KR102851779B1 - 이동통신 시스템에서 페이징 메시지를 통해 사용자 데이터를 전송하는 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 개시는 4G 시스템 이후 보다 높은 데이터 전송률을 지원하기 위한 5G 통신 시스템을 IoT 기술과 융합하는 통신 기법 및 그 시스템에 관한 것이다. 본 개시는 5G 통신 기술 및 IoT 관련 기술을 기반으로 지능형 서비스 (예를 들어, 스마트 홈, 스마트 빌딩, 스마트 시티, 스마트 카 혹은 커넥티드 카, 헬스 케어, 디지털 교육, 소매업, 보안 및 안전 관련 서비스 등)에 적용될 수 있다.

Description

이동통신 시스템에서 페이징 메시지를 통해 사용자 데이터를 전송하는 방법 및 장치 {Method and apparatus to transmit user data over paging in mobile communications}

본 발명은 이동통신 시스템에서의 단말 및 기지국의 동작에 대한 것이다.

4G 통신 시스템 상용화 이후 증가 추세에 있는 무선 데이터 트래픽 수요를 충족시키기 위해, 개선된 5G 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템을 개발하기 위한 노력이 이루어지고 있다. 이러한 이유로, 5G 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템은 4G 네트워크 이후 (Beyond 4G Network) 통신 시스템 또는 LTE 시스템 이후 (Post LTE) 이후의 시스템이라 불리어지고 있다. 높은 데이터 전송률을 달성하기 위해, 5G 통신 시스템은 초고주파(mmWave) 대역 (예를 들어, 60기가(60GHz) 대역과 같은)에서의 구현이 고려되고 있다. 초고주파 대역에서의 전파의 경로 손실 완화 및 전파의 전달 거리를 증가시키기 위해, 5G 통신 시스템에서는 빔포밍(beamforming), 거대 배열 다중 입출력(massive MIMO), 전차원 다중입출력(Full Dimensional MIMO: FD-MIMO), 어레이 안테나(array antenna), 아날로그 빔형성(analog beam-forming), 및 대규모 안테나 (large scale antenna) 기술들이 논의되고 있다. 또한 시스템의 네트워크 개선을 위해, 5G 통신 시스템에서는 진화된 소형 셀, 개선된 소형 셀 (advanced small cell), 클라우드 무선 액세스 네트워크 (cloud radio access network: cloud RAN), 초고밀도 네트워크 (ultra-dense network), 기기 간 통신 (Device to Device communication: D2D), 무선 백홀 (wireless backhaul), 이동 네트워크 (moving network), 협력 통신 (cooperative communication), CoMP (Coordinated Multi-Points), 및 수신 간섭제거 (interference cancellation) 등의 기술 개발이 이루어지고 있다. 이 밖에도, 5G 시스템에서는 진보된 코딩 변조(Advanced Coding Modulation: ACM) 방식인 FQAM (Hybrid FSK and QAM Modulation) 및 SWSC (Sliding Window Superposition Coding)과, 진보된 접속 기술인 FBMC(Filter Bank Multi Carrier), NOMA(non orthogonal multiple access), 및SCMA(sparse code multiple access) 등이 개발되고 있다.

한편, 인터넷은 인간이 정보를 생성하고 소비하는 인간 중심의 연결 망에서, 사물 등 분산된 구성 요소들 간에 정보를 주고 받아 처리하는 IoT(Internet of Things, 사물인터넷) 망으로 진화하고 있다. 클라우드 서버 등과의 연결을 통한 빅데이터(Big data) 처리 기술 등이 IoT 기술에 결합된 IoE (Internet of Everything) 기술도 대두되고 있다. IoT를 구현하기 위해서, 센싱 기술, 유무선 통신 및 네트워크 인프라, 서비스 인터페이스 기술, 및 보안 기술과 같은 기술 요소 들이 요구되어, 최근에는 사물간의 연결을 위한 센서 네트워크(sensor network), 사물 통신(Machine to Machine, M2M), MTC(Machine Type Communication)등의 기술이 연구되고 있다. IoT 환경에서는 연결된 사물들에서 생성된 데이터를 수집, 분석하여 인간의 삶에 새로운 가치를 창출하는 지능형 IT(Internet Technology) 서비스가 제공될 수 있다. IoT는 기존의 IT(information technology)기술과 다양한 산업 간의 융합 및 복합을 통하여 스마트홈, 스마트 빌딩, 스마트 시티, 스마트 카 혹은 커넥티드 카, 스마트 그리드, 헬스 케어, 스마트 가전, 첨단의료서비스 등의 분야에 응용될 수 있다.

이에, 5G 통신 시스템을 IoT 망에 적용하기 위한 다양한 시도들이 이루어지고 있다. 예를 들어, 센서 네트워크(sensor network), 사물 통신(Machine to Machine, M2M), MTC(Machine Type Communication)등의 기술이 5G 통신 기술이 빔 포밍, MIMO, 및 어레이 안테나 등의 기법에 의해 구현되고 있는 것이다. 앞서 설명한 빅데이터 처리 기술로써 클라우드 무선 액세스 네트워크(cloud RAN)가 적용되는 것도 5G 기술과 IoT 기술 융합의 일 예라고 할 수 있을 것이다.

본 발명은 대기 모드 혹은 비활성화 모드의 단말이 연결 모드로 전환되지 않고, 페이징 메시지를 이용해 작은 크기의 데이터를 송수신하는 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은, 대기 모드 혹은 비활성화 모드의 단말이 연결 모드로 전환되지 않고, 랜덤 액세스를 통해 작은 크기의 데이터를 송수신하는 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 무선 통신 시스템에서 제어 신호 처리 방법에 있어서, 기지국으로부터 전송되는 제1 제어 신호를 수신하는 단계; 상기 수신된 제1 제어 신호를 처리하는 단계; 및 상기 처리에 기반하여 생성된 제2 제어 신호를 상기 기지국으로 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 대기 모드 혹은 비활성화 모드의 단말은 연결 모드로 전환되지 않고도, 작은 크기의 사용자 데이터를 송수신할 수 있다.

도 1a은 본 발명이 적용되는 LTE 시스템의 구조를 도시하는 도면이다.
도 1b는 본 발명이 적용되는 LTE 시스템에서 무선 프로토콜 구조를 나타낸 도면이다.
도 1c는 본 발명에서 페이징 메시지를 이용하여 사용자 데이터를 전송하는 과정의 흐름도이다.
도 1d는 본 발명에서의 단말 동작의 순서도를 도시한 도면이다.
도 1e는 본 발명에서의 기지국 동작의 순서도를 도시한 도면이다.
도 1f는 본 발명에서의 MME 동작의 순서도이다.
도 1g는 본 발명에 따른 단말의 내부 구조를 도시하는 블록도이다.
도 1h은 본 발명에 따른 기지국의 구성을 나타낸 블록이다.
도 2a은 본 발명이 적용되는 LTE 시스템의 구조를 도시하는 도면이다.
도 2b는 본 발명이 적용되는 LTE 시스템에서 무선 프로토콜 구조를 나타낸 도면이다.
도 2c는 본 발명에서 랜덤 엑세스 과정 중 msg4 메시지를 이용하여 사용자 데이터를 전송하는 과정의 흐름도이다.
도 2d는 본 발명에서 MT-initiated EDT 전용 프리엠블을 지시하는 방법을 설명하기 위한 개념도이다.
도 2e는 본 발명에서 페이징 메시지를 구성하는 방법을 설명하기 위한 개념도이다.
도 2f는 본 발명에서의 단말 동작의 순서도이다.
도 2g는 본 발명에서의 기지국 동작의 순서도이다.
도 2h는 본 발명을 적용한 단말의 내부 구조를 도시하는 블록도이다.
도 2i은 본 발명에 따른 기지국의 구성을 나타낸 블록이다.

하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명하기로 한다. 본 발명은 LTE 시스템을 기반으로 작성되나, 차세대 이동통신 시스템인 NR 등 다른 이동통신 시스템에서도 적용된다. 일례로, 본 발명에서 LTE에서의 eNB는 NR에서의 gNB, LTE에서의 MME는 NR에서의 AMF로 대응된다.

도 1a은 본 발명이 적용되는 LTE 시스템의 구조를 도시하는 도면이다.

도 1a을 참조하면, 도시한 바와 같이 LTE 시스템의 무선 액세스 네트워크는 차세대 기지국 (evolved node B, 이하 ENB, Node B 또는 기지국)(1a-05, 1a-10, 1a-15, 1a-20)과 MME (1a-25, mobility management entity) 및 S-GW (1a-30, serving-gateway)로 구성된다. 사용자 단말 (user equipment, 이하 UE 또는 단말)(1a-35)은 ENB (1a-05 ~ 1a-20) 및 S-GW (1a-30)를 통해 외부 네트워크에 접속한다.

도 1a에서 ENB (1a-05 ~ 1a-20)는 UMTS 시스템의 기존 노드 B에 대응된다. ENB는 UE (1a-35)와 무선 채널로 연결되며 기존 노드 B 보다 복잡한 역할을 수행한다. LTE 시스템에서는 인터넷 프로토콜을 통한 VoIP (voice over IP)와 같은 실시간 서비스를 비롯한 모든 사용자 트래픽이 공용 채널 (shared channel)을 통해 서비스 되므로, UE들의 버퍼 상태, 가용 전송 전력 상태, 채널 상태 등의 상태 정보를 취합해서 스케줄링을 하는 장치가 필요하며, 이를 ENB (1a-05 ~ 1a-20)가 담당한다.

하나의 ENB는 통상 다수의 셀들을 제어한다. 예컨대, 100 Mbps의 전송 속도를 구현하기 위해서 LTE 시스템은 예컨대, 20 MHz 대역폭에서 직교 주파수 분할 다중 방식 (orthogonal frequency division multiplexing, 이하 OFDM이라 한다)을 무선 접속 기술로 사용한다. 또한 단말의 채널 상태에 맞춰 변조 방식 (modulation scheme)과 채널 코딩률 (channel coding rate)을 결정하는 적응 변조 코딩(adaptive modulation & coding, 이하 AMC라 한다) 방식을 적용한다. S-GW (1a-30)는 데이터 베어러를 제공하는 장치이며, MME(1a-25)의 제어에 따라서 데이터 베어러를 생성하거나 제거한다. MME는 단말에 대한 이동성 관리 기능은 물론 각종 제어 기능을 담당하는 장치로 다수의 기지국 들과 연결된다.

도 1b는 본 발명이 적용되는 LTE 시스템에서 무선 프로토콜 구조를 나타낸 도면이다.

도 1b를 참조하면, LTE 시스템의 무선 프로토콜은 단말과 ENB에서 각각 PDCP (packet data convergence protocol) (1b-05, 1b-40), RLC (radio link control) (1b-10, 1b-35), MAC (medium access control) (1b-15, 1b-30)으로 구성된다.

PDCP (1b-05, 1b-40)는 IP 헤더 압축/복원 등의 동작을 담당하고, 무선 링크 제어 (이하 RLC라고 한다) (1b-10, 1b-35)는 PDCP PDU (packet data unit)를 적절한 크기로 재구성해서 ARQ 동작 등을 수행한다.

MAC (1b-15, 1b-30)은 한 단말에 구성된 여러 RLC 계층 장치들과 연결되며, RLC PDU들을 MAC PDU에 다중화하고 MAC PDU로부터 RLC PDU들을 역다중화하는 동작을 수행한다.

물리 계층 (1b-20, 1b-25)은 상위 계층 데이터를 채널 코딩 및 변조하고, OFDM 심벌로 만들어서 무선 채널로 전송하거나, 무선 채널을 통해 수신한 OFDM 심벌을 복조하고 채널 디코딩해서 상위 계층으로 전달하는 동작을 한다.

본 발명은 이동통신 시스템에서 대기 모드 (RRC_Idle) 혹은 비활성 모드 (RRC_Inactive) 단말이 연결모드 (RRC_Connected)로 전환되지 않고, 기지국과의 페이징 혹은 랜덤 엑세스 과정 중에, 소정의 작은 크기의 사용자 데이터를 송수신하는 기술을 제안한다. 본 발명에서는 상기 기술을 EDT (early data transmission)이라고 칭한다. 특히, 본 발명에서는 상기 EDT 기술을 이용하여 기지국이 단말로 (mobile terminated-initiated, MT-initiated) 사용자 데이터를 전송하는 방법을 제안한다.

본 발명에서는 상기 하향링크 전송을 DL EDT (downlink early data transmission) 이라고 칭한다. DL EDT는 상기 사용자 데이터를 페이징 메시지 혹은 RAR 혹은 msg4 에 수납하여 전송하는냐에 따라 여러 옵션이 존재할 수 있다.

도 1c는 본 발명에서 페이징 메시지를 이용하여 사용자 데이터를 전송하는 과정의 흐름도이다.

machine type communication (MTC) 혹은 IoT (internet of things) 속하는 무선 기기들은 매우 작은 크기의 사용자 데이터 송수신을 주고받을 필요가 있다. 일례로, 상기 무선 기기의 일부 기능을 on 혹은 off 시키는데, 필요한 몇 비트의 데이터를 송수신할 필요가 있다. 페이징 메시지의 크기는 매우 제한적이지만, 상기 몇 비트의 데이터를 전송하기엔 큰 문제가 없으며, 페이징 메시지를 이용하면 사용자 데이터를 송수신하는데 소요되는 시간을 줄일 수 있다.

단말 (1c-05)은 기지국 (1c-10)이 브로드캐스팅하는 시스템 정보를 통해, 상기 기지국이 EDT을 지원하는지 여부를 확인한다 (1c-20). 상기 기지국은 구체적으로 DL EDT을 지원하는지 여부 혹은 페이징 메시지를 이용한 DL EDT을 지원하는지 여부를 시스템 정보에 설정할 수 있다. 또한 상기 기지국은 페이징 메시지를 이용한 DL EDT 동작을 위해 사용되는 전용 프리앰블 (dedicated preamble)들을 시스템 정보로 제공한다.

상기 단말은 상기 기지국과 연결 과정을 통해, 연결 모드로 전환된다 (1c-25). 상기 기지국은 상기 단말에게 단말 능력 정보를 소정의 RRC 메시지를 이용하여, 요청한다 (1c-30). 상기 단말은 상기 기지국에게 자신의 능력 정보를 보고하며 (1c-35), 상기 능력 정보에는 상기 단말이 페이징 메시지를 이용한 DL EDT을 지원하는 여부를 지시하는 지시자를 포함한다. 상기 능력 정보를 상기 단말로부터 획득한 상기 기지국은 상기 정보를 MME에게 전송한다 (1c-40).

상기 MME에서 상기 단말에게 페이징 메시지에 수납 가능한 작은 크기의 사용자 데이터를 전송하기 위해 페이징이 트리거된다 (1c-45). 상기 MME는 상기 단말이 페이징 메시지를 이용한 DL EDT을 지원하는지 여부와 상기 사용자 데이터가 페이징 메시지에 수납 가능한지 여부를 판단한다. 페이징 메시지에 수납 가능한 사용자 데이터량은 상기 기지국으로부터 미리 보고 받았거나, 고정된 값으로 미리 정의될 수 있다. 상기 두 조건이 만족한다면, 상기 MME는 상기 기지국에 페이징을 전송하면서 상기 작은 크기의 사용자 데이터를 함께 전송한다 (1c-50). 또한, 상기 사용자 데이터를 페이징 메시지를 통해 전송함을 지시할 수 있다.

상기 페이징과 사용자 데이터를 수신한 상기 기지국은 사용자 데이터를 포함한 페이징 메시지임을 지시하는 별도의 RNTI을 적용한 제어 정보를 PDCCH를 통해 상기 단말에게 전송한다 (1c-55). 혹은 기존의 P-RNTI을 적용한 제어 정보를 PDCCH를 통해 상기 단말에게 전송할 수 있다. 또한, 상기 사용자 데이터를 포함한 페이징 메시지를 상기 단말에게 전송한다 (1c-60).

상기 단말은 상기 RNTI을 적용한 PDCCH에서 제공하는 스케줄링 정보에 따라 페이징 메시지를 수신한다. 상기 페이징 메시지에는 paging record의 리스트가 포함되며, paging record에는 단말 아이디와 상기 사용자 데이터를 수납하는 NAS container가 포함된다. 상기 사용자 데이터를 NAS container에 수납하는 이유는 NAS security을 적용하기 위해서이다. 페이징 메시지는 AS security 설정없이 전송되는 메시지이기 때문에, DTCH로 전송되면 보안에 취약하다.

상기 사용자 데이터를 성공적으로 수신하면, 상기 단말은 상기 기지국에게 acknowledgement 을 전송한다. 본 발명에서는 상기 ack 목적으로 별도의 dedicated preamble을 전송하거나 (1c-65), 혹은 msg3에 ack 정보를 수납하여 전송한다.

상기 ack 목적으로 dedicated preamble을 전송하는 방법에서는, 상기 기지국은 상기 페이징 메시지의 paging record에 ack을 위해 사용된 하나의 dedicated preamble을 지시해준다. 상기 dedicated preamble은 상기 기지국이 브로드캐스팅하는 시스템 정보에서 제공된 EDT 용도의 dedicated preamble들 중 하나를 선택한다.

msg3에 ack 정보를 수납하여 전송하는 방법에서는 상기 단말은 상기 기지국이 브로드캐스팅하는 시스템 정보에서 제공된 EDT 용도의 dedicated preamble들 중 하나를 선택하여, 이를 상기 기지국에 전송한다. 상기 기지국은 이에 응답하여, RAR을 상기 단말에게 전송한다. 상기 RAR에는 msg3을 전송하기 위해 필요한 스케줄링 정보를 포함하고 있으며, 상기 단말은 상기 정보를 이용하여, msg3을 상기 기지국에 전송한다. 상기 msg3에는 상기 페이징 메시지의 사용자 데이터 수신에 대한 ack 정보를 포함하고 있다. 상기 ack 정보는 msg3에 수납되는 소정의 RRC 메시지의 NAS container에 포함되거나, msg3에서 전송되는 MAC CE 혹은 DTCH 에 포함될 수 있다. 상기 NAS container에 포함된다면 NAS security가 적용된다.

상기 기지국이 수신한 상기 ack 정보는 상기 MME에게 포워딩된다 (1c-70).

만약 상기 단말이 상기 DL EDT 과정을 통해 수신한 사용자 데이터에 대해 응답하는 데이터를 전송할 필요가 있고, 상기 응답 데이터의 크기가 소정의 크기보다 크지 않다면, 상기 단말은 UL (Uplink) EDT을 트리거할 수 있다 (1c-75). 즉, 상기 단말은 랜덤 엑세스 과정 중 msg3에 소정의 RRC 메시지 혹은 DTCH에 상기 응답 데이터를 수납하여 전송한다 (1c-80). 상기 msg3의 소정의 RRC 메시지가 이용되는 경우에는 상기 응답 데이터가 상기 메시지 내의 NAS container에 수납된다. 만약 상기 응답해야하는 데이터의 크기가 UL EDT 동작으로 보낼 수 없는 크기라면, establishment 과정을 초기화한다.

도 1d는 본 발명에서의 단말 동작의 순서도이다.

1d-05 단계에서 단말은 DL EDT 지원 여부에 대한 기지국 능력 정보를 기지국으로부터 브로드캐스팅되는 시스템 정보로 수신한다.

1d-10 단계에서 상기 단말은 셋업 과정을 통해, 연결 모드로 전환된다.

1d-15 단계에서 상기 단말은 상기 기지국으로부터 단말 능력 정보의 보고 요청을 수신한다.

1d-20 단계에서 상기 단말은 자신이 페이징 메시지를 이용한 DL EDT을 지원하는지 여부를 지시하는 지시자를 포함한 단말 능력 정보를 상기 기지국에게 보고한다.

1d-25 단계에서 상기 단말은 대기 모드로 전환하고, 페이징을 모니터링한다.

1d-30 단계에서 상기 단말은 상기 기지국으로부터 특정 P-RNTI을 수신한다. 상기 RNTI을 수신하면, 페이징 메시지 내에 사용자 데이터가 포함되어 있음을 인지하고, 이를 디코딩할 준비를 한다. 기존의 P-RNTI을 이용할 수 있으며, 이 경우엔 해당 단계에서 상기 단말이 사용자 데이터를 포함한 페이징 메시지가 전송될 것이라는 것을 인지할 수는 없다. 다만, 페이징 메시지에서 자신의 paging record 내에 사용자 데이터가 포함되는지 여부는 이 단계에서는 확인할 수 없다.

1d-35 단계에서 상기 단말은 상기 기지국으로부터 사용자 데이터를 포함한 NAS container을 수납하고 있는 페이징 메시지를 수신한다. 상기 페이징 메시지 내에 자신과 대응되는 paging record에 NAS container가 포함되어 있음을 확인하고, 상기 NAS container로부터 사용자 데이터를 성공적으로 디코딩한다. 상기 단말은 paging record 내에 포함된 UE id을 보고, 어떤 paging record가 자신의 것인지를 확인한다.

1d-40 단계에서 상기 단말은 상기 기지국에게 상기 사용자 데이터 수신에 대한 ack 목적으로 별도의 dedicated preamble을 전송하거나, 혹은 msg3에 상기 ack 정보를 수납하여 전송한다.

1d-45 단계에서 상기 단말이 상기 DL EDT 과정을 통해 수신한 사용자 데이터에 대해 응답하는 데이터를 전송할 필요가 있고, 상기 응답 데이터의 크기가 소정의 크기보다 크지 않다면, 상기 단말은 UL (Uplink) EDT을 트리거할 수 있다.

도 1e는 본 발명에서의 기지국 동작의 순서도이다.

1e-05 단계에서 기지국은 DL EDT 지원 여부에 대한 기지국 능력 정보를 시스템 정보로 브로드캐스팅한다.

1e-10 단계에서 상기 기지국은 하나의 연결 모드 단말에 대한 능력 정보를 가지고 있지 않다면, 상기 단말에게 단말 능력 정보의 보고를 요청한다.

1e-15 단계에서 상기 기지국은 상기 단말로부터 페이징 메시지를 이용한 DL EDT을 지원하는지 여부를 지시하는 지시자를 포함한 단말 능력 정보를 수신한다.

1e-20 단계에서 상기 기지국은 상기 단말 능력 정보를 MME에게 전송한다.

1e-25 단계에서 상기 기지국은 상기 MME로부터 페이징과 함께 작은 크기의 사용자 데이터를 제공받는다. 또한, 상기 사용자 데이터를 페이징 메시지를 통해 전송하는 것을 지시 받는다. 혹은 상기 사용자 데이터의 크기를 통해, 상기 기지국이 이를 페이징 메시지로 전송할지 여부를 결정한다.

1e-30 단계에서 상기 기지국은 상기 단말에게 특정 P-RNTI을 전송한다.

1e-35 단계에서 상기 기지국은 상기 단말에게 사용자 데이터를 포함한 NAS container을 수납하고 있는 페이징 메시지를 전송한다.

1e-40 단계에서 상기 기지국은 상기 단말로부터 상기 데이터 수신에 대한 ack 정보를 dedicated preamble 혹은 msg3을 통해 보고 받는다.

1e-45 단계에서 상기 기지국은 상기 ack 정보를 MME에게 포워딩한다.

도 1f는 본 발명에서의 MME 동작의 순서도이다.

1f-05 단계에서 MME는 기지국으로부터 특정 단말이 페이징 메시지를 이용한 DL EDT을 지원하는지 여부를 지시하는 지시자를 포함한 상기 단말 능력의 정보를 보고받는다.

1f-10 단계에서 상기 MME는 작은 크기의 사용자 데이터 전송을 위해 페이징을 초기화한다.

1f-15 단계에서 상기 MME는 상기 단말이 camping-on하고 있는 기지국에게 상기 페이징과 함께 상기 사용자 데이터 (user data)를 전송한다.

1f-20 단계에서 상기 MME는 상기 기지국으로부터 상기 데이터 수신에 대한 ack 정보를 수신한다. 만약 상기 정보로부터 상기 데이터 수신이 성공적으로 수신되지 않았다고 간주되면, 상기 MME는 다시 페이징을 초기화할 수 있다. 이 때, 다시 페이징 메시지에 수납하는 보내는 방법을 트리거할 수도 있고, 혹은 일반적인 데이터 전송 과정을 트리거할 수도 있다.

도 1g는 본 발명의 단말의 내부 구조를 도시하는 블록도이다.

상기 도면을 참고하면, 상기 단말은 RF (radio frequency) 처리부 (1g-10), 기저대역 (baseband) 처리부 (1g-20), 저장부 (1g-30), 제어부 (1g-40)를 포함한다.

상기 RF처리부 (1g-10)는 신호의 대역 변환, 증폭 등 무선 채널을 통해 신호를 송수신하기 위한 기능을 수행한다. 즉, 상기 RF처리부 (1g-10)는 상기 기저대역처리부 (1g-20)로부터 제공되는 기저대역 신호를 RF 대역 신호로 상향 변환한 후 안테나를 통해 송신하고, 상기 안테나를 통해 수신되는 RF 대역 신호를 기저대역 신호로 하향 변환한다. 예를 들어, 상기 RF처리부(1g-10)는 송신 필터, 수신 필터, 증폭기, 믹서(mixer), 오실레이터(oscillator), DAC(digital to analog convertor), ADC(analog to digital convertor) 등을 포함할 수 있다.

상기 도면에서, 하나의 안테나만이 도시되었으나, 상기 단말은 다수의 안테나들을 구비할 수 있다. 또한, 상기 RF처리부(1g-10)는 다수의 RF 체인들을 포함할 수 있다. 나아가, 상기 RF처리부 (1g-10)는 빔포밍 (beamforming)을 수행할 수 있다. 상기 빔포밍을 위해, 상기 RF처리부 (1g-10)는 다수의 안테나들 또는 안테나 요소 (element)들을 통해 송수신되는 신호들 각각의 위상 및 크기를 조절할 수 있다. 또한 상기 RF 처리부는 MIMO를 수행할 수 있으며, MIMO 동작 수행 시 여러 개의 레이어를 수신할 수 있다.

상기 기저대역처리부 (1g-20)은 시스템의 물리 계층 규격에 따라 기저대역 신호 및 비트열 간 변환 기능을 수행한다. 예를 들어, 데이터 송신 시, 상기 기저대역처리부(1g-20)은 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심벌들을 생성한다. 또한, 데이터 수신 시, 상기 기저대역처리부 (1g-20)은 상기 RF처리부 (1g-10)로부터 제공되는 기저대역 신호를 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열을 복원한다. 예를 들어, OFDM (orthogonal frequency division multiplexing) 방식에 따르는 경우, 데이터 송신 시, 상기 기저대역처리부 (1g-20)는 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심벌들을 생성하고, 상기 복소 심벌들을 부반송파들에 매핑한 후, IFFT(inverse fast Fourier transform) 연산 및 CP(cyclic prefix) 삽입을 통해 OFDM 심벌들을 구성한다. 또한, 데이터 수신 시, 상기 기저대역처리부(1g-20)은 상기 RF처리부(1g-10)로부터 제공되는 기저대역 신호를 OFDM 심벌 단위로 분할하고, FFT(fast Fourier transform) 연산을 통해 부반송파들에 매핑된 신호들을 복원한 후, 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열을 복원한다.

상기 기저대역처리부(1g-20) 및 상기 RF처리부(1g-10)는 상술한 바와 같이 신호를 송신 및 수신한다. 이에 따라, 상기 기저대역처리부(1g-20) 및 상기 RF처리부(1g-10)는 송신부, 수신부, 송수신부 또는 통신부로 지칭될 수 있다. 나아가, 상기 기저대역처리부(1g-20) 및 상기 RF처리부(1g-10) 중 적어도 하나는 서로 다른 다수의 무선 접속 기술들을 지원하기 위해 다수의 통신 모듈들을 포함할 수 있다. 또한, 상기 기저대역처리부(1g-20) 및 상기 RF처리부(1g-10) 중 적어도 하나는 서로 다른 주파수 대역의 신호들을 처리하기 위해 서로 다른 통신 모듈들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 서로 다른 무선 접속 기술들은 무선 랜(예: IEEE 802.11), 셀룰러 망(예: LTE) 등을 포함할 수 있다. 또한, 상기 서로 다른 주파수 대역들은 극고단파(SHF:super high frequency)(예: 2.NRHz, NRhz) 대역, mm파(millimeter wave)(예: 60GHz) 대역을 포함할 수 있다.

상기 저장부(1g-30)는 상기 단말의 동작을 위한 기본 프로그램, 응용 프로그램, 설정 정보 등의 데이터를 저장한다. 특히, 상기 저장부(1g-30)는 제2무선 접속 기술을 이용하여 무선 통신을 수행하는 제2접속 노드에 관련된 정보를 저장할 수 있다. 그리고, 상기 저장부(1g-30)는 상기 제어부(1g-40)의 요청에 따라 저장된 데이터를 제공한다.

상기 제어부(1g-40)는 상기 단말의 전반적인 동작들을 제어한다. 예를 들어, 상기 제어부(1g-40)는 상기 기저대역처리부(1g-20) 및 상기 RF처리부(1g-10)을 통해 신호를 송수신한다. 또한, 상기 제어부(1g-40)는 상기 저장부(1g-40)에 데이터를 기록하고, 읽는다. 이를 위해, 상기 제어부(1g-40)는 적어도 하나의 프로세서(processor)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제어부(1g-40)는 통신을 위한 제어를 수행하는 CP(communication processor) 및 응용 프로그램 등 상위 계층을 제어하는 AP(application processor)를 포함할 수 있다.

도 1h는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 주기지국의 블록 구성을 도시한다.

상기 도면에 도시된 바와 같이, 상기 기지국은 RF처리부(1h-10), 기저대역처리부(1h-20), 백홀통신부(1h-30), 저장부(1h-40), 제어부(1h-50)를 포함하여 구성된다.

상기 RF처리부(1h-10)는 신호의 대역 변환, 증폭 등 무선 채널을 통해 신호를 송수신하기 위한 기능을 수행한다. 즉, 상기 RF처리부(1h-10)는 상기 기저대역처리부(1h-20)로부터 제공되는 기저대역 신호를 RF 대역 신호로 상향변환한 후 안테나를 통해 송신하고, 상기 안테나를 통해 수신되는 RF 대역 신호를 기저대역 신호로 하향변환한다. 예를 들어, 상기 RF처리부(1h-10)는 송신 필터, 수신 필터, 증폭기, 믹서, 오실레이터, DAC, ADC 등을 포함할 수 있다. 상기 도면에서, 하나의 안테나만이 도시되었으나, 상기 제1접속 노드는 다수의 안테나들을 구비할 수 있다. 또한, 상기 RF처리부(1h-10)는 다수의 RF 체인들을 포함할 수 있다. 나아가, 상기 RF처리부(1h-10)는 빔포밍을 수행할 수 있다. 상기 빔포밍을 위해, 상기 RF처리부(1h-10)는 다수의 안테나들 또는 안테나 요소들을 통해 송수신되는 신호들 각각의 위상 및 크기를 조절할 수 있다. 상기 RF 처리부는 하나 이상의 레이어를 전송함으로써 하향 MIMO 동작을 수행할 수 있다.

상기 기저대역처리부(1h-20)는 제1무선 접속 기술의 물리 계층 규격에 따라 기저대역 신호 및 비트열 간 변환 기능을 수행한다. 예를 들어, 데이터 송신 시, 상기 기저대역처리부(1h-20)은 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심벌들을 생성한다. 또한, 데이터 수신 시, 상기 기저대역처리부(1h-20)은 상기 RF처리부(1h-10)로부터 제공되는 기저대역 신호를 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열을 복원한다. 예를 들어, OFDM 방식에 따르는 경우, 데이터 송신 시, 상기 기저대역처리부(1h-20)은 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심벌들을 생성하고, 상기 복소 심벌들을 부반송파들에 매핑한 후, IFFT 연산 및 CP 삽입을 통해 OFDM 심벌들을 구성한다. 또한, 데이터 수신 시, 상기 기저대역처리부(1h-20)은 상기 RF처리부(1h-10)로부터 제공되는 기저대역 신호를 OFDM 심벌 단위로 분할하고, FFT 연산을 통해 부반송파들에 매핑된 신호들을 복원한 후, 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열을 복원한다. 상기 기저대역처리부(1h-20) 및 상기 RF처리부(1h-10)는 상술한 바와 같이 신호를 송신 및 수신한다. 이에 따라, 상기 기저대역처리부(1h-20) 및 상기 RF처리부(1h-10)는 송신부, 수신부, 송수신부, 통신부 또는 무선 통신부로 지칭될 수 있다.

상기 백홀통신부(1h-30)는 네트워크 내 다른 노드들과 통신을 수행하기 위한 인터페이스를 제공한다. 즉, 상기 백홀통신부(1h-30)는 상기 주기지국에서 다른 노드, 예를 들어, 보조기지국, 코어망 등으로 송신되는 비트열을 물리적 신호로 변환하고, 상기 다른 노드로부터 수신되는 물리적 신호를 비트열로 변환한다.

상기 저장부(1h-40)는 상기 주기지국의 동작을 위한 기본 프로그램, 응용 프로그램, 설정 정보 등의 데이터를 저장한다. 특히, 상기 저장부(1h-40)는 접속된 단말에 할당된 베어러에 대한 정보, 접속된 단말로부터 보고된 측정 결과 등을 저장할 수 있다. 또한, 상기 저장부(1h-40)는 단말에게 다중 연결을 제공하거나, 중단할지 여부의 판단 기준이 되는 정보를 저장할 수 있다. 그리고, 상기 저장부(1h-40)는 상기 제어부(1h-50)의 요청에 따라 저장된 데이터를 제공한다.

상기 제어부(1h-50)는 상기 주기지국의 전반적인 동작들을 제어한다. 예를 들어, 상기 제어부(1h-50)는 상기 기저대역처리부(1h-20) 및 상기 RF처리부(1h-10)을 통해 또는 상기 백홀통신부(1h-30)을 통해 신호를 송수신한다. 또한, 상기 제어부(1h-50)는 상기 저장부(1h-40)에 데이터를 기록하고, 읽는다. 이를 위해, 상기 제어부(1h-50)는 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있다.

도 2a은 본 발명이 적용되는 LTE 시스템의 구조를 도시하는 도면이다.

도 2a을 참조하면, 도시한 바와 같이 LTE 시스템의 무선 액세스 네트워크는 차세대 기지국 (2a-05, 2a-10, 2a-15, 2a-20)과 MME (2a-25) 및 S-GW (2a-30)로 구성된다. 사용자 단말 (2a-35)은 ENB (2a-05 ~ 2a-20) 및 S-GW (2a-30)를 통해 외부 네트워크에 접속한다.

도 2a에서 ENB (2a-05 ~ 2a-20)는 UMTS 시스템의 기존 노드 B에 대응된다. ENB는 UE(2a-35)와 무선 채널로 연결되며 기존 노드 B 보다 복잡한 역할을 수행한다. LTE 시스템에서는 인터넷 프로토콜을 통한 VoIP 와 같은 실시간 서비스를 비롯한 모든 사용자 트래픽이 공용 채널을 통해 서비스 되므로, UE들의 버퍼 상태, 가용 전송 전력 상태, 채널 상태 등의 상태 정보를 취합해서 스케줄링을 하는 장치가 필요하며, 이를 ENB(2a-05 ~ 2a-20)가 담당한다.

하나의 ENB는 통상 다수의 셀들을 제어한다. 예컨대, 100 Mbps의 전송 속도를 구현하기 위해서 LTE 시스템은 예컨대, 20 MHz 대역폭에서 직교 주파수 분할 다중 방식을 무선 접속 기술로 사용한다. 또한 단말의 채널 상태에 맞춰 변조 방식 (modulation scheme)과 채널 코딩률(channel coding rate)을 결정하는 적응 변조 코딩 방식을 적용한다. S-GW (2a-30)는 데이터 베어러를 제공하는 장치이며, MME (2a-25)의 제어에 따라서 데이터 베어러를 생성하거나 제거한다. MME는 단말에 대한 이동성 관리 기능은 물론 각종 제어 기능을 담당하는 장치로 다수의 기지국 들과 연결된다.

도 2b는 본 발명이 적용되는 LTE 시스템에서 무선 프로토콜 구조를 나타낸 도면이다.

도 2b를 참조하면, LTE 시스템의 무선 프로토콜은 단말과 ENB에서 각각 PDCP (2b-05, 2b-40), RLC (2b-10, 2b-35), MAC (2b-15, 2b-30)으로 이루어진다.

PDCP (2b-05, 2b-40)는 IP 헤더 압축/복원 등의 동작을 담당하고, 무선 링크 제어 (2b-10, 2b-35)는 PDCP PDU를 적절한 크기로 재구성해서 ARQ 동작 등을 수행한다.

MAC (2b-15, 2b-30)은 한 단말에 구성된 여러 RLC 계층 장치들과 연결되며, RLC PDU들을 MAC PDU에 다중화하고 MAC PDU로부터 RLC PDU들을 역다중화하는 동작을 수행한다.

물리 계층 (2b-20, 2b-25)은 상위 계층 데이터를 채널 코딩 및 변조하고, OFDM 심벌로 만들어서 무선 채널로 전송하거나, 무선 채널을 통해 수신한 OFDM 심벌을 복조하고 채널 디코딩해서 상위 계층으로 전달하는 동작을 한다.

본 발명은 이동통신 시스템에서 대기 모드 (RRC_Idle) 혹은 비활성 모드 (RRC_Inactive) 단말이 연결모드 (RRC_Connected)로 전환되지 않고, 기지국과의 랜덤 엑세스 과정 중에, 소정의 작은 크기의 사용자 데이터를 송수신하는 기술을 제안한다. 본 발명에서는 상기 기술을 EDT 이라고 칭한다. 특히, 본 발명에서는 상기 EDT 기술을 이용하여 기지국이 단말로 (MT-initiated) 사용자 데이터를 전송하는 방법을 제안한다. 본 발명에서는 상기 하향링크 전송을 DL EDT (downlink early data transmission) 이라고 칭한다. DL EDT는 상기 사용자 데이터를 페이징 메시지 혹은 RAR 혹은 msg4 에 수납하여 전송하는냐에 따라 여러 옵션이 존재할 수 있다.

도 2c는 본 발명에서 랜덤 엑세스 과정 중 msg4 메시지를 이용하여 사용자 데이터를 전송하는 과정의 흐름도이다.

MT-initiated 사용자 데이터를 랜덤 엑세스 과정 중 마지막 메시지인 msg4 메시지에 수납하여 보내는 방법은 몇 가지 장점이 있다. 일례로, RAR 대비 더 큰 크기의 사용자 데이터를 전송할 수 있다. 또한, 제어 평면 (control plane: CP) EDT뿐 아니라 사용자 평면 (user plane: UP) EDT도 적용될 수 있다.

User Plane EDT의 경우 AS security가 요구되는데, msg4까지의 랜덤 엑세스 과정이 필요한 Resume 과정에서의 AS security 메카니즘을 재사용할 수 있다. 마지막으로 msg4에서는 HARQ 동작이 적용되므로, 상기 사용자 데이터가 성공적으로 전송되었는지 여부를 파악할 수 있다.

단말 (2c-05)은 기지국 (2c-10)이 브로드캐스팅하는 시스템 정보를 통해, 상기 기지국이 EDT을 지원하는지 여부를 확인한다 (2c-15). 상기 기지국은 구체적으로 DL EDT을 지원하는지 여부 혹은 msg4를 이용한 DL EDT을 지원하는지 여부를 시스템 정보에 설정할 수 있다. 또한 상기 기지국은 msg4를 이용한 DL EDT 동작을 위해 사용되는 dedicated preamble들을 시스템 정보로 제공한다.

상기 기지국은 보내고자하는 사용자 데이터가 소정의 크기 이내라면, msg4을 통한 DL EDT을 트리거할 수 있다. 상기 기지국은 한 단말에게 msg4을 통해 사용자 데이터를 전송하기 위해서 페이징 메시지에 소정의 정보를 포함시킨다 (2c-20). 상기 소정의 정보란 msg4 기반의 DL EDT가 트리거되었음을 지시하는 지시자와 상기 DL EDT을 위한 랜덤 엑세스를 위해 단말이 사용해야 하는 dedicated preamble 정보이다. 하나의 페이징 메시지는 복수 개의 단말들을 위한 페이징 정보를 수납할 수 있다. 한 단말에 대한 페이징은 상기 메시지 내의 paging record IE와 대응된다. 상기 paging record IE에는 적어도 단말 아이디를 포함한다. 하나의 페이징 메시지에 수납된 각 단말의 페이징 중에는 msg4 기반의 DL EDT와 관련된 것과 그렇지 않은 것이 혼재할 수 있다. 따라서 상기 지시자는 상기 페이징 메시지 내 포함되는 paging record IE들 중 msg4 기반의 DL EDT 동작과 관련된 paging record IE에 각각 포함된다. 또 다른 방법으로는 msg4 기반의 DL EDT 동작과 관련된 paging record IE만 포함하는 별도의 페이징 메시지를 전송할 수 있다. 상기 EDT 용도의 페이징 메시지와 일반 페이징 메시지를 구분하기 위해, 기존 P-RNTI 외 별도의 신규 P-RNTI을 정의할 수 있다. 만약 신규 P-RNTI가 정의되지 않는다면, 상기 EDT 전용의 페이징 메시지에 이를 지시하는 하나의 지시자를 포함시킨다. 상기 페이징 메시지는 상기 단말의 PF (Paging Frame)와 PO (Paging Occassion)타이밍에 전송된다. PF는 페이징이 전송되는 프레임, PO는 페이징이 전송되는 서브프레임 혹은 소정의 시간슬롯 (OFDMA 심볼 등)으로 정의된다. UE_ID을 기반으로 각 단말에 대해 PF와 PO가 결정된다.

상기 msg4 기반의 DL EDT 동작과 관련된 paginrg record IE에는 상기 paging record에 대응하는 단말이 사용하는 dedicated preamble 정보가 포함될 수 있다. 상기 dedicated preamble 정보란 프리엠블 아이디와 mask index 값이다. 상기 mask index 값은 페이징 메시지에 포함될 수 있지만, 시스템 정보를 통해, 상기 프리엠블마다 대응하는 mask index값이 제공될 수도 있다. 만약 포함되어 있지 않다면, 시스템 정보로 브로드캐스팅되는 EDT 전용의 dedicated preamble 중 하나를 선택하여 전송한다 (2c-25). 상기 시스템 정보로 브로드캐스팅되는 EDT 전용의 dedicated preamble들은 MO-initiated (mobile originated-initiated) EDT와 MT-initiated EDT 용도로 정확하게 구분되거나 혹은 MO-initiated 혹은 MT-initiated EDT 구분없이 EDT 용도면 사용될 수 있다. 만약 구분된다면, 적어도 DL EDT의 경우, 프리엠블 충돌을 최소화할 수 있어, DL EDT 수행 소요 시간을 최소화할 수 있다.

상기 기지국은 상기 프리엠블에 대한 응답으로 RAR을 전송한다 (2c-30).

상기 단말은 상기 기지국에게 msg3을 전송한다 (2c-35). 이 때, CP EDT와 UP EDT로 방법이 구분될 수 있다. CP EDT의 경우, 상기 msg3에 소정의 RRC 메시지, 일례로, RRCEarlyDataRequest 메시지가 수납된다. 상기 RRC 메시지에는 establishmentCause 필드가 포함되며, mo-data, delayTolerantAccess, mt-data을 지시할 수 있다. msg4 기반 DL EDT의 경우, 상기 단말은 상기 필드 값을 mt-data로 설정한다. 이 외, 상기 메시지는 상기 단말의 S-TMSI가 포함한다.

UP EDT의 경우, 상기 msg3에 소정의 RRC 메시지, 일례로, RRCConnectionResumeRequest 메시지가 수납된다. 상기 RRC 메시지에는 resumeID, resumeCause, shortResumeMAC-I가 수납된다. 만약 msg4 기반 DL EDT라면, 상기 resumeCause을 신규 cause value인 mt-data로 설정한다.

CP EDT 혹은 UL EDT를 사용할지 여부는 페이징 메시지 혹은 RAR을 통해 기지국이 지시하거나, 단말이 현재 비활성 모드에 있는지 여부를 고려하여, 선택할 수 있다. 적어도 단말이 비활성 모드에 있어야 UL EDT을 트리거할 수 있다. 왜냐하면, 단말이 suspend 설정 정보를 포함한 Release 메시지를 수신하면 연결모드에서 비활성 모드로 전환되며, 상기 suspend 설정 정보에 AS security 정보를 포함하고 있다.

상기 기지국은 상기 단말이 전송한 msg3에 응답하여 사용자 데이터가 수납된 msg4을 상기 단말에게 전송한다 (2c-40). 이 때, CP EDT와 UP EDT로 방법이 구분될 수 있다.

CP EDT의 경우, 상기 msg4에 소정의 RRC 메시지, 일례로, RRCEarlyDataComplete 메시지가 수납된다. 상기 RRC 메시지에는 상기 사용자 데이터가 포함되는 NAS container가 수납된다.

UP EDT의 경우, 상기 msg4에 소정의 RRC 메시지, 일례로, RRCConnectionRelease메시지가 수납된다. 상기 RRC 메시지에는 resumeID, resumeID, NCC가 수납된다. 그리고, 상기 RRC 메시지와 multiplexed되는 DTCH에 상기 사용자 데이터가 포함된다.

도 2d는 본 발명에서 MT-initiated EDT 전용 프리엠블을 지시하는 방법을 설명하기 위한 개념도이다.

기지국은 시스템 정보를 통해, MT-initiated EDT 전용 프리엠블을 지시한다. 프리엠블은 총 64가 존재하며, 각 프리엠블은 0부터 63 중 하나의 아이디와 대응된다. MTC의 coverage extension (CE) level 마다 dedicated preamble이 할당될 수 있으며 (2d-25), firstPreamble 필드 (2d-05)와 lastPreamble 필드 (2d-10)로 지시된다. 또한, MTC의 coverage extension (CE) level 마다 MO-initiated EDT 용도의 dedicated preamble이 할당될 수 있으며, edt-LastPreamble 필드 (1d-15)로 지시된다. MO-initiated EDT 용도의 dedicated preamble은 상기 lastPreamble 필드가 지시하는 프리엠블 + 1 부터 edt-LastPreamble 필드로 지시하는 프리엠블까지이다 (2d-30).

만약 MT-initiated EDT을 위한 별도의 dedicated preamble이 제공된다면, edt-LastPreambleExt 필드 (2d-20)를 사용한다. MT-initiated EDT 용도의 dedicated preamble은 상기 edt-LastPreamble 필드가 지시하는 프리엠블 + 1 부터 edt-LastPreambleExt 필드로 지시하는 프리엠블까지이다 (2d-35).

MO-initiated 혹은 MT-initiated EDT 구분없이 EDT 용도면 사용되는 경우엔 edt-LastPreamble 필드면 충분하다. 이 때, 상기 edt-LastPreamble에 의해 지시되는 프리엠블들은 MO-initiated 혹은 MT-initiated EDT을 위해 사용된다.

도 2e는 본 발명에서 페이징 메시지를 구성하는 방법을 설명하기 위한 개념도이다.

페이징 메시지에는 한정된 크기의 정보를 수납할 수 있다. 앞서, DL EDT와 관련된 paging record (2e-10, 2e-20, 2e-30, 2e-40)마다 대응하는 하나의 dedicated preamble 정보를 상기 paging record에 수납하는 방법을 제안하였다. 총 프리엠블의 개수가 64 이므로, 이 중 하나를 지시하기 위해서는 6 비트가 필요하다. 여러 DL EDT와 관련된 paging record들을 하나의 페이징 메시지에 수납하기 위해서는 상기 프리엠블 정보를 최적화할 필요가 있다. 본 발명에서는 복수 개의 DL EDT와 관련된 paging record들을 하나의 페이징 메시지에 수납될 때, 수납되는 순서에서 DL EDT와 관련된 첫번째 paging record에 대응하는 프리엠블 아이디 (2e-05)만을 상기 페이징 메시지에 포함시키는 것을 특징으로 한다. DL EDT와 관련된 차순서의 paging record들에 대응하는 프리엠블은 첫번째 DL EDT와 관련된 paging record에 대응하는 프리엠블의 아이디에 1씩 증가하는 값에 대응하는 프리엠블을 적용한다. 일례로, 첫번째 paging record에 대응하는 프리엠블의 아이디 (2e-05)가 x+n이라면, 다음 순서의 paging record에 대응하는 프리엠블의 아이디 (2e-15)는 x+n+1, 그 다음 순서의 paging record에 대응하는 프리엠블의 아이디 (2e-25)는 x+n+2 이다.

그리고, DL EDT와 관련된 paging record에는 이를 지시하는 1 비트의 지시자가 포함된다. 또 다른 실시 예로 DL EDT와 관련된 paging record들의 리스트를 기존의 paging record의 리스트와 분리하여, 페이징 메시지에 수납하는 것이다. 일례로, 기존의 paging record list (PagingRecordList IE)가 존재한다면, 하기의 ASN.1 코드에서와 같이 별도의 paging record list (PagingRecordListExt IE)을 정의한다.

상기와 같이, 페이징 메시지 내에 DL EDT와 관련된 페이징만 수납되는 별도의 paging record list을 정의한다면, 이를 지시하는 별도의 지시자는 필요 없다.

도 2f는 본 발명에서의 단말 동작의 순서도이다.

2f-05 단계에서 단말은 기지국이 브로드캐스팅하는 시스템 정보를 통해, 상기 기지국이 EDT을 지원하는지 여부를 확인한다. 구체적으로 DL EDT을 지원하는지 여부 혹은 msg4를 이용한 DL EDT을 지원하는지 여부를 시스템 정보에 설정될 수 있다. 또한 msg4를 이용한 DL EDT 동작을 위해 사용되는 dedicated preamble 정보가 시스템 정보로 제공된다.

2f-10 단계에서 상기 단말은 상기 기지국으로부터 페이징 메시지를 수신한다. msg4을 통해 사용자 데이터를 전송하기 위한 페이징 메시지에는 msg4 기반의 DL EDT가 트리거되었음을 지시하는 지시자와 상기 DL EDT을 위한 랜덤 엑세스를 위해 단말이 사용해야 하는 dedicated preamble 정보이다.

2f-15 단계에서 상기 단말은 상기 지시된 dedicated preamble 아이디를 이용하여 이에 대응하는 프리엠블을 상기 기지국에 전송한다.

2f-20 단계에서 상기 단말은 RAR을 상기 기지국으로부터 수신한다.

2f-25 단계에서 상기 단말은 DL EDT을 위한 엑세스임을 지시하는 cause value을 수납하여 msg3을 전송한다. 상기 msg3에는 CP EDT 혹은 UP EDT인지에 따라 RRCEarlyDataRequest 혹은 RRCConnectionResumeRequest 메시지가 수신된다.

2f-30 단계에서 상기 단말은 사용자 데이터가 수납된 msg4을 상기 기지국으로부터 수신한다. 상기 msg4에는 CP EDT 혹은 UP EDT인지에 따라 RRCEarlyDataComplete 혹은 RRCConnectionRelease 메시지가 수신된다. 만약 상기 msg4에 대해, 전송해야 하는 데이터가 있다면, establishment 과정 혹은 MO-initiated EDT을 트리거한다.

도 2g는 본 발명에서의 기지국 동작의 순서도이다.

2g-05 단계에서 기지국은 시스템 정보를 브로드캐스팅하한다. 상기 기지국이 DL EDT을 지원한다면, DL EDT을 지원하는지 여부 혹은 msg4를 이용한 DL EDT을 지원하는지 여부를 시스템 정보에 설정될 수 있다. 또한 msg4를 이용한 DL EDT 동작을 위해 사용되는 dedicated preamble 정보를 시스템 정보에 포함시킨다.

2g-10 단계에서 상기 기지국은 페이징 메시지를 상기 단말에게 전송한다. 상기 페이징 메시지에는 특정 단말의 paging record에 대해, msg4 기반의 DL EDT가 트리거되었음을 지시하는 지시자와 상기 DL EDT을 위한 랜덤 엑세스를 위해 단말이 사용해야 하는 dedicated preamble 정보를 포함한다.

2g-15 단계에서 상기 기지국은 상기 단말로부터 상기 지시된 dedicated preamble 아이디를 이용하여 이에 대응하는 프리엠블을 상기 기지국에 전송한다.

2g-20 단계에서 상기 기지국은 상기 단말에게 RAR을 전송한다.

2g-25 단계에서 상기 기지국은 상기 단말로부터 msg3 메시지를 수신한다.

2g-30 단계에서 상기 기지국은 상기 단말의 사용자 데이터를 msg4에 수납하여 상기 단말에게 전송한다.

또 다른 실시 예로, 상기 기지국은 RAR에 상기 단말의 사용자 데이터를 수납하여 전송할 수 있다. 이 때, 상기 사용자 데이터는 NAS container에 수납되며, 상기 NAS container는 소정의 RRC 메시지에 포함되다. 상기 기지국이 RAR을 통해 사용자 데이터를 보내기 위해서는 페이징 메시지 내의 필드 혹은 RAR MAC PDU에 비트 정보를 이용하여, RAR을 통해 사용자 데이터가 전송되는지를 지시해야 한다.

기지국은 보내고자하는 사용자 데이터 크기에 따라 페이징 메시지, RAR, msg4 중 상기 사용자 데이터를 수납할 메시지를 선택하고, 이에 대응하는 EDT 과정을 수행한다.

도 2h에 단말의 구조를 도시하였다.

상기 도면을 참고하면, 상기 단말은 RF(Radio Frequency)처리부(2h-10), 기저대역(baseband)처리부(2h-20), 저장부(2h-30), 제어부(2h-40)를 포함한다.

상기 RF처리부(2h-10)는 신호의 대역 변환, 증폭 등 무선 채널을 통해 신호를 송수신하기 위한 기능을 수행한다. 즉, 상기 RF처리부(2h-10)는 상기 기저대역처리부(2h-20)로부터 제공되는 기저대역 신호를 RF 대역 신호로 상향 변환한 후 안테나를 통해 송신하고, 상기 안테나를 통해 수신되는 RF 대역 신호를 기저대역 신호로 하향 변환한다. 예를 들어, 상기 RF처리부(2h-10)는 송신 필터, 수신 필터, 증폭기, 믹서(mixer), 오실레이터(oscillator), DAC(digital to analog convertor), ADC(analog to digital convertor) 등을 포함할 수 있다. 상기 도면에서, 하나의 안테나만이 도시되었으나, 상기 단말은 다수의 안테나들을 구비할 수 있다. 또한, 상기 RF처리부(2h-10)는 다수의 RF 체인들을 포함할 수 있다. 나아가, 상기 RF처리부(2h-10)는 빔포밍(beamforming)을 수행할 수 있다. 상기 빔포밍을 위해, 상기 RF처리부(2h-10)는 다수의 안테나들 또는 안테나 요소(element)들을 통해 송수신되는 신호들 각각의 위상 및 크기를 조절할 수 있다. 또한 상기 RF 처리부는 MIMO를 수행할 수 있으며, MIMO 동작 수행 시 여러 개의 레이어를 수신할 수 있다.

상기 기저대역처리부(2h-20)은 시스템의 물리 계층 규격에 따라 기저대역 신호 및 비트열 간 변환 기능을 수행한다. 예를 들어, 데이터 송신 시, 상기 기저대역처리부(2h-20)은 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심벌들을 생성한다. 또한, 데이터 수신 시, 상기 기저대역처리부(2h-20)은 상기 RF처리부(2h-10)로부터 제공되는 기저대역 신호를 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열을 복원한다. 예를 들어, OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 방식에 따르는 경우, 데이터 송신 시, 상기 기저대역처리부(2h-20)는 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심벌들을 생성하고, 상기 복소 심벌들을 부반송파들에 매핑한 후, IFFT(inverse fast Fourier transform) 연산 및 CP(cyclic prefix) 삽입을 통해 OFDM 심벌들을 구성한다. 또한, 데이터 수신 시, 상기 기저대역처리부(2h-20)은 상기 RF처리부(2h-10)로부터 제공되는 기저대역 신호를 OFDM 심벌 단위로 분할하고, FFT(fast Fourier transform) 연산을 통해 부반송파들에 매핑된 신호들을 복원한 후, 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열을 복원한다.

상기 기저대역처리부(2h-20) 및 상기 RF처리부(2h-10)는 상술한 바와 같이 신호를 송신 및 수신한다. 이에 따라, 상기 기저대역처리부(2h-20) 및 상기 RF처리부(2h-10)는 송신부, 수신부, 송수신부 또는 통신부로 지칭될 수 있다. 나아가, 상기 기저대역처리부(2h-20) 및 상기 RF처리부(2h-10) 중 적어도 하나는 서로 다른 다수의 무선 접속 기술들을 지원하기 위해 다수의 통신 모듈들을 포함할 수 있다. 또한, 상기 기저대역처리부(2h-20) 및 상기 RF처리부(2h-10) 중 적어도 하나는 서로 다른 주파수 대역의 신호들을 처리하기 위해 서로 다른 통신 모듈들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 서로 다른 무선 접속 기술들은 무선 랜(예: IEEE 802.11), 셀룰러 망(예: LTE) 등을 포함할 수 있다. 또한, 상기 서로 다른 주파수 대역들은 극고단파(SHF:super high frequency)(예: 2.NRHz, NRhz) 대역, mm파(millimeter wave)(예: 60GHz) 대역을 포함할 수 있다.

상기 저장부(2h-30)는 상기 단말의 동작을 위한 기본 프로그램, 응용 프로그램, 설정 정보 등의 데이터를 저장한다. 특히, 상기 저장부(2h-30)는 제2무선 접속 기술을 이용하여 무선 통신을 수행하는 제2접속 노드에 관련된 정보를 저장할 수 있다. 그리고, 상기 저장부(2h-30)는 상기 제어부(2h-40)의 요청에 따라 저장된 데이터를 제공한다.

상기 제어부(2h-40)는 상기 단말의 전반적인 동작들을 제어한다. 예를 들어, 상기 제어부(2h-40)는 상기 기저대역처리부(2h-20) 및 상기 RF처리부(2h-10)을 통해 신호를 송수신한다. 또한, 상기 제어부(2h-40)는 상기 저장부(2h-40)에 데이터를 기록하고, 읽는다. 이를 위해, 상기 제어부(2h-40)는 적어도 하나의 프로세서(processor)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제어부(2h-40)는 통신을 위한 제어를 수행하는 CP(communication processor) 및 응용 프로그램 등 상위 계층을 제어하는 AP(application processor)를 포함할 수 있다.

도 2i는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 주기지국의 블록 구성을 도시한다.

상기 도면에 도시된 바와 같이, 상기 기지국은 RF처리부(2i-10), 기저대역처리부(2i-20), 백홀통신부(2i-30), 저장부(2i-40), 제어부(2i-50)를 포함하여 구성된다.

상기 RF처리부(2i-10)는 신호의 대역 변환, 증폭 등 무선 채널을 통해 신호를 송수신하기 위한 기능을 수행한다. 즉, 상기 RF처리부(2i-10)는 상기 기저대역처리부(2i-20)로부터 제공되는 기저대역 신호를 RF 대역 신호로 상향변환한 후 안테나를 통해 송신하고, 상기 안테나를 통해 수신되는 RF 대역 신호를 기저대역 신호로 하향변환한다. 예를 들어, 상기 RF처리부(2i-10)는 송신 필터, 수신 필터, 증폭기, 믹서, 오실레이터, DAC, ADC 등을 포함할 수 있다. 상기 도면에서, 하나의 안테나만이 도시되었으나, 상기 제1접속 노드는 다수의 안테나들을 구비할 수 있다. 또한, 상기 RF처리부(2i-10)는 다수의 RF 체인들을 포함할 수 있다. 나아가, 상기 RF처리부(2i-10)는 빔포밍을 수행할 수 있다. 상기 빔포밍을 위해, 상기 RF처리부(2i-10)는 다수의 안테나들 또는 안테나 요소들을 통해 송수신되는 신호들 각각의 위상 및 크기를 조절할 수 있다. 상기 RF 처리부는 하나 이상의 레이어를 전송함으로써 하향 MIMO 동작을 수행할 수 있다.

상기 기저대역처리부(2i-20)는 제1무선 접속 기술의 물리 계층 규격에 따라 기저대역 신호 및 비트열 간 변환 기능을 수행한다. 예를 들어, 데이터 송신 시, 상기 기저대역처리부(2i-20)은 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심벌들을 생성한다. 또한, 데이터 수신 시, 상기 기저대역처리부(2i-20)은 상기 RF처리부(2i-10)로부터 제공되는 기저대역 신호를 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열을 복원한다. 예를 들어, OFDM 방식에 따르는 경우, 데이터 송신 시, 상기 기저대역처리부(2i-20)은 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심벌들을 생성하고, 상기 복소 심벌들을 부반송파들에 매핑한 후, IFFT 연산 및 CP 삽입을 통해 OFDM 심벌들을 구성한다. 또한, 데이터 수신 시, 상기 기저대역처리부(2i-20)은 상기 RF처리부(2i-10)로부터 제공되는 기저대역 신호를 OFDM 심벌 단위로 분할하고, FFT 연산을 통해 부반송파들에 매핑된 신호들을 복원한 후, 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열을 복원한다. 상기 기저대역처리부(2i-20) 및 상기 RF처리부(2i-10)는 상술한 바와 같이 신호를 송신 및 수신한다. 이에 따라, 상기 기저대역처리부(2i-20) 및 상기 RF처리부(2i-10)는 송신부, 수신부, 송수신부, 통신부 또는 무선 통신부로 지칭될 수 있다.

상기 백홀통신부(2i-30)는 네트워크 내 다른 노드들과 통신을 수행하기 위한 인터페이스를 제공한다. 즉, 상기 백홀통신부(2i-30)는 상기 주기지국에서 다른 노드, 예를 들어, 보조기지국, 코어망 등으로 송신되는 비트열을 물리적 신호로 변환하고, 상기 다른 노드로부터 수신되는 물리적 신호를 비트열로 변환한다.

상기 저장부(2i-40)는 상기 주기지국의 동작을 위한 기본 프로그램, 응용 프로그램, 설정 정보 등의 데이터를 저장한다. 특히, 상기 저장부(2i-40)는 접속된 단말에 할당된 베어러에 대한 정보, 접속된 단말로부터 보고된 측정 결과 등을 저장할 수 있다. 또한, 상기 저장부(2i-40)는 단말에게 다중 연결을 제공하거나, 중단할지 여부의 판단 기준이 되는 정보를 저장할 수 있다. 그리고, 상기 저장부(2i-40)는 상기 제어부(2i-50)의 요청에 따라 저장된 데이터를 제공한다.

상기 제어부(2i-50)는 상기 주기지국의 전반적인 동작들을 제어한다. 예를 들어, 상기 제어부(2i-50)는 상기 기저대역처리부(2i-20) 및 상기 RF처리부(2i-10)을 통해 또는 상기 백홀통신부(2i-30)을 통해 신호를 송수신한다. 또한, 상기 제어부(2i-50)는 상기 저장부(2i-40)에 데이터를 기록하고, 읽는다. 이를 위해, 상기 제어부(2i-50)는 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있다.

한편, 본 발명의 방법을 설명하는 도면에서 설명의 순서가 반드시 실행의 순서와 대응되지는 않으며, 선후 관계가 변경되거나 병렬적으로 실행 될 수도 있다.

또는, 본 발명의 방법을 설명하는 도면은 본 발명의 본질을 해치지 않는 범위 내에서 일부의 구성 요소가 생략되고 일부의 구성요소만을 포함할 수 있다.

상술한 본 발명의 구체적인 실시 예들에서, 발명에 포함되는 구성 요소는 제시된 구체적인 실시 예에 따라 단수 또는 복수로 표현되었다. 그러나, 단수 또는 복수의 표현은 설명의 편의를 위해 제시한 상황에 적합하게 선택된 것으로서, 본 발명이 단수 또는 복수의 구성 요소에 제한되는 것은 아니며, 복수로 표현된 구성 요소라하더라도 단수로 구성되거나, 단수로 표현된 구성 요소라 하더라도 복수로 구성될 수 있다.

한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (15)

1. 무선 통신 시스템에서 단말에 의해 수행되는 방법에 있어서,
   기지국으로부터, MT-EDT (mobile terminated - early data transmission)을 지시하는 정보를 포함하는 페이징 메시지를 수신하는 단계로서, 상기 정보는 1 비트 정보이고;
   상기 MT-EDT를 위해 설정되지 않는 랜덤 액세스 프리엠블을 선택하는 단계;
   상기 기지국으로, 상기 페이징 메시지에 기반하여, 상기 랜덤 액세스 프리엠블(preamble)을 전송하는 단계;
   상기 기지국으로부터, 상기 랜덤 액세스 프리엠블에 기반하여, RAR(random access response)를 수신하는 단계; 및
   상기 RAR에 기반하여, 상기 MT-EDT를 지시하는 resumeCause를 포함하는 RRCConnectionResumeRequest 메시지를 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 기지국으로부터, 상기 RRCConnectionResumeRequest 메시지를 기반으로 하향링크 데이터와 연관된 RRCConnectionRelease 메시지를 수신하는 단계를 더 포함하고,
   상기 하향링크 데이터는 상기 RRCConnectionResumeRequest 메시지와 다중화된 전용 트래픽 채널(dedicated traffic channel, DTCH)에서 전송되는 것을 특징으로 하는 방법.
3. 무선 통신 시스템에서 기지국에 의한 방법에 있어서,
   단말로, MT-EDT (mobile terminated - early data transmission)을 지시하는 정보를 포함하는 페이징 메시지를 전송하는 단계로서, 상기 정보는 1 비트 정보이고;
   상기 단말로부터, 상기 페이징 메시지에 기반하여, 랜덤 액세스 프리엠블(preamble)을 수신하는 단계;
   상기 단말로, 상기 랜덤 액세스 프리엠블에 기반하여, RAR(random access response)를 전송하는 단계; 및
   상기 RAR에 기반하여, 상기 MT-EDT를 지시하는 resumeCause를 포함하는 RRCConnectionResumeRequest 메시지를 수신하는 단계를 포함하고,
   상기 랜덤 액세스 프리엠블은 상기 MT-EDT를 위해 설정되지 않는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제3 항에 있어서,
   상기 단말로, 상기 RRCConnectionResumeRequest 메시지를 기반으로 하향링크 데이터와 연관된 RRCConnectionRelease 메시지를 전송하는 단계를 더 포함하고,
   상기 하향링크 데이터는 상기 RRCConnectionResumeRequest 메시지와 다중화된 전용 트래픽 채널(dedicated traffic channel, DTCH)에서 전송되는 것을 특징으로 하는 방법.
5. 단말에 있어서,
   적어도 하나의 신호를 송수신을 할 수 있는 송수신부; 및
   상기 송수신부와 결합된 제어부를 포함하고,
   상기 제어부는:
   기지국으로부터, MT-EDT (mobile terminated - early data transmission)을 지시하는 정보를 포함하는 페이징 메시지를 수신하고, 상기 정보는 1 비트 정보이고,
   상기 MT-EDT를 위해 설정되지 않는 랜덤 액세스 프리엠블을 선택하고,
   상기 기지국으로, 상기 페이징 메시지에 기반하여, 상기 랜덤 액세스 프리엠블(preamble)을 전송하고,
   상기 기지국으로부터, 상기 랜덤 액세스 프리엠블에 기반하여, RAR(random access response)를 수신하고, 및
   상기 RAR에 기반하여, 상기 MT-EDT를 지시하는 resumeCause를 포함하는 RRCConnectionResumeRequest 메시지를 전송하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 단말.
6. 제5 항에 있어서,
   상기 기지국으로부터, 상기 RRCConnectionResumeRequest 메시지를 기반으로 하향링크 데이터와 연관된 RRCConnectionRelease 메시지를 수신하도록 더 구성되고,
   상기 하향링크 데이터는 상기 RRCConnectionResumeRequest 메시지와 다중화된 전용 트래픽 채널(dedicated traffic channel, DTCH)에서 전송되는 것을 특징으로 하는 단말.
7. 기지국에 있어서,
   적어도 하나의 신호를 송수신을 할 수 있는 송수신부; 및
   상기 송수신부와 결합된 제어부를 포함하고,
   상기 제어부는:
   단말로, MT-EDT (mobile terminated - early data transmission)을 지시하는 정보를 포함하는 페이징 메시지를 전송하고, 상기 정보는 1 비트 정보이고,
   상기 단말로부터, 상기 페이징 메시지에 기반하여, 랜덤 액세스 프리엠블(preamble)을 수신하고,
   상기 단말로, 상기 랜덤 액세스 프리엠블에 기반하여, RAR(random access response)를 전송하고,
   상기 RAR에 기반하여, 상기 MT-EDT를 지시하는 resumeCause를 포함하는 RRCConnectionResumeRequest 메시지를 수신하도록 구성되고,
   상기 랜덤 액세스 프리엠블은 상기 MT-EDT를 위해 설정되지 않는 것을 특징으로 하는 기지국.
8. 제7 항에 있어서,
   상기 단말로, 상기 RRCConnectionResumeRequest 메시지를 기반으로 하향링크 데이터와 연관된 RRCConnectionRelease 메시지를 전송하도록 더 구성되고,
   상기 하향링크 데이터는 상기 RRCConnectionResumeRequest 메시지와 다중화된 전용 트래픽 채널(dedicated traffic channel, DTCH)에서 전송되는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 기지국.
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