KR100717999B1 - 적응적 목표 패킷 오류율을 갖는 패킷 전송 장치, 수신장치, 그 시스템 및 그 방법 - Google Patents

적응적 목표 패킷 오류율을 갖는 패킷 전송 장치, 수신장치, 그 시스템 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

적응적 목표 패킷 오류율을 갖는 패킷 전송 장치, 수신 장치, 그 시스템 및 그 방법이 개시된다. 본 발명은 설정된 목표 패킷 오류율에 따라 패킷에 대한 변조 및 부호화를 수행하고, 상기 패킷을 출력하는 전송부, 상기 패킷이 수신되는 채널의 상태를 측정하는 채널 평가부, 상기 패킷을 수신하고, 상기 채널의 상태 및 상기 패킷에 대한 복조 및 복호화를 수행한 결과에 따라 상기 패킷에 오류가 존재하는지 판단하는 수신부, 상기 패킷에 오류가 존재하면, 상기 패킷에 대한 재전송 요청 정보를 출력하는 자동 반복 요청 생성부, 상기 패킷에 오류가 존재하면, 상기 목표 패킷 오류율을 감소시키는 변조 지수 및 부호화율을 출력하는 변조 코딩 모드 선택부, 상기 재전송 요청 정보가 수신되면, 상기 변조 지수 및 부호화율에 따라 상기 전송부가 상기 패킷에 대한 부호화 및 변조를 수행하도록 제어하는 변조 코딩 모드 제어부 및 상기 재전송 요청 정보가 수신되면, 상기 전송부가 상기 패킷을 상기 수신부에 전송하도록 제어하는 자동 반복 요청 제어부를 포함한다.
본 발명에 의하면, 서비스 품질(QoS)을 만족시키는 범위 내에서 재전송 시스템의 특성을 반영하여 못하고, 재전송시에는 목표 패킷 오류율을 적응적으로 감소시킴으로써, 재전송 시스템의 수율을 증가시키고 평균 대역 효율성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

적응적 목표 패킷 오류율을 갖는 패킷 전송 장치, 수신 장치, 그 시스템 및 그 방법 {Apparatus for transmitting packet and receiving transmitted packet, System thereof, Method thereof}
도 1은 본 발명의 블럭도이다.
도 2는 본 발명에 따른 적응적 목표 패킷 오류율을 갖는 패킷 전송 방법의 흐름도이다.
도 3은 본 발명에 따른 적응적 목표 패킷 오류율을 갖는 패킷 수신 방법의 흐름도이다.
도 4는 본 발명에 따른 적응적 목표 패킷 오류율을 갖는 패킷 송수신 방법의 흐름도이다.
도 5는 본 발명에 의한 목표 오류율 설정 과정의 예를 보여주는 그래프이다.
도 6은 본 발명에 의한 AMC 모드별 목표 패킷 오류율을 나타내는 그래프이다.
도 7은 종래의 패킷 전송방법 및 본 발명에 의한 평균 전송수를 나타내는 그래프이다.
도 8a 내지 도 8e는 종래의 패킷 전송방법 및 본 발명에 의한 AMC 모드-n이 선택될 확률분포를 나타내는 그래프이다.
도 9는 종래의 패킷 전송방법 및 본 발명에 의한 평균 대역 효율성을 비교하여 도시한 그래프이다.
본 발명은 패킷 전송에 관한 것으로 특히, 적응적 목표 패킷 오류율을 갖는 패킷 전송 장치, 수신 장치, 그 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
종래의 HARQ(Hybrid Automatic Repeat reQuest) 시스템은 목표 패킷 오류율(Packet Error Rate; PER)이 Pc일 때, 초기 전송과 모든 재전송에 동일하게 Pc 를 적용한다. 이러한 고정 목표 패킷 오류율 방식은 재전송을 고려한 방식이 아니므로, 지나치게 목표 패킷 오류율을 높게 설정하게 되어 평균 대역 효율성의 열화를 초래한다. 또한 종래의 truncated ARQ를 고려한 AMC(Adaptive Modulation & Coding) 설계 방법은 ARQ만을 고려한 시스템이기 때문에 초기 전송 및 모든 재전송시의 목표 패킷 오류율을 동일하게 설정한다. 즉, 서비스 품질(Quality of Service : QoS)을 고려하여 설정한 목표 패킷 오류율이 Pc 이고, 각 전송시의 목표 패킷 오류율이 P0 이며, 최대 재전송수가 Nmax일 경우,
Figure 112006018418316-pat00001
에 의해 단축된 HARQ(truncated Hybrid Automatic Repeat reQuest)를 고려한 목표 패킷 오류율은
Figure 112006018418316-pat00002
가 된다. 그러나 이러한 방식은 ARQ만을 고려하였기 때문에 HARQ의 결합 (combining) 이득이 적용되지 않는다.
따라서, 종래의 패킷 전송 방법은 재전송 시스템의 특성을 반영하지 못하고, 재전송시에도 불필요하게 엄격한 목표 패킷 오류율을 설정하여 수율의 감소를 초래하고, 목표 패킷 오류율을 지나치게 높게 설정하게 되어 평균 대역 효율성의 열화를 초래하는 문제점이 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명이 이루고자 하는 첫번째 기술적 과제는 재전송 시스템의 수율을 증가시키고 평균 대역 효율성을 향상시킬 수 있는 적응적 목표 패킷 오류율을 갖는 패킷 전송 장치를 제공하는데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 두번째 기술적 과제는 재전송 시스템의 수율을 증가시키고 평균 대역 효율성을 향상시킬 수 있는 적응적 목표 패킷 오류율을 갖는 패킷 전송 장치를 제공하는데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 세번째 기술적 과제는 재전송 시스템의 수율을 증가시키고 평균 대역 효율성을 향상시킬 수 있는 적응적 목표 패킷 오류율을 갖는 패킷 전송 시스템을 제공하는데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 네번째 기술적 과제는 상기의 적응적 목표 패킷 오류율을 갖는 패킷 전송 장치에 적용된 패킷 전송 방법을 제공하는데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 다섯번째 기술적 과제는 상기의 적응적 목표 패킷 오류율을 갖는 패킷 수신 장치에 적용된 패킷 수신 방법을 제공하는데 있다.
상기의 첫번째 기술적 과제를 이루기 위하여, 본 발명은 설정된 목표 패킷 오류율에 따라 패킷에 대한 변조 및 부호화를 수행하고, 상기 패킷을 수신단에 전송하는 전송부, 상기 수신단으로부터 상기 패킷에 대한 재전송 요청 정보가 수신되면, 상기 전송부가 상기 패킷을 상기 수신단에 전송하도록 제어하는 자동 반복 요청 제어부 및 상기 재전송 요청 정보가 수신되면, 상기 목표 패킷 오류율을 감소시키는 변조 지수 및 부호화율을 결정하고, 상기 변조 지수 및 부호화율에 따라 상기 전송부가 상기 패킷에 대한 부호화 및 변조를 수행하도록 제어하는 변조 코딩 모드 제어부를 포함하는 적응적 목표 패킷 오류율을 갖는 패킷 전송 장치를 제공한다.
상기의 두번째 기술적 과제를 이루기 위하여, 본 발명은 패킷이 수신되는 채널의 상태를 측정하는 채널 평가부, 전송단으로부터 상기 패킷을 수신하고, 상기 채널의 상태 및 상기 패킷에 대한 복조 및 복호화를 수행한 결과에 따라 상기 패킷에 오류가 존재하는지 판단하는 수신부, 상기 패킷에 오류가 존재하면, 상기 패킷에 대한 재전송 요청 정보를 상기 전송단으로 송신하는 자동 반복 요청 생성부 및 상기 패킷에 오류가 존재하면, 목표 패킷 오류율을 감소시키는 변조 지수 및 부호화율을 상기 전송단으로 송신하는 변조 코딩 모드 선택부를 포함하는 적응적 목표 패킷 오류율을 갖는 패킷 수신 장치를 제공한다.
상기의 세번째 기술적 과제를 이루기 위하여, 본 발명은 설정된 목표 패킷 오류율에 따라 패킷에 대한 변조 및 부호화를 수행하고, 상기 패킷을 출력하는 전송부, 상기 패킷이 수신되는 채널의 상태를 측정하는 채널 평가부, 상기 패킷을 수신하고, 상기 채널의 상태 및 상기 패킷에 대한 복조 및 복호화를 수행한 결과에 따라 상기 패킷에 오류가 존재하는지 판단하는 수신부, 상기 패킷에 오류가 존재하면, 상기 패킷에 대한 재전송 요청 정보를 출력하는 자동 반복 요청 생성부, 상기 패킷에 오류가 존재하면, 상기 목표 패킷 오류율을 감소시키는 변조 지수 및 부호화율을 출력하는 변조 코딩 모드 선택부, 상기 재전송 요청 정보가 수신되면, 상기 변조 지수 및 부호화율에 따라 상기 전송부가 상기 패킷에 대한 부호화 및 변조를 수행하도록 제어하는 변조 코딩 모드 제어부 및 상기 재전송 요청 정보가 수신되면, 상기 전송부가 상기 패킷을 상기 수신부에 전송하도록 제어하는 자동 반복 요청 제어부를 포함하는 적응적 목표 패킷 오류율을 갖는 패킷 전송 시스템을 제공한다.
상기의 네번째 기술적 과제를 이루기 위하여, 본 발명은 목표 패킷 오류율을 소정의 기준값 이상으로 설정하여 패킷을 수신단에 전송하는 단계, 상기 수신단으로부터 상기 패킷에 대한 재전송 요청 정보가 수신되는지 판단하는 단계, 상기 재전송 요청 정보가 수신되면, 상기 목표 패킷 오류율을 감소시키는 변조 지수 및 부호화율을 결정하고, 상기 변조 지수 및 부호화율에 따라 상기 패킷에 대한 부호화 및 변조를 수행하는 단계 및 상기 패킷을 상기 수신단에 재전송하는 단계를 포함하는 적응적 목표 패킷 오류율을 갖는 패킷 전송 방법을 제공한다.
상기의 다섯번째 기술적 과제를 이루기 위하여, 본 발명은 전송단으로부터 목표 패킷 오류율이 소정의 기준값 이상으로 설정된 상태에서 패킷을 수신하는 단계, 상기 패킷이 전송된 채널의 상태 및 상기 패킷에 대한 복조 및 복호화를 수행한 결과에 따라 상기 패킷에 오류가 존재하는지 판단하는 단계 및 상기 패킷에 오 류가 존재하면, 상기 패킷에 대한 재전송 요청 정보, 상기 목표 패킷 오류율을 감소시키는 변조 지수 및 부호화율을 상기 전송단에 전송하는 단계를 포함하는 적응적 목표 패킷 오류율을 갖는 패킷 수신 방법을 제공한다.
본 발명은 서비스 품질(Quality of Service; QoS)을 만족시키는 범위 내에서 초기 전송에는 목표 패킷 오류율을 높게 설정하여 보다 높은 데이터 전송률을 지닌 AMC(Adaptive Modulation & Coding) 모드가 선택될 확률을 높이고, 재전송이 증가할수록 QoS를 고려하여 목표 패킷 오류율을 낮게 설정하는 단축된 HARQ(truncated Hybrid Automatic Repeat reQuest)를 고려한 AMC 설계에 관한 것이다. Hybrid ARQ(HARQ)는 FEC(Forward Error Correction)와 ARQ(Automatic Repeat reQuest)가 결합된 방식으로, 적응적 변조 및 코딩(Adaptive Modulation & Coding : AMC)을 적용하는 시스템에서 채널이 급격하게 변하여 채널의 피드백 정보가 채널 상태를 정확히 반영하지 못해 정확한 AMC를 적용하기 어려운 경우 초기 전송과 재전송의 패킷의 결합(combining)을 통해 이를 극복하는 방식이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 블럭도이다.
본 발명에 의한 적응적 목표 패킷 오류율을 갖는 패킷 전송 시스템은 패킷 전송 장치(110) 및 패킷 수신 장치(120)를 포함한다.
본 발명에 의한 적응적 목표 패킷 오류율을 갖는 패킷 전송 장치(110)는 전송부(112), 자동 반복 요청 제어부(113) 및 변조 코딩 모드 제어부(114)를 포함한다. 바람직하게는, 본 발명에 의한 적응적 목표 패킷 오류율을 갖는 패킷 전송 장 치(110)는 전송 버퍼부(111)를 포함할 수 있다.
전송 버퍼부(111)상기 수신단에 전송하고자 하는 패킷을 저장하고, 재전송 요청 정보가 수신되면, 저장된 패킷들 중 재전송 요청된 패킷을 전송부(112)로 출력한다. 전송부(112)는 설정된 목표 패킷 오류율에 따라 패킷에 대한 변조 및 부호화를 수행하고, 변조 및 부화된 패킷을 출력한다. 자동 반복 요청(ARQ) 제어부(113)는 전송한 패킷에 대한 재전송 요청 정보가 수신되면, 전송부(112)가 재전송 요청된 패킷을 수신부(122)에 전송하도록 제어한다.
변조 코딩 모드(Modulation & Coding Mode) 제어부(114)는 재전송 요청 정보가 수신되면, 목표 패킷 오류율을 감소시키는 변조 지수 및 부호화율에 따라 전송부(112)가 재전송 요청된 패킷에 대한 부호화 및 변조를 수행하도록 제어한다. 이때, 위의 변조 지수 및 부호화율은 변조 코딩 모드 선택부(125)에 의해 선택될 수 있다. 이때, 변조 코딩 모드 선택부(125)는 채널의 상태만을 피드백하고, 변조 코딩 모드 제어부(114)가 피드백된 채널의 상태에 따라 변조 지수 및 부호화율을 선택할 수 있다.
본 발명에 의한 적응적 목표 패킷 오류율을 갖는 패킷 수신 장치(120)는 채널 평가부(121), 수신부(122), 자동 반복 요청 생성부(124) 및 변조 코딩 모드 선택부(125)를 포함한다. 바람직하게는, 본 발명에 의한 적응적 목표 패킷 오류율을 갖는 패킷 수신 장치(120)는 수신 버퍼부(123)를 포함할 수 있다.
채널 평가부(121)는 패킷이 수신되는 채널의 상태를 측정한다. 수신부(122)는 패킷을 수신하고, 채널 평가부(121)에 의한 채널의 상태 및 수신된 패킷에 대한 복조 및 복호화를 수행한 결과에 따라 상기 패킷에 오류가 존재하는지 판단한다. 수신부(122)는 수신 버퍼부(123)에 저장된 이전 수신 패킷과 현재 수신 패킷을 결합(combininig)하여 복호화를 수행할 수 있다. 이에따라, 결합 이득을 얻을 수 있다. 수신 버퍼부(123)는 수신부(122)에 의해 수신된 이전 수신 패킷과 현재 수신 패킷을 순차적으로 저장한다. 자동 반복 요청(ARQ) 생성부(124)는 수신된 패킷에 오류가 존재하면, 오류가 존재하는 패킷에 대한 재전송 요청 정보를 자동 반복 요청 제어부(113)에 전송한다. 변조 코딩 모드(Modulation & Coding Mode) 선택부(125)는 수신된 패킷에 오류가 존재하면, 목표 패킷 오류율을 감소시키는 변조 지수 및 부호화율을 선택하고, 선택된 변조 지수 및 부호화율을 변조 코딩 모드 제어부(114)에 전송한다. 이때, 선택된 변조 지수 및 부호화율을 선택된 모드 정보로 정의한다. 바람직하게는, 변조 코딩 모드 선택부(125)는 변조 지수 및 부호화율을 선택하기 위한 정보들로 구성되는 모드 정보 테이블 즉, AMC 테이블을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 자동 반복 요청 생성부(124)는 변조 지수 및 부호화율을 선택하기 위한 정보들로 구성되는 모드 정보 테이블 즉, 적응적 변조 코딩(Adaptive Modulation & Coding; AMC) 테이블을 포함할 수 있다. 이 경우 사용되는 AMC 테이블은 최대 재전송수와 HARQ의 결합 이득에 따라 적응적으로 설정된다.
도 2는 본 발명에 따른 적응적 목표 패킷 오류율을 갖는 패킷 전송 방법의 흐름도이다.
먼저, 목표 패킷 오류율을 소정의 기준값 이상으로 설정한다(200 과정). 이때, 소정의 기준값은 서비스 품질(QoS)를 고려하여 당업자에 의해 임의로 설정될 수 있는 목표 패킷 오류율의 레벨이다. 다음, 전송하고자 하는 패킷을 변조 및 부호화하고, 패킷을 수신단으로 전송한다(210 과정). 이 과정(210 과정)은 서비스 품질(QoS)을 고려하여 초기 전송시의 목표 패킷 오류율을 높은 수준으로 설정하는 과정을 포함할 수 있다.
다음, 전송한 패킷에 대한 재전송 요청 정보가 수신되는지 판단한다(220 과정). 이때, 재전송 요청 정보가 수신되지 않으면 절차를 종료한다. 재전송 요청 정보가 수신되면, 목표 패킷 오류율을 소정의 기준값 미만으로 설정한다(230 과정). 이 과정(230 과정)은 서비스 품질(QoS)을 고려하여 목표 패킷 오류율을 재조정하는 과정일 수 있다. 이 과정(230 과정)은 위의 변조 지수 및 부호화율은 수신단에 의해 선택하는 과정일 수 있다. 이 과정(230 과정)은 수신단에서 채널의 상태만을 피드백하고, 전송단에서 피드백된 채널의 상태에 따라 변조 지수 및 부호화율을 선택하는 과정일 수 있다.
마지막으로, 재전송이 요청된 패킷을 변조 및 부호화하고, 재전송이 요청된 패킷을 수신단으로 재전송한다(240 과정).
도 3은 본 발명에 따른 적응적 목표 패킷 오류율을 갖는 패킷 수신 방법의 흐름도이다.
먼저, 전송단으로부터 패킷을 수신한다(300 과정).
다음, 수신된 패킷에 오류가 존재하는지 판단한다(310 과정). 이때, 수신된 패킷에 오류가 존재하지 않으면 절차를 종료한다. 수신된 패킷에 오류가 존재하면, 재전송 요청 정보를 전송단으로 피드백한다(320 과정). 마지막으로, 목표 패킷 오 류율을 감소시키는 변조지수 및 부호화율을 전송단으로 피드백한다(330 과정). 이에 따라 전송단은 목표 패킷 오류율을 재조정하게 된다.
도 4는 본 발명에 따른 적응적 목표 패킷 오류율을 갖는 패킷 송수신 방법의 흐름도이다.
먼저, 목표 패킷 오류율을 소정의 기준값 이상으로 설정한다(400 과정). 다음, 전송하고자 하는 패킷을 변조 및 부호화하고, 패킷을 수신단으로 전송한다(410 과정). 다음, 수신단에서는 전송단으로부터 패킷을 수신한다(411 과정).
다음, 수신된 패킷에 오류가 존재하는지 판단한다(420 과정). 이때, 수신된 패킷에 오류가 존재하지 않으면 절차를 종료한다. 수신된 패킷에 오류가 존재하면, 재전송 요청 정보를 전송단으로 피드백한다(421 과정). 다음, 목표 패킷 오류율을 감소시키는 변조지수 및 부호화율을 전송단으로 피드백한다(430 과정). 다음, 전송단에서는 재전송 요청 정보가 수신되면, 피드백된 변조지수 및 부호화율에 따라 목표 패킷 오류율을 감소시키고, 재전송이 요청된 패킷을 변조 및 부호화한다(431 과정). 마지막으로, 재전송이 요청된 패킷을 수신단으로 재전송한다(440 과정).
본 발명은 HARQ의 결합 이득을 반영하여 평균 대역 효율을 극대화한다. 재전송 색인을 i, 최대 재전송수를 Nmax 라 할 때, 재전송수가 증가할수록 결합 이득에 의해 i번째 재전송 패킷의 오류율 Pi는 점점 작아진다. 여기서 QoS를 고려한 최대 재전송시 최대 패킷 손실 확률이 Pc 인 점을 고려하면 하기의 수학식 1을 만족하여야 한다.
Figure 112006018418316-pat00003
또한, truncated HARQ를 고려한 목표 패킷 오류율을 산출하기 위해 i번째 재전송 패킷의 패킷 오류율을 고려하면 다음과 같은 수학식 2를 만족하여야 한다.
Figure 112006018418316-pat00004
여기서,
Figure 112006018418316-pat00005
는 재전송 색인 i가 작을 때 작은 값을 가지고 증가함에 따라 점점 커지므로, 초기 전송시 목표 패킷 오류율을 높게 설정할 수 있고 재전송수가 증가함에 따라 QoS를 고려하여 점점 낮게 적용할 수 있음을 알 수 있다. 이렇게 적응적인 목표 패킷 오류율로 인해 좀더 높은 데이터율의 AMC 모드를 적용하여 평균 대역 효율성을 향상시킬 수 있다. 단축된 HARQ를 고려하여 n번째 AMC 모드에서의 SNR threshold 값을 γn,th 라고 할 때 수학식 1에 의해 n번째 AMC 모드이며 i번째 재전송일 때의 target PER인 Pn,j 는 하기의 수학식 3과 같이 나타난다.
Figure 112006018418316-pat00006
여기서, an,i,gn,i 는
Figure 112006018418316-pat00007
번째 재전송시의 패킷 오류율 함수의 파라미터로써 패킷 오류율 곡선에 대한 맞춤(fitting)을 통해 구할 수 있다. 수학식 3을 수학식 1에 대입하여 정리하면 하기 수학식 4와 같다.
Figure 112006018418316-pat00008
상기 수학식 4를 γn,th 에 대해 정리하여 하기 수학식 5와 같이 MCS 레벨의 문턱값 γn,HARQ 을 구한다.
Figure 112006018418316-pat00009
γn,HARQ 를 수학식 3에 적용하여 정리하면 n번째 AMC 모드이며 i번째 재전송일 때의 목표 패킷 오류율인 Pn,j 를 하기의 수학식 6으로 나타낼 수 있다.
Figure 112006018418316-pat00010
도 5는 본 발명에 의한 적응적 목표 오류율 설정 과정의 예를 보여주는 그래프이다.
도 5는 단축된 HARQ를 고려하여 목표 패킷 오류율을 적응적으로 설정 과정의 예를 나타낸다. 최대 재전송수를 1번으로 설정하였을 경우, 초기 전송에 대한 패킷 오류율 곡선과 HARQ가 적용된 재전송에 대한 패킷 오류율 곡선이 나타난다. 종래의 HARQ 방식은 목표 패킷 오류율을 Pc 로 고정시켜 MCS 레벨 문턱값이 초기 전송시에 γc,0, 재전송시에 γc,1 으로 설정된다. 그러나, 단축된 ARQ일 경우 상기 수학식 1에 의해 목표 패킷 오류율이 PARQ 로 높아져 MCS 레벨 문턱값은 γARQ 가 된다. 또한, 단축된 HARQ를 고려한 경우 상기 수학식 6에 의해 초기 전송시의 목표 패킷 오류율은 PHARQ,0 로 크게 높아지고, 재전송일 경우 목표 패킷 오류율은 PHARQ,1 이 되어 MCS 레벨 문턱값은 γHARQ 가 된다. 각 방식의 성능을 비교하기 위해 레일리 페이딩 채널에서 평균 대역 효율성을 유도한다. 성능 분석을 위한 채널을 나카가미-m 으로 모델링한다. 즉, 프레임당 수신 SNR의 확률 밀도 함수(pdf)는 하기의 수학식 7과 같다.
Figure 112006018418316-pat00011
여기서, Γ(m)은
Figure 112006018418316-pat00012
을 나타내고, m은 나카가미 페이딩 파라미터 로 레일리 페이딩 채널의 m은 1이다. 동일한 패킷에 대한 i번째 재전송에서 AMC 모드 n이 선택될 확률을 Pr(n,i)이라 할 때 상기 Pr(n,i)는 하기의 수학식 8과 같다.
Figure 112006018418316-pat00013
초기 전송과 재전송시의 AMC 테이블은 동일하므로 γn,i 와 γn 은 동일하다. 동일한 패킷에 대한 i번째 재전송에서 AMC 모드 n에 대한 평균 패킷 오류율
Figure 112006018418316-pat00014
와 평균 패킷 오류율
Figure 112006018418316-pat00015
은 각각 하기의 수학식 9 및 수학식 10과 같다.
Figure 112006018418316-pat00016
Figure 112006018418316-pat00017
여기서, 평균 패킷 오류율을 z로 나타내면 패킷당 평균 전송수는 하기 수학 식 11과 같다.
Figure 112006018418316-pat00018
그러므로, 단축된 HARQ를 고려한 AMC 방법의 평균 대역 효율성은 하기의 수학식 12와 같다.
Figure 112006018418316-pat00019
이하에서는, 최대 재전송수 1번, IR(Incremental Redundancy)방식, CTC(Convolutional Turbo Code), 4가지 MCS(QPSK 1/2, QPSK 2/3, 16QAM 1/2, 16QAM 2/3), 그리고 페이딩 채널의 환경에서 각 방식의 평균 재전송수, AMC 모드 n이 선택될 확률분포, 평균 대역 효율성 등을 확인한다.
도 6은 본 발명에 의한 AMC 모드별 목표 패킷 오류율을 나타내는 그래프이다. 이를 통해 종래 HARQ의 목표 패킷 오류율보다 단축된 ARQ를 고려한 목표 패킷 오류율이 높다는 것을 알 수 있다. 또한, 단축된 HARQ를 고려했을 경우 초기 전송시의 목표 패킷 오류율이 단축된 ARQ보다 더 높다는 것을 확인 할 수 있다.
도 7은 종래의 패킷 전송방법 및 본 발명에 의한 평균 전송수를 나타내는 그래프이다. 이를 통해 각 방식의 평균 재전송수 차이가 거의 나지 않으며, 이는 평균 대역 효율이 평균 재전송수에 의해 크게 영향받지 않음을 나타낸다.
도 8a 내지 도 8e는 종래의 패킷 전송방법 및 본 발명에 의한 AMC 모드-n이 선택될 확률분포를 나타내는 그래프이다.
도 8a는 종래의 truncated ARQ 방식에 의한 AMC 모드-n이 선택될 확률분포를 나타내는 그래프이고, 도 8b는 종래의 AMC-only 방식에 의한 AMC 모드-n이 선택될 확률분포를 나타내는 그래프이고, 도 8c는 종래의 HARQ 방식에서 초기 전송시의 AMC 모드-n이 선택될 확률분포를 나타내는 그래프이고, 도 8d는 종래의 HARQ 방식에서 재전송시의 AMC 모드-n이 선택될 확률분포를 나타내는 그래프이고, 도 8e는 본 발명에 의한 AMC 모드-n이 선택될 확률분포를 나타내는 그래프이다. 이를 통해 동일한 채널 상황일 때 다른 방식에 비해 본 발명 즉, 단축된 HARQ에서 높은 데이터율의 AMC 모드가 선택될 확률이 더 크다는 것을 확인할 수 있다.
도 9는 종래의 패킷 전송방법 및 본 발명에 의한 평균 대역 효율성을 비교하여 도시한 그래프이다.
단축된 HARQ를 고려하여 AMC를 설계한 시스템의 평균 대역 효율성이 AMC만 사용한 시스템보다 약 5dB 향상되었고, 단축된 ARQ와 종래의 HARQ 방식을 고려하여 AMC를 설계한 시스템보다 약 3dB 향상 되었음을 확인 할 수 있다.
이상에서와 같이, 단축된 HARQ(truncated Hybrid Automatic Repeat reQuest)를 고려하면 재전송수가 증가할수록 결합이득에 의해 패킷의 오류율이 작아지게 된다. 이 점을 고려하여 본 발명에서는 각 재전송시의 목표 패킷 오류율을 적응적으로 설정한다. HARQ 결합 이득에 의해 재전송을 수행할 확률은 초기 전송에 비해 크게 떨어지는 상황에서 초기 전송의 변조 및 부호화 방식(Modulation and coding scheme : MCS) 레벨 문턱값을 높게 설정할 수 있어서 보다 높은 데이터 전송률을 지닌 AMC 모드가 선택될 확률이 높아지므로 평균 대역 효율성이 향상된다. 다시 말하면, 본 발명에서는 단축된 HARQ를 고려하여 AMC를 설계함으로써 평균 대역 효율성을 증대시킬 수 있다.
바람직하게는, 본 발명의 적응적 목표 패킷 오류율을 갖는 패킷 전송 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 기록되어 제공될 수 있다. 바람직하게는, 본 발명의 적응적 목표 패킷 오류율을 갖는 패킷 수신 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 기록되어 제공될 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 하여 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 실시예의 변형이 가능하다는 점을 이해할 것이다. 그러나, 이와 같은 변형은 본 발명의 기술적 보호범위내에 있다고 보아야 한다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해서 정해져야 할 것이다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 서비스 품질(QoS)을 만족시키는 범위 내에서 재전송 시스템의 특성을 반영하여 못하고, 재전송시에는 목표 패킷 오류율을 적응적으로 감소시킴으로써, 재전송 시스템의 수율을 증가시키고 평균 대역 효율성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (9)

  1. 설정된 목표 패킷 오류율에 따라 패킷에 대한 변조 및 부호화를 수행하고, 상기 패킷을 수신단에 전송하는 전송부;
    상기 수신단으로부터 상기 패킷에 대한 재전송 요청 정보가 수신되면, 상기 전송부가 상기 패킷을 상기 수신단에 전송하도록 제어하는 자동 반복 요청 제어부; 및
    상기 재전송 요청 정보가 수신되면, 상기 목표 패킷 오류율을 감소시키는 변조 지수 및 부호화율을 결정하고, 상기 변조 지수 및 부호화율에 따라 상기 전송부가 상기 패킷에 대한 부호화 및 변조를 수행하도록 제어하는 변조 코딩 모드 제어부를 포함하는 적응적 목표 패킷 오류율을 갖는 패킷 전송 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 수신단에 전송하고자 하는 패킷을 저장하고, 상기 재전송 요청 정보가 수신되면, 상기 저장된 패킷을 상기 전송부로 출력하는 전송 버퍼부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 적응적 목표 패킷 오류율을 갖는 패킷 전송 장치.
  3. 패킷이 수신되는 채널의 상태를 측정하는 채널 평가부;
    전송단으로부터 상기 패킷을 수신하고, 상기 채널의 상태 및 상기 패킷에 대한 복조 및 복호화를 수행한 결과에 따라 상기 패킷에 오류가 존재하는지 판단하는 수신부;
    상기 패킷에 오류가 존재하면, 상기 패킷에 대한 재전송 요청 정보를 상기 전송단으로 송신하는 자동 반복 요청 생성부; 및
    상기 패킷에 오류가 존재하면, 목표 패킷 오류율을 감소시키는 변조 지수 및 부호화율을 상기 전송단으로 송신하는 변조 코딩 모드 선택부를 포함하는 적응적 목표 패킷 오류율을 갖는 패킷 수신 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 수신부에 의해 수신된 이전 수신 패킷과 현재 수신 패킷을 순차적으로 저장하는 수신 버퍼부를 더 포함하고,
    상기 수신부는
    상기 수신 버퍼에 저장된 이전 수신 패킷과 현재 수신 패킷을 결합하여 복호화를 수행하는 것을 특징으로 하는 적응적 목표 패킷 오류율을 갖는 패킷 수신 장치.
  5. 설정된 목표 패킷 오류율에 따라 패킷에 대한 변조 및 부호화를 수행하고, 상기 패킷을 출력하는 전송부;
    상기 패킷이 수신되는 채널의 상태를 측정하는 채널 평가부;
    상기 패킷을 수신하고, 상기 채널의 상태 및 상기 패킷에 대한 복조 및 복호화를 수행한 결과에 따라 상기 패킷에 오류가 존재하는지 판단하는 수신부;
    상기 패킷에 오류가 존재하면, 상기 패킷에 대한 재전송 요청 정보를 출력하는 자동 반복 요청 생성부;
    상기 패킷에 오류가 존재하면, 상기 목표 패킷 오류율을 감소시키는 변조 지수 및 부호화율을 출력하는 변조 코딩 모드 선택부;
    상기 재전송 요청 정보가 수신되면, 상기 변조 지수 및 부호화율에 따라 상기 전송부가 상기 패킷에 대한 부호화 및 변조를 수행하도록 제어하는 변조 코딩 모드 제어부; 및
    상기 재전송 요청 정보가 수신되면, 상기 전송부가 상기 패킷을 상기 수신부에 전송하도록 제어하는 자동 반복 요청 제어부를 포함하는 적응적 목표 패킷 오류율을 갖는 패킷 전송 시스템.
  6. 목표 패킷 오류율을 소정의 기준값 이상으로 설정하여 패킷을 수신단에 전송하는 단계;
    상기 수신단으로부터 상기 패킷에 대한 재전송 요청 정보가 수신되는지 판단하는 단계;
    상기 재전송 요청 정보가 수신되면, 상기 목표 패킷 오류율을 감소시키는 변조 지수 및 부호화율을 결정하고, 상기 변조 지수 및 부호화율에 따라 상기 패킷에 대한 부호화 및 변조를 수행하는 단계; 및
    상기 패킷을 상기 수신단에 재전송하는 단계를 포함하는 적응적 목표 패킷 오류율을 갖는 패킷 전송 방법.
  7. 전송단으로부터 목표 패킷 오류율이 소정의 기준값 이상으로 설정된 상태에서 패킷을 수신하는 단계;
    상기 패킷이 전송된 채널의 상태 및 상기 패킷에 대한 복조 및 복호화를 수행한 결과에 따라 상기 패킷에 오류가 존재하는지 판단하는 단계; 및
    상기 패킷에 오류가 존재하면, 상기 패킷에 대한 재전송 요청 정보, 상기 목표 패킷 오류율을 감소시키는 변조 지수 및 부호화율을 상기 전송단에 전송하는 단계를 포함하는 적응적 목표 패킷 오류율을 갖는 패킷 수신 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 패킷에 오류가 존재하는지 판단하는 단계는
    상기 수신된 이전 수신 패킷과 현재 수신 패킷을 순차적으로 저장하는 단계; 및
    상기 저장된 이전 수신 패킷과 현재 수신 패킷을 결합하여 복호화를 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 적응적 목표 패킷 오류율을 갖는 패킷 수신 방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 변조 지수 및 부호화율을 상기 전송단에 전송하는 단계는
    단축된 HARQ를 고려한 적용적 변조 코딩 테이블에 따라 변조 지수 및 부호화 율을 선택하는 단계를 포함하고,
    상기 적응적 변조 코딩 테이블은 상기 전송단의 최대 재전송수와 HARQ의 결합 이득에 따라 적응적으로 설정되는 것을 특징으로 하는 적응적 목표 패킷 오류율을 갖는 패킷 전송 방법.
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