KR100797459B1 - 하이브리드 자동 재전송 요구 시스템에서의 데이터 전송방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이동통신 시스템에 관한 것으로, 특히 하이브리드 자동 재전송 요구 방식을 이용한 시스템에서의 데이터 전송 방법에 관한 것이다. 이와 같은 본 발명에 따른 데이터 전송 방법은 페이로드 사이즈에 따라 사용 가능한 데이터 전송율 테이블을 구성하는 단계; 수신기로부터의 채널환경 피드백 정보를 이용하여 상기 테이블 중에서 사용 가능한 최대 데이터 전송율을 선택하는 단계; 상기 선택된 데이터 전송율을 송신 가용 전력으로 지원 가능한지를 판단하는 단계를 포함하여 이루어진다.

하이브리드 자동 재전송 요구 방식, 페이로드 사이즈

Description

하이브리드 자동 재전송 요구 시스템에서의 데이터 전송 방법{Method for transmitting data for the Hybrid Automatic Repeat request system}

도 1은 본 발명에 따라 전송 데이터 포맷과 데이터 전송율을 선택하는 절차를 나타낸 도면.

본 발명은 이동통신 시스템에 관한 것으로, 특히 하이브리드 자동 재전송 요구 방식을 이용한 시스템에서의 데이터 전송 방법에 관한 것이다.

일반적으로 이동통신 시스템에서의 무선 통신 환경은 사용자의 위치와 이동성에 따라 변화하는 채널이므로, 이 변화하는 채널에 대해 적응할 수 있는 전송 방식이 필요하다.

특히, 무선 채널 환경 하에서 무선 채널을 효율적으로 사용하면서, 고속의 데이터 전송을 가능하게 하는 방법으로는 채널의 변화를 수용하여 적응적으로 변조 방식을 변화시키는 방식과 채널 코딩을 변화시키는 방법이 있다.

상기 채널 코딩 방법은 정보 비트에 수신단에서의 에러 정정을 위한 리던던시(redundancy) 비트를 포함하여 전송시키는 방식으로, 실제적으로 무선 채널로 전 송되는 데이터 양을 실제 정보 데이터보다 증가시키는 방식이다.

무선 통신 환경은 사용자의 위치와 이동성에 따라 변화하는 채널이므로 통신 환경이 좋을 수도 있고 나쁠 수도 있다.

따라서, 무선 통신 환경이 좋은 경우, 리던던시 비트를 적게 포함하는 즉, 코드 레이트가 높은 코딩 방식을 사용하여 전송 속도를 증가시킨다.

그러나, 무선 통신 환경이 나쁜 경우, 수신단에서의 에러 정정 능력을 향상시키도록 리던던시 비트를 많이 포함하도록 하는 즉, 코드 레이트가 낮은 코딩 방식을 사용하여, 전송 속도를 감소시킨다.

한편, 상기 변조 방식에서는 무선 통신 환경이 좋은 경우, 하나의 전송 심볼상에 여러 개의 정보 비트들을 포함하여 전송하는 QAM(Quadrature Amplitude modulation) 또는 M진 PSK(M-ary Phase Shift Keying)와 같은 고속의 데이터 전송이 가능한 변조 방식을 사용한다.

그러나, 무선 통신 환경이 나쁜 경우, 간섭 잡음 신호에 강하지만 전송 속도가 느린 BPSK(Binary-Phase Shift Keying)와 같은 변조 방식을 사용한다.

이와 같이, 송신단이 채널 환경 변화에 따라 적응적으로 변조 방식과 코딩 방식을 변화시키기 위해서는, 수신단이 채널 환경 상태를 추정하여, 송신단에 제공하는 방식을 취하고 있으며, 이 채널 상태 정보를 이용하여 데이터를 효율적으로 전송하는 방법들이 제시되고 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 이상에서 언급한 종래 기술의 문제점을 감안하여 안출한 것으로서, 채널 상태 정보를 이용하여 데이터를 효율적으로 전송하는 방법을 제공하기 위한 것이다.

이상과 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 특징에 따르면, 페이로드 사이즈에 따라 사용 가능한 데이터 전송율 테이블을 구성하는 단계; 수신기로부터의 채널환경 피드백 정보를 이용하여 상기 테이블 중에서 사용 가능한 최대 데이터 전송율을 선택하는 단계; 상기 선택된 데이터 전송율을 송신 가용 전력으로 지원 가능한지를 판단하는 단계를 포함하여 이루어진다.

최초 데이터 전송시, 송신할 데이터 양과 상기 선택된 데이터 전송율에 따른 페이로드 사이즈와 비교하는 단계; 상기 비교 결과에 따라 상기 페이로드 사이즈와 상기 선택된 데이터 전송율을 조절하는 단계를 포함하여 이루어진다.

상기 비교 단계는 상기 송신할 데이터 양과 상기 선택된 데이터 전송율에서 지원 가능한 가장 작은 페이로드 사이즈보다 상기 테이블상에서 한 단계 더 작은 페이로드 사이즈와 비교한다.

상기 판단하는 단계는 지원 가능하지 않은 경우, 상기 선택된 데이터 전송율을 조절하는 단계를 더 포함하여 이루어진다.

한편, 데이터 재전송시, 상기 페이로드 사이즈는 최초 전송시의 페이로드 사이즈를 사용한다.

상기 페이로드 사이즈 및 데이터 전송율에 따른 임계치와, 상기 채널 환경 피드백 정보를 비교하여 데이터 전송율을 선택한다.

이하 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 구성 및 작용을 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.

본 발명에서는 이동통신 시스템을 효율적으로 이용하기 위해서 수신기로부터의 피드백 정보를 이용하여 데이터 포맷, 데이터 전송율등을 선택하는 방법을 제안한다.

특히, 하이브리드 자동 재전송 요구 방식(Hybrid Automatic Repeat Request;이하 HARQ라 약칭함)을 사용하는 시스템에서는 최초 전송시와 재전송시에 조건이 다르기 때문에 각각의 경우 서로 다른 방법을 사용하여 데이터 포맷과 데이터 전송율등을 선택할 것을 제안한다.

상기 HARQ 방식은 자동 재전송 요구 방식(이하, ARQ라 약칭함)과 순방향 에러 정정(Forward Error Correction;이하 FEC라 약칭함)을 결합시킨 것으로, 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 빈도 가 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, 적응형 비동기 증가 리던던시(Adaptive Asynchronous incremental redundancy;이하 AIR이라 약칭함) 방식이 이용된다.

상기 SIR 방식은, 전송할 정보를 인코딩 및 반복하여 하나의 패킷을 구성하고, 그 패킷의 일부분을 고정된 크기의 서브 패킷들로 나누어 전송하는 방식이다.

따라서, 수신단은 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.

이와 같은 HARQ 방식의 무선 통신 환경에서 전송 데이터 포맷과 데이터 전송율을 결정할 때, 수신기로부터의 피드백 정보를 이용하면 효율적으로 전송 데이터 포맷과 데이터 전송율을 선택할 수 있다.

특히, H-ARQ를 사용하는 시스템에서는 최초의 전송시와 재전송시에 전송 데이터 포맷과 데이터 전송율을 선택하는 방법을 다르게 적용함으로써 효율을 높일 수 있다.

현재 전송하고자 하는 데이터 비트의 페이로드 사이즈(Payload size)가 384bits, 768bits, 1536bits, 2304bits, 3072bits, 3840bits로 6 가지가 있다고 가정한다.

이 때 각각의 페이로드 사이즈에 따라 사용 가능한 데이터 전송율은 표 1과 같다.

데이터 전송율[Kb/s]	EP=3840 bits	EP=3072 bits	EP=2304 bits	EP=1536 bits	EP=768 bits	EP=384 bits
	서브 패킷당 슬롯수	서브 패킷당 슬롯수	서브 패킷당 슬롯수	서브 패킷당 슬롯수	서브 패킷당 슬롯수	서브 패킷당 슬롯수
38.4	N.A	N.A	N.A	N.A	N.A	8
76.8	N.A	N.A	N.A	N.A	8	4
153.6	N.A	N.A	N.A	8	4	2
230.4	N.A	N.A	8	N.A	N.A	N.A
307.2	N.A	8	N.A	4	2	1
384	8	N.A	N.A	N.A	N.A	N.A
460.8	N.A	N.A	4	N.A	N.A	N.A
614.4	N.A	4	N.A	2	1	N.A
768	4	N.A	N.A	N.A	N.A	N.A
921.6	N.A	N.A	2	N.A	N.A	N.A
1228.8	N.A	2	N.A	1	N.A	N.A
1536	2	N.A	N.A	N.A	N.A	N.A
1843.2	N.A	N.A	1	N.A	N.A	N.A
2457.6	N.A	1	N.A	N.A	N.A	N.A
3072	1	N.A	N.A	N.A	N.A	N.A

여기서, 'N.A'는 이용되지 않는 데이터 포맷을 나타내고, EP는 페이로드 사이즈를 나타낸다.

도 1은 본 발명에 따라 전송 데이터 포맷과 데이터 전송율을 선택하는 절차를 나타낸 도면이다.

먼저 전송해야 할 패킷이 최초 전송 패킷인지 아니면 재전송 패킷인지를 체크한다. (S10)

첫째, 최초 전송된 패킷의 경우 다음과 같은 절차에 의하여 데이터 포맷과 데이터 전송율을 선택한다.

수신기로부터 전송된 채널 환경 피드백 정보를 가지고 비교해야 할 임계값은 패킷당 슬롯의 개수(4 가지)×페이로드 사이즈(6 가지)로 24가지가 존재한다. 따라서, 표 1에 도시된 바와 같이, 이 24개 중에는 데이터 전송율이 같은 것들이 존재하는데, 이렇게 같은 데이터 전송율을 갖는 것들은 비슷한 임계값을 가질 수 있으 므로 같은 데이터 전송율을 갖는 것끼리는 같은 임계값을 적용시키도록 제어할 수 있다.

예를 들어, 현재 고려되는 통신 시스템에는 15 가지의 데이터 전송율이 존재하므로 15 개의 임계값을 두고, 수신단으로부터 수신된 채널 환경 정보(C/I)와 이 15 개의 임계값을 비교하여 가능한 최대 데이터 전송율을 결정한다.(S11)

송신단은 보내고자 할 데이터의 양을 체크하여, 상기 결정된 데이터 전송율에서 가능한 가장 작은 페이로드 사이즈의 한 단계 더 낮은 페이로드 사이즈보다 적으면(S12), 상기 결정된 데이터 전송율을 한 단계 낮추고(S17), 이 낮춘 데이터 전송율에서 가능한 가장 작은 페이로드 사이즈의 한 단계 더 낮은 페이로드 사이즈보다 적은지를 다시 비교한다.(S12)

송신단은 보내고자 할 데이터의 양을 체크하여, 상기 결정된 데이터 전송율에서 가능한 가장 작은 페이로드 사이즈의 한 단계 더 낮은 페이로드 사이즈보다 많거나 같으면, 송신단이 보내고자 하는 데이터의 양(Backlog)과 스케줄링 조건등을 체크하여 페이로드 사이즈를 결정한다.(S13)

예를 들어, S11 단계에서 최대 데이터 전송율로 307.2kbps가 결정되면, 표 1에 도시된 바와 같이, 4 가지의 페이로드 사이즈(3072bits, 1536bits, 768bits, 384bits)가 존재한다.

상기 4 가지의 페이로드 사이즈 중에서 가능한 한 작은 페이로드 사이즈를 선택한다. 왜냐하면, 여러 사용자가 존재할 경우에 각 사용자가 작은 페이로드 사이즈를 사용한다면 다른 사용자로의 스케줄링이 요구될 때, 빨리 다른 사용자로 스 케줄링될 수 있으므로, 짧은 구간 동안 이루어질 수 있는 잇점이 있다.

또한, 어느 일정시간 동안 여러 번의 스케줄링을 요구하는 서비스들이 존재할 경우에도 작은 페이로드 사이즈를 사용함으로써 지연 문제를 해결할 수 있다.

상기와 같이, S12 단계와 S17 단계를 반복적으로 수행하여, 해당 가장 작은 페이로드 사이즈를 결정하고(S13), 가용전력으로 결정된 전송율에 따른 데이터의 전송 지원이 가능한지를 판단한다.(S14)

만약, 상기 결정된 데이터 전송율에 따른 가용 전력을 지원할 수 없다면, 송신단은 상기 결정된 데이터 전송율을 한 단계 낮추고(S16), 해당 페이로드 사이즈가 결정될 때까지 상기 S12 단계를 반복적으로 수행한다.

둘째, 재전송 패킷의 경우 페이로드 사이즈는 최초 전송 패킷과 같은 것을 보내야만 하므로 페이로드 사이즈가 고정된다.

그런데, 각 페이로드 사이즈에 대해서 4 개의 데이터 전송율이 존재하므로 최초 전송 패킷의 경우와 달리 재전송 패킷의 경우에는 4 개의 임계값이 존재한다.

따라서, 먼저 수신단으로부터 수신된 채널 환경 정보(C/I)를 4 개의 임계값과 비교하여 가능한 최대 데이터 전송율을 결정한다.(S18)

송신단이 가용 전력으로 상기 결정된 데이터 전송율을 지원할 수 있는지를 체크한다.(S19) 만약, 지원할 수 없다면 상기 결정된 데이터 전송율을 한 단계 낮추고(S20), 지원 가능한지를 다시 체크한다.

이상의 설명에서와 같이, 본 발명은 이동통신 시스템을 효율적으로 사용하기 위해서 수신단으로부터의 피드백 정보를 이용하여 전송 데이터 포맷과 데이터 전송율을 결정하는 방법이다.

특히, H-ARQ를 사용하는 시스템에서는 최초 전송 패킷의 경우와 재전송 패킷의 경우에 다른 결정 방법을 사용함으로써 전송 효율을 증가시킬 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 (6)

1. 페이로드 사이즈에 따라 사용 가능한 데이터 전송율 테이블을 구성하는 단계;

   수신기로부터의 채널환경 피드백 정보를 이용하여 상기 테이블 중에서 사용 가능한 최대 데이터 전송율을 선택하는 단계;

   상기 선택된 데이터 전송율을 송신 가용 전력으로 지원 가능한지를 판단하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 하이브리드 자동 재전송 요구 시스템의 데이터 전송 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 최초 데이터 전송시, 송신할 데이터 양과 상기 선택된 데이터 전송율에 따른 페이로드 사이즈를 비교하는 단계;

   상기 비교 결과에 따라 상기 페이로드 사이즈와 상기 선택된 데이터 전송율을 조절하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 하이브리드 자동 재전송 요구 시스템의 데이터 전송 방법.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 비교 단계는 상기 송신할 데이터 양과 상기 선택된 데이터 전송율에서 지원 가능한 가장 작은 페이로드 사이즈보다 상기 테이블상에서 한 단계 더 작은 페이로드 사이즈를 비교하는 단계인 것을 특징으로 하는 하이브리드 자동 재전송 요구 시스템의 데이터 전송 방법.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 판단하는 단계는 지원 가능하지 않은 경우, 상기 선택된 데이터 전송율을 조절하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 하이브리드 자동 재전송 요구 시스템의 데이터 전송 방법.
5. 제 1 항에 있어서, 데이터 재전송시, 상기 페이로드 사이즈는 최초 전송시의 페이로드 사이즈를 사용하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 자동 재전송 요구 시스템의 데이터 전송 방법.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 페이로드 사이즈 및 데이터 전송율에 따른 임계치와, 상기 채널 환경 피드백 정보를 비교하여 데이터 전송율을 선택하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 자동 재전송 요구 시스템에서의 데이터 전송 방법.

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