (ROM), random access memory (RAM), flash memory, memory card, storage medium, and / or other storage device.
  • the RF unit 1230 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 the memory 1220 and executed by the processor 1210.
  • the memory 1220 may be inside or outside the processor 1210 and may be connected to the processor 1210 through various well-known means.

Landscapes

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

Abstract

무선 통신 시스템에서 상향링크 데이터를 전송하는 방법 및 기기가 제공된다. 구체적으로, 제1 단말은 비연결 전송을 요청하기 위한 랜덤 액세스 프리앰블을 전송한다. 제1 단말은 상향링크 데이터의 스케줄링 정보를 포함하는 랜덤 액세스 응답을 수신한다. 제1 단말은 상기 상향링크 데이터, 상기 단말이 선택한 참조 신호 및 상기 단말의 단말 식별자 정보를 제2 단말이 사용하는 제1 중첩 자원에서 전송한다. 제1 단말은 상향링크 데이터에 대한 응답으로, 참조 신호 별로 대응하는 단말 식별자 정보를 포함하는 단말 식별자 정보 필드를 포함하는 응답 신호를 수신한다.

Description

무선 통신 시스템에서 상향링크 데이터를 전송하는 방법 및 장치
본 명세서는 무선 통신에 관한 것으로, 보다 상세하게는 무선 통신 시스템에서 상향링크 데이터를 전송하는 방법 및 이를 사용한 기기에 관한 것이다.
무선 통신 시스템은 음성이나 데이터 등과 같은 다양한 종류의 통신 서비스를 제공하기 위해 광범위하게 전개되고 있다. 무선 통신 시스템의 목적은 다수의 단말이 위치와 이동성에 관계없이 신뢰할 수 있는(reliable) 통신을 할 수 있도록 하는 것이다.
일반적으로 무선 통신 시스템은 가용한 무선 자원을 공유하여 다수의 단말과의 통신을 지원할 수 있는 다중 접속(multiple access) 시스템이다. 무선 자원의 예로는 시간, 주파수, 코드, 전송 파워 등이 있다. 다중 접속 시스템의 예들로는 TDMA(time division multiple access) 시스템, CDMA(code division multiple access) 시스템, FDMA(frequency division multiple access) 시스템, OFDMA(orthogonal frequency division multiple access) 시스템, SC-FDMA(single carrier frequency division multiple access) 시스템 등이 있다.
기지국은 스케줄링을 통해 셀 내 단말들마다 무선 자원을 적절히 할당한다. 단말은 할당 받은 무선 자원을 이용하여 기지국에게 제어정보를 전송하거나, 사용자 데이터를 전송할 수 있다. 그런데, 제어정보 전송 방식과 사용자 데이터 전송 방식은 다를 수 있다. 또, 제어정보를 위한 무선 자원 할당 방식과 사용자 데이터를 위한 무선 자원 할당 방식 역시 다를 수 있다. 따라서, 제어정보를 위한 무선 자원과 사용자 데이터를 위한 무선 자원은 서로 다를 수 있다. 기지국은 제어정보를 위해 예약된 무선 자원과 사용자 데이터를 위해 예약된 무선 자원을 구분하여 관리할 수 있다.
3GPP LTE 시스템에서 유휴 상태(idle state)인 단말은 데이터 전송을 수행하기 전에 RRC 연결 설정 및 데이터 연결 설정을 선행해야 한다. 이는 기지국과 단말 간 논리적 연결(RRC connection)과 MME(Mobility Management Entity)와 단말 간 논리적 연결(S1 connection / interface, EPS connection)이 모두 설정되는 것으로 단말이 데이터 전송을 수행하기 위해서는 상기 연결 설정을 위해 필요한 시간만큼 시간이 더 소요된다. 다만, 단말이 작은 용량의 데이터를 한두 번 전송 또는 수신하는 경우에 연결 설정을 하는 것은 비효율적이다. 따라서, 이를 해결하기 위한 비연결 전송(connectionless transmission) 기법을 고려해볼 수 있다.
본 명세서는 무선 통신 시스템에서 상향링크 데이터를 전송하는 방법 및 장치를 제공한다.
본 명세서는 무선 통신 시스템에서 비연결 전송 절차를 기반으로 상향링크 데이터를 전송하는 방법을 제안한다.
먼저 용어를 정리하면, 비연결 전송 절차는 단말이 기지국과 연결 설정이 되지 않은 상태에서 기지국으로 데이터를 전송하는 절차에 대응할 수 있다. 기지국과 연결 설정이 되지 않은 상태는 RRC unconnected state, 유휴 상태(idle state) 또는 비활성화 상태(inactive state)에 대응할 수 있다.
제1 단말은 기지국으로 비연결 전송을 요청하기 위한 랜덤 액세스 프리앰블을 전송한다. 여기서는, 제1 단말 및 제2 단말이 동일 자원에서 기지국으로 랜덤 액세스 프리앰블을 전송하여 비연결 전송 절차를 수행하는 경우를 가정한다. 상기 동일 자원을 제2 중첩 자원이라 하면, 제1 단말 및 제2 단말은 제2 중첩 자원에서 랜덤 액세스 프리앰블을 전송한다. 상기 랜덤 액세스 프리앰블은 랜덤 액세스 절차의 메시지 1에 대응할 수 있다.
제1 단말은 기지국으로부터 상향링크 데이터의 스케줄링 정보를 포함하는 랜덤 액세스 응답을 수신한다. 제2 단말 역시 랜덤 액세스 프리앰블 전송하였으므로 동일하게 기지국으로부터 상향링크 데이터의 스케줄링 정보를 포함하는 랜덤 액세스 응답을 수신할 수 있다. 상기 랜덤 액세스 응답은 랜덤 액세스 절차의 메시지 2에 대응할 수 있다.
제1 단말은 상기 상향링크 데이터, 제1 단말이 선택한 참조 신호 및 제1 단말의 단말 식별자 정보를 제2 단말이 사용하는 제1 중첩 자원에서 전송한다. 단말 1 및 단말 2가 기지국으로부터 동일한 상향링크 데이터의 스케줄링 정보를 수신하였으므로 단말 1 및 단말 2는 제1 중첩 자원에서 상향링크 데이터가 전송하게 된다. 다만, 충돌 해결을 위해 각 단말은 참조 신호를 임의로 선택한다. 상기 상향링크 데이터는 제1 중첩 자원에서 비직교 다중 접속(non-orthogonal multiple access, NoMA) 방식 또는 MU-MIMO(Multi User-Multi Input Mulit Output) 방식으로 전송될 수 있다. 즉, 기지국은 NoMA 방식 또는 MU-MIMO 방식으로 중첩 자원에서 각 단말의 신호를 수신한다. 상향링크 데이터, 제1 단말이 선택한 참조 신호 및 제1 단말의 식별자 정보는 랜덤 액세스 절차의 메시지 3에 포함될 수 있다.
제1 단말은 상기 상향링크 데이터에 대한 응답으로, 참조 신호 별로 대응하는 단말 식별자 정보를 포함하는 단말 식별자 정보 필드를 포함하는 응답 신호를 수신한다. 응답 신호는 랜덤 액세스 절차의 메시지 4에 대응할 수 있다.
단말 식별자 정보 필드는 참조 신호 별로 대응하는 단말 식별자 정보가 존재하는지 여부를 지시하는 비트맵을 더 포함한다. 상기 참조 신호 별로 대응하는 단말 식별자 정보는 상기 비트맵에 따라 제1 단말이 선택한 참조 신호에 대응하는 단말 식별자 정보 및 제2 단말이 선택한 참조 신호에 대응하는 단말 식별자 정보를 포함한다. 즉, 단말 식별자 정보 필드는 각 단말이 선택한 참조 신호에 일대일로 대응하는 단말 식별자 정보를 포함한다.
이때, 제1 단말이 선택한 참조 신호에 대응하는 단말 식별자 정보가 NULL을 지시하면, 상기 랜덤 액세스 프리앰블이 재전송되거나 또는 상기 상향링크 데이터를 재전송하기 위한 스케줄링 정보가 응답 신호에 포함된다. 단말 식별자 정보 필드에 포함되는 참조 신호 별로 대응하는 단말 식별자 정보가 NULL로 표시된다면, 기지국이 해당 참조 신호를 선택한 단말이 전송한 메시지 3의 복호에 실패했다는 것이다. 메시지 3의 복호의 실패 원인이 데이터 간 충돌 때문이라면 단말은 다시 랜덤 액세스 절차를 재수행해야 한다. 메시지 3의 복호의 실패 원인이 채널 품질이 안 좋았기 때문이라면 기지국은 다시 한번 응답 신호에 상향링크 데이터를 재전송하기 위한 스케줄링 정보를 포함시킨다.
반대로, 제1 단말이 선택한 참조 신호에 대응하는 단말 식별자 정보가 NULL을 지시하지 않으면, 상기 제1 단말이 선택한 참조 신호에 대응하는 단말 식별자 정보는 상기 제1 단말의 단말 식별자 정보이다. 이로써, 제1 단말은 자신의 단말 식별자 정보와 응답 신호에서 전달한 단말 식별자 정보가 일치하는 것을 확인하여 응답 신호를 ACK으로 판단한다.
또한, 응답 신호는 제1 단말 및 제2 단말로 멀티캐스트(multicast) 되거나 유니캐스트(unicast) 될 수 있다. 멀티캐스트 방식에 따르면, 랜덤 액세스 응답이 제1 단말 및 제2 단말에 대한 공통 임시 식별자를 더 포함하고, 제1 단말 및 제2 단말이 상기 공통 임시 식별자를 사용하여 응답 신호를 복호할 수 있다. 유니캐스트 방식에 따르면, 랜덤 액세스 응답은 제1 단말에 대한 제1 임시 식별자 및 제2 단말에 대한 제2 임시 식별자를 더 포함하고, 제1 단말은 제1 임시 식별자를 사용하여 응답 신호를 복호하고 제2 단말은 제2 임시 식별자를 사용하여 응답 신호를 복호할 수 있다. 즉, 기지국은 랜덤 액세스 응답을 전송 시 참조 신호와 임시 식별자 간 맵핑 관계를 단말에게 전달한다. 랜덤 액세스 응답을 통해 전송되는 임시 식별자는 각 단말에 개별적인 임시 식별자일 수 있다.
또한, 본 명세서는 무선 통신 시스템에서 비연결 전송 절차를 기반으로 상향링크 데이터를 전송하는 장치를 제안한다.
먼저 용어를 정리하면, 비연결 전송 절차는 단말이 기지국과 연결 설정이 되지 않은 상태에서 기지국으로 데이터를 전송하는 절차에 대응할 수 있다. 기지국과 연결 설정이 되지 않은 상태는 RRC unconnected state, 유휴 상태(idle state) 또는 비활성화 상태(inactive state)에 대응할 수 있다.
상기 장치는 단말일 수 있다. 단말은 제1 단말이고, 다른 단말은 제2 단말일 수 있다.
상기 장치는 무선신호를 전송 및 수신하는 RF(radio frequency)부 및 상기 RF부에 연결되는 프로세서를 포함한다. 상기 프로세서는 먼저, 비연결 전송을 요청하기 위한 랜덤 액세스 프리앰블을 전송한다. 상기 프로세서는, 상향링크 데이터의 스케줄링 정보를 포함하는 랜덤 액세스 응답을 수신한다. 상기 프로세서는, 상기 상향링크 데이터, 상기 단말이 선택한 참조 신호 및 상기 단말의 단말 식별자 정보를 다른 단말이 사용하는 제1 중첩 자원에서 전송한다. 상기 프로세서는, 상향링크 데이터에 대한 응답으로, 참조 신호 별로 대응하는 단말 식별자 정보를 포함하는 단말 식별자 정보 필드를 포함하는 응답 신호를 수신한다.
제안하는 기법을 이용하면 서로 다른 단말이 동일 자원에서 메시지 3를 전송한 경우에도 기지국은 서로 다른 단말의 신호를 복호하고 각 단말에게 충돌 해제 및 메시지 3의 복호에 대한 성공 여부를 전달할 수 있다. 이로 인해 비연결 전송의 성공 확률이 증가하므로 성공 실패로 인한 단말의 랜덤 액세스 절차를 반복하는 횟수를 감소시킬 수 있다.
도 1은 본 명세서가 적용되는 무선통신 시스템을 나타낸다.
도 2는 사용자 평면에 대한 무선 프로토콜 구조를 나타낸 블록도이다.
도 3은 제어 평면에 대한 무선 프로토콜 구조를 나타낸 블록도이다.
도 4는 경쟁기반 랜덤 액세스 절차에서 단말과 기지국 사이에서 수행되는 동작과정을 나타낸다.
도 5는 3GPP LTE에서 연결 설정을 위한 절차 및 소요 시간을 나타낸다.
도 6은 3GPP LTE에서 스케줄링 요청을 통한 상향링크 자원 할당 방식의 소요 시간을 나타낸다.
도 7은 3GPP LTE에서 스케줄링 요청 및 버퍼상태 보고를 통한 상향링크 자원 할당 방식의 소요 시간을 나타낸다.
도 8은 본 명세서의 실시예에 따른 직교 참조 신호가 N개인 경우 메시지 4 내 단말 식별자 정보의 구성의 일례를 나타낸다.
도 9는 본 명세서의 실시예에 따른 직교 참조 신호가 N개인 경우 메시지 4 내 단말 식별자 정보의 구성의 다른 예를 나타낸다.
도 10은 본 명세서의 실시예에 따른 비연결 전송 기반으로 단말과 기지국 사이에서 수행되는 동작의 일례를 나타낸다.
도 11은 본 명세서의 실시예에 따른 비연결 전송 기반으로 상향링크 데이터를 전송하는 절차를 나타낸 흐름도이다.
도 12는 본 명세서의 실시예가 구현되는 기기를 나타낸 블록도이다.
이하의 기술은 CDMA(code division multiple access), FDMA(frequency division multiple access), TDMA(time division multiple access), OFDMA(orthogonal frequency division multiple access), SC-FDMA(single carrier-frequency division multiple access) 등과 같은 다양한 무선 통신 시스템에 사용될 수 있다. CDMA는 UTRA(Universal Terrestrial Radio Access)나 CDMA2000과 같은 무선 기술(radio technology)로 구현될 수 있다. TDMA는 GSM(Global System for Mobile communications)/GPRS(General Packet Radio Service)/EDGE(Enhanced Data Rates for GSM Evolution)와 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. OFDMA는 IEEE 802.11 (Wi-Fi), IEEE 802.16 (WiMAX), IEEE 802-20, E-UTRA(Evolved UTRA) 등과 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. UTRA는 UMTS(Universal Mobile Telecommunications System)의 일부이다. 3GPP(3rd Generation Partnership Project) LTE(long term evolution)는 E-UTRA를 사용하는 E-UMTS(Evolved UMTS)의 일부로써, 하향링크에서 OFDMA를 채용하고 상향링크에서 SC-FDMA를 채용한다.
설명을 명확하게 하기 위해, 3GPP LTE/LTE-A를 위주로 기술하지만 본 발명의 기술적 사상이 이에 제한되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명이 적용되는 무선통신 시스템을 나타낸다. 이는 E-UTRAN(Evolved-UMTS Terrestrial Radio Access Network), 또는 LTE(Long Term Evolution)/LTE-A 시스템이라고도 불릴 수 있다.
E-UTRAN은 단말(10; User Equipment, UE)에게 제어 평면(control plane)과 사용자 평면(user plane)을 제공하는 기지국(20; Base Station, BS)을 포함한다. 단말(10)은 고정되거나 이동성을 가질 수 있으며, MS(Mobile station), UT(User Terminal), SS(Subscriber Station), MT(mobile terminal), 무선기기(Wireless Device) 등 다른 용어로 불릴 수 있다. 기지국(20)은 단말(10)과 통신하는 고정된 지점(fixed station)을 말하며, eNB(evolved-NodeB), BTS(Base Transceiver System), 액세스 포인트(Access Point) 등 다른 용어로 불릴 수 있다.
기지국(20)들은 X2 인터페이스를 통하여 서로 연결될 수 있다. 기지국(20)은 S1 인터페이스를 통해 EPC(Evolved Packet Core, 30), 보다 상세하게는 S1-MME를 통해 MME(Mobility Management Entity)와 S1-U를 통해 S-GW(Serving Gateway)와 연결된다.
EPC(30)는 MME, S-GW 및 P-GW(Packet Data Network-Gateway)로 구성된다. MME는 단말의 접속 정보나 단말의 능력에 관한 정보를 가지고 있으며, 이러한 정보는 단말의 이동성 관리에 주로 사용된다. S-GW는 E-UTRAN을 종단점으로 갖는 게이트웨이이며, P-GW는 PDN을 종단점으로 갖는 게이트웨이이다.
단말과 기지국간의 무선 인터페이스를 Uu 인터페이스라 한다. 단말과 네트워크 사이의 무선 인터페이스 프로토콜(Radio Interface Protocol)의 계층들은 통신시스템에서 널리 알려진 개방형 시스템간 상호접속(Open System Interconnection; OSI) 기준 모델의 하위 3개 계층을 바탕으로 L1(제1계층), L2(제2계층), L3(제3계층)로 구분될 수 있는데, 이 중에서 제1계층에 속하는 물리계층은 물리채널(Physical Channel)을 이용한 정보전송서비스(Information Transfer Service)를 제공하며, 제3계층에 위치하는 RRC(Radio Resource Control) 계층은 단말과 네트워크 간에 무선자원을 제어하는 역할을 수행한다. 이를 위해 RRC 계층은 단말과 기지국간 RRC 메시지를 교환한다.
도 2는 사용자 평면(user plane)에 대한 무선 프로토콜 구조(radio protocol architecture)를 나타낸 블록도이다. 도 3은 제어 평면(control plane)에 대한 무선 프로토콜 구조를 나타낸 블록도이다. 사용자 평면은 사용자 데이터 전송을 위한 프로토콜 스택(protocol stack)이고, 제어 평면은 제어신호 전송을 위한 프로토콜 스택이다.
도 2 및 3을 참조하면, 물리계층(PHY(physical) layer)은 물리채널(physical channel)을 이용하여 상위 계층에게 정보 전송 서비스(information transfer service)를 제공한다. 물리계층은 상위 계층인 MAC(Medium Access Control) 계층과는 전송채널(transport channel)을 통해 연결되어 있다. 전송채널을 통해 MAC 계층과 물리계층 사이로 데이터가 이동한다. 전송채널은 무선 인터페이스를 통해 데이터가 어떻게 어떤 특징으로 전송되는가에 따라 분류된다.
서로 다른 물리계층 사이, 즉 송신기와 수신기의 물리계층 사이는 물리채널을 통해 데이터가 이동한다. 상기 물리채널은 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 방식으로 변조될 수 있으며, 시간과 주파수를 무선자원으로 활용한다.
MAC 계층의 기능은 논리채널과 전송채널간의 맵핑 및 논리채널에 속하는 MAC SDU(service data unit)의 전송채널 상으로 물리채널로 제공되는 전송블록(transport block)으로의 다중화/역다중화를 포함한다. MAC 계층은 논리채널을 통해 RLC(Radio Link Control) 계층에게 서비스를 제공한다.
RLC 계층의 기능은 RLC SDU의 연결(concatenation), 분할(segmentation) 및 재결합(reassembly)를 포함한다. 무선베어러(Radio Bearer; RB)가 요구하는 다양한 QoS(Quality of Service)를 보장하기 위해, RLC 계층은 투명모드(Transparent Mode, TM), 비확인 모드(Unacknowledged Mode, UM) 및 확인모드(Acknowledged Mode, AM)의 세 가지의 동작모드를 제공한다. AM RLC는 ARQ(automatic repeat request)를 통해 오류 정정을 제공한다.
사용자 평면에서의 PDCP(Packet Data Convergence Protocol) 계층의 기능은 사용자 데이터의 전달, 헤더 압축(header compression) 및 암호화(ciphering)를 포함한다. 제어 평면에서의 PDCP(Packet Data Convergence Protocol) 계층의 기능은 제어 평면 데이터의 전달 및 암호화/무결정 보호(integrity protection)를 포함한다.
RRC(Radio Resource Control) 계층은 제어 평면에서만 정의된다. RRC 계층은 RB들의 설정(configuration), 재설정(re-configuration) 및 해제(release)와 관련되어 논리채널, 전송채널 및 물리채널들의 제어를 담당한다.
RB는 단말과 네트워크간의 데이터 전달을 위해 제1 계층(PHY 계층) 및 제2 계층(MAC 계층, RLC 계층, PDCP 계층)에 의해 제공되는 논리적 경로를 의미한다. RB가 설정된다는 것은 특정 서비스를 제공하기 위해 무선 프로토콜 계층 및 채널의 특성을 규정하고, 각각의 구체적인 파라미터 및 동작 방법을 설정하는 과정을 의미한다. RB는 다시 SRB(Signaling RB)와 DRB(Data RB) 두가지로 나누어 질 수 있다. SRB는 제어 평면에서 RRC 메시지를 전송하는 통로로 사용되며, DRB는 사용자 평면에서 사용자 데이터를 전송하는 통로로 사용된다.
단말의 RRC 계층과 E-UTRAN의 RRC 계층 사이에 RRC 연결(RRC Connection)이 있을 경우, 단말은 RRC 연결 상태(RRC connected state)에 있게 되고, 그렇지 못할 경우 RRC 아이들 상태(RRC idle state)에 있게 된다.
네트워크에서 단말로 데이터를 전송하는 하향링크 전송채널로는 시스템정보를 전송하는 BCH(Broadcast Channel)과 그 이외에 사용자 트래픽이나 제어메시지를 전송하는 하향링크 SCH(Shared Channel)이 있다. 하향링크 멀티캐스트 또는 브로드캐스트 서비스의 트래픽 또는 제어메시지의 경우 하향링크 SCH를 통해 전송될 수도 있고, 또는 별도의 하향링크 MCH(Multicast Channel)을 통해 전송될 수도 있다. 한편, 단말에서 네트워크로 데이터를 전송하는 상향링크 전송채널로는 초기 제어메시지를 전송하는 RACH(Random Access Channel)와 그 이외에 사용자 트래픽이나 제어메시지를 전송하는 상향링크 SCH(Shared Channel)가 있다.
전송채널 상위에 있으며, 전송채널에 매핑되는 논리채널(Logical Channel)로는 BCCH(Broadcast Control Channel), PCCH(Paging Control Channel), CCCH(Common Control Channel), MCCH(Multicast Control Channel), MTCH(Multicast Traffic Channel) 등이 있다.
도 4는 경쟁기반 랜덤 액세스 절차에서 단말과 기지국 사이에서 수행되는 동작과정을 나타낸다.
우선, 경쟁 기반의 랜덤 액세스에서 단말은 시스템 정보 또는 핸드오버 명령을 통해 지시되는 랜덤 액세스 프리앰블들의 그룹 내에서 랜덤 액세스 프리앰블을 임의적으로 선택할 수 있고, 상기 랜덤 액세스 프리앰블을 전송할 수 있는 PRACH 자원을 선택할 수 있고, 이어서 기지국으로 선택된 랜덤 액세스 프리앰블을 전송할 수 있다 (단계 1).
상기 랜덤 액세스를 전송한 후, 단말은 상기 시스템 정보 또는 핸드오버 명령을 통해 지시된 랜덤 액세스 응답 수신 윈도우내의 랜덤 액세스 프리앰블에 대한 응답의 수신을 시도할 수 있다 (단계 2). 구체적으로, 상기 랜덤 액세스 정보는 MAC PDU의 형태로 전송되고, 상기 MAC PDU는 물리 하향링크 공유채널 (PDSCH) 상에서 전송될 수 있다. 또한, 상기 물리 하향링크 공유채널 (PDSCH) 상에서 전송되는 정보를 단말이 적적하게 수신할 수 있도록 상기 물리 하향링크 제어 채널 (PDCCH)가 전송된다. 즉, 상기 물리 하향링크 제어 채널 (PDCCH)은 상기 물리 하향링크 공유채널 (PDSCH)를 수신할 단말에 대한 정보, 상기 PDSCH의 무선 자원들의 주파수 및 시간 정보, 상기 PDSCH의 전송 포맷 등을 포함한다. 여기에서, 상기 물리 하향링크 제어채널이 성공적으로 수신되면, 상기 단말은 상기 PDCCH의 정보에 따라 상기 PDSCH상에서 전송되는 랜덤 액세스 응답을 적절하게 수신할 수 있다. 상기 랜덤 액세스 응답은 랜덤 액세스 프리앰블 식별자ID, 상향링크 그랜트(UL Grant), 일시적 C-RNTI(temporary C-RNTI), 시간 정렬 명령(Time Alignment Command; TAC) 등을 포함할 수 있다. 여기에서, 상기 랜덤 액세스 프리앰블 식별자가 상기 랜덤 액세스 응답에 포함되는데 이는 상향링크 그랜트(UL Grant), 일시적 C-RNTI, 시간 정렬 명령에 관한 정보가 유효한 (사용가능한) 등 중에 어떤 정보인지를 단말에게 통보하기 위함이고, 이와 같이 상기 랜덤 액세스 프리앰블 식별자는 하나의 랜덤 액세스 응답에 하나 또는 그 이상의 단말들을 위한 랜덤 액세스 정보를 포함할 수 있기 때문에 필요하다. 여기에서, 상기 랜덤 액세스 프리앰블 식별자는 상기 단계 1에서 단말에 의해 선택된 랜덤 액세스 프리앰블과 동일 할 수 있다.
상기 단말이 자신에게 유효한 랜덤 액세스 응답을 수신하면, 단말은 상기 랜덤 액세스 응답에 포함된 정보 각각을 처리할 수 있다. 즉, 상기 단말은 상기 일시적 C-RNTI를 저장한다. 또한, 단말은 단말의 버퍼에 저장된 데이터를 기지국으로 전송하거나 또는 새롭게 생성된 데이터를 기지국으로 전송하기 위해 상향 링크 그랜트를 사용한다 (단계 3). 여기에서, 단말 식별자는 필수적으로 상기 상향링크 그랜트 (메시지 3) 에 포함되는 데이터에 포함되어야 한다. 그 이유는 상기 경쟁기반 랜덤 액세스 절차에 있어서, 기지국은 어느 단말들이 상기 랜덤 액세스 절차를 수행하고 있는지 판단할 수 없고, 이후에 단말들이 경쟁해결을 위해 식별되어야 하기 때문이다. 여기에서, 단말식별자를 포함하기 위해 두 가지 다른 방식이 제공될 수 있다. 첫 번째 방식은 랜덤 액세스 절차에 앞서 단말이 해당 셀 내에서 할당된 유효 셀 식별자를 이미 수신했는지에 관하여 상향링크 그랜트를 통해 단말의 셀 식별자를 전송하는 것이다. 역으로, 두 번째 방식은 상기 랜덤 액세스 절차에 앞서 단말이 유효한 셀 식별자를 수신하지 않았으면 단말 고유의 식별자를 전송하는 것이다. 일반적으로, 단말의 고유 식별자 (unique identifier)는 상기 셀 식별자보다 더 길다. 단계 3에서, 만일 단말이 상향링크 그랜트를 통해 데이터를 전송하였다면, 단말은 경쟁 해결 타이머를 시작한다.
상기 랜덤 액세스 응답에 포함된 상향링크 그랜트를 통해 식별자와 함께 데이터를 전송한 후, 단말은 경쟁 해결을 위한 기지국의 지시 (indication or instruction)를 기다린다. 즉, 단말은 특정 메시지를 수신하기 위해 PDCCH의 수신을 시도한다 (단계 4). 여기에서, PDCCH를 수신하기 위해 두 가지 방식이 존재한다. 상술한 바와 같이, 상향링크 그랜트를 통해 전송되는 단말 식별자가 셀 식별자인 경우, 상기 단말은 자신의 셀 식별자를 이용하여 PDCCH의 수신을 시도한다. 상향링크 그랜트를 통해 전송되는 단말 식별자가 단말의 고유 식별자인 경우, 단말은 상기 랜덤 액세스 응답에 포함된 일시적 C-RNTI를 사용하여 PDCCH의 수신을 시도한다. 이후, 전자에 있어서, 상기 PDCCH (메시지 4)가 상기 경쟁 해결 타이머가 만료되기 전에 셀 식별자를 통해 수신되면, 단말은 상기 랜덤 액세스 절차가 성공적으로 수행되었다고 판단하고 상기 랜덤 액세스 절차를 완료한다. 후자에 있어서, 상기 PDCCH가 상기 경쟁해결 타이머가 만료되기 전에 일시적 셀 식별자를 통해 수신되면, 단말은 PDCCH가 지시하는 PDSCH에 의해 전송되는 데이터 (메시지 4)를 체크한다. 만일 상기 단말의 고유 식별자가 상기 데이터에 포함되어 있으면, 단말은 상기 랜덤 액세스 절차가 성공적으로 수행되었다고 판단하고 상기 랜덤 액세스 절차를 완료한다.
이하에서는 비연결 전송(connectionless transmission)에 대해 설명한다.
3GPP LTE 시스템에서 유휴 상태(idle state)인 단말은 데이터 전송을 수행하기 전에 RRC 연결 설정 및 데이터 연결 설정을 선행해야 한다. 이는 기지국과 단말 간 논리적 연결(RRC connection)과 MME(Mobility Management Entity)와 단말 간 논리적 연결(S1 connection / interface, EPS connection)이 모두 설정되는 것을 의미한다.
도 5는 3GPP LTE에서 연결 설정을 위한 절차 및 소요 시간을 나타낸다.
도 5를 참조하면, 단말은 데이터를 전송하기 전에 먼저 기지국(eNB)과 RRC 연결 설정(510)을 수행한다. 단말은 기지국으로부터 MIB(Master Information Block) 및 SIB(System Information Block)와 같은 시스템 정보를 수신한다. 그리고, 단말은 RACH 자원을 통해 랜덤 액세스 프리앰블을 전송하고 이에 대한 응답으로 랜덤 액세스 응답을 수신한다. 이후에, 단말은 RRC 연결 요청 메시지를 기지국으로 전송하고, RRC 연결 설정 메시지를 기지국으로부터 수신한다. 단말이 RRC 연결 설정 완료(RRC connection setup complete) 메시지를 기지국으로 전송하면 RRC 연결 설정(510)이 수행될 수 있다.
단말은 기지국과 RRC 연결 설정(510)이 수행되면, MME(Mobility Management Entity)와 무선 링크에 대한 보안 설정 및 데이터 연결 설정(520)을 수행한다. 기지국이 MME로 서비스 요청을 하고, MME는 기지국으로 초기 컨텍스트 설정 요청(initial context setup request)을 전송한다. 기지국은 단말로 보안 모드 명령(security mode command) 및 RRC 연결 재구성(RRC connection reconfiguration) 메시지를 전송한다. 단말은 기지국으로 보안 모드 완료(security mode complete) 및 RRC 연결 재구성 완료(RRC connection reconfiguration complete) 메시지를 전송한다. 이후에, 기지국은 MME로 초기 컨텍스트 설정 응답(initial context setup request)을 전송한다. 이로써, 단말은 MME와 무선 링크에 대한 보안 설정 및 데이터 연결 설정(520)을 수행할 수 있다.
RRC 연결 설정(510)을 위해서는 총 35.5ms가 소요되고, 무선 링크에 대한 보안 설정 및 데이터 연결 설정(520)을 위해서는 총 49.5ms가 소요되므로, 유휴 상태인 단말의 연결 상태 전환 시간은 총 85ms가 소요된다.
단말의 연결 상태 전환 후에 상향링크 데이터를 전송하고자 한다면, 단말은 기지국에 스케줄링 요청을 하는 단계를 거쳐야 한다. 상향링크 데이터를 전송하는 절차와 이로 인한 지연은 이하의 도 6 및 도 7에서 설명한다.
도 6은 3GPP LTE에서 스케줄링 요청을 통한 상향링크 자원 할당 방식의 소요 시간을 나타낸다.
도 6을 참조하면, 단말은 기지국으로 스케줄링 요청(scheduling request; SR)을 하고, 기지국은 단말로 UL grant를 전송한다. 단말은 일정 기간 동안 UL grant를 복호(decoding)하고 BSR(Buffer Status Report)을 인코딩한다. 이후에, 단말은 기지국으로 인코딩한 BSR을 전송하고, 기지국은 단말로 UL grant를 전송하고, 상기 UL grant에 따라 단말은 기지국으로 데이터를 전송한다. 이렇게 단말의 스케줄링 요청을 통한 상향링크 자원 할당 방식은 총 9.5ms의 지연을 발생시킬 수 있다.
도 7은 3GPP LTE에서 스케줄링 요청 및 버퍼상태 보고를 통한 상향링크 자원 할당 방식의 소요 시간을 나타낸다.
도 7을 참조하면, 단말은 기지국으로 데이터 및 BSR을 전송하고, 기지국은 단말로 UL grant를 전송한다. 단말은 일정 기간 동안 UL grant를 복호(decoding)하고 데이터 및 BSR을 인코딩한다. 이후에, 단말은 기지국으로 인코딩한 데이터 및 BSR을 전송하고, 기지국은 단말로 UL grant를 전송하고, 상기 UL grant에 따라 단말은 기지국으로 데이터를 전송한다. 이렇게 단말의 스케줄링 요청 및 버퍼상태 보고를 통한 상향링크 자원 할당 방식은 총 17.5ms의 지연을 발생시킬 수 있다.
즉, 연결 상태로 전환한 단말의 무선자원 점유 및 데이터를 전송하는 시간은 총 9.5ms~17.5ms가 소요될 수 있다. 유휴 상태인 단말의 연결 상태 전환 시간은 총 85ms가 소요되므로, 유휴 상태인 단말이 데이터를 전송하기 위해 소요되는 총 시간은 94ms~102.5ms가 될 수 있다. 따라서, 단말의 연결 상태 전환에 따라 지연되는 시간을 줄이기 위해 비연결 전송 기법을 고려할 수 있다.
일반적으로, 전송할 데이터가 없는 단말은 파워 세이빙(power saving) 또는 네트워크 오버헤드 감소를 위해 유휴 상태로 전환한다. 유휴 상태인 단말이 데이터를 송수신하기 위해서는 연결 상태로 전환해야 한다. 연결 상태 전환 과정은 기지국과 단말 간 다수의 시그널링을 발생시킨다. 다수의 시그널링을 처리하기 위해서 단말은 신호를 여러 번 전송해야 하므로 배터리 소모가 증가하고 데이터 전송 전까지 지연이 발생하는 단점이 있다. 그러므로, 단말이 작은 용량의 데이터를 한두 번 전송 또는 수신하는 경우에도 연결 설정을 수행하는 것은 비효율적이다. 따라서, 비연결 전송 기법을 적용하여 연결 설정을 위한 시그널링 수를 감소시켜 전송 지연과 배터리 소모를 효율적으로 감소시킬 수 있다.
기존 LTE 시스템의 랜덤 액세스 기법은 랜덤 액세스 프리앰블(메시지 1)을 전송할 때 충돌이 발생하면 메시지 3 전송 시에도 충돌이 발생한다는 단점이 있다. 비연결 전송을 수행하는 단말들은 단말의 배터리 소모의 감소와 전송 지연을 단축시키기 위해 전송 횟수를 최대한 줄이는 것이 중요하다. 따라서, 본 명세서에서는 메시지 1에서 충돌이 난 경우에도 기지국이 메시지 3를 복호할 확률을 높이기 위한 비연결 전송 절차를 제안한다.
NSN(Nokia solutions and networks)의 enhanced random access channel procedure 특허는 단말들이 메시지 3를 전송할 때 사전에 정해진 규칙에 따라 서로 다른 DMRS를 선택하는 것을 특징으로 하는 기법이다. 이 기법을 적용하면 메시지 1에서 랜덤 액세스 프리앰블 간 충돌이 발생해서 메시지 2로 동일한 UL grant를 수신한 서로 다른 단말들이 메시지 3 전송 시 서로 다른 DMRS를 선택하게 함으로써 기지국이 메시지 3를 복호할 확률을 높이는 효과가 있다.
그러나, 메시지 3 이후의 경쟁 해소(contention resolution) 절차가 설계되지 않았으므로 기존 LTE 시스템의 메시지 4를 적용하여 경쟁 해소 절차를 수행한다고 가정할 수 있다. 이 경우, 기지국이 메시지 3에서 수신에 성공한 신호가 여러 단말의 신호인 경우에도 하나의 신호에 대해서만 메시지 4를 전송할 수 있는 단점이 있어 나머지 단말들은 랜덤 액세스 프리앰블을 다시 전송해야하는 단점이 있다. 이러한 단점을 해결하기 위해, 이하에서는 비연결 전송을 기반으로 상향링크 데이터를 전송하기 위한 동작을 설명한다.
본 명세서에서 제안하는 비연결 전송 절차는 메시지 1 내지 메시지 4로 구성된다. 메시지 1은 단말이 기지국에 전송하는 랜덤 액세스 프리앰블이고, 메시지 2는 기지국이 단말에게 보내는 랜덤 액세스 응답이다. 메시지 3는 메시지 2에 포함된 스케줄링 정보를 이용해서 단말이 기지국에 전송하는 상향링크 데이터를 포함한다. 메시지 4는 상향링크 데이터에 대해 기지국이 단말에게 보내는 응답 신호이다. 메시지 4의 응답 신호를 통해 단말은 자신이 메시지 3에서 전송한 신호의 전송이 성공했는지 여부를 파악할 수 있다. 단말이 전송한 신호가 실패한 이유는 채널 상태가 나빴거나 서로 다른 단말 간 충돌이 발생하였기 때문일 수 있다.
본 명세서는 단말이 랜덤 액세스 프리앰블을 이용해 스케줄링 요청을 하는 단계, 기지국으로부터 랜덤 액세스 응답을 수신하는 단계, 단말이 스케줄링된 자원에서 참조 신호를 임의로 선택해 데이터를 전송하는 단계 및 단말이 참조 신호에 맵핑(mapping)된 응답 신호(ACK/NACK 신호 또는 충돌 해결(contention resolution) 신호)를 수신하는 단계를 포함한다. 여기서, 충돌 해결이란 용어는 경쟁 해소에 대응하며 본 명세서에서는 상기 두 용어를 혼용해서 설명하고 있다.
이러한, 4단계 상향링크 비연결 전송에서는 충돌 해결 전에 상향링크 데이터 전송이 발생한다. 2단계 비연결 전송에서는 충돌 확률이 높고 고정된 사이즈의 상향링크 전송만 가능하고 6단계 비연결 전송에서는 충돌 해결 후 데이터를 전송하지만 지연이 추가로 발생하고 단말의 소비전력이 증가한다는 단점이 있다. 따라서, 4단계 상향링크 비연결 전송 시 데이터의 충돌 확률을 낮추는 기술이 필요하다.
상술한 동작을 수행하기 위해서 비연결 전송용 프리앰블 정보, 프리앰블 전송 자원, 단말이 참조 신호를 임의로 맵핑하는 경우 사용하는 규칙, 참조 신호에 맵핑된 응답 신호를 보내는 방법 등에 대한 정보가 필요하다. 상기 정보는 기지국이 단말에게 브로드캐스트(broadcast) 형태로 사전에 알려줬거나 특정한 방식으로 사전에 지정될 수 있다.
응답 신호인 메시지 4는 직교하는 참조 신호 별로 단말 식별자 정보를 포함한다. 단말 식별자 정보가 NULL인 것은 해당 참조 신호에 대응하는 신호를 기지국이 수신하지 못했거나 수신했으나 복호에 실패했다는 것이다.
단말이 메시지 3를 전송하는 단계에서는 충돌 해결(contention resolution)이 완료된 상태가 아니므로, 기지국은 메시지 4에서 메시지 3을 통해 수신한 단말 식별자(예를 들어, UE ID) 정보를 포함시킴으로써 충돌 해결을 완료한다. 단말은 메시지 4에서 자신이 전송한 참조 신호에 대응하는 단말 식별자를 수신하면 충돌 해결이 완료되었으며, 메시지 3의 상향링크 데이터가 성공적으로 전달되었음을 확인할 수 있다.
단말이 메시지 3를 전송할 때 직교하는 참조 신호 중 하나를 임의로 선택하는 경우 기지국은 참조 신호 별로 단말 식별자를 전송하는 것이 필요하다. 메시지 3 신호에 대해서 기지국은 직교하는 참조 신호들에 대해서 블라인드 디코딩(blind decoding)을 수행하게 된다. 기지국이 메시지 3 신호의 복호에 성공한 경우에만 수신한 신호의 단말 식별자(예를 들어, UE ID) 정보를 파악할 수 있으므로, 기지국이 메시지 3 신호의 복호에 실패한 경우 참조 신호에 대응하는 단말 식별자 정보를 파악하지 못한다. 단말 식별자 정보를 파악하지 못한 경우 단말 식별자 정보를 NULL로 표시한다. 또한, 특정 참조 신호를 이용하여 신호를 전송한 단말이 없는 경우에도 단말은 상기 특정 참조 신호에 대응하는 단말 식별자 정보를 파악할 수 없다.
도 8은 본 명세서의 실시예에 따른 직교 참조 신호가 N개인 경우 메시지 4 내 단말 식별자 정보의 구성의 일례를 나타낸다.
도 8 및 도 9는 단말이 선택할 수 있는 참조 신호가 N개이고 단말 식별자가 L개의 비트로 표현되는 경우를 가정한다. 도 8은 참조 신호 인덱스에 따라 단말 식별자의 배치가 사전에 지정된 실시예이다. 단말 식별자의 개수 N은 메시지 3 전송 시 선택할 수 있는 직교 참조 신호의 수와 동일하다. 또한, 단말 식별자 정보에 대한 비트가 모두 0으로 채워진 경우에는 NULL을 의미한다.
도 9는 본 명세서의 실시예에 따른 직교 참조 신호가 N개인 경우 메시지 4 내 단말 식별자 정보의 구성의 다른 예를 나타낸다.
도 9는 참조 신호 별로 비트맵을 포함하는 단말 식별자 정보의 구성을 나타낸다. 비트맵은 총 N개의 필드로 구성되지만, 참조 신호 별 단말 식별자 정보 필드는 N보다 작은 N'의 필드로 구성될 수 있다. 비트맵이 1이면 해당 참조 신호에 대한 단말 식별자 정보가 있음을 의미하고, 비트맵 0이면 해당 참조 신호에 대한 단말 식별자 정보가 없음을 의미한다. 따라서, 비트맵에 의해 단말 식별자 정보가 존재한다고 지시되는 참조 신호 별 단말 식별자 정보 필드만으로 구성될 수 있다. 따라서, 참조 신호 별 비트맵을 정의하면 정보량을 줄일 수 있는 장점이 있다.
일례로, 참조 신호 별로 대응하는 단말 식별자 정보는 아래의 표 1과 같이 구성될 수 있다. L=4일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니고 다양하게 나타낼 수 있다.
참조 신호 별 단말 식별자 정보 의미
0000 (NULL) 메시지 3의 수신 실패.단말은 랜덤 액세스 절차를 다시 수행
0001-FFFF 메시지 3로 기지국이 획득한 단말 식별자 정보
일례로, 기지국이 메시지 3의 수신에 실패한 이유가 데이터 간 충돌 때문으로 판단한 경우 메시지 4에 충돌이 발생했음을 알리는 지시자를 전송한다. 기지국은 직교 참조 신호를 이용해 측정한 채널 품질(e.g. SNR)이 특정 값 이상이지만 복호에 실패한 경우 충돌이 발생한 것으로 판단할 수 있다.
서로 다른 단말이 동일 자원에서 메시지 3를 전송한 경우 기지국은 한 단말의 신호를 잡음으로 간주하고 다른 단말의 신호를 복호한다. 해당 단말들이 서로 직교하는 참조 신호를 선택한 경우 참조 신호의 신호 대 잡음 비에는 다른 단말의 참조 신호가 잡음으로 포함되지는 않지만 데이터의 신호 대 잡음 비에는 달느 단말의 신호가 잡음으로 포함된다. 그러므로, 참조 신호의 신호 대 잡음비가 충분하지만 데이터 복호에 실패한 경우에는 데이터 간 충돌이 발생한 것으로 판단할 수 있다.
서로 다른 단말이 동일한 참조 신호를 선택하고 두 단말이 전송한 신호의 도착 시점이 CP(Cyclic Prefix) 이내인 경우에는 두 단말이 전송한 참조 신호의 합이 기지국이 수신한 참조 신호의 크기가 된다. 이 경우 참조 신호의 신호 대 잡음 비는 크지만 참조 신호의 중복으로 인해 각 단말의 채널 추정을 할 수 없으므로 기지국은 데이터 복호에 실패하게 된다. 그러므로 참조 신호의 신호 대 잡음 비가 충분하지만 데이터 복호에 실패한 경우에는 충돌이 발생한 것으로 판단할 수 있다.
다른 예로, 기지국이 메시지 3의 수신에 실패한 이유가 채널 특성 때문으로 판단한 경우 메시지 4에 메시지 3 재전송을 위한 스케줄링 정보를 전송한다. 기지국은 직교 참조 신호를 이용해 측정한 채널 품질(예를 들어, 신호 대 잡음 비(SNR))이 특정 값 이하이고 복호에 실패한 경우 충돌이 발생한 것으로 판단할 수 있다. 즉, 앞서 기술한 것과는 반대로, 메시지 3의 참조 신호가 서로 직교하지만 참조 신호 자체의 신호 대 잡음 비가 낮아서 데이터 복호에 실패할 수 있다.
기지국이 메시지 3의 수신에 실패한 경우에 따라 메시지 4의 정보 필드를 아래의 표 2와 같이 구성할 수 있다.
참조 신호 별 단말 식별자 정보 의미
0000 메시지 3의 수신 실패. 충돌로 인한 실패로 판단되므로 단말은 랜덤 액세스 접속 절차를 다시 수행
0001 메시지 3의 수신 실패. 채널이 나쁜 것으로 판단되므로 단말은 지시한 스케줄링 자원에서 메시지 3의 재전송을 수행
0002-FFFF 메시지 3로 기지국이 획득한 단말 식별자 정보
일례로, 동일한 메시지 2를 수신해서 동일한 임시 RNTI(Temporary RNTI) 및 스케줄링 정보를 수신한 단말들이 응답 신호를 복호할 수 있도록 메시지 4에 대한 DL grant의 CRC(Cyclic Redundancy Check) 또는 메시지 4 신호의 CRC는 동일한 임시 RNTI로 매스킹(masking)한다. 여기서, 동일한 임시 RNTI는 공통 임시 RNTI에 대응할 수 있다.
메시지 3을 전송하는 시점에서는 충돌 해제가 완료된 상황은 아니므로 서로 다른 단말이 동일한 자원에서 메시지 3를 전송할 수 있다. 메시지 3을 전송한 단말들은 모두 메시지 4를 통해서 메시지 3이 성공적으로 전송되었는지 또는 충돌 해제가 완료되었는지 여부를 확인할 수 있어야 한다. 그러므로 동일한 자원에서 메시지 3을 보낸 단말들이 동일한 임시 RNTI를 이용해서 메시지 4 신호를 수신할 수 있도록 하는 것이 필요하다. 즉, 기지국은 메시지 3를 전송한 단말들에게 메시지 4를 멀티캐스트 방식으로 전송하고, 메시지 4를 수신한 단말들은 동일한 임시 RNTI를 사용하여 메시지 4를 복호할 수 있다.
다른 예로, 동일한 메시지 2를 수신한 단말들이 서로 다른 임시 RNTI를 이용해서 메시지 4를 복호할 수 있다. 이를 위해, 기지국은 메시지 2를 전송 시 참조 신호 별로 임시 RNTI 값을 전송한다. 또는, 기지국은 단말과 사전 약속을 통해 메시지 2를 전송 시 하나의 임시 RNTI 값을 전송하고 하나의 임시 RNTI 값에 연속한 값으로 나머지 참조 신호에 대한 임시 RNTI가 할당되도록 한다.
상술한 기법은 보다 많은 RNTI 자원이 필요하고 메시지 4의 스케줄링을 위한 DL grant의 수가 증가하는 단점이 있다. 그러나, 메시지 4 전송 시 MU-MIMO 형태가 아니라 각 단말에게 서로 다른 자원을 이용해 신호를 전송할 수 있으므로 보다 안정적인 메시지 4의 전송이 가능한 장점이 있다. 본 명세서에서 적용되는 일례로, CRC masking ID for message 4 = function (CRC masking ID for message 3, Reference signal port index) 형태로 구성할 수 있다. 여기서, z = function (x, y)는 x와 y를 입력변수로 z를 출력변수로 하는 임의의 함수에 대응한다. 상기 function은 기지국과 단말이 사전에 정해진 규칙에 의해 알고 있어야 한다. 즉, 기지국은 메시지 3를 전송한 단말들에게 메시지 4를 유니캐스트(unicast) 방식으로 전송하고, 메시지 4를 수신한 단말들은 각각의 임시 RNTI를 사용하여 메시지 4를 복호할 수 있다.
또한, 메시지 3의 전송 시 단말은 서로 직교하는 참조 신호 중 하나를 임의로 선택한다. 참조 참조 신호가 시퀀스로 이루어지고 시퀀스가 순환 이동(cyclic shift)해도 직교하는 경우 단말은 순환 이동 값을 임의로 선택한다.
일례로, 단말은 메시지 2를 수신해서 메시지 3의 전송 시 사용 가능한 직교 참조 신호의 범위를 파악한다. 메시지 2는 메시지 3의 전송을 위한 스케줄링 정보를 포함한다. 메시지 3을 전송할 수 있는 자원(또는 자원 블록)의 크기가 클수록 직교 참조 신호의 개수가 늘어날 수 있으므로 메시지 2에서 자원 할당을 수행하면서 직교 참조 신호의 개수를 지정해줄 수 있다. 또는, 자원 크기에 따른 직교 참조 신호의 개수 정보를 사전에 기지국과 단말이 공유한 경우, 메시지 2의 자원 크기에 따라 단말이 내포적(implicit)으로 직교 참조 신호의 개수를 파악할 수 있다.
다른 예로, 단말은 상향링크 신호의 중요도를 고려하여 직교 참조 신호 중 하나를 임의로 선택한다. 예를 들어, 만약 직교 참조 신호의 개수가 총 N개인 경우 Priority 0인 경우에는 N개 중 1개를 선택하고 Priority 1인 경우에는 N/2개 중 1개를 선택하고 Priority 2인 경우에는 N/4개 중 1개를 선택하고 Priority 3인 경우에는 N/8개 중 1개를 선택할 수 있다. 또 다른 예로, 만약 직교 참조 신호의 개수가 총 N개인 경우 Priority 0인 경우에는 N/2개 중 1개를 선택하고 Priority 1인 경우에는 N/4개 중 1개를 선택하고 Priority 2와 3인 경우에는 N/4개 중 1개를 선택할 수 있다. 상기 예시에서 각 Priority에 대한 참조 신호 집합들은 상호 간 배타적(exclusive)임을 가정한다.
또한, 단말은 지정된 시간 동안 메시지 4를 기다린다. 지정된 시간 내에 메시지 4를 수신하지 못하면 메시지 3의 전송이 실패한 것으로 간주한다. 지정된 시간 내에 메시지 4를 수신한 경우 단말은 자신의 단말 식별자와 동일한 단말 식별자를 수신하면 메시지 3의 전송을 성공한 것으로 간주하고 자신의 단말 식별자와 동일한 단말 식별자를 수신하지 못하면 메시지 3의 전송을 실패한 것으로 간주한다. 실패한 것으로 판단을 내린 단말은 랜덤 액세스 프리앰블을 전송하는 단계를 다시 시작한다. 또는, 기지국이 메시지 4를 이용해 메시지 3의 특정 참조 신호를 이용한 신호에 대해서 메시지 3에 대한 재전송 명령을 내린 경우에는 해당 참조 신호를 이용했던 단말은 재전송을 수행한다.
또한, 기지국은 메시지 3의 블라인드 디코딩의 오버헤드를 줄이기 위해서 메시지 1에서 수신한 랜덤 액세스 프리앰블의 상관관계 정점(correlation peak) 값을 이용한다. 메시지 1에서 랜덤 액세스 프리앰블을 수신한 기지국은 프리앰블의 검출(detection)을 수행하면서 TA(Time Adavance) 값을 도출한다. 기지국은 프리앰블의 자기상관관계(auto correlation) 값 중 가장 큰 값을 기준으로 TA를 결정하는데, 만약 서로 다른 단말이 동일한 프리앰블 이용한 경우 기지국은 큰 자기상관관계 값을 복수 개 가질 수 있다. 그러므로 임계 값을 정하고 기지국이 임계 값을 넘는 자기상관관계 값의 개수만큼 블라인드 디코딩을 수행함으로써 복잡도를 감소시킬 수 있다.
본 명세서에서는 메시지 3의 전송 시 사용하는 참조 신호들이 상호 직교함을 가정하였으나 이에 제한되는 것은 아니다. 특히 참조 신호들이 동일한 시간/주파수 자원을 사용하며 서로 다른 코드 자원을 사용하는 경우, 준직교(quasi-orthogonal) 성질을 가질 수 있음을 배제하지 않는다.
도 10은 본 명세서의 실시예에 따른 비연결 전송 기반으로 단말과 기지국 사이에서 수행되는 동작의 일례를 나타낸다.
단말 1 및 단말 2는 기지국으로 비연결 전송 요청을 위한 프리앰블을 포함하는 메시지 1(1010)을 전송한다. 각 단말은 동일한 자원을 통해 프리앰블을 전송하고 있어 충돌이 발생할 수 있다. 이러한 충돌 해결을 위해 각 단말은 프리앰블을 임의로 선택한다.
이에 대해 기지국은 프리앰블을 전송한 단말 1 및 단말 2로 메시지 2(1020)를 전송한다. 메시지 2에는 메시지 3(1030)에 대한 스케줄링 정보와 임시 식별자 정보가 포함된다. 단말 1 및 단말 2가 둘 다 메시지 2에 포함된 스케줄링 정보에 따라 메시지 3(1030)를 전송하기 때문에 이 시점에서도 충돌이 발생할 수 있다. 이러한 충돌 해결을 위해 각 단말은 참조 신호를 임의로 선택한다.
단말 1 및 단말 2는 기지국으로 단말 식별자 정보 및 상향링크 데이터를 포함하는 메시지 3를 전송한다. 기지국은 비직교 다중 접속(non-orthogonal multiple access, NoMA) 방식 또는 MU-MIMO(Multi User-Multi Input Mulit Output) 방식으로 각 단말의 신호를 수신한다. NoMA 방식을 사용하면 기지국은 먼저 단말 1이 전송한 메시지 3를 복호하고 해당 과정을 캔슬레이션(cancellation)한 뒤에 단말 2가 전송한 메시지 3을 복호한다.
메시지 3를 수신한 기지국은 단말 1 및 단말 2로 참조 신호 별로 대응하는 단말 식별자 정보를 포함하는 메시지 4를 전송한다. 단말 1 및 단말 2가 메시지 4를 통해 자신의 단말 식별자 정보를 수신한다면 단말 1 및 단말 2는 상향링크 데이터가 메시지 3에서 성공적으로 전송되었다고 판단할 수 있다. 즉, 각 단말은 자신의 단말 식별자 정보와 메시지 4의 단말 식별자 정보가 일치하면 ACK으로 판단한다.
이때, 메시지 4는 멀티캐스트 방식으로 전달되거나 유니캐스트 방식으로 전달될 수 있다. 멀티캐스트 방식은 메시지 4에 기지국이 수신에 성공한 신호의 단말 식별자 정보를 참조 신호 별로 포함시킨다. 메시지 2를 통해 전달되는 임시 식별자는 모든 단말에게 공통인 공통 임시 식별자일 수 있다.
유니캐스트 방식은 메시지 3의 참조 신호에 따라 메시지 4의 임시 식별자가 변화된다. 기지국은 메시지 2를 전송 시 참조 신호와 임시 식별자 간 맵핑 관계를 단말에게 전달한다. 메시지 2를 통해 전송되는 임시 식별자는 각 단말에 개별적인 임시 식별자일 수 있다.
도 11은 본 명세서의 실시예에 따른 비연결 전송 기반으로 상향링크 데이터를 전송하는 절차를 나타낸 흐름도이다.
먼저 용어를 정리하면, 비연결 전송 절차는 단말이 기지국과 연결 설정이 되지 않은 상태에서 기지국으로 데이터를 전송하는 절차에 대응할 수 있다. 기지국과 연결 설정이 되지 않은 상태는 RRC unconnected state, 유휴 상태(idle state) 또는 비활성화 상태(inactive state)에 대응할 수 있다.
먼저, 단계 S1110에서, 제1 단말은 기지국으로 비연결 전송을 요청하기 위한 랜덤 액세스 프리앰블을 전송한다. 여기서는, 제1 단말 및 제2 단말이 동일 자원에서 기지국으로 랜덤 액세스 프리앰블을 전송하여 비연결 전송 절차를 수행하는 경우를 가정한다. 상기 동일 자원을 제2 중첩 자원이라 하면, 제1 단말 및 제2 단말은 제2 중첩 자원에서 랜덤 액세스 프리앰블을 전송한다. 상기 랜덤 액세스 프리앰블은 랜덤 액세스 절차의 메시지 1에 대응할 수 있다.
단계 S1120에서, 제1 단말은 기지국으로부터 상향링크 데이터의 스케줄링 정보를 포함하는 랜덤 액세스 응답을 수신한다. 제2 단말 역시 랜덤 액세스 프리앰블 전송하였으므로 동일하게 기지국으로부터 상향링크 데이터의 스케줄링 정보를 포함하는 랜덤 액세스 응답을 수신할 수 있다. 상기 랜덤 액세스 응답은 랜덤 액세스 절차의 메시지 2에 대응할 수 있다.
단계 S1130에서, 제1 단말은 상기 상향링크 데이터, 제1 단말이 선택한 참조 신호 및 제1 단말의 단말 식별자 정보를 제2 단말이 사용할 수 있는(또는 사용하는) 제1 중첩 자원에서 전송한다. 단말 1 및 단말 2가 기지국으로부터 동일한 상향링크 데이터의 스케줄링 정보를 수신하였으므로 단말 1 및 단말 2는 제1 중첩 자원에서 상향링크 데이터가 전송하게 된다. 다만, 충돌 해결을 위해 각 단말은 참조 신호를 임의로 선택한다. 상기 상향링크 데이터는 제1 중첩 자원에서 비직교 다중 접속(non-orthogonal multiple access, NoMA) 방식 또는 MU-MIMO(Multi User-Multi Input Mulit Output) 방식으로 전송될 수 있다. 즉, 기지국은 NoMA 방식 또는 MU-MIMO 방식으로 중첩 자원에서 각 단말의 신호를 수신한다. 상향링크 데이터, 제1 단말이 선택한 참조 신호 및 제1 단말의 식별자 정보는 랜덤 액세스 절차의 메시지 3에 포함될 수 있다.
단계 S1140에서, 제1 단말은 상기 상향링크 데이터에 대한 응답으로, 참조 신호 별로 대응하는 단말 식별자 정보를 포함하는 단말 식별자 정보 필드를 포함하는 응답 신호를 수신한다. 응답 신호는 랜덤 액세스 절차의 메시지 4에 대응할 수 있다.
단말 식별자 정보 필드는 참조 신호 별로 대응하는 단말 식별자 정보가 존재하는지 여부를 지시하는 비트맵을 더 포함한다. 상기 참조 신호 별로 대응하는 단말 식별자 정보는 상기 비트맵에 따라 제1 단말이 선택한 참조 신호에 대응하는 단말 식별자 정보 및 제2 단말이 선택한 참조 신호에 대응하는 단말 식별자 정보를 포함한다. 즉, 단말 식별자 정보 필드는 각 단말이 선택한 참조 신호에 일대일로 대응하는 단말 식별자 정보를 포함한다.
이때, 제1 단말이 선택한 참조 신호에 대응하는 단말 식별자 정보가 NULL을 지시하면, 상기 랜덤 액세스 프리앰블이 재전송되거나 또는 상기 상향링크 데이터를 재전송하기 위한 스케줄링 정보가 응답 신호에 포함된다. 단말 식별자 정보 필드에 포함되는 참조 신호 별로 대응하는 단말 식별자 정보가 NULL로 표시된다면, 기지국이 해당 참조 신호를 선택한 단말이 전송한 메시지 3의 복호에 실패했다는 것이다. 메시지 3의 복호의 실패 원인이 데이터 간 충돌 때문이라면 단말은 다시 랜덤 액세스 절차를 재수행해야 한다. 메시지 3의 복호의 실패 원인이 채널 품질이 안 좋았기 때문이라면 기지국은 다시 한번 응답 신호에 상향링크 데이터를 재전송하기 위한 스케줄링 정보를 포함시킨다.
반대로, 제1 단말이 선택한 참조 신호에 대응하는 단말 식별자 정보가 NULL을 지시하지 않으면, 상기 제1 단말이 선택한 참조 신호에 대응하는 단말 식별자 정보는 상기 제1 단말의 단말 식별자 정보이다. 이로써, 제1 단말은 자신의 단말 식별자 정보와 응답 신호에서 전달한 단말 식별자 정보가 일치하는 것을 확인하여 응답 신호를 ACK으로 판단한다.
또한, 응답 신호는 제1 단말 및 제2 단말로 멀티캐스트(multicast) 되거나 유니캐스트(unicast) 될 수 있다. 멀티캐스트 방식에 따르면, 랜덤 액세스 응답이 제1 단말 및 제2 단말에 대한 공통 임시 식별자를 더 포함하고, 제1 단말 및 제2 단말이 상기 공통 임시 식별자를 사용하여 응답 신호를 복호할 수 있다. 유니캐스트 방식에 따르면, 랜덤 액세스 응답은 제1 단말에 대한 제1 임시 식별자 및 제2 단말에 대한 제2 임시 식별자를 더 포함하고, 제1 단말은 제1 임시 식별자를 사용하여 응답 신호를 복호하고 제2 단말은 제2 임시 식별자를 사용하여 응답 신호를 복호할 수 있다. 즉, 기지국은 랜덤 액세스 응답을 전송 시 참조 신호와 임시 식별자 간 맵핑 관계를 단말에게 전달한다. 랜덤 액세스 응답을 통해 전송되는 임시 식별자는 각 단말에 개별적인 임시 식별자일 수 있다.
도 12는 본 명세서의 실시예가 구현되는 기기를 나타낸 블록도이다.
무선장치(1200)는 프로세서(1210), 메모리(1220), RF(radio frequency) 유닛(1230)을 포함할 수 있다.
프로세서(1210)는 상술한 기능, 절차, 방법들을 구현하도록 설정될 수 있다. 라디오 인터페이스 프로토콜(radio interface protocol)의 계층(layer)들은 프로세서에 구현될 수 있다. 프로세서(1210)는 상술한 동작을 구동하기 위한 절차를 수행할 수 있다. 메모리(1220)는 동작적으로 프로세서(1210)에 연결되고, RF 유닛(1230)은 프로세서(1210)에 동작적으로 연결된다.
프로세서(1210)는 ASIC(application-specific integrated circuit), 다른 칩셋, 논리 회로 및/또는 데이터 처리 장치를 포함할 수 있다. 메모리(1220)는 ROM(read-only memory), RAM(random access memory), 플래쉬 메모리, 메모리 카드, 저장 매체 및/또는 다른 저장 장치를 포함할 수 있다. RF부(1230)는 무선 신호를 처리하기 위한 베이스밴드 회로를 포함할 수 있다. 실시 예가 소프트웨어로 구현될 때, 상술한 기법은 상술한 기능을 수행하는 모듈(과정, 기능 등)로 구현될 수 있다. 모듈은 메모리(1220)에 저장되고, 프로세서(1210)에 의해 실행될 수 있다. 메모리(1220)는 프로세서(1210) 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 널리 알려진 다양한 수단으로 프로세서(1210)와 연결될 수 있다.
상술한 일례들에 기초하여 본 명세서에 따른 다양한 기법들이 도면과 도면 부호를 통해 설명되었다. 설명의 편의를 위해, 각 기법들은 특정한 순서에 따라 다수의 단계나 블록들을 설명하였으나, 이러한 단계나 블록의 구체적 순서는 청구항에 기재된 발명을 제한하는 것이 아니며, 각 단계나 블록은 다른 순서로 구현되거나, 또 다른 단계나 블록들과 동시에 수행되는 것이 가능하다. 또한, 통상의 기술자라면 간 단계나 블록이 한정적으로 기술된 것이나 아니며, 발명의 보호 범위에 영향을 주지 않는 범위 내에서 적어도 하나의 다른 단계들이 추가되거나 삭제되는 것이 가능하다는 것을 알 수 있을 것이다.
상술한 실시예는 다양한 일례를 포함한다. 통상의 기술자라면 발명의 모든 가능한 일례의 조합이 설명될 수 없다는 점을 알 것이고, 또한 본 명세서의 기술로부터 다양한 조합이 파생될 수 있다는 점을 알 것이다. 따라서 발명의 보호범위는, 이하 청구항에 기재된 범위을 벗어나지 않는 범위 내에서, 상세한 설명에 기재된 다양한 일례를 조합하여 판단해야 할 것이다.

Claims (15)

  1. 무선통신시스템에서 제1 단말의 상향링크 데이터를 전송하는 방법에 있어서,
    비연결 전송(connectionless transmission)을 요청하기 위한 랜덤 액세스 프리앰블(random access preamble)을 전송하는 단계;
    상향링크 데이터의 스케줄링 정보를 포함하는 랜덤 액세스 응답(random access response)을 수신하는 단계;
    상기 상향링크 데이터, 상기 제1 단말이 선택한 참조 신호 및 상기 제1 단말의 단말 식별자 정보를 제2 단말이 사용할 수 있는 제1 중첩 자원에서 전송하는 단계; 및
    상기 상향링크 데이터에 대한 응답으로, 참조 신호 별로 대응하는 단말 식별자 정보를 포함하는 단말 식별자 정보 필드를 포함하는 응답 신호를 수신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는
    방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 랜덤 액세스 응답은 상기 제1 단말 및 제2 단말에 대한 공통 임시 식별자를 더 포함하고,
    상기 응답 신호는 상기 공통 임시 식별자를 사용하여 상기 제1 단말 및 제2 단말에 의해 복호되는 것을 특징으로 하는
    방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 응답 신호는 상기 제1 단말 및 상기 제2 단말로 멀티캐스트(multicast)되는 것을 특징으로 하는
    방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 랜덤 액세스 응답은 상기 제1 단말로 제1 임시 식별자가 포함되어 전송되고,
    상기 랜덤 액세스 응답은 상기 제2 단말로 제2 임시 식별자가 포함되어 전송되고,
    상기 응답 신호는 상기 제1 임시 식별자를 사용하여 상기 제1 단말에 의해 복호되고,
    상기 응답 신호는 상기 제2 임시 식별자를 사용하여 상기 제2 단말에 의해 복호되는 것을 특징으로 하는
    방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 응답 신호는 상기 제1 단말 및 상기 제2 단말로 유니캐스트(unicast)되는 것을 특징으로 하는
    방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 단말 식별자 정보 필드는 상기 참조 신호 별로 대응하는 단말 식별자 정보가 존재하는지 여부를 지시하는 비트맵을 더 포함하고,
    상기 참조 신호 별로 대응하는 단말 식별자 정보는, 상기 비트맵에 따라 상기 제1 단말이 선택한 참조 신호에 대응하는 단말 식별자 정보 및 상기 제2 단말이 선택한 참조 신호에 대응하는 단말 식별자 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는
    방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 단말이 선택한 참조 신호에 대응하는 단말 식별자 정보가 NULL을 지시하면,
    상기 랜덤 액세스 프리앰블이 재전송되거나 또는 상기 상향링크 데이터를 재전송하기 위한 스케줄링 정보가 상기 응답 신호에 포함되는 것을 특징으로 하는
    방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제1 단말이 선택한 참조 신호에 대응하는 단말 식별자 정보가 NULL을 지시하지 않으면,
    상기 제1 단말이 선택한 참조 신호에 대응하는 단말 식별자 정보는 상기 제1 단말의 단말 식별자 정보인 것을 특징으로 하는
    방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 랜덤 액세스 프리앰블은 상기 제2 단말이 사용하는 제2 중첩 자원에서 전송되는 것을 특징으로 하는
    방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 상향링크 데이터는 상기 제1 중첩 자원에서 비직교 다중 접속(non-orthogonal multiple access, NoMA) 방식 또는 MU-MIMO(Multi User-Multi Input Multi Output) 방식으로 전송되는 것을 특징으로 하는
    방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 상향링크 데이터는 기지국과 연결 설정이 되지 않은 제1 단말 및 제2 단말에 의해 전송되는 것을 특징으로 하는
    방법.
  12. 무선통신시스템에서 상향링크 데이터를 전송하는 단말에 있어서,
    무선신호를 전송 및 수신하는 RF(radio frequency)부; 및
    상기 RF부에 연결되는 프로세서를 포함하되, 상기 프로세서는
    비연결 전송(connectionless transmission)을 요청하기 위한 랜덤 액세스 프리앰블(random access preamble)을 전송하고,
    상향링크 데이터의 스케줄링 정보를 포함하는 랜덤 액세스 응답(random access response)을 수신하고,
    상기 상향링크 데이터, 상기 단말이 선택한 참조 신호 및 상기 단말의 단말 식별자 정보를 다른 단말이 사용할 수 있는 제1 중첩 자원에서 전송하고, 및
    상기 상향링크 데이터에 대한 응답으로, 참조 신호 별로 대응하는 단말 식별자 정보를 포함하는 단말 식별자 정보 필드를 포함하는 응답 신호를 수신하는 것을 특징으로 하는
    단말.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 단말 식별자 정보 필드는 상기 참조 신호 별로 대응하는 단말 식별자 정보가 존재하는지 여부를 지시하는 비트맵을 더 포함하고,
    상기 참조 신호 별로 대응하는 단말 식별자 정보는, 상기 비트맵에 따라 상기 단말이 선택한 참조 신호에 대응하는 단말 식별자 정보 및 상기 다른 단말이 선택한 참조 신호에 대응하는 단말 식별자 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는
    단말.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 단말이 선택한 참조 신호에 대응하는 단말 식별자 정보가 NULL을 지시하면,
    상기 랜덤 액세스 프리앰블이 재전송되거나 또는 상기 상향링크 데이터를 재전송하기 위한 스케줄링 정보가 상기 응답 신호에 포함되는 것을 특징으로 하는
    단말.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 단말이 선택한 참조 신호에 대응하는 단말 식별자 정보가 NULL을 지시하지 않으면,
    상기 단말이 선택한 참조 신호에 대응하는 단말 식별자 정보는 상기 단말의 단말 식별자 정보인 것을 특징으로 하는
    단말.
PCT/KR2017/003102 2016-04-01 2017-03-23 무선 통신 시스템에서 상향링크 데이터를 전송하는 방법 및 장치 WO2017171302A1 (ko)

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