KR100719895B1

KR100719895B1 - 무선 비동기 전송 모드 망을 위한 패킷 결합 장치 및 방법

Info

Publication number: KR100719895B1
Application number: KR1020000049733A
Authority: KR
Inventors: 김진영; 이상연
Original assignee: 에스케이 텔레콤주식회사
Priority date: 2000-08-25
Filing date: 2000-08-25
Publication date: 2007-05-18
Also published as: KR20020016429A

Abstract

본 발명은 무선 전송로(Wireless Channel)를 통해 수신된 데이터 패킷의 오류제어 성능을 개선하여 수신 효율을 향상시키도록 하는 무선 비동기 전송 모드망을 위한 패킷 결합 장치 및 방법에 관한 것으로서, RS 복호화기(420)로부터 출력된 수신 패킷열 중 복호 실패되어 깨진 단위 패킷을 선단에 포함하는 순차적인 수신 패킷열을 임시 저장하는 저장부(431); 상기 저장부(431)에 저장된 상기 선단의 깨진 단위 패킷부터 순차적으로 재전송토록 송신단측에 요구하는 재전송 요구부(432); 상기 재전송 요구부(432)를 통한 재전송 요구에 따라 새로이 수신되는 순차적인 패킷열과 상기 저장된 패킷열을 상호 대응하여 비교하되, 대응하는 단위 패킷이 둘 다 깨졌을 경우 그 중복하여 깨진 단위 패킷을 선단에 포함하는 순차적인 재수신 패킷열을 상기 저장부(431)에 갱신 저장하는 비교부(433); 및 상기 비교부(433)를 통한 비교결과 상호 대응하는 단위 패킷 중 정상적으로 복호된 단위 패킷만을 순차적으로 선택 결합하여 정상적인 출력데이터로 만들어 상기 RS 복호화기(420)의 출력단을 통하여 출력하는 패킷 결합부(434)로 구성되어, 비트 오류율에 따른 셀 손실률을 현저히 감소시키는 효과가 있다.

무선 전송로, 패킷, 오류, 재전송 요구, 셀 손실률, 복호

Description

무선 비동기 전송 모드 망을 위한 패킷 결합 장치 및 방법{Apparatus of packet combining for a wireless ATM network}

도 1은 부호 분할 다중 접속(CDMA:code division multiple access)망과 무선 ATM망의 접속에 관한 구조를 도시한 도면이고,

도 2는 도 1의 사용자 단말기와 기지국 간의 무선접속망(CDMA link)을 통하여 전송하고자 하는 본 발명에 따른 단위 패킷 구성의 일예를 나타낸 도면이고,

도 3은 본 발명에 따른 무선 비동기 전송 모드망을 위한 패킷 결합 장치가 적용된 오류제어장치의 일예를 도시한 블록도이고,

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 3의 패킷 결합 장치의 구성을 나타낸 블록도이고,

도 5는 도 3의 패킷 결합 장치에서 패킷결합 과정을 설명하기 위한 도면으로서, (a)는 저장부에 저장된 선행 패킷 열이고, (b)는 재 전송 요구(ARQ)에 의해 새롭게 수신된 패킷 열이며, (c)는 (a)와 (b)의 결합 패킷 열을 도시한 것이고,

도 6은 비트 오류율(BER: bit error ratio 또는 rate)에 따른 셀 손실률(Cell loss ratio)을 나타낸 그래프이고,

도 7은 셀 손실률을 일정값으로 유지하기 위해 요구되는 부호화률 (required code rate)을 최대 셀 전이 지연에 관해 보여주는 그래프이다.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

300 : 송신단 310 : RS 부호화기

320 : 변조기 330 : 송신 여파기

340 : 무선 전송로 400 : 수신단

410 : 복조기 420 : RS 복호화기

430 : 패킷 결합 장치 431 : 저장부

432 : 재전송 요구부 433 : 비교부

434 : 패킷 결합부

본 발명은 무선 비동기 전송 모드 망을 위한 패킷 결합 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 무선 전송로(Wireless Channel)를 통해 수신된 데이터 패킷의 오류제어 성능을 개선하여 수신 효율을 향상시키도록 하는 무선 비동기 전송 모드망을 위한 패킷 결합 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 유선 통신망에 있어서는 비동기 전송 모드망(ATM : Asynchronous Transfer Mode network)에 대한 연구가 충분히 진행되었으며, 최근 들어 ATM 전송 방식을 무선 전송로로 확대하여 적용하기 위한 연구가 활발히 진행 중에 있으며, 최근 무선 전송로 상에서 멀티미디어 전송에 대한 수요가 폭발적으로 증가함에 따라 유선 ATM 방식을 무선구간까지 확대하여 유선망과 무선망 모두에 ATM 전송방식의 지원이 요구되었다.

무선 전송로에서는 다중경로 페이딩(fading)과 감쇄에 의해 송신된 데이터가 전송도중 깨지게 되어 수신단에서 제대로 원래의 전송신호를 수신할 수 없는 경우가 종종 발생하고 있으며, 이것을 보상하기 위해 오류 정정 부호를 사용하게 되는 바, 그 오류 정정 부호로 주로 사용되는 것이 리드-솔로몬(Reed-Solomon : RS) 부호이다.

무선 ATM 전송방식은 기본적으로 패킷 단위로 전송을 하고 있으며, 이때 RS 부호화된 패킷이 무선전송로의 페이딩과 감쇄 특성에 의해 수신단에서 깨지게 되면 이것을 복원하기 위해 RS 복호 방식을 적용하게 된다.

기존의 방식은 무선 전송로를 거쳐 수신된 패킷이 깨지게 되면 수신단에서 깨진 패킷을 시작으로 기 수신된 패킷열을 모두 버리고, 수신단이 송신단에게 상기 깨진 패킷부터 순차적으로 다시 전송할 것을 요구하여 새로 수신되는 패킷열을 복조하게 된다.

그러나, 먼저 전송된 깨진 패킷을 포함하는 패킷열 중에는 일부 패킷만이 깨어졌을 뿐이지 그 외의 정상적인 패킷은 모두 송신단에서 보내고자 하는 정보를 충분히 가지고 있음에도 불구하고, 기존의 방식은 먼저 전송된 깨진 패킷을 포함하는 패킷열 모두를 버리므로, 그 패킷열 중 정상적인 패킷에 담겨진 정보를 전혀 사용할 수가 없게되어 통신상의 효율이 떨어지게 되는 문제점이 있었다.

또한, 재 전송 요구에 의해 새로 전송된 순차적인 패킷열에서도 또 깨진 패킷이 있을 경우에는 다시 또 재전송을 요구하게 되어 상기 문제점이 연속적으로 반복되어 통신상의 수신 효율이 극저하되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창작된 것으로서, 그 목적은 기 수신된 데이터 패킷열과 재전송 요구에 의해 수신되는 데이터 패킷열을 비교하여 정상 패킷만을 결합 사용함으로써 데이터 수신 효율을 향상시키도록 된 무선 비동기 전송 모드망을 위한 패킷 결합 장치 및 방법을 제공하고자 하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 무선 비동기 전송 모드망을 위한 패킷 결합 장치는, 부호화 및 변조되어 무선 전송로를 통해 순차적으로 수신되는 패킷 데이터를 복조 수단을 통해 복조하고 복호 수단을 통해 복호하여 출력하는 수신장치의 오류제어장치에 있어서, 상기 복호 수단의 출력 신호로서 복호 실패된 깨진 단위 패킷을 선단에 포함하는 순차적인 수신 패킷열을 임시 저장하는 저장수단; 송신단에 상기 저장된 깨진 단위 패킷부터 재전송토록 요구하는 재전송 요구수단; 상기 재전송 요구에 의해 수신되어 상기 복조수단 및 상기 복호 수단을 통과한 순차적인 패킷열과 상기 저장된 패킷열을 상호 대응하여 비교하되, 대응하는 단위 패킷이 둘 다 깨졌을 경우 그 중복하여 깨진 단위 패킷을 선단에 포함하는 순차적인 재수신 패킷열을 상기 저장수단에 갱신 저장하는 비교수단; 및 상기 비교결과 상호 대응하는 패킷 중 정상적으로 복호된 단위 패킷만을 순차적으로 결합하여 상기 복호 수단의 출력단을 통해 출력하는 패킷결합수단을 포함하여 구성된다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 무선 비동기 전송 모드망을 위한 패킷 결합 방법은, 무선 비동기 전송 모드망을 위한 수신장치에서의 수신된 패킷 데이터의 오류제어방법에 있어서, 순차적으로 수신되어 복호된 패킷 데이터열 중 복호 실패된 깨진 단위 패킷의 유무를 판별하는 제 1 단계; 상기 깨진 단위 패킷이 있을 경우, 선단에 깨진 단위 패킷을 포함하는 순차적인 수신 패킷열을 임시 저장함과 아울러, 송신단에 상기 저장된 깨진 단위 패킷부터 재전송토록 요구하는 제 2 단계; 상기 재전송 요구에 의해 수신되는 순차적인 패킷열과 상기 저장된 패킷열을 상호 대응하여 비교하는 제 3 단계; 상기 비교 결과, 상호 대응하는 단위 패킷 중 정상적으로 복호된 단위 패킷만을 순차적으로 결합하여 출력하되, 대응하는 패킷이 둘 다 깨졌을 경우 그것을 상기 제 1 단계의 깨진 단위 패킷으로 인식하여 상기 제 2 단계부터 재 수행하는 제 4 단계를 포함하여 이루어진다.

무선 ATM 망의 성능은 주로 셀 손실률(cell loss ratio)과 최대 셀 전이 지연 (maximum cell transfer delay)에 의해 주로 평가되므로, 본 발명에서는 상술된 바와 같이 위의 성능지수(performance measure)을 증대시키기 위해 패킷결합 장치 및 방법을 구현하고, 모의실험을 통해 셀 손실률과 최대 셀 전이 지연 성능향상을 도모하였다.

즉, 종래의 방식은 무선전송로의 페이딩과 감쇄에 의해 열화되어 깨진 패킷이 있으면 그 깨진 패킷을 선단으로 기 수신된 패킷 열을 모두 버리므로, 여기에 담겨진 정보를 사용할 수 없게되어 수신단에서 패킷복조시 활용할 수 있는 정보의 양이 한정되는 반면, 본 발명의 패킷 결합 장치 및 방법에 의하면, 기존에 버렸던 패킷열에 담겨진 정보를 활용할 수 있으므로 패킷복조시 활용가능한 정보의 양이 증대되어 궁극적으로 보다 향상된 패킷전송을 달성할 수 있다.

따라서, 패킷 결합 기법을 사용한 무선 ATM 망은 패킷 결합 기법을 사용하지 않은 무선 ATM망과 비교하면 셀 손실률을 현저히 감소시킬 수 있어 패킷전송 효율을 증대시킬 수 있다. 그러므로, 패킷 결합 기법을 사용하면 무선 ATM 망을 구축함에 있어 패킷전송효율이 증대되어 전체 시스템 구축시 비용감소가 기대된다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 무선 비동기 전송 모드망을 위한 패킷 결합 장치 및 방법에 대하여 상세히 설명한다.

도 1은 부호분할다중접속(CDMA:code division multiple access)망과 무선 ATM망의 접속에 관한 구조를 도시한 것으로서, 사용자 단말기(user terminal)(11)는 무선접속망(CDMA link)을 통해 기지국(BS: base station)(12)과 접속을 시도하며, 상기 기지국(12)은 사용자망간인터페이스(UNI: user-network interface)에 의해 신호(signaling)와 스위칭(switching) 기능을 하는 ATM 스위치(13)와 연결되어 있고, 상기 ATM 스위치(13)는 위치 측정(location)과 이동성 관리 (mobility management)의 기능도 수행한다. 이때 상기 ATM 스위치(13)는 망간 인터페이스(NNI: network-network interface)를 통해 유선 ATM망(14)과 연결된다.

도 2는 도 1의 상기 사용자 단말기(11)와 상기 기지국(12) 간의 상기 무선접속망(CDMA link)을 통하여 전송하고자 하는 본 발명에 따른 단위 패킷(PDU: packet data unit) 구성의 일예를 나타낸 것으로서, 동 도면에 도시된 바와 같이, 상기 단위 패킷은 동기(synchronization) 기능을 수행하는 무선 접속 헤더 (radio access header)와 ATM헤더, 실제 전송하고자 하는 정보를 담고 있는 유료 부하 정보 (payload information), 및 오류제어를 담당하는 PDU 트레일러(trailer)(CRC & FEC)로 구성되어 있다.

도 3은 본 발명에 따른 무선 비동기 전송 모드망을 위한 패킷 결합 장치가 적용된 오류제어장치의 일예를 도시한 블록도로서, 송신단(300)에서 입력 데이터(input data)는 RS 부호화기(RS encoder)(310)를 거쳐 부호화되고 변조기(modulator)(320)를 거쳐 변조된 후, 송신 여파기(transmit filter)(330)를 거쳐 송신된다. 송신된 신호는 다중경로 페이딩과 감쇄를 겪는 무선전송로(fading channel)(340)를 통해 전송되며, 이때 부가성 백색 가우시안 잡음 (AWGN: additive white Gaussian noise)이 부가된다. 수신단(400)에서는 복조기(demodulator)(410)를 통과하여 복조되고 RS 복호화기(RS decoder)(420)를 통하여 복호된 신호중 정상적으로 복호된 출력 데이터(output data)는 그대로 출력되는 반면, 선단에 깨진 단위 패킷을 포함하는 패킷열 데이터와 그 신호에 대응하여 재전송된 패킷열 데이터는 본 발명의 패킷 결합 장치(packet combiner)(430)에서 상호 비교되고 정상적으로 복호된 단위 패킷들만 순차적으로 결합되어 출력데이터(output data)로 출력된다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 3의 패킷 결합 장치(430)의 구성을 나타낸 블록도로서, 상기 복호화기(420)로부터 출력된 수신 패킷열 중 복호 실패되어 깨진 단위 패킷을 선단에 포함하는 순차적인 수신 패킷열(도 2에 도시된 단위 패킷들의 순차적인 열을 패킷열이라 함)을 임시 저장하는 저장부(431); 상기 저장부(431)에 저장된 상기 선단의 깨진 단위 패킷부터 순차적으로 재전송토록 송신단측에 요구하는 재전송 요구부(432); 상기 재전송 요구부(432)를 통한 재전송 요구에 따라 새로이 수신되는 순차적인 패킷열과 상기 저장된 패킷열을 상호 대응하여 비교하되, 대응하는 단위 패킷이 둘 다 깨졌을 경우 그 중복하여 깨진 단위 패킷을 선단에 포함하는 순차적인 재수신 패킷열을 상기 저장부(431)에 갱신 저장하는 비교부(433); 및 상기 비교부(433)를 통한 비교결과 상호 대응하는 단위 패킷 중 정 상적으로 복호된 단위 패킷만을 순차적으로 선택 결합하여 정상적인 출력데이터로 만들어 상기 RS 복호화기(420)의 출력단을 통하여 출력하는 패킷 결합부(434)로 구성되어 있다.

이어 도 4와 같이 구성된 본 발명의 패킷 결합 장치의 동작에 대하여 설명하도록 한다.

먼저, 상기 송신단(300)으로부터 상기 무선 전송로(340)를 통해 상기 수신단(400)에 수신된 패킷 데이터는 상기 복조기(410)를 통해 복조되고 상기 RS 복호기(420)를 통해 복호되는 바, 상기 복호기(420)를 통해 복호된 순차적인 패킷열 중 복호 실패되어 깨진 단위 패킷이 있을 경우, 그 깨진 단위 패킷을 선단에 포함하는 일정 크기의 순차적인 수신 패킷열(예컨데 도 5의 (a)와 같은 단위 패킷 #1부터 단위 패킷 #N까지의 패킷 열)(previous packet)은 상기 저장부(431)에 임시 저장되고, 이때 상기 재전송 요구부(432)는 상기 송신단(300)측에 상기 저장부(431)에 저장된 선단의 깨진 단위 패킷 #1부터 재전송토록 요구하게 된다.

상기 재전송 요구에 의해 상기 수신단(400)에 수신되어 상기 복조기(410) 및 상기 복호기(420)를 통해 복조 및 복호된 순차적인 재전송 수신 패킷열(예컨데 도 5의 (b)와 같은 단위 패킷 #1부터 단위 패킷 #N까지의 패킷 열)(new packet)과 이에 대응하여 상기 저장부(431)에 저장된 도 5(a)의 패킷열은 상기 비교부(433)에 입력되어 상호 비교되는 데, 그 비교 결과, 예를 들어 상기 저장부(431)에 저장된 도 5(a)의 패킷열 중에 단위 패킷 #1과 #N이 복호실패(decoding failure)된 깨진 패킷(F)이고 그 외는 정상적인 단위 패킷이며, 이에 대응하여 상기 재전송 수신된 도 5(b)의 패킷열 중에서 단위 패킷 #2가 복호실패된 깨진 패킷(F)이고 그외는 정상적인 단위 패킷이라 할 때, 상기 패킷 결합부(434)는 상호 대응하는 도 5(a)와 도 5(b)의 단위 패킷 중 정상적으로 복호된 단위 패킷만을 순차적으로 결합하여 출력한다. 즉, 도 5(b)의 단위 패킷 #1, 도 5(a)의 단위 패킷 #2,..., 및 도 5(b)의 단위 패킷 #N을 순차적으로 결합하여 이루어진 도 5(c)의 패킷 열(combined packet)을 출력한다.

한편, 상기 비교부(433)에서의 비교 결과, 상호 대응하는 단위 패킷이 둘 다 깨졌을 경우, 예를 들어 도 5(a)의 단위 패킷 #N-1과 이에 대응하는 도 5(b)의 단위 패킷 #N-1이 둘 다 복호 실패된 깨진 단위 패킷일 경우, 상기 비교부(433)는 그 중복하여 깨진 단위 패킷 #N-1을 선단에 포함하는 일정크기의 순차적인 수신 패킷열을 상기 저장부(431)에 갱신 저장하도록 하고, 이때 상기 재전송 요구부(432)는 상기 송신단(300)측에 상기 저장부(431)에 현재 저장된 선단의 깨진 단위 패킷 #N-1부터 재전송토록 요구하며, 이어 상술된 바와 같이 상기 비교부(433)를 통한 비교 및 상기 패킷 결합부(434)를 통한 결합 과정을 반복 수행하게 된다.

상기 패킷 결합부(434)에서의 결합 규칙(combining rule)은 첫째, 상호 대응하는 정상적인 두 개의 단위 패킷간의 결합은 정상적인 단위 패킷을 생성한다. 둘째, 상호 비대응되는 두 개의 단위 패킷간의 결합은 복호 실패(decoding failure)를 생성한다. 셋째, 상호 대응하는 두 개의 단위 패킷 중 하나의 단위 패킷이 정상이고 다른 하나의 패킷이 깨졌을 경우 이들간의 결합은 정상적인 단위 패킷을 생성한다. 넷째, 상호 대응하는 두 개의 단위 패킷 모두가 깨졌을 경우 이들간의 결합 은 복호 실패(F)를 생성한다.

이상 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 무선 비동기 전송 모드망을 위한 패킷 결합 장치 및 방법에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.

도 6은 비트 오류율(BER: bit error ratio)에 따른 셀 손실률(Cell loss ratio)을 나타낸 것으로서, 깨진 패킷에 대한 재전송 비요구 방식(no ARQ), 깨진 패킷에 대한 재전송 요구하되 패킷 결합은 하지 않는 기존의 방식(ARQ + no packet combining), 및 본 발명에 따라 깨진 패킷에 대한 재전송 요구하여 패킷 결합하는 방식(ARQ + packet combining)에 대하여 각각 비트 오류율에 따른 셀 손실률을 비교한 결과, 본 발명에 따른 패킷 결합 기법을 사용함으로써 비트 오류율에 따른 셀 손실률이 현저히 감소함을 볼 수 있다.

또한, 도 7은 셀 손실률을 0.0001로 유지하기 위해 요구되는 부호화률 (required code rate)을 최대 셀 전이 지연에 관해 보여주는 것으로서, 여기서 주어진 비트 오류율에 대해 본 발명에 따른 패킷 결합을 사용함으로써 성능향상이 이루어짐을 볼 수 있다.

Claims

부호화 및 변조되어 무선 전송로를 통해 순차적으로 수신되는 패킷 데이터를 복조수단을 통해 복조하고 복호 수단을 통해 복호하여 출력하는 수신장치의 오류제어장치에 있어서,

상기 복호 수단의 출력 신호로서 복호 실패된 깨진 단위 패킷을 선단에 포함하는 순차적인 수신 패킷열을 임시 저장하는 저장수단;

송신단에 상기 저장된 패킷열 중 깨진 단위 패킷부터 재전송토록 요구하는 재전송 요구수단;

상기 재전송 요구에 의해 수신되어 상기 복조수단 및 상기 복호 수단을 통과한 순차적인 패킷열과 상기 저장된 패킷열을 상호 대응하여 비교하는 비교수단; 및

상기 비교결과 상호 대응하는 패킷 중 정상적으로 복호된 단위 패킷만을 순차적으로 결합하여 상기 복호 수단의 출력단을 통해 출력하는 패킷 결합 수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 무선 비동기 전송 모드망을 위한 패킷 결합 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 비교수단은 상기 비교결과 상호 대응하는 단위 패킷이 둘 다 깨졌을 경우 그 중복하여 깨진 단위 패킷을 선단에 포함하는 순차적인 재수신 패킷열을 상기 저장수단에 갱신 저장하는 것을 특징으로 하는 무선 비동기 전송 모드망을 위한 패킷 결합 장치.
무선 비동기 전송 모드망을 위한 수신장치에서의 수신된 패킷 데이터의 오류제어방법에 있어서,

순차적으로 수신되어 복호된 패킷 데이터열 중 복호 실패된 깨진 단위 패킷의 유무를 판별하는 제 1 단계;

상기 깨진 단위 패킷이 있을 경우, 선단에 깨진 단위 패킷을 포함하는 순차적인 수신 패킷열을 임시 저장함과 아울러, 송신단에 상기 저장된 깨진 단위 패킷부터 재전송토록 요구하는 제 2 단계;

상기 재전송 요구에 의해 수신되는 순차적인 패킷열과 상기 저장된 패킷열을 상호 대응하여 비교하는 제 3 단계;

상기 비교 결과, 상호 대응하는 단위 패킷 중 정상적으로 복호된 단위 패킷만을 순차적으로 결합하여 출력하는 제 4 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 무선 비동기 전송 모드망을 위한 패킷 결합 방법.
제 3 항에 있어서,

상기 제 3 단계에서의 비교 결과, 상호 대응하는 단위 패킷이 둘 다 깨졌을 경우 그것을 상기 제 1 단계의 깨진 단위 패킷으로 인식하여 상기 제 2 단계부터 재수행토록 하는 제 5 단계를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 무선 비동기 전송 모드망을 위한 패킷 결합 방법.