KR100786104B1 - 패킷 전송 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이동통신 시스템에 관한 것으로, 특히 하이브리드 자동 재송 요구 방식을 이용한 가변 길이의 패킷 전송 방법에 관한 것이다. 이와 같은 본 발명에 따른 패킷 전송 방법은 송신단이 인코더 입력 패킷의 크기와, 이 인코더의 출력을 처리하여 생성된 결과를 반복하여 생성된 패킷으로부터 하나 이상의 서브 패킷의 크기를 결정하는 단계; 상기 결정된 크기에 따라 각 서브 패킷의 전송 시점을 결정하는 단계; 상기 결정된 전송 시점에 따라 각 서브 패킷을 수신단에 전송하는 단계를 포함하여 이루어진다.

서브 패킷, 인코더 패킷, 인코딩 패킷

Description

패킷 전송 방법{Method for Transmitting Packets}

도 1a은 종래 기술의 하이브리드 자동 재송 요구 방식에 따라 고정 길이의 서브 패킷을 갖는 패킷의 구성을 나타낸 도면.

도 1b는 도 1a에 도시된 고정 길이의 서브 패킷들을 수신하여 재구성하는 과정을 나타낸 도면.

도 2a 내지 도 2b는 본 발명에서의 인코딩 패킷의 생성 과정을 나타낸 도면.

도 3a 내지 도 3b는 본 발명에 따른 AIR 방식의 전송 및 복원 방법의 일 예를 나타낸 도면.

도 4a 내지 도 4b는 본 발명에 따른 AIR 방식의 전송 및 복원 방법의 다른 예를 나타낸 도면.

본 발명은 이동통신 시스템에 관한 것으로, 특히 하이브리드 자동 재송 요구 방식을 이용한 가변 길이의 패킷 전송 방법에 관한 것이다.

일반적으로 이동 통신 시스템을 위한 패킷 데이터의 전송은 하이브리드 자동 재송 요구 방식(Hybrid Automatic Repeat Request;이하 HARQ라 약칭함)을 사용한다.

상기 HARQ 방식은 자동 재송 요구(Automatic Repeat Request;이하 ARQ라 약칭함) 방식과 순방향 에러 정정(Forward Error Correction;이하 FEC라 약칭함)을 결합시켜 통신 시스템에서의 데이터 전송시 신뢰도와 데이터 처리량(throughput)을 향상시키는 데에 그 목적이 있다.

상기 ARQ는 수신단에 초기 전송된 정보가 오류 없이 수신될 때까지, 수신단이 동일한 정보의 재전송을 요구함으로써 신뢰도를 향상시키는 것에 그 목적이 있으며, FEC는 에러 정정 코드를 사용하여 채널 환경에 의하여 생긴 오류를 수신단이 보정하는 데에 그 목적이 있다.

만일 채널 환경이 항상 좋아서 보내어진 정보에 오류가 생기는 빈도가 적다면, ARQ만을 사용하더라도 충분할 것이다.

그러나, 채널 환경이 나빠질 경우에는 보내어진 정보에 생기는 오류의 빈도가 커지게 되고, 이에 따라 재전송을 요구하는 횟수도 많아지게 된다.

이는 시스템의 데이터 처리량을 저하시키게 된다. 따라서 ARQ와 함께 FEC를 사용할 것이 제안되었고 이것이 HARQ이다.

HARQ의 한 종류로 증가 리던던시(incremental redundancy)를 사용하는 방법이 있다.

이 방법은 송신단이 처음에 높은 코딩 레이트로 인코딩된 정보를 수신단에 전송하고, 이 수신단으로부터 재전송을 요구받을 때마다 송신단은 코딩 레이트를 낮추어 인코딩한 후, 추가되는 리던던시 비트들만을 수신단에 보내면, 수신단이 이미 보내어진 정보와 결합을 하여 디코딩을 하는 방식이다.

이 추가되는 리던던시 비트들은 이전에 보내어진 패킷 데이터의 에러 정정 또는 검출을 위해 부가되는 비트들이다.

상기 HARQ의 증가 리던던시 방식에는 동기 증가 리던던시(Synchronous incremental redundancy;이하 SIR이라 약칭함) 방식과, 비동기 증가 리던던시(Asynchronous incremental redundancy;이하 AIR이라 약칭함) 방식이 이용된다.

상기 SIR 방식은, 도 1a에 도시된 바와 같이, 전송할 정보를 인코딩 및 반복하여 하나의 패킷을 구성하고, 그 패킷의 일부분을 고정된 크기의 서브 패킷들로 나누어 전송하는 방식이다.

따라서, 수신단은 도 1b에 도시된 바와 같이, 제어 채널을 통해 수신된 서브 패킷 ID(서브 패킷의 순서)에 따라, 수신된 서브 패킷만으로 패킷을 재구성하여 디코딩한다.

상기 AIR 방식은 하나의 패킷을 여러 개의 서브 패킷으로 나누어 전송하는 과정에서 채널 및 환경에 따라 각 서브 패킷의 길이를 다르게 하여 전송하는 방식이다.

이때, 각 서브 패킷은 패킷 내의 고정된 위치부터 전송되며, 이 서브 패킷의 길이와, 상기 위치에 대한 정보가 제어 채널을 통하여 수신단에 전송된다.

따라서, 수신단은 제어 채널을 통해 이 서브 패킷에 관한 정보를 추출하고, 이렇게 추출된 정보를 통해 이전에 수신한 서브 패킷과 연결/결합시켜서 디코딩하게 된다.

특히, 이전 서브 패킷의 전송이 끝난 위치에서 다음 서브 패킷의 전송을 시작하는 순차적 방식에서는 중간의 어느 한 서브 패킷이라도 수신단이 소실하게 되면, 수신단은 이 소실한 서브 패킷 이후에 들어오는 서브 패킷의 전송 위치를 알 수 없어 복호를 할 수 없게 되는 문제점이 발생한다.

또는 인코딩 패킷의 고정된 위치에서 서브 패킷을 전송하는 방식은 어떤 부분은 중복되어 전송될 수 있고, 어떤 부분은 한 번도 전송되지 않을 수도 있어 HARQ 방식에 의한 코딩 이득을 충분히 얻지 못한다는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 이상에서 언급한 종래 기술의 문제점을 감안하여 안출한 것으로서, 송수신 과정에서 중간의 소실된 서브 패킷이 발생하는 경우에도, 수신단이 전송된 서브 패킷들을 재구성하여 복호를 가능하도록 하는 하이브리드 자동 재송 요구 방식을 이용한 가변 길이의 패킷의 전송 방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 HARQ 방식에 의한 코딩 이득을 증가시키기 위한 하이브리드 자동 재송 요구 방식을 이용한 가변 길이의 패킷의 전송 방법을 제공하기 위한 것이다.

삭제

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본 발명은, 인코딩 결과 생성되는 인코더 패킷을 반복하여 생성되는 패킷으로부터 서브패킷을 생성하는 단계와, 상기 서브패킷의 식별자 및 상기 서브패킷의 길이를 이용하여 서브패킷 전송 시점을 결정하는 단계 및 상기 결정된 시점에 상기 생성된 서브패킷을 전송하는 단계를 포함하여 이루어진다.
이하 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 구성 및 작용을 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.

도 2a 내지 도 2b는 본 발명에서의 인코딩 패킷의 생성 과정을 나타낸 도면이다.

도 2a 내지 도 2b를 참조하면, 1/5 코드 레이트를 갖는 머더 코더(mother coder)로 하는 시스템에서 터보 부호기(101)의 출력은 X, Y0, Y0', Y1, Y1'의 다섯 종류이다.

상기 X는 정보 비트이고, Y0, Y0', Y1, Y1'들은 상기 정보 비트에 부가되는 리던던시 부호들이다.

이와 같이 출력된 비트들은 재정렬/인터리빙(reorder/interleaving) 블록(102)에 의해 인코딩 패킷으로 생성되고, 이 인코딩 패킷은 반복 블락(103)의 반복을 통하여 패킷으로 완성된다.

이 때, 인코딩 패킷은 무한 반복을 가정하고, 수신단이 이 인코딩 패킷을 오류없이 디코딩할 때까지 송신단은 계속적으로 서브 패킷을 전송한다.

상기 패킷은 복수의 가변 길이를 갖는 서브 패킷으로 나누어지는 것을 가정한다.

이와 같이 생성된 서브 패킷의 전송 위치는 다음과 같은 방식에 의하여 결정된다.

즉, 인코더 패킷(도 2a 내지 도 2b에서 터보 부호기(101)의 입력 패킷) 크기와 서브 패킷의 길이가 결정되면, 서브 패킷의 코드 심볼 크기가 결정되므로, 이 정보를 이용해 이전의 서브 패킷이 현재 서브 패킷의 코드 심볼 크기를 가지고 전송되었다는 가정 하에서 현재 서브 패킷의 전송 위치를 결정하는 방식이다.

서브 패킷 식별자(Sub-Packet Identification;이하 SPID라 약칭함)가 00인 첫 번째 서브 패킷은 항상 인코딩 패킷의 처음에서 수신단에 전송된다.

SPID(Sub-Packet Identification)가 01인 두 번째 서브 패킷은, 두 번째 서브 패킷에 해당하는 인코더 패킷 크기와, 서브 패킷의 길이 정보를 이용하여 서브 패킷의 코드 심볼 크기를 구하고, 첫 번째 서브 패킷이 현재 서브 패킷에서 구해진 코드 심볼 크기로 전송되었다고 가정하여, 그 다음 위치에서 전송된다.

SPID(Sub-Packet Identification)가 10인 세 번째 서브 패킷은, 세 번째 서브 패킷에 해당하는 인코더 패킷 크기와 서브 패킷의 길이 정보를 이용하여 서브 패킷의 코드 심볼 크기를 구하고, 첫 번째 서브 패킷과 두 번째 서브 패킷이 현재 서브 패킷에서 구해진 코드 심볼 크기로 전송되었다고 가정하여, 그 다음 위치에서 전송된다.

SPID(Sub-Packet Identification)가 11인 네 번째 서브 패킷은, 네 번째 서브 패킷에 해당하는 인코더 패킷 크기와 서브 패킷의 길이 정보를 이용하여 서브 패킷의 코드 심볼 크기를 구하고, 첫 번째 서브 패킷, 두 번째 서브 패킷과, 세 번째 서브 패킷이 현재 서브 패킷에서 구해진 코드 심볼 크기로 전송되었다고 가정하여, 그 다음 위치에서 전송된다.

이하 표 1은 인코더 패킷 길이가 3072 비트이고, 이용 가능한 왈쉬 코드의 수가 28인 경우, 서브 패킷의 길이(서브 패킷당 슬롯수)에 따른 데이터 레이트, 변조 방식, 코드 심볼 크기를 나타내었다.

서브 패킷당 슬롯	데이터 레이트(kbps)	변조	코드 심볼
8	307.2	QPSK	21504
4	614.4	QPSK	10752
2	1228.8	QPSK	5376
1	2457.6	16-QAM	5376

예를 들어, 서브 패킷의 길이가 2, 왈쉬 코드의 수가 28이고, 1.2288Mcps 칩을 이용하는 경우, 한 슬롯당 48개의 변조 심볼을 포함할 수 있으므로, 한 슬롯에 는 1344개(48*28)의 칩들이 생성된다. 따라서, 2개의 슬롯에는 2688개의 칩들이 포함되며, 이 칩들에 포함되는 코드 심볼의 크기는 5376(QPSK 방식에 의해 2*2688을 수행)이다.

도 3a 내지 도 3b는 본 발명에 따른 AIR 방식의 전송 및 복원 방법의 일 예를 나타낸 도면이다.

도 3a에서, 인코더 패킷(도 2a 내지 도 2b에서 터보 부호기(102)의 입력 패킷) 길이가 3072 비트이고, 이용 가능한 왈쉬 코드(Walsh Code)의 수가 28이고, 첫 번째 서브 패킷의 길이(서브 패킷 당 슬롯수)가 2, 두 번째 서브 패킷의 길이가 4, 세 번째 서브 패킷의 길이가 8, 네 번째 서브 패킷의 길이가 8이다.

따라서, 상기 인코더 패킷은 도 2a 내지 도 2b에 도시된 바와 같이, 15360 비트를 포함하는 복수의 인코딩 패킷들로 생성되고, 이 인코딩 패킷들에서의 각 서브 패킷의 전송 시점은 다음과 같이 정해진다.

즉, 첫 번째 서브 패킷("00")은 인코딩 패킷의 처음에서 전송된다.

그리고, 수신단은 이 하나의 서브 패킷의 복호(decoding)를 성공적으로 수행하고, 송신단에 ACK를 전송한다. 이에 송신단은 더 이상의 서브 패킷을 전송하지 않는다.

그러나, 수신단이 복호를 실패하여 송신단에 NACK를 전송한다. 이에 송신단은 다음 SPID를 갖는 서브 패킷을 전송한다.

따라서, 두 번째 서브 패킷("01")을 전송하는 시점에서, 이 두 번째 서브 패킷의 코드 심볼 크기는 10752이므로, 이전에 전송한 서브 패킷이 현재 서브 패킷에 서 구해진 코드 심볼 크기로 전송되었다고 가정하면, 이 두 번째 서브 패킷은 인코딩 패킷의 코드 심볼들 중 10752번째 위치에서 전송된다.

마찬가지로, 세 번째 서브 패킷("10")을 전송하는 시점에서, 이 세 번째 서브 패킷의 코드 심볼 크기는 21504이므로, 이전에 전송한 서브 패킷들이 현재 서브 패킷에서 구해진 코드 심볼 크기로 전송되었다고 가정하면, 이 세 번째 서브 패킷은 인코딩 패킷의 코드 심볼들 중 12288(21504*2-15360*2)번째 위치에서 전송된다.

네 번째 서브 패킷("11")을 전송하는 시점에서, 이 네 번째 서브 패킷의 코드 심볼 크기는 21504이므로, 이전에 전송한 서브 패킷들이 현재 서브 패킷에서 구해진 코드 심볼 크기로 전송되었다고 가정하면, 이 네 번째 서브 패킷은 인코딩 패킷의 코드 심볼들 중 3072(21504*3-15360*4)번째 위치에서 전송된다.

이와 같은 방식에 따라 수신단은 도 3b에 도시된 바와 같이, 수신한 서브 패킷들을 이용하여 인코딩 패킷을 재구성하여 디코딩한다.

도 4a 내지 도 4b는 본 발명에 따른 AIR 방식의 전송 및 복원 방법의 다른 예를 나타낸 도면이다.

도 4a에서, 인코더 패킷 길이가 3072 비트이고, 이용 가능한 왈쉬 코드(Walsh Code)의 수가 28이고, MCS(Modulation and Coding Scheme) 레벨이 변하지 않아 모든 서브 패킷의 길이가 4로 같다.

따라서, 상기 인코더 패킷은 도 2a 내지 도 2b에 도시된 바와 같이, 15360 비트를 포함하는 복수의 인코딩 패킷들로 생성되고, 이 인코딩 패킷들에서의 각 서브 패킷의 전송 시점은 다음과 같이 정해진다. 이때, 각 서브 패킷의 코드 심볼 크 기는 10752이다.

즉, 첫 번째 서브 패킷("00")은 인코딩 패킷의 처음에서 전송된다.

그리고, 수신단은 이 하나의 서브 패킷의 복호(decoding)를 성공적으로 수행하고, 송신단에 ACK를 전송한다. 이에 송신단은 더 이상의 서브 패킷을 전송하지 않는다.

그러나, 수신단이 복호를 실패하여 송신단에 NACK를 전송한다. 이에 송신단은 다음 SPID를 갖는 서브 패킷을 전송한다.

따라서, 두 번째 서브 패킷("01")을 전송하는 시점에서, 이 두 번째 서브 패킷의 코드 심볼 크기도 10752이므로, 이 두 번째 서브 패킷은 인코딩 패킷의 코드 심볼들 중 10752(10752*1-15360*0)번째 위치에서 전송된다.

마찬가지로, 세 번째 서브 패킷("10")을 전송하는 시점에서, 이 세 번째 서브 패킷의 코드 심볼 크기도 10752이므로, 이 세 번째 서브 패킷은 인코딩 패킷의 코드 심볼들 중 6144(10752*2-15360*1)번째 위치에서 전송된다.

네 번째 서브 패킷("11")을 전송하는 시점에서, 이 네 번째 서브 패킷의 코드 심볼 크기도 10752이므로, 이 네 번째 서브 패킷은 인코딩 패킷의 코드 심볼들 중 1536(10752*3-15360*2)번째 위치에서 전송된다.

이와 같은 방식에 따라 수신단은 도 4b에 도시된 바와 같이, 수신한 서브 패킷들을 이용하여 인코딩 패킷을 재구성하여 디코딩한다.

도 4b에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 다른 예는 순차적 전송 방법과 동일하게 전송됨을 확인할 수 있다.

이상의 설명에서와 같이 본 발명은 기본적으로 고정 위치 전송 방법을 사용하기 때문에 순차적 전송 방법시 발생하는 서브 패킷의 소실에도 수신단이 수신된 서브 패킷들을 성공적으로 결합할 수 있도록 하고, ACK/NACK 신뢰도를 향상시키는 효과가 있다.

또한 본 발명은 서브 패킷별로 MCS 레벨이 변하지 않는 경우 코드 심볼 크기에 변화가 없기 때문에 순차적 전송 방법과 같이 전송되게 되어 고정 위치 전송 방법과는 달리 HARQ 방식에 의한 코딩 이득을 충분히 얻을 수 있다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.

따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정하는 것이 아니라 특허 청구 범위에 의해서 정해져야 한다.

Claims (7)

1. 인코딩 결과 생성되는 인코더 패킷을 반복하여 생성되는 패킷으로부터 서브패킷을 생성하는 단계;

   상기 서브패킷의 식별자 및 상기 서브패킷의 길이를 이용하여 서브패킷 전송 시점을 결정하는 단계; 및

   상기 결정된 시점에 상기 생성된 서브패킷을 전송하는 단계

   를 포함하여 이루어지는 패킷 전송 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 서브패킷 식별자는 2 비트의 길이를 가지는 것을 특징으로 하는 패킷 전송 방법.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 서브패킷 식별자가 '00' 인 서브패킷의 전송 시점은, 상기 인코더 패킷을 반복하여 생성되는 패킷의 전송 시작점에 전송되는 것을 특징으로 하는 패킷 전송 방법.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 서브패킷 식별자가 '00' 인 서브패킷에 대한 수신실패(NACK) 신호를 수신하는 단계;

   인코딩 결과 생성되는 인코더 패킷을 반복하여 생성되는 패킷으로부터 제 2 서브패킷을 생성하는 단계; 및

   상기 제 2 서브패킷의 식별자 및 상기 서브패킷의 길이를 이용하여 서브패킷 전송 시점을 결정하는 단계; 및

   상기 결정된 시점에 상기 생성된 서브패킷을 전송하는 단계

   를 포함하여 이루어지는 패킷 전송 방법.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 서브패킷 전송 시점은, L_k 길이를 가지는 서브패킷을 N 번 전송한다고 가정할 때, N-1 번째 서브패킷 전송 시점으로 결정되는 것을 특징으로 하는 패킷 전송 방법(아래첨자 k 는 서브패킷 인덱스).
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 서브패킷 전송 시점은, 상기 서브패킷 식별자와 상기 서브패킷의 길이를 곱한 값을 인코딩 패킷의 길이로 나눈 경우의 나머지 값으로 결정되는 것을 특징으로 하는 패킷 전송 방법.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 서브패킷 길이는 48N_walsh,k N_slots,k m_k (N_Walsh,k 는 32-chip 왈쉬 채널의 수, N_slot,k 은 슬롯의 수, m_k 는 변조 차수, 아래첨자 k 는 서브패킷 인덱스)인 것을 특징으로 하는 패킷 전송 방법.

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