KR100690622B1 - Method for restoring error in wireless device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 무선 기기의 오류 복구 방법에 관한 것으로 특히, 인크리멘털 리던던시(Incremental Redundancy : IR)를 적용하여 무선랜의 오류 복구 과정을 개선함으로써 패킷수신 성공률을 높이고 또한, 현재 무선랜에서 이용되는 재전송(retransmission) 시 수신단의 채널 디코딩 효율을 높여 재전송 횟수를 줄임으로써 패킷 전송 시간을 단축하도록 하는데 그 목적이 있다. 이러한 목적의 본 발명은 무선 기기의 패킷 송신 방법에 있어서, 전송할 패킷을 준비하는 단계와, 최초의 패킷 전송속도를 결정하는 단계와, 상기 결정된 전송속도로 패킷을 전송하는 단계와, 상기 전송한 패킷에 대해 수신확인(ACK) 신호가 수신되지 않으면 채널 코딩율과 채널코드셋을 결정하여 상기 패킷을 재전송하는 단계를 수행하도록 구성함을 특징으로 한다. The present invention relates to an error recovery method of a wireless device, and in particular, by applying incremental redundancy (IR) to improve the error recovery process of the wireless LAN to increase the success rate of packet reception and retransmission currently used in the wireless LAN The purpose of this is to shorten the packet transmission time by reducing the number of retransmissions by increasing the channel decoding efficiency of the receiver during retransmission. According to an aspect of the present invention, there is provided a packet transmission method of a wireless device, the method comprising: preparing a packet to be transmitted, determining an initial packet transmission rate, transmitting a packet at the determined transmission rate, and transmitting the packet. And if the acknowledgment (ACK) signal is not received, determine the channel coding rate and the channel code set and retransmit the packet.
Description
도1은 IEEE 802.11 무선랜의 파라미터를 보인 예시도. 1 is an exemplary view showing parameters of an IEEE 802.11 WLAN.
도2는 본 발명의 실시 예에서 패킷 전송 과정을 보인 동작 순서도. 2 is a flowchart illustrating a packet transmission process according to an embodiment of the present invention.
도3은 도2에서 최초의 채널속도 결정 과정을 보인 동작 순서도. FIG. 3 is a flowchart illustrating an operation of determining a first channel speed in FIG. 2; FIG.
도4는 본 발명의 실시 예에서 패킷 수신 과정을 보인 동작 순서도. 4 is a flowchart illustrating a packet receiving process according to an embodiment of the present invention.
도5는 도4에서 코드 컴바이닝(code combining) 과정을 보인 예시도. FIG. 5 is a diagram illustrating a code combining process in FIG. 4; FIG.
본 발명은 무선 기기에 관한 것으로 특히, 무선랜(LAN : Local Area Network)에 있어서 오류 복구 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a wireless device, and more particularly, to a method for error recovery in a local area network (LAN).
일반적으로 무선랜이라고 불리는 IEEE 802.11의 MAC(Medium Access Control : 매체접근제어) 표준은 1999년에 완성되었다. The IEEE 802.11 Medium Access Control (MAC) standard, commonly called WLAN, was completed in 1999.
현재 가장 많이 사용되는 무선랜 표준은 IEEE 802.11a와 IEEE 802.11g이다. The most widely used WLAN standards are IEEE 802.11a and IEEE 802.11g.
무선랜 표준 IEEE 802.11a와 IEEE 802.11g에서 사용되는 각 채널속도에 대한 길쌈부호기의 코딩율과 변조방식은 도1과 같으며, 채널속도는 저속에서 고속으로 갈수록 수신감도가 낮다.The coding rate and modulation scheme of the convolutional encoder for each channel speed used in the WLAN standards IEEE 802.11a and IEEE 802.11g are as shown in FIG. 1, and the reception speed is lower from the low speed to the high speed.
IEEE 802.11a와 IEEE 802.11g에서 사용되는 변조방식은 BPSK(Binary Phase Shift Keying : 이진 위상 편이 변조), QPSK(Quadrature Phase Shift Keying : 직교 위상 편이 변조), 16-QAM(Quadrature Amplitude Modulation : 직교 진폭 변조) 그리고 64-QAM이며, 심볼간 거리는 BPSK, QPSK, 16-QAM, 64-QAM 순으로 작고, 비트 오류율(BER : Bit Error Ratio)은 BPSK, QPSK, 16-QAM, 64-QAM 순으로 크다. The modulation schemes used in IEEE 802.11a and IEEE 802.11g include Binary Phase Shift Keying (BPSK), Quadrature Phase Shift Keying (QPSK), Quadrature Amplitude Modulation (16-QAM), and Quadrature Amplitude Modulation. ) And 64-QAM, and the symbols are smaller in order of BPSK, QPSK, 16-QAM, and 64-QAM, and the bit error ratio (BER) is higher in order of BPSK, QPSK, 16-QAM, and 64-QAM.
그리고, IEEE 802.11a와 IEEE 802.11g에서는 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing : 직교 주파수 분할 다중) 물리층을 이용하며, 채널코딩은 코딩율이 1/2, 2/3, 3/4인 길쌈 부호(Convolution Coding)를 사용한다. In addition, IEEE 802.11a and IEEE 802.11g use an Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) physical layer, and channel coding is a convolutional coding having coding rates of 1/2, 2/3, and 3/4. ).
채널 코딩율이 낮을수록 수신단에서 디코딩 성공율이 높아지나, 채널 코딩 오버헤드(overhead)로 인해 처리량(throughput)이 감소된다. The lower the channel coding rate, the higher the decoding success rate at the receiving end, but the throughput is reduced due to the channel coding overhead.
또한, 현재 IEEE 802.11 표준에서 에러 복구는 패킷 재전송에 의존하고 있다. 최초에 규정된 재전송(retransmission) 방법은 최근에 완료 또는 작업 중인 IEEE 802.11의 보완 표준(amendment)에서도 그대로 유지되고 있다.In addition, error recovery in the current IEEE 802.11 standard relies on packet retransmission. Initially defined retransmission methods remain intact in the recent amendments to IEEE 802.11 amendments.
패킷 전송에 있어서, 수신기는 모든 MAC 관리 프로토콜 데이터 패킷(MAC Management Protocol Data Unit : MMPDU)과 MAC 프로토콜 데이터 패킷(MAC Protocol Data Unit : MPDU)의 수신을 ACK(Acknowledgement : 수신확인)신호에 의해 확인하여야 하고, 송신기는 정해진 시간 이내에 수신확인(ACK)을 받지 못할 경우 해당 패킷(MPDU, MMPDU)의 재전송을 제한 횟수까지 반복 수행하게 된다. 이때, 해당 패킷 헤더에 재전송임을 표시한다.In the packet transmission, the receiver must confirm receipt of all MAC Management Protocol Data Units (MMPDUs) and MAC Protocol Data Units (MPDUs) by means of an Acknowledgment (ACK) signal. If the transmitter does not receive an acknowledgment (ACK) within a predetermined time, the transmitter repeatedly performs retransmission of the corresponding packet (MPDU, MMPDU) up to a limit number of times. At this time, the packet header indicates retransmission.
종래 기술에 따르면 패킷 재전송 시에 전송 횟수에 따라 랜덤 백오프 시간(Random Backoff Time)을 결정하는데 파라미터로 사용되는 경쟁 윈도우 크기 값만을 변경하였다. 일부 제품은 패킷 재전송 시에 채널속도를 낮추는 방식을 사용하기도 하나, 이 경우에는 최초 및 이전에 재전송된 패킷으로부터 오는 정보를 무시하였다. According to the prior art, only the contention window size value used as a parameter for determining a random backoff time according to the number of transmissions during packet retransmission is changed. Some products use a method of lowering the channel rate when retransmitting packets, but in this case, disregarding the information from the first and previous retransmitted packets.
이러한 이유로 수신단에서 확보한 패킷에 대한 추가 정보(redundancy)가 채널 디코딩 시에 이용되지 않음으로 확보 가능한 정보 이용 시와 비교하여 채널 환경이 좋지 않은 환경에서 재전송 성공률이 떨어지거나 재전송 횟수가 증가하여 패킷 전송 시간이 증가하는 문제점이 있었다.For this reason, the redundancy of the packet obtained by the receiving end is not used for channel decoding. Therefore, in case of poor channel environment, the retransmission success rate decreases or the number of retransmissions increases in the environment where the channel information is poor. There was a problem of increasing time.
한편, 채널코딩 방식에는 1993년에 Berrou 등에 의해 처음으로 소개된 터보 코드(Turbo Code)가 있으며, 현재 IMT-2000 표준 등에 채택되어 있다. Meanwhile, the channel coding scheme includes a turbo code first introduced by Berrou et al. In 1993 and is currently adopted in the IMT-2000 standard.
터보 코드는 현재 무선랜에 고속 처리를 지원하기 위한 IEEE 802.11n 등의 표준 제안에서 거론되고 있으며, 차세대 무선랜에서 지원될 가능성이 높다.Turbo code is currently being discussed in standard proposals such as IEEE 802.11n to support high-speed processing in WLAN, and is likely to be supported in the next generation WLAN.
일반적으로 터보코드 디코더는 디코딩 횟수(iteration)에 따라 성능이 향상되는 특징이 있는데, 디코딩 횟수를 패킷 재전송 횟수에 상관없이 일률적으로 적용하였다. In general, a turbo code decoder has a characteristic of improving performance according to decoding iterations, and the decoding times are uniformly applied regardless of the number of packet retransmissions.
따라서, 재전송 횟수가 증가할수록 채널 환경이 악화되는 것으로 판단하고 현재 확보 가능한 정보에 따라 디코딩 성공율을 높이기 위하여 디코딩 횟수를 조정할 필요가 있다. 즉, 간섭 등이 많거나, 장해물이 있거나, 거리가 멀어, 신호 대 잡음비가 낮은 무선 환경에서 무선랜 라디오를 적응시켜 변화시킴으로써 더욱 효율을 높일 필요가 있다.Therefore, as the number of retransmissions increases, it is necessary to determine that the channel environment deteriorates and to adjust the number of decoding in order to increase the decoding success rate according to the information that can be secured. That is, it is necessary to further improve efficiency by adapting and changing the WLAN radio in a wireless environment having a lot of interference, obstacles, or distance, and having a low signal-to-noise ratio.
본 발명은 종래의 문제점을 개선하도록 창안한 무선 기기의 오류 복구 방법을 제공하는데 그 목적 있다. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a method for recovering an error of a wireless device, which is designed to improve the conventional problems.
본 발명의 제1 목적은 인크리멘털 리던던시(Incremental Redundancy : IR)를 적용하여 무선랜의 오류 복구 과정을 개선함으로써 패킷 수신 성공률을 높이도록 하는데 있다. A first object of the present invention is to increase the packet reception success rate by improving the error recovery process of the wireless LAN by applying incremental redundancy (IR).
본 발명의 제2 목적은 현재 무선랜에서 이용되는 재전송(retransmission) 시 수신단의 채널 디코딩 효율을 높여 재전송 횟수를 줄임으로써 패킷 전송 시간을 단축하는데 있다. A second object of the present invention is to shorten the packet transmission time by reducing the number of retransmissions by increasing the channel decoding efficiency of a receiver during retransmissions currently used in a WLAN.
본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위하여 다음과 같은 특징을 갖도록 무선 전송기와 무선 수신기를 구성한다. In order to achieve the above object, the present invention configures a radio transmitter and a radio receiver to have the following features.
우선, 본 발명에 따른 무선 전송기는 다음과 같은 특징을 갖도록 구성한다. First, the radio transmitter according to the present invention is configured to have the following features.
본 발명에 따른 무선 전송기는 패킷의 재전송이 아닌 최초로 패킷을 전송하는 시점에서 패킷 오류율(PER)에 기반하여 채널속도를 선택하는 과정과, 패킷 재전송 시에 재전송 횟수에 따라 채널 코딩율과 변조 방식 및 채널 코드셋(code set)을 결정하여 채널속도를 결정하는 과정을 수행하도록 성함을 특징으로 한다.The wireless transmitter according to the present invention selects a channel speed based on a packet error rate (PER) at the time of transmitting a packet for the first time instead of retransmitting the packet, and according to the channel coding rate and modulation scheme according to the number of retransmissions during packet retransmission. And determining a channel code set to determine a channel code set.
본 발명에 따른 무선 전송기는 패킷 재전송 시에 채널속도와 재전송 시도 횟수에 따라 채널 코드셋을 다르게 전송하도록 구성함을 특징으로 한다. The wireless transmitter according to the present invention is configured to transmit the channel code set differently according to the channel speed and the number of retransmission attempts during packet retransmission.
본 발명에 따른 무선 전송기는 터보 인코더(turbo encoder)를 적용하는 경우 재전송 횟수에 따른 채널 코드셋을 Puncturer에서 선택하도록 구성함을 특징으로 한다.The wireless transmitter according to the present invention is configured to select a channel code set according to the number of retransmissions in the puncturer when applying a turbo encoder.
또한, 본 발명에 따른 무선 수신기는 다음과 같은 특징으로 갖도록 구성한다. In addition, the wireless receiver according to the present invention is configured to have the following features.
본 발명에 따른 무선 수신기는 패킷 수신 시에 신호 대 잡음비(S/N) 산출에 활용 가능한 측정값을 기록하고, 이를 이용하여 코드 컴바이닝(code combining)에 이용할 가중치(weight)를 계산하도록 구성함을 특징으로 한다.The wireless receiver according to the present invention is configured to record a measurement value that can be used to calculate a signal-to-noise ratio (S / N) at the time of packet reception, and calculate a weight to use for code combining by using the measured value. It is characterized by.
상기 측정값은 수신신호 강도(Received Signal Strength Indication : RSSI), 수신채널 파워 강도(Received Channel Power Indicator : RCPI), 노이즈 플로우(Noise Floor) 등이다. The measured values include received signal strength indication (RSSI), received channel power indicator (RCPI), noise flow, and the like.
본 발명에 따른 무선 수신기는 재전송된 패킷이 수신되면 그 재전송된 패킷에 한해 우선적으로 채널 디코딩을 실시하는 과정과, 재전송된 패킷에 한해 채널 디코딩 실패 시에 코드 컴바이닝을 실시하는 과정을 수행하도록 구성함을 특징으로 한다. When the retransmitted packet is received, the wireless receiver according to the present invention is configured to perform channel decoding on the retransmitted packet preferentially and to perform code combining on the retransmitted packet when the channel decoding fails. It is characterized by.
상기 과정에서 코드 컴바이닝은 패킷수신 시에 기록한 가중치를 활용하여 수행할 수 있다. 즉, 무선랜 수신기는 코드 컴바이닝 시 이전에 수신한 패킷의 정보를 활용하여 더 낮은 채널 코딩율 하에서 채널 디코딩을 실행하여 채널 디코딩 성공율을 높일 수 있다.In the above process, code combining may be performed by using a weight recorded at the time of packet reception. That is, the WLAN receiver may increase channel decoding success rate by executing channel decoding under a lower channel coding rate by using information of a packet previously received during code combining.
본 발명에 따른 무선 수신기는 터보 디코더를 적용할 경우 재전송 횟수에 따 라 터보 디코더(turbo decoder)의 디코딩 횟수(iterations)를 조절함으로써 재전송 회수가 클 때에 디코딩 성공율을 높이도록 구성함을 특징으로 한다. The wireless receiver according to the present invention is characterized in that when the turbo decoder is applied, the decoding success rate is increased when the number of retransmissions is large by adjusting the decoding iterations of the turbo decoder according to the number of retransmissions.
결론적으로 본 발명은 인크리멘털 리던던시(Incremental Redundancy : IR)를 적용하여 수신단의 디코딩 시에 원래의 패킷에 대한 추출 성능을 높임으로써 전체 시스템에서 무선 재전송 횟수를 줄이고 이로 인해 무선채널 이용 시간을 줄여 효율을 높이도록 구성함을 특징으로 한다. In conclusion, the present invention applies an incremental redundancy (IR) to increase the extraction performance of the original packet during decoding of the receiver to reduce the number of radio retransmissions in the entire system, thereby reducing the radio channel usage time Characterized in that the configuration to increase.
상기와 같은 특징으로 갖도록 구성하는 본 발명은 무선통신 링크를 이용하는 기기에 이용될 수 있으며, 오류복구를 위한 무선 패킷 재전송 방법에 적용하는 것이다.The present invention configured to have the above characteristics can be used in a device using a wireless communication link, and is applied to a method for retransmitting a wireless packet for error recovery.
특히, 본 발명은 무선 기기에 터보코드(Turbo Code)를 적용하는 효율성을 향상시키도록 한다. In particular, the present invention improves the efficiency of applying a turbo code to a wireless device.
이하, 본 발명을 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
본 발명에서 무선 기기는 IEEE 802.11 특히, IEEE 802.11a와 IEEE 802.11g 규격을 적용한 무선랜 기기를 예로 들어 설명하기로 한다. In the present invention, a wireless device will be described using, for example, a wireless LAN device to which IEEE 802.11, in particular, IEEE 802.11a and IEEE 802.11g standards are applied.
본 발명에서는 총 N개의 채널속도가 있다고 가정하면 선택 가능한 채널속도는 아래의 식과 같이 정의된다. In the present invention, assuming that there are a total of N channel speeds, the selectable channel speeds are defined as follows.
이때, 각각의 채널속도(Rate)는 도1에 도시한 바와 같은 변조방식 및 채널코딩율과 일대일로 매칭된다.At this time, each channel rate is matched one-to-one with the modulation scheme and channel coding rate as shown in FIG.
본 발명에서는 무선랜 송신기(Tx)와 무선랜 수신기(Rx)를 구분하여 MPDU 및 MMPDU 전송하는 과정을 설명하기로 한다. In the present invention, a process of transmitting MPDU and MMPDU by dividing the WLAN transmitter (Tx) and the WLAN receiver (Rx) will be described.
우선, 무선랜 송신기(Tx)의 MPDU 및 MMPDU 전송 동작은 도2의 동작순서도와 동일하며, 이를 설명하면 다음과 같다. First, the MPDU and MMPDU transmission operation of the WLAN transmitter (Tx) is the same as the operation flow chart of Figure 2, which will be described as follows.
제1 단계 : 전송할 MPDU 또는 MMPDU(이하 MPDU, MMPDU를 "PDU"라 약칭함)를 준비한다.First step: prepare an MPDU or MMPDU (hereinafter referred to as MPDU, MMPDU is referred to as "PDU") to send.
제2 단계 : 재전송 횟수(RETRY_COUNT)를 "0"으로 클리어한다. Step 2: Clear the number of retransmissions (RETRY_COUNT) to "0".
제3 단계 : 최초의 패킷 송신채널의 속도()를 결정한다. 이는 채널 속도 결정 알고리즘을 이용하며, 이의 상세한 동작은 하단에서 설명하기로 한다. Step 3: Speed of First Packet Transmission Channel Is determined. It uses a channel rate determination algorithm, the detailed operation of which will be described later.
제4 단계 : 제3 단계에서 결정된 채널속도()로 PDU를 송신한다.Fourth step: Channel speed determined in the third step ( Transmit the PDU.
제5 단계 : 송신기는 정해진 시간 내에 수신기로부터 수신확인(ACK)이 전송되는지 확인한다. Step 5: The transmitter checks whether an acknowledgment (ACK) is transmitted from the receiver within a predetermined time.
만일, 수신확인(ACK)을 받지 못하면 송신기는 재전송 횟수(RETRY_COUNT)의 값을 "1" 증가시켜 패킷 재전송을 수행한다. If the acknowledgment is not received, the transmitter performs a packet retransmission by increasing the value of the retransmission count (RETRY_COUNT) by "1".
제6 단계 : 패킷 재전송을 위해 재전송 횟수(RETRY_COUNT)를 "1" 증가시킨 후 재전송 횟수(RETRY_COUNT)가 재전송 제한횟수(RETRY_LIMIT) 보다 큰지 확인한다. Step 6: After retransmitting the number of retransmissions (RETRY_COUNT) to "1" for packet retransmission, check whether the number of retransmissions (RETRY_COUNT) is greater than the retransmission limit (RETRY_LIMIT).
이때, 재전송횟수가 재전송 제한횟수 보다 크지 않으면 제7 단계로 이동한다. At this time, if the retransmission number is not greater than the retransmission limit number, the flow moves to step 7.
제7 단계 : 하이브리드 무선 적응 알고리즘에 따라 재전송할 패킷의 채널속 도 및 채널 코딩 시에 이용할 코드 셋(code set)을 결정한다. 즉, 전송할 채널 코딩된 패킷을 하이브리드(hybrid) 무선 적응 과정에 따라 준비한다. Step 7: Determine a channel speed and a code set to be used for channel coding of a packet to be retransmitted according to a hybrid radio adaptation algorithm. That is, the channel-coded packet to be transmitted is prepared according to a hybrid radio adaptation process.
제8 단계 : 결정된 변조방식 및 채널 코드 셋으로 PDU를 전송하고, 제5 단계로 진행한다.Step 8: Transmit the PDU with the determined modulation scheme and channel code set, and proceed to Step 5.
상기 과정을 진행하면서 제5 단계에서 최초의 패킷 전송 시 또는 패킷 재전송 시에 수신기로부터 ACK(수신확인)신호가 수신된 것이 확인되면 PDU 전송 과정을 종료한다. In the fifth step, if the ACK (acknowledgment) signal is received from the receiver at the time of the first packet transmission or the packet retransmission, the PDU transmission process is terminated.
만일, 재전송을 반복하다가 제6 단계에서 패킷 재전송에 따른 재전송 횟수(RETRY_COUNT)가 재전송 제한횟수(RETRY_LIMIT) 보다 크면 해당 PDU 송신이 실패한 것으로 판단하며, 전송 과정을 종료한다. If retransmission is repeated and the number of retransmissions (RETRY_COUNT) according to packet retransmission is greater than the retransmission limit count (RETRY_LIMIT) in the sixth step, it is determined that the corresponding PDU transmission has failed, and the transmission process is terminated.
한편, 무선랜 송신기는 패킷 전송을 위해 채널속도를 결정하는데, 이를 도3의 동작 순서도를 참조하여 설명하기로 한다. Meanwhile, the WLAN transmitter determines a channel speed for packet transmission, which will be described with reference to the operation flowchart of FIG. 3.
우선, 바로 전에 변조하여 보낸 패킷에 이용한 채널속도 또는 기기 동작 후 최초의 패킷 전송일 경우에 디폴트(default)로 셋팅한 채널속도를 ""이라 가정한다. 여기서, m은 1~N 중 하나의 값이다. First, set the channel rate used for the packet sent after the previous modulation or the channel rate set as the default in the case of the first packet transmission after the device operation. ", Where m is a value from 1 to N.
그리고, 현재 시간이 "t"라고 할 때 패킷 오류율(PER)을 계산하기 위한 측정시간 윈도우(window)는 로 정의한다. When the current time is "t", the measurement time window for calculating the packet error rate PER is Defined as
기기 시동 후 최초의 패킷 전송으로 확인되면 m을 디폴트(default)로 설정하고, 기기 시동 후 최초의 패킷 전송이 아닌 재전송으로 확인되면 최초 패킷의 채널 속도를 ""라고 할 때 m은 "prev"로 설정한다. Set m to default when the first packet transmission is confirmed after the machine is started. If the packet is retransmitted rather than the first packet transmission after the machine is started, set the channel rate of the first packet to ". M is set to "prev".
패킷 전송 과정에서 정해진 측정시간() 동안 패킷 오류율(Packet Error Ratio : PER)을 계산한다. Measurement time determined during packet transmission Calculate Packet Error Ratio (PER).
패킷 오류율(PER)은 계속 갱신한다. 갱신 동작은 의 정해진 배수가 되는 시간마다 실행한다. 예로, The packet error rate (PER) is constantly updated. Update behavior is Runs every time a fixed multiple of. For example,
이때, 패킷 오류율(PER)을 구하기 위한 카운터 값들도 패킷 송수신 시마다 갱신된다. At this time, counter values for obtaining the packet error rate (PER) are also updated for each packet transmission and reception.
상기에서 갱신된 패킷 오류율을 기반으로 채널 속도를 결정하는데, 측정시간 윈도우(window) 동안 계산된 패킷 오류율(PER)에 따라 패킷 전송 시에 결정된 채널속도를 유지할 것인지 또는 낮은 채널속도로 바꿀 것인지 또는 높은 채널속도로 바꿀 것인지를 결정한다. The channel rate is determined based on the updated packet error rate. The channel rate determined at the time of packet transmission according to the packet error rate (PER) calculated during the measurement window is maintained or changed to a lower channel rate. Determines whether to switch to channel speed.
즉, 채널속도 변경의 기준이 되는 패킷에러율의 하한값을 , 상한값을 라 하면 이면 채널속도를 높이는데, 이면 로 설정하고, m=N이면 현재의 채널속도를 유지한다. 반면에, 이면 채널속도를 낮추는데, m>1이면 로 설정하고, m=1이면 현재의 채널속도를 유지한다.That is, the lower limit of the packet error rate, which is the standard for changing the channel rate, , The upper limit If If you increase the channel speed, Back side If m = N, current channel speed is maintained. On the other hand, If the channel speed is lowered, if m> 1 If m = 1, the current channel speed is maintained.
또한, 무선랜 송신기(TX)의 하이브리드 무선 적응 알고리즘은 채널속도를 변경시키는 채널속도 폴백(fallback)과 함께 하이브리드 에이알큐(Hybrid ARQ : Automatic Repeat reQuest)를 적용하는 방식으로 구성된다. In addition, the hybrid wireless adaptation algorithm of the WLAN transmitter (TX) is configured by applying a hybrid ARQ (Automatic Repeat reQuest) along with a channel speed fallback for changing the channel speed.
본 발명은 재전송되는 각 패킷에 대해 개별로 채널 디코딩을 할 수 있고, 개별 디코딩 중 오류 발생 시에 코드 컴바이닝(code combining)을 수행하며, 재전송 시에 추가정보가 제공되는 인크리멘털 리던던시(IR: Incremental Redundancy)를 사용한다. The present invention can individually decode a channel for each retransmitted packet, perform code combining when an error occurs during individual decoding, and incremental redundancy (IR) in which additional information is provided during retransmission. Use Incremental Redundancy.
하이브리드 무선 적응 알고리즘의 규칙은 다음과 같다.The rules of the hybrid radio adaptation algorithm are as follows.
1. 현재의 채널속도에 해당하는 채널 코딩율에 따라 재전송 횟수가 홀수일 때와 짝수일 때를 구분하여 서로 다른 패리티비트(parity bits)가 들어가는 2개의 채널 코딩 셋을 준비한다(, )1. Prepare two channel coding sets containing different parity bits by dividing when the number of retransmissions is odd and even according to the channel coding rate corresponding to the current channel rate. , )
2. 재전송 시도 횟수가 홀수이면 를, 짝수이면 를 전송한다. 2. If the number of retransmission attempts is odd If even Send it.
3. 현재 채널속도로 와 를 전송한 후 다시 재전송을 시도할 때에는 채널속도를 한 단계 낮춘 후, 그 변경된 채널속도에 대하여 와 를 준비한다. 이어서, 재전송 시도횟수가 홀수이면 를, 짝수이면 를 전송한다. 3. At the current channel speed Wow If you try to retransmit after sending, lower the channel rate by one step and then change the channel rate. Wow Prepare. Then, if the number of retransmission attempts is odd If even Send it.
만약 현재의 채널속도가 최저 채널속도이면 현재의 채널속도를 유지한다.If the current channel speed is the lowest channel speed, the current channel speed is maintained.
예를 들면, 최초의 전송 채널속도가 36Mbps이고, 도1과 같은 채널속도(변조방식)를 적용한다고 하면 재전송 횟수에 따라 채널속도는 다음과 같이 변경된다. For example, if the initial transmission channel rate is 36 Mbps, and the channel rate (modulation method) shown in Fig. 1 is applied, the channel rate is changed as follows according to the number of retransmissions.
최초 전송 시 : , 3/4 채널 코딩율을 갖는 16-QAM 변조 방식 적용. On first transmission: 16-QAM modulation scheme with 3/4 channel coding rate.
2번째 전송 시(재전송) : , 3/4 채널 코딩율을 갖는 16- QAM 변조 방식 적용. At the second transmission (retransmission): 16-QAM modulation scheme with 3/4 channel coding rate.
3번째 전송 시(재전송) : , 1/2 채널 코딩율을 갖는 16-QAM 변조 방식 적용. 3rd transmission (retransmission): 16-QAM modulation scheme with 1/2 channel coding rate.
4번째 전송 시(재전송) : , 1/2 채널 코딩율을 갖는 16-QAM 변조 방식 적용. 4th transmission (retransmission): 16-QAM modulation scheme with 1/2 channel coding rate.
5번째 전송 시(재전송) : , 3/4 채널 코딩율을 갖는 QPSK 변조 방식 적용. At the fifth transmission (retransmission): , QPSK modulation scheme with 3/4 channel coding rate.
그리고, 차세대 무선랜 표준안에서 채택될 가능성이 있는 터보코드의 경우라면 과 의 선택은 Puncturer에서 서로 다른 추가(redundant) 정보가 있는 코드셋을 선택하거나 랜덤 펑쳐링(random puncturing)을 사용함으로써 가능하다. And, in the case of the turbo code that can be adopted in the next generation WLAN standard and The selection of is possible by selecting codesets with different redundant information in Puncturer or by using random puncturing.
한편, 무선랜 수신기에서의 패킷 수신 동작을 도4를 참조하여 설명하기로 한다. Meanwhile, a packet reception operation in the WLAN receiver will be described with reference to FIG. 4.
제1 단계 : 패킷(PN : 1xN 행렬로 표시) 수신 시에 수신신호강도(Received Signal Strength Indication : RSSI), 수신채널파워강도(Received Channel Power Indicator : RCPI), 노이즈 플로우(Noise Floor) 등의 무선랜 안테나 코넥터단에서 측정 가능한 신호강도 및 노이즈 강도를 바탕으로 신호 대 잡음비(S/N)를 이용한 가중치(W_N)를 구한다. First step: Received Signal Strength Indication (RSSI), Received Channel Power Indicator (RCPI), Noise Flow (Noise Floor) The weight (W_N) using the signal-to-noise ratio (S / N) is obtained based on the signal and noise strengths that can be measured at the LAN antenna connector.
상기 가중치(W_N)는 다음과 같은 특성을 만족해야만 한다.The weight W_N must satisfy the following characteristics.
1. 수신신호강도(RSSI)가 증가함에 따라 가중치가 커진다.1. The weight increases as the received signal strength (RSSI) increases.
2. 수신채널파워강도(RCPI)가 증가함에 따라 가중치가 커진다.2. The weight increases as the RCPI increases.
3. 노이즈 플로어(Noise Floor)가 증가함에 따라 가중치가 작아진다.3. The weight decreases as the noise floor increases.
IEEE 802.11 규격에는 노이즈 플로어(Noise Floor)를 다루지 않고 있으나, 노이즈 히스토그램 리포트(Noise Histogram Report)와 같은 값이 지원됨으로 대부분의 무선랜 기기에서 노이즈 플로어를 측정할 수 있다. 여기서, 노이즈 플로어라하면 안테나에서 수신되는 신호의 잡음 레벨 정도로 이해하면 될 것이며, 이러한 노이즈 플로어는 측정하려는 대역폭(bandwidth)이 얼마인가에 따라 대역폭-전력 관계에 의해 가변시킬 수 있다. The IEEE 802.11 standard does not cover noise floors, but values such as the noise histogram report are supported so that the noise floor can be measured in most WLAN devices. Here, the noise floor may be understood as the noise level of the signal received from the antenna, and the noise floor may be varied by the bandwidth-power relationship according to the bandwidth to be measured.
제2 단계 : 오류 여부를 판단한다.Step 2: Determine whether there is an error.
제3 단계 : 오류가 없을 때는 수신확인(ACK)를 송신기에 전송하고 해당 패킷에 대한 수신과정을 종료한다. Step 3: When there is no error, an acknowledgment (ACK) is transmitted to the transmitter and the reception process for the packet is terminated.
만일, 오류가 발생할 경우 제4 단계로 진행한다. If an error occurs, go to
제4 단계 : 오류가 발생한 해당 패킷에 대해 이전에 수신된 패킷 즉, 해당 패킷이 재전송된 패킷인지를 확인한다. Step 4: Check whether the packet is a previously received packet, ie, the packet is retransmitted, for the packet in error.
이때, 오류가 발생한 해당 패킷에 대하여 이전에 수신된 패킷이 있다고 확인되면 이전에 수신된 패킷들을 수신하였을 시에 계산한 신호 대 잡음비(S/N)를 반영한 가중치()를 적용한다. At this time, if it is confirmed that there is a packet previously received for the corresponding packet in which an error occurs, the weight reflecting the signal-to-noise ratio (S / N) calculated when the previously received packets are received ( ).
제5 단계 : 도5와 같이 각각의 가중치가 적용된 N개의 수신패킷을 이용하여 코드 컴바이닝(combining)을 실시함에 의해 패킷(P)을 추정한다. Fifth step: As shown in FIG. 5, the packet P is estimated by code combining using N received packets to which each weight is applied.
여기서, 코드 컴바이너(combiner)의 입력은 수신패킷의 각 비트에 수신 시의 가중치를 곱한 로 표시된다. 는 i 번째 패킷 수신 시에 산출된 가중치(weight)를 의미하며, I는 1~N의 값을 갖는다. Here, the input of the code combiner is obtained by multiplying each bit of the reception packet by the weight at the reception. Is displayed. Denotes a weight calculated at the reception of the i-th packet, and I has a value of 1 to N.
제6 단계 : 코드 컴바이닝/채널 디코딩 후 추정된 패킷에 대해 오류가 발생하였는지 확인한다. Step 6: Check whether an error has occurred in the estimated packet after code combining / channel decoding.
이에 따라, 추정된 패킷(P)에 오류가 없다고 확인될 경우 수신확인(ACK)을 송신기에 전송한다. Accordingly, when it is confirmed that there is no error in the estimated packet P, an acknowledgment (ACK) is transmitted to the transmitter.
만일 오류가 발생할 경우라면 특정 동작없이 송신기로부터 패킷이 재전송되기를 대기한다.If an error occurs, wait for the packet to be retransmitted from the transmitter without any action.
그리고, 무선랜 수신기는 터보 코드를 사용할 경우 디코딩 시에 다음과 같은 추가 알고리즘을 실행한다. In addition, the WLAN receiver executes the following additional algorithm when decoding the turbo code.
터보 코드는 터보 피드백을 사용한다. 터보 디코더는 이미 디코딩된 출력값을 다음 반복(iteration) 과정에서 선행(prior) 정보로 사용한다. Turbo code uses turbo feedback. The turbo decoder uses the already decoded output value as prior information in the next iteration.
반복(Iteration)을 수 차례 수행할 경우 일반적으로 추가 신뢰정보가 통계적이고 독립적이므로, 반복(iteration) 횟수 증가에 따른 이득이 크나, 그 이후의 이득은 작아진다. When iteration is performed several times, since additional reliability information is generally statistical and independent, the gain is increased by increasing the number of iterations, but the gain thereafter is small.
하지만, 반복(Iteration) 횟수가 증가할수록 디코딩 성공율이 높아지나, 디코딩 시간이 길어진다는 단점이 있다. 따라서, 재전송 횟수가 증가한다는 것은 현재의 무선환경이 좋지 않다는 것을 의미하므로 다소의 디코딩 시간이 길어짐을 감수하더라도 반복(iteration) 횟수를 증가시키게 된다. However, as the number of iterations increases, the decoding success rate increases, but the decoding time increases. Therefore, an increase in the number of retransmissions means that the current wireless environment is not good, and thus the number of iterations is increased even though the decoding time is increased.
즉, 본 발명에 따른 무선랜 수신기는 채널 디코딩 시에 재전송 횟수가 증가함에 따라 터보 디코더의 반복 횟수를 증가시킴으로써 채널 디코딩 성공율을 높이도록 한다.That is, the WLAN receiver according to the present invention increases the channel decoding success rate by increasing the number of repetitions of the turbo decoder as the number of retransmissions increases during channel decoding.
이러한 무선랜 수신기는 다음의 함수로 정의되는 테이블을 가지고 있다. 이는 재전송 횟수에 따라 반복횟수를 정하는 테이블로서, 각 채널속도별로 정의가 되어 있다.The WLAN receiver has a table defined by the following function. This is a table that determines the number of repetitions according to the number of retransmissions, and is defined for each channel speed.
여기서, 는 송신기가 i번째 패킷 전송 시에 수신단에서 해당 패킷에 대하여 사용할 터보 디코더의 반복(iteration) 횟수이며, 개만큼 즉, 재전송 시도횟수의 제한만큼의 요소로 이루어진다. here, Is the number of iterations of the turbo decoder that the transmitter will use for the packet at the receiving end when transmitting the i th packet, Number of elements, that is, the limit of the number of retransmission attempts.
채널 속도에 따라 상기 식으로 정의되는 테이블은 채널속도(Rate)가 클수록 동일 패킷전송에 대한 반복(iteration) 횟수가 작거나 같다. 즉, 이면 이다. According to the channel rate, the table defined by the above equation has the same or smaller number of iterations for the same packet transmission as the channel rate is larger. In other words, Back side to be.
예를 들면, 54Mbps 전송의 경우 2회차 재전송 시에 디코딩 반복(iteration) 횟수가 3회라면, 48 Mbps 전송의 경우 2회차 재전송 시에 디코딩 반복횟수는 3회 이상이다. For example, if the number of decoding iterations is three times in the second retransmission for the 54 Mbps transmission, the number of decoding repetitions is three or more in the second retransmission for the 48 Mbps transmission.
따라서, 반복횟수가 많을수록 디코딩 시에 걸리는 시간이 길어지므로 패킷에 대한 수신단의 처리가 빨리 이루어져야 하는 고속 채널속도에서는 반복횟수가 작아지도록 한다.Therefore, as the number of repetitions increases, the time taken for decoding increases, so that the number of repetitions decreases at a high channel rate at which the receiving end of a packet must be processed quickly.
상기에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 수신단에서 확보한 패킷에 대한 추가 정보(redundancy)를 채널 디코딩 시에 이용함으로써 채널 환경이 좋지 않은 환경에서도 재전송 성공률을 높일 수 있는 효과가 있다. As described in detail above, the present invention has an effect of increasing the retransmission success rate even in an environment where the channel environment is not good by using additional information (redundancy) for the packet secured by the receiver at the time of channel decoding.
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