JP3865680B2 - 移動通信システムにおけるパケット再伝送のための送受信装置及び方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、広帯域符号分割多重接続(Wide-band Code Division Multiple Access: W−CDMA)移動通信システムに関し、特に、再伝送の時の復号性能を向上させる送受信装置及び方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
無線通信を遂行する移動通信システムにおいて、高速、高品質のデータサービスに悪影響を与える要因は、チャネル環境に起因する。無線チャネル環境は、白色雑音及びフェーディング(fading)による信号電力の変化、シャドーイング(Shadowing)、端末機の移動及び頻繁な速度変化によるドップラー効果(Doppler effect)、及び他の使用者及び多重経路信号による干渉などによって、しばしば変化する。従って、高速無線データパケットサービスを提供するためには、既存の2世代または3世代移動通信システムの一般的な技術の以外に、より進歩した技術が必要である。こういう技術として、3GPP(3rd Generation Partnership Project)及び3GPP2は、適応変復調/符号化(Adaptive Modulation & Coding Scheme: 以下、AMCSと称する)及び複合再伝送(Hybrid Automatic Repeat Request: 以下、HARQと称する)技法を共通的に言及している。
【0003】
前記AMCSは、ダウンリンクチャネル状態の変化によって変調方式(Modulation Order)及び符号率(Code Rate)を調節する。前記ダウンリンクのチャネル品質情報は、端末(User Equipment: 以下、UEと称する)で受信信号の信号対雑音比(Signal to Noise Ratio: 以下、SNRと称する)を測定して得ることができる。前記UEは、前記チャネル品質情報をアップリンクを通して基地局(Base Station: BS)に伝送する。そうすると、前記BSは、前記チャネル品質情報に基づいてダウンリンクのチャネル状態を予測し、前記予測されたチャネル状態によって適した変調方式及びチャネル符号化部の符号率を決定する。
【0004】
前記HARQは、チャネル品質の以外にも受信バッファのサイズ及びシグナリングなどを含むシステムの複雑度の観点において考慮すべき事項は多いので、これを具現することが容易でない。
【0005】
現在高速無線データパケット通信システムにおいては、QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)、8PSK(8-ary PSK)、16QAM(16-ary Quadrature Amplitude Modulation)などの変調方式、及び1/2及び3/4などの符号率が使用される。AMCSによると、BSは、自分に隣接したUEのように良好なチャネル品質を有するUEに対して高次変調方式(例えば、16QAM及び64QAM)及び高符号率3/4を適用し、セルの境界にあるUEのように不良のチャネル品質を有するUEに対しては低次変調方式(例えば、8PSK及びQPSK)及び低符号率1/2を適用する。前記AMCSは、高速電力制御に依存した既存の方法に比べて、干渉信号をかなり低減させ、移動通信システムの性能を向上させる。
【0006】
前記HARQは、初期に伝送されたデータパケットのエラーを補償するために使用される再伝送制御技法である。前記HARQは、チェース接合技法(Chase Combining: 以下、CCと称する)、全体リダンダンシー増加技法(Full Incremental Redundancy: 以下、FIRと称する)及び部分的リダンダンシー増加技法(Partial Incremental Redundancy: 以下、PIRと称する)に区分される。
【0007】
前記CCは、再伝送の時に、初期伝送の時に使用されたパケットと同一のパケットを伝送する方式である。受信器は、前記再伝送されたパケットと受信バッファに貯蔵されていた初期伝送パケットを接合することによって、復号化部に入力される符号化ビット(coded Bits)に対する信頼度を向上させて全体的な移動通信システムの性能利得を得ることができる。同一の2つのパケットを接合することは、パケットの反復符号化と類似した効果が発生するので、平均的に約3dBの性能利得効果を得ることができる。
【0008】
前記FIRは、パリティビット(Parity Bits)のみを有するパケットを再伝送する。復号化部は、初期伝送の時に伝送されたシステマティックビット(Systematic Bits)だけでなく新しいパリティビットを利用してデータを符号化する。結果的に、復号化性能が向上する。一般的に、低い符号率による性能利得が反復符号化による性能利得より大きいということは、符号化理論において公知のことである。従って、性能利得のみを考慮した場合、前記FIRは、前記CCより優れた性能を見せる。
【0009】
前記PIRは、再伝送の時に、システマティックビットと新しいパリティビットとの組合せからなるパケットを伝送する。受信器は、再伝送されたシステマティックビットを初期伝送されたシステマティックビットと組み合わせて復号することによって、前記CCに類似した効果を得る。さらに、前記PIRは、新しいパリティビットを使用して復号化することによって、前記FIRとも類似した効果を得る。前記PIRは、前記FIRより比較的に高い符号率を使用するので、前記FIRと前記CCの中間の性能をみせる。
【0010】
従って、AMCS及びHARQは、独立的な技術であるが、前記2つの方式を接合して使用すると、システムの性能を大きく改善することができる。
【0011】
図1は、一般的な高速無線データパケット通信システムを構成する送信器を示すブロック図である。図1を参照すると、前記送信器は、チャネル符号化部(Channel Encoder)110、レートマッチング部(Rate Controller)120、インターリーバ(Interleaver)130、変調器(Modulator)140、及び制御部(controller)150から構成される。サイズNの伝送ブロック(Transport Blocks)からなる情報ビットを入力すると、前記チャネル符号化器110は、所定の符号率(例えば、1/2または3/4)によって前記情報ビットを符号化して符号化ビットを出力する。前記チャネル符号化部110は、1/6または1/5の母符号率(mother code rate)を使用してシンボル穿孔またはシンボル反復を通して複数の符号率を支援することができる。前記符号率は、前記制御部150によって制御される。
【0012】
前記符号化ビットは、レートマッチング部120によってレートマッチングされる。前記レートマッチングは、一般的に、トランスポートチャネルマルチプレキシング(transport channel-multiplexing)によって遂行されるか、または、前記符号化ビットの数が無線上で伝送されるビットの数と異なる場合、前記符号化ビットに対する反復(Repetition)及び穿孔(Puncturing)によって遂行される。前記レートマッチングされた符号化ビットは、バーストエラー(burst error)によるデータ伝送損失を最小化するために、インターリーバ(Interleaver)130によってインターリーブされる。変調器140は、前記インターリーブされたビットを前記制御部150によって決定された変調方式によって変調する。
【0013】
前記制御部150は、無線ダウンリンクチャネルの状態によって前記チャネル符号化部110の符号率及び前記変調器140の変調方式を制御する。つまり、前記制御部150は、無線環境によって変調方式としてQPSK、8PSK、16QAM、64QAMを選択的に使用するために、AMCS(Adaptive Modulation and Coding Scheme)を支援する。図示されてはいないが、UEは、前記変調されたデータを、データ伝送チャネルを区分するために複数のウォルシュ符号(W)を使用して拡散し、BSを区分するためにはPN符号を使用して拡散する。
【0014】
図2は、前記変調器140が16QAMを使用して変調する時の信号コンスタレーション(constellation)を示す。図2を参照すると、4個の符号化ビットは、1つの変調シンボルを形成し、前記コンスタレーション上の16個の信号点のうち1つの信号点にマッピングされる。前記16個の変調シンボルは、受信器における対応する変調シンボルの識別の容易さの程度によって、最高のエラー確率を有する領域(Region)1、領域2、及び最低のエラー確率を有する領域3に分類される。
【0015】
図3は、付加白色ガウス雑音(Additive White Gaussian Noise: AWGN)環境下のシミュレーションを通して得られる前記領域のエラー確率を示すグラフである。例えば、領域1の変調シンボル6、7、10、11は、他の領域の変調シンボルより相対的に高いエラー確率を有する。
【0016】
16QAMまたは64QAMのような高次変調方式において変調シンボルは、異なるエラー確率を有する領域に分類されることができる。この場合、既存のHARQにおいて、再伝送されるビットは、初期伝送されるビットと同一のエラー確率を有する。従って、エラー確率は、初期伝送及び再伝送の時に同一である。
【0017】
入力ビットのLLR(Log Likelihood Ratio)が均一である時、復号性能が向上することは周知のことである。しかしながら、特定のビットが高いエラー確率を有して伝送されることは、システムの復号性能を低下させる。従って、再伝送の時に伝送性能を向上させる新しい再伝送技法が必要になった。
【0018】
【発明が解決しようとする課題】
前述した問題点を解決するための本発明の目的は、無線通信システムの性能を向上させるパケット再伝送のための送受信装置及び方法を提供することにある。
【0019】
本発明の他の目的は、無線通信システムにおいてパケット再伝送の信頼度を向上させる送受信装置及び方法を提供することにある。
【0020】
本発明のまた他の目的は、無線通信システムにおいて受信器がより高い受信確率によってビットを受信することを可能にする送受信装置及び方法を提供することにある。
【0021】
本発明のまた他の目的は、HARQを支援する移動通信システムにおいてより効率的なパケット再伝送のための送受信装置及び方法を提供することにある。
【0022】
本発明のまた他の目的は、再伝送されるビットを初期伝送の時とは異なるエラー確率を有するように変更して伝送する送受信装置及び方法を提供することにある。
【0023】
本発明のまた他の目的は、初期伝送されたビットとは異なるエラー確率を有するように変更された再伝送ビットを受信する受信装置を提供することにある。
【0024】
本発明のまた他の目的は、再伝送されるビットを反転する送信装置及び方法を提供することにある。
【0025】
本発明のまた他の目的は、反転されて再伝送されたビットを復元する受信装置及び方法を提供することにある。
【0026】
【課題を解決するための手段】
前記目的を解決するための本発明は、受信器からの再伝送要請があると、チャネル符号化部は、入力データを所定の符号率によって符号化して符号化ビットを送信器に出力する。インターリーバは、前記符号化ビットを所定のインターリービング規則によってインターリーブし、ビット反転器は、前記受信器からの再伝送要請が奇数番目の再伝送要請であると、前記インターリーブされた符号化ビットを反転する。次に、変調器は、前記反転した符号化ビットを所定の変調方式によって変調する。
【0027】
前記受信器において、復調部は、再伝送要請によって受信されるデータを所定の変調方式によって復調して符号化ビットを出力する。ビット反転器は、前記符号化ビットが同一のデータに対する奇数番目の再伝送要請によって受信されているか否かを判断し、奇数番目の再伝送要請によって受信された場合は、前記符号化ビットを反転する。デインターリーバは、前記反転した符号化ビットを所定のデインターリービング規則によってデインターリーブする。接合部は、前記デインターリーブされた符号化ビットを以前の符号化ビットと接合し、チャネル復号化部は、前記接合された符号化ビットを復号して復号された情報ビットを出力する。エラー検査部は、前記復号された情報ビットからパケット単位でエラー検出ビットを抽出し、前記抽出されたエラー検出ビットによって前記復号された情報ビットがエラーを有するか否かを判断する。制御部は、前記情報ビットがエラーを有する場合、前記送信器に前記符号化ビットに対する再伝送を要請する。
【0028】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に従う好適な実施形態について添付図を参照しつつ詳細に説明する。下記の説明において、本発明の要旨のみを明確にする目的で、関連した公知機能または構成に関する具体的な説明は省略する。
【0029】
本発明において、複合再伝送(HARQ)は、パケットエラーの発生の時に再伝送によって前記パケットエラーを補正するリンク制御技法である。一般的に、再伝送は、初期伝送に失敗して初期伝送のパケットデータをもう一度伝送することであるので、再伝送の時に新しいデータを伝送することではない。
【0030】
前述したように、前記HARQは、システマティックビットが再伝送されるか否かによってHARQタイII及びHARQタイプIIIに区分される。代表的なHARQタイプIIとしては、FIRがあり、HARQタイプIIIとしては、同一のパリティビットが再伝送されるか否かによって区分されるCC及びPIRがある。
【0031】
後述される本発明は、全ての前記HARQに適用される。つまり、前記CCにおいて、再伝送されるパケットは、初期伝送されたパケットと同一のビットを有し、前記FIR及び前記PIRにおいて、再伝送されるパケットは、初期伝送されたパケットとは異なるビットを有する。本発明は、再伝送されるパケットの伝送効率を向上させるための技術に関するので、再伝送されるパケットが初期伝送されるパケットと同一でない場合にも当然適用できる。しかしながら、以下、前記CCの場合を適用例として説明する。
【0032】
送信(Transmission)
図4は、本発明の実施形態による符号分割多重接続移動通信システムの送信器を示すブロック図である。図4を参照すると、前記送信器は、CRC(Cyclic Redundancy Check)追加部(Adder)210、チャネル符号化器(Channel Encoder)220、レートマッチング部(Rate Controller)230、インターリーバ(Interleaver)240、ビット反転器(Bit Inverter)250、反転制御器(Inversion Controller)255、変調器(Modulator)260、及び制御部(Controller)270から構成される。本発明の実施形態において、再伝送の時に符号化したビットを反転して、前記符号化したビットが初期伝送の時とは異なるエラー確率を有する領域にマッピングされるようにする。
【0033】
前記CRC追加部210は、入力される情報ビットにパケットデータ単位のエラー検査のためのCRCビットを追加する。前記チャネル符号化部220は、前記CRCビットを含むパケットデータを所定の符号化技法を利用して所定の符号率で符号化する。前記パケットデータは、システマティックビット及び前記システマティックビットのエラー制御ビットであるパリティビットに符号化される。前記符号化技法としては、ターボ符号化(Turbo Coding)及びコンボルーション符号化(Convolutional Coding)がある。
【0034】
前記所定の符号率は、前記システマティックビットと前記パリティビットの比率を決定する。例えば、前記所定の符号率が1/2である場合、前記チャネル符号化部220は、1つの情報ビットの入力に対して1つのシステマティックビット及び1つのパリティビットを出力する。前記所定の符号率が3/4である場合、前記チャネル符号化部220は、3つの情報ビットの入力に対して3つのシステマティックビット及び1つのパリティビットを出力する。本発明の実施形態は、前記符号率1/2及び3/4のほかに全ての符号率に対して適用されることができる。
【0035】
前記レートマッチング部230は、前記チャネル符号化部220からの符号化ビットに対して反復及び穿孔を遂行することによって、前記符号化ビットのレートマッチングを遂行する。前記レートマッチングされたビットの順は、前記インターリーバ240によってランダムに再配置される。前記インターリーブされたシンボルは、再伝送のためにバッファ(図示せず)に貯蔵される。受信器からの再伝送要請があると、前記制御部270の制御下で前記バッファに貯蔵されたパケットの全体または一部が出力される。
【0036】
前記ビット反転器250は、前記反転制御器255の制御によって再伝送パケットのビットを反転する。前記反転制御器255は、パケットの奇数番目の再伝送の時のみに前記ビット反転器250を動作させる。前記ビット反転器250が毎再伝送に動作されると、毎再伝送において同一のパケットが伝送される。反転されたビットを1番目の再伝送の時に伝送した後に再伝送が要請されると、2番目の再伝送の時には反転されなかったビット(元のビット)を伝送する。
【0037】
より具体的に、ビット反転が必要でない場合、つまり、初期伝送または偶数番目の再伝送である場合、前記反転制御器255は、前記ビット反転器250の前端のスイッチをオフ(OFF)にし、バイパス(bypass)スイッチをオン(ON)にして、受信されたビットが前記ビット反転器250をバイパスするようにする。逆に、ビット反転が必要である場合、前記反転制御器255は、前記ビット反転器250の前端のスイッチをオン(ON)にし、バイパススイッチをオフ(OFF)にして、受信されたビットが反転されるようにする。従って、前記ビット反転器250は、再伝送の時に、符号化ビットを初期伝送の時の符号化ビットとは異なるエラー確率を有する領域にマッピングさせる。
【0038】
図4において、前記ビット反転器250が前記インターリーバ240と前記変調器260との間に位置しているが、前記変調器260の前であれば前記送信器の他の場所に位置することもできる。例えば、前記ビット反転器250は、前記インターリーバ240の前端に位置することができる。
【0039】
前記変調器260は、入力された符号化ビットを所定の変調方式によって変調する。
【0040】
前記制御部270は、本発明の実施形態による送信器の各構成の全般的な動作を制御する。まず、前記制御部270は、現在の無線チャネル状態によって前記チャネル符号化部220の符号率及び前記変調器260の変調方式を決定する。さらに、前記制御部270は、上位階層(upper layer)からの再伝送要請を処理し、再伝送要請情報を前記反転制御器255に提供する。前記再伝送要請情報は、前記受信器からパケットの再伝送が要請されているか否か及び何番目の再伝送が要請されたのかに対する情報である。
【0041】
本発明の変形された実施形態において、前記反転制御器255が前記制御部270に統合されることもできる。この場合、前記統合された制御部は、上位階層からのシグナリングによって、前記符号率及び前記変調方式、及びビット反転器250を動作させるか否かを決定する。
【0042】
図5は、図4に示すチャネル符号化部220の詳細ブロック図である。前記チャネル符号化部220が前記3GPP(3rd Generation Partnership Project)から提供される1/6の母符号率(mother code rate)を使用すると仮定する。
【0043】
図5を参照すると、前記チャネル符号化部220は、サイズNの1つのデータフレームをシステマティックビットフレームX(=x1、x2、…xN)として出力する。ここで、Nは、前記符号率によって決定される。第1構成符号化器224は、前記入力されたデータフレームに対して2つの異なるパリティビットフレームY1(=y11、y12、…y1N)及びY2(=y21、y22、…y2N)を出力する。
【0044】
前記内部インターリーバ222は、前記データフレームをインターリーブし、前記インターリーブされたフレームをインターリーブされたシステマティックビットフレームX'(=x'1、x'2、…x'N)として出力する。第2構成符号化器226は、前記インターリーブされたシステマティックビットフレームを2つの異なるパリティビットフレームZ1(=z11、z12、…z1N)及びZ2(=z21、z22、…z2N)に符号化する。
【0045】
前記穿孔器228は、前記システマティックビットフレームX、前記インターリーブされたシステマティックビットフレームX'、及び前記パリティビットフレームY1、Y2、Z1、Z2を前記制御部270から提供される穿孔パターン(Puncturing Pattern)で穿孔することによって、希望するシステマティックビットS及びパリティビットPを生成する。
【0046】
前記穿孔パターンは、前記チャネル符号化部220の符号率及びHARQ方式によって決定される。例えば、前記符号率が1/2である場合、HARQタイプIII(CC及びPIR)において使用できる穿孔パターンは<数1>及び<数2>のようである。
【0047】
【数1】
【0048】
【数2】
【0049】
ここで、1は、穿孔されずに伝送されるビットを示し、0は、穿孔されるビットを示す。それぞれの入力ビットは、左側の列から右側の列へ穿孔される。
【0050】
前記CCの場合は、初期伝送または再伝送の時に前記穿孔パターンのいずれか1つを使用し、前記PIRの場合は、伝送毎に前記穿孔パターンを交互に使用する。
【0051】
HARQタイプII(FIR)を使用する場合、再伝送の時にステマティックビットが穿孔される。この場合、穿孔パターンは、例えば“010010”になる。
【0052】
前記CCを使用する場合、前記穿孔パターンP1(つまり、“110000”及び“100001”)が使用されると、前記穿孔器228は、毎伝送の時にビットX、Y1、X、及びZ2を出力し、残りのビットに対しては穿孔を遂行する。前記穿孔パターンP2(つまり、“110000”及び“100010”)を使用すると、前記穿孔器228は、毎伝送の時にビットX、Y1、X、及びZ1を出力し、残りのビットに対しては穿孔を遂行する。
【0053】
前記PIRを使用する場合、前記穿孔器228は、初期伝送の時にX、Y1、X、及びZ2を出力し、再伝送の時にはX、Y1、X、及びZ1を出力する。
【0054】
図6は、本発明の実施形態による送信器の動作を示すフローチャートである。図6を参照すると、過程310で、前記CRC追加部210は、伝送のための入力データにエラー検査のためのCRCビットをパケット単位で追加し、過程320で、前記チャネル符号化部220は、前記CRCビットを含むパケットデータを符号化する。過程330で、前記レートマッチング部230は、前記符号化されたビットに対して反復及び穿孔を遂行することによってレートマッチングを遂行する。過程340で、前記インターリーバ240は、前記レートマッチングされたビットをインターリーブする。
【0055】
過程350で、前記反転制御器255は、前記制御部270から受信された再伝送要請(Retransmission Request)によって前記パケットが初期伝送されるのか、それとも再伝送されるのかを判断する。初期伝送である場合、前記反転制御器255は、前記ビット反転器250をバイパスするように前記インターリーブされたビットを制御して前記変調器260に提供する。そうすると、過程380で、前記変調器260は、前記インターリーブされたビットを変調し、過程390で、前記変調されたビットが伝送される。
【0056】
反面、再伝送である場合、過程360で、前記反転制御器255は、何番目の再伝送であるかを判断する。前記判断結果、偶数番目の再伝送である場合、前記反転制御器255は、前記ビット反転器250をバイパスするように前記インターリーブされたビットを制御して前記変調器260に提供する。そうすると、過程380で、前記変調器260は、前記インターリーブされたビットを変調し、過程390で、前記変調されたビットが伝送される。前記判断結果、奇数番目の再伝送である場合、前記反転制御器255は、前記インターリーブされたビットを前記ビット反転器250に提供する。そうすると、過程370で、前記ビット反転器250は、前記インターリーブされたビットを反転する。過程380で、前記変調器260は、前記反転されたビットを変調シンボル単位で変調し、過程390で、前記変調されたビットが伝送される。
【0057】
前記変調器260による変調の時、前記反転されたビットは、反転されなかったビットとは異なるエラー確率を有する領域にマッピングされる。図2を参照すると、初期伝送された符号化ビットが“0000”である場合、この符号化ビットは領域1の信号点7にマッピングされる。再伝送の時、前記符号化ビットは“1111”に反転され、前記反転された符号化ビットは領域3の信号点13にマッピングされる。再伝送の時のエラー確率が変化されると、受信器で接合されるパケットのエラー確率が平均化されるので、復号性能が向上する。
【0058】
受信(Reception)
図7は、図4に示す送信器に対応する本発明の実施形態による受信器のブロック図である。図7を参照すると、前記受信器は、復調部(Demodulator)410、ビット反転器(Bit Inverter)420、反転制御器(Inversion Controller)425、デインターリーバ430、接合部(Combiner)440、バッファ(Buffer)450、チャネル復号化部(Channel Decoder)460、及びCRC検査部(CRC Checker)470から構成される。
【0059】
前記受信器の動作を説明すると、前記復調部410は、前記送信器から受信されるデータを前記変調器260で使用された変調方式に対応する復調方式によって復調する。前記ビット反転器420は、乗算器である。前記乗算器は、情報ビットを反対の符号に、つまり、1を−1に、−1を1にそれぞれ転換する。前記ビット反転器420は、前記反転制御器425の制御下で、同一のパケットの奇数番目の再伝送の時にビット反転を遂行する。従って、前記ビット反転器420は、図4に示す反転器250に対応する。
【0060】
前記チャネル符号化器220から出力される符号化ビットがハード値(hard value)0及び1を有するので、前記送信器は、前記ビット反転器250を使用するが、前記受信器は、前記復調部410から出力される復調されたビットがソフト値(soft value)−1及び1を有するので、前記反転制御器425の制御下で、それぞれの入力されたビットに選択的に−1を掛ける乗算器420を使用する。前記復調部410がハード値を出力する場合、前記乗算器420は、ビット反転器に替えられる。
【0061】
前記デインターリーバ430は、前記ビット反転器420から、または前記復調部410から受信された符号化ビットに対して、前記送信器のインターリーバ240のインターリービング方法に対応するデインターリービング方法によってデインターリービング動作を遂行する。一方、図7において、前記乗算器420は、前記デインターリーバ430の前端に位置しているが、他の例において、前記乗算器420は、前記送信器の構成と関係なく、前記デインターリーバ430の後端に位置することもできる。
【0062】
前記接合部440は、前記バッファ450に累積された同一のパケットの符号化ビットを現在受信された符号化ビットと接合する。前記バッファ450に累積された同一のパケットの符号化ビットが存在しない場合、つまり、初期伝送である場合、前記接合部440は、前記現在受信された符号化ビットを単に出力し、同時に前記バッファ450に貯蔵する。前記チャネル復号化部460は、前記接合部440から受信される符号化ビットを所定の復号化方式によって復号化することによって復元する。この時、前記所定の復号化方式は、前記送信器のチャネル符号化部220の符号化方式に対応するターボ復号方式を使用する。ターボ復号方式によって。前記チャネル復号化部460は、前記システマティックビット及びパリティビットを入力にしてシステマティックビットを復元する。
【0063】
前記CRC検査部470は、前記復号化された情報ビットからパケット単位でCRCビットを抽出し、前記抽出されたCRCビットを利用して前記パケットがエラーを有するか否かを判断する。前記判断結果は、上位階層の受信制御部(図示せず)に提供される。前記受信制御部は、前記パケットがエラーを有しない場合に前記パケットを処理し、前記パケットの受信を確認する応答信号ACK(Acknowledge)を送信器に伝送する。反面、前記パケットがエラーを有する場合、前記受信制御部は、前記パケットの再伝送を要求する応答信号NACK(Non-Acknowledge)を前記送信器に伝送する。
【0064】
前記ACK信号が前記送信器に伝送される場合、バッファ初期化が遂行されて、対応するパケットに対する符号化ビットは前記バッファ450から除去される。一方、前記NACKが前記送信器に伝送される場合、前記パケットに対する符号化ビットは、前記バッファ450に残る。前記反転制御器425は、前記NACKの伝送をカウントして次の再伝送が何番目であるかを判断し、の結果によって前記反転器420を制御する。
【0065】
図8は、本発明の実施形態による受信器の動作を示すフローチャートである。図8を参照すると、過程510で、無線伝送チャネルを通してデータが受信されると、過程520で、前記復調部410は、前記受信データを前記受信器と前記送信器との間に予め設定された変調方式による変調シンボル単位で復調することによって符号化ビットを復元する。過程530で、前記反転制御器425は、同一のパケットに対するNACKの発生をカウントした結果によって、前記符号化ビットが初期伝送のパケットであるか、それとも再伝送のパケットであるかを判断する。
【0066】
再伝送である場合、過程535で、前記反転制御器425は、同一のパケットに対する何番目の再伝送であるかを判断する。奇数番目の再伝送である場合、反転制御器425は、前記符号化ビットを前記反転器420に提供する。そうすると、前記反転器420は、過程540で、前記符号化ビットを反転する。反面、過程530における初期伝送または過程535おける偶数番目の再伝送の場合、前記反転制御器425は、前記符号化ビット対して前記ビット反転器420をバイパスさせる。
【0067】
前記デインターリーバ430は、過程550で、前記符号化ビットまたは反転された符号化ビットをデインターリーブし、過程560で、前記接合部440は、前記インターリーブされたビットを前記バッファ450に累積された同一のパケットの符号化ビットと接合する。過程570で、前記チャネル復号化部460は、前記接合されたビットを前記受信器と前記送信器との間に予め設定された所定の復号化方式によって復号化して元の情報ビットを出力する。
【0068】
過程580で、前記CRC検査部470は、前記復号された情報ビットからパケット単位でCRCビットを抽出し、CRC検査結果を上位階層に報告する。前記パケットがエラーを有しない場合、過程590で、前記バッファ450が初期化され、前記送信器にACKが伝送される。そうすると、前記エラーを有しないパケットは、前記上位階層によって処理される。一方、前記パケットがエラーを有する場合、過程595で、前記バッファ450に貯蔵された符号化ビットは保存され、前記送信器に前記パケットの再伝送を要求するNACKが伝送される。
【0069】
以下、図面を参照して本発明の実施形態による16QAMの変調方式を使用する場合の全般的な送受信動作を説明する。
【0070】
図4に示す送信器において、前記CRC追加部210は、伝送しようとするデータにパケット単位で所定のCRCビットを追加する。前記チャネル符号化部220は、前記CRC追加部210から受信されたデータを前記送信器と前記受信器との間に予め設定された所定の符号率によって符号化する。
【0071】
前記チャネル符号化部220の動作を図5を参照してより具体的に説明する。前記CRCビットが追加された前記データは、システマティックビットフレームXとして出力されると同時に、第1構成符号化器224に提供される。前記第1構成符号化器224は、前記データを符号化して、相違するパリティビットフレームY1及びY2を出力する。
【0072】
前記内部インターリーバ222は、前記データをインターリーブし、前記インターリーブされたデータを他のシステマティックビットフレームX'として出力する。前記第2構成符号化器226は、前記システマティックビットフレームX'を符号化して、2つの相違するパリティビットフレームZ1及びZ2を出力する。
【0073】
前記穿孔器228は、前記システマティックビットフレームX及びX'、及び前記パリティビットフレームY1、Y2、Z1、及びZ2を希望する符号率によって所定の穿孔パターンで進行することによって、システマティックビット及びパリティビットから構成される符号化ビットを出力する。前述したように、前記HARQ方式がCCである場合、初期伝送の時の穿孔パターンと再伝送の時の穿孔パターンは同一のである。つまり、これは、初期伝送及び再伝送の時に同一のビットが伝送されることを意味する。前記穿孔パターンは、前記穿孔器228に貯蔵されているか、または、外部から提供される。図5においては、外部から穿孔パターンが提供される構成である。
【0074】
前記レートマッチング部230は、前記チャネル符号化部220から受信される符号化ビットに対してレートマッチングを遂行する。前記インターリーバ240は、前記レートマッチングされた符号化ビットを前記送信器と前記受信器との間に予め設定されたインターリービング規則によってインターリーブする。前記反転器250は、前記インターリーブされたビットを前記反転制御器255の制御下で反転する。図9を参照して、ビット反転動作をより具体的に説明する。
【0075】
図9は、変調次数が16である12ビットのフレームを示す。ここで、1つの変調シンボルは4ビットから構成される。図9を参照すると、第1変調シンボルは[0000]、第2変調シンボルは[1100]、第3変調シンボルは[0111]である。NACKが受信されて再伝送が要求される場合、元のビットは反転される。従って、変調シンボル[0000]は[1111]に、変調シンボル[1100]は[0011]に、変調シンボル[0111]は[1000]に反転される。
【0076】
図2の信号コンスタレーションを考慮すると、領域1において初期伝送された変調シンボル[0000]は、領域3においてシンボル[1111]として再伝送される。図3のグラフを参照すると、領域1のエラー確率は、領域3のエラー確率よりずっと大きい。特定のシンボルが持続的に大きいエラー確率を有する領域に伝送されることは、システム性能に悪影響を与える。しかしながら、本発明によって、再伝送の時に伝送領域を変えて伝送すると、ビットのエラー確率が平均化されるので、復号性能が向上する。初期伝送の時に領域1に伝送された変調シンボルは、再伝送の時に領域3に伝送されるので、接合の時にシステム性能の向上が保障される。
【0077】
前述した手順を要約して説明すると、下記のようである。
(1)データパケットを初期伝送する。
(2)前記パケットに対する1番目のNACK信号を受信すると、前記パケットのビットを反転して変調器に提供する。
(3)前記パケットに対する2番目のNACKを受信すると、ビットを反転を遂行せずに、前記パケットのビットを変調器に提供する。
(4)3番目及びその以後のNACKを受信すると、段階(1)及び(2)、段階(1)及び(3)を交互に遂行する。
(5)前述した段階でACK信号を受信すると、バッファを初期化し、新しいパケットを伝送する。
【0078】
以下、前記送信器のパケット受信動作を説明する。
前記復調部410は、前記送信器から受信されるデータを前記送信器で使用された変調方式に対応する復調方式によって復調する。前記復調されたビットは、前記反転制御器425の制御下で、前記反転器420によって選択的に反転される。前記反転器420は、同一のパケットの毎奇数番目の再伝送の時に動作し、この動作を図10を参照して説明する。図10に示すビットは、図9に示す伝送ビットに対応する。
【0079】
1番目のNACK信号によって、図10の上段部に示すような再伝送ビットは、前記反転器420に入力される。前記再伝送ビットは、前記送信器において反転されるので、前記受信器における接合のために図10の下段部に示す元もビットに反転される。従って、前記復元されたビットは、図9に示す送信器におけるビット反転前の元のビットと同一である。つまり、前記受信器の反転器420は、同一のパケットに対して奇数番目のNACK信号が発生する度に前記受信されたビットを反転する機能を遂行する。
【0080】
前記デインターリーバ430は、前記送信器のインターリーバ240において使用されたインターリービング規則によって、前記復調部410または前記ビット反転器420から受信されたビットをデインターリーブする。前記接合部440は、前記バッファ450に貯蔵された初期伝送ビットと前記デインターリーブされた再伝送ビットを接合する。複数回の再伝送が発生すると、毎再伝送の時に受信された符号化ビットは累積される。前述したように、前記接合は、同一のパケットの符号化ビットに対して遂行される。
【0081】
前記接合部440は、接合のために前記バッファ450から以前に受信された符号化ビットを受信する。前記バッファ450は、前記CRC検査部470のCRC検査結果によって前記以前に受信された符号化ビットを貯蔵する。初期伝送の場合、前記接合器440は、前記バッファに符号化ビットを貯蔵し、同時に前記チャネル復号化部460に提供する。
【0082】
前記CRC検査部470は、復号された情報ビットからパケット単位でCRCビットを抽出し、前記CRCビットに基づいて前記パケットがエラーを有するか否かを検査する。前記パケットがエラーを有する場合、前記CRC検査部470は、前記上位階層に前記エラーを報告し、NACK信号を前記送信器に伝送することによって前記パケットの再伝送を要求する。前記パケットがエラーを有しない場合、前記CRC検査部470は、前記情報ビットを前記上位階層に伝達し、ACK信号を前記送信器に伝送する。
【0083】
図11は、AWGN環境下で、本発明及び従来の方法による再伝送のフレームエラー確率を示すグラフである。図11を参照すると、Chase_1stは、初期伝送を示し、Chase_2ndは、従来の方法による1次再伝送を示し、Chase_3rdは、従来の方法による2次再伝送を示す。BI(Bit Inversion)_2ndは、本発明による1次再伝送を示し、BI_3rdは、本発明による2次再伝送を示す。図11に示すように、本発明において、1次再伝送及び2次再伝送の時に、0.4dB乃至0.6dBの分だけエラー確率を減少させることができる。
【0084】
前述の如く、本発明の詳細な説明では具体的な実施形態を参照して詳細に説明してきたが、本発明の範囲は前記実施形態によって限られるべきではなく、本発明の範囲内で様々な変形が可能であるということは、当該技術分野における通常の知識を持つ者には明らかである。
【0085】
【発明の効果】
前述してきたように本発明は、再伝送の時にバッファに貯蔵されていたビットを、初期伝送の時とは異なる領域の信号点にマッピングすることによって、結果的に、初期伝送ビット及び再伝送ビットのエラー確率を平均化して、復号化効率を向上させることができる。本発明は、単にインターリーバの前端及びデインターリーバ後端にビット反転器を追加することだけで具現できるので、既存の送信器及び受信器の構造を大きく変更させずに著しい効果を得ることができる。
【0086】
また、本発明は、有/無線通信における既存の全ての送受信装置に応用することができる。本発明を3GPP標準化の会議において論議中である高速無線データパケットサービスに活用する場合、システムの複雑度を増加させずにシステムの全般的な性能を大きく向上させることができる。つまり、既存のシステムのビットエラー率(BER)が低減するので、結果的に、データ処理量を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 従来の符号分割多重接続移動通信システムにおける送信器のブロック図である。
【図2】 符号分割多重接続移動通信システムにおいて、16QAM変調に使用される信号コンスタレーションの例を示す図である。
【図3】 16QAM変調に使用される信号コンスタレーションの領域のエラー確率を示す図である。
【図4】 本発明の実施形態による符号分割多重接続移動通信システムにおける送信器のブロック図である。
【図5】 図4に示すチャネル符号化部の詳細ブロック図である。
【図6】 本発明の実施形態による符号分割多重接続移動通信システムにおける送信器の動作を示すフローチャートである。
【図7】 本発明の実施形態による符号分割多重接続移動通信システムにおける受信器のブロック図である。
【図8】 本発明の実施形態による符号分割多重接続移動通信システムにおける受信器の動作を示すフローチャートである。
【図9】 本発明による送信器におけるビット反転を示す図である。
【図10】 本発明による受信器におけるビット反転を示す図である。
【図11】 AWGN環境下で、本発明による再伝送の時と従来の方法による再伝送の時とのフレームエラー確率を比較する図である。
Claims (21)
- 決定された符号率によって符号化ビットを出力するようデータ・ビットを符号化する過程を含む、移動通信システムにおけるデータ伝送のための変調方法において、
変化されたビットを出力するように前記符号化ビットをビット変化させる過程と、
変調シンボルを出力するために決定された変調方式によって前記変化されたビットを変調する過程と、
該変調シンボルを伝送する過程と、
を含み、前記ビット変化させる過程は、奇数番目の再伝送要請である場合に遂行され、前記符号化ビットを信号コンスタレーションの異なった領域にマッピングするために前記変調シンボルを構成する全てのビットを変化させることを特徴とする方法。 - 前記異なった領域は、第1、第2及び第3領域を有し、第2領域のエラー確率は、第1領域のエラー確率よりも小さく、第3領域のエラー確率よりも大きい請求項1記載の方法。
- 前記ビット変化させる過程は、ビット反転させる過程である請求項1記載の方法。
- 前記ビット変化させる過程の前にまたは後に、伝送データのバース・トエラーを禁止するためにチャネル・インターリービングが行われ得る過程をさらに含む請求項1記載の方法。
- 前記決定された変調方式は、16QAM(Quadrature Amplitude Modulation)または64QAMであることを特徴とする請求項1記載の方法。
- 決定された符号率によって符号化ビットを出力するようデータ・ビットを符号化する符号化器を含む、移動通信システムにおけるデータ伝送のための装置において、
反転されたビットを出力するように前記符号化ビットを反転させるビット反転器と、
変調シンボルを出力するために決定された変調方式によって前記反転されたビットを変調する変調器と、
を備え、前記ビット反転器は、再伝送要請が奇数番目の再伝送要請であるか否かを判断し、奇数番目の再伝送要請である場合は、前記符号化ビットを信号コンスタレーションの異なった領域にマッピングするよう前記変調シンボルを構成する全てのビットを反転することを特徴とする装置。 - 前記異なった領域は、第1、第2及び第3領域を有し、第2領域のエラー確率は、第1領域のエラー確率よりも小さく、第3領域のエラー確率よりも大きい請求項6記載の装置。
- 前記ビット反転器の前に位置する場合に前記符号化ビットをインターリービングし、前記ビット反転器の後に位置する場合に前記反転されたビットをインターリービングするチャネルインターリーバーをさらに備えた請求項6記載の装置。
- 前記決定された変調方式は、16QAM(Quadrature Amplitude Modulation)または64QAMであることを特徴とする請求項6記載の装置。
- 符号化ビットを信号コンスタレーションの異なった領域にマッピングするようビット変化させる過程を用いる伝送手段を有した移動通信システムでの伝送データを受信するための方法であって、
前記伝送手段からの伝送データを受信する過程と、
復調ビットを出力するよう、前記伝送手段で用いられた変調方式によって前記伝送データを復調する過程と、
回復ビットを出力するよう、前記ビット変化させる過程を考慮した前記復調ビットをビット回復させる過程と、
データ・ビットを出力するよう、前記回復ビットを復号する過程と、
を含み、前記ビット回復させる過程は、
前記符号化ビットが奇数番目の再伝送要請によって受信されたデータであるか否かを判 断する段階と、
前記判断の結果、奇数番目の再伝送要請によって受信されたデータである場合、前記復調ビットをビット回復させる段階と、を含み、ここで、前記ビット回復は、一つの変調シンボルを構成する全てのビットに対して遂行されることを特徴とする方法。 - 前記ビット回復させる過程は、ビット反転する過程である請求項10記載の方法。
- 前記変調方式は、16QAM(Quadrature Amplitude Modulation)または64QAMであることを特徴とする請求項10記載の方法。
- 符号化ビットを信号コンスタレーションの異なった領域にマッピングするようビット変化させる過程を用いる伝送手段を有した移動通信システムでの伝送データを受信するための装置であって、
前記伝送手段からの伝送データを受信するための受信手段と、
復調ビットを出力するよう、前記伝送手段で用いられた変調方式によって前記伝送データを復調するための復調部と、
回復ビットを出力するよう、前記復調ビットを反転させるためのビット反転器と、
データ・ビットを出力するよう、前記回復ビットを復号するための復号化部と、を備え、ここで、前記ビット反転器は、前記符号化ビットが奇数番目の再伝送要請によって受信されているか否かを判断し、奇数番目の再伝送要請によって受信された場合は、一つの変調シンボルを構成する全てのビットを反転させることを特徴とする装置。 - 前記復号された情報ビットに対してパケット単位でエラー検出ビットを抽出し、前記抽出されたエラー検出ビットによって前記復号された情報ビットがエラーを有するか否かを判断するエラー検査部と、
前記判断の結果、エラーを有する場合、前記伝送手段に前記符号化ビットに対する他の再伝送を要請する制御部と、をさらに含むことを特徴とする請求項13記載の装置。 - 前記変調方式は、16QAM(Quadrature Amplitude Modulation)または64QAMであることを特徴とする請求項13記載の装置。
- 受信器から再伝送要請があると、初期伝送の時に伝送された符号化ビットを反転して変調した後、送信器から再伝送された符号化ビットを符号分割多重接続(Code Division Multiple Access)移動通信システムの受信器で受信する装置において、
前記再伝送要請によって受信されるデータを所定の変調方式によって復調して符号化ビットを出力する復調部と、
前記符号化ビットが同じデータに対する奇数番目の再伝送要請によって受信されているか否かを判断し、奇数番目の再伝送要請によって受信された場合は、前記符号化ビットを反転するビット反転器と、
前記反転した符号化ビットを所定のデインターリービング規則によってデインターリーブするデインターリーバと、
前記デインターリーブされた符号化ビットを以前に受信されたビットと接合する接合部と、
前記接合された符号化ビットを復号して復号された情報ビットを出力するチャネル復号化部と、
前記復号された情報ビットからパケット単位でエラー検出ビットを抽出し、前記抽出されたエラー検出ビットによって前記復号された情報ビットがエラーを有するか否かを判断するエラー検査部と、
前記判断の結果、エラーを有する場合、前記送信器に前記符号化ビットに対する他の再伝送を要請する制御部と、
を含むことを特徴とする装置。 - 受信器からの再伝送要請があると、初期伝送の時に伝送された符号化ビットを反転して変調した後、送信器から再伝送された符号化ビットを符号分割多重接続(Code Division Multiple Access)移動通信システムの受信器で受信する装置において、
前記再伝送要請によって受信されるデータを所定の変調方式によって復調して符号化ビットを出力する復調部と、
前記符号化ビットを所定のデインターリービング規則によってデインターリーブするデインターリーバと、
前記符号化ビットが同じデータに対する奇数番目の再伝送要請によって受信されているか否かを判断し、奇数番目の再伝送要請によって受信された場合は、前記符号化ビットを反転するビット反転器と、
前記反転した符号化ビットを以前に受信された符号化ビットと接合する接合部と、
前記接合された符号化ビットを復号して復号された情報ビットを出力するチャネル復号化部と、
前記復号された情報ビットからパケット単位でエラー検出ビットを抽出し、前記抽出されたエラー検出ビットによって前記情報ビットがエラーを有するか否かを判断するエラー検査部と、
エラーを有する場合、前記送信器に前記符号化ビットに対する他の再伝送を要請する制御部と、
を含むことを特徴とする装置。 - 決定された符号率によって符号化ビットを出力するようデータ・ビットを符号化する過程を含む、移動通信システムにおけるデータ伝送のための変調方法において、
変化されたビットを出力するように前記符号化ビットをビット変化させる過程と、
変調シンボルを出力するために決定された変調方式によって前記変化されたビットを変調する過程と、
該変調シンボルを伝送する過程と、
を含み、前記ビット変化させる過程は、前記符号化ビットを信号コンスタレーションの異なった領域にマッピングするために、奇数番目の再伝送である場合に遂行されることを特徴とする方法。 - 決定された符号率によって符号化ビットを出力するようデータ・ビットを符号化する符号化器を含む、移動通信システムにおけるデータ伝送のための装置において、
反転されたビットを出力するように前記符号化ビットを反転させるビット反転器と、
変調シンボルを出力するために決定された変調方式によって前記反転されたビットを変調する変調器と、
を備え、前記ビット反転器は、前記符号化ビットを信号コンスタレーションの異なった領域にマッピングするために、奇数番目の再伝送である場合に反転を遂行することを特徴とする装置。 - 符号化ビットを信号コンスタレーションの異なった領域にマッピングするようビット変化させる過程を用いる伝送手段を有した移動通信システムでの伝送データを受信するための方法であって、
前記伝送手段からの伝送データを受信する過程と、
復調ビットを出力するよう、前記伝送手段で用いられた変調方式によって前記伝送データを復調する過程と、
回復ビットを出力するよう、前記ビット変化させる過程を考慮した前記復調ビットをビット回復させる過程と、
データ・ビットを出力するよう、前記回復ビットを復号する過程と、を含み、
ここで、前記ビット回復は、奇数番目の再伝送である場合に遂行されることを特徴とする方法。 - 符号化ビットを信号コンスタレーションの異なった領域にマッピングするようビット変化させる過程を用いる伝送手段を有した移動通信システムでの伝送データを受信するための装置であって、
前記伝送手段からの伝送データを受信するための受信手段と、
復調ビットを出力するよう、前記伝送手段で用いられた変調方式によって前記伝送データを復調するための復調部と、
回復ビットを出力するよう、前記復調ビットを反転させるためのビット反転器と、
データ・ビットを出力するよう、前記回復ビットを復号するための復号化部と、を含み、ここで、前記ビット反転器は、奇数番目の再伝送である場合にビット反転を遂行することを特徴とする装置。
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