KR100464325B1 - 이동통신시스템에서 패킷 재전송을 위한 송수신 장치 및 방법 - Google Patents

이동통신시스템에서 패킷 재전송을 위한 송수신 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 광대역 부호분할다중접속 이동통신시스템에서 재전송 시 부호화 비트들을 반전시킴으로써 상기 부호화된 비트들이 초기 전송과는 다른 에러확률을 가지고 전송되도록 한다. 송신기는 수신기로부터 재전송 요청이 있을 시 상기 재전송 요청이 동일 데이터에 대한 홀수번째 재전송 요청이면 부호화 비트들을 반전시킨 후 변조하여 수신기로 전송한다. 수신기는 수신되는 데이터를 복조하여 부호화 비트들을 본원한 뒤 상기 부호화 비트들이 동일 데이터에 대해 홀수번째 재전송된 것이면 상기 부호화 비트들을 반전하여 복호한다. 이로써 본 발명은 초기 전송시와 재전송시에 비트별 에러확률을 평균화하여 수신단에서 복호성능을 개선한다.

Description

이동통신시스템에서 패킷 재전송을 위한 송수신 장치 및 방법{METHOD AND APPARATUS FOR TRANSMITTING/RECEIVING FOR RE-TRANSMISSION OF PACKET IN MOBILE COMMUNICATION SYSTEM}
본 발명은 광대역 부호분할다중접속(Wide-band Code Division Multiple Access: W-CDMA) 이동통신시스템에 관한 것으로, 특히 재전송 시의 복호성능을 향상시키는 송수신 장치 및 방법을 구현한 것이다.
무선통신을 수행하는 이동통신시스템에서 고속, 고품질의 데이터 서비스를 저해하는 요인은 대체적으로 채널 환경에 기인한다. 무선채널은 백색잡음 외에도 페이딩에 의한 신호전력의 변화, 셰도우잉(Shadowing), 단말기의 이동 및 빈번한 속도 변화에 따른 도플러효과, 타 사용자 및 다중경로 신호들에 의한 간섭 등으로 인해 그 환경이 자주 변하게 된다. 따라서, 상기의 고속 무선 데이터 패킷 서비스를 제공하기 위해서는 기존 2세대 혹은 3세대 이동통신시스템에서 제공되던 일반적인 기술 외에 채널 변화에 대한 적응 능력을 높일 수 있는 진보된 기술이 필요하다. 이러한 기술로서, 고속 데이터 패킷 전송시스템의 표준화 작업을 진행하고 있는 3GPP(3rd Generation Partnership Project), 3GPP2에서는 적응 변복조/부호화(Adaptive Modulation Coding Scheme: 이하 AMCS라 칭함) 및 복합재전송(Hybrid Automatic Repeat Request: 이하 H-ARQ라 칭함) 기법을 공통적으로 언급하고 있다.
상기 적응변복조/부호화 기법(AMCS)은 하향링크의 채널상태 변화에 따라 변조방식(Modulation Scheme)과 부호율(Code Rate)을 조절한다. 상기 하향링크의 채널품질 정보는 대개 단말에서 수신신호의 신호대잡음비(Signal to Noise Ratio: 이하 "SNR"이라 칭함)를 측정하여 얻을 수 있다. 단말은 상기 채널품질정보를 상향링크를 통해 기지국으로 전송한다. 그러면 기지국은 상기 채널품질 정보를 바탕으로 하여 하향링크의 채널 상태를 예측하고, 상기 예측을 바탕으로 적절한 변조방식과 부호율(coding rate)을 지정하게 된다.상기 복합재전송 기법(H-ARQ)은 채널품질 이외에도 수신버퍼의 크기 및 시그널링 등 시스템의 복잡도 측면에서 고려되어야 할 사항이 많으므로 이를 구현하는 것은 용이한 일이 아니다.현재 고속 무선 데이터 패킷 통신 시스템에서는 QPSK(Quadrature Phase Shift Keying), 8PSK(8-ary PSK), 16QAM(16-ary Quadrature Amplitude Modulation) 및 64QAM(64-ary QAM) 등의 변조방식과 1/2 및 3/4 등의 부호율을 고려하고 있다. 적응변복조/부호화 기법(AMCS)에 따르면 기지국은, 자신에게 인접한 단말들과 같이 통상적으로 좋은 채널품질을 가지는 단말들에 대해서는 고차 변조방식(16QAM, 64QAM)과 고부호율(3/4)을 적용하고, 셀의 경계지점에 있는 단말들과 같이 통상적으로 좋지 못한 채널품질을 가지는 단말들에 대해서는 저차 변조방식(8PSK, QPSK)과 저부호율(1/2)을 적용한다. 이러한 적응변복조/부호화 기법(AMCS)은 고속전력제어에 의존하던 기존방식에 비해 간섭신호를 보다 큰 폭으로 줄여줌으로써 평균적으로 이동통신시스템의 성능을 향상시켜주게 된다.
상기 복합재전송 기법(H-ARQ)은 초기에 전송된 데이터 패킷에 에러가 발생했을 경우, 상기 에러를 보상해 주기 위해 사용되는 소정의 재전송 제어 기법을 의미한다. 상기 복합재전송 기법(H-ARQ)은 체이스 결합 기법(Chase Combining, 이하 "CC"라 칭함), 전체 리던던시 증가 기법(Full Incremental Redundancy, 이하 "FIR"이라 칭함) 및 부분적 리던던시 증가 기법(Partial Incremental Redundancy, 이하 "PIR"이라 칭함)으로 구분할 수 있다.
상기 CC는 재전송 시 초기 전송과 동일한 전체 패킷을 단순 전송하는 방식으로, 수신단에서는 재전송된 패킷과 수신 버퍼에 저장되어 있던 초기전송 패킷을 소정의 방식에 의해 결합함으로써 복호화부로 입력되는 부호화 비트들(Encoded Bits)에 대한 신뢰도를 향상시켜 전체적인 이동통신시스템의 성능이득을 얻을 수 있다. 이때, 동일한 두 개의 패킷들을 결합하는 것은 반복 부호화와 유사한 효과가 발생하므로 평균적으로 약 3dB 정도의 성능이득 효과를 얻을 수 있다.
상기 FIR은 초기 전송 패킷과 동일한 패킷 대신에 패리티 비트들(Parity Bits)로만 이루어진 패킷을 재전송함으로써 수신단에 있는 복호화기의 부호화 이득(coding gain)을 개선시킨다. 즉, 복호화부는 초기 전송 시 수신된 시스티메틱 비트들(Systematic Bits)뿐만 아니라 새로운 패리티 비트들을 이용하여 부호화함으로써, 결과적으로 복호화 성능이 향상된다. 일반적으로 낮은 부호율에 의한 성능 이득이 반복 부호화에 의한 성능 이득보다 더 크다는 것은 부호화 이론에서 이미 잘 알려진 사실이다. 따라서 성능 이득만을 고려할 경우, 상기 FIR은 상기 CC에 비해 통상적으로 더 좋은 성능을 나타낸다.
상기 FIR과는 달리 상기 PIR은 재전송 시 시스티메틱 비트들과 새로운 패리티 비트들의 조합으로 이루어진 패킷을 전송한다. 수신단에서는 재전송된 시스티메틱 비트들을 초기 전송된 시스티메틱 비트들과 조합(combining)하여 복호함으로써 상기 CC와 유사한 효과를 얻는다. 또한, 새로운 패리티 비트들을 사용하여 복호화함으로써 상기 FIR과도 유사한 효과를 얻는다. 상기 PIR은 상기 FIR보다는 부호율이 다소 높기 때문에, 일반적으로 상기 FIR과 상기 CC의 중간 정도의 성능을 보여주게 된다.
적응변복조/부호화 기법(AMCS)과 복합재전송 기법(H-ARQ)은 채널의 상태변화에 대한 적응 능력을 높여주기 위한 독립적인 기술이지만 이들 두 방식을 결합해서 사용하면 시스템의 성능을 크게 개선시켜 줄 수 있다.
통상적인 고속 무선 데이터 패킷 통신시스템을 구성하는 송신기는 도 1에서 개략적으로 보이고 있는 바와 같이, 채널 부호화부(Channel Encoder)(110), 래이트 매칭부(Rate Matching Controller)(120), 인터리버(interleaver)(130), 변조부(Modulator)(140), 송신 제어부(Transmission Controller)(150)로 구성된다.
크기 N의 전송 블록들(Transport Blocks)로 이루어진 정보비트들이 채널 부호화부(110)로 입력되면, 상기 채널 부호화부(110)는 소정 부호율에 따라 상기 정보비트들을 부호화하여 부호화 비트들(Encoded Bits)을 출력한다. 예를 들어 상기 부호율은 1/2, 3/4 등이 된다. 다른 경우, 상기 채널 부호화부(110)는 1/6 또는 1/5 모부호율(mother code rate)을 가지고 심볼 천공 또는 심볼 반복을 통하여 복수의 부호율들을 지원할 수 있다. 이 때 상기 부호율은 상기 송신 제어부(150)의 제어를 받아 결정하는 구성을 보이고 있다.
상기 부호화 비트들은 래이트 매칭부(120)에 의해 래이트 매칭이 이루어진다. 상기 래이트 매칭은 통상적으로 트랜스 포트 채널 멀티플렉싱이 이루어지거나 상기 채널 부호화부(110)의 출력 비트들의 수가 무선상에서 전송되는 비트들의 수와 불일치 하는 경우에 상기 부호화 비트들에 대한 반복(Repetition), 천공(Puncturing) 등의 동작에 의해 수행된다. 상기 래이트 매칭된 부호화 비트들은 버스트 에러에 의한 데이터 전송 손실을 최소화하기 위해 인터리버(Interleaver)(130)에 의해 인터리빙된다. 상기 인터리빙된 비트들은 변조부(140)로 입력되고, 상기 변조부(140)에 의해 상기 송신 제어부(150)에 의해 결정된 변조 방식에 따라 심볼 맵핑되어 전송된다.상기 송신 제어부(150)는 무선 하향채널의 상태에 의해 상기 채널 부호화부(110)의 부호율과 상기 변조기(140)의 변조 방식 등을 제어하게 된다. 즉, 상기 송신 제어부(150)는 무선 환경에 따라 변조방식으로 QPSK, 8PSK, 16QAM, 64QAM을 선택적으로 사용하기 위해 AMCS(Adaptive Modulation and Coding Scheme)를 지원한다.상술한 도면에서는 보여지고 있지 않지만, 단말이 상기 데이터를 전송하는 코드채널과 상기 데이터를 전송하는 기지국을 구분할 수 있도록, 상기 변조부(140)에서 출력되는 데이터는 전송 채널의 구분을 위한 복수의 월시부호(W), 기지국의 구분을 위한 직교부호(PN) 등을 사용하여 확산된다.
여기서 설명한 바와 같이 상기 채널 부호화부(110)로부터의 부호화 비트들은 인터리빙 후 상기 변조부(140)에 의해 변조 과정을 거치게 되는데, 상기 변조부(140)는 QPSK, 8PSK, 16QAM, 64QAM 등의 다양한 변조방식을 지원한다. 도 2에 16QAM에 의해 변조 시 신호 성상도를 도시하였다. 상기 도 2에서 보이고 있는 바와 같이, 4개의 부호화 비트들은 하나의 변조 심볼을 이루어 성상도 상의 16개의 신호점들 중 하나의 신호점으로 매핑된다.
상기 도 2를 참고하면 16개의 변조심볼들은 에러확률에 따라 에러확률이 가장 높은 영역(Region) 1과 가장 낮은 영역 3 및 중간인 영역 2로 분류될 수 있다. 이는 수신단에서 해당 변조심볼들을 식별하기 용이한 정도에 따른 것이다. 도 3은 부가백색가우시안잡음(Addictive White Gaussian Noise: AWGN) 환경에서 시뮬레이션을 통해 얻은 영역별 에러확률들을 비교한 것이다. 예를 들어 영역 1의 변조심볼들 6, 7, 10, 11은 다른 영역의 변조 심볼들에 비해 상대적으로 높은 에러확률을 가진다.이와 같이 16QAM 또는 64QAM 등의 고차 변조방식에서 변조심볼들은 에러확률이 서로 다른 영역들로 분류될 수 있다. 이러한 경우 기존의 복합재전송 기법(H-ARQ)에서, 재전송되는 비트들은 초기 전송되는 비트들과 항상 동일한 에러확률을 가지는 심볼에 매핑된다. 따라서 높은 에러확률을 가지고 전송된 변조심볼들은 재전송시에도 높은 에러확률을 가지고 전송되며, 낮은 에러확률을 가지고 전송된 변조심볼들은 재전송시에도 낮은 에러확률을 가지고 전송된다.수신측에서 입력 비트들의 LLR(Log Likelihood Ratio) 값이 균일할 때 복호 성능이 향상됨은 알려진 바와 같다. 그런데 이와 같이 특정 비트들이 지속적으로 높은 에러확률을 가지고 전송되는 것은 시스템의 복호성능을 저하시킬 수 있는 요인이 된다. 따라서 재전송 시에 전송 성능을 향상시킬 수 있는 새로운 재전송 기법을 필요로 하게 되었다.
상기한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 무선 통신시스템의 성능을 향상시키는 패킷 재전송을 위한 송수신 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 무선 통신시스템에서 패킷 재전송의 신뢰도를 보다 향상시키는 송수신 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 무선 통신시스템의 수신기에서 보다 높은 수신확률에 의해 비트들을 수신할 수 있도록 하는 송수신 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 복합 재전송 기법(H-ARQ)을 지원하는 이동통신 시스템에서 보다 효율적인 패킷 재전송을 위한 송수신 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 재전송되는 비트들을 초기 전송시와는 다른 에러확률을 가지도록 변형하여 전송하는 송신 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 초기 전송된 비트들과는 다른 에러확률을 가지도록 변형되어 전송된 비트들을 수신하여 복구하는 수신장치를 제공함에 있다.본 발명의 또 다른 목적은 재전송되는 비트들을 반전시켜 전송하는 장치 및 방법을 제공함에 있다.본 발명의 또 다른 목적은 반전되어 재전송된 비트들을 복원하여 수신하는 장치 및 방법을 제공함에 있다.상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 제1견지에 따른 본 발명은, 패킷데이터의 열을 부호화하여 부호화된 비트들을 발생하는 부호화기와 상기 부호화기로부터의 상기 부호화된 비트들을 변조심볼로 변조하는 변조기로 구성된 이동통신 시스템의 송신기에서, 상기 변조심볼을 전송한 후 수신기로부터 재전송 요청이 있을시 재전송을 위한 변조심볼을 생성하는 방법에 있어서,상기 변조심볼은, 상기 변조기에서 사용하는 성상도에서 비교적 높은 에러확률을 가지는 제1 영역과 상기 제1 영역보다 낮은 에러확률을 가지는 제2 영역과 상기 제2 영역보다 낮은 에러확률을 가지는 제3 영역 중 어느 하나에 위치하고,상기 재전송 변조심볼을 생성하기 위하여, 상기 제1 영역에 있는 변조심볼을 상기 제3 영역의 변조심볼로, 상기 제3 영역에 있는 변조심볼을 상기 제1 영역의 변조심볼로, 상기 제2 영역에 있는 변조심볼을 상기 제2 영역의 다른 변조심볼로 변환한다.
상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 제2견지에 따른 본 발명의 방법은, 소정 부호율에 따라 부호화된 부호화 비트들을 소정 변조방식에 따라 변조하여 수신기로 전송하는 부호분할다중접속 이동통신시스템의 송신기에서 상기 수신기로부터의 재전송 요청에 의해 상기 부호화 비트들을 재전송하는 방법에 있어서,
상기 수신기로부터 재전송 요청이 있을 시 상기 부호화 비트들을 반전시키는 과정과,
상기 반전된 부호화 비트들을 상기 변조방식에 따라 변조하여 상기 수신기로 전송하는 과정을 포함한다.
상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 제2견지에 따른 본 발명의 장치는, 소정 부호율에 따라 부호화된 부호화 비트들을 소정 변조방식에 따라 변조하여 수신기로 전송하는 부호분할다중접속 이동통신시스템의 송신기에서 상기 수신기로부터의 재전송 요청에 의해 상기 부호화 비트들을 재전송하는 장치에 있어서,
상기 수신기로부터의 재전송 요청이 있을시 상기 부호화 비트들을 반전시키는 비트 반전부와,
상기 반전된 부호화 비트들을 상기 변조방식에 따라 변조하는 변조부를 포함한다.
상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 제3견지에 따른 본 발명의 방법은, 수신기의 재전송 요청에 의해 송신기가 초기 전송시에 전송시에 전송한 부호화 비트들을 반전한 후 변조하여 재전송하는 부호분할다중접속 이동통신시스템에서 상기 수신기에 의해 상기 재전송된 부호화 비트들을 수신하는 방법에 있어서,
상기 재전송 요청에 의해 수신된 데이터를 소정 변조방식에 따라 복조하여 부호화 비트들을 출력하는 과정과,
상기 부호화 비트들을 반전시키는 과정과,
상기 반전된 부호화 비트들을 복호하는 과정을 포함한다.
상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 제3견지에 따른 본 발명의 장치는, 수신기의 재전송 요청에 의해 송신기가 초기 전송시에 전송한 부호화 비트들을 반전한 후 변조하여 재전송하는 부호분할다중접속 이동통신시스템에서 상기 수신기에 의해 상기 재전송된 부호화 비트들을 수신하는 장치에 있어서,
상기 재전송 요청에 의해 수신된 데이터를 소정 변조방식에 따라 복조하여 부호화 비트들을 출력하는 변조부와,
상기 부호화 비트들을 반전시키는 비트 반전부와,
상기 반전된 부호화 비트들을 복호하는 채널 복호화부를 포함한다.
도 1은 종래 부호분할다중접속 이동통신시스템의 송신기 구조를 도시하고 있는 도면.
도 2는 부호분할다중접속 이동통신시스템에서 16 QAM 변조에 사용되는 성상도의 예를 도시하고 있는 도면.
도 3은 16 QAM 변조에 사용되는 성상도의 각 영역별 에러 확률들을 비교하는 도면.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 부호분할다중접속 이동통신시스템에서 송신기의 구조를 도시하고 있는 도면.
도 5는 도 4에 도시된 채널 부호화부의 상세 구성을 도시하고 있는 도면.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 부호분할다중접속 이동통신 시스템에서 송신기의 동작을 도시하는 동작 흐름도.
도 7은 도 4에 대응하는 본 발명의 실시 예에 따른 부호 분할다중접속 이동통신시스템에서 수신기의 구조를 도시하고 있는 도면.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 부호 분할다중접속 이동통신 시스템에서 수신기의 동작을 도시하는 동작 흐름도.
도 9는 본 발명에 의한 송신 단에서의 비트 반전 동작의 일 예를 도시하고 있는 도면.
도 10은 본 발명에 의한 수신 단에서의 비트 반전 동작의 일 예를 도시하고 있는 도면.
도 11은 부가백색잡음 환경에서 본 발명에 의한 재전송과 종래기술에 의한 재전송시 프레임 당 에러 확률들을 비교하는 도면.
이하 본 발명의 실시 예에 따라 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
후술될 본 발명에서 고려된 복합재전송(H-ARQ : Hybrid Automatic Repeat Request)은 패킷 오류 발생 시 재전송에 의해 오류를 보정하는 링크제어 기법이다. 통상적으로 재전송은 초기 전송에 실패하여 초기 전송한 데이터를 다시 전송하는 것이므로 새로운 데이터를 전송하는 것을 의미하지는 않는다.앞서 설명한 바와 같이, 상기 복합 재전송 형식은 시스티메틱 비트들의 재전송 여부에 따라 복합 재전송 유형 2(H-ARQ-type Ⅱ)과 복합 재전송 유형 3(H-ARQ-type Ⅲ)으로 구분된다. 상기 복합 재전송 유형 2는 전 증가 리던던시(Full Incremental Redundancy, 이하 "FIR"이라 칭함)로 대표된다. 상기 복합 재전송 유형 3은 동일한 패리티 비트들의 재전송 여부에 의해 체이스 결합(Chase Combining, 이하 "CC"라 칭함)과 부분 증가 리던던시(Partial Incremental Request, 이하 "PIR"이라 칭함)로 구분되어 진다.
이하 설명되는 본 발명은 상기한 모든 복합 재전송방식에 적용될 수 있다. 즉, CC의 경우 재전송되는 패킷은 초기 전송되는 패킷과 동일한 비트들을 가지게 될 것이고, FIR이나 PIR의 경우 재전송되는 패킷은 초기 전송되는 패킷과 다른 비트들을 가지게 될 것이나, 본 발명은 재전송되는 패킷의 전송 효율을 높이는 것에 관련된 기술이며 재전송된 패킷이 초기 전송된 패킷과 동일한지의 여부에 대해서는 관심을 가지지 않는다. 그러나 이하 후술되는 상세한 설명에서는 CC에 적용 시를 하나의 적용 예로서 제시할 것이다.<<송신>>
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 부호분할다중접속 이동통신시스템의 송신기 구성을 도시한 거승로서, 도시된 바와 같이 CRC(Cyclic Redundancy Check) 추가부(CRC Bits Adder)(210)와 채널 부호화부(Channel Encoder)(220)와 래이트 매칭부(Rate Matching Controller)(230)와 인터리버(Interleaver)(240)와 비트 반전기(Bit Inverter)(250)와 반전 제어기(Inversion Controller)(255)와 변조부(Modulator)(260)와 송신 제어부(Transmission Controller)(270)로 구성된다. 상기 도 4에서는 재전송시 부호화된 비트들을 반전시킴으로써 상기 부호화된 비트들이 초기 전송시와는 다른 에러확률을 가지는 영역에 매핑되도록 하는 송신기의 구성을 보이고 있다.
상기 도 4를 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 송신기의 동작을 살펴보면 하기와 같다.상기 CRC 추가부(210)는 전송을 위한 정보비트들을 입력으로 하고, 상기 입력되는 정보비트들에 패킷 데이터 단위의 에러 검사를 위한 CRC 비트들을 추가한다. 상기 채널 부호화부(220)는 상기 CRC 비트들을 포함하는 패킷 데이터를 입력으로 하고 상기 입력되는 패킷 데이터를 소정 부호화 기법을 이용하여 소정 부호율(Code Rate)에 따라 부호화한 뒤 부호화 비트들을 출력한다.상기 부호화 기법은 상기 입력되는 패킷 데이터를 부호화함으로서 전송하고자 하는 정보비트들(즉 시스티메틱 비트들)과 상기 정보비트들의 에러 제어 비트들(즉 패리티 비트들)을 출력하는 부호화 기법을 통칭한다. 이러한 부호화 기법으로는 터보 부호화(Turbo Coding), 컨벌루션날 부호화(Convolutional Coding) 등이 있다.상기 부호율은 상기 채널 부호화부(220)로부터 출력되는 시스티메틱 비트들과 패리티 비트들의 비율을 결정한다. 예컨대, 상기 부호율이 대칭 부호율인 1/2인 경우 상기 채널 부호화부(220)는 한 비트의 입력에 대하여 하나의 시스티메틱 비트와 하나의 패리티 비트를 출력한다. 다른 예로서, 상기 부호율이 비대칭 부호율인 3/4인 경우 상기 채널 부호화부(220)는 세 비트의 입력에 대하여 세 개의 시스티메틱 비트들과 한 개의 패리티 비트를 출력한다. 후술될 본 발명의 실시 예에서는 상기 두 가지의 서로 다른 부호율들(1/2, 3/4)은 물론 모든 부호율에 대하여 동일하게 적용될 수 있다.
상기 래이트 매칭부(230)는 상기 채널 부호화부(220)로부터의 부호화 비트들에 대해 반복(Repetition), 천공(Puncturing) 등의 동작을 통해 래이트 매칭을 수행한다. 상기 래이트 매칭부(230)를 거친 비트들은 인터리버(240)에 의해 랜덤하게 재배치된 후 재 전송시의 사용을 위해 버퍼(도시하지 않음)에 저장된다. 만일 수신기로부터의 재전송 요청이 있을시 상기 송신 제어부(270)의 제어하에 상기 버퍼에 저장된 패킷 전체 또는 일부가 출력된다.
상기 비트 반전부(250)는 상기 반전 제어기(255)에 따라 재전송 패킷의 비트들을 반전한다. 여기서 상기 반전 제어기(255)는 전송할 패킷이 초기전송인지 또는 재전송인지에 따라, 동일한 패킷의 홀수번째 재전송 시에만 상기 비트 반전기(250)를 동작시킨다. 이는 매 재전송마다 상기 비트 반전기(250)를 동작시키면, 재전송시마다 동일한 패킷을 전송하게 되기 때문이다. 즉 1번째 재전송시에 반전시킨 비트들을 전송하여 다시 재전송이 요청되었다면 2번째 재전송시에서는 반전시키지 않은 비트들(원래 비트들)을 전송한다.상기 반전 제어기(255)의 동작을 보다 상세히 설명한다. 반전이 필요하지 않은 경우, 즉 초기전송이거나 또는 짝수번째 재전송인 경우 상기 반전 제어기(255)는 상기 비트 반전기(250) 전단의 스위치를 오프(OFF)시키고 바이패스 경로의 스위치를 온(ON) 시켜 입력된 비트들이 반전없이 바이패스되도록 한다. 반대로 반전이 필요한 경우, 상기 반전 제어기(255)는 상기 비트 반전기(250) 전단의 스위치를 온(ON) 시키고 바이패스 경로의 스위치를 오프(OFF) 시켜 입력된 비트들이 반전되도록 한다. 이상과 같이 동작하는 상기 비트 반전기(250)는 재전송시의 부호화 비트들이 초기 전송의 부호화 비트들과는 다른 에러확률을 가지는 영역에 매핑되도록 하기 위한 것이다.
한편, 도 4에서는 비트 반전기(250)가 인터리버(240)와 변조부(260)의 사이에 배치되는 것으로 도시하였으나, 다른 예로서 상기 비트 반전기(250)는 변조부(260) 전단의 다른 곳에도 위치할 수 있다. 예를 들어 상기 비트 반전부(250)는 인터리버(240)의 앞단에 위치할 수 있다.
변조부(260)는 비트 반전기(250)를 통과한 부호화 비트들을 미리 정해지는 변조방식에 따라 변조하여 출력한다.
상기 송신 제어부(270)는 본 발명의 실시 예에 따른 송신기의 각 구성들의 전반적인 동작을 제어한다. 먼저, 상기 송신 제어부(270)는 현재의 무선 채널 상태에 따라 사용할 상기 채널 부호화부(220)를 위한 부호율과 상기 변조부(260)를 위한 변조 방식을 결정한다. 또한 상기 송신 제어부(270)는 수신기로부터의 재전송 요청에 따른 상위 계층(Upper Layer)의 재전송 명령(Re-transmission Request)을 처리하고, 이에 대한 정보를 상기 반전 제어기(255)로 제공한다. 상기 재전송 요청은 수신기로부터 패킷의 재전송이 요청되었는지의 여부와 함께 몇 번째 재전송이 요청되었는지에 대한 정보를 포함한다.
본 발명의 변형된 실시예에서 상기 반전 제어기(255)는 상기 송신 제어부(270)로 통합될 수 있다. 이러한 경우 통합된 제어부는 상위 계층으로부터의 시그널링에 의해, 상기 채널 부호화부(220)의 부호율과 상기 변조부(255)의 변조방식을 제어하는 한편 비트 반전기(250)의 반전 여부를 제어한다.
도 5는 상기 도 4에서 보이고 있는 채널 부호화부(220)의 상세 구성을 보이고 있는 도면으로서, 여기서는 3GPP(3rd Generation Partnership Project) 표준에서 채택하고 있는 1/6의 모부호율(mother code rate)을 사용하는 것으로 한다.
상기 도 5를 참조하여 설명하면, 채널 부호화부(220)에서 사용하고 있는 부호율에 따른 크기 N을 가지는 하나의 데이터 프레임은 시스티메틱 비트 프레임 X로서 출력된다. 상기 데이터 프레임은 제1 채널 부호화기(224)로 입력되고, 상기 제1 채널 부호화기(224)는 상기 데이터 프레임에 대해 소정 부호화를 수행하여 두 개의 서로 다른 패리티 비트 프레임들 Y1,Y2를 출력한다.
상기 데이터 프레임은 또한 내부 인터리버(222)로 입력되고, 상기 내부 인터리버(222)는 상기 데이터 프레임을 소정 인터리빙 규칙에 의해 인터리빙하여 출력한다. 상기 인터리빙된 프레임은 그대로 인터리빙된 시스티메틱 비트 프레임 X'으로서 출력된다. 상기 인터리빙된 프레임 X'은 제2 채널 부호화기(226)로 입력되고, 상기 제2 채널 부호화기(226)는 상기 인터리빙된 프레임에 대해 소정 부호화를 수행하여 두 개의 서로 다른 패리티 비트 프레임들 Z1,Z2를 출력한다.
여기서 상기 시스티메틱 비트 프레임 X는 x1,x2,…,xN으로 이루어지며, 상기 인터리빙된 시스티메틱 비트 프레임 X'은 x'1,x'2,…,x'N으로 이루어진다. 상기 패리티 비트 프레임 Y1은 Y11,Y12,…,Y1N으로 이루어지며, 상기 패리티 비트 프레임 Y2는 Y21,Y22,…,Y2N으로 이루어진다. 또한 상기 패리티 비트 프레임 Z1은 Z11,Z12,…,Z1N으로 이루어지며, 상기 패리티 비트 프레임 Z2는 Z21,Z22,…,Z2N으로 이루어진다.
상기 시스티메틱 비트 프레임 X, 상기 인터리빙된 시스티메틱 비트 프레임 X' 및 상기 패리티 비트 프레임들 Y1,Y2,Z1,Z2는 천공기(228)로 제공된다. 상기 천공기(228)는 송신 제어부(270)로부터 제공되는 천공 패턴(Puncturing Pattern)에 의해 상기 시스티메틱 비트 프레임 X, 상기 인터리빙된 시스티메틱 비트 프레임 X' 및 상기 패리티 비트 프레임들 Y1,Y2,Z1,Z2을 천공하여 원하는 시스티메틱 비트들 S과 패리티 비트들 P만을 부호화 비트들로서 출력한다.
이때, 상기 천공 패턴은 상기 채널 부호화부(220)의 부호율과 복합재전송 방식에 의해 결정된다. 예를 들어, 상기 채널 부호화부(220)의 부호율이 1/2인 경우에 있어 복합재전송 유형 3(CC, PIR)에서 사용될 수 있는 천공 패턴의 예들을 하기 <수학식 1>과 <수학식 2>에 나타내었다. 하기의 천공 패턴에 있어 "1"은 천공되지 않고 전송되는 비트를 나타내며, "0"은 천공되는 비트를 나타낸다. 각각의 입력 비트들은 좌측 열부터 사용하여 순차적으로 천공되고 우측 열까지 사용되면, 다시 좌측 열부터 반복되어 천공된다.
예를 들어, CC의 경우에는 초기전송과 재전송시 상기 <수학식 1> 또는 상기 <수학식 2>의 천공패턴들을 반복하여 사용하고, PIR의 경우에는 상기 천공패턴들을 매 전송 시에 반복하여 사용한다복합 재전송 유형 2(FIR)를 사용하는 경우에는 재전송 시 시스티메틱 비트를 천공하여야 한다. 따라서 이 경우의 천공패턴은 예를 들어 "010010"이 될 것이다.
CC의 경우 상기 <수학식 1>에서 보여지고 있는 천공패턴이 사용된다고 하면, 상기 천공기(228)는 매 전송 시 천공 패턴 "110000", "100001"에 의해 X, Y1, X, Z2를 출력하고, 나머지 입력에 대하여는 천공을 수행한다. 다른 예로서 상기 <수학식 2>에서 보여지고 있는 천공 패턴을 사용한다고 가정하면, 상기 천공기(228)는 매 전송 시 천공 패턴 "110000", "100010"에 의해 X, Y1, X, Z1을 출력하고, 나머지 입력에 대하여는 천공을 수행한다.PIR의 경우에는 초기 전송 시에 X, Y1, X, Z2가 출력되고, 재전송 시에는 X, Y1, X, Z1이 출력된다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 송신기의 동작 흐름도를 나타낸 것이다.
상기 도 6을 참조하면, 과정(310)에서 CRC 추가부(210)는 전송을 위한 입력 데이터에 에러 검사를 위한 CRC 비트를 패킷 단위로 추가한다. 과정(310)에서 채널 부호화부(220)는 상기 CRC 비트를 포함하는 패킷 데이터를 부호화하고 과정(330)에서 래이트 매칭부(230)는 상기 채널 부호화부(220)로부터의 출력에 대해 반복(Repetition), 천공(Puncturing) 등의 동작을 통해 래이트 매칭을 수행한다. 과정(340)에서 인터리버(240)는 상기 래이트 매칭부의 출력을 인터리빙하여 출력한다.
상기 인터리버(240)로부터 부호화 비트들이 출력되면, 과정(350)에서 반전 제어기(255)는 송신 제어부(270)로부터 제공된 재전송 요청(Re-transmission Request) 명령을 참조하여 새로운 패킷의 초기 전송인지 이미 전송된 패킷의 재전송인지를 판단한다. 만일 새로운 패킷의 초기 전송이면 비트 반전기(250)는 인터리버(240)로부터의 부호화 비트들을 바이패스시켜 변조부(260)로 제공한다. 그러면 과정(380)에서 변조부(260)는 상기 부호화 비트들을 변조하고 과정(390)에서 상기 변조된 부호화 비트들이 전송된다.반면에 상기 과정(350)에서 새로운 패킷의 초기 전송이 아니면 과정(360)에서 반전 제어기(255)는 동일한 패킷의 몇 번째 재전송인지를 판별한다. 판별결과 만일 짝수번째 재전송이면 상기 반전 제어기(255)는 상기 인터리버(240)로부터의 부호화 비트들을 바이패스 시키고, 상기 바이패스된 부호화 비트들은 과정(380)에서 변조되고 과정(390)에서 전송된다. 상기 판별결과 짝수번째 재전송이 아니면, 즉 홀수번째 재전송이면, 상기 반전 제어기(255)는 상기 인터리버(240)로부터의 부호화 비트들을 반전기(250)로 입력시킨다. 그러면 과정(370)에서 상기 반전기(250)는 상기 인터리버(240)로부터의 부호화 비트들을 반전시켜 출력한다. 이후 과정(380)에서 변조부(260)는 상기 반전된 부호화 비트들을 변조한다. 과정(390)에서 상기 변조된 출력이 전송된다.
상기 변조부(260)에 의한 변조시, 상기 반전된 부호화 비트들은 반전되지 않은 부호화 비트들과는 다른 변조심볼에 매핑된다. 상기 다른 변조심볼은 반전되지 않은 부호화 비트들이 매핑되는 신호점과는 다른 에러확률을 가지는 영역에 위치한다. 앞서 언급한 도 2를 예를 들어 설명할 때 초기 전송되는 부호화 비트들이 "0000"이면, 이 부호화 비트들은 영역 1에 포함되는 변조심볼 7에 매핑된다. 재전송시 상기 부호화 비트들은 반전에 의해 "1111"이 되고, 상기 반전된 부호화 비트들은 영역 3에 포함되는 변조심볼 13에 매핑된다. 이와 같이 재전송시의 에러확률을 변화시키면, 수신단에서 결합되는 패킷들의 에러확률이 평균화되어 복호성능이 향상된다.
<<수신>>
도 7은 상기 도 4에 도시하고 있는 송신기에 대응한 본 발명의 실시 예에 따른 수신기 구성으로서, 도시된 바와 같이 복조부(Demodulator)(410)와 비트 반전기(Bit Inverter)(420)와 반전 제어기(Inversion Controller)(425)와 디인터리버(Deinterleaver)(430)와 결합부(Combiner)(440)와 버퍼(Buffer)(450)와 채널 복호화부(Channel Decoder)(460)와 CRC 검사부(CRC Checker)(470)로 구성된다.
상기 도 7을 참조하여 수신기의 동작을 살펴보면, 상기 복조부(410)는 송신기로부터 수신되는 데이터를 입력으로 하고, 상기 입력되는 데이터를 상기 송신기의 변조부(260)에서 사용한 변조 방식에 대응하는 복조 방식에 의해 복조를 수행하여 부호화 비트들을 복원한다. 비트 반전기(420)는 곱셈기로 구성된다. 상기 곱셈기는 정보비트를 반대 부호로, 즉 1을 -1로, -1을 1로 부호 전환한다. 상기 비트 반전기(420)는 상기 반전 제어기(425)에 제어하에, 동일 패킷의 매 홀수번째 재전송 시에 비트 반전을 수행한다. 즉 상기 비트 반전기(420)에 상기 도 4에 나타낸 반전기(250)에 대응하는 기능을 수행한다.이때 채널 부호화부(220)로부터의 부호화 비트들은 하드 값(hard value)인 0,1로 표현되는 값이므로 송신단에서는 반전기(250)를 사용하였으나, 복조부(410)로부터 복원된 부호화 비트들은 소프트 값(soft value)인 -1,1로 표현되는 값이므로 수신단에서는 입력된 비트에 대하여 선택적으로 -1을 곱하는 곱셈기를 사용한다. 만일 복조부(410)가 하드 값을 출력하는 경우, 상기 곱셈기는 반전기로 대체된다.
상기 디인터리버(430)는 상기 비트 반전기(420)를 통과한 상기 부호화 비트들에 대해 디인터리빙 동작을 수행한다. 상기 디인터리버(430)의 디인터리빙 동작은 상기 송신기의 인터리버(240)에서 수행되는 인터리빙 동작에 대응하여야 한다. 한편, 상기 도 7에서는 상기 비트 반전기(420)가 상기 디인터리버(430) 전단에 위치하는 것으로 도시하였으나, 다른 예에서 상기 비트 반전기(420)는 상기 디인터리버(430) 후단에 위치할 수도 있다. 이는 송신단의 구성과 관계없이 선택 가능하다.
상기 결합부(440)는 동일 패킷에 대하여 상기 버퍼(450)에 누적하여 저장된 부호화 비트들을 현재 수신된 부호화 비트들과 결합하여 출력한다. 만일 상기 버퍼(450)에 누적되어 저장된 동일 패킷의 부호화 비트들이 없는 경우, 즉 초기 전송인 경우 현재 수신된 부호화 비트들은 상기 결합부(440)에 의하여 상기 버퍼(450)에 저장되는 한편, 변형되지 않고 출력된다.상기 채널 복호화부(460)는 상기 결합부(440)로부터의 출력되는 부호화 비트들을 입력으로 하고, 상기 부호화 비트들을 소정 복호화 방식에 의해 복호화하여 정보 비트들을 복원한다. 이때, 상기 소정 복호화 방식으로는 시스티메틱 비트들과 패러티 비트들을 입력으로 하여 상기 시스티메틱 비트들을 복원하는 터보 복호 방식을 사용하며, 상기 송신기의 채널 부호화기(220)에서 수행되는 부호화 방식에 대응하도록 결정된다.
상기 CRC 검사부(470)는 상기 채널 복호화부(460)로부터 복호화되어 출력되는 정보 비트들을 입력으로 하여 패킷 단위로 CRC 비트를 추출하고 상기 추출된 CRC 비트를 이용하여 상기 패킷의 에러 발생 여부를 판단한다. 상기 판단결과는 상위계층의 수신 제어부(도시하지 않음)에게로 제공된다. 상기 수신 제어부는 상기 패킷에 에러가 발생되지 않았다고 판단되면 상기 패킷을 출력하고, 상기 패킷의 수신을 확인하는 응답신호인 ACK(Acknowledge)를 송신기로 전송한다. 반면, 상기 패킷에 에러가 발생하였다고 판단되면 상기 패킷의 재전송을 요구(Re-transmission Request)하는 신호인 NACK(Non-Acknowledge)를 상기 송신기로 전송한다.
만일 ACK가 전송되는 경우에 버퍼 초기화가 수행되어 해당 패킷에 대한 부호화 비트들은 상기 버퍼(450)에서 제거된다. 반면 NACK가 전송되는 경우에 해당 패킷에 대한 부호화 비트들은 버퍼(450)에 남겨진다. 한편, 반전 제어기(425)는 상기 에러가 발생되었음을 나타내는 NACK가 전송되는 경우에 이를 카운트하여 다음번에 수신되는 부호화 비트들이 몇 번째 재전송된 것인지를 판단하고 그 결과에 따라 반전기(420)을 제어한다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 수신기의 동작 흐름도를 나타낸 것이다.
상기 도 8을 참조하면, 과정(510)에서 무선 전송채널을 통해 수신기로 데이터가 수신되면 과정(520)에서 복조부(410)는 상기 수신 데이터를 송신기와의 사이에 약속된 변조방식에 따른 변조심볼 단위로 복조하여 부호화 비트들을 복원한다. 과정(530)에서 반전 제어기(425)는 동일 패킷에 대한 NACK의 발생여부를 카운트한 결과에 따라 상기 부호화 비트들이 새로운 패킷의 초기전송인지 동일한 패킷의 재전송인지를 판단한다.만일 동일한 패킷의 재전송이면 과정(535)에서 동일한 패킷의 몇 번째 재전송인지를 판단한다. 판별결과 만일 홀수번째 재전송이면 상기 반전 제어기(425)는 상기 복조부(410)로부터의 부호화 비트들을 반전기(420)로 입력시킨다. 그러면 과정(540)에서 상기 반전기(420)는 상기 부호화 비트들을 반전시켜 출력한다. 반면에 상기 과정(530)과 상기 과정(535)에서의 판단결과 새로운 패킷의 초기 전송이거나 또는 동일한 패킷의 짝수번째 재전송이면, 상기 반전기(420)는 상기 복조부(410)로부터의 부호화 비트들을 바이패스시킨다.
상기 과정(530) 내지 상기 과정(540)에서 반전된 부호화 비트들 또는 반전되지 않은 부호화 비트들은 과정(550)에서 디인터리버(430)에 의해 디인터리빙되고 과정(560)에서 결합부(440)에 의해 버퍼(450)에 누적된 동일 패킷의 부호화 비트들과 결합된다. 과정(570)에서 채널 복호화부(460)는 상기 결합부(440)로부터 제공되는 부호화 비트들을 송신단과의 사이에 약속된 소정 복호화 방식에 의해 복호화하여 상기 송신기에서 전송하고자 한 정보비트들을 출력한다.상기 채널 복호화부(460)에 의해 복호된 상기 정보비트들이 CRC 검사부(470)로 제공되면, 과정(580)에서 상기 CRC 검사부(470)는 상기 정보비트들에 대해 패킷 단위로 CRC 비트들을 추출하고 상기 CRC비트에 의해 상기 패킷의 에러 발생 여부를 검사하여 그 결과를 상위 계층으로 보고한다. 만약, 상기 패킷에 에러가 발생하지 않았으면 과정(590)에서 버퍼(450)가 초기화되고 송신단으로 ACK가 전송된다. 이때 상기 에러를 가지지 않는 패킷은 상위계층에 의해 처리된다. 반면 상기 패킷에 에러가 발생하였으면 과정(590)에서 버퍼(450)에 저장된 부호화 비트들은 유지되고 송신단으로 상기 패킷의 재전송을 요구하기 위한 NACK가 전송된다.
이하 전술한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 동작의 예를 상세히 설명한다. 후술될 예에는 16QAM의 변조방식을 사용하는 것으로 한다.
먼저, 도 4에서 보이고 있는 송신기의 구조를 참조하여 데이터를 송신하는 동작을 설명한다.
전송하고자 하는 데이터는 CRC 추가부(210)에 의하여 패킷 단위로 소정 CRC비트가 추가된다. 상기 CRC비트가 추가된 상기 데이터는 채널 부호화부(220)로 입력되어 수신기와 협약된 소정 부호율에 의해 부호화가 행하여진다. 상기 부호화에 의하여 상기 채널 부호화부(220)는 부호화 비트들을 출력한다.상기 채널 부호화부(220)의 동작을 도 5를 참조하여 보다 구체적으로 살펴보면, 상기 CRC비트를 포함하는 상기 데이터는 시스티메틱 비트 프레임 X로 출력됨과 동시에 제1 채널 부호화기(224)로 제공된다. 상기 제1 채널 부호화기(224)에서는 상기 입력 데이터에 대해 소정 부호율에 의한 부호화를 수행하여 서로 다른 패리티 비트 프레임들 Y1,Y2를 출력한다.한편, 상기 입력 데이터는 내부 인터리버(222)에 의해 인터리빙된 후 제2 채널 부호화기(226)로 제공된다. 상기 내부 인터리버(222)는 또 다른 시스티메틱 비트 프레임 X'을 출력한다. 상기 제2 채널 부호화기(226)는 상기 시스티메틱 비트 프레임 X'에 대해 소정 부호율에 의한 부호화를 수행하여 서로 다른 패리티 비트 프레임들 Z1,Z2를 출력한다.그러면 천공기(228)는 상기 시스티메틱 비트 프레임들 X,X'과 상기 패리티 비트 프레임들 Y1,Y2,Z1,Z2를 원하는 부호율에 따라 천공하여 시스티메틱 비트들과 패리티 비트들로 구성된 부호화 비트들을 출력한다. 상기 천공은 소정 천공 패턴에 의해 이루어진다. 앞에서도 밝힌 바와 같이 복합 재전송 형식이 CC인 경우에는 초기 전송 시의 천공 패턴과 재전송 시의 천공 패턴은 동일하다. 즉, CC를 복합 재전송 형식으로 사용하는 경우에는 초기 전송과 재전송에 있어 전송되는 비트들이 동일하다. 상기 천공 패턴은 상기 천공기(228)가 미리 저장하고 있거나 외부로부터 제공받을 수 있다. 상기 도 5에서는 외부로부터 천공 패턴을 제공받는 구성을 보이고 있다.
상기 채널 부호화부(220)로부터의 부호화 비트들은 래이트 매칭부(230)에 의해 래이트 매칭이 이루어진다. 상기 레이트 매칭된 부호화 비트들은 인터리버(240)에 의해 인터리빙되어 출력된다. 상기 인터리버(240)의 인터리빙 규칙은 수신기와의 협약에 의하여 정해진다. 상기 인터리버(240)에 의해 인터리빙된 비트들은 반전 제어기(255)의 제어하에 비트 반전기(250)에 의하여 비트 반전이 수행된다. 도 9는 원래 비트들과 반전된 비트들의 예를 보이고 있다.
상기 도 9를 참조하여 비트 반전 동작을 보다 상세히 설명한다.
상기 도 9에서는 변조 차수가 16이고 설명의 편의상 12개의 비트들로 구성된 프레임을 나타내었다. 이 경우 한 변심볼은 4개의 비트들로 구성된다. 도 9를 살펴보면, 첫 번째 변조심볼은 [ 0 0 0 0 ], 두 번째 변조심볼은 [ 1 1 0 0 ], 세 번째 변조심볼은 [ 0 1 1 1 ]로 이루어진다. 만약 수신기로부터 NACK이 전달되어 재전송을 해야 하는 경우는 원래 비트들은 도 9의 하단부와 같이 반전되어 전송된다. 즉 첫 번째 변조심볼 [ 0 0 0 0 ] 은 [ 1 1 1 1 ]로, 두 번째 변조심볼 [ 1 1 0 0 ]은 [ 0 0 1 1 ]로 세 번째 변조심볼 [ 0 1 1 1 ]은 [ 1 0 0 0 ]으로 반전되어 전송된다.여기서 도 2의 신호 성상도의 예를 고려했을 경우 영역 1에서 초기 전송된 변조심볼 [ 0 0 0 0 ]은 재전송시 영역 3의 변조심볼 [ 1 1 1 1 ]로 변환되어 전송된다. 도 3을 참조하면 영역 1의 에러확률은 영역 3의 에러확률에 비해 현저히 큼을 알 수 있다. 특정 심볼이 지속적으로 에러 확률이 큰 영역으로 전송이 이루어지는 것은 시스템 성능에 악 영향을 미치는 요인이 될 수 있는데, 본 발명에 의하여 재전송시 전송영역을 바꾸어 전송하면 비트별 에러확률이 평균화되어 복호 시 성능을 향상시킬 수 있다. 따라서 본 발명의 적용 시에 영역 1로 전송된 변조심볼은 재전송 시에 반드시 영역 3으로 전송되기 때문에 결합시 시스템 성능의 향상을 얻을 수 있다.
상술한 내용을 일반화하여 설명하면 다음과 같다.
1. 데이터 패킷을 초기 전송한다.
2. 첫 번째 NACK이 발생되면 데이터 패킷의 비트들을 반전하여 변조부로 보낸다.
3. 두 번째 NACK이 발생되면 비트들을 반전하지 않고 변조부로 보낸다.
4. 세 번째 이후로 NACK이 발생되면 1.2와 1.3의동작을 반복하여 수행한다.
5. 매 단계에서 ACK이 발생되면 버퍼를 초기화하고 새로운 패킷을 전송한다.
다음으로, 전술한 송신기에 대응하여 도 7에서 보이고 있는 수신기의 구조를 참조하여 데이터를 수신하는 동작을 설명한다.
송신기로부터 수신되는 데이터는 복조부(410)로 입력되어 상기 송신기의 변조부(260)에서 사용한 변조 방식에 대응하는 복조 방식에 의해 복조되어 부호화 비트들로서 출력된다. 상기 복조부(410)로부터의 복조된 부호화 비트들은 반전 제어기(425)의 제어하에 반전기(420)에 의해 선택적으로 반전된다. 상기 반전기(420)는 동일한 패킷의 매 홀수 번째 재전송시에만 동작하며, 이러한 동작을 도 10을 참고하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 상기 도 10에 나타낸 비트들은 도 9에 나타낸 전송 비트들에 대응하는 것이다.
첫 번째 NACK에 의하여 재전송된 비트들은 도 10의 상단부처럼 반전된 채로 반전기(420)에 도달하게 된다. 결합을 위해서는 각 비트들이 원래와 동일해야 하므로 반전기(420)는 수신된 비트들에 대하여 도 10의 하단부와 같이 비트 반전을 수행한 후 디인터리버(430)로 제공한다. 상기 반전된 비트들은 결과적으로 도 9의 원래 비트들과 동일함을 알 수 있다. 즉 수신 단의 반전기(420)는 매 홀수번째 NACK가 발생시에만 동작하여 수신된 비트들을 반전시켜 주는 역할을 수행한다.
상기 디인터리버(430)는 상기 송신기의 인터리버(240)가 수행하는 인터리빙 규칙에 따라 디인터리빙을 수행한다. 상기 디인터리버(430)에 의해 디인터리빙된 부호화 비트들은 결합부(440)로 제공되어 동일 패킷에 해당하는 기 저장된 비트들과 결합된다. 상기 결합기(440)는 초기 전송 시 수신한 부호화 비트들과 동일한 패킷을 구성하는 부호화 비트들을 재전송된 부호화 비트들과 결합하여 출력한다. 만약, 재전송이 여러 번 이루어졌다면 매 재전송 시 수신한 부호화 비트들을 누적하여 결합한다. 이와 같이 상기 결합은 앞에서도 밝힌 바와 같이 동일한 패킷에 해당하는 부호화 비트들에 대해 수행된다.
상기 결합부(440)가 결합을 수행하기 위해서는 이전에 수신한 부호화 비트들이 필요하다. 상기 이전에 수신한 부호화 비트들은 버퍼(450)로부터 제공받으며, 상기 버퍼(450)는 CRC 검사부(470)로부터의 에러 발생 판단 여부에 따라 상기 이전에 수신한 부호화 비트들의 저장한다. 상기 결합기(440)는 결합된 부호화 비트들을 채널 복호화부(460)로 제공한다. 단 초기 전송의 경우, 디인터리버(430)로부터 제공되는 부호화 비트들을 버퍼(450)에 저장하는 한편, 그대로 상기 채널 복호화부(460)로 제공한다.
상기 결합기(440)로부터 상기 채널 복호화부(460)로 제공되는 부호화 비트들은 소정 복호화 방식에 의해 복호화되어 송신기에서 전송하고자 한 정보 비트들을 복원한다. 이때, 상기 소정 복호화 방식으로는 시스티메틱 비트들과 패리티 비트들을 입력으로 하여 상기 시스티메틱 비트들을 복호하는 터보 복호화 방식을 사용하며, 이는 상기 송신기의 부호화 방식에 대응하도록 결정된다.
상기 채널 복호화부(460)에 의해 복호된 상기 정보 비트들은 CRC 검사부(470)로 제공되고 CRC 검사부(470)는 상기 정보 비트들을 패킷 단위로 구분하여 CRC 비트를 추출하고 상기 CRC 비트에 의해 상기 패킷의 에러 발생 여부를 검사한다. 만약, 상기 패킷에 에러가 발생하였다고 판단하면 상기 CRC 검사부(470)는 이를 상위 계층으로 보고하여 해당 패킷의 재전송을 요구한다. 하지만, 상기 패킷에 에러가 발생하지 않았다고 판단되면 상기 CRC 검사부(470)는 상기 정보 비트를 상위 계층으로 전달한다.이때 상기 CRC 검사부(470)에 의해 에러 발생이 검출되면 재전송을 요구하는 NACK가 상기 송신기로 전송되며, 에러 발생이 검출되지 않으면 수신을 확인하는 ACK가 상기 송신기로 전송된다. 앞에서도 밝힌 바와 같이 상기 ACK가 전송되는 경우에는 상기 버퍼(450)는 초기화된다.
도 11은 부가백색가우시안잡음(Additive White Gaussian Noise: AWGN) 환경에서 본 발명에 의한 전송과 종래기술에 의한 전송의 프레임 당 에러확률들을 비교한 것이다. 상기 도 11에서 Chase_1st는 초기전송을 나타내며, Chase_2nd는 종래기술에 의한 1차 재전송이고 Chase_3rd는 종래기술에 의한 2차 재전송이다. 또한 BI(Bit Inversion)_2nd는 본 발명에 의한 1차 재전송이고 BI_3rd는 본 발명에 의한 2차 재전송이다. 도시한 바와 같이, 1차 재전송 시와 2차 재전송 시 본 발명은 종래기술에 비하여 0.4dB에서 0.6dB까지 에러확률을 현저하게 감소시킨다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되지 않으며, 후술되는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
전술한 바와 같이 본 발명은 재전송 시 버퍼에 저장되어 있는 비트들을 초기전송시와 다른 영역의 신호점에 매핑하여 전송함으로써 결과적으로 초기 전송시와 재전송시에 비트별 에러확률을 평균화시켜 탁월한 복호화 성능을 얻을 수 있다. 이러한 본 발명은 단순히 인터리버와 디인터리버의 전단 또는 후단에 단순한 구조의 비트 반전부를 추가하는 것만으로 구현 가능하기 때문에 기존 구조를 크게 변경시키지 않고도 현저한 효과를 얻을 수 있다는 장점을 가진다.또한 본 발명은 유/무선통신 등 모든 송수신 장치에 응용이 가능할 뿐만 아니라 현재 3GPP 표준화 회의에서 논의 중인 고속 무선 데이터 패킷 서비스에 활용된다면 시스템 복잡도의 증가 없이 시스템 전반의 성능을 크게 향상시킬 수 있다. 즉 기존의 시스템보다 비트 오류율을 낮추므로 결과적으로 데이터 처리량을 증가시킬 수 있다.

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  25. 패킷데이터의 열을 부호화하여 부호화된 비트들을 발생하는 부호화기와 상기 부호화기로부터의 상기 부호화된 비트들을 변조심볼로 변조하는 변조기로 구성된 이동통신 시스템의 송신기에서, 상기 변조심볼을 전송한 후 수신기로부터 재전송 요청이 있을시 재전송을 위한 변조심볼을 생성하는 방법에 있어서,
    상기 변조심볼은, 상기 변조기에서 사용하는 성상도에서 비교적 높은 에러확률을 가지는 제1 영역과 상기 제1 영역보다 낮은 에러확률을 가지는 제2 영역과 상기 제2 영역보다 낮은 에러확률을 가지는 제3 영역 중 어느 하나에 위치하고,
    상기 재전송 변조심볼을 생성하기 위하여, 상기 제1 영역에 있는 변조심볼을 상기 제3 영역의 변조심볼로, 상기 제3 영역에 있는 변조심볼을 상기 제1 영역의 변조심볼로, 상기 제2 영역에 있는 변조심볼을 상기 제2 영역의 다른 변조심볼로 변환함을 특징으로 하는 상기 방법.
  26. 제 25 항에 있어서, 상기 재전송 변조심볼을 생성하기 위하여, 상기 부호화기로부터의 상기 부호화된 비트들을 반전하는 것을 특징으로 하는 상기 방법.
  27. 제 26 항에 있어서, 상기 수신기로부터의 상기 재전송 요청이 상기 부호화된 비트들에 대한 홀수번째 재전송 요청인 경우에 상기 부호화된 비트들을 반전하는 것을 특징으로 하는 상기 방법.
  28. 제 25 항에 있어서, 상기 변조기는, 16-QAM(16-ary Quadrature Amplitude Modulation) 또는 64-QAM(64-ary QAM)를 사용하는 것을 특징으로 하는 상기 방법.
  29. 소정 부호율에 따라 부호화된 부호화 비트들을 소정 변조방식에 따라 변조하여 수신기로 전송하는 부호분할다중접속 이동통신시스템의 송신기에서 상기 수신기로부터의 재전송 요청에 의해 상기 부호화 비트들을 재전송하는 방법에 있어서,
    상기 수신기로부터 재전송 요청이 있을 시 상기 부호화 비트들을 반전시키는 과정과,
    상기 반전된 부호화 비트들을 상기 변조방식에 따라 변조하여 상기 수신기로 전송하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 방법.
  30. 제 29 항에 있어서, 상기 반전된 부호화 비트들은 이전 전송시와는 다른 에러확률을 가지고 전송되는 것을 특징으로 하는 상기 방법.
  31. 제 29 항에 있어서, 상기 반전시키는 과정은,
    상기 재전송 요청이 있을 시 상기 재전송 요청이 동일 데이터에 대한 홀수번째 재전송 요청인지를 판단하는 단계와,
    상기 판단결과 홀수번째 재전송 요청이면 상기 부호화 비트들을 반전시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 방법.
  32. 제 29 항에 있어서, 상기 변조방식은 16-QAM(16-ary Quadrature Amplitude Modulation) 또는 64-QAM(64-ary QAM)인 것을 특징으로 하는 상기 방법.
  33. 소정 부호율에 따라 부호화된 부호화 비트들을 소정 변조방식에 따라 변조하여 수신기로 전송하는 부호분할다중접속 이동통신시스템의 송신기에서 상기 수신기로부터의 재전송 요청에 의해 상기 부호화 비트들을 재전송하는 장치에 있어서,
    상기 수신기로부터의 재전송 요청이 있을시 상기 부호화 비트들을 반전시키는 비트 반전부와,
    상기 반전된 부호화 비트들을 상기 변조방식에 따라 변조하는 변조부를 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 장치.
  34. 제 33 항에 있어서, 상기 반전된 부호화 비트들은 이전 전송시와는 다른 에러확률을 가지고 전송되는 것을 특징으로 하는 상기 장치.
  35. 제 33 항에 있어서, 상기 비트 반전부는,
    상기 재전송 요청이 있을 시 상기 재전송 요청이 동일 데이터에 대한 홀수번째 재전송 요청인지를 판단하고, 상기 판단결과 홀수번째 재전송 요청이면 상기 부호화 비트들을 반전시키는 것을 특징으로 하는 상기 방법.
  36. 제 33 항에 있어서, 상기 변조방식은 16-QAM(16-ary Quadrature Amplitude Modulation) 또는 64-QAM(64-ary QAM)인 것을 특징으로 하는 상기 장치.
  37. 소정 부호율에 따라 부호화된 부호화 비트들을 소정 변조방식에 따라 변조하여 수신기로 전송하는 부호분할다중접속 이동통신시스템의 송신기에서 상기 수신기로부터의 재전송 요청에 의해 상기 부호화 비트들을 재전송하는 장치에 있어서,
    입력 데이터를 소정 부호율에 따라 부호화하여 부호화 비트들을 출력하는 채널 부호화부와,
    상기 부호화 비트들을 소정 인터리빙 규칙에 따라 인터리빙하는 인터리버와,
    상기 수신기로부터의 재전송 요청이 있을시 상기 재전송 요청이 동일 패킷 데이터에 대한 홀수번째 재전송 요청이면, 상기 인터리빙된 부호화 비트들을 반전시키는 비트 반전부와,
    상기 반전된 부호화 비트들을 소정 변조방식에 따라 변조하는 변조부를 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 장치.
  38. 소정 부호율에 따라 부호화된 부호화 비트들을 소정 변조방식에 따라 변조하여 수신기로 전송하는 부호분할다중접속 이동통신시스템의 송신기에서 상기 수신기로부터의 재전송 요청에 의해 상기 부호화 비트들을 재전송하는 장치에 있어서,
    입력 데이터를 소정 부호율에 따라 부호화하여 부호화 비트들을 출력하는 채널 부호화부와,
    상기 수신기로부터의 재전송 요청이 있을시 상기 재전송 요청이 동일 데이터에 대한 홀수번째 재전송 요청이면, 상기 부호화 비트들을 반전시키는 비트 반전부와,
    상기 반전된 부호화 비트들을 소정 인터리빙 규칙에 따라 인터리빙하는 인터리버와,
    상기 인터리빙된 부호화 비트들을 소정 변조방식에 따라 변조하는 변조부를 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 장치.
  39. 수신기의 재전송 요청에 의해 송신기가 초기 전송시에 전송한 부호화 비트들을 반전한 후 변조하여 재전송하는 부호분할다중접속 이동통신 시스템에서 상기 재전송된 부호화 비트들을 수신하는 방법에 있어서,
    상기 재전송 요청에 의해 수신된 데이터를 소정 변조방식에 따라 복조하여 부호화 비트들을 출력하는 과정과,
    상기 부호화 비트들을 반전시키는 과정과,
    상기 반전된 부호화 비트들을 복호하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 방법.
  40. 제 39 항에 있어서, 상기 반전시키는 과정은,
    상기 부호화 비트들이 동일 데이터에 대한 홀수번째 재전송 요청에 의해 수신된 것인지를 판단하는 단계와,
    상기 판단결과 홀수번째 재전송 요청에 의해 수신된 것이면 상기 부호화 비트들을 반전시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 방법.
  41. 제 39 항에 있어서, 상기 변조방식은 16-QAM(16-ary Quadrature Amplitude Modulation) 또는 64-QAM(64-ary QAM)인 것을 특징으로 하는 상기 방법.
  42. 수신기의 재전송 요청에 의해 송신기가 초기 전송시에 전송시에 전송한 부호화 비트들을 반전한 후 변조하여 재전송하는 부호분할다중접속 이동통신 시스템에서 상기 재전송된 부호화 비트들을 수신하는 장치에 있어서,
    상기 재전송 요청에 의해 수신된 데이터를 소정 변조방식에 따라 복조하여 부호화 비트들을 출력하는 복조부와,
    상기 부호화 비트들을 반전시키는 비트 반전부와,
    상기 반전된 부호화 비트들을 복호하는 채널 복호화부를 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 장치.
  43. 제 42 항에 있어서, 상기 채널 복호화부에 의해 복호된 정보 비트들에 대하여 패킷 단위로 에러검출 비트들을 추출하고 상기 추출된 에러검출 비트들에 의해 에러가 발생하였는지를 판단하는 에러 검사부와,
    상기 판단결과 에러가 발생하였으면 상기 송신기로 상기 부호화 비트들에 대한 재전송을 요청하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 장치.
  44. 제 42 항에 있어서, 상기 비트 반전부는,
    상기 부호화 비트들이 동일 데이터에 대한 홀수번째 재전송 요청에 의해 수신된 것인지를 판단하고, 상기 판단결과 홀수번째 재전송 요청에 의해 수신된 것이면 상기 부호화 비트들을 반전시키는 것을 특징으로 하는 상기 장치.
  45. 제 42 항에 있어서, 상기 변조방식은 16-QAM(16-ary Quadrature Amplitude Modulation) 또는 64-QAM(64-ary QAM)인 것을 특징으로 하는 상기 장치.
  46. 수신기의 재전송 요청에 의해 송신기가 초기 전송시에 전송시에 전송한 부호화 비트들을 반전한 후 변조하여 재전송하는 부호분할다중접속 이동통신 시스템에서 상기 재전송된 부호화 비트들을 수신하는 장치에 있어서,
    상기 재전송 요청에 의해 수신되는 데이터를 소정 변조방식에 따라 복조하여 부호화 비트들을 출력하는 복조부와,
    상기 부호화 비트들이 동일 데이터에 대한 홀수번째 재전송 요청에 의해 수신된 것인지를 판단하고, 상기 판단결과 홀수번째 재전송 요청에 의해 수신된 것이면 상기 부호화 비트들을 반전시키는 비트 반전부와,
    상기 반전된 부호화 비트들을 소정 디인터리빙 규칙에 따라 디인터리빙하는 디인터리버와,
    상기 인터리빙된 부호화 비트들을 이전된 부호화 비트들과 결합하는 결합부와,
    상기 결합된 부호화 비트들을 복호하여 정보 비트들을 출력하는 채널 복호화부와,
    상기 정보 비트들에 대하여 패킷 단위로 에러검출 비트들을 추출하고 상기 추출된 에러검출 비트들에 의해 에러가 발생하였는지를 판단하는 에러 검사부와,
    상기 판단결과 에러가 발생하였으면 상기 송신기로 상기 부호화 비트들에 대한 재전송을 요청하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 장치.
  47. 수신기의 재전송 요청에 의해 송신기가 초기 전송시에 전송시에 전송한 부호화 비트들을 반전한 후 변조하여 재전송하는 부호분할다중접속 이동통신 시스템에서 상기 재전송된 부호화 비트들을 수신하는 장치에 있어서,
    상기 재전송 요청에 의해 수신되는 데이터를 소정 변조방식에 따라 복조하여 부호화 비트들을 출력하는 복조부와,
    상기 부호화 비트들을 소정 디인터리빙 규칙에 따라 디인터리빙하는 디인터리버와,
    상기 부호화 비트들이 동일 데이터에 대한 홀수번째 재전송 요청에 의해 수신된 것인지를 판단하고, 상기 판단결과 홀수번째 재전송 요청에 의해 수신된 것이면 상기 디인터리빙된 부호화 비트들을 반전시키는 비트 반전부와,
    상기 반전된 부호화 비트들을 이전된 부호화 비트들과 결합하는 결합부와,
    상기 결합된 부호화 비트들을 복호하여 정보 비트들을 출력하는 채널 복호화부와,
    상기 정보 비트들에 대하여 패킷 단위로 에러검출 비트들을 추출하고 상기 추출된 에러검출 비트들에 의해 에러가 발생하였는지를 판단하는 에러 검사부와,
    상기 판단결과 에러가 발생하였으면 상기 송신기로 상기 부호화 비트들에 대한 재전송을 요청하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 장치.
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